DE69700344T2 - Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens zum Vermeiden des Übergarens kleiner Speiseportionen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Herd, etwa einen Mikrowellenherd, und ein Verfahren zur Steuerung des Garens mit dem Herd.
• Die japanische Patentoffenlegung Nr. Sho 62-087066, eingereicht am 10. April 1987, offenbart eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Fehlers, wenn ein Controller abfühlt, daß die Speise auf ein Tablett in einer Garkammer gelegt worden ist. Diese Vorrichtung speichert ein Tablettgewicht im Controller, und daher stellt irgendein abgefühltes Gewicht, das über dem gespeicherten Tablettgewicht liegt, wenn das Tablett auf einen Gewichtssensormechanismus wirkt, das Gewicht der Speise dar.
• Das US-Patent 4 615 405 und die japanische Patentoffenlegungsschrift 96-320 123 offenbaren Mikrowellenherde mit einem Gewichtssensor zum Abfühlen des Gewichts von Speise auf einem Tablett eines Mikrowellenherdes. Das US-Patent offenbart, daß die Garzeit als eine Funktion des abgefühlten Speisegewichts berechnet wird.
• Die japanische (ungeprüfte) Gebrauchsmusterschrift Nr. 90-83891, eingereicht am 30. März 1990, offenbart einen Mikrowellenherd, der einen Drehklemmtisch, ein auf dem Drehklemmtisch befindliches Drehtablett und eine Tabletthebevorrichtung enthält, die das Tablett auf eine vorgeschriebene Höhe anhebt. Wenn die Tabletthebevorrichtung in Aktion tritt, wird das Tablett gehoben, nachdem es vom Drehklemmtisch abgetrennt worden ist. Das Tablett dreht sich dann, und von einem Magnetron erzeugte Mikrowellen werden gleichförmig sogar auf die Unterseite des Tabletts übertragen.
• Ein in Fig. 5 gezeigter konventioneller Mikrowellenherd enthält ein Metallgehäuse 10, eine Garkammer 11 innerhalb des Gehäuses, ein Magnetron (nicht gezeigt), das Mikrowellenstrahlung in die Garkammer 11 einspeist, einen Aufspanntransformator 13, der das Magnetron mit hoher Spannung oberhalb der Netzspannung versorgt, eine elektrische Widerstands-Heizvorrichtung 17, die in der Garkammer 11 angebracht ist, um Speisen in der Garkammer 11 durch Strahlungs- und Konvektionswärme zu garen, und ein Speisetablett 12 an der Unterseite der Garkammer 11, das gehoben und um eine vertikale Achse gedreht werden kann. Zusätzlich ist auf der Vorderseite der Garkammer 11 eine Tür (nicht gezeigt) vorgesehen, und an der Rückseite des Abteils 14 für elektrische Bauteile ist ein Lüfter vorgesehen. Die Heizvorrichtung 17 kann für verschiedene Garmodi oder Garbetriebsarten zwischen horizontalen und vertikalen Positionen gedreht werden.
• Der Herd enthält außerdem eine Welle 31, deren oberes Ende mit der Unterseite des Tabletts 12 verbunden ist und deren unteres Ende sich nach unten zur Außenseite der Garkammer 11 erstreckt, ein Hebeführungsglied 34, das unter der Welle 31 angeordnet ist, um die Welle 31 zu heben, einen Hebemotor 33, der das Hebeführungsglied nach rechts und links hin- und herbewegt, einen Motor 32, der die Welle 31 mittels eines Zahnrades 32a dreht, und eine Gewichtssensoreinheit 35, die unter dem Hebeführungsglied 34 vorgesehen ist, um das Gewicht von Speise auf dem Tablett 12 zu messen.
• Wie in der Technik bekannt, ruft im Gebrauch die Mikrowellenstrahlung vom Magnetron mit einer Frequenz von ungefähr 2450 MHz rasche Erwärmung von Speise auf dem Tablett hervor.
• Wenn der Gewichtssensormechanismus 35 ermittelt, daß Speise auf das Tablett gesetzt worden ist, kann der Herd mittels Mikrowellenenergie vom Magnetron oder Wärme vom Widerstands-Heizelement oder beidem schnelles Garen von Speisen durchführen, während das Tablett gedreht oder auf oder ab bewegt wird. Am Anfang, zu Beginn des Garbetriebs, wird das Tablett auf eine vorbestimmte Höhe gehoben. Das Tablett wird gedreht, und Speisen auf dem Tablett 12 werden durch die vom Magnetron erzeugte Mikrowellenenergie und/oder die Heizvorrichtung 12 eine Zeit lang gegart, die vom Benutzer auf einem Tasteneingabefeld (nicht gezeigt) eingegeben wird. Wenn der Benutzer Garbetriebsarten wie z. B. eine Warmhalte-Betriebsart, eine Auftau-Betriebsart und dergleichen auswählt, wird das Magnetron betrieben. Wenn der Benutzer eine Grill-Betriebsart, eine Barbecue-Betriebsart oder eine Pizzaback-Betriebsart auswählt, wird die Heizvorrichtung betrieben. Zusätzlich kann das Garen durchgeführt werden, indem das Magnetron und die Heizvorrichtung gleichzeitig benutzt werden.
• Die in einem konventionellen Mikrowellenherd gegarte Speise ist möglicherweise vollständig gegart, bevor die eingestellte Garzeit verstrichen ist, insbesondere wenn der Benutzer eine kleine Menge Speise gart. Als Folge kann die Speise übergart oder verbrannt werden. Außerdem werden in diesem Fall das Magnetron und die Heizvorrichtung unnötig lange Zeit angesteuert, wodurch Energie vergeudet wird.
• Zur Lösung dieses Problems schafft die vorliegende Erfindung einen Herd, der gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum Wählen einer Garzeit, die für abgefühlte Speisegewichte, die kleiner als ein vorbestimmtes Bezugsgewicht sind, unabhängig von Speisegewicht ist.
• Die Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer Garzeit zum Garen von Speise in einer Garkammer eines Herdes, um Übergaren von kleinen Speiseportionen zu verhindern, mit folgenden Verfahrensschritten:
• a) Abfühlen eines Gewichts der Speise,
• b) Vergleichen des Gewichts mit einem Bezugsgewicht und
• c) Einstellen einer maximalen Garzeit, wenn das Speisegewicht kleiner als das Bezugsgewicht ist, wobei die maximale Garzeit unabhängig von dem Betrag, um den das Speisegewicht unterhalb des Bezugsgewichts liegt, die gleiche ist.
• Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung eines Mikrowellenherdes gemäß der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 2 ist eine Vertikalschnittansicht eines Mikrowellenherdes gemäß der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung eines Mikrowellenherdes gemäß der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung eines Mikrowellenherdes gemäß der vorliegenden Erfindung, und
• Fig. 5 zeigt eine Vertikalschnittansicht eines konventionellen Mikrowellenherdes.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält ein Mikrowellenherd gemäß der Erfindung eine Garkammer 11, ein Magnetron 16, das in einem Abteil 14 für elektrische Bauteile vorgesehen ist, um Mikrowellenstrahlung in die Garkammer 11 auszusenden, und einen Hochspannungsgenerator 13, der das Magnetron 16 mit hoher Spannung relativ zur Netzspannung versorgt. Auf der Oberseite der Garkammer 11 ist eine elektrische Widerstands-Heizvorrichtung 20 angebracht, um Speisen in der Garkammer 11 durch Strahlungs- und Konvektionswärme zu garen. An der Unterseite der Garkammer 11 ist ein Drehtablett 12 vorgesehen, das entlang seiner vertikalen Drehachse angehoben und abgesenkt werden kann.
• Zu diesem Zweck ist das Tablett auf einer vertikal verlaufenden Welle 43 angebracht. Ein Motor 42 gibt Drehkraft an ein Zahnrad 42a ab, das mit einem Zahnrad 42b in Eingriff steht, um die Welle 43 und das Tablett 12 zu drehen. Die Welle 43 ist durch einen Keil mit dem Zahnrad 42b verbunden, damit sich die Welle in bezug auf das Zahnrad 42b vertikal bewegen kann. Unter der Welle 43 ist ein Hebemechanismus 44 angeordnet, der durch einen Motor 41 betätigt wird, um die Welle 43 und das Tablett 12 auf und ab zu bewegen. Der Hebemechanismus 44 kann demjenigen entsprechen, der in der GB-A-2 302 491 offenbart ist.
• Ein konventioneller Gewichtssensormechanismus 45 ist vorgesehen, um das Tablett 12 und irgendwelche darauf befindliche Speise zu wiegen, wenn das Tablett in seiner untersten Position ist, d. h., wenn die Welle 43 auf dem Wiegemechanismus ruht. Das Speisegewicht erhält man, indem man das Gewicht des Tabletts und der Welle von dem vom Mechanismus 45 abgefühlten Gewicht subtrahiert. Man kann irgendeinen geeigneten Gewichtssensormechanismus 45 verwenden, etwa den, der in dem oben erwähnten US-Patent 4 615 405 und der japanischen Patentoffenlegungsschrift 96-320123 offenbart ist.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 3 enthält die Haupt-Steuerschaltung des Mikrowellenherdes einen Steuerteil 100, der den Gesamtbetrieb des Mikrowellenherdes vom Beginn des Garens bis zum Ende steuert, einen Stromversorgungsteil 110, der den Steuerteil 100 mit den passenden elektrischen Spannungen und Strömen für seinen Betrieb versorgt, und einen manuell bedienbaren Tastenbedienungsteil 120, der benutzt wird, um eine gewünschte Garbetriebsart und Garzeit in den Herd einzugeben. Ein Anzeigeteil 130 zeigt während des Betriebs verschiedene Meldungen und Garbedingungen an, und ein Heizvorrichtungs- Ansteuerteil 140 steuert die Heizvorrichtung 20 des Herdes.
• Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt das Garverfahren im allgemeinen die folgenden Verfahrensschritte:
• Speise auf das Tablett in der Garkammer zu geben und eine gewünschte Garbetriebsart zu ermitteln (Schritt S10),
• zu ermitteln, ob ein Gar-Startbefehl eingegeben worden ist, um den Betrieb des Herdes zu starten (Schritt S12),
• Das Gewicht WSPEISE der Speise abzufühlen (Schritt S14),
• das Gewicht WSPEISE mit einem vorbestimmten Minimalgewicht WMIN zu vergleichen (Schritt S16),
• eine Maximalzeit TMAX zur Ansteuerung des Magnetrons zu ermitteln, falls das Gewicht WSPEISE kleiner als das Minimalgewicht WMIN ist (Schritt S18), wobei die Zeit TMAX unabhängig von dem tatsächlichen Gewicht der Speise (wenn kleiner als WMIN) die gleiche ist,
• das Magnetron anzusteuern (Schritt S20),
• eine Zeitdauer zu zählen, während der das Magnetron während des Schrittes S20 angesteuert wird,
• zu ermitteln, ob die gezählte Zeitdauer länger als die maximal zulässige Zeit TMAX ist, und zum Schritt S20 zur Ansteuerung des Magnetrons zurückzukehren, wenn die gezählte Zeit nicht länger als die maximal zulässige Zeit TMAX ist (Schritt S22),
• eine Garzeit zur Ansteuerung des Magnetrons zu ermitteln, falls das Speisegewicht WSPEISE größer als das Minimalgewicht WMIN im Schritt S14 zum Speisegewichtsvergleich ist (Schritt S26), wobei die Garzeit eine Funktion der ausgewählten Garbetriebsart und/oder des Gewichts der Speise ist, das Magnetron anzusteuern (Schritt S28),
• eine Zeitdauer zu zählen, während der das Magnetron während des Schrittes S28 angesteuert wird, und
• zu ermitteln, ob die gezählte Zeitdauer länger als die in Schritt S26 aufgestellte vorbestimmte Garzeit ist, und zum Schritt S28 zur Ansteuerung des Magnetrons zurückzukehren, wenn die gezählte Zeit nicht länger als diese vorbestimmte Garzeit ist (Schritt S30).
• Schließlich, wenn die Magnetron-Ansteuerzeit die maximal zulässige Zeit TMAX von Schritt S18 oder die Garzeit von Schritt S26 erreicht, wird das Magnetron abgeschaltet.
• Das Verfahren zur Steuerung des Mikrowellenherdes wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 detaillierter beschrieben.
• Am Anfang gibt der Benutzer die Speise auf das Tablett 12 und wählt eine gewünschte Garbetriebsart aus (Schritt S10).
• Der Controller ermittelt, ob ein Gar-Startbefehl eingegeben worden ist (Schritt S12), und fühlt dann das Gewicht WSPEISE der Speise ab (Schritt S14).
• Zum Beispiel, wenn der Gar-Startbefehl nach Auswahl einer Mikrowellen- Garbetriebsart eingegeben wird, wird der Drehmotor 42 angesteuert, woraufhin sich die mit dem Tablett 12 verbundene Welle 43 dreht, so daß das Tablett 12 ebenfalls gedreht wird. An dieser Stelle wird der Hebemotor 41 nicht betrieben, so daß sich die Welle 43 in ihrer untersten Position dreht.
• Dementsprechend drückt die sich drehende Welle 43 mit einer Kraft, die vom Gewicht des Tabletts 12, der Welle 43 und der Speise abhängt, gegen den Gewichtssensorteil 45. Eine bekannte Ausgangssignalform, die ausgesandt wird, wenn keine Speise auf dem Tablett 12 ist, wird mit einer Ausgangssignalform verglichen, die nachgewiesen wird, wenn Speise auf dem Tablett 12 ist, wodurch das Speisegewicht WSPEISE berechnet werden kann.
• Danach vergleicht der Mikrowellenherd das Speisegewicht WSPEISE mit einem vorbestimmten Minimalgewicht WMIN (Schritt S16) und ermittelt eine maximal zulässige Zeit TMAX zur Ansteuerung des Magnetrons, falls das Gewicht WSPEISE kleiner als das Minimalgewicht WMIN ist (Schritt S18). Die Zeit TMAX ist unabhängig davon, um wieviel das Speisegewicht unter WMIN liegt, die gleiche. Zum Beispiel nehme man an, daß das Minimalgewicht WMIN auf 300 Gramm einschließlich des Gewichts eines Behälters, in dem sich die Speise befindet, eingestellt ist. Um Überhitzen der Speise und vergeudeten Stromverbrauch zu verhindern, falls das Speisegewicht WSPEISE niedriger als 300 Gramm ist, z. B. 250 Gramm, wird im Schritt S16 zum Speisegewichtsvergleich die maximal zulässige Zeit TMAX eingestellt. Würde das Speisegewicht 200 Gramm statt 250 Gramm betragen, wäre TMAX trotzdem die gleiche.
• Als nächstes wird das Magnetron angesteuert, und der Controller zählt eine Zeit, während der das Magnetron angesteuert worden ist (Schritt S20), ermittelt, ob die gezählte Zeit länger als die maximal zulässige Zeit TMAX ist, und kehrt zum Schritt S20 zur Ansteuerung des Magnetrons zurück, wenn die gezählte Zeit nicht länger als die maximal zulässige Zeit TMAX ist (Schritt S22).
• Wenn die Magnetron-Ansteuerzeit die maximal zulässige Zeit TMAX erreicht, stoppt der Mikrowellenherd das Magnetron (Schritt S24). Hätte der Benutzer manuell eine Garzeit kleiner als TMAX ausgewählt, so wäre das Garen am Ende der so eingestellten Zeitdauer beendet gewesen. Wäre die manuell ausgewählte Zeit größer als TMAX gewesen, so wäre das Garen mit dem Erreichen von TMAX beendet gewesen.
• Der Mikrowellenherd ermittelt eine Garzeit zur Ansteuerung des Magnetrons, falls das Speisegewicht WSPEISE nicht kleiner als das Minimalgewicht WMIN im Schritt S14 zum Speisegewichtsvergleich ist (Schritt S26). Das heißt, wenn das Speisegewicht WSPEISE größer als das Minimalgewicht WMIN ist, wird die Garzeit durch ein bereits im Steuerteil gespeichertes Programm in Übereinstimmung mit einer Garbetriebsart oder - im Falle von automatischem Garen - durch das abgefühlte Speisegewicht berechnet. Alternativ kann der Benutzer durch manuelle Auswahl eine Garzeit festlegen.
• Danach zählt der Mikrowellenherd eine Zeit, während der das Magnetron angesteuert wird (Schritt S28), ermittelt, ob die gezählte Zeit länger als die in vorbestimmte Garzeit ist, und kehrt zum Schritt S28 zur Ansteuerung des Magnetrons zurück, wenn die gezählte Zeit nicht länger als diese vorbestimmte Garzeit ist (Schritt S30).
• Schließlich, wenn die Magnetron-Ansteuerzeit die Garzeit erreicht, stoppt der Mikrowellenherd das Magnetron (Schritt S24).
• Während eines beliebigen Garbetriebs kann das Tablett 12 durch den Hebemechanismus 44 gehoben werden.
• Wie oben beschrieben, steuert die vorliegende Erfindung ein Magnetron und eine Heizvorrichtung nicht länger als eine maximal zulässige Zeit an, wenn die Speisemenge kleiner als ein minimaler Gewichtswert ist, unabhängig von irgendeiner benutzergewählten Garzeit. Dementsprechend verhindert die vorliegende Erfindung das Übergaren von kleinen Speiseportionen, und außerdem verhindert sie, daß das Magnetron und/oder die Heizvorrichtung unnötig lange Zeit angesteuert werden, wodurch der Stromverbrauch vermindert wird.
• Der Fachmann erkennt, daß man verschiedene Modifizierungen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vornehmen kann, ohne den Geist und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie in den Patentansprüchen definiert, zu verlassen. Daher soll die vorliegende Erfindung Modifizierungen und Änderungen dieser Erfindung abdecken, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims (10)

1. Herd (10-14) mit einer Einrichtung (45) zum Wiegen von zu garender Speise und einer Einrichtung (100) zum Steuern der Garzeit der Speise, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Wählen einer maximalen Garzeit (TMAX), die für abgefühlte Speisegewichte, die kleiner als ein vorbestimmtes Bezugs-Speisegewicht (WMIN) sind, unabhängig von Speisegewicht (WSPEISE) ist.

2. Herd nach Anspruch 1, der einen Mikrowellenherd aufweist.

3. Herd nach Anspruch 2, mit einem elektrischen Heizelement (20) für Strahlungsheizung der zu garenden Speise.

4. Herd nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum automatischen Einstellen der Garzeit als Funktion des abgefühlten Speisegewichts für Gewichte oberhalb des Bezugsgewichts.

5. Verfahren zur Steuerung einer Garzeit zum Garen von Speise in einer Garkammer eines Herdes, um Übergaren von kleinen Speiseportionen zu verhindern, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Abfühlen des Gewichts der Speise,

b) Vergleichen des Gewichts mit einem Bezugsgewicht und

c) Einstellen einer maximalen Garzeit, wenn das Speisegewicht kleiner als das Bezugsgewicht ist, wobei die maximale Garzeit unabhängig von dem Betrag, um den das Speisegewicht unterhalb des Bezugsgewichts liegt, die gleiche ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, mit manuellem Eingeben einer Garzeit, wenn das Speisegewicht unterhalb des Bezugsgewichts liegt, und Beenden eines Garbetriebs, wenn die im Verfahrensschritt c eingestellte maximale Garzeit erreicht ist, unabhängig davon, ob die manuell eingegebene Garzeit die im Verfahrensschritt c eingestellte maximale Garzeit übersteigt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin die Verfahrensschritte umfaßt, einen Garmodus zu wählen, automatisch eine Garzeit einzustellen, wenn das Speisegewicht größer als das Bezugsgewicht ist, wobei die Garzeit als Funktion des ausgewählten Garmodus und/oder des Speisegewichts ermittelt wird, und entsprechend langes Garen der Speise.

8. Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin den Verfahrensschritt umfaßt, manuell eine Garzeit einzugeben und die Speise die manuell eingegebene Garzeit lang zu garen, wenn das Speisegewicht größer als das Bezugsgewicht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem Verfahrensschritt a umfaßt, einen ersten Gewichtswert zu erhalten, der das Gesamtgewicht der Speise und einer Speisetragvorrichtung darstellt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, welches umfaßt, die Speise mit Mikrowellenstrahlung oder Strahlungswärmeenergie oder Konvektionswärme zu garen.