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Die Erfindung geht aus von einem Kochfeld nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Bestimmen einer Güteklasse eines Kochgeschirrelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Aus dem Stand der Technik sind Induktionskochfelder bekannt, die in einem automatischen Testablauf überprüfen können, ob ein Kochgeschirrelement zur Verwendung auf einem Induktionskochfeld geeignet ist oder nicht.
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Die Druckschrift
DE 196 47 985 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Güte des Bodens eines auf einer Aufstellfläche einer Kochstelle stehenden Kochgeschirrs. Dazu werden zwei Temperatursensoren eingesetzt, und die Temperaturwerte der jeweiligen Sensoren werden derart zusammenverarbeitet, dass aus der Temperaturdifferenz eine Messzahl für die Güte des Kochgeschirrbodens abgeleitet wird. Mit dieser Messzahl wird dann beispielsweise die Heizleistung für die Kochstelle gesteuert.
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Die Bestimmung der Güte eines Kochgeschirrs ist des Weiteren aus der Druckschrift
DE 41 04 677 A1 bekannt.
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In der Druckschrift
DE 197 34 960 A1 wird vorgeschlagen, zur Detektion eines Kochgeschirrs auf einer Kochplatte einen Temperatursensor zu verwenden und den zeitlichen Temperaturverlauf auszuwerten.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, dem Besitzer eine Möglichkeit zur qualitativen Überprüfung der eigenen Kochgeschirrelemente zur Verfügung zu stellen und eine optimierte Benutzung eines Kochsystems auch ohne umfassende technische Kenntnisse des Benutzers zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch ein Kochfeld nach dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Güteklasse eines Kochgeschirrelements nach dem Anspruch 7 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Kochfeld mit zumindest einem Heizelement und einer Steuereinheit zum Betreiben des Heizelements zum Beheizen eines Kochgeschirrelements.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zum Betrieb in zumindest einem Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus ausgelegt ist, in welchem die Steuereinheit eine Kenngröße für eine Heizenergieübertragung zwischen dem zumindest einen Heizelement und einem zu prüfenden Kochgeschirrelement bestimmt. Die Steuereinheit ordnet das Kochgeschirrelement abhängig von der Kenngröße einer von wenigstens drei verschiedenen Güteklassen zu. Dem Bediener wird damit ein Mittel an die Hand gegeben, eine Güteklasse eines Kochgeschirrelements in einer einfachen, insbesondere automatisierten Weise zu bestimmen. Umfangreiche Kenntnisse des Bedieners über die Materialeigenschaften eines Kochgeschirrbodens und über das Reflexionsverhalten eines Kochgeschirrbodens sind zur Beurteilung der Güteklasse nicht notwendig. Die Güteklasse soll in diesem Zusammenhang insbesondere die Eignung des zu prüfenden Kochgeschirrelements zur Verwendung im Zusammenhang mit einem speziellen Kochmuldensystem beschreiben.
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Wegen des im Vergleich zu früheren Zeiten breiten Spektrums der heute verwendeten Technologien zum Beheizen von Kochgeschirrelementen ist diese Aufgabe nicht einfach zu lösen und kann daher viele Bediener überfordern. Beispielsweise hängt die Frage, wie gut ein Kochgeschirrelement zur Verwendung auf einem Induktionskochfeld geeignet ist, von den ferromagnetischen Eigenschaften einer Grenzschicht an einer Unterseite des Kochgeschirrbodens und von einer Bombierung des Kochgeschirrbodens ab, so dass eine Beurteilung dieser Eignung des Kochgeschirrelements für einen Bediener ohne aufwändige Messungen nicht möglich ist. Die Eignung eines Kochgeschirrelements zur Verwendung auf einem Strahlungskochfeld hängt entscheidend von den Reflexionseigenschaften des Kochgeschirrbodens ab. Auch eine Beurteilung dieses Zusammenhangs ist einer großen Anzahl von Bedienern nicht zuzumuten. Das erfindungsgemäße Kochfeld erlaubt eine automatische Kochgeschirr-Güteprüfung und vereinfacht die Beurteilung der Eignung des Kochgeschirrelements zur Verwendung mit dem speziellen Kochfeld durch die Angabe der Güteklasse. Der Benutzer kann ohne technische Detailkenntnisse Kochgeschirrelemente mit besonders hohen Güteklassen auswählen und so das Kochfeld in einer optimierten, zeitsparenden und energieeffizienten Weise nutzen.
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Die Steuereinheit kann sowohl durch eine geeignete Software als auch durch eine geeignete Hardware, beispielsweise Temperatursensoren, eine Speichereinheit zur Speicherung von Referenzwerten zur Güteprüfung oder durch eine Kombination von beidem zum Betrieb in dem Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus ausgelegt sein. Unter „ausgelegt“ soll demnach in diesem Zusammenhang auch „programmiert“ und „ausgestattet“ verstanden werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kochfeld eine von der Steuereinheit ansteuerbare Anzeigeeinheit umfasst. Dabei kann die Steuereinheit insbesondere dazu ausgelegt sein, die für das zu prüfende Kochgeschirrelement ermittelte Kenngröße und/oder Güteklasse im Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus bzw. nach dem Ende eines Güteprüfungsvorgangs auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit das Kochgeschirrelement abhängig von der Kenngröße einer von wenigstens zehn verschiedenen Güteklassen zuordnet. Dadurch kann die Güte hinreichend genau bestimmt werden, ohne jedoch den Benutzer durch eine zu hohe Anzahl von Güteklassen mit kaum noch nachvollziehbaren Unterschieden zu überfordern.
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Wenn das Kochfeld einen Protektor zum Schützen des Heizelements vor Überhitzung umfasst, kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, eine Anzahl von durch den Protektor ausgelösten Heizunterbrechungen während eines Aufheizvorgangs als die Kenngröße für die Heizenergieübertragung zu nutzen. Alternativ kann die Steuereinheit eine Frequenz oder Periode von durch den Protektor ausgelösten Heizunterbrechungen als die Kenngröße für die Heizenergieübertragung nutzen. Insbesondere bei Strahlungskochfeldern erhitzt sich der Protektor dann besonders schnell, wenn ein hoher Anteil der Wärmestrahlung von dem Topfboden reflektiert wird. Die Heizenergie wird dann nur mangelhaft übertragen, so dass eine große Zahl von Ausschaltvorgängen bzw. eine kurze Periode oder hohe Frequenz dieser Ausschaltvorgänge auf eine geringe Güte des Kochgeschirrelements im Sinne einer Eignung für dieses spezielle Kochfeld schließen lässt.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Kochfeld mit einem Temperatursensor zur Bestimmung einer Temperatur des Kochgeschirrelements auszustatten. Der Temperatursensor kann die Temperatur direkt oder indirekt bestimmen. Die Steuereinheit kann ein Messsignal des Temperatursensors zum Bestimmen der Kenngröße auswerten und nutzen.
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Eine besonders aussagekräftige Kenngröße ist durch einen Gradienten der Temperatur des Kochgeschirrelements bestimmt, der von der Steuereinheit berechnet und genutzt wird.
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Besonders gewinnbringend ist der Erfindungsgedanke im Zusammenhang mit Strahlungsheizkörpern einsetzbar, da die Reflexionseigenschaften eines Kochgeschirrbodens im Infrarotbereich für einen Bediener besonders schwer zu beurteilen sind und auch selten von einem Hersteller eines Kochgeschirrelements angegeben werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Güteklasse eines Kochgeschirrelements durch eine Steuereinheit eines Kochfelds mit zumindest einem Heizelement.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit eine Kenngröße für eine Heizenergieübertragung zwischen dem zumindest einen Heizelement und einem zu prüfenden Kochgeschirrelement bestimmt und das Kochgeschirrelement abhängig von der Kenngröße einer von wenigstens drei verschiedenen Güteklassen zuordnet. Durch die Zuordnung zu wenigstens drei verschiedenen Güteklassen kann nicht nur pauschal zwischen einer Eignung und Nicht-Eignung unterschieden werden, sondern die Kenngröße kann auch einen Grad der Eignung abbilden.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Kochfeld eine von der Steuereinheit ansteuerbare Anzeigeeinheit umfasst, und dass die Steuereinheit die für das zu prüfende Kochgeschirrelement ermittelte Kenngröße und/oder Güteklasse im Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus auf der Anzeigeeinheit anzeigt. Dadurch kann der Bediener einfach und anschaulich über das Ergebnis der Güteprüfung informiert werden.
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Eine noch detailliertere Aussage über die Güte des Kochgeschirrelements kann erreicht werden, wenn die Steuereinheit das Kochgeschirrelement einer von wenigstens zehn verschiedenen Güteklassen zuordnet.
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Eine reproduzierbare Güteprüfung kann erreicht werden, wenn zu Beginn eines Güteprüfungsvorgangs das zu prüfende Kochgeschirrelement mit einer vorgegebenen Wassermenge, beispielsweise 1 Liter, mit einer Temperatur in einem vorgegebenen Temperaturbereich, beispielsweise zwischen 10 und 15°C, füllt. Das Kochgeschirrelement kann dann auf eine kalte Heizzone aufgestellt werden.
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Die zur Kochgeschirr-Güteprüfung verwendete Heizzone ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung diejenige Heizzone der Kochmulde mit der kleinsten Fläche. Dadurch können Fehler durch eine unvollständige Überdeckung der Heizzone durch den Boden des Kochgeschirrelements so weit wie möglich vermieden werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Die Figurenbeschreibung, die Ansprüche und die Zeichnungen enthalten zahlreiche Merkmale in speziellen Kombinationen. Der Fachmann wird die Merkmale auch einzeln und in weiteren sinnvollen Kombinationen betrachten, deren Vorteile erkennen und weitere Ausführungsbeispiele im Rahmen des durch die unabhängigen Patentansprüche definierten Erfindungsgedankens entwickeln.
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Es zeigen:
- 1 ein Kochfeld mit einer Steuereinheit und mehreren Heizelementen mit jeweils einem Protektor sowie ein Kochgeschirrelement,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Kochgeschirr-Güteprüfungsverfahrens nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung,
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Kochgeschirr-Güteprüfungsverfahrens nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt ein Kochfeld mit vier Heizzonen 12a bis 12d, die jeweils von einem spiralförmigen, ohmschen Heizelement 10a bis 10d beheizt werden. Das Kochfeld umfasst ferner eine Steuereinheit 14, die Bedienersignale von einer berührungsempfindlichen Benutzerschnittstelle 16 empfängt und zudem eine Treibereinheit zum Betreiben einer Anzeigeeinheit 18, die als LCD-Anzeige ausgebildet ist, umfasst. Die Heizelemente 10a bis 10d und Sensoren der Benutzerschnittstelle 16 sind unter einer Abdeckplatte 26 aus Glaskeramik angeordnet
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Über die Benutzerschnittstelle 16 kann ein Bediener ein Menü aufrufen, welches dann von der Steuereinheit 14 auf der Anzeigeeinheit 18 dargestellt wird und über welches der Bediener verschiedene Betriebsmodi des Kochfelds aktivieren kann.
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Einer dieser Betriebsmodi ist ein Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus, in welchem die Steuereinheit 14 eine Kenngröße X für eine Heizenergieübertragung zwischen dem Heizelement 10a der kleinsten Heizzone 12a und einem auf dieser Heizzone 12a aufgestellten Kochgeschirrelement 20 bestimmt. Abhängig von der Kenngröße X ordnet die Steuereinheit 14 dem zu prüfenden Kochgeschirrelement 20 eine von zehn möglichen Güteklassen G zu, wobei die dem Kochgeschirrelement 20 zugeordnete Güteklasse G als eine Zahl zwischen 1 und 10 von der Steuereinheit 14 auf der Anzeigeeinheit 18 dargestellt wird. Ein Wert 10 der Güteklasse G entspricht einer bestmöglichen Heizenergieübertragung und ein Wert 1 der Güteklasse G entspricht einer sehr schlechten Heizenergieübertragung zwischen dem Heizelement 10a und dem Kochgeschirrelement 20.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm des in dem Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus von der Steuereinheit 14 ausgeführten Prüfprogramms. Durch eine entsprechende Anzeige auf der Anzeigeeinheit 18 fordert die Steuereinheit 14 zunächst den Benutzer auf, das zu prüfende Kochgeschirrelement 20, das für die Heizzone 12a, die einen Durchmesser von 14,4 cm hat, maximal 16 cm Durchmesser haben darf, mit 1 Liter kaltem Wasser zwischen 10°C und 15°C zu füllen und das Kochgeschirrelement 20 mit einem Deckel zu verschließen. Ferner fordert die Steuereinheit 14 den Bediener über die Anzeige dazu auf, eine Starttaste (nicht dargestellt) der Benutzerschnittstelle 16 zu aktivieren, um das Prüfprogramm zu starten.
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Die Steuereinheit 14 betreibt dann das Heizelement 10a mit der maximalen Heizleistung, bis ein Protektor 22a abschaltet. Ferner misst die Steuereinheit 14 eine Periode weiterer Schaltzyklen des Protektors 22a.
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Jeder Heizzone 12a bis 12d ist ein Protektor 22a bis 22d zugeordnet, der als stabförmiges Element mit einem Schaltkontakt ausgebildet ist, wobei eine Wärmeausdehnung des stabförmigen Elements zwangsweise zu einem Öffnen des Schaltkontakts des Protektors 22a bis 22d führt.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung nutzt die Steuereinheit 14 die gemessene Zeit bis zum ersten Abschalten des Protektors 22a, in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung zusätzlich oder ausschließlich die Dauer bzw. Periode weiterer Schaltzyklen bzw. eine Schaltfrequenz des Protektors oder eine Anzahl von Protektorschaltvorgängen bis zum Erreichen einer vorgegebenen Solltemperatur TSoll als die Kenngröße X. Das Erreichen der Solltemperatur TSoll kann von einem Bediener festgestellt oder angezeigt werden, der dazu ein Thermometer und die Benutzerschnittstelle 16 nutzen kann.
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Je kleiner die Kenngröße X ist, desto weniger eignet sich das zu prüfende Kochgeschirrelement 20 zur Verwendung mit dem Kochfeld. Da das Heizelement 10a ein Strahlungsheizelement ist, schaltet der Protektor 22a das Heizelement 10a dann besonders schnell ab, wenn die Wärmestrahlung des Heizelements 10a von dem Boden des Kochgeschirrelements 20 besonders gut reflektiert wird. Ein kurzer Schaltzyklus des Protektors 22a bedeutet daher, dass ein großer Anteil der Heizenergie von dem Kochgeschirrelement 20 reflektiert und nicht aufgenommen wird. Das Kochgeschirrelement 20 hat daher eine geringe Güte.
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Die Steuereinheit 14 umfasst eine hier nicht dargestellte Speichereinheit, in welcher eine Liste mit Vergleichswerten für die gemessenen Schaltzeiten des Protektors 22a gespeichert ist. Die in der Liste gespeicherten Schaltzeiten markieren Grenzwerte zwischen zwei Güteklassen G. Die Steuereinheit 14 bestimmt die laufende Nummer desjenigen Listeneintrags, der größer als die gemessene Kenngröße X ist und der den kleinsten Wert unter den Listeneinträgen mit dieser Eigenschaft hat.
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In Ausgestaltungen der Erfindung, in welchen die Steuereinheit eine Frequenz der Schaltvorgänge des Protektors 22a bestimmt, sind die Listeneinträge entsprechend mit fallenden Werten geordnet, und die Steuereinheit sucht den Listeneintrag, der einen kleineren Wert als die ermittelte Kenngröße X hat und mit dieser Eigenschaft maximal ist.
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3 zeigt das erfindungsgemäße Prüfverfahren des Kochgeschirr-Güteprüfungsmodus, in welchem das Kochfeld mit einem Temperatursensor 24 (in 1 gestrichelt dargestellt) ausgestattet ist. Die Steuereinheit 14 bestimmt mittels des Temperatursensors 24 eine Temperatur T des Kochgeschirrelements 20 und nutzt ein Messsignal des Temperatursensors 24 zum Bestimmen der Kenngröße X. Dazu bestimmt die Steuereinheit 14 zum Beginn eines Aufheizvorgangs einen Gradienten der gemessenen Temperatur T des Kochgeschirrelements 20. Je größer der derart bestimmte Gradient der Temperatur, desto effektiver ist eine Heizenergieübertragung zwischen dem Heizelement 12a und dem zu prüfenden Kochgeschirrelement 20. Da Induktionskochfelder häufig mit derartigen Temperatursensoren 24 ausgestattet sind, kommt die in 3 dargestellte Ausgestaltung der Erfindung insbesondere zur Verwendung in Induktionskochfeldern in Betracht.
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Gemäß 3 wird in einem ersten Schritt der Bediener zum Aufstellen des zu prüfenden Kochgeschirrelements 20, gefüllt mit 1 Liter kaltem Wasser zwischen 10° und 15°C und mit einem Deckel, aufgefordert. In einem zweiten Schritt bestimmt die Steuereinheit 14 den Gradienten der Temperatur und nutzt diesen Gradienten als die Kenngröße X, die wiederum in einem weiteren Schritt mit in einer Liste gespeicherten Vergleichswerten verglichen wird. Die Steuereinheit 14 ermittelt wiederum die laufende Nummer des minimalen Vergleichswerts, der größer als die Kenngröße X ist, oder in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung den maximalen Vergleichswert, der kleiner als die Kenngröße X ist. Die laufende Nummer des derart bestimmten Vergleichswerts wird anschließend in einem letzten Schritt auf der Anzeigeeinheit 18 angezeigt.
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Ein Bediener kann mittels des erfindungsgemäßen Kochfelds bzw. mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens schnell und einfach eine Güteklasse G eines beliebigen Kochgeschirrelements 20 bestimmen. Die Güteklasse G kann sich der Bediener entweder merken oder notieren, beispielsweise auch auf einem spülmaschinenfesten Aufkleber, wobei derartige Aufkleber im Lieferumfang eines erfindungsgemäßen Kochfelds enthalten sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Heizelement
- 12
- Heizzone
- 14
- Steuereinheit
- 16
- Benutzerschnittstelle
- 18
- Anzeigeeinheit
- 20
- Kochgeschirrelement
- 22
- Protektor
- 24
- Temperatursensor
- 26
- Abdeckplatte
- X
- Kenngröße
- G
- Güteklasse
