DE4243004A1

DE4243004A1 - Oven with visible or infrared spectroscopic combustion detector - uses wavelength=selective property of interference filter disposed on sensor of light transmitted across cooking space

Info

Publication number: DE4243004A1
Application number: DE19924243004
Authority: DE
Inventors: Josef Avenwedde; Thomas Dr Kruempelmann
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1993-06-24

Abstract

Food (2) is heated in a confined space (1) by radiant energy delivered by waveguide (4) from a magnetron (3) under microprocessor control (5). The space is lit by a lamp (6) and prods. of combustion are detected by a thermostat (9) with a vapour-deposited interference filter (10) behind a small hole (8) in the opposite wall (7). The filter has a passband within one of the absorption bands of e.g. the CO2 mol. USE/ADVANTAGE - Esp. in a microwave oven, the detector responds promptly to measurable combustion prods. but its operation is not affected by the presence of water vapour.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellengerät mit einer Sicherheitseinrichtung in Form einer als Lichtschranke ausgebildeten optischen Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Garraums, die das Gerät bei Rauchentwicklung bzw. Flam menbildung außer Betrieb setzt und die im Bereich des Garraums angeordnet ist, wobei die Lichtschranke aus einem lichtsendenden Sender und einem lichtemp findlichen Empfänger besteht, wobei als Licht auch elektromagnetische Strahlung im infraroten Bereich bezeichnet sei.The invention relates to a microwave device with a safety device in Form of an optical monitoring device designed as a light barrier to monitor the cooking space that the device detects in the event of smoke or flam sets the menu formation out of operation and which is located in the area of the cooking space, the light barrier consisting of a light-emitting transmitter and a lichtemp sensitive receiver, with electromagnetic radiation being the light in the infrared range.

Bei Mikrowellenherden kann es bei Einstellung von zu großen Garzeiten und zu hohen Mikrowellenleistungen zu einer Entzündung der Lebensmittel kommen. Es sind Mikrowellengeräte bekannt, in denen Sicherheitsschalter eingesetzt werden, die bei hoher Temperatur - erzeugt durch Feuer im Garraum - auslösen (EP A1 01 86 104) und das Magnetron sowie das Gebläse außer Betrieb setzen. Dabei wird der Brand meist erst bei einer Flammenbildung, also zu spät, erkannt, so daß eine Bekämpfung schwierig ist.With microwave ovens it can be too long if the cooking times are too long high microwave powers cause inflammation of the food. It microwave devices are known in which safety switches are used, which trigger at high temperature - caused by fire in the cooking space (EP A1 01 86 104) and put the magnetron and the fan out of operation. The fire is usually only recognized when a flame is formed, i.e. too late, making it difficult to combat.

Um dem vorzubeugen, wird in Mikrowellengeräten der Einsatz von Sicherheitsein richtungen vorgeschlagen, die bereits die Entstehung von Rauch erkennen. Ein solches Mikrowellengerät ist aus der DE-OS 37 30 579 bekannt. Dort wird als Sender eine lichtemittierende Diode, kurz LED, verwendet. In dieser Schrift wird bereits das Problem erkannt, daß der bei Normalbetrieb entstehende Wasserdampf ebenfalls zu einer Unterbrechung des Lichtstrahles führt. Deshalb wird vorgeschla gen, die Lichtschranke mit einer einstellbaren Wellenlänge zu versehen, derart, daß der bei Normalbetrieb entstehende Wasserdampf keine Abschaltung des Ge rätes erzeugt. Aufgrund dieser Offenbarung ist aber nicht erkennbar, wie die Ein stellung dieser Wellenlänge erfolgen soll und welcher Empfänger für den Empfang einer solchen spektralbegrenzten Strahlung in Frage kommt.To prevent this, the use of safety in microwave ovens directions suggested that already recognize the creation of smoke. A Such a microwave oven is known from DE-OS 37 30 579. There is as Transmitter uses a light-emitting diode, or LED for short. In this writing already recognized the problem that the water vapor generated during normal operation also leads to an interruption of the light beam. Therefore it is suggested conditions to provide the light barrier with an adjustable wavelength, such that the water vapor generated during normal operation does not switch off the Ge advises. Because of this revelation, however, it is not recognizable how the one This wavelength should be set and which receiver should receive it such spectrally limited radiation comes into question.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Mikrowellengerät zu offenbaren, bei dem eine Entstehung eines Brandes früh und unabhängig vom Zustand der zu erwärmenden Speise sensiert werden kann. The invention therefore has the problem of disclosing a microwave oven, in which a fire starts early and regardless of the condition of the warming food can be sensed.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention, this problem is solved with those specified in claim 1 Features resolved. Appropriate further developments and refinements result resulting from the following subclaims.

Die mit der erfindungsgemäßen Ausbildung erreichbaren Vorteile bestehen darin, das hier der Gehalt von jeweils einem oder mehreren wählbaren Verbrennungspro dukten in der Garraumathmosphäre gemessen wird. Da bei Entstehung von Rauch unterschiedliche Verbrennungsprodukte an die Umgebung abgegeben werden, ist das Auftreten von meßbaren und vorher bestimmten Verbrennungsprodukten ein sehr sicheres Signal für den Beginn eines Brandes. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Mikrowellengerätes ein Auftreten von Wasserdampf nicht zu einer Beeinträchtigung der Rauchsensierung führt.The advantages that can be achieved with the design according to the invention are that here the content of one or more selectable combustion pro products in the cooking cabinet atmosphere is measured. Since smoke is generated different combustion products are released into the environment the occurrence of measurable and predetermined combustion products very safe signal for the start of a fire. Another advantage is there in that with the inventive design of the microwave oven Occurrence of water vapor does not affect smoke detection leads.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is purely schematic in the drawings shown and will be explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch die Frontansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Mikrowellengerätes in einer rein schematischen Dar stellung, Fig. 1 is a cross-sectional position by the front view of a microwave oven according to the invention formed in a purely schematic Dar,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Sensierung von zu bestimmenden Verbrennungsprodukten. Fig. 2 shows the block diagram of a device for sensing combustion products to be determined.

Fig. 3 das Transmissionsspektrum von Luft im nahen Infrarotbereich. Fig. 3 shows the transmission spectrum of air in the near infrared region.

Fig. 1 zeigt ein Mikrowellengerät in schematischer Darstellung. Der Garraum (1) dient zur Aufnahme von Gargut (2) und wird durch ein Magnetron (3) über einen Wellenleiter (4) mit Mikrowellenenergie beheizt. Die Leistungsansteuerung des Magnetrons (3) erfolgt mit Hilfe einer Mikroprozessorsteuerung (5). Fig. 1 shows a microwave device in a schematic representation. The cooking space ( 1 ) is used to hold food ( 2 ) and is heated by a magnetron ( 3 ) via a waveguide ( 4 ) with microwave energy. The magnetron ( 3 ) is controlled by means of a microprocessor control ( 5 ).

Der Garraum (1) wird mit einer Lampe (6) während des Garvorgangs beleuchtet. Die Lampe (6) ist in einer der Seitenwände des Garraums (1) angeordnet. In der der Lampe (6) gegenüberliegenden Garraumwand (7) befindet sich eine fen sterartige Aussparung in Form einer Bohrung (8). Diese Bohrung (8) ist so klein gehalten, daß ein Austritt von Mikrowellen aus dem Garraum (1) nicht möglich ist. Zum Garraum (1) hin kann sie durch eine lichtdurchlässige Scheibe aus Glas oder Kunststoff abgedeckt sein, um den Austritt von Kochdünsten aus dem Gar raum (1) zu verhindern. Hinter der Bohrung (8) ist eine Vorrichtung zur Sensierung von den unterschiedlichen beim Verbrennungsprozeß von Lebensmitteln ent stehenden und jeweils zu wählenden Gasen, beispielsweise CO₂, in Form einer Thermosäule (9) mit einem, angepaßt den Absorbtionsbanden des gewählten Ver brennungsproduktes, aufgedampften Interferenzfilter (10) angeordnet. Diese Thermosäule (9) gibt ein von der Konzentration des gewählten Verbrennungspro duktes im Garraum abhängiges Signal an die Mikroprozessorsteuerung (5) ab.The cooking space ( 1 ) is illuminated with a lamp ( 6 ) during the cooking process. The lamp ( 6 ) is arranged in one of the side walls of the cooking space ( 1 ). In the cooking chamber wall ( 7 ) opposite the lamp ( 6 ) there is a fen-like recess in the form of a bore ( 8 ). This bore ( 8 ) is kept so small that it is not possible for microwaves to exit the cooking space ( 1 ). To the cooking space ( 1 ) it can be covered by a translucent glass or plastic pane to prevent cooking vapors from escaping from the cooking space ( 1 ). Behind the hole ( 8 ) is a device for sensing the different gases arising during the combustion process of food and to be selected in each case, for example CO ₂ , in the form of a thermopile ( 9 ) with a, adapted to the absorption bands of the selected combustion product, vapor-deposited interference filter ( 10 ) arranged. This thermopile ( 9 ) outputs a signal that depends on the concentration of the selected combustion product in the cooking space to the microprocessor control ( 5 ).

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zur Sensierung von Verbrennungsprodukten als Blockschaltbild. Die Lampe (6) strahlt in den Garraum (1) elektromagnetische Wellen mit einem Spektralbereich von ca. 0.1p µm bis 10 µm ab. In diesem Bereich liegt das sichtbare Licht und kurzwellige Infrarotstrahlung. Ein Teil dieser Strah lung tritt direkt oder nach Reflexion an den Garraumwänden durch die Bohrung (8) in der der Lampe (6) gegenüberliegenden Garraumwand (7). Von dort gelangt die ser Anteil auf das Interferenzfilter (10) und wird von diesem auf ein Spektrum mit sehr geringer Bandbreite begrenzt. Die durch das Interferenzfilter (10) durchtre tende Strahlung gelangt auf die Thermosäule (9) und erzeugt dort ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird zur weiteren Verarbeitung an die Mikroprozessor- Steuerung (5) des Mikrowellenherdes weitergegeben. Fig. 2 shows the apparatus for sensing combustion products as a block diagram. The lamp ( 6 ) emits electromagnetic waves with a spectral range of approx. 0.1p µm to 10 µm into the cooking space ( 1 ). This is the range of visible light and short-wave infrared radiation. Part of this radiation occurs directly or after reflection on the cooking space walls through the bore ( 8 ) in the cooking space wall ( 7 ) opposite the lamp ( 6 ). From there, this portion reaches the interference filter ( 10 ) and is limited by this to a spectrum with a very small bandwidth. The radiation passing through the interference filter ( 10 ) reaches the thermopile ( 9 ) and generates an electrical signal there. This signal is passed on to the microprocessor control ( 5 ) of the microwave oven for further processing.

Weitere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Möglichkeiten der Bandbegrenzung der elektromagnetischen Strahlung bestehen in der Verwendung einer bandbe grenzten Strahlungsquelle bzw. in der Verwendung eines bandbegrenzten Empfängers.Other band limitation options not shown in the drawings the electromagnetic radiation consists in the use of a bandbe limited radiation source or in the use of a band-limited Recipient.

In Fig. 3 ist das Transmissionsspektrum von Luft dargestellt. Auf der Ordinate ist der Transmissionsgrad T, d. h. das Durchlaßvermögen über einen auf der Abszisse aufgetragenen Spektralbereich mit der Wellenlänge 1 von 0 µm bis 8 µm, aufge zeigt. Bei den im Beispiel mit CO₂ gekennzeichneten Minima im Transmis sionsspektrum handelt es sich um Absorptionsbanden von Kohlendioxid, die mit H₂O gekennzeichneten Minima sind Absorptionsbanden von Wassermolekülen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Absorbtionsbanden anderer Gase, die beim Verbrennungsprozeß von dem im Garraum befindlichen Gargut entstehen, abzu lesen. In Fig. 3, the transmission spectrum is illustrated by air. On the ordinate, the transmittance T, ie the transmittance over a spectral range plotted on the abscissa with the wavelength 1 from 0 μm to 8 μm, is shown. The minima marked with CO ₂ in the transmission spectrum are absorption bands of carbon dioxide, the minima marked with H ₂ O are absorption bands of water molecules. However, there is also the possibility of reading off the absorption bands of other gases which arise from the food in the cooking chamber during the combustion process.

Das Verfahren zur Sensierung des Gehalts an entstehenden Verbrennungsproduk ten in der Garraumathmosphäre sei im folgenden am Beispiel des CO₂- Gehaltes beschrieben:The procedure for sensing the content of combustion products in the cooking chamber atmosphere is described below using the example of the CO ₂ content:

Bei Entstehung eines Brandes steigt Rauch vom Gargut (2) auf. Dieser Rauch be inhaltet unterschiedliche Verbrennungsprodukte von Lebensmitteln, unter anderem CO₂, welche sich im Garraum verteilen.If there is a fire, smoke will rise from the food ( 2 ). This smoke contains various combustion products from food, including CO ₂ , which are distributed in the cooking space.

Ein Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung wird durch das CO₂ absor biert. Liegt nun die Durchlaßwellenlänge des Interferenzfilters (10) im Bereich ei ner der Absorptionsbanden der CO₂-Moleküle, also in einem der Bereiche um 2,6 µm oder um 4,28 µm, so ist die Intensität der durch das Interferenzfilter (10) tretenden Strahlung von der CO₂-Konzentration im Garraum (1) abhängig. Auf diese Weise ist die von der Thermosäule (9) abgegebene Spannung umgekehrt proportional zum CO₂-Gehalt der Luft im Garraum (1). Eine Weiterverarbeitung des von der Thermosäule (9) abgegebenen Signals und die darauf erfolgende An steuerung des Magnetrons (3) ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und soll hier nicht näher beschrieben werden.A sub-spectrum of the electromagnetic radiation is absorbed by the CO ₂ . If the transmission wavelength of the interference filter ( 10 ) is now in the range of one of the absorption bands of the CO ₂ molecules, that is to say in one of the ranges around 2.6 μm or around 4.28 μm, the intensity is that which passes through the interference filter ( 10 ) Radiation depends on the CO₂ concentration in the cooking space ( 1 ). In this way, the voltage emitted by the thermopile ( 9 ) is inversely proportional to the CO ₂ content of the air in the cooking space ( 1 ). Further processing of the signal emitted by the thermopile ( 9 ) and the subsequent control of the magnetron ( 3 ) is well known from the prior art and will not be described in more detail here.

Claims

1. Microwave device with a safety device in the form of a light barrier designed as an optical monitoring device for monitoring the cooking space, which deactivates the device in the event of smoke or flame formation and which is arranged in the area of the cooking space, the light barrier comprising a light-emitting transmitter and a photosensitive receiver and there is also referred to as electromagnetic radiation in the infrared range, characterized in that at least one device for the spectral limitation of electromagnetic radiation is arranged in the radiation path transmitter - light path receiver, which has a transmission wavelength which is in the range of the absorption bands of the previously determined combustion product molecule of the food to be cooked.

2. Microwave device according to claim 1, characterized by an interference filter ( 10 ) for spectral limitation of elec tromagnetic radiation, which is arranged in front of the receiver.

3. Microwave device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the receiver is designed as a thermopile ( 9 ) with a vapor-deposited interference filter ( 10 ), which lies in the region of an absorption band of the combustion product to be considered in each case.

4. Microwave device according to one of claims 1 or 2, characterized, that the filter and the receiver are arranged outside the cooking space, wherein A window-like opening is arranged in front of the filter in the cooking space wall.