Anwendungsgebiet und Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung für ein Kochgerät mit mindestens
einer Heizeinrichtung sowie ein Verfahren zum Steuern eines Kochgerätes auf entsprechende
Art und Weise.
[0002] Bei elektromechanischen Steuergeräten bzw. Energiereglern, wie beispielsweise aus
der
DE 19833983 A1 bekannt, wird für eine Heizeinrichtung eines Elektrokochfeldes ein taktender Betrieb
mit entweder voller oder keiner Leistung durchgeführt. Durch das Einstellen des Taktverhältnisses
zwischen "eingeschaltet" bzw. "voller Leistung" einerseits und "ausgeschaltet" bzw.
"keiner Leistung" andererseits wird die letztlich der Heizeinrichtung auf Dauer zugeführte
Energie eingestellt bzw. gesteuert. Das Schalten des Steuergeräts erfolgt dabei durch
einen Schnappschalter, von einem Bimetall-Auslösearm beeinflusst wird, wie dem Fachmann
bekannt ist.
[0003] Dabei gibt es eine sogenannte Ankochfunktion, in die das Steuergerät gestellt bzw.
die an ihm eingeschaltet werden kann. Bei dieser Ankochfunktion wird eine besonders
hohe Leistungsstufe der Heizleistung, auch Ankochstufe genannt, für eine bestimmte
Ankochzeit an die Heizeinrichtung angelegt, was den sogenannten Ankochstoß ergibt.
Dieser dient dazu, die Heizeinrichtung und ein darauf aufgestelltes Kochgefäß möglichst
schnell auf hohe Temperatur zu bringen, beispielsweise um eine größere Menge Wasser
zum Kochen zu bringen.
[0004] Ist der Ankochstoß abgeschlossen, so wird der Heizeinrichtung für einige Zeit keine
Leistung mehr zugeführt. Dies liegt daran, dass die Leistungsstufe nach der Ankochstufe
üblicherweise erheblich niedriger ist und der Bimetall-Auslösearm deswegen erst wieder
einen deutlichen bzw. größeren Weg zurück bewegt, bevor er wieder das Einschalten
mittels des Schnappschalters bewirken kann. Diese Zeit kann bis zu fünf Minuten betragen,
was sich in der Praxis als sehr vorteilhaft erwiesen hat, um das möglichst schnell
erhitzte Kochgefäß auf einer gewünschten Temperatur zu halten.
[0005] Bei den immer häufiger eingesetzten elektronischen Steuerungen für ein Kochgerät
oder Kochfeld, insbesondere mit Berührungsschaltern, bei denen die Leistungsversorgung
einer Heizeinrichtung des Kochgeräts über direkt angesteuerte Relais erfolgt, ist
dieser Effekt nicht möglich. Deswegen wird häufig, hier üblicherweise nach dem Zurückschalten
von einer Ankochstufe auf eine Fortkochstufe, der Heizeinrichtung nach weniger als
einer Minute wieder Leistung zugeführt, und weil dies für den Kochvorgang zuviel ist,
wird die Heizeinrichtung dann für kurze Zeit von einer Bedienperson ganz ausgeschaltet
oder das Kochgefäß davon weg gezogen. Wenn das Wiedereinschalten der Heizeinrichtung
nicht rechtzeitig erfolgt, ist der Kochvorgang unbefriedigend. Der Weiterbetrieb der
Heizeinrichtung mit weggezogenem Kochgefäß verschwendet auch unnötig Energie.
Aufgabe und Lösung
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Steuerung sowie
ein entsprechendes Verfahren zum Steuern eines Kochgerätes zu schaffen, mit denen
Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können und insbesondere ein optimierter
bzw. energiesparender Kochvorgang erreicht werden kann.
[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elektronische Steuerung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte sowie
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten
und werden im Folgenden näher erläutert. Manche der folgenden Merkmale werden dabei
nur für die Steuerung oder nur für das Verfahren beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig
davon sowohl für die Steuerung als auch für das Verfahren gelten können. Der Wortlaut
der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
[0008] Es ist vorgesehen, dass die elektronische Steuerung Bedienelemente aufweist, vorteilhaft
Berührungsschalter odgl., sowie einen Controller und mindestens einen Leistungsschalter
für die Heizeinrichtung. Ein solcher Leistungsschalter ist vorteilhaft ein genanntes
Relais, kann aber auch ein Halbleiter-Bauteil sein. Der Controller ist dazu ausgebildet,
an der Heizeinrichtung eine genannte Ankochfunktion durchzuführen mit einer hohen
Leistungsstufe der Heizleistung als Ankochstufe. Diese Ankochfunktion bzw. Ankochstufe
wird für eine bestimmte Ankochzeit durchgeführt und bildet den bekannten Ankochstoß.
Des weiteren ist der Controller dazu ausgebildet, dass er nach Einstellen einer niedrigeren
Leistungsstufe als der Ankochstufe nach dem Ankochstoß für eine bestimmte vorgegebene
Pausenzeit die Heizeinrichtung ausschaltet und erst nach Ablauf dieser Pausenzeit
wieder einschaltet. Diese Pausenzeit ist oder dauert dabei umso länger, je niedriger
die neue Leistungsstufe ist im Vergleich zur vorherigen Leistungsstufe bzw. zur Ankochstufe.
Die Pausenzeit bestimmt sich also sozusagen variabel. Dadurch wird erreicht, dass
der Controller bzw. die elektronische Steuerung nach dem Ankochstoß der Heizeinrichtung
für eine bestimmte Zeit keine Leistung mehr zuführt bzw. sie ausgeschaltet lässt.
[0009] Die genannte Pausenzeit kann dabei erheblich länger sein als eine übliche Aus-Zeit
beim taktendem Betrieb der Heizeinrichtung bei der neuen Leistungsstufe, beispielsweise
etwas dreimal so lang. Dadurch kann bei einem Kochvorgang, bei dem beispielsweise
Wasser für Nudeln zuerst zum Kochen gebracht werden und dann nur noch leicht sieden
soll, der Wärmeüberschuss genutzt werden, um dieses Sieden aufrecht zu erhalten, so
dass erst nach einer längeren Zeit bzw. eben dieser Pausenzeit wieder Heizleistung
zugeführt wird, und zwar auf der nun niedrigeren neuen Leistungsstufe. Dies bedeutet
zwar einen etwas höheren schaltungstechnischen bzw. programmiertechnischen Aufwand
bei der Ausbildung des Controllers. Gleichzeitig kann jedoch dadurch auf neue Art
und Weise eine vorteilhafte Funktion erreicht werden, die praxistauglich ist und vor
allem sogar Energie sparen kann.
[0010] In alternativer Ausgestaltung der Erfindung hängt die Länge bzw. Dauer der Pausenzeit
nicht von der Höhe des Ankochstoßes ab oder von der Differenz der neuen Leistungsstufe
zu derjenigen davor, sondern von der Ankochzeit, also der Länge bzw. Dauer des Ankochstoßes.
Diese Abhängigkeit kann so sein, dass eine lange Ankochzeit eine lange Pausenzeit
mit Leistungsunterbrechung und eine kurze Ankochzeit eine kurze Pausenzeit zur Folge
hat. Es ist also möglich, die Pausenzeit entweder von der Höhe der Ankochstufe oder
aber besonders vorteilhaft von der Länge der Ankochzeit abhängig zu machen. Letztlich
hängt die Pausenzeit aber von den Eigenschaften des Ankochstoßes ab. Auch bei der
Abhängigkeit von der Ankochzeit wird berücksichtigt, dass nach Ablauf des Ankochstoßes
wohl mehr Wärme im System bzw. im Kochgefäß ist als für das Fortkochen bzw. den weiteren
Betrieb notwendig und gewünscht ist.
[0011] In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ankochstufe die höchste
Leistungsstufe für die Heizeinrichtung. Es ist also eine fixe Leistungsstufe. Des
weiteren kann vorgesehen sein, dass auch die Ankochzeit fest vorgegeben ist, beispielsweise
drei bis zehn Minuten, vorteilhaft vier bis sieben oder etwas über fünf Minuten. Da
bei Kochgeräten wie Kochfeldern die Heizeinrichtungen üblicherweise unterschiedlich
groß sind, kann auch die Größe der Heizeinrichtung eine Rolle spielen. Da die Größe
der Heizeinrichtung von der Größe bzw. vom Volumen eines aufgesetzten Kochgefäßes
bzw. des Volumens von darin üblicherweise enthaltenem Kochgut beeinflusst wird, und
eine Fläche der Heizeinrichtung mit der zweiten Ordnung des Durchmessers, das Volumen
des Kochguts jedoch mit der dritten Ordnung des Durchmessers ansteigt, sollte die
Dauer der Ankochzeit für größere Heizeinrichtungen länger sein als für kleinere.
[0012] In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in der Steuerung enthaltene
Pausenzeit mit der Leistungsunterbrechung beim Zurückschalten so ausgebildet ist,
dass sie im Fall des Zurückschaltens auf die niedrigste Leistungsstufe etwa zweimal
bis viermal, besonders vorteilhaft etwa dreimal, so lange ist wie bei Zurückschalten
auf die zweithöchste Leistungsstufe. Die Pausenzeit kann also bei der niedrigsten
Leistungsstufe etwa die genannten fünf Minuten betragen, bei einer mittleren Leistungsstufe
etwa drei Minuten und bei der zweithöchsten Leistungsstufe etwas über eine Minute,
beispielsweise etwa eineinhalb Minuten. Damit wird immer noch eine erheblich längere
Pausenzeit erreicht als bei derzeit gebräuchlichen Steuerungen, bei denen der Heizeinrichtung
üblicherweise spätestens nach 45 Sekunden oder einer knappen Minute, selbst bei Zurückstellen
auf die niedrigste Leistungsstufe, wieder Leistung zugeführt wird bzw. sie wieder
eingeschaltet wird. Die Steuerung bzw. der darin enthaltene Controller sowie das Steuerverfahren
sind vorteilhaft so ausgebildet, dass die erfindungsgemäße Leistungsunterbrechung
für eine bestimmte Pausenzeit an der Heizeinrichtung auch dann erfolgt, wenn die Heizeinrichtung
nach der Ankochstufe nicht direkt auf eine niedrigere Leistungsstufe geschaltet wird,
sondern ausgeschaltet wird. Wird sie dann wieder bald eingeschaltet, so hat sich die
Steuerung bzw. der Controller den vorherigen Zustand gemerkt und sieht dann zwingend
die entsprechende der neuen Leistungsstufe angepasste Pausenzeit vor.
[0013] Es kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass sich die Steuerung bzw.
der Controller diesen vorherigen Zustand sogar merken, wenn das gesamte Kochgerät
ausgeschaltet wird, zumindest für kurze Zeit und dann wieder eingeschaltet wird und
vor allem auch die entsprechende Heizeinrichtung wieder eingeschaltet wird. Damit
können erfindungsgemäß auch Bedienabläufe erfasst werden, bei denen das Zurückschalten
auf eine sehr niedrige Leistungsstufe nicht über schrittweises Reduzieren der Leistungsstufe
an Bedienelementen erfolgt, sondern durch Ausschalten der Heizeinrichtung bzw. Kochstelle
oder sogar Ausschalten des gesamten Kochgeräts. In einigen Fällen tendieren Bedienpersonen
nämlich dazu, dieses Ausschalten durchzuführen und dann eben die Heizeinrichtung wieder
einzuschalten mit der niedrigsten Leistungsstufe beginnend oder, falls diese gerade
gewünscht ist, genau mit dieser.
[0014] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also bestimmt, wie hoch der Ankochstoß war
bzw. mit welcher Leistungsstufe er erfolgt ist oder wie lange die Ankochzeit war.
Dann wird unter Berücksichtigung der danach eingestellten, üblicherweise niedrigeren
Leistungsstufe für die Heizeinrichtung die Pausenzeit errechnet und eben eingehalten
durch Nicht-Einschalten der Heizeinrichtung.
[0015] Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung
und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein 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 sowie Zwischen-Überschriften beschränken die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt
und wird im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- Eine Funktionsdarstellung eines Kochfeldes mit einer erfindungsgemäßen Steuerung und
- Fig. 2
- ein Diagramm der zeitlichen Verläufe von Wassertemperatur und Leistung einer Heizeinrichtung
des Kochgeräts in einem Kochgefäß auf dem Kochgerät nach Fig. 1 und nach dem Stand
der Technik.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0017] In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein funktional dargestelltes Kochfeld 11 enthalten,
welches in seinem vorderen Bereich eine Steuerung 13 aufweist mit mehreren Bedienelementen
17, beispielsweise bekannten Berührungsschalter, also als sogenannte Touch-Control.
Das Kochfeld 11 weist vier verteilte Kochstellen 15a bis 15d auf. Des weiteren weist
die Steuerung 13 einen Controller 18 auf, der sozusagen die Steuerfunktionen enthält.
[0018] Die Steuerung 13 ist mit einer Schalteinrichtung 20 verbunden zur Leistungsversorgung
der Kochstellen 15. Dabei kann über die Schalteinrichtung 20 jede der Kochstellen
15 in beliebiger Art und Weise innerhalb bestimmter funktionaler oder programmtechnischer
Funktionen ein- und ausgeschaltet werden. Somit ist also bei diesem Kochfeld 11 mit
der Steuerung 13 keine funktionsbezogene Vorgabe von Ein- und Aus-Zeiten wie bei einem
eingangs genannten elektromechanischen Energieregler gegeben. Abhängig von einer mittels
der Bedienelemente 17 eingestellten Kochstufe oder insbesondere auch von einem eingestellten
Ankochstoß stellt die Steuerung 13 mit dem Controller 18 über die Schalteinrichtung
20 die entsprechenden Ein-Zeiten und Aus-Zeiten an einer Kochstelle 15 für einen taktenden
Betrieb ein.
[0019] In Fig. 2 ist in dem Diagramm sowohl für die Temperatur von Wasser in einem Kochtopf,
der auf eine der Kochstellen 15 gestellt worden ist, als auch die Leistung P über
der Zeit t der jeweilige zeitliche Verlauf dargestellt. Dabei ist in gestrichelter
Linie derjenige bei bekannten bzw. üblichen elektronischen Steuerungen mit separat
angesteuerten Schaltern und durchgezogen derjenige gemäß der Erfindung dargestellt.
Zum Zeitpunkt t = 0 wird eine Kochstelle mit einem aufgestellten Kochtopf, der Wasser
enthält, eingeschaltet und zwar mit der Einstellung eines Ankochstoßes mit der höchsten
Kochstufe. Dieser Ankochstoß dauert dann etwas über 5 ½ Minuten, bis die Wassertemperatur
bei über 80°C liegt. Dies bedeutet also, dass für diese spezielle Kochstelle in der
Steuerung 13 bzw. im Controller 18 ein entsprechend langer Ankochstoß programmiert
ist.
[0020] Danach schaltet die Steuerung 13 entweder selbsttätig, weil das vorgegebene Ende
des Ankochstoßes erreicht ist, oder aber von einer Bedienperson gesteuert auf eine
niedrigere Kochstufe herunter, beispielsweise über die dazwischen liegenden Kochstufen
auf die Kochstufe 4. Dies bedeutet, dass dann im zeitlichen Abstand von etwas weniger
als einer Minute die Kochstelle eingeschaltet wird bzw. für kurze Zeit taktet. Dieses
Takten beginnt dann eigentlich direkt nach Ende des Ankochstoßes, da knapp eine Minute
nach Ende des Ankochstoßes die erste kurze Ein-Zeit vorliegt. Allerdings besteht hierbei
eben der Nachteil, dass so schnell nach Ende des Ankochstoßes eigentlich nicht schon
wieder Heizleistung zugeführt werden müsste, vor allem dann, wenn das Fortkochen mit
der relativ niedrigen Kochstufe 4 erfolgen soll. Dieses Takten geht dann gleichmäßig
weiter mit kurzen Ein-Zeiten im zeitlichen Abstand von etwas weniger als einer Minute,
wie dem Diagramm zu entnehmen ist.
[0021] Deswegen ist gemäß der Erfindung vorgesehen, wie der durchgezogene Verlauf zeigt,
dass nach Ende des Ankochstoßes nach etwa 5 ½ Minuten erst einmal für etwa 3 ½ Minuten
keine Leistung an die Kochstelle gegeben wird bzw. diese ausgeschaltet bleibt. Erst
dann erfolgt wieder ein mehrfaches Einschalten der Kochstelle für jeweils kurze Zeit,
wobei hier der zeitliche Abstand zuerst etwa 2 ½ Minuten beträgt und dann, nach längerer
Zeit, ähnlich wie beim zuerst beschriebenen bekannten Verfahren, im Abstand von etwa
einer Minute wieder kurze Ein-Zeiten kommen.
[0022] Dies bedeutet also, dass in der Steuerung 13 bzw. im Controller 18 hinterlegt ist,
dass nach Ende des Ankochstoßes erst für einige Minuten keine Heizleistung erzeugt
wird. Diese Zeit hängt vorteilhaft von der Dauer des Ankochstoßes sowie der Höhe danach
folgenden Fortkochstufe ab.
[0023] Selbst wenn die hohe und dauerhafte Leistung am Anfang nicht über einen sogenannten
Ankochstoß als vorprogrammierte Funktion der Steuerung 13 erzeugt wird, sondern eben
am Anfang für eine bestimmte Zeit mit maximaler Heizleistung geheizt wird, kann vorgesehen
sein, dass die Steuerung 13 bzw. der Controller 18 dies ebenfalls erkennen. Dann implementieren
sie nach Zurückschalten auf eine niedrigere Fortkochstufe dieselbe Funktionalität,
nämlich die etwas längere Wartezeit vor dem Wiedereinschalten der Heizeinrichtung
bzw. Kochstelle.
[0024] Auch wenn die jeweilige Kochstelle oder sogar das gesamte Kochfeld 11 kurz ausgeschaltet
werden, kann in der Steuerung 13 bzw. im Controller 18 gespeichert sein, dass erst
eine bestimmte Zeit, nämlich die genannte Pausenzeit, abgewartet wird und keine Heizleistung
abgegeben wird. Dann erfolgt eben wieder das Takten mit anfangs etwas größeren zeitlichen
Abständen.
1. Elektronische Steuerung für ein Kochgerät mit mindestens einer Heizeinrichtung, insbesondere
für ein Kochfeld, wobei die Steuerung Bedienelemente aufweist und einen Controller
sowie mindestens einen Leistungsschalter für die Heizeinrichtung, wobei der Controller
eine Ankoch-Funktion aufweist mit hoher Leistungsstufe der Heizleistung als Ankochstufe
an der Heizeinrichtung für eine bestimmte Ankochzeit als Ankochstoß, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller dazu ausgebildet ist, dass er nach Einstellen einer niedrigeren Leistungsstufe
als der Ankochstufe für eine bestimmte vorgegebene Pausenzeit die Heizeinrichtung
ausschaltet für ein Wiedereinschalten erst nach Ablauf dieser Pausenzeit, wobei die
Pausenzeit länger ist je niedriger die neue Leistungsstufe ist als die vorherige Ankochstufe
oder wobei die Pausenzeit von der Ankochzeit abhängt derart, dass eine lange Ankochzeit
eine lange Pausenzeit mit Leistungsunterbrechung und eine kurze Ankochzeit eine kurze
Pausenzeit zur Folge hat.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass die Ankochstufe die höchste Leistungsstufe ist.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pausenzeit mit Leistungsunterbrechung beim Zurückschalten auf die niedrigste
Leistungsstufe etwa zweimal bis viermal so lange ist wie bei Zurückschalten auf die
nächst niedrigere Leistungsstufe.
4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pausenzeit etwa fünf Minuten beträgt.
5. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur Leistungsunterbrechung an der Heizeinrichtung ausgebildet ist auch
dann, wenn die Heizeinrichtung nach der Ankochstufe vor Einstellen einer niedrigeren
Leistungsstufe ausgeschaltet wird.
6. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur Leistungsunterbrechung an der Heizeinrichtung ausgebildet ist auch
dann, wenn das gesamte Kochgerät ausgeschaltet wird.
7. Verfahren zum Steuern eines Kochgeräts mit einer Steuerung, insbesondere einer Steuerung
gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung eine Ankoch-Funktion aufweist mit hoher Leistungsstufe
der Heizleistung als Ankochstufe an der Heizeinrichtung für eine bestimmte Ankochzeit
als Ankochstoß, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einstellen einer niedrigeren Leistungsstufe als der Ankochstufe für eine bestimmte
vorgegebene Pausenzeit die Heizeinrichtung ausgeschaltet wird und erst nach Ablauf
dieser Pausenzeit wieder eingeschaltet wird, wobei die Länge der Pausenzeit ansteigt
je niedriger die neue Leistungsstufe ist als die Ankochstufe oder wobei die Länge
der Pausenzeit von der Ankochzeit abhängt derart, dass eine lange Ankochzeit eine
lange Pausenzeit mit Leistungsunterbrechung und eine kurze Ankochzeit eine kurze Pausenzeit
zur Folge hat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankochstufe die höchste Leistungsstufe ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pausenzeit mit Leistungsunterbrechung beim Zurückschalten auf die niedrigste
Leistungsstufe etwa zweimal bis viermal, vorzugsweise dreimal, so lange ist wie bei
Zurückschalten auf die nächst niedrigere Leistungsstufe.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pausenzeit etwa fünf Minuten beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Leistungsunterbrechung an der Heizeinrichtung auch dann, wenn die Heizeinrichtung
nach der Ankochstufe vor Einstellen einer niedrigeren Leistungsstufe ausgeschaltet
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Leistungsunterbrechung an der Heizeinrichtung auch dann, wenn das gesamte Kochgerät
ausgeschaltet wird.