Beschreibung

Verfahren zur Kochfeldsteuerung und Kochfeld zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kochfeldsteuerung, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Induktions-

Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung mit Verarbeitungseinheit und Speicher und mit unterhalb der Kochfeld platte im Bereich eines zur Umgebung hin begrenzten Messfleckes angeordneten Wärmesensoreinheiten, wobei mit der ersten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone allein von der Kochfeldplatte und mit der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone von der Kochfeldplatte und einem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten ausgehender Wärmestrom detektiert wird, sowie mit einer Lichtquelle zur Durchführung einer Reflexionsmessung über wenigstens einen Wärmesensor zur Bestimmung des Emissionsgrades ε _Kθ chgeschir _r des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochfeld platte abgestellten Kochgeschirrs sowie ein Kochfeld zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2004 002 058 B3 bekannt. Das bekannte Verfahren steuert einen Kochprozess bei einem Kochfeld, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, die senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen eine durch eine flächige Ober- und Unterseite begrenzte Materialstärke s aufweist, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung zur Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung und mit unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Wärmesensoreinheiten.

Um die Heizleistung der Heizeinrichtung unter Berücksichtigung des Einflusses eines auf die Kochzone abgestellten Kochgeschirrs regeln zu können, schlägt das bekannte Verfahren vor, dass mit der ersten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone allein von der Kochfeldplatte und mit der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone von der Kochfeld platte und einem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten ausgehender Wärmestrom detektiert wird. Die Wärmesensoreinheiten sind auf der Unterseite der Kochfeld platte im Bereich eines begrenzten Messfleckes angeordnet, der zur Umgebung beispielsweise durch einen Messschacht bzw. Hohlleiter begrenzt ist. In Abhängigkeit der Ausgangssignale der Wärmesensoreinheiten wird die Kochgeschirrbodentemperatur T _K ochgeschirr ermittelt und in der elektrischen Steuerungseinrichtung mit Verarbeitungseinheit und Speicher zur Steuerung bzw. Regelung der Heizleistung der Heizeinrichtung ausgewertet.

Gemäß dem bekannten Verfahren ist es nicht unbedingt erforderlich, hierfür den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens εκ _Och gesc _h i _rr zu kennen. Die Berücksichtigung des Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens würde jedoch zu einem genaueren Messergebnis der Kochgeschirrbodentemperatur Tis _ch g _esch i _rr führen. In der DE 10 2004 002 058 B3 wird zur Bestimmung von ε _Kθch g _esch i _rr deshalb vorgeschlagen, eine Reflexionsmessung durchzuführen. Dieses Verfahren führt zu genaueren Messergebnissen zur Bestimmung der Kochgeschirrbodentemperatur, wenn der Transmissionskoeffizient der Kochfeld platte bekannt ist und konstant bleibt. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Kochfeld platte ist jedoch der Transmissionskoeffizient der Kochfeldplatte durch Verschmutzung veränderbar. Bei einer verschmutzten Kochfeldplatte ist die Transmission verringert, was zu einer fehlerhaften Bestimmung von e _Koch g _esch i _rr führt. Damit wird auch das Messergebnis der Kochgeschirrbodentemperatur verfälscht.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem ein Verfahren zur Kochfeldsteuerung anzugeben, bei dem die Kochgeschirrtemperatur unter Berücksichtigung des Einflusses des Emissionsgrades des Kochgeschirrs und des Transmissionsgrades der Kochfeldplatte möglichst exakt ermittelbar und für die Kochfeldsteuerung hinsichtlich der Steuerung der Leistung der Induktionsbeheizung auszuwerten ist.

Der Erfindung stellt sich darüber hinaus das Problem ein Kochfeld zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 1 sowie ein Kochfeld mit den Merkmalen des Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere in der verbesserten Genauigkeit der Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld. Dies wird durch eine verbesserte Genauigkeit der Bestimmung der an dem Kochgeschirrboden und damit dem Kochgeschirr tatsächlich vorhandenen Temperatur T _KoCh g _esch i _rr unter Berücksichtigung des Einflusses des Emissionsgrades des Kochgeschirrs sowie des durch Verunreinigungen der Kochfeldplatte veränderten Transmissionskoeffizienten erreicht.

Der Emissionsgrad des Kochgeschirrs wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise messtechnisch über die zweite Wärmesensoreinheit mittels einer Reflexionsmessung des von einer Lichtquelle ausgehenden und gegen den Kochgeschirrboden gerichteten Lichtstrahls erfasst. Grundsätzlich ist es auch möglich, hierzu eine weitere Wärmesensoreinheit zu verwenden. Es ist ebenfallsmöglich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrs bzw. des Kochgeschirrbodens

εκochgeschirr vorzugeben und dabei auf einen üblichen Mittelwert, beispielsweise εκ _O chgeschirr ⁼ 0,5, festzulegen und als Speicherwert in der Steuerung zu hinterlegen.

Der Transmissionskoeffizient der Kochfeldplatte ist als Wert bekannt und in der Steuerung als Speicherwert hinterlegt. Der Einfluss einer evtl. durch Verschmutzung der Kochfeldplatte herbeigeführten Veränderung des Transmissionskoeffizienten wird durch die oben beschriebene Reflexionsmessung und Bestimmung des Emissionsgrades des Kochgeschirrs bzw. des Kochgeschirrbodens e _Koch ge _sch i _rr ebenfalls berücksichtigt.

Die Kochgeschirrbodentemperatur T _Kθch g _esch i _rr wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während der Garphase aus dem Verhältniswert der beiden Ausgangssignale der zweiten und der dritten Wärmesensoreinheit sowie einem Korrekturwert aus dem Ausgangssignal der ersten Wärmesensoreinheit ermittelt.

Grundsätzlich sind die Wärmesensoreinheiten nach Art, Anordnung und Messbereich in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Deshalb ist es möglich, dass mit der ersten Wärmesensoreinheit beispielsweise nur der mittels Wärmeleitung von der Kochfeldplatte nach unten ausgehende Teil des Wärmestroms, beispielsweise mittels eines Berührungs-Temperaturfühlers, erfasst wird. Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass die Wärmesensoreinheiten, insbesondere die zweite und dritte Wärmesensoreinheit, als ein Pyrometer ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweite und dritte Wärmesensoreinheit als Baueinheit zu einem einzigen Verhältnispyrometer zusammengefasst sind.

Eine hohe Messgenauigkeit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass die Kochfeldplatte im Bereich des Messflecks mittels der Zusatzheizung aufgeheizt wird und durch die über die erste Wärmesensoreinheit gemessene Temperatur auf T _Sθ ιι regelbar ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Temperatur der Kochfeldplatte im Bereich des Messflecks etwa auf T _Sθ ιι gehalten wird. Der Wert für Ts _O ιι entspricht einem angenommenen Wert für die Temperatur des Kochgeschirrs bzw. der Kochzone, der nach der Aufheizphase erreicht werden soll. Der Messfleck ist vorzugsweise im Zentrum der Kochzone vorgesehen. Eine dezentrale Anordnung des Messfecks, z.B. im Randbereich der Kochzone, ist ebenfalls möglich.

Die Zusatzheizung zur direkten Beheizung der Kochfeld platte ist im Bereich des Messflecks in wärmeleitendem Kontakt mit deren Unterseite an dem Kochfeld angeordnet ist. Hierdurch ist der Wärmeübergang von der Zusatzheizung zu der Kochfeld platte verbessert, so dass die Aufheizphase durch die Aufheizung der Kochfeidpiatte im Bereich des Messfiecks auf T _Sθ ιι nicht in ungewünschter Weise verlängert wird.

Im Bereich des Messflecks begrenzt ein Wellenleiter, insbesondere Hohlleiter, den Strahlenweg zwischen der Kochfeldplatte und den als Pyrometer ausgebildeten Wärmesensoreinheiten zur Umgebung hin. Auf diese Weise ist zum einen sichergestellt, dass die von der Kochfeldplatte und dem Kochgeschirr abgestrahlte Wärmestrahlung weitgehend verlustfrei zu den Wärmesensoreinheiten gelangt. Zum anderen wird Störstrahlung aus der Umgebung weitgehend abgeschirmt, so dass die Messergebnisse dadurch nicht in ungewünschter Weise beeinflusst werden.

Eine andere vorteilhafte und zu der vorgenannten Ausführungsform alternative Weiterbildung sieht vor, dass eine reflektierende Halbschale, insbesondere Ulbrichtkugel, den Strahlenweg zwischen der Kochfeld platte und den als Pyrometer ausgebildeten Wärmesensoreinheiten zur Umgebung hin begrenzt, wobei die reflektierende Halbschale Durchbrüche für die vorgenannten Wärmesensoreinheiten aufweist. Im Vergleich zu der vorgenannten Ausführungsform ist die Mehrfachreflexion der von der Kochfeldplatte und dem Kochgeschirrboden in Richtung der vorgenannten Wärmesensoreinheiten ausgestrahlten Wärmestrahlung weiter erhöht, so dass die Eingangssignale der Wärmesensoreinheiten verstärkt werden, was zu einer verbesserten Signalqualität führt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds in einer Seitenansicht,

Figur 2 ein Diagramm, das den Transmissiongrad T« _F - _PI einer Kochfeld platte des Kochfelds aus Fig. 1 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung zeigt,

Figur 3 ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der berechneten und der tatsäch- liehen Kochgeschirrbodentemperatur T« _G zeigt,

Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds. Das Kochfeld weist eine als Glaskeramikplatte ausgebildete Kochfeldplatte 1 auf, mit einer senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen durch eine flächige Ober- und Unterseite 1.1 und 1.2 begrenzte Materialstärke s, mit wenigstens einer Kochzone 2, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeld platte 1 angeordneten Induktions-Heizeinrichtung 3 beheizbar ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Kochfeld mit insgesamt vier Kochzonen 2, von denen in der Zeichnung lediglich eine einzige Kochzone 2 dargestellt und erläutert ist. Die nachfolgenden Ausführungen gelten jedoch gleichermaßen für die übrigen, nicht dargestellten Kochzonen 2 des Kochfelds. Unterhalb der Kochfeldplatte 1 ist eine

Sensorbaueinheit 4 angeordnet, die eine erste, zweite und dritte Wärmesensoreinheit 4.1 , 4.2, 4.3 umfasst, wobei die drei Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 hier jeweils als Pyrometer ausgebildet sind. Die zweite und die dritte Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 bilden zusammen ein an sich bekanntes Quotientenpyrometer. Die Sensorbaueinheit 4 ist vorzugsweise im Zentrum s der Kochzone 2 unterhalb der Kochfeldplatte 1 angeordnet. Dieser Bereich wird als Messfleck 5 bezeichnet. Eine dezentrale Anordnung der Sensorbaueinheit 4 bzw. des Messfecks, z.B. im Randbereich der Kochzone, ist ebenfalls möglich.

Die erste Wärmesensoreinheit 4.1 ist zur Messung des im Bereich der Kochzone 2 im Wesentlichen allein von der Kochfeldplatte 1 nach unten ausgehenden Wärmestroms aus- o gebildet, während die zweite und dritte Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 jeweils zur Messung des im Bereich der Kochzone 2 im Wesentlichen von der Kochfeldplatte 1 und von einem darauf abgestellten Kochgeschirr 6 nach unten ausgehenden Wärmestroms ausgebildet sind, was nachfolgend näher erläutert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Messbereich der ersten Wärmesensoreinheit 4.1 auf die Messung von Wärmestrahlung in einem ersten Wellen- 5 längenbereich x, hier etwa 5 bis etwa 6 μm, begrenzt. Der Messbereich der zweiten und der dritten Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 ist auf die Messung von Wärmestrahlung in einem zweiten und einem dritten Wellenlängenbereich y und z, hier etwa 3 μm bis etwa 3,6 μm und etwa 3,7 μm bis etwa 4,2 μm, begrenzt. Für die Funktion des Quotientenpyrometers mit den Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3 ist es wichtig, dass sich der zweite und der dritte Wellenlängen- 0 bereich y und z voneinander unterscheiden und gleichzeitig nah beieinander liegen. Ferner sollten die beiden Wellenlängenbereiche y und z derart groß gewählt werden, dass die Eingangssignale der Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3 für die weitere Verarbeitung genügend groß sind. Deshalb decken beide Wellenlängenbereiche y und z nicht nur Wellenlängen ab, für die der Transmissionsgrad der Kochfeld platte 1 möglichst groß ist, was aus der nachfolgend 5 noch näher erläuterten Fig. 2 deutlich erkennbar ist.

Wird abweichend von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel eine bezüglich des Transmissionsgrads inhomogene Kochfeld platte 1 verwendet, ist es ausreichend, dass die Kochfeldplatte 1 im Bereich der Kochzone 2 wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Wärmesensoreinheit 4.1 einen möglichst geringen und in dem Erfassungsbereich der zweiten und 0 dritten Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 einen möglichst hohen Transmissionsgrad für Wärmestrahlung aufweist.

Die Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 der Sensorbaueinheit 4 und die Induktions- Heizeinrichtung 3 sind mit einer elektrischen Steuerung 7, die eine Verarbeitungseinheit 7.1 und

einen Speicher 7.2 aufweist, in Signalübertragungsverbindung. Die Signalübertragungsverbindung ist in Fig. 1 durch einen gestrichelten Doppelpfeil 8 symbolisiert.

Um die Heizleistung der Heizeinrichtung 3 des erfindungsgemäßen Kochfelds möglichst genau steuern oder regeln zu können, ist es erforderlich, die Temperatur des auf der Kochzone 2 abgestellten Kochgeschirrs 6 zu ermitteln, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Da die Wärmestrahlung des Kochgeschirrbodens 6.1 jedoch auch von dessen Emissionsgrad εκ _och g _e s _ch i _rr abhängig ist, ist es deshalb ebenfalls erforderlich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 E _ß g _esch i _rr vorzugeben und in dem Speicher 7.2 abzuspeichern oder während des Kochvorgangs zu messen und für eine Verarbeitung in der Verarbeitungseinheit 7.1 zur Verfügung zu stellen. Grundsätzlich ist es möglich, hierzu eine weitere

Wärmesensoreinheit zu verwenden. Alternativ wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hierfür die zweite Wärmesensoreinheit 4.2 verwendet. Das erfindungsgemäße Kochfeld weist zu diesem Zweck ferner eine Lichtquelle 9 auf. Die Bestimmung des Emissionsgrades εκ _O chgesc _h i _rr des auf der Kochzone 2 abgestellten Kochgeschirrs 6 bzw. Kochgeschirrbodens 6.1 erfolgt vorzugsweise mittels einer Reflexionsmessung.

Um den Einfluss von direkter und indirekter Störstrahlung auf die Ausgangssignale der Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 zu verringern und gleichzeitig die an die Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 abgestrahlte Wärmestrahlung mittels Mehrfachreflexion zu verstärken, weist das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kochfelds einen von innen mit einer die Wärmestrahlung reflektierenden Beschichtung, beispielsweise einer Goldschicht, verspiegelten und als Hohlleiter ausgebildeten Wellenleiter 10 auf. Der Wellenleiter 10 (Hohlleiter) begrenzt den Strahlengang zwischen der Kochfeldplatte 1 und den als Pyrometer ausgebildeten Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 zur Umgebung hin. Die von der Kochfeldplatte 1 und dem Kochgeschirr 6 abgestrahlte Wärmestrahlung ist in Fig. 1 durch Pfeile symbolisiert. Es handelt sich dabei lediglich um eine symbolische Darstellung, da der tatsächliche Strahlengang aufgrund der auftretenden Mehrfachreflexion viel komplexer ist.

Im Bereich des Messfleckes 5 ist eine Zusatzheizung 11 , z.B. ein Widerstandsheizkörper, angeordnet. Die Zusatzheizung 11 ist zwecks wärmeleitenden Kontakts mit der Kochfeldplatte 1 direkt an deren Unterseite 1.2 angeordnet. Auf diese Weise ist die direkte Beheizung der Kochfeldplatte 1 im Bereich des Messfleckes 5 durch die Zusatzheizung 11 besonders effektiv gestaltet. Zur Regelung der Zusatzheizung 11 ist diese mit der elektrischen Steuerung 7 ebenfalls signaiübertragend verbunden. Die Zusatzheizung 11 kann ais ringförmig ausgebildetes Bauelement den Bereich des Messfleckes 5 umschließen (siehe Figur 1 ). Es ist auch möglich, die Zusatzheizung innerhalb des Messfleckes 5 anzuordnen (nicht dargestellt).

In Fig. 2 ist ein Diagramm dargestellt, dass den Transmissionsgrad τ _Kθ c _hf eid _P iatte. abgekürzt T _KF -P _I , eines erfindungsgemäßen Kochfelds in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung am Beispiel der als Glaskeramikplatte ausgebildeten Kochfeldplatte 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert, sind die

5 Messbereiche der Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 auf den Transmissionsgrad τ _Kθ c _h feidpiatte der für das erfindungsgemäße Kochfeld verwendeten Kochfeldplatte 1 derart abgestimmt, dass der Messbereich der ersten Wärmesensoreinheit 4.1 auf einen ersten Wellenlängenbereich x begrenzt ist, für den die Kochfeld platte 1 einen Transmissionsgrad von weniger als 20 %, insbesondere annähernd 0% ist. Der Messbereich der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit

10 4.2, 4.3 ist auf einen zweiten und dritten Wellenlängenbereich y und z begrenzt, für den die Kochfeld platte 1 einen möglichst hohen Transmissionsgrad τ _Kθ chfeidpiatte aufweist und gleichzeitig die bereits oben erläuterten Bedingungen für den Einsatz eines Quotientenpyrometers erfüllt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert:

i5 In der Verarbeitungseinheit 7.1 wird auf an sich bekannte Weise aus den Ausgangssignalen der beiden Wärmesensoreinheiten 4.2, 4.3 fortlaufend oder in vorher festgelegten zeitlichen Abständen ein Verhältniswert gebildet. Um die Genauigkeit der Steuerung oder Regelung der Heizleistung bei dem erfindungsgemäßen Kochfeld zu verbessern, ist es erforderlich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrs 6 bzw. des Kochgeschirrbodens 6.1 εκ _Och g _es c _h ι _rr zu berück-

20 sichtigen.

Deshalb wird der aus den Ausgangssignalen der Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3 ermittelte Verhältniswert in der Verarbeitungseinheit 7.1 wie folgt weiter verarbeitet:

Die von den Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3, also dem Quotientenpyrometer, empfangene Wärmestrahlung M setzt sich aus drei Strahlungsanteilen zusammen, nämlich aus Anteil a, der 25 Wärmestrahlung der Kochfeld platte 1 , Anteil b, der Wärmestrahlung vom Kochgeschirrboden 6.1 und Anteil c, der Wärmestrahlung von der Kochfeldplatte 1 , die an dem Kochgeschirrboden 6.1 reflektiert und durch die Kochfeldplatte 1 in Richtung der Wärmesensoreinheiten 4.2, 4.3 transmittiert wird.

Demnach ergibt sich der Verhältniswert wie folgt:

(1 )

mit V= Verhältniswert, M= spezifische Wärmestrahlung.

Die Abhängigkeiten der einzelnen Strahlungsanteile von der Temperatur der Kochfeld platte 1 T _K ochfeidpiatte . dem Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 e _KoC hgeschirr und dem 5 Emissionsgrad ε _Kθ chfeicipiatte sowie dem Transmissionsgrad τ _K ochfeicipiatte der Kochfeldplatte 1 sind aus der nachfolgenden Gleichung ersichtlich, wobei F allgemein für eine mathematische Funktion steht.

V =

F Anteila ( rp \ rαnteilb ( y _ \ _■ τ? Anteile ( rp \ /n\ ^{4 2} V ^fc KF-Pl > ^L KF-Pl J ^{+ r 4 2} \ ^b KG » ^■ * KG » ^T KF-Pl ) ^" * ^{" r 4 2} \ ^b KF-PI » ¹ KF-PI ' ⁰ KG ' ^T KF-PI ) ^' _jj Anteila I rp \ p - Anteilb I _T " _ \ ■ _j ? Anteile I rp \ r ^{A i} \ ^b KF-PI > ¹ KF-Pl J ⁺ " ^{4 3} V ⁶ ZfG ' -' KG ' ^Z KF-PI / ^{+ r 4} ^ K ⁰ KF-Pl i ¹ KF-PI > ^b KG > ^T KF-Pl /

In der Gleichung wurden die Indizes aus Gründen der übersichtlichkeit abgekürzt, nämlich I ₀ Kochgeschirr mit KG und Kochfeld platte mit KF-PI. Hierbei sei angemerkt, dass bei dem Anteil c der Reflexionsgrad= 1 -Emissionsgrad ist, da der Transmissionsgrad des Kochgeschirrbodens näherungsweise gleich 0 gesetzt werden kann.

Nach einer Umformung der Gleichung (2) ergibt sich

V =

i ₅ mit F ^* = aufgrund des Herausziehens der multiplikativen Faktoren geänderte Funktion. Hierbei ist zu beachten, dass aus der von Anteil c abhängigen Funktion F ^{Aπteιl c} für beide Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3, Index 4.2 und 4.3, aufgrund der auftretenden Mehrfachreflexionen εκochgeschιrr , ε _Kθ chfeidpiatte und τ _Kθ chfeidpiatte nicht aus der Klammer herausgezogen werden können.

Der Emissionsgrad ε _Kθ chfeidpiatte und der Transmissionsgrad τ _Kθ chfeidpiatte der Kochfeldplatte 1 sind 20 bekannt und sind in dem Speicher 7.2 für die weitere Verarbeitung des Vergleichswertes V hinterlegt. Die Temperatur der Kochfeldplatte 1 T _Kθ c _hf ei _d pia _tte wird während des Kochprozesses fortlaufend oder in vorher festgelegten Zeitabständen mittels der Wärmesensoreinheit 4.1 gemessen und liegt so ebenfalls für die weitere Verarbeitung des Vergleichswertes V vor.

Gleiches gilt für den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 εκochgeschιrr. der auf die oben erläuterte Weise ermittelt wird. Somit bleibt als einzige Unbekannte die Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 Tκo _ch g _es c _h ι _rr übrig und kann somit berechnet werden.

Bei einer sauberen Kochfeldplatte 1 , also wenn auf der Oberseite 1.1 keine Verschmutzungen

5 vorhanden sind, ergibt sich der in Fig. 3 als Linie k dargestellte Zusammenhang zwischen der berechneten und der tatsächlichen Kochgeschirrbodentemperatur T _Kθch g _esch ι _rr . Beide Temperaturen stimmen im Wesentlichen überein. Bei einer verschmutzten Oberseite 1.1 , was im Betriebsfall immer vorkommen kann, wird der aus der an sich bekannten und bereits erläuterten Reflexionsmessung ermittelte Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 εκ _O chgeschιrr iö durch die Abweichungen in den Eigenschaften der Kochfeldplatte 1 , nämlich Emissionsgrad εκochfeid _P iatte und Transmissionsgrad τ _K ochfeidpiatte- verfälscht und entspricht somit nicht dem tatsächlichen Wert. Deshalb ergibt sich für die meisten Anwendungsfälle, also bei denen die Oberseite 1.1 der Kochfeldplatte 1 im Bereich der Kochzone 2 verschmutzt ist, eine gewisse Streuung des berechneten Wertes für die Kochgeschirrbodentemperatur Teegesc _h ir _r - Siehe i ₅ hierzu die Linien m, die den Streubereich begrenzen. Der Einfluss eines verfälschten Wertes für den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 14.1 wird durch die Beheizung der Kochfeldplatte im Bereich des Messfleckes minimiert. Die Abweichungen zwischen dem berechneten Wert und dem tatsächlichen Wert für die Kochgeschirrbodentemperatur Teeg _esch i _rr liegt deshalb in einer akzeptablen Größenordnung, so dass die Heizleistung der Heizeinrichtung 3 eines

20 erfindungsgemäßen Kochfelds mit hoher Qualität und Reproduzierbarkeit gesteuert oder geregelt werden kann.

In einer einfacheren Ausführungsform, in der auf eine automatische Ermittlung des Emissionsgrades des Kochgeschirrbodens 6.1 ε _{Kochgeschιrr} verzichtet wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, diesen analog zu dem Emissionsgrad ε _Kθchfe i _dp i _atte Und dem Transmissionsgrad 25 Tκoc _hf eidpia _tt e der Kochfeldplatte 1 vorher festzulegen, abzuspeichern und für die weitere

Verarbeitung des Verhältniswerts V in der oben erläuterten Weise zu verwenden. Hierfür wird ein mittlerer Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 ε _Kθch gesc _hιrr> beispielsweise 0,5, gewählt. Auf diese Weise sind die Abweichungen bei Kochgeschirr mit einem geringeren oder einem höheren Emissionsgrad εκ _O chgeschιrr nicht zu groß. Siehe hierzu beispielhaft die Linien o in Fig. 3.

30 Die nachfolgend genannten Alternativen und weiteren Ausführungsbeispiele zu dem oben genannten ersten Ausführungsbeispie! sind nur soweit erläutert, wie sich diese von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle eines als Hohlleiter ausgebildeten Wellenleiters 10 ein als Ulbrichtkugel ausgebildete, reflektierende Halbschale 12 verwendet

wird. Aus Gründen der übersicht wurde hier die vorhandene Heizeinrichtung 3, die Zusatzheizung 11 sowie die elektrische Steuerung 7 nicht dargestellt und der Bereich der Sensorbaueinheit 4 des Kochfelds stark vergrößert dargestellt. Die reflektierende Halbschale 12 weist öffnungen 12.1 , so dass der Strahlenweg zwischen der Kochfeldplatte 1 und dem 5 Kochgeschirrboden 6.1 und den Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 sowie der Lichtquelle 9 nicht in ungewünschter Weise blockiert ist. Die verwendete Ulbrichtkugel 12 weist eine innere Oberfläche 12.2 mit einem hohen Reflexionsgrad auf. Alternativ zu der Ulbrichtkugel 12 sind auch andere dem Fachmann bekannte und geeignete Formen einer reflektierenden Halbschale, beispielsweise ein Paraboloid-Ausschnitt, denkbar.

iö Während der Aufheizphase bei dem auf die o.g. Weise ausgebildeten Kochfeld wird das Kochgeschirr 6 mittels der Induktions-Heizeinrichtung 3 auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die Kochfeldplatte 1 wird im Bereich des Messfleckes 5 der Kochzone 2 durch die Zusatzheizung 11 auf T _Sθ ιι aufgeheizt. Der Wert für T _Sθ ιι entspricht einem angenommenen Wert für die Temperatur des Kochgeschirrs, der nach der Aufheizphase erreicht werden soll. Die i ₅ überwachung von T _Sθ ιι erfolgt über den Wärmesensor 4.1. Am Boden des Kochgeschirrs 6 wird durch das Aufheizen mittels Induktionsheizung 3 eine Temperatur erreicht, die annähernd im Bereich von T _Sθ ιι liegt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kochfeldplatte 1 somit im Bereich des Messfleckes 5 auf einer annähernd gleichen Temperatur wie die für das Kochgeschirr 6 aufgeheizt und gehalten. Dadurch ist es möglich, die Kochfeldplatte 1 und das

20 Kochgeschirr 6 messtechnisch näherungsweise als einen einzigen strahlenden Körper zu behandeln.

Dadurch ist die an sich bekannte Quotientenpyrometer-Temperaturmessung bei dem erfindungsgemäßen Kochfeld mit einer hohen Messgenauigkeit einzusetzen, da auch der mittels Reflexionsmessung bestimmte Emissionsgrad für das Kochgeschirr in der Berechnung 2 ₅ für die Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 mit berücksichtigt wird. Somit kann während einer auf die Aufheizphase folgenden Garphase, in der T _Sθ ιι mittels Temperaturregelungen sowohl für das Kochgeschirr 6 wie auch für die Kochfeld platte 1 im Wesentlichen konstant gehalten wird, die Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 T _Kθch g _esch ι _rr aus dem o.g. Verhältniswert V ermittelt werden.

30 Nach Umstellung der Gleichung (1 ) ergibt sich:

T _κa = / (^) (2)

M _{4 2}

mit T _K oc _h gesc _h i _rr = Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 und f= allgemeine Abkürzung für eine Funktion. In der Gleichung wurde der Index aus Gründen der übersichtlichkeit abgekürzt, nämlich Kochgeschirr mit KG.

Nach dem Erreichen von T _Ko c _h geschi _rr für die Kochzone 2 sowie T _Sθ ιι im Bereich des Messfleckes 5

5 wird die Kochgeschirrbodentemperatur T _Kθ c _h gesc _h i _rr in einer auf die Aufheizphase folgenden

Garphase, beispielsweise einer Fortkochphase, allein in Abhängigkeit der Ausgangssignale der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit 4.2 und 4.3 ermittelt. Dies ist unter der Voraussetzung möglich, dass die Temperatur im Bereich des Messfleckes 5 auf Ts _O ιι = konstant gehalten wird. Dabei wird der aktuelle Verhältniswert V mit vorher festgelegten und in dem Speicher 7.2

I ₀ abgespeicherten Referenzwerten für unterschiedliche Temperaturen T _Sθ ιι für das Kochgeschirr 6 verglichen. Ist der aktuelle Verhältniswert V geringer als der für T _Sθ ιι abgespeicherte Referenzwert, also die Kochgeschirrtemperatur zu niedrig, wird das Kochgeschirr 6 mittels der Induktions-Heizeinrichtung 3 weiter beheizt, bis T _KG =TS _OII ist. Ein solcher Fall könnte beispielsweise eintreten, wenn der Benutzer während eines Kochvorgangs zusätzliches, kaltes i ₅ Wasser in das Kochgeschirr 6 einfüllt. Sollte der aktuelle Verhältniswert V größer als der Referenzwert sein, also die Kochgeschirrtemperatur zu hoch, wird die Heizleistung der Induktions-Heizeinrichtung 3 entsprechend reduziert. Die Kochfeldplatte 1 wird währenddessen im Bereich des Messfleckes 5 auf T _Sθ ιι gehalten. Anstelle Sollwerte für die Temperatur der Kochfeldplatte 1 /des Kochgeschirrs 6 T _Sθ ιι und Referenzwerte in einer Tabelle zu hinterlegen

20 und abzuspeichern wäre auch die Hinterlegung einer mathematischen Formel denkbar.

Das erfindungsgemäße Kochfeld sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Kochfeldsteuerung kann in vielfältigster Weise angewendet werden und ausgebildet sein. So sind viele Kochfeldfunktionen denkbar, bei denen die Kochgeschirrtemperatur und/oder deren Steuerung/Regelung erforderlich oder vorteilhaft ist. Beispielsweise kann ein überkochschutz

2 ₅ realisiert sein, bei dem durch die vorgenannte Steuerung oder Regelung ein überkochen wirksam verhindert ist. Gleiches gilt für das Einhalten einer auf das Gargut abgestimmten optimalen Brattemperatur. Ein Tastendruck genügt um den Koch- oder Bratvorgang zu starten. Der Benutzer wird bei Erreichen des Ankochzeitpunktes oder bei Erreichen der gewünschten Pfannentemperatur beispielsweise durch akustische und/oder optische Signale informiert und

30 kann daher während des Koch- oder Bratvorgangs seine Aufmerksamkeit anderen Dingen im Haushalt zuwenden. Auch lässt sich durch die Kenntnis der Kochgeschirrtemperatur oder davon abhängiger Größen, wie beispielsweise deren Steigung oder deren zeitlicher Verlauf, eine Verkürzung der Aufheiz- und Garzeitdauer bei gleichzeitig verbessertem Schutz der Kochfeidpiatte vor überhitzung realisieren. Hierdurch ist beispielsweise sichergestellt, dass es

3 ₅ zu keiner Beschädigung der Kochfeldplatte und evtl. benachbarter Küchenmöbel sowie des Kochgeschirrs selbst kommt. Dies könnte der Fall sein, wenn das Kochgeschirr leergekocht bzw. leer ist oder in dem Kochgeschirr befindliches Fett zu stark erhitzt würde. Somit lässt sich

eine sogenannte Speed-Funktion realisieren, also die Möglichkeit, die Heizleistung während der Aufheizphase auf das individuelle Kochgeschirr und die darin befindliche Last, beispielsweise ein Fleischstück oder zu kochendes Wasser, anzupassen. Bei Kochgeschirr mit einer schlechteren Wärmeaufnahme und/oder mit einer großen Last wird die Kochzone dann während der Aufheizphase automatisch mit einer größeren mittleren Heizleistung beheizt als bei Kochgeschirr mit einer besseren Wärmeaufnahme und/oder einer kleineren Last. Ebenso ist es durch die Steuerung/Regelung der Heizleistung der Kochgeschirrbeheizung, also der Heizeinrichtung, direkt in Abhängigkeit der Kochgeschirrtemperatur möglich, den Schutz vor Leerkochen, überkochen oder dergleichen durch eine automatische Sicherheitsabschaltung bei Erreichen einer vorher festgelegten Abschalttemperatur für das Kochgeschirr zu verbessern. Durch die direkte Abhängigkeit von der Kochgeschirrtemperatur ist die erforderliche Sicherheit gewährleistet, ohne dass dabei bei bestimmten Kochgeschirr, beispielsweise Kochgeschirr mit einer guten Wärmeaufnahme, die Heizleistung zu früh und damit unnötig reduziert wird. Hierdurch kann also die Aufheizphase verkürzt werden, ohne dass dabei die Sicherheit in ungewünschter Weise beeinflusst wird.

Ferner lässt sich eine sogenannte Hold-Funktion realisieren, bei der auf einen Tastendruck oder dergleichen des Benutzers die augenblickliche Kochgeschirrtemperatur für den weiteren Kochoder Bratprozess automatisch beibehalten wird. Gleiches gilt für eine sogenannte Warmhaltefunktion, bei der auf die Eingabe des Benutzers hin die mittlere Heizleistung der betreffenden Kochzone automatisch auf einen vorher festgelegten Wert reduziert wird. Denkbar ist hier auch, dass die Kochgeschirrtemperatur auf einen vorher festgelegten, niedrigeren Wert, beispielsweise 3O ⁰ C, geregelt wird. Dies hat gegenüber den bereits auf dem Markt verfügbaren Lösungen den Vorteil, dass nicht die Temperatur an der Unterseite der Kochfeldplatte, sondern die Temperatur des Kochgeschirrbodens für die Steuerung/Regelung der Heizleistung verwendet wird. Auf diese Weise können die an sich bekannte Hold-Funktion und Warmhaltefunktion bezüglich der Reaktionszeit der Steuerung/Regelung, beispielsweise bei einer änderung in der Last durch Einfüllen von kaltem Wasser oder das Einlegen von einem großen Stück Fleisch in das Kochgeschirr, verbessert werden. Entsprechend der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich auch sehr unterschiedliche Solltemperaturen für die Kochfeld platte und das Kochgeschirr Ts _O ιι-