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Die Erfindung betrifft ein Kochfeld mit einer integrierten Wiegefunktion.
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Für das Abwiegen von Zutaten während des Kochens wird meist eine separate Waage genutzt.
DE19612621A1 beschreibt ein Kochfeld mit einer integrierten Wiegezone, die es ermöglicht, Zutaten direkt auf dem Kochfeld abzuwiegen. Die in
DE19612621A1 beschriebene Wiegezone verwendet dabei einen dedizierten piezoelektrischen Gewichtssensor. Ein Nutzer kann dann einen Kochtopf auf die Wiegezone stellen und eine Zutat direkt im Kochtopf abwiegen. Das Abwiegen von Zutaten direkt auf einer Kochzone des in
DE19612621A1 beschriebenen Kochfelds ist nicht möglich. Des Weiteren benötigt das in
DE19612621A1 beschriebene Kochfeld einen dedizierten piezoelektrischen Gewichtssensor.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein kosteneffizientes Kochfeld mit einer Wiegefunktion bereitzustellen, das es ermöglicht, in flexibler Weise an unterschiedlichen Stellen des Kochfelds Zutaten abzuwiegen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Kochfeld (z.B. ein Ceran-Kochfeld) mit einer (integrierten) Wiegefunktion beschrieben. Das Kochfeld ist ausgebildet, um in einer Aussparung einer Grundplatte (insbesondere einer Arbeitsplatte einer Küche) angeordnet zu werden. Das Kochfeld umfasst eine Kochfläche (insbesondere eine Kochplatte), die derart ausgebildet ist, dass eine Unterseite der Kochfläche in einem Überstands- bzw. Überlappungsbereich am Rand der Aussparung auf einer Oberseite der Grundplatte aufliegt, wenn das Kochfeld in der Aussparung der Grundplatte angeordnet ist. Die Kochfläche kann aus Glas und/oder Glaskeramik gefertigt sein.
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Die Kochfläche ist typischerweise derart ausgebildet, dass die Kochfläche am Rand umlaufend auf der Grundplatte aufliegen kann. Die Unterseite der Kochfläche kann somit in einem die Aussparung umschließenden Überstandsbereich auf der Oberseite der Grundplatte aufliegen, wenn das Kochfeld in der Aussparung der Grundplatte angeordnet ist. So kann eine stabile Lagerung der Kochfläche auf der Grundplatte bewirkt werden.
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Das Kochfeld umfasst weiter einen Sensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf eine Kraft zu erfassen, die auf eine Oberseite der Kochfläche einwirkt. Das Kochfeld umfasst typischerweise ein oder mehrere Kochzonen, auf die Kochtöpfe oder Pfannen gestellt werden können, die dann durch das Kochfeld thermisch und/oder induktiv erwärmt werden können. Zum Kochen wird somit ein Kochtopf oder eine Pfanne auf die Oberseite der Kochfläche gestellt. Dabei wird durch das Gewicht eines Kochtopfes oder einer Pfanne eine Kraft auf die Oberseite der Kochfläche bewirkt. Der Sensor ist eingerichtet, Sensordaten in Bezug auf derartige Kräfte zu erfassen.
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Der Sensor ist an der Unterseite der Kochfläche in dem Überstandsbereich angeordnet, so dass der Sensor zwischen der Kochfläche und der Grundplatte angeordnet ist, wenn das Kochfeld in der Aussparung der Grundplatte angeordnet ist. Der Sensor kann insbesondere einen Drucksensor umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf einen auf den Sensor einwirkenden Druck zu erfassen. Durch eine auf die Oberseite der Kochfläche einwirkende Kraft kann aufgrund der Anordnung des Sensors der Druck auf den Sensor erhöht werden. Die Sensordaten des Sensors können somit die auf die Oberseite der Kochfläche einwirkende Kraft anzeigen.
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Durch die Verwendung eines zwischen Kochfläche und Grundplatte angeordneten Sensors können an einer beliebigen Stelle auf die Oberseite der Kochfläche einwirkende Kräfte in zuverlässiger und flexibler Weise erfasst werden.
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Wie bereits oben dargelegt, liegt die Kochfläche typischerweise umlaufend um die Aussparung der Grundplatte auf der Grundplatte auf. Mit anderen Worten, der Überstandsbereich der Kochfläche kann um die gesamte Aussparung herum verlaufen. Der Sensor kann dann ausgebildet sein, die Aussparung innerhalb des Überstandsbereichs (vollständig) zu umschließen. So kann eine präzise Erfassung von Kräften auf unterschiedliche Stellen der Oberseite der Kochfläche ermöglicht werden.
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Der Sensor kann ausgebildet sein, den Überstandsbereich zumindest stellenweise für Flüssigkeiten abzudichten. Mit anderen Worten, der Sensor kann zumindest stellenweise die Funktion einer Dichtung aufweisen, um zu vermeiden, dass Flüssigkeiten von der Grundplatte in die Aussparung der Grundplatte gelangen können. Besonders bevorzugt weist ein Sensor, der die Aussparung (vollständig) umschließt, im gesamten Verlauf die Funktion einer Dichtung auf. Es kann daher auf die Verwendung einer anderweitigen Dichtung zwischen Kochfläche und Grundplatte verzichtet werden. Es kann somit ein kosteneffizientes Kochfeld mit Wiegefunktion bereitgestellt werden.
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Der Sensor kann eine elastische Schicht umfassen, die ausgebildet ist, sich in Abhängigkeit von der auf die Oberseite der Kochfläche einwirkenden Kraft zu komprimieren. Dabei kann die elastische Schicht insbesondere derart ausgebildet sein, dass auch über das Eigengewicht des Kochfeldes bzw. der Kochfläche hinausgehende Kräfte zu einer Komprimierung bzw. Kompression der elastischen Schicht führen. So kann eine präzise Messung von Kräften auf die Oberfläche der Kochfläche ermöglicht werden. Des Weiteren ist die Verwendung eines Sensors mit einer elastischen Schicht vorteilhaft in Bezug auf die Bereitstellung einer Dichtungs-Funktion zur Abdichtung des Spalts zwischen der Unterseite der Kochfläche und der Oberseite der Grundplatte.
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Der Sensor kann eine erste elektrisch leitende Schicht auf einer der Unterseite der Kochfläche zugewandten Seite der elastischen Schicht aufweisen. Des Weiteren kann der Sensor eine zweite elektrisch leitende Schicht auf einer der Unterseite der Kochfläche abgewandten Seite der elastischen Schicht aufweisen. Die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht können somit einen Kondensator bilden (mit der dazwischen liegenden elastischen Schicht). Die elektrisch leitenden Schichten können z.B. auf die elastische Schicht aufgedampft oder aufgeklebt werden. Zur Bereitstellung eines Kondensators umfasst die elastische Schicht bevorzugt ein dielektrisches Material. Der Sensor kann dann eingerichtet sein, eine durch die Komprimierung der elastischen Schicht bewirkte Änderung der Kapazität des Kondensators zu erfassen. Die Kapazitätsänderung zeigt dabei die Änderung der Dicke der elastischen Schicht an. Aus der Änderung der Dicke der elastischen Schicht kann dann wiederum (bei Kenntnis der mechanischen Kompressionseigenschaften der elastischen Schicht) die auf die Oberseite der Kochfläche einwirkende Kraft ermittelt werden. Es wird somit eine effiziente und präzise Wiegefunktion ermöglicht.
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Alternativ oder ergänzend kann die elastische Schicht einen elektrischen Widerstand aufweisen, der von einem Druck auf die elastische Schicht abhängt. Insbesondere kann die elastische Schicht einen elektroaktiven Polymer (z.B. einen dielektrischen Elastomer) umfassen. Der Sensor kann dann die Änderung der elektrischen Widerstandsdaten erfassen, wobei aus der Änderung des elektrischen Widerstands auf die Kraft geschlossen werden kann, die auf die Oberseite der Kochfläche einwirkt.
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Das Kochfeld kann eine Messeinheit umfassen, wobei der Sensor über ein oder mehrere elektrische Kontakte mit der Messeinheit verbunden ist. Die Messeinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten des Sensors Information in Bezug auf das Gewicht eines Objekts (z.B. eines Topfes oder einer Pfanne) zu ermitteln, das auf der Oberseite der Kochfläche angeordnet ist. Zu diesem Zweck können in der Messeinheit Kenndaten (z.B. als Look Up Tabelle oder als Formel) bereitgestellt werden, die es ermöglichen, die Sensordaten (z.B. die Kapazitäts- und/oder Widerstandswerte) in Gewichtsangaben zu überführen. Die Kenndaten können im Rahmen einer Kalibrierung ermittelt werden.
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Das Kochfeld kann eine Bedieneinheit (z.B. eine Anzeige bzw. einen Bildschirm) für eine Interaktion des Kochfelds mit einem Nutzer des Kochfelds umfassen. Die Bedieneinheit kann eingerichtet sein, die Information in Bezug auf das Gewicht auszugeben. Insbesondere kann dem Nutzer über die Bedieneinheit das Gewicht eines Objekts (insbesondere eines Kochtopfs oder einer Pfanne) angezeigt werden, das auf der Oberseite der Kochfläche steht. Der Nutzer kann dann in komfortabler Weise das Gewicht von ein oder mehrere weiteren Zutaten ermitteln, die in einen Topf oder in eine Pfanne gegeben werden. Insbesondere kann zu einem ersten Zeitpunkt auf Basis der Sensordaten ein Bruttogewicht des Objekts (z.B. eines Kochtopfs ohne Zutaten) ermittelt werden. Es können dann ein oder mehrere Zutaten zugegeben werden, und es kann zu einem zweiten (nachfolgenden) Zeitpunkt auf Basis der Sensordaten erneut das Bruttogewicht des Objekts (z.B. des Kochtopfs mit Zutaten) ermittelt werden. Das Bruttogewicht zum ersten Zeitpunkt stellt dann das Taragewicht dar. Das Nettogewicht der zugefügten ein oder mehreren Zutaten kann dann als die Differenz des Bruttogewichts am zweiten Zeitpunkt und des Taragewichts ermittelt werden. Das Nettogewicht kann als Information über die Bedieneinheit ausgegeben werden.
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Das Kochfeld umfasst typischerweise Elektronik und/oder elektrische Komponenten (z.B. innerhalb eines Gehäuses) zur Bereitstellung einer thermischen und/oder induktiven Heizfunktion an ein oder mehreren Kochzonen des Kochfeldes. Die Elektronik und/oder die elektrischen Komponenten (insbesondere das Gehäuse) sind dabei typischerweise ausgebildet, um innerhalb der Aussparung der Grundplatte angeordnet zu werden. Des Weiteren können die Elektronik und/oder die elektrischen Komponenten (insbesondere das Gehäuse) derart an der Unterseite der Kochfläche befestigt sein, dass die Elektronik und/oder die elektrischen Komponenten (insbesondere das Gehäuse) von der Kochfläche getragen werden, wenn das Kochfeld in der Aussparung der Grundplatte angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kochfeld mit einer Wiegefunktion beschrieben. Das Kochfeld umfasst eine tragende Struktur, beispielsweise einen tragenden Rahmen. Beispielsweise kann die tragende Struktur bzw. der tragende Rahmen durch ein oder mehrere Seitenwände eines Gehäuses des Kochfeldes (insbesondere durch die Kanten der ein oder mehreren Seitenwände) gebildet werden. Es kann somit ein Kochfeld bereitgestellt werden, das z.B. auf einen Tisch gestellt werden kann. Insbesondere kann ein nicht-einbaufähiges Kochfeld bereitgestellt werden. Das Kochfeld kann z.B. Teil einer nicht-einbau- bzw. nicht unterbaufähigen Herd/Ofen-Kombination sein. Die Ausführungen und Merkmale dieses Dokumentes sich auch auf ein derartiges Kochfeld anwendbar. Insbesondere sind die Merkmale der abhängigen Ansprüche auch auf ein derartiges Kochfeld anwendbar.
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Das Kochfeld umfasst weiter eine Kochfläche, die derart ausgebildet ist, dass eine Unterseite der Kochfläche in einem Überstandsbereich auf der tragenden Struktur (z.B. auf dem Rahmen) aufliegt und (zumindest teilweise) von der tragenden Struktur bzw. von dem Rahmen getragen wird. Außerdem umfasst das Kochfeld einen Sensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf eine Kraft zu erfassen, die auf eine Oberseite der Kochfläche einwirkt. Der Sensor ist dabei an der Unterseite der Kochfläche in dem Überstandsbereich zwischen der Kochfläche und der tragenden Struktur bzw. dem Rahmen angeordnet. Es kann somit in kosten- und bauraumeffizienter Weise ein Kochfeld mit einer Wiegefunktion bereitgestellt werden.
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Die Kochfläche kann ggf. durch eine Platte (z.B. durch eine Arbeitsplatte) gebildet werden, in die ein oder mehrere Kochzonen eingearbeitet sind. Beispielsweise kann die Platte aus einem hitzebeständigen Material sein und es können in die Platte ein oder mehrere Kochzonen (z.B. induktive Kochzonen) eingebaut sein. Die Kochfläche des Kochfelds kann somit neben den einzelnen Kochzonen noch weitere Bereiche umfassen, die nicht direkt zum Kochen genutzt werden. Eine derartige erweiterte Kochfläche (z.B. eine Kochfläche mit integrierter Arbeitsplatte) kann dann auf einer tragenden Struktur (z.B. auf ein oder mehreren Küchenschränken und/oder auf ein oder mehreren Unterbau-Küchengeräten) angeordnet werden. Durch die Bereitstellung eines Sensors zwischen der Unterseite der (erweiterten) Kochfläche und der (Oberseite der) tragenden Struktur kann dann in effizienter Weise die Wiegefunktion bereitgestellt werden.
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Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Kochfelds in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 ein beispielhaftes Kochfeld mit einem Gewichtssensor;
- 2 einen beispielhaften kapazitiven Gewichtssensor;
- 3a ein beispielhaftes Kochfeld mit einem Gewichtssensor mit einem elektroaktiven Polymer; und
- 3b eine beispielhafte Dichtung aus einem elektroaktiven Polymer.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Bereitstellung einer Wiegefunktion in einem Kochfeld. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Kochfeld 100 mit einer Kochfläche 102, die z.B. aus Glas und/oder aus Glaskeramik besteht. Die Kochfläche 102 weist z.B. eine Fläche von ca. 1 Quadratmeter und eine Dicke von 0,3-0,6cm (z.B. 0,4cm) auf. Innerhalb der Kochfläche 102 können unterschiedliche Kochzonen 101 bereitgestellt werden, wobei in den Kochzonen 101 typischerweise jeweils ein oder mehrere (induktive oder thermische) Heizelemente angeordnet sind. Die Heizelemente können über eine Bedieneinheit 104 von einem Nutzer gesteuert werden.
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Die Kochfläche 102 ist typischerweise auf bzw. in einer Arbeitsplatte 103 angeordnet. Insbesondere kann die Arbeitsplatte 103 eine Aussparung für das Kochfeld 100 aufweisen. Die elektrischen Komponenten (wie z.B. die Heizelemente) des Kochfelds 100 können dann in die Aussparung eingeführt werden. Andererseits ist die Kochfläche 102 typischerweise größer als die Aussparung (z.B. um ca. 1-2 cm an jeder Kante), so dass die Kochfläche 102 im eingebauten Zustand auf der Arbeitsplatte 103 aufliegt. Zwischen der Kochfläche 102 und der Arbeitsfläche 103 kann dann eine umlaufende Dichtung angeordnet werden, um zu verhindern, dass Schmutz und/oder Flüssigkeit von der Arbeitsfläche 103 zu der Aussparung der Arbeitsfläche 103 gelangt.
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Zwischen der Unterseite der Kochfläche 102 und der Oberseite der Arbeitsfläche 103 kann ein Sensor 110 angeordnet werden, der eingerichtet ist, Sensordaten zu erfassen, die das Gewicht der auf der Arbeitsfläche 103 aufliegenden Kochfläche 102 anzeigen. Dabei kann vorteilhaft die umlaufende Dichtung zumindest teilweise als Sensor 110 zur Erfassung des Gewichts der Arbeitsfläche 103 ausgebildet sein. Durch die Verwendung eines Sensors 110 (insbesondere eine Druck- bzw. Gewichtssensors), der zwischen Kochfläche 102 und Arbeitsfläche 103 angeordnet ist, kann eine Gewichtsveränderung der Kochfläche 102 (z.B. aufgrund des Zufügens einer Zutat in einen Kochtopf, der auf der Kochfläche 102 angeordnet ist) detektiert werden, unabhängig davon, an welcher Stelle auf der Kochfläche 102 die Gewichtsveränderung bewirkt wird. Des Weiteren kann eine kosteneffiziente Wiegevorrichtung bereitgestellt werden, insbesondere dann, wenn der Sensor 110 gleichzeitig als Dichtung verwendet wird.
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2 zeigt einen beispielhaften Sensor 110, der zwischen der Kochfläche 102 und der Arbeitsplatte 103 angeordnet ist. Insbesondere zeigt 2 einen kapazitiven Sensor 110, mit zwei elektrisch leitenden Schichten 201 und einer zwischen den beiden elektrisch leitenden Schichten 201 angeordneten, elastischen, dielektrischen Schicht 202. Der Sensor 110 bildet somit einen Kondensator mit einer Kapazität C, die von der Dicke d der dielektrischen Schicht 202 (senkrecht zu der Kochfläche 102) abhängt (C≈ε·A/d, wobei A die Fläche des Sensors 110 parallel zu der Kochfläche 102 ist und wobei ε die Primitivität der dielektrischen Schicht 202 ist). Durch die Veränderung der Dicke d wird somit die Kapazität C verändert. Die Änderung der Kapazität C kann gemessen werden und zeigt somit die Dicke d und folglich das Gewicht der Kochfläche 102 an. Das Messprinzip des Sensors 100 kann somit auf der Kapazitätsänderung beruhen, die entsteht, wenn zwei elektrisch leitfähige Bereiche 201, die durch ein elastisches Dielektrikum 202 getrennt sind, bei mechanischer Belastung des elastischen Dielektrikums 202 näher zusammenrücken.
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Zur Bereitstellung der elektrisch leitfähigen Schichten 201 können auf einen Träger aus elastischen Dielektrikum 202 oben und unten metallische Beschichtungen aufgebracht und elektrisch kontaktiert werden. Des Weiteren ist es möglich, durch Dotierung des elastischen Dielektrikums 202 mit bestimmten Salzen die kapazitiven Eigenschaften des Sensors 110 zu verbessern. Insbesondere kann so ein von dem Sensor 110 generiertes Messsignal verstärkt werden.
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Wird der Sensor 110 belastet, so gibt das elastische Dielektrikum 202 zwischen den Elektroden bzw. zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten 201 nach und der Abstand zwischen den Schichten 201 wird reduziert, so dass sich die Kapazität C des Sensors 110 verändert. Diese Änderung der Kapazität C kann gemessen werden, und es kann unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften der Materialien (insbesondere der dielektrischen Schicht 202) auf das Gewicht des Kochfelds 102 geschlossen werden.
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Aufgrund der Elastizität der dielektrischen Schicht 202 kann der kapazitive Sensor 110 aus 2 neben der Gewichtsmessung auch zur Abdichtung des Kochfeldes 100 gegenüber der Arbeitsplatte 103 verwendet werden. So kann in besonders kosteneffizienter Weise eine Wiegevorrichtung an einen Kochfeld 100 bereitgestellt werden.
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3a zeigt ein Schnittbild eines Kochfeldes 100 mit einem Sensor 110. Aus 3a ist die Elektronik bzw. das Gehäuse 300 des Kochfeldes 100 ersichtlich, die bzw. das in der Aussparung 303 der Arbeitsplatte 103 angeordnet ist. Des Weiteren ist aus 3a der Überstandsbereich 304 ersichtlich, in dem die Kochfläche 102 auf der Arbeitsplatte 103 aufliegt. In diesem Bereich kann der Sensor 110 zur Ermittlung des Gewichts des Kochfeldes 100 angeordnet werden. Insbesondere kann der Sensor 110 dabei als zumindest teilweise umlaufende Dichtung zwischen Kochfläche 102 und Arbeitsplatte 103 ausgebildet sein.
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Der Sensor kann, wie in 3b dargestellt, eine aktive Schicht 302 mit einem elektroaktiven Polymer, insbesondere einem elektroaktiven Elastomer, umfassen. Die aktive Schicht 302 kann über Kontakte 301 mit einer Messeinheit 310 verbunden sein, die eingerichtet ist, auf Basis der Messsignale der aktiven Schicht 302 Information in Bezug auf das Gewicht des Kochfeldes 100 zu ermitteln.
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Die Wiegefunktion kann somit mittels eines elektrisch aktiven Elastomers bereitgestellt werden. Das Kochfeld 100 liegt im Randbereich auf einer Dichtung auf, die das Eindringen von Flüssigkeiten unter die Kochfläche 102 verhindert. Diese Dichtung besteht üblicherweise aus einem aufgeschäumten Kunststoffmaterial, das sich durch den Druck des Kochfeldes 100 an den Untergrund anschmiegt und damit die Dichtwirkung ausprägt. Diese Dichtung wird je nach Beladung des Kochfeldes 100 mehr oder weniger komprimiert. Diese Tatsache lässt sich zur Bestimmung des Gewichts auf dem Kochfeld 200 nutzen. Insbesondere kann die Dichtung durch ein Elastomer ersetzt werden, das auf eine Druckänderung mit einer Änderung des elektrischen Widerstands des Elastomers reagiert. Diese Widerstandsänderung kann dann mittels elektrischer Kontakte 301 erfasst und in Information in Bezug auf eine Gewichtsänderung übersetzt werden.
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Die mechanische Dichtung eines Kochfelds 100 kann somit mit der Erfassung des Gewichts auf dem Kochfeld 100 kombiniert werden. Die Verwendung eines dedizierten Gewichtssensors in einer dedizierten Wiegezone der Kochfelds 100 ist somit nicht erforderlich, so dass die Kosten eines Kochfelds 100 reduziert werden können. Zur Ermittlung des Gewichts auf dem Kochfeld 100 kann dabei die Änderung elektrischer Eigenschaften eines elektroaktiven Elastomers bei Druckänderung ausgenutzt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Kochfelder veranschaulichen sollen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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