Beschreibung

Temperatursonde für einen Ofen. Ofen und Verfahren zum Betrieb eines

Ofens

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Temperatursonde für einen Ofen, die in Gargut eingesteckt werden kann, sowie einen Ofen mit einer derartigen Temperatursonde und ein Verfahren zum Steuern eines solchen Ofens.

Aus der EP 687 666 A ist ein Ofen mit einer Temperatursonde als sogenanntem Bratspieß bekannt. Während des Garvorgangs bzw. des Betriebs des Ofens mit einem Gargut wie beispielsweise einem Braten wird die längliche, spießähnliche Temperatursonde in das Gargut eingesteckt und kann mit einem Temperatursensor in der Spitze die Temperatur des Garguts erfassen. über ein Kabel ist die Temperatursonde mit dem Ofen verbunden und überträgt mit einer Sendeeinrichtung die Temperaturinformationen des Temperatursensors an eine Ofensteuerung. So kann die Temperatur im Inneren bzw. Kern des Garguts erfasst werden für ein Automatikprogramm bzw. eine Art automatischen Ablauf. Nachteilig ist dabei jedoch, dass eine derartige Temperatursonde kabelgebunden ist. In dieser Entgegenhaltung ist auch eine Temperatursonde mit Sender beschrieben, beispielsweise einem Funksender. Zur Energieversorgung ist eine Batterie vorgesehen. Der Einsatz von Energiespeichern wie Batterien odgl. für eine Sendeeinrichtung ist im Ofen jedoch schwierig, da diese bei den auftretenden Temperaturen von über 200 ⁰ C zerstört werden würden.

Aus der EP 1 624 724 A ist ein weiterer Ofen mit einer Temperatursonde als Bratspieß bekannt. Zur Energieversorgung der Temperatursonde wird zwar unter anderem ein Thermogenerator erwähnt. Allerdings ist

diese Möglichkeit in einer Weise dargestellt, die einen tatsächlichen Betrieb eines Thermogenerators technisch absolut unmöglich macht, und auch aus der gesamten Offenbarung kann nicht entnommen werden, wie eine Energieversorgung mit einem Thermogenerator realisiert werden könnte.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Temperatursonde, einen eingangs genannten Ofen sowie ein eingangs genanntes Verfahren zu schaffen, mit denen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine leichter und besser handhabbare Temperatursonde geschaffen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Temperatursonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einen Ofen mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Manche Merkmale der Erfindung werden zwar nur einmal erläutert. Sie sollen jedoch unabhängig davon für sämtliche Aspekte der Erfindung von Temperatursonde, Ofen oder Verfahren gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Des weiteren wird der Wortlaut der Prioritätsanmeldungen DE 102007016452.3 vom 30. März 2007 und DE 102007018245.9 vom 12. April 2007 derselben Anmelderin durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäß weist die Temperatursonde eine Energieerzeugung auf für die Sendemittel, wobei die Energieerzeugung so ausgebildet ist, dass sie die Energie aus ihrem Umfeld im Ofen während des Betriebs des Ofens zieht bzw. erzeugt. So kann auf empfindliche Energiespeicher

wie Batterien oder Akkumulatoren verzichtet werden und dennoch elektrische Energie zum Betrieb der Sendemittel erzeugt werden. Gleichzeitig bieten sich bestimmte, ohnehin im Ofen vorhandene Energiequellen an, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Es geht also hauptsächlich um die neue Art der Energieerzeugung. So kann mit der Erfindung eine drahtlose Temperatursonde geschaffen werden, die vielseitig einsetzbar ist und deren Temperaturinformation drahtlos an eine Ofensteuerung übertragen wird. Aufwendige bzw. teure und evtl. anfällige technische Lösungen wie Transponder, Sendeeinrichtungen mit Oberflächenwellen- Technik odgl. können so vermieden werden.

Gemäß einer grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung weist die Temperatursonde ein längliches Gehäuse auf und ist dazu ausgebildet, in ein Gargut eingesteckt zu werden. Dies eignet sich beispielsweise für ein Gargut wie einen Braten. So kann die Temperatur im Gargutinneren erfasst werden, was für einen Betrieb, insbesondere einen automatischen Betrieb, ein maßgeblicher Parameter ist. Das Gehäuse kann eine Spitze aufweisen, die hohl ausgebildet sein kann um darin Bauteile wie vor allem den Temperatursensor unterzubringen.

Gemäß einer alternativen grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Gehäuse bzw. die Temperatursonde flach sein, insbesondere scheibenartig. So kann die Temperatursonde die Temperatur an einem Gargut wie beispielsweise einer Pizza, welches sich nicht zum Einstecken einer vorgenannten länglichen Temperatursonde eignet, erfassen und dazu daran angebracht werden, beispielsweise durch direktes Auflegen darauf. Alternativ kann eine derartige flache Temperatursonde an einer Aufbewahrungsform bzw. einem Backblech odgl. für das Gargut angebracht werden, insbesondere an dessen Unterseite. Auch so ist eine wärmeleitende Verbindung bzw. ein thermischer Kontakt zu dem Gargut möglich, um dessen Temperatur zu erfassen. Gleichzeitig ist dies, wie auch beim Auflegen einer flachen Temperatursonde auf das Gargut, eine Möglichkeit die Temperatursonde derart in dem Ofeninnen-

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raum vorzusehen, dass sie für die Energieerzeugung zugänglich ist bzw. dass ihr Energie zugeführt werden kann. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.

Zur Energieerzeugung aus der Umgebung im Ofen gibt es mehrere Möglichkeiten. Gemäß einer ersten grundsätzlichen Möglichkeit kann eine Energieerzeugung dazu ausgebildet sein, die Energie aus einer Wärme- bzw. Temperaturdifferenz zwischen einem wärmeren Bereich und einem kälteren Bereich zu beziehen. Als wärmerer Bereich kann der Innenraum des Ofens dienen. Als kälterer Bereich kann die Oberfläche oder das Innere des Garguts dienen, in welches die Temperatursonde eingesteckt ist bzw. mit der sie in wärmeleitender Verbindung steht. Aus dieser Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeren Bereich und dem kälteren Bereich kann Energie gezogen werden, wozu vorteilhaft ein Thermogenerator nach dem Seebeck-Effekt dienen kann. Die dadurch erzeugte Energie mag zwar nicht besonders groß sein. Wenn die Sendemittel jedoch nicht besonders viel Energie benötigen, so reicht es aus.

Für einen derartigen Thermogenerator kann an der Temperatursonde, insbesondere an einem von dem Gargut bzw. dem Temperatursensor entfernten Bereich, eine erste Scheibe aus gut wärmeleitenden Material vorgesehen sein, beispielsweise Kupfer. Dieser ersten Scheibe ist eine zweite Scheibe zugeordnet, und zwar auf der Seite zum Gargut bzw. Temperatursensor hin. Die beiden Scheiben sind mit geringem Abstand und vorteilhaft parallel zueinander an der Temperatursonde vorgesehen.

Die beiden Scheiben sind miteinander verbunden, vorteilhaft aber thermisch gegeneinander isoliert. Eine mechanische Verbindung kann auch über den Thermogenerator erfolgen. Eine möglicherweise zwischen den beiden Scheiben vorgesehene Dichtung kann die Aufgabe der thermischen Isolierung übernehmen.

Die zweite Scheibe befindet sich in wärmeleitender Verbindung mit dem Bereich der Temperatursonde, der den Temperatursensor aufweist bzw. in das Gargut eingesteckt ist oder dieses kontaktiert. Durch diese wärmeleitende Verbindung wird die zweite Scheibe gekühlt aufgrund der niedrigeren Temperatur Garguts und, daraus resultierend, des kontaktierenden Bereichs der Temperatursonde. Eine solche wärmeleitende Verbindung kann beispielsweise eine Art Wärmeleitstab oder eine möglichst massive Wärmebrücke aus gut wärmeleitendem Material wie beispielsweise Kupfer oder Metall allgemein aufweisen. Die wärmeleitende Verbindung kann vorzugsweise einen wesentlichen Teil des Querschnitts der Temperatursonde bilden, beispielsweise auch das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses sein, insbesondere ein Gehäusemantel.

Der Thermogenerator ist dabei zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnet. Vorteilhaft ist ein Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben um den Thermogenerator herum nach außen gegen Schmutz abgedichtet. Im Inneren des Gehäuses der Temperatursonde kann der Thermogenerator dann als Energiequelle mit der vorgenannten Elektronik bzw. den Sendemitteln verbunden sein. Da Thermo- generatoren teilweise relativ klein sind, beispielsweise eine Größe von etwa 10mm x 10mm aufweisen, können zwischen den Scheiben auch mehrere Thermogeneratoren nebeneinander angeordnet sein.

Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die erste Scheibe bzw. der Thermogenerator einen gewissen Abstand zu dem freien Ende der Temperatursonde aufweist, beispielsweise einige Zentimeter. Dadurch kann eine Sendeeinrichtung bzw. eine Antenne der Sendemittel die Temperaturinformationen ungehindert und auch mit geringerer notwendiger Sendeleistung übertragen. Alternativ kann eine Scheibe oder ein Gehäuseteil als Antenne verwendet werden.

Gemäß einer anderen grundsätzlichen Möglichkeit für eine Energieerzeugung kann ein photovoltaischer Effekt genutzt werden, um elektri-

sche Energie aus Licht in dem Ofen zu erzeugen. Zu diesem Licht im Ofen kann durch eine lichtdurchlässige Ofentür Umgebungslicht hinzukommen. Für den photovoltaischen Effekt kann vorteilhaft eine Solarzelle genutzt werden. Eine derartige Solarzelle ist, ähnlich wie vorher für den Thermogenerator beschrieben, vorteilhaft entfernt von dem in das Gargut eingesteckten Ende angeordnet. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Solarzelle von ihren elektrischen Eigenschaften auf das in dem Ofen herrschende Licht bzw. dessen Wellenlänge abgestimmt ist. Des Weiteren kann die Solarzelle von ihrer Orientierung her derart veränderbar sein bzw. ausgerichtet werden, dass sie zu einer Lichtquelle in dem Ofen möglichst senkrecht steht für einen möglichst guten Lichteinfall bzw. eine möglichst hohe Energieausbeute. Dazu kann alternativ eine Fläche der Solarzelle schräg zu der Längsachse der vorteilhaft gerade ausgebildeten Temperatursonde stehen. So kann durch Drehen der Temperatursonde um ihre Längsachse, was bei in das Gargut eingestecktem Zustand leicht möglich ist, eine Ausrichtung vorgenommen werden ohne mechanisch bewegbare Gelenke odgl. zu benötigen.

Eine Solarzelle kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgebildet sein, aus Strahlung im nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich elektrische Energie zu erzeugen, insbesondere aus Wärmestrahlung in einem Ofen von einer Strahlungsheizung des Ofens. Hierfür sind beispielsweise GaAs-Solarzellen geeignet. Es können auch Stapelzellen für mehrere Wellenlängenbereiche verwendet werden.

Wie angesprochen, kann die Temperatursonde eine Elektronik aufweisen zur Auswertung der Temperatur bzw. des Temperatursensors. Da eine derartige Elektronik unter Umständen hitzeempfindlich ist, sollte sie sich in einem in das Gargut zu steckenden Endbereich befinden bzw. nahe an diesem Endbereich oder dem darin angeordneten Temperatursensor. Des Weiteren ist es möglich, die Elektronik als Hochtemperatur- Elektronik auszubilden. Dazu bietet sich die SOI-Technologie an.

Verwendbare Thermogeneratoren werden beispielsweise von der Firma Mikropelt GmbH, Freiburg, hergestellt. Ihre Leistung kann bei Temperaturunterschieden von 10°C bis 20 ⁰ C bei etwas mehr als einem mW liegen, was für entsprechend ausgebildete Sendemittel ausreichend sein kann. Wichtig bei einer Auswahl einer entsprechenden Photovoltaik bzw. Solarzelle ist ebenfalls die Temperaturbeständigkeit bis beispielsweise 250 ⁰ C. Hier sind Solarzellen zu verwenden, wie sie in der Raumfahrt eingesetzt werden.

Vorteilhaft kann für eine Messung der Temperatur möglichst in der Mitte bzw. im Kern des Garguts vorgesehen sein, dass der Temperatursensor weit vorne am Temperatursondenende angeordnet ist. Dazu kann sie vorteilhaft eine Art Spitze aufweisen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, mehrere Temperatursensoren entlang des Gehäuses vorzusehen. Diese werden dann alle von der Elektronik ausgewertet um sozusagen eine Art Temperaturverlauf des Garguts von der Außenseite zum Kern hin oder sogar durch diesen hindurch zu erhalten oder eine Art gemittelte Temperatur zu messen. So kann auf alle Fälle auch relativ genau die Kerntemperatur ermittelt werden als die wohl niedrigste Temperatur im Gargut, unabhängig von der Einstecktiefe der Temperatursonde. Die Auswertung mehrerer Temperatursensoren durch die Elektronik stellt kein großes Problem dar.

Wie zuvor angesprochen, kann eine Elektronik entweder möglichst nahe an einer Spitze eines Gehäuses und somit wahrscheinlich weit im Inneren des Garguts angeordnet sein. So kann sie sich möglichst weit innerhalb des Garguts und somit in einem gegenüber dem sonstigen Backofen kühleren Bereich befinden. Alternativ kann eine Elektronik an der kühleren Scheibe angeordnet werden, da auch diese eine Temperatur deutlich unterhalb der Temperatur des Ofeninneren aufweist. Insbesondere bietet sich das bei einer scheibenartigen Temperatursonde an.

Ein erfindungsgemäßer Ofen, der mit einer vorgenannten Temperatursonde betrieben werden kann bzw. mit dieser eine Funktionseinheit bildet, weist Empfangsmittel auf, um die von den Sendemitteln gesendeten Temperaturinformationen zu empfangen. So kann der Ofen bzw. eine Ofensteuerung die Temperaturinformation von dem Temperatursensor in der Temperatursonde bzw. im Gargut empfangen und benutzen, beispielsweise weiterverarbeiten, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Arbeitsfrequenz für die Sendemittel und Empfangsmittel wird für die übertragung solcher Temperaturinformationen günstig gewählt. Die Reichweite braucht nicht besonders groß zu sein, da insbesondere die Empfangsmittel auch im Inneren des Ofens bzw. einer Ofenmuffel odgl. angeordnet sein können. Die Arbeitsfrequenz kann in einem im wesentlichen beliebigen Bereich gewählt werden. Da die Sendeleistung der Sendemittel üblicherweise sehr gering ist, treten kaum Funkwellen aus dem Ofen nach außen.

In Ausgestaltung der Erfindung kann an dem Ofen, vorteilhaft in seinem Innenraum, mindestens ein Aufbewahrungsbereich für die Temperatursonde vorgesehen sein. Ein derartiger Aufbewahrungsbereich ist zumindest teilweise gegenüber dem Inneren des Ofens abgeschirmt und weist eine öffnung auf, um die Temperatursonde darin einzubringen bzw. einzustecken. Durch die Abschirmung gegenüber dem Inneren des Ofens wird erreicht, dass in dem Aufbewahrungsbereich eine kühlere Temperatur als im sonstigen Ofeninnenraum herrscht und hier die Temperatursonde, falls sie nicht zum Betrieb des Ofens benötigt wird, ähnlich gelagert ist wie wenn sie in ein Gargut eingeführt wäre, welches ebenfalls kühler ist als das sonstige Ofeninnere. Beispielsweise kann ein solcher Aufbewahrungsbereich als eine Art Tasche an einer Innenwand des Innenraums des Ofens ausgebildet sein. Alternativ kann sich ein länglicher Aufbewahrungsbereich weg von dem Ofeninnenraum in das Gehäuse des Ofens hinein erstrecken, wo es ebenfalls kühler ist als im Ofen bzw. in einer Ofenmuffel. Vorteilhaft ist der Aufbewahrungsbereich gegenüber der Ofenmuffel thermisch isoliert. Er sollte auch im Betrieb des Ofens

mit hohen Temperaturen kühler sein als 100 ⁰ C ₁ sodass empfindliche Teile oder eine Elektronik der Temperatursonde geschont und nicht zerstört wird. Auch kurzzeitige überschwinger in der Temperatur bis 120 ⁰ C können vorkommen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Ofen eine Erkennungseinrichtung am Aufbewahrungsbereich aufweisen. Dadurch kann im Ofenbetrieb erkannt werden, ob sich die Temperatursonde darin befindet bzw. darin eingesteckt ist, zumindest ein vorderer Bereich der Temperatursonde mit Elektronik bzw. Temperatursensor. Diese Erkennungseinrichtung kann mit einer Ofensteuerung verbunden sein und beim Betriebsverfahren für den Ofen verhindern, dass der Ofen auf höhere Temperaturen aufgeheizt wird, wenn die Temperatursonde nicht in dem Aufbewahrungsbereich ist.

Des Weiteren kann eine Erkennungseinrichtung so ausgebildet sein, dass sie erkennt, wenn keine Temperatursignale von dem Temperatursensor gesendet werden bzw. von der Temperatursonde kommen. Hier können nämlich drei Fälle vorliegen. Als erster möglicher Fall befindet sich die Temperatursonde in dem Aufbewahrungsbereich, was durch die Erkennungseinrichtung erkannt werden kann, und dann ist ein beliebiger Betrieb des Ofens möglich. Als zweiter möglicher Fall kann die Temperatursonde in ein Gargut eingesteckt sein, und aufgrund des Temperaturunterschiedes senden die Sendemittel Temperaturinformationen. Ein dritter möglicher Fall ist derjenige, dass weder der erste noch der zweite Fall vorliegen. Dies ist in aller Regel ein sogenannter Fehlerfall, beispielsweise wenn sich die Temperatursonde neben einem Gargut in dem Ofeninneren befindet. Aufgrund des fehlenden Temperaturunterschiedes kann sie dann keine Temperaturinformationen senden, da sie keine elektrische Energie erzeugen kann. Insofern sollte eine Bedienperson darauf hingewiesen werden, dass die Temperatursonde nicht funktionsfähig ist. Des Weiteren besteht hier das Problem, dass die Tempera-

tursonde der Temperatur des Ofeninnenraums voll ausgesetzt ist und sich überhitzen kann, wodurch Schäden oder eine Zerstörung entstehen können. Auch hiervor ist die Temperatursonde zu schützen, indem beispielsweise ein Warnsignal ausgegeben wird und vorteilhaft auch der Ofen keine zu hohen Temperaturen erreichen kann, beispielsweise nicht mehr als 100 ⁰ C.

Die Erkennungseinrichtung kann entweder eine Art mechanischen Schalter aufweisen. Dieser kann betätigt werden durch Einstecken der Temperatursonde in den Aufbewahrungsbereich bzw. beim Einführen oder Entnehmen der Temperatursonde seinen Schaltzustand ändern. Alternativ kann die Erkennungseinrichtung einen Näherungssensor aufweisen, der insbesondere berührungslos arbeitet. Ein derartiger Näherungssensor kann magnetisch arbeiten, beispielsweise mit einem Hall- Sensor zum Erkennen eines speziell an der Temperatursonde vorgesehenen Magneten oder induktiv oder kapazitiv, wobei derartige Näherungssensoren für den Fachmann bekannt sind.

Um Energie zu sparen kann das Senden der Temperaturinformationen mittels der Sendemittel entweder kontinuierlich erfolgen oder aber in bestimmten Zeitabständen, insbesondere periodisch. Des Weiteren ist es möglich, dass eine kurzzeitige Energiespeicherung in der Temperatursonde stattfindet, beispielsweise über einen temperaturfesten Kondensator. So kann für einen periodischen Betrieb der Sendemittel während einer längeren Zeit Energie gesammelt werden und diese dann in kürzerer Zeit zum Senden verbraucht werden, beispielsweise alle ein bis 30 Sekunden gesendet wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Ofen so ausgebildet sein, dass in ihm mehrere Temperatursonden betrieben werden können. Zur Unterscheidung der jeweiligen Temperaturinformationen, die je nach unterschiedlichem Gargut oder bisheriger Verweildauer dieses Garguts

im Ofeninneren ja unterschiedliche Temperaturen messen können, können sie eine individuelle Kodierung aufweisen. Diese Kodierung kann stets mit den Temperaturinformationen über die Sendemittel mitgesendet werden und von den Empfangsmitteln erkannt und unterschieden werden. So kann an einer Ofensteuerung beispielsweise auch eingegeben werden, welches Gargut bzw. welches durch eine jeweilige, mit einer Kennung versehene Temperatursonde bestückte Gargut fertig ist und somit entfernt werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Ofen sowohl mit einer spießähnlichen Temperatursonde als auch einer flachen, scheibenartigen Temperatursonde betrieben werden kann. So kann je nach Gargut der dafür optimale Temperatursensor verwendet werden, also beispielsweise ein spießähnlicher Temperatursensor für Braten und eine scheibenartige Temperatursonde für eine Pizza odgl.. Durch unterschiedliche Frequenzkodierung kann eine Ofensteuerung erkennen, welche Temperatursonde gerade im Einsatz ist und kann eventuell eine Korrektur der gesendeten Temperaturwerte vornehmen. Eine weitere Möglichkeit zur Kodierung kann im Senden mit verschiedenen Frequenzen liegen.

Eine Verschlüsselung der Temperaturinformation kann anstelle eines Signals, welches die exakte Temperaturinformationen enthält, auch durch Variation von Sendeintervallen erfolgen. So kann beispielsweise aiie fünf bis zehn Sekunden ein kurzes Signal gesendet werden, welches dann eine Temperatur von 50 ⁰ C bedeutet, eine Temperatur von 70 ⁰ C kann durch ein kurzes Funksignal alle sieben Sekunden gesendet werden usw..

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähi-

ge Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Temperatursonde mit Thermogenerator, die in ein Gargut eingesteckt ist,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ofens mit einem Aufbewahrungsbereich für die Temperatursonde,

Fig. 3 eine Abwandlung der Temperatursonde aus Fig. 1 mit einer oberen Scheibe der Energieerzeugung, die umgebogen ist bis in die Ebene der unteren Scheibe,

Fig. 4 eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Ofens ähnlich

Fig. 2 mit scheibenartigen Temperatursonden und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung einer scheibenförmigen Temperatursonde ähnlich Fig. 4 im Schnitt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Temperatursonde 11 dargestellt, die nach Art eines sogenannten Bratenspießes aufgebaut ist. Die Temperatursonde 11 weist ein längliches, rohrartiges Gehäuse 12 auf, das nach vorne in einer Spitze 13 mündet. Diese ist in einen Braten 15 als Gargut eingesteckt. Dabei weist das Gehäuse einen Gehäusemantel 17 aus einem für Betriebsbedingungen eines Bratenspießes geeigneten Materials auf, beispielsweise aus Kupfer für eine verbesserte Wärmeleitfähig-

keit, eventuell auch beschichtet oder mit einer dünnen Edelstahlhülle versehen für Lebensmittelhygiene. An das Gehäuse 12 schließt sich eine scheibenförmige Energieerzeugung 19 an. Diese wiederum trägt eine Endkappe 22, in der Sendemittel 21 nach Art einer Antenne odgl. angeordnet sind um sie zu schützen.

In der Spitze 13 der Temperatursonde 11 ist ein Temperatursensor 24 angeordnet, der mit einer Elektronik 25 verbunden ist. Die Elektronik 25 ist dabei dazu ausgebildet, den Temperatursensor 24 auszuwerten und Temperaturinformationen über die Verbindung zu den Sendemitteln 21 auszustrahlen bzw. an entsprechende Empfangsmittel zu senden. Die Elektronik 25 ist zwar dadurch, dass sie auch weit vorne an der Spitze 13 sitzt, vor allzu hohen Temperaturen geschützt, wenn sie in den Braten 15 eingesteckt ist. Es ist jedoch vorteilhaft vorgesehen, sie in der vorgenannten SOI-Technologie auszuführen, sodass sie hohen Temperaturen standhält. Im Verlauf zwischen Spitze 13 und Energieerzeugung könnten noch weitere Temperatursensoren vorgesehen sein, wie zuvor angesprochen.

Die an dem Gehäuse 12 angeordnete Energieerzeugung 19 ist insgesamt scheibenartig ausgebildet. Sie weist eine erste Scheibe 27 und eine dazu planparallele zweite Scheibe 28 auf. Die beiden Scheiben 27 und 28 weisen einen geringen Abstand zueinander auf. Beide Scheiben sind hier gleich geformt, insbesondere als Kreisringscheiben, und können aus dem gleichen Material bestehen, vorteilhaft gut wärmeleitendem Material wie Kupfer, welches beschichtet oder mit einer Edelstahlplattie- rung versehen sein kann. Die zweite Scheibe 28 ist dabei mittels einer Verschweißung 29 mit dem hinteren Ende des Gehäuses 12 verbunden, wobei eine derartige Verschweißung 29 nicht nur der mechanischen Befestigung dienen kann, sondern auch eine möglichst gut wärmeleitende Verbindung zwischen Gehäuse 12 und zweiter Scheibe 28 herstellen. Insofern ist es auch möglich, anstelle der Verschweißung 29 eine Art breiten Flansch odgl. vorzusehen für eine möglichst gut wärmeleitende

Verbindung zwischen den beiden Teilen. Nach hinten ist die erste Scheibe 27 mit der Endkappe 22 verbunden.

Zwischen den Scheiben 27 und 28 ist ein Thermogenerator 31 bzw. mehrere Thermogeneratoren vorgesehen. Nach außen ist dieser bzw. der zwischen den Scheiben 27 und 28 gebildete Zwischenraum durch eine für den Ofenbetrieb geeignete Dichtung 32 abgedichtet. Der Thermogenerator 31 ist dabei an seiner Oberseite möglichst gut bzw. wärmeleitend mit der ersten Scheibe 27 verbunden, welche die Warmseite bildet. An seiner Unterseite ist er mit der zweiten Scheibe 28 verbunden, welche die Kühlseite bildet.

Die Funktion der Energieerzeugung 19 ist folgendermaßen: Bei Betrieb des Ofens mit eingeschobenem Braten 15, in den die Temperatursonde 11 eingesteckt ist, erfasst der Temperatursensor 24 die Temperatur im Inneren des Bratens 15 bzw. die sogenannte Kerntemperatur. Während sich die Umgebung im Ofen betriebsgemäß auf beispielsweise 200 ⁰ C erhöht, und dadurch auch der herausstehende Teil der Temperatursonde 11 erwärmt und vor allem die erste Scheibe 27 als Warmseite, befindet sich das Gehäuse 12 zu einem überwiegenden Teil in dem kühleren Braten 15. Die durchgezogen dargestellten breiten Pfeile stellen die Warmseite dar. Die Kerntemperatur des Bratens 15 steigt üblicherweise selbst bei längerer Bratdauer nicht über 90 ⁰ C, so dass das Gehäuse 12 zumindest vorne an der Spitze 13 die gleiche Temperatur aufweist. Durch die wärmeleitende Ausbildung des Gehäusemantels 17 sowie die möglichst gut wärmeleitende Verbindung 29 zur zweiten Scheibe 28 als Kühlseite wird diese in gewissem Umfang gekühlt, wie durch die gestrichelten breiten Pfeile dargestellt ist, welche die Kühlseite darstellen sollen.

Somit ist also die zweite Scheibe 28 etwas kühler als die erste Scheibe 27. Dadurch ist von der Warmseite des Thermogenerators 21 zur Kühlseite hin eine Temperaturdifferenz gegeben, welche gemäß dem vorge-

nannten Seebeck-Effekt zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden kann, welche über leitende Verbindungen zu der Elektronik 25 geführt wird. Damit kann die Elektronik 25 betrieben werden und vor allem die Temperaturinformation des Temperatursensors 24 über die Sendemittel 21 aussenden.

Selbstverständlich sind zahlreiche Variationen der Energieerzeugung 19 mit einem Thermogenerator möglich. Ein Thermogenerator könnte zumindest mit seiner Kühlseite noch näher an dem Braten 15 sein, um eine noch stärkere Temperaturdifferenz zu erhalten. Variationen davon sind für den Fachmann leicht vorstellbar.

Alternativ zu einer Energieerzeugung 19 mit einem Thermogenerator 31 könnte an einer ähnlich scheibenförmig bzw. flächig ausgebildeten Energieerzeugung Solarzellen vorgesehen sein, wie sie vorstehend genannt worden sind. Insbesondere sind sie anstelle der ersten Scheibe 27 vorgesehen, also an der von der Spitze 13 wegweisenden Seite um nach oben von einer Ofenbeleuchtung gut bestrahlt werden zu können. Wie eingangs erläutert, könnte bei Solarzellen die scheibenförmige Energieerzeugung 19, welche dann ein Träger für die Solarzellen ist, einen Winkel abweichend von 90° zur Längsachse des Gehäuses 12 einnehmen, um durch Drehen der Temperatursonde 11 um ihre Längsachse eine möglichst gute Ausrichtung zu einer Ofenbeleuchtung zu haben. Auch dies ist für den Fachmann jedoch leicht zu realisieren.

In Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen O- fen 35 dargestellt, der eine Ofenmuffel 36 aufweist und als Backofen ausgebildet ist. In der Ofenmuffel 36 befindet sich eine obere Beheizung 38a und eine untere Beheizung 38b sowie ein Tragblech 39, welches eine Bratenform 40 mit dem Braten 15 trägt. Des Weiteren ist eine Ofenbeleuchtung 41 vorgesehen, wie dies üblich ist mit einer entsprechend temperaturfesten Lampe. Schließlich ist noch eine Ofensteuerung 42 vorgesehen, welche u.a. mit den Beheizungen 38a und 38b verbunden

ist. Des Weiteren ist die Ofensteuerung 42 mit Empfangsmitteln 44 verbunden, welche beispielsweise an der Innenwand der Ofenmuffel 36 angeordnet sein können.

Rechts in der Ofenmuffel 36 ist ein vorgenannter Aufbewahrungsbereich 46 für eine Temperatursonde 11 dargestellt mit einer Kammer 47, die sich ein Stück in die Ofenmuffel 36 erstreckt und vor allem aus dieser herausläuft. Sie ist von der Ofenmuffel 36 aus durch eine Kammeröffnung 48 erreichbar zum dargestellten Einstecken der Temperatursonde 11a. Des Weiteren ist die Kammer 47 sowohl durch ihren konstruktiven Aufbau, der hier nicht näher dargestellt ist, als auch durch ihren Verlauf im wesentlichen außerhalb der Ofenmuffel 36 so ausgebildet, dass eine Temperatur darin erheblich niedriger ist als in der Ofenmuffel 36 selber, vorteilhaft 120 ⁰ C oder sogar nur 100 ⁰ C nicht übersteigt. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Des Weiteren ist an der Kammer 47 ein Schalter 50 mit einem Schaltarm 51 vorgesehen. Schalter 50 und Schalterarm 51 sind so ausgebildet, dass bei leerer Kammer 47 bzw. ohne Temperatursonde 11 der Schaltarm 51 beispielsweise nach unten hängt. Durch Einstecken der Temperatursonde 11a wird er nach rechts ausgelenkt und betätigt den Schalter 50. Die Ofensteuerung 42 ist mit dem Schalter 50 elektrisch verbunden und registriert so dessen Schaltzustand und damit auch, wenn durch Auslenkung des Schaltarms 51 nach links oder nach rechts der Schalter betätigt wird bzw. eine Temperatursonde 11 in die Kammer 47 eingesteckt ist oder nicht.

Damit zeigt also die Fig. 2 mit der Temperatursonde 11a den eingangs genannten ersten Fall, dass nämlich die Temperatursonde 11a in der Kammer 47 als Aufbewahrungsbereich 46 eingesteckt ist, weil sie nicht benötigt wird. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, dass die Temperatursonde 11a bzw. eine darin enthaltene Elektronik 25 vor übertemperatur geschützt ist durch die niedrigere Temperatur in der Kammer 47 und damit nicht beschädigt wird. Die Ofensteuerung 42 erkennt diesen ersten Fall über den Betätigungszustand des Schalters 50.

Der eingangs genannte zweite Fall mit der in den Braten 15 eingesteckten Temperatursonde 11b führt dazu, dass aufgrund der zu Fig. 1 beschriebenen Temperaturdifferenz elektrische Energie von dem Thermo- generator 31 erzeugt wird und die Temperatursonde 11 b Temperaturinformationen über die Sendemittel 21 an die Empfangsmittel 44 sendet. Die Ofensteuerung 42 erhält diese Temperaturinformationen von den Empfangsmitteln 44 und wertet sie aus, beispielsweise für ein Automatikprogramm zum Garen des Bratens 15. Durch das Einstecken der Temperatursonde 11b in den Braten 15 bleibt hier die Elektronik 25 unterhalb einer kritischen Temperatur.

Der eingangs genannte dritte Fall ist durch die Temperatursonde 11c veranschaulicht. Hier ist die Temperatursonde 11c sozusagen vergessen worden bzw. liegt auf dem Backblech 39. Dadurch ist sie der Temperatur in der Ofenmuffel 36 voll ausgesetzt und sie bzw. die Elektronik 25 könnte bei Betrieb beschädigt werden durch zu starkes Aufheizen. Dieser dritte Fall, kann dadurch erkannt werden, dass auch nach einigen Minuten eine Temperaturdifferenz an der Temperatursonde fehlt und somit der Thermogenerator keine Energie erzeugen kann zum Senden von Temperaturinformationen. Werden also keine Temperaturinformationen an den Empfangsmitteln 44 empfangen und hat auch der Schalter 50 kein Einstecken der Temperatursonde 11 in den Aufbewahrungsbereich 46 registriert, erkennt dies die Ofensteuerung 42 als diesen dritten Fall. Der dritte Fall wird sozusagen dadurch definiert, wenn weder der erste noch der zweite Fall vorliegen. Die Ofensteuerung 42 verhindert ein Aufheizen des Ofens auf eine für die Elektronik 25 schädliche Temperatur. Gleichzeitig kann eine Art Warnsignal an eine Bedienperson angezeigt werden.

Da der dritte Fall mit der Temperatursonde 11c bei einer photovoltai- schen Energieerzeugung nicht auf gleiche Art und Weise realisiert werden kann, da diese nicht von einer Temperaturdifferenz abhängt, ist hier

eine Alternative notwendig. Vorteilhaft wird hier durch die Energiegewinnung an der photovoltaischen Energieerzeugung bereits eine Temperatur an dem Temperatursensor gemessen. übersteigt seine Temperatur einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 70 ⁰ C oder 80 ⁰ C, so schaltet die Ofensteuerung wie im bestimmungsgemäßen Betrieb ab. Gleichzeitig kann ein entsprechendes Warnsignal dadurch generiert werden, dass die Temperatur noch weiter ansteigt und dies in Zeichen dafür ist, dass die Temperatursonde nicht in einem Braten stecken kann.

Ein derartiger Temperatursensor hinten an der Temperatursonde hätte auch den Vorteil, dass er allgemein als Temperatursensor für das Innere der Ofenmuffel 36 an einem relativ zentralen Ort verwendet werden kann, wo normalerweise kein Temperatursensor vorhanden ist. Insofern könnten dessen Temperaturinformationen allgemein für den Betrieb des Ofens 35, insbesondere mit einem Automatikprogramm, hilfreich und nützlich sein.

In Fig. 3 ist ein Teil einer Abwandlung einer Temperatursonde 111 ähnlich derjenigen aus Fig. 1 dargestellt. Allerdings ist hier als Unterschied eine erste Scheibe 127 als Warmseite an ihrer Oberseite geschlossen, weist also keinen Durchgang für eine Antenne an einem hinteren Ende auf. Am Außenrand ist die erste Scheibe 127 nach innen um 180° umgebogen bzw. umgebördelt und verläuft ein Stück nach innen. Mittels einer Dichtung 132, die thermisch möglichst gut isolieren sollte, hält sie eine zweite Scheibe 128 fest und bildet mit ihr, ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, ein Gehäuse für die Energieerzeugung 119. Die zweite Scheibe 128 bildet die Kaltseite.

Zwischen den Scheiben 127 und 128 sind Thermogeneratoren 131 vorgesehen, und zwar verteilt um eine untere öffnung in der zweiten Scheibe 128, welche ähnlich wie in Fig. 1 mit einem rohrartigen Gehäusemantel 117 über die Verschweißung 129 verbunden ist. Des Weiteren

ist die Elektronik 125 an der zweiten Scheibe 128 angebracht, die kühler ist als die erste und in der Regel ausreichend kühl, um die Elektronik 125 nicht zu beschädigen.

Die Fläche der ersten Scheibe 127 ist stark vergrößert im Verhältnis zu Fig. 1 , und zwar nahezu verdoppelt. Dies ermöglicht eine bessere und schnellere Aufheizung der ersten Scheibe 127 auf eine Ofentemperatur. Die zweite Scheibe 128 ist verkleinert, was wiederum den Einfluss der Ofentemperatur auf sie als Kaltseite verringert und diese somit noch kühler bleibt. So ist also durch die Ausbildung der beiden Scheiben 127 und 128 eine erzielbare Temperaturdifferenz für die Thermogeneratoren 131 größer und somit die Energieausbeute besser.

Bei der zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 4 ist eine scheibenartige Temperatursonde 211 in einem Ofen 235 vorgesehen. Oberhalb einer unteren Beheizung 238b trägt ein Backblech 240 eine Pizza 215 als Gargut. Sowohl durch die untere Heizung 238b als auch durch eine nicht dargestellte obere Heizung des Backofens 235 wird der Innenraum 236 erwärmt wie sonst üblich beim Zubereiten von Pizza.

Da bei einem Gargut wie beispielsweise der Pizza 215 eine spießartige Temperatursonde ähnlich Fig. 1 nicht eingesteckt werden könnte, sind hier die vorbeschriebenen scheibenartigen Temperatursonden 211a oder 211b vorgesehen. Die Temperatursonde 211a wird mit ihrer Unterseite, welche einer Kaltseite entspricht, direkt auf die Pizza aufgelegt. Die Temperatursonde 211b, die von unten an dem Backblech 240 befestigt ist, wird mit ihrer Kaltseite nach oben, also zur Pizza 215 hin, angeordnet. Eine Anordnung einer Temperatursonde 211b an der Unterseite des Backblechs 240 kann entweder durch eine mechanische HaI- terung in beliebiger Form erfolgen oder durch eine magnetische Halte- rung. Alternativ kann eine Temperatursonde auch fest in ein Backblech integriert bzw. eingebaut sein.

Aus Fig. 5 ist der genaue Aufbau einer solchen scheibenartigen Temperatursonde 211 zu ersehen. Eine erste Scheibe 227 bildet die Warmseite. Sie ist, ähnlich wie in Fig. 1 , über Dichtungen 232 mit einer zweiten Scheibe 228 verbunden, welche eine Kaltseite bildet. Zwischen den Scheiben sind zwei oder noch mehr Thermogeneratoren 231 angeordnet, die mit einer Elektronik 225 zur Energieversorgung verbunden sind. Des Weiteren enthält die Elektronik 225 auch eine Sendeeinrichtung und ist mit der ersten Scheibe 227 als Antenne verbunden.

In Fig. 5 ist, ähnlich wie in Fig. 1 , durch durchgezogene und gestrichelte Pfeile eine Wärmeeinwirkung auf die Warmseite der ersten Scheibe 227 und eine Kühlung der Kaltseite der zweiten Scheibe 228 durch Auflegen auf die Pizza 215 dargestellt. Zwar ist hier davon auszugehen, dass eine Temperaturdifferenz geringer sein kann als bei einer einzusteckenden, spießartigen Temperatursonde. Allerdings ist immer noch eine Kühlung durch das flächige Auflegen der Temperatursonde 211 auf die Pizza 215 gegeben.

Dadurch, dass die Elektronik 225 wie in Fig. 3 an der zweiten Scheibe 228 angeordnet ist und etwas Abstand zu der ersten Scheibe 227 aufweist, bleibt sie kühl. Unter Umständen kann es aber notwendig werden, eine genannte temperaturfeste Elektronik zu verwenden. Durch die Anbringung des Temperatursensors 224 an der zweiten Scheibe 228, welche thermisch mit der Pizza direkt oder über das Blech 240 gekoppelt ist, kann er deren Temperatur relativ genau erkennen. Unter Umständen können hier in der Elektronik 225 oder einer Ofensteuerung auch noch Korrekturfaktoren verwendet werden.

Aus Fig. 4 ist auch zu erkennen, dass zumindest bei Anordnung einer Temperatursonde 211a oben auf der Pizza 215 eine Energieerzeugung auch über eine vorbeschriebene Photovoltaik erfolgen könnte, wobei dann bei der Temperatursonde 211 gemäß Fig. 5 die erste Scheibe 227

eine entsprechende Solarzellenbelegung aufweist. Des Weiteren ist das Senden der Temperaturinformationen nach oben vom Backblech 240 weg kein Problem. Für eine Temperatursonde 211 b unter dem Backblech 240 ist entweder ein spezielles Backblech vorzusehen, welches das Senden der Temperaturinformationen nicht behindert. Alternativ könnte ein weiterer Empfänger unterhalb des Backblechs 240 im Ofen 235 vorgesehen sein. Bei der Temperatursonde 211b bzw. ihrer Anordnung unter dem Backblech 240 ist die Verwendung einer photovoltai- schen Energieerzeugung weniger vorteilhaft.

Schließlich ist es möglich, dass in einem Ofen verschiedenartige Temperatursonden betrieben werden können, also sowohl spießartige Temperatursonden 11 gemäß Fig. 2 zum Einstecken in Gargut als auch flache bzw. scheibenartige Temperatursonden 211 gemäß Fig. 4 zum Auflegen. über eine Kodierung ihrer Funksignale bzw. Temperaturinformationen können sie unterschieden werden und der Ofen kann sich mit seiner Ofensteuerung selbsttätig darauf einstellen.