DE4413979A1 - Sensorgesteuerte Garungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine sensorgesteuerte Ga­ rungseinheit, bestehend aus Gargerät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaskeramik-Kochfeld, wobei das Kochfeld aus Materialien mit geringerer Temperaturbeständigkeit als Glas­ keramik gefertigt sein kann, wenn es sich um induktive Koch­ stellen handelt.

Erwärmungsvorgänge, besonders Garvorgänge in Gargeräten (Kochgeschirren) auf Kochmulden können automatisch ablaufen, wenn die Temperatur des Gargutes während des Erwärmungsvor­ ganges meßbar ist. Aus solcher Art Temperaturverläufen kann auf den Fortschritt des Garungsprozesses geschlossen werden. Dabei entspricht die Temperatur des Kochgeschirrboden wei­ testgehend Garguttemperaturen, wenn der Garvorgang die An­ kochphase überschritten hat.

Der Stand der Technik kennt Bemühungen, über Messung der Temperatur an Gargeräten, den Garungsvorgang zu steuern, wo­ bei die Temperaturmessungen durch unterschiedlich wirkende Sensortechnik erfolgt. So kann beispielsweise Strahlungswär­ me aufgefangen und über eine Thermoelementkette in elektri­ sche Energie umgewandelt werden.

Für höhere Temperaturen, beispielsweise für Braten und Fri­ tieren, werden seit einiger Zeit Platinsensoren unter Glas­ keramik-Kochplatten angeordnet, womit eine genügend gute Temperaturmessung im eingeschwungenen Zustand ermöglicht ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, möglichst gargut­ nah in einem Gargerät einen Sensor zu plazieren, mit dem auf einfache und zuverlässige Weise direkt oder indirekt die Temperatur des Gargutes gemessen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gargerät in Wirkungseinheit mit einer kochstellenbezoge­ nen Kochfeldgeometrie ein durch eine Auswerteschaltung tem­ peraturmäßig auswertbares, im Gargeräteboden befindliches, materialmäßig integriertes Sensorelement besitzt, wobei ein zweites Sensorelement im oder am Kochfeld angeordnet ist. Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Gargeräteboden ein kerami­ scher Materialeinschluß, vorzugsweise in mittiger Anordnung, als Sensorelement vorhanden ist. Weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthal­ ten.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1a eine sensorgesteuerte Garungseinheit,

Fig. 1b eine kapazitive Anordnung und

Fig. 1c ein Gargerät mit spezieller Sensorelement-Ausbil­ dung.

Gemäß Fig. 1a ist ein Gargerät 1, ein zugehöriger Gargerät­ boden 2 mit einem Materialeinschluß 3, ein Kochfeld 4, ein Sensorelement 5, Sensorelemente 6 und eine Auswerteschaltung 7 erkennbar. Der Materialeinschluß 3 stellt ein Sensorele­ ment dar, das kapazitiv oder ferromagnetisch infolge der Temperaturabhängigkeit dieser physikalischen Eigenschaften durch die Auswerteschaltung einer Temperaturanzeige zuge­ führt werden kann.

Falls im Gargeräteboden ein fremdmetallischer Materialein­ schluß als Sensorelement, vorzugsweise in mittiger Anordnung plaziert vorhanden ist, dann ist davon auszugehen, daß das im Boden des Kochgeschirrs eingebrachte Material eine rela­ tive Permeabilität besitzt, die so stark temperaturabhängig reagiert, daß damit ein gut auswertbarer Temperaturgang des Gargutes verbunden ist. Die in dem Gargerätboden eingebrach­ ten, nichtmetallischen Materialeinschlüsse, vorzugsweise ke­ ramischer oder glaskeramischer Art, sind derart dotiert, daß sie ihre Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit ihrer Tem­ peratur relativ stark ändern. Die Empfindlichkeits-Kennli­ nien der Dielektrizitätskonstanten geeigneter Keramiken ge­ gen Temperaturänderungen können ein Maximum haben. Dieses Maximum kann bei der Fertigung der Keramik bestimmten Tempe­ raturen so zugeordnet werden, daß über das Sensorelement 3 im Gargeräteboden ein optimiertes Regelverhalten hergestellt werden kann. Die Dielektrizitätskonstante der Keramik im Gargerätboden, ein spezielles Sensorelement 3, kann durch ein Glaskeramik-Kochfeld auf ein Sensorelement 5 kapazitiv einwirken. Der als Sensorelement 3 im Gargeräteboden befind­ liche keramische Materialeinschluß wird als Dielektrikum zwischen den zwei Flächenelektroden 5 und 6 gemäß Fig. 16 betrieben. Die Sensorelemente 6, hier als Flächenelektroden dargestellt, sind dabei über dem metallischen Boden des Gar­ gerätes kapazitiv an das Dielektrikum des Sensorelementes 3 angeschlossen. Dabei können die Sensorelemente 6 gemäß Fig. 1b als Flächenelektrode ausgebildet sein. Eine andere Mög­ lichkeit besteht darin, daß die Sensorelemente 6 als Gruppe von Einzelelektroden angeordnet sind. Diese Anordnung wird gemäß Fig. 1a als frequenzbestimmende Kapazität auf eine Auswerteschaltung 7 geführt, die vorzugsweise eine Schwing­ kreisanordnung besitzt, wobei eine Frequenzänderung F ei­ ner Temperaturänderung T entspricht, die durch die Aus­ werteeinheit 7 einer Steuerung zugeführt wird. Über die Steuerung wird entsprechend der Ist-Temperatur im Gargerät­ boden 2 die Energiezufuhr geregelt.

Gegenüber dem Stand der Technik verbinden sich mit der dar­ gestellten Lösung folgende Vorteile:

• - Weder Kochgeschirr noch Kochmulde enthalten bewegliche Teile,
• - weder Kochgeschirr noch Kochmulde enthalten Teile, die als zusätzliche Bedienelemente aufzufassen wären,
• - an oder im Kochgeschirr befindet sich keinerlei Schalt­ technik, die eine eigene Energieversorgung benötigt,
• - das Kochgeschirr unterscheidet sich nicht von anderen kon­ ventionellen Kochgeschirren.

Es kann wie andere Kochgeschirre benutzt und gereinigt wer­ den.

• - Die Auswerteschaltung mit der nachgeschalteten Steuerung kann einfach feststellen, ob das auf der Kochstelle ste­ hende Kochgeschirr für Kochautomatiken geeignet ist.

Für verschiedene Arten des Erwärmens von Lebensmittel gibt es vorgegebene Zieltemperaturen, bei denen der Erwärmungs­ prozeß optimal abläuft.

So kann man folgende Richttemperaturen

• - für Eiweiß gerinnen lassen bei ca. 60°C,
• - Wasser zum Fortkochen oder Ziehenlassen 95°C,
• - Spiegeleier braten ca. 160°C und
• - Fleisch braten ca. 190°C

festsetzen.

Es ist daher nicht unbedingt nötig, eine kontinuierliche Messung der Temperatur des Gargerätbodens vorzunehmen. Es könnte für die genannten Zieltemperaturen ein sogenannter "binärer" Sensor in den Boden gesetzt sein, der beim Errei­ chen dieser Zieltemperatur seine physikalischen Eigenschaf­ ten so stark ändert, daß detektierbare Werte entstehen. So ein "binärer" Sensor kann auch aus keramischem Material be­ stehen, das bei einer der genannten Temperaturen seine Die­ lektrizitätskonstante sprunghaft ändert. Eine solche Än­ derung kann unterhalb des Kochfeldes durch ein beispielswei­ se elektromagnetisches Wechselfeld detektiert werden.

Gemäß Fig. 1c ist ein geschichtetes Dielektrikum in den Gargerätboden 2 eingelassen. Die beispielsweise gemäß Fig. 1c aus drei Schichten bestehende Sensorelementanordnung 3.1, 3.2 und 3.3 kann wie bereits beschrieben, als "binärer" Sen­ sor ausgelegt sein und beispielsweise Temperaturen von 95°C, 160°C und 190°C als Zieltemperaturen umschalten.

Claims (7)

1. Sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend aus Garge­ rät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaskeramik- Kochfeld, wobei das Kochfeld aus Materialien mit gerin­ gerer Temperaturbeständigkeit als Glaskeramik gefertigt sein kann, wenn es sich um induktive Kochstellen han­ delt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gargerät (1) in Wirkungseinheit mit einer koch­ stellenbezogenen Kochfeldgeometrie ein durch eine Aus­ werteschaltung (7) temperaturmäßig auswertbares, im Gargeräteboden (2) befindliches, materialmäßig inte­ griertes Sensorelement (3) besitzt, wobei ein zweites Sensorelement (5) im oder am Kochfeld angeordnet ist.

2. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gargeräteboden (2) minde­ stens ein fremdmetallischer Materialeinschluß (3), vor­ zugsweise in mittiger Anordnung, als Sensorelement vor­ handen ist.

3. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gargeräteboden (2) minde­ stens ein nichtmetallischer Materialeinschluß (3), vor­ zugsweise in mittiger Anordnung, als Sensorelement vor­ handen ist.

4. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gargeräteboden (2) ein ke­ ramischer Materialeinschluß (3) als Sensorelement vor­ handen ist.

5. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gargeräteboden (2) ein glaskeramischer Materialeinschluß (3) als Sensorelement vorhanden ist.

6. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gargeräteboden (2) der keramische Materialeinschluß (3.1, 3.2, 3.3) mehr­ schichtig ausgeführt ist, beispielsweise dreischichtig, wobei jede Schicht ein Sensorelement für einen Vorzugs­ temperaturbereich darstellt.

7. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsänderung zwi­ schen der Sensoranordnung (3, 5) und den Flächenelemen­ ten (6) von der Auswerteeinheit (7), die vorzugsweise eine Schwingkreisanordnung besitzt, in eine Frequenzän­ derung umgesetzt wird, wobei ein Frequenzänderung F einer Temperaturänderung T entspricht, die durch die Auswerteeinheit (7) einer Steuerung zugeführt wird.