EP3267113B1 - Verfahren zum betrieb eines kochfelds - Google Patents

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EP3267113B1
EP3267113B1 EP17177450.8A EP17177450A EP3267113B1 EP 3267113 B1 EP3267113 B1 EP 3267113B1 EP 17177450 A EP17177450 A EP 17177450A EP 3267113 B1 EP3267113 B1 EP 3267113B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
cooking vessel
cooking
water
power supply
Prior art date
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Active
Application number
EP17177450.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3267113A1 (de
Inventor
Marcus Frank
Achim Lauser
Matthias Weigold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority to PL17177450T priority Critical patent/PL3267113T3/pl
Publication of EP3267113A1 publication Critical patent/EP3267113A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3267113B1 publication Critical patent/EP3267113B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • 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
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
    • F24C7/083—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination on tops, hot plates
    • 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
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24C7/087—Arrangement or mounting of control or safety devices of electric circuits regulating heat
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hob, in which a state given at the time of activation should be able to be maintained, in particular because an operator has triggered a corresponding holding function. This is particularly advantageous if the condition given at this point in time is considered by the operator to be desirable or advantageous for continued cooking or further operation of the hob for this cooking vessel.
  • a hob is known with an inductive heating device in which the heating device is to be monitored to determine whether a cooking temperature has been reached.
  • a frequency is set for the control of the inductive heating device, and a certain electrical variable is monitored and recorded over time. A performance of the inductive heating device can be measured in this way.
  • a control unit of the hob can provide a continued cooking process, with which a food to be cooked can continue to be heated after a short decay time of a few minutes with a predetermined continued cooking time.
  • a hob with an inductive heating device in which a sensor device is provided in order to be able to detect at least one variable that is directly dependent on a temperature on the pot. In this way, a temperature on the pot should be recognized.
  • the invention has for its object to provide a method for operating a cooktop, with which an advantageously usable option for an operator to maintain a given state at a certain point in time on an induction heated cooktop of a cooktop with a cooking vessel is possible, preferably with the method in the cooktop it should also be possible to react to different circumstances or states or changes in state.
  • a cooktop is operated with a hotplate according to specifications, a cooking vessel being set up and being heated, advantageously being heated inductively.
  • a certain power level has been specified either by a cooking program or advantageously by an operator and the cooking vessel heats up or remains hot.
  • the cooking vessel is preferably filled or contains something, for example water or similar liquid or a solid food such as a steak or the like. This causes a change in temperature of the cooking vessel as a change in state, preferably with one according to the one mentioned EP 2330866 A2 known methods, in particular with an induction heated hob. It is therefore advantageously possible that the measured variable, which correlates with the cooking vessel temperature, is the period of the oscillating circuit of this hotplate and / or a different variable is derived from it.
  • the temperature will continue to rise, usually starting from room temperature.
  • a heating process of the cooking vessel can be recorded, advantageously recorded from the beginning. This is done particularly advantageously by means of a control of the hob.
  • the power supplied to the heating device or the cooking vessel and / or a change in temperature of the cooking vessel can be recorded and evaluated, in particular if these recorded variables are still changing. This can also apply to the temporal course of the output and / or temperature change of the cooking vessel.
  • the term “capture” should be understood to mean the same as "observation”.
  • an operator can trigger an activation of the hold, which is intended to keep the state at that point in time at the hotplate with the cooking vessel set up.
  • this is relevant, for example, when a sauce simmers in the cooking vessel or simmers slightly at a rather low temperature with an optical appearance that is appropriate and desirable for the operator. So it shouldn't boil fizzy.
  • Another example is the boiling of water in the cooking vessel with or without food in it. For example, when cooking potatoes or noodles, cooking with blistering is usually desired, but excessive blistering with the resulting splashing of water should usually be avoided. This is a special process at the boiling point of water.
  • Another example is the searing of meat in a pan as a cooking vessel at temperatures of usually above 200 ° C., for example if fat introduced into the pan shows a behavior that the operator seems to have in accordance with the desired temperature. At this temperature or in this condition, the meat should be prepared or fried in the pan.
  • the state at that point in time at the hotplate is divided into a process at the boiling point of water, in particular when water or a similar liquid is boiling.
  • the temperature at the boiling point of water is known to be relatively constant and relatively exactly 100 ° C.
  • the temperature can also rise or fall slightly, for example 1 ° C. to 5 ° C. Since the operator has already optically recognized the boiling of water in this case, it must already be present and this can be recognized by the hob due to the largely constant temperature on the cooking vessel.
  • a conventional power density for boiling water can be set, for example between 2 W / cm 2 and 4 W / cm 2 .
  • the temperature of the cooking vessel is regulated to a largely constant temperature by adapting the power supply, specifically to the temperature that prevails or is prevailing at the time when the holding is activated, without this temperature being perceivable as an absolute value, regulated to this temperature by avoiding a temperature change.
  • the temperature is kept constant. This is from the process according to the above EP 2330866 A2 known.
  • control is therefore carried out on a constant power supply or area power supply, in the second case on a constant temperature.
  • a decision in the second case is based on the assumption that at temperatures different from 100 ° C, i.e. in a process away from the boiling point, various temperature changes can be corrected and thus a temperature can also be kept constant by changing the power supply as it is necessary. This is not possible directly at the boiling point of water in the first case, since with an increased power supply or area power supply no change in temperature would be detectable, the 100 ° C cannot be exceeded. Furthermore, it is assumed that, in the second case, a cooking pattern prevailing on the basis of a certain temperature is present and is recognized, and the operator would like to keep this cooking pattern, irrespective of a power supply or area power supply required for this.
  • a size of the cooking vessel set up is determined on the basis of a size of the hotplate or its heating device on which the cooking vessel is placed, which size is known in the hob.
  • known discrete heating devices or induction heating coils as heating devices their diameter and thus areas are known, so that the area power supplied can also be determined on the basis of a known supplied power.
  • the size of the cooking vessel can also be based on the degree of coverage of the heating devices can be determined. This is for example from the EP 2945463 A1 and the WO 2009/016124 A1 known. An area power supply can then in turn be determined from this on the basis of the sum of the power supplied to the heating devices.
  • a change in temperature of the cooking vessel can be recorded from operating parameters for the inductive heating device. This is used as the basis for temperature control in accordance with the second case.
  • the holding can either be held until an operator either switches it off or consciously and specifically changes an output at this hotplate or for this cooking vessel.
  • the holding is ended automatically after a certain time, that is to say automatically. This time can be specified as an absolute time, for example 30 minutes to 60 minutes or even 90 minutes.
  • the maximum duration until an automatic shutdown of the depends on the level of an estimated temperature at the hotplate, which can be estimated via a level of a power supply or, above all, an area power supply. The maximum running time should be shorter the higher the area power supply or the higher an estimated temperature.
  • a sudden drop in temperature is determined after the activation of the hold, in particular within two to ten or even 20 seconds. In practice, this can be triggered by placing cooler food or fried food in the cooking vessel, and finally also by adding water or similar liquids with boiling temperatures close to that of water.
  • the heating device or the hob or its control tries to raise the temperature again in the two cases mentioned at the beginning.
  • this will take place anyway, since the food to be cooked or the liquid is also heated, which leads to a renewed rise in temperature. After all, the cooking process should continue with a high probability. Because of the constant power supply or area power supply, this will usually take a little longer. If the aforementioned case of regulation to a constant temperature of the cooking vessel is present, the power or area power is increased or even significantly increased for faster compensation of the temperature drop or the temperature change, preferably by 30% to 100% or even 200%.
  • the duration and / or steepness can advantageously be recorded from the sudden drop in temperature to the compensation of the drop in temperature or the change in temperature. Depending on this duration and / or slope, it can be seen what triggered the temperature drop.
  • the sudden drop in temperature with a duration of less than 10 seconds until compensation is considered to be the introduction of a food to be roasted or cooked into the cooking vessel. Then the cooking vessel continues to be heated with the previous or now reached temperature. This applies to both liquid food and solid food or food. The previous one
  • the condition in the cooking vessel should, as previously explained, be maintained at the operator's request.
  • the sudden drop in temperature is regarded as the introduction of water or a liquid food with a similar boiling temperature into the cooking vessel. Then a large amount of food to be cooked will usually have been introduced into the cooking vessel, which in most cases can only be water or a corresponding liquid. Thus, the cooking vessel with the previous power density or area power density continues to be heated or with a usual area power density for boiling water away. Alternatively, it is also possible to regulate to the previous temperature value, which then prevails again as the target temperature.
  • the temperature profile is still monitored. This introduction of additional water can be recognized when the temperature profile becomes constant by the boiling point of water having been reached after the temperature drop has been compensated for. This can be recognized anyway by an established constant temperature.
  • the heating device can be supplied with a constant power or area power, which can advantageously be between 0.5 W / cm 2 and 5 W / cm 2 . Especially between 2 W / cm 2 and 4 W / cm 2 , boiling of water is achieved with great certainty.
  • a higher power supply or area power supply is possible, but generally not necessary to keep water boiling. Rather, only an unnecessarily large amount of energy would be consumed and, in addition, too much boiling of water could be brought about, which is then regarded as annoying because of excessive bubble formation and water splashes.
  • the period is also determined by the position of the cooking vessel. If, starting from a concentric arrangement of a round cooking vessel on a round induction coil with a similar diameter, the cooking vessel is pushed outwards, the period also changes.
  • empty boiling can be detected within processes at the boiling point if no more water covers the bottom of the pot and this makes it warmer than with covering water.
  • This can be suitably signaled to an operator, advantageously acoustically and / or optically, and / or the power output can be reduced or ended.
  • an operator can have the possibility during the holding process to adjust or fine-tune the actual level of the held temperature again.
  • the target temperature can be adjusted in the case of a temperature control and / or the set area power density can be adjusted in the case of water at the boiling point.
  • an operator can interrupt the holding process and resume it later or, in the meantime, can select other, power-controlled area power densities.
  • a corresponding operating action on a control element can be used to return to an area power density after a few minutes, which was previously set with stopping during a stopping process.
  • a hob 11 is shown very schematically as an induction hob, which is designed to carry out the method according to the invention.
  • the hob 11 has a hob plate 12 and an induction coil 14 arranged underneath.
  • Power electronics 16 for the induction coil 14 are controlled by a controller 17 for setting a power supply or area power supply.
  • the controller 17 is also connected to an operating element 18 of the hob 11, shown here with a capacitive sensor element under the hob plate 12.
  • the induction coil 14 defines, so to speak, a hotplate 20 on the hob 11, on which a cooking vessel 22 is placed. This is shown here more as a saucepan, which can also be fried in a saucepan. Alternatively, it can of course also be a significantly higher saucepan or a significantly lower pan. Possibilities for addition into the cooking vessel 22 are also shown. On the right is shown a piece of meat 24 which is possibly to be fried in the cooking vessel. The addition of water 25 into the cooking vessel 22 with a vessel 26 is shown on the left.
  • a hotplate 20 can also be formed by a plurality of induction coils, for example two to four or even more.
  • induction coils are for example in the EP 2945463 A1 and the WO 2009/016124 A1 disclosed.
  • Several of these induction coils are then operated like a single common induction coil, advantageously with one same area power density for the bottom of the cooking vessel 22, so that they can be viewed here as a single induction coil.
  • all induction coils of a hotplate are then considered and not just a single induction coil.
  • the controller 17 can be connected to the power electronics 16 and the induction coil 14 in accordance with the aforementioned EP 2330866 A2 recognize a change in temperature from the operating parameters of the induction coil 14. For the details, expressly refer to this EP 2330866 A2 Referred.
  • Fig. 2 In the functional diagram in Fig. 2 is shown schematically how the method according to the invention can proceed.
  • the power supply or surface power supply at the induction coil 14 is already detected by the control 17 by means of the power electronics 16.
  • the area power supply can be calculated from a geometric size of the induction coil 14 known to the controller 17 from a power supply flowing through the power electronics 16. If the holding mentioned is then activated at a certain point in time as a function activation, an attempt must be made to differentiate the state at that point in time depending on the process at the boiling point of water on the one hand and process at a different temperature on the other hand, that is to say a characterization. This leads to the case analysis.
  • the controller 17 can also evaluate various additional factors, for example, which are not shown here, such as, for example, the amount of the current area power supply.
  • an area power supply between 0.5 W / cm 2 and 6 W / cm 2 is usually required. If the current area power supply is significantly above or below this, an error may have occurred and holding may then no longer be activated.
  • a plausibility check also reveals that a process at the boiling point can be present, then there is a state with a constant evaporation rate, namely the boiling of the water.
  • a temperature controller will start operating after activation of the hold. This means that the controller 17 then just tries to regulate the power supply or area power supply by means of the power electronics 16 in such a way that the temperature prevailing at the time when the function of the holding function is activated is maintained. Temperature deviations are therefore corrected. In both cases, this can then be continued for a long time or indefinitely as a held state.
  • Certain maximum durations can be provided as a safety function, after which the method is ended, since after all a type of automatic cooking program is running and an operator could possibly forget that the hob 11 is switched on.
  • the area power supply can be significantly reduced, for example to 10% to 30% or 50%.
  • the area power supply can be switched off completely after this time. Before reducing or switching off, an operator can be made aware of this optically and / or acoustically, but this need not necessarily be the case.
  • Fig. 3 the behavior over time for the temperature T on the left y-axis and the area power supply P on the right y-axis are shown for the first case, the area power supply P in particular not being shown linearly.
  • the temperature T rises, and does so relatively slowly, because water is heated in the cooking vessel 22 and thus a lot of energy has to be introduced for a temperature increase.
  • the water boils in the cooking vessel 22 at a temperature of 100 ° C., whereupon the temperature T becomes constant.
  • the hold is activated, that is to say when the operator is of the opinion that exactly this state should be continued with boiling water and also with this degree of boiling. From then on, the temperature T remains constant.
  • An area power supply may initially have been somewhat higher, as shown by the thick line, for example 10 W / cm 2 . Then an operator may have reduced it slightly before the time t *, for example because the water in the cooking vessel 22 has boiled too much, for example to 4 W / cm 2 . If a desired cooking pattern has been set for the second somewhat lower area power supply, the hold is activated. Further cooking takes place with the area power supply at time t *. This is also in the Fig. 3 shown.
  • control 17 determines that a signal drop occurs suddenly and possibly even stepwise, for example within a few seconds, then it can be concluded that the cooking vessel 22 has been moved on the hob 11, for example by 0.5 cm to 3 cm. Alternatively, the cooking vessel may also have been briefly removed from the hotplate 20 and then set up again. In this case, the controller 17 can advantageously maintain the area power supply from the time t * and does not need a brief increase.
  • Fig. 4 it is shown how the curves for the temperature T and the area power supply P over time appear when the meat 24 is to be roasted in the cooking vessel 22.
  • an operator With a typically high area power supply, an operator will heat the cooking vessel 22 strongly if searing of steak, for example, is desired. There is probably only a little oil or fat in a pan as a cooking vessel 22, so it does not have to be heated very much.
  • the temperature T rises fairly steadily.
  • time t ' a temperature is reached which is considered good and sufficient by an operator for the desired roasting of steak, usually somewhat above 220 ° C. The stop is therefore operated here at time t '.
  • the control 17 via the power electronics 16 still detects a change in the temperature of the cooking vessel 22 so she knows that no process can take place at the boiling point of water, as previously explained. For this reason, a temperature control is set at this point in time after the case analysis and the temperature from time t 'is kept constant from now on. Even if at first glance the process looks very much like one Fig. 3 with the constant area power supply of the first case, the cause is different. In the Fig. 3 the temperature is kept at 100 ° C by boiling water in the cooking vessel 22, as long as no quenching or the like. he follows. In the Fig. 4 a first temperature control to the value determined at time t 'is actually carried out.
  • the temperature control which has already been carried out tries to compensate for this and to regulate back to the temperature from time t 'as quickly as possible.
  • a very high or possibly also the maximum If the area power density has been chosen, for example 7 W / cm 2 , then after t 'a lower area power density has been used, which has been chosen to maintain this temperature, for example 3 W / cm 2.
  • the sudden drop in temperature at the time To compensate t " the area power density can be increased again and, in particular, set to a maximum again. As soon as the sudden drop in temperature is corrected again and the temperature is reached again at time t ', the temperature control will also reduce the area power density again, as shown here.
  • the control behavior of the temperature controller can, for example, as shown here, be designed as a two-point controller. In an advantageous embodiment, however, a continuous controller is used which adjusts the power specification in proportion to the temperature deviation from the controller setpoint, or even additionally as a function of its derivative and / or integral.
  • controllers for example P, PI, PD or PID controllers, are known to the person skilled in the art.
  • the temperature control or the controller 17 determines that the sudden temperature drop has occurred to a significantly lower temperature than that at the time t ', and a temperature rise may take place very quickly, for example within 15 seconds, then a process of the aforementioned quenching can take place of a seared meat or steak. This is shown by the dotted temperature curve. A certain amount of liquid is therefore added to the seared meat. Then the operation of the controller 17 changes as shown in FIG Fig. 2 also shows from the case of constant temperature control to the case of constant area power density. Usually after roasting of seared meat, in order for example, to make a sauce, which made it simmer or simmer very easily. However, it should certainly not boil fizzy.
  • the controller 17 can also include how large the area power density was at the time t ′, in order to be able to roughly estimate whether an operation takes place at rather high temperatures or rather lower temperatures.
  • the initial slope of the temperature after the time t can also be taken into account.
  • Fig. 2 also shown that, starting from a case of a constant area power density, the water in the cooking vessel 22 is boiled, that is, there is a case of dry cooking. If the temperature then begins to rise again, a safety shutdown can intervene in order to avoid damage or burning of remaining food or food in the cooking vessel 22.

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Description

    ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds, bei dem ein zum Zeitpunkt eines Aktivierens gegebener Zustand gehalten werden können soll, insbesondere weil eine Bedienperson eine entsprechende Haltefunktion ausgelöst hat. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der zu diesem Zeitpunkt gegebene Zustand von der Bedienperson als gewünscht bzw. vorteilhaft für ein Weiterkochen bzw. einen weiteren Betrieb des Kochfelds für dieses Kochgefäß ansieht.
  • Aus der EP 2330866 A2 ist es bekannt, wie bei einer induktiv beheizten Kochstelle mit einem Kochgefäß darauf Temperaturänderungen am Kochgefäß erkannt werden können. Dazu muss eine genaue absolute Temperatur nicht bekannt sein bzw. wird nicht ermittelt, da nur auf Temperaturänderungen abgestellt wird bzw. nur Temperaturänderungen erfasst werden können.
  • Aus der WO 2008/148529 A1 ist es bekannt, bei einem Kochfeld mit einer induktiven Heizeinrichtung den Einfluss der Abstrahlung von Wärme eines aufgestellten Topfes erkennen zu können. So soll eine Steuerung der Leistung der induktiven Heizeinrichtung ermöglicht werden.
  • Aus der DE 101 41 754 A1 ist ein weiteres Kochfeld bekannt mit Heizeinrichtungen, bei dem entweder ein bestimmter Heizleistungsverlauf oder ein Warmhaltevorgang vorgegeben werden können. Dabei können entweder eine konstante Heizleistung oder ein bestimmter Heizleistungsverlauf verwendet werden.
  • Aus der EP 2 574 143 A2 ist ein Verfahren bekannt, um mit einem Kochfeld Flüssigkeit in einem Kochtopf mittels einer induktiven Heizeinrichtung zu beheizen. Dabei soll die in dem Kochgefäß enthaltene Flüssigkeit mit gleichbleibender Temperatur beheizt werden.
  • Aus der EP 1 732 357 A2 ist ein Kochfeld bekannt mit einer induktiven Heizeinrichtung, bei der die Heizeinrichtung überwacht werden soll, ob eine Kochtemperatur erreicht ist. Dazu wird eine Frequenz für die Ansteuerung der induktiven Heizeinrichtung eingestellt, und eine bestimmte elektrische Größe über der Zeit überwacht und erfasst. So kann eine Leistung der induktiven Heizeinrichtung gemessen werden.
  • Aus der DE 10 2008 008 604 A1 ist ein weiteres Kochfeld bekannt mit einem Temperatursensor, um eine Temperatur eines auf das Kochfeld gestellten Topfes zu erfassen. Eine Steuereinheit des Kochfelds kann einen Fortkochablauf zur Verfügung stellen, mit dem ein Gargut nach einer kurzen Abklingzeit von wenigen Minuten mit einer vorgegebenen Fortkochdauer weiterhin beheizt werden kann.
  • Aus der DE 102 53 198 B4 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds mit einer induktiven Heizeinrichtung bekannt, bei dem die Temperatur eines aufgestellten Topfes erfasst wird. Ebenso können ein Kochpunkt von Wasser im Topf sowie ein Leerkochen des Topfes erfasst werden.
  • Aus der DE 10 2013 108 646 A1 ist ein Kochfeld mit einer induktiven Heizeinrichtung bekannt, bei dem eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, um wenigstens eine direkt von einer Temperatur am Topf abhängende Größe erfasst zu können. So soll eine Temperatur am Topf erkannt werden können.
    • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds zu schaffen, mit dem eine für eine Bedienperson vorteilhaft nutzbare Möglichkeit zum Halten eines zu einem bestimmten Zeitpunkt gegebenen Zustandes an einer induktiv beheizten Kochstelle eines Kochfeldes mit Kochgefäß darauf möglich ist, wobei vorzugsweise mit dem Verfahren bei dem Kochfeld auch auf verschiedene Gegebenheiten bzw. Zustände oder Zustandsänderungen reagiert werden können soll.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht.
  • Es ist vorgesehen, dass ein Kochfeld mit einer Kochstelle nach Vorgabe betrieben wird, wobei dabei ein Kochgefäß aufgestellt wird und eben beheizt wird, vorteilhaft induktiv beheizt wird. Entweder von einem Kochprogramm oder vorteilhaft von einer Bedienperson ist eine bestimmte Leistungsstufe vorgegeben worden und das Kochgefäß erhitzt sich bzw. bleibt heiß. Dabei ist das Kochgefäß bevorzugt gefüllt bzw. enthält etwas, beispielsweise Wasser oder ähnliche Flüssigkeit oder ein festes Gargut wie ein Steak odgl.. Dabei wird eine Temperaturänderung des Kochgefäßes als Zustandsänderung erfasst, vorzugsweise mit einem gemäß der eingangs genannten EP 2330866 A2 bekannten Verfahren, insbesondere also mit einer induktiv beheizten Kochstelle. Es ist also vorteilhaft möglich, dass die Messgröße, die mit der Kochgefäßtemperatur korreliert, die Periodendauer des Schwingkreises dieser Kochstelle ist und/oder eine andere Größe aus dieser abgeleitet wird.
  • Vor allem zu Beginn des Betriebs des Kochfelds ist davon auszugehen, dass die Temperatur noch ansteigen wird, in der Regel ausgehend von Raumtemperatur. Ein Beheizungsvorgang des Kochgefäßes kann erfasst werden, vorteilhaft von Anfang an erfasst werden. Besonders vorteilhaft wird dies mittels einer Steuerung des Kochfelds gemacht. In ähnlicher Form können die zu der Heizeinrichtung bzw. zu dem Kochgefäß zugeführte Leistung und/oder eine Temperaturänderung des Kochgefäßes erfasst und ausgewertet werden, insbesondere wenn diese erfassten Größen sich noch ändern. Dies kann auch für den zeitlichen Verlauf von Leistung und/oder Temperaturänderung des Kochgefäßes gelten. Hier soll unter dem Begriff "Erfassen" dasselbe verstanden werden wie unter "Beobachten".
  • Zu einem beliebigen Zeitpunkt kann eine Bedienperson ein Aktivieren des Haltens auslösen, womit der zu diesem Zeitpunkt gegebene Zustand an der Kochstelle mit aufgestelltem Kochgefäß gehalten werden soll. In der Praxis ist dies beispielsweise dann relevant, wenn bei eher niedrigen Temperaturen eine Soße in dem Kochgefäß simmert oder leicht köchelt mit einem optischen Erscheinungsbild, wie es der Bedienperson angebracht und wünschenswert erscheint. Es soll also nicht sprudelnd kochen. Ein weiterer Beispielsfall ist das Kochen von Wasser in dem Kochgefäß mit oder ohne Gargut darin. Beispielsweise beim Kochen von Kartoffeln oder Nudeln wird üblicherweise zwar ein Kochen mit Blasenbildung erwünscht, eine zu starke Blasenbildung mit resultierendem Spritzen von Wasser soll aber üblicherweise vermieden werden. Dies ist ein spezieller Prozess am Siedepunkt von Wasser.
  • Ein weiteres Beispiel ist das Anbraten von Fleisch in einer Pfanne als Kochgefäß bei Temperaturen von üblicherweise über 200°C, wenn beispielsweise in die Pfanne eingebrachtes Fett ein Verhalten zeigt, das der Bedienperson als der gewünschten Temperatur entsprechend scheint. Bei dieser Temperatur bzw. bei diesem Zustand soll also das Fleisch in der Pfanne zubereitet bzw. angebraten werden.
  • In allen vorgenannten Fällen ist es wünschenswert, wenn die Bedienperson diesen Zustand halten kann bzw. sozusagen einfrieren kann, ohne dass sie auf die dazu notwendige Leistungsstufe oder sich dabei einstellende Temperatur achten. Dies soll die sogenannte Hold-Funktion bieten.
  • Erfindungsgemäß wird der zu diesem Zeitpunkt gegebene Zustand an der Kochstelle unterschieden in einerseits einen Prozess am Siedepunkt von Wasser, insbesondere also wenn Wasser oder eine ähnliche Flüssigkeit kocht. Andererseits wird unterschieden in einen davon verschiedenen Prozess, der bei einer anderen Temperatur stattfindet und vor allem ohne einen Phasenübergang von Wasser in dem Kochgefäß, wobei dies sowohl bei Temperaturen unter 100°C als auch deutlich über 100°C erfolgen kann. Selbst bei 100°C könnte ein solcher Vorgang als zweiter Fall durchgeführt werden, wenn kein Wasser beteiligt ist, also beispielsweise ein Anbraten bei dieser Temperatur.
  • Im erstgenannten Fall, bei dem vorzugsweise eine weitgehend konstante Temperatur am Kochgefäß direkt vor dem Aktivieren des Haltens vorliegt, wird ein Prozess am Siedepunkt von Wasser erkannt, da am Siedepunkt von Wasser bekanntermaßen die Temperatur relativ konstant und relativ genau 100°C beträgt. Alternativ zu einer weitgehend konstanten Temperatur am Kochgefäß direkt vor dem Aktivieren des Haltens kann die Temperatur auch noch leicht steigen oder leicht abgefallen sein, beispielsweise 1°C bis 5°C. Da die Bedienperson in diesem Fall schon das Kochen von Wasser optisch erkannt hat, muss es also schon vorliegen und durch die weitgehend konstante Temperatur am Kochgefäß kann dies von dem Kochfeld erkannt werden. Dann soll die Leistungszufuhr bzw. eine Flächenleistungszufuhr zu diesem Zeitpunkt weitgehend konstant beibehalten werden, da sie ja schließlich nicht nur zum Sieden von Wasser in dem Kochgefäß geführt hat, sondern auch zu einem gewünschten Erscheinungsbild. Alternativ kann eine übliche Leistungsdichte für ein Fortkochen von Wasser eingestellt werden, beispielsweise zwischen 2 W/cm2 und 4 W/cm2.
  • Im zweiten Fall wird bei einem Prozess mit einer Temperatur entfernt bzw. unterschiedlich vom Siedepunkt von Wasser auf eine weitgehend gleichbleibende Temperatur des Kochgefäßes geregelt durch Anpassen der Leistungszufuhr, und zwar auf die Temperatur, die zum Zeitpunkt des Aktivierens des Haltens vorherrscht bzw. es wird, ohne dass diese Temperatur als absoluter Wert an sich erfassbar ist, auf diese Temperatur geregelt durch Vermeiden einer Temperaturänderung. Die Temperatur wird also konstant gehalten. Dies ist aus dem Verfahren gemäß der eingangs genannten EP 2330866 A2 bekannt.
  • Bei einer Entscheidung im ersten Fall wird also auf eine konstante Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr geregelt, im zweiten Fall wird auf eine konstante Temperatur geregelt.
  • Dies kommt daher, dass bei einer Entscheidung im zweiten Fall davon ausgegangen wird, dass bei Temperaturen unterschiedlich von 100°C, also bei einem Prozess entfernt vom Siedepunkt, verschiedene Temperaturänderungen ausgeregelt werden können und somit auch eine Temperatur konstant gehalten werden kann durch Ändern der Leistungszufuhr, wie es eben notwendig ist. Direkt am Siedepunkt von Wasser beim ersten Fall ist dies ja nicht möglich, da ja bei einer erhöhten Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr keine Temperaturänderung feststellbar wäre, die 100°C können nicht überschritten werden. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass im zweiten Fall ein aufgrund einer bestimmten Temperatur vorherrschendes Kochbild vorliegt und erkannt wird, und die Bedienperson dieses Kochbild halten möchte, unabhängig von einer dazu notwendigen Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass eine Größe des aufgestellten Kochgefäßes bestimmt wird anhand einer im Kochfeld bekannten Größe der Kochstelle bzw. deren Heizeinrichtung, auf die das Kochgefäß aufgestellt ist. Bei bekannten diskreten Heizeinrichtungen bzw. Induktionsheizspulen als Heizeinrichtungen sind deren Durchmesser und somit Flächen ja bekannt, so dass anhand einer bekannten zugeführten Leistung auch die zugeführte Flächenleistung bestimmt werden kann. Alternativ kann bei dem Vorliegen eines Kochfeldes mit einer Vielzahl kleinerer Heizeinrichtungen bzw. Induktionsheizspulen, die dann gemeinsam betrieben werden um eine Kochstelle für ein Kochgefäß zu bilden, wobei ein Kochgefäß üblicherweise drei bis sieben oder neun Heizeinrichtungen bedeckt, ebenfalls eine Größe des Kochgefäßes anhand des Überdeckungsgrades der Heizeinrichtungen bestimmt werden. Dies ist beispielsweise aus der EP 2945463 A1 und der WO 2009/016124 A1 bekannt. Daraus kann dann wiederum anhand der Summe der zu den Heizeinrichtungen zugeführten Leistung eine Flächenleistungszufuhr bestimmt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann gemäß der eingangs genannten EP 2330866 A2 aus Betriebsparametern für die induktive Heizeinrichtung eine Temperaturänderung des Kochgefäßes erfasst werden. Diese wird einer Temperaturregelung gemäß dem zweiten Fall zugrunde gelegt.
  • Das Halten kann in einer Ausgestaltung der Erfindung entweder so lange gehalten werden, bis eine Bedienperson sie entweder abschaltet oder aber eine Leistung an dieser Kochstelle bzw. für dieses Kochgefäß bewusst und gezielt ändert. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Halten nach einer gewissen Zeit von alleine beendet wird, also selbsttätig. Diese Zeit kann als absolute Zeit vorgegeben sein, beispielsweise 30 Minuten bis 60 Minuten oder sogar 90 Minuten. Alternativ kann die maximale Dauer bis zu einem selbsttätigen Abschalten von der Höhe einer abgeschätzten Temperatur an der Kochstelle abhängen, was über eine Höhe einer Leistungszufuhr bzw. vor allem einer Flächenleistungszufuhr abgeschätzt werden kann. Dabei sollte die Maximallaufzeit kürzer sein je höher die Flächenleistungszufuhr bzw. je höher eine abgeschätzte Temperatur ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein plötzlicher Temperaturabfall nach dem Aktivieren des Haltens festgestellt wird, insbesondere innerhalb von zwei bis zehn oder sogar 20 Sekunden. Dies kann in der Praxis ausgelöst werden durch ein Einlegen von kühlerem Gargut oder Bratgut in das Kochgefäß, schließlich auch durch Zugabe von Wasser oder ähnlichen Flüssigkeiten mit Siedetemperaturen nahe derjenigen von Wasser.
  • Wird ein solcher plötzlicher Temperaturabfall festgestellt, so kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung bzw. das Kochfeld oder seine Steuerung in beiden eingangs genannten Fällen versucht, die Temperatur wieder zu erhöhen. Im Fall eines Betriebs mit weitgehend konstanter Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr wird dies ohnehin erfolgen, da das eingebrachte Gargut oder die Flüssigkeit ja auch erhitzt wird, was eben zu einem erneuten Ansteigen der Temperatur führt. Schließlich soll der Kochvorgang mit großer Wahrscheinlichkeit weitergehen. Wegen der konstanten Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr wird dies in der Regel etwas länger dauern. Liegt der vorgenannte Fall einer Regelung auf eine konstante Temperatur des Kochgefäßes vor, so wird die Leistung bzw. Flächenleistung erhöht oder sogar deutlich erhöht für ein schnelleres Ausgleichen des Temperaturabfalls bzw. der Temperaturänderung, vorzugsweise um 30% bis 100% oder sogar 200%. Dabei soll der grundsätzlich bis dahin vorherrschende Fall weiterhin beibehalten werden, es soll also während des Ausgleichens des Temperaturabfalls als auch danach weiterhin entweder mit konstanter Leistungszufuhr weiter beheizt werden oder auf eine vorher herrschende konstante Temperatur geregelt werden.
  • Dabei kann vorteilhaft noch die Dauer und/oder Steilheit erfasst werden ab dem plötzlichen Temperaturabfall bis zu dem Ausgleich des Temperaturabfalls bzw. der Temperaturänderung. Abhängig von dieser Dauer und/oder Steilheit kann erkannt werden, was den Temperaturabfall ausgelöst hat. In Ausgestaltung der Erfindung wird beispielsweise der plötzliche Temperaturabfall bei einer Dauer von weniger als 10 Sekunden bis zum Ausgleichen als das Einbringen eines Bratgutes oder Gargutes in das Kochgefäß gewertet. Dann wird das Kochgefäß eben weiterhin mit der vorherigen bzw. jetzt auch wieder erreichten Temperatur beheizt. Dies gilt sowohl für flüssiges Gargut als auch festes Bratgut oder Gargut. Der vorher herrschende Zustand im Kochgefäß sollte hier ja, wie zuvor erläutert worden ist, nach Wunsch der Bedienperson beibehalten werden.
  • Dauert es beispielsweise mehr als 10 Sekunden bis zum Ausgleichen, so wird der plötzliche Temperaturabfall als das Einbringen von Wasser oder eines flüssigen Garguts mit ähnlicher Siedetemperatur in das Kochgefäß gewertet. Dann wird nämlich üblicherweise eine größere Menge an Gargut in das Kochgefäß eingebracht worden sein, was in aller Regel eben nur Wasser oder eine entsprechende Flüssigkeit sein kann. Somit wird das Kochgefäß mit der vorherigen Leistungsdichte bzw. Flächenleistungsdichte weiterhin beheizt oder mit einer üblichen Flächenleistungsdichte zum Fortkochen von Wasser. Alternativ kann aber auch auf den vorherigen Temperaturwert geregelt werden, der dann als Soll-Temperatur wieder herrscht.
  • Hier ist aber wichtig, dass sich nach von der Dauer des Ausgleichens des Temperaturabfalls abhängiger erfolgter Wertung das grundsätzliche Verfahren während des Haltens auch ändern kann. Insbesondere kann von einem vorherigen Regeln auf eine konstante Temperatur entfernt vom Siedepunkt von Wasser gemäß dem zweiten Fall auf eine entsprechende konstante Leistungszufuhr gewechselt werden, um eben einen Kochvorgang am Siedepunkt von Wasser mit konstanter Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr fortzuführen. Dies gilt insbesondere dann, wenn zuvor mit großer Wahrscheinlichkeit aufgrund einer hohen Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr ein Bratvorgang mit Temperaturen weit über 100°C, insbesondere über 200°C, vorliegt, bei dem beispielsweise angebratenes Fleisch mit Flüssigkeit abgeschreckt wird. Dann soll das Fleisch in der Flüssigkeit üblicherweise wieder zum Kochen oder zumindest Köcheln gebracht werden.
  • Besonders bei Messsystemen, in denen die magnetischen Eigenschaften des Kochgefäßes als Messgröße für die Temperatur benutzt werden, kann es vorkommen, dass eine Signalveränderung der Kochfeldsteuerung zunächst als eine Temperaturveränderung vorkommt, wobei es sich in Wirklichkeit jedoch um einen anderen Einfluss handelt. Hier ist besonders ein Verschieben des Kochgefäßes zu nennen. Beim Verschieben ändert sich die Flächenbedeckung des Kochgefäßes über einer Induktionsheizspule, und somit ändert sich die gemessene Induktivität, ebenso, wie wenn sich temperaturbedingt die Permeabilität des Kochgefäßes ändern würde. Zur Realisierung einer zuverlässigen Funktion muss dieser Effekt von tatsächlichen Temperaturänderungen unterschieden werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es daher vorgesehen sein, dass im Fall einer Dauer einer Signaländerung oder Temperaturänderung von weniger als 5 Sekunden lediglich ein Verschieben des Kochgefäßes auf dem Kochfeld erkannt wird und keine tatsächliche Temperaturänderung am Kochgefäß. Dies wird somit nicht als Regelabweichung angesehen. In diesem Fall ist es möglich, dass die Signaländerung ignoriert wird und der sich neu einstellende Wert als neuer Regelwert verwendet wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass zusätzlich eine Steigung der Signaländerung bzw. Temperaturänderung ausgewertet nach dem plötzlichen Temperaturabfall. Im vorgenannten Fall des Einbringens von Wasser in das Kochgefäß wird diese Steigung nach einigen Sekunden langsamer ansteigen als bei einem Einbringen von Bratgut oder Gargut in das Kochgefäß.
  • Nach dem Erkennen des Einbringens von zusätzlichem Wasser in das Kochgefäß wird der Temperaturverlauf weiterhin überwacht. Dieses Einbringen von zusätzlichem Wasser kann erkannt werden, wenn der Temperaturverlauf konstant wird, indem der Siedepunkt von Wasser erreicht worden ist nach dem Ausgleichen des Temperaturabfalls. Dies kann ohnehin durch eine sich einstellende konstante Temperatur erkannt werden.
  • Wird ein Prozess mit einer Temperatur am Siedepunkt von Wasser erkannt, so kann der Heizeinrichtung eine konstante Leistung bzw. Flächenleistung zugeführt werden, die vorteilhaft zwischen 0,5 W/cm2 und 5 W/cm2 liegen kann. Vor allem zwischen 2 W/cm2 und 4 W/cm2 wird mit großer Sicherheit ein Kochen von Wasser erreicht. Eine höhere Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr ist zwar möglich, in aller Regel aber nicht notwendig um Wasser am Kochen zu halten. Vielmehr würde nur unnötig viel Energie verbraucht werden, und zusätzlich könnte ein zu starkes Kochen von Wasser bewirkt werden, was dann als störend angesehen wird wegen zu starker Blasenbildung und Wasserspritzern.
  • Die physikalische Messgröße bei dieser Erfindung ist vorteilhaft die Periodendauer (Per) des Schwingkreises mit der Induktionsspule, wenn er zu Messzwecken angeregt wird und frei ausschwingt, siehe die EP 2330866 A2 . Sie ändert sich durch eine Permeabilitätsänderung des Kochgefäßes bei zunehmender Temperatur (T). Es gilt also Per = f(T).
  • Gleichzeitig wird die Periodendauer jedoch auch von der Position des Kochgefäßes bestimmt. Wird ausgehend von einer konzentrischen Aufstellung eines runden Kochgefäßes auf einer runden Induktionsspule mit ähnlichem Durchmessers das Kochgefäß nach außen geschoben, so ändert sich die Periodendauer ebenfalls. Das Messsignal ist also auch abhängig von einer Exzentrizität (e) des Kochgefäßes zur Spule. Es gilt also auch Per = f(e).
  • Soll nun durch Messung des Periodensignals eine Temperaturregelung aufgebaut werden, so besteht die Herausforderung, dass diese Messgröße nicht nur von der Temperatur des Kochgefäßes selbst abhängt, sondern auch von seiner Position Per = f(T, e). Dass der Benutzer während eines Koch-/ Bratprozesses das Kochgefäß verschiebt, ist jedoch durchaus üblich. Es muss also ein Verfahren gefunden werden, um eine Signaländerung durch Verschieben des Kochgefäßes von einer tatsächlichen Temperaturänderung zu unterscheiden.
  • Bei einem möglichen Verfahren kann innerhalb von Prozessen am Siedepunkt ein Leerkochen erkannt werden, wenn kein Wasser mehr den Topfboden bedeckt und dieser dadurch wärmer als mit bedeckendem Wasser wird. Dies kann einer Bedienperson geeignet signalisiert werden, vorteilhaft akustisch und/oder optisch, und/oder die Leistungsabgabe kann reduziert oder beendet werden.
  • Bei einem möglichen weiteren Verfahren kann eine Bedienperson während des Halteprozesses die Möglichkeit haben, die eigentliche Höhe der gehaltenen Temperatur nochmals anzupassen bzw. feinabzustimmen. Bei dieser Feinanpassung kann im Falle einer Temperaturregelung die Solltemperatur angepasst werden und/oder im Falle von Wasser am Siedepunkt kann die eingestellte Flächenleistungsdichte angepasst werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine Bedienperson den Halteprozess unterbrechen und später wiederaufnehmen kann bzw. in der Zwischenzeit andere, leistungsgesteuerte Flächenleistungsdichten wählen kann. So kann beispielsweise durch eine entsprechende Bedienaktion an einem Bedienelement auch noch nach einigen Minuten wieder auf eine Flächenleistungsdichte zurückgegangen werden, die zuvor einmal eingestellt war mit Halten während eines Halteprozesses.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine sehr schematische Darstellung eines Kochfelds, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann,
    Fig. 2
    ein möglicher Funktionsablauf zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    Fig. 3 und 4
    verschiedene Verläufe für Temperatur und Flächenleistungszufuhr bei verschiedenen Beheizungsvorgängen bzw. Zuständen am Kochfeld entsprechend Fig. 1.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • In der Fig. 1 ist sehr schematisch ein Kochfeld 11 als Induktionskochfeld dargestellt, das dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Das Kochfeld 11 weist eine Kochfeldplatte 12 und eine darunter angeordnete Induktionsspule 14 auf. Eine Leistungselektronik 16 für die Induktionsspule 14 wird von einer Steuerung 17 angesteuert zur Einstellung einer Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr. Die Steuerung 17 ist noch mit einem Bedienelement 18 des Kochfelds 11 verbunden, hier dargestellt mit einem kapazitiven Sensorelement unter der Kochfeldplatte 12.
  • Die Induktionsspule 14 definiert sozusagen eine Kochstelle 20 am Kochfeld 11, auf welche ein Kochgefäß 22 aufgesetzt ist. Dies ist hier eher als Kochtopf dargestellt, wobei ja auch in einem Kochtopf gebraten werden kann. Alternativ kann es natürlich auch ein deutlich höherer Kochtopf sein oder eine deutlich niedrigere Pfanne. Dargestellt sind auch Möglichkeiten zur Zugabe in das Kochgefäß 22. Rechts ist ein Stück Fleisch 24 dargestellt, das eventuell in dem Kochgefäß angebraten werden soll. Links ist die Zugabe von Wasser 25 in das Kochgefäß 22 mit einem Gefäß 26 dargestellt.
  • Anstelle einer einzigen Induktionsspule 14 kann eine Kochstelle 20 abhängig von der Größe des Kochgefässes 22 auch von mehreren Induktionsspulen gebildet sein, beispielsweise zwei bis vier oder sogar noch mehr. Derartige Induktionsspulen sind beispielsweise in der EP 2945463 A1 und der WO 2009/016124 A1 offenbart. Mehrere dieser Induktionsspulen werden dann aber wie eine einzige gemeinsame Induktionsspule betrieben, vorteilhaft mit einer gleichen Flächenleistungsdichte für den Boden des Kochgefässes 22, so dass sie hier wie eine einzige Induktionsspule betrachtet werden können. Zur vorgenannten Temperaturregelung werden dann eben alle Induktionsspulen einer Kochstelle betrachtet und nicht nur eine einzige Induktionsspule.
  • Die Steuerung 17 kann durch die Verbindung mit der Leistungselektronik 16 und der Induktionsspule 14 gemäß der eingangs genannten EP 2330866 A2 an Betriebsparametern der Induktionsspule 14 eine Temperaturänderung erkennen. Für die Details wird ausdrücklich auf diese EP 2330866 A2 Bezug genommen.
  • In dem Funktionsdiagramm in Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen kann. Bei einem Beginn eines Aufstellens des Kochgefäßes 22 mit unbekanntem Inhalt darin auf die Kochstelle 20 und Beginn des Heizbetriebs werden bereits von der Steuerung 17 die Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr an der Induktionsspule 14 mittels der Leistungselektronik 16 erfasst. Aus einer der Steuerung 17 bekannten geometrischen Größe der Induktionsspule 14 kann aus einer über die Leistungselektronik 16 fließenden Leistungszufuhr die Flächenleistungszufuhr berechnet werden. Wird dann zu einem bestimmten Zeitpunkt das genannte Halten aktiviert als Funktions-Aktivierung, so muss versucht werden, den zu diesem Zeitpunkt gegebenen Zustand zu unterscheiden je nach Prozess am Siedepunkt von Wasser einerseits und Prozess bei einer anderen Temperatur andererseits, also eine Art Charakterisieren. Dies führt eben zu der Fallanalyse.
  • Bei Funktionsaktivierung des Haltens aufgrund des Vorliegens eines Zustandes, bei dem eine weitgehend konstante Temperatur am Kochgefäß 22 erkannt werden kann, ohne dass viel geregelt werden muss, kann beim Charakterisieren darauf geschlossen werden, dass ein Prozess am Siedepunkt von Wasser vorliegt. Dazu kann die Steuerung 17 beispielsweise auch verschiedene zusätzliche Faktoren bewerten, die hier nicht dargestellt sind, wie beispielsweise die Höhe der aktuellen Flächenleistungszufuhr. Um einen Prozess am Siedepunkt von Wasser zu halten, also um Wasser zum Kochen zu bringen und am Kochen zu halten, wird üblicherweise eine Flächenleistungszufuhr zwischen 0,5 W/cm2 und 6 W/cm2 benötigt. Liegt die aktuelle Flächenleistungszufuhr deutlich darüber oder deutlich darunter so liegt möglicherweise ein Fehlerfall vor und das Halten kann dann unter Umständen nicht mehr aktiviert werden. Ergibt jedoch auch eine solche Plausibilitätsprüfung, dass durchaus ein Prozess am Siedepunkt vorliegen kann, so liegt ein Zustand mit einer konstanten Abdampfrate vor, nämlich das Kochen des Wassers. Die weiteren Schritte werden nachfolgend noch näher erläutert.
  • Ergeben das Charakterisieren und die Fallanalyse dagegen, dass kein Prozess am Siedepunkt von Wasser stattfindet, sondern ein sogenannter Temperaturregelprozess, weil die Temperaturregelung also durchaus eingreifen muss, um leicht schwankende Temperaturen auszugleichen, so wird nach Aktivieren des Haltens ein Temperaturregler den Betrieb aufnehmen. Dies bedeutet, dass die Steuerung 17 dann eben versucht, mittels der Leistungselektronik 16 die Leistungszufuhr bzw. Flächenleistungszufuhr so zu regeln, dass die zum Zeitpunkt der Funktions-Aktivierung des Haltens herrschende Temperatur weiter gehalten wird. Temperaturabweichungen werden also ausgeregelt. Dies kann in beiden Fällen für längere Zeit oder unbestimmte Dauer dann als gehaltener Zustand weitergeführt werden. Es können als Sicherheitsfunktion gewisse Maximaldauern vorgesehen sein, nach denen das Verfahren beendet wird, da ja schließlich eine Art von automatischem Kochprogramm abläuft und somit eine Bedienperson möglicherweise vergessen könnte, dass das Kochfeld 11 eingeschaltet ist. So kann beispielsweise nach 30, 60 oder 90 Minuten ein deutliches Reduzieren der Flächenleistungszufuhr stattfinden, beispielsweise auf 10% bis 30% oder 50%. Alternativ kann nach Ablauf dieser Zeit die Flächenleistungszufuhr ganz abgeschaltet werden. Vor einem Reduzieren oder Abschalten kann eine Bedienperson optisch und/oder akustisch darauf aufmerksam gemacht werden, was aber nicht unbedingt so sein muss.
  • In Fig. 3 sind für den ersten Fall das Verhalten über der Zeit für die Temperatur T an der linken y-Achse und die Flächenleistungszufuhr P an der rechten y-Achse dargestellt, wobei vor allem die Flächenleistungszufuhr P nicht linear dargestellt ist. Die Temperatur T steigt an, und zwar relativ langsam, weil ja Wasser in dem Kochgefäß 22 erhitzt wird und somit erst einmal viel Energie eingebracht werden muss für eine Temperaturerhöhung. Bei einer Temperatur von 100°C kocht das Wasser in dem Kochgefäß 22, woraufhin die Temperatur T konstant wird. Zu einem bestimmten Zeitpunkt t* wird das Halten aktiviert, wenn also die Bedienperson der Ansicht ist, dass genau dieser Zustand mit kochendem Wasser und auch diesem Grad des Kochens weitergeführt werden soll. Ab dann bleibt die Temperatur T konstant. Eine Flächenleistungszufuhr kann am Anfang zuerst etwas höher gewesen sein, wie mit der dicken Linie dargestellt ist, beispielsweise 10 W/cm2. Dann kann sie von einer Bedienperson etwas reduziert worden sein vor dem Zeitpunkt t*, beispielsweise weil das Wasser in dem Kochgefäß 22 zu stark gekocht hat, beispielsweise auf 4 W/cm2. Hat sich dann bei der zweiten etwas niedrigeren Flächenleistungszufuhr ein gewünschtes Kochbild eingestellt, so wird das Halten aktiviert. Das weitere Fortkochen erfolgt mit der Flächenleistungszufuhr des Zeitpunkts t*. Auch dies ist in der Fig. 3 dargestellt.
  • Tritt nun der eingangs genannte Fall eines plötzlichen Temperaturabfalls ein, hier beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 60°C, so geht die Temperatur T nach unten und die Flächenleistungszufuhr bleibt erst einmal erhalten. Da dann die Steuerung 17 sieht, dass die Temperatur T nur langsam ansteigt, ist klar, dass eine größere Menge an zusätzlichem Gargut, insbesondere zusätzliches Wasser 25 gemäß Fig. 1, in das Kochgefäß 22 eingebracht worden ist. Dann kann entweder weiterhin mit der Flächenleistungszufuhr P wie zum Zeitpunkt t* beheizt werden, bis das Wasser im Kochgefäß 22 wieder kocht und wieder die Temperatur T = 100°C erreicht ist mit einem Kochbild, das sich dann dem vorherigen vom Zeitpunkt t* wieder weitgehend angenähert haben wird. Diese konstante Flächenleistungszufuhr ist dargestellt mit 4 W/cm2. Alternativ kann die Flächenleistungszufuhr zumindest solange erhöht werden, bis wieder eine konstante Temperatur T festgestellt worden ist, beispielsweise auf die zu Beginn des Aufheizens genutzte Flächenleistungszufuhr erhöht werden, hier 10 W/cm2. Dies ist gestrichelt dargestellt. Wird dann eine konstante Temperatur T festgestellt, so kann wieder auf die vorherige Flächenleistungszufuhr zum Zeitpunkt t* geschaltet werden. Die kurzzeitige Erhöhung der Flächenleistungszufuhr dient dann zum schnelleren Wiedererreichen der Temperatur T = 100°C. Dies ist in der Fig. 2 rechts unten dargestellt mit dem Fall einer Abkühlung als plötzlicher Temperaturabfall sowie dem Wiederaufheizen, bis der Siedepunkt wieder erreicht worden ist.
  • Stellt die Steuerung 17 fest, dass ein Signalabfall plötzlich und ggf. sogar stufenförmig erfolgt, beispielsweise innerhalb weniger Sekunden, so kann auf ein Verschieben des Kochgefäßes 22 auf dem Kochfeld 11 geschlossen werden, beispielsweise um 0,5 cm bis 3 cm. Alternativ kann das Kochgefäß auch kurz von der Kochstelle 20 entfernt worden sein und dann wieder aufgestellt worden sein. In diesem Fall kann die Steuerung 17 vorteilhaft die Flächenleistungszufuhr vom Zeitpunkt t* beibehalten und braucht keine kurzzeitige Erhöhung.
  • In Fig. 4 ist dargestellt, wie in einem zweiten Fall beim gewünschten Anbraten von Fleisch 24 in dem Kochgefäß 22 die Verläufe für die Temperatur T und die Flächenleistungszufuhr P über der Zeit aussehen. Mit einer üblicherweise hohen Flächenleistungszufuhr wird eine Bedienperson das Kochgefäß 22 stark aufheizen, falls ein Anbraten von beispielsweise Steak gewünscht ist. Dabei befindet sich in einer Pfanne als Kochgefäß 22 voraussichtlich nur etwas Öl oder Fett, es muss also nicht sehr viel erhitzt werden. Die Temperatur T steigt einigermaßen stetig an. Zum Zeitpunkt t' ist eine Temperatur erreicht, die durch eine Bedienperson als gut und ausreichend angesehen wird zum gewünschten Braten von Steak, üblicherweise etwas über 220°C. Das Halten wird hier also zum Zeitpunkt t' betätigt. Da zu diesem Zeitpunkt die Steuerung 17 über die Leistungselektronik 16 noch eine Temperaturänderung des Kochgefäßes 22 festgestellt hat, weiß sie also, dass kein Prozess am Siedepunkt von Wasser stattfinden kann, wie zuvor erläutert worden ist. Deswegen wird zu diesem Zeitpunkt nach der Fallanalyse auf eine Temperaturregelung gestellt und die Temperatur vom Zeitpunkt t' wird von nun an konstant gehalten. Auch wenn auf den ersten Blick der Vorgang sehr demjenigen aus Fig. 3 mit der konstanten Flächenleistungszufuhr des ersten Falls ähnelt, so ist doch die Ursache jeweils eine andere. Bei der Fig. 3 wird durch das Kochen von Wasser in dem Kochgefäß 22 die Temperatur zwingend bei 100°C gehalten, solange kein Abschrecken odgl. erfolgt. Bei der Fig. 4 wird tatsächlich eine erste Temperaturregelung auf den zum Zeitpunkt t' festgestellt Wert durchgeführt.
  • Wird zum Zeitpunkt t" ein plötzlicher Temperaturabfall festgestellt, so versucht die ohnehin gerade durchgeführte Temperaturregelung diesen wieder auszugleichen und wieder möglichst schnell auf die Temperatur vom Zeitpunkt t' zurück zu regeln. Während zu Beginn des Aufheizens eine sehr hohe bzw. unter Umständen auch die maximale Flächenleistungsdichte gewählt worden ist, beispielsweise 7 W/cm2, so ist nach t' eine geringere Flächenleistungsdichte verwendet worden, die eben so gewählt ist, um diese Temperatur zu halten. Beispielsweise sind dies 3 W/cm2. Um den plötzlichen Temperaturabfall zum Zeitpunkt t" auszugleichen, kann die Flächenleistungsdichte noch einmal erhöht werden und insbesondere wieder maximal eingestellt werden. Sobald der plötzliche Temperaturabfall dann wieder ausgeregelt ist und wieder die Temperatur zum Zeitpunkt t' erreicht wurde, wird die Temperaturregelung auch wieder die Flächenleistungsdichte verringern, wie hier dargestellt ist. Das Regelverhalten des Temperaturreglers kann beispielsweise, wie hier dargestellt, als Zweipunktregler ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch ein stetiger Regler verwendet, der die Leistungsvorgabe proportional zur Temperaturabweichung vom Reglersollwert, oder sogar zusätzlich in Abhängigkeit von dessen Ableitung und/oder Integral, einstellt. Derartige Regler, beispielsweise P-, PI-, PD-, oder PID-Regler, sind dem Fachmann bekannt.
  • Stellt die Temperaturregelung bzw. die Steuerung 17 fest, dass der plötzliche Temperaturabfall auf eine deutlich niedrigere Temperatur erfolgt ist als diejenige zum Zeitpunkt t', und geht möglicherweise ein Temperaturanstieg sehr schnell vonstatten, beispielsweise innerhalb von 15 Sekunden, so kann ein Vorgang eines vorgenannten Abschreckens eines angebratenen Fleisches oder Steaks erkannt werden. Dies ist durch den gepunkteten Temperaturverlauf dargestellt. Dem angebratenen Fleisch wird also eine gewisse Menge an Flüssigkeit zugegeben. Dann wechselt der Betrieb der Steuerung 17, wie dies die Fig. 2 auch zeigt, vom Fall der konstanten Temperaturregelung auf den Fall einer konstanten Flächenleistungsdichte. Üblicherweise wird nämlich nach einem Abschrecken von angebratenem Fleisch, um beispielsweise eine Soße zu erzeugen, diese zwar zum ganz leichten Köcheln oder Simmern gebracht. Sie soll jedoch sicherlich nicht sprudelnd kochen. Deswegen kann dann nach dem Wiederaufheizen eine Temperatur von T = 100°C nicht überschritten werden, die eingebrachte Flüssigkeit verhindert dies. Nun soll also auf eine konstante Abdampfrate bzw. eine konstante Flächenleistungsdichte gewechselt werden. Diese ist der Steuerung 17 aber eigentlich nicht bekannt, da die Flächenleistungsdichte zum Zeitpunkt t' ja zu hoch war und zu einer Temperatur von 220°C geführt hat bzw. diese gehalten hat. Hier kann dann nach Erreichen einer konstanten Temperatur, im vorliegenden Fall nämlich von etwa 100°C, auf einen frei gewählten festen Wert für die Flächenleistungszufuhr gewechselt werden. Dieser kann zwischen den eingangs genannten 0,5 W/cm2 und 5 W/cm2 liegen, beispielsweise bei 2 W/cm2 oder 3 W/cm2 liegen, hier gepunktet dargestellt mit 2 W/cm2. Hier kann die Steuerung 17 auch noch einbeziehen, wie groß die Flächenleistungsdichte zum Zeitpunkt t' war, um daraus in etwa abschätzen zu können, ob ein Vorgang bei eher hohen Temperaturen oder eher niedrigeren Temperaturen abläuft. Auch die Anfangssteigung der Temperatur nach dem Zeitpunkt t" kann berücksichtigt werden.
  • Schließlich ist in der Fig. 2 noch dargestellt, dass ausgehend von einem Fall einer konstanten Flächenleistungsdichte das Wasser im Kochgefäß 22 verkocht ist, also ein Fall des Trockenkochens vorliegt. Wenn dann die Temperatur wieder zu steigen beginnt, kann nämlich eine Sicherheits-Abschaltung eingreifen, um eine Beschädigung oder ein Verbrennen von restlichem Gargut oder Lebensmittel im Kochgefäß 22 zu vermeiden.
  • Beim zweiten Fall eines Regelns auf konstante Temperatur kann dieser Fall nicht so leicht erkannt werden, da ja eben auf eine konstante Temperatur geregelt wird. Es kann jedoch erkannt werden, ob zum Erreichen der konstanten Temperatur ab einem bestimmten Zeitpunkt eine niedrigere bzw. deutliche niedrigere Flächenleistungsdichte benötigt wird. Auch dies könnte als Fall eines Trockenkochens erkannt werden mit einer daraus resultierenden Sicherheits-Abschaltung.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds (11) zum Halten eines zum Zeitpunkt eines Aktivierens des Haltens gegebenen Zustands an einer Kochstelle (20) des Kochfelds (11) mit Kochgefäß (22) darauf, mit den Schritten:
    - ein Kochgefäß (22) wird auf eine Kochstelle (20) des Kochfelds (11) aufgestellt und wird von der Kochstelle (20) bzw. einer induktiven Heizeinrichtung (14) der Kochstelle nach Vorgabe beheizt,
    - Erfassen einer Temperaturänderung des Kochgefäßes (22) als Zustandsänderung,
    - Erfassen des Beheizungsvorgangs des Kochgefäßes (22) und Auswerten der zugeführten Leistung und/oder einer Temperatur des Kochgefäßes und/oder deren zeitlichen Verlaufs
    - Aktivieren des Haltens durch eine Bedienperson zum Halten des zu diesem Zeitpunkt gegebenen Zustands an der Kochstelle (20) mit aufgestelltem Kochgefäß (22),
    gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
    - Unterscheiden des zu diesem Zeitpunkt gegebenen Zustands an der Kochstelle (20) einerseits in einen Prozess am Siedepunkt von Wasser und andererseits in einen davon verschiedenen Prozess bzw. in einen Prozess, der bei einer anderen Temperatur stattfindet ohne einen Phasenübergang von Wasser,
    - wobei im Fall einer Entscheidung für einen Prozess am Siedepunkt von Wasser daraufhin die Leistungszufuhr zu diesem Zeitpunkt weitgehend konstant gehalten oder eine übliche Leistungszufuhr zum Fortkochen eingestellt wird,
    - wobei im Falle einer Entscheidung für einen Prozess entfernt vom Siedepunkt von Wasser auf eine konstante Temperatur des Kochgefäßes (22) geregelt wird durch Anpassen der Leistungszufuhr.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bestimmen einer Größe des aufgestellten Kochgefäßes (22) anhand einer im Kochfeld (11) bekannten Größe der für das Kochgefäß (22) betriebenen Kochstelle (20) bzw. deren Heizeinrichtung (14).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kochfeld ein Induktionskochfeld (11) ist mit einer induktiv beheizten Heizeinrichtung (14), wobei aus Betriebsparametern für die induktiv beheizte Heizeinrichtung (14) eine Temperaturänderung des Kochgefäßes (22) erfasst wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines plötzlichen Temperaturabfalls nach dem Aktivieren des Haltens die Temperatur wieder auf die vorherige Temperatur vor dem plötzlichen Temperaturabfall gebracht wird und die Dauer erfasst wird, bis die Temperatur wieder auf der vorherigen Temperatur vor dem plötzlichen Temperaturabfall ist bzw. bis die Temperaturänderung wieder ausgeglichen ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass direkt nach Erfassen des plötzlichen Temperaturabfalls die zuvor verwendete Regelgröße Temperatur oder Leistungszufuhr weiter verwendet wird bis zum Ausgleichen.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der plötzliche Temperaturabfall im Falle einer Dauer von weniger als 10 Sekunden bis zum Ausgleichen als das Einbringen eines Bratgutes (24) in das Kochgefäß (22) gewertet wird, wobei dann das Kochgefäß mit Halten der vorherigen bzw. wieder erreichten Temperatur weiterhin beheizt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein plötzlicher, starker Temperaturabfall, vorzugsweise mit anschließender Temperaturbegrenzung, als das Einbringen von Wasser (25) in das Kochgefäß (22) gewertet wird, wobei dann das Kochgefäß mit der vorherigen Leistungszufuhr bzw. Leistung weiterhin beheizt wird oder mit einer üblichen Leistung zum Fortkochen von Wasser beheizt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer sprungartigen Signaländerung bzw. Temperaturänderung mit einer Änderungszeit von weniger als 5 Sekunden ein Verschieben des Kochgefäßes (22) erkannt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erkannten Verschieben des Kochgefäßes die Signalabweichung, die durch das Verschieben und nicht durch eine tatsächliche Temperaturänderung bedingt ist, nicht als Regelabweichung angesehen wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass ein Prozess mit einer Temperatur am Siedepunkt von Wasser erkannt worden ist, der Heizeinrichtung (14) eine konstante Leistung zugeführt wird zwischen 0,5 W/cm2 und 7 W/cm2.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb von Prozessen am Siedepunkt ein Leerkochen erkannt wird, wenn kein Wasser mehr den Topfboden bedeckt und dieser dadurch wärmer als mit bedeckendem Wasser wird und dies einer Bedienperson geeignet signalisiert und/oder die Leistungsabgabe reduziert oder beendet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedienperson während des Halteprozesses die Möglichkeit hat, das eigentliche Halteniveau nochmals anzupassen bzw. feinabzustimmen, wobei bei dieser Feinanpassung im Falle einer Temperaturregelung die Solltemperatur angepasst wird und/oder im Falle von Wasser am Siedepunkt die eingestellte Flächenleistungsdichte angepasst wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedienperson den Halteprozess unterbrechen und später wiederaufnehmen kann bzw. in der Zwischenzeit andere, leistungsgesteuerte Leistungsdichten wählen kann.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße, die mit der Kochgefäßtemperatur korreliert, die Periodendauer des Schwingkreises dieser Kochstelle ist und/oder eine andere Größe aus dieser abgeleitet wird.
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