EP2775786A1 - Kocheinrichtung - Google Patents
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- EP2775786A1 EP2775786A1 EP20140401010 EP14401010A EP2775786A1 EP 2775786 A1 EP2775786 A1 EP 2775786A1 EP 20140401010 EP20140401010 EP 20140401010 EP 14401010 A EP14401010 A EP 14401010A EP 2775786 A1 EP2775786 A1 EP 2775786A1
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- H05B2213/07—Heating plates with temperature control means
Definitions
- the present invention relates to a cooking device comprising a hob with at least one cooking point and with a heating device provided for heating at least one cooking area.
- a prerequisite for an automatic operation of a cooking device is sometimes an accurate detection of various parameters, such as in particular z.
- various parameters such as in particular z.
- the heat source of the cooking device is controlled to z. B. to avoid overheating of the food. Therefore, the reproducibility or the accuracy of the detected parameters is usually crucial for the functionality of the automatic function and thus an important quality feature of a modern cooking appliance with automatic functions.
- a temperature sensor integrated in the food container.
- the user must use special food containers and could no longer use his previous pots.
- a temperature sensor which is placed with the food in the pot, since the sensor must later be "fished out” of the food and should not be eaten by mistake.
- the cooking device comprises at least one hob with at least one cooking point and at least one heating device which is provided for heating at least one cooking area.
- At least one sensor device is provided for detecting at least one physical variable in a detection area.
- the sensor device has at least one sensor unit and at least one optical shielding device and at least one insulation device for thermal insulation.
- the optical screen device is at least partially disposed around the sensor unit to shield electromagnetic radiation from outside the detection area.
- the optical shield device is at least partially surrounded by the insulation device.
- the cooking device according to the invention has many advantages.
- a considerable advantage is that at least one optical screen device is provided, which is arranged at least partially around the sensor unit. This can disturbing influences, such. B. heat radiation from Störstrahlern be prevented by the sensor unit. This has an advantageous effect on the reproducibility or reliability of a variable detected by the sensor device.
- the at least one insulation device for thermal insulation which at least partially surrounds the optical shielding device. As a result, in particular a heat transfer to the optical screen device is counteracted.
- the insulation device reliably keeps heat from the outside, so that the surface of the optical shield device has a lower temperature. As a result, the heat energy emitted by the optical screen device itself is significantly reduced. Since the optical screen device surrounds the sensor unit, radiation emitted by the optical screen device and impinging on the sensor unit acts directly as interference radiation, which falsifies the measurement result. The insulation device leads to a lower surface temperature and thus in a simple way directly to a better measurement quality of the non-contact determined physical size.
- the optical shielding device can be configured as a wall which surrounds the sensor unit at least partially and preferably annularly. It is also preferred that the optical shielding device is at least partially made of a metallic material and in particular of a stainless steel. The shield device can also be made of a plastic or the like. In particular, the optical screen device is formed and / or coated from a material which is at least partially impermeable to light and / or infrared light and / or heat radiation.
- At least one inner surface area of the optical screen device is suitable and designed to guide light and / or heat radiation by reflection at least partially to the sensor unit.
- a surface area directed towards the sensor unit is designed in this way.
- the optical screen device can be coated at least in regions reflecting and in particular coated metallically. Also possible is an at least partially gilded and / or mirrored surface area.
- At least one outer surface region of the optical shield device is suitable and designed to at least partially prevent thermal radiation by reflection and / or absorption from the sensor unit.
- a surface region of the optical shield device directed away from the sensor unit is designed in this way.
- at least one suitable coating can be provided on the outer surface area of the optical screen device, such. B. a reflective coating.
- the optical screen device is at least partially tubular. Possible is a round or square or polygonal configuration.
- the optical screen device is particularly preferably formed at least partially as a cylinder or comprises at least one such.
- the optical shield device may also be at least partially formed as a cone or cone.
- the optical screen device is at least partially hollow. Also possible is a configuration as a cone or as a so-called Winston cone.
- the optical shield device may have at least one bottom.
- the floor may be formed at least partially reflective and / or impermeable to heat radiation and / or visible light.
- the floor can be provided in one piece and / or in several parts with the optical screen device. It is also possible that at least part of the sensor device is at least partially provided as a floor.
- the isolation device consists in particular at least partially and in particular at least substantially completely of a material with low heat conduction.
- the isolation device is particularly suitable and designed to thermally isolate.
- the isolation device preferably comprises at least one medium with a correspondingly low heat conduction, such.
- a foam material and / or a polystyrene plastic and / or other suitable insulating material are examples of suitable insulating material.
- the insulation device particularly preferably comprises or is formed from at least one gas layer and / or air layer.
- the air layer is bounded in particular by boundary walls or provided in an at least partially limited space.
- the isolation device has at least one region with a reduced pressure, wherein the pressure may be less than 1 000 mbar and preferably less than 100 mbar. It is also possible a rough vacuum or a fine vacuum or a vacuum of a different quality.
- the hob has at least one carrier device, which is suitable and designed for positioning at least one Gargut mattersers and / or cookware.
- the sensor device is arranged in the installation position of the hob at least partially below the support means. In this case, the detection range of the sensor device in the installed position of the hob is at least partially provided above the sensor device.
- the sensor device can have at least one magnetic shielding device.
- the insulation device can be arranged at least partially between the optical shield device and the magnetic shielding device.
- the heating device comprises at least one induction device.
- the magnetic shielding device is designed and suitable in particular for shielding electromagnetic interactions and in particular for shielding from the electromagnetic field of the induction device.
- Such a shielding of the magnetic field of the induction device is very advantageous, because thereby an induction of an electric field is counteracted at least in parts of the sensor device.
- the unwanted induction of an electric field at least in parts of the sensor device could, for. B. lead to a warming of the sensor device, which would have a negative impact on the reproducibility of detection.
- the magnetic shielding means consists of at least one at least partially magnetic material and one at least partially electrically non-conductive material. It is preferred that the magnetic shielding device is at least partially made of a ferrimagnetic material and / or of a ferrite material. Also possible is a ferrimagnetic ceramic material. Are possible too other materials or materials which have at least partially magnetic properties and also have electrically insulating properties or at least low electrical conductivity. Particularly preferably, the magnetic shielding device is designed as at least one ferrite ring and / or a ferrite body or comprises at least one such.
- the sensor device has at least one holding device. At least the magnetic shielding device, the optical shielding device and the insulation device can be received by the holding device at a defined distance from one another. This allows a simple and inexpensive installation of the sensor device.
- the holding device can also be provided at least partially as a bottom for the optical screen device.
- At least one of the at least one sensor unit is suitable and designed for non-contact detection of at least one characteristic parameter for temperatures.
- the sensor unit is preferably designed and suitable for detecting or absorbing electromagnetic radiation, in particular in the wavelength range of the infrared radiation.
- the sensor unit is designed as a thermopile or a thermopile or comprises at least one such.
- the sensor unit can also have at least one thermocouple and in particular a plurality of thermocouples operatively connected to one another. Also possible are other thermal and / or pyroelectric sensors and / or bolometers and / or photoelectric detectors or photodiodes.
- the sensor unit may also be at least partially incorporated in an at least approximately vacuum.
- the sensor device may also comprise at least one thermal compensation device.
- the thermal compensation device has in particular at least one coupling device which is suitable and designed to at least partially thermally conductively connect at least one of the at least one sensor unit to the thermal compensation device.
- Such a configuration is particularly advantageous because temperature peaks can be compensated thereby and the sensor unit is thus subject to relatively constant conditions over time.
- a thermal compensation is advantageous for the reliability of the detection.
- the thermal compensation device can also be provided at least partially as a bottom for the optical shield device.
- the sensor device can have at least one radiation source.
- the radiation source is preferably surrounded by the optical screen device.
- the radiation source in particular transmits at least one signal, in particular in the Wavelength range of the infrared light and / or visible light.
- the radiation source can be designed as a lamp and / or as a diode or the like.
- the FIG. 1 shows a cooking device 1 according to the invention, which is designed here as part of a cooking appliance 100.
- the cooking device 1 and the cooking device 100 can both as Built-in device as well as self-sufficient cooking device 1 or stand-alone cooking appliance 100 may be formed.
- the cooking device 1 here comprises a hob 11 with four cooking zones 21.
- Each of the cooking zones 21 here has at least one heatable cooking area 31 for cooking food.
- a heating device 2 not shown here, is provided in total for each hotplate 21.
- the heating devices 2 are designed as induction heating sources and each have an induction device 12 for this purpose. But it is also possible that a cooking area 31 is not associated with any particular cooking area 21, but represents any location on the hob 11. In this case, the cooking area 31 may have a plurality of induction devices 12 and in particular a plurality of induction coils and be formed as part of a so-called full-surface induction unit.
- a pot can be placed anywhere on the hob 11, wherein during cooking only the corresponding induction coils are driven in the pot or are active.
- other types of heaters 2 are also possible, such as e.g. Gas, infrared or resistance heating sources.
- the cooking device 1 can be operated here via the operating devices 105 of the cooking appliance 100.
- the cooking device 1 can also be designed as a self-sufficient cooking device 1 with its own operating and control device. Also possible is an operation via a touch-sensitive surface or a touch screen or remotely via a computer, a smartphone or the like.
- the cooking appliance 100 is here designed as a stove with a cooking chamber 103, which can be closed by a cooking chamber door 104.
- the cooking chamber 104 can be heated by various heating sources, such as a Um Kunststoffsagenmaschine.
- Other heating sources such as a top heat radiator and a bottom heat radiator and a microwave heat source or a vapor source and the like may be provided.
- the sensor device 3 can detect a variable, via which the temperature of a pot can be determined, which is turned off in the cooking area 31.
- each cooking area 31 and / or each cooking place 21 can be assigned a sensor device 3.
- the sensor device 3 is operatively connected to a control device 106 here.
- the controller 106 is adapted to the Controlling heaters 2 as a function of the detected by the sensor device 3 parameters.
- the cooking device 1 is preferably designed for an automatic cooking operation and has various automatic functions.
- a soup can be boiled briefly and then kept warm, without a user having to supervise the cooking process or set a heating level.
- he sets the pot with the soup on a hob 21 and selects the corresponding automatic function via the operating device 105, here z.
- the operating device 105 here z.
- the temperature of the pot bottom is determined during the cooking process.
- the control device 106 sets the heating power of the heating device 2 accordingly.
- the temperature of the bottom of the pot is monitored continuously, so that when the desired temperature or when boiling the soup, the heating power is regulated down.
- the automatic function it is also possible by the automatic function to perform a longer cooking process at one or more different desired temperatures, for. B. to slowly let rice pudding draw.
- a cooking device 1 is shown in a sectional side view very schematic.
- the cooking device 1 here has a carrier device 5 designed as a glass ceramic plate 15.
- the glass ceramic plate 15 may in particular be designed as a ceramic hob or the like or at least comprise such. Also possible are other types of support means 5.
- On the glass ceramic plate 15 is here a cookware or food containers 200, such as a pot or a pan, in which food or food can be cooked.
- a sensor device 3 is provided which detects heat radiation in a detection region 83 here.
- the detection area 83 is provided in the installed position of the cooking device 1 above the sensor device 3 and extends upward through the glass ceramic plate 15 to the food container 200 and beyond, if there is no food container 200 is placed there.
- an induction device 12 for heating the cooking area 31 is attached below the glass ceramic plate 15, an induction device 12 for heating the cooking area 31 is attached.
- the induction device 12 is here annular and has in the middle a recess in which the sensor device 3 is mounted.
- Such an arrangement of the sensor device 3 has the advantage that it is still in the detection range 83 of the sensor device even if the food container 200 is not centered on the cooking point 21.
- the sensor device 3 may also not be arranged centrally in the induction device. If an induction device has, for example, a dual-circuit induction coil, then at least a sensor device 3 may be arranged in a space provided between the two induction coils of the induction device.
- the FIG. 3 shows a schematic cooking device 1 in a sectional side view.
- the cooking device 1 has a glass ceramic plate 15, below which the induction device 12 and the sensor device 3 are mounted.
- the sensor device 3 has a first sensor unit 13 and another sensor unit 23. Both sensor units 13, 23 are suitable for non-contact detection of thermal radiation and designed as a thermopile or thermopile.
- the sensor units 13, 23 are each equipped with a filter device 43, 53 and provided for detecting heat radiation emanating from the cooking area 31.
- the thermal radiation emanates, for example, from the bottom of a food container 200, penetrates the glass ceramic plate 15 and reaches the sensor units 13, 23.
- the sensor device 3 is advantageously mounted directly underneath the glass ceramic plate 15 in order to maximize the proportion of heat radiation emanating from the cooking region 31 without great losses to be able to capture.
- the sensor units 13, 23 are provided close to the glass ceramic plate 15.
- a magnetic shielding device 4 which consists of a ferrite body 14 here.
- the ferrite body 14 is essentially designed here as a hollow cylinder and surrounds the sensor units 13, 23 in an annular manner.
- the magnetic shielding device 4 shields the sensor device 3 against electromagnetic interactions and in particular against the electromagnetic field of the induction device 12. Without such shielding, the magnetic field generated by induction device 12 during operation could undesirably heat parts of sensor device 3 as well, resulting in unreliable temperature sensing and inferior measurement accuracy.
- the magnetic shielding device 4 thus considerably improves the accuracy and reproducibility of the temperature detection.
- the magnetic shielding device 4 may also consist at least in part of at least one at least partially magnetic material and an at least partially electrically non-conductive material.
- the magnetic material and the electrically non-conductive material may be arranged alternately and in layers. Also possible are other materials or materials which have at least partially magnetic properties and also have electrically insulating properties or at least low electrical conductivity.
- the sensor device 3 has at least one optical screen device 7, which is provided to shield radiation influences and in particular heat radiation, which act on the sensor units 13, 23 from outside the detection zone 83.
- This is the optical shield device 7 is formed here as a tube or a cylinder 17, wherein the cylinder 17 is hollow and surrounds the sensor units 13, 23 approximately annular.
- the cylinder 17 is made of stainless steel here. This has the advantage that the cylinder 17 has a reflective surface which reflects a large proportion of the much heat radiation or absorbs as little heat radiation as possible. The high reflectivity of the surface on the outside of the cylinder 17 is particularly advantageous for the shielding against thermal radiation.
- the high reflectivity of the surface on the inside of the cylinder 17 is also advantageous in order to direct thermal radiation from (and in particular only out) the detection area 83 to the sensor units 13, 23.
- the optical screen device 7 can also be configured as a wall, which surrounds the sensor device 13, 23 at least partially and preferably annularly.
- the cross section may be round, polygonal, oval or rounded. Also possible is a configuration as a cone.
- an insulation device 8 for thermal insulation is provided, which is arranged between the optical shield device 7 and the magnetic shielding device 4.
- the insulation device 8 consists here of an air layer 18, which is between the ferrite 14 and the cylinder 17.
- the insulation device 8 in particular a heat conduction from the ferrite 14 to the cylinder 17 is counteracted.
- the insulation device 8 has, in particular, a thickness of between approximately 0.5 mm and 5 mm and preferably a thickness of 0.8 mm to 2 mm and particularly preferably a thickness of approximately 1 mm.
- the isolation device 8 may also be at least one medium with a correspondingly low heat conduction, such. B. include a foam material and / or a polystyrene plastic or other suitable insulating material.
- the sensor units 13, 23 are arranged here in a thermally conductive manner on a thermal compensation device 9 and in particular are coupled in a thermally conductive manner to the thermal compensation device 9.
- the thermal compensation device 9 has for this purpose two coupling devices 29, which are formed here as depressions, in which the sensor units 13, 23 are embedded accurately. This will ensure that the Sensor units 13, 23 are at a common and relatively constant temperature level.
- the thermal compensation device 9 ensures a homogeneous temperature of the sensor unit 13, 23, when it heats up during operation of the cooking device 1. An unequal own temperature can lead to artefacts during the detection, in particular in the case of sensor units 13, 23 designed as thermopiles.
- a spacing between cylinder 17 and thermal compensation device 9 is provided.
- the copper plate 19 may also be provided as the bottom 27 of the cylinder 17.
- the thermal compensation device 9 is designed here as a solid copper plate 19.
- the thermal compensation device 9 is also possible at least in part another material with a correspondingly high heat capacity and / or a high thermal conductivity.
- the sensor device 3 here has a radiation source 63, which can be used to determine the reflection properties of the measuring system or the emissivity of a food container 200.
- the radiation source 63 is embodied here as a lamp 111, which emits a signal in the wavelength range of the infrared light and the visible light.
- the radiation source 63 may also be formed as a diode or the like.
- the lamp 111 is used here in addition to the reflection determination for signaling the operating state of the cooking device 1.
- a region of the thermal compensation device 9 or the copper plate 19 is formed as a reflector 39.
- the copper plate 19 has a concave-shaped depression, in which the lamp 111 is arranged.
- the copper plate 19 is also coated with a gold-containing coating to increase the reflectivity.
- the gold-containing layer has the advantage that it also protects the thermal compensation device 9 from corrosion.
- the thermal compensation device 9 is attached to a holding device 10 designed as a plastic holder.
- the holding device 10 has a connecting device 20, not shown here, by means of which the holding device 10 can be latched to a support means 30.
- the support device 30 is formed here as a printed circuit board 50. On the support means 30 and the circuit board 50 also other components may be provided, such. B electronic components, control and computing devices and / or mounting or mounting elements.
- a sealing device 6 is provided, which is designed here as a micanite layer 16.
- the micanite layer 16 serves for thermal insulation, so that the induction device 12 is not is heated by the heat of the cooking area 31.
- a micanite layer 16 for thermal insulation between the ferrite body 14 and the glass-ceramic plate 15 is provided here. This has the advantage that the heat transfer from the hot in the glass ceramic plate 15 to the ferrite 14 is severely limited. As a result, hardly any heat emanates from the ferrite body 14, which could be transmitted to the insulation device 8 or the optical screen device. The micanite layer 16 thus counteracts an undesirable heat transfer to the sensor device 3, which increases the reliability of the measurements.
- the microlayer 16 seals the sensor device 3 dust-tight against the remaining regions of the cooking device 1.
- the micanite layer 16 has a thickness between about 0.2 mm and 4 mm, preferably from 0.2 mm to 1.5 mm and particularly preferably a thickness of 0.3 mm to 0.8 mm.
- the cooking device 1 has on the underside a cover 41, which is designed here as an aluminum plate and covers the Indu Vietnameseseicardi 12.
- the covering device 41 is connected to a housing 60 of the sensor device 3 via a screw connection 122.
- the sensor device 3 is arranged elastically relative to the glass ceramic plate 15.
- a damping device 102 is provided which has a spring device 112 here.
- the spring device 112 is connected at a lower end to the inside of the housing 60 and at an upper end to the printed circuit board 50.
- the spring device 112 presses the printed circuit board 50 with the ferrite body 14 and the micanite layer 16 mounted thereon upwards against the glass ceramic plate 15.
- Such an elastic arrangement is particularly advantageous since the sensor device 3 should be arranged as close as possible to the glass ceramic plate 15 for metrological reasons , This directly adjacent arrangement of the sensor device 3 on the glass ceramic plate 15 could cause damage to the glass ceramic plate 15 in the event of impacts or impacts. Due to the elastic reception of the sensor device 3 relative to the carrier device 5, shocks or impacts are damped on the glass ceramic plate 15 and thus reliably prevent such damage.
- the first sensor unit 13 detects heat radiation emanating from the bottom of the pot as mixed radiation together with the heat radiation which is emitted by the glass-ceramic plate 15.
- the portion of the radiation output emanating from the glass ceramic plate 15 is calculated out of the mixed radiation power.
- the other sensor unit 23 is provided to heat only the heat To detect glass ceramic plate 15.
- the other sensor unit 23 has a filter device 53, which transmits essentially only radiation having a wavelength greater than 5 ⁇ m to the sensor unit 23. The reason for this is that radiation with a wavelength greater than 5 microns is not or hardly transmitted by the glass ceramic plate 15.
- the other sensor unit 23 thus essentially detects the heat radiation emitted by the glass ceramic plate 15. With the knowledge of the portion of the heat radiation, which is emitted from the glass ceramic plate 15, can be determined in per se known, the proportion of heat radiation, which emanates from the bottom of the pot.
- the first sensor unit 13 is equipped with a filter device 43 which is very permeable to radiation in this wavelength range, while the filter device 43 substantially reflects radiation from other wavelength ranges.
- the filter devices 43, 53 are here each formed as an interference filter 433 and in particular designed as a bandpass filter or as a long-pass filter.
- a detection of the radiation in the wavelength range between 3 .mu.m and 5 .mu.m and in particular in the range of 3.1 .mu.m to 4.2 .mu.m be provided, wherein the respective sensor unit and filter device is then respectively formed or adapted accordingly.
- the determination of a temperature from a specific radiant power is a known method.
- the decisive factor is that the emissivity of the body is known, from which the temperature is to be determined. In the present case, therefore, the emissivity of the pot bottom must be known or determined for a reliable temperature determination.
- the sensor device 3 here has the advantage that it is designed to determine the emissivity of a Gargut variousers 200. This is particularly advantageous, since thus any cookware can be used and not just a specific food container whose emissivity must be known in advance.
- the lamp 111 emits a signal, in particular a light signal, which has a proportion of heat radiation in the wavelength range of the infrared light.
- the radiant power or thermal radiation of the lamp 111 passes through the glass ceramic plate 15 on the bottom of the pot and is partially reflected there and partially absorbed.
- the radiation reflected from the bottom of the pot passes through the glass ceramic plate 15 back to the sensor device 3, where they is detected by the first sensor unit 13.
- the own thermal radiation of the pot bottom and the thermal radiation of the glass ceramic plate 15 reach the first sensor unit 13.
- the lamp 111 is switched off and only the heat radiation of the pot bottom and the glass ceramic plate 15 is detected .
- the proportion of the reflected signal radiation, from which the emissivity of the pot bottom can be determined, then arises in principle as a difference from the previously detected total radiation with the lamp 111 switched on minus the heat radiation of the pot bottom and the glass ceramic plate with the lamp 111 switched off.
- At least one reference value with regard to reflected radiation and associated emissivity is deposited in a memory unit which cooperates with the sensor device and is not shown in the figures, wherein the memory unit can be arranged, for example, on the printed circuit board 50.
- the respective actual emissivity of the pot bottom can then be determined based on a comparison of the reflected signal radiation with the at least one reference value.
- the proportion of the signal radiation absorbed by the bottom of the pot is determined. This results according to methods known per se from the radiation power emitted by the lamp 111 less the signal radiation reflected from the bottom of the pot.
- the radiation power of the lamp 111 is either fixed and thus known or is determined for example by a measurement with the other sensor unit 23.
- the other sensor unit 23 detects a wavelength range of the signal radiation, which is almost completely reflected by the glass ceramic plate 15.
- the emitted radiation power can be determined in a very suitable approximation, whereby inter alia a wavelength dependence of the radiation line or the spectrum of the lamp 111 must be taken into account.
- the degree of absorption of the pot bottom can be determined in a known manner. Since the absorption capacity of a body corresponds in principle to the emissivity of a body, the desired emissivity can be derived from the degree of absorption of the pot bottom. With the knowledge of the emissivity and the amount of thermal radiation, which emanates from the bottom of the pot, the temperature of the pot bottom can be determined very reliably.
- the emissivity is preferably continuously redefined in the shortest possible intervals. This has the advantage that a subsequent change in the emissivity does not lead to a falsified measurement result.
- a change in the emissivity may occur, for example, when the cookware bottom has different emissivities and is displaced on the cooking surface 21. Different emissivities are very common in cookware trays observed because z. B. already light soiling, corrosion or Even different coatings or coatings can have a major impact on the emissivity.
- the lamp 111 is also used here for signaling the operating state of the cooking device 1 in addition to the determination of the emissivity or the determination of the reflection behavior of the measuring system.
- the signal of the lamp 111 also includes visible light, which is perceptible by the glass-ceramic plate 15.
- the lamp 111 indicates to a user that an automatic function is in operation.
- Such an automatic function can, for. B. be a cooking operation, in which the heater 2 is controlled automatically in dependence of the determined pot temperature. This is particularly advantageous because the lighting up of the lamp 111 does not confuse the user. The user knows from experience that the lighting is an operation indicator and belongs to the normal appearance of the cooking device 1.
- a flash of the lamp 111 is not a malfunction and the cooking device 1 may not work properly.
- the lamp 111 may also light up in a certain duration and at certain intervals. It is possible z. B. also that different operating states can be output via different flashing frequencies. Different signals are also possible via different on / off sequences.
- a sensor device 3 with a radiation source 63 which is suitable for displaying at least one operating state, is provided for each cooking point 21 or each (possible) cooking region 31.
- At least one arithmetic unit may be provided for the necessary calculations for determining the temperature and for the evaluation of the detected variables.
- the arithmetic unit can be at least partially provided on the circuit board 50.
- the control device 106 it is also possible, for example, for the control device 106 to be designed accordingly, or at least one separate arithmetic unit is provided.
- the FIG. 4 shows a development in which below the glass ceramic plate 15, a security sensor 73 is attached.
- the safety sensor 73 is designed here as a temperature-sensitive resistor, such as a thermistor, in particular an NTC sensor, and thermally conductively connected to the glass ceramic plate 15.
- the safety sensor 73 is provided here to be able to detect a temperature of the cooking area 31 and in particular of the glass ceramic plate 15. If the temperature exceeds a certain value, there is a risk of overheating and the heaters 2 are switched off.
- the safety sensor 73 is operatively connected to a safety device, not shown here, which can trigger a safety state depending on the detected temperature.
- a security condition has z. B. the shutdown of the heaters 2 and the cooking device 1 result.
- the safety sensor 73 is assigned here as a further sensor unit 33 of the sensor device 3.
- the values detected by the safety sensor 73 are also taken into account for the determination of the temperature by the sensor device 3.
- the values of the safety sensor 73 are used. So z. B. the temperature, which was determined by means of the other sensor unit 23 on the detected thermal radiation, are compared with the temperature detected by the safety sensor 73. This adjustment can on the one hand serve to control the function of the sensor device 3, but on the other hand can also be used for a tuning or adjustment of the sensor device 3.
- a sensor device 3 is likewise shown, in which a safety sensor 73 is assigned as a further sensor unit 33 to the sensor device 3. Unlike the one in the FIG. 4 described embodiment, but no other sensor unit 23 is provided here. The task of the other sensor unit 23 is taken over here by the safety sensor 73.
- the safety sensor 73 is used to determine the temperature of the glass ceramic plate 15. For example, with knowledge of this temperature from the thermal radiation, which detects the first sensor unit 13, the proportion of a pot bottom can be determined.
- the other sensor unit 23 may be referred to as a second sensor unit.
- the further sensor unit 33 may be referred to as a third sensor unit. In the embodiment according to Fig. 5 only the first sensor unit and the third sensor unit are provided.
- FIG. 6 Another embodiment of a cooking device 1 is in the FIG. 6 shown.
- a common sealing device 6 for the induction device 12 and the ferrite body 14 of the sensor device 3 is provided.
- the sealing device 6 is designed as a micanite layer 16 which has a recess in the detection area 83 of the sensor device 3.
- the FIG. 7 shows a schematic, magnetic shielding 4, which is formed as a hollow, cylindrical ferrite body 14.
- a schematic, magnetic shielding 4 which is formed as a hollow, cylindrical ferrite body 14.
- the wall of the ferrite body 14 has a thickness of about 1 mm to 10 mm and in particular from 2 mm to 5 mm, and particularly preferably from 2.5 mm to 4 mm and in particular of 3 mm or more.
- FIG. 8 is an optical shield device 7 shown schematically, which is designed here as a cylinder 17.
- the cylinder has here three locking devices 80, which are suitable for connection to a holding device 10.
- a thermal compensation device 9 is in the FIG. 9 shown.
- the thermal compensation device 9 is designed as a copper plate 19.
- the copper plate has a thickness of 0.5 mm to 4 mm or even 10 mm or more, and more preferably from 0.8 mm to 2 mm, and more preferably 1 mm or more.
- the copper plate 19 here has two coupling devices 29.
- the coupling device 29 is suitable and provided to receive a sensor unit 13, 23 thermally conductive.
- the copper plate 19 has a reflector device 39, which can reflect the radiation of a radiation source 63 and, in particular, can focus.
- FIG. 10 shows a holding device 10, which is designed as a plastic holder.
- the holding device 10 preferably has a thickness between 0.3 mm and 3 mm or even 6 mm, and particularly preferably a thickness of 1 mm or more.
- the holding device 10 includes, for example, three connecting devices, of which only two connecting devices 20 are visible in the figure, by means of which the holding device 10 z. B. is connectable to a support device 30.
- the holding device 10 on three receiving devices 40, which are formed here as webs.
- the recording devices 40 are suitable for receiving the optical screen device 7 and arranging it at a defined distance from the magnetic shielding device 4. To carry out contacts receiving openings 70 are provided.
- the holding device 10 may also have further, not shown receptacles 40 which z. B.
- Such receiving devices 40 are provided in particular for the defined arrangement of a magnetic shielding device 4, an optical shield device 7, a thermal compensation device 9, an insulation device 8 and / or a support device 30.
- a sensor unit 13 for non-contact detection of heat radiation is listed.
- the sensor unit 13 is designed as a thermopile or thermopile.
- the sensor unit 13 has contacts in order to connect them, for example, to a printed circuit board 50 or board.
- a filter device 43 is arranged here.
- FIG. 12a shows a formed as a thermopile sensor unit 13 with a filter device 43 in a sectioned, schematic side view.
- the filter device 43 is arranged here on the region in which the thermal radiation impinges on the sensor unit 13 and is detected.
- the filter device 43 is here attached to the sensor unit 13 with an adhesive connection means 430 in a thermally conductive manner.
- the connecting means 430 here is an adhesive with a thermal conductivity of at least 1 W m -1 K -1 (W / (mK)) and preferably of 0.5 W m -1 K -1 (W / (mK)). Also possible and preferred is a thermal conductivity of more than 4 W m -1 K -1 (W / (mK)).
- heat from the filter device 43 to the Sensor unit 43 are derived.
- the dissipation of the heat prevents the sensor unit 13 from detecting the self-heat of the filter device 43, which would lead to a falsified measurement result.
- the heat from the filter device 43 via the sensor unit 13 can also be forwarded to the thermal compensation device 9 or the copper plate 19.
- Such indirect dissipation of the heat from the filter device 43 via the sensor unit 13 to the copper plate 19 is also particularly favorable since the copper plate 19 has a high heat capacity.
- the adhesive may be, for example, a thermosetting, one-component, solvent-free silver-filled epoxy conductive adhesive. Due to the proportion of silver or silver-containing compounds a very favorable thermal conductivity is achieved. Also possible is a proportion of other metals or metal compounds with a corresponding thermal conductivity. Such an adhesive ensures a thermally conductive connection, which is durable and stable even at the temperatures to be expected in a cooking device 1.
- the filter device 43 is designed as an interference filter 433 and here has four filter layers 432 with a different refractive index and with dielectric properties. In this case, filter layers 432 with higher and lower refractive indices are alternately stacked and connected.
- the filter layers 432 are, in particular, very thin, preferably a few nanometers to 25 nm.
- the carrier layer for the filter layers 432 here is a filter base 431 made of a silicon-containing material with a thickness of more than 0.2 mm.
- the filter device 43 is designed and suitable for transmitting a wavelength range in the infrared spectrum and for substantially reflecting radiation outside this range.
- FIG. 12b shows a further embodiment of a sensor unit 13 with a filter device 43, wherein the filter device 43 is glued here only partially on the sensor device 13.
- the region in which the heat radiation strikes and is detected on the sensor unit 13 is surrounded here by a raised edge region.
- the connecting means 430 was applied only in an edge region. This has the advantage that the heat radiation to be detected does not have to pass through the connection means 430 before it strikes the sensor unit 13.
- a sensor device 3 is shown in a plan view. For clarity and distinctiveness, some parts or areas are shaded. It can be clearly seen that the sensor device 3 has a concentric structure according to the onion shell principle. Inside there is a thermal compensation device 9 or a copper plate 19, on which two sensor units 13, 23 and designed as a lamp 111 radiation source 63 are arranged. So that no unwanted heat radiation from the side of the sensor units 13, 23 is incident, the sensor units 13, 23 of an optical screen device 7 and a cylinder 17th surround. The cylinder 17 is spaced from the copper plate 19, so that as possible no heat transfer between the cylinder 17 and copper plate 19 can take place. The cylinder 17 is surrounded by a magnetic shielding device 4 and a ferrite body 14, respectively. The ferrite body 14 represents the outermost layer of the sensor device 3 and shields it against electromagnetic interactions.
- the sensor device 3 is preferably provided as close as possible below a carrier device 5, a sealing device 6 or a micanite layer 16 lies on the ferrite body 14, which considerably reduces a heat transfer from the carrier device 5 to the ferrite body 14.
- an insulation device 8 is formed between the ferrite body 14 and the cylinder 17, an insulation device 8 is formed.
- the insulation device 8 is here an air layer 18.
- the air layer 18 counteracts a heat transfer from the ferrite body 14 to the cylinder 17.
- the sensor units 13, 23 in the interior of the sensor device 3 are thus very effective against interference, such.
- B. a magnetic field of an induction device 12, heat radiation from outside the detection range 83 and heating by heat conduction, protected.
- Such a configured, shell-like arrangement of the listed components significantly increases the reliability of the measurements performed with the sensor device 3.
- FIG. 14 shows a sensor device 3 in an exploded view.
- the items are here shown spatially separated from each other, whereby the arrangement of the items within the sensor device 3 is clearly visible.
- the concentric or onion-like structure is also clearly visible here. In addition to an improved measurement accuracy, such a structure also allows a particularly production-friendly and cost-effective installation of the sensor device 3.
- a sensor unit 13, 23 may already be adhesively bonded to a filter device 43, 53 in a thermally conductive manner.
- the circuit board 50 may already be partially equipped with electronic components prior to assembly. Preferably z. B. the radiation source 63 already contacted with the circuit board 50.
- the holding device 10 designed as a plastic holder is first mounted on the supporting device 30 designed as a printed circuit board 50.
- the holding device 10 at least one connecting device 20, not shown here, which is connected to the circuit board 50 and z. B. can be locked.
- a holding device 10 with three connecting devices 20 is in the FIG. 10 shown.
- the provided here as a copper plate 19 thermal compensation device 9 is inserted into the holding device 10.
- the sensor units 13, 23 designed as thermopiles or thermopiles are carried out through receiving openings 70 in the copper plate 19, the holding device 10 and the printed circuit board 50.
- the mounting of the holding device 10, the copper plate 19 and the sensor units 13, 23 can also be performed in any other order. So z. B. first inserted the copper plate 19 in the holding device 10, then the sensor units 13, 23 inserted and subsequently the holding device 10 is locked to the circuit board 50. The contacting of the sensor units 13, 23 with the printed circuit board 50 can be done at any time during assembly.
- the contacting of the radiation source 63 designed as a lamp 111 with the printed circuit board 50 can likewise take place at any desired time of assembly. It is preferred to contact the lamp 111 first with the printed circuit board 50 and then to start with the mounting option described above.
- the optical screen device 7 designed as a cylinder 17.
- the cylinder 17 has three latching devices 80, which are latched to the three receiving devices 40 of the holding device 10.
- the ferrite body 14 formed magnetic shield 4 is mounted on the holding device 10.
- the holding device 10 preferably has a further, not shown here receiving device 40, which may be formed as a recess, survey, web and / or annular groove or the like.
- the sealing device 6 designed as micanite layer 16 is fastened to the magnetic shielding device 4.
- Other suitable mounting sequences for the cylinder 17, the ferrite body 14 and the sealing device 6 may be provided.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kocheinrichtung, umfassend ein Kochfeld mit wenigstens einer Kochstelle und mit einer zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches vorgesehenen Heizeinrichtung.
- Bei Kocheinrichtungen werden zunehmend auch Automatikfunktionen gewünscht. Voraussetzung für einen Automatikbetrieb einer Kocheinrichtung ist mitunter eine genaue Erfassung verschiedener Parameter, wie insbesondere z. B. die Temperatur des Kochgeschirrs oder die eines Gargutes. In einem Automatikbetrieb wird beispielsweise die Heizquelle der Kocheinrichtung gesteuert, um z. B. eine Überhitzung des Gargutes zu vermeiden. Daher ist die Reproduzierbarkeit bzw. die Genauigkeit der erfassten Parameter in der Regel entscheidend für die Funktionalität der Automatikfunktion und somit ein wichtiges Qualitätsmerkmal eines modernen Gargerätes mit Automatikfunktionen.
- Im Stand der Technik sind daher Vorrichtungen bekannt geworden, welche Temperaturen an einem Kochtopf berührungslos ermitteln. In der
DE 10 2007 013 839 A1 ist beispielsweise ein Kochfeldsensor beschrieben, welcher die Temperatur an der Außenseite eines auf einer Kochfeldplatte stehenden Gargutbehälters berührungslos ermittelt. Nachteilig an dem Kochfeldsensor derDE 10 2007 013 839 A ist jedoch, dass dieser oberhalb des Kochfeldes angeordnet ist, weil dadurch bei der Erfassung andere Töpfe oder Gegenstände auf dem Kochfeld nicht im Weg stehen dürfen. DieDE 10 2004 002 058 B3 und dieWO 2008/148 529 A1 beschreiben Kochfelder und Verfahren, bei denen Temperaturen an der Unterseite des Gargutbehälters berührungslos ermittelt werden. DieWO 2008/148 529 A1 sieht dazu einen Wärmesensor unterhalb der Kochfeldplatte vor, welcher Wärmestrahlung erfasst und daraus eine Temperatur ermittelt. Nachteilig an berührungslosen Verfahren ist aber generell, dass durch Streustrahlung das Messergebnis verfälscht werden kann. - Eine andere Möglichkeit zur Temperaturermittlung bei Gar- und Kochvorgängen ist beispielsweise ein im Gargutbehälter integrierter Temperatursensor. Allerdings muss der Benutzer dazu spezielle Gargutbehälter benutzen und könnte seine bisherigen Töpfe nicht mehr einsetzen. Ebenfalls nachteilig ist auch ein Temperatursensor, welcher mit dem Gargut in den Topf gegeben wird, da der Sensor später aus den Speisen "herausgefischt" werden muss und nicht aus Versehen mitgegessen werden sollte.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kocheinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine reproduzierbare Erfassung einer physikalischen Größe ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kocheinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
- Die erfindungsgemäße Kocheinrichtung umfasst wenigstens ein Kochfeld mit wenigstens einer Kochstelle und wenigstens eine Heizeinrichtung, welche zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches vorgesehenen ist. Es ist wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer physikalischen Größe in einem Erfassungsbereich vorgesehen. Dabei weist die Sensoreinrichtung wenigstens eine Sensoreinheit und wenigstens eine optische Schirmeinrichtung und wenigstens eine Isolierungseinrichtung zur thermischen Isolierung auf. Die optische Schirmeinrichtung ist wenigstens teilweise um die Sensoreinheit herum angeordnet, um elektromagnetische Strahlung von außerhalb des Erfassungsbereiches abzuschirmen. Die optische Schirmeinrichtung ist dabei wenigstens teilweise von der Isolierungseinrichtung umgeben angeordnet.
- Die erfindungsgemäße Kocheinrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass wenigstens eine optische Schirmeinrichtung vorgesehen ist, welche wenigstens teilweise um die Sensoreinheit herum angeordnet ist. Dadurch können störende Einflüsse, wie z. B. Wärmestrahlung von Störstrahlern, von der Sensoreinheit abgehalten werden. Das wirkt sich vorteilhaft auf die Reproduzierbarkeit bzw. Zuverlässigkeit einer mit der Sensoreinrichtung erfassten Größe aus. Vorteilhaft ist auch die wenigstens eine Isolierungseinrichtung zur thermischen Isolierung, welche die optische Schirmeinrichtung wenigstens teilweise umgibt. Dadurch wird insbesondere einem Wärmeübergang auf die optische Schirmeinrichtung entgegengewirkt. Durch die so angeordnete Kombination der optischen Schirmeinrichtung mit der Isolierungseinrichtung können unerwünschte Einflüsse von außerhalb des Erfassungsbereiches der Sensoreinrichtung besonders gut abgeschirmt werden. Wird die Sensoreinrichtung beispielsweise zur Erfassung einer Temperatur eingesetzt, sind die erfassten Werte besonders zuverlässig.
- Die Isolierungseinrichtung hält zuverlässig Wärme von außen ab, sodass die Oberfläche der optischen Schirmeinrichtung eine geringere Temperatur aufweist. Dadurch wird die von der optischen Schirmeinrichtung selbst ausgestrahlte Wärmenergie erheblich verringert. Da die optische Schirmeinrichtung die Sensoreinheit umgibt, wirkt von der optischen Schirmeinrichtung ausgestrahlte und auf die Sensoreinheit auftreffende Strahlung direkt als Störstrahlung, die das Messergebnis verfälscht. Die Isolierungseinrichtung führt zu einer geringeren Oberflächentemperatur und damit auf einfache Art und Weise direkt zu einer besseren Messqualität der berührungslos ermittelten physikalischen Größe.
- Die optische Schirmeinrichtung kann als eine Wandung ausgestaltet sein, welche die Sensoreinheit wenigstens teilweise und bevorzugt ringartig umgibt. Bevorzugt ist auch, dass die optische Schirmeinrichtung wenigstens teilweise aus einem metallischen Werkstoff und insbesondere aus einem Edelstahl gefertigt ist. Die Schirmeinrichtung kann auch aus einem Kunststoff oder dergleichen gefertigt sein. Insbesondere ist die optische Schirmeinrichtung aus einem für Licht und/oder Infrarotlicht und/oder Wärmestrahlung wenigstens teilweise undurchlässigen Material gebildet und/oder beschichtet.
- Vorzugsweise ist wenigstens ein innerer Oberflächenbereich der optischen Schirmeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, Licht und/oder Wärmestrahlung durch Reflexion wenigstens teilweise zu der Sensoreinheit zu leiten. Insbesondere ist ein zur Sensoreinheit hin gerichteter Oberflächenbereich derartig ausgebildet. Dazu kann die optische Schirmeinrichtung wenigstens bereichsweise reflektierend beschichtet und insbesondere metallisch beschichtet sein. Möglich ist auch ein wenigstens abschnittsweise vergoldeter und/oder verspiegelter Oberflächenbereich.
- Ebenfalls bevorzugt ist wenigstens ein äußerer Oberflächenbereich der optischen Schirmeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, Wärmestrahlung durch Reflexion und/oder Absorption wenigstens teilweise von der Sensoreinheit abzuhalten. Insbesondere ist dabei ein von der Sensoreinheit weg gerichteter Oberflächenbereich der optischen Schirmeinrichtung derartig ausgebildet. Dazu kann auch wenigstens eine geeignete Beschichtung an dem äußeren Oberflächenbereich der optischen Schirmeinrichtung vorgesehen sein, wie z. B. eine reflektierende Beschichtung.
- Insbesondere ist die optische Schirmeinrichtung wenigstens teilweise rohrartig ausgebildet. Möglich ist eine runde oder eckige bzw. mehrkantige Ausgestaltung.
- Die optische Schirmeinrichtung ist besonders bevorzugt wenigstens teilweise als ein Zylinder ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Die optische Schirmeinrichtung kann auch wenigstens teilweise als ein Kegel oder Konus ausgebildet sein. Insbesondere ist die optische Schirmeinrichtung wenigstens teilweise hohl ausgebildet. Möglich ist auch eine Ausgestaltung als Konus bzw. als ein sogenannter Winston-Konus.
- Die optische Schirmeinrichtung kann wenigstens einen Boden aufweisen. Der Boden kann wenigstens bereichsweise reflektierend und/oder undurchlässig für Wärmestrahlung und/oder sichtbares Licht ausgebildet sein. Der Boden kann einteilig und/oder mehrteilig mit der optischen Schirmeinrichtung vorgesehen sein. Möglich ist auch, dass wenigstens ein Teil der Sensoreinrichtung wenigstens teilweise als Boden vorgesehen ist.
- Die Isolierungseinrichtung besteht insbesondere wenigstens teilweise und insbesondere wenigstens im Wesentlichen vollständig aus einem Material mit geringer Wärmeleitung. Die Isolierungseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, thermisch zu isolieren. Dabei umfasst die Isolierungseinrichtung vorzugsweise wenigstens ein Medium mit einer entsprechend geringen Wärmeleitung, wie z. B. ein Schaumstoffmaterial und/oder ein Polystrolkunststoff und/oder einen anderen geeigneten Isolierstoff.
- Besonders bevorzugt umfasst die Isolierungseinrichtung wenigstens eine Gasschicht und/oder Luftschicht bzw. ist aus einer solchen gebildet. Die Luftschicht ist insbesondere durch Begrenzungswände eingegrenzt bzw. in einem wenigstens teilweise begrenzten Raum vorgesehen. Möglich ist auch, dass die Isolierungseinrichtung wenigstens einen Bereich mit einem verminderten Druck aufweist, wobei der Druck geringer als 1 000mbar und vorzugsweise geringer als 100mbar sein kann. Möglich ist dabei auch ein Grobvakuum oder ein Feinvakuum oder ein Vakuum einer anderen Qualität.
- In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Kochfeld wenigstens eine Trägereinrichtung auf, welche zum Positionieren wenigstens eines Gargutbehälters und/oder Kochgeschirrs geeignet und ausgebildet ist. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung in Einbaulage des Kochfeldes wenigstens teilweise unterhalb der Trägereinrichtung angeordnet. Dabei ist der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung in Einbaulage des Kochfeldes wenigstens teilweise oberhalb der Sensoreinrichtung vorgesehen.
- Die Sensoreinrichtung kann wenigstens eine magnetische Abschirmeinrichtung aufweisen. Dabei kann die Isolierungseinrichtung wenigstens teilweise zwischen der optischen Schirmeinrichtung und der magnetischen Abschirmeinrichtung angeordnet sein. Dadurch wird ein unerwünschter Wärmeübergang von der magnetischen Abschirmeinrichtung auf die optische Schirmeinrichtung erheblich eingeschränkt bzw. verhindert.
- Es ist möglich und bevorzugt, dass die Heizeinrichtung wenigstens eine Induktionseinrichtung umfasst. Die magnetische Abschirmeinrichtung ist dabei insbesondere zur Abschirmung von elektromagnetischen Wechselwirkungen und insbesondere zur Abschirmung vor dem elektromagnetischen Feld der Induktionseinrichtung ausgebildet und geeignet. Eine solche Abschirmung des magnetischen Feldes der Induktionseinrichtung ist sehr vorteilhaft, weil dadurch einer Induktion eines elektrischen Feldes wenigstens in Teilen der Sensoreinrichtung entgegengewirkt wird. Die unerwünschte Induktion eines elektrischen Feldes wenigstens in Teilen der Sensoreinrichtung könnte z. B. zu einer Erwärmung der Sensoreinrichtung führen, welche einen negativen Einfluss auf die Reproduzierbarkeit der Erfassung hätte.
- Insbesondere besteht die magnetische Abschirmeinrichtung wenigstens zu einem Teil aus wenigstens einem wenigstens teilweise magnetischen Material und einem wenigstens teilweise elektrisch nicht-leitenden Material. Es ist bevorzugt, dass die magnetische Abschirmeinrichtung wenigstens teilweise aus einem ferrimagnetischen Material und/oder aus einem Ferritmaterial gefertigt ist. Möglich ist auch ein ferrimagnetischer keramischer Werkstoff. Möglich sind auch andere Materialien bzw. Werkstoffe, welche wenigstens teilweise magnetische Eigenschaften aufweisen und zudem elektrisch isolierende Eigenschaften oder wenigstens eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Besonders bevorzugt ist die magnetische Abschirmeinrichtung als wenigstens ein Ferritring und/oder ein Ferritkörper ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen.
- Insbesondere weist die Sensoreinrichtung wenigstens eine Halteeinrichtung auf. Durch die Halteeinrichtung sind vorzugsweise wenigstens die magnetische Abschirmeinrichtung, die optische Schirmeinrichtung und die Isolierungseinrichtung in einem definierten Abstand zueinander aufnehmbar. Das ermöglicht eine einfach und kostengünstige Montage der Sensoreinrichtung. Die Halteeinrichtung kann auch wenigstens teilweise als Boden für die optische Schirmeinrichtung vorgesehen sein.
- Besonders bevorzugt ist wenigstens eine der wenigstens einen Sensoreinheit zur berührungslosen Erfassung wenigstens eines charakteristischen Parameters für Temperaturen geeignet und ausgebildet. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet und geeignet, elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung, zu erfassen bzw. zu absorbieren. Besonders bevorzugt ist die Sensoreinheit als eine Thermosäule bzw. ein Thermopile ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Die Sensoreinheit kann auch wenigstens ein Thermoelement und insbesondere mehrere miteinander wirkverbundene Thermoelemente aufweisen. Möglich sind auch andere thermische und/oder pyroelektrische Sensoren und/oder Bolometer und/oder fotoelektrische Detektoren bzw. Fotodioden. Die Sensoreinheit kann auch wenigstens teilweise in ein wenigstens annäherndes Vakuum eingelagert sein.
- Die Sensoreinrichtung kann auch wenigstens eine thermische Ausgleichseinrichtung umfassen. Die thermische Ausgleichseinrichtung weist insbesondere wenigstens eine Koppeleinrichtung auf, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, wenigstens eine der wenigstens einen Sensoreinheit mit der thermischen Ausgleichseinrichtung wenigstens teilweise thermisch leitend zu verbinden. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, weil dadurch Temperaturspitzen ausgleichbar sind und die Sensoreinheit somit zeitlich relativ konstanten Bedingungen unterliegt. Besonders bei Sensoreinheiten zur berührungslosen Erfassung wenigstens eines charakteristischen Parameters für Temperaturen ist ein solcher thermischer Ausgleich vorteilhaft für die Zuverlässigkeit der Erfassung. Die thermische Ausgleichseinrichtung kann auch wenigstens teilweise als Boden für die optische Schirmeinrichtung vorgesehen sein.
- Die Sensoreinrichtung kann wenigstens eine Strahlungsquelle aufweisen. Dabei ist die Strahlungsquelle vorzugsweise von der optischen Schirmeinrichtung umgeben. Die Strahlungsquelle sendet insbesondere wenigstens ein Signal insbesondere im Wellenlängenbereich des Infrarotlichts und/oder sichtbaren Lichts aus. Die Strahlungsquelle kann als Lampe und/oder als Diode oder dergleichen ausgebildet sein.
- In den Figuren zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kocheinrichtung an einem Gargerät in perspektivischer Ansicht;
- Figur 2
- eine schematisierte Kocheinrichtung in einer geschnittenen Ansicht;
- Figur 3
- eine weitere Kocheinrichtung in einer schematischen, geschnittenen Ansicht;
- Figur 4
- eine weitere Ausgestaltung einer Kocheinrichtung in einer geschnittenen Ansicht;
- Figur 5
- eine andere Ausgestaltung einer Kocheinrichtung in einer geschnittenen Ansicht;
- Figur 6
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kocheinrichtung;
- Figur 7
- eine schematische Darstellung einer magnetischen Abschirmeinrichtung in perspektivischer Ansicht;
- Figur 8
- eine schematische, perspektivische Darstellung einer optischen Schirmeinrichtung;
- Figur 9
- eine schematische, perspektivische Darstellung einer thermischen Ausgleichseinrichtung;
- Figur 10
- eine schematische, perspektivische Darstellung einer Halteeinrichtung;
- Figur 11
- eine schematische, perspektivische Darstellung einer Sensoreinheit;
- Figur 12a
- eine schematisierte Sensoreinheit mit einer Filtereinrichtung in einer geschnittenen Darstellung;
- Figur 12b
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit mit einer Filtereinrichtung in einer geschnittenen Darstellung;
- Figur 13
- eine schematisierte Sensoreinrichtung in einer Draufsicht; und
- Figur 14
- eine Sensoreinrichtung in einer Explosionsdarstellung.
- Die
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kocheinrichtung 1, welche hier als Teil eines Gargerätes 100 ausgeführt ist. Die Kocheinrichtung 1 bzw. das Gargerät 100 können sowohl als Einbaugerät als auch als autarke Kocheinrichtung 1 bzw. alleinstehendes Gargerät 100 ausgebildet sein. - Die Kocheinrichtung 1 umfasst hier ein Kochfeld 11 mit vier Kochstellen 21. Jede der Kochstellen 21 weist hier wenigstens einen beheizbaren Kochbereich 31 zum Garen von Speisen auf. Zur Beheizung des Kochbereichs 31 ist insgesamt eine oder aber für jede Kochstelle 21 jeweils eine hier nicht dargestellte Heizeinrichtung 2 vorgesehen. Die Heizeinrichtungen 2 sind als Induktionsheizquellen ausgebildet und weisen dazu jeweils eine Induktionseinrichtung 12 auf. Möglich ist aber auch, dass ein Kochbereich 31 keiner bestimmten Kochstelle 21 zugeordnet ist, sondern einen beliebigen Ort auf dem Kochfeld 11 darstellt. Dabei kann der Kochbereich 31 mehrere Induktionseinrichtungen 12 und insbesondere mehrere Induktionsspulen aufweisen und als Teil einer sogenannten Vollflächeninduktionseinheit ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei einem solchen Kochbereich 31 einfach ein Topf an einer beliebigen Stelle auf das Kochfeld 11 gestellt werden, wobei während des Kochbetriebes nur die entsprechenden Induktionsspulen im Bereich des Topfes angesteuert werden oder aktiv sind. Andere Arten von Heizeinrichtungen 2 sind aber auch möglich, wie z.B. Gas-, Infrarot- oder Widerstandsheizquellen.
- Die Kocheinrichtung 1 ist hier über die Bedieneinrichtungen 105 des Gargerätes 100 bedienbar. Die Kocheinrichtung 1 kann aber auch als autarke Kocheinrichtung 1 mit einer eigenen Bedien- und Steuereinrichtung ausgebildet sein. Möglich ist auch eine Bedienung über eine berührungsempfindliche Oberfläche oder einen Touchscreen oder aus der Ferne über einen Computer, ein Smartphone oder dergleichen.
- Das Gargerät 100 ist hier als ein Herd mit einem Garraum 103 ausgebildet, welcher durch eine Garraumtür 104 verschließbar ist. Der Garraum 104 kann durch verschiedene Heizquellen, wie beispielsweise eine Umluftheizquelle, beheizt werden. Weitere Heizquellen, wie ein Oberhitzeheizkörper und ein Unterhitzeheizkörper sowie eine Mikrowellenheizquelle oder eine Dampfquelle und dergleichen können vorgesehen sein.
- Weiterhin weist die Kocheinrichtung 1 eine hier nicht dargestellte Sensoreinrichtung 3 auf, welche zur Erfassung wenigstens einer wenigstens einen Zustand des Kochbereichs 31 charakterisierenden physikalischen Größe geeignet ist. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung 3 eine Größe erfassen, über welche die Temperatur eines Topfes bestimmt werden kann, der in dem Kochbereich 31 abgestellt ist. Dabei kann jedem Kochbereich 31 und/oder jeder Kochstelle 21 eine Sensoreinrichtung 3 zugordnet sein. Möglich ist aber auch, dass mehrere Kochbereiche 31 und/oder Kochstellen 21 vorgesehen sind, von denen aber nicht alle eine Sensoreinrichtung 3 aufweisen. Die Sensoreinrichtung 3 ist hier mit einer Steuereinrichtung 106 wirkverbunden. Die Steuereinrichtung 106 ist dazu ausgebildet, die Heizeinrichtungen 2 in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung 3 erfassten Parameter zu steuern.
- Die Kocheinrichtung 1 ist bevorzugt für einen automatischen Kochbetrieb ausgebildet und verfügt über verschiedene Automatikfunktionen. Beispielsweise kann mit der Automatikfunktion eine Suppe kurz aufgekocht und anschließend warm gehalten werden, ohne dass ein Benutzer den Kochvorgang betreuen oder eine Heizstufe einstellen muss. Dazu stellt er den Topf mit der Suppe auf eine Kochstelle 21 und wählt über die Bedieneinrichtung 105 die entsprechende Automatikfunktion, hier z. B. ein Aufkochen mit anschließendem Warmhalten bei 60°C oder 70°C oder dgl.
- Mittels der Sensoreinrichtung 3 wird während des Kochvorgangs die Temperatur des Topfbodens ermittelt. In Abhängigkeit der gemessenen Werte stellt die Steuereinrichtung 106 die Heizleistung der Heizeinrichtung 2 entsprechend ein. Dabei wird die Temperatur des Topfbodens fortlaufend überwacht, sodass bei Erreichen der gewünschten Temperatur bzw. beim Aufkochen der Suppe die Heizleistung heruntergeregelt wird. Beispielsweise ist es durch die Automatikfunktion auch möglich, einen längeren Garvorgang bei einer oder mehreren verschiedenen gewünschten Temperaturen durchzuführen, z. B. um Milchreis langsam gar ziehen zu lassen.
- In der
Figur 2 ist eine Kocheinrichtung 1 in einer geschnittenen Seitenansicht stark schematisiert dargestellt. Die Kocheinrichtung 1 weist hier eine als Glaskeramikplatte 15 ausgebildete Trägereinrichtung 5 auf. Die Glaskeramikplatte 15 kann insbesondere als Ceranfeld oder dergleichen ausgebildet sein oder wenigstens ein solches umfassen. Möglich sind auch andere Arten von Trägereinrichtungen 5. Auf der Glaskeramikplatte 15 befindet sich hier ein Kochgeschirr oder Gargutbehälter 200, beispielsweise ein Topf oder eine Pfanne, in welchem Gargut bzw. Speisen gegart werden können. Weiterhin ist eine Sensoreinrichtung 3 vorgesehen, welche hier Wärmestrahlung in einem Erfassungsbereich 83 erfasst. Der Erfassungsbereich 83 ist dabei in Einbaulage der Kocheinrichtung 1 oberhalb der Sensoreinrichtung 3 vorgesehen und erstreckt sich nach oben durch die Glaskeramikplatte 15 bis hin zum Gargutbehälter 200 und darüber hinaus, falls dort kein Gargutbehälter 200 platziert ist. Unterhalb der Glaskeramikplatte 15 ist eine Induktionseinrichtung 12 zur Beheizung des Kochbereichs 31 angebracht. Die Induktionseinrichtung 12 ist hier ringförmig ausgebildet und weist in der Mitte eine Ausnehmung auf, in welcher die Sensoreinrichtung 3 angebracht ist. Eine solche Anordnung der Sensoreinrichtung 3 hat den Vorteil, dass auch bei einem nicht mittig auf der Kochstelle 21 ausgerichtetem Gargutbehälter 200 dieser noch in dem Erfassungsbereich 83 der Sensoreinrichtung steht. In anderen, hier nicht gezeigten Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung 3 auch nicht mittig in der Induktionseinrichtung angeordnet sein. Weist eine Induktionseinrichtung beispielsweise eine Zweikreisinduktionsspule auf, so kann wenigstens eine Sensoreinrichtung 3 in einem zwischen den zwei Induktionsspulen der Induktionseinrichtung vorgesehenen Zwischenraum angeordnet sein. - Die
Figur 3 zeigt eine schematisierte Kocheinrichtung 1 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Kocheinrichtung 1 weist eine Glaskeramikplatte 15 auf, unterhalb welcher die Induktionseinrichtung 12 und die Sensoreinrichtung 3 angebracht sind. - Die Sensoreinrichtung 3 weist eine erste Sensoreinheit 13 und eine andere Sensoreinheit 23 auf. Beide Sensoreinheiten 13, 23 sind zur berührungslosen Erfassung von Wärmestrahlung geeignet und als Thermosäule bzw. Thermopile ausgebildet. Die Sensoreinheiten 13, 23 sind mit jeweils einer Filtereinrichtung 43, 53 ausgestattet und zur Erfassung von Wärmestrahlung, welche vom Kochbereich 31 ausgeht, vorgesehen. Die Wärmestrahlung geht beispielsweise vom Boden eines Gargutbehälters 200 aus, durchdringt die Glaskeramikplatte 15 und gelangt auf die Sensoreinheiten 13, 23. Die Sensoreinrichtung 3 ist vorteilhafterweise direkt unterhalb der Glaskeramikplatte 15 angebracht, um einen möglichst großen Anteil der vom Kochbereich 31 ausgehenden Wärmestrahlung ohne große Verluste erfassen zu können. Damit sind die Sensoreinheiten 13, 23 dicht unterhalb der Glaskeramikplatte 15 vorgesehen.
- Weiterhin ist eine magnetische Abschirmeinrichtung 4 vorgesehen, welche hier aus einem Ferritkörper 14 besteht. Der Ferritkörper 14 ist hier im Wesentlichen als ein hohler Zylinder ausgebildet und umgibt ringartig die Sensoreinheiten 13, 23. Die magnetische Abschirmeinrichtung 4 schirmt die Sensoreinrichtung 3 gegen elektromagnetische Wechselwirkungen und insbesondere gegen das elektromagnetische Feld der Induktionseinrichtung 12 ab. Ohne eine solche Abschirmung könnte das magnetische Feld, welches die Induktionseinrichtung 12 beim Betrieb erzeugt, in unerwünschter Weise auch Teile der Sensoreinrichtung 3 erwärmen und somit zu einer unzuverlässigen Temperaturerfassung und einer schlechteren Messgenauigkeit führen. Die magnetische Abschirmeinrichtung 4 verbessert somit die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Temperaturerfassung erheblich.
- Die magnetische Abschirmeinrichtung 4 kann auch wenigstens zu einem Teil aus wenigstens einem wenigstens teilweise magnetischen Material und einem wenigstens teilweise elektrisch nicht-leitenden Material bestehen. Das magnetische Material und das elektrisch nicht-leitende Material können dabei abwechselnd und schichtartig angeordnet sein. Möglich sind auch andere Materialien bzw. Werkstoffe, welche wenigstens teilweise magnetische Eigenschaften aufweisen und zudem elektrisch isolierende Eigenschaften oder wenigstens eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
- Die Sensoreinrichtung 3 weist wenigstens eine optische Schirmeinrichtung 7 auf, welche dazu vorgesehen ist, Strahlungseinflüsse und insbesondere Wärmestrahlung abzuschirmen, die von außerhalb des Erfassungsbereichs 83 auf die Sensoreinheiten 13, 23 wirken. Dazu ist die optische Schirmeinrichtung 7 hier als eine Röhre oder ein Zylinder 17 ausgebildet, wobei der Zylinder 17 hohl ausgestaltet ist und die Sensoreinheiten 13, 23 etwa ringförmig umgibt. Der Zylinder 17 ist hier aus Edelstahl gefertigt. Das hat den Vorteil, dass der Zylinder 17 eine reflektive Oberfläche aufweist, welche einen großen Anteil der viel Wärmestrahlung reflektiert bzw. möglichst wenig Wärmestrahlung absorbiert. Die hohe Reflektivität der Oberfläche an der Außenseite des Zylinders 17 ist besonders vorteilhaft für die Abschirmung gegen Wärmestrahlung. Die hohe Reflektivität der Oberfläche an der Innenseite des Zylinders 17 ist auch vorteilhaft, um Wärmestrahlung aus (und insbesondere nur aus) dem Erfassungsbereich 83 zu den Sensoreinheiten 13, 23 hinzuleiten. Die optische Schirmeinrichtung 7 kann auch als eine Wandung ausgestaltet sein, welche die Sensoreinrichtung 13, 23 wenigstens teilweise und bevorzugt ringartig umgibt. Der Querschnitt kann rund, mehreckig, oval oder abgerundet sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung als Konus.
- Weiterhin ist eine Isolierungseinrichtung 8 zur thermischen Isolierung vorgesehen, welche zwischen der optischen Schirmeinrichtung 7 und der magnetischen Abschirmeinrichtung 4 angeordnet ist. Die Isolierungseinrichtung 8 besteht hier aus einer Luftschicht 18, welche sich zwischen dem Ferritkörper 14 und dem Zylinder 17 aufhält. Vorzugsweise findet kein Austausch mit der Umgebungsluft statt, um Konvektion zu vermeiden. Möglich ist aber auch ein Austausch mit der Umgebungsluft. Durch die Isolierungseinrichtung 8 wird insbesondere einer Wärmeleitung vom Ferritkörper 14 zum Zylinder 17 entgegen gewirkt. Zudem ist der Zylinder 17, wie bereits oben erwähnt, mit einer reflektierenden Oberfläche ausgerüstet, um einem Wärmeübergang vom Ferritkörper 14 zum Zylinder 17 durch Wärmestrahlung entgegen zu wirken. Eine solche Zwiebelschalen-artige Anordnung mit einer äußeren magnetischen Abschirmeinrichtung 4 und einer inneren optischen Schirmeinrichtung 7 sowie einer dazwischen liegenden Isolierungseinrichtung 8 bietet eine besonders gute Abschirmung der Sensoreinheiten 13, 23 vor Strahlungseinflüssen von außerhalb des Erfassungsbereichs 83. Das wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Reproduzierbarkeit bzw. Zuverlässigkeit der Temperaturerfassung aus. Die Isolierungseinrichtung 8 hat insbesondere eine Dicke zwischen etwa 0,5 mm und 5 mm und bevorzugt eine Dicke von 0,8 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt eine Dicke von circa 1 mm.
- Die Isolierungseinrichtung 8 kann aber auch wenigstens ein Medium mit einer entsprechend geringen Wärmeleitung, wie z. B. ein Schaumstoffmaterial und/oder ein Polystyrolkunststoff oder einen anderen geeigneten Isolierstoff umfassen.
- Die Sensoreinheiten 13, 23 sind hier an einer thermischen Ausgleichseinrichtung 9 thermisch leitend angeordnet und insbesondere thermisch leitend mit der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 gekoppelt. Die thermische Ausgleichseinrichtung 9 weist dazu zwei Koppeleinrichtungen 29 auf, welche hier als Vertiefungen ausgebildet sind, in denen die Sensoreinheiten 13, 23 passgenau eingebettet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Sensoreinheiten 13, 23 auf einem gemeinsamen und relativ konstanten Temperaturniveau befinden. Zudem sorgt die thermische Ausgleichseinrichtung 9 für eine homogene Eigentemperatur der Sensoreinheit 13, 23, wenn sich diese im Betrieb der Kocheinrichtung 1 erwärmt. Eine ungleiche Eigentemperatur kann insbesondere bei als Thermosäulen ausgebildeten Sensoreinheiten 13, 23 zu Artefakten bei der Erfassung führen. Zur Vermeidung einer Erwärmung der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 durch den Zylinder 17, ist eine Beabstandung zwischen Zylinder 17 und thermischer Ausgleichseinrichtung 9 vorgesehen. Die Kupferplatte 19 kann auch als Boden 27 des Zylinders 17 vorgesehen sein.
- Um eine geeignete thermische Stabilisierung zu ermöglichen, ist die thermische Ausgleichseinrichtung 9 hier als eine massive Kupferplatte 19 ausgebildet. Möglich ist aber auch wenigstens zum Teil ein anderer Werkstoff mit einer entsprechend hohen Wärmekapazität und/oder einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
- Die Sensoreinrichtung 3 weist hier eine Strahlungsquelle 63 auf, welche zur Bestimmung der Reflexionseigenschaften des Messsystems bzw. des Emissionsgrades eines Gargutbehälters 200 einsetzbar ist. Die Strahlungsquelle 63 ist hier als eine Lampe 111 ausgebildet, welche ein Signal im Wellenlängenbereich des Infrarotlichts sowie des sichtbaren Lichts aussendet. Die Strahlungsquelle 63 kann auch als Diode oder dergleichen ausgebildet sein. Die Lampe 111 wird hier neben der Reflexionsbestimmung auch zur Signalisierung des Betriebszustandes der Kocheinrichtung 1 eingesetzt.
- Um die Strahlung der Lampe 111 auf den Erfassungsbereich 83 zu fokussieren, ist ein Bereich der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 bzw. der Kupferplatte 19 als ein Reflektor 39 ausgebildet. Dazu weist die Kupferplatte 19 eine konkav gestaltete Senke auf, in welcher die Lampe 111 angeordnet ist. Die Kupferplatte 19 ist zudem mit einer goldhaltigen Beschichtung überzogen, um die Reflektivität zu erhöhen. Die goldhaltige Schicht hat den Vorteil, dass sie die thermische Ausgleichseinrichtung 9 auch vor Korrosion schützt.
- Die thermische Ausgleichseinrichtung 9 ist an einer als Kunststoffhalter ausgeführten Halteeinrichtung 10 angebracht. Die Halteeinrichtung 10 weist eine hier nicht dargestellte Verbindungseinrichtung 20 auf, mittels welcher die Halteeinrichtung 10 an einer Auflageeinrichtung 30 verrastbar ist. Die Auflageeinrichtung 30 ist hier als eine Leiterkarte 50 ausgebildet. Auf der Auflageeinrichtung 30 bzw. der Leiterkarte 50 können auch weitere Bauteile vorgesehen sein, wie z. B elektronische Bauelemente, Steuer- und Recheneinrichtungen und/oder Befestigungs- oder Montageelemente.
- Zwischen der Glaskeramikplatte 15 und der Induktionseinrichtung 12 ist eine Dichtungseinrichtung 6 vorgesehen, welche hier als eine Mikanitschicht 16 ausgebildet ist. Die Mikanitschicht 16 dient zur thermischen Isolierung, damit die Induktionseinrichtung 12 nicht durch die Wärme des Kochbereichs 31 erhitzt wird. Zudem ist hier noch eine Mikanitschicht 16 zur thermischen Isolierung zwischen dem Ferritkörper 14 und der Glaskeramikplatte 15 vorgesehen. Das hat den Vorteil, dass die Wärmeübertragung von der im Betrieb heißen Glaskeramikplatte 15 zum Ferritkörper 14 stark einschränkt ist. Dadurch geht vom Ferritkörper 14 kaum Wärme aus, welche auf die Isolierungseinrichtung 8 oder die optische Schirmeinrichtung übertragen werden könnte. Die Mikanitschicht 16 wirkt somit einem unerwünschten Wärmeübergang auf die Sensoreinrichtung 3 entgegen, was die Zuverlässigkeit der Messungen erhöht. Zudem dichtet die Mikantischicht 16 die Sensoreinrichtung 3 staubdicht gegen die restlichen Bereiche der Kocheinrichtung 1 ab. Die Mikanitschicht 16 hat insbesondere eine Dicke zwischen etwa 0,2 mm und 4 mm, vorzugsweise von 0,2 mm bis 1,5 mm und besonders bevorzugt eine Dicke von 0,3 mm bis 0,8 mm.
- Die Kocheinrichtung 1 weist an der Unterseite eine Abdeckeinrichtung 41 auf, welche hier als eine Aluminiumplatte ausgebildet ist und die Induktionseirichtung 12 abdeckt. Die Abdeckeirichtung 41 ist mit einem Gehäuse 60 der Sensoreinrichtung 3 über eine Verschraubung 122 verbunden. Innerhalb des Gehäuses 60 ist die Sensoreinrichtung 3 relativ zur der Glaskeramikplatte 15 elastisch angeordnet. Dazu ist eine Dämpfungseinrichtung 102 vorgesehen, welche hier eine Federeinrichtung 112 aufweist.
- Die Federeinrichtung 112 ist an einem unteren Ende mit der Innenseite des Gehäuses 60 und an einem oberen Ende mit der Leiterkarte 50 verbunden. Dabei drückt die Federeinrichtung 112 die Leiterkarte 50 mit dem Ferritkörper 14 und die auf diesem angebrachte Mikanitschicht 16 nach oben gegen die Glaskeramikplatte 15. Eine solche elastische Anordnung ist besonders vorteilhaft, da die Sensoreinrichtung 3 aus messtechnischen Gründen möglichst nah an der Glaskeramikplatte 15 angeordnet sein soll. Diese direkt benachbarte Anordnung der Sensoreinrichtung 3 an der Glaskeramikplatte 15 könnte bei Stößen oder Schlägen auf die Glaskeramikplatte 15 zu Beschädigungen an dieser führen. Durch die elastische Aufnahme der Sensoreinrichtung 3 relativ zu der Trägereinrichtung 5 werden Stöße oder Schläge auf die Glaskeramikplatte 15 gedämpft und solche Schäden somit zuverlässig vermieden.
- Eine beispielhafte Messung, bei welcher die Temperatur des Bodens eines auf der Glaskeramikplatte 15 stehenden Topfes mit der Sensoreinrichtung 3 bestimmt werden soll, ist nachfolgend kurz erläutert:
- Bei der Messung erfasst die erste Sensoreinheit 13 vom Topfboden ausgehende Wärmestrahlung als Mischstrahlung zusammen mit der Wärmestrahlung, welche von der Glaskeramikplatte 15 ausgesendet wird. Um daraus eine Strahlungsleistung des Topfbodens ermitteln zu können, wird der Anteil der von der Glaskeramikplatte 15 ausgehenden Strahlungsleistung aus der Mischstrahlungsleistung herausgerechnet. Um diesen Anteil zu bestimmen, ist die andere Sensoreinheit 23 dazu vorgesehen, nur die Wärmestrahlung der Glaskeramikplatte 15 zu erfassen. Dazu weist die andere Sensoreinheit 23 eine Filtereinrichtung 53 auf, welche im Wesentlichen nur Strahlung mit einer Wellenlänge größer 5 µm zur Sensoreinheit 23 durchlässt. Grund dafür ist, dass Strahlung mit einer Wellenlänge größer 5 µm nicht bzw. kaum von der Glaskeramikplatte 15 durchgelassen wird. Die andere Sensoreinheit 23 erfasst also im Wesentlichen die von der Glaskeramikplatte 15 ausgesendete Wärmestrahlung. Mit der Kenntnis des Anteils der Wärmestrahlung, welche von der Glaskeramikplatte 15 ausgesendet wird, kann in an sich bekannterweise der Anteil der Wärmestrahlung, welche vom Topfboden ausgeht, bestimmt werden.
- Für ein gutes Messergebnis ist es wünschenswert, dass ein möglichst großer Teil der vom Topfboden ausgehenden Wärmestrahlung auf die erste Sensoreinheit 13 gelangt und von dieser erfasst wird. Für Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 4 µm weist die Glaskeramikplatte 15 hier eine Transmission von ungefähr 50% auf. Somit kann in diesem Wellenlängenbereich ein großer Teil der vom Topfboden ausgehenden Wärmestrahlung durch die Glaskeramikplatte 15 gelangen. Eine Erfassung in diesem Wellenlängenbereich ist daher besonders günstig. Entsprechend ist die erste Sensoreinheit 13 mit einer Filtereinrichtung 43 ausgestattet, die für Strahlung in diesem Wellenlängenbereich sehr durchlässig ist, während die Filtereinrichtung 43 Strahlung aus anderen Wellenlängenbereichen im Wesentlichen reflektiert. Die Filtereinrichtungen 43, 53 sind hier jeweils als ein Interferenzfilter 433 ausgebildet und insbesondere als ein Bandpassfilter bzw. als ein Langpassfilter ausgeführt. In anderen Ausführungsformen kann eine Erfassung der Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 3µm und 5µm und insbesondere im Bereich von 3,1µm bis 4,2µm vorgesehen sein, wobei die jeweilige Sensoreinheit und Filtereinrichtung dann jeweils entsprechend ausgebildet bzw. angepasst ist.
- Die Ermittlung einer Temperatur aus einer bestimmten Strahlungsleistung ist ein an sich bekanntes Verfahren. Entscheidend dabei ist, dass der Emissionsgrad des Körpers bekannt ist, von welchem die Temperatur bestimmt werden soll. Im vorliegenden Fall muss für eine zuverlässige Temperaturbestimmung also der Emissionsgrad des Topfbodens bekannt sein oder ermittelt werden. Die Sensoreinrichtung 3 hat hier den Vorteil, dass sie zur Bestimmung des Emissionsgrades eines Gargutbehälters 200 ausgebildet ist. Das ist besonders vorteilhaft, da somit ein beliebiges Kochgeschirr verwendet werden kann und nicht etwa nur ein bestimmter Gargutbehälter, dessen Emissionsgrad vorher bekannt sein muss.
- Um den Emissionsgrad des Topfbodens zu bestimmten, sendet die Lampe 111 ein Signal, insbesondere ein Lichtsignal, aus, welches einen Anteil an Wärmestrahlung im Wellenlängenbereich des Infrarotlichts aufweist. Die Strahlungsleistung bzw. die Wärmestrahlung der Lampe 111 gelangt durch die Glaskeramikplatte 15 auf den Topfboden und wird dort teilweise reflektiert und teilweise absorbiert. Die vom Topfboden reflektierte Strahlung gelangt durch die Glaskeramikplatte 15 zurück zu der Sensoreinrichtung 3, wo sie von der ersten Sensoreinheit 13 erfasst wird. Gleichzeitig mit der vom Topfboden reflektierten und von der Glaskeramikplatte 15 transmittierten Signalstrahlung gelangt auch die eigene Wärmestrahlung des Topfbodens sowie die Wärmestrahlung der Glaskeramikplatte 15 auf die erste Sensoreinheit 13. Daher wird anschließend die Lampe 111 ausgeschaltet und nur die Wärmestrahlung des Topfbodens und der Glaskeramikplatte 15 erfasst. Der Anteil der reflektierten Signalstrahlung, aus dem der Emissionsgrad des Topfbodens ermittelbar ist, ergibt sich dann prinzipiell als Differenz aus der zuvor erfassten Gesamtstrahlung bei eingeschalteter Lampe 111 abzüglich der Wärmestrahlung des Topfbodens und der Glaskeramikplatte bei ausgeschalteter Lampe 111.
- Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens ein Referenzwert hinsichtlich reflektierter Strahlung und zugehörigem Emissionsgrad in einer mit der Sensoreinrichtung zusammenwirkenden und in den Figuren nicht dargestellten Speichereinheit hinterlegt, wobei die Speichereinheit beispielsweise an der Leiterplatte 50 angeordnet sein kann. Der jeweilige tatsächliche Emissionsgrad des Topfbodens ist dann basierend auf einem Vergleich der reflektierten Signalstrahlung mit dem wenigstens einen Referenzwert ermittelbar.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Anteil der vom Topfboden absorbierten Signalstrahlung bestimmt. Dieser ergibt sich nach an sich bekannten Verfahren aus der von der Lampe 111 ausgesendeten Strahlungsleistung abzüglich der vom Topfboden reflektierten Signalstrahlung. Die Strahlungsleistung der Lampe 111 ist dabei entweder fest eingestellt und somit bekannt oder wird beispielsweise durch eine Messung mit der anderen Sensoreinheit 23 bestimmt. Die andere Sensoreinheit 23 erfasst dabei einen Wellenlängenbereich der Signalstrahlung, welche nahezu vollständig von der Glaskeramikplatte 15 reflektiert wird. Somit kann die ausgesendete Strahlungsleistung in sehr gut geeigneter Näherung bestimmt werden, wobei unter anderem eine Wellenlängenabhängigkeit der Strahlungsleitung bzw. das Spektrum der Lampe 111 berücksichtigt werden muss. Mit Kenntnis des Anteils der vom Topfboden absorbierten Signalstrahlung kann der Absorptionsgrad des Topfbodens in bekannter Weise bestimmt werden. Da das Absorptionsvermögen eines Körpers prinzipiell dem Emissionsvermögen eines Körpers entspricht, kann aus dem Absorptionsgrad des Topfbodens der gesuchte Emissionsgrad hergeleitet werden. Mit der Kenntnis des Emissionsgrades und des Anteils der Wärmestrahlung, welche vom Topfboden ausgeht, kann sehr zuverlässig die Temperatur des Topfbodens bestimmt werden.
- Der Emissionsgrad wird bevorzugt in möglichst kurzen Intervallen fortlaufend neu bestimmt. Das hat den Vorteil, dass eine spätere Veränderung des Emissionsgrades nicht zu einem verfälschten Messergebnis führt. Eine Veränderung des Emissionsgrades kann beispielsweise dann auftreten, wenn der Kochgeschirrboden unterschiedliche Emissionsgrade aufweist und auf der Kochstelle 21 verschoben wird. Unterschiedliche Emissionsgrade sind sehr häufig an Kochgeschirrböden zu beobachten, da z. B. bereits leichte Verschmutzungen, Korrosionen oder auch unterschiedliche Beschichtungen bzw. Lackierungen einen großen Einfluss auf den Emissionsgrad haben können.
- Die Lampe 111 wird hier neben der Emissionsgradbestimmung bzw. der Bestimmung des Reflexionsverhaltens des Messsystems auch zur Signalisierung des Betriebszustandes der Kocheinrichtung 1 eingesetzt. Dabei umfasst das Signal der Lampe 111 auch sichtbares Licht, welches durch die Glaskeramikplatte 15 wahrnehmbar ist. Beispielsweise zeigt die Lampe 111 einem Benutzer an, dass eine Automatikfunktion in Betrieb ist. Eine solche Automatikfunktion kann z. B. ein Kochbetrieb sein, bei dem die Heizeinrichtung 2 in Abhängigkeit der ermittelten Topftemperatur automatisch gesteuert wird. Das ist besonders vorteilhaft, da das Aufleuchten der Lampe 111 den Benutzer nicht verwirrt. Der Benutzer weiß erfahrungsgemäß, dass das Aufleuchten eine Betriebsanzeige darstellt und zum normalen Erscheinungsbild der Kocheinrichtung 1 gehört. Er kann sich also sicher sein, dass ein Aufblitzen der Lampe 111 nicht etwa eine Funktionsstörung ist und die Kocheinrichtung 1 möglicherweise nicht mehr richtig funktioniert. Die Lampe 111 kann auch in einer bestimmten Dauer sowie in bestimmten Abständen aufleuchten. Möglich ist es z. B. auch, dass über unterschiedliche Blinkfrequenzen unterschiedliche Betriebszustände ausgegeben werden können. Es sind auch unterschiedliche Signale über unterschiedliche an/aus-Folgen möglich. Vorteilhafterweise ist für jede Kochstelle 21 bzw. jeden (möglichen) Kochbereich 31 eine Sensoreinrichtung 3 mit einer Strahlungsquelle 63 vorgesehen, welche dazu geeignet ist, wenigstens einen Betriebszustand anzuzeigen.
- Für die notwendigen Berechnungen zur Bestimmung der Temperatur sowie für die Auswertung der erfassten Größen kann wenigstens eine Recheneinheit vorgesehen sein. Die Recheneinheit kann dabei wenigstens teilweise auf der Leiterkarte 50 vorgesehen sein. Es kann aber auch beispielsweise die Steuereinrichtung 106 entsprechend ausgebildet sein oder es ist wenigstens eine separate Recheneinheit vorgesehen.
- Die
Figur 4 zeigt eine Weiterbildung, bei welcher unterhalb der Glaskeramikplatte 15 ein Sicherheitssensor 73 befestigt ist. Der Sicherheitssensor 73 ist hier als ein temperaturempfindlicher Widerstand ausgebildet, wie beispielsweise ein Heißleiter, insbesondere ein NTC-Sensor, und thermisch leitend mit der Glaskeramikplatte 15 verbunden. Der Sicherheitssensor 73 ist hier dazu vorgesehen, um eine Temperatur des Kochbereichs 31 und insbesondere der Glaskeramikplatte 15 erfassen zu können. Übersteigt die Temperatur einen bestimmten Wert, besteht die Gefahr der Überhitzung und die Heizeinrichtungen 2 werden ausgeschaltet. Dazu ist der Sicherheitssensor 73 mit einer hier nicht dargestellten Sicherheitseinrichtung wirkverbunden, welche in Abhängigkeit der erfassten Temperatur einen Sicherheitszustand auslösen kann. Ein solcher Sicherheitszustand hat z. B. die Abschaltung der Heizeinrichtungen 2 bzw. der Kocheinrichtung 1 zur Folge. - Zusätzlich ist der Sicherheitssensor 73 hier als eine weitere Sensoreinheit 33 der Sensoreinrichtung 3 zugeordnet. Dabei werden die von dem Sicherheitssensor 73 erfassten Werte auch für die Bestimmung der Temperatur durch die Sensoreinrichtung 3 berücksichtigt. Insbesondere bei der Bestimmung der Temperatur der Glaskeramikplatte 15 finden die Werte des Sicherheitssensors 73 Verwendung. So kann z. B. die Temperatur, welche mittels der anderen Sensoreinheit 23 über die erfasste Wärmestrahlung bestimmt wurde, mit der vom Sicherheitssensor 73 ermittelten Temperatur verglichen werden. Dieser Abgleich kann einerseits zur Kontrolle der Funktion der Sensoreinrichtung 3 dienen, andererseits aber auch für eine Abstimmung bzw. Einstellung der Sensoreinrichtung 3 eingesetzt werden.
- In der
Figur 5 ist ebenfalls eine Sensoreinrichtung 3 gezeigt, bei welcher ein Sicherheitssensor 73 als eine weitere Sensoreinheit 33 der Sensoreinrichtung 3 zugeordnet ist. Im Unterschied zu der in derFigur 4 beschriebenen Ausgestaltung ist hier aber keine andere Sensoreinheit 23 vorgesehen. Die Aufgabe der anderen Sensoreinheit 23 wird hier durch den Sicherheitssensor 73 übernommen. Der Sicherheitssensor 73 dient zur Ermittlung der Temperatur der Glaskeramikplatte 15. Beispielsweise kann mit Kenntnis dieser Temperatur aus der Wärmestrahlung, welche die erste Sensoreinheit 13 erfasst, der Anteil eines Topfbodens bestimmt werden. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die andere Sensoreinheit 23 sowie eine dazugehörende Filtereinrichtung 53 eingespart werden können. Die andere Sensoreinheit 23 kann als zweite Sensoreinheit bezeichnet werden. Die weitere Sensoreinheit 33 kann als dritte Sensoreinheit bezeichnet werden. In der Ausgestaltung nachFig. 5 sind nur die erste Sensoreinheit und die dritte Sensoreinheit vorgesehen. - Eine weitere Ausführung einer Kocheinrichtung 1 ist in der
Figur 6 gezeigt. Hier ist eine gemeinsame Dichtungseinrichtung 6 für die Induktionseinrichtung 12 und den Ferritkörper 14 der Sensoreinrichtung 3 vorgesehen. Die Dichtungseinrichtung 6 ist als eine Mikanitschicht 16 ausgebildet, welche im Erfassungsbereich 83 der Sensoreinrichtung 3 eine Ausnehmung aufweist. - Die
Figur 7 zeigt eine schematisierte, magnetische Abschirmeinrichtung 4, welche als ein hohler, zylindrischer Ferritkörper 14 ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da der Ferritkörper 14 die zu schützenden Bereiche und Teile ringförmig umschließt. Vorzugsweise weist die Wandung des Ferritkörpers 14 eine Stärke von etwa 1 mm bis 10 mm und insbesondere von 2 mm bis 5 mm auf und besonders bevorzugt von 2,5 mm bis 4 mm und insbesondere von 3 mm oder mehr auf. - In der
Figur 8 ist eine optische Schirmeinrichtung 7 schematisch dargestellt, welche hier als ein Zylinder 17 ausgebildet ist. Der Zylinder weist hier drei Rasteinrichtungen 80 auf, die zur Verbindung mit einer Halteeinrichtung 10 geeignet sind. - Eine thermische Ausgleichseinrichtung 9 ist in der
Figur 9 dargestellt. Die thermische Ausgleichseinrichtung 9 ist als eine Kupferplatte 19 ausgeführt. Vorzugsweise weist die Kupferplatte eine Dicke von 0,5 mm bis 4 mm oder sogar 10 mm oder mehr auf und besonders bevorzugt von 0,8 mm bis 2 mm und insbesondere von 1 mm oder mehr. Die Kupferplatte 19 weist hier zwei Koppeleinrichtungen 29 auf. Die Koppeleinrichtung 29 ist dazu geeignet und vorgesehen, eine Sensoreinheit 13, 23 thermisch leitend aufzunehmen. Weiterhin weist die Kupferplatte 19 eine Reflektoreinrichtung 39 auf, welche die Strahlung einer Strahlungsquelle 63 reflektieren und insbesondere bündeln kann. -
Figur 10 zeigt eine Halteeinrichtung 10, die als Kunststoffhalter ausgeführt ist. Die Halteeinrichtung 10 weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,3 mm und 3 mm oder sogar 6 mm auf und besonders bevorzugt eine Dicke von 1 mm oder mehr. Die Halteeinrichtung 10 umfasst beispielsweise drei Verbindungseinrichtungen, von denen hier nur zwei Verbindungseinrichtungen 20 in der Figur sichtbar sind, mittels welcher die Halteeinrichtung 10 z. B. mit einer Auflageeinrichtung 30 verbindbar ist. Weiterhin weist die Halteeinrichtung 10 drei Aufnahmeeinrichtungen 40 auf, die hier als Stege ausgebildet sind. Die Aufnahmeeinrichtungen 40 sind dazu geeignet, die optische Schirmeinrichtung 7 aufzunehmen und in einem definierten Abstand zu der magnetischen Abschirmeinrichtung 4 anzuordnen. Zur Durchführung von Kontakten sind Aufnahmeöffnungen 70 vorgesehen. Die Halteeinrichtung 10 kann auch weitere, hier nicht gezeigte Aufnahmeeinrichtungen 40 aufweisen, welche z. B. als Vertiefung, Erhebung, Steg und/oder Ringnut oder dergleichen ausgebildet sein können. Solche Aufnahmeeinrichtungen 40 sind insbesondere zur definierten Anordnung einer magnetischen Abschirmeinrichtung 4, einer optischen Schirmeinrichtung 7, einer thermischen Ausgleichseinrichtung 9, einer Isolierungseinrichtung 8 und/oder einer Auflageeinrichtung 30 vorgesehen. - In
Figur 11 ist eine Sensoreinheit 13 zur berührungslosen Erfassung von Wärmestrahlung aufgeführt. Die Sensoreinheit 13 ist als eine Thermosäule bzw. Thermopile ausgebildet. Die Sensoreinheit 13 weist Kontakte auf, um sie beispielsweise mit einer Leiterkarte 50 bzw. Platine zu verbinden. In einem oberen Bereich der Sensoreinheit 13 befindet sich der Bereich, in welchem die Wärmestrahlung erfasst wird. Auf diesem Bereich ist hier eine Filtereinrichtung 43 angeordnet. -
Figur 12a zeigt eine als Thermosäule ausgebildete Sensoreinheit 13 mit einer Filtereinrichtung 43 in einer geschnittenen, schematischen Seitenansicht. Die Filtereinrichtung 43 ist hier auf dem Bereich angeordnet, in welchen die Wärmestrahlung auf die Sensoreinheit 13 trifft und erfasst wird. Die Filtereinrichtung 43 ist hier mit einem adhäsiven Verbindungsmittel 430 thermisch leitend auf der Sensoreinheit 13 befestigt. Das Verbindungsmittel 430 ist hier ein Klebstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W m-1 K-1 (W/(mK)) und vorzugsweise von 0,5 W m-1 K-1 (W/(mK)). Möglich und bevorzugt ist auch eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 4 W m-1 K-1(W/(mK)). Dadurch kann Wärme von der Filtereinrichtung 43 zu der Sensoreinheit 43 abgeleitet werden. Durch die Ableitung der Wärme wird verhindert, dass die Sensoreinheit 13 die Eigenwärme der Filtereinrichtung 43 erfasst, was zu einem verfälschten Messergebnis führen würde. Beispielsweise kann die Wärme von der Filtereinrichtung 43 über die Sensoreinheit 13 auch zu der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 bzw. der Kupferplatte 19 weitergeleitet werden. Eine solche indirekte Ableitung der Wärme von der Filtereinrichtung 43 über die Sensoreinheit 13 zu der Kupferplatte 19 ist auch besonders günstig, da die Kupferplatte 19 eine hohe Wärmekapazität aufweist. - Der Klebstoff kann beispielsweise ein thermisch härtender, einkomponentiger, lösungsmittelfreier silbergefüllter Epoxid-Leitkleber sein. Durch den Anteil an Silber bzw. silberhaltiger Verbindungen wird eine sehr günstige Wärmeleitfähigkeit erreicht. Möglich ist auch ein Anteil anderer Metalle bzw. Metallverbindungen mit einer entsprechenden Wärmeleitfähigkeit. Ein solcher Klebstoff gewährleistet eine thermisch leitende Verbindung, welche auch bei den bei einer Kocheinrichtung 1 zu erwartenden Temperaturen dauerhaft und stabil ist.
- Die Filtereinrichtung 43 ist als ein Interferenzfilter 433 ausgebildet und weist hier vier Filterschichten 432 mit einem unterschiedlichen Brechungsindex sowie mit dielektrischen Eigenschaften auf. Dabei sind Filterschichten 432 mit höheren und niedrigeren Brechungsindizes abwechselnd übereinander gestapelt und verbunden. Die Filterschichten 432 sind insbesondere sehr dünn, vorzugsweise wenige Nanometer bis 25 nm. Als Trägerschicht für die Filterschichten 432 ist hier eine Filterbasis 431 aus einem Silizium-haltigen Material mit einer Dicke von mehr als 0,2 mm von vorgesehen. Die Filtereinrichtung 43 ist dazu ausgebildet und geeignet, einen Wellenlängenbereich im Infrarotspektrum zu transmittieren und Strahlung außerhalb dieses Bereiches im Wesentlichen zu reflektieren.
-
Figur 12b zeigt eine weitere Ausführung einer Sensoreinheit 13 mit einer Filtereinrichtung 43, wobei die Filtereinrichtung 43 hier nur teilweise auf der Sensoreinrichtung 13 verklebt ist. Der Bereich, in welchem die Wärmestrahlung auf die Sensoreinheit 13 trifft und erfasst wird, ist hier von einem erhöhten Randbereich umgeben. Dabei wurde das Verbindungsmittel 430 nur in einem Randbereich aufgetragen. Das hat den Vorteil, dass die zu erfassende Wärmestrahlung nicht durch das Verbindungsmittel 430 treten muss, bevor sie auf die Sensoreinheit 13 trifft. - In der
Figur 13 ist eine Sensoreinrichtung 3 in einer Draufsicht gezeigt. Zur besseren Übersichtlichkeit und Unterscheidungskraft sind einige Teile bzw. Bereiche schraffiert dargestellt. Gut zu erkennen ist, dass die Sensoreinrichtung 3 einen konzentrischen Aufbau nach dem Zwiebelschalenprinzip aufweist. Im Inneren befindet sich eine thermische Ausgleichseinrichtung 9 bzw. eine Kupferplatte 19, an welcher zwei Sensoreinheiten 13, 23 und eine als Lampe 111 ausgebildete Strahlungsquelle 63 angeordnet sind. Damit keine unerwünschte Wärmestrahlung von der Seite auf die Sensoreinheiten 13, 23 einfällt, sind die Sensoreinheiten 13, 23 von einer optischen Schirmeinrichtung 7 bzw. einem Zylinder 17 umgeben. Der Zylinder 17 ist dabei beabstandet von der Kupferplatte 19 angeordnet, sodass möglichst kein Wärmeübergang zwischen Zylinder 17 und Kupferplatte 19 stattfinden kann. Der Zylinder 17 ist von einer magnetischen Abschirmeinrichtung 4 bzw. einem Ferritkörper 14 umgeben angeordnet. Der Ferritkörper 14 stellt die äußerste Schicht der Sensoreinrichtung 3 dar und schirmt diese gegen elektromagnetische Wechselwirkungen ab. - Da die Sensoreinrichtung 3 bevorzugt möglichst nah unterhalb einer Trägereinrichtung 5 vorgesehen ist, liegt auf dem Ferritkörper 14 eine Dichtungseinrichtung 6 bzw. eine Mikanitschicht 16, welche einen Wärmeübergang von der Trägereinrichtung 5 auf den Ferritkörper 14 erheblich verringert. Zwischen dem Ferritkörper 14 und dem Zylinder 17 ist eine Isolierungseinrichtung 8 ausgebildet. Die Isolierungseinrichtung 8 ist hier eine Luftschicht 18. Die Luftschicht 18 wirkt einem Wärmeübergang vom Ferritkörper 14 auf den Zylinder 17 entgegen. Die Sensoreinheiten 13, 23 im Innenbereich der Sensoreinrichtung 3 sind somit sehr effektiv gegen Störeinflüsse, wie z. B. ein magnetisches Feld einer Induktionseinrichtung 12, Wärmestrahlung von außerhalb des Erfassungsbereiches 83 sowie Erwärmung durch Wärmeleitung, geschützt. Eine derartig ausgestaltete, schalenartige Anordnung der aufgeführten Bauteile erhöht die Zuverlässigkeit der mit der Sensoreinrichtung 3 durchgeführten Messungen erheblich.
- Die
Figur 14 zeigt eine Sensoreinrichtung 3 in einer Explosionsdarstellung. Die Einzelteile sind hier räumlich voneinander getrennt dargestellt, wodurch die Anordnung der Einzelteile innerhalb der Sensoreinrichtung 3 gut erkennbar wird. Auch der konzentrische bzw. zwiebelschalenartige Aufbau ist hier gut zu erkennen. Neben einer verbesserten Messgenauigkeit ermöglicht ein derartiger Aufbau auch eine besonders fertigungsfreundliche und kostengünstige Montage der Sensoreinrichtung 3. - Bei der Montage der Sensoreinrichtung 3 kann die Reihenfolge der Einzelteile bzw. Komponenten unterschiedlich ausgestaltet sein. Dabei ist es bevorzugt, dass einige Komponenten bereits vorgefertigt sind. Beispielsweise kann eine Sensoreinheit 13, 23 bereits mit einer Filtereinrichtung 43, 53 thermisch leitend verklebt sein. Auch die Leiterkarte 50 kann vor der Montage bereits teilweise mit elektronischen Bauelementen bestückt sein. Bevorzugt ist z. B. die Strahlungsquelle 63 bereits mit der Leiterkarte 50 kontaktiert.
- Zum Beispiel wird als erstes die als Kunststoffhalter ausgeführte Halteeinrichtung 10 auf der als Leiterkarte 50 ausgebildeten Auflageeinrichtung 30 montiert. Dazu weist die Halteeinrichtung 10 wenigstens eine hier nicht dargestellte Verbindungseinrichtung 20 auf, welche mit der Leiterkarte 50 verbunden und z. B. verrastet werden kann. Eine Halteeinrichtung 10 mit drei Verbindungseinrichtungen 20 ist in der
Figur 10 gezeigt. Danach wird die hier als Kupferplatte 19 vorgesehene thermische Ausgleichseinrichtung 9 in die Halteeinrichtung 10 eingelegt. Dann werden die als Thermosäulen bzw. Thermopiles ausgebildeten Sensoreinheiten 13, 23 durch Aufnahmeöffnungen 70 in der Kupferplatte 19, der Halteeinrichtung 10 und der Leiterkarte 50 durchgeführt. Ein Bereich der Sensoreinheit 13, 23, im Wesentlichen der untere Bereich der Sensoreinheit 13, 23 und insbesondere der untere Gehäuseteil der Sensoreinheit 13, 23, ist dabei thermisch leitend mit der Kupferplatte 19 verbunden und liegt auf der Kupferplatte 19 auf. Anschließend erfolgt die Verlötung der entsprechenden Kontakte mit der Leiterkarte 50. - Die Montage der Halteeinrichtung 10, der Kupferplatte 19 und der Sensoreinheiten 13, 23 kann auch in einer beliebigen anderen Reihenfolge durchgeführt werden. So wird z. B. erst die Kupferplatte 19 in die Halteeinrichtung 10 eingelegt, anschließend die Sensoreinheiten 13, 23 eingeführt und nachfolgend die Halteeinrichtung 10 mit der Leiterkarte 50 verrastet. Auch die Kontaktierung der Sensoreinheiten 13, 23 mit der Leiterkarte 50 kann zu einem beliebigen Zeitpunkt der Montage erfolgen.
- Die Kontaktierung der als Lampe 111 ausgeführten Strahlungsquelle 63 mit der Leiterkarte 50 kann ebenfalls zu einem beliebigen Montagezeitpunkt erfolgen. Bevorzugt ist es, die Lampe 111 zuerst mit der Leiterkarte 50 zu kontaktieren und dann mit der oben beschriebenen Montagemöglichkeit zu beginnen.
- Dann folgt die Montage der als Zylinder 17 ausgebildeten optischen Schirmeinrichtung 7. Der Zylinder 17 weist dazu hier drei Rasteinrichtungen 80 auf, welche mit den drei Aufnahmeeinrichtungen 40 der Halteeinrichtung 10 verrastet werden. Danach wird die als Ferritkörper 14 ausgebildete magnetische Abschirmeinrichtung 4 an der Halteeinrichtung 10 montiert. Dazu weist die Halteeinrichtung 10 bevorzugt eine weitere, hier nicht gezeigte Aufnahmeeinrichtung 40 auf, welche als Vertiefung, Erhebung, Steg und/oder Ringnut oder dergleichen ausgebildet sein kann. Dadurch ist insbesondere eine Aufnahme des Ferritkörpers 14 in einem definierten Abstand zu der optischen Schirmeinrichtung 7, der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 und/oder einer Isolierungseinrichtung 8 möglich. Nachfolgend wird die als Mikanitschicht 16 ausgebildete Dichtungseinrichtung 6 an der magnetischen Abschirmeinrichtung 4 befestigt. Andere geeignete Montagereihenfolgen für den Zylinder 17, den Ferritkörper 14 und die Dichtungseinrichtung 6 können vorgesehen sein.
- Es können an verschiedenen Teilen der Sensoreinrichtung 3 weitere Rastverbindungen oder Steckverbindungen oder andere übliche Verbindungsvorrichtungen vorgesehen sein, welche ein einfaches Montieren ermöglichen und zugleich einen zuverlässigen Zusammenhalt sowie eine definierte Anordnung der Teile gewährleisten.
-
- 1
- Kocheinrichtung
- 2
- Heizeinrichtung
- 3
- Sensoreinrichtung
- 4
- magnetische Abschirmeinrichtung
- 5
- Trägereinrichtung
- 6
- Dichtungseinrichtung
- 7
- optische Schirmeinrichtung
- 8
- Isolierungseinrichtung
- 9
- thermische Ausgleichseinrichtung
- 10
- Halteeinrichtung
- 11
- Kochfeld
- 12
- Induktionseinrichtung
- 13
- Sensoreinheit
- 14
- Ferritkörper
- 15
- Glaskeramikplatte
- 16
- Mikanitschicht
- 17
- Zylinder
- 18
- Luftschicht
- 19
- Kupferplatte
- 20
- Verbindungseinrichtung
- 21
- Kochstelle
- 23
- Sensoreinheit
- 26
- Dichtungseinrichtung
- 27
- Boden
- 29
- Koppeleinrichtung
- 30
- Auflageeinrichtung
- 31
- Kochbereich
- 33
- Sensoreinheit
- 39
- Reflektoreinrichtung
- 40
- Aufnahmeeinrichtung
- 41
- Abdeckeinrichtung
- 43
- Filtereinrichtung
- 50
- Leiterkarte
- 53
- Filtereinrichtung
- 60
- Gehäuse
- 63
- Strahlungsquelle
- 70
- Aufnahmeöffnungen
- 73
- Sicherheitssensor
- 80
- Rasteinrichtung
- 83
- Erfassungsbereich
- 100
- Gargerät
- 102
- Dämpfungseinrichtung
- 103
- Garraum
- 104
- Garraumtür
- 105
- Bedieneinrichtung
- 106
- Steuereinrichtung
- 111
- Lampe
- 112
- Federeinrichtung
- 122
- Verschraubung
- 200
- Gargutbehälter
- 430
- Verbindungsmittel
- 431
- Filterbasis
- 432
- Filterschicht
- 433
- Interferenzfilter
Claims (15)
- Kocheinrichtung (1), umfassend wenigstens ein Kochfeld (11) mit wenigstens einer Kochstelle (21) und mit wenigstens einer zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches (31) vorgesehenen Heizeinrichtung (2) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (3) zur Erfassung wenigstens einer physikalischen Größe in einem Erfassungsbereich (83),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine Sensoreinheit (13) und wenigstens eine optische Schirmeinrichtung (7) und wenigstens eine Isolierungseinrichtung (8) zur thermischen Isolierung aufweist,
wobei die optische Schirmeinrichtung (7) wenigstens teilweise um die Sensoreinheit (13) herum angeordnet ist, um elektromagnetische Strahlung von außerhalb des Erfassungsbereiches (83) abzuschirmen
und wobei die optische Schirmeinrichtung (7) wenigstens teilweise von der Isolierungseinrichtung (8) umgeben angeordnet ist. - Kocheinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein innerer Oberflächenbereich der optischen Schirmeinrichtung (7) dazu geeignet und ausgebildet ist, Wärmestrahlung durch Reflexion wenigstens teilweise zu der Sensoreinheit (13) zu leiten.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein äußerer Oberflächenbereich der optischen Schirmeinrichtung (7) dazu geeignet und ausgebildet ist, Wärmestrahlung durch Reflexion und/oder Absorption wenigstens teilweise von der Sensoreinheit (13) abzuhalten.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Schirmeinrichtung (7) wenigstens teilweise rohrartig ausgebildet ist.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Schirmeinrichtung (7) wenigstens teilweise als ein Zylinder (17) ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Schirmeinrichtung (7) wenigstens einen Boden (27) aufweist, welcher wenigstens bereichsweise reflektierend für Wärmestrahlung und/oder sichtbares Licht ausgebildet ist.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungseinrichtung (8) wenigstens teilweise aus einem Material mit geringer Wärmeleitung besteht.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungseinrichtung (8) eine Luftschicht (18) umfasst.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kochfeld (11) wenigstens eine Trägereinrichtung (5) aufweist, welche zum Positionieren wenigstens eines Gargutbehälters geeignet und ausgebildet ist und dass die Sensoreinrichtung (3) in Einbaulage des Kochfeldes (11) wenigstens teilweise unterhalb der Trägereinrichtung (5) angeordnet ist, wobei der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung (3) in Einbaulage des Kochfeldes (11) wenigstens teilweise oberhalb der Sensoreinrichtung (3) vorgesehen ist.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine magnetische Abschirmeinrichtung (4) aufweist und die Isolierungseinrichtung (8) wenigstens teilweise zwischen der optischen Schirmeinrichtung (7) und der magnetischen Abschirmeinrichtung (4) angeordnet ist.
- Kocheinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (2) wenigstens eine Induktionseinrichtung (12) umfasst und dass die magnetische Abschirmeinrichtung (4) zur Abschirmung von elektromagnetischen Wechselwirkungen und insbesondere zur Abschirmung vor dem elektromagnetischen Feld der Induktionseinrichtung (12) ausgebildet und geeignet ist.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine Halteeinrichtung (10) aufweist, wobei durch die Halteeinrichtung (10) wenigstens die magnetische Abschirmeinrichtung (4), die optische Schirmeinrichtung (7) und die Isolierungseinrichtung (8) in einem definierten Abstand zueinander aufnehmbar sind.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (13) zur berührungslosen Erfassung wenigstens eines charakteristischen Parameters für Temperaturen geeignet und ausgebildet ist.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine thermische Ausgleichseinrichtung (9) umfasst, wobei die thermische Ausgleichseinrichtung (9) wenigstens eine Koppeleinrichtung (29) aufweist, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, die Sensoreinheit (13) mit der thermischen Ausgleichseinrichtung (9) wenigstens teilweise thermisch leitend zu verbinden.
- Kocheinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine Strahlungsquelle (63) aufweist, welche von der optischen Schirmeinrichtung (7) umgeben ist.
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