DE2857367C1

DE2857367C1 - Hochfrequenzheizgeraet

Info

Publication number: DE2857367C1
Application number: DE2857367A
Authority: DE
Inventors: Masatomo Nara Orita; Junzo Fujiidera Osaka Tanaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-01-30
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1982-08-12
Also published as: SE7907775L; US4345134A; JPS54102639A; SE420148B; GB2037100B; WO1979000562A1; GB2037100A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzheizgerät mit einer Heizkammer innerhalb des Hauptgehäuses, einem Hochfrequenzgenerator zum Abstrahlen von HF-Energie in die Heizkammer, einer Widerstandsheizvorrichtung innerhalb der Heizkammer und einem auf die Temperatur der Heizkammer ansprechenden Mittel.

Bei einem derartigen bekannten Hochfrequenzheizgerät (US-PS 27 44 990) wird zur Speisezubereitung gleichzeitig sowohl eine dielektrische Beheizung durch die vom Hochfrequenzgenerator abgestrahlte HF-Energie, bei der die Speise von innen erhitzt wird, als auch eine Beheizung durch die Widerstandsheizvorrichtung, bei der die Speise von außen erhitzt wird, durchgeführt. Die gesamte Dauer der dielektrischen Beheizung ist dabei in Abhängigkeit von einer voreinstellbaren Gesamtmenge an von der Speise absorbierter HF-Energie festgelegt, während die Heizdauer der Widerstandsheizvorrichtung unabhängig von der Heizdauer der dielektrischen Beheizung einstellbar ist Das auf die Temperatur der Heizkammer ansprechende Mittel dient dabei lediglich dazu, die von der Widerstandsheizvorrichtung innerhalb der Heizkammer hervorgerufene Temperatur nicht über einen voreingestellten Wert ansteigen zu lassen.

Da bei diesem bekannten Hochfrequenzheizgerät die dielektrische Beheizung und die Beheizung durch die Widerstandsheizvorrichtung mindestens zeitweise gleichzeitig erfolgt, verursacht der gleichzeitige Betrieb des beispielsweise eine elektrische Leistung von 1,2 kW aufweisenden Hochfrequenzgenerators und der beispielsweise eine elektrische Leistung von 1,2 kW aufweisenden Widerstandsheizvorrichtung in einem beispielsweise mit einer Speisespannung von 100 V versorgten Hausnetz einen Stromfluß von etwa 24 A. Hierdurch entsteht die Schwierigkeit, daß ein derartiges Hochfrequenzheizgerät in einem Gebiet mit ungünstigen Verhältnissen der Stromversorgung wegen der Einschränkungen, denen der Stromverbrauch unterliegt, nicht benutzt werden kann. Eine derartige Hochfrequenzheizvorrichtung erfordert nämlich eine sehr leistungsfähige Stromversorgung und Stromversorgungseinrichtungen von hohem Leistungsvermögen und ist daher nur schwer abzusetzen. Auch ist der gleichzeitige Betrieb der beiden Wärmequellen mit ihrer hohen Leistungsabgabe im Hinblick auf die Wirkungen bei der Speisezubereitung und unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung nicht erwünscht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenzheizgerät der eingangs genannten Art

ίο derart auszubilden, daß trotz einer gleichzeitigen Beheizung durch den Hochfrequenzgenerator und die Widerstandsheizvorrichtung der Einsatz in einem Gebiet mit ungünstigen Stromversorgungsverhältnissen möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der HF-Generator erst eingeschaltet wird, wenn das auf die Temperatur ansprechende Mittel die Angleichung der Temperatur in der Heizkammer an einen vorgegebenen Temperaturwert festgestellt hat, und daß gleichzeitig die Leistung der Widerstandsheizung so weit verringert wird, daß eine vorgegebene Leistungsaufnahme aus dem Netz nicht überschritten wird.
Die erfindungsgemäße Lösung schafft die Möglichkeit, die dielektrische Erhitzung und die Erhitzung durch die Widerstandsheizvorrichtung auch bei begrenzter Leistungsfähigkeit der Stromversorgung gleichzeitig vorzunehmen, und damit eine einwandfreie Zubereitung sicherzustellen. Das erfindungsgemäße Hochfrequenzheizgerät kann deshalb auch in Gebieten mit weniger günstigen Stromversorgungsverhältnissen eingesetzt werden, während es andererseits in Gebieten mit günstigen Bedingungen der Stromversorgung zur Energieeinsparung beiträgt.

Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Lösung der Hochfrequenzgenerator erst in Betrieb genommen, nachdem die Temperatur in der Heizkammer den vorgegebenen Temperaturwert erreicht hat. Also werden Nahrungsmittel wie beispielsweise Fleisch oder Hamburg-Steak, die Fettsaft enthalten, erst dann der Hochfrequenzbeheizung unterzogen, nachdem sie oberflächlich durch die Hitzeeinwirkung der Widerstandsheizvorrichtung verkrustet sind. Hierdurch wird das Austropfen des nahrhaften und schmackhaften Bratensafts verhindert. Würde dagegen die Hochfrequenzbeheizung der Erhitzung durch die Widerstandsheizvorrichtung vorausgehen oder würde von vornherein eine Simultanerhitzung durchgeführt, so würde das Nahrungsmittel von innen erhitzt, ehe noch eine Oberflächenverkrustung eingetreten ist, so daß der fette Bratensaft austritt, was einen Nährwert- und Geschmacksverlust mit sich bringt

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Hierin zeigt

F i g. 1 eine allgemeine perspektivische Ansicht eiaer Ausführungsform eines Hochfrequenzheizgerätes,

F i g. 2 ein elektrisches Schaltbild des in F i g. 1 dargestellten Hochfrequenzheizgerätes,

Fig.3 und 4 jeweils ein Diagramm der in der HeizkammeF des in F i g. 1 und 2 dargestellten Hochfrequenzheizgerätes bzw. eines bekannten Hochfrequenzheizgerätes bestehenden Beziehungen zwischen der Eingangsleistung, der Erhitzungsdauer und der Temperatur.
In F i g. 1 und -2 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen

ORtöiNAL INSPECTED

Zeitschalter, der von einem Zeitgebermotor 2 betätigt wird. Mit den Bezugszahlen 3, 4 und 5 sind Leistungsrelais bezeichnet, nämlich mit der Bezugszahl

4 ein Leistungsrelais zur Betätigung eines Hochfrequenzgenerators 6, mit der Bezugszahl 5 ein Leistungsrelais zum Abschalten eines einem Heizelement 7 parallelgeschalteten Heizelements 8, wodurch die Ausgangsleistung des Heizgeräts von stark auf schwach umgeschaltet wird, und mit der Bezugszahl 3 ein Leistungsrelais zum Unterbrechen beider Schaltkreise. 'Mit anderen Worten, beim Niederdrücken eines Bedienungsschalters 10 wird bei geschlossenem Türschalter 9 eine Spule des Leistungsrelais 3 erregt, wodurch das Leistungsrelais 3 angeschaltet wird. Sobald die Spule gespeist wird, wird ein Selbsthaltekreis gebildet, so daß eine Stromzuführung auch dann noch erfolgt, wenn der Bedienungsschalter 10 geöffnet wird. Falls indes der Türschalter 9 geöffnet wird, wird der Selbsthaltekreis unterbrochen, so daß das Leistungsrelais 3 abgeschaltet wird. In ähnlicher Weise wie in dem Leistungsrelais 3 wird auch in den Leistungsrelais 4 und

5 ein Selbsthaltekreis aufgebaut.

Als nächstes soll nun eine Ausführungsform der bei diesem Gerät zur Temperaturregelung dienenden Mittel erläutert werden. Die Bezugszahl 11 bezeichnet eine Vollweggleichrichterschaltung. Die gleichgerichtete Spannung wird über einen Glättungswiderstand 12 und einen Kondensator 13 auf eine Brückenschaltung 14 gegeben. Mit der Bezugszahl 15 ist ein Komparator bezeichnet Aus der zeichnerischen Darstellung geht hervor, daß in einem Transistor 16 ein Strom fließt, wenn sich die Spannung an einem Punkt A der Brückenschaltung unter den Wert der Spannung am Punkt B verringert, so daß eine Relaisspule 17 dann erregt wird. Mit anderen Worten, die Relaisspule 17 wird gespeist, wenn zwischen den Widerständen R\, R₂, Ri₁ Ra und einem Thermistor 5 die Beziehung

S+ R₂

R₄

S+ Ri+R₂

R₃

gilt. Befindet sich also der Thermistor 5 in der (nicht dargestellten) Heizkammer auf einer normalen Temperatur, so ist sein Widerstand hoch und das Potential am Punkt A ist daher höher als das Potential am Punkt B, so daß der Transistor 16 nicht in den leitenden Zustand übergehen kann. Erhöht sich die Temperatur in der Heizkammer und verringert sich damit der Widerstandswert des Thermistors S, so überschreitet indes das Potential am Punkt B das an dem Punkt A liegende Potential, so daß der Transistor 16 angeschaltet wird und mithin die Relaisspule 17 speist. Mit den Bezugszahlen 19, 20 und 21 sind Kontakte der Relaisspule 17 bezeichnet, wobei die Kontakte 19 und 20 normalerweise geschlossen sind, während der Kontakt 21 normalerweise geöffnet ist Ferner sei bemerkt, daß es sich bei dem Widerstand R₂ um einen Regelwiderstand handelt, der zur Temperatureinstellung dient

Zur Erläuterung des obigen Aufbaus soll vom Betäiigungsablaiif ausgegangen werden. Y/enn der Eedienungsschslter 1© betätigt wird, wird gleichzeitig ein damit verblockier Bedienungsschalter US des Lc-Estuogsrelais S betätigt Es werden jetzt die Loistungsrelais 3 und S betätigt und die Heizelemente 7 und 0 v/erden mit Strom versorgt, so daß die Temperatur in der Heizkammer rasch ansteigt. Wenn die Tempsratur in der Heizkammer elr.ea vorbestimmten Wert erreicht und dies von dem Thermistor S festgestellt wird, so wird die Relaisspule 17 mit Strom versorgt. Infolgedessen werden die normalerweise in der Schließstellung befindlichen Kontakte 19 und 20 nun geöffnet. Die Stromzuführung zu den Heizelementen 7 und 8 wird unterbrochen, so daß die Beheizung durch die Heizelemente aufhört. Gleichzeitig wird der normalerweise geöffnete Kontakt 21 geschlossen und das Leistungsrelais 4 wird eingeschaltet, so daß der Hochfrequenzgenerator 6 gespeist wird, wodurch eine Hochfrequenzbeheizung erfolgt Die Speise, die zur Zubereitung in die Heizkammer gegeben wurde, wird gleichermaßen durch die dort ohnehin schon herrschende hohe Temperatur und durch die Hochfrequenzleistung erhitzt. Wenn die Temperatur in der Heizkammer wegen der Unterbrechung der Stromzuführung zur Heizelementschaltung sinkt, verringert sich auch die Temperatur des Thermistors .Sund das Potential an dem Punkt A der Brückenschaltung 14 überschreitet das an dem Punkt B liegende Potential, so daß der Transistor 16 abgeschaltet und die Stromzuführung zu der Relaisspule 17 -folglich unterbrochen wird. Auch wenn jetzt der Kontakt 19 aus der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung gebracht wird, bleibt das Leistungsrelais 5 unbetätigt, und mag auch der Kontakt 21 aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung gebracht werden, so bleibt der leitende Zustand des Leistungsrelais 4 doch aufrechterhalten. Darüber hinaus wird aber der Kontakt 20 aus der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung gebracht und das Heizelement 7 wird gespeist, so daß sich die Temperatur in der Heizkammer erhöht Wenn die Temperatur in der Heizkammer den vorbestimmten Wert erreicht, wiederholt sich der obenbeschriebene Zyklus. Sobald die vorbestimmte Temperatur also erst einmal erreicht ist, wird im folgenden nur noch das Heizelement 7 an- und abgeschaltet um die Temperatur in der Heizkammer konstant zu halten, während die Hochfrequenzbeheizung stetig durchgeführt wird.

Es soll .nun der Hochfrequenzgenerator 6 erläutert werden. Mit der Bezugszahl 22 ist ein Hochspannungstransformator bezeichnet, dessen Sekundärseite mit einer Einweg-Spannungsdoppler-Gleichrichterschaltung verbunden ist, umfassend einen Kondensator 23 und eine Diode 24 in Serienschaltung. Ein Magnetron 25 ist der Diode 24 parallelgeschaltet

Hinsichtlich der Verteilung der Eingangsleistung auf die dielektrische Erhitzung mit Hochfrequenz und auf die Erhitzung durch die Heizelemente soll eine vergleichende Gegenüberstellung vorgenommen werden zwischen dem Hochfrequenzheizgerät mit Heizelement gemäß der Erfindung und einem Heizgerät herkömmlicher Art bei dem von Beginn des Heizvorganges eine Simultanerhitzung erfolgt, wie dies in F i g. 3 und 4 veranschaulicht ist
In F i g. 3 und 4 ist bei a bzw. b die Temperatur in der Heizkammer wiedergegeben, bei c bzw. d die Heizelementeingangsleistung und bei e bzw. / die Eingangsleistung des mit einem Heizelement versehenen Hochfrequenzheizgeräts.
Ein Vergleich der Temperaturen in der Heizkammer in F i g. 3 und 4 zeigt, daß die beiden Kurven a und b bis zum Ablauf von !5 Minuten nach Einleitung der Erhitzung in der gleichen Weise ansieigen und daß die Kurven a und b beim Abschalten des Heizelements beim Erreichen einer Temperatur von 259° C auf 230° C abfallen. Nach dem Anschalten des Heizelements bei 230° C dauert es im Rahmen der Erfindung geraume Zeit, bevor die Temperatur von 250° C wieder erreicht wird, da das Heizelement auf schwache Leistung

eingestellt ist, wie aus F i g. 3 hervorgeht, wogegen die Anstiegszeit bei dem bekannten Gerät kurz ist, wie dies Fig.4 zeigt. Doch erfolgt die dielektrische Erhitzung und die Heizelementbeheizung bei dem bekannten Gerät von Anfang an simultan, so daß die Gesamtleistungsaufnahme hoch ist, was in Gebieten mit ungünstigen Stromversorgungsverhältnissen Komplikationen mit sich bringt

Im Rahmen der Erfindung kann demgegenüber das Heizgerät insgesamt als ein mit einem Heizelement ausgestattetes Hochfrequenzheizgerät mit einer Gesamtleistungsaufnahme von 1,2 kW betrachtet werden, das gemäß der Darstellung der Fig.3 in der Weise arbeitet, daß die Gesamtleistung von 1,2 kW zunächst den Heizelementen 7 und 8 zugeführt wird, um dann nach Erreichen eines vorbestimmten Temperaturwerts in der Heizkammer das Heizelement 7 mit 800 W zu speisen und die Hochfrequenzheizeinrichtung mit 400 W. Demnach wird die Temperatur in der Heizkammer durch die Heizelementeingangsleistung von 800 W konstant gehalten, während die gleichzeitige Erhitzung mit der Hochfrequenzeingangsleistung von 400 W und der Hochfrequenzausgangsleistung von 200W innerhalb der Kapazität einer Gesamteingangsleistung von 1,2 kW vorgenommen wird. Hierdurch wird einerseits die Zubereitungsdauer verkürzt, während zum andern eine Wirkung hervorgebracht werden dürfte, die im wesentlichen gleich der ist, die sich erzielen läßt, wenn von Anfang an eine Simultanerhitzung durchgeführt wird.

Als Gerichte, bei denen eine Simultanerhitzung erforderlich ist, sind unter anderem Brathühnchen, Rinderbraten usw. zu nennen, die in den meisten Fällen für eine längere Zeitdauer bei niederer Ausgangsleistung erhitzt werden müssen. Eine einwandfreie Speisezubereitung kann in diesem Fall nicht etwa durch Überhitzung mit einer hohen Hochfrequenzausgangsleistung von beispielsweise 600W vorgenommen . werden, wohl aber mit einer niederen Ausgangsleistung von 150 bis 200 W.

Bei den obigen Ausführungsformen wurde zum besseren Verständnis davon ausgegangen, daß ein Leistungsrelais vorgesehen ist. Die gleiche Wirkung läßt sich jedoch auch hervorbringen, wenn auf die Anwendung einer elektronischen Schaltung wie etwa eines Mikrocomputers zurückgegriffen wird und das Leistungsrelais entfällt. Auch kann statt des Thermistors, der hier als temperaturempfindliches Element dient, im Sinne der gleichen Wirkweise ein temperaturempfindliches Element anderer Art vorgesehen sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzheizgerät mit einer Heizkammer innerhalb des Hauptgehäuses, einem Hochfrequenzgenerator zum Abstrahlen von HF-Energie in die Heizkammer, einer Widerstandsheizvorrichtung innerhalb der Heizkammer und einem auf die Temperatur der Heizkammer ansprechenden Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Generator (6) erst eingeschaltet wird, wenn das auf die Temperatur ansprechende Mittel (S) die Angleichung der Temperatur in der Heizkammer an einen vorgegebenen Temperaturwert festgestellt hat, und daß gleichzeitig die Leistung der Widerstandsheizung (7,8) so weit verringert wird, daß eine vorgegebene Leistungsaufnahme aus dem Netz nicht überschritten wird.

2. Hochfrequenzheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Konstanthaltung der Temperatur die in der Leistung verringerte Widerstandsheizung (7) durch das auf die Temperatur ansprechende Mittel (S) abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird.