EP3031297B1

EP3031297B1 - Kocheinrichtung und verfahren zum betreiben der kocheinrichtung

Info

Publication number: EP3031297B1
Application number: EP14749803.4A
Authority: EP
Inventors: Volker Backherms; Dominic Beier; Stephan Krug
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2034-08-07
Also published as: WO2015018892A1; EP3031297A1; DE102013108652A1; ES2639230T3

Description

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.
Auch die Druckschriften JP2002 299 029 A und JP 2004 327 053 A zeigen Kocheinrichtung mit einer Sensoreinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Kocheinrichtung.
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 Bewegung 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 Änderung der Positionierung eines Gargutbehälters im Kochbereich durchgeführt wird. Dadurch kann die Sensoreinrichtung beim Erkennen einer Bewegung eine erneute Kalibrierung durchführen, um die Genauigkeit der Überwachung aufrechtzuerhalten..
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-leistung 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.
Erfindungsgemäß 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 Bewegung 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 Bewegung eines Gargutbehälters durchführen kann. Somit kann z. B. die Genauigkeit der Überwachung aufrechterhalten werden.
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 11 mit vier Kochstellen 21. Jede der Kochstellen 21 weist hier wenigstens einen beheizbaren Kochbereich 31 zum Garen von Speisen auf. Zur Beheizung des Kochbereichs 31 ist insgesamt eine oder aber für jede Kochstelle 21 jeweils eine hier nicht dargestellte Heizeinrichtung 2 vorgesehen. Die Heizeinrichtungen 2 sind als Induktionsheizquellen ausgebildet und weisen dazu jeweils eine Induktionseinrichtung 12 auf.
Möglich ist aber auch, dass ein Kochbereich 31 keiner bestimmten Kochstelle 21 zugeordnet ist, sondern einen beliebigen Ort auf dem Kochfeld 11 darstellt. Dabei kann der Kochbereich 31 mehrere Induktionseinrichtungen 12 und insbesondere mehrere Induktionsspulen aufweisen und als Teil einer sogenannten Vollflächeninduktionseinheit ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei einem solchen Kochbereich 31 einfach ein Topf an einer beliebigen Stelle auf das Kochfeld 11 gestellt werden, wobei während des Kochbetriebes nur die entsprechenden Induktionsspulen im Bereich des Topfes angesteuert werden oder aktiv sind. Andere Arten von Heizeinrichtungen 2 sind aber auch möglich, wie z. B. Gas-, Infrarot- oder Widerstandsheizquellen.
Die Kocheinrichtung 1 ist hier über die Bedieneinrichtungen 105 des Gargerätes 100 bedienbar. Die Kocheinrichtung 1 kann aber auch als autarke Kocheinrichtung 1 mit einer eigenen Bedien- und Steuereinrichtung ausgebildet sein. Möglich ist auch eine Bedienung über eine berührungsempfindliche Oberfläche oder einen Touchscreen oder aus der Ferne über einen Computer, ein Smartphone oder dergleichen.
Das Gargerät 100 ist hier als ein Herd mit einem Garraum 103 ausgebildet, welcher durch eine Garraumtür 104 verschließbar ist. Der Garraum 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 111 ausgebildet, welche ein Signal im Wellenlängenbereich des Infrarotlichts sowie des sichtbaren Lichts aussendet. Die Strahlungsquelle 63 kann auch als Diode oder dergleichen ausgebildet sein. Die Lampe 111 wird hier neben der Reflexionsbestimmung auch zur Signalisierung des Betriebszustandes der Kocheinrichtung 1 eingesetzt.
Um die Strahlung der Lampe 111 auf den Erfassungsbereich 83 zu fokussieren, ist ein Bereich der thermischen Ausgleichseinrichtung 9 bzw. der Kupferplatte 19 als ein Reflektor ausgebildet. Dazu weist die Kupferplatte 19 eine konkav gestaltete Senke auf, in welcher die Lampe 111 angeordnet ist. Die Kupferplatte 19 ist zudem mit einer goldhaltigen Beschichtung überzogen, um die Reflektivität zu erhöhen. Die goldhaltige Schicht hat den Vorteil, dass sie die thermische Ausgleichseinrichtung 9 auch vor Korrosion schützt.
Die thermische Ausgleichseinrichtung 9 ist an einer als Kunststoffhalter ausgeführten Halteeinrichtung 10 angebracht. Die Halteeinrichtung 10 weist eine hier nicht dargestellte Verbindungseinrichtung auf, mittels welcher die Halteeinrichtung 10 an einer Auflageeinrichtung 30 verrastbar ist. Die Auflageeinrichtung 30 ist hier als eine Leiterkarte 50 ausgebildet. Auf der Auflageeinrichtung 30 bzw. der Leiterkarte 50 können auch weitere Bauteile vorgesehen sein, wie z. B. elektronische Bauelemente, Steuer- und Recheneinrichtungen und/oder Befestigungs- oder Montageelemente.
Zwischen der Glaskeramikplatte 15 und der Induktionseinrichtung 12 ist eine Dichtungseinrichtung 6 vorgesehen, welche hier als eine Mikanitschicht 16 ausgebildet ist. Die Mikanitschicht 16 dient zur thermischen Isolierung, damit die Induktionseinrichtung 12 nicht durch die Wärme des Kochbereichs 31 erhitzt wird. Zudem ist hier noch eine Mikanitschicht 16 zur thermischen Isolierung zwischen dem Ferritkörper 14 und der Glaskeramikplatte 15 vorgesehen. Das hat den Vorteil, dass die Wärmeübertragung von der im Betrieb heißen Glaskeramikplatte 15 zum Ferritkörper 14 stark 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 112 aufweist.
Die Federeinrichtung 112 ist an einem unteren Ende mit der Innenseite des Gehäuses 60 und an einem oberen Ende mit der Leiterkarte 50 verbunden. Dabei drückt die Federeinrichtung 112 die Leiterkarte 50 mit dem Ferritkörper 14 und die auf diesem angebrachte Mikanitschicht 16 nach oben gegen die Glaskeramikplatte 15. Eine solche elastische Anordnung ist besonders vorteilhaft, da die Sensoreinrichtung 3 aus messtechnischen Gründen möglichst nah an der Glaskeramikplatte 15 angeordnet sein soll. Diese direkt benachbarte Anordnung der Sensoreinrichtung 3 an der Glaskeramikplatte 15 könnte bei Stößen oder Schlägen auf die Glaskeramikplatte 15 zu Beschädigungen an dieser führen. Durch die elastische Aufnahme der Sensoreinrichtung 3 relativ zu der Trägereinrichtung 5 werden Stöße oder Schläge auf die Glaskeramikplatte 15 gedämpft und solche Schäden somit zuverlässig vermieden.
Eine beispielhafte Messung, bei welcher die Temperatur des Bodens eines auf der Glaskeramikplatte 15 stehenden Topfes mit der Sensoreinrichtung 3 bestimmt werden soll, ist nachfolgend kurz erläutert:
Bei der Messung erfasst die erste Sensoreinheit 13 vom Topfboden ausgehende Wärmestrahlung als Mischstrahlung zusammen mit der Wärmestrahlung, welche von der Glaskeramikplatte 15 ausgesendet wird. Um daraus eine Strahlungsleistung des Topfbodens ermitteln zu können, wird der Anteil der von der Glaskeramikplatte 15 ausgehenden Strahlungsleistung aus der Mischstrahlungsleistung herausgerechnet. Um diesen Anteil zu bestimmen, ist die andere Sensoreinheit 23 dazu vorgesehen, nur die Wärmestrahlung der Glaskeramikplatte 15 zu erfassen. Dazu weist die andere Sensoreinheit 23 eine Filtereinrichtung 53 auf, welche im Wesentlichen nur Strahlung mit einer Wellenlänge größer 5 µm zur Sensoreinheit 23 durchlässt. Grund dafür ist, dass Strahlung mit einer Wellenlänge größer 5 µm nicht bzw. kaum von der Glaskeramikplatte 15 durchgelassen wird. Die andere Sensoreinheit 23 erfasst also im Wesentlichen die von der Glaskeramikplatte 15 ausgesendete Wärmestrahlung. Mit der Kenntnis des Anteils der Wärmestrahlung, welche von der Glaskeramikplatte 15 ausgesendet wird, kann in an sich bekannterweise der Anteil der Wärmestrahlung, welche vom Topfboden ausgeht, bestimmt werden.
Für ein gutes Messergebnis ist es wünschenswert, dass ein möglichst großer Teil der vom Topfboden ausgehenden Wärmestrahlung auf die erste Sensoreinheit 13 gelangt und von dieser erfasst wird. Für Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 4 µm weist die Glaskeramikplatte 15 hier eine Transmission von ungefähr 50% auf. Somit kann in diesem Wellenlängenbereich ein großer Teil der vom Topfboden ausgehenden Wärmestrahlung durch die Glaskeramikplatte 15 gelangen. Eine Erfassung in diesem Wellenlängenbereich ist daher besonders günstig. Entsprechend ist die erste Sensoreinheit 13 mit einer Filtereinrichtung 43 ausgestattet, die für Strahlung in diesem Wellenlängenbereich sehr durchlässig ist, während die Filtereinrichtung 43 Strahlung aus anderen Wellenlängenbereichen im Wesentlichen reflektiert. Die Filtereinrichtungen 43, 53 sind hier jeweils als ein Interferenzfilter 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 111 ein Signal aus, welches einen Anteil an Wärmestrahlung im Wellenlängenbereich des Infrarotlichts aufweist. Die Strahlungsleistung bzw. die Wärmestrahlung der Lampe 111 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 111 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 111 wird hier neben der Emissionsgradbestimmung bzw. der Bestimmung des Reflexionsverhaltens des Messsystems auch zur Signalisierung des Betriebszustandes der Kocheinrichtung 1 eingesetzt. Dabei umfasst das Signal der Lampe 111 auch sichtbares Licht, welches durch die Glaskeramikplatte 15 wahrnehmbar ist. Beispielsweise zeigt die Lampe 111 einem Benutzer an, dass eine Automatikfunktion in Betrieb ist. Eine solche Automatikfunktion kann z. B. ein Kochbetrieb sein, bei dem die Heizeinrichtung 2 in Abhängigkeit der ermittelten Topftemperatur automatisch gesteuert wird. Das ist besonders vorteilhaft, da das Aufleuchten der Lampe 111 den Benutzer nicht verwirrt. Der Benutzer weiß erfahrungsgemäß, dass das Aufleuchten eine Betriebsanzeige darstellt und zum normalen Erscheinungsbild der Kocheinrichtung 1 gehört. Er kann sich also sicher sein, dass ein Aufblitzen der Lampe 111 nicht etwa eine Funktionsstörung ist und die Kocheinrichtung 1 möglicherweise nicht mehr richtig funktioniert.
Die Lampe 111 kann auch in einer bestimmten Dauer sowie in bestimmten Abständen aufleuchten. Möglich ist es z. B. auch, dass über unterschiedliche Blinkfrequenzen unterschiedliche Betriebszustände ausgegeben werden können. Es sind auch unterschiedliche Signale über unterschiedliche an/aus-Folgen möglich. Vorteilhafterweise ist für jede Kochstelle 21 bzw. jeden (möglichen) Kochbereich 31 eine Sensoreinrichtung 3 mit einer Strahlungsquelle 63 vorgesehen, welche dazu geeignet ist, wenigstens einen Betriebszustand anzuzeigen.
Für die notwendigen Berechnungen zur Bestimmung der Temperatur sowie für die Auswertung der erfassten Größen kann wenigstens eine Recheneinheit vorgesehen sein. Die Recheneinheit kann dabei wenigstens teilweise auf der Leiterkarte 50 vorgesehen sein. Es kann aber auch beispielsweise die Steuereinrichtung 106 entsprechend ausgebildet sein oder es ist wenigstens eine separate Recheneinheit vorgesehen.
Die Figur 4 zeigt eine Weiterbildung, bei welcher unterhalb der Glaskeramikplatte 15 ein Sicherheitssensor 73 befestigt ist. Der Sicherheitssensor 73 ist hier als ein temperaturempfindlicher Widerstand ausgebildet, wie beispielsweise ein Heißleiter 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
11: 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
104: Garraumtür
105: Bedieneinrichtung
106: Steuereinrichtung
111: Lampe
112: Federeinrichtung
122: Verschraubung
200: Gargutbehälter
400: Erkennungseinrichtung
401: Erkennungssignal
402: Reflexionsmessung
403: Abwesenheit
404: Anwesenheit
406: Zeit
407: Berechnete Temperatur
408: Topftemperatur
409: Ereignis

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kocheinrichtung (1) mit wenigstens einem Kochfeld (11) 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 bei einer registrierten Bewegung eines Gargutbehälters (200) im Kochbereich (31) wenigstens eine Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) durchgeführt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens eine Kalibrierung durchgeführt wird, wenn sich die von der Sensoreinrichtung (3) erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um wenigstens ein vorbestimmtes Maß ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch wobei wenigstens eine Kalibrierung durchgeführt wird, wenn sich die erfasste Größe über ein festgelegtes Zeitintervall im Wesentlichen nicht ändert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 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.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Kalibrierung durch einen Schaltvorgang eines Benutzers wenigstens indirekt ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer registrierten Abwesenheit eines Gargutbehälters (200) solange keine Kalibrierung durchgeführt wird, bis eine Anwesenheit eines Gargutbehälters (200) registriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegung des Gargutbehälters (200) mittels eines Bewegungssensors und/oder Gewichtssensors, oder durch eine Veränderung wenigstens eines elektrischen Parameters der Induktionseinrichtung registriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 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.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Kalibrierung periodisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kalibrierung erst nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn die erfasste Größe über ein vorbestimmtes Zeitintervall um ein vorbestimmtes Maß abnimmt, nach der Kalibrierung der Kochbereich (31) wenigstens teilweise nachgeheizt wird.
Kocheinrichtung (1) mit wenigstens einem Kochfeld (11) und mit wenigstens einer zur Beheizung wenigstens eines Kochbereiches (31) des Kochfeldes (11) 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
die Steuereinrichtung (106) dazu geeignet und ausgebildet ist, bei einer mittels eines Bewegungssensors und/oder Gewichtssensors oder durch eine Veränderung wenigstens eines elektrischen Parameters einer Induktionseinrichtung (12) registrierten Bewegung eines Gargutbehälters (200) im Kochbereich (31) wenigstens eine Kalibrierung der Sensoreinrichtung (3) auszulösen.
Kocheinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei 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.