DE102010045198A1 - Cooking appliance with steam generator and method for controlling a steam generator for a cooking appliance - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Gargerät (10) mit einem Garraum (12), einem Dampfgenerator (14) und einer Steuerung (16), wobei die Steuerung (16) einen Schwellwertregler (22) sowie einen stetigen Regler (24) aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators (14) für ein Gargerät (10), das dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfgenerator (14) in einer Annäherungsphase, in der sich ein zu regelnder Istwert in einem Garraum (12) des Gargeräts (10) stark von einem Sollwert unterscheidet, von einem Schwellwertregler (22) gesteuert wird und in einer sich anschließenden Haltephase, in welcher der Istwert sich in der Nähe des Sollwerts befindet, von einem stetigen Regler (24) gesteuert wird.The invention relates to a cooking appliance (10) with a cooking chamber (12), a steam generator (14) and a controller (16), the controller (16) having a threshold controller (22) and a continuous controller (24). The invention also relates to a method for regulating a steam generator (14) for a cooking appliance (10), which is characterized in that the steam generator (14) is in an approximation phase in which an actual value to be controlled is located in a cooking chamber (12) of the cooking appliance ( 10) differs greatly from a setpoint, is controlled by a threshold controller (22) and is controlled by a continuous controller (24) in a subsequent holding phase, in which the actual value is close to the setpoint.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum und einem Dampfgenerator. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators für ein Gargerät.The invention relates to a cooking appliance with a cooking chamber and a steam generator. The invention further relates to a method for controlling a steam generator for a cooking appliance.
In Gargeräten werden zur Temperatur- oder Feuchteregelung üblicherweise Schwellwertregler eingesetzt, weil diese in der Regel ohne spezifische Anpassung an die Gerätegröße, an die Beheizungsart (Gas oder Elektro) und die Last im Garraum verwendet werden können. In der Betriebsart Dampf haben Schwellwertregler jedoch gravierende Nachteile, wenn ein hoher Dampfgehalt im Garraum aufrechterhalten werden soll. Ein Schwellwertregler regelt zwischen einem oberen Schwellwert und einem unteren Schwellwert hin und her. Wenn der obere Schwellwert überschritten wurde, wird der Dampfgenerator abgeschaltet. Anschließend verringert sich durch Kondensieren des Wasserdampfs im Inneren des Garraums (beispielsweise an zu garenden Produkten) die Temperatur. Gleichzeitig verringert sich das Volumen des im Inneren des Garraums enthaltenen Gases, sodass Luft nachgesaugt werden muss, üblicherweise aus einem Kondensations- oder Ablaufbereich des Gargeräts. Wenn die Temperatur im Garraum schließlich den unteren Schwellwert des Schwellwertreglers erreicht hat, wird der Dampfgenerator wieder eingeschaltet. Danach wird wieder so lange Wasserdampf produziert, bis die Temperatur im Garraum wieder den oberen Schwellwert erreicht hat.In cooking appliances for temperature or humidity control threshold regulators are usually used because they can be used usually without specific adaptation to the device size, the type of heating (gas or electric) and the load in the oven. In steam mode, however, threshold controllers have serious disadvantages if a high steam content in the cooking chamber is to be maintained. A threshold controller controls between an upper threshold and a lower threshold. If the upper threshold has been exceeded, the steam generator is switched off. Subsequently, the temperature is reduced by condensing the water vapor inside the cooking chamber (for example, to be cooked products). At the same time, the volume of the gas contained in the interior of the cooking chamber is reduced, so that air has to be sucked in, usually from a condensation or drainage region of the cooking appliance. When the temperature in the cooking chamber has finally reached the lower threshold value of the threshold controller, the steam generator is switched on again. Thereafter, water vapor is again produced until the temperature in the cooking chamber has again reached the upper threshold.
Da die nachgesaugte Luft sich aber mit dem Dampf im Garraum vermischt, muss der vom Dampfgenerator erzeugte und in den Garraum eingebrachte-Wasserdampf ein Gemisch aus Wasserdampf und nachgesaugter Luft verdrängen, um den Dampfgehalt und die Temperatur im Garraum zu erhöhen. Dadurch muss sehr viel mehr Dampf produziert werden, als Luft nachgesaugt worden ist. Als Beispiel wird angenommen, dass bei 90% Feuchte 1 Liter Wasserdampf im Garraum kondensiert, der durch Luft ersetzt wird. Daraufhin muss das Gerät 10 Liter Dampfgemisch durch 10 Liter reinen Wasserdampf ersetzen, um die nachgesaugte Luft zu verdrängen.However, since the sucked-in air mixes with the steam in the cooking chamber, the water vapor generated by the steam generator and introduced into the cooking space must displace a mixture of water vapor and sucked-in air in order to increase the steam content and the temperature in the cooking chamber. As a result, much more steam must be produced than air has been sucked. As an example, it is assumed that at 90% humidity, 1 liter of water vapor condenses in the oven, which is replaced by air. Thereafter, the device must replace 10 liters of vapor mixture with 10 liters of pure water vapor to displace the sucked air.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Gargerät und ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators zu schaffen, mit dem besonders bei hohem Dampfgehalt eine bessere Regelung dahingehend möglich ist, dass das Nachsaugen von Luft weitgehend vermieden ist.It is therefore an object of the invention to provide a cooking appliance and a method for controlling a steam generator, with which, especially at high steam content, a better control is possible to the effect that the intake of air is largely avoided.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Gargerät mit einem Garraum, einem Dampfgenerator und einer Steuerung vorgesehen, wobei die Steuerung einen Schwellwertregler sowie einen stetigen Regler aufweist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Dampfgenerator in einem Betriebsbereich, in welchem der Dampfgehalt konstant gehalten werden soll, mit dem Signal des stetigen Reglers anzusteuern. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Dampfgenerator so lange ausgeschaltet bleibt, bis Luft nachgesaugt wurde.To achieve this object, a cooking appliance with a cooking chamber, a steam generator and a controller is provided according to the invention, wherein the controller has a threshold controller and a steady controller. The invention is based on the idea of controlling the steam generator in an operating range in which the steam content is to be kept constant, with the signal of the continuous controller. This prevents the steam generator from being switched off until air has been sucked in.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dampfgenerator mindestens zwei Leistungsstufen aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Dampfgenerator grundsätzlich weiterhin mit diskreten Leistungsstufen betrieben, die aber in dem Betriebsbereich, in welchem der Dampfgehalt konstant gehalten werden soll, vom stetigen Regler angesteuert werden. Durch die Verwendung von zwei oder mehr Leistungsstufen kann eine optimale Anpassung an den jeweiligen Leistungsbedarf erfolgen.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the steam generator has at least two power levels. According to this embodiment, the steam generator is in principle still operated with discrete power levels, but in the operating range in which the steam content is to be kept constant, are controlled by the continuous controller. By using two or more power levels, an optimal adaptation to the respective power requirement can be made.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der stetige Regler den Dampfgenerator mit einer maximalen mittleren Leistung betreibt, die unterhalb der ersten Leistungsstufe liegt. Der Dampfgenerator arbeitet dann mit einer Haltestufe, die wie eine zusätzliche kleinere Heizstufe in den Schwellwertregler integriert werden kann. Preferably, it is provided that the continuous controller operates the steam generator with a maximum average power, which is below the first power level. The steam generator then works with a holding stage, which can be integrated into the threshold controller like an additional smaller heating stage.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Leistungsstufe im Bereich von etwa 25% bis etwa 50% der zweiten, maximalen Leistungsstufe beträgt. Es hat sich herausgestellt, dass mit einer solchen Spreizung der Heizstufen das gewünschte Betriebsverhalten gut abgebildet werden kann. Außerdem ergeben sich diese Leistungsstufen konstruktiv in vorteilhafter Weise. Bei einem elektrisch betriebenen Dampfgenerator kann eine Halbierung der Leistung bei Stern- oder Dreiecksschaltung mit einem Relais bzw. SSR erreicht werden. Bei einem gasbetriebenen Dampfgenerator wird die kleinste Heizstufe dagegen konstruktiv bedingt eher eine Leistung von etwa 25% der maximalen Leistung haben, auch wenn noch geringere Leistungen vorteilhaft sein könnten.It is preferably provided that the first power level is in the range of about 25% to about 50% of the second, maximum power level. It has been found that with such a spreading of the heating stages, the desired performance can be well represented. In addition, these power levels result constructively in an advantageous manner. In an electrically operated steam generator halving the power in star or delta connection can be achieved with a relay or SSR. In the case of a gas-driven steam generator, on the other hand, the smallest heating level will have a capacity of approximately 25% of the maximum power, even if lower powers could be advantageous.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der stetige Regler den Dampfgenerator mit einer Leistung betreibt, die etwa 75% der Leistung der ersten Leistungsstufe beträgt. Anders ausgedrückt arbeitet der Dampfgenerator (unter der Annahme einer Leistung in der ersten Heizstufe von 50% der Maximalleistung) in der Haltestufe mit einer Leistung von 37,5% der maximalen Heizleistung, was sich als vorteilhaft herausgestellt hat, um einen konstanten Dampfgehalt im Garraum aufrechtzuerhalten.Preferably, it is provided that the continuous controller operates the steam generator with a power that is about 75% of the power of the first power level. In other words, assuming a power in the first heating stage of 50% of the maximum power) in the holding stage, the steam generator operates at a power of 37.5% of the maximum heating power, which has proved to be advantageous in order to maintain a constant steam content in the cooking space ,
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der stetige Regler als Steuergröße eine Puffervariable ausgibt, anhand derer die Steuerung den Dampfgenerator pulsweitenmoduliert betreibt. Auf diese Weise können die Vorteile eines stetigen Reglers genutzt werden, ohne dass ein stufenlos regelbarer Dampfgenerator genutzt werden muss.According to the preferred embodiment, it is provided that the continuous controller outputs as a control variable a buffer variable, by means of which the controller operates the steam generator in pulse width modulation. In this way, the benefits of a steady regulator can be harnessed without having to infinitely variable steam generator must be used.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Garraum mit einem Ablaufbereich in Strömungsverbindung steht, wobei im Ablaufbereich ein Dampfpuffer gebildet ist, dessen Volumen mindestens gleich dem Dampfvolumen ist, das zwischen zwei Heizpulsen im Garraum kondensiert. Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass aufgrund von zulassungsrechtlichen Vorgaben in einigen Ländern die Häufigkeit der erlaubten Schaltvorgänge je Zeiteinheit begrenzt ist. Dies führt dazu, dass beim Betrieb des Dampfgenerators in der Haltestufe gewisse Wartezeiten eingehalten werden müssen, bevor nach dem Ausschalten des Dampfgenerators dieser wieder eingeschaltet werden darf. Dadurch lässt sich nicht verhindern, dass während der Wartezeit eine gewisse Dampfmenge kondensiert, deren Volumen durch nachgesaugtes Gas ausgeglichen werden muss. Die Verwendung eines Dampfpuffers im Ablaufbereich gewährleistet, dass keine Luft nachgesaugt wird, sondern Dampf.It is preferably provided that the cooking chamber is in flow communication with a drain region, wherein in the drain region, a steam buffer is formed whose volume is at least equal to the vapor volume condensed between two heating pulses in the cooking chamber. This embodiment takes into account that due to regulatory requirements in some countries, the frequency of the permitted switching operations per unit time is limited. As a result, certain waiting times must be maintained during operation of the steam generator in the holding stage, before it can be switched on again after switching off the steam generator. This does not prevent a certain amount of steam from condensing during the waiting period, the volume of which must be compensated for by sucked gas. The use of a steam buffer in the discharge area ensures that no air is sucked in, but steam.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der stetige Regler ein PI-Regler ist. Ein solcher Regler ist ausreichend, um den einzuhaltenden Sollwert (Temperatur oder Feuchte) im Garraum während der Haltephase aufrechtzuerhalten. Auf einen aufwendigeren PID-Regler kann verzichtet werden.According to the preferred embodiment, it is provided that the continuous controller is a PI controller. Such a controller is sufficient to maintain the setpoint (temperature or humidity) to be maintained in the cooking chamber during the holding phase. A more elaborate PID controller can be dispensed with.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators für ein Gargerät vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Dampfgenerator in einer Annäherungsphase, in der sich ein zu regelnder Istwert in einem Garraum des Gargeräts stark von einem Sollwert unterscheidet, von einem Schwellwertregler gesteuert wird und in einer sich anschließenden Haltephase, in welcher der Istwert sich in der Nähe des Sollwerts befindet, von einem stetigen Regler gesteuert wird. Dieses Verfahren kombiniert den Vorteil eines robusten Schwellwertreglers mit dem Vorteil der präziseren Regelung mittels eines stetigen Reglers.According to the invention, a method for controlling a steam generator for a cooking appliance is also provided for achieving the abovementioned object, which is characterized in that the steam generator differs greatly from a desired value in an approach phase in which an actual value to be regulated in a cooking chamber of the cooking appliance differs. is controlled by a threshold controller and is controlled by a continuous controller in a subsequent holding phase in which the actual value is in the vicinity of the setpoint. This method combines the advantage of a robust threshold controller with the advantage of more precise control by means of a continuous regulator.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Schwellwertregler den Dampfgenerator steuert, bis der zu regelnde Istwert im Garraum mindestens 90% des Sollwertes beträgt. Es vereinfacht die Auslegung des stetigen Reglers, wenn dieser lediglich die Regelung in der Nähe des Sollwertes übernehmen muss und die Annäherung an den Sollwert vom robusten Schwellwertregler übernommen wird.Preferably, it is provided that the threshold controller controls the steam generator until the actual value to be regulated in the cooking chamber is at least 90% of the desired value. It simplifies the design of the continuous controller if it only has to take over control in the vicinity of the setpoint and the approach to the setpoint is taken over by the robust threshold controller.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der stetige Regler den Dampfgenerator stufenlos regelt. Auf diese Weise kann die Regelgüte erhöht und der Energieverbrauch verringert werden.According to one embodiment, it is provided that the continuous controller continuously regulates the steam generator. In this way, the quality of control can be increased and the energy consumption can be reduced.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die, in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:The invention will be described below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. In these show:
In
Weiterhin ist eine Steuerung
Die Steuerung
Unterhalb des Garraums
Anhand von
Zu Beginn des Verfahrens befindet sich die Isttemperatur TI im Garraum deutlich unterhalb der Solltemperatur TS, die hier rund 95°C beträgt. Daher verwendet die Steuerung
Nachdem rund 230 Sekunden verstrichen sind, hat sich die Isttemperatur TI so weit an die Solltemperatur TS angenähert, dass die Steuerung
Auf diese Weise kann ein stetiger Regler in Kombination mit einem Dampfgenerator, der zwischen zwei diskreten Leistungsstufen geschaltet wird, dazu verwendet werden, den Dampfgehalt im Garraum vergleichsweise konstant zu halten. Am annäherungsweise konstanten Wert für den Integralanteil PI des PI-Reglers ist zu erkennen, dass der Regler nach etwa 400 Sekunden einen stabilen Zustand erreicht.In this way, a continuous regulator in combination with a steam generator, which is switched between two discrete power levels, can be used to keep the steam content in the cooking chamber comparatively constant. At the approximately constant value for the integral component P I of the PI controller, it can be seen that the regulator reaches a stable state after approximately 400 seconds.
Grundsätzlich kann die jeweils vom PI-Regler
Sowohl aus praktischen als auch aus zulassungsrechtlichen Gründen ist es jedoch nicht in allen Ländern möglich, die Ausschaltzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizpulsen beliebig kurz zu wählen. Die Ausschaltzeit oder Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizpulsen führt daher dazu, dass im Garraum Dampf kondensiert. Das entsprechende Dampfvolumen muss in den Garraum nachgesaugt werden.However, for both practical and regulatory reasons, it is not possible in all countries to choose the switch-off time between two consecutive heating pulses as short as desired. The switch-off time or waiting time between two successive heating pulses therefore leads to steam condensing in the cooking chamber. The corresponding volume of steam must be sucked into the oven.
In
In
Gemäß einer Ausführungsvariante können die Strömungsleitbleche, die sich in Strömungsrichtung erstrecken, alle auf der Oberseite des Ablaufs angebracht werden. Dies erleichtert, Verschmutzungen auszuspülen, damit sich keine Verunreinigungen an den Blechen ansammeln können.According to one embodiment, the flow baffles extending in the flow direction can all be mounted on the top of the drain. This makes it easier to rinse out soiling, so that no impurities can accumulate on the sheets.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- GargerätCooking appliance
- 1212
- Garraumoven
- 1414
- Dampfgeneratorsteam generator
- 14.114.1
- erste Heizstufefirst heating stage
- 14.214.2
- zweite Heizstufesecond heating stage
- 1616
- Steuerungcontrol
- 1818
- Sensorsensor
- 2020
- Bedieneinheitoperating unit
- 2222
- Schwellwertreglerthreshold value controller
- 2424
- PI-ReglerPI controller
- 2626
- Ablaufbereichdrainage area
- 2828
- Kondensationseinrichtungcondensation device
- 3030
- Abluftrohrexhaust pipe
- 3232
- TrennblechDivider
- 3434
- Dampfpuffersteam buffer
- 3636
- Strömungsleitblechflow baffle
Claims (13)
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- 2011-09-06 EP EP11007208.9A patent/EP2428735B1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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