EP3031297A1 - Kocheinrichtung und verfahren zum betreiben der kocheinrichtung - Google Patents

Kocheinrichtung und verfahren zum betreiben der kocheinrichtung

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EP3031297A1
EP3031297A1 EP14749803.4A EP14749803A EP3031297A1 EP 3031297 A1 EP3031297 A1 EP 3031297A1 EP 14749803 A EP14749803 A EP 14749803A EP 3031297 A1 EP3031297 A1 EP 3031297A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooking
calibration
sensor device
sensor
radiation
Prior art date
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Granted
Application number
EP14749803.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3031297B1 (de
Inventor
Volker Backherms
Dominic Beier
Stephan Krug
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.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP3031297A1 publication Critical patent/EP3031297A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3031297B1 publication Critical patent/EP3031297B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • 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
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0252—Domestic applications
    • H05B1/0258—For cooking
    • H05B1/0261—For cooking of food
    • H05B1/0266—Cooktops
    • 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
    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means
    • 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 present invention relates to a cooking device with a sensor device and a method for operating a cooking device.
  • WO 2008/148 529 A1 a heat sensor below a cooktop plate, which detects the radiated heat radiation and determines therefrom the temperature of the Gargut mattersers or the pot bottom.
  • the inventive method is suitable for operating a cooking device with at least one hob and at least one for heating at least one
  • Cooking area provided heater.
  • the control device controls the heating device as a function of the quantity detected by the sensor device.
  • At least one positioning of a food container is registered in the cooking area.
  • At a registered presence of a food container in the cooking area is at least one
  • the method according to the invention has many advantages.
  • a significant advantage is that the calibration is performed depending on the positioning of a food container in the cooking area. This allows the sensor device in a change of the
  • Gargut soers be adapted directly to the new conditions. For example, a new calibration is performed when a pot is removed from the cooking area and replaced with a pan. As a result, the process is particularly reliable because the
  • Temperature is determined even after a Gargut anyer grill with a correspondingly calibrated sensor device. Such a method is also particularly practical and easy to use, because the usual in cooking operation using different pots and pans is considered.
  • the cooking area may also include at least one food container placed there.
  • the sensor device preferably detects that from the bottom of the food container
  • the heating device comprises at least one induction device.
  • Induction device is designed in particular as an induction heating source and comprises at least one induction coil. It is possible that the induction device comprises a plurality or a plurality of smaller induction coils. Then it is possible that a cooking area, for example, results flexibly by placing a Gargut matterers. It is also possible that fixed hotplates are specified.
  • the calibration is in particular a renewed determination of the emission properties of the cooking area and in particular a determination of an emissivity of a food storage compartment parked there. It is also possible to determine a degree of reflection and / or transmittance. It is possible that e.g. the emissivity is determined indirectly via a reflectance. Preferably, it is recalibrated during or after a change between the presence and absence of the food container. It is also preferred to calibrate only in the case of a registered presence of a food container in the cooking area.
  • the sensor device For determining the temperature, the sensor device preferably detects heat radiation which originates at least partially from the bottom of the food container. Based on
  • Radiation power can, taking into account the emissivity in per se known
  • the temperature of the food container or its bottom are determined.
  • the automatic determination of the emissivity during a cooking vessel change thus has the advantage that the temperature is always determined taking into account the appropriate emissivity. This improves the accuracy of the determined temperature values.
  • At least one detection device or a so-called “pan detection” is provided, which detects the presence and / or absence of a food container in the cooking area, and the power of the induction device can also be tapped as a parameter for the presence of a food container
  • pot detection is often provided in induction hobs, which can detect that there is no or only a very small actual output of the induction device, which deviates greatly from the set nominal output In such a case, then it will
  • the target power is then automatically set to zero. In order to check whether a pot has been set up again, the target power is automatically increased again at certain time intervals. If the actual output also rises, it is assumed that a pot is located on the cooking surface.
  • the at least one calibration can be performed when the of the
  • Sensing device detected variable over a predetermined time interval by at least a predetermined degree changes. This may be the calculated temperature or else the signal of the sensor unit itself. Preferably, at least one
  • Calibration performed when the detected magnitude increases and / or decreases by a predetermined amount over a predetermined time interval.
  • the predetermined measure is chosen in particular so that a signal noise does not necessarily cause a calibration.
  • At least one recalibration is performed after at least one initial calibration.
  • the change which triggers the calibration, can occur by adding food to be cooked in a pot, eg. B. when cold water or hot broth is poured. As a result, a changed heat radiation power is registered by the sensor device and an altered temperature value is determined.
  • the calibration would not be necessary here, but the change can also be caused by moving the food container, if z. B. a floor area with a different emissivity in the Detection area of the sensor device passes. Then the emissivity used would be incorrect. Thus, the calculated from the radiant power temperature of the cooking area would not be consistent. Therefore, a recalibration or determination of the
  • the at least one calibration is performed when the detected quantity does not substantially change over a predetermined time interval.
  • At least one radiation source emits electromagnetic radiation at least temporarily. It is preferred that at least a portion of the radiation emitted by the radiation source be received again by the sensor device. In this case, in particular with the signal output by the sensor device, a calibration value is derived and used for calibrating the sensor device.
  • a lamp or a diode emits heat radiation, which from the
  • Gargefäßêt is reflected, so that from the emissivity of the soil can be determined.
  • the at least one calibration is triggered at least indirectly by a switching process of a user, for. B. by switching on the cooking device.
  • the calibration can also be triggered by at least one switching or selection of another operating function or automatic function, preferably by an operating device.
  • Gargut worthers is registered. In the absence of the Gargut mattersers also preferably the heating power of the heater is withdrawn.
  • the at least one calibration is particularly preferably carried out.
  • Motion sensor and / or weight sensor may be provided.
  • the movement can also be registered by changing at least one electrical parameter of the induction device, for. B. the permeability and / or the power output or the Coil current.
  • the calibration can also be triggered if the hob and / or the induction coil area is not complete or only partially or z. B. is covered only three quarters, which can be registered for example by a change in the induction coil current.
  • a desired output of the heater can be compared with an actual power output.
  • the calibration can be carried out at a predetermined deviation of the actual power output from the desired power output. From this, for example, an absence of a cooking vessel can be detected.
  • the desired power of the induction device requested by the system or the user is greater than zero, while the actual power output is substantially zero because there is no pot available to receive the power.
  • the at least one calibration can also be carried out periodically. For example, every 100ms or every second, or even every minute or more, will be automatically renewed
  • the calibration is only after a predetermined waiting time
  • a predetermined period of time is waited until the calibration is performed.
  • a predetermined period of time is waited until the calibration is performed.
  • the waiting time may be, for example, a few milliseconds or more or even one or two or more seconds or even longer.
  • the detected quantity decreases by a predetermined amount over a predetermined time interval, after the calibration the cooking area is at least partially reheated. This is the case, for example, if the determined temperature decreases and then the emissivity is redetermined and then the newly determined
  • the cooking appliance according to the invention has at least one hob and at least one heating device provided for heating at least one cooking area. At least one control device and at least one sensor device are provided for detecting at least one characteristic variable for temperatures of the cooking region.
  • the control device is suitable and designed to control the heating device as a function of the size detected by the sensor device. At least one detection device registers the presence of a food container in the cooking area. And in this case the control device is suitable and designed for a registered presence of a Gargut disposers in the cooking area to trigger at least one calibration of the sensor device.
  • a significant advantage of the cooking device according to the invention is the control device, which can perform the calibration depending on the presence of a Gargut matterers.
  • At least one radiation source to emit electromagnetic radiation to calibrate the sensor device.
  • the sensor device is suitable and designed to receive at least a portion of the radiation emitted by the radiation source again and output as a signal.
  • a control device is suitable and designed to derive a calibration value for calibrating the sensor device with the signal output by the sensor device.
  • the calibration value is in particular the emissivity.
  • the radiation source is preferably a lamp and / or a diode or the like, which is particularly suitable for emitting heat radiation. It is possible that the emissivity indirectly via a
  • Determination of a reflectance is determined.
  • the cooking device is designed so that it is suitable for the method according to the invention and in particular for further developments of the method.
  • Figure 1 is a schematic representation of a cooking device according to the invention on a cooking appliance in a perspective view;
  • Figure 2 is a schematic cooking device in a sectional view
  • Figure 4 shows another cooking device in a schematic, sectional view
  • Figure 5 is a sketch of a waveform of the detection device.
  • FIG. 1 shows a cooking device 1 according to the invention, which is here part of a
  • Cooking appliance 100 is executed.
  • the cooking appliance 1 or the cooking appliance 100 can be designed both as a built-in appliance and as a self-sufficient cooking appliance 1 or stand-alone cooking appliance 100.
  • the cooking device 1 here comprises a hob 1 1 with four burners 21.
  • Each of the cooking zones 21 here has at least one heated 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.
  • a cooking area 31 is not assigned to any particular cooking area 21, but rather represents an arbitrary location on the hob 1 1.
  • 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 1 1, 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.
  • 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
  • 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 103 can be heated by various heat sources, such as a Um Kunststoffsagennger. Other heat sources, such as a
  • Cooking area (31) is suitable.
  • the sensor device 3 can detect a variable, via which the temperature of a pot can be determined, which in the
  • Cooking area 31 is turned off.
  • each cooking area 31 and / or each cooking place 21 may be assigned a sensor device 3. It is also possible that several cooking areas 31 and / or cooking zones 21 are provided, but not all of which have a sensor device 3.
  • 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 by means of the sensor device 3 during the cooking process.
  • a control device 106 adjusts the heating power of the heating device 2 accordingly.
  • the heating power is reduced.
  • the automatic function a longer cooking process at one or more different desired
  • a cooking device 1 is strong in a sectional side view
  • the cooking device 1 here has a carrier device 5 designed as a glass ceramic plate 15.
  • the glass ceramic plate 15 can in particular as
  • Ceran field or the like may be formed or at least include such. Also possible are other types of support means 5.
  • 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 which detects heat radiation in a detection region 83 here.
  • the detection area 83 is in the installed position of
  • Cooking device 1 is provided 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.
  • the induction device 12 has an induction circuit unit 32 with a detection device 400.
  • the induction circuit unit 32 forms here together with an induction coil a resonant circuit for generating an alternating electromagnetic field.
  • the induction circuit unit 32 controls the oscillation circuit according to the requirements of the cooking process.
  • the detection device 400 monitors whether a food container 200 is located in the cooking area 31 or not (so-called pan detection).
  • the pot detection has the purpose that in pot absence also no power should be added so that, for example, a fork placed on the hob 21 or other object is not heated by the induction field.
  • the recognition device 400 monitors the characteristics of the
  • the detection device 400 via the induction circuit unit 32, the target heating power completely down.
  • the induction device 12 is here annular and has a in the middle
  • Such an arrangement of the sensor device 3 has the advantage that, even in the case of a food container 200 that is not centered on the cooking zone 21, it is still in the detection area 83 of the
  • FIG. 3 shows a schematized 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 below the glass ceramic plate 15.
  • a magnetic shielding device 4 which consists of a ferrite body 14 here.
  • the ferrite body 14 is designed here essentially as a hollow cylinder and surrounds the sensor units 13, 23 in an annular manner
  • Shielding device 4 shields the sensor device 3 against electromagnetic
  • 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.
  • the optical shield device 7 is designed here as a tube or a cylinder 17, wherein the cylinder 17 is hollow and the sensor units 13, 23 surrounds 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 shield against
  • 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.
  • Insulation device 8 provides a particularly good shielding of the sensor units 13, 23 from the effects of radiation from outside the detection range 83. This has a very advantageous effect on the reproducibility or reliability of the temperature detection.
  • the insulation device 8 has in particular a thickness between about 0.5 mm and 5 mm and preferably a thickness of 0.8 mm to 2 mm, and more preferably a thickness of about 1 mm.
  • the isolation device 8 may also be at least one medium with a correspondingly low heat conduction, such.
  • a foam material and / or a polystyrene plastic or other suitable insulating material may be at least one medium with a correspondingly low heat conduction, such.
  • a foam material and / or a polystyrene plastic or other suitable insulating material may be at least one medium with a correspondingly low heat conduction, such.
  • a foam material and / or a polystyrene plastic or other suitable insulating material such as a polystyrene plastic or other suitable insulating material.
  • the sensor units 13, 23 are arranged here on a thermal compensation device 9 thermally conductive and in particular thermally conductive with the thermal
  • the thermal compensation device 9 has for this purpose two coupling devices, which are formed here as depressions, in which the
  • Sensor units 13, 23 are embedded accurately. This ensures that the sensor units 13, 23 are at a common and relatively constant temperature level. In addition, the thermal compensation device 9 ensures a homogeneous
  • An unequal own temperature can in particular as a thermopile
  • trained sensor units 13, 23 lead to artifacts in the detection.
  • 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.
  • Compensation device 9 is formed here as a solid copper plate 19. However, it 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 here designed as a lamp 1 1 1, 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 1 1 1 is used here in addition to the reflection determination for signaling the operating state of the cooking device 1.
  • the thermal compensation device 9 In order to focus the radiation of the lamp 1 1 1 on the detection area 83, a portion of the thermal compensation device 9 and the copper plate 19 is formed as a reflector.
  • the copper plate 19 has a concave-shaped depression, in which the lamp 1 1 1 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 executed on a plastic holder
  • the holding device 10 has a connecting device, 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. As electronic components, control and computing devices and / or mounting or mounting elements.
  • Sealing device 6 is provided, which is designed here as a micanite layer 16.
  • the micanite layer 16 is used for thermal insulation, so that the induction device 12 is not 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. This goes from the
  • the micanite layer 16 thus counteracts an undesirable heat transfer to the sensor device 3, which increases the reliability of the measurements. In addition, the micanite layer 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 the induction device 12 covers.
  • Covering device 41 is connected to a housing 60 of the sensor device 3 via a
  • a damping device 102 is provided, which here has a spring device 1 12.
  • the spring device 1 12 is connected at a lower end to the inside of the housing 60 and at an upper end to the circuit board 50. In this case, the spring device 1 12 presses the printed circuit board 50 with the ferrite 14 and the attached thereto micanite 16 up against the glass ceramic plate 15.
  • Such an elastic arrangement is particularly advantageous because the sensor device 3 may be arranged as close as possible to the glass ceramic plate 15 for metrological reasons should. This directly adjacent arrangement of
  • 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.
  • An exemplary measurement in which the temperature of the bottom of a standing on the glass ceramic plate 15 pot is to be determined with the sensor device 3 is briefly explained below:
  • the first sensor unit 13 detects outgoing from the bottom of the pot
  • the other sensor unit 23 is provided to detect only the heat radiation of the glass-ceramic plate 15.
  • the other sensor unit 23 has a
  • Heat radiation which emanates from the bottom of the pot to be determined.
  • Glass ceramic plate 15 here has a transmission of about 50%.
  • a large part of the heat radiation emanating from the bottom of the pot can pass through the glass-ceramic plate 15. Detection in this wavelength range is therefore particularly favorable.
  • 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 each designed here as an interference filter and in particular as a bandpass filter or as a longpass filter.
  • 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 matterers 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 1 1 1 In order to determine the emissivity of the pot bottom, the lamp 1 1 1 emits a signal which has a proportion of heat radiation in the wavelength range of the infrared light. The radiation power or the thermal radiation of the lamp 1 1 1 passes through the
  • the reflected radiation passes through the glass ceramic plate 15 back to the sensor device 3, where it from the first sensor unit 13 as mixed radiation from
  • Emissivity of a body corresponds and the proportion of absorbed by the pot radiation is 1 minus reflected radiation.
  • the emissivity is redetermined here at certain intervals. This has the advantage that a later change of the
  • Emissivity does not lead to a falsified measurement result.
  • a change in the emissivity can occur, for example, when the cookware bottom
  • the lamp 1 1 1 is used here in addition to the determination of the emissivity or the determination of the reflection behavior of the measuring system for signaling the operating state of the cooking device 1.
  • the signal of the lamp 1 1 1 also includes visible light, which is perceptible by the glass ceramic plate 15.
  • the lamp 1 1 1 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 of the lamp 1 1 1 does not confuse the user. The user knows from experience that the lighting is an operation indicator and the normal appearance of the
  • Cooking device 1 belongs. He can therefore be sure that a flashing of the lamp 1 1 1 is not a malfunction and the cooking device 1 may not work properly.
  • the lamp 1 1 1 can also light up in a certain duration and at certain intervals. It is possible z. As well as that over different flashing frequencies
  • 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.
  • FIG. 4 shows a development in which a safety sensor 73 is fastened below the glass-ceramic plate 15.
  • the safety sensor 73 is here as a
  • thermosensitive resistor formed, such as a thermistor or an NTC sensor, and thermally conductively connected to the glass ceramic plate 15.
  • 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. For this purpose, the safety sensor 73 with a not shown here
  • Safety device operatively connected, which can trigger a safety state depending on the detected temperature.
  • Such a security condition has z. B. the shutdown of the heaters 2 and the cooking device 1 result.
  • safety sensor 73 is here as another sensor unit 33 of
  • 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.
  • the task of the other sensor unit 23 can also be taken over by the safety sensor 73 in an embodiment not shown here.
  • the safety sensor 73 serves to determine the temperature of the glass ceramic plate 15. For example, with knowledge of this temperature from the heat radiation, which detects the first sensor unit 13, the proportion of a pot bottom can be determined.
  • Such an embodiment has the Advantage that the other sensor unit 23 and an associated filter device 53 can be saved.
  • the emissivity or the reflectance usually changes as well. It is a recalibration of the sensor device 3 is required.
  • Gargefäßes a change of the cooking vessel or a displacement of the cooking vessel.
  • Reflection measurement 402 here z. B. then performed when the user selects the corresponding hob 21 by selecting a power level or an automatic program.
  • the reflection measurement 402 can be carried out both before the addition of power or during it.
  • FIG. 5 shows a sketch of a detection signal 401 of the recognition device 400. If the user removes e.g. the cooking vessel, then the pan detection indicates the absence 403 of the cooking vessel. If the user places this cooking vessel or other cooking vessel back on the cooking zone 21, the pan detection will indicate presence 404. As soon as this is the case, a reflection measurement 402 of the cooking vessel is initiated by the sensor device 3 and the current reflectance is obtained.
  • Another way to detect the Gargefäß crisp is the comparison of target power and actual power of the induction device 12. If the actual power is substantially 0 watts, although the user or an automatic cooking or roasting function, a target power greater than 0 watts, it is also about cooking vessel absence, since the pan detection integrated in the hob electronics reduces the power to 0 watts when there is no cooking vessel on the respective hob 21. If the actual power is more than 0 watts later on, this is the cooking vessel presence and then it will be a
  • Reflection measurement 402 initiated and you get the current reflectance. Furthermore, it is possible to combine both solutions (pot detection signal and comparison of the target actual power) (redundancy) by performing a new reflection measurement 402 only if both conditions mentioned above are met.
  • Another problem with regard to the degree of reflection is the displacement of the cooking vessel, especially when the cooking vessel bottom bare and black spots, ie locally
  • the pot temperature 408 and the calculated pot temperature 407 are substantially identical. After the occurrence of a
  • Event 409 here moving a pot with locally different
  • the calculated temperature drops, while the pot temperature 408 remains unchanged. If no further reflection measurement is carried out, a correspondingly incorrect calculated pot temperature is obtained due to the wrong degree of reflection or emissivity. The temperature in this case deviates downwards from the pot temperature.
  • Reflection measurement can be performed.
  • a renewed reflection of Reflection measurement can be performed.
  • Reflection measurement automatically initiated when there is a significant temperature change e.g., 12K / s
  • a significant temperature change e.g., 12K / s
  • Soil conditions or color change (black on bare or blank on black) of the cooking vessel may be present, but especially a cooling can be caused by adding water or removing the cooking vessel from the hob 21 or a combination of possible events 409 is present, these cases are here distinguished and prioritized.
  • the temporally indeterminate occurring events 409 are stored and they are each assigned a priority.
  • the events 409 are in descending order
  • Order of priority a registered cooking vessel absence, a corresponding one

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Betreiben einer Kocheinrichtung mit einem Kochfeld und mit einer zur Beheizung eines Kochbereiches vorgesehenen Heizeinrichtung. Es sind eine Steuereinrichtung und eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer charakteristischen Größe für Temperaturen des Kochbereichs vorgesehen. Die Steuereinrichtung steuert die Heizeinrichtung in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung erfassten Größe. Dabei wird eine Positionierung eines Gargutbehälters im Kochbereich registriert. Bei einer registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters im Kochbereich wird wenigstens eine Kalibrierung der Sensoreinrichtung durchgeführt.

Description

Beschreibung
„Kocheinrichtung und Verfahren zum Betreiben der Kocheinrichtung"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kocheinrichtung mit einer Sensoreinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Kocheinrichtung.
Im Stand der Technik sind Kocheinrichtungen bekannt geworden, die Automatikfunktionen anbieten. Voraussetzung für einen solchen Automatikbetrieb einer Kocheinrichtung ist mitunter eine Erfassung verschiedener Parameter, welche für den Garvorgang charakteristisch sind, wie z. B. die Temperatur des Gargutbehälters und insbesondere des Topfbodens. In Abhängigkeit der erfassten Parameter werden dann die Automatikfunktion und insbesondere die Heizleistung der Kocheinrichtung gesteuert. Die Heizquelle muss dabei so gesteuert werden, dass z. B. eine unerwünschte Überhitzung des Gargutes vermieden wird. Daher ist die Zuverlässigkeit bzw. die Genauigkeit der erfassten Parameter entscheidend für die Funktionalität der Automatikfunktion.
Im Stand der Technik sind zur Ermittlung von Temperaturen bei Gar- und Kochvorgängen beispielsweise Vorrichtungen bekannt geworden, welche die Temperatur an der Unterseite eines Gargutbehälters berührungslos ermitteln. So sieht z. B. die WO 2008 / 148 529 A1 einen Wärmesensor unterhalb einer Kochfeldplatte vor, welcher die abgestrahlte Wärmestrahlung erfasst und daraus die Temperatur des Gargutbehälters bzw. des Topfbodens ermittelt.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind im Hinblick auf eine Verwendung bei
Automatikfunktionen von Kocheinrichtungen, wie z. B. einem Herd, jedoch noch verbesserungsfähig. Beispielsweise stellt ein automatisches Aufkochen von Milch, ohne dass die Milch dabei überkocht, sehr hohe Anforderungen an die entsprechenden Vorrichtungen und Verfahren bezüglich der Reproduzierbarkeit und der Zuverlässigkeit. Weiterhin sollte die
Automatikfunktion auch bei Verwendung von unterschiedlichen Gargutbehältern, wie z. B. Kupferpfannen und Edelstahltöpfen, zufriedenstellend funktionieren. Ebenso sollte die
Automatikfunktion auch in verschiedenen Praxissituationen problemlos arbeiten, beispielsweise wenn beim Kochen Töpfe verschoben oder ausgetauscht werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kocheinrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche eine zuverlässige und praxistaugliche Temperaturbestimmung ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Betreiben einer Kocheinrichtung mit wenigstens einem Kochfeld und mit wenigstens einer zur Beheizung wenigstens eines
Kochbereiches vorgesehenen Heizeinrichtung. Es sind wenigstens eine Steuereinrichtung und wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer charakteristischen Größe für Temperaturen des Kochbereichs vorgesehen. Die Steuereinrichtung steuert die Heizeinrichtung in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung erfassten Größe. Dabei wird wenigstens eine Positionierung eines Gargutbehälters im Kochbereich registriert. Bei einer registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters im Kochbereich wird wenigstens eine
Kalibrierung der Sensoreinrichtung durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass die Kalibrierung in Abhängigkeit der Positionierung eines Gargutbehälters im Kochbereich durchgeführt wird. Dadurch kann die Sensoreinrichtung bei einem Wechsel des
Gargutbehälters direkt an die neuen Bedingungen angepasst werden. Beispielsweise wird eine neue Kalibrierung durchgeführt, wenn ein Topf von der Kochstelle genommen und durch eine Pfanne ausgetauscht wird. Dadurch ist das Verfahren besonders zuverlässig, weil die
Temperatur auch nach einem Gargutbehälterwechsel mit einer entsprechend kalibrierten Sensoreinrichtung bestimmt wird. Ein solches Verfahren ist zudem besonders praxisgerecht und anwendungsfreundlich, weil das im Kochbetrieb übliche Verwenden von verschiedenen Töpfen und Pfannen berücksichtigt wird.
Der Kochbereich kann auch wenigstens einen dort aufgestellten Gargutbehälter umfassen. Dabei erfasst die Sensoreinrichtung bevorzugt die vom Boden des Gargutbehälters
ausgehende Wärmestrahlung. Mittels der Wärmestrahlung wird insbesondere die Temperatur des Bodens des Gargutbehälters bestimmt.
Vorzugsweise umfasst die Heizeinrichtung wenigstens eine Induktionseinrichtung. Die
Induktionseinrichtung ist insbesondere als eine Induktionsheizquelle ausgebildet und umfasst wenigstens eine Induktionsspule. Es ist möglich, dass die Induktionseinrichtung eine Mehrzahl oder auch eine Vielzahl kleinerer Induktionsspulen umfasst. Dann ist es möglich, dass sich eine Kochstelle beispielsweise flexibel durch Platzierung eines Gargutbehälters ergibt. Möglich ist es auch, dass feste Kochstellen vorgegeben werden.
Die Kalibrierung ist insbesondere eine erneute Bestimmung der Emissionseigenschaften des Kochbereichs und insbesondere eine Bestimmung eines Emissionsgrads eines dort abgestellten Gargutbehälters. Es kann auch ein Reflexionsgrad und/oder Transmissionsgrad bestimmt werden. Möglich ist, dass z.B. der Emissionsgrad indirekt über einen Reflexionsgrad bestimmt wird. Vorzugsweise wird bei bzw. nach einem Wechsel zwischen Vorhandensein und Abwesenheit des Gargutbehälters erneut kalibriert. Ebenfalls bevorzugt wird auch nur bei einer registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters im Kochbereich kalibriert.
Die Sensoreinrichtung erfasst zur Temperaturbestimmung vorzugsweise Wärmestrahlung, welche wenigstens teilweise vom Boden des Gargutbehälters ausgeht. Anhand der
Strahlungsleistung kann unter Berücksichtigung des Emissionsgrades in an sich bekannter Weise die Temperatur des Gargutbehälters bzw. dessen Boden bestimmt werden. Die automatische Bestimmung des Emissionsgrads bei einem Gargefäßwechsel hat somit den Vorteil, dass die Temperatur stets unter Berücksichtigung des passenden Emissionsgrads ermittelt wird. Dadurch wird die Genauigkeit der ermittelten Temperaturwerte verbessert.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Erkennungseinrichtung bzw. eine sog.„Topferkennung" vorgesehen, welche das Vorhandensein und/oder die Abwesenheit eines Gargutbehälters im Kochbereich erkennt. Es kann auch die Leistung der Induktionseinrichtung als Parameter für das Vorhandensein eines Gargutbehälters abgegriffen werden. Dazu kann auch eine bereits vorhandene Erkennungseinrichtung der Induktionseinrichtung verwendet werden. So ist in Induktionskochfeldern z. B. häufig eine Topferkennung vorgesehen, die erfassen kann, dass keine oder nur eine sehr geringe Ist-Leistung der Induktionseinrichtung vorliegt, die von der eingestellten Soll-Leistung stark abweicht. In einem solchem Fall, wird dann davon
ausgegangen, dass sich kein Topf auf der Kochstelle befindet. Die Soll-Leistung wir daraufhin automatisch auf Null gesetzt. Um zu überprüfen, ob ein Topf wieder aufgestellt wurde, wird in bestimmten zeitlichen Abständen die Soll-Leistung automatisch wieder erhöht. Steigt dann die Ist-Ieistung ebenfalls an, wird davon ausgegangen, dass sich ein Topf auf der Kochstelle befindet.
Die wenigstens eine Kalibrierung kann durchgeführt werden, wenn sich die von der
Sensoreinrichtung erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um wenigstens ein vorbestimmtes Maß ändert. Dabei kann es sich um die berechnete Temperatur oder aber auch um das Signal der Sensoreinheit selbst handeln. Vorzugsweise wird wenigstens eine
Kalibrierung durchgeführt, wenn die erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um ein vorbestimmtes Maß zunimmt und/oder abnimmt. Das vorbestimmte Maß ist dabei insbesondere so gewählt, dass ein Signalrauschen nicht zwangsläufig eine Kalibrierung auslöst.
Beispielsweise kann die Änderung über ein Zeitintervall von einem vorbestimmten
Schwellenwert abweichen. Möglich ist aber auch eine gegenwärtige Zunahme und/oder Abnahme eines Wertes der Größe um ein bestimmtes Maß. Es kann dabei auch wenigstens eine Größe über die Zeit abgeleitet und/oder integriert werden und anschließend die
Veränderung betrachtet werden. Insbesondere wird wenigstens eine erneute Kalibrierung nach wenigstens einer ursprünglichen bzw. anfänglichen Kalibrierung durchgeführt.
Die Veränderung, welche die Kalibrierung auslöst, kann durch Zugabe von Gargut in einen Topf auftreten, z. B. wenn kaltes Wasser oder heiße Brühe aufgegossen werden. Dadurch wird von der Sensoreinrichtung eine veränderte Wärmestrahlungsleistung registriert und es wird ein veränderter Temperaturwert bestimmt. Hier wäre die Kalibrierung zwar nicht unbedingt nötig, allerdings kann die Veränderung aber auch durch Verschieben des Gargutbehälters verursacht werden, wenn dadurch z. B. ein Bodenbereich mit einem anderen Emissionsgrad in den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung gelangt. Dann wäre der verwendete Emissionsgrad nicht korrekt. Somit wäre auch die aus der Strahlungsleistung berechnete Temperatur des Kochbereichs nicht stimmig. Daher ist eine erneute Kalibrierung bzw. Bestimmung des
Emissionsgrads bei veränderten Sensorsignalen sinnvoll und praxisgerecht. Dadurch wird gewährleistet, dass die Temperatur mit dem Emissionsgrad bestimmt wird, welcher dem
Bodenbereich des Gargefäßes im Erfassungsbereich entspricht.
Möglich ist, dass die wenigstens eine Kalibrierung durchgeführt wird, wenn sich die erfasste Größe über ein festgelegtes Zeitintervall im Wesentlichen nicht ändert. Dabei bleibt die
Änderung der Größe und/oder eines daraus abgeleiteten Wertes insbesondere unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes. Möglich ist auch, das in vorbestimmten Intervallen kalibriert wird.
Zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung sendet insbesondere wenigstens eine Strahlungsquelle wenigstens zeitweise elektromagnetische Strahlung aus. Es wird bevorzugt wenigstens ein Teil der von der Strahlungsquelle ausgesendeten Strahlung von der Sensoreinrichtung wieder empfangen. Dabei wird insbesondere mit dem von der Sensoreinrichtung ausgegebenen Signal ein Kalibrierwert abgeleitet und zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung eingesetzt.
Beispielsweise sendet eine Lampe oder eine Diode Wärmestrahlung aus, welche vom
Gargefäßboden reflektiert wird, sodass daraus der Emissionsgrad des Bodens bestimmt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist, dass eine solche Bestimmung des Emissionsgrades eine
Temperaturbestimmung bei nahezu jedem beliebigen Gargefäß erlaubt. Es müssen also keine speziellen Töpfe oder Pfannen verwendet werden.
Möglich ist auch, dass die wenigstens eine Kalibrierung durch einen Schaltvorgang eines Benutzers wenigstens indirekt ausgelöst wird, z. B. durch Einschalten der Kocheinrichtung. Die Kalibrierung kann auch durch wenigstens ein Umschalten bzw. ein Wählen einer anderen Betriebsfunktion oder Automatikfunktion, vorzugsweise durch eine Bedieneinrichtung, ausgelöst werden.
Es ist ebenfalls möglich, dass bei einer registrierten Abwesenheit eines Gargutbehälters solange keine Kalibrierung durchgeführt wird, bis wieder eine Anwesenheit eines
Gargutbehälters registriert wird. Bei Abwesenheit des Gargutbehälters wird auch bevorzugt die Heizleistung der Heizeinrichtung zurückgenommen.
Besonders bevorzugt wird bei einer registrierten Bewegung eines Gargutbehälters die wenigstens eine Kalibrierung durchgeführt. Dazu kann beispielsweise wenigstens ein
Bewegungssensor und/oder Gewichtssensor vorgesehen sein. Die Bewegung kann auch durch eine Veränderung wenigstens eines elektrischen Parameters der Induktionseinrichtung registriert werden, z. B. der Permeabilität und/oder der Leistungsabgabe bzw. des Spulenstroms. Die Kalibrierung kann auch ausgelöst werden, wenn das Kochfeld und/oder der Induktionsspulenbereich nicht vollständig oder nur zu einem Teil oder z. B. nur zu drei Vierteln abgedeckt ist, was beispielsweise durch eine Veränderung des Induktions-Spulenstroms registriert werden kann.
Bevorzugt kann auch eine Soll-Leistungsabgabe der Heizeinrichtung mit einer Ist- Leistungsabgabe verglichen werden. Dabei kann bei einer vorbestimmten Abweichung der Ist- Leistungsabgabe von der Soll-Leistungsabgabe die Kalibrierung durchgeführt werden. Daraus kann beispielsweise eine Abwesenheit eines Gargefäßes erkannt werden. In einem solchen Fall ist die vom System oder vom Benutzer angeforderte Soll-Leistung der Induktionseinrichtung größer Null, während die Ist-Leistungsabgabe im Wesentlichen Null ist, weil kein Topf anwesend ist, der die Leistung aufnehmen kann.
Die wenigstens eine Kalibrierung kann auch periodisch durchgeführt werden. Z. B. wird alle 100ms oder jede Sekunde oder auch jede Minute oder mehr automatisch eine erneute
Kalibrierung gestartet.
Vorzugsweise wird die Kalibrierung erst nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit
durchgeführt wird. Insbesondere wird nach einem Ereignis, welches die Kalibrierung auslöst, eine vorbestimmte Zeitspanne gewartet, bis die Kalibrierung durchgeführt wird. Insbesondere wird nach der registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters und/oder nach einer
Veränderung der erfassten Größe eine erneute Kalibrierung erst nach Ablauf einer Wartezeit durchgeführt. Die Wartezeit kann beispielsweise wenige Millisekunden oder mehr oder auch eine oder zwei oder mehr Sekunden oder auch länger betragen.
Es ist möglich, dass wenn die erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um ein vorbestimmtes Maß abnimmt, nach der Kalibrierung der Kochbereich wenigstens teilweise nachgeheizt wird. Das ist beispielsweise der Fall, wenn die ermittelte Temperatur abnimmt und daraufhin der Emissionsgrad neu bestimmt wird und anschließend die neu ermittelte
Temperatur wieder eine Abkühlung anzeigt. Da hier tatsächlich eine Abkühlung vorliegt, z. B. durch Zugabe von gefrorenen Speisen, ist ein entsprechendes Nachheizen sinnvoll.
Die erfindungsgemäße Kocheinrichtung weist wenigstens ein Kochfeld und wenigstens eine zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches vorgesehene Heizeinrichtung auf. Es sind wenigstens eine Steuereinrichtung und wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer charakteristischen Größe für Temperaturen des Kochbereichs vorgesehen. Die Steuereinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, die Heizeinrichtung in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung erfassten Größe zu steuern. Dabei registriert wenigstens eine Erkennungseinrichtung die Anwesenheit eines Gargutbehälters im Kochbereich. Und dabei ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, bei einer registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters im Kochbereich wenigstens eine Kalibrierung der Sensoreinrichtung auszulösen.
Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kocheinrichtung ist die Steuereinrichtung, welche die Kalibrierung in Abhängigkeit der Anwesenheit eines Gargutbehälters durchführen kann. Somit kann z. B. bei der Kalibrierung der Emissionsgrad eines neuen Topfes bestimmt werden, welcher beim Kochvorgang gewechselt bzw. aufgestellt wurde.
Bevorzugt ist, dass zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung wenigstens eine Strahlungsquelle zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Die Sensoreinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens einen Teil der von der Strahlungsquelle ausgesendeten Strahlung wieder zu empfangen und als Signal auszugeben. Dabei ist eine Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, mit dem von der Sensoreinrichtung ausgegebenen Signal einen Kalibrierwert zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung abzuleiten.
Der Kalibrierwert ist dabei insbesondere der Emissionsgrad. Die Strahlungsquelle ist bevorzugt eine Lampe und/oder eine Diode oder dergleichen, welche insbesondere dazu geeignet ist, Wärmestrahlung auszusenden. Möglich ist, dass der Emissionsgrad indirekt über eine
Bestimmung eines Reflexionsgrads ermittelt wird.
Bevorzugt ist die Kocheinrichtung so ausgebildet, dass sie für das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere für Weiterbildungen des Verfahrens geeignet ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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 andere Kocheinrichtung in einer schematischen, geschnittenen Ansicht;
Figur 5 eine Skizze eines Signalverlaufs der Erkennungseinrichtung; und
Figur 6 eine Skizze eines Temperaturverlaufs. 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 1 1 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 1 1 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 1 1 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 103 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 charakteristischen Größe für Temperaturen des
Kochbereichs (31 ) 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 zugeordnet 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 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 warmgehalten 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 dergleichen.
Bei Benutzung der Automatikfunktion wird mittels der Sensoreinrichtung 3 während des Kochvorgangs die Temperatur des Topfbodens ermittelt. In Abhängigkeit der gemessenen Werte stellt eine Steuereinrichtung 106 die Heizleistung der Heizeinrichtung 2 entsprechend ein. Bei Erreichen der gewünschten Temperatur bzw. beim Aufkochen der Suppe wird die Heizleistung heruntergeregelt. 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 weist eine Induktions- Schaltungseinheit 32 mit einer Erkennungseinrichtung 400 auf. Die Induktions- Schaltungseinheit 32 bildet hier zusammen mit einer Induktionsspule einen Schwingkreis zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes. Zudem steuert die Induktions- Schaltungseinheit 32 den Schwingkreis entsprechend den Anforderungen des Kochvorgangs. Die Erkennungseinrichtung 400 überwacht dabei, ob sich ein Gargutbehälter 200 im Kochbereich 31 befindet oder nicht (sog. Topferkennung). Die Topferkennung hat den Zweck, dass bei Topfabwesenheit auch keine Leistung hinzugefügt werden soll, damit z.B. eine auf der Kochstelle 21 abgelegte Gabel oder ein anderer Gegenstand nicht durch das Induktionsfeld erhitzt wird. Dazu überwacht die Erkennungseinrichtung 400 die Kenngrößen des
elektromagnetischen Feldes, also z.B. die Spannungen im Schwingkreis. Wenn sich kein Gargutbehälter 200 im Kochbereich 31 befindet, regelt die Erkennungseinrichtung 400 über die Induktions-Schaltungseinheit 32 die Soll-Heizleistung vollständig herunter.
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.
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 nahe 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. Auch 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, 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 Polystrolkunststoff 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 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 1 1 1 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 1 1 1 wird hier neben der Reflexionsbestimmung auch zur Signalisierung des Betriebszustandes der Kocheinrichtung 1 eingesetzt.
Um die Strahlung der Lampe 1 1 1 auf den Erfassungsbereich 83 zu fokussieren, ist ein Bereich der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 bzw. der Kupferplatte 19 als ein Reflektor ausgebildet. Dazu weist die Kupferplatte 19 eine konkav gestaltete Senke auf, in welcher die Lampe 1 1 1 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 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 Befestigungsoder 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 eingeschränkt 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 Mikanitschicht 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 Induktionseinrichtung 12 abdeckt. Die
Abdeckeirichtung 41 ist mit einem Gehäuse 60 der Sensoreirichtung 3 über eine
Verschraubung 122 verbunden. Innerhalb des Gehäuses 60 ist die Sensoreinrichtung 3 relativ zu der Glaskeramikplatte 15 elastisch angeordnet. Dazu ist eine Dämpfungseinrichtung 102 vorgesehen, welche hier eine Federeinrichtung 1 12 aufweist.
Die Federeinrichtung 1 12 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 1 12 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 μηη zur Sensoreinheit 23 durchläset. Grund dafür ist, dass Strahlung mit einer Wellenlänge größer 5 μηη 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 μηη 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 ausgebildet und insbesondere als ein Bandpassfilter bzw. als ein Langpassfilter ausgeführt.
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 welchen 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 1 1 1 ein Signal aus, welches einen Anteil an Wärmestrahlung im Wellenlängenbereich des Infrarotlichts aufweist. Die Strahlungsleistung bzw. die Wärmestrahlung der Lampe 1 1 1 gelangt durch die
Glaskeramik-'platte 15 auf den Topfboden und wird dort teilweise reflektiert und teilweise absorbiert. Die reflektierte Strahlung gelangt durch die Glaskeramikplatte 15 zurück zu der Sensoreinrichtung 3, wo sie von der ersten Sensoreinheit 13 als Mischstrahlung vom
Topfboden und von der Glaskeramikplatte 15 erfasst wird. Gleichzeitig mit der reflektierten Signalstrahlung gelangt also auch die eigene Wärmestrahlung des Topfbodens und der Glaskeramikplatte auf die erste Sensoreinheit 13. Daher wird anschließend die Lampe 1 1 1 ausgeschaltet und nur die Wärmestrahlung des Topfbodens und der Glaskeramikplatte erfasst. Der Anteil der reflektierten Signalstrahlung ergibt sich dann prinzipiell aus der zuvor erfassten Gesamtstrahlung abzüglich der Wärmestrahlung des Topfbodens und der Glaskeramikplatte.
Mit Kenntnis des Anteils der vom Topfboden reflektierten Signalstrahlung kann der
Absorptionsgrad des Topfbodens und damit dessen Emissionsgrad in bekannter Weise bestimmt werden, da das Absorptionsvermögen eines Körpers prinzipiell dem
Emissionsvermögen eines Körpers entspricht und der Anteil der vom Topf absorbierten Strahlung gleich 1 minus reflektierte Strahlung ist. Der Emissionsgrad wird hier in bestimmten Intervallen 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 1 1 1 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 1 1 1 auch sichtbares Licht, welches durch die Glaskeramikplatte 15 wahrnehmbar ist. Beispielsweise zeigt die Lampe 1 1 1 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 1 1 1 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 1 1 1 nicht etwa eine Funktionsstörung ist und die Kocheinrichtung 1 möglicherweise nicht mehr richtig funktioniert. Die Lampe 1 1 1 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 oder 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.
Die Aufgabe der anderen Sensoreinheit 23 kann in einer hier nicht gezeigten Ausgestaltung auch durch den Sicherheitssensor 73 übernommen werden. Der Sicherheitssensor 73 dient dabei 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.
Wenn während eines Kochvorgangs ein neuer Gargutbehälter 200 verwendet wird oder der Topf im Kochbereich verschoben wird, ändert sich in der Regel auch der Emissionsgrad bzw. der Reflexionsgrad. Es ist eine erneute Kalibrierung der Sensoreinrichtung 3 erforderlich. Um die Gargefäßbodentemperatur dennoch zuverlässig bestimmen zu können, ist es vorteilhaft, den Emissionsgrad des Gargefäßbodens möglichst genau in jeder Koch- bzw. Bratsituation und bei bzw. nach entsprechenden Nutzereingriffen zu kennen. Nutzereingriffe sind beispielsweise ein Starten eines Koch- bzw. Bratprozesses, ein Anheben und wieder Abstellen des
Gargefäßes, ein Wechsel des Gargefäßes oder ein Verschieben des Gargefäßes. Das
Verschieben des Gargefäßes muss insbesondere dann berücksichtigt werden, wenn der Gargefäßboden blanke und schwarze Stellen, also örtlich unterschiedliche Reflexionsgrade aufweist.
Um den Emissionsgrad beim Starten eines Kochvorgangs zu bestimmen, wird eine
Reflexionsmessung 402 hier z. B. dann durchgeführt, wenn der Benutzer die entsprechende Kochstelle 21 durch Anwahl einer Leistungsstufe oder eines Automatikprogramms auswählt. Die Reflexionsmessung 402 kann dabei sowohl vor der Zugabe von Leistung bzw. auch währenddessen durchgeführt werden.
Um den Emissionsgrad beim Anheben und wieder Abstellen des Gargefäßes bzw. beim Wechsel des Gargefäßes neu zu bestimmen, wird hier die Topferkennung der
Erkennungseinrichtung 400 eingesetzt.
Die Figur 5 zeigt eine Skizze eines Erkennungssignals 401 der Erkennungseinrichtung 400. Entfernt der Benutzer z.B. das Gargefäß, dann zeigt die Topferkennung die Abwesenheit 403 des Gargefäßes an. Stellt der Benutzer dieses Gargefäß oder ein anderes Gargefäß wieder auf die Kochstelle 21 , zeigt die Topferkennung die Anwesenheit 404 an. Sobald dies der Fall ist, wird von der Sensoreinrichtung 3 eine Reflexionsmessung 402 des Gargefäßes initiiert und man erhält den aktuellen Reflexionsgrad.
Eine andere Möglichkeit, den Gargefäßwechsel zu detektieren, ist der Vergleich von Soll- Leistung und Ist-Leistung der Induktionseinrichtung 12. Beträgt die Ist-Leistung im Wesentlichen 0 Watt, obwohl der Nutzer oder eine automatische Koch- oder Bratfunktion eine Soll-Leistung größer als 0 Watt anfordern, handelt es sich ebenfalls um Gargefäßabwesenheit, da die in der Kochfeldelektronik integrierte Topferkennung die Leistung auf 0 Watt reduziert, wenn sich kein Gargefäß auf der jeweiligen Kochstelle 21 befindet. Beträgt die Ist-Leistung später wieder mehr also 0 Watt, handelt es sich um Gargefäßanwesenheit und es wird daraufhin eine
Reflexionsmessung 402 initiiert und man erhält den akuellen Reflexionsgrad. Weiterhin ist es möglich, beide Lösungen (Topferkennungssignal und Vergleich der Soll-Ist- Leistung) zu kombinieren (Redundanz), indem eine erneute Reflexionsmessung 402 nur dann ausgeführt wird, wenn beide oben genannten Bedingungen erfüllt werden.
Ein weiteres Problem hinsichtlich des Reflexionsgrads ist das Verschieben des Gargefäßes, insbesondere wenn der Gargefäßboden blanke und schwarze Stellen, also örtlich
unterschiedliche Reflexionsgrade aufweist.
In der Figur 6 ist beispielhaft der Verlauf der Topftemperatur 408 und der anhand der
Strahlungsleistung berechneten Topftemperatur 407 über die Zeit 406 skizziert. In der
Aufheizphase und anschließend im Kochbetrieb sind die Topftemperatur 408 und die berechnete Topftemperatur 407 im Wesentlichen identisch. Nach dem Auftreten eines
Ereignisses 409, hier das Verschieben eines Topfes mit örtlich unterschiedlichen
Reflexionsgraden, sinkt die berechnete Temperatur, während die Topftemperatur 408 unverändert bleibt. Falls keine erneute Reflexionsmessung durchgeführt wird, erhält man aufgrund des falschen Reflexions- bzw. Emissionsgrads eine entsprechend falsche berechnete Topftemperatur. Die Temperatur weicht in dem Fall nach unten von der Topftemperatur ab.
Um den Emissionsgrad des neuen Bodenbereichs zu bestimmen, muss eine erneute
Reflexionsmessung durchgeführt werden. Vorteilhafterweise wird eine erneute
Reflexionsmessung automatisch initiiert, wenn eine deutliche Temperaturänderung (z.B. 12K/s) vorliegt, die anhand der Änderung der berechneten Gargefäßtemperatur und/oder anhand der Änderung des Signals der ersten Sensoreinheit 13 erkannt werden kann. Dadurch kann ein praxistauglicher Automatikbetrieb ermöglicht werden, bei dem trotz Bewegens der Gargefäße stets eine zuverlässige und genaue Temperaturbestimmung gewährleistet wird.
Da eine deutliche Temperaturänderung nicht nur aufgrund einer veränderten
Bodenbeschaffenheit oder Farbwechsels (schwarz auf blank oder blank auf schwarz) des Gargefäßes vorliegen kann, sondern speziell eine Abkühlung auch durch Hinzugeben von Wasser oder Entfernen des Gargefäßes von der Kochstelle 21 hervorgerufen werden kann oder eine Kombination der möglichen Ereignisse 409 vorliegt, werden diese Fälle hier unterschieden und priorisiert.
Dazu werden die zeitlich unbestimmt eintretenden Ereignisse 409 gespeichert und es wird ihnen jeweils eine Priorität zugeordnet. Die Ereignisse 409 sind dabei in absteigender
Reihenfolge der Priorität: eine registrierte Gargefäß-Abwesenheit, eine entsprechende
Abkühlung in der berechneten Temperatur 407 und/oder eine Signalveränderung der ersten Sensoreinheit 13 bzw. eine Signalveränderung in der berechneten Temperatur 407.
Sobald das erste der drei Ereignisse 409 eintritt, startet z. B. ein Zeitfenster von 2 Sekunden, innerhalb dessen alle weiteren evenuellen Ereignisse registriert werden. Nach Ablauf der 2 Sekunden wird das Ereignis 409 mit der höchsten Priorität bearbeitet. Die niederpriorisierten Ereignisse 409 werden fallengelassen.
Bezugszeichenliste
1 Kocheinrichtung
2 Heizeinrichtung
3 Sensoreinrichtung
4 magnetische Abschirmeinrichtung
5 Trägereinrichtung
6 Dichtungseinrichtung
7 optische Schirmeinrichtung
8 Isolierungseinrichtung
9 thermische Ausgleichseinrichtung
10 Halteeinrichtung
1 1 Kochfeld
12 Induktionseinrichtung
13 Sensoreinheit
14 Ferritkörper
15 Glaskeramikplatte
16 Mikanitschicht
17 Zylinder
18 Luftschicht
19 Kupferplatte
21 Kochstelle
23 Sensoreinheit
27 Boden
30 Auflageeinrichtung
31 Kochbereich
32 Induktions-Schaltungseinheit
33 Sensoreinheit
41 Abdeckeinrichtung
43 Filtereinrichtung
50 Leiterkarte
53 Filtereinrichtung
60 Gehäuse
63 Strahlungsquelle
73 Sicherheitssensor
83 Erfassungsbereich
100 Gargerät
102 Dämpfungseinrichtung
103 Garraum Garraumtür
Bedieneinrichtung
Steuereinrichtung
Lampe
Federeinrichtung
Versch raubung
Gargutbehälter
Erkennungseinrichtung
Erkennungssignal
Reflexionsmessung
Abwesenheit
Anwesenheit
Zeit
Berechnete Temperatu
Topftemperatur
Ereignis

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Kocheinrichtung (1 ) mit wenigstens einem Kochfeld (1 1 ) und mit wenigstens einer zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches (31 ) vorgesehenen Heizeinrichtung (2) und mit wenigstens einer Steuereinrichtung (106) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (3) zur Erfassung wenigstens einer charakteristischen Größe für Temperaturen des Kochbereichs (31 ),
wobei die Steuereinrichtung (106) die Heizeinrichtung (2) wenigstens teilweise und wenigstens zeitweise in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung (3) erfassten Größe steuert,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Positionierung eines Gargutbehälters (200) im Kochbereich (31 ) registriert wird
und dass bei einer registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters (200) im
Kochbereich (31 ) wenigstens eine Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kalibrierung durchgeführt wird, wenn sich die von der
Sensoreinrichtung (3) erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um wenigstens ein vorbestimmtes Maß ändert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine
Kalibrierung durchgeführt wird, wenn sich die erfasste Größe über ein festgelegtes Zeitintervall im Wesentlichen nicht ändert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine Strahlungsquelle (63) wenigstens zeitweise elektromagnetische Strahlung aussendet und wenigstens ein Teil der von der Strahlungsquelle (63) ausgesendeten Strahlung von der Sensoreinrichtung (3) wieder empfangen wird, wobei mit dem von der Sensoreinrichtung (3)
ausgegebenen Signal ein Kalibrierwert abgeleitet und zur Kalibrierung der
Sensoreinrichtung (3) eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kalibrierung durch einen Schaltvorgang eines Benutzers wenigstens indirekt ausgelöst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer registrierten Abwesenheit eines Gargutbehälters (200) solange keine
Kalibrierung durchgeführt wird, bis eine Anwesenheit eines Gargutbehälters (200) registriert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer registrierten Bewegung eines Gargutbehälters (200) die wenigstens eine Kalibrierung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Leistungsabgabe der Heizeinrichtung (2) mit einer Ist-Leistungsabgabe verglichen wird, wobei bei einer vorbestimmten Abweichung der Ist-Leistungsabgabe von der Soll-Leistungsabgabe die Kalibrierung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kalibrierung periodisch durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung erst nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit durchgeführt wird.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um ein vorbestimmtes Maß abnimmt, nach der Kalibrierung der Kochbereich (31 ) wenigstens teilweise nachgeheizt wird.
12. Kocheinrichtung (1 ) mit wenigstens einem Kochfeld (1 1 ) und mit wenigstens einer zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches (31 ) des Kochfeldes (1 1 ) vorgesehenen Heizeinrichtung (2) und mit wenigstens einer Steuereinrichtung (106) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (3) zur Erfassung wenigstens einer
charakteristischen Größe für Temperaturen des Kochbereichs (31 ),
wobei die Steuereinrichtung (106) dazu geeignet und ausgebildet ist, die
Heizeinrichtung (2) in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung (3) erfassten Größe zu steuern
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Erkennungseinrichtung (400) die Anwesenheit eines Gargutbehälters (200) im Kochbereich (31 ) registriert
und dass die Steuereinrichtung (106) dazu geeignet und ausgebildet ist, bei einer registrierten Anwesenheit eines Gargutbehälters (200) im Kochbereich (31 ) wenigstens eine Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) auszulösen.
13. Kocheinrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) wenigstens eine Strahlungsquelle (63) zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist,
wobei die Sensoreinrichtung (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der von der Strahlungsquelle (63) ausgesendeten Strahlung wieder zu empfangen und als Signal auszugeben,
und wobei eine Steuereinrichtung (106) dazu geeignet und ausgebildet ist, mit dem von der Sensoreinrichtung (3) ausgegebenen Signal einen Kalibrierwert zur Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) abzuleiten.
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