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Diese Erfindung betrifft ein Lüftungssystem für Kochgeräte mit einem
Kochfeld und einem Herd zum Erhitzen von Nahrungsmitteln. Das Lüftungssystem
umfasst die Benutzung eines Lüfters,
der in demjenigen Raum oder Fach angeordnet ist, das zwischen dem
Kochfeld und dem Herd liegt. Der Zweck des Lüfters besteht darin, einen
Luftstrom durch das genannte Fach zu treiben, um die Zuverlässigkeit
der elektronischen Bauteile zu erhöhen, die dort zur Steuerung
des Kochfeldes und des Herds positioniert sind.
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Die US-A-4 886 046 offenbart ein
Kochgerät mit
einem in Augenhöhe
angeordneten Herd, der ein Lüftungssystem
zur Abführung
von Heißluft
zur Kühlung
elektrischer Steuerbauteile aufweist. Die US-A-4 549 052 offenbart
eine Induktionskochpatrone, die einen inneren Lüfter zur Kühlung der verschiedenen Induktionsheizbauteile
umfasst.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht
darin, ein Lüftungssystem
zu schaffen, mit dem die Lüftungsleistung
an den Gebrauch des Kochgeräts
angepasst werden kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein Lüftungssystem
zu schaffen, mit dem die Belästigung
(Geräuschbelästigung)
des Benutzers vermindert werden kann, die sich aus einer unnötigen, übermäßigen Lüftung ergibt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein Lüftungssystem
zu schaffen, der die Betriebszustände des Kochgeräts berücksichtigt
und den Betrag der erforderlichen, zusätzlichen oder Extra-Lüftung bei
der Beendigung der Gerätebenutzung auf
ein optimales Maß bemisst.
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Diese Aufgabe und weitere Aufgaben,
die aus der folgenden, ausführlichen
Beschreibung näher
hervorgehen, werden mit einem Lüftungssystem gemäß den Lehren
der beigefügten
Ansprüche
gelöst.
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Die Erfindung geht besser aus der
folgenden Beschreibung eines den Schutzumfang nicht beschränkenden
Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen hervor. Es zeigen:
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1 eine
schematische Vorderansicht eines zusammengesetzten Geräts mit einigen
Innenteilen oder Innenbauteilen, die durch gestrichelte und gepunktete
Linien dargestellt sind,
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2 eine
noch mehr schematisierte und teilweise geschnittene Seitenansicht
des zusammengesetzten Geräts,
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3 eine
schematische Darstellung einer elektrischen bzw. elektronischen
Schaltung des zusammengesetzten Geräts und
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4 ein
vereinfachtes Teilflussdiagramm, das sich auf den Gerätebetrieb
bezieht.
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Das gezeigte Gerät weist ein Außengehäuse 1 mit
einem elektrischen Kochfeld 2, insbesondere (im Beispiel)
ein Glaskeramikkochfeld, einem darunter liegenden, elektrischen
Herd 3 und einem Steuerfeld 4 mit einer Reihe
von Einstellknöpfen 5a, b, c, d, e und f auf,
wobei die Knöpfe 5a, 5b sich
auf die Herdeinstellung und die Knöpfe 5c–5f sich auf den Kochfeldbetrieb
beziehen. Bei diesem Beispiel ist angenommen, dass das Kochfeld 2 vier übliche Heizelemente 6a, b, c und d aufweist,
von denen jedes durch die genannten Knöpfe (5c, d, e und f)
aktiviert wird und jedes in Reihe mit einem Sicherheitsschalter (Klixon)
geschaltet ist, der die Stromversorgungsschaltung beim Erreichen
einer gefährlichen
Temperatur für
die Kochfeidplatte 2A abschaltet, mit der das Kochfeld 2 versehen
ist.
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Bei diesem Beispiel wird der Knopf 5a zum Ein-
und Ausschalten des Herds in Verbindung mit der Temperaturwahl benutzt,
die mittels des Thermostatknopfs 5b, d. h. zur Ein- oder
Ausschaltung eines im Herd angeordneten Widerstandselements 7A und gegebenenfalls
eines nicht gezeigten Lüfters,
vorgenommen wird, wenn der Herd von einer durch einen Lüfter unterstützten Art
ist. Der Knopf 5b wird dazu benutzt, die erforderliche
Herdtemperatur einzustellen. Die wirksame Temperatur wird durch
einen Sensor 7 gemessen, der im Herd angeordnet ist.
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Im Gehäuse 1 ist zwischen
dem Herd und dem Kochfeld ein Fach oder Zwischenraum 9 vorhanden,
in dem ein mit verschiedener Geschwindigkeit arbeitender Tangentiallüfter 8 zusammen
mit den elektrischen Steuer- und Stromversorgungsbauteilen für das Gerät untergebracht
sind.
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Diese elektronischen Bauteile sind
ein Stromversorgungsmodul 10 und eine elektronische Benutzerschnittstelle 11.
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Wenn der Lüfter 8 in Betrieb
ist, sorgt er im Zwischenraum 9 für einen Luftstrom längs eines Wegs,
der durch Pfeile in 2 gezeigt
ist, um das Gehäuse
im Zwischenraum zu beschränken.
Der Luftstrom tritt in den Zwischenraum über hintere Öffnungen 12 und
vordere Öffnungen 13 ein, überstreicht
die elektronischen Bauteile 10, 11, strömt teilweise
durch das Kochfeld 2 (indem er durch geeignete Löcher 14 eintritt,
die in der unteren Fläche
des Kochfeldes vorgesehen sind, und durch zentrale Löcher austritt,
die der Saugseite des Lüfters
zugewandt sind) und tritt nach außen über einen Auslasskanal 16 aus.
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Das Stromversorgungsmodul 10 und
die Benutzerschnittstelle 11 sind in Reihe miteinander über eine
Informationsleitung 20 verbunden, über die die sich auf das System
beziehende Information wechselseitig ausgetauscht werden kann. Das
Stromversorgungsmodul 10 wird durch ein Programm gesteuert,
das beispielsweise auf der Fuzzy-Logik oder einer anderen bekannten
Logik basiert und mit dem die Temperatur der üblichen Glasplatte 2A des
Kochfeldes 2 auf der Basis der durch ein individuelles
Heizelement (6a, b, c, d) abgegebenen
Energie geschätzt werden
kann. Diese Temperaturinformation wird im Stromversorgungsmodul 10 dazu
benutzt, die Steuerzyklen des Widerstandselements oder der Elemente 6a, b, c und d derart
anzupassen, dass die Temperatur der Glasplatte 2A auf einen
eingestellten Sicherheits- und Zuverlässigkeitswert begrenzt wird. Mittels
der Informationsleitung 20 wird diese Information zur Benutzerschnittstelle 11 übertragen,
um dieser die Temperaturzustände
der Platte 2A sowohl bei der Erhitzung als auch bei der
Kühlung
zur Kenntnis zu bringen. Mittels der Informationsleitung 20 überträgt die Benutzerschnittstelle 11 die
sich auf die Stellung der Knöpfe 5c, d, e und f (mit
Rücksicht
darauf, welches der Heizelemente 6a, b usw. eingeschaltet ist,
und mit Rücksicht
auf die Wärmeleistung,
die die Heizelemente abgeben müssen)
beziehende Information zum Stromversorgungsmodul.
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Die Benutzerschnittstelle 11 ist
betriebsmäßig mit
dem Knopf 5b zur Analyse der Ein-Aus-Zyklen, insbesondere
zur Analyse der Ein- und Ausperioden (Tastverhältnis), verbunden, die durch
den mit dem Sensor 7 verbundenen Thermostat ausgeführt werden.
Diese Verbindung ermöglicht
es der Benutzerschnitt stelle 11, mit ausreichender Genauigkeit (sqwohl
während
des Erhitzens als auch während des
Kühlens)
die Temperaturzustände
der Umgebung des Herds, d. h. des Zwischenraums 9, abzuschätzen, in
dem das Stromversorgungsmodul 10 und die Benutzerschnittstelle 11 untergebracht
sind und die Temperatur durch den Lüfter 8 begrenzt wird.
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Die vom Kochfeld 2 (oder
eher vom Stromversorgungsmodul 10) gewonnene Temperaturinformation
und die für
den Herd 3 geschätzte
Temperaturinformation ermöglichen,
dass die Benutzerschnittstelle 11 den mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten arbeitenden Lüfter 8 derart
steuert, dass dieser an die wirklichen Kühlungsanforderungen des Fachs 9 angepasst
ist. Immer wenn das Heizelement oder die Heizelemente 6a, b usw.
des Kochfelds 2 durch Drehen des entsprechenden Knopfs
oder der Knöpfe 5c, d, e und f eingeschaltet
wird bzw. werden, wirkt die Benutzerschnittstelle 11 (3) auf eine elektronische
Steuerschaltung 30 für
den Lüfter 8 ein, um
dessen Drehgeschwindigkeit auf der Basis der Wärmeleistung einzustellen, die
durch die Heizelemente 6a, b usw. des Kochfelds 2 abgegeben
wird. Im Einzelnen wird der Lüfter
auf die Maximalgeschwindigkeit eingestellt, wenn die abgegebene
Gesamtleistung einen bestimmten Wert übersteigt. Wenn die Gesamtleistung
stattdessen unter diesem Wert liegt, stellt die Benutzerschnittstelle
den Lüfter auf
eine verminderte Geschwindigkeit ein. Bei der Beendigung des Kochvorgangs
wird der Knopf auf Null zurückgestellt,
und das Stromversorgungsmodul 10 informiert die Benutzerschnittstelle 11 über den Kühlungszustand
der Glasplatte 2A; auf der Basis dieser Information entscheidet
die Benutzerschnittstelle, wie lange der Lüfter bei einer verminderten Umdrehungszahl
(Extralüftung)
noch zu betreiben ist. Diese Extralüftung nach dem Abschalten des Kochfelds
scheidet die Trägheitstemperaturanstiege aus,
die sonst auf treten könnten,
wenn der Lüfter gleichzeitig
mit dem Kochfeld abgeschaltet worden wäre.
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Im Hinblick auf den Herd wird bei
jedem Einschalten des Herds (Drehung des Auswahlknopfs 5a auf
eine Stellung außer
Null) der Lüfter 8 dazu
gebracht, mit der Mamimaldrehzahl unter der Steuerung der elektronischen
Steuerschaltung 30 für
den Lüfter 8 zu
arbeiten, der wie erwähnt
manuell durch die Benutzerschnittstelle 11 aktiviert wird,
wobei die Steuerung die Bypassleitung 40 (3) benutzt. Wenn die Herdbetriebstemperatur
(mittels des Knopfs 5b) ausgewählt wird, beginnt die Benutzerschnittstelle
mit ihrer Analyse der Ein-Aus-Zyklen des Widerstandselements 7A.
Die Umgebungstemperatur des Bereichs 9 wird aus dieser
Analyse abgeleitet. Beim Abschalten des Herds wird die Bypassleitung 40 deaktiviert,
und die Steuerung des Lüfters 8 kehrt zur
Benutzerschnittstelle 11 zurück, die die Dauer und Stärke der
Extralüftung
auf der Basis der praktisch „gelesenen"
Gesamtbetriebszustände
am Herdwiderstandselement 7A während des Betriebs steuert.
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Um die verminderte Geschwindigkeit
oder verminderten Geschwindigkeiten des Lüfters 8 zu gewinnen,
die von der Benutzerschnittstelle 11 festgelegt wird bzw.
werden, wird die elektronische Schaltung 30 verwendet,
die einen Triac (oder einen ähnlichen,
elektronischen Schauer) aufweisen kann, der in Reihe mit dem Motor
des Lüfters 8 geschaltet
ist. Der Motor kann vom Netz gespeist und ein Einphasen-Induktionstyp
sein. Das Triac-Gate empfängt
ein Rechtecksignal (synchronisiert mit dem Null-Null-Durchlauf)
mit einer Frequenz von beispielsweise 5 Hz und einem von der Benutzerschnittstelle 11 eingestellten
Tastverhältnis,
das sich von 20 bis 100% ändert.
Mittels dieser Steuerung wird der Motor vom Netz nur während des
Ein-Zyklus der Rechteckwelle
gespeist, während
er im Aus-Zyklus vom Netz abgeschaltet ist (und damit nicht gespeist wird).
Diese Betriebsweise kann als eine stetige, sehr schnelle Ein- und Ausschaltung
des Motors angesehen werden, wobei diese Ein- und Ausschaltung in Kombination mit
der Trägheit
des Motors und des mechanischen Teils des Lüfters diesem ermöglicht, mit
einer kleineren Umdrehungszahl als die Nenndrehzahl zu laufen.
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Um zu gewährleisten, das der Motor unter
jeder Spannungs- und Temperaturbedingung zu laufen beginnt, wird
dem dem Triac-Gate zugeführten
Steuersignal im Einschaltmoment ein stetiges Aktivierungssignal
von 5s (Hinweiswert) vorangesetzt. Diese verlängerte Aktivierung
bei voller Leistung ermöglicht
es, dass der Motor unter jeder Betriebsbedingung innerhalb einstellbarer
Grenzen zu laufen beginnt.
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Das schematische, in 4 beispielsweise gezeigte Teilflussdiagramm
verdeutlicht die Erfindung. Wenn ein sich auf das Kochfeld beziehender Knopf
(5c–f)
auf die Stellung 0 (d. h. auf die Aus-Stellung der entsprechenden
Heizelemente 6a–d)
eingestellt wird, erfolgt eine Prüfung, um zu bestimmen, ob die
(durch das Stromversorgungsmodul 10) geschätzte Temperatur
der Glasplatte 2A des Kochfelds größer oder gleich einer vorbestimmten
Sicherheitstemperatur für
die Glasplatte 2A des Kochfelds ist. Wenn sie größer ist,
wird der Lüfter
weiterbetrieben, aber mit verminderter Geschwindigkeit.
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Wenn sie kleiner ist, wird der Lüfter abgeschaltet
(der bis zu diesem Punkt damit befasste Teil des Flussdiagramms
ist die rechte Seite der 4). Wenn
dagegen die sich auf das Kochfeld beziehenden Knöpfe sich in einer aktiven Stellung
(linke Seite der 4)
befinden und diese Stellung eine abgegebene Leistung einschließt, die
größer als
ein Wert P ist, wird der Lüfter mit maximaler Geschwindigkeit
gedreht, während
bei geringerer Leistung als P die Geschwindigkeit geringer
ist.
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Die folgenden Vorteile werden mit
dem vorbeschriebenen System erzielt:
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Das beschriebene Betriebsverfahren
ermöglicht,
dass die zur Erhaltung der Zuverlässigkeit der Bauteile im Kochfeld
erforderliche Lüftung
auf der Basis der Benutzung des Kochfelds oder gleichfalls des Herds
bemessen wird. Diese Bemessung der Lüftung wird vom Benutzer als
generelle Verminderung des Geräuschs
und des Luftstroms wahrgenommen, das bzw. der vom Gerät erzeugt
wird, und betrifft auch die Dauer und die Stärke der Extralüftung.
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Die auf Temperaturschätzungen,
die durch Verarbeitung der abgegebenen Energie gewonnen werden,
basierende Bemessung der Extralüftung
ermöglicht,
die gewünschte
Funktion ohne zusätzliche Sensoren
(und damit ohne Zusatzkosten) zu erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist beschrieben worden, bei dem das Kochfeld ein Glaskeramiktyp
oder dergleichen ist und bei dem die Kochfeldplatte 2A aus
diesem Material besteht. Die Erfindung kann jedoch auch bei Geräten angewandt werden,
bei denen das Kochfeld bloßliegende
Heizelemente aufweist, die aus einer Glaskeramik- oder ähnlichen
Fläche
hervorstehen. Diese Anwendung wird als auch unter den Schutzumfang
des vorliegenden Dokuments fallend angesehen.