WO2013118026A1 - Induktionskochgerät mit ir-sensor - Google Patents

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WO2013118026A1
WO2013118026A1 PCT/IB2013/050751 IB2013050751W WO2013118026A1 WO 2013118026 A1 WO2013118026 A1 WO 2013118026A1 IB 2013050751 W IB2013050751 W IB 2013050751W WO 2013118026 A1 WO2013118026 A1 WO 2013118026A1
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WO
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sensor
cooking appliance
induction cooking
reflector
plate
Prior art date
Application number
PCT/IB2013/050751
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English (en)
French (fr)
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Wolfgang Beifuss
Uwe Has
Sergio Llorente Gil
David Paesa García
Michael Reindl
Julio Rivera Peman
Melanie SCHÖRGHOFER
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
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    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
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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 an induction cooking appliance, comprising at least one arranged below a cooktop plate infrared (IR) sensor with an IR sensor element for detecting infrared temperature of a plate on the hob remote cooking utensils.
  • IR infrared
  • DE 10 2006 026 907 A1 discloses an induction hob with a sensor device having a first sensor which can be set up to record measured values for determining a temperature of a defined preparation zone (cooking zone) on which a preparation container (cookware) for receiving a preparation material can be set up, and with an IR sensor, which is designed for detecting thermal radiation of the preparation zone and a bottom of the cookware, and an evaluation unit, which is electrically connected to the sensor and the IR sensor and with which information transmitted by the sensors, the temperature of Bodens can be determined, wherein the two sensors are arranged such that their local detection areas at least partially overlapping, in particular substantially completely overlapping, are arranged.
  • the sensors are arranged on a central recessed portion of a respective inductor, wherein each preparation zone is associated with a corresponding inductor.
  • an IR sensor element As an IR sensor for an induction hob, an IR sensor element is known, which is preceded by a lens.
  • the lens serves to focus the emanating from the bottom of the cookware IR radiation on the IR sensor element.
  • the IR sensor is mounted on a front side of a board and directed vertically forward or upward. With its rear side, the board sits on a motherboard of the induction hob.
  • an induction cooking appliance having at least one IR sensor arranged below a hob plate with an IR sensor element for detecting infrared light of a cookware placed on the hob plate, wherein the IR sensor element has at least one IR plate arranged below a hob plate.
  • Reflector is optically upstream (ie, is arranged in a beam path of the IR radiation from the cookware to the IR sensor element in front of the IR sensor element).
  • the use of the IR reflector to direct the IR light on the IR sensor element has the advantage over a plastic lens, inter alia, that on the IR reflector in contrast to the lens as a transmitted light element no or a very much lower attenuation of the IR radiation occurs.
  • attenuation could be countered with a silicon or germanium lens, with germanium being expensive and silicon disadvantageously exhibiting temperature dependence of its emission and reflection.
  • silicon a dependence of the refractive index of the temperature can occur.
  • Another problem with such lenses lies in the usually present coating (surface treatment / coating) of the silicon. Coatings are applied in order to optimize the reflection behavior and / or to define a wavelength range in which the lens has particularly high transmission.
  • the induction cooking appliance can have at least one inductor, in particular a plurality of inductors, which are arranged below the hob plate. A plurality of inductors may each be associated with a cooking zone, or a cookware may be freely positionable on the hob plate, in particular if the at least one inductor is designed as a field (comparatively smaller) of inductors.
  • a shield plate On the underside of the inductor, a shield plate may be arranged to shield the (electro) magnetic field generated by the inductor.
  • a device electronics On the underside of the shielding plate may be arranged a device electronics.
  • the device electronics may be particularly electronic switches, e.g. Semiconductor power switch, for switching on and off of the respective inductor or inductor group flowing through the excitation current.
  • the semiconductor power switches may be e.g. be designed as IGBTs, bipolar transistors, field effect transistors, etc.
  • a part of the IR sensor On the underside of the shielding plate, in particular, a part of the IR sensor is also attached, in particular also a part of an IR sensor module.
  • the IR sensor element may, for example, be an IR diode element, e.g. a diode chip.
  • the type of IR sensor element is basically not limited and may be e.g. also a Thermostapel ("Thermopile") and so on. It is a development that at least the IR sensor (and possibly additionally at least one electronic component such as a resistor, a coil, a capacitor, an integrated circuit, etc.) is arranged on a circuit board and thus forms an IR sensor module.
  • the IR sensor module and the IR sensor can be used interchangeably, if there is nothing to prevent this from the context.
  • At least one IR reflector is configured to focus the infrared light emitted from the cookware on the IR sensor element or on an area in the vicinity thereof.
  • a high IR radiation density at the location of the IR sensor element can be achieved and consequently an increased measurement accuracy.
  • the infrared light is focused on the IR sensor element or is, which allows a particularly high beam density even with small and inexpensive IR sensor elements.
  • the infrared light is focused in the vicinity (ie in particular a short distance in front of or behind the IR sensor element) or is, which is particularly easy to implement, especially if the IR Sensor element is not visible from the outside.
  • the light spot at the location of the IR sensor element is greater than with a precise focusing, but still sufficiently increased.
  • At least one IR reflector is part of the IR sensor. This allows a particularly simple construction and mounting of the IR measurement setup (with the at least one IR reflector and the IR sensor). In addition, a particularly low-adjustment and robust IR measurement setup is made possible.
  • At least one IR reflector is configured as an optical concentrator, in particular an IR reflector directly or immediately upstream of the IR sensor element.
  • a concentrator is not an imaging optic, but focuses incoming radiation with particularly high efficiency on a localized area. It is exploited that for a temperature measurement usually no image of the measuring spot is needed, but only the integral radiance, IR power or similar.
  • the concentrator is a compound elliptic con centrator (CEC) concentrator or a compound hyperbolic concentrator (CHC) concentrator.
  • CEC compound elliptic con centrator
  • CHC compound hyperbolic concentrator
  • the CEC concentrator and the CHC concentrator can be used in particular to concentrate light from a flat IR radiator within a short distance, in particular onto a surface. Such a concentrator can have a particularly low overall height.
  • a CPC compound parabolic concentrator
  • a rotationally symmetrical CPC concentrator which is also known as a Winston cone " referred to as. It is therefore a preferred embodiment that at least one IR reflector is designed as a Winston cone.
  • a non-rotationally symmetric CPC concentrator instead of a Winston Cones, another concentrator (such as a non-rotationally symmetric CPC concentrator) may be used. moreover In principle, it is also possible to use simple focusing, in particular paraboloidal, ellipsoidal or free-form IR reflectors, in particular rotationally symmetrical shell reflectors. It is also an embodiment that at least one IR reflector on a IR
  • the housing is preferably a TO housing.
  • the IR reflector has a tube or connecting piece which can be plugged onto the TO housing and in particular contacts a lateral surface of the TO housing.
  • the connection between the an IR reflector and the housing may in particular be a clamping or pressing connection and / or an adhesive connection.
  • the IR reflector has an electrically conductive, at least the IR sensor element laterally surrounding sleeve. This can shield at least the IR sensor element laterally from interference fields.
  • the IR sensor can then also be introduced into a space flooded by the (electro) magnetic alternating field generated by the coil (s), since the sleeve can protect at least the IR sensor element against destruction by these alternating fields.
  • the IR sensor can be brought particularly close to the hob plate and at least partially passed through a shielding plate.
  • the sleeve also laterally surrounds a (typically thin) reflection layer of the IR reflector. As a result, their damage or even destruction by eddy currents induced therein, in particular by the coil (s), can be avoided.
  • the sleeve may also surround electronic components and / or printed conductors.
  • the IR sensor or its field of view is directed directly to the hob plate.
  • a particularly simple and loss-free measurement setup can be made possible.
  • the IR sensor partially protrudes through a shield. This allows a particularly close approach to the coil (s) and thus to the hob plate and consequently an increased measurement accuracy. It is still an embodiment that at least one IR reflector is connected upstream of the IR sensor. This allows a freer positionability of the IR sensor, in particular in areas of lower temperature and / or in areas of larger space. Also, a horizontal position of the IR sensor is possible in a simple manner, which reduces a height. The horizontal position of the IR sensor can be achieved in particular by its arrangement or attachment to a side edge of an associated circuit board (with which the IR sensor can form an IR sensor module).
  • the at least one spaced IR reflector has an ellipsoidal basic shape.
  • the incident IR radiation can be focused on a narrow focal point, preferably on the IR sensor element or on an area in the vicinity thereof.
  • the IR sensor at least one filter is optically forward.
  • Sensor element can be suppressed by radiation (IR radiation, visible light, etc.) outside a desired spectral measuring range.
  • the IR sensor is preceded by at least one non-focusing deflection mirror. This allows an even more flexible beam guidance and even freer positioning of the IR sensor.
  • the IR sensor is arranged off-center with respect to an inductor associated therewith.
  • the inductor may have a continuous eccentric recess through which the IR radiation can fall.
  • the IR sensor is thermally connected to a heat sink. In contrast to a structure in which the IR sensor is arranged substantially directly (ie not via a dedicated heat sink) on the electronic board of the induction cooker, now heat from the IR sensor can be derived particularly effective. Consequently, the IR sensor does not heat up significantly or only minimally.
  • the IR sensor can now be brought closer to the hotplate heated during operation, which increases an evaluable IR light intensity and thus a measurement accuracy.
  • the fact that the IR sensor is thermally connected to a heat sink can mean, in particular, that heat of the IR sensor can be dissipated significantly by means of the heat sink, or heat of the IR sensor can be transmitted to the heat sink to a considerable extent.
  • the heat sink is therefore provided in particular as a dedicated heat sink for the IR sensor.
  • At least the IR sensor module is connected via the board to the heat sink.
  • an electronic circuit constructed by the at least one electronic component can be cooled. This improves reliability.
  • mounting the board is easier than on a flat surface.
  • the heat sink is a heat sink for at least one further electronic component of the induction cooking appliance, in particular circuit breaker.
  • the number of heat sinks can be limited, which simplifies installation and reduces costs.
  • the IR sensor is arranged on an upper side of the heat sink facing the hob plate.
  • the advantage is achieved that the IR sensor can be positioned in a simple manner effectively coolable plate close to the cooktop, which allows a high measurement accuracy.
  • the IR sensor or the IR sensor module alone can be at least partially shielded due to such positioning relative to the interference radiation emitted by the cooking appliance electronics on the electronic circuit board.
  • the cooling body has a plurality of, in particular mutually parallel, cooling fins and the IR sensor is arranged on at least one cooling fin.
  • the cooling ribs can in principle be arranged on each side, in particular on the upper side or on the upper side and underside of the cooling body.
  • the cooling fins are in particular continuous cooling fins, which allows effective heat dissipation and easy forced ventilation.
  • the cooling ribs can in particular be rectilinear.
  • At least one electrical supply line is laid to the IR sensor in a gap between two cooling fins, in particular of cooling fins on which the IR sensor is arranged.
  • the cooling fins provide the at least one electrical lead, e.g. Test lead, effectively shielded from interference fields, which further improves measurement accuracy in a particularly simple and cost-effective manner. It can supply lines laid in a same gap between two cooling fins, or in different columns.
  • the IR sensor is arranged in a receptacle formed by a recess of at least one cooling fin and at least the cooling fins carrying the IR sensor or whose gap can be forced through with air.
  • the part of the IR sensor or the IR sensor module which is sunk into the cooling fins is even better shielded from electromagnetic fields by the cooling fins (made of metal) surrounding it laterally.
  • the part of the IR sensor or of the IR sensor module which is sunk into the cooling ribs may in particular comprise the at least one electronic component and / or the IR sensor element.
  • cooling fins which can be forced through are covered by a cover plate, for example cooling elements arranged on the top side. rip.
  • the cover plate is in particular electrically conductive, in particular metallic, configured (for example made of aluminum), so that the region of the heat sink covered by it is also shielded from above against interference fields.
  • the IR sensor is essentially free (that is not laterally sealed). This avoids obstruction of airflow along the IR sensor.
  • the IR sensor in particular an IR reflector of the sensor, is passed through gaps with at least one cover.
  • the cover may comprise at least one thermal insulation cover (e.g., glacier or insulating board).
  • the cover may include at least one shield against an electromagnetic field (e.g., a shield plate and / or a heat sink cover).
  • the induction cooking appliance is in particular a household appliance.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of a section of an induction cooking appliance according to a first embodiment with an attached cookware;
  • FIG. 2 shows a sectional side view of an IR sensor of the induction cooking apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 3 shows an induction cooking appliance according to a second embodiment comprising a heat sink equipped with the IR sensor
  • FIG. 4 shows the heat sink equipped with the heat sink in plan view
  • 5 shows a sectional side view of a section of an induction cooking appliance according to a third embodiment with an attached cookware
  • FIG. 6 shows a sectional side view of optical components of an induction cooking appliance according to a fourth exemplary embodiment with an attached cookware.
  • FIG. 1 shows a section of an induction cooking appliance according to the invention 1 1 with a mounted thereon cookware 12, wherein the induction cooking appliance 1 1 and the cookware 12 are shown spaced apart only for clarity.
  • the induction cooking appliance 1 1 has a housing bottom 13 of a housing 14, which is covered on the top side of a hob 15 plate.
  • the hob plate 15 may for example consist of glass, including toughened glass or glass ceramic.
  • a thin plate 16 of mica e.g. for temperature shielding of under the plate 16 components.
  • annular inductor 17 Attached to the underside of the plate 16 is an annular inductor 17 which defines a carrier housing 18, e.g. plastic, comprising a field guide 19, e.g. ferrite, and a coil 20 for generating an alternating (electro) magnetic field at an associated cooking zone.
  • the alternating field has a frequency of about 25 to 30 kHz or higher. Higher values can occur especially with harmonics.
  • an induction current can be generated in a base 21 of the cooking utensil 12 set up on the respective cooking zone, which heats the base 21 for the preparation of food in the cookware 12.
  • a metallic shielding plate 22 e.g. made of aluminium.
  • the shielding plate 22 shields an electronic board 23 equipped with the device electronics at least partially against the alternating electric field.
  • the electronic board 23 rests with its unassembled rear side on the housing bottom 13.
  • both the plate 16 and the shielding plate 22 have concentric holes 25 and 26, respectively.
  • a contact Temperature sensor in the form of an NTC sensor 27 is guided through the hole 25 in the plate 16 and secured to the underside of the hob plate 15 for sensing its temperature. Electrical leads 28 of the NTC sensor 27 are led out through the hole 24 of the inductor 17 and the hole 26 of the shielding plate 22.
  • a vertically continuous recess 29 of the inductor 17 is also in the region of the inductor 17 (and thus off-center) and in the plate 16 and the shielding plate 22 each have a concentric recess 30 and 31.
  • IR infrared
  • the cooktop panel 15 is permeable to at least part of the IR measurement spectrum of the IR sensor 32, so that the IR sensor 32 can sense IR radiation IR emanating from a measurement spot M on the floor 21, and from this a temperature of the floor 21 can be derived ,
  • This temperature can be used in particular for controlling the temperature of the cookware 12 or the temperature of a content of the cookware 12, e.g. Also, the temperature may be used to detect dangerous situations (e.g., overheating of a cookware 12 filled with oil or fat), e.g. in order to avoid a fire hazard and to shut off, for example, a power supply when the contents of the cookware overheats.
  • dangerous situations e.g., overheating of a cookware 12 filled with oil or fat
  • a preferably transmissive region of the IR measurement spectrum of the IR sensor 32 is between one and five micrometers, in particular between one and three micrometers.
  • the eccentric arrangement of the IR sensor 31 has the advantage that sometimes stamps, color marks, etc., located at a center of the bottom 21 are not detected and consequently can not falsify a temperature measurement.
  • the electronic board 23 is spaced from the shielding plate 22 so as to form a space therebetween which serves as an air passage 33.
  • a fan 34 may be present, which generates a stream of air K in the air duct 3.
  • the air flow can both directly cool the electronic board 23 and also dissipate waste heat from the bottom or the inductor 17 via the shielding plate 22.
  • the induction cooking appliance 1 1 has in particular a plurality of cooking zones with a respective associated inductor 17, IR sensor 32 and NTC sensor 27 and so on.
  • the IR sensor 32 has an IR diode 41 which has an IR sensor element 43 accommodated in a metallic housing 42.
  • a window 44 On an upper side of the housing 42 is a window 44, possibly formed as a filter, through which IR radiation can fall on the IR sensor element 43.
  • the IR diode 41 On the reverse side, the IR diode 41 has electrical connections 45.
  • the housing 42 is formed as a TO ("transistor single outline") - housing.
  • the IR reflector 46 On the housing 42, an IR reflector 46 is placed.
  • the IR reflector 46 has an outer can or sleeve 47 laterally surrounding the IR diode 41.
  • the sleeve 47 is of tubular design and is made of electrically highly conductive material, e.g. Copper or aluminum.
  • the sleeve 47 may e.g. be made deep drawn or rotated.
  • the front, further opening 50 is located in the region of a front open end of the sleeve 47, which serves as a light passage opening E.
  • the neck hole 51 is closed by the IR diode 41, in particular covered. In particular, may be connected to the neck 51, a tubular nozzle 52 in the rearward direction, which is attachable to the housing 42, which simplifies assembly.
  • the light transmission opening E may be open or closed by an IR-permeable cover 50.
  • the carrier 49 has on its inner side 53 an IR-reflecting, in particular reflecting, reflection layer 54 and may be at least partially IR-mirrored on its outer side 55.
  • the reflection layer 54 is preferably a (thin) aluminum layer, which is easy and inexpensive to apply and also high reflectance (often 96% or more) allows.
  • the IR diode 41 upstream element has, inter alia, the advantage that at the IR reflector 46 in contrast to the lens as a transmitted light element no or now a much lower attenuation of the IR radiation occurs.
  • attenuation could be countered with a silicon or germanium lens, with germanium being expensive and silicon disadvantageously exhibiting temperature dependence of its emission and reflection.
  • silicon a dependence of the refractive index of the temperature can occur.
  • Another problem is the usually present coating (surface treatment / coating) of the silicon.
  • Coatings are applied to optimize the reflection behavior and / or to define a wavelength range in which the lens has a particularly high transmission. Thus, a filter function can be achieved.
  • these coatings generally tolerate only low temperatures. Since temperatures of up to more than 150 ° C. can occur in the region of the inductor 17, it is therefore to be expected that the transmission and / or the coating will be destroyed in the case of a silicon lens.
  • the optical properties of IR reflectors 46 generally do not depend on the temperature of the reflective layer 54.
  • the inner side 53 of the carrier 49 and thus also the reflection layer 54 have here in particular a form of a so-called "Winston cone".
  • the Winston cone has a paraboloid-like shape and in particular can reflect incidental, divergent radiation to a point in the region of the neck hole 51.
  • a Winston cone can also be considered as a rotationally symmetric CPC (compound parabolic concentrator) concentrator.
  • the Winston cone has the advantage, for example, of a simple paraboloid or ellipsoid, in particular the advantage of high efficiency and a high beam density at the point in the region of the neck hole 51.
  • the Winston cone may be shaped to lie on the window 44 or, preferably, to be located on the IR sensor element 43. This achieves a particularly high measuring sensitivity.
  • the inner side 53 of the support 49 here has an opening angle between about 10 ° and about 20 °.
  • a portion of the IR reflector 46 protrudes through the hole 31 in the shielding plate 22 and is thus exposed to the strong (electro) magnetic alternating field of the overlying coil 20 with high field strength.
  • the alternating field can in principle penetrate through the hole 31.
  • the sleeve 47 is made of electrically good conductive (full) material and thus can serve as a shield against the alternating field.
  • an induction of interference voltages in existing conductor loops which would otherwise disturb measurement signals and thus reduce measurement accuracy, can be avoided.
  • the IR sensor 32 is arranged vertically on a circuit board 56, which together form an IR sensor module 32, 56, if appropriate with electronic components 71 (see FIG. 4) located on the circuit board 56.
  • an optical filter and / or a diaphragm can be arranged in front of the IR sensor 32 (FIG. 3 shows an induction cooking appliance 61 according to a second embodiment, which has a heat sink 62 equipped with the IR sensor 32. 4 shows the equipped with the IR sensor 32 heat sink 62 in plan view.
  • the induction cooking appliance 61 differs from the induction cooking appliance 11 in that the IR sensor 32 and the IR sensor module 32, 56 are mounted on the heat sink 62, respectively. This allows a particularly precise sensing of the IR radiation and consequently temperature measurement on the bottom 21 of the cookware 12.
  • the heat sink 62 is made of aluminum, for example. Although the heat sink may in principle also be applied to a heat sink provided only for cooling the IR sensor 32 or the IR sensor module 32, 56, the heat sink 62 here is a combined heat sink 62, which is also used to cool at least one electronic component of the electronic circuit board 23 can be used. In the present case, the combined heat sink 62 is used for cooling electronic Switch 63, which, for example, the coils 20 of the cooking zones on and off.
  • the electronic switches 63 are here as power semiconductors, in particular IGBTs but also bipolar transistors or field effect transistors, etc., formed, and applied to the cooling surface on a lateral, planar surface 64 of the heat sink 62.
  • the heat sink 62 on its top of the hob plate 15 facing and on its supporting bottom continuous cooling fins 65 which are forcibly flowed by means of the fan 34 with air K along its longitudinal extent (ie in particular that the air K in a Gap between see two cooling fins 65 can flow).
  • a receptacle 66 is inserted in the cooling fins 65, e.g. been milled, in which the IR sensor module 32, 56 arranged or partially sunk.
  • the IR sensor module 32, 56 thus lies with its board 56 on a plurality of cooling fins 65, which have a recess in the region of the receptacle 66.
  • the cooling fins 65 in the region of the receptacle 66 can also be completely removed locally and the board 56 can be seated flat on the heat sink.
  • This arrangement has the advantage that the IR sensor module 32, 56 does not heat up significantly or only minimally due to its operation.
  • the IR sensor module 32, 56 is thermally stable, i. that it heats only slowly and uniformly at a resulting in the operation of the induction cooking appliance 61 heating and therefore in particular on the IR sensor module 32, 56 no significant temperature gradients occur.
  • the electronic components 71, the IR sensor element 43 and connecting lines 69 of the IR sensor module 32, 56 can be safely shielded from all typically occurring electric and / or magnetic fields.
  • the shielding of the electronic components or IR sensor electronics improves their sensitivity.
  • the shield is optimized by the air duct over the heat sink 62. This is especially true if this air duct is made of aluminum.
  • the connection lines 69 are for this purpose laid in particular in the recesses or gaps between the cooling fins 65, in particular to avoid interference of Interference signals in the connecting cables (EMC problems). In addition, such an arrangement is inexpensive feasible and easy to install.
  • the top of the heat sink 62 as shown in Figure 3, covered by means of a serving as an air guide and as a further shield against electrical and / or magnetic fields cover plate 67.
  • the cover plate 67 may e.g. attached to the shielding plate 22, e.g. screwed or glued be.
  • the cover plate 67 may e.g. Made of aluminum.
  • an intermediate layer 68 having a hole 70 for the implementation of the IR sensor 32.
  • the cover plate has a hole here.
  • the intermediate layer 68 serves for thermal shielding between the shielding plate 22 and the cover plate 67 and may be e.g. made of mica or insulating cardboard. It is preferred that the intermediate layer 68 cover the cover plate 67 over the entire surface, but at least in the area around the hole 70 for the implementation of the IR sensor 32 and of its sleeve 47th
  • the holes 70, 31 in the intermediate layer 68 and in the shielding plate 22 (as well as in the cover plate 67) do not close tightly against the sleeve 47, but leave an associated annular gap.
  • the sleeve 47 is thus free. Since the air flowing through the heat sink 62 air K is prevented by the IR sensor module 32, 56, in particular the sleeve 47, on a horizontal air flow, it is deflected on the sleeve 47 upwards and flows, the sleeve 47 sweeping through the Holes 70, 31 high. As a result, the sleeve 47 and the IR reflector 46 are surrounded by relatively cool air K with a relatively constant temperature and thus tempered.
  • the air K flowing around the sleeve 47 also cools or at least temperes its immediate surroundings, which further reduces disturbances in the radiation measurement.
  • the temperature stability of the IR sensor 32 is further improved.
  • the IR sensor module 32, 56 can in principle be attached as desired, for example in or on the heat sink 62, on the shielding plate 22, etc. 5 shows a sectional side view of a section of an induction cooker 81 according to a third embodiment with an attached cookware.
  • the IR sensor 32 (of which only the dish-shaped inner support 49 is shown here) is not oriented perpendicularly in the direction of the cookware 12, but horizontally.
  • an IR radiation-reflecting deflecting mirror 82 is arranged below the holes 29 to 31, which IR radiation passing through the holes 29 to 31 is at least partially directed into the IR radiation.
  • Sensor 32 deflects.
  • a distance between the IR sensor 32 and the deflection mirror 82 spaced therefrom can be as large as desired.
  • the induction cooker 81 has the advantage that the IR sensor module 32, 56 is already securely shielded by the shielding plate 22 in front of the field generated by the coil 20.
  • the sleeve 47 can also be dispensed with, or, for example. a sleeve of plastic can be used.
  • a height required for the IR sensor module 32, 56 may be lower.
  • a positioning is more flexibly selectable, e.g. also laterally next to the inductor 17. In particular, at a position adjacent to the inductor 17, the IR sensor module 32, 56 is not so much warmed up, and cooling of the sensor module 32 is structurally easier to implement.
  • FIG. 6 shows a sectional side view of optical components 92, 93, 41, 56 of an induction cooking appliance 91 according to a fourth exemplary embodiment with an attached cookware 12.
  • the deflecting mirror 92 is itself designed as a focusing element, so that can be dispensed with an IR reflector 46 on the IR diode 41 itself.
  • the deflecting mirror 92 as a focusing IR reflector is thus arranged at a distance from the IR diode 41 serving as such as an IR sensor.
  • This type of construction also permits, among other things, a simple arrangement (at least) of a spectral filter 93.
  • the deflection mirror 92 is designed here as an ellipsoidal surface (in particular as a partial surface of an ellipsoid of revolution) so that IR radiation emanating from the base 21, IR, which is directed from a virtual first focal point above the bottom 21, focused on a second focal point F2 at the location of the IR sensor element 43.
  • An advantage of the focusing, in particular ellipsoid, deflecting mirror 92 lies in the fact that adjustment problems between otherwise independent (pure) deflecting mirror and reflector accounts.
  • the IR sensor 41 is not attached to a large side surface of the board 56, but laterally to the board 56.
  • the entire IR sensor module 41, 56 then fits much easier the induction cooking appliance 91, in particular if working with deflecting mirrors.
  • the embodiments shown are highly accurate and relatively inexpensive to implement.
  • features of the various embodiments can also be combined, for example, an arrangement of the IR sensor module on a heat sink with each of the embodiments shown.
  • a simple paraboloid or ellipsoidal reflection layer or reflector can be used instead of a Winston Cones.
  • another optical concentrator may be used, e.g. another CPC concentrator (such as a non-rotationally symmetric CPC concentrator), a Compound Elliptic Concentrator (CEC) concentrator, or a Compound Hyperbolic Concentrator (CHC) concentrator.
  • CPC concentrator such as a non-rotationally symmetric CPC concentrator
  • CEC Compound Elliptic Concentrator
  • CHC Compound Hyperbolic Concentrator
  • the CEC concentrator and the CHC concentrator can be used to concentrate light from a flat IR emitter within a short distance, but mostly not to a point but to a surface. This can e.g. be advantageous in a considerably flat extended IR sensor element 43 and / or in a vertical installation with low height.
  • the IR sensor can be preceded by at least one optical element which is effective for IR light, for example at least one diaphragm, at least one filter, at least one beam-forming transmitted light element, at least one reflector, etc.
  • an imaging, in particular focusing, deflection mirror may be used together with an IR reflector mounted directly on the IR sensor.

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Abstract

Das Induktionskochgerät (1) weist mindestens einen unterhalb einer Kochfeldplatte (15) angeordneten IR-Sensor (32) mit einem IR-Sensorelement (43) zum Detektieren von Infrarotlicht (IR) eines auf der Kochfeldplatte (15) abgesetzten Kochgeschirrs (12) auf, wobei dem IR-Sensorelement (43) mindestens ein unterhalb einer Kochfeldplatte (15) angeordneter IR-Reflektor (49, 54) optisch vorgeschaltet ist.

Description

Induktionskochgerät mit IR-Sensor
Die Erfindung betrifft ein Induktionskochgerät, aufweisend mindestens einen unterhalb einer Kochfeldplatte angeordneten Infrarothcht (IR)-Sensor mit einem IR-Sensorelement zum Detektieren von Infrarothcht eines auf der Kochfeld platte abgesetzten Kochgeschirrs.
Für Kochfelder mit Kochzonen, die mit einem Widerstandsheizelement betrieben werden, ist es beispielsweise aus DE 10 2004 015255 A1 bekannt, eine Temperatur einer Seitenwand eines Kochtopfs mittels eines oberseitig aus dem Kochfeld herausragenden, einer der Kochzonen fest zugeordneten IR-Sensors seitlich abzufühlen.
Beispielsweise aus DE 10 2006 026 907 A1 bekannt ist eine Induktionskochmulde mit einer Sensorvorrichtung mit einem ersten Sensor, welcher zur Erfassung von Messwerten zur Bestimmung einer Temperatur einer definierten Zubereitungszone (Kochzone), auf der ein Zubereitungsbehälter (Kochgeschirr) zur Aufnahme eines Zubereitungsguts aufstellbar ist, und mit einem IR-Sensor, welcher zur Detektion von Wärmestrahlung der Zubereitungszone und eines Bodens des Kochgeschirrs ausgebildet ist, und einer Auswerteeinheit, welche mit dem Sensor und dem IR-Sensor elektrisch verbunden ist und mit welcher abhängig von den Sensoren übertragenen Informationen die Temperatur des Bodens ermittelbar ist, wobei die beiden Sensoren derart angeordnet sind, dass deren örtliche Erfassungsbereiche zumindest bereichsweise überlappend, insbesondere im Wesentlichen vollständig überlappend, angeordnet sind. Die Sensoren sind dazu an einem mittigen ausgesparten Bereich eines jeweiligen Induktors angeordnet, wobei jeder Zubereitungszone ein entsprechender Induktor zugeordnet ist.
Als IR-Sensor für eine Induktionskochmulde ist ein IR-Sensorelement bekannt, dem eine Linse vorgeschaltet ist. Die Linse dient zur Fokussierung der von dem Boden des Kochgeschirrs ausgehenden IR-Strahlung auf das IR-Sensorelement. Der IR-Sensor ist auf einer Vorderseite einer Platine angebracht und senkrecht nach vorne oder oben gerichtet. Mit ihrer Rückseite sitzt die Platine auf einer Hauptplatine der Induktionskochmulde auf.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Induktionskochgerät bereitzu- stellen, welches eine besonders preiswert realisierbare und/oder genaue Temperaturmessung von Kochgeschirr durch IR-Strahlungsmessung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevor- zugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Induktionskochgerät, aufweisend mindestens einen unterhalb einer Kochfeldplatte angeordneten IR-Sensor mit einem IR-Sensorelement zum Detektieren von Infrarotlicht eines auf der Kochfeldplatte abgesetzten Kochgeschirrs, wo- bei dem IR-Sensorelement mindestens ein unterhalb einer Kochfeld platte angeordneter IR-Reflektor optisch vorgeschaltet ist (d.h., in einem Strahlengang der IR-Strahlung von dem Kochgeschirr zu dem IR-Sensorelement vor dem IR-Sensorelement angeordnet ist).
Die Verwendung des IR-Reflektors, um das IR-Licht auf das IR-Sensorelement zu richten, weist gegenüber einer Linse aus Kunststoff unter anderem den Vorteil auf, dass an dem IR-Reflektor im Gegensatz zu der Linse als Durchlichtelement keine oder eine nun sehr viel geringere Dämpfung der IR-Strahlung auftritt. Bezüglich einer Linse könnte der Dämpfung mit einer Linse aus Silizium oder Germanium begegnet werden, wobei Germanium teuer ist und Silizium nachteiligerweise eine Temperaturabhängigkeit seiner Emission und Reflexion aufweist. Außerdem kann bei Silizium eine Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur auftreten. Ein weiteres Problem bei solchen Linsen liegt in der üblicherweise vorhandenen Beschichtung (Oberflächenvergütung / Coating) des Siliziums. Beschichtungen werden aufgebracht, um das Reflexionsverhalten zu optimieren und/oder einen Wellenlängenbereich zu definieren, in welchem die Linse besonders hohe Trans- mission aufweist. Damit kann eine Filterfunktion erreicht werden. Diese Beschichtungen vertragen im Allgemeinen jedoch nur geringe Temperaturen. Da im Bereich eines Induktors Temperaturen von bis zu über 150 °C auftreten können, ist bei einer Siliziumlinse daher mit Störungen der Transmission und/oder mit einer Zerstörung der Beschichtung zu rechnen. Die optischen Eigenschaften von IR-Reflektoren hängen dagegen im Allgemei- nen nicht von der Temperatur ihrer Reflexionsoberfläche, insbesondere Reflexionsschicht, ab. Die geringere Dämpfung und geringere Temperaturabhängigkeit des mindestens einen IR-Reflektors verbessert eine Messgenauigkeit und ist zudem preiswert umsetzbar. Das Induktionskochgerät kann mindestens einen Induktor, insbesondere mehrere Induktoren, aufweisen, welcher unterhalb der Kochfeldplatte angeordnet sind. Mehreren Induktoren kann jeweils eine Kochzone zugeordnet sein, oder ein Kochgeschirr kann frei auf der Kochfeldplatte positionierbar sein, insbesondere falls der mindestens eine Induktor als ein Feld (vergleichsweise kleiner) von Induktoren ausgebildet ist.
Unterseitig des Induktors mag ein Abschirmblech angeordnet sein, um das von dem Induktor erzeugte (elektro)magnetische Feld abzuschirmen. Unterseitig des Abschirmblechs mag eine Geräteelektronik angeordnet sein. Die Geräteelektronik mag insbesondere elektronische Schalter, z.B. Halbleiter-Leistungsschalter, zum Ein- und Ausschalten eines den jeweiligen Induktor oder Induktorgruppe durchfließenden Erregerstroms aufweisen. Die Halbleiter-Leistungsschalter können z.B. als IGBTs, Bipolartransitoren, Feldeffekttransistoren usw. ausgebildet sein. Unterseitig des Abschirmblechs ist insbesondere auch ein Teil des IR-Sensors angebracht, insbesondere auch ein Teil eines IR-Sensormoduls.
Das IR-Sensorelement kann beispielsweise ein IR-Diodenelement, z.B. ein Diodenchip, sein. Jedoch ist die Art des IR-Sensorelements grundsätzlich nicht beschränkt und kann z.B. auch ein Thermostapel ("Thermopile") usw. sein. Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest der IR-Sensor (und ggf. zusätzlich mindestens ein elektronisches Bauelement wie ein Widerstand, eine Spule, ein Kondensator, ein integrierter Schaltkreis usw.) auf einer Platine angeordnet ist und damit ein IR-Sensormodul bildet. Im Folgenden können IR-Sensormodul und IR-Sensor austauschbar verwendet werden, falls diesem aus dem Zusammenhang heraus nichts entgegensteht.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens ein IR-Reflektor dazu ausgestaltet ist, das von dem Kochgeschirr ausgestrahlte Infrarotlicht auf das IR-Sensorelement oder auf einen Bereich in der Nähe davon zu fokussieren. Dadurch kann eine hohe IR-Strahldichte am Ort des IR-Sensorelements erreicht werden und folglich eine erhöhte Messgenauig- keit. Es ist eine Weiterbildung, dass das Infrarotlicht auf das IR-Sensorelement fokussiert wird oder ist, was eine besonders hohe Strahldichte auch bei kleinen und preiswerten IR- Sensorelementen ermöglicht. Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Infrarotlicht in die Nähe (d.h. insbesondere in kurzem Abstand vor oder hinter das IR-Sensorelement) fokussiert wird oder ist, was besonders einfach umzusetzen ist, speziell falls das IR- Sensorelement nicht von außen sichtbar ist. Dabei ist der Lichtfleck am Ort des IR- Sensorelements größer als bei einer genauen Fokussierung, aber immer noch ausreichend erhöht. Insbesondere kann auf ein Fenster oder Filter eines das IR-Sensorelement umgebenden Gehäuses fokussiert werden oder sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein IR-Reflektor einen Teil des IR- Sensors darstellt. Dies erlaubt einen besonders einfachen Aufbau und Montage des IR- Messaufbaus (mit dem mindestens einen IR-Reflektor und dem IR-Sensor). Zudem wird ein besonders justagearmer und robuster IR-Messaufbau ermöglicht.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein IR-Reflektor als ein optischer Konzentrator ausgestaltet ist, insbesondere ein dem IR-Sensorelements direkt oder unmittelbar vorgeschalteter IR-Reflektor. Ein Konzentrator ist keine abbildende Optik, sondern fokussiert eingehende Strahlung mit besonders hoher Effizienz auf eine lokal begrenzte Fläche. Dabei wird ausgenutzt, dass für eine Temperaturmessung in der Regel keine Abbildung des Messflecks benötigt wird, sondern lediglich die integrale Strahldichte, IR-Leistung o.ä.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Konzentrator ein CEC ("Compound Elliptic Concentra- tor")-Konzentrator oder ein CHC ("Compound Hyperbolic Concentrator")-Konzentrator ist. Der CEC-Konzentrator und der CHC-Konzentrator können insbesondere dazu verwendet werden, Licht eines flächigen IR-Strahlers innerhalb einer kurzen Strecke zu konzentrieren, insbesondere auf eine Fläche. Ein solcher Konzentrator kann eine besonders geringe Bauhöhe aufweisen.
Jedoch wird zur Erzeugung einer besonders hohen Strahldichte auf einer besonders kleinen, insbesondere annähernd punktartigen Fläche des IR-Sensorelements die Verwendung eines CPC („Compound Parabolic Concentrator")-Konzentrators bevorzugt, insbesondere eines rotationssymmetrisches CPC-Konzentrators, welcher auch als ein„Winston Cone" bezeichnet wird. Es ist also eine bevorzugte Ausgestaltung, dass mindestens ein IR-Reflektor als ein Winston-Cone ausgestaltet ist.
Jedoch mag grundsätzlich anstelle eines Winston-Cones auch ein anderer Konzentrator (wie z.B. ein nicht-rotationssymmetrischer CPC-Konzentrator) eingesetzt werden. Zudem sind grundsätzlich auch einfache fokussierende, insbesondere paraboloid, ellipsoid oder auch frei geformte IR- Reflektoren einsetzbar, insbesondere rotationssymmetrische Schalenreflektoren. Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein IR-Reflektor auf ein das IR-
Sensorelement umgebendes Gehäuse aufgesetzt, insbesondere aufgesteckt, ist. So wird eine exakte Positionierung und ein einfacher Zusammenbau ermöglicht. Das Gehäuse ist bevorzugt ein TO-Gehäuse. Der IR-Reflektor weist insbesondere ein Rohr oder Stutzen auf, der auf das TO-Gehäuse aufsteckbar ist und insbesondere eine seitliche Fläche des TO-Gehäuses kontaktiert. Die Verbindung zwischen dem ein IR-Reflektor und dem Gehäuse kann insbesondere eine Klemm- oder Press-Verbindung und/oder eine Haftverbindung sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der IR-Reflektor eine elektrisch leitfähige, zumindest das IR-Sensorelement seitlich umgebende Hülse aufweist. Diese kann zumindest das IR- Sensorelement seitlich von Störfeldern abschirmen. Zudem kann der IR-Sensor dann auch in einen von dem durch die Spule(n) erzeugten (elektro)magnetischen Wechselfeld durchfluteten Raum eingebracht werden, da die Hülse zumindest das IR-Sensorelement vor einer Zerstörung durch diese Wechselfelder schützen kann. So kann der IR-Sensor besonders nah an die Kochfeldplatte herangeführt werden und zumindest teilweise auch durch ein Abschirmblech hindurch geführt werden. Es ist besonders bevorzugt, dass die Hülse auch eine (typischerweise dünne) Reflexionsschicht des IR-Reflektors seitlich umgibt. Dadurch kann deren Beschädigung oder sogar Zerstörung durch darin, insbesondere durch die Spule(n), induzierte Wirbelströme vermieden werden. Die Hülse mag auch elektronische Bauelemente und/oder Leiterbahnen umgeben.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der IR-Sensor bzw. dessen Blickfeld direkt auf die Kochfeld platte gerichtet ist. So kann ein besonders einfacher und verlustfreier Messaufbau ermöglicht werden.
Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass der IR-Sensor teilweise durch ein Abschirmblech ragt. Dies ermöglicht eine besonders nahe Heranbringung an die Spule(n) und damit an die Kochfeldplatte und folglich eine erhöhte Messgenauigkeit. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein IR-Reflektor dem IR-Sensor beabstandet vorgeschaltet ist. Dadurch wird eine freiere Positionierbarkeit des IR-Sensors ermöglicht, insbesondere in Bereichen geringerer Temperatur und/oder in Bereichen größeren Bauraums. Auch wird so auf einfache Weise eine horizontale Lage des IR-Sensors ermöglicht, was eine Bauhöhe reduziert. Die horizontale Lage des IR-Sensors kann insbesondere durch seine Anordnung oder Befestigung an einem Seitenrand einer zugehörigen Platine (mit welcher der IR-Sensor ein IR-Sensormodul bilden kann) erreicht werden.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine beabstandete IR- Reflektor eine ellipsoide Grundform aufweist. Dadurch kann zumindest ein Teil der einfallenden IR-Strahlung auf einen eng begrenzten Brennpunkt fokussiert werden, bevorzugt auf das IR-Sensorelement oder auf einen Bereich in der Nähe davon.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass dem IR-Sensor mindestens ein Filter optisch vor- geschaltet ist. Dadurch können insbesondere Störeffekte auf den Betrieb des IR-
Sensorelements durch Strahlung (IR-Strahlung, sichtbares Licht usw.) außerhalb eines gewünschten spektralen Messbereichs unterdrückt werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass dem IR-Sensor mindestens ein nicht fokussierender Umlenkspiegel vorgeschaltet ist. Dies ermöglicht eine noch flexiblere Strahlführung und noch freiere Positionierbarkeit des IR-Sensors.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass dem IR-Sensor in Bezug auf einen ihm zugeordneten Induktor außermittig angeordnet ist. Dies weist den Vorteil auf, dass manchmal an einer Mitte des Bodens eines Kochgeschirrs befindliche Stempel, Farbmarkierungen usw. nicht erfasst werden und folglich eine Temperaturmessung nicht verfälschen können. Für diese Ausgestaltung mag insbesondere der Induktor eine durchgehende außermittige Aussparung aufweisen, durch welche hindurch die IR-Strahlung fallen kann. Es ist eine Weiterbildung, dass der IR-Sensor mit einem Kühlkörper thermisch verbunden ist. Im Gegensatz zu einem Aufbau, bei dem der IR-Sensor im Wesentlichen direkt (d.h. nicht über einen dedizierten Kühlkörper) an der Elektronikplatine des Induktionskochgeräts angeordnet ist, kann nun Wärme von dem IR-Sensor besonders effektiv abgeleitet werden. Der IR-Sensor erwärmt sich folglich nicht wesentlich bzw. nur minimal. Zudem können so an dem IR-Sensor zeitliche und/örtliche Temperaturgradienten vermieden oder zumindest stark unterdrückt werden. Dies wiederum ermöglicht eine zeitlich stabile IR- Messung und entsprechend hohe Messgenauigkeit. Darüber hinaus kann der IR-Sensor nun näher an die sich im Betrieb erwärmende Kochfeldplatte herangebracht werden, was eine auswertbare IR-Lichtstärke und so auch eine Messgenauigkeit erhöht.
Dass der IR-Sensor mit einem Kühlkörper thermisch verbunden ist, kann insbesondere bedeuten, dass Wärme des IR-Sensors mittels des Kühlkörpers signifikant ableitbar ist bzw. Wärme des IR-Sensors in erheblichem Maß auf den Kühlkörper übertragbar ist. Der Kühlkörper ist also insbesondere als ein dedizierter Kühlkörper für den IR-Sensor vorgesehen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest das IR-Sensormodul über die Platine mit dem Kühlkörper verbunden ist. So kann zusätzlich noch eine durch das mindestens eine elekt- ronische Bauelement aufgebaute elektronische Schaltung gekühlt werden. Dies verbessert eine Ausfallsicherheit. Zudem ist eine Montage der Platine so einfacher als auf einer planen Fläche.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper einen Kühlkörper für mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement des Induktionskochgeräts, insbesondere Leistungsschalter, darstellt. So kann die Zahl der Kühlkörper begrenzt werden, was eine Montage vereinfacht und Kosten senkt.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der IR-Sensor auf einer der Kochfeldplatte zuge- wandten Oberseite des Kühlkörpers angeordnet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der IR-Sensor auf einfache Weise effektiv kühlbar nahe an der Kochfeld platte positionierbar ist, was eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht. Zudem können der IR-Sensor oder das IR-Sensormodul alleine schon aufgrund einer solchen Positionierung gegenüber von der Kochgerätelektronik auf der Elektronikplatine ausgesandter Störstrahlung zumin- dest teilweise abgeschirmt werden.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Kühlkörper mehrere, insbesondere parallel zueinander angeordnete, Kühlrippen aufweist und der IR-Sensor auf mindestens einer Kühlrippe angeordnet ist. Die ermöglicht eine besonders einfache Montage, insbe- sondere Auflage auf den Kühlkörper. Die Kühlrippen können grundsätzlich an jeder Seite angeordnet sein, insbesondere an der Oberseite oder an Oberseite und Unterseite des Kühlkörpers. Die Kühlrippen sich insbesondere durchgehende Kühlrippen, was eine effektive Wärmeabgabe und eine einfache Zwangsbelüftung ermöglicht. Die Kühlrippen kön- nen insbesondere geradlinig sein.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mindestens eine elektrische Zuleitung zu dem IR- Sensor in einem Spalt zwischen zwei Kühlrippen verlegt ist, insbesondere von Kühlrippen, auf denen der IR-Sensor angeordnet ist. Durch die Kühlrippen wird die mindestens eine elektrische Zuleitung, z.B. Messleitung, gegenüber Störfeldern effektiv abgeschirmt, was eine Messgenauigkeit auf besonders einfache und preiswerte Weise noch weiter verbessert. Es können Zuleitungen in einem gleichen Spalt zwischen zwei Kühlrippen verlegt, oder in unterschiedlichen Spalten. Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der IR-Sensor in einer durch einen Rücksprung mindestens einer Kühlrippe gebildeten Aufnahme angeordnet ist und zumindest die den IR-Sensor tragenden Kühlrippen bzw. deren Spalt mit Luft zwangsdurchströmbar sind. Dadurch wird zumindest der in die Kühlrippen versenkte Teil des IR-Sensors bzw. des IR- Sensormoduls durch die (Kühl-)Luft angeblasen und folglich zusätzlich gekühlt. Darüber hinaus wird die auf den IR-Sensor bzw. das IR-Sensormodul auftreffende Luft entlang des aus den Kühlrippen herausstehenden Teils abgelenkt, so dass auch noch dieser gekühlt wird. Bei einem an einer Oberseite des Kühlkörpers angeordneten IR-Sensor usw. wird so zudem ein nach ober gerichteter Luftstrom erzeugt, welcher die an oder vor dem IR- Sensor usw. angeordneten Bauteile kühlt. Folglich kann der IR-Sensor bzw. das IR- Sensormodul unter Beibehaltung einer hohen Messgenauigkeit noch näher an die Kochfeldplatte herangeführt werden. Darüber hinaus wird zumindest der in die Kühlrippen versenkte Teil des IR-Sensors bzw. des IR-Sensormoduls durch die ihn bzw. es seitlich umgebenden Kühlrippen (aus Metall) noch besser gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt. Der in die Kühlrippen versenkte Teil des IR-Sensors bzw. des IR-Sensormoduls kann insbesondere das mindestens eine elektronische Bauteil und/oder das IR- Sensorelement umfassen.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass zumindest einige der zwangsdurchströmbaren Kühlrippen mittels einer Abdeckplatte abgedeckt sind, z.B. oberseitig angeordnete Kühl- rippen. Dies ermöglicht einen ausreichend starken Luftstrom über die gesamte Länge dieser Kühlrippen und damit einen besonders gleichmäßigen und starken Kühleffekt. Die Abdeckplatte ist insbesondere elektrisch leitfähig, insbesondere metallisch, ausgestaltet (z.B. aus Aluminium), so dass der davon überdeckte Bereich des Kühlkörpers auch von oben gegen Störfelder abgeschirmt ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der IR-Sensor im Wesentlichen freisteht (also seitlich nicht abgedichtet ist). Dadurch wird eine Behinderung eines Luftstroms entlang des IR-Sensors vermieden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der IR-Sensor, insbesondere ein IR-Reflektor des Sensors, spaltbehaftet durch mindestens eine Abdeckung hindurchgeführt ist. So kann der IR-Sensor besonders nahe an die Kochplattenabdeckung herangeführt werden. Die Abdeckung kann mindestens eine Abdeckung zur thermischen Isolierung (z.B. aus Glim- mer oder Isolierpappe) umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Abdeckung mindestens eine Abschirmung gegenüber einem elektromagnetischen Feld sein (z.B. ein Abschirmblech und/oder eine Abdeckung eines Kühlkörpers) umfassen.
Das Induktionskochgerät ist insbesondere ein Haushaltsgerät.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Induktionskochgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem aufgesetzten Kochgeschirr;
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen IR-Sensor des Induktionskochgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig.3 zeigt ein Induktionskochgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel aufweisend einen mit dem IR-Sensor ausgerüsteten Kühlkörper;
Fig.4 zeigt den mit dem IR-Sensor ausgerüsteten Kühlkörper in Draufsicht; Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Induktionskochgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem aufgesetzten Kochgeschirr; und
Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht optische Komponenten eines In- duktionskochgeräts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit einem aufgesetzten Kochgeschirr.
Fig.1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Induktionskochgerät 1 1 mit einem darauf aufgesetzten Kochgeschirr 12, wobei das Induktionskochgerät 1 1 und das Kochgeschirr 12 lediglich zur übersichtlichen Darstellung beabstandet zueinander eingezeichnet sind.
Das Induktionskochgerät 1 1 weist einen Gehäuseboden 13 eines Gehäuses 14 auf, welches oberseitig von einer Kochfeld platte 15 abgedeckt ist. Die Kochfeld platte 15 kann beispielsweise aus Glas, einschließlich Hartglas, oder Glaskeramik bestehen. Unmittelbar unterhalb der Kochfeldplatte 15 befindet sich eine dünne Platte 16 aus Glimmer, z.B. zur Temperaturabschirmung von unter der Platte 16 befindlichen Bauteilen.
An der Unterseite der Platte 16 ist ein ringförmiger Induktor 17 angebracht, welcher ein Trägergehäuse 18, z.B. aus Kunststoff, aufweist, das eine Feldführung 19, z.B. aus Ferrit, und eine Spule 20 zum Erzeugen eines (elektro)magnetischen Wechselfelds an einer zugeordneten Kochzone aufweist. Das Wechselfeld weist eine Frequenz von ca. 25 bis 30 kHz oder höher auf. Höhere Werte können speziell bei Oberwellen auftreten. Durch das magnetische Wechselfeld kann in einem Boden 21 des auf der jeweiligen Kochzone auf- gestellten Kochgeschirrs 12 ein Induktionsstrom erzeugt werden, welcher den Boden 21 zur Zubereitung von in dem Kochgeschirr 12 befindlicher Speise erwärmt.
Unterhalb des Induktors 17 befindet sich ein metallisches Abschirmblech 22, z.B. aus Aluminium. Das Abschirmblech 22 schirmt eine mit der Geräteelektronik bestückte Elekt- ronikplatine 23 zumindest teilweise gegen das elektrische Wechselfeld ab. Die Elektronikplatine 23 liegt mit ihrer nicht bestückten Rückseite auf dem Gehäuseboden 13 auf.
Im Bereich eines mittigen Lochs 24 des ringförmigen Induktors 17 weisen sowohl die Platte 16 als auch das Abschirmblech 22 konzentrische Löcher 25 bzw. 26 auf. Ein Kontakt- temperatursensor in Form eines NTC-Sensors 27 ist durch das Loch 25 in der Platte 16 geführt und an der Unterseite der Kochfeldplatte 15 zur Abfühlung ihrer Temperatur befestigt. Elektrische Leitungen 28 des NTC-Sensors 27 werden durch das Loch 24 des Induktors 17 und das Loch 26 des Abschirmblechs 22 herausgeführt.
Auch im Bereich des Induktors 17 (und damit außermittig) befindet sich eine senkrecht durchgehende Aussparung 29, und in der Platte 16 und in dem Abschirmblech 22 jeweils eine dazu konzentrische Aussparung 30 bzw. 31. Unterhalb der Aussparung 29 des Induktors 17 befindet sich ein Infrarot (IR)-Sensor 32, welcher in die Aussparung 31 des Abschirmblechs 22 eingeschoben ist und dessen Blickfeld durch die Aussparungen 29 und 30 auf die Kochfeld platte 15 gerichtet ist. Die Kochfeldplatte 15 ist für zumindest einen Teil des IR-Messspektrums des IR-Sensors 32 durchlässig, so dass der IR-Sensor 32 von einem Meßfleck M an dem Boden 21 ausgehende IR-Strahlung IR abfühlen kann und daraus eine Temperatur des Bodens 21 ableitbar ist.
Diese Temperatur kann insbesondere zur Regelung der Temperatur des Kochgeschirrs 12 bzw. der Temperatur eines Inhalts des Kochgeschirrs 12 verwendet werden, z.B. zum Braten, Grillen, Frittieren oder dgl. Auch mag die Temperatur zur Erkennung von gefährlichen Situationen (z.B. einer Überhitzung eines mit Öl oder Fett gefüllten Kochgeschirrs 12) herangezogen werden, z.B. um eine Brandgefahr zu vermeiden und dazu beispielsweise eine Energiezufuhr abzuschalten, wenn sich der Inhalt des Kochgeschirrs überhitzt.
Ein bevorzugt durchlässiger Bereich des IR-Messspektrums des IR-Sensors 32 liegt zwischen einem und fünf Mikrometern, insbesondere zwischen ein und drei Mikrometern. Mittels der durch den NTC-Sensor 27 abgefühlten Temperatur der Kochfeldplatte 15 kann eine Messverfälschung der IR-Messung des Bodens 21 aufgrund der Temperatur der Kochfeldplatte 15 korrigiert werden.
Die außermittige Anordnung des IR-Sensors 31 weist den Vorteil auf, dass manchmal an einer Mitte des Bodens 21 befindliche Stempel, Farbmarkierungen usw. nicht erfasst werden und folglich eine Temperaturmessung nicht verfälschen können.
Die Elektronikplatine 23 ist von dem Abschirmblech 22 beabstandet, so dass sich dazwischen ein Raum bildet, welcher als ein Luftkanal 33 dient. An dem Luftkanal 33 kann z.B. seitlich ein Lüfter 34 vorhanden sein, welcher in dem Luftkanal 3 einen Strom von Luft K erzeugt. Der Luftstrom kann sowohl die Elektronikplatine 23 direkt kühlen als auch Abwärme von dem Boden bzw. dem Induktor 17 über das Abschirmblech 22 abführen. Das Induktionskochgerät 1 1 weist insbesondere mehrere Kochzonen mit einem jeweils zugeordneten Induktor 17, IR-Sensor 32 und NTC-Sensor 27 usw. auf.
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht den IR-Sensor 32 in höherer Genauigkeit. Der IR-Sensor 32 weist eine IR-Diode 41 auf, welche ein in einem metallischen Ge- häuse 42 untergebrachtes IR-Sensorelement 43 aufweist. An einer Oberseite des Gehäuses 42 befindet sich ein, ggf. als Filter ausgebildetes, Fenster 44, durch das IR-Strahlung auf das IR-Sensorelement 43 fallen kann. Rückseitig weist die IR-Diode 41 elektrische Anschlüsse 45 auf. Das Gehäuse 42 ist als ein TO ("Transistor Single Outline")-Gehäuse ausgebildet.
Auf das Gehäuse 42 ist ein IR-Reflektor 46 aufgesetzt. Der IR-Reflektor 46 weist eine die IR-Diode 41 seitlich umgebende äußere Kanne oder Hülse 47 auf. Die Hülse 47 ist rohr- förmig ausgestaltet und besteht aus elektrisch gut leitfähigem Material, z.B. Kupfer oder Aluminium. Die Hülse 47 kann z.B. tiefgezogen oder gedreht hergestellt sein.
An ihrer vorderseitigen Kante 48 setzt ein schalenförmiger innerer Träger 49 aus Kunststoff an, der von der Hülse 47 umgeben ist und eine vorderseitige Lichtaustrittsöffnung E und eine rückseitige Öffnung ("Halsloch") 51 aufweist. Die vorderseitige, weitere Öffnung 50 befindet sich im Bereich eines vorderen offenen Endes der Hülse 47, welches als Lichtdurchlassöffnung E dient. Das Halsloch 51 ist durch die IR-Diode 41 verschlossen, insbesondere abgedeckt. Insbesondere mag an das Halsloch 51 ein rohrformiger Stutzen 52 in rückwärtiger Richtung anschließen, welcher auf das Gehäuse 42 aufsteckbar ist, was eine Montage vereinfacht. Die Lichtdurchlassöffnung E kann offen oder durch eine IR-durchlässige Abdeckung 50 verschlossen sein.
Der Träger 49 weist an seiner Innenseite 53 eine IR-reflektierende, insbesondere spiegelnde, Reflexionsschicht 54 und mag an seiner Außenseite 55 zumindest teilweise IR- verspiegelt sein. Die Reflexionsschicht 54 ist bevorzugt eine (dünne) Aluminiumschicht, welche einfach und preiswert aufbringbar ist und zudem hohe Reflexionsgrade (von häufig 96% oder mehr) ermöglicht.
Die Verwendung eines IR-Reflektors 46 bzw. einer Reflexionsschicht 54 gegenüber einer Linse aus Kunststoff als strahlbündelndem oder fokussierenden, der IR-Diode 41 vorgeschaltetem Element weist unter anderem den Vorteil auf, dass an dem IR-Reflektor 46 im Gegensatz zur Linse als Durchlichtelement keine oder eine nun sehr viel geringere Dämpfung der IR-Strahlung auftritt. Bezüglich einer Linse könnte der Dämpfung mit einer Linse aus Silizium oder Germanium begegnet werden, wobei Germanium teuer ist und Silizium nachteiligerweise eine Temperaturabhängigkeit seiner Emission und Reflexion aufweist. Außerdem kann bei Silizium eine Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur auftreten. Ein weiteres Problem liegt in der üblicherweise vorhandenen Beschichtung (Oberflächenvergütung / Coating) des Siliziums. Beschichtungen werden aufgebracht, um das Reflexionsverhalten zu optimieren und/oder einen Wellenlängenbereich zu definieren, in welchem die Linse besonders hohe Transmission aufweist. Damit kann eine Filterfunktion erreicht werden. Diese Beschichtungen vertragen im Allgemeinen jedoch nur geringe Temperaturen. Da im Bereich des Induktors 17 Temperaturen von bis zu über 150 °C auftreten können, ist bei einer Siliziumlinse daher mit Störungen der Transmission und/oder mit einer Zerstörung der Beschichtung zu rechnen. Die optischen Eigenschaften von IR-Reflektoren 46 hängen dagegen im Allgemeinen nicht von der Temperatur der Reflexionsschicht 54 ab.
Die Innenseite 53 des Trägers 49 und damit auch die Reflexionsschicht 54 weisen hier speziell eine Form eines sog. "Winston-Cone" auf. Der Winston-Cone weist eine einem Rotationsparaboloiden ähnelnde Form auf und kann insbesondere einfallende, divergente Strahlung in einen Punkt im Bereich des Halslochs 51 reflektieren. Ein Winston-Cone kann auch als ein rotationssymmetrischer CPC ("Compound Parabolic Concentrator")- Konzentrator angesehen werden. Der Winston-Cone weist gegenüber z.B. einem einfachen Paraboloid oder Ellipsoid insbesondere den Vorteil einer hohen Effizienz und einer hohen Strahldichte an dem Punkt im Bereich des Halslochs 51 auf. Der Winston-Cone mag beispielsweise so geformt sein, dass dieser Punkt auf dem Fenster 44 liegt oder sich, bevorzugt, an dem IR-Sensorelement 43 befindet. So wird eine besonders hohe Meßempfindlichkeit erreicht. Die Innenseite 53 des Trägers 49 weist hier einen Öffnungswinkel zwischen ca. 10° und ca. 20° auf. Ein Teil des IR- Reflektors 46 ragt durch das Loch 31 in dem Abschirmblech 22 und ist folglich dem starken (elektro)magnetischen Wechselfeld der darüberliegenden Spule 20 mit hoher Feldstärke ausgesetzt. Auch kann das Wechselfeld grundsätzlich durch das Loch 31 dringen. Um eine Störung durch dieses Wechselfeld zu vermeiden, besteht die Hülse 47 aus elektrisch gut leitfähigem (Voll-)Material und kann folglich als eine Abschirmung gegenüber dem Wechselfeld dienen. So kann insbesondere eine Induzierung von Störspannungen in vorhandenen Leiterschleifen, welche ansonsten Messsignale stören und so eine Messgenauigkeit reduzieren würden, vermieden werden. Auch kann dadurch eine Erzeugung von erheblichen Wirbelströmen in der Reflexionsschicht 54 vermieden werden, welche Wirbelströme ansonsten die Reflexionsschicht 54 schädigen oder sogar zerstören könnten (z.B. durch eine durch Erwärmung, durch eine Elektromigration oder durch eine Kombination beider Effekte). Der IR-Sensor 32 ist hier senkrecht stehend auf einer Platine 56 angeordnet, welche zusammen, ggf. mit auf der Platine 56 befindlichen elektronischen Bauelementen 71 (siehe Fig.4) ein IR-Sensormodul 32, 56 bilden. Vor dem IR-Sensor 32 kann bei Bedarf ein optisches Filter und/oder eine Blende angeordnet sein (o.Abb.). Fig.3 zeigt ein Induktionskochgerät 61 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das einen mit dem IR-Sensor 32 ausgerüsteten Kühlkörper 62 aufweist. Fig.4 zeigt den mit dem IR-Sensor 32 ausgerüsteten Kühlkörper 62 in Draufsicht.
Das Induktionskochgerät 61 unterscheidet sich von dem Induktionskochgerät 1 1 dadurch, dass der IR-Sensor 32 bzw. das IR-Sensormodul 32, 56 auf dem Kühlkörper 62 angebracht ist. Dadurch wird eine besonders präzise Abfühlung der IR-Strahlung und folglich Temperaturmessung an dem Boden 21 des Kochgeschirrs 12 ermöglicht. Der Kühlkörper 62 besteht beispielsweise aus Aluminium. Obwohl der Kühlkörper grundsätzlich auch auf einem nur zur Kühlung des IR-Sensors 32 bzw. des IR-Sensormoduls 32, 56 vorgesehenen Kühlkörper aufgebracht sein kann, ist der Kühlkörper 62 hier ein kombinierter Kühlkörper 62, welcher auch zur Kühlung mindestens eines elektronischen Bauelements der Elektronikplatine 23 verwendet werden kann. Im vorliegenden Fall dient der kombinierte Kühlkörper 62 zur Kühlung elektronischer Schalter 63, welche z.B. die Spulen 20 der Kochzonen ein- und ausschalten. Die elektronischen Schalter 63 sind hier als Leistungshalbleiter, insbesondere IGBTs aber auch Bipolartransistoren oder Feldeffekttransitoren usw., ausgebildet, und zur Kühlung flächig auf eine seitliche, plane Oberfläche 64 des Kühlkörpers 62 aufgebracht.
Zur Verstärkung einer Kühlwirkung weist der Kühlkörper 62 an seiner der Kochfeldplatte 15 zugewandten Oberseite und an seiner zur Auflage dienenden Unterseite durchgehende Kühlrippen 65 auf, welche mittels des Lüfters 34 mit Luft K entlang ihrer Längserstreckung zwangsbeströmt werden (d.h. insbesondere, dass die Luft K in einem Spalt zwi- sehen zwei Kühlrippen 65 strömen kann).
Auf der Oberseite des Kühlkörpers 62 ist in die Kühlrippen 65 eine Aufnahme 66 eingebracht, z.B. eingefräst, worden, in welcher das IR-Sensormodul 32, 56 angeordnet bzw. teilweise versenkt ist. Das IR-Sensormodul 32, 56 liegt folglich mit seiner Platine 56 auf mehreren Kühlrippen 65 auf, welche im Bereich der Aufnahme 66 einen Rücksprung aufweisen. Alternativ können die Kühlrippen 65 im Bereich der Aufnahme 66 auch lokal ganz entfernt sein und die Platine 56 flächig auf dem Kühlkörper aufsitzen.
Diese Anordnung ergibt den Vorteil, dass das IR-Sensormodul 32, 56 sich aufgrund sei- nes Betriebs nicht wesentlich bzw. nur minimal erwärmt. Zudem steht das IR- Sensormodul 32, 56 thermisch stabil, d.h. dass es sich bei einer im Betrieb des Induktionskochgerät 61 ergebenden Erwärmung nur langsam und gleichmäßig erwärmt und also insbesondere am IR-Sensormodul 32, 56 keine signifikanten Temperaturgradienten auftreten.
Darüber hinaus können die elektronischen Komponenten 71 , das IR-Sensorelement 43 und Anschlussleitungen 69 des IR-Sensormodul 32, 56 von allen typischerweise auftretenden elektrischen und/oder magnetischen Feldern sicher abgeschirmt sein. Durch die Abschirmung der elektronischen Komponenten bzw. IR-Sensorelektronik wird deren Emp- findlichkeit verbessert. Die Abschirmung wird durch die Luftführung über dem Kühlkörper 62 optimiert. Dies gilt besonders, wenn diese Luftführung aus Aluminium geformt ist. Die Anschlussleitungen 69 sind dazu insbesondere in den Aussparungen oder Spalten zwischen den Kühlrippen 65 verlegt, insbesondere zur Vermeidung von Einstreuung von Störsignalen in die Anschlussleitungen (EMV-Probleme). Zudem ist eine solche Anordnung preiswert umsetzbar und einfach montierbar.
Zur Aufrechterhaltung eines effektiven Luftstroms auch entfernt von dem Gebläse 34 ist die Oberseite des Kühlkörpers 62, wie in Fig.3 gezeigt, mittels einer als Luftführung und als weitere Abschirmung gegen elektrische und/oder magnetische Felder dienenden Abdeckplatte 67 abgedeckt. Die Abdeckplatte 67 kann z.B. an dem Abschirmblech 22 befestigt, z.B. angeschraubt oder angeklebt, sein. Die Abdeckplatte 67 kann z.B. aus Aluminium bestehen.
Zwischen der Abdeckplatte 67 und dem Abschirmblech 22 kann (mindestens) eine Zwischenlage 68 vorhanden sein, die ein Loch 70 zur Durchführung des IR-Sensors 32 aufweist. Auch die Abdeckplatte weist hier ein Loch auf. Die Zwischenlage 68 dient der thermischen Abschirmung zwischen dem Abschirmblech 22 und der Abdeckplatte 67 und kann z.B. aus Glimmer oder Isolierpappe bestehen. Es ist bevorzugt, dass die Zwischenlage 68 die Abdeckplatte 67 vollflächig überdeckt, aber zumindest im Bereich um das Loch 70 zur Durchführung des IR-Sensors 32 bzw. von dessen Hülse 47.
Die Löcher 70, 31 in der Zwischenlage 68 bzw. in dem Abschirmblech 22 (als auch in der Abdeckplatte 67) grenzen nicht dicht an die Hülse 47 an, sondern belassen einen zugehörigen Ringspalt. Die Hülse 47 steht somit frei. Da die durch den Kühlkörper 62 strömende Luft K durch das IR-Sensormodul 32, 56, insbesondere die Hülse 47, an einer horizontalen Luftströmung gehindert wird, wird sie sie an der Hülse 47 nach oben umgelenkt und strömt, die Hülse 47 überstreichend, durch die Löcher 70, 31 hoch. Dadurch werden die Hülse 47 bzw. der IR-Reflektor 46 von relativ kühler Luft K mit relativ konstanter Temperatur umströmt und so temperiert. Zudem wird durch die um die Hülse 47 herum strömende Luft K auch dessen unmittelbare Umgebung gekühlt bzw. zumindest temperiert, was Störungen der Strahlungsmessung weiter verringert. Durch die Kühlung der Umgebung, speziell des Induktors 17 und des Abschirmblechs 22, wird auch die Temperaturstabilität des IR-Sensors 32 weiter verbessert.
Das IR-Sensormodul 32, 56 kann grundsätzlich beliebig befestigt sein, z.B. in oder an dem Kühlkörper 62, an dem Abschirmblech 22 usw. Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Induktionskochgerät 81 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem aufgesetzten Kochgeschirr. Im Gegensatz zu dem Induktionskochgerät 1 1 ist der IR-Sensor 32 (von welchem hier nur der schalenförmige innere Träger 49 gezeigt ist) nicht senkrecht in Richtung des Kochgeschirrs 12 ausgerichtet, sondern horizontal. Um dennoch IR-Strahlung IR von dem Boden 21 des Kochgeschirrs 12 empfangen zu können, ist unterhalb der Löcher 29 bis 31 ein IR-Strahlung reflektierender Umlenkspiegel 82 angeordnet, welcher durch die Löcher 29 bis 31 hindurchtretende IR-Strahlung zumindest teilweise in den IR-Sensor 32 umlenkt. Grundsätzlich kann eine Entfernung zwischen dem IR-Sensor 32 und dem davon beab- standeten Umlenkspiegel 82 beliebig groß sein.
Das Induktionskochgerät 81 weist den Vorteil auf, dass das IR-Sensormodul 32, 56 bereits durch das Abschirmblech 22 vor dem von der Spule 20 erzeugten Feld sicher abgeschirmt ist. Beispielsweise kann so grundsätzlich auch auf die Hülse 47 verzichtet werden oder z.B. eine Hülse aus Kunststoff verwendet werden. Darüber hinaus mag eine für das IR-Sensormodul 32, 56 benötigte Bauhöhe geringer sein. Zudem ist und eine Positionierung flexibler wählbar, z.B. auch seitlich neben dem Induktor 17. Insbesondere bei einer Position neben dem Induktor 17 wird das IR-Sensormodul 32, 56 nicht so stark aufgewärmt, und eine Kühlung des Sensormoduls 32 ist konstruktiv einfacher umsetzbar.
Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht optische Komponenten 92, 93, 41 , 56 eines Induktionskochgeräts 91 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit einem aufgesetzten Kochgeschirr 12. Im Gegensatz zu dem Induktionskochgerät 81 ist der Umlenkspiegel 92 nun selbst als ein fokussierendes Element ausgestaltet, so dass auf einen IR-Reflektor 46 an der IR-Diode 41 selbst verzichtet werden kann. Der Umlenkspiegel 92 als fokussierender IR-Reflektor ist also von der als IR-Sensor als solchem dienenden IR- Diode 41 beabstandet angeordnet. Diese Art des Aufbaus gestattet unter anderem auch eine einfache Anordnung (mindestens) eines spektralen Filters 93. Der Umlenkspiegel 92 ist hier als eine ellipsoide Fläche (insbesondere als eine Teilfläche eines Rotationsellipsoids) ausgestaltet, so dass von dem Boden 21 ausgehende IR- Strahlung IR, welche von einen virtuellen ersten Brennpunkt oberhalb des Bodens 21 ausgehend gerichtet ist, auf einen zweiten Brennpunkt F2 am Ort des IR-Sensorelements 43 fokussiert. Ein Vorteil des fokussierenden, insbesondere ellipsoiden, Umlenkspiegels 92 liegt in der Tatsache, dass Justageprobleme zwischen ansonsten eigenständigen (reinen) Umlenkspiegel und Reflektor entfallen.
Zur weiteren Verringerung der Bauhöhe des hier vorliegenden IR-Sensormoduls 41 , 56 ist der IR-Sensor 41 nicht an einer großen Seitenfläche der Platine 56 angebracht, sondern seitlich an der Platine 56. Das gesamte IR-Sensormoduls 41 , 56 passt dann wesentlich leichter in das Induktionskochgerät 91 , insbesondere falls mit Umlenkspiegeln gearbeitet wird. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind hochgradig genau und dabei vergleichsweise kostengünstig realisierbar.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Insbesondere können Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele auch kombiniert werden, beispielsweise eine Anordnung des IR-Sensormoduls auf einem Kühlkörper mit jedem der gezeigten Ausführungsbeispiele. Ferner kann anstelle eines Winston-Cones auch eine einfache paraboloid oder ellipsoid geformte Reflexionsschicht bzw. Reflektor verwendet werden. Auch mag anstelle eines Winston-Cones ein anderer optischer Konzentrator verwendet werden, z.B. ein anderer CPC-Konzentrator (wie z.B. ein nicht-rotationssymmetrischer CPC-Konzentrator), ein CEC ("Compound Elliptic Concentrator")-Konzentrator oder ein CHC ("Compound Hyper- bolic Concentrator")-Konzentrator. Der CEC-Konzentrator und der CHC-Konzentrator können insbesondere dazu verwendet werden, Licht eines flächigen IR-Strahlers innerhalb einer kurzen Strecke zu konzentrieren, jedoch zumeist nicht auf einen Punkt, sondern auf eine Fläche. Dies kann z.B. bei einem erheblich flächig ausgedehnten IR- Sensorelement 43 und/oder bei einem senkrechten Einbau bei geringer Bauhöhe vorteil- haft sein.
Grundsätzlich kann dem IR-Sensor mindestens ein für IR-Licht wirksames optisches Element vorgeschaltet sein, z.B. mindestens eine Blende, mindestens ein Filter, mindestens ein strahlformendes Durchlichtelement, mindestens ein Reflektor usw. Auch mag ein abbildender, insbesondere fokussierender Ablenkspiegel zusammen mit einem direkt an dem IR-Sensor angebrachten IR-Reflektor verwendet werden.
Bezuqszeichenliste
1 1 Induktionskochgerät
12 Kochgeschirr
13 Gehäuseboden
14 Gehäuse
15 Kochfeldplatte
16 Platte
17 Induktor
18 Trägergehäuse
19 Feldführung
20 Spule
21 Boden des Kochgeschirrs
22 Abschirmblech
23 Elektronikplatine
24 mittiges Loch des ringförmigen Induktors
25 Loch der Platte
26 Loch des Abschirmblechs
27 NTC-Sensor
28 Elektrische Leitung des NTC-Sensors
29 Aussparung des Induktors
30 Aussparung in der Platte
31 Aussparung in dem Abschirmblech
32 IR-Sensor
33 Luftkanal
34 Lüfter
41 IR-Diode
42 Gehäuse der IR-Diode
43 IR-Sensorelement
44 Fenster der IR-Diode
45 elektrischer Anschluss der IR-Diode
46 IR-Reflektor
47 Hülse
48 Kante der Hülse 9 Träger
0 IR-durchlässige Abdeckung des IR-Reflektors 1 Halsloch
2 Stutzen
3 Innenseite des Trägers
4 Reflexionsschicht
5 Außenseite des Trägers
6 Platine
1 Induktionskochgerät
2 Kühlkörper
3 elektronischer Schalter
4 plane Oberfläche des Kühlkörpers
5 Kühlrippe
6 Aufnahme
7 Abd eckplatte
8 Zwischenlage
69 Anschlussleitung
70 Loch in der Zwischenlage
71 elektronische Komponente
81 Induktionskochgerät
82 Umlenkspiegel
91 Induktionskochgerät
92 Umlenkspiegel
93 spektrales Filter
E Lichtaustrittsöffnung
F2 Brennpunkt
IR IR-Strahlung
K Luft
M Messfleck

Claims

Patentansprüche
1. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ; 91 ), aufweisend mindestens einen unterhalb einer Kochfeld platte (15) angeordneten IR-Sensor (32) mit einem IR-Sensorelement (43) zum Detektieren von Infrarotlicht (IR) eines auf der Kochfeldplatte (15) abgesetzten Kochgeschirrs (12),
dadurch gekennzeichnet, dass
dem IR-Sensorelement (43) mindestens ein unterhalb einer Kochfeld platte (15) angeordneter IR-Reflektor (49, 54; 82; 92) optisch vorgeschaltet ist.
2. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ; 91 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (49, 54; 92) dazu ausgestaltet ist, das von dem Kochgeschirr (12) ausgestrahlte Infrarotlicht (IR) auf das IR-Sensorelement (43) oder auf einen Bereich in der Nähe davon zu fokussieren.
3. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (49, 54) einen Teil des IR-Sensors (32) darstellt.
4. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (49, 54) als ein optischer Konzentrator ausgestaltet ist.
5. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (49, 54) als ein Winston-Cone ausgestaltet ist.
6. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (49, 54) auf ein das IR- Sensorelement (43) umgebendes Gehäuse (42) aufgesetzt, insbesondere aufgesteckt, ist.
7. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (49, 54) eine elektrisch leitfähige, zumindest das IR-Sensorelement (43) seitlich umgebende Hülse (47) aufweist. Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-Sensor (32) direkt auf die Kochfeldplatte (15) gerichtet ist.
Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-Sensor (32) teilweise durch ein Abschirmblech (22) ragt.
Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Reflektor (92) dem IR-Sensor (32) beabstandet vorgeschaltet ist.
Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine beabstandete IR-Reflektor (92) eine ellipsoide Grundform aufweist.
Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem IR-Sensor (32) mindestens ein Filter optisch vorgeschaltet ist.
Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem IR-Sensor (32) mindestens ein nicht fokussie- render Umlenkspiegel (82) vorgeschaltet ist.
Induktionskochgerät (1 ; 61 ; 81 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-Sensor (32) in Bezug auf einen ihm zugeordneten Induktor (17) außermittig angeordnet ist.
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