EP1217873A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur eines Kochgefässes - Google Patents

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EP1217873A2
EP1217873A2 EP01128793A EP01128793A EP1217873A2 EP 1217873 A2 EP1217873 A2 EP 1217873A2 EP 01128793 A EP01128793 A EP 01128793A EP 01128793 A EP01128793 A EP 01128793A EP 1217873 A2 EP1217873 A2 EP 1217873A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring element
hotplate
temperature
cooking
cooking vessel
Prior art date
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Granted
Application number
EP01128793A
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English (en)
French (fr)
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EP1217873A3 (de
EP1217873B1 (de
Inventor
Ralf Dr. Dorwarth
Martin Baier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Publication date
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Publication of EP1217873A3 publication Critical patent/EP1217873A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/08—Foundations or supports plates; Legs or pillars; Casings; Wheels
    • F24C15/083—Anti-tip arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/746—Protection, e.g. overheat cutoff, hot plate indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detection the temperature of a cooking vessel according to the preamble of claims 1 and 9 and claim 10.
  • the cooking vessel is advantageously on a hotplate or heating plate, for example a glass ceramic plate, a preferably electrically operated heating device set up in the area of a heating zone of the heating device.
  • heating devices For heating food and other heating materials when cooking, Frying, deep frying or the like are nowadays often heating devices with in usually made of glass ceramic material, on which one or more cooking or heating zones are defined, the heating devices arranged below the hotplate are heated.
  • the heating devices can, for example, in In the form of electric radiant heaters or in the form of induction devices with one or more induction coils for inductive Heating the cooking vessels set up on the assigned cooking zone be trained.
  • the invention has for its object a method and an apparatus for recording the temperature of hotplates To create cooking vessels that have the disadvantages of the prior art Avoid technology. In particular, without limitation at Handling of the cooking vessels enables precise temperature measurement become.
  • the invention proposes a device the features of claims 1 and 9 and a method with the Features of claim 10. Preferred further developments are in the dependent claims.
  • the wording of all Claims become the content of the content by express reference Description made.
  • the invention is in the area of a heating zone to be monitored the top of the hotplate facing the cooking vessel at least one flat measuring element is provided, which the one Bottom of a cooking vessel to be set up facing and for touch contact provided with the bottom of the cooking vessel top whose area is normally a fraction of the total area of the assigned heating zone.
  • the temperature of this measuring element is determined, for which purpose at least one sensor is usually used for detection the temperature of the measuring element is provided. Because the measuring element is designed so that the normally largely flat or slightly arched bottom of a standing cooking vessel under the influence of the cooking vessel weight over a large area on the measuring element is pressed, the temperature of the measuring element arises due to of heat conduction usually quickly to the temperature of the bottom of the cooking vessel on.
  • the measuring element For fast, reliable temperature adjustment to ensure, the measuring element consists appropriately a good heat-conducting material and has a low heat capacity. In addition, there is a certain wear resistance or scratch resistance or abrasion resistance advantageous, so even after many years Operation no wear-related functional impairments are to be feared.
  • an exact temperature measurement on the cooking vessel is possible, as long as this is set up in such a way that a sufficiently good touch contact to the measuring element.
  • the measurement can be done in this Case largely independent of other properties of the cooking vessel be, for example, of the heat radiation ability of its Surface.
  • measuring elements according to the invention are largely standardized measuring points for the precise temperature determination of the cooking vessel temperature created in the bottom area of the cooking vessel.
  • the temperature of the measuring element from below through the hotplate he follows. This makes it possible to use temperature detection devices of the external measuring elements, for example, largely hermetically sealed space below the glass ceramic plate to accommodate a hob protected. On lines or The like, which lead to the measuring element on the top of the plate to be dispensed with. For example, directly below a measuring element a measuring resistance element on the inside of the hotplate be attached, for example by printing, with the under utilization the heat conduction through the hotplate the measuring element temperature can be determined. In particular, however, below the Hotplate, possibly at a distance from it, at least one infrared sensor be arranged, with the help of the temperature of the hotplate facing Bottom of the measuring element can be detected.
  • the hotplate should have sufficient permeability or transmission for the thermal radiation used for the measurement exhibit. Since the bottom of the measuring element is independent of the Cooking vessel properties one of the type of measuring element and possibly of the hotplate surface certain, defined emissivity for Such a system can be used with any type of cooking vessel work precisely without taking any special precautions on the cooking vessel itself to ensure a certain radiation ability Need to become. This allows users of such systems without special investments in the purchase of cooking vessels the advantages use a temperature measurement using infrared sensors.
  • a measuring element can for example by a on the top of the Hotplate self-adhesive material layer formed, for example, by using a thin-film process or a thick-film process applied material layer, especially a temperature-resistant Coat of paint.
  • Adhesion of the measuring element on the top of the hotplate reached be can also shape and / or thickness of the measuring element the procedure for the coating in a simple manner to the desired measuring element design can be adapted.
  • suitable layers of paint can be used, as in the usual decoration of glass ceramic surfaces become. The order can be placed in the same process step. at If necessary, metal particles can be added.
  • At least one measuring element by a separate piece of material, for example a piece a metal foil is formed, which with the help of suitable fasteners, for example by gluing on the top of the hotplate can be attached. This is especially true in the case of infrared temperature measurement from the bottom of the hotplate to an adequate one Emissivity and / or heat radiation transparency of the adhesive material to watch out for.
  • the top of the measuring element is the top of the Slightly protruding hotplate, i.e. opposite the hotplate top is sublime.
  • small protrusion heights are expediently between approximately 0.05 mm and about 0.2 mm, especially at about 0.1 mm.
  • the invention one or several reference measuring surfaces for infrared temperature measurement from Proposing out inside a ceramic hob also affects Heating devices with a temperature detection device according to the invention are equipped, in particular electric heating devices.
  • she is Particularly advantageous for use in induction hobs where the heat for heating up cooking vessels in the wall material of the cooking vessel itself, especially in the bottom of the cooking vessel inductively generated eddy currents.
  • Electric heating devices is the exact determination of the cooking vessel temperature useful as indirect temperature monitoring, for example by monitoring the hotplate temperature, may be inaccurate because there may be large temperature differences between the hotplate and the cooking vessel exist.
  • Inductive cooking systems are also possible Radiant heating systems are therefore particularly suitable because that's usually the case with radiant heating systems a measuring element heated directly from below by heat radiation is, so that there may be temperature differences to the cooking vessel temperature can result. It is also the case with inductive cooking systems Usually easier, below the hotplate, for example nearby an induction coil, one or more heat-sensitive infrared sensors protected because in this area compared to Radiant heating systems typically have significantly lower temperatures rule what the functionality and lifespan of Infrared sensors can improve.
  • the material of the hotplate can also be so be chosen to be more typical, especially in the temperature range Pot bottom temperatures, which are usually when cooking below approx. 140 ° and for example when frying at a maximum of 250 ° C 300 ° C, especially for the corresponding heat radiation is permeable.
  • Pot bottom temperatures which are usually when cooking below approx. 140 ° and for example when frying at a maximum of 250 ° C 300 ° C, especially for the corresponding heat radiation is permeable.
  • a transmissibility at higher temperatures, that is, at shorter wavelengths of heat radiation, such as, for example required for glass ceramic plates in radiant heating systems is not absolutely necessary, so the hotplate material in terms of its transmission properties optimally to the requirements can be coordinated during temperature detection.
  • the first drawing figure 1 shows a preferred embodiment in a schematic representation a temperature detection device according to the invention, the is installed in an induction hob.
  • Fig. 2 shows a top view to the induction hob on Fig. 1.
  • FIG. 1 shows a section of a electric stove, the top or worktop through a horizontal glass ceramic plate 2 is defined, the one or several hotplates or cooking or May have heating zones 3.
  • Heaters 4 are opposite the inside or bottom 5 of the plate 2 and are arranged in the inductive shown Electric heating device by multi-winded, flat in the example shown Induction coils 6 are formed, each with a short distance below the glass ceramic plate 2 are attached.
  • the induction coil shown as an example 6 is connected to a radio frequency generator, not shown Cooking appliance connected.
  • the flat induction coil 6 In the radially outer area of the flat induction coil 6 are cylindrical in their plate-facing area and funnel-shaped heat shields 7 attached, which ensure that inside and below the shield 7 the electromagnetic alternating field generated by the coil 6 is greatly weakened and radiating downwards from the area of the plate 2 Heat is largely shielded.
  • infrared sensors 8 for example with a infrared-sensitive diode, arranged on an electronic evaluation system 9 for processing the voltage signals provided by the infrared sensors are connected.
  • the evaluation electronics 9 can a circuit board can be arranged in the hermetically sealed Space below the glass ceramic plate 2 is attached and the electronic Components of an electronic control device for the electrical device 1 wears.
  • the shape and size of the induction coil 6 assigned, in the example circular heating zone 3 is in the interior of the hob a surrounding the induction coil with radial distance up to the Underside 5 of the glass ceramic plate 2 reaching ring 10 defined, the one that shields the electromagnetic radiation from the coil 2, electrically conductive material, such as aluminum can.
  • electrically conductive material such as aluminum can.
  • plane-parallel hotplate 2 can the outer limit of round heating zone 3 by a ring not shown from printed Decor color to be marked in order to provide a user with a correct, to allow the most central possible placement of cooking vessels.
  • hot plates 2 from one for light in the visible Spectrum of transparent material can border the cooking zone through the ring 10 visible in this case from above.
  • the Diameter in each case a fraction, for example about a tenth of the diameter of the cooking zone.
  • the color layer circles can for example in thin film or thick film technology e.g. by printing be applied and have typical thicknesses in the range of approx. 0.1 mm, so that the largely flat tops 18, 19, 20 of the color circles are evenly raised against the top of the plate 11. With the undersides 21, 22, 23 of the paint layers adhere firmly to the Top of the plate 11.
  • the centers of the color circles 15, 16, 17 lie with even distance from each other on a circle, its diameter can be about 10% to 30% smaller than the cooking zone diameter.
  • the raised layers of paint form a triangular arrangement, to the size of the cooking zone 3 adapted cooking vessel 25 is tilt-proof and wobble-free.
  • the cooking vessel 25 more or less centrally in the area of the cooking zone set up, it touches the largely flat or slightly dome-shaped curved cooking vessel bottom 26 the tops 18, 19, 20 of the Color dots 15, 16, 17 each over essentially the entire area, so that under the weight of the cooking vessel and the inside A flat contact pressure between the colored layer elements 15, 16, 17 and the bottom of the cooking vessel 26 is ensured.
  • the color layer circles that can be reliably attached in a cost-effective manner 15, 16, 17 form measuring elements of a temperature detection device, which allows the temperature of the cooking vessel, in particular of the cooking vessel base 26, in an economical manner to be determined reliably and precisely.
  • a temperature detection device which allows the temperature of the cooking vessel, in particular of the cooking vessel base 26, in an economical manner to be determined reliably and precisely.
  • Line of sight can be a connection that conducts heat radiation between the infrared sensor and the underside of the measuring element also using a or more mirrors suitable for reflecting infrared radiation and / or created with the aid of heat radiation-conducting optical fibers become.
  • a temperature detection according to the invention is particularly suitable good for automatic, sensor-supported cooking systems, at which the heating power of the heating devices assigned to each cooking zone depending on the temperature of the food or cooking vessel is controllable.
  • the sensed temperature can only to be displayed to an operator the cookware to enable gentle and effective cooking, roasting, deep-frying or the like.

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Abstract

Beschrieben werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Temperatur eines Kochgefäßes (25), das auf einer Kochplatte eines Wärmegerätes, beispielsweise auf der Glaskeramikplatte (2) eines induktiven Kochherdes (1), im Bereich einer Heizzone (3) aufgestellt ist. Im Bereich der Heizzone (3) ist auf der Oberseite der Kochplatte mindestens ein, beispielsweise durch eine Farbschicht gebildetes, flaches Meßelement (15, 16, 17) angebracht, dessen Oberseite (18, 19, 20) bei Aufstellen des Kochgefäßes (25) in flächigem Berührungskontakt mit dem Kochgefäßboden (26) tritt. Dadurch gleicht sich die Temperatur des Meßelementes (15, 16, 17) durch Wärmeleitung der Kochgefäßtemperatur zuverlässig an, so daß durch Bestimmung der Meßelementtemperatur die Kochgefäßtemperatur bestimmbar ist. Das Meßelement (15, 16, 17) kann als Referenzmeßfläche zur Infrarottemperaturmessung durch die Kochplatte hindurch genutzt werden, wobei die Genauigkeit der Temperaturmessung unabhängig ist von der Emissionsfähigkeit des aufgestellten Kochgefäßes (25). <IMAGE>

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur eines Kochgefäßes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 9 sowie Anspruchs 10. Das Kochgefäß wird vorteilhaft auf eine Koch- oder Heizplatte, beispielsweise eine Glaskeramikplatte, eines vorzugsweise elektrisch betriebenen Wärmegerätes im Bereich einer Heizzone des Wärmegerätes aufgestellt.
Zum Erhitzen von Speisen und anderem Erwärmungsgut beim Kochen, Braten, Fritieren o. dgl. werden heutzutage häufig Wärmegeräte mit in der Regel aus Glaskeramikwerkstoff bestehenden Kochplatten eingesetzt, auf denen eine oder mehrere Koch- oder Heizzonen definiert sind, die jeweils durch unterhalb der Kochplatte angeordnete Heizeinrichtungen beheizbar sind. Die Heizeinrichtungen können beispielsweise in Form elektrischer Strahlungsheizkörper oder in Form von Induktionseinrichtungen mit einer oder mehreren Induktionsspulen zum induktiven Beheizen der auf der zugeordneten Kochzone aufgestellten Kochgefäße ausgebildet sein.
Bei den meisten der herkömmlichen Kochherde wird ein Kochvorgang gesteuert, indem mittels eines der Kochzone zugeordneten Bedienelementes eine für den gewünschten Kochvorgang geeignete Leistungsstufe der Kochzone voreingestellt und der Kochvorgang dann von einem Bediener überwacht wird. Die Qualität des Kochergebnisses hängt dabei wesentlich von der Erfahrung des Bedieners ab, wobei in der Regel keine genaue Erfassung der Temperatur des Kochgefäßes oder des darin enthaltenen Erwärmungsgutes durchgeführt wird.
Es sind auch schon automatische Kochsysteme vorgeschlagen worden, die eine mehr oder weniger genaue Temperaturerfassung der aufgestellten Kochgefäße ermöglichen, um beispielsweise ein automatisches, durch die Temperaturerfassung gesteuertes Kochen zuzulassen. Bei einem bekannten System werden spezielle Kochgefäße verwendet, bei denen seitlich wenig oberhalb der Kochgefäß-Bodenfläche eine schwarze Farbmarkierung angebracht ist. Durch einen von der Seite auf diese Farbmarkierung gerichteten Infrarotsensor kann das von der Farbmarkierung abgestrahlte Strahlungsspektrum erfaßt und daraus die Temperatur des Kochgefäßes abgeleitet werden. Der Meßwert kann zur Steuerung der der Kochzone zugeordneten Heizeinrichtung benutzt werden, um beispielsweise bei einer Überhitzung die Heizleistung der zugeordneten Heizeinrichtung herunterzufahren oder die Kochstelle abzuschalten. Das Kochsystem erfordert spezielle, mit entsprechenden Farbmarkierungen ausgestattete Kochgefäße. Wird auf Farbmarkierungen verzichtet, so steht man vor dem Problem, daß in der Regel die bzgl. ihrer Wärmeabstrahlung beobachteten Oberflächenbereiche des Kochgefäßes in Struktur und Farbe unterschiedlich sind, so daß sich die Oberflächenemissionsfähigkeit in unkontrollierbarer Weise ändern kann, was eine ungenaue Messung zur Folge hat. Zudem ergeben sich durch die seitliche Kochgefäßbeobachtung in der Regel Einschränkungen hinsichtlich der Aufstellung und Handhabung der auf der Kochplatte aufgestellten Kochgefäße.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von auf Kochplatten aufgestellten Kochgefäßen zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Insbesondere soll ohne Einschränkung bei der Handhabung der Kochgefäße eine genaue Temperaturerfassung ermöglicht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und 9 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 vor. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist im Bereich einer zu überwachenden Heizzone auf der dem aufgestellten Kochgefäß zugewandten Oberseite der Kochplatte mindestens ein flaches Meßelement vorgesehen, das eine dem Boden eines aufzustellenden Kochgefäßes zugewandte und zum Berührungskontakt mit dem Boden des Kochgefäßes vorgesehene Oberseite hat, deren Fläche normalerweise einen Bruchteil der Gesamtfläche der zugeordneten Heizzone entspricht. Die Temperatur dieses Meßelementes wird bestimmt, wozu in der Regel mindestens ein Sensor zur Erfassung der Temperatur des Meßelementes vorgesehen ist. Da das Meßelement so ausgebildet ist, daß der normalerweise weitgehend ebene oder leicht gewölbte Boden eines aufgestellten Kochgefäßes unter Einwirkung des Kochgefäßgewichtes großflächig auf das Meßelement aufgedrückt wird, stellt sich die Temperatur des Meßelementes aufgrund von Wärmeleitung in der Regel schnell auf die Temperatur des Kochgefäßbodens ein. Um eine schnelle, zuverlässige Temperaturangleichung zu gewährleisten, besteht das Meßelement zweckmäßig aus einem gut wärmeleitenden Material und hat eine geringe Wärmekapazität. Darüber hinaus ist eine gewisse Verschleißfestigkeit bzw. Kratzfestigkeit oder Abriebsfestigkeit vorteilhaft, damit auch nach langjährigem Betrieb keine verschleißbedingten Funktionsbeeinträchtigungen zu befürchten sind. Durch die Bereitstellung mindestens eines hinsichtlich seiner Eigenschaften definierten Meßelementes im Bereich der Heizzone wird eine genaue Temperaturmessung am Kochgefäß möglich, solange dieses so aufgestellt wird, daß ein hinreichend guter Berührungskontakt zum Meßelement besteht. Die Messung kann in diesem Fall weitgehend unabhängig von anderen Eigenschaften des Kochgefäßes sein, beispielsweise von der Wärmeabstrahlfähigkeit seiner Oberfläche. Durch erfindungsgemäße Meßelemente werden weitgehend normierte Meßstellen für die temperaturgenaue Ermittlung der Kochgefäßtemperatur im Bodenbereich des Kochgefäßes geschaffen.
Besonders bevorzugt sind Weiterbildungen, bei denen die Bestimmung der Temperatur des Meßelementes von unten durch die Kochplatte hindurch erfolgt. Dadurch wird es möglich, Einrichtungen zur Temperaturerfassung der außen liegenden Meßelemente beispielsweise im weitgehend hermetisch abgedichteten Raum unterhalb der Glaskeramikplatte einer Kochmulde geschützt unterzubringen. Auf Leitungen oder dergleichen, die auf der Plattenoberseite zum Meßelement führen, kann verzichtet werden. Beispielsweise kann direkt unterhalb eines Meßelementes an der Innenseite der Kochplatte ein Meßwiderstandselement beispielsweise durch Aufdrucken angebracht sein, mit dem unter Ausnutzung der Wärmeleitung durch die Kochplatte die Meßelementtemperatur bestimmt werden kann. Insbesondere kann aber unterhalb der Kochplatte, ggf. im Abstand zu dieser, mindestens ein Infrarotsensor angeordnet sein, mit dessen Hilfe die Temperatur der kochplattenzugewandten Unterseite des Meßelementes erfaßt werden kann. Das Material der Kochplatte sollte in diesem Fall eine ausreichende Durchlässigkeit bzw. Transmission für die zur Messung verwendete Wärmestrahlung aufweisen. Da die Meßelementunterseite unabhängig von den Kochgefäßeigenschaften eine von der Art des Meßelementes und ggf. der Kochplattenoberfläche bestimmte, definierte Emissionsfähigkeit für Wärmestrahlung hat, kann ein derartiges System mit jeder Art von Kochgefäßen genau arbeiten, ohne daß am Kochgefäß selbst besondere Vorkehrungen zur Sicherung einer bestimmten Abstrahlfähigkeit vorgenommen werden müssen. Dadurch können Nutzer derartiger Systeme ohne besondere Investitionen bei der Anschaffung von Kochgefäßen die Vorteile einer Temperaturmessung mittels Infrarotsensoren nutzen.
Ein Meßelement kann beispielsweise durch eine auf die Oberseite der Kochplatte selbsthaftend aufgebrachte Materialschicht gebildet sein, beispielsweise durch eine in einem Dünnschichtverfahren oder Dickschichtverfahren aufgebrachte Materialschicht, insbesondere eine temperaturbeständige Farbschicht. Hierdurch kann eine besonders gute Haftung des Meßelementes auf der Kochplattenoberseite erreicht werden, zudem können Form und/oder Dicke des Meßelementes durch die Verfahrensführung bei der Beschichtung auf einfache Weise an das gewünschte Meßelementdesign angepaßt werden. Beispielsweise können geeignete Farbschichten verwendet werden, wie sie auch bei der üblichen Dekorierung von Glaskeramikoberflächen verwendet werden. Der Auftrag kann im selben Verfahrensschritt erfolgen. Bei Bedarf können Metallpartikel zugemischt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, daß mindestens ein Meßelement durch ein gesondertes Materialstück, beispielsweise ein Stück einer Metallfolie, gebildet wird, das mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise durch Kleben, auf der Kochplattenoberseite befestigt werden kann. Dabei ist besonders im Falle der Infrarot-Temperaturmessung von der Unterseite der Kochplatte auf eine ausreichende Emissionsfähigkeit und/oder Wärmestrahlungstransparenz des Klebermaterials zu achten.
Zur Sicherstellung eines ausreichenden, möglichst großflächigen Berührungskontaktes zwischen Meßelement und Kochgefäßunterseite ist es zweckmäßig, wenn die Oberseite des Meßelementes die Oberseite der Kochplatte geringfügig überragt, also gegenüber der Kochplattenoberseite erhaben ist. Hierbei sind geringe Überstandshöhen von weniger als ca. 0,2 mm bevorzugt, um die Höhe eines ggf. entstehenden Luftspaltes zwischen Kochplattenoberseite und Kochgefäßunterseite gering zu halten. Zweckmäßig liegen die Überstandshöhen zwischen ca. 0,05 mm und ca. 0,2 mm, insbesondere bei ca. 0,1 mm.
Weiterhin kann es zweckmäßig, sein, wenn im Bereich der Kochzone mehrere, mit lateralem Abstand zueinander angeordnete Meßelemente vorgesehen sind, wodurch sichergestellt werden kann, daß auch bei Kochgefäßgrößen, die nicht optimal für die Größe der Kochzone geeignet sind, immer mindestens ein Meßelement genaue Temperaturmeßwerte liefert. Bevorzugt ist eine Dreiecksanordnung von drei normalerweise idenitschen Meßelementen, durch die sichergestellt werden kann, daß ein Kochgefäß ausreichender Bodenfläche auf drei Punkten kippsicher abgestützt ist und nicht wackeln kann. Um zu vermeiden, daß ein aufgestellter Topf o. dgl. sich beim Rühren nicht um eine durch ein Meßelement gebildete Abstützfläche dreht, ist es vorteilhaft, wenn sich kein Meßelement im Zentralbereich der Heizzone befindet. In der Regel wird eine Anordnung von mehreren Meßelementen auf einem Kreis vorteilhaft sein, dessen Durchmesser geringfügig kleiner oder etwa gleich dem Durchmesser typischer, auf der entsprechenden Heizzone aufzustellender Kochgefäße entspricht, so daß eine Abstützung im äußeren Randbereich eines Kochgefäßbodens gewährleistet ist.
Die Erfindung, die bei bevorzugten Ausführungsformen eine oder mehrere Referenzmeßflächen zur Infrarottemperaturmessung vom Inneren einer Glaskeramikkochmulde heraus vorschlägt, betrifft auch Wärmegeräte, die mit einer erfindungsgemäßen Temperaturerfassungseinrichtung ausgestattet sind, insbesondere Elektrowärmegeräte. Sie ist besonders für den Einsatz bei Induktionskochstellen vorteilhaft, bei denen die Wärme zur Beheizung aufgestellter Kochgefäße im Wandmaterial des Kochgefäßes selbst, insbesondere im Kochgefäßboden, durch induktiv erzeugte Wirbelströme erfolgt. Besonders bei derartigen Elektrowärmegeräten ist die genaue Ermittlung der Kochgefäßtemperatur nützlich, da eine indirekte Temperaturüberwachung, beispielsweise durch Überwachung der Kochplattentemperatur, ungenau sein kann, weil ggf. große Temperaturunterschiede zwischen Kochplatte und Kochgefäß existieren. Induktive Kochsysteme sind gegenüber ebenfalls möglichen Strahlungsheizungssystemen auch deshalb besonders geeignet, weil bei Strahlungsheizungssystemen normalerweise das mindestens eine Meßelement direkt von unten durch Wärmestrahlung aufgeheizt wird, so daß sich ggf. Temperaturunterschiede zur Kochgefäßtemperatur ergeben können. Weiterhin ist es bei induktiven Kochsystemen in der Regel einfacher, unterhalb der Kochplatte, beispielsweise in der Nähe einer Induktionsspule, eine oder mehrere wärmeempfindliche Infrarotsensoren geschützt anzubringen, da in diesem Bereich im Vergleich zu Strahlungsheizungssystemen normalerweise deutlich niedrigere Temperaturen herrschen, was die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer von Infrarotsensoren verbessern kann.
Zudem kann bei induktiven Systemen das Material der Kochplatte so gewählt werden, daß es besonders im Temperaturbereich typischer Topfbodentemperaturen, die normalerweise beim Kochen unterhalb von ca. 140° liegen und beispielsweise beim Fritieren bei maximal 250°C bis 300°C liegen können, für die entsprechende Wärmestrahlung besonders durchlässig ist. Eine Transmissionsfähigkeit bei höheren Temperaturen, also bei kürzeren Wellenlängen der Wärmestrahlung, wie sie beispielsweise für Glaskeramikplatten bei Strahlungsheizungssystemen erforderlich ist, ist nicht unbedingt notwendig, so daß das Kochplattenmaterial hinsichtlich seiner Transmissionseigenschaften optimal auf die Erfordernisse bei der Temperaturerfassung abgestimmt werden kann.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.
Kurzbechreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die erste Zeichnungsfigur Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperaturerfassungsvorrichtung, die bei einer Induktionskochstelle eingebaut ist. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Induktionskochstelle auf Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der schematische Vertikalschnitt der Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines elektrischen Kochherdes, dessen Oberseite bzw. Arbeitsfläche durch eine horizontale Glaskeramikplatte 2 definiert wird, die eine einzige oder mehrere im Abstand voneinander liegende Kochstellen bzw. Koch- oder Heizzonen 3 aufweisen kann. Die für die einzelnen Heizzonen vorgesehenen Heizeinrichtungen 4 sind gegenüber der Innenseite bzw. Unterseite 5 der Platte 2 angeordnet und werden bei dem gezeigten, induktiven Elektrowärmegerät durch im gezeigten Beispiel mehrwindige, ebene Induktionsspulen 6 gebildet, die jeweils mit geringem Abstand unterhalb der Glaskeramikplatte 2 befestigt sind. Die beispielhaft gezeigte Induktionsspule 6 ist an einen nicht dargestellten Hochfrequenzgenerator des Kochgerätes angeschlossen. Im radial äußeren Bereich der ebenen Induktionsspule 6 sind in ihrem plattenzugewandten Bereich zylindrische und sich nach unten trichterförmig erweiternde Wärmeabschirmungen 7 befestigt, die dafür sorgen, daß im Inneren sowie unterhalb der Abschirmung 7 das durch die Spule 6 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld stark abgeschwächt ist und vom Bereich der Platte 2 nach unten strahlende Wärme weitgehend abgeschirmt ist.
Im abgeschirmten Bereich sind mit Sichtkontakt zur Plattenunterseite 5 schematisch dargestellte Infrarotsensoren 8, beispielsweise mit einer infrarotempfindlichen Diode, angeordnet, die an eine Auswerteelektronik 9 zur Verarbeitung des durch die Infrarotsensoren bereitgestellten Spannungssignale angeschlossen sind. Die Auswerteelektronik 9 kann auf einer Leiterplatte angeordnet sein, die im hermetisch abgeschlossenen Raum unterhalb der Glaskeramikplatte 2 befestigt ist und die elektronischen Bauteile einer elektronischen Steuereinrichtung für das Elektrogerät 1 trägt.
Die Form und Größe der der Induktionsspule 6 zugeordneten, im Beispiel kreisrunden Heizzone 3 wird im Inneren der Kochmulde durch einen die Induktionsspule mit Radialabstand umgebenden, bis an die Unterseite 5 der Glaskeramikplatte 2 heranreichenden Ring 10 definiert, der aus einem die elektromagnetische Strahlung der Spule 2 abschirmenden, elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Aluminium bestehen kann. Auf der ebenen Oberseite 11 der ca. ein Zentimeter dicken, planparallelen Kochplatte 2 kann die äußere Begrenzung der runden Heizzone 3 durch einen nicht näher dargestellten Ring aus aufgedruckter Dekorfarbe markiert sein, um für einen Benutzer eine lagerichtige, möglichst zentrische Aufstellung von Kochgefäßen zu ermöglichen. Im Falle von Kochplatten 2 aus einem für Licht im sichtbaren Spektrum transparenten Material kann die Berandung der Kochzone durch den in diesem Falle von oben sichtbaren Ring 10 erkennbar sein.
Im Inneren der Heizzone 3 sind auf der Kochplattenoberseite 11 drei flache, kreisrunde Farbschichtbereiche 15, 16, 17 aufgebracht, deren Durchmesser jeweils einen Bruchteil, beispielsweise etwa ein Zehntel des Durchmessers der Kochzone beträgt. Die Farbschichtkreise können beispielsweise in Dünnschicht- oder Dickschichttechnik z.B. durch Aufdrucken aufgebracht sein und haben typische Dicken im Bereich von ca. 0,1 mm, so daß die weitgehend ebenen Oberseiten 18, 19, 20 der Farbkreise gegenüber der Plattenoberseite 11 gleichmäßig erhaben sind. Mit ihren Unterseiten 21, 22, 23 haften die Farbschichten fest auf der Plattenoberseite 11. Die Zentren der Farbkreise 15, 16, 17 liegen mit gleichmäßigem Abstand zueinander auf einem Kreis, dessen Durchmesser etwa 10% bis 30% kleiner sein kann als der Kochzonendurchmesser. Dadurch bilden die erhabenen Farbschichten eine Dreiecksanordnung, auf die ein in seiner Größe an die Größe der Kochzone 3 angepaßtes Kochgefäß 25 kippsicher und wackelfrei aufstellbar ist. Wird das Kochgefäß 25 mehr oder weniger zentrisch im Bereich der Kochzone aufgestellt, so berührt der weitgehend ebene oder leicht kalottenförmig gekrümmte Kochgefäßboden 26 die Oberseiten 18, 19, 20 der Farbpunkte 15, 16, 17 jeweils über im wesentlichen die gesamte Fläche, so daß unter dem Gewicht des Kochgefäßes und des darin befindlichen Kochgutes ein flächiger Anpreßkontakt zwischen den Farbschichtelementen 15, 16, 17 und der Kochgefäßunterseite 26 sichergestellt ist.
Die auf kostengünstige Weise zuverlässig haftend anbringbaren Farbschichtkreise 15, 16, 17 bilden Meßelemente einer Temperaturerfassungsvorrichtung, die es gestattet, die Temperatur des Kochgefäßes, insbesondere des Kochgefäßbodens 26, auf kostengünstige Weise zuverlässig und genau zu bestimmen. Hierzu ist mindestens eines der Meßelemente 15, 16, 17 in Bezug auf den unterhalb der Platte 2 befindlichen Infrarotsensor 8 so angeordnet, daß die in Kontakt mit der Plattenoberseite 11 stehende Unterseite des Meßelementes in Sichtverbindung mit dem Infrarotsensor 8 steht. Alternativ zu der skizzierten direkten Sichtverbindung kann eine wärmestrahlungsleitende Verbindung zwischen Infrarotsensor und Meßelementunterseite auch mit Hilfe eines oder mehrerer für die Reflexion von Infrarotstrahlung geeigneter Spiegel und/oder mit Hilfe wärmestrahlungsleitender Lichtleitfasern geschaffen werden.
Wird nun ein Topf o. dgl. auf die Meßelemente 15, 16, 17 aufgestellt und durch Einschalten der Induktionsheizung erwärmt, so werden aufgrund der zweckmäßig hohen Wärmeleitfähigkeit und geringen Wärmekapazität der Meßelemente und aufgrund des großflächigen Anpreßkontaktes zwischen Topfunterseite und Meßelementen die Unterseiten der Meßelemente mit nur geringer Zeitverzögerung weitgehend die Temperatur annehmen, die der in Kontakt mit dem jeweiligen Meßelement stehende Bereich des Topfbodens hat. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt nun darin, daß diese weitgehend der Topfbodentemperatur entsprechende Temperatur an einer bzgl. ihrer Emissionseigenschaften genau definierten Referenzfläche vorliegt, nämlich an der in Kontakt mit der Kochplattenoberseite stehenden Meßelementunterseite 21, 22, 23. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe des Infrarotsensors 8 durch die infrarottransparente Platte 2 hindurch von unten eine sehr genaue Temperaturmessung durchzuführen, da sich Unterschiede bei der Abstrahlungsfähigkeit verschiedener Kochgefäßböden bei dieser Art der Temperaturmessung nicht oder nur in vernachlässigbarer Weise auswirken. Das Meßergebnis dieses Temperaturmeßverfahrens ist daher weitgehend unabhängig von der Emissionsfähigkeit des Topfbodens, so daß Kochgefäße beliebiger Oberflächenbeschaffenheit ohne Beeinträchtigung der Temperaturmessung verwendet werden können, solange die Topfbodenform einen hinreichend großflächigen Berührungskontakt zu dem für die Messung verwendeten Meßelement erlaubt. Dieser Berührungskontakt ist zweckmäßig um sicherzustellen, daß das Meßelement durch Wärmeleitung sich schnell an die Topfbodentemperatur angleicht.
Da es die Erfindung ermöglicht, die Topfbodentemperatur oder die Bodentemperatur anderer Kochgefäße zeitnah und relativ genau zu bestimmen, eignet sich eine erfindungsgemäße Temperaturerfassung besonders gut für automatische, sensorunterstützte Kochsysteme, bei denen die Heizleistung der jeweils den Kochzonen zugeordneten Heizeinrichtungen in Abhängigkeit von der Kochgut- bzw. Kochgefäßtemperatur steuerbar ist. Jedoch kann die erfaßte Temperatur auch lediglich zur Anzeige gebracht werden, um einem Bediener ein das Kochgut schonendes und effektives Kochen, Braten, Fritieren o. dgl. zu ermöglichen.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur eines Kochgefäßes, das auf einer Kochplatte, insbesondere einer Glaskeramikplatte, eines Wärmegerätes im Bereich einer Heizzone aufgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Heizzone (3) auf der Oberseite (11) der Kochplatte (2) mindestens ein flaches Meßelement (15, 16, 17) angeordnet ist, das eine zum Berührungskontakt mit einem Boden (26) des Kochgefäßes (25) vorgesehene Oberseite (18, 19, 20) hat, und daß eine Einrichtung (8) zur Bestimmung der Temperatur des Meßelementes vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Kochplatte (2) mindestens ein Sensor, insbesondere ein Infrarotsensor (8), zur Erfassung der Temperatur des Meßelementes (15, 16, 17) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßelement (15, 16, 17) durch eine auf die Oberseite (11) der Kochplatte (2) selbsthaftend aufgebrachte Materialschicht gebildet ist, insbesondere durch eine aufgedruckte Farbschicht.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßelement durch ein gesondertes, auf der Oberseite (11) der Kochplatte befestigtes dünnes Materialstück, insbesondere eine Metallfolie, gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (18, 19, 20) des Meßelementes (15, 16, 17) die Oberseite (11) der Kochplatte geringfügig überragt, vorzugsweise um weniger als 0,2 mm, insbesondere um zwischen 0,05 mm und 0,15 mm.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kochzone (3) mehrere Meßelemente (15, 16, 17) vorgesehen sind, insbesondere drei in Dreiecksanordnung angeordnete Meßelemente.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßelement (15, 16, 17) exzentrisch zu einem Zentrum der Kochzone (3) angeordnet ist und/oder daß kein Meßelement im Zentrum der Kochzone angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (15, 16, 17) im wesentlichen aus einem gut wärmeleitenden Material geringer Wärmekapazität besteht.
  9. Elektrowärmegerät mit einer Kochplatte, insbesondere einer Glaskeramikplatte, auf der mindestens eine mittels einer unterhalb der Kochplatte angeordneten Heizeinrichtung beheizbare Heizzone definiert ist, sowie mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur eines auf der Heizzone aufgestellten Kochgefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kochgefäßes (25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
  10. Verfahren zur Erfassung der Temperatur eines Kochgefäßes, das auf einer Kochplatte, insbesondere einer Glaskeramikplatte, eines vorzugsweise elektrischen Wärmegerätes im Bereich einer Heizzone aufgestellt ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Bereitstellung mindestens eines flachen Meßelementes (15, 16, 17) mit einer zum Berührungskontakt mit einem Boden (26) des Kochgefäßes (25) vorgesehenen Oberseite (18, 19, 20) im Bereich der Kochzone (3);
    Aufstellung eines Kochgefäßes (25) im Bereich der Kochzone derart, daß eine Bodenfläche des Kochgefäßes im Berührungskontakt mit der Oberseite des Meßelementes tritt;
    Bestimmung der Temperatur des Meßelementes.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Temperatur des Meßelementes (15, 16, 17) von unten durch die Kochplatte hindurch erfolgt, wobei vorzugsweise die von der Unterseite (21, 22, 23) des Meßelementes durch die Kochplatte abgestrahlte Wärmestrahlung erfaßt wird.
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