-
Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern
eines elektrischen Kochgerätes
wie beispielsweise eines elektrischen Backofens und/oder eines elektrischen
Herdes, der mit einer glaskeramischen Kochfläche ausgestattet sein kann.
-
Es
ist allgemein bekannt, elektrische Kochgeräte wie beispielsweise Backöfen und/oder
Herde bereitzustellen, die eine oder mehrere elektrische Heizvorrichtungen
aufweisen, die so gesteuert werden, dass sie für eine Soll-Betriebstemperatur und/oder
eine Soll-Erwärmungsgeschwindigkeit
des Gerätes
sorgen. Es wird ein Reglermittel bereitgestellt, das die Heizvorrichtung
beziehungsweise die Heizvorrichtungen steuert, und es werden ein
oder mehrere Temperaturerfassungsmittel bereitgestellt, die die
Temperatur des Gerätes überwachen
und Steuersignale bereitstellen, mit deren Hilfe die Stromzuführung zu
der einen oder den mehreren Heizvorrichtungen reguliert werden kann.
-
Es
ist allgemein bekannt, elektronische Steueranordnungen bereitzustellen,
bei denen das Temperaturerfassungsmittel einen oder mehrere elektrische
Widerstandstemperaturmessfühler,
wie beispielsweise Widerstandstemperaturmessfühler aus Platin, umfasst.
-
Kochgeräte wie beispielsweise
Backöfen und/oder
Herde werden in der Regel so gesteuert, dass sie eine vorgegebene,
langfristig sichere maximale Betriebstemperatur besitzen, die ohne
Beschädigung
des Gerätes
kontinuierlich angewendet werden kann. In
EP-A-0 886 459 wurde jedoch
festgestellt, dass es möglich
ist, die Leistung des Gerätes zu
verbessern, wenn zu Beginn eines Kochzyklus ein Anstiegszustand
vorgesehen wird, durch den die Betriebstemperatur des Gerätes auf
eine Anstiegstemperatur über
der langfristig sicheren maximalen Betriebstemperatur ansteigt,
bei der es sich um eine vorgegebene, kurzfristig sichere Betriebstemperatur handelt.
-
Ein
Problem besteht darin, dass die Dauer des Anstiegszustandes und
die Höhe
des Temperaturanstiegs in dem Anstiegszustand bei periodischen Kochzyklen
genau gesteuert werden müssen,
um eine Beschädigung
des Kochgerätes
zu vermeiden. Dies ist besonders bei Kochherden mit glaskeramischen
Kochflächen
wichtig, bei denen eine Überhitzung
des Materials der Kochfläche
deren Lebensdauer verringern kann.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dieses Problem
zu beseitigen oder zu minimieren.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern
eines elektrischen Kochgerätes
bereitgestellt, durch das zu Beginn eines periodischen Kochzyklus
ein Anstiegszustand gewählt
wird, so dass eine Betriebstemperatur des Gerätes auf eine Anstiegstemperatur über einer vorgegebenen,
langfristig sicheren maximalen Betriebstemperatur ansteigt, bei
der es sich um eine vorgegebene, kurzfristig sichere maximale Betriebstemperatur
handelt, wobei das Gerät
ein Reglermittel aufweist, das den Leistungspegel eines oder mehrerer
elektrischer Heizmittel in dem Gerät steuert, und ein Temperaturerfassungsmittel,
das die Betriebstemperatur des Gerätes überwacht, wobei das Verfahren
Folgendes umfasst: das Auslösen
des Anstiegszustandes durch Erhöhen
des Leistungspegels des einen oder der mehreren elektrischen Heizmittel von
einem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel auf einen maximalen
Leistungspegel, das Überwachen
der Zeit, die seit dem Ende eines unmittelbar vorhergehenden Zeitraums
bei maximalem Leistungspegel verstrichen ist und in deren Verlauf
es zu einer Abkühlung
des Gerätes
kommt, das Überwachen
der Differenz des Leistungspegels zwischen dem maximalen Leistungspegel
und dem vorherigen, niedrigeren Leistungpegel und das Einstellen
der Dauer des Anstiegszustandes in Übereinstimmung mit der verstrichenen
Zeit oder der Differenz des Leistungspegels und das entsprechende
Einstellen einer Höhe
des Temperaturanstiegs in dem Anstiegszustand in Übereinstimmung
mit der Differenz des Leistungspegels beziehungsweise der verstrichenen Zeit.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Steuern eines elektrischen Kochgerätes bereitgestellt, durch die
zu Beginn eines periodischen Kochzyklus ein Anstiegszustand gewählt werden
kann, so dass eine Betriebstemperatur des Gerätes auf eine Anstiegstemperatur über einer
vorgegebenen, langfristig sicheren maximalen Betriebstemperatur
ansteigen kann, bei der es sich um eine vorgegebene, kurzfristig
sichere maximale Betriebstemperatur handelt, wobei die Vorrichtung
ein Reglermittel aufweist, das den Leistungspegel eines oder mehrerer
elektrischer Heizmittel in dem Gerät steuert, und ein Temperaturerfassungsmittel,
das die Betriebstemperatur des Gerätes überwacht, wobei die Vorrichtung
Folgendes umfasst: ein Mittel, das den Anstiegszustand auslöst, wodurch
der Leistungspegel des einen oder der mehreren elektrischen Heizmittel
von einem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel auf einen maximalen Leistungspegel
erhöht
wird, ein Mittel, das die Zeit überwacht,
die seit dem Ende eines unmittelbar vorhergehenden Zeitraums bei
maximalem Leistungspegel verstrichen ist und in deren Verlauf es
zu einer Abkühlung
des Gerätes
kommt, ein Mittel, das die Differenz des Leistungspegels zwischen
dem maximalen Leistungspegel und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel überwacht,
und ein Mittel, das die Dauer des Anstiegszustandes in Übereinstimmung mit
der verstrichenen Zeit oder der Differenz des Leistungspegels und
dementsprechend eine Höhe des
Temperaturanstiegs in dem Anstiegszustand in Übereinstimmung mit der Differenz
des Leistungspegels beziehungsweise der verstrichenen Zeit einstellt.
-
Der
Anstiegszustand kann durch das Erhöhen einer Einstellung des Reglermittels
von einer Einstellung auf einem niedrigeren Pegel auf eine maximale
Einstellung ausgelöst
werden. Eine solche Einstellung auf einem niedrigeren Pegel kann
in einem Bereich von einer Mindesteinstellung, bei der das eine
oder die mehreren elektrischen Heizmittel nicht mit Strom versorgt
werden, bis zu etwa 70 Prozent der Maximaleinstellung liegen, bei
der das eine oder die mehreren elektrischen Heizmittel auf maximalem
Leistungspegel mit Strom versorgt werden.
-
Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein vorgegebener maximaler Bezugszeitraum
und ein vorgegebener minimaler Bezugszeitraum bereitgestellt werden,
auf die sich die überwachte
verstrichene Zeit bezieht.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit länger
ist als der vorgegebene maximale Bezugszeitraum, dann kann die Dauer
des Anstiegszustandes auf einen darauf bezogenen maximalen Wert
eingestellt werden. Ein solcher vorgegebener maximaler Bezugszeitraum
kann etwa 22-30 Minuten betragen und der eingestellte maximale Wert
der Dauer des Anstiegszustandes etwa 7-8 Minuten.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit kürzer
ist als der vorgegebene minimale Bezugszeitraum, dann kann die Dauer
des Anstiegszustandes auf einen darauf bezogenen minimalen Wert
eingestellt werden. Ein solcher vorgegebener minimaler Bezugszeitraum
kann etwa 1 Minute betragen und der eingestellte minimale Wert der
Dauer des Anstiegszustandes etwa 0 Minuten.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit zwischen dem vorgegebenen maximalen Bezugszeitraum
und dem vorgegebenen minimalen Bezugszeitraum liegt, dann kann die
Dauer des Anstiegszustandes auf einen zur verstrichenen Zeit im
Verhältnis stehenden
Wert eingestellt werden, wie beispielsweise auf ein Drittel der
verstrichenen Zeit.
-
Wenn
die Differenz des Leistungspegels zwischen dem maximalen Leistungspegel
und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel relativ gering ist, dann
kann eine dementsprechend relativ geringe Änderung der Temperatur auf
die Höhe
der Anstiegstemperatur bewirkt werden. Der vorherige, niedrigere Leistungspegel
kann etwa 50 Prozent des maximalen Leistungspegels und die Änderung
der Temperatur auf die Höhe
der Anstiegstemperatur etwa 5 Grad Celsius betragen.
-
Wenn
die Differenz des Leistungspegels zwischen dem maximalen Leistungspegel
und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel relativ groß ist, dann
kann eine dementsprechend relativ große Änderung der Temperatur auf
die Höhe
der Anstiegstemperatur bewirkt werden. Der vorherige, niedrigere Leistungspegel
kann etwa 10 Prozent des maximalen Leistungspegels und die Änderung
der Temperatur auf die Höhe
der Anstiegstemperatur etwa 20 Grad Celsius betragen.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Dauer des Anstiegszustandes
im Verhältnis
zum Ausmaß der
Differenz des Leistungspegels zwischen dem maximalen Leistungspegel
und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel eingestellt. Bei
einer solchen weiteren Ausführungsform
wird die Höhe
des Temperaturanstiegs im Anstiegszustand im Verhältnis zur überwachten
verstrichenen Zeit eingestellt. Es kann ein vorgegebener maximaler
und ein vorgegebener minimaler Bezugszeitraum bereitgestellt werden,
auf die sich die überwachte
verstrichene Zeit bezieht.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit länger
ist als der vorgegebene maximale Bezugszeitraum, dann wird die Höhe des Temperaturanstiegs auf
einen darauf bezogenen maximalen Wert eingestellt.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit kürzer
ist als der vorgegebene minimale Bezugszeitraum, dann wird die Höhe des Temperaturanstiegs auf
einen darauf bezogenen minimalen Wert eingestellt.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit zwischen dem vorgegebenen maximalen Bezugszeitraum
und dem vorgegebenen minimalen Bezugszeitraum liegt, dann wird die
Höhe des
Temperaturanstiegs auf einen zur verstrichenen Zeit im Verhältnis stehenden
Wert eingestellt.
-
Das
Temperaturerfassungsmittel kann einen elektrischen Widerstandstemperaturmessfühler (RTD
= Resistance Temperature Detector), wie zum Beispiel ein Widerstandserfassungselement
aus Platin, umfassen.
-
Das
elektrische Kochgerät
kann einen elektrischen Backofen und/oder einen elektrischen Herd umfassen.
-
Zum
besseren Verständnis
der Erfindung, und um deutlicher zu zeigen, wie sie umgesetzt werden
kann, wird nunmehr im Sinne eines Beispiels auf die beiliegenden
Zeichnungen verwiesen, in denen:
-
1 eine
Draufsicht auf eine mit einer Steuerung verbundene elektrische Heizvorrichtung für ein Kochgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
-
2 ein
Schnitt entlang Linie A-A bei der Heizvorrichtung in 1 ist,
die unter einer glaskeramischen Kochfläche angeordnet wird, und
-
3 ein
Diagramm ist, das die Steuerung der Temperatur des Kochgerätes über die
Zeit darstellt.
-
In
den 1 und 2 ist eine elektrische Heizvorrichtung 2 bei
einem Kochgerät
wie beispielsweise einem Kochherd unter einer glaskeramischen Fläche 4 angeordnet.
Die Heizvorrichtung 2 könnte stattdessen
in einem Backofen eines Kochgerätes bereitgestellt
werden.
-
Die
Heizvorrichtung 2 umfasst eine Metallschale 6,
die eine Grundschicht 8 aus einem Wärmedämmmaterial wie beispielsweise
verdichtetem mikroporösem
Wärmedämmmaterial
enthält.
-
Ein
Heizelement 10 wird von der Grundschicht 8 abgestützt. Das
Heizelement 10 umfasst wie gezeigt ein gewelltes Metallband,
das hochkant auf der Grundschicht 8 abgestützt ist.
Das Heizelement 10 könnte
jedoch auch andere Formen umfassen, wie zum Beispiel gewendelten
Draht oder gewendeltes Band oder andere Band- beziehungsweise Folien-Anordnungen
oder eine beziehungsweise mehrere Infrarot-Lampen. Alle allgemein
bekannten Formen von Heizelementen oder Kombinationen davon können in
Betracht kommen, da die Erfindung nicht auf eine bestimmte Form
des Heizelements beschränkt
ist.
-
Es
wird eine umlaufende Wand 12 aus Wärmedämmmaterial bereitgestellt,
und eine Oberfläche davon
berührt
die Unterseite der glaskeramischen Kochfläche 4.
-
Ein
Temperatursensor 14 erstreckt sich zwischen dem Heizelement 10 und
der glaskeramischen Fläche 4 zum
Teil über
die Heizvorrichtung. Der Temperatursensor 14 umfasst auf
geeignete Weise eine Röhre,
die zum Beispiel aus Metall oder Keramikmaterial besteht und in
der eine Einrichtung enthalten ist, die in Abhängigkeit von der Temperatur
eine elektrische Ausgangsleistung bereitstellt. Die Einrichtung umfasst
auf geeignete Weise einen Widerstandstemperaturmessfühler (RTD),
wie zum Beispiel einen Widerstandstemperaturmessfühler aus
Platin (PRTD), dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von
der Temperatur ändert.
Alternativ dazu könnte die
Einrichtung einen Thermistor oder ein Thermoelement umfassen.
-
Am
Rand der Heizvorrichtung wird eine Anschlussleiste 16 bereitgestellt, über die
das Heizelement 10 zum Zuführen von Strom mit einer Stromversorgung 18 elektrisch
verbunden werden kann.
-
Für die Heizvorrichtung 2 wird
Steuerelektronik 20 bereitgestellt. Derartige Steuerelektronik
umfasst auf geeignete Weise eine Mikroprozessorsteuerung 22.
Es wird auch ein zyklischer Regler 24 bereitgestellt, der
einen Einstellknopf 26 aufweist, mit dem mehrere vom Benutzer
wählbare
Leistungspegeleinstellungen der Heizvorrichtung erzielt werden können.
-
Der
Heizeinrichtung 2 wird über
ein Relais 28 oder ein Festkörperschaltmittel von der Stromversorgung 18 Strom
zugeführt.
-
Die
Temperatur an oder neben der glaskeramischen Fläche 4 wird von dem
Temperatursensor 14 gemeinsam mit der Mikroprozessorsteuerung 22, mit
der er verbunden ist, überwacht.
-
Die
glaskeramische Kochfläche 4 kann
ohne Beschädigung
bei einer vorgegebenen, langfristig sicheren maximalen Betriebstemperatur,
die in 3 mit der Bezugszahl 30 bezeichnet ist,
kontinuierlich betrieben werden. Zu Beginn eines Kochzyklus kann diese
vorgegebene, langfristig sichere maximale Betriebstemperatur jedoch
vorübergehend
für einen kurzen
Zeitraum auf sichere Weise dadurch überschritten werden, dass ein
Anstiegszustand ausgelöst
wird. Dieser Anstiegszustand kann zum Beispiel dafür ausgelegt
sein, dass man die schnellstmögliche
Kochzeit für
ein Lebensmittel in einem Kochutensil erzielt, das sich auf der
glaskeramischen Fläche 4 befindet.
Der Anstiegszustand führt
dazu, dass eine Anstiegstemperatur erreicht wird, die mit der Bezugszahl 32 bezeichnet ist
und bei der es sich um eine vorgegebene, kurzfristig sichere maximale
Betriebstemperatur für
die glaskeramische Fläche 4 handelt.
-
Der
Anstiegszustand wird durch das Erhöhen der Einstellung des Reglers 24 von
einer Einstellung auf einem niedrigeren Pegel auf einen maximalen
Pegel ausgelöst.
Eine solche Einstellung auf einem niedrigeren Pegel kann in einem
Bereich von einer minimalen beziehungsweise „AUS"-Einstellung, bei der das Heizelement 10 nicht
mit Strom versorgt wird, bis ungefähr 70 Prozent der maximalen
Einstellung liegen. Das Heizelement 10 ist so ausgelegt, dass
es bei der Einstellung auf dem maximalen Pegel bei maximalem Leistungspegel
mit Strom versorgt wird.
-
Die
Dauer 34 jedes Anstiegszustandes und die Höhe des Temperaturanstiegs 36 bei
jedem Anstiegszustand müssen
genau gesteuert werden. Dies wird dadurch erzielt, dass die Zeit 38,
die seit dem Ende eines unmittelbar vorhergehenden Zeitraums des
Betriebs bei maximalem Leistungspegel in einem unmittelbar vorhergehenden
Kochzyklus 40 verstrichen ist, und außerdem die Differenz des Leistungspegels
zwischen dem maximalen Leistungspegel und dem vorherigen, niedrigeren
Leistungspegel überwacht
wird. Die verstrichene Zeit 38 steht für die Abkühlzeit der glaskeramischen
Kochfläche 4 zwischen
aufeinander folgenden Kochzyklen.
-
Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein vorgegebener maximaler Bezugszeitraum
und ein vorgegebener minimaler Bezugszeitraum bereitgestellt, auf
die sich die überwachte verstrichene
Zeit 38 bezieht.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit 38 länger
ist als der vorgegebene maximale Bezugszeitraum, dann wird die Dauer 34 des
Anstiegszustandes auf einen darauf bezogenen maximalen Wert eingestellt.
Bei einem bestimmten Beispiel beträgt der vorgegebene maximale
Bezugszeitraum etwa 22-30 Minuten, und die Dauer 34 des
Anstiegszustandes ist auf einen maximalen Wert von etwa 7-8 Minuten
eingestellt.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit 38 kürzer
ist als der vorgegebene minimale Bezugszeitraum, dann wird die Dauer 34 des
Anstiegszustandes auf einen darauf bezogenen minimalen Wert eingestellt.
Bei einem bestimmten Beispiel beträgt der vorgegebene minimale
Bezugszeitraum etwa 1 Minute, und die Dauer 34 des Anstiegszustandes
ist auf einen minimalen Wert von etwa 0 Minuten eingestellt, was
bedeutet, dass im Wesentlichen kein Anstiegszustand ausgelöst wird.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit 38 zwischen dem vorgegebenen maximalen
Bezugszeitraum und dem vorgegebenen minimalen Bezugszeitraum liegt,
dann wird die Dauer 34 des Anstiegszustandes auf einen
zur verstrichenen Zeit 38 im Verhältnis stehenden Wert eingestellt.
Bei einem bestimmten Beispiel wird die Dauer 34 des Anstiegszustandes
auf ungefähr
ein Drittel der verstrichenen Zeit 38 eingestellt.
-
Wenn
die Differenz des Leistungspegels zwischen dem maximalen Leistungspegel
und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel relativ gering ist, dann
wird dementsprechend eine relativ geringe Änderung bei der Höhe des Temperaturanstiegs 36 bewirkt.
Das bedeutet, dass eine relativ geringe Änderung der Temperatur auf
die Höhe
der Anstiegstemperatur 32 bewirkt wird. Wenn der vorherige,
niedrigere Leistungspegel zum Beispiel etwa 50 Prozent des maximalen
Leistungspegels beträgt,
dann beträgt
die Änderung 36 der
Temperatur auf die Höhe der
Anstiegstemperatur 32 etwa 5 Grad Celsius.
-
Wenn
die Differenz des Leistungspegels zwischen dem maximalen Leistungspegel
und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel relativ groß ist, dann
wird dementsprechend eine relativ große Änderung 36 der Temperatur
auf die Höhe
der Anstiegstemperatur 32 bewirkt. Wenn der vorherige Leistungspegel
zum Beispiel etwa 10 Prozent des maximalen Leistungspegels beträgt, dann
beträgt
die Änderung 36 der
Temperatur auf die Höhe
der Anstiegstemperatur 32 etwa 20 Grad Celsius.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Dauer 34 des Anstiegszustandes
im Verhältnis
zum Ausmaß der
Differenz des Leistungs- Pegels
zwischen dem maximalen Leistungspegel und dem vorherigen, niedrigeren Leistungspegel
eingestellt. Bei dieser weiteren Ausführungsform wird die Höhe des Temperaturanstiegs 36 im
Anstiegszustand im Verhältnis
zur überwachten
Zeit 38, die seit dem Ende des unmittelbar vorhergehenden
Zeitraums des Betriebs bei maximalem Leistungspegel verstrichen
ist, eingestellt. Es wird ein vorgegebener maximaler und ein vorgegebener minimaler
Bezugszeitraum bereitgestellt, auf die sich die überwachte verstrichene Zeit 38 bezieht.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit 38 länger
ist als der vorgegebene maximale Bezugszeitraum, dann wird die Höhe 36 des
Temperaturanstiegs auf einen darauf bezogenen maximalen Wert eingestellt.
Wenn die verstrichene Zeit zum Beispiel länger ist als ein vorgegebener
maximaler Bezugszeitraum von ungefähr 30 Minuten, dann kann der maximale
Temperaturanstieg ungefähr
30 Grad betragen.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit 38 kürzer
ist als der vorgegebene minimale Bezugszeitraum, dann wird die Höhe 36 des
Temperaturanstiegs auf einen darauf bezogenen minimalen Wert eingestellt.
Wenn die verstrichene Zeit zum Beispiel kürzer ist als ein vorgegebener
minimaler Bezugszeitraum von ungefähr 1 Minute, dann kann der
minimale Temperaturanstieg ungefähr
0 Grad betragen.
-
Wenn
die überwachte
verstrichene Zeit 38 zwischen dem vorgegebenen maximalen
Bezugszeitraum und dem vorgegebenen minimalen Bezugszeitraum liegt,
dann wird die Höhe 36 des
Temperaturanstiegs auf einen zur verstrichenen Zeit 38 im Verhältnis stehenden
Wert eingestellt. Bei den oben genannten vorgegebenen maximalen
und minimalen Bezugszeiträumen
kann der maximale Temperaturanstieg für eine verstrichene Zeit von
ungefähr
10 Minuten zum Beispiel ungefähr
10 Grad betragen.