DE4109565A1

DE4109565A1 - COOKING DEVICE WITH A LOCKABLE COOKING ROOM

Info

Publication number: DE4109565A1
Application number: DE4109565A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Henry; Martin Dipl Ing Thaler
Original assignee: Individual
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1992-09-24
Anticipated expiration: 2011-03-23
Also published as: EP0504555A2; EP0504555B1; DE4109565C2; EP0504555A3; DE59202998D1; ES2077884T3; ATE125614T1; JPH0587345A

Abstract

The cooking unit has a control device with a moisture sensor which determines the respectively current degree of moisture in the carried-off vapours of the product being cooked and uses it for controlling the heating unit. According to the invention, there is arranged in the outlet duct for the vapours a condensate collector made of heat-conducting material, to which heat energy is supplied by condensation of the vapour. This heat energy is carried off to the outside by a regulating device, the energy value, which is necessary for carrying off this heat energy, being used as a control value for the control device. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kocheinrichtung mit einem verschließbaren Garraum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a cooking device a lockable cooking space according to the preamble of Claim 1.

Bei einer bekannten Kocheinrichtung (DE-PS 26 22 308) ist für die Regelung der Heizdauer ein Feuchtigkeitssensor vor gesehen, der im Strömungsweg der aus dem Garraum abströmen den Luft zur Erfassung einer Änderung der Feuchtigkeit im Garraum angeordnet ist und der mit einer Heiz-Steuereinrich tung unmittelbar in Wirkverbindung steht. Hierbei werden als Steuergröße für eine Heiz-Steuereinrichtung unmittelbar die ermittelten Feuchtigkeitswerte verwendet. Als Feuchtigkeits sensoren werden dotierte Halbleiter-Keramikkörper (DE-PS 30 34 070) oder monokristalline Strukturen verwendet, die zum Teil eine geringe Querempfindlichkeit haben und auch andere als die zu ermittelnde gasförmige Komponenten im Wrasen detektieren und somit unsichere Meßdaten liefern. Die Lebensdauer und Robustheit solcher Sensoren wird durch die chemische und physikalische Umgebung beeinflußt und z. B. durch Verschmutzung durch fetthaltigen Wrasen verringert. Darüber hinaus begrenzt eine physikalisch gegebene Tempe raturempfindlichkeit oftmals die Einsatzmöglichkeit in Ko cheinrichtungen.In a known cooking device (DE-PS 26 22 308) a humidity sensor for controlling the heating duration seen that flow out of the cooking space in the flow path the air to detect a change in humidity in the Cooking space is arranged and that with a Heiz-Steuereinrich tion is directly connected. Here are as Control variable for a heating control device directly the determined moisture values used. As moisture sensors are doped semiconductor ceramic bodies (DE-PS 30 34 070) or monocrystalline structures used partly have a low cross sensitivity and also other than the gaseous components to be determined in the Detect vapors and thus supply unsafe measurement data. The lifespan and robustness of such sensors is determined by affects the chemical and physical environment and z. B. reduced by pollution from fatty vapors. In addition, a physically given temp limits sensitivity to temperature often the application in Ko facilities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kochein richtung der eingangs erwähnten Art die Heizsteuerung mit tels des abgeführten Wrasens zu vervollkommnen und weitest gehend unabhängig zu machen von Umgebungseinflüssen und von bei bekannten Feuchtigkeitssensoren vorhandenen Unzuläng lichkeiten.The invention is based, with a Kochein the task direction of the type mentioned with the heating control perfection of the vapors discharged and as far as possible going to be independent of environmental influences and inadequate with known moisture sensors options.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Maß nahmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.This object is achieved by the im Labeling part of claim 1 listed dimension took. Advantageous refinements of the invention result itself from the following claims.

Durch die Erfindung wird eine kontinuierliche und exakte Erfassung des den jeweiligen Garzustand kennzeichnenden Wasserdampfes im austretenden Wrasen ermöglicht, indem die jeweilige kalorische Zustandsgröße "Enthalpie" zur Steuerung und Regelung des Garprozesses ausgenützt wird. Hierdurch wird, abhängig vom Dampfausstoß, durch Variation der zu geführten Wärmeenergie auf das Gargut die Kocheinrichtung optimiert und feinfühlig gesteuert. Gegenüber herkömmlichen Steuermethoden mittels bekannter Feuchtigkeitssensoren er geben sich insb. die Vorteile, daß die erfindungsgemäße Ein richtung in ihrer Funktionsweise weitestgehend unempfindlich ist gegenüber Verschmutzung des Kondensatfängers, z. B. durch Fettkondensat, gegenüber sporadisch auftretenden Temperatur spitzen, z. B. nach Übergießen des Garguts mit Wasser und ge genüber chemisch aggressiven Medien, wobei eine schnelle und trägheitsarme Erfassung des jeweils aktuellen Dampfgehaltes sichergestellt ist.The invention is a continuous and accurate Detection of the characteristic of the respective cooking status Water vapor in the emerging vapors is made possible by the respective caloric state variable "enthalpy" for control and control of the cooking process is used. Hereby is, depending on the steam output, by varying the led heat energy on the food to be cooked optimized and controlled sensitively. Compared to conventional ones Control methods using known moisture sensors give themselves in particular the advantages that the A according to the invention direction largely insensitive in its functioning is against contamination of the condensate trap, e.g. B. by Fat condensate, against sporadically occurring temperature pointed, e.g. B. after pouring water over the food and ge compared to chemically aggressive media, whereby a fast and Low inertia detection of the current steam content is ensured.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.The invention is illustrated by means of a in the drawing th embodiment explained below.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 die schematische Darstellung der Kocheinrich tung in Seiten-Schnittansicht, Fig. 1 is a schematic representation of the Kocheinrich tung in sectional side view,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Wrasen-Ab führkanals und Kondensatfängers mit block schaltbildmäßig angedeuteter Regel-, Steuer- und Heizeinrichtung, Fig. 2 is an enlarged view of the fume from guide duct and condensate scavenger with block diagram, indicated moderately regulation, control and heating means,

Fig. 3 ein Kurvendiagramm zur Verdeutlichung der Wir kungsweise der Kocheinrichtung. Fig. 3 is a graph showing the way we the cooking device.

Gemäß Fig. 1 ist im Inneren eines Ofengehäuses 1 der Koch einrichtung eine Ofenmuffel 2 angeordnet, die durch eine Ofentür 3 frontseitig verschließbar ist. Im Inneren der Ofenmuffel 2, d. h. im Garraum 4, ist in Nähe der oberen Muffelbegrenzung eine nur symbolisch dargestellte Heizein richtung 5, z. B. in Form eines Strahlungsheizkörpers ange ordnet. Darunter befindet sich ein Gargutträger 6 mit dar aufliegendem Gargut 7. Oberhalb der Ofenmuffel 2 verläuft zur Frontseite hin ein Abführkanal 8 für während dem Gar prozeß am erhitzten Gargut 7 sich ausbildenden mehr oder weniger fetthaltigen und feuchten Wrasen, welcher Abführ kanal in den Garraum 4 einmündet, wobei die Wrasenströmung durch Pfeile verdeutlicht ist. Dieser Wrasen strömt an der Ofenfrontseite ins Freie aus. Oberhalb des Abführkanals 8 befindet sich ein zwischen dem Abführkanal 8 und der obe ren Begrenzung des Ofengehäuses 1 gebildeter Strömungska nal 9, an dessen Rückseite ein Kühlluftgebläse 10 angeord net ist. Auch hier ist die Strömungsrichtung durch einen Pfeil verdeutlicht, wobei der Strömungskanal 9 frontseitig zumindest zum Teil offen ist bzw. dort eine gitterartige Strömungsblende aufweist. Allgemein mit 11 ist ein Wärme tauscher bezeichnet, der einen in den Abführkanal 8 hin einragenden Kondensatfänger 12 besitzt und der nachstehend anhand von Fig. 2 noch näher erläutert ist.Referring to FIG. 1 of a furnace casing 1 of the cooking device, a baking chamber 2 disposed in the interior, which is closed by a front door 3 furnace. Inside the oven muffle 2 , ie in the cooking space 4 , a symbolically shown Heizein direction 5 , z. B. in the form of a radiant heater is arranged. Underneath is a food support 6 with food 7 resting thereon. Above the oven muffle 2 runs to the front a discharge channel 8 for during the cooking process on the heated food 7 forming more or less fatty and moist vapors, which discharge channel opens into the cooking chamber 4 , the vapors flow being indicated by arrows. This vapor flows out into the open on the front of the stove. Above the discharge channel 8 there is a flow channel 9 formed between the discharge channel 8 and the upper limit of the furnace housing 1 , on the rear side of which a cooling air blower 10 is arranged. Here, too, the direction of flow is illustrated by an arrow, the flow channel 9 being at least partially open at the front or having a grid-like flow orifice there. A heat exchanger is generally designated 11 , which has a condensate trap 12 protruding into the discharge duct 8 and which is explained in more detail below with reference to FIG. 2.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Wärmetauscher 11 als Wärmepumpe in Form eines Peltier-Elementes ausgebildet, dessen durch den Kondensatfänger 12 dargestellte Kaltseite sich im Bereich des Abführkanals 8 befindet und dessen Warmseite im Strömungskanal 9 angeordnet ist. Der Kondensatfänger 12 kann in Form eines massearmen Metallplättchens oder einer massearmen Metallfahne ausgebildet sein. Wie in Fig. 2 angedeutet, weist der Kondensatfänger 12 eine, die Luftströmung innerhalb des Abführkanals 8 nur wenig be hindernde, vorzugsweise gitterartige oder lochmusterartige Oberflächenstruktur auf. Die Warmseite besteht aus einem lamellenartigen Kühlkörper 14, der, ebenso wie der Kon densatfänger 12, in unmittelbarer Verbindung steht mit dem Peltierelement 15. Am Kondensatfänger 12 außerhalb des Ab führkanals 8 in guter wärmeleitender Verbindung angeordnet ist ein erster Temperaturfühler 16, der in Wirkverbindung steht mit einer Regeleinrichtung 13. Ein zweiter Tempe raturfühler 17 ist frei im Abführkanal 8 angeordnet und steht ebenfalls in Wirkverbindung mit der Regeleinrichtung 13. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgese hen, daß der erste Temperaturfühler selbst als Kondensat fänger ausgebildet ist, vorzugsweise in Form eines auf ei nem Keramikplättchen angeordneten Platin-Fühlerelementes.As shown in FIG. 2, the heat exchanger 11 is designed as a heat pump in the form of a Peltier element, the cold side of which is represented by the condensate trap 12 and is located in the area of the discharge duct 8 and the warm side of which is arranged in the flow duct 9 . The condensate trap 12 can be designed in the form of a low-mass metal plate or a low-mass metal lug. As indicated in FIG. 2, the condensate trap 12 has a surface structure that is only slightly obstructing the air flow within the discharge duct 8 , preferably a lattice-like or perforated pattern. The warm side consists of a lamellar heat sink 14 , which, like the condensate catcher 12 , is in direct connection with the Peltier element 15 . A first temperature sensor 16 is arranged on the condensate trap 12 outside the guide channel 8 in a good heat-conducting connection and is in operative connection with a control device 13 . A second temperature sensor 17 is freely arranged in the discharge channel 8 and is also operatively connected to the control device 13 . According to an alternative embodiment, it is hen that the first temperature sensor itself is designed as a condensate trap, preferably in the form of a platinum sensor element arranged on a ceramic plate.

Die Funktionsweise der Regeleinrichtung und des damit in Wirkverbindung stehenden Wärmetauschers 11 sei im folgenden erläutert:
Bei Betrieb der Kocheinrichtung, d. h. nach Einschaltung der Heizeinrichtung 5 (Fig. 1), erhöht sich die Temperatur im Garraum 4 z. B. entsprechend der Temperaturverlaufskurve ta in Fig. 3 über die Zeit T. Die Temperatur ta steigt von einer Ruhetemperatur ta 1, z. B. 20°C, entsprechend der gewählten Heizleistung auf eine Anheiztemperatur ta 2 und verläuft von da ab wellenförmig entsprechend dem Regel spiel der Heizeinrichtung 5. Die Kurve tb verdeutlicht den Verlauf der Temperatur, die durch den Temperaturfühler 16 am Kondensatfänger 12 gemessen wird. Diese Temperatur tb soll bestimmungsgemäß durch die Regeleinrichtung 13 mit Hilfe des Wärmetauschers 11 bzw. der Wärmepumpe konstant gehalten werden, und zwar unabhängig von der Temperatur der nicht-kondensierten erhitzten Abluft, die vom Gar raum 4 ausgehend den Abführkanal 8 durchströmt (Pfeil). Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß die bei Garbetrieb der Kocheinrichtung erhitzte Abluft ohne we sentlichen Feuchtegehalt ("trockener Wrasen") ebenfalls zu einer Temperaturerhöhung am Kondensatfänger 12 führt. Da durch die beschriebene Einrichtung aber der Dampfgehalt, d. h. die Feuchtigkeit der Abluft ermittelt und indirekt zur Steuerung der Heizeinrichtung 5 verwendet werden soll ist vorgesehen, die zur Konstanthaltung der Temperatur am Kondensatfänger 12, und somit zur kontinuierlichen Kon densation an demselben notwendige Energie zu ermitteln, als Reaktion auf die zusätzlich am Kondensatfänger 12 wirksam werdende Wärmeenergie aufgrund dieser Kondensation des Wasserdampfes. Dies kann dadurch erfolgen, daß man kontinuierlich oder sukzessive die am Temperaturfühler 17 gemessene Temperatur, die im wesentlichen dem Tempera turverlauf ta entspricht, vergleicht mit der bei statt findender Kondensation am Kondensatfänger 12 gemessenen, um einen entsprechend des feuchten Dampfvolumenstromes und der Kondensationsleistung bestimmten Betrag über der Temperatur am Temperaturfühler 17 liegenden Temperatur (Temperaturfühler 16), und die festgestellte Temperatur differenz zur Regelung bzw. Steuerung der Kühlleistung verwendet. In der praktischen Anwendung wird man für die unterschiedlichen Garbetriebsarten und Gargutarten Tempe ratur/Zeit-Kennlinien bzw. Kennlinienfelder ermitteln, die den Temperaturverlauf der Abluft bzw. des Wrasens ohne den Anteil der durch Kondensation hinzukommenden Wärmeenergie kennzeichnen, und man wird diese z. B. in einem elektroni schen Speicher abgelegten Daten zyklisch vergleichen mit der zur Konstanthaltung der Temperatur am Kondensatfänger 12 benötigten Kühlleistung des Wärmetauschers 11, woraus ein dem Dampfgehalt des Wrasens proportionales Signal ableitbar ist, das zur Steuerung der Heizeinrichtung 5 mittels der Steuereinrichtung 18 (Fig. 2) verwendet wird. Wie aus dem Kurvendiagramm gemäß Fig. 3 ersichtlich, wäre zur Konstanthaltung der Temperatur am Kondensatfänger 12 bei Temperaturverlauf ohne Kondensationsanteil (Kennlinie) jeweils die in der Kurve P aufgezeigte Leistung, z. B. die elektrische Leistung zum Betrieb des Wärmetauschers 11 bzw. der Wärmepumpe notwendig, welche Kurve P entsprechend Kurve ta wellenförmig verläuft. Bei Auftreten eines mehr oder weniger großen Dampfanteiles im Wrasen, z. B. ver deutlicht durch einen vom Gargut ausgehenden Dampfstoß A, wird zusätzliche Kühlleistung P1 infolge der zusätzlich abgegebenen Kondensationswärme benötigt, die ein Maß für den Dampf- oder Feuchtigkeitsgehalt des Wrasens darstellt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weist die Regelein richtung 13 als mit dem Kondensatfänger 12 in Verbindung stehender Wärmetauscher 11 ein Peltier-Element 15 auf, wobei auf der Kaltseite der Kondensatfänger 12 und auf der Warmseite der schon erwähnte Kühlkörper 14 angeordnet ist, der durch den vom Kühlluftgebläse 10 ausgehenden Kühlluft strom gekühlt bzw. von dem die Wärme abgeführt wird. Das Peltierelement steht in Wirkverbindung mit der Regelein richtung 13, durch die zur Konstanthaltung der Temperatur am Kondensatfänger 12 und zur Aufrechterhaltung eines Tem peraturgefälles zwischen Warm- und Kaltseite die elektri sche Energie geregelt wird.The mode of operation of the control device and of the heat exchanger 11 that is operatively connected to it is explained below:
When the cooking device is operating, ie after the heating device 5 has been switched on ( FIG. 1), the temperature in the cooking space 4 increases, for example. B. corresponding to the temperature curve ta in Fig. 3 over time T. The temperature ta increases from a rest temperature ta 1, z. B. 20 ° C, corresponding to the selected heating output to a heating temperature ta 2 and from there is wavy according to the rule game of the heater 5th The curve tb illustrates the course of the temperature, which is measured by the temperature sensor 16 on the condensate trap 12 . This temperature tb is intended to be kept constant by the control device 13 with the aid of the heat exchanger 11 or the heat pump, regardless of the temperature of the uncondensed heated exhaust air which flows from the cooking chamber 4 through the discharge channel 8 (arrow). This is based on the knowledge that the exhaust air heated during cooking operation of the cooking device without significant moisture content ("dry vapors") also leads to an increase in temperature at the condensate trap 12 . However, since the device described determines the steam content, ie the moisture in the exhaust air, and uses it indirectly to control the heating device 5 , it is necessary to determine the energy required to keep the temperature at the condensate trap 12 constant and thus to continuously condense it. in response to the additional heat energy acting on the condensate trap 12 due to this condensation of the water vapor. This can be done by continuously or successively comparing the temperature measured at the temperature sensor 17 , which corresponds essentially to the temperature curve ta, with that measured when condensation is taking place at the condensate trap 12 by an amount determined in accordance with the moist steam volume flow and the condensation performance the temperature at the temperature sensor 17 lying temperature (temperature sensor 16 ), and the determined temperature difference used to regulate or control the cooling capacity. In practical use, one will determine the temperature / time characteristic curves or characteristic curve fields for the different cooking modes and food types, which characterize the temperature profile of the exhaust air or the fumes without the proportion of the additional heat energy due to condensation, and this will be done e.g. B. cyclically stored data stored in an electronic memory with the cooling capacity of the heat exchanger 11 required to keep the temperature at the condensate trap 12 constant, from which a signal proportional to the vapor content of the vapor can be derived, which is used to control the heating device 5 by means of the control device 18 ( FIG. 2) is used. As can be seen from the curve diagram according to FIG. 3, to keep the temperature at the condensate trap 12 constant in the case of a temperature profile without a condensation component (characteristic curve), the power shown in curve P, e.g. B. the electrical power required to operate the heat exchanger 11 or the heat pump, which curve P is wavy according to curve ta. If a more or less large proportion of steam occurs in the vapor, e.g. B. ver made clear by a burst of steam emanating from the food to be cooked, additional cooling capacity P 1 is required as a result of the additional heat of condensation given off, which represents a measure of the steam or moisture content of the vapor. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the control device 13 has a Peltier element 15 as a heat exchanger 11 connected to the condensate trap 12 , with the already mentioned heat sink 14 being arranged on the cold side of the condensate trap 12 and on the warm side from the cooling air fan 10 cooling air stream cooled or from which the heat is removed. The Peltier element is operatively connected to the Regelein device 13 through which the electrical energy is regulated to keep the temperature at the condensate trap 12 constant and to maintain a temperature gradient between the hot and cold sides.

Claims

1. Cooking device with a lockable cooking space with a heating device and with a discharge duct for the heated air coming from the cooking space during the cooking process, including the moist fumes coming from the food, as well as with a control device with a moisture sensor which determines the current moisture level in the removed fumes and used to control the heating device, characterized in that a condensate trap ( 12 ) made of heat-conducting material is arranged in the discharge duct, which is equipped with a control device ( 13 ) for reducing the temperature increase on the condensate trap ( 12 ) caused by condensation to one condensation enabling temperature is connected and that the amount of energy required to dissipate the additional thermal energy caused by condensation is used as a control variable for the control device ( 18 ).

2. Cooking device according to claim 1, characterized in that the control device ( 13 ) is designed such that the temperature at the condensate trap ( 12 ) is kept constant regardless of the temperature of the uncondensed heated air.

3. Cooking device according to claim 2, characterized in that the temperature at the condensate trap ( 12 ) with respect to a temperature / time characteristic of the discharge channel ( 8 ) flowing through the heating device ( 5 ) heated exhaust air is kept constant.

4. Cooking device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the control device ( 13 ) a first, on the condensate trap ( 12 ) arranged temperature sensor ( 16 ) for detecting its respective current temperature and a second, freely arranged in the discharge channel ( 8 ) Has temperature sensor ( 17 ) for detecting the temperature of the exhaust air or the vapor and that the difference between the temperatures determined in each case is used as a control variable for the energy to be used to reduce the temperature at the condensate trap ( 12 ).

5. Cooking device according to one of the preceding claims, characterized in that the condensate trap ( 12 ) is formed in the form of a low-mass metal plate or flag.

6. Cooking device according to claim 5, characterized in that the condensate trap ( 12 ) has a surface structure which is only slightly obstructing the air flow, preferably grid-like or hole-like.

7. Cooking device according to one of the preceding claims, characterized in that the first temperature sensor is designed as a condensate trap, preferably in the form a platinum arranged on a ceramic plate Sensor element.

8. Cooking device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the control device ( 18 ) has a comparison device through which the current, to keep the temperature at the condensate trap ( 12 ) to be used with the energy preferably stored in an electronic memory / Time characteristic is compared and the comparison result is used as a control signal for the control device ( 18 ).

9. Cooking device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 13 ) as the condensate trap ( 12 ) in connection with the heat exchanger ( 11 ) has a heat pump, preferably a Peltier element ( 15 ), the warm side of which is forced to cool .

10. Cooking device according to claim 9, characterized in that a forced to remove heat from the heat pump Cooling air flow serves.

11. Cooking device according to claim 10, characterized in that the warm side of the heat pump in a, outside half of the cooking space arranged flow channel ( 9 ) of a cooling air blower ( 10 ) of the cooking device.