WO2008101766A1 - Kochfeld mit einem bewegbaren heizelement - Google Patents

Kochfeld mit einem bewegbaren heizelement Download PDF

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WO2008101766A1
WO2008101766A1 PCT/EP2008/051013 EP2008051013W WO2008101766A1 WO 2008101766 A1 WO2008101766 A1 WO 2008101766A1 EP 2008051013 W EP2008051013 W EP 2008051013W WO 2008101766 A1 WO2008101766 A1 WO 2008101766A1
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WO
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heating
heating element
movable
zone
heating zone
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PCT/EP2008/051013
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French (fr)
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Jose Ramon Garcia Jiménez
Jesus Acero Acero
Rafael Alonso Esteban
Miguel Angel Bunuel Magdalena
David Casanova Lacueva
Ignacio Garde Aranda
Arturo Mediano Heredia
Fernando Monterde Aznar
Carmelo Pina Gadea
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/10—Tops, e.g. hot plates; Rings
    • F24C15/102—Tops, e.g. hot plates; Rings electrically heated
    • F24C15/103—Tops, e.g. hot plates; Rings electrically heated being movable or rotatable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
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    • H05B6/1272—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements with more than one coil or coil segment per heating zone
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    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the invention relates to a hob with a movable heating element according to the preamble of claim 1 and a method for operating a hob according to the preamble of claim 20.
  • EP 0 556 251 B1 discloses a hob with movable heating elements arranged under a cooking surface and with an actuator for moving the at least one movable heating element.
  • the movement of the heating elements serves to homogenize a heat distribution in a heating zone and the actuator can only move the heating elements back and forth under one heating zone. The movement is always the same and independent of an operating state of the hob.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic hob and a method for operating such a hob with particularly flexible uses of the movable heating element.
  • the invention is based on a hob with a cooking surface having a plurality of heating zones with at least one arranged below the cooking surface, movable heating element and with an actuator for moving the at least one movable heating element.
  • the hob comprises a control unit for actuating the actuator as a function of at least one operating parameter.
  • the actuator is designed to move the movable heating element to a first operating state into a first heating zone and to move the movable heating element in a second operating state into a second heating zone.
  • a movable heating element can be used for heating a plurality of heating zones, and a particularly large selection of possible different heating zones can be made available to the user.
  • the cooking surface is usually designed as a glass ceramic plate, which is aligned horizontally in the operating configuration and below which the heating elements are located.
  • a heating zone corresponding portion of the surface of the cooking surface may be defined in embodiments of the invention by a graphic mark on the cooking surface or on the underside of a transparent cooking surface and may be defined in other embodiments in that in a given operating condition on the Cookware transferred heat output based on a unit area exceeds a certain threshold.
  • the hob comprises a sensor arrangement for detecting a position and / or size of cookware placed on the cooking surface.
  • the sensor arrangement can be designed, for example, as an infrared sensor, although other configurations would also be conceivable.
  • the hob has a control unit for actuating the actuator, wherein the control unit is designed to control the movement of the at least one movable heating element as a function of sensor signals of the sensor arrangement, the movement can advantageously be adjusted to the position and / or size of the sensor recognized cookware can be adjusted.
  • the advantages of the invention are particularly important for conditions when the at least one movable heating element is designed as an inductive heating element.
  • the heating element is designed as a radiant heater. A close contact of the heating element with the cooking surface during a heating phase can be ensured if the hob has a means for pressing the heating element to the underside of the cooking surface.
  • the heating element is an induction heater, then a good and complete transmission of the heating power can be ensured.
  • the inductive heating element can also be used as a sensor at the same time and further sensors can be dispensed with if the sensor arrangement for automatically detecting a position and / or size of cooking utensils placed on the cooking surface has at least one characteristic of an impedance of the movable inductive heating element in at least two Comparing positions.
  • the parameter may be a loss angle, an inductance or a resistance. Also combinations of these sizes can of course be used.
  • the sensor arrangement has an infrared sensor, reliable detection of the cookware can also be made possible with inactive inductive heating elements and permanent monitoring of the cooking surface is made possible.
  • the actuator comprises an electric motor.
  • the markers may be permanently visible and / or selectively visualize the heating zones depending on a selected operating mode. In the latter case, the markers could, for example, have light rings or light-emitting diodes which can be switched on or off depending on the operating mode.
  • a heating zone for heating the Cookware to define the heating zone by an appropriate displacement of the movable heating element in its position and / or size to the position and / or size of the cookware can be adjusted.
  • the term “intended” should also be understood to mean “designed” and “equipped” in this context.
  • control unit when the control unit is arranged to determine a number of heating elements for heating the defined heating zone, the heating power and a total area can be varied to an even greater extent.
  • the heating power of a heating zone can be multiplied compared to the operation of the heating zone with only one heating element, if the control unit is intended to determine a number of heating elements for heating the defined heating zone depending on a user requested heating power.
  • control unit is provided to move the movable heating element alternately into at least two spatially separate heating zones for heating two cookware parts in at least one operating state.
  • This allows a heating element to be used for simultaneously heating two heating zones. This is particularly useful if neither of the two heating zones requires the full heating power of the heating element. Due to the rapid response of induction heaters, this embodiment of the invention is particularly applicable in connection with such induction heaters.
  • the frequency with which the heating element is moved between the two heating zones can be determined depending on the speed with which the actuator moves the heating element. For example, the period associated with the frequency may be 1 second to 100 seconds.
  • the hob also has an input unit for inputting an input parameter for a heating power, wherein the heating zone is to be heated with this heating power and wherein the control unit determines the heat outputs of the specific number of heating elements of the relevant heating zone depending on a single input parameter
  • the heating power can be particularly flexible adapted to the needs. The operator does not have to worry about equalizing the heating power of the individual heating elements.
  • a control unit for actuating the actuator which selects at least one heating element for generating the desired heating power as a function of the output signal of the sensor arrangement, the heating element that is least needed in other heating zones can always be selected in an advantageous manner. The fixed allocation between heating zones and heating elements can be canceled and thus the flexibility can be increased.
  • control unit is provided to select the heating element depending on the size of the detected cookware, a uniform heating power on the base of the cookware can be ensured.
  • the sensor arrangement is provided to detect an edge of the cookware for detecting the size and / or position of the cookware on the cooking surface.
  • the optical and magnetic properties change particularly abruptly, so that a particularly precise detection is possible. If the position of the edge is known, a heating zone which is particularly well adapted in size and shape to the needs can be determined.
  • control unit for actuating the actuator which is intended to move at least one of the heating zone associated movable heating elements so that a cooking surface facing the cooking surface passes over the heating zone, an average heating power over a surface of the heating zone can be further homogenized.
  • control unit is intended to move the heating element in a periodic path.
  • a uniform heat generation can be mechanically particularly simple and robust realized when the control unit is provided to move the heating element on a circular path.
  • the hob has at least one further heating element, wherein the actuator is designed to move the movable heating element a first operating state in a first heating zone, which is heated by the movable heating element alone and the movable heating element in a second operating state in a second heating - To move zone, which is heated jointly by the movable heating element and the further heating element, in the first operating state, a small heating zone and in the second operating state, a large heating zone can be used, both being at least partially heated by the same movable heating element.
  • the position of the large, heated by both heating elements second heating zone can be largely freely chosen when the other heating element is also movable and is moved in the second operating state of an actuator below the second heating zone.
  • a controlled operation is made possible by a temperature sensor for measuring the temperature of the cooking surface in the region of a heating zone, wherein the temperature sensor is movable in a particularly advantageous embodiment together with the heating element.
  • the movable temperature sensor ensures that it always measures the temperature in a central area of the heating zone.
  • a scratching of the cooking surface can be prevented by a means lifting the temperature sensor from a bottom of the cooking surface during movement of the heating element.
  • the hob has a means for selecting a heating zone and a means for adjusting a heating power of the selected heating zone, wherein a control unit for actuating the actuator is adapted to automatically move the movable heating element into the selected heating zone when the set Heating power of the selected heating zone is greater than zero and when the movable heating element is outside the selected heating zone.
  • a control unit for actuating the actuator is adapted to automatically move the movable heating element into the selected heating zone when the set Heating power of the selected heating zone is greater than zero and when the movable heating element is outside the selected heating zone.
  • the invention relates to a method for operating a hob with a cooking surface with a plurality of heating zones with different Schuzonenffenddling for setting up cookware with at least one arranged below the cooking surface, movable heating element.
  • the movable heating element is moved to a first operating state in a first heating zone and the movable heating element is moved in a second operating state into a second heating zone.
  • Fig. 1 shows a hob with four heating elements in an initial configuration with four heating zones
  • Fig. 2 shows the hob of Figure 1 in a configuration with a central
  • FIG. 3 shows the hob of FIGS. 1 and 2 in an operating state with a gigantic heating zone
  • FIG. 4 shows the hob of FIGS. 1-3 in a configuration with a heating zone heated by two heating elements
  • FIGS. 1-4 shows the hob of FIGS. 1-4 in a configuration with a large heating zone heated by two heating elements
  • FIG. 6 shows a schematic representation for the movement of a heating element in a heating zone, which has a larger diameter than the heating element
  • 7 shows a schematic representation for the movement of a heating element in a heating zone whose diameter is more than twice the diameter of the heating element
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a sensor device for detecting a position and size of cookware
  • Fig. 10 shows an alternative hob with two heating elements and with a
  • Fig. 12 shows the hob of Figures 10 and 1 1 during a first
  • FIG. 13 shows the hob of FIGS. 10 to 12 during a second heating phase of an operating state in which the heating element alternately heats two heating zones
  • FIG. 13 shows the heating phase of an operating state in which the heating element alternately heats two heating zones.
  • FIG. 14 shows the hob of FIGS. 10 through 13 during a heating phase according to FIG. 13, in which the heating element moves within the second heating zone, FIG.
  • Fig. 15 is a hob with a movable heating element and with a movable temperature sensor and means for lifting the temperature sensor from a bottom of the hob and
  • FIG. 16 shows a schematic view of an input unit for inputting an input parameter for a heating power with which the defined heating zone is to be heated and with a means for selecting a heating zone.
  • FIG. 1 shows a hob with a cooking surface 10 with a plurality of heating zones 12a-12d with different Schuzonenffenddling for setting up cookware, and four arranged below the cooking surface 10, movable heating elements 14a-14d, each with an actuator 16a-16d for moving the respective heating element 14a - 14d.
  • the actuators 16a-16d are shown only schematically and may be simple electric motors that drive a moving mechanism such as cables, racks or the like.
  • the actuator 16a-16d is designed to move the respective movable heating element 14a-14d into a first operating state into a first heating zone 12a-12d and to move the movable heating element 14a-14d into a second heating zone 12e (FIG. 2) in a second operating state.
  • the range of motion of the heating elements 14a-14d extends substantially over the entire hob, wherein an edge of the cooking surface 10 for the heating element 14a - 14d can remain inaccessible to avoid overheating of a housing, not shown here.
  • the movement generated by the actuator 16a-16d is controlled or regulated by a control unit 20.
  • the control unit 20 controls the movement of the heating elements 14a-14b depending on an operating state, which determines them at least partially automatically depending on detected cookware.
  • the configuration shown in FIG. 1 corresponds to an initial configuration in which the four heating elements 14a-14d at the center are respectively at the center of four equally large, imaginary rectangles into which the rectangular cooking surface 10 can be divided.
  • the edges of the plate-shaped heating elements 14a-14d define the edges of four heating zones 12a-12d, the diameter of which is substantially 12cm, i. to less than 2 cm, the diameter of the heating elements 14a - 14d corresponds.
  • the heating elements 14a-14d are designed as induction heating elements and comprise strong induction coils.
  • the hob includes a sensor assembly 18 described below with an infrared sensor (shown here only schematically), through which the control unit 20 permanently monitors whether and where a cookware element, such as a pot, is placed on the cooking surface 10.
  • the control unit 20 uses the sensor arrangement 18 to determine the contact surface of the cookware element with the glass ceramic cooking surface 10 and automatically defines a round heating zone for heating the detected cookware as the smallest possible circle in which the contact surface is contained.
  • the control unit determines in particular the diameter D and the center of the heating zone.
  • the diameter D is an operating parameter calculated by the control unit 20 as a function of the sensor signals of the sensor arrangement 18.
  • control unit 20 may determine the heating zone in a different manner depending on the sensor signals of the sensor assembly 18, for example by selecting an appropriate shape and size of the heating zone from a countable set of possible shapes and sizes of the heating zone.
  • control unit 20 may also define the heating zone in shapes that deviate from the circular shape. In operation, the control unit 20 then actuates the actuator 16a-16d as a function of the sensor signals of the sensor arrangement 18 and moves the heating element 14a-14d into the previously defined heating zone with the aid of the actuator 16a-16d.
  • control software implemented in the control unit 20 determines a number of heating elements 14a-14d for heating the defined heating zone.
  • Figure 2 shows the hob of Figure 1 in a configuration with a large central heating zone 12e, which was defined by the control unit 20 due to a particularly large, set up on the cooking surface 10 cooking pot 22. Since four heating elements 14a-14d are required for heating the heating zone, the control unit 20 moves the heating elements 14a-14d diagonally into the heating zone 12e or below the heating zone 12e by means of the actuators 16a-16d, so that the heating power of all four heating elements 14a-14d for heating the cooking pot 22 or the pan is available.
  • the actuators 16a-16d are accordingly designed to move the respective movable heating elements 14a-14d to a first operating state into a respective heating zone 12a-12d shown in FIG. 1, which is heatable by the movable heating element 14a-14d alone and to move the heating element 14a-14d moved by the corresponding actuator 16a-16d in a second operating state into a second, central heating zone 12e (FIG. 2) having a diameter D that is heatable by all four heating elements 14a-14d.
  • the four movable heating elements 14a-14d are designed in a first operating state, the four small Heizzo- NEN 12a - 12d to heat and in the second operating state together to heat a large heating zone 12e.
  • the control unit 20 switches to an operating mode, which is shown schematically in FIG.
  • the hob is operated with a gigantic heating zone 12f by the four heating elements 14a - 14d are moved by the control unit 20 each on a circular path.
  • the centers of the circular paths are distributed at a distance of 90 ° with respect to the center of the gigantic, circular heating zone with the same radius and uniformly over the circumference.
  • the control unit 20 also moves the centers of the four circular paths slowly around the center of the gigantic heating zone in order to achieve a particularly uniform heat distribution.
  • the heating elements 14a-14d may be arranged on a carousel-like moving mechanism and moved via an articulated arm having two or more joints.
  • FIG. 4 shows the hob of FIGS. 1-3 in a configuration with a heating zone 12g heated by two heating elements 14a-14d.
  • the control unit 20 starting from the initial configuration shown in FIG. 1, brings together the two heating elements 14a, 14b shown on the left in the figures, so that they heat together the heating zone 12g lying between the two starting positions of the two heating elements 14a, 14b.
  • the heating elements 14a, 14b remain in the positions shown in FIG. 4 during a heating phase. However, if the diameter D of the heating zone 12g or of the cookware detected by the sensor arrangement 18 is greater than a threshold value, the control unit 20 moves the movable heating elements 14a, 14b associated with the heating zone 12g such that an area of the heating elements 14a facing the cooking surface 10, 14b sweep the heating zone 12g and produce on average a uniform heating power. Further embodiments of the invention, in which the heating elements never or always move, are of course conceivable.
  • control unit 20 can either fix one of the heating elements 14a in the middle of the heating zone 12g and move the other heating element 14b in a circular path around the fixed heating element 14a as shown in FIG. 5 or alternatively both heating elements 14a, 14b to concentric or the same Moving circular paths. Further, it would be conceivable to move both heating elements 14a, 14b on lemniskatenförmigen webs, which could for example be rotated by 90 ° to each other.
  • the control unit 20 controls the heating element 14a on a circular path when the diameter D of the heating zone between the diameter of the heating element 14a from the 12cm and the double diameter of the heating element 14a.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of the movement of a heating element 14a in a heating zone 12i whose diameter D is more than twice the diameter of the heating element 14a.
  • the heating element 14a is cyclically moved to the indicated in Figure 7 by circles positions to ensure the most homogeneous heating performance. In the indicated positions, the heating element 14a stops during a time interval which is dependent on a response time of the induction system.
  • FIG. 8 shows, by way of example, a hob with four large heating zones 12a-12d, which are each heated in the manner explained with reference to FIG. 7 by four heating elements 14a-14d whose diameter is smaller than the diameter of the heating zones 12a-12d.
  • FIG. 9 is a schematic illustration of an alternative sensor arrangement 18 'for detecting a position and size of cookware 22.
  • the sensor arrangement 18' uses the induction coils of the heating elements 14a-14d as sensor elements.
  • the sensor arrangement 18 'for automatically detecting a position and / or size of cookware 22 placed on the cooking surface 10 compares at least one characteristic variable of an impedance of the movable inductive heating element 14a in at least two positions.
  • the control unit 20 detects and stores the complex-valued impedances measured by the sensor arrangement 18 and determines the loss angles, ie the phase of the Impedance, the inductance as the real part of the impedance and the resistance as the real part of the impedance.
  • the resistance is approximately proportional to the overlap between the bottom of the cookware 22 and the heating element 14a.
  • the radius and center of the cookware tray may be determined from the impedance trace during a radial movement of the heater 14a relative to the center of the bottom of the cookware.
  • the control unit 20 can also move the heating element 14a over a grid or use another suitable search algorithm.
  • the sensor assembly 18 To detect the size and / or position of the cookware on the cooking surface 10, the sensor assembly 18 'detects an edge of the cookware 22.
  • the sensor assembly 18' may use the inductors of the heating elements 14a-14d alternatively or in addition to the infrared sensor described above.
  • Figure 10 shows an alternative cooktop with only two heating elements 14a, 14b which can heat a plurality of heating zones 12j-12o with six possible heating zone centers.
  • the user may select the heating zone 12j-12o via a touch-sensitive control panel 24 or, in an alternative embodiment, the selection may be made by placing a cooking pot 22a, 22b near the corresponding heating zone midpoint.
  • Figure 10 shows an initial configuration of the hob.
  • the cooking surface 10 of the cooktop has printed markings for visualizing the various heating zone centers. Since the size and shape of the heating zones 12j-12o are variable as in the above-described embodiments, the reference numerals 12j-12o respectively point to the heating zone midpoints.
  • FIG. 1 1 shows the hob of Figure 10 in an operating condition with two cooking pots 22a, 22b, which were placed on the upper right and lower right Studzonenffenddling in the illustration.
  • the cooking pots 22a, 22b are detected by means of the sensor assembly 18 or by the user made selection on the control panel 24 and the control unit 20 starts an operating program in which the right, designed as an inductor heating element 14a, 14b, the right upper heating zone 12m and the lower right Heating zone 12o simultaneously heated.
  • the control unit 20 for this purpose moves the right-hand of the two heating elements 14a, 14b to the upper right-hand heating zone 12m and first heats this heating zone 12m.
  • FIG. 12 shows the hob of FIGS. 10 and 11 during the first heating phase of the operating state, in which the heating element 14b alternately heats two heating zones 12m, 12o.
  • FIG. 13 shows the hob of FIGS. 10-12 during a second heating phase of the operating state in which the heating element 14b alternately heats two heating zones 12m, 12o.
  • the control unit 20 drives the heating element 14b into the second heating zones 12o and switches it on.
  • the heating zones 12m, 12o are alternately heated by periodically switching between the configurations of FIG. 12 and FIG.
  • the frequency can be determined by a person skilled in the art depending on a speed of the actuator (not shown) and for optimizing the heating effect in a suitable manner.
  • FIG. 14 shows the hob of FIGS. 10-13 during a heating phase which corresponds to the heating phase according to FIG.
  • the control unit 20 moves the heating element 14b in a circular path during the second heating phase.
  • the control unit 20 should move the heating zone 12o associated movable heating element 14a, 14b or the heating zone 12o associated movable heating elements 14a, 14b move so that a cooking surface 10 facing surface of the heating element as uniformly as possible over the heating zone 12o over a period of movement ,
  • FIG. 15 shows schematically a hob with a movable heating element 14a and with a movable temperature sensor 26 and designed as a linear encoder means 28 for lifting the temperature sensor 26 from a bottom of the hob.
  • the means lifts the temperature sensor 26 from the underside of the hob.
  • the actuator 16a then moves the temperature sensor 26 together with the movable heating element 14a to an end position of movement in which the means 28 presses the temperature sensor 26 back to the underside of the hob to allow good thermal contact.
  • the temperature sensor 26 will therefore always be together with the heating element 14a moves and he is always in the variable heating zone, which just heats the respective heating element 14a.
  • each of the movable heating elements 14a-14d of a cooktop has a temperature sensor 26 of the type shown in FIG.
  • FIG. 16 shows a schematic view of an input unit 30 for inputting an input parameter for a heating power with which the defined heating zone is to be heated and with a means 32 for selecting a heating zone that is identical to the control panel 24.
  • the input unit 30 essentially consists of a rotary knob which could also be replaced by arrow keys for preselecting the heating power
  • the heating zone selecting means 32 consists essentially of a touch sensor panel having six capacitive touch sensors arranged corresponding to the heating zone centers.
  • the operator can select a heating zone by simply pressing the touch sensors. The selection is visualized by a light-emitting diode in the area of the touch sensor and possibly also on the hob in the region of the selected heating zone center point. Subsequently, the operator can select a desired heat output of the heating zone via the input unit 30. Once zero heating power has been selected for one of the heating zones 12j-12o and if the movable heating element 14a, 14b is outside the selected heating zone, the control unit 20 moves one of the heating elements 14a, 14b to the appropriate location and senses the size thereof set up cookware in the manner described above. The settings made can be displayed via a display not shown here.
  • the control unit 20 When the heating power exceeds a threshold dependent on the size of the heating zone determined by the size of the cookware, the control unit 20 automatically moves two or more of the movable heating elements 14a-14b into the heating zone concerned. Accordingly, the control unit 20 determines a number of heating elements 14a-14b for heating the defined heating zone depending on a heating power requested by a user.
  • the control unit 20 controls the heating powers of the specific number of heating elements. elements 14a, 14b of the heating zone concerned depending on a single input parameter, which can be entered by the operator via the input unit 30. The operator therefore does not have to individually determine the heating powers of the heating elements 14a, 14b involved.
  • heating elements 14a - 14d are described with the same size and the same heating power, the inventive idea is of course applicable to cooktops with heating elements 14a - 14d with different heating powers.
  • Which of the heating elements 14a-14d is used for generating the desired heating power is determined by the control unit 20 in dependence on the output signal of the sensor arrangement 18 so that short movement paths are achieved and collisions of the movable heating elements 14a, 14b can be avoided.
  • control unit 20 is therefore a method for operating a hob with a cooking surface 10 with a plurality of heating zones 12a - 12o implemented for setting up cookware, with at least one arranged below the cooking surface 10, movable heating element 14a - 14d.
  • the movable heating element 14a-14d is moved to a first operating state in a first heating zone, and the movable heating element 14a-14d is moved to a second heating zone in a second operating state.
  • the heating zones 12a-12o may have different heating zone centers, different shapes and / or different sizes.
  • the allocation of the heating elements 14a-14d to the heating zones 12j-12o takes place depending on the size of the detected cookware detected via the sensor unit and / or on the requested heating power.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Kochfeld mit einer Kochfläche (10) mit mehreren Heizzonen (12a - 12o) zum Aufstellen von Kochgeschirr (22), mit zumindest einem unter der Kochfläche (10) angeordneten, bewegbaren Heizelement (14a - 14d) und mit einem Aktuator (16a - 16d) zum Bewegen des wenigstens einen bewegbaren Heizelements (14a - 14d). Um gattungsgemässe Kochfelder flexibler zu gestalten wird vorgeschlagen, dass das Kochfeld mit einer eine Steuereinheit (20) zum Betätigen des Aktuators (16a - 16d) abhängig von wenigstens einer Betriebskenngrösse (D) ausgestattet wird.

Description

Kochfeld mit einem bewegbaren Heizelement
Die Erfindung geht aus von einem Kochfeld mit einem bewegbaren Heizelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Kochfelder mit einer Kochfläche mit mehreren Heizzonen mit unterschiedlichem Heizzonenmittelpunkt zum Aufstellen von Kochgeschirr bekannt. Aus der EP 0 556 251 B1 ist ein Kochfeld mit unter einer Kochfläche angeordneten, bewegbaren Heizelementen und mit einem Aktuator zum Bewegen des wenigstens einen bewegbaren Heizelements bekannt. Die Bewegung der Heizelemente dient zum Homogenisieren einer Wärmeverteilung in einer Heizzone und der Aktuator kann die Heizelemente nur jeweils unter einer Heizzone hin und her bewegen. Die Bewegung ist immer gleich und unabhängig von einem Betriebszustand des Kochfelds.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein gattungsgemäßes Kochfeld und ein Verfahren zum Betätigen eines solchen Kochfelds mit besonders flexiblen Einsatzmöglichkeiten des bewegbaren Heizelements bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 20 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einem Kochfeld mit einer Kochfläche mit mehreren Heizzonen mit zumindest einem unter der Kochfläche angeordneten, bewegbaren Heizelement und mit einem Aktuator zum Bewegen des wenigstens einen bewegbaren Heizelements.
Es wird vorgeschlagen, dass das Kochfeld eine Steuereinheit zum Betätigen des Aktua- tors abhängig von wenigstens einer Betriebskenngröße umfasst. Dadurch kann ein variabler Einsatz des beweglichen Heizelements ermöglicht werden und die Flexibilität des Kochfelds kann gesteigert werden. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Aktuator dazu ausgelegt ist, das bewegbare Heizelement einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone zu bewegen und das bewegbare Heizelement in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heizzone zu bewegen. Dadurch kann ein bewegbares Heizelement zum Beheizen mehrerer Heizzo- nen verwendet werden und dem Benutzer kann eine besonders große Auswahl an möglichen verschiedenen Heizzonen zur Verfügung gestellt werden.
In gattungsgemäßen Kochfeldern ist die Kochfläche in der Regel als eine Glaskeramikplatte ausgebildet, die in der Betriebskonfiguration horizontal ausgerichtet ist und unter- halb derer sich die Heizelemente befinden. Mit der Angabe, dass sich das Heizelement „in der Heizzone" befindet, soll daher in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zustand bezeichnet werden, in dem sich das Heizelement sich unterhalb eines der Heizzone entsprechenden Oberflächenabschnitts der Kochfläche befindet.
Ein der Heizzone entsprechender Abschnitt der Oberfläche der Kochfläche kann in kann in Ausführungsbeispielen der Erfindung durch eine graphische Markierung auf der Kochfläche bzw. auf der Unterseite einer transparenten Kochfläche definiert sein und kann in anderen Ausführungsbeispielen dadurch definiert sein, dass in einem gegebenen Betriebszustand eine auf das Kochgeschirr übertragene Heizleistung bezogen auf eine Flä- cheneinheit einen bestimmten Schwellenwert übertrifft.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kochfeld eine Sensoranordnung zum Erkennen einer Position und/oder Größe von auf der Kochfläche aufgestelltem Kochgeschirr umfasst. Die Sensoranordnung kann beispielsweise als Infrarort- sensor ausgebildet sein, wobei jedoch auch andere Ausgestaltungen denkbar wären.
Wenn das Kochfeld eine Steuereinheit zum Betätigen des Aktuators aufweist, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, die Bewegung des wenigstens einen bewegbaren Heizelements abhängig von Sensorsignalen der Sensoranordnung zu steuern, kann die Be- wegung in einer vorteilhaften Weise an die Position und/oder Größe des erkannten Kochgeschirrs angepasst werden.
Wegen der hohen Heizleistungen und der schnellen Ansprechzeiten, die mit solchen Heizelementen erreichbar sind, kommen die Vorteile der Erfindung besonders zum Tra- gen, wenn das zumindest eine bewegbare Heizelement als induktives Heizelement ausgebildet ist. Prinzipiell wären auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen das Heizelement als Strahlungsheizkörper ausgebildet ist. Ein enger Kontakt des Heizelements mit der Kochfläche während einer Heizphase kann sichergestellt werden, wenn das Kochfeld ein Mittel zum Anpressen des Heizelements an die Unterseite der Kochfläche aufweist. Insbesondere dann, wenn das Heizelement ein Induktionsheizkörper ist, kann dann auch eine gute und vollständige Übertragung der Heizleistung sichergestellt werden.
Das induktive Heizelement kann gleichzeitig auch als Sensor verwendet werden und wei- tere Sensoren können ggf. entfallen, wenn die Sensoranordnung zum automatischen Erkennen einer Position und/oder Größe von auf der Kochfläche aufgestelltem Kochgeschirr zumindest eine Kenngröße einer Impedanz des bewegbaren induktiven Heizelements in zumindest zwei Positionen vergleicht.
Dabei kann die Kenngröße ein Verlustwinkel, eine Induktivität oder ein Widerstand sein. Auch Kombinationen aus diesen Größen können natürlich genutzt werden.
Wenn die Sensoranordnung einen Infrarotsensor aufweist, kann eine sichere Detektion des Kochgeschirrs auch bei inaktiven induktiven Heizelementen ermöglicht werden und eine permanente Überwachung der Kochfläche wird ermöglicht.
Nach einer konstruktiv besonders einfachen und robusten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Aktuator einen Elektromotor.
Eie besonders große Vielfalt von Formen und Größen der Heizzonen kann ermöglicht werden ohne einen Benutzer zu verwirren, dass die Kochfläche Markierungen zum Visua- lisieren der verschiedenen Heizzonen aufweist. Die Markierungen können permanent sichtbar sein und/oder die Heizzonen abhängig von einem ausgewählten Betriebsmodus selektiv visualisieren. Im letzteren Fall könnten die Markierungen beispielsweise Leucht- ringe oder Leuchtdioden aufweisen, die abhängig von dem Betriebsmodus ein- oder ausgeschaltet werden können.
Durch eine eine Steuereinheit zum Betätigen des Aktuators, die dazu vorgesehen ist, abhängig von der erkannten Größe des Kochgeschirrs eine Heizzone zum Heizen des Kochgeschirrs zu definieren, kann die Heizzone durch eine geeignete Verschiebung des bewegbaren Heizelements in ihrer Position und/oder Größe an die Position und/oder Größe des Kochgeschirrs angepasst werden. Unter „vorgesehen" soll in diese Zusammenhang auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
Wenn ferner die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Anzahl von Heizelementen zum Beheizen der definierten Heizzone zu bestimmen, können die Heizleistung und eine Gesamtfläche in einem noch größeren Maße variiert werden.
Dabei kann die Heizleistung einer Heizzone im Vergleich zum Betrieb der Heizzone mit nur einem Heizelement vervielfacht werden, wenn die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Anzahl von Heizelementen zum Beheizen der definierten Heizzone abhängig von einer von einem Benutzer angeforderten Heizleistung zu bestimmen.
Alternativ oder ergänzend dazu wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das bewegbare Heizelement anwechselnd in zumindest zwei räumlich getrennte Heizzonen zum Beheizen von zwei Kochgeschirrteilen zu verfahren. Dadurch kann ein Heizelement zum simultanen Beheizen zweier Heizzonen benutzt werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn keine der beiden Heiz- zonen die volle Heizleistung des Heizelements benötigt. Aufgrund des schnellen Ansprechverhaltens von Induktionsheizkörpern ist diese Ausgestaltung der Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit solchen Induktionsheizkörpern einsetzbar. Die Frequenz, mit der das Heizelement zwischen den beiden Heizzonen verfahren wird, kann abhängig von der Geschwindigkeit bestimmt werden, mit welcher der Aktuator das Heizelement verfährt. Beispielsweise kann die der Frequenz zugeordnete Periode 1 sec bis 100 sec betragen.
Wenn das Kochfeld ferner eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Eingabekenngröße für eine Heizleistung hat, wobei die Heizzone mit dieser Heizleistung beheizt werden soll und wobei die Steuereinheit die Heizleistungen der bestimmten Anzahl von Heizelementen der betreffenden Heizzone abhängig von einer einzigen Eingabekenngröße bestimmt, kann die Heizleistung besonders flexibel an den Bedarf angepasst werden. Der Bediener muss sich nicht um die Angleichung der Heizleistung der individuellen Heizelemente kümmern. Durch eine Steuereinheit zum Betätigen des Aktuators die zumindest ein Heizelement zum Erzeugen der gewünschten Heizleistung abhängig von dem Ausgangssignal der Sensoranordnung auswählt, kann in einer vorteilhaften Weise stets dasjenige Heizele- ment ausgewählt werden, das in anderen Heizzonen am wenigsten benötigt wird. Die feste Zuordnung zwischen Heizzonen und Heizelementen kann aufgehoben werden und dadurch kann die Flexibilität gesteigert werden.
Wenn die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das Heizelement abhängig von der Größe des detektierten Kochgeschirrs auszuwählen, kann eine gleichmäßige Heizleistung auf der Grundfläche des Kochgeschirrs gewährleistet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoranordnung dazu vorgesehen ist, zum Erkennen der Größe und/oder Position des Kochgeschirrs auf der Kochfläche einen Rand des Kochgeschirrs zu detektieren. Am Rand ändern sich die optischen und die magnetischen Eigenschaften besonders abrupt, so dass eine besonders präzise Erkennung ermöglicht wird. Wenn die Lage des Rands bekannt ist, kann eine besonders gut in der Größe und Form an den Bedarf angepasste Heizzone bestimmt werden.
Durch eine Steuereinheit zum Betätigen des Aktuators, die dazu vorgesehen ist, wenigstens eines der einer Heizzone zugeordneten bewegbaren Heizelemente so zu bewegen, dass eine der Kochfläche zugewandte Fläche des Heizelements die Heizzone überstreicht, kann eine mittlere Heizleistung über eine Fläche der Heizzone weiter homogenisiert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das Heizelement auf einer periodischen Bahn zu bewegen. Dabei kann eine gleichmäßige Wärmeerzeugung mechanisch besonders einfach und robust realisiert werden, wenn die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das Heizelement auf einer Kreisbahn zu bewegen.
Hat das Kochfeld zumindest ein weiteres Heizelement, wobei der die der Aktuator dazu ausgelegt ist, das bewegbare Heizelement einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone zu bewegen, welche von dem bewegbaren Heizelement alleine beheizbar ist und das bewegbare Heizelement in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heiz- zone zu bewegen, die durch das bewegbare Heizelement und das weitere Heizelement gemeinsam beheizbar ist, kann im ersten Betriebeszustand eine kleine Heizzone und im zweiten Betriebszustand eine große Heizzone benutzt werden, wobei beide zumindest teilweise von dem gleichen bewegbaren Heizelement beheizt werden.
Die Position der großen, von beiden Heizelementen gemeinsam beheizten zweiten Heizzone kann weitestgehend frei gewählt werden, wenn das weitere Heizelement ebenfalls bewegbar ist und in dem zweiten Betriebszustand von einer Aktuatoreinheit unter die zweite Heizzone bewegt wird.
Durch zumindest vier bewegbare Heizelemente, die dazu ausgelegt sind, in einem ersten Betriebszustand kleinere Heizzonen zu beheizen und in einem zweiten Betriebszustand gemeinsam eine große Heizzone zu beheizen, kann eine besonders leistungsstarke und große, von vier Heizelementen beheizte Heizzone erreicht werden.
Ein geregelter Betrieb wird durch einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur der Kochfläche im Bereich einer Heizzone ermöglicht, wobei der Temperatursensor in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung zusammen mit dem Heizelement bewegbar ist. Durch den bewegbaren Temperatursensor kann sichergestellt werden, dass dieser stets die Temperatur in einem Zentralbereich der Heizzone misst.
Dabei kann ein Verkratzen der Kochfläche durch ein Mittel Abheben des Temperatursensors von einer Unterseite der Kochfläche während einer Bewegung des Heizelements verhindert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Kochfeld ein Mittel zum Auswählen einer Heizzone und ein Mittel zum Einstellen einer Heizleistung der ausgewählten Heizzone hat, wobei eine Steuereinheit zum Betätigen des Aktuators dazu ausgelegt ist, das bewegbare Heizelement automatisch in die ausgewählte Heizzone zu bewegen, wenn die eingestellte Heizleistung der ausgewählten Heizzone größer als Null ist und wenn sich das bewegbare Heizelement außerhalb der ausgewählten Heizzone befindet. Dadurch kann die Zuordnung der Heizelemente zu den Heizzonen weitgehend ohne expliziten Eingriff eines Benutzers erfolgen. Ein verschleißfreier und geräuscharmer Bewegungsmechanismus kann durch einen magnetischen Aktuator zum Bewegen des bewegbaren Heizelements ermöglicht werden.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds mit einer Koch- fläche mit mehreren Heizzonen mit unterschiedlichem Heizzonenmittelpunkt zum Aufstellen von Kochgeschirr mit zumindest einem unter der Kochfläche angeordneten, bewegbaren Heizelement.
Es wird vorgeschlagen, dass das bewegbare Heizelement einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone bewegt wird und das bewegbare Heizelement in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heizzone bewegt wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschrei- bung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Kochfeld mit vier Heizelementen in einer Ausgangskonfiguration mit vier Heizzonen, Fig. 2 das Kochfeld aus Figur 1 in einer Konfiguration mit einer zentralen
Heizzone, Fig. 3 das Kochfeld aus den Figuren 1 und 2 in einem Betriebszustand mit einer gigantischen Heizzone, Fig. 4 das Kochfeld aus den Figuren 1 - 3 in einer Konfiguration mit einer von zwei Heizelementen beheizten Heizzone,
Fig. 5 das Kochfeld aus den Figuren 1 - 4 in einer Konfiguration mit einer großen, von zwei Heizelementen beheizten Heizzone,
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Bewegung eines Heizelements in einer Heizzone, die einen größeren Durchmesser hat als das Heizelement, Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Bewegung eines Heizelements in einer Heizzone, deren Durchmesser mehr als doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Heizelements,
Fig. 8 ein Kochfeld mit vier großen Heizzonen und vier Heizelementen, in deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Heizzonen,
Fig. 9 eine Schematische Darstellung zu einer Sensorvorrichtung zum Erkennen einer Position und Größe von Kochgeschirr,
Fig. 10 ein alternatives Kochfeld mit zwei Heizelementen und mit einer
Vielzahl von Heizzonen, Fig. 1 1 das Kochfeld aus Figur 10 in einem Betriebszustand mit zwei Töpfen,
Fig. 12 das Kochfeld aus den Figuren 10 und 1 1 während einer ersten
Heizphase eines Betriebszustands, in dem das Heizelement abwechselnd zwei Heizzonen beheizt, Fig. 13 das Kochfeld aus den Figuren 10 - 12 während einer zweiten Heizphase eines Betriebszustands, in dem das Heizelement abwechselnd zwei Heizzonen beheizt,
Fig. 14 das Kochfeld aus den Figuren 10 - 13 während einer Heizphase nach Figur 13, in welcher sich das Heizelement innerhalb der zweiten Heizzone bewegt,
Fig. 15 ein Kochfeld mit einem beweglichen Heizelement und mit einem beweglichen Temperatursensor und einem Mittel zum Abheben des Temperatursensors von einer Unterseite des Kochfelds und
Fig. 16 eine schematische Ansicht einer Eingabeeinheit zum Eingeben ei- ner Eingabekenngröße für eine Heizleistung, mit welcher die definierte Heizzone beheizt werden soll und mit einem Mittel zum Auswählen einer Heizzone.
Figur 1 zeigt ein Kochfeld mit einer Kochfläche 10 mit mehreren Heizzonen 12a - 12d mit unterschiedlichem Heizzonenmittelpunkt zum Aufstellen von Kochgeschirr, und mit vier unter der Kochfläche 10 angeordneten, bewegbaren Heizelementen 14a - 14d mit jeweils einem Aktuator 16a - 16d zum Bewegen des jeweiligen Heizelements 14a - 14d. Die Ak- tuatoren 16a - 16d sind nur schematisch dargestellt und können einfache Elektromotoren sein, die einen Bewegungsmechanismus wie Seilzüge, Zahnstangen oder ähnliches an- treiben. Der Aktuator 16a - 16d ist dazu ausgelegt, das jeweilige bewegbare Heizelement 14a - 14d einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone 12a - 12d zu bewegen und das bewegbare Heizelement 14a - 14d in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heiz- zone 12e (Figur 2) zu bewegen, um die zweite Heizzone 12e zu beheizen. Dazu reicht der Bewegungsspielraum der Heizelemente 14a - 14d im Wesentlichen über das Gesamte Kochfeld, wobei zum Vermeiden einer Überhitzung eines hier nicht dargestellten Gehäuses ein Rand der Kochfläche 10 für das Heizelement 14a - 14d unzugänglich bleiben kann.
Die von dem Aktuatoren 16a - 16d erzeugte Bewegung wird von einer Steuereinheit 20 gesteuert oder geregelt. Die Steuereinheit 20 steuert die Bewegung der Heizelemente 14a - 14b abhängig von einem Betriebszustand, den sie zumindest teilweise selbsttätig abhängig von detektiertem Kochgeschirr bestimmt.
Die in Figur 1 dargestellte Konfiguration entspricht einer Ausgangskonfiguration, in welcher die vier Heizelemente 14a - 14d im Mittelpunkt sich jeweils im Mittelpunkt von vier gleich großen, gedachten Rechtecken befinden, in die die rechteckige Kochfläche 10 aufgeteilt werden kann. In der Ausgangskonfiguration definieren die Ränder der tellerförmi- gen Heizelemente 14a - 14d die Ränder von vier Heizzonen 12a - 12d, deren Durchmesser von 12cm im Wesentlichen, d.h. bis auf weniger als 2 cm, dem Durchmesser der Heizelemente 14a - 14d entspricht.
In dem Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Heizelemente 14a - 14d als Induktionsheizelemente ausgebildet und umfassen starke Induktionsspulen.
Das Kochfeld umfasst eine weiter unten beschriebene Sensoranordnung 18 mit einem Infrarotsensor (hier nur schematisch dargestellt), durch welchen die Steuereinheit 20 permanent überwacht, ob und an welcher Stelle ein Kochgeschirrelement, beispielsweise ein Topf, auf die Kochfläche 10 aufgestellt wird. Die Steuereinheit 20 bestimmt mit Hilfe der Sensoranordnung 18 die Kontaktfläche des Kochgeschirrelements mit der aus Glaskeramik gefertigten Kochfläche 10 und definiert eine runde Heizzone zum Heizen des erkannten Kochgeschirrs automatisch als den kleinsten möglichen Kreis, in dem die Kontaktfläche enthalten ist. Die Steuereinheit bestimmt insbesondere den Durchmesser D und das Zentrum der Heizzone. Der Durchmesser D ist eine von der Steuereinheit 20 abhängig von den Sensorsignalen der Sensoranordnung 18 berechnete Betriebskenngröße.
In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Steuereinheit 20 die Heizzone abhängig von den Sensorsignalen der Sensoranordnung 18 in einer anderen Weise, beispielsweise durch eine Auswahl einer geeigneten Form und Größe der Heizzone aus einer abzählbaren Menge von möglichen Formen und Größen der Heizzone, bestimmen.
Aus dem Folgenden wird ersichtlich werden, dass in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung die Steuereinheit 20 die Heizzone auch in Formen definieren kann, die von der Kreisform abweichen. Die Steuereinheit 20 betätigt dann im Betrieb den Aktuator 16a - 16d abhängig von den Sensorsignalen der Sensoranordnung 18 und bewegt mit Hilfe des Aktuators 16a - 16d das Heizelement 14a - 14d in die zuvor definierte Heizzone.
Nach der Definition der Heizzone bestimmt eine in der Steuereinheit 20 implementierte Steuerungssoftware eine Anzahl von Heizelementen 14a - 14d zum Beheizen der definierten Heizzone. Figur 2 zeigt das Kochfeld aus Figur 1 in einer Konfiguration mit einer großen zentralen Heizzone 12e, die von der Steuereinheit 20 aufgrund eines besonders großen, mittig auf die Kochfläche 10 aufgestellten Kochtopfs 22 definiert wurde. Da zum Beheizen der Heizzone vier Heizelemente 14a - 14d nötig sind, bewegt die Steuereinheit 20 mittels der Aktuatoren 16a - 16d die Heizelemente 14a - 14d diagonal in die Heizzone 12e bzw. unter die Heizzone 12e, so dass die Heizleistung aller vier Heizelemente 14a - 14d zum Beheizen des Kochtopfs 22 oder der Pfanne zur Verfügung steht.
Die Aktuatoren 16a - 16d sind demnach konstruktiv dazu ausgelegt, die jeweiligen bewegbaren Heizelemente 14a - 14d einem ersten Betriebszustand in jeweils eine erste, in Figur 1 dargestellte Heizzone 12a - 12d zu bewegen, welche von dem bewegbaren Heiz- element 14a - 14d alleine beheizbar ist, und das von dem entsprechenden Aktuator 16a - 16d bewegte Heizelement 14a - 14d in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite, zentrale Heizzone 12e (Figur 2) mit einem Durchmesser D zu bewegen, die durch alle vier Heizelemente 14a - 14d gemeinsam beheizbar ist. Die vier bewegbaren Heizelemente 14a - 14d sind dazu ausgelegt, in einem ersten Betriebszustand die vier kleinen Heizzo- nen 12a - 12d zu beheizen und im zweiten Betriebszustand gemeinsam eine große Heizzone 12e zu beheizen.
Wenn der Durchmesser D der von der Steuereinheit 20 aufgrund der Sensorsignale defi- nierten Heizzone einen in einer Speichereinheit gespeicherten Mindestwert übertrifft, schaltet die Steuereinheit 20 in einen Betriebsmodus, der schematisch in Figur 3 dargestellt ist. Dabei wird das Kochfeld mit einer gigantischen Heizzone 12f betrieben, indem die vier Heizelemente 14a - 14d von der Steuereinheit 20 jeweils auf einer Kreisbahn bewegt werden. Die Mittelpunkte der Kreisbahnen sind bezogen auf den Mittelpunkt der gi- gantischen, kreisförmigen Heizzone mit gleichem Radius und in gleichmäßig über den Umfang in einem Abstand von 90° verteilt. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung bewegt die Steuereinheit 20 zudem die Mittelpunkte der vier Kreisbahnen langsam um den Mittelpunkt der gigantischen Heizzone, um eine besonders gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen. In dieser Ausgestaltung der Erfindung können die Heizelemente 14a -14d auf einem karussellartigen Bewegungsmechanismus angeordnet sein und der über einen Gelenkarm mit zwei oder mehr Gelenken bewegt werden.
Figur 4 zeigt das Kochfeld aus den Figuren 1 - 3 in einer Konfiguration mit einer von zwei Heizelementen 14a - 14d beheizten Heizzone 12g. Dazu führt die Steuereinheit 20 aus- gehend von der in Figur 1 dargestellten Ausgangskonfiguration die beiden in den Figuren links dargestellten Heizelemente 14a, 14b zusammen, so dass sie die zwischen den beiden Ausgangspositionen der beiden Heizelemente 14a, 14b liegende Heizzone 12g zusammen beheizen.
Wenn eine Größe der kombinierten Heizzone 12g kleiner als ein Schwellenwert ist oder wenn ein länglicher Topf detektiert wurde, bleiben die Heizelemente 14a, 14b während einer Heizphase in den in Figur 4 dargestellten Positionen stehen. Wenn der Durchmesser D der Heizzone 12g bzw. des von der Sensoranordnung 18 detektierten Kochgeschirrs allerdings größer als ein Schwellenwert ist, bewegt die Steuereinheit 20 die der Heizzone 12g zugeordneten bewegbaren Heizelemente 14a, 14b so, dass eine der Kochfläche 10 zugewandte Fläche der Heizelemente 14a, 14b die Heizzone 12g überstreichen und im Mittel eine gleichmäßige Heizleistung erzeugen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, in denen sich die Heizelemente nie oder immer bewegen, sind natürlich denkbar. Dabei kann die Steuereinheit 20 entweder eines der Heizelemente 14a in der Mitte der Heizzone 12g festsetzen und das andere Heizelement 14b, wie in Figur 5 dargestellt, in einer Kreisbahn um das feststehende Heizelement 14a herum bewegen oder alternativ beide Heizelemente 14a, 14b auf konzentrischen oder gleichen Kreisbahnen bewegen. Ferner wäre es denkbar, beide Heizelemente 14a, 14b auf lemniskatenförmigen Bahnen zu bewegen, die beispielsweise auch um 90° gegeneinander verdreht sein könnten.
Auch wenn eine von der Steuereinheit 20 abhängig von den Sensorsignalen definierte Heizzone nur von einem der beweglichen Heizelemente 14a beheizt wird, wird das ent- sprechende Heizelement 14a in einer in Figur 6 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung von der Steuereinheit 20 auf einer periodischen Bahn bewegt. Dazu steuert die Steuereinheit 20 das Heizelement 14a auf einer Kreisbahn, wenn der Durchmesser D der Heizzone zwischen dem Durchmesser des Heizelements 14a vom 12cm und dem doppelten Durchmesser des Heizelements 14a liegt.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung zur Bewegung eines Heizelements 14a in einer Heizzone 12i, deren Durchmesser D mehr als doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Heizelements 14a. Das Heizelement 14a wird zyklisch auf die in Figur 7 durch Kreise angedeuteten Positionen bewegt, um eine möglichst homogene Heizleistung zu gewährleisten. In den angedeuteten Positionen hält das Heizelement 14a während eines Zeitintervalls inne, das abhängig von einer Ansprechzeit des Induktionssystems ist.
Figur 8 zeigt beispielhaft ein Kochfeld mit vier großen Heizzonen 12a - 12d, die jeweils in der anhand der Figur 7 erläuterten Weise von vier Heizelementen 14a - 14d beheizt wer- den, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Heizzonen 12a - 12d.
Figur 9 ist eine Schematische Darstellung zu einer alternativen Sensoranordnung 18' zum Erkennen einer Position und Größe von Kochgeschirr 22. Die Sensoranordnung 18' nutzt die Induktionsspulen der Heizelemente 14a - 14d als Sensorelemente. Die Sensoranord- nung 18' zum automatischen Erkennen einer Position und/oder Größe von auf der Kochfläche 10 aufgestelltem Kochgeschirr 22 vergleicht dazu zumindest eine Kenngröße einer Impedanz des bewegbaren induktiven Heizelements 14a in zumindest zwei Positionen. Dazu erfasst und speichert die Steuereinheit 20 die von der Sensoranordnung 18 gemessenen komplexwertigen Impedanzen und ermittelt die Verlustwinkel, also die Phase der Impedanz, die Induktivität als den Realteil der Impedanz und den Widerstand als den Realteil der Impedanz.
Wegen der in dem Kochgeschirr 22 angeordneten Induktivitäten und Heizwiderstände ist der Widerstand ungefähr proportional zum Überlapp zwischen dem Boden des Kochgeschirrs 22 und dem Heizelement 14a. Allgemein kann der Radius und der Mittelpunkt des Kochgeschirrbodens aus dem Verlauf der Impedanz während einer bezogen auf den Mittelpunkt des Bodens des Kochgeschirrs radialen Bewegung des Heizelements 14a ermittelt werden. Zum Abtasten des Kochgeschirrs kann die Steuereinheit 20 das Heizelement 14a auch über ein Raster bewegen oder einen anderen geeigneten Suchalgorithmus nutzen.
Zum Erkennen der Größe und/oder Position des Kochgeschirrs auf der Kochfläche 10 detektiert die Sensoranordnung 18' einen Rand des Kochgeschirrs 22. Die Sensoranord- nung 18' kann die Induktoren der Heizelemente 14a - 14d alternativ oder ergänzend zu dem oben beschriebenen Infrarotsensor benutzen.
Figur 10 zeigt ein alternatives Kochfeld mit nur zwei Heizelementen 14a, 14b, die eine Vielzahl von Heizzonen 12j - 12o mit sechs möglichen Heizzonenmittelpunkten beheizen können. Der Benutzer kann die Heizzone 12j — 12o über ein berührungsempfindliches Bedienfeld 24 auswählen oder die Auswahl erfolgt in einem alternativen Ausführungsbeispiel durch das Aufstellen eines Kochtopfs 22a, 22b in die Nähe des entsprechenden Heizzonenmittelpunkts. Figur 10 zeigt eine Ausgangskonfiguration des Kochfelds. Die Kochfläche 10 des Kochfelds weist aufgedruckte Markierungen zum Visualisieren der verschiedenen Heizzonenmittelpunkte auf. Da die Größe und Form der Heizzonen 12j - 12o wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen variabel ist, weisen die Bezugszeichen 12j - 12o jeweils auf die Heizzonenmittelpunkte.
Figur 1 1 zeigt das Kochfeld aus Figur 10 in einem Betriebszustand mit zwei Kochtöpfen 22a, 22b, die auf den in der Darstellung rechten oberen und rechten unteren Heizzonenmittelpunkt aufgestellt wurden. Die Kochtöpfe 22a, 22b werden mittels der Sensoranordnung 18 oder wegen der vom Benutzer getroffenen Auswahl am Bedienfeld 24 erkannt und die Steuereinheit 20 startet ein Betriebsprogramm, in dem des rechte, als Induktor ausgebildete Heizelement 14a, 14b die rechte obere Heizzone 12m und die rechte untere Heizzone 12o simultan beheizt. Ausgehend von der in Figur 10 dargestellten Ausgangskonfiguration bewegt die Steuereinheit 20 dazu das rechte der beiden Heizelemente 14a, 14b zu der rechten oberen Heizzone 12m und beheizt zunächst diese Heizzone 12m. Figur 12 zeigt das Kochfeld aus den Figuren 10 und 1 1 während der ersten Heizphase des Betriebszustands, in dem das Heizelement 14b abwechselnd zwei Heizzonen 12m, 12o beheizt.
Figur 13 zeigt das Kochfeld aus den Figuren 10 - 12 während einer zweiten Heizphase des Betriebszustands, in dem das Heizelement 14b abwechselnd zwei Heizzonen 12m, 12o beheizt. Nach dem Ende der ersten Heizphase fährt die Steuereinheit 20 das Heizelement 14b in die zweite Heizzonen 12o und schaltet es ein. Die Heizzonen 12m, 12o werden so abwechselnd beheizt, indem periodisch zwischen den Konfigurationen aus Figur 12 und Figur 13 gewechselt wird. Die Frequenz kann der Fachmann abhängig von einer Geschwindigkeit des Aktuators (nicht dargestellt) und zur Optimierung der Heizwir- kung in einer geeigneten Weise bestimmen.
Figur 14 zeigt das Kochfeld aus den Figuren 10 - 13 während einer Heizphase, die der Heizphase nach Figur 13 entspricht. Die Steuereinheit 20 bewegt während der zweiten Heizphase das Heizelement 14b auf einer Kreisbahn. Selbstverständlich kann abhängig von der Größe und Form der Heizzone 12o jede sinnvolle Bahn zur Bewegung des Heizelements 14b innerhalb der Heizzone 12o verwendet werden. Dabei sollte die Steuereinheit 20 das der Heizzone 12o zugeordnete bewegbare Heizelement 14a, 14b oder die der Heizzone 12o zugeordneten bewegbaren Heizelemente 14a, 14b so bewegen, dass eine der Kochfläche 10 zugewandte Fläche des Heizelements die Heizzone 12o im Verlauf eine Periode der Bewegung möglichst gleichmäßig überstreicht.
Figur 15 zeigt schematisch ein Kochfeld mit einem beweglichen Heizelement 14a und mit einem beweglichen Temperatursensor 26 und einem als Lineargeber ausgebildeten Mittel 28 zum Abheben des Temperatursensors 26 von einer Unterseite des Kochfelds. Vor je- der Bewegung hebt das Mittel den Temperatursensor 26 von der Unterseite des Kochfelds ab. Der Aktuator 16a bewegt dann den Temperatursensor 26 zusammen mit dem beweglichen Heizelement 14a in eine Endposition der Bewegung, in der das Mittel 28 den Temperatursensor 26 wieder an die Unterseite des Kochfelds anpresst, um einen guten Wärmekontakt zu ermöglichen. Der Temperatursensor 26 wird daher immer zusammen mit dem Heizelement 14a bewegt und er befindet sich immer in der variablen Heizzone, die das betreffende Heizelement 14a gerade beheizt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat jedes der beweglichen Heizelemente 14a - 14d eines Kochfelds einen Temperatursensor 26 von dem in Figur 15 dargestellten Typ.
Figur 16 zeigt eine schematische Ansicht einer Eingabeeinheit 30 zum Eingeben einer Eingabekenngröße für eine Heizleistung, mit welcher die definierte Heizzone beheizt werden soll und mit einem baugleich mit dem Bedienfeld 24 ausgebildeten Mittel 32 zum Auswählen einer Heizzone. Während die Eingabeeinheit 30 im Wesentlichen aus einem Drehknopf besteht, der auch durch Pfeiltasten zum Vorwählen der Heizleistung ersetzt werden könnte, besteht das Mittel 32 zum Auswählen der Heizzone im Wesentlichen aus einem berührungsempfindlichen Sensorfeld mit sechs kapazitiven Berührungssensoren, die entsprechend den Heizzonenmittelpunkten angeordnet sind.
Der Bediener kann durch einfaches Betätigen der Berührungssensoren eine Heizzone auswählen. Die Auswahl wird durch eine Leuchtdiode im Bereich des Berührungssensors und ggf. auch auf dem Kochfeld im Bereich des ausgewählten Heizzonenmittelpunkts visualisiert. Anschließend kann der Bediener über die Eingabeeinheit 30 eine gewünschte Heizleistung der Heizzone wählen. Sobald für eine der Heizzonen 12j - 12o eine von Null verschiedene Heizleistung ausgewählt wurde und wenn sich das bewegbare Heizelement 14a, 14b außerhalb der ausgewählten Heizzone befindet, bewegt die Steuereinheit 20 eines der Heizelemente 14a, 14b an die entsprechende Stelle und tastet die Größe des dort aufgestellten Kochgeschirrs in der oben beschriebenen Weise ab. Die vorgenommenen Einstellungen können über ein hier nicht dargestelltes Display angezeigt werden.
Wenn die Heizleistung einen von der Größe der abhängig von der Kochgeschirrgröße bestimmten Heizzone abhängigen Schwellenwert übertrifft, bewegt die Steuereinheit 20 selbsttätig zwei oder mehr der bewegbaren Heizelemente 14a - 14b in die betreffende Heizzone. Die Steuereinheit 20 bestimmt demach eine Anzahl von Heizelementen 14a - 14b zum Beheizen der definierten Heizzone abhängig von einer von einem Benutzer angeforderten Heizleistung.
Wenn mehrere Heizelemente 14a - 14d zum Beheizen einer Heizzone verwendet werden, steuert die Steuereinheit 20 die Heizleistungen der bestimmten Anzahl von Heiz- elementen 14a, 14b der betreffenden Heizzone abhängig von einer einzigen Eingabekenngröße, die der Bediener über die Eingabeeinheit 30 eingeben kann. Der Bediener muss also die Heizleistungen der beteiligten Heizelemente 14a, 14b nicht einzeln bestimmen.
Obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen immer nur Heizelemente 14a - 14d mit gleicher Größe und gleicher Heizleistung beschrieben sind, ist der Erfindungsgedanke natürlich auch auf Kochfelder mit Heizelementen 14a - 14d mit unterschiedlichen Heizleistungen anwendbar.
Welches der Heizelemente 14a - 14d zum Erzeugen der gewünschten Heizleistung verwendet wird, bestimmt die Steuereinheit 20 abhängig von dem Ausgangssignal der Sensoranordnung 18, so dass kurze Bewegungswege erreicht werden und Kollisionen der bewegbaren Heizelemente 14a, 14b vermieden werden können.
In der Steuereinheit 20 ist daher ein Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds mit einer Kochfläche 10 mit mehreren Heizzonen 12a - 12o zum Aufstellen von Kochgeschirr, mit zumindest einem unter der Kochfläche 10 angeordneten, bewegbaren Heizelement 14a - 14d implementiert.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das bewegbare Heizelement 14a - 14d einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone bewegt und das bewegbare Heizelement 14a - 14d wird in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heizzone bewegt. Die Heizzonen 12a - 12o können unterschiedliche Heizzonenmittelpunkte, unter- schiedliche Formen und/oder unterschiedliche Größen haben. Ferner erfolgt die Zuordnung der Heizelemente 14a - 14d zu den Heizzonen 12j - 12o abhängig von der über die Sensoreinheit detektierten Größe des detektierten Kochgeschirrs und/oder von der angeforderten Heizleistung. Bezugszeichen
10 Kochfläche
12 Heizzone
14 Heizelement
16 Aktuator
18 Sensoranordnung
20 Steuereinheit
22 Kochtopf
24 Bedienfeld
26 Temperatursensor
28 Mittel
30 Eingabeeinheit
32 Mittel

Claims

Patentansprüche
1. Kochfeld mit einer Kochfläche (10) mit mehreren Heizzonen (12a - 12o) zum Aufstellen von Kochgeschirr (22), mit zumindest einem unter der Kochfläche (10) angeordneten, bewegbaren Heizelement (14a - 14d) und mit einem Aktuator (16a - 16d) zum Bewegen des wenigstens einen bewegbaren Heizelements (14a - 14d), gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (20), die zum Betätigen des
Aktuators (16a - 16d) abhängig von wenigstens einer Betriebskenngröße (D) ausgelegt ist.
2. Kochfeld nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (16a - 16d) dazu ausgelegt ist, das bewegbare Heizelement (14a - 14d) einem ersten
Betriebszustand in eine erste Heizzone (12a - 12d) zu bewegen und das bewegbare Heizelement (14a - 14d) in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heizzone (12e - 12o) zu bewegen.
3. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine bewegbare Heizelement (14a - 14d) als induktives Heizelement ausgebildet ist.
4. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensoranordnung (18) zum Erkennen einer Position und/oder Größe von auf der Kochfläche (10) aufgestelltem Kochgeschirr (22).
5. Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu ausgelegt ist, die Bewegung des wenigstens einen bewegbaren Heiz- elements (14a - 14d) abhängig von Sensorsignalen der Sensoranordnung (18) zu steuern.
6. Kochfeld nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (18) zum automatischen Erkennen einer Position und/oder Größe von auf der Kochfläche (10) aufgestelltem Kochgeschirr zumindest eine Kenngröße einer Impedanz des bewegbaren induktiven Heizelements (14a - 14d) in zumindest zwei Positionen vergleicht.
7. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Kochfläche (10) Markierungen zum Visualisieren der verschiedenen Heizzonen (12a - 12o) aufweist.
8. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu vorgesehen ist, abhängig von der erkann- ten Größe des Kochgeschirrs (22) eine Heizzone (12a - 12o) zum Heizen des
Kochgeschirrs (22) zu definieren.
9. Kochfeld nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu vorgesehen ist, eine Anzahl von Heizelementen (14a - 14d) zum Be- heizen der definierten Heizzone (12a - 12o) zu bestimmen.
10. Kochfeld nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu vorgesehen ist, eine Anzahl von Heizelementen (14a - 14d) zum Beheizen der definierten Heizzone (12a - 12o) abhängig von einer von ei- nem Benutzer angeforderten Heizleistung zu bestimmen.
1 1. Kochfeld nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das bewegbare Heizelement (14a - 14d) anwechselnd in zumindest zwei räumlich ge- trennte Heizzonen (12a - 12o) zum Beheizen von zwei Kochgeschirrteilen (22a,
22b) zu verfahren.
12. Kochfeld nach einem der Ansprüche 8 - 1 1 , gekennzeichnet durch eine Eingabeeinheit (30) zum Eingeben einer Eingabekenngröße für eine Heizleistung, mit welcher die definierte Heizzone (12a - 12o) beheizt werden soll, wobei die Steuereinheit (20) die Heizleistungen der bestimmten Anzahl von Heizelementen (14a
- 14d) der betreffenden Heizzone (12a - 12o) abhängig von einer einzigen Eingabekenngröße bestimmt.
13. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadruch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) dazu vorgesehen ist, in einer Heizphase wenigstens eines der einer Heizzone (12a - 12o) zugeordneten bewegbaren Heizelemente (14a - 14d) so zu bewegen, dass eine der Kochfläche (10) zugewandte Fläche des Heizelements (14a - 14d) die Heizzone (12a - 12o) überstreicht.
14. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Heizelement (14a - 14d), wobei der die der Aktuator (16a
- 16d) dazu ausgelegt ist, das bewegbare Heizelement (14a - 14d) einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone (12a - 12d) zu bewegen, welche von dem bewegbaren Heizelement (14a - 14d) alleine beheizbar ist und das bewegbare Heizelement (14a - 14d) in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heizzone (12e - 12o) zu bewegen, die durch das bewegbare Heizelement (14a - 14d) und das weitere Heizelement (14a - 14d) gemeinsam beheizbar ist.
15. Kochfeld nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Heizelement (14a - 14d) ebenfalls bewegbar ist und in dem zweiten Betriebszustand von einem Aktuator (16a - 16d) unter die zweite Heizzone (12a - 12o) bewegt wird.
16. Kochfeld nach einem der Ansprüche 14 und 15, gekennzeichnet durch zumindest vier bewegbare Heizelemente (14a - 14d), die dazu ausgelegt sind, in einem ersten Betriebszustand kleinere Heizzonen (12a - 12d) zu beheizen und in einem zweiten Betriebszustand gemeinsam eine große Heizzone (12e - 12o) zu beheizen.
17. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (26) zum Messen der Temperatur der Kochfläche (10) im Bereich einer Heizzone (12a - 12o), wobei der Temperatursensor (26) mit dem Heizelement (14a - 14d) bewegbar ist.
18. Kochfeld nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Mittel (32) zum Abheben des Temperatursensors (26) von einer Unterseite der Kochfläche (10) wäh- rend einer Bewegung des Heizelements (14a - 14d).
19. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel (32) zum Auswählen einer Heizzone (12a - 12o) und durch eine Eingabeeinheit (30) zum Einstellen einer Heizleistung der ausgewählten Heizzone (12a - 12o), wobei eine Steuereinheit (20) zum Betätigen des Aktuators (16a - 16d) dazu ausgelegt ist, das bewegbare Heizelement (14a - 14d) automatisch in die ausgewählte Heizzone (12a - 12o) zu bewegen wenn die eingestellte Heizleistung der ausgewählten Heizzone (12a - 12o) größer als Null ist und wenn sich das bewegbare Heizelement (14a - 14d) außerhalb der ausgewählten Heizzone (12a - 12o) befindet.
20. Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds mit einer Kochfläche (10) mit mehreren Heizzonen (12a - 12o) zum Aufstellen von Kochgeschirr (22) und mit zumindest einem unter der Kochfläche (10) angeordneten, bewegbaren Heizelement 14a - 14d, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Heizelement (14a - 14d) einem ersten Betriebszustand in eine erste Heizzone (12a - 12d) bewegt wird und das bewegbare Heizelement (14a - 14d) in einem zweiten Betriebszustand in eine zweite Heizzone (12e - 12o) bewegt wird.
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