DE3818491A1

DE3818491A1 - Kapazitive hochfrequenz-auftauvorrichtung fuer ein haushaltgeraet

Info

Publication number: DE3818491A1
Application number: DE19883818491
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl Ing Husslein; Helmut Dipl Ing Hess; Wolfgang Dipl Ing Beifuss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-07
Also published as: DE3818491C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung für ein Haushaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Anordnung ist durch EP 00 66 632 bekannt.

Ein dem Gefriergerät entnommenes Gefriergut liegt in seiner Kerntemperatur zwischen -10°C bis -20°C, d. h., es ist hart gefroren. Das Auftauen bei Raumtemperatur stellt einen Langzeitprozeß dar, der durch eine erhöhte Wärmezufuhr von außen beschleunigt werden kann, die Auftauergebnisse sind jedoch durch Ungleichmäßigkeit gekennzeichnet. Schnelles, gleichmäßiges Auftauen wird erreicht, wenn die von außen zugeführte Energie möglichst tief in das Gefriergut eindringt. Ein Auftauen mit Mikrowellenenergie ergibt nur bedingt gleichmäßige Erwärmung, da die Eindringtiefe für eine Frequenz von 2450 MHz bei maximal 3 cm liegt.

Bei der gattungsgemäßen Anordnung nach der EP 00 66 632 ist eine zusätzliche Auftaubox in einem Mikrowellengerät angeordnet. Das Auftauen geschieht kapazitiv bei Frequenzen von 10-20 MHz. Als Hochfrequenz-Generator finden sowohl Röhren als auch Transistoren Anwendung. Spezielle Elektrodenausbildung und Auftauautomatiken sind nicht vorhanden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung für ein Haushaltgerät zu schaffen, die es ermöglicht, ein gleichmäßiges Auftauen von Gefriergut zu erreichen und durch vorteilhafte Ausbildung der kapazitiven Anordnung zeit- und energiesparend zu arbeiten.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Patentanspruch 1 gegeben.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird ein schnelles, gleichmäßiges Auftauen erreicht, da für Frequenzen zwischen 13,56 MHz und 915,00 MHz die dem Gefriergut zugeführte Energie eine ausreichende Eindringtiefe besitzt. Das Gefriergut bildet das verlustbehaftete Dielektrikum einer Kondensatoranordnung, wobei mindestens eine Kondensatorplatte so bewegt werden kann, daß das Auftaugut möglichst dicht anliegt. Im Verlauf des Auftauvorganges nimmt die Temperatur des Auftaugutes ständig zu, gleichzeitig erhöht sich die dem Gefriergut zugeführte Hochfrequenz-Leistung und erreicht bei einer Gefriergut-Kerntemperatur von -3°C bis =°C ein Maximum. Eine Steuerschaltung erkennt dieses Leistungsmaximum, wertet die Daten aus und beendet den Auftauvorgang. Das Auftauende wird optisch oder akustisch signalisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer gesteuerten, kapazitiven Hochfrequenz-Auftauvorrichtung,

Fig. 3 ein Gefrier- und Auftaufach im Haushaltgerät,

Fig. 4 ein Gefrier- und Auftaufach in Einzeldarstellung,

Fig. 5 eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung mit einer flexiblen Elektrode,

Fig. 5b eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung mit zwei flexiblen Elektroden.

Gemäß Fig. 1 besteht die kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung aus einem Hochfrequenz-Generator 1, der ein Kondensatorfeld, bestehend aus einer Elektrode 2.1, einem durch ein Auftaugut 3 gebildeten, verlustbehafteten Dielektrikum und einer Elektrode 4.1, speist. Die an das Auftaugut 3 abgegebene Hochfrequenzenergie führt zu einer kapazitiven Erwärmung. Im homogenen elektrischen Hochfrequenzfeld kann in jeder Volumeneinheit die gleiche Wärme erzeugt werden. Verbunden mit einer hohen Eindringtiefe läuft der Auftauvorgang sehr gleichmäßig ab. Es werden Frequenzen benutzt, die international als Ausnahmefrequenzen (ISM-Frequenzen) freigegeben sind. Es sind dies die Frequenzen 13,56 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz, 433,92 MHz und 915,00 MHz. Vorzugsweise wird die Frequenz 40,68 MHz verwendet. Die Leistung des Hochfrequenz-Generators wird fest eingestellt und liegt im Bereich von 100-1000 W, je nach Größe der Auftaufläche. Die pro Volumeneinheit umgesetzte Leistung ergibt sich zu:

P = 0,556 · F · E² · E _r · tan δ (W/cm³)

mit:
F - in MHz
E - in V/m
E _r - Dielektrizitätskonstante
tan δ - Verlustfaktor.

In dieser zugeschnittenen Größengleichung sind die Eigenschaften des Auftaugutes 3 mit E _r, tan δ enthalten. Eine Steuerung der für den Auftauvorgang notwendigen Energie über die Auswertung der Größe E _r · tan δ ist daher vorteilhaft.

Gemäß Blockschaltbild nach Fig. 2 ist der Hochfrequenz-Generator 1, der das Kondensatorfeld, bestehend aus der beweglichen Elektrode 2.2, dem Auftaugut 3 und der Festelektrode 4.2, speist durch eine von einem Meßkoppler 5 gespeiste Steuerung 6 beaufschlagt. Ein Netzteil 7 liefert die notwendigen Betriebsspannungen.

Die bewegliche Elektrode 2.2 wird dicht an das Auftaugut 3 angelegt. Die dem Auftaugut 3 zugeführte Hochfrequenzleistung steigt mit der Gefriergut-Kerntemperatur an. Dies ist durch den Meßkoppler 5, der den Hochfrequenzstrom zwischen den Elektroden erfaßt, meßbar. Erreicht die Gefriergut-Kerntemperatur die 0°C-Grenze, durchläuft der Hochfrequenzstrom ein Maximum.

Das ist durch den Phasenwechsel von Eis nach Wasser mit dem zugehörigen Anstieg des E _r-Wertes bedingt. Die Steuerung 6, die eine Mikroprozessorsteuerung sein kann, wertet das Hochfrequenzstrom-Maximum aus und beendet den Auftauvorgang. Die bewegliche Elektrode 2.2 wird vom Auftaugut 3 wieder abgehoben und das Auftauende optisch oder akustisch signalisiert.

Gemäß Fig. 3 ist die kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung in einem Gefrier- und Auftaufach 8 eines Standard-Kühlgerätes integriert.

Gemäß Fig. 4 besteht das Gefrier- und Auftaufach 8 aus dem Hochfrequenz-Generator 1, der beweglichen Elektrode 2.4, dem Auftaugut 3, der Festelektrode 4.4, dem Meßkoppler 5, der Steuerung 6, dem Netzteil 7, einem Gummibalgpaar 9, einem Federnpaar 10, einem Verdampfer 11, einer Luftpumpe 12 und einem Isolierbelag 13. Die Elektrode 4.4 ist im Gefrierfachboden angeordnet. Falls im Gefrierfachboden eine metallische Verdampferplatte vorhanden ist, kann diese gleichzeitig als Elektrode 4.4 benutzt werden. Die bewegliche Elektrode 2.4 befindet sich im Ruhezustand an der Decke des Gefrier- und Auftaufachs 8 und wird durch das Federnpaar 10 in dieser Stellung gehalten. Das Gummibalgpaar 9 ist an den Kanten der Elektrode 2.4 angeordnet und an der Decke des Gefrier- und Auftaufaches sowie an der Elektrode 2.4 befestigt, womit ein abgeschlossener Raum entsteht, der durch die Decke des Gefrier- und Auftaufaches 8, durch das Gummibalgpaar 9 und die Elektrode 2.4 gebildet wird. Dieser Raum wird mit "Auftaustart" durch die Luftpumpe 12 so weit mit Überdruck beaufschlagt, daß sich die Elektrode 2.4 absenkt und auf der Oberfläche des Auftaugutes 3 anliegt.

Nach Beendigung des Auftauvorganges wird die Luftpumpe 12 abgeschaltet und die Elektrode 2.4 wird durch das Federnpaar 10 an die Decke des Gefrier- und Auftaufaches 8 zurückgeführt.

Eine mechanische Absenkung der Elektrode 2.4 auf das Auftaugut 3 ist gleichermaßen realisierbar.

Gemäß Fig. 5a ist eine weitere Ausbildung der Elektroden der kapazitiven Hochfrequenz- Auftauvorrichtung in einem Auftaufach angegeben.

Für unregelmäßig gestaltetes Gefriergut, beispielsweise Geflügel, ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Elektrode formschlüssig angelegt werden kann. Um dies zu erreichen, ist eine Elektrode flexibel als aufblasbare Folie ausgeführt. Dabei ist eine Seite der Folie, die vom Auftaugut abgewandte, mit einer metallischen Oberfläche ausgestattet und bildet die flexible Elektrode 2.5. Die dem Gargut zugewandte Folienseite 13 stellt die Isolationshaut dar. Auch als Beutel oder Sack ausgebildete Kunststoff- oder Gummimembranen sind als flexible Elektroden geeignet. Im Ruhezustand wird die flexible Elektrode 2.5 durch Unterdruck an die Decke des Auftaufaches angelegt, beim Auftauvorgang durch Überdruck an das Gefriergut angepaßt.

Gemäß Fig. 5b sind beide Elektroden flexibel gestaltet. Das Auftauprogramm verläuft analog.

Das Anlegen der Elektroden 2.5 und 4.5 b an das Auftaugut 3 kann auch elektromechanisch oder elektromagnetisch erfolgen. Die Elektroden 2.5 und 4.5 b sind durch dünne Isolierschichten 13 abgedeckt, damit Kurzschlüsse zwischen den Elektroden und Hochfrequenz-Lichtbögen ausgeschlossen werden können.

Claims

1. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung für ein Haushaltgerät, wobei durch einen Hochfrequenz-Generator, bestehend aus einem quarzstabilisierten, selbstschwingenden Oszillator, einem Hochfrequenz-Verstärker und einer Anpaßstufe, die Hochfrequenz-Energie einer kapazitiven Anordnung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem für den Auftauprozeß geeigneten Zusatzgerät oder in einem Auftaufach eines Gefriergerätes untergebrachte kapazitive Anordnung mindestens eine einstellbare Elektrode besitzt, wobei die Elektrodenform beispielsweise einem Auftaugut (3) formschlüssig angepaßt ist und daß der die kapazitive Anordnung speisende Hochfrequenz-Generator (1) auf einer zwischen 13,56 und 915,00 MHz liegenden Frequenz sendet, wobei eine von einem Meßkoppler (5) angesteuerte Steuereinheit (6), die mit dem Hochfrequenz-Generator (1) verbunden ist, eine an das Auftaugut abgegebene maximale Energiemenge erkennt und danach, verbunden mit einer Signalgebung, den Auftauvorgang beendet.

2. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (2.4) an der Decke des Haushaltgerätes federnd befestigt ist und durch von einer Luftpumpe erzeugten Überdruck auf das aufzutauende Gefriergut abgesenkt wird.

3. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (4.3, 4.4) als feste Gegenelektrode am Boden des Haushaltgerätes angeordnet ist und ggf. mit der Verdampfer-Metallplatte des Kühlgerätes identisch ist.

4. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (2.5) als aufblasbare, mit metallischer Oberfläche versehene Folie ausgeführt ist.

5. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (2.5, 4.5 b) als aufblasbare Folien ausgebildet sind und die dem Auftaugut (3) zugewandten Flächen der Elektroden (2.5, 4.5 b) durch dünne Isolierschichten (13) abgedeckt sind.

6. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenz-Generator (1) vorzugsweise auf einer Frequenz von 40,68 MHz arbeitet.

7. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von minus drei Grad Celsius bis null Grad Gefriergut- Kerntemperatur der Hochfrequenz-Generator (1) die maximale Leistung an das Auftaugut (3) abgibt und danach die Steuerung (6) den Auftauvorgang beendet.

8. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Auftauvorganges akustisch und/oder optisch angezeigt wird.