EP2813129B1 - Induktionskochfeld mit induktorspulen-feld - Google Patents

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Publication number
EP2813129B1
EP2813129B1 EP13713230.4A EP13713230A EP2813129B1 EP 2813129 B1 EP2813129 B1 EP 2813129B1 EP 13713230 A EP13713230 A EP 13713230A EP 2813129 B1 EP2813129 B1 EP 2813129B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
sensors
inductor coils
induction hob
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP13713230.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2813129A1 (de
Inventor
Wolfgang Beifuss
Uwe Has
Sergio Llorente Gil
David Paesa García
Michael Reindl
Julio Rivera Peman
Melanie SCHÖRGHOFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP2813129A1 publication Critical patent/EP2813129A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2813129B1 publication Critical patent/EP2813129B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to an induction hob having an inductor coil field with a plurality of arranged below a preparation plate inductor coils for free positioning of a preparation container on the preparation plate.
  • An induction hob with a sensor device having a first sensor is known, which is capable of detecting measured values for determining a temperature of a defined preparation zone on which a preparation container for receiving a preparation material can be set up, and with an IR sensor which detects heat radiation of the preparation zone and a bottom of the preparation container, and an evaluation unit, which is electrically connected to the sensor and the IR sensor and with which, depending on the information transmitted by the sensors, the temperature of the soil can be determined, wherein the two sensors are arranged such in that their local detection areas are arranged overlapping at least in regions, in particular substantially completely overlapping.
  • the sensors are arranged on a central recessed portion of a respective inductor, wherein each preparation zone is associated with a corresponding inductor.
  • each preparation zone is associated with a corresponding inductor.
  • some preparation containers have on the underside of their bottom a centrally placed discoloration (eg a red dot) or a stamp mark which can falsify a temperature reading by means of the IR sensor.
  • an induction hob which has an inductor coil field of many comparatively small inductor coils, so that a cooking utensil can be positioned freely on the induction hob. It is disadvantageous that due to the free positioning of the preparation container, a lateral IR temperature sensing only difficult is feasible. Due to the small size of the inductor coils but also a lower-side IR-sensing after DE 10 2006 026 907 A1 disadvantageous because the recessed area in the middle of the inductors, which must have a certain minimum size, a performance of the inductors significantly affected. Consequently, RFID systems with special system pots, which are equipped with an RFID temperature sensor, and a central radio receiver have been used for temperature sensing on a freely positionable induction hob.
  • EP 2 413 659 A1 relates to an induction cooking appliance with a plurality of temperature sensors, which are arranged between a plurality of arranged under a hotplate coils. With the help of heat exchangers heat is transferred from arranged in the adjacent environment of a temperature sensor coils to the temperature sensor.
  • WO 2011/148568 A1 relates to an induction cooker comprising a main induction coil and at least one secondary induction coil, which are controlled in a coordinated manner.
  • the main inductor and the secondary inductors are associated with infrared sensors for detecting the temperature of a heated object.
  • an induction cooktop comprising an inductor coil array with a plurality of inductors arranged below a preparation plate for free positioning of a preparation container on the preparation plate. At least one infrared (IR) sensor is arranged below the preparation plate and laterally next to the inductor coils.
  • IR infrared
  • the inductor coils arranged in this way are not each assigned to a solid, local preparation zone for attaching a preparation container.
  • the preparation container can be arranged freely on the preparation plate, and the typically covered by the preparation container, typically several (small) inductor coils are automatically detected and activated (pan detection).
  • An arrangement of the at least one IR sensor laterally next to the inductor coils can in particular comprise that a measuring range of the at least one IR sensor is located laterally next to the inductor coils, while at least parts of the sensor as such can also be located elsewhere.
  • the at least one IR sensor may also be located laterally next to the inductor coils.
  • the preparation plate may also be referred to as a cover plate and is in particular permeable to the magnetic field generated by the inductor coils and to the IR measurement range which can be sensed by the at least one IR sensor.
  • the preparation plate may in particular be a plate made of glass (including hard glass) or glass ceramic.
  • Such an induction hob has the advantage that the at least one IR sensor does not affect the effectiveness of the (small) inductor coils.
  • at least one such IR sensor is in an edge area, i. off-center, arranged to an attached preparation container, so that a high measurement accuracy is possible.
  • the arrangement of the at least one IR sensor is also easily selectable over the area of the preparation plate.
  • a diameter of the inductor coils is between 5 cm and 10 cm.
  • the inductor coils are arranged in a close-packed pattern in plan view of the induction hob and at least one IR sensor is arranged in a gap of the inductor coils. This allows a high packing density and thus a high energy transfer per unit area and at the same time an IR measurement.
  • a dense-packed pattern can be understood in particular to mean an arrangement of the inductor coils in which adjacent inductor coils are arranged directly or with only a small distance from one another.
  • the close-packed pattern may be a regular pattern.
  • the densely packed pattern corresponds to a hexagonal closest packing. This allows a particularly high packing density.
  • a gap results in each case between three arranged as the tips of a triangle inductor coils.
  • a gap results in each case between four inductor coils arranged as corners of a square.
  • At least one IR sensor is arranged between two adjacent inductor coils on at least one edge of the inductor coil field.
  • an IR sensor is arranged in all gaps of the inductor coils. This allows a particularly dense IR temperature measurement.
  • an IR sensor is arranged only in some gaps (L) of the hexagonal closest packing of the inductor coils.
  • L the number of IR sensors can be reduced, which saves costs. For example, only every second gap in each direction may be filled.
  • the IR sensors may also be present in an irregular arrangement, which enables effective temperature sensing in a particularly small number of IR sensors.
  • the at least one IR sensor (4) is arranged such that a circular area on the hob with a diameter of at least 20 cm comprises at least one IR sensor. This ensures that a bottom of a usually small standard cooking pot can be sensed by at least one IR sensor and thus a safe temperature control is made possible even for small cooking pots.
  • a minimum number of IR sensors is present and arranged, so that a circular area on the hob with a diameter of at least 20 cm comprises at least two IR sensors. This allows an even safer and also for at least one sensor off-center IR temperature determination.
  • the induction hob is adapted to detect inductors used for operating a particular cookware, to determine based on the detected inductor coils which IR sensors are covered by the particular cookware and only those IR sensors for temperature determination of the particular preparation harness. This makes it possible to achieve a particularly accurate IR temperature measurement of the particular preparation dishes.
  • the detection of the inductor coils can be carried out by known methods, e.g. a "pan detection".
  • Determining which IR sensors are covered by the particular preparation harness may in particular comprise determining or deriving a shape of the preparation container from the identified inductor coils and using IR sensors located within this form for IR temperature measurement.
  • Determining which IR sensors are covered by the particular preparation harness may include, in particular, using those IR sensors for IR temperature measurement which are in a gap whose inductor coils forming the gap are all usable for operating the particular preparation harness ,
  • Determining which IR sensors are covered by the particular preparation harness may also include using those IR sensors for IR temperature measurement which are in a gap, the gap forming inductor coils of which are predominantly usable to operate the particular preparation harness (eg two out of three inductor coils or three out of four inductor coils).
  • IR sensors which are arranged peripherally in relation to the preparation plate or the arrangement of the inductor coils, may for example be used for IR temperature measurement if both inductor coils, between which the IR sensor is located, are covered by the particular preparation utensil,
  • the induction hob is adapted to determine on the basis of the detected inductor coils, which IR sensors (ie, which at least one sensor) are covered by a peripheral region of the particular preparation dishes and only such IR sensors for temperature determination of the particular preparation harness. As a result, a measurement falsification by a bottom center of the preparation container is avoided.
  • This embodiment may in particular only become effective if at least one IR sensor is covered by an edge region of the particular preparation harness.
  • a plurality of temperature sensors in particular (real or virtual, see below) IR sensors, can be used to determine the temperature of the particular preparation dishes, their measured values can be averaged, in particular weighted, to provide a single temperature value.
  • a plurality of contact temperature sensors on the preparation plate laterally offset (and thus spaced) are attached to the IR sensors.
  • the contact temperature sensors an influence of a heating of the cooking plate on the IR temperature measurement can be considered.
  • the induction hob is adapted to evaluate signals correlated to at least one of the particular preparation dishes covered, adjacent arranged pair of an IR sensor and a contact temperature sensor. It is exploited that, surprisingly, there is a reliable relationship between the signals of the IR sensor and the contact temperature sensor and from a sensor signal of a located at the location of the contact temperature sensor "virtual" IR sensor with sufficient accuracy can be derived. Consequently, a temperature measurement of the bottom of a preparation harness at locations of the real IR sensors and the virtual IR sensors can be performed. As a contact temperature sensor typically less expensive than an IR sensor, a dense yet inexpensive IR-based temperature determination is possible. Multiple assignments of a sensor are possible.
  • the contact temperature sensor may in particular be designed as an NTC sensor or as a PTC sensor.
  • the contact temperature sensors are arranged centrally with respect to the inductor coils.
  • no large opening in the inductor coil is needed because the contact temperature sensor may be arranged, for example, above the inductor coil and only one or two thin associated electrical lines need to be laid or a typically thinner temperature sensor needs to be passed through a small hole through the inductor coil , Consequently, an effectiveness of the inductor coil is not or not significantly limited.
  • a virtual IR temperature measurement can be provided centrally on the inductor coils.
  • contact temperature sensors are arranged on all inductor coils, resulting in a particularly dense measuring field.
  • an IR temperature measurement can be used to control a temperature of the preparation vessel or of ingredients contained therein. Also, an IR temperature measurement can be used to detect hazardous situations, e.g. to determine an overheating of the preparation vessel.
  • a preparation vessel may be in particular a cookware such as a saucepan, a pan, a roaster, etc., but also any other inductively heatable essay.
  • FIG. 1 shows a top view of a preparation plate 2 of an induction hob 1 with a plurality of inductors 3 located below the preparation plate 2.
  • the inductors 3 form a hexagonal close-packed arrangement, adjacent inductor coils 3 at least approximately directly adjoining each other (ie without a significant distance).
  • a preparation container Z whose lateral outer contour K of its bottom is indicated by dashed lines can be positioned and operated freely on the preparation plate 2.
  • the inductor coils 3 are formed comparatively small, here with a diameter of about 8 to 8.5 cm.
  • the preparation container Z shown has a diameter of 20 cm, which corresponds to a smallest standard size.
  • the induction hob 1 further comprises a plurality of below the preparation plate 2 located IR sensors 4, which or their measuring spots are located laterally next to the inductor coils 3.
  • a plurality of attached to a bottom of the preparation plate 2 contact temperature sensors 5 in the form of NTC elements in a central region relative to the inductor coils 3 and thus laterally offset from the IR sensors 4 are present.
  • Some IR sensors 4, 4a are located in a respective gap L of the inductor coils 3 and are surrounded by three inductor coils 3 in the hexagonal closest packing shown.
  • Other IR sensors 4, 4b are located with respect to the arrangement of the inductor coils 3 at one edge, there between two adjacent inductor coils 3rd
  • the induction hob 1 is shown in two different embodiments, namely in a first embodiment A shown below and a second embodiment B shown above, which are separated from each other by a line G.
  • an IR sensor 4 is arranged in all gaps of the hexagonal closest packing of the inductor coils 3, which results in a particularly dense IR measuring field.
  • an IR sensor 4 is arranged, which saves IR sensors 4 and thus allows a particularly inexpensive induction hob 1.
  • those inductor coils 3 are recognized, which are suitable for inducing a current in the bottom of the preparation container Z for its operation and can be activated accordingly.
  • this may be any inductor coil 3 that is covered beyond its midpoint.
  • these are all seven of the inductor coils 3, 3z which are at least partially covered by them.
  • Such a detection of the inductor coils 3z is already known and therefore need not be further elaborated here.
  • IR sensors 4 are covered by the particular preparation harness, namely at least all, here: two, IR sensors 4, 4z, which occupy a gap formed by the inductor coils 3z are located. Only these (two) IR sensors 4z from the set of all IR sensors 4 are used to determine the temperature of the particular preparation dishes Z.
  • At least eight sensors 4 are covered at each position of the preparation dish Z, which enables a highly accurate, possibly even spatially resolved temperature measurement
  • at least two IR sensors 4 are also provided in the induction hob 1 according to embodiment B. covered. Thereby, an accuracy-increasing measurement redundancy can be achieved, or an IR sensor 4 can be ignored if it is determined that it is located at a central portion of the particular preparation harness Z. Since the bottom of the preparation container Z has the minimum diameter of 20 cm, this applies all the more for even larger preparation containers.
  • the number and arrangement of the IR sensors 4 in the induction hob 1 according to embodiment B be designed so that a minimum number of IR sensors 4 results, of which always at least two IR sensors 4 from a preparation container Z with a minimum Standard diameter of its soil, eg from 20 cm, are covered.
  • the number and arrangement of the IR sensors 4 may also be configured for simultaneous coverage of only one IR sensor 4 or of three or more IR sensors 4.
  • a connection between the signals of the IR sensor 4 and the contact temperature sensor 5 can be established, in particular for adjacent pairs of an IR sensor 4 and a contact temperature sensor 5, and from this a sensor signal of a "virtual" IR sensor located at the location of the contact temperature sensor 5 be derived with sufficient accuracy. Consequently, a temperature measurement based on an IR detection at the bottom of the preparation harness Z shown can be evaluated at nine locations (at two real locations of the IR sensors 4z and seven "virtual" locations of the contact temperature sensors 5 of the inductor coils 3z).
  • a (real or virtual) IR sensor for temperature measurement may be ignored if it is in the middle or in a defined area around the center of the bottom of the preparation dish Z, here e.g. the central virtual IR sensor.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Induktionskochfeld aufweisend ein Induktorspulen-Feld mit mehreren unterhalb einer Zubereitungsplatte angeordneten Induktorspulen zur freien Positionierbarkeit eines Zubereitungsbehälters auf der Zubereitungsplatte.
  • Insbesondere für Kochfelder mit einzelnen, lokal definierten Kochzonen, die mit einem Widerstandsheizelement betrieben werden, ist es beispielsweise aus DE 10 2004 015255 A1 bekannt, eine Temperatur einer Seitenwand eines Kochtopfs mittels eines oberseitig aus dem Kochfeld herausragenden, einer der Kochzonen fest zugeordneten IR-Sensors seitlich abzufühlen.
  • Beispielsweise aus DE 10 2006 026 907 A1 bekannt ist eine Induktionskochmulde mit einer Sensorvorrichtung mit einem ersten Sensor, welcher zur Erfassung von Messwerten zur Bestimmung einer Temperatur einer definierten Zubereitungszone, auf der ein Zubereitungsbehälter zur Aufnahme eines Zubereitungsguts aufstellbar ist, und mit einem IR-Sensor, welcher zur Detektion von Wärmestrahlung der Zubereitungszone und eines Bodens des Zubereitungsbehälters ausgebildet ist, und einer Auswerteeinheit, welche mit dem Sensor und dem IR-Sensor elektrisch verbunden ist und mit welcher abhängig von den von den Sensoren übertragenen Informationen die Temperatur des Bodens ermittelbar ist, wobei die beiden Sensoren derart angeordnet sind, dass deren örtliche Erfassungsbereiche zumindest bereichsweise überlappend, insbesondere im Wesentlichen vollständig überlappend, angeordnet sind. Die Sensoren sind dazu an einem mittigen ausgesparten Bereich eines jeweiligen Induktors angeordnet, wobei jeder Zubereitungszone ein entsprechender Induktor zugeordnet ist. Hierbei ist es nachteilig, dass einige Zubereitungsbehälter an der Unterseite ihres Bodens eine mittig platzierte Verfärbung (z.B. einen roten Punkt) oder einen Markenstempel aufweisen, welche eine Abfühlung einer Temperatur mittels des IR-Sensors verfälschen können.
  • Auch ist ein Induktionskochfeld bekannt, welches ein Induktorspulen-Feld aus vielen vergleichsweise kleinen Induktorspulen aufweist, so dass ein Gargeschirr frei auf dem Induktionskochfeld positionierbar ist. Dabei ist nachteilig, dass aufgrund der freien Positionierbarkeit des Zubereitungsbehälters eine seitliche IR-Temperaturabfühlung nur schwierig umsetzbar ist. Aufgrund der geringen Größe der Induktorspulen ist aber auch eine unterseitige IR-Abfühlung nach DE 10 2006 026 907 A1 nachteilig, da der ausgesparte Bereich in der Mitte der Induktoren, welcher eine gewisse Mindestgröße aufweisen muss, eine Leistungsfähigkeit der Induktorspulen erheblich beeinträchtigt. Folglich werden zur Temperaturabfühlung an einem frei positionierbaren Induktionskochfeld bisher RFID-Systeme mit speziellen Systemtöpfen, die mit einem RFID-Temperatursensor ausgestattet sind, und einem zentralen Funkempfänger verwendet.
  • EP 2 413 659 A1 betrifft ein Induktionskochgerät mit mehreren Temperatursensoren, welche zwischen einer Vielzahl von unter einer Kochplatte angeordneten Spulen angeordnet sind. Mit Hilfe von Wärmeübertragern wird Wärme von im benachbarten Umfeld eines Temperatursensors angeordneten Spulen zum Temperatursensor übertragen.
  • WO 2011/148568 A1 betrifft einen Induktionsherd umfassend eine Hauptinduktionsspule sowie zumindest eine Nebeninduktionsspule, welche koordiniert ansteuerbar sind. Der Hauptinduktionsspule sowie den Nebeninduktionsspulen sind Infrarotsensoren zugeordnet, zur Erfassung der Temperatur eines erhitzten Objekts.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur Temperaturabfühlung auf der Grundlage von Infrarotstrahlung bereitzustellen, welche eine Temperatur eines Zubereitungsbehälters auf einem frei belegbaren Induktionskochfeld besonders zuverlässig abfühlen kann, ohne eine Leistungsfähigkeit zu vermindern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Induktionskochfeld, aufweisend ein Induktorspulen-Feld mit mehreren unterhalb einer Zubereitungsplatte angeordneten Induktorspulen zur freien Positionierbarkeit eines Zubereitungsbehälters auf der Zubereitungsplatte. Unterhalb der Zubereitungsplatte und seitlich neben den Induktorspulen ist mindestens ein Infrarot (IR)-Sensor angeordnet.
  • Die so angeordneten Induktorspulen sind folglich nicht jeweils einer festen, lokalen Zubereitungszone zum Aufsatz eines Zubereitungsbehälters zugeordnet. Vielmehr kann der Zubereitungsbehälter frei auf der Zubereitungsplatte angeordnet sein, und die von dem Zubereitungsbehälter ausreichend überdeckten, typischerweise mehreren (kleinen) Induktorspulen werden automatisch erkannt und aktiviert (Topferkennung).
  • Eine Anordnung des mindestens einen IR-Sensors seitlich neben den Induktorspulen kann insbesondere umfassen, dass sich ein Messbereich des mindestens einen IR-Sensors seitlich neben den Induktorspulen befindet, während zumindest Teile des Sensors als solchem sich auch an anderer Stelle befinden können. Jedoch mag sich auch der mindestens eine IR-Sensor als solcher seitlich neben den Induktorspulen befinden.
  • Die Zubereitungsplatte kann auch als Abdeckplatte bezeichnet werden und ist insbesondere für das von den Induktorspulen erzeugte magnetische Feld und für den von dem mindestens einen IR-Sensor abfühlbaren IR-Messbereich durchlässig. Die Zubereitungsplatte kann insbesondere eine Platte aus Glas (einschließlich Hartglas) oder Glaskeramik sein.
  • Ein solches Induktionskochfeld weist den Vorteil auf, dass der mindestens eine IR-Sensor die Effektivität der (kleinen) Induktorspulen nicht beeinträchtigt. Zudem ist in der überwiegenden Zahl der Fälle mindestens ein solcher IR-Sensor in einem Randbereich, d.h. außermittig, zu einem aufgesetzten Zubereitungsbehälter angeordnet, so dass eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht wird. Die Anordnung des mindestens einen IR-Sensors ist außerdem einfach über den Bereich der Zubereitungsplatte wählbar.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass ein Durchmesser der Induktorspulen zwischen 5 cm und 10 cm liegt.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Induktorspulen in Draufsicht auf das Induktionskochfeld in einem dichtgepackten Muster angeordnet sind und mindestens ein IR-Sensor in einer Lücke der Induktorspulen angeordnet ist. Dadurch werden eine hohe Packungsdichte und somit ein hoher Energieübertrag pro Flächeneinheit und gleichzeitig eine IR-Messung ermöglicht.
  • Unter einem dichtgepackten Muster kann insbesondere eine Anordnung der Induktorspulen verstanden werden, bei welchem benachbarte Induktorspulen unmittelbar oder mit einem nur geringen Abstand zueinander angeordnet sind. Insbesondere das dichtgepackte Muster kann ein regelmäßiges Muster sein.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das dichtgepackte Muster einer hexagonal dichtesten Packung entspricht. Diese ermöglicht eine besonders hohe Packungsdichte. Eine Lücke ergibt sich dabei jeweils zwischen drei als Spitzen eines Dreiecks angeordneten Induktorspulen.
  • Jedoch sind grundsätzlich auch andere dichtgepackte Muster einsetzbar, z.B. ein rechteckiges Matrixmuster der Ordnung (m x n). Eine Lücke ergibt sich hierbei insbesondere jeweils zwischen vier als Ecken eines Quadrats angeordneten Induktorspulen.
  • Es ist noch eine Weiterbildung, dass an mindestens einem Rand des Induktorspulen-Felds mindestens ein IR-Sensor zwischen zwei benachbarten Induktorspulen angeordnet ist. So lässt sich auch eine in Bezug auf die Zubereitungsplatte randseitige IR-Temperaturmessung durchführen.
  • Es ist insbesondere eine Weiterbildung, dass an einem Rand kein IR-Sensor zwischen zwei benachbarten Induktorspulen angeordnet ist und an einem anderen Rand zwischen allen zwei benachbarten Induktorspulen jeweils ein IR-Sensor angeordnet ist. So lässt sich, insbesondere abhängig von dem gewählten Anordnungsmuster, eine randseitige IR-Temperaturmessung auch mit einer geringeren als der maximal möglichen Anzahl an IR-Sensoren durchführen, was Kosten spart.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass in sämtlichen Lücken der Induktorspulen ein IR-Sensor angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders dichte IR-Temperaturmessung ermöglicht.
  • Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass bei in einer hexagonalen dichtesten Packung angeordneten Induktionsspulen (3) nur in einigen Lücken (L) der hexagonal dichtesten Packung der Induktorspulen ein IR-Sensor angeordnet ist. Dadurch kann die Zahl der IR-Sensoren reduziert werden, was Kosten spart. Beispielsweise mag nur jede zweite Lücke in jeder Richtung ausgefüllt sein. Insbesondere mögen die IR-Sensoren aber auch in einer unregelmäßigen Anordnung vorliegen, was eine effektive Temperaturabfühlung bei einer besonders kleinen Zahl von IR-Sensoren ermöglicht.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der zumindest eine IR-Sensor (4) derart angeordnet ist, dass eine Kreisfläche auf dem Kochfeld mit einem Durchmesser von mindestens 20 cm mindestens einen IR-Sensor umfasst. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Boden eines in der Regel kleinsten Standard-Kochtopfs von mindestens einem IR-Sensor abfühlbar ist und so eine sichere Temperaturregelung auch für kleine Kochtöpfe ermöglicht wird.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass eine minimale Anzahl von IR-Sensoren vorhanden und angeordnet ist, so dass eine Kreisfläche auf dem Kochfeld mit einem Durchmesser von mindestens 20 cm mindestens zwei IR-Sensoren umfasst. Dies ermöglicht eine noch sicherere und zudem für zumindest einen Sensor außermittige IR-Temperaturbestimmung.
  • Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Induktionskochfeld dazu eingerichtet ist, zum Betreiben eines bestimmten Zubereitungsgeschirrs verwendete Induktorspulen zu erkennen, auf der Grundlage der erkannten Induktorspulen zu bestimmen, welche IR-Sensoren von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind und nur solche IR-Sensoren zur Temperaturbestimmung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs heranzuziehen. So lässt sich eine besonders genaue IR-Temperaturmessung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs erreichen. Das Erkennen der Induktorspulen kann mittels bekannter Verfahren durchgeführt werden, z.B. einer "Topferkennung".
  • Das Bestimmen, welche IR-Sensoren von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind, kann insbesondere umfassen, dass aus den erkannten Induktorspulen eine Form des Zubereitungsbehälters bestimmt oder abgeleitet wird und innerhalb dieser Form liegende IR-Sensoren zur IR-Temperaturmessung herangezogen werden.
  • Das Bestimmen, welche IR-Sensoren von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind, kann insbesondere umfassen, dass solche IR-Sensoren zur IR-Temperaturmessung herangezogen werden, welche sich in einer Lücke befinden, deren die Lücke bildende Induktorspulen sämtlich zum Betreiben des bestimmten Zubereitungsgeschirrs verwendbar sind.
  • Das Bestimmen, welche IR-Sensoren von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind, mag auch umfassen, dass solche IR-Sensoren zur IR-Temperaturmessung herangezogen werden, welche sich in einer Lücke befinden, deren die Lücke bildende Induktorspulen überwiegend zum Betreiben des bestimmten Zubereitungsgeschirrs verwendbar sind (z.B. zwei von drei Induktorspulen oder drei von vier Induktorspulen). IR-Sensoren, die in Bezug auf die Zubereitungsplatte bzw. die Anordnung der Induktorspulen randseitig angeordnet sind, mögen beispielsweise zur IR-Temperaturmessung herangezogen werden, wenn beide Induktorspulen, zwischen denen sich der IR-Sensor befindet, von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind,
  • Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Induktionskochfeld dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage der erkannten Induktorspulen zu bestimmen, welche IR-Sensoren (d.h., welcher mindestens eine Sensor) von einem Randbereich des bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind und nur solche IR-Sensoren zur Temperaturbestimmung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs heranzuziehen. Dadurch wird eine Messverfälschung durch eine Bodenmitte des Zubereitungsbehälters vermieden. Diese Ausgestaltung mag insbesondere nur dann wirksam werden, wenn überhaupt mindestens ein IR-Sensor von einem Randbereich des bestimmten Zubereitungsgeschirrs überdeckt ist.
  • Falls mehrere Temperatursensoren, insbesondere (reale oder virtuelle, siehe unten) IR-Sensoren, für eine Temperaturbestimmung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs herangezogen werden können, können deren Messwerte zum Bereitstellen eines einzigen Temperaturwerts gemittelt, insbesondere gewichtet gemittelt, werden.
  • Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass unterhalb der Zubereitungsplatte mehrere Kontakttemperatursensoren an der Zubereitungsplatte seitlich versetzt (und also beabstandet) zu den IR-Sensoren angebracht sind. Durch die Kontakttemperatursensoren lässt sich ein Einfluss einer Erwärmung der Zubereitungsplatte auf die IR-Temperaturmessung berücksichtigen.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Induktionskochfeld dazu eingerichtet ist, Signale mindestens eines von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckten, benachbart angeordneten Paars aus einem IR-Sensor und einem Kontakttemperatursensor korreliert auszuwerten. Dabei wird ausgenutzt, dass überraschenderweise ein zuverlässiger Zusammenhang zwischen den Signalen des IR-Sensors und des Kontakttemperatursensors besteht und daraus ein Sensorsignal eines sich am Ort des Kontakttemperatursensors befindlichen "virtuellen" IR-Sensors mit ausreichender Genauigkeit ableitbar ist. Folglich kann eine Temperaturmessung des Bodens eines Zubereitungsgeschirrs an Orten der realen IR-Sensoren und der virtuellen IR-Sensoren durchgeführt werden. Da ein Kontakttemperatursensor typischerweise preiswerter ist als ein IR-Sensor, ist so eine dichte und dennoch preiswerte IR-basierte Temperaturbestimmung möglich. Es sind mehrfache Zuordnungen eines Sensors möglich.
  • Der Kontakttemperatursensor mag insbesondere als ein NTC-Sensor oder als ein PTC-Sensor ausgebildet sein.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Kontakttemperatursensoren mittig in Bezug auf die Induktorspulen angeordnet sind. Dabei wird keine große Öffnung in der Induktorspule benötigt, da der Kontakttemperatursensor beispielsweise oberhalb der Induktorspule angeordnet sein mag und nur ein oder zwei dünne zugehörige elektrische Leitungen verlegt zu werden brauchen oder ein typischerweise dünner Temperaturfühler durch ein nur kleines Loch durch die Induktorspule geführt zu werden braucht. Folglich wird eine Effektivität der Induktorspule nicht oder nicht wesentlich eingeschränkt. Durch diese Ausgestaltung kann also eine virtuelle IR-Temperaturmessung mittig an den Induktorspulen bereitgestellt werden.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass Kontakttemperatursensoren an sämtlichen Induktorspulen angeordnet sind, was ein besonders dichtes Messfeld ergibt.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass für jeden an einer Induktorspule angeordneten Kontakttemperatursensor ein benachbart zu dieser Induktorspule angeordneter IR-Sensor vorhanden ist. So lässt sich grundsätzlich für sämtliche Kontakttemperatursensoren eine "virtuelle" IR-Temperaturmessung ableiten.
  • Allgemein kann eine IR-Temperaturmessung zur Regelung einer Temperatur des Zubereitungsgefäßes bzw. von darin befindlichen Zutaten verwendet werden. Auch kann eine IR-Temperaturmessung zur Erkennung von Gefahrensituationen verwendet werden, z.B. zum feststellen einer Überhitzung des Zubereitungsgefäßes.
  • Ein Zubereitungsgefäß mag insbesondere ein Kochgeschirr wie ein Kochtopf, eine Pfanne, ein Bräter usw. sein, aber auch jeder andere induktiv heizbare Aufsatz.
  • In der folgenden Figur wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
  • Die Fig. zeigt eine Draufsicht auf eine Zubereitungsplatte 2 eines Induktionskochfelds 1 mit mehreren unterhalb der Zubereitungsplatte 2 befindlichen Induktorspulen 3. Die Induktorspulen 3 bilden eine hexagonal dichtestgepackte Anordnung, wobei benachbarte Induktorspulen 3 zumindest annähernd direkt aneinander angrenzen (d.h. ohne einen wesentlichen Abstand). Dadurch kann ein Zubereitungsbehälter Z, dessen seitliche Außenkontur K seines Bodens gestrichelt angedeutet ist, frei auf der Zubereitungsplatte 2 positioniert und betrieben werden. Dazu sind die Induktorspulen 3 vergleichsweise klein ausgebildet, hier mit einem Durchmesser von ca. 8 bis 8,5 cm. Der gezeigte Zubereitungsbehälter Z weist einen Durchmesser von 20 cm auf, was einer kleinsten Standardgröße entspricht.
  • Das Induktionskochfeld 1 weist ferner mehrere unterhalb der Zubereitungsplatte 2 befindliche IR-Sensoren 4 auf, welche oder deren Messflecke sich seitlich neben den Induktorspulen 3 befinden.
  • Ferner sind mehrere an einer Unterseite der Zubereitungsplatte 2 befestigte Kontakttemperatursensoren 5 in Form von NTC-Elementen in einem in Bezug auf die Induktorspulen 3 mittigen Bereich und damit seitlich versetzt zu den IR-Sensoren 4 vorhanden. Einige IR-Sensoren 4, 4a befinden sich dabei in einer jeweiligen Lücke L der Induktorspulen 3 und sind bei der gezeigten hexagonal dichtesten Packung von drei Induktorspulen 3 umgeben. Andere IR-Sensoren 4, 4b befinden sich in Bezug auf die Anordnung der Induktorspulen 3 an einem Rand, und zwar dort zwischen zwei benachbarten Induktorspulen 3.
  • Das Induktionskochfeld 1 ist in zwei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gezeigt, nämlich in einem ersten, unten gezeigten Ausführungsbeispiel A und einem zweiten, oben gezeigten Ausführungsbeispiel B, welche durch eine Linie G voneinander getrennt sind. In dem Ausführungsbeispiel A ist in sämtlichen Lücken der hexagonal dichtesten Packung der Induktorspulen 3 ein IR-Sensor 4 angeordnet, was ein besonders dichtes IR-Messfeld ergibt. In dem Ausführungsbeispiel B ist nur in einigen der Lücken der hexagonal dichtesten Packung der Induktorspulen 3 ein IR-Sensor 4 angeordnet, was IR-Sensoren 4 einspart und folglich ein besonders preiswertes Induktionskochfeld 1 ermöglicht.
  • Bei einem Aufsatz des Zubereitungsbehälters Z auf dem Induktionskochfeld 1 (hier beispielhaft gemäß Ausführungsbeispiel B), werden diejenigen Induktorspulen 3 erkannt, welche zum Induzieren eines Stroms in dem Boden des Zubereitungsbehälters Z zu dessen Betreiben geeignet sind und dazu entsprechend aktiviert werden können. Beispielsweise kann dies jede Induktorspule 3 sein, welche über ihren Mittelpunkt hinaus bedeckt ist. Dies sind in der gezeigten Position des Zubereitungsbehälters Z sämtliche sieben davon zumindest teilweise bedeckten Induktorspulen 3, 3z. Eine solche Erkennung der Induktorspulen 3z ist bereits bekannt und braucht deshalb hier nicht weiter ausgeführt zu werden.
  • Auf der Grundlage dieser sieben erkannten Induktorspulen 3z kann nun bestimmt werden, welche IR-Sensoren 4 von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr überdeckt sind, nämlich zumindest alle, hier: zwei, IR-Sensoren 4, 4z, die sich in einer durch die Induktorspulen 3z gebildeten Lücke befinden. Nur diese (zwei) IR-Sensoren 4z aus der Menge aller IR-Sensoren 4 werden zur Temperaturbestimmung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs Z herangezogen.
  • Während in dem Induktionskochfeld 1 gemäß Ausführungsbeispiel A auf jeder Position des Zubereitungsgeschirrs Z davon mindestens acht Sensoren 4 überdeckt sind, was eine hochgradig genaue, ggf. sogar ortsaufgelöste Temperaturmessung ermöglicht, sind auch bei dem Induktionskochfeld 1 gemäß Ausführungsbeispiel B mindestens jeweils zwei IR-Sensoren 4 überdeckt. Dadurch kann eine die Genauigkeit erhöhende Messredundanz erreicht werden, oder es kann ein IR-Sensor 4 ignoriert werden, wenn festgestellt wird, dass dieser sich an einem mittigen Bereich des bestimmten Zubereitungsgeschirrs Z befindet. Da der Boden des Zubereitungsbehälters Z den Mindestdurchmesser von 20 cm aufweist, gilt dies umso mehr für noch größere Zubereitungsbehälter.
  • Insbesondere kann die Zahl und Anordnung der IR-Sensoren 4 bei dem Induktionskochfeld 1 gemäß Ausführungsbeispiel B so gestaltet sein, dass sich eine minimale Anzahl an IR-Sensoren 4 ergibt, von denen immer zumindest zwei IR-Sensoren 4 von einem Zubereitungsbehälter Z mit einem minimalen Standarddurchmesser seines Bodens, z.B. von 20 cm, überdeckt sind. Alternativ mag die Zahl und Anordnung der IR-Sensoren 4 auch auf eine gleichzeitige Überdeckung nur eines IR-Sensors 4 oder von drei oder mehr IR-Sensoren 4 hin ausgestaltet sein.
  • Darüber hinaus kann insbesondere für benachbarte Paare eines IR-Sensors 4 und eines Kontakttemperatursensors 5 ein Zusammenhang zwischen den Signalen des IR-Sensors 4 und des Kontakttemperatursensors 5 hergestellt werden und daraus ein Sensorsignal eines sich am Ort des Kontakttemperatursensors 5 befindlichen "virtuellen" IR-Sensors mit ausreichender Genauigkeit abgeleitet werden. Folglich kann eine Temperaturmessung auf Basis einer IR-Detektion an dem Boden des gezeigten Zubereitungsgeschirrs Z an neun Orten (an zwei realen Orten der IR-Sensoren 4z und sieben "virtuellen" Orten der Kontakttemperatursensoren 5 der Induktorspulen 3z) ausgewertet werden.
  • Allgemein mag ein (realer oder virtueller) IR-Sensor zur Temperaturmessung ignoriert werden, falls er sich in der Mitte oder in einem definierten Bereich um die Mitte des Bodens des Zubereitungsgeschirrs Z befindet, hier z.B. der mittige virtuelle IR-Sensor.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
    • Bezuaszeichenliste
    • 1
    Induktionskochfeld
    2
    Zubereitungsplatte
    3
    Induktorspule
    3z
    Induktorspule
    4
    IR-Sensor
    4a
    IR-Sensor
    4b
    IR-Sensor
    4z
    IR-Sensor
    5
    Kontakttemperatursensor
    A
    erstes Ausführungsbeispiel
    B
    zweites Ausführungsbeispiel
    G
    Linie
    K
    Außenkontur
    L
    Lücke
    Z
    Zubereitungsbehälter

Claims (10)

  1. Induktionskochfeld (1), aufweisend ein Indukforspulen-Feld mit mehreren unterhalb einer Zubereitungsplatte (2) angeordneten Induktorspulen (3) zur freien Positionierbarkeit eines Zubereitungsbehälters (Z) frei auf der Zubereitungsplatte (2), wobei mindestens ein IR-Sensor (4, 4z) unterhalb der Zubereitungsplatte (2) und seitlich neben den Induktorspulen (3) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    unterhalb der Zubereitungsplatte (2) mehrere Kontakttemperatursensoren (5) an der Zubereitungsplatte (2) seitlich versetzt zu den IR-Sensoren (4) angebracht sind.
  2. Induktionskochfeld (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktionskochfeld (1) dazu eingerichtet ist, Signale mindestens eines von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr (Z) überdeckten, benachbart angeordneten Paars aus einem IR-Sensor (4z) und einem Kontakttemperatursensor (5) korreliert auszuwerten.
  3. Induktionskochfeld (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakttemperatursensoren (5) mittig in Bezug auf die Induktorspulen (3), insbesondere an sämtlichen Induktorspulen (3), angeordnet sind.
  4. Induktionskochfeld (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorspulen (3) in Draufsicht auf das Induktionskochfeld (1) in einem dichtgepackten Muster, insbesondere einer hexagonal dichtesten Packung, angeordnet sind und mindestens ein IR-Sensor (4a) in einer Lücke (L) der Induktorspulen (3) angeordnet ist.
  5. Induktionskochfeld (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in sämtlichen Lücken (L) der Induktorspulen (3) ein IR-Sensor (4a) angeordnet ist.
  6. Induktionskochfeld (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei in einer hexagonal dichtesten Packung angeordneten Induktionsspulen (3) nur in einigen der Lücken (L) der hexagonal dichtesten Packung der Induktorspulen (3) ein IR-Sensor (4a) angeordnet ist.
  7. Induktionskochfeld (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine IR-Sensor (4) derart angeordnet ist, dass eine beliebige Kreisfläche auf dem Kochfeld (1) mit einem Durchmesser von mindestens 20 cm mindestens einen IR-Sensor (4z) umfasst.
  8. Induktionskochfeld (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere IR-Sensoren (4, 4z) unterhalb der Zubereitungsplatte (2) und seitlich neben den Induktorspulen (3) derart angeordnet sind, dass eine beliebige Kreisfläche auf dem Kochfeld (1) mit einem Durchmesser von mindestens 20 cm mindestens zwei IR-Sensoren (4z) umfasst.
  9. Induktionskochfeld (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktionskochfeld (1) dazu eingerichtet ist,
    - zum Betreiben eines bestimmten Zubereitungsgeschirrs (Z) verwendete Induktorspulen (3z) zu erkennen,
    - auf der Grundlage der erkannten Induktorspulen (3z) zu bestimmen, welche IR-Sensoren (4z) von dem bestimmten Zubereitungsgeschirr (Z) überdeckt sind und
    - nur solche IR-Sensoren (4z) zur Temperaturbestimmung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs (Z) heranzuziehen.
  10. Induktionskochfeld (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktionskochfeld (1) dazu eingerichtet ist,
    - auf der Grundlage der erkannten Induktorspulen (3z) zu bestimmen, welche IR-Sensoren (4z) von einem Randbereich des bestimmten Zubereitungsgeschirrs (Z) überdeckt sind und
    - nur solche IR-Sensoren (4z) zur Temperaturbestimmung des bestimmten Zubereitungsgeschirrs (Z) heranzuziehen.
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