DE3715910C1

DE3715910C1 - Vorrichtung zum Regeln der Heizleistung des Heizelementes eines Kochtopfes

Info

Publication number: DE3715910C1
Application number: DE3715910A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl-Ing Wolf; Wolfram Dipl-Ing Andre
Original assignee: Fissler GmbH
Current assignee: Fissler GmbH
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1988-11-17
Also published as: KR880013510A; CH674450A5; JP2630426B2; FR2615299B1; JPS63317109A; IT1217507B; SE8801546D0; IT8820473A0; FR2615299A1; SE8801546L; SE465449B; US4828166A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Heizleistung des Heizelementes einen Kochtopfes, bei der mittels einer Eingabeeinrichtung ein Koch- bzw. Garvorgang in der Umgebung der Siedetemperatur des Wassers mit einer vorwählbaren Soll-Temperatur einleitbar ist und bei der mittels einer Regelschaltung die am oder im Kochtopf meßbare Ist-Temperatur auf die aus der vorgewählten Soll-Temperatur gebildete effektive Koch- bzw. Gartemperatur einregelbar und konstant haltbar ist.

Es sind verschiedene Regelschaltungen bekannt, die ein exaktes Einregeln der vorgewählten Soll-Temperatur auf die effektive Koch- bzw. Gartemperatur vornehmen, ohne daß dabei ein Überschreiten der vorgewählten Temperatur auftritt. Dabei wird häufig auf ein möglichst schnelles Erreichen der gewünschten Koch- bzw. Gartemperatur in der Aufheizphase Wert gelegt und sichergestellt, daß diese Aufheizphase ein Minimum an Energie benötigt. Diese bekannten Regelschaltungen haben auch eine wesentlich höhere Regelgenauigkeit, so daß gerade im Bereich um die Siedetemperatur des Wassers ein Koch- bzw. Garvorgang gewählt werden kann, der sicherstellt, daß noch keine nennenswerte Dampfentwicklung eintritt. Bei den bekannten Regelschaltungen kann diesse Regelgenauigkeit nicht voll ausgenützt werden, da sich gerade in dem Temperaturbereich um den Siedepunkt des Wassers bereits die Abhängigkeit der Siedetemperatur des Wassers von der geographischen Höhe des Einsatzortes störend auswirkt (DE-OS 33 14 398, DE-OS 33 16 799, DE-OS 33 23 399).

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die effektive Koch- bzw. Gartemperatur im Temperaturbereich um den Siedepunkt des Wassers unabhängig von der Abhängigkeit desselben von der geographischen Höhe des Einsatzortes vorgegeben werden kann, die Beeinträchtigung durch die Veränderung der Siedetemperatur des Wassers aber ausgeschaltet ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die effektive Koch- bzw. Gartemperatur aus der vorgewählten Soll-Temperatur in Abhängigkeit des gemessenen Luftdruckes oder der vorliegenden Höhe über Normalnull des Einsatzortes des Kochtopfes entsprechend der Abhängigkeit der Siedetemperatur des Wassers vom Luftdruck oder von der Höhe über Normalnull bildbar ist.

Die Koch- bzw. Gartemperatur kann wie bei den bekannten Regelschaltungen als Soll-Temperatur vorgewählt und vorgegeben werden. Da der Luftdruck erfaßt oder die geographische Höhe bekannt ist, läßt sich eine automatische Korrektur vornehmen, die die Änderung der Siedetemperatur des Wassers von diesen Größen berücksichtigt. Wird also z. B. die Koch- bzw. Gartemperatur mit 1°C unterhalb der Siedetemperatur des Wassers vorgegeben, dann bleibt dieser Temperaturabstand auch unabhängig vom Luftdruck oder der geographischen Höhe des Einsatzortes eingehalten. Werden z. B. 99°C als Soll-Temperatur vorgegeben, dann erfolgt auch dann kein Überschreiten der Siedetemperatur, wenn diese aufgrund des herrschenden Luftdruckes oder der vorliegenden geografischen Höhe auf 93°C absinkt. Die Reduzierung der vorgewählten Soll-Temperatur erfolgt in Abhängigkeit der Siedetemperatur des Wassers vom Luftdruck oder von der geographischen Höhe, so daß bei 93°C Siedetemperatur des Wassers die effektive Koch- bzw. Gartemperatur bei 92°C liegt, obwohl 99°C vorgewählt wurden.

Die Abhängigkeit der Siedetemperatur des Wassers kann in einfacher Weise dadurch eliminiert werden, daß eine Abnahme des Luftdruckes um etwa 25 hPa eine Abnahme der effektiven Koch- bzw. Gartemperatur in bezug auf die vorgewählte Soll-Temperatur um 1°C entspricht, oder daß einer Zunahme der Höhe über Normalnull um etwa 210 m eine Abnahme der effektiven Koch- bzw. Gartemperatur um 1°C entspricht.

Bei einem Dampfdruckkochtopf kann in äquivalenter Weise die Anzeige dadurch richtiggestellt werden, daß bei einem Dampfdruckkochtopf die Anzeige für "Topf unter Druck" und "Topf drucklos" dieselbe Abhängigkeit aufweist.

Eine kontinuierliche Anpassung der vorgewählten Soll- Temperatur an die sich ändernde Siedetemperatur des Wassers wird nach einer Ausgestaltung dadurch erreicht, daß die Regelschaltung des Heizelementes einen Mikroprozessor umfaßt, dem die mittels eines Temperaturfühlers erfaßte Ist-Temperatur im oder am Kochtopf zuführbar ist, daß mittels der Eingabeeinrichtung die vorgewählte Soll-Temperatur eingebbar ist, daß mittels eines Drucksensors der Luftdruck meßbar und mittels eines Analog-Digital-Wandlers dem Mikroprozessor entsprechende Meßsignale zuführbar sind, und daß der Mikroprozessor entsprechend dieser Meßsignale und der vorgegebenen Abhängigkeit der Siedetemperatur des Wassers vom Luftdruck die vorgewählte Soll-Temperatur reduziert und auf diese dadurch gebildete effektive Koch- bzw. Gartemperatur einregelt.

Eine manuelle Anpassung läßt sich nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch erzielen, daß die Regelschaltung des Heizelementes einen Mikroprozessor umfaßt, dem die mittels eines Temperaturfühlers erfaßte Ist-Temperatur im oder am Kochtopf zuführbar ist, daß mittels der Eingabeeinrichtung die vorgewählte Soll-Temperatur eingebbar ist, daß mit einer Vorwahleinrichtung dem Mikroprozessor ein der vorliegenden Höhe über Normalnull des Einsatzortes des Kochtopfes entsprechende Signale zuführbar sind, und daß der Mikroprozessor entsprechend dieser Signale und der vorgegebenen Abhängigkeit der Siedetemperatur des Wassers von der Höhe über Normalnull des Einsatzortes die vorgewählte Soll-Temperatur reduziert und auf dadurch gebildete effektive Koch- bzw. Gartemperatur einregelt. Die Vorwahleinrichtung wird entsprechend der geographischen Höhe des Einsatzortes des Kochtopfes und der Regelschaltung einmal eingestellt. Die Voreinstellung läßt sich dadurch in einfacher Weise vornehmen, daß die Vorwahleinrichtung eine Schalteinrichtung aufweist, mittels der unterschiedliche Höhenbereiche vorgebbar sind, und daß diesen Höhenbereichen fest vorgegebene Temperaturbeträge für die Reduzierung der vorgewählten Soll-Temperatur zugeordnet sind. Die Schalteinrichtung weist dabei nach einer Ausgestaltung zwei Schalter mit jeweils zwei Schaltstellungen auf, mit denen dann vier Höhenbereiche einstellbar sind: Dabei werden selbstverständlich die wetterbedingten Luftdruckschwankungen nicht berücksichtigt und müssen durch entsprechende Vorgabe der Temperatur erfaßt werden.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Abhängigkeit des Luftdruckes D von der geographischen Höhe (Höhe über Normalnull),

Fig. 2 die Abhängigkeit der Siedetemperatur Ts des Wassers von der geographischen Höhe,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur automatischen Anpassung der vorgewählten Koch- bzw. Gartemperatur in Abhängigkeit vom vorherrschenden Luftdruck und

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur manuellen Anpassung der vorgewählten Koch- bzw. Gartemperatur in Abhängigkeit von vier Höhenbereichen der geographischen Höhe des Einsatzortes.

Die Fig. 1 zeigt, daß der Luftdruck D in Meereshöhe (Normalnull) 1013 hPa oder entsprechend 760 Torr aufweist und daß dabei die Siedetemperatur des Wassers 100°C beträgt. Mit zunehmender Höhe H fällt der Luftdruck D ab und auch die Siedetemperatur des Wassers, wie die an der Kurve markierten Punkte 99°C bis 93°C anzeigen. So ist die Siedetemperatur des Wassers z. B. bei einer geographischen Höhe von 1180 m nur noch 96°C und bei 1790 n noch 94°C. Die Siedetemperatur fällt also um 1°C, wenn der Luftdruck D um etwa 25 hPa oder etwa 20 Torr abnimmt.

Die physikalisch exakte Ermittlung des Luftdruckes in Abhängigkeit von der geographischen Höhenlage wird in folgender Formel dargestellt:

Darin bedeuten:

h ₀ = Meereshöhe (N.N.), h = Höhe (Aufstellungsort des
Gerätes), R = 29,27 m/K (Gaskonstante der
Luft), T = Lufttemperatur, P ₀ = Normaldruck in Meereshöhe.

Diese Abhängigkeit der Siedetemperatur Ts des Wassers von der geographischen Höhe H ist in Fig. 2 dargestellt, wobei für den Hochdruck bei 780 Torr und für den Niederdruck bei 720 Torr der minimale Schwankungsbereich eingetragen ist, der etwa ± 2°C ausmacht und äußerst selten und dann nur kurzzeitig vorkommt. Bei einer Zunahme der geographischen Höhe H um etwa 210 m fällt die Siedetemperatur Ts des Wassers um etwa 1°C.

Dieser Schwankungsbereich ist in vielen Fällen schon zu groß, so daß bei einer Koch- bzw. Gartemperatur, die knapp (z. B. 1°C) unter der Siedetemperatur des Wassers gewählt wird, die Siedetemperatur des Wassers überschritten werden kann, wenn keine Anpassung an die sich in Abhängigkeit des Luftdruckes oder der geographischen Höhe ändernde Siedetemperatur vorgenommen wird.

Wie die Fig. 3 zeigt, kann die Heizleistung des Heizelementes HE durch eine Regelschaltung mit einem Mikroprozessor MP geregelt werden. Dabei kann das Heizelement in eine Heizplatte eingebaut sein, auf der der Kochtopf abgestellt und von der er aufgeheizt wird. Das Heizelement kann aber auch in den Kochtopf eingebaut sein. Dies ist für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung. Im Mikroprozessor ist die Regelcharakteristik vorgegeben, die von der im oder am Kochtopf gemessenen Ist-Temperatur abhängig ist. Die Ist-Temperatur wird mittels des Temperaturfühlers TF gemessen und an den Mikroprozessor übertragen. Über die Eingabeeinrichtung EG wird der Koch- bzw. Garvorgang mit der gewünschten Koch- bzw. Gartemperatur als Soll-Temperatur vorgegeben. Normalerweise läuft der Koch- bzw. Garvorgang entsprechend dem Regelprogramm im Mikroprozessor MP ab. Das Heizelement HE wird dabei periodisch ein- und ausgeschaltet, wobei die Einschaltphasen sich von Null bis zur Periodendauer ändern können, um die Heizleistung variieren zu können. Dabei ist es üblich, das Heizelement HE in den Einschaltphasen mit voller oder auch nur mit reduzierter Heizleistung zu betreiben. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung sich nach wie vor alle Regelcharakteristiken ausführbar. Entscheidend ist jedoch, daß bei Koch- bzw. Gartemperaturen, die im Bereich der Siedetemperatur des Wassers liegen, die vorgewählte Soll-Temperatur angepaßt wird, um die Änderungen der Siedetemperatur des Wassers, die vom Luftdruck oder der geographischen Höhe des Einsatzortes abhängig sind, ausgleichen zu können. Bei dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 3 erfaßt der Drucksensor DS den herrschenden Luftdruck D. Das erhaltene analoge Meßsignal wird über den Verstärker V verstärkt und über den Analog-Digital-Wandler AD in ein digitales Meßsignal umgewandelt, das dem Mikroprozessor MP zugeführt wird. Der Mikroprozessor MP erkennt aus dem Meßsignal den Wert des Luftdruckes D und damit die zugehörige Siedetemperatur Ts des Wassers. Die vorgegebene Soll-Temperatur wird nun über den Mikroprozessor MP um einen Temperaturbetrag reduziert, der sich als Differenz aus der Siedetemperatur Ts bei einem Luftdruck von 760 Torr oder 1013 hPa und der Siedetemperatur bei dem herrschenden Luftdruck ergibt. Damit bleibt der Sicherheitsabstand zur Siedetemperatur des Wassers unabhängig vom herrschenden Luftdruck D konstant. Wenn also ein Koch- bzw. Garvorgang vorgegeben wird, bei dem die Soll- Temperatur knapp unterhalb der Siedetemperatur des Wassers gewählt wird, dann ist sichergestellt, daß die effektive Koch- bzw. Gartemperatur automatisch so reduziert und eingeregelt wird, daß die jeweils für den vorherrschenden Luftdruck gegebene reduzierte Siedetemperatur des Wasser im gesamten Luftdruckbereich nicht überschritten wird. Außerdem werden die wetterbedingten Änderungen und Schwankungen der Siedetemperatur Ts des Wassers, wie sie in Fig. 2 eingezeichnet sind, automatisch ausgeglichen, und zwar durch entsprechende Reduzierung oder Erhöhung der vorgegebenen Soll- Temperatur.

Es ist daher möglich, einen Koch- bzw. Garvorgang, z. B. in einem Dampfdruck-Kochtopf, exakt unterhalb des Siedepunktes des Wassers zu halten und so die Dampfentwicklung sicher zu unterbinden. Im Mikroprozessor MP wird aus dem Meßsignal des Drucksensors DS die Reduzierung der vorgegebenen Soll- Temperatur abgeleitet, die bei dem herrschenden Luftdruck D erforderlich ist.

Die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vorgenommene kontinuierliche Anpassung der vorgewählten Soll- Temperatur an die sich ändernde Siedetemperatur des Wassers, läßt sich vereinfachen, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt. Der Mikroprozessor MP erhält über die Vorwähleinrichtung VW ein Signal, das ihm den Höhenbereich des Einsatzortes anzeigt. Die geographische Höhe H wird in vier Bereiche eingeteilt. Der erste Bereich umfaßt die geographische Höhe 0 m bis 300 m. Daran schließen sich die Bereiche 300 m bis 600 m und 600 m bis 900 m an. Schließlich wird in dem letzten Bereich angezeigt, daß die Höhe H größer als 900 m ist. Jedem Höhenbereich entspricht eine Temperaturreduzierung von etwa 1,5°C. Der Mikroprozessor erkennt aus dem Höhenbereich die vorzunehmende Reduzierung der vorgewählen Soll- Temperatur. Die Reduzierung beträgt im ersten Höhenbereich von 0 m bis 300 m 1,5°C und steigt pro weiteren Höhenbereich jeweils um weitere 1,5°C an, so daß die vorgewählte Soll- Temperatur maximal um 6°C reduziert wird, wenn der Einsatzort eine geographische Höhe größer als 900 m aufweist. Zur Kennzeichnung der vier Höhenbereiche reichen die beiden Schalter S 1 und S 2 aus. Mit den jeweils zwei Schaltstellungen der beiden Schalter S 1 und S 2 lassen sich vier verschiedene Schaltzustände einstellen, anhand derer der Mikroprozessor MP den vorliegenden Höhenbereich erkennt. Diese beiden Schalter S 1 und S 2 sind an der Vorrichtung vorgesehen und werden einmal vor Inbetriebnahme der Vorrichtung am Einsatzort auf den entsprechenden Höhenbereich eingestellt. Die Schalteinrichtung kann mit einer Schutzkappe abgedeckt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Regeln der Heizleistung des Heizelementes eines Kochtopfes, bei der mittels einer Eingabeeinrichtung ein Koch- bzw. Garvorgang in der Umgebung der Siedetemperatur des Wassers mit einer vorwählbaren Soll- Temperatur einleitbar ist und bei der mittels einer Regelschaltung die am oder im Kochtopf meßbare Ist-Temperatur auf die aus der vorgewählten Soll-Temperatur gebildete effektive Koch- bzw. Gartemperatur einregelbar und konstant haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Koch- bzw. Gartemperatur aus der vorgewählten Soll- Temperatur in Abhängigkeit des gemessenen Luftdruckes (D) oder der vorliegenden Höhe (H) über Normalnull (NN) des Einsatzortes des Kochtopfes entsprechend der Abhängigkeit der Siedetemperatur (Ts) des Wassers vom Luftdruck (D) oder von der Höhe (H) über Normalnull (NN) bildbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Abnahme des Luftdruckes (D) um etwa 25 hPa eine Abnahme der effektiven Koch- bzw. Gartemperatur in bezug auf die vorgewählte Soll-Temperatur um 1°C entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Zunahme der Höhe (H) über Normalnull (NN) um etwa 210 m eine Abnahme der effektiven Koch- bzw. Gartemperatur in bezug auf die vorgewählte Soll-Temperatur um 1°C entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dampfdruckkochtopf die Anzeige für "Topf unter Druck" und "Topf drucklos" dieselbe Abhängigkeit aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung des Heizelementes (HE) einen Mikroprozessor (MP) umfaßt, dem die mittels eines Temperaturfühlers (TF) erfaßte Ist-Temperatur im oder am Kochtopf zuführbar ist,
daß mittels der Eingabeeinrichtung (EG) die vorwählbare Soll-Temperatur eingebbar ist,
daß mittels eines Drucksensors (DS) der Luftdruck (D) meßbar und mittels eines Analog-Digital-Wandlers (AD) dem Mikroprozessor (MP) entsprechende Meßsignale zuführbar sind, und
daß der Mikroprozessor (MP) entsprechend dieser Meßsignale und der vorgegebenen Abhängigkeit der Siedetemperatur (Ts) des Wassers vom Luftdruck (D) die vorgewählte Soll-Temperatur reduziert und auf diese dadurch gebildete effektive Koch- bzw. Gartemperatur einregelt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung des Heizelementes (HE) einen Mikroprozessor (MP) umfaßt, dem die mittels eines Temperaturfühlers (TF) erfaßte Ist-Temperatur im oder am Kochtopf zuführbar ist,
daß mittels der Eingabeeinrichtung (EG) die vorwählbare Soll-Temperatur eingebbar ist,
daß mit einer Vorwahleinrichtung (Vw) dem Mikroprozessor (MP) ein der vorliegenden Höhe (H) über Normalnull (NN) des Einsatzortes des Kochtopfes entsprechende Signale zuführbar sind, und
daß der Mikroprozessor (MP) entsprechend dieser Signale und der vorgegebenen Abhängigkeit der Siedetemperatur (Ts) des Wassers von der Höhe (H) über Normalnull (NN) des Einsatzortes die vorgewählte Soll-Temperatur reduziert und auf diese dadurch gebildete effektive Koch- bzw. Gartemperatur einregelt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwahleinrichtung (Vw) eine Schalteinrichtung aufweist, mittels der unterschiedliche Höhenbereiche (z. B. 0 bis 300 m; 300 m bis 600 m; 600 m bis 900 m; größer als 900 m) vorgebbar sind, und
daß diesem Höhenbereichen fest vorgegebene Temperaturbeträge (z. B. 1,5°C) für die Reduzierung der vorgewählten Soll- Temperatur zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zwei Schalter (S 1, S 2) mit jeweils zwei Schaltstellungen aufweist, mit denen vier Höhenbereiche einstellbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung mittels einer Schutzkappe abdeckbar ist.