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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung für ein Kochgerät mit mindestens einer Heizeinrichtung sowie ein Verfahren zum Steuern eines Kochgerätes auf entsprechende Art und Weise.
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Bei elektromechanischen Steuergeräten bzw. Energiereglern, wie beispielsweise aus der
DE 19833983 A1 bekannt, wird für eine Heizeinrichtung eines Elektrokochfeldes ein taktender Betrieb mit entweder voller oder keiner Leistung durchgeführt. Durch das Einstellen des Taktverhältnisses zwischen „eingeschaltet” bzw. „voller Leistung” einerseits und „ausgeschaltet” bzw. „keiner Leistung” andererseits wird die letztlich der Heizeinrichtung auf Dauer zugeführte Energie eingestellt bzw. gesteuert. Das Schalten des Steuergeräts erfolgt dabei durch einen Schnappschalter, von einem Bimetall-Auslösearm beeinflusst wird, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Dabei gibt es eine sogenannte Ankochfunktion, in die das Steuergerät gestellt bzw. die an ihm eingeschaltet werden kann. Bei dieser Ankochfunktion wird eine besonders hohe Leistungsstufe der Heizleistung, auch Ankochstufe genannt, für eine bestimmte Ankochzeit an die Heizeinrichtung angelegt, was den sogenannten Ankochstoß ergibt. Dieser dient dazu, die Heizeinrichtung und ein darauf aufgestelltes Kochgefäß möglichst schnell auf hohe Temperatur zu bringen, beispielsweise um eine größere Menge Wasser zum Kochen zu bringen.
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Ist der Ankochstoß abgeschlossen, so wird der Heizeinrichtung für einige Zeit keine Leistung mehr zugeführt. Dies liegt daran, dass die Leistungsstufe nach der Ankochstufe üblicherweise erheblich niedriger ist und der Bimetall-Auslösearm deswegen erst wieder einen deutlichen bzw. größeren Weg zurück bewegt, bevor er wieder das Einschalten mittels des Schnappschalters bewirken kann. Diese Zeit kann bis zu fünf Minuten betragen, was sich in der Praxis als sehr vorteilhaft erwiesen hat, um das möglichst schnell erhitzte Kochgefäß auf einer gewünschten Temperatur zu halten.
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Bei den immer häufiger eingesetzten elektronischen Steuerungen für ein Kochgerät oder Kochfeld, insbesondere mit Berührungsschaltern, bei denen die Leistungsversorgung einer Heizeinrichtung des Kochgeräts über direkt angesteuerte Relais erfolgt, ist dieser Effekt nicht möglich. Deswegen wird häufig, hier üblicherweise nach dem Zurückschalten von einer Ankochstufe auf eine Fortkochstufe, der Heizeinrichtung nach weniger als einer Minute wieder Leistung zugeführt, und weil dies für den Kochvorgang zuviel ist, wird die Heizeinrichtung dann für kurze Zeit von einer Bedienperson ganz ausgeschaltet oder das Kochgefäß davon weg gezogen. Wenn das Wiedereinschalten der Heizeinrichtung nicht rechtzeitig erfolgt, ist der Kochvorgang unbefriedigend. Der Weiterbetrieb der Heizeinrichtung mit weggezogenem Kochgefäß verschwendet auch unnötig Energie.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Steuerung sowie ein entsprechendes Verfahren zum Steuern eines Kochgerätes zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können und insbesondere ein optimierter bzw. energiesparender Kochvorgang erreicht werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elektronische Steuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und werden im Folgenden näher erläutert. Manche der folgenden Merkmale werden dabei nur für die Steuerung oder nur für das Verfahren beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Steuerung als auch für das Verfahren gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass die elektronische Steuerung Bedienelemente aufweist, vorteilhaft Berührungsschalter odgl., sowie einen Controller und mindestens einen Leistungsschalter für die Heizeinrichtung. Ein solcher Leistungsschalter ist vorteilhaft ein genanntes Relais, kann aber auch ein Halbleiter-Bauteil sein. Der Controller ist dazu ausgebildet, an der Heizeinrichtung eine genannte Ankochfunktion durchzuführen mit einer hohen Leistungsstufe der Heizleistung als Ankochstufe. Diese Ankochfunktion bzw. Ankochstufe wird für eine bestimmte Ankochzeit durchgeführt und bildet den bekannten Ankochstoß. Des weiteren ist der Controller dazu ausgebildet, dass er nach Einstellen einer niedrigeren Leistungsstufe als der Ankochstufe nach dem Ankochstoß für eine bestimmte vorgegebene Pausenzeit die Heizeinrichtung ausschaltet und erst nach Ablauf dieser Pausenzeit wieder einschaltet. Diese Pausenzeit ist dabei umso länger, je niedriger die neue Leistungsstufe ist im Vergleich zur vorherigen. Die Pausenzeit bestimmt sich also sozusagen variabel. Dadurch wird erreicht, dass der Controller bzw. die elektronische Steuerung nach dem Ankochstoß der Heizeinrichtung für eine bestimmte Zeit keine Leistung mehr zuführt bzw. sie ausgeschaltet lässt. Die genannte Pausenzeit kann dabei erheblich länger sein als eine übliche Aus-Zeit beim taktendem Betrieb der Heizeinrichtung bei der neuen Leistungsstufe, beispielsweise etwas dreimal so lang. Dadurch kann bei einem Kochvorgang, bei dem beispielsweise Wasser für Nudeln zuerst zum Kochen gebracht werden und dann nur noch leicht sieden soll, der Wärmeüberschuss genutzt werden, um dieses Sieden aufrecht zu erhalten, so dass erst nach einer längeren Zeit bzw. eben dieser Pausenzeit wieder Heizleistung zugeführt wird, und zwar auf der nun niedrigeren neuen Leistungsstufe. Dies bedeutet zwar einen etwas höheren schaltungstechnischen bzw. programmiertechnischen Aufwand bei der Ausbildung des Controllers. Gleichzeitig kann jedoch dadurch auf neue Art und Weise eine vorteilhafte Funktion erreicht werden, die praxistauglich ist und vor allem sogar Energie sparen kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung hängt die Dauer der Pausenzeit nicht von der Höhe des Ankochstoßes ab oder von der Differenz der neuen Leistungsstufe zu derjenigen davor, sondern von der Ankochzeit, also der Dauer des Ankochstoßes. Diese Abhängigkeit kann so sein, dass eine lange Ankochzeit eine lange Pausenzeit mit Leistungsunterbrechung und eine kurze Ankochzeit eine kurze Pausenzeit zur Folge hat. Es ist also möglich, die Pausenzeit entweder von der Höhe der Ankochstufe oder aber besonders vorteilhaft von der Dauer der Ankochzeit abhängig zu machen. Letztlich hängt die Pausenzeit aber von dem Ankochstoß ab. Auch bei der Abhängigkeit von der Ankochzeit wird berücksichtigt, dass nach Ablauf des Ankochstoßes wohl mehr Wärme im System bzw. im Kochgefäß ist als für das Fortkochen bzw. den weiteren Betrieb notwendig und gewünscht ist.
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In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ankochstufe die höchste Leistungsstufe für die Heizeinrichtung. Es ist also eine fixe Leistungsstufe. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass auch die Ankochzeit fest vorgegeben ist, beispielsweise drei bis zehn Minuten, vorteilhaft vier bis sieben oder etwas über fünf Minuten. Da bei Kochgeräten wie Kochfeldern die Heizeinrichtungen üblicherweise unterschiedlich groß sind, kann auch die Größe der Heizeinrichtung eine Rolle spielen. Da die Größe der Heizeinrichtung von der Größe bzw. vom Volumen eines aufgesetzten Kochgefäßes bzw. des Volumens von darin üblicherweise enthaltenem Kochgut beeinflusst wird, und eine Fläche der Heizeinrichtung mit der zweiten Ordnung des Durchmessers, das Volumen des Kochguts jedoch mit der dritten Ordnung des Durchmessers ansteigt, sollte die Dauer der Ankochzeit für größere Heizeinrichtungen länger sein als für kleinere. In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in der Steuerung enthaltene Pausenzeit mit der Leistungsunterbrechung beim Zurückschalten so ausgebildet ist, dass sie im Fall des Zurückschaltens auf die niedrigste Leistungsstufe etwa zweimal bis viermal, besonders vorteilhaft etwa dreimal, so lange ist wie bei Zurückschalten auf die zweithöchste Leistungsstufe. Die Pausenzeit kann also bei der niedrigsten Leistungsstufe etwa die genannten fünf Minuten betragen, bei einer mittleren Leistungsstufe etwa drei Minuten und bei der zweithöchsten Leistungsstufe etwas über eine Minute, beispielsweise etwa eineinhalb Minuten. Damit wird immer noch eine erheblich längere Pausenzeit erreicht als bei derzeit gebräuchlichen Steuerungen, bei denen der Heizeinrichtung üblicherweise spätestens nach 45 Sekunden oder einer knappen Minute, selbst bei Zurückstellen auf die niedrigste Leistungsstufe, wieder Leistung zugeführt wird bzw. sie wieder eingeschaltet wird.
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Die Steuerung bzw. der darin enthaltene Controller sowie das Steuerverfahren sind vorteilhaft so ausgebildet, dass die erfindungsgemäße Leistungsunterbrechung für eine bestimmte Pausenzeit an der Heizeinrichtung auch dann erfolgt, wenn die Heizeinrichtung nach der Ankochstufe nicht direkt auf eine niedrigere Leistungsstufe geschaltet wird, sondern ausgeschaltet wird. Wird sie dann wieder bald eingeschaltet, so hat sich die Steuerung bzw. der Controller den vorherigen Zustand gemerkt und sieht dann zwingend die entsprechende der neuen Leistungsstufe angepasste Pausenzeit vor.
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Es kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass sich die Steuerung bzw. der Controller diesen vorherigen Zustand sogar merken, wenn das gesamte Kochgerät ausgeschaltet wird, zumindest für kurze Zeit und dann wieder eingeschaltet wird und vor allem auch die entsprechende Heizeinrichtung wieder eingeschaltet wird. Damit können erfindungsgemäß auch Bedienabläufe erfasst werden, bei denen das Zurückschalten auf eine sehr niedrige Leistungsstufe nicht über schrittweises Reduzieren der Leistungsstufe an Bedienelementen erfolgt, sondern durch Ausschalten der Heizeinrichtung bzw. Kochstelle oder sogar Ausschalten des gesamten Kochgeräts. In einigen Fällen tendieren Bedienpersonen nämlich dazu, dieses Ausschalten durchzuführen und dann eben die Heizeinrichtung wieder einzuschalten mit der niedrigsten Leistungsstufe beginnend oder, falls diese gerade gewünscht ist, genau mit dieser.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also bestimmt, wie hoch der Ankochstoß war bzw. mit welcher Leistungsstufe er erfolgt ist oder wie lange die Ankochzeit war. Dann wird unter Berücksichtigung der danach eingestellten, üblicherweise niedrigeren Leistungsstufe für die Heizeinrichtung die Pausenzeit errechnet und eben eingehalten durch Nicht-Einschalten der Heizeinrichtung.
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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 schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 Eine Funktionsdarstellung eines Kochfeldes mit einer erfindungsgemäßen Steuerung und
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2 ein Diagramm der zeitlichen Verläufe von Wassertemperatur und Leistung einer Heizeinrichtung des Kochgeräts in einem Kochgefäß auf dem Kochgerät nach 1 und nach dem Stand der Technik.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Draufsicht auf ein funktional dargestelltes Kochfeld 11 enthalten, welches in seinem vorderen Bereich eine Steuerung 13 aufweist mit mehreren Bedienelementen 17, beispielsweise bekannten Berührungsschalter, also als sogenannte Touch-Control. Das Kochfeld 11 weist vier verteilte Kochstellen 15a bis 15d auf. Des weiteren weist die Steuerung 13 einen Controller 18 auf, der sozusagen die Steuerfunktionen enthält.
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Die Steuerung 13 ist mit einer Schalteinrichtung 20 verbunden zur Leistungsversorgung der Kochstellen 15. Dabei kann über die Schalteinrichtung 20 jede der Kochstellen 15 in beliebiger Art und Weise innerhalb bestimmter funktionaler oder programmtechnischer Funktionen ein- und ausgeschaltet werden. Somit ist also bei diesem Kochfeld 11 mit der Steuerung 13 keine funktionsbezogene Vorgabe von Ein- und Aus-Zeiten wie bei einem eingangs genannten elektromechanischen Energieregler gegeben. Abhängig von einer mittels der Bedienelemente 17 eingestellten Kochstufe oder insbesondere auch von einem eingestellten Ankochstoß stellt die Steuerung 13 mit dem Controller 18 über die Schalteinrichtung 20 die entsprechenden Ein-Zeiten und Aus-Zeiten an einer Kochstelle 15 für einen taktenden Betrieb ein.
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In 2 ist in dem Diagramm sowohl für die Temperatur von Wasser in einem Kochtopf, der auf eine der Kochstellen 15 gestellt worden ist, als auch die Leistung P über der Zeit t der jeweilige zeitliche Verlauf dargestellt. Dabei ist in gestrichelter Linie derjenige bei bekannten bzw. üblichen elektronischen Steuerungen mit separat angesteuerten Schaltern und durchgezogen derjenige gemäß der Erfindung dargestellt. Zum Zeitpunkt t = 0 wird eine Kochstelle mit einem aufgestellten Kochtopf, der Wasser enthält, eingeschaltet und zwar mit der Einstellung eines Ankochstoßes mit der höchsten Kochstufe. Dieser Ankochstoß dauert dann etwas über 5½ Minuten, bis die Wassertemperatur bei über 80°C liegt. Dies bedeutet also, dass für diese spezielle Kochstelle in der Steuerung 13 bzw. im Controller 18 ein entsprechend langer Ankochstoß programmiert ist.
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Danach schaltet die Steuerung 13 entweder selbsttätig, weil das vorgegebene Ende des Ankochstoßes erreicht ist, oder aber von einer Bedienperson gesteuert auf eine niedrigere Kochstufe herunter, beispielsweise über die dazwischen liegenden Kochstufen auf die Kochstufe 4. Dies bedeutet, dass dann im zeitlichen Abstand von etwas weniger als einer Minute die Kochstelle eingeschaltet wird bzw. für kurze Zeit taktet. Dieses Takten beginnt dann eigentlich direkt nach Ende des Ankochstoßes, da knapp eine Minute nach Ende des Ankochstoßes die erste kurze Ein-Zeit vorliegt. Allerdings besteht hierbei eben der Nachteil, dass so schnell nach Ende des Ankochstoßes eigentlich nicht schon wieder Heizleistung zugeführt werden müsste, vor allem dann, wenn das Fortkochen mit der relativ niedrigen Kochstufe 4 erfolgen soll. Dieses Takten geht dann gleichmäßig weiter mit kurzen Ein-Zeiten im zeitlichen Abstand von etwas weniger als einer Minute, wie dem Diagramm zu entnehmen ist.
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Deswegen ist gemäß der Erfindung vorgesehen, wie der durchgezogene Verlauf zeigt, dass nach Ende des Ankochstoßes nach etwa 5½ Minuten erst einmal für etwa 3½ Minuten keine Leistung an die Kochstelle gegeben wird bzw. diese ausgeschaltet bleibt. Erst dann erfolgt wieder ein mehrfaches Einschalten der Kochstelle für jeweils kurze Zeit, wobei hier der zeitliche Abstand zuerst etwa 2½ Minuten beträgt und dann, nach längerer Zeit, ähnlich wie beim zuerst beschriebenen bekannten Verfahren, im Abstand von etwa einer Minute wieder kurze Ein-Zeiten kommen.
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Dies bedeutet also, dass in der Steuerung 13 bzw. im Controller 18 hinterlegt ist, dass nach Ende des Ankochstoßes erst für einige Minuten keine Heizleistung erzeugt wird. Diese Zeit hängt vorteilhaft von der Dauer des Ankochstoßes sowie der Höhe danach folgenden Fortkochstufe ab.
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Selbst wenn die hohe und dauerhafte Leistung am Anfang nicht über einen sogenannten Ankochstoß als vorprogrammierte Funktion der Steuerung 13 erzeugt wird, sondern eben am Anfang für eine bestimmte Zeit mit maximaler Heizleistung geheizt wird, kann vorgesehen sein, dass die Steuerung 13 bzw. der Controller 18 dies ebenfalls erkennen. Dann implementieren sie nach Zurückschalten auf eine niedrigere Fortkochstufe dieselbe Funktionalität, nämlich die etwas längere Wartezeit vor dem Wiedereinschalten der Heizeinrichtung bzw. Kochstelle.
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Auch wenn die jeweilige Kochstelle oder sogar das gesamte Kochfeld 11 kurz ausgeschaltet werden, kann in der Steuerung 13 bzw. im Controller 18 gespeichert sein, dass erst eine bestimmte Zeit, nämlich die genannte Pausenzeit, abgewartet wird und keine Heizleistung abgegeben wird. Dann erfolgt eben wieder das Takten mit anfangs etwas größeren zeitlichen Abständen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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