EP3863372B1 - Verfahren zur ansteuerung einer heizeinrichtung eines kochfelds und kochfeld - Google Patents

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EP3863372B1
EP3863372B1 EP21153208.0A EP21153208A EP3863372B1 EP 3863372 B1 EP3863372 B1 EP 3863372B1 EP 21153208 A EP21153208 A EP 21153208A EP 3863372 B1 EP3863372 B1 EP 3863372B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
radiation heating
hob
time
temperature limiter
Prior art date
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Active
Application number
EP21153208.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3863372A1 (de
Inventor
Christian Egenter
Marcus Frank
Matthias Mangler
Jochen Rickert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Publication date
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    • 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
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/746—Protection, e.g. overheat cutoff, hot plate indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/04—Heating plates with overheat protection means

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a heating device of a hob or a cooking appliance and a corresponding hob or cooking appliance.
  • the hob has a radiant heating device as a heating device, a hob plate above it and a safety temperature limiter between the two.
  • a safety temperature limiter is designed as a thermomechanical functional device in order to deactivate the radiant heating device when the temperature is too high or a switch-off temperature is reached. This serves in particular to protect the hob plate from damage caused by excessive temperatures due to the heating output of the radiant heating device.
  • Such safety temperature limiters are known from the prior art, for example from EP 1 569 257 A1 .
  • a method for controlling a heating device of a hob is known, which should be able to detect abnormal temperature increases and then react appropriately to them.
  • a temperature-sensitive device is provided as a resistance temperature sensor made of platinum, with which the temperature above the heating device and under a hob plate can be recorded.
  • a second similar temperature-sensitive device is also provided. If an unusual, particularly rapid, increase in temperature is detected at the temperature-sensitive devices, heating output can be reduced.
  • the invention is based on the object of creating a method mentioned at the beginning and a hob or cooking device mentioned at the beginning, with which problems of the prior art can be solved and in particular it is possible to make such a hob or its radiant heating device advantageous, diverse and practical to use, in particular to ensure safe operation of the hob.
  • the safety temperature limiter is advantageously attached to the radiant heating device or the latter has the safety temperature limiter, so that they can both form a prefabricated structural unit.
  • the safety temperature limiter is particularly advantageously arranged in an upper region of the radiant heating device, so that it runs at least with an elongated temperature detection element or a temperature detection device between the radiant heating device or its heating conductors and the hob plate. This is the effective range of the radiant heating device or its heating conductors upwards through the hob plate into a cooking vessel placed on it.
  • the hob can also have other conventional switching devices, in particular as a power supply for the radiant heating device. These options are explained in more detail below.
  • the safety temperature limiter is designed to switch off or deactivate the radiant heating device when a predetermined switch-off temperature is reached.
  • the preceding step for the method is that a cooking vessel is placed on the hob plate above the radiant heating device, in particular where a so-called cooking area is formed by the radiant heating device.
  • This hob is to be heated using the radiant heating device, for which this is activated.
  • the power supply to the radiant heating device for example through relays or electromechanical switches, is advantageously used for this activation.
  • an initial switch-on time is recorded or this begins to run, advantageously in a type of timer of a hob control.
  • This initial switch-on time is the time or duration for which the radiant heating device is operated or activated for the first time after the hob is switched on, in particular at least when the hob plate is cool or has cooled down after previous operation.
  • the radiant heating device is then activated or supplied with power and heats the cooking vessel that has been set up.
  • the safety temperature limiter or at least its aforementioned temperature detection device is also heated up, so that the temperature recorded by it also increases.
  • the aforementioned switch-off temperature is reached at the safety temperature limiter, which results in the radiant heating device being deactivated by the safety temperature limiter. In particular, this deactivation can take place through a direct switching process.
  • the initial switch-on time is stopped or its end is determined and it is recorded. The initial switch-on time therefore indicates the duration between the first activation and deactivation of the radiant heating device.
  • the recorded initial switch-on time is compared with a predefined limit switch-on time.
  • the power with which the radiant heating device is activated and operated or is operated during activation is reduced. A reduction can occur to varying degrees, as will be explained in more detail below.
  • heating is carried out at the full set power during the first heating cycle of the radiant heating device or during its first activation, but no longer afterwards.
  • the radiant heating device is connected directly to a supply voltage or to a mains voltage and either works at full power in the connected state or is deactivated, the radiant heating device is activated at its full or maximum power during this initial switch-on time.
  • Their output can then be reduced either in a very simple case by deactivating the radiant heating device for a certain time in the case mentioned that the initial switch-on time is below the limit switch-on time, i.e. the heating has taken place too quickly, which is longer than the time actually intended for the set operation or clocked operation when switched off.
  • the entire hob is advantageously not switched off, since it can be assumed that there is no fatal or serious malfunction, but only a case of a possibly too high temperature or dangerously high temperature on this cooking vessel to be heated above the radiant heating device.
  • Such deactivation of the radiant heating device or reduction of its power can be selected or predetermined, for example, for a period of 1 minute to 5 minutes.
  • a reduction in the power of the radiant heating device is visually and/or acoustically indicated to an operator in the case mentioned. In this way, an operator can be made aware of the possible danger involved and the cause of the reduction in performance.
  • an operator can reactivate the operation of the radiant heating device as intended by operating a control element.
  • this necessarily conscious action shows that the operator is present and can therefore quickly recognize a dangerous situation and react accordingly.
  • such very rapid heating may be desired, and if the operator is aware of this, a possible risk of an uncontrollable situation is also reduced or eliminated.
  • the safety temperature limiter is advantageously arranged on the radiant heating device. It particularly advantageously has a temperature detection device, which can be designed as a thermomechanical temperature detection device. It can consist of two materials with different coefficients of thermal expansion, which leads to relative movement when heated. This temperature detection device acts on a switch to deactivate the radiant heating device by switching the switch, preferably due to the said relative movement. In particular, this switch can be looped directly into a power supply for the radiant heating device.
  • the safety temperature limiter is advantageously arranged in the vicinity of electrical connections to the radiant heating device, so that connection is simplified.
  • An example of such a radiant heating device is from the DE 42 29 375 A1 known, to which explicit reference is hereby made.
  • a limit power can be an area output of more than 5 W/cm 2 , in particular more than 7 W/cm 2 , alternatively more than 70% of a maximum area output. In the case of a conventional hob, for example, these would be area outputs from a power level 7. The method can thus be limited to checking cases in which the danger mentioned at the beginning actually exists due to relatively high or very high power of the radiant heating device.
  • the initial switch-on time will probably be significantly longer than the predefined limit switch-on time.
  • the switch-on time would not be undercut. The procedure would therefore not intervene as a safety function because the case mentioned does not occur.
  • a necessary or maximum area performance also depends on an adjustment of the safety temperature limiter. This means that the higher the adjustment, the higher the area performance is, otherwise the safety temperature limiter cannot switch quickly enough to detect and prevent an error. This can preferably also apply the other way around, the higher the area performance should be, the higher the adjustment should be.
  • the predefined limit switch-on time it is possible for the predefined limit switch-on time to be adjustable. It can therefore not only be preset at the factory, but can also possibly be changed by an operator. For this purpose, it can be provided that it can only be set in a separate setting mode on the hob.
  • the safety function itself, it should be provided that it is always activated, at least from the aforementioned relatively high powers for the radiant heating device, and therefore cannot be deactivated. This ensures the desired safety function.
  • a certain cooling time which can advantageously be predefined, after reducing the power on the radiant heating device or deactivating it, the previously set power is at least partially restored, in particular completely restored.
  • a cooling time can be between 2 minutes and 5 minutes. This ensures that the cooking vessel is heated again to at least a certain temperature, which at the same time can be viewed as non-critical. So it doesn't cool down completely again.
  • the security function is activated again. So if the radiant heating device is activated again after the cooling time has elapsed the initial switch-on time should again start running again, and if it is again below the limit switch-on time, i.e. the safety temperature limiter should deactivate the radiant heating device again relatively quickly, the power with which the radiant heating device is activated should be reduced again or switched off . In this way, any further risk can be ruled out.
  • the switching behavior of the safety temperature limiter it is possible for the switching behavior of the safety temperature limiter to be monitored throughout the entire operation of the radiant heating device, in particular by a hob control.
  • a time of less than 90 seconds, in particular less than 60 seconds, elapses between the safety temperature limiter being triggered twice in succession it can be concluded that the cooking vessel heated by the radiant heating device is boiling empty.
  • a similar safety function is then also achieved during the continuous heating of the cooking vessel, i.e. not just at the beginning. If it is concluded that the cooking vessel is boiling empty or that the cooking vessel is being heated too quickly, the power for this radiant heating device is reduced again, as explained at the beginning, and in particular it is deactivated. Such deactivation or reduction of power should take place at least for the aforementioned cooling down time.
  • a ratio of an active time of the operation of the radiant heating device to the sum of this active time and a deactive time during which the radiant heating device is not operated in a control device or the hob control. This can also be done in connection with a power level set for the radiant heating device.
  • the control device or hob control can also monitor and store the power generated by the radiant heating device over time, so that this is known.
  • the aforementioned ratio of an active time to the sum of active time and deactivation time for an energy controller with which the radiant heating device is supplied with power is greater than the corresponding ratio for the safety temperature limiter.
  • the safety temperature limiter switches or switches off for the first time in front of the energy regulator. This can be important for detecting the switching process on the safety temperature limiter.
  • Such an energy regulator is, for example, from DE 36 39 186 A1 known, to which explicit reference is made in this regard.
  • a switching state of the safety temperature limiter which is connected to an aforementioned energy regulator for power supply, is detected for the radiant heating device is connected in series, only takes place on this energy controller. Since such an energy regulator is usually arranged away from the radiant heating device and close to other control devices or the other energy regulators, an electrical connection is easier here. Based on the current flow through the energy controller, the switching state on the safety temperature limiter can then be deduced, since when current flows, the safety temperature limiter must be switched on and the radiant heating device must therefore be activated.
  • the switching state of the energy regulator can be detected and the switching state of the safety temperature limiter can also be detected. Then the current flow does not have to be monitored directly. This is possible by detecting a voltage across the radiant heating device, since current only flows through the radiant heating device or a voltage lies above it when the safety temperature limiter is closed.
  • the safety temperature limiter activates and deactivates the radiant heating device. If, after a time of more than 5 minutes and/or after deactivating the radiant heating device more than ten times by the safety temperature limiter, it is determined that the period of time for activating the radiant heating device is shortened, in particular shortened by at least 10% to 50%, this means that The usual switching pattern or clock pattern of the safety temperature limiter has changed.
  • the power setting for the radiant heating device has not been changed, shortening the activation time can only mean that the cooking vessel now becomes significantly hotter compared to before or can no longer absorb as much heat. This is very often the case when the cooking vessel is boiled empty. If such empty boiling of the cooking vessel is detected or evaluated as detected, the power with which the radiant heating device is activated and operated is reduced or it is deactivated as described above in the event that heating up too quickly is detected at the beginning.
  • an electronic control device of the hob can have switching elements as a hob control, preferably relays or power semiconductors, with which the radiant heating device is activated or deactivated.
  • Such activation or deactivation of the radiant heating device is advantageously carried out by connecting it to a mains voltage, in particular directly to the mains voltage, or completely Disconnect from the mains voltage.
  • a mains voltage in particular directly to the mains voltage, or completely Disconnect from the mains voltage.
  • There is no intermediate conversion of a supply voltage for the radiant heating device as is known, for example, for induction heating devices. Relays here are understood to mean other switching devices such as those in the aforementioned energy regulator.
  • Such an energy controller is a thermally controlled electromechanical switching device, which does not require or contain any so-called intelligence.
  • a specific cycle ratio for the radiant heating device is set on the energy controller and thus its long-term generated power.
  • the hob then has an additional control to record the switching state of the safety temperature limiter, record the initial switch-on time and carry out the procedure.
  • a single additional control is provided for all hotplates or all radiant heating devices and electromechanical control devices of the hob. This additional control then has appropriate recording means for the time and, for example, a microcontroller.
  • a switching state of the safety temperature limiter it is possible for a switching state of the safety temperature limiter to be detected by at least one of the options mentioned below.
  • a voltage across the radiant heating device can be measured.
  • a corresponding voltage measurement can be contained, for example, in an aforementioned electronic control device or an additional control.
  • a current that flows through the radiant heating device can be measured.
  • a corresponding current measuring device can also be included in the aforementioned electronic control device or additional control.
  • a current can be measured that flows in parallel to a series connection of a safety temperature limiter and a radiant heating device, advantageously in front of an energy regulator or switching means towards the mains connection.
  • This option is also advantageously integrated directly into an electronic control device or additional control.
  • a mains power supply can advantageously be provided for the hob, which has a connection to a so-called neutral conductor of a power network.
  • a so-called neutral conductor of a power network For all radiant heating devices, either a single common isolating relay can be provided in this connection to the neutral conductor. Alternatively, each radiant heating device can have its own isolating relay on the neutral conductor. This means that, for example as a safety function, either an individual radiant heating device or the entire hob can be switched off using the cut-off relay.
  • a hob 11 according to the invention is shown in section with a hob plate 12.
  • a hob 14 is formed thereon, on which a cookware 13, here a pan, is placed.
  • the hotplate 14 is essentially defined by a radiant heating device 16 of the usual type arranged under the hob plate, for example according to the one mentioned above DE 42 29 375 A1 .
  • the radiant heating device 16 has a metal receiving shell 17, within which a type of thick thermal insulation 18 is arranged, which is electrically insulating.
  • a heating conductor 20 is laid on the top, which glows in the visible range when operated with mains voltage and thus generates radiant heat. This goes up through the hob plate into the bottom of the cookware 13.
  • a rod controller 23 is arranged on the radiant heating device 16 as a safety temperature limiter according to the invention.
  • the rod controller 23 is in Fig. 2 shown in enlargement and has a housing 25, from which an elongated sensor 27 extends, according to Fig. 1 over the entire surface of the heating conductor 20 or between this or the radiant heating device 16 and the hob plate 12.
  • the rod controller 23 with the elongated sensor 27 as the aforementioned temperature detection element detects the temperature near the underside of the hob plate 12, which usually consists of glass ceramic.
  • this rod regulator 23 thus protects the hob plate 12 from excessive heating or excessive temperatures, as this could otherwise be mechanically damaged. Due to the properties of the glass ceramic material often used for this purpose, an excessive increase in electrical conductivity could otherwise occur, which the safety regulations do not allow.
  • the elongated sensor 27 has a sensor tube 28 made of metal, in particular made of steel.
  • An elongated rod 29 made of ceramic material runs in the sensor tube 28 and strikes the inside of the end of the sensor tube 28 with its one free end.
  • the metallic sensor tube 28 expands and thus becomes longer, while the rod 29 is made of ceramic, which does not expand.
  • the rod 29, pushed away by a coil spring in the housing 25 moves slightly with its other end. This other end rests on a switch 31, which is designed here as a simple switching spring, but in practice is advantageously designed as a so-called snap spring, see also the aforementioned prior art.
  • the rod 29 no longer presses against the switch 31 so strongly that the two switching contacts still touch each other, but rather they open. Then there is no longer any current flow between the switch connection 33 on the left and the counter connection 34 on the right, with which it is switched into the current flow to the radiant heating device 16 is.
  • the rod controller 23 is therefore open and thus interrupts the current flow to the radiant heating device 16, whereby it is deactivated as described at the beginning.
  • the temperature at which the switch 31 is opened can be precisely adjusted with such a rod regulator 23 and can therefore, for example, be set according to the invention so that the hob plate 12 of the hob 11 does not become too hot due to the aforementioned aspects.
  • Fig. 3 is the time course for the average temperature T on the cookware 13, namely on its base, as well as the power of the radiant heating device 16 shown during a heating or a cooking process according to the prior art.
  • a power supply for the radiant heating device 16 is set here so that it should work at maximum power and thus the power supply itself does not switch off the radiant heating device 16 at all.
  • the radiant heating device is deactivated or the clocking is done solely with the rod controller 23.
  • the temperature T would be so high in the long term at around 460 ° C that, as explained at the beginning, either the cookware 13 would be damaged by warping or but small amounts of oil or fat could ignite.
  • a possible situation may be that an operator has placed the cookware 13 with some fat in it on the hotplate 14, set the radiant heater 16 to maximum power and started operation. Then the operator may have left the room. Based on Fig.
  • the radiant heating device 16 is reduced in its output, namely completely switched off here.
  • the temperature T rises slightly further to a value of slightly above 300 ° C, which is not critical, and then falls again.
  • the aforementioned signaling should be given to an operator, which can be visual and/or acoustic, drawing attention to this shutdown.
  • the power of the radiant heating device could also be reduced, for example halved, whereby the aforementioned critical temperatures are also no longer reached. In any case, it is safer to deactivate the radiant heating device, which can be reversed by an operator through appropriate operation or actuation of a control element. Then the operator must be present and can recognize and eliminate a dangerous situation.
  • a simplified circuit for a hob 11 is shown in order to operate four radiant heating devices or their heating conductors 20 shown.
  • the circuit is connected to two phases L1 and L2 as well as a neutral conductor of a power network.
  • Two current paths to the heating conductors 20 are provided for the conductors L1 and L2, with an aforementioned energy regulator 42 being connected in each current path, which determines the level of continuous power of the heating conductors 20.
  • rod controllers 23 are provided for each heating conductor 20.
  • An additional control 36 is provided, since in such a hob, apart from the energy regulators 42, no switches are or need to be provided, and normally no control or control intelligence whatsoever.
  • the additional control 36 has a microcontroller 38 and an isolating relay 40 of the heating conductor 20 to the neutral conductor N.
  • the energy regulators 42 and the rod regulators 23 work, so to speak, autonomously, the energy regulators 42 as they are set by an operator. This will be explained below. As explained above, the rod controllers 23 work with the switch-off temperatures adjusted for them at the factory, and also independently.
  • the microcontroller 38 is connected to the current paths in front of and behind the rod controllers 23; a connection can also be designed differently. As a result, as will be explained below, the switching state or the current flow is recorded.
  • the microcontroller 38 thus knows when the rod controller 23 switches off or deactivates the radiant heating device 16 or the heating conductor 20, so it can detect the initial switch-on time in the manner described above. It thus records the duration from the first switching on or activation of the radiant heating device 16 with the heating conductors 20 until they are first switched off or deactivated. This recorded initial switch-on time is then stored in the microcontroller 38 Limit switch-on time compared, as explained previously. If it is below this, the output of the radiant heating device, which has heated up too quickly, so to speak, must be reduced.
  • the additional control 36 or the microcontroller 38 cannot directly control the energy controller 42 for the corresponding radiant heating device, nor can they control the rod controller 23, and otherwise only a single isolating relay 41 is provided in the current path to each radiant heating device 16 the additional control 36 only opens the isolating relay 40. This means that not only the relevant radiant heating device 16 is switched off, but all radiant heating devices 16 are switched off. However, there is no other way to do this here, and the safety function is guaranteed in any case. Alternatively, an isolation relay for the neutral conductor could also be provided separately for each of the radiant heating devices 16 or their heating conductors 20. However, the effort would then be considerably higher.
  • the isolating relay 40 does not necessarily have to be installed in the additional control 36; it can be an isolating relay that may already be present with an additional connection to the additional control 36.
  • the energy regulator 42 has a device switch 43, which is designed as a so-called snap switch.
  • a non-round cam disk 45 sits on a rotary shaft 44, which can be rotated by an operator using a control knob.
  • a projection 48 of a support lever 47 rests on its outer edge in a spring-loaded manner, whereby an adjusting device 49 for the device switch 43 is formed.
  • the device switch 43 is attached to the support lever 47. It has a snap spring 51 with a switching contact 52 at the left end. The switching contact 52 is connected to a mating contact 53, so the energy regulator 42 conducts current because the device switch 43 is closed.
  • a switching element 55 made of a bimetal is provided, which presses on the right free end of the snap spring 51.
  • a heating element 56 is provided above this, which is heated when the device switch 43 is closed.
  • the switching element 55 bends clockwise, i.e. with the right free end downwards, and thus presses on the right free end of the switching spring 51.
  • the snap spring 51 snaps and opens the device switch 43, so the current flow is interrupted .
  • the heating element 56 is then no longer heated and cools down again, as does the switching element 55, which bends back again and thus enables the device switch 43 to be closed again. This is how timing is achieved.
  • the respective durations can be adjusted by turning the cam 45 using the rotating shaft 44.
  • This is an electromechanical or electro-thermomechanical power setting for a radiant heating device 16.
  • a microcontroller 38 is provided alone without an energy regulator or the like, so the corresponding hob has its own intelligence.
  • the microcontroller 38 is supplied with information by operating elements, for example conventional touch switches, for example a power setting by an operator, which in the aforementioned example was done via the energy regulator 42.
  • the hob control 35 with the microcontroller 38 has a relay 57 in order to also operate the heating conductor 20 of the radiant heating device 16 in a clocking manner, similar to that shown in FIG Fig. 3 and 4 is shown and how the energy regulator 42 does.
  • the relay 57 is connected to the microcontroller 38 and thus replaces an energy regulator.
  • an isolating relay 40 is provided towards the neutral conductor N, for example a single isolating relay for all radiant heating devices 16.
  • a voltage measurement using a voltmeter 58 is provided here. This is connected in parallel to the heating conductor 20. If the relay 57 is closed and a voltage is detected on the voltmeter 58, the rod regulator 23 must also be closed. If the relay 57 is closed, but the voltage measuring device 58 does not detect any voltage on the heating conductor 20, the rod controller 23 has opened or the heating conductor 20 has been deactivated. In this way, the initial switch-on time can be recorded and then, as before Fig. 5 explained, the microcontroller 38 can carry out the comparison with a stored predetermined limit switch-on time. The further measures correspond to those explained above.
  • FIG. 8 An alternative embodiment of the hob control 35 is shown with an ammeter 60, which is looped into the current path to the heating conductor 20 behind the relay 57 and thus still within the hob control 35.
  • the current measuring device 60 can only detect a current flow if both the relay 57 of the microcontroller 38 is closed and the rod controller 23 is closed. When the relay 57 is closed, interrupting the current flow necessarily means that if the isolating relay 40 is also closed, the rod regulator 23 has opened.
  • the first deactivation of the heating conductor 20 or the radiant heating device 16 after the initial switch-on time can also be detected by the rod controller 23.
  • an ammeter 60 is provided from the connection of the relay 57 to the phase L to the connection of the heating conductor 20 to the isolating relay 40. If relay 57 and isolating relay 40 are closed, it can also be determined by monitoring the current flow whether the rod controller 23 is closed or open. The microcontroller 38 can also record the initial switch-on time or its duration.

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Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung eines Kochfelds oder eines Kochgeräts sowie ein entsprechendes Kochfeld bzw. Kochgerät. Dabei weist das Kochfeld eine Strahlungsheizeinrichtung als Heizeinrichtung auf, eine Kochfeldplatte darüber und einen Sicherheitstemperaturbegrenzer zwischen den beiden auf. Ein solcher Sicherheitstemperaturbegrenzer ist als thermomechanische Funktionseinrichtung ausgebildet, um die Strahlungsheizeinrichtung bei Erreichen zu hoher Temperatur bzw. einer Abschalttemperatur zu deaktivieren. Dies dient insbesondere dazu, die Kochfeldplatte vor Beschädigung durch zu hohe Temperatur aufgrund der Heizleistung der Strahlungsheizeinrichtung zu schützen. Derartige Sicherheitstemperaturbegrenzer sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 1 569 257 A1 .
  • Aus der DE 60 2004 005 105 T2 ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung eines Kochfelds bekannt, das anormale Temperatursteigerungen erfassen können soll und dann angemessen darauf reagieren soll. Dazu ist eine temperaturempfindliche Einrichtung als Widerstandstemperaturmessfühler aus Platin vorgesehen, mit dem die Temperatur über der Heizeinrichtung und unter einer Kochfeldplatte erfasst werden kann. Eine zweite gleichartige temperaturempfindliche Einrichtung ist daneben vorgesehen. Wird ein ungewöhnlicher, insbesondere schneller, Anstieg der Temperatur an den temperaturempfindlichen Einrichtungen festgestellt, so kann eine Heizleistung reduziert werden.
  • Aus der EP 2 472 999 A1 ist ein weiteres ähnliches Verfahren zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung eines Kochfelds bekannt. Dabei soll mittels einer Schutzvorrichtung eine Energiezufuhr überwacht werden, die mittels eines Temperatursensors eine Temperatur an einer Oberseite einer Kochfeldplatte oder eines darauf stehenden Kochgeschirrs erfasst. Bei zu hoher Temperatur kann eine Energiezufuhr zu der Heizeinrichtung begrenzt werden.
  • Nachteilig bei derartigen Sicherheitstemperaturbegrenzern ist, dass sie zwar einerseits sehr zuverlässig funktionieren im Falle einer von ihnen erfassten zu hohen Abschalttemperatur. Andererseits wird ihr Schaltverhalten aber in direkter Weise durch die von ihnen erfasste Temperatur bestimmt, und ein Ändern des Aktivierungszustands der Strahlungsheizeinrichtung aufgrund von Vorgängen in einem Kochgefäß auf der Kochfeldplatte ist bislang nicht möglich.
    • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie ein eingangs genanntes Kochfeld bzw. Kochgerät zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, ein solches Kochfeld bzw. dessen Strahlungsheizeinrichtung vorteilhaft, vielfältig und praxistauglich zu benutzen, insbesondere einen sicheren Betrieb des Kochfelds zu gewährleisten.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kochfeld bzw. Kochgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Verfahren oder nur für das Kochfeld beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für das Kochfeld selbständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Es ist vorgesehen, dass das Kochfeld wie eingangs erläutert ausgebildet ist. Dabei ist der Sicherheitstemperaturbegrenzer vorteilhaft an der Strahlungsheizeinrichtung befestigt bzw. diese weist den Sicherheitstemperaturbegrenzer auf, so dass sie beide eine vorgefertigte Baueinheit bilden können. Besonders vorteilhaft ist dazu der Sicherheitstemperaturbegrenzer in einem oberen Bereich der Strahlungsheizeinrichtung angeordnet, so dass er zumindest mit einem länglichen Temperaturerfassungselement bzw. einer Temperaturerfassungseinrichtung zwischen der Strahlungsheizeinrichtung oder deren Heizleitern sowie der Kochfeldplatte verläuft. Dies ist der Wirkbereich der Strahlungsheizeinrichtung bzw. ihrer Heizleiter nach oben durch die Kochfeldplatte hindurch in ein darauf aufgestelltes Kochgefäß. Das Kochfeld kann noch weitere übliche Schalteinrichtungen aufweisen, insbesondere als Leistungsversorgung für die Strahlungsheizeinrichtung. Diese Möglichkeiten werden nachfolgend noch näher erläutert. Der Sicherheitstemperaturbegrenzer ist dazu ausgebildet, die Strahlungsheizeinrichtung bei Erreichen einer vorbestimmten Abschalttemperaturabzuschalten bzw. zu deaktivieren.
  • Für das Verfahren ist als vorausgehender Schritt vorgesehen, dass ein Kochgefäß auf der Kochfeldplatte über der Strahlungsheizeinrichtung aufgestellt wird, insbesondere wo durch die Strahlungsheizeinrichtung eine sogenannte Kochstelle gebildet wird. Dieses Kochfeld ist mittels der Strahlungsheizeinrichtung zu beheizen, wozu diese aktiviert wird. Für dieses Aktivieren dient vorteilhaft die Leistungsversorgung der Strahlungsheizeinrichtung, beispielsweise durch Relais bzw. elektromechanische Schalter. Mit Beginnen des Aktivierens der Strahlungsheizeinrichtung wird eine Erst-Einschaltzeit erfasst bzw. diese beginnt zu laufen, vorteilhaft in einer Art Timer einer Kochfeld-Steuerung. Diese Erst-Einschaltzeit ist die Zeit bzw. Dauer, für die die Strahlungsheizeinrichtung zum ersten Mal nach Einschalten des Kochfelds betrieben wird bzw. aktiviert wird, insbesondere zumindest bei kühler bzw. nach vorherigem Betrieb abgekühlter Kochfeldplatte.
  • Dann wird die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert bzw. mit Leistung versorgt und heizt das aufgestellte Kochgefäß auf. Gleichzeitig wird dadurch auch der Sicherheitstemperaturbegrenzer oder zumindest dessen vorgenannte Temperaturerfassungseinrichtung aufgeheizt, so dass die davon erfasste Temperatur ebenfalls ansteigt. Irgendwann wird die vorgenannte Abschalttemperatur am Sicherheitstemperaturbegrenzer erreicht, was dazu führt, dass die Strahlungsheizeinrichtung durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer deaktiviert wird. Insbesondere kann dieses Deaktivieren durch einen direkten Schaltvorgang erfolgen. Gleichzeitig wird die Erst-Einschaltzeit gestoppt bzw. ihr Ende steht damit fest, und sie wird erfasst. Somit gibt die Erst-Einschaltzeit die Dauer zwischen erstem Aktivieren und Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung an.
  • Abschließend wird die erfasste Erst-Einschaltzeit mit einer vordefinierten Grenz-Einschaltzeit verglichen. Für den Fall, dass die Erst-Einschaltzeit unterhalb der Grenz-Einschaltzeit liegt, wird die Leistung, mit der die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert ist und betrieben wird bzw. während des Aktivierens betrieben wird, reduziert. Eine Reduktion kann unterschiedlich stark erfolgen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
  • Damit kann die Möglichkeit abgedeckt werden, dass ein aufgestelltes Kochgefäß beim Aufheizen zu schnell zu heiß wird, so dass beispielsweise darin enthaltenes Fett odgl. sich entzünden könnte. Die daraus resultierende Unfallgefahr ist sehr groß, weswegen sie möglichst zu vermeiden ist, Fettbrände in der Küche sind sehr gefährlich. Enthält jedoch ein aufgestelltes Kochgefäß ausreichend viel Gargut, das die von der Strahlungsheizeinrichtung durch seine Masse erzeugte Wärme abnimmt oder beispielsweise, weil es weitgehend aus Wasser besteht, durch Verdampfen aufnimmt, so dauert es länger als die vordefinierte Grenz-Einschaltzeit, bis die Strahlungsheizeinrichtung zum ersten Mal durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer deaktiviert wird, also ausgeschaltet wird. Die vorgenannte Möglichkeit soll aber vermieden werden.
  • Somit wird im vorgenannten Fall zwar während des ersten Heiztakts der Strahlungsheizeinrichtung bzw. während ihrer ersten Aktivierung mit der vollen eingestellten Leistung geheizt, danach aber nicht mehr. Insbesondere wenn die Strahlungsheizeinrichtung direkt an eine Versorgungsspannung bzw. an eine Netzspannung angeschlossen wird und entweder im angeschlossenen Zustand mit voller Leistung arbeitet oder aber deaktiviert ist, ist die Strahlungsheizeinrichtung also während dieser Erst-Einschaltzeit mit ihrer vollen bzw. maximalen Leistung aktiviert. Ein Reduzieren ihrer Leistung kann dann entweder in einem sehr einfachen Fall dadurch erfolgen, dass für den genannten Fall, dass die Erst-Einschaltzeit unterhalb der Grenz-Einschaltzeit liegt, das Aufheizen also zu schnell erfolgt ist, die Strahlungsheizeinrichtung für eine gewisse Zeit deaktiviert wird, die über der eigentlich für den eingestellten Betrieb bzw. taktenden Betrieb vorgesehenen Zeit des ausgeschalteten Zustands liegt, also länger dauert. Dabei wird vorteilhaft nicht das gesamte Kochfeld abgeschaltet, da davon ausgegangen werden kann, dass kein fataler oder gravierender Störungsfall vorliegt, sondern nur ein Fall einer möglicherweise zu hohen Temperatur oder gefährlich hohen Temperatur an diesem zu beheizenden Kochgefäß über der Strahlungsheizeinrichtung. Ein solches Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung oder Reduzieren ihrer Leistung kann beispielsweise für einen Zeitraum von 1 min bis 5 min gewählt werden oder vorgegeben sein.
  • Üblicherweise erfolgt ein solches sehr schnelles Aufheizen und somit zu frühes Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer dann, wenn ein aufgestelltes Kochgefäß leer ist oder nur sehr wenig Inhalt aufweist, beispielsweise nur eine geringe Menge von Wasser oder Öl bzw. Fett. Eine geringe Menge an Wasser könnte sehr schnell verdampft sein, und durch das dann erfolgende weitere Aufheizen des Kochgefäßes könnte dieses beschädigt werden, beispielsweise indem es sich stark verformt oder verbiegt. Bei einer geringen Menge von Öl bzw. Fett ist die Gefahr gegeben, dass dieses Temperaturen von knapp 400°C oder darüber erreicht und es sich ab diesen Temperaturen entzünden könnte. Dieses Brandrisiko soll mit der Erfindung möglichst ausgeschlossen werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein Reduzieren der Leistung der Strahlungsheizeinrichtung an eine Bedienperson optisch und/oder akustisch angezeigt in dem genannten Fall. So kann eine Bedienperson auf die damit möglicherweise verbundene Gefahr hingewiesen werden sowie auf die Ursache des Reduzierens der Leistung.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Bedienperson durch Betätigen eines Bedienelements den Betrieb der Strahlungsheizeinrichtung wie vorgesehen wieder aktivieren kann. Durch diese zwingend bewusste Handlung wird aber zum Einen gezeigt, dass die Bedienperson anwesend ist und somit eine Gefahrensituation schnell erkennen kann und darauf entsprechend reagieren kann. Zum Anderen kann möglicherweise ein solches sehr schnelles Aufheizen gerade gewünscht sein, und wenn dies der Bedienperson bewusst ist, ist ein mögliches Risiko einer unkontrollierbaren Situation auch reduziert bzw. ausgeschlossen.
  • Wie zuvor erläutert, ist der Sicherheitstemperaturbegrenzer vorteilhaft an der Strahlungsheizeinrichtung angeordnet. Er weist besonders vorteilhaft eine Temperaturerfassungseinrichtung auf, die als thermomechanische Temperaturerfassungseinrichtung ausgebildet sein kann. Sie kann aus zwei Materialien mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, was bei Erwärmung zu einer Relativbewegung führt. Diese Temperaturerfassungseinrichtung wirkt auf einen Schalter zum Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung durch Schalten des Schalters, vorzugsweise aufgrund der genannten Relativbewegung. Insbesondere kann dieser Schalter direkt in eine Leistungsversorgung für die Strahlungsheizeinrichtung eingeschleift sein. Dazu ist der Sicherheitstemperaturbegrenzer vorteilhaft in der Nähe von elektrischen Anschlüssen an die Strahlungsheizeinrichtung angeordnet, so dass ein Anschluss vereinfacht wird. Ein Beispiel für eine solche Strahlungsheizeinrichtung ist aus der DE 42 29 375 A1 bekannt, auf die hiermit explizit verwiesen wird. Aus dieser ist auch eine Anordnung eines Sicherheitstemperaturbegrenzers in Form eines sogenannten Stabreglers bekannt. Bezüglich eines solchen Sicherheitstemperaturbegrenzers wird auch noch explizit auf die vorgenannte EP 1 569 257 A1 verwiesen, die dessen genaue Ausbildung sowohl mit einer länglichen thermomechanischen Temperaturerfassungseinrichtung als auch mit zwei Schaltern zeigt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nur dann bei zu kurzer Erst-Einschaltzeit bis zum Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer die Leistung der Strahlungsheizeinrichtung reduziert wird oder sie ganz deaktiviert wird, wenn sie mit einer Leistung aktiviert werden soll, die über einer vordefinierten Grenz-Leistung liegt. Eine solche Grenz-Leistung kann eine Flächenleistung von mehr als 5 W/cm2 sein, insbesondere mehr als 7 W/cm2, alternativ mehr als 70% einer maximalen Flächenleistung. Dies wären bei einem üblichen Kochfeld beispielsweise Flächenleistungen ab einer Leistungsstufe 7. So kann das Verfahren auf Abprüfen von Fällen beschränkt werden, bei denen aufgrund relativ hoher oder sehr hoher Leistung der Strahlungsheizeinrichtung die eingangs genannte Gefahr überhaupt besteht. Andererseits ist zu sagen, dass bei geringeren Leistungen bzw. Flächenleistungen die Erst-Einschaltzeit ohnehin voraussichtlich deutlich länger sein wird als die vordefinierte Grenz-Einschaltzeit. Das erfindungsgemäße Verfahren würde zwar gestartet, die Grenz-Einschaltzeit aber nicht unterschritten werden. Somit würde das Verfahren als Sicherheitsfunktion nicht eingreifen weil der genannte Fall nicht eintritt. Eine notwendige bzw. maximale Flächenleistung hängt auch von einer Justierung des Sicherheitstemperaturbegrenzers ab. Dies soll heißen je höher die Justierung ist, umso höher ist vorteilhaft auch die Flächenleistung, sonst kann der Sicherheitstemperaturbegrenzer nicht schnell genug schalten um einen Fehlerfall zu erkennen und zu verhindern. Dies kann bevorzugt auch umgekehrt gelten, je höher die Flächenleistung sein soll, umso höher sollte vorteilhaft auch die Justierung sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die vordefinierte Grenz-Einschaltzeit einstellbar ist. Sie kann also nicht nur werksseitig fest vorgegeben werden, sondern möglicherweise durch eine Bedienperson geändert werden. Hierfür kann vorgesehen sein, dass sie nur in einem gesonderten Einstell-Modus am Kochfeld einstellbar ist. Für die Sicherheitsfunktion an sich sollte vorgesehen sein, dass sie, zumindest ab vorgenannten relativ hohen Leistungen für die Strahlungsheizeinrichtung, immer aktiviert ist, also nicht deaktiviert werden kann. So ist die gewünschte Sicherheitsfunktion gewährleistet.
  • In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach einer bestimmten Abkühl-Zeit, die vorteilhaft vordefiniert sein kann, nach Reduzieren der Leistung an der Strahlungsheizeinrichtung oder deren Deaktivieren die vorher eingestellte Leistung zumindest teilweise wiederhergestellt wird, insbesondere wieder vollständig hergestellt wird. Eine solche Abkühl-Zeit kann zwischen 2 min und 5 min betragen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Kochgefäß wieder zumindest auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, die gleichzeitig als unkritisch angesehen werden kann. Es kühlt also nicht wieder vollständig ab. Dabei sollte aber, ähnlich wie eingangs erläutert, sichergestellt sein, dass die Sicherheitsfunktion wieder aktiviert ist. Wenn also nach Ablauf der Abkühl-Zeit die Strahlungsheizeinrichtung wieder aktiviert wird, sollte wiederum die Erst-Einschaltzeit neu zu laufen beginnen, und falls sie erneut unterhalb der Grenz-Einschaltzeit liegt, der Sicherheitstemperaturbegrenzer also die Strahlungsheizeinrichtung wiederum relativ schnell deaktivieren sollte, die Leistung, mit der die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert ist, wieder reduziert oder abgeschaltet werden. So kann eine erneute Gefährdung ausgeschlossen werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass während eines gesamten Betriebs der Strahlungsheizeinrichtung das Schaltverhalten des Sicherheitstemperaturbegrenzers überwacht wird, insbesondere von einer Kochfeld-Steuerung. In dem Fall, dass zwischen zweimaligem Ansprechen des Sicherheitstemperaturbegrenzers hintereinander bzw. aufeinanderfolgend eine Zeit von weniger als 90 sec verstreicht, insbesondere weniger als 60 sec, kann auf ein Leerkochen des von der Strahlungsheizeinrichtung beheizten Kochgefäßes geschlossen werden. Dann wird eine ähnliche Sicherheitsfunktion auch während des fortlaufenden Beheizens des Kochgefäßes erreicht, also nicht nur zu Beginn. Wird auf ein solches Leerkochen oder auf ein zu schnelles Beheizen des Kochgefäßes geschlossen, so wird erneut wie eingangs erläutert die Leistung für diese Strahlungsheizeinrichtung reduziert, insbesondere wird sie deaktiviert. Ein solches Deaktivieren oder ein Reduzieren der Leistung sollte mindestens für die vorgenannte Abkühl-Zeit erfolgen.
  • Es ist des Weiteren möglich, ein Verhältnis einer Aktiv-Zeit des Betriebs der Strahlungsheizeinrichtung zur Summe aus dieser Aktiv-Zeit und einer Deaktiv-Zeit, während der die Strahlungsheizeinrichtung nicht betrieben ist, in einer Steuereinrichtung bzw. der Kochfeld-Steuerung abzuspeichern. Dies kann auch im Zusammenhang mit einer für die Strahlungsheizeinrichtung eingestellten Leistungsstufe erfolgen. Dabei kann die Steuereinrichtung oder Kochfeld-Steuerung auch die über der Zeit von der Strahlungsheizeinrichtung erzeugte Leistung überwachen und abspeichern, so dass dies bekannt ist. In weiterer Ausbildung kann vorgesehen sein, dass das vorgenannte Verhältnis einer Aktiv-Zeit zur Summe aus Aktiv-Zeit und Deaktiv-Zeit für einen Energieregler, mit dem die Strahlungsheizeinrichtung mit Leistung versorgt wird, größer ist als das entsprechende Verhältnis für den Sicherheitstemperaturbegrenzer. So ist sichergestellt, dass zumindest bei den hier zu betrachtenden relativ hohen oder maximalen Leistungen für die Strahlungsheizeinrichtung der Sicherheitstemperaturbegrenzer vor dem Energieregler zum ersten Mal schaltet bzw. abschaltet. Dies kann bedeutend sein für die Erfassung des Schaltvorgangs am Sicherheitstemperaturbegrenzer. Ein solcher Energieregler ist beispielsweise aus der DE 36 39 186 A1 bekannt, auf welche diesbezüglich explizit verwiesen wird.
  • In einer Möglichkeit der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Erfassen eines Schaltzustands des Sicherheitstemperaturbegrenzers, der mit einem vorgenannten Energieregler zur Leistungsversorgung für die Strahlungsheizeinrichtung in Reihe geschaltet ist, nur an diesem Energieregler erfolgt. Da ein solcher Energieregler üblicherweise entfernt von der Strahlungsheizeinrichtung und nahe an weiteren Steuereinrichtungen oder den anderen Energiereglern angeordnet ist, ist hier eine elektrische Verbindung leichter möglich. Anhand des Stromflusses durch den Energieregler kann dann auf den Schaltzustand am Sicherheitstemperaturbegrenzer geschlossen werden, da bei Stromfluss der Sicherheitstemperaturbegrenzer durchgeschaltet sein muss und somit die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert sein muss.
  • Gemäß einer alternativen zweiten Möglichkeit kann am Energieregler nur ein Erfassen von dessen Schaltzustand erfolgen und zusätzlich auch der Schaltzustand am Sicherheitstemperaturbegrenzer erfasst werden. Dann muss der Stromfluss nicht direkt überwacht werden. Dies ist möglich durch Erfassen einer Spannung über der Strahlungsheizeinrichtung, da nur bei geschlossenem Sicherheitstemperaturbegrenzer Strom durch die Strahlungsheizeinrichtung fließt bzw. eine Spannung darüber liegt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, ein Leerkochen des Kochgefäßes im weiteren Verlauf des Kochvorgangs, also nach einigen min, dadurch zu erfassen, dass während dieses gesamten Kochvorgangs erfasst wird, wann der Sicherheitstemperaturbegrenzer die Strahlungsheizeinrichtung jeweils aktiviert und deaktiviert. Wenn nach einer Zeit von mehr als 5 min und/oder nach mehr als zehnmaligem Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer festgestellt wird, dass sich die Zeitdauer des Aktivierens der Strahlungsheizeinrichtung verkürzt, insbesondere um mindestens 10 % bis 50 % verkürzt, so bedeutet dies, dass sich das übliche Schaltmuster bzw. Taktmuster des Sicherheitstemperaturbegrenzers geändert hat. Falls keine Änderung der Leistungseinstellung für die Strahlungsheizeinrichtung erfolgt ist, kann ein Verkürzen der Zeitdauer des Aktivierens nur bedeuten, dass das Kochgefäß nun im Vergleich zu vorher deutlich heißer wird bzw. nicht mehr so viel Wärme aufnehmen kann. Dies ist sehr häufig der Fall bei einem vorgenannten Leerkochen des Kochgefäßes. Wird ein solches Leerkochen des Kochgefäßes erkannt oder als erkannt gewertet, wird die Leistung, mit der die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert ist und betrieben wird, reduziert bzw. sie wird deaktiviert wie zuvor beschrieben für den Fall des Erkennens des zu schnellen Aufheizens zu Beginn.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann eine elektronische Steuereinrichtung des Kochfelds als Kochfeld-Steuerung Schaltelemente aufweisen, vorzugsweise Relais oder Leistungshalbleiter, mit denen die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert wird oder deaktiviert wird. Ein solches Aktivieren oder Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung erfolgt vorteilhaft durch Anschließen an eine Netzspannung, insbesondere direkt an die Netzspannung, oder vollständiges Abtrennen von der Netzspannung. Es erfolgt keine zwischenliegende Umwandlung einer Versorgungsspannung für die Strahlungsheizeinrichtung, wie dies beispielsweise für Induktionsheizeinrichtungen bekannt ist. Als Relais werden hier andere Schalteinrichtungen verstanden wie sie ein vorgenannter Energieregler aufweist. Ein solcher Energieregler ist eben eine thermisch angesteuerte elektromechanische Schalteinrichtung, die aber keine sogenannte Intelligenz erfordert oder beinhaltet. Dabei wird an dem Energieregler ein bestimmtes Taktverhältnis für die Strahlungsheizeinrichtung eingestellt und somit dessen auf Dauer erzeugte Leistung. Dann weist das Kochfeld eine Zusatz-Steuerung auf, um den Schaltzustand des Sicherheitstemperaturbegrenzers zu erfassen, die Erst-Einschaltzeit zu erfassen und das Verfahren durchzuführen. Dabei ist vorteilhaft nur eine einzige Zusatz-Steuerung für sämtliche Kochstellen bzw. sämtliche Strahlungsheizeinrichtungen und elektromechanische Steuereinrichtungen des Kochfelds vorgesehen. Diese Zusatz-Steuerung weist dann entsprechende Erfassungsmittel für die Zeit und beispielsweise einen Mikrocontroller auf.
  • Bei einer genannten elektronischen Steuereinrichtung gibt diese nach Leistungseinstellung durch eine Bedienperson ein Schalten bzw. einen Takt für Relais oder andere Schaltmittel für die Strahlungsheizeinrichtung vor. Die vorgenannten Möglichkeiten der Einflussnahme über eine Steuerung werden durch diese elektronische Steuereinrichtung erfüllt. Es ist keine zusätzliche Steuerung notwendig.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, dass ein Schaltzustand des Sicherheitstemperaturbegrenzers durch mindestens eine der im Folgenden genannten Möglichkeiten erfasst wird. Gemäß einer ersten Möglichkeit kann eine Spannung über der Strahlungsheizeinrichtung gemessen werden. Eine entsprechende Spannungsmessung kann beispielsweise in einer vorgenannten elektronischen Steuereinrichtung oder einer Zusatz-Steuerung enthalten sein.
  • Gemäß einer zweiten Möglichkeit kann ein Strom gemessen werden, der durch die Strahlungsheizeinrichtung fließt. Eine entsprechende Strommesseinrichtung kann ebenfalls in der vorgenannten elektronischen Steuereinrichtung oder Zusatz-Steuerung enthalten sein.
  • Gemäß einer dritten Möglichkeit kann ein Strom gemessen werden, der parallel zu einer Reihenschaltung aus Sicherheitstemperaturbegrenzer und Strahlungsheizeinrichtung fließt, vorteilhaft vor einem Energieregler oder Schaltmittel hin zum Netzanschluss. Auch diese Möglichkeit ist vorteilhaft direkt in eine elektronische Steuereinrichtung oder Zusatz-Steuerung integriert.
  • Vorteilhaft kann eine Netzstromversorgung für das Kochfeld vorgesehen sein, die einen Anschluss an einen sogenannten Null-Leiter eines Stromnetzes aufweist. Für alle Strahlungsheizeinrichtungen kann entweder ein einziges gemeinsames Trennrelais in diesem Anschluss an den Null-Leiter vorgesehen sein. Alternativ kann für jede Strahlungsheizeinrichtung ein eigenes Trennrelais an den Null-Leiter vorgesehen sein. Damit kann, beispielsweise als Sicherheitsfunktion, mittels des Trennrelais entweder eine einzelne Strahlungsheizeinrichtung oder das gesamte Kochfeld ausgeschaltet werden.
  • Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
    • Fig. 1
    eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kochfeld mit einer Strahlungsheizeinrichtung und aufgestelltem Kochgeschirr,
    Fig. 2
    eine vereinfachte Darstellung eines Stabreglers als Sicherheitstemperaturbegrenzer,
    Fig. 3
    eine Darstellung eines normalen zeitlichen Verlaufs für Leistung und Temperatur mit taktendem Betrieb einer Strahlungsheizeinrichtung des Kochfelds aus Fig. 1,
    Fig. 4
    der zeitliche Verlauf entsprechend Fig. 3 mit Einbeziehung der Erfindung durch Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung, weil das erste Abschalten durch den Stabregler zu früh erfolgt ist,
    Fig. 5
    eine mögliche Verschaltung von vier Strahlungsheizeinrichtungen eines Kochfelds, deren Leistung durch Energieregler eingestellt wird, mit einer Zusatz-Steuerung zur Realisierung der Erfindung,
    Fig. 6
    eine Darstellung des Innenaufbaus eines Energiereglers und
    Fig. 7 bis 9
    verschiedene vereinfachte Verschaltungen als Möglichkeiten, um ein Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung durch den Stabregler zu erkennen.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Fig. 1 ist im Schnitt ein erfindungsgemäßes Kochfeld 11 dargestellt mit einer Kochfeldplatte 12. Daran ist eine Kochstelle 14 gebildet, auf der ein Kochgeschirr 13, hier eine Pfanne, aufgestellt ist. Die Kochstelle 14 wird im Wesentlichen definiert durch eine unter der Kochfeldplatte angeordnete Strahlungsheizeinrichtung 16 üblicher Bauart, beispielsweise entsprechend der vorgenannten DE 42 29 375 A1 . Die Strahlungsheizeinrichtung 16 weist eine metallische Aufnahmeschale 17 auf, innerhalb der eine Art dicke Wärmedämmung 18 angeordnet ist, die elektrisch isolierend ist. Auf deren Oberseite ist ein Heizleiter 20 verlegt, der bei Betrieb mit Netzspannung im sichtbaren Bereich glüht und so Strahlungswärme erzeugt. Diese geht nach oben durch die Kochfeldplatte hindurch in den Boden des Kochgeschirrs 13 hinein.
  • An der Strahlungsheizeinrichtung 16 ist ein Stabregler 23 als erfindungsgemäßer Sicherheitstemperaturbegrenzer angeordnet. Der Stabregler 23 ist in Fig. 2 in Vergrößerung dargestellt und weist ein Gehäuse 25 auf, von dem sich ein länglicher Fühler 27 erstreckt, und zwar gemäß Fig. 1 über die gesamte Fläche des Heizleiters 20 bzw. zwischen diesem oder der Strahlungsheizeinrichtung 16 und der Kochfeldplatte 12. Somit erfasst der Stabregler 23 mit dem länglichen Fühler 27 als vorgenanntes Temperaturerfassungselement die Temperatur nahe der Unterseite der Kochfeldplatte 12, die üblicherweise aus Glaskeramik besteht. Wie auch in der vorgenannten EP 1 569 257 A1 erläutert ist, schützt dieser Stabregler 23 somit die Kochfeldplatte 12 vor zu starker Erwärmung bzw. zu hohen Temperaturen, da diese ansonsten mechanisch beschädigt werden könnte. Aufgrund der Eigenschaften des häufig dafür verwendeten Glaskeramik-Materials könnte ansonsten auch ein zu starker Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit erfolgen, was die Sicherheitsvorschriften nicht zulassen.
  • Beim länglichen Fühler 27 ist ein Fühlerrohr 28 aus Metall vorgesehen, insbesondere aus Stahl. In dem Fühlerrohr 28 verläuft ein länglicher Stab 29 aus Keramikmaterial, der mit seinem einen freien Ende innen am Ende des Fühlerrohrs 28 anschlägt. Bei Erwärmung dehnt sich das metallische Fühlerrohr 28 aus und wird somit länger, während der Stab 29 aus Keramik besteht, die sich nicht ausdehnt. Dadurch bewegt sich der Stab 29, von einer Schraubenfeder im Gehäuse 25 weggedrückt, mit seinem anderen Ende etwas. Dieses andere Ende liegt an einem Schalter 31 an, der hier als einfache Schaltfeder ausgebildet ist, in der Praxis aber vorteilhaft als sogenannte Schnappfeder ausgebildet ist, siehe hierzu auch den vorgenannten Stand der Technik. Ab einem bestimmten Bewegungsweg drückt der Stab 29 nicht mehr so stark gegen den Schalter 31, dass die beiden Schaltkontakte noch aneinander anliegen, sondern sie öffnen sich. Dann ist kein Stromfluss mehr zwischen Schalteranschluss 33 links und Gegenanschluss 34 rechts gegeben, mit denen er in den Stromfluss zur Strahlungsheizeinrichtung 16 geschaltet ist. Der Stabregler 23 ist also geöffnet und unterbricht somit den Stromfluss zur Strahlungsheizeinrichtung 16, wodurch diese deaktiviert wird wie eingangs beschrieben. Die Temperatur, bei der der Schalter 31 geöffnet wird, kann bei einem solchen Stabregler 23 genau justiert werden und somit beispielsweise auch erfindungsgemäß so eingestellt werden, dass bei dem Kochfeld 11 die Kochfeldplatte 12 nicht zu heiß wird aufgrund der vorgenannten Aspekte.
  • In der Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf für die mittlere Temperatur T am Kochgeschirr 13, nämlich an dessen Boden, sowie die Leistung der Strahlungsheizeinrichtung 16 dargestellt bei einem Aufheizen oder einem Kochvorgang gemäß dem Stand der Technik. Zum Zeitpunkt t=0 wird die Strahlungsheizeinrichtung 16 eingeschaltet bzw. aktiviert, und zwar mit voller Netzspannung, also 230 V. Ihre Leistung P steigt sehr rasch an und bleibt für eine gewisse Zeit nahezu konstant, hier bei etwa 2700 W. In dieser Zeit steigt die Temperatur T deutlich an auf etwa 275°C. Ist der Stabregler 23 auf eine Temperatur von beispielsweise 500°C bis 600°C zum Schalten justiert, schaltet er nach einer Zeit t=2,2 min als Erst-Einschaltzeit tE ab bzw. deaktiviert die Strahlungsheizeinrichtung 16. Der Stabregler hat also seine Abschalttemperatur erreicht durch den Betrieb der Strahlungsheizeinrichtung 16 für eine Dauer von tE=2,2 min. Nach kurzer Zeit, beispielsweise 0,2 min, ist die Temperatur am Stabregler 23 so weit abgefallen, dass er wieder schließt und somit die Strahlungsheizeinrichtung 16 wieder aktiviert, sie heizt also wieder mit der zuvor verwendeten Leistung P. Dadurch steigt die Temperatur T am Kochgeschirr 13 weiter an. Das nächste Abschalten durch den Stabregler 23, weil er wieder seine Abschalttemperatur erreicht hat, erfolgt bedeutend schneller, beispielsweise schon nach etwa 0,5 min. Ab dann erfolgt eine Art Takten mit nochmals jeweils leicht verkürzten Dauern bis zu dem Erreichen einer nahezu konstanten Temperatur von etwa T=460°C ab t=10 min mit einem dann regelmäßigen Takt-Muster.
  • Eine Leistungsversorgung für die Strahlungsheizeinrichtung 16 ist hier so eingestellt, dass sie mit maximaler Leistung arbeiten soll und somit die Leistungsversorgung selbst die Strahlungsheizeinrichtung 16 gar nicht abschaltet. Das Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung bzw. das Takten erfolgt alleine mit dem Stabregler 23. Hier ist zu sehen, dass die Temperatur T auf Dauer mit etwa 460°C so hoch wäre, dass, wie eingangs erläutert, entweder das Kochgeschirr 13 durch Verziehen beschädigt wird oder aber geringe Mengen an Öl bzw. Fett sich entzünden könnten. Eine mögliche Situation kann diejenige sein, dass eine Bedienperson das Kochgeschirr 13 mit etwas Fett darin auf die Kochstelle 14 aufgestellt hat, die Strahlungsheizeinrichtung 16 mit maximaler Leistung eingestellt und den Betrieb gestartet hat. Dann hat die Bedienperson möglicherweise den Raum verlassen. Anhand der Fig. 3 ist erkennbar, dass ab dem Zeitpunkt t=5 min die Temperatur T über 400°C liegt und somit die Gefahr besteht, dass sich das Fett entzünden könnte. Zwar raucht dieses vor einer Entzündung, wenn die Bedienperson aber nicht anwesend ist, so würde sie es nicht bemerken und das eingangs genannte große Gefahrenpotenzial wäre damit gegeben.
  • Es ist mit dem Stabregler 23 offensichtlich nicht möglich, die Temperatur am Kochgeschirr 13 oder an dessen Boden selbst zu erfassen. Bei dem Temperaturverlauf gemäß Fig. 3 ist aber zu ersehen, dass der sehr starke Anstieg eben darauf zurückzuführen ist, dass das gemessene Kochgeschirr 13 alleine nicht sehr viel Wärmekapazität aufweist bzw. sehr schnell heiß wird, ansonsten wäre der Anstieg der Temperatur T flacher und würde nicht so schnell bei entsprechend hohen Temperaturen enden oder diese erst gar nicht erreichen. Der Verlauf für die Temperatur wäre bei einer geringen Menge an Fett darin kaum anders. Deswegen geht die Erfindung eben den Weg, der in Fig. 4 dargestellt ist. Dabei ist für die Erst-Einschaltzeit tE eine Grenz-Einschaltzeit von 2,3 min vordefiniert. Läuft nun der Betrieb des Kochfelds 11 mit der Strahlungsheizeinrichtung 16 ab wie in Fig. 3, so startet deren Betrieb zum Zeitpunkt t=0 mit der vollen Leistung, hier wiederum einer Leistung von P=2700 W. Die Temperatur T am Stabregler 23 steigt schnell an und erreicht die eingestellte Abschalttemperatur zum Zeitpunkt tE als Erst-Einschaltzeit von 2,2 min. Der Stabregler 23 schaltet hier bzw. deaktiviert die Strahlungsheizeinrichtung 16 zum ersten Mal. Dieses erste Abschalten bzw. Deaktivieren wird erfasst zum Zeitpunkt tE als Erst-Einschaltzeit, welches eine Zeitdauer ist. Da diese unter der Grenz-Einschaltzeit 2,3 min liegt, kann gesehen werden, dass sich das Kochgeschirr 13 zu schnell aufheizt. Daraus kann geschlossen werden, dass es leer ist oder nur sehr geringe Mengen an Gargut enthält, möglicherweise potenziell gefährliches Gargut wie etwas Fett oder Öl mit der vorbeschriebenen Gefahr einer Entzündung bei zu hohen Temperaturen. Deswegen wird die Strahlungsheizeinrichtung 16 in ihrer Leistung reduziert, und zwar hier völlig abgeschaltet. Dadurch steigt die Temperatur T leicht weiter auf einen Wert von etwas über 300°C, der unkritisch ist, und fällt dann wieder ab. Gleichzeitig sollte eine vorgenannte Signalisierung an eine Bedienperson gegeben werden, die optisch und/oder akustisch sein kann und auf dieses Abschalten aufmerksam macht. Alternativ zu dem hier dargestellten Abschalten könnte die Leistung der Strahlungsheizeinrichtung auch reduziert werden, beispielsweise halbiert werden, wodurch die vorgenannten kritischen Temperaturen ebenfalls nicht mehr erreicht werden. Sicherer ist aber auf alle Fälle ein Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung, welches durch eine Bedienperson wieder rückgängig gemacht werden kann durch entsprechende Bedienung bzw. Betätigung eines Bedienelements. Dann ist die Bedienperson aber auch zwingend anwesend und kann eine Gefahrensituation erkennen und beseitigen.
  • Anhand der Fig. 4 ist auch leicht vorstellbar, wie bei einem langsameren Anstieg der Temperatur T, der gestrichelt dargestellt ist, eine Temperatur am Kochgeschirr 13 von etwa 280°C erst nach deutlich über 3 min erreicht werden würde. Dies kann an einer größeren Menge an Gargut im Kochgeschirr 13 liegen. Daraus kann geschlossen werden, dass auch am Stabregler 23 die Abschalttemperatur erst später erreicht wird als zuvor erläutert, beispielsweise erst nach deutlich mehr als 2,5 min entsprechend der Grenz-Einschaltzeit. Somit würde hier die Sicherheitsfunktion nicht eingreifen, gleichzeitig kann aber davon ausgegangen werden, dass bei dem gestrichelt dargestellten Temperaturverlauf, wie angedeutet ist, auf lange Sicht eine Temperatur von maximal 330° C erreicht wird. Dabei kann keine Gefahr auftreten, und deswegen wird die Sicherheitsfunktion gemäß der Erfindung nicht benötigt. Des Weiteren kann dazu kommen, dass in der Regel wenn beispielsweise Wasser kocht die Leistung vom Benutzer in der Praxis meistens auch zurückgestellt wird und somit die Vorrichtung bzw. das Kochfeld außer Betrieb ist. Das bedeutet normale Kochvorgänge mit Anwesenheit des Benutzers werden vorteilhaft nicht gestört.
  • In der Fig. 5 ist eine vereinfachte Verschaltung für ein Kochfeld 11 dargestellt, um vier Strahlungsheizeinrichtungen bzw. deren eingezeichnete Heizleiter 20 zu betreiben. Die Verschaltung ist an zwei Phasen L1 und L2 sowie einen Neutralleiter eines Stromnetzes angeschlossen. Für die Leiter L1 und L2 sind jeweils zwei Strompfade zu den Heizleitern 20 vorgesehen, wobei in jedem Strompfad zuerst ein vorgenannter Energieregler 42 geschaltet ist, der die Höhe der Dauer-Leistung der Heizleiter 20 bestimmt. Des Weiteren sind jeweils Stabregler 23 für jeden Heizleiter 20 vorgesehen.
  • Es ist eine Zusatz-Steuerung 36 vorgesehen, da bei einem solchen Kochfeld außer den Energiereglern 42 keine Schalter vorgesehen sind oder vorgesehen sein müssen, normalerweise auch keinerlei Steuerung oder Steuerungsintelligenz. Die Zusatz-Steuerung 36 weist einen Mikrocontroller 38 und ein Trennrelais 40 der Heizleiter 20 hin zum Neutralleiter N auf. Die Energieregler 42 und die Stabregler 23 arbeiten sozusagen autark, die Energieregler 42 so, wie sie von einer Bedienperson eingestellt werden. Dies wird nachfolgend noch erläutert. Die Stabregler 23 arbeiten wie zuvor erläutert mit den für sie werksseitig justierten Abschalttemperaturen, und zwar ebenfalls autark.
  • Der Mikrocontroller 38 ist mit den Strompfaden vor und hinter den Stabreglern 23 verbunden, eine Verbindung kann auch anders ausgebildet sein. Dadurch wird, wie nachfolgend noch erläutert wird, der Schaltzustand bzw. der Stromfluss erfasst. Somit weiß der Mikrocontroller 38, wann der Stabregler 23 die Strahlungsheizeinrichtung 16 bzw. den Heizleiter 20 abschaltet bzw. deaktiviert, er kann also auf eingangs beschriebene Art und Weise die Erst-Einschaltzeit erfassen. Somit erfasst er die Dauer ab dem ersten Einschalten oder Aktivieren der Strahlungsheizeinrichtung 16 mit den Heizleitern 20 bis zu ihrem ersten Abschalten bzw. Deaktivieren. Diese erfasste Erst-Einschaltzeit wird dann mit einer in dem Mikrocontroller 38 abgespeicherten Grenz-Einschaltzeit verglichen, wie zuvor erläutert worden ist. Liegt sie darunter, muss die Leistung der Strahlungsheizeinrichtung, die sozusagen zu schnell aufgeheizt hat, reduziert werden. Da die Zusatz-Steuerung 36 bzw. der Mikrocontroller 38 den Energieregler 42 für die entsprechende Strahlungsheizeinrichtung nicht direkt ansteuern können, ebenso den Stabregler 23 nicht ansteuern können, und ansonsten eben nur ein einziges Trennrelais 41 im Strompfad zu jeder Strahlungsheizeinrichtung 16 gemeinsam vorgesehen ist, kann die Zusatz-Steuerung 36 nur das Trennrelais 40 öffnen. Damit wird nicht nur die betreffende Strahlungsheizeinrichtung 16 abgeschaltet, sondern alle Strahlungsheizeinrichtungen 16 werden abgeschaltet. Dies ist hier aber nicht anders möglich, und die Sicherheitsfunktion ist damit auf alle Fälle gewahrt. Alternativ könnte auch für jede der Strahlungsheizeinrichtungen 16 bzw. deren Heizleiter 20 separat ein Trennrelais zum Nullleiter vorgesehen sein. Der Aufwand wäre dann aber erheblich höher. Das Trennrelais 40 muss auch nicht zwingend in der Zusatz-Steuerung 36 verbaut sein, es kann ein an sich möglicherweise ohnehin vorhandenes Trennrelais sein mit einem zusätzlichen Anschluss an die Zusatz-Steuerung 36 sein.
  • Nicht dargestellt hier in der Fig. 5 sind genaue Möglichkeiten zum Erfassen des Aktivierungszustands des Stabreglers 23, diese sind aber leicht vorstellbar, da sie zuvor bereits beschrieben worden sind. Des Weiteren werden in den Fig. 7 bis 9 Möglichkeiten beschrieben, die entsprechend auch hier verwendet werden können.
  • In der Fig. 6 ist ein Energieregler 42 im Detail dargestellt entsprechend der DE 36 39 186 A1 , auf welche diesbezüglich explizit Bezug genommen wird. Der Energieregler 42 weist einen Geräteschalter 43 auf, der als sogenannter Schnappschalter ausgebildet ist. Auf einer Drehwelle 44, die von einer Bedienperson mittels eines Bedienknebels gedreht werden kann, sitzt eine unrunde Kurvenscheibe 45. An deren Außenrand liegt ein Vorsprung 48 eines Traghebels 47 federbelastet an, wodurch eine Verstelleinrichtung 49 für den Geräteschalter 43 gebildet wird. Der Geräteschalter 43 ist an dem Traghebel 47 befestigt. Er weist eine Schnappfeder 51 mit einem Schaltkontakt 52 am linken Ende auf. Der Schaltkontakt 52 liegt an einem Gegenkontakt 53 an, der Energieregler 42 leitet also Strom, da der Geräteschalter 43 geschlossen ist. Es ist ein Schaltglied 55 aus einem Bimetall vorgesehen, das auf das rechte freie Ende der Schnappfeder 51 drückt. Darüber ist ein Heizelement 56 vorgesehen, das bei geschlossenem Geräteschalter 43 beheizt wird. Dadurch verbiegt sich das Schaltglied 55 im Uhrzeigersinn, also mit dem rechten freien Ende nach unten, und drückt so auf das rechte freie Ende der Schaltfeder 51. Ab einem bestimmten Weg schnappt die Schnappfeder 51 um und öffnet den Geräteschalter 43, der Stromfluss ist also unterbrochen. Dabei wird dann auch das Heizelement 56 nicht mehr beheizt, kühlt wieder ab ebenso wie das Schaltglied 55, das sich wieder zurückbiegt und somit ein erneutes Schließen des Geräteschalters 43 ermöglicht. So wird ein Takten erreicht.
  • Die jeweiligen Dauern können durch Verdrehen der Kurvenscheibe 45 mittels der Drehwelle 44 eingestellt werden. Dies ist eine elektromechanische bzw. elektro-thermomechanische Leistungseinstellung für eine Strahlungsheizeinrichtung 16.
  • In der Fig. 7 ist vereinfacht dargestellt, wie bei einer elektronischen Kochfeld-Steuerung für das Kochfeld 11 ein Mikrocontroller 38 alleine vorgesehen ist ohne Energieregler odgl., das entsprechende Kochfeld weist also eine eigene Intelligenz auf. Der Mikrocontroller 38 wird von Bedienelementen, beispielsweise üblichen Berührungsschaltern, mit Informationen versorgt, beispielsweise einer Leistungseinstellung durch eine Bedienperson, was beim vorgenannten Beispiel über den Energieregler 42 erfolgt ist. Die Kochfeldsteuerung 35 mit dem Mikrocontroller 38 weist ein Relais 57 auf, um den Heizleiter 20 der Strahlungsheizeinrichtung 16 ebenfalls taktend zu betreiben, ähnlich wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist und wie es auch der Energieregler 42 macht. Dazu ist das Relais 57 mit dem Mikrocontroller 38 verbunden und ersetzt so einen Energieregler. Des Weiteren ist zur Sicherheit ein Trennrelais 40 hin zum Nullleiter N vorgesehen, beispielsweise ein einziges Trennrelais für alle Strahlungsheizeinrichtungen 16.
  • Zur Erfassung des Schaltzustands des Stabreglers 23 ist hier eine Spannungsmessung mittels eines Spannungsmessgeräts 58 vorgesehen. Dieses ist parallel zum Heizleiter 20 geschaltet. Ist das Relais 57 geschlossen und wird am Spannungsmessgerät 58 eine Spannung erfasst, so muss auch der Stabregler 23 geschlossen sein. Ist das Relais 57 geschlossen, stellt das Spannungsmessgerät 58 jedoch keine Spannung am Heizleiter 20 fest, so hat der Stabregler 23 geöffnet bzw. den Heizleiter 20 deaktiviert. So kann die Erst-Einschaltzeit erfasst werden und dann, wie zuvor zur Fig. 5 erläutert, kann der Mikrocontroller 38 den Vergleich mit einer abgespeicherten vorgegebenen Grenz-Einschaltzeit durchführen. Die weiteren Maßnahmen entsprechen denjenigen wie zuvor erläutert.
  • In der Fig. 8 ist eine alternative Ausgestaltung der Kochfeldsteuerung 35 dargestellt mit einem Strommessgerät 60, das in den Strompfad zum Heizleiter 20 hinter dem Relais 57 und somit noch innerhalb der Kochfeldsteuerung 35 eingeschleift ist. Das Strommessgerät 60 kann nur dann einen Stromfluss feststellen, wenn sowohl das Relais 57 vom Mikrocontroller 38 geschlossen ist als auch der Stabregler 23 geschlossen ist. Bei geschlossenem Relais 57 bedeutet ein Unterbrechen des Stromflusses zwingend, dass, wenn das Trennrelais 40 ebenfalls geschlossen ist, der Stabregler 23 geöffnet hat. Auch so kann das erste Deaktivieren des Heizleiters 20 bzw. der Strahlungsheizeinrichtung 16 nach der Erst-Einschaltzeit durch den Stabregler 23 erfasst werden.
  • In dem nochmals weiteren Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist ein Strommessgerät 60 vom Anschluss des Relais 57 an die Phase L an den Anschluss des Heizleiters 20 an das Trennrelais 40 vorgesehen. Sind Relais 57 und Trennrelais 40 geschlossen, kann so ebenfalls durch Überwachen des Stromflusses erkannt werden, ob der Stabregler 23 geschlossen oder geöffnet ist. Auch so kann der Mikrocontroller 38 die Erst-Einschaltzeit erfassen bzw. ihre Dauer.
  • Nicht dargestellt sind hier die eingangs genannte optische oder akustische Signalisierung an eine Bedienperson, wenn die Leistung für die Strahlungsheizeinrichtung 16 reduziert worden ist oder sie deaktiviert worden ist, also abgeschaltet worden ist. Eine solche Signalisierung kann jeweils von dem Mikrocontroller 38 aber leicht erzeugt werden, dies stellt keinerlei Problem in der Umsetzung dar.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung (16) eines Kochfelds (11), wobei das Kochfeld (11) aufweist:
    - Mindestens eine Strahlungsheizeinrichtung (16) als Heizeinrichtung,
    - eine Kochfeldplatte (12), unter der die Strahlungsheizeinrichtung (16) angeordnet ist,
    - einen Sicherheitstemperaturbegrenzer (23), der als thermomechanische Funktionseinrichtung ausgebildet ist und der zwischen der Strahlungsheizeinrichtung (16) und der Kochfeldplatte (12) angeordnet ist, wobei der Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) dazu ausgebildet ist, die Strahlungsheizeinrichtung (16) bei Erreichen einer Abschalttemperatur zu deaktivieren,
    mit den Schritten:
    - Aufstellen eines Kochgefäßes (13) auf der Kochfeldplatte (12) über der Strahlungsheizeinrichtung (16),
    - Aktivieren der Strahlungsheizeinrichtung (16) und gleichzeitiges Beginnen des Erfassens einer Erst-Einschaltzeit,
    - Erfassen eines Deaktivierens der Strahlungsheizeinrichtung (16) durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) bei Erreichen einer Abschalttemperatur am Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) und Erfassen der bis dahin verstrichenen Erst-Einschaltzeit zwischen Aktivieren und Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung (16),
    - Vergleichen der erfassten Erst-Einschaltzeit mit einer vordefinierten Grenz-Einschaltzeit, wobei für den Fall, dass die Erst-Einschaltzeit unterhalb der Grenz-Einschaltzeit liegt, die Leistung, mit der die Strahlungsheizeinrichtung (16) aktiviert ist und betrieben wird, reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Erst-Einschaltzeit unterhalb der Grenz-Einschaltzeit liegt, die Strahlungsheizeinrichtung (16) deaktiviert wird, wobei vorzugsweise nicht das gesamte Kochfeld (11) abgeschaltet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann die Strahlungsheizeinrichtung (16) deaktiviert wird oder ihre Leistung reduziert wird, wenn eine Leistung, mit der die Strahlungsheizeinrichtung (16) aktiviert werden soll, über einer vordefinierten Grenz-Leistung liegt, vorzugsweise mit einer Flächenleistung von mehr als 5 W/cm2, insbesondere mehr als 7 W/cm2.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer bestimmten Abkühl-Zeit, die vorzugsweise vordefiniert ist, nach Reduzieren der Leistung an der Strahlungsheizeinrichtung (16) oder deren Deaktivieren die vorher eingestellte Leistung zumindest teilweise wieder hergestellt wird, wobei vorzugsweise diese Abkühl-Zeit zwischen 2 min und 5 min beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während eines gesamten Betriebs der Strahlungsheizeinrichtung (16) das Schaltverhalten des Sicherheitstemperaturbegrenzers (23) überwacht wird, wobei in dem Fall, dass zwischen zweimaligem Ansprechen des Sicherheitstemperaturbegrenzers (23) hintereinander eine Zeit von weniger als 90 sec verstreicht, insbesondere weniger als 60 sec, auf ein Leerkochen des von der Strahlungsheizeinrichtung (16) beheizten Kochgefäßes (13) geschlossen wird und daraufhin die Leistung für diese Strahlungsheizeinrichtung (16) reduziert wird, insbesondere diese Strahlungsheizeinrichtung (16) deaktiviert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Aktivzeit zur Summe aus Aktivzeit und Deaktivzeit für die Strahlungsheizeinrichtung (16) in einer Steuereinrichtung (38) abgespeichert ist, insbesondere im Zusammenhang mit einer eingestellten Leistungsstufe, wobei vorzugsweise die Steuereinrichtung (38) auch die über der Zeit von der Strahlungsheizeinrichtung (16) erzeugte Leistung überwacht und speichert.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassen eines Schaltzustands und eines Stromflusses nur an einem Energieregler (42) zur Leistungsversorgung der Strahlungsheizeinrichtung (16) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassen eines Schaltzustands an einem Energieregler (42) zur Leistungsversorgung der Strahlungsheizeinrichtung (16) erfolgt und zusätzlich an dem Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltzustand des Sicherheitstemperaturbegrenzers (23) erfasst wird durch mindestens eine der folgenden Möglichkeiten:
    - Messen einer Spannung über der Strahlungsheizeinrichtung (16),
    - Messen eines Stroms, der durch die Strahlungsheizeinrichtung (16) fließt,
    - Messen eines Stroms, der parallel zu einer Reihenschaltung aus Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) und Strahlungsheizeinrichtung (16) fließt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während eines gesamten Kochvorgangs mit dem Kochgefäß (13) auf der Kochfeldplatte (12) über der Strahlungsheizeinrichtung (16) erfasst wird, wann der Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) die Strahlungsheizeinrichtung (16) aktiviert und deaktiviert, um nach einer Zeit von mehr als 5 min und/oder nach mehr als zehnmaligem Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung (16) durch den Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) ein Verkürzen der Zeitdauer des Aktivierens der Strahlungsheizeinrichtung (16), insbesondere ein Verkürzen um mindestens 10% bis 50% der Zeitdauer, als Leerkochen des Kochgefäßes (13) gewertet wird und daraufhin die Leistung, mit der die Strahlungsheizeinrichtung (16) aktiviert ist und betrieben wird, reduziert wird oder die Strahlungsheizeinrichtung (16) deaktiviert wird.
  11. Kochfeld (11) konfiguriert zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kochfeld (11) aufweist:
    - eine Strahlungsheizeinrichtung (16),
    - eine Kochfeldplatte (12), unter der die Strahlungsheizeinrichtung (16) angeordnet ist,
    - einen Sicherheitstemperaturbegrenzer (23), der als thermomechanische Funktionseinrichtung ausgebildet ist und der zwischen der Strahlungsheizeinrichtung (16) und der Kochfeldplatte (12) angeordnet ist, wobei der Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) dazu ausgebildet ist, die Strahlungsheizeinrichtung (16) zu deaktivieren,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsheizeinrichtung (16) den Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) aufweist, vorzugsweise in ihrem oberen Bereich bzw. zwischen einem Heizleiter (20) der Strahlungsheizeinrichtung (16) und der Kochfeldplatte (12).
  12. Kochfeld nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine elektronische Steuereinrichtung (38) aufweist, insbesondere mit Berührungsschaltern als Bedienelementen, wobei die Steuereinrichtung (38) über Schaltelemente, insbesondere über Relais (40, 41, 57) oder Leistungshalbleiter, die Strahlungsheizeinrichtung (16) aktiviert oder deaktiviert, insbesondere durch Anschließen an eine Netzspannung oder vollständiges Abtrennen von der Netzspannung.
  13. Kochfeld nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellung der Leistung für die Strahlungsheizeinrichtung (16) mittels einer elektromechanischen Steuereinrichtung (38) erfolgt, wobei das Kochfeld (11) eine Zusatz-Steuerung (36) aufweist zur Erfassung des Schaltzustandes des Sicherheitstemperaturbegrenzers (23), wobei vorzugsweise nur eine einzige Zusatz-Steuerung (36) für sämtliche Kochstellen (14) bzw. Strahlungsheizeinrichtungen (16) des Kochfelds (11) vorgesehen ist.
  14. Kochfeld nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Netzstromversorgung aufweist mit einem Anschluss an einen Null-Leiter (N), wobei für alle Strahlungsheizeinrichtungen (16) entweder ein einziges gemeinsames Trennrelais (40) in dem Anschluss an den Null-Leiter vorgesehen ist oder dass für jede Strahlungsheizeinrichtung (16) ein eigenes Trennrelais in dem Anschluss an den Null-Leiter (N) vorgesehen ist.
  15. Kochfeld nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) an der Strahlungsheizeinrichtung (16) angeordnet ist, wobei der Sicherheitstemperaturbegrenzer (23) eine Temperaturerfassungseinrichtung (27) aufweist, insbesondere eine thermomechanisch ausgebildete Temperaturerfassungseinrichtung (27), die auf einen Schalter (31) zum Deaktivieren der Strahlungsheizeinrichtung (16) wirkt zum Schalten, wobei insbesondere der Sicherheitstemperaturbegrenzer als Stabregler (23) ausgebildet ist.
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