EP0529352A1

EP0529352A1 - Herd mit sensorgesteuerter Pyrolyse

Info

Publication number: EP0529352A1
Application number: EP92113230A
Authority: EP
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Has
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-19
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1993-03-03
Anticipated expiration: 2012-08-03
Also published as: US5286943A; DE59208704D1; ATE155569T1; ES2106802T3; EP0529352B1; DE4127389A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung, dessen Muffel durch ein in wenigstens einem Wandbereich angeordnetes Heizelement und ggf. mit zusätzlicher Umluftheizung betreibbar ist, wobei die Muffel durch ein Umluftgebläse belüftbar und mit Mitteln zur pyrolytischen Selbstreinigung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Auswerteeinheit für pyrolytische Selbstreingung verbundener Gassensor im Abluftweg der Muffel angeordnet ist, daß die Auswerteeinheit die Sensorsignale mit einem auf den Pyrolysebetrieb angepaßten Logiksystem analysiert und daß die Auswerteeinheit aus den Sensorsignalen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine verschmutzungsartbedingte Pyrolyse-Mindesttemperatur und eine optimierte Pyrolyse-Gesamtzeit bestimmt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung, dessen Muffel durch ein in wenigstens einem Wandbereich angeordnetem Heizelement und ggf. mit zusätzlicher Umluftheizung betreibbar ist, wobei die Muffel durch ein Umluftgebläse belüftbar und mit Mitteln zur pyrolytischen Selbstreinigung ausgerüstet ist.
Beim Braten, Garen und Backen werden die Innenseiten einer Herdmuffel in unterschiedlicher Weise verschmutzt. Diese Verschmutzung besteht im wesentlichen aus drei Komponenten: "Fettspritzer tierischer und pflanzlicher Art", "anklebende Gargutreste an den Muffelwänden" und "Kondensation von Wrasenbestandteilen an den Muffelwänden".
Bei der konventionellen pyrolytischen Selbstreinigung von Herden, wie sie bisher betrieben wurde, werden die Muffelwände beim Durchlauf eines vorgegebenen Zeit-Temperatur-Profils auf eine Temperatur von 480 bis 500°C aufgeheizt und für gewisse Zeit auf hoher Temperatur gehalten, wobei diese Zeit einem Erfahrungswert entspricht und nicht die tatsächlichen Verhältnisse der Muffelverschmutzung wiedergibt. Die relativ langkettigen Moleküle der an den Wänden der Muffel haftenden Verschmutzungen werden durch die lang andauernde Erhitzung auf über 450°C einem thermischen Crack-Verfahren unterworfen und so zu relativ kurzkettigen Abbauprodukten, beispielsweise Wasser, kurze Kohlenwasserstoffe, Aromate und zu Ascherückständen umgesetzt. Die gasförmigen Abbauprodukte werden während der Selbstreinigung mit der Entlüftung aus dem Herd geführt. Nach der Selbstreinigung können die verbleibenden Rückstände als Asche einfach aus dem Herd genommen werden. Während der pyrolytischen Selbstreinigung wird der Herd zur Vermeidung von Unfällen verriegelt und erst nach dem Unterschreiten einer vorgegebenen Temperaturschwelle wieder für die Benutzung freigegeben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, den pyrolytischen Selbstreinigungsbetrieb in Abhängigkeit von der realen Verschmutzungsrate durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Auswerteeinheit für pyrolytische Selbstreinigung verbundener Gassensor im Abluftweg der Muffel angeordnet ist, daß die Auswerteeinheit die Sensorsignale mit einem auf den Pyrolysebetrieb angepaßten Logiksystem analysiert und daß die Auswerteeinheit aus den Sensorsignalen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine verschmutzungsartbedingte Pyrolyse-Mindesttemperatur und eine optimierte Pyrolyse-Gesamtgarzeit bestimmt.
Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise mit einem unscharfen Logiksystem ausgestattete Auswerteeinheit in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad die notwendige Pyrolyse-Gesamtzeit vorbestimmt, sensorsignalbezogen nachkorrigiert und nach Ablauf dieser Zeiten die Heizelemente abschaltet. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1: einen Sensor-Signalverlauf während der Pyrolysezeit bei verschiedenen Verschmutzungen
Fig. 2: Sensorsignale während des Anstieges der Pyrolysetemperatur bei verschiedenen Verschmutzungen.

Fig. 1 und Fig. 2 stellen Diagramme dar, die in parametrischer Zuordnung verschiedene Verschmutzungswerte mit den dazugehörigen Sensor-Signalverläufen wiedergeben.
Gemäß Fig. 1 ist eine Kurvenschar erkennbar, die mit verschiedenen Verschmutzungsraten als Parameter den Verlauf des Sensorsignals über die Pyrolysezeit darstellt. Dabei können diese Kurven nur qualitative Aussagekraft besitzen, weil sich ständig ändernde Bedingungen beispielsweise Netz-Spannungsschwankungen, andere Garraum-Verschmutzungsarten, Garraumgröße, Beheizungsart des Garraums usw. auf quantitative Kurvenverläufe erheblich auswirken können. Für den gesteuerten Pyrolysebetrieb ist es daher unbedingt erforderlich, daß eine mit unscharfer Logik ausgerüstete Auswerteeinheit durch die ständige Abfrage der Sensorsignale die jeweils erforderlichen Regelschritte einleitet. Aus Fig. 1 ist dennoch entnehmbar, daß gleiche Verschmutzungstypen nach einer bestimmten Pyrolysedauer ihre Maxima fast gleichzeitig erreichen. Man kann davon ausgehen, daß mit Erreichen der notwendigen Pyrolyse-Temperatur, d.h. der Temperatur, die dem Verschmutzungsgrad entsprechend ausreichende Crackkraft besitzt, keine längeren Aufheizzeiten als eine Stunde erforderlich sein werden. Das ist einmal davon abhängig, in welchem Maße die Verschmutzung komplizierte Zusammensetzungen bezüglich tierischer und pflanzlicher Fette, klebender Gargutreste und komplizierte Kondensationsprodukte von Wrasenbestandteilen vorhanden sind und von welcher Ausgangstemperatur her die Pyrolyse gestartet wird.
Es ist natürlich auch möglich, daß für einen pyrolytischen Selbstreinigungsvorgang mehrere Kurven mit unterschiedlichen Maxima durchfahren werden müssen, bis eine eindeutige, der Pyrolysedauer entsprechende, sich gegen asymptotisch Null nähernde Sensorsignalentwicklung erkennbar ist. Es ist daher notwendig, daß die Auswerteeinheit die Sensorsignale mit einem auf den Pyrolysebetrieb angepaßtem Logiksystem, das zweckmäßigerweise eine Kombination aus scharfer und unscharfer Logik sein wird, analysiert und daß die Auswerteeinheit aus den Sensorsignalen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine Pyrolyse-Mindesttemperatur bestimmt.
Die Sensorsignale, bezogen auf den Temperaturverlauf, sind gemäß Fig. 2 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Maxima der Sensorsignale bei Temperaturen auftreten, die für die entsprechende Garraumverschmutzung typische Reinigungstemperaturen sind. Im allgemeinen werden Temperaturen der pyrolytischen Selbsstreinigung oberhalb 470° notwendig sein. Aus den Kurvenscharen gemäß Fig. 2 ist aber immerhin erkennbar, daß nicht jede Verschmutzung diese Temperatur erfordert. Diesbezüglich gilt auch, das unter Fig. 1 Gesagte, daß eine unscharfe Logik für die Auswerteeinheit vorteilhaft ist, um eine optimale Pyrolysetemperatur, bezogen auf die jeweilige Verschmutzung im Garraum, zu ermitteln. Durch die Verwendung zweckmäßiger Sensortechnik im Abluftkanal der Herdmuffel können Aussagen zu folgenden Punkten, die Pyrolyse betreffend, gemacht werden.

Höhe der notwendigen Pyrolyse-Temperatur,
Angabe zur notwendigen Pyrolysedauer,
Vorgaben für Be- und Entlüftung der Ofenmuffel,
Angaben zur Menge und Geschwindigkeit der Umluft,
mögliche Erkennung von zufällig im Brat- und Backrohr vorhandenen Fremdgegenständen.

Gegenüber den bisherigen Verfahrensweisen bei pyrolytischer Selbstreinigung, die darin bestanden, daß ein starres Zeit-Temperaturprofil durchfahren wurde, d.h. der Herd wurde eine bestimmte empirisch ermittelte Zeit lang mit hoher Temperatur betrieben, ergibt die sensorgesteuerte Pyrolyse folgende Vorteile:

Der Energieverbrauch wird stark verringert, da die vorhandene Verschmutzung nur sehr selten den Maximalwert erreicht, für den das Zeit-Temperatur-Profil früher ausgelegt war.
Der Herd wird weit weniger belastet, dadurch vergrößert sich die Lebensdauer der Email der Muffel.
Die Brandgefahr im Fall von Bedienungsfehlern wird verringert, da die Sensorik Fehlbeschickung im Garraum analysiert.
Ggf. kann die Geruchsentwicklung minimierbar gestaltet sein.

Diese Erkennungsmöglichkeiten und Vorteile der sensorgesteuerten Pyrolyse, verbunden mit einer Auswerteeinheit, die scharfe und unscharfe Logik problemorientiert einsetzt, geben den damit ausgerüsteten Herden einen zweckentsprechenden Komfort.

Claims

Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung, dessen Muffel durch ein in wenigstens einem Wandbereich angeordnetes Heizelement und ggf. mit zusätzlicher Umluftheizung betreibbar ist, wobei die Muffel durch ein Umluftgebläse belüftbar und mit Mitteln zur pyrolytischen Selbstreinigung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Auswerteeinheit für pyrolytische Selbstreingung verbundener Gassensor im Abluftweg der Muffel angeordnet ist, daß die Auswerteeinheit die Sensorsignale mit einem auf den Pyrolysebetrieb angepaßten Logiksystem analysiert und daß die Auswerteeinheit aus den Sensorsignalen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine verschmutzungsartbedingte Pyrolyse-Mindesttemperatur und eine optimierte Pyrolyse-Gesamtzeit bestimmt.
Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor auf kurzkettige Kohlenwasserstoffe und Wasserstoffmoleküle mit einer auswertbaren elektrischen Widerstandsänderung reagiert.
Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise mit einem unscharfen Logiksystem ausgestattete Auswerteeinheit in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad die notwendige Pyrolyse-Gesamtzeit vorbestimmt, sensorsignalbezogen nachkorrigiert und nach Ablauf dieser Zeiten die Heizelemente abschaltet.
Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit nach Abschalten der Heizleistung die Belüftung der Muffel beendet.
Herd mit pyrolytischer Selbstreinigung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit für höher zu erwartende Spitzentemperaturen der Muffel als 470°C die Sensorsignal-Abfragefrequenz erhöht bevor eine Temperaturerhöhung über 470°C erfolgt.