DE10127051A1 - Kochfeld - Google Patents

Abstract

Moderne Kochfelder besitzen typischerweise plattenförmige Glaskeramikkochflächen mit elektrisch betriebenen Strahlungsheizkörpern. Aber auch Kochfelder mit induktiv beheizten Kochzonen sind am Markt etabliert. Im ersten Fall stößt eine an sich wünschenswerte Reduzierung der Gesamtbauhöhe des Kochfeldes an eine physikalisch bedingte Grenze. Im zweiten Fall ist zwar diese Grenze nicht vorhanden, jedoch liegt eine Beschränkung in der Einsetzbarkeit von Kochgeschirren. DOLLAR A Die Erfindung zieht eine Heizquelle für ein Kochfeld mit mindestens einer Kochstelle vor, die die Vorteile beider vorgenannten Heizsysteme miteinander verbindet, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Diese Heizquelle besteht aus einem üblichen betrieblich mit hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktor (3) zur Erzeugung einer induktiven Heizenergie und einem Empfänger für die induktiv erzeugte Heizenergie in Form eines magnetisierbaren, metallischen Suszeptors (4), der die Heizfläche bildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kochfeld mit mindestens einer Kochstelle, der eine Heizquelle zugeordnet ist, die einen betrieblich mit hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktor zur Erzeugung einer induktiven Heizenergie besitzt.

Moderne Kochfelder besitzen typischerweise plattenförmige Glas- oder Glaskeramikkochflächen mit vier Kochzonen, denen jeweils eine Heizquelle zugeordnet ist.

Als Heizquelle für diese Kochfelder haben sich seit Jahren sogenannte Strahlungsheizkörper durchgesetzt. Diese Strahlungsheizkörper bestehen jeweils aus einem Isolationstopf, in den ein elektrischer Widerstandsdraht als Heizquelle eingelegt ist. Fließt nun ein elektrischer Strom, so erhitzt sich dieser Widerstandsdraht und gibt die aufgenommene elektrische Energie als Wärme an seine Umgebung ab. Der Energietransport vom Widerstandsdraht zur Kochfläche bzw. dem Kochgeschirrboden erfolgt dabei in Form von Wärmestrahlung und Wärmeleitung.

Bei der konstruktiven Auslegung der vorgenannten Kochfelder ist dabei hinsichtlich der eingesetzten Strahlungsheizkörper folgende Randbedingung zu beachten:
Das heute für die Kochfläche eingesetzte Glaskeramikmaterial wird, physikalisch bedingt, mit zunehmender Temperatur elektrisch leitfähig. Aus diesem Grund ist ein Mindestabstand zwischen dem Kochflächenmaterial und dem Heizleiterdraht erforderlich, um einen elektrischen Durchschlag vom Heizleiter zur Kochfläche und damit eine Gefahr für den Benutzer zu verhindern. Zur Erfüllung der entsprechenden Sicherheitsanforderungen ist ein Abstand von ca. 12-15 mm als Luftspalt einzuhalten. Eine konstruktiv wünschenswerte Reduzierung dieses Abstandes ist daher aufgrund der elektrischen Eigenschaften des Kochflächenmaterials nicht möglich. Eine gewünschte Reduzierung der Gesamtbauhöhe eines Kochfeldes scheitert daher an diesen physikalischen Randbedingungen.

Neben den Strahlungsheizkörpern haben sich auch Kochfelder mit induktiv beheizten Kochzonen am Markt etabliert. Bei dieser Heizquelle wandelt ein Umrichter den Netzstrom in einen hochfrequenten Wechselstrom um. Dieser hochfrequente Wechselstrom wird in eine Kupferdrahtspule, den sogenannten Induktor, eingespeist und erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, das wiederum elektromagnetisch leitende Stoffe anregen kann. Das Funktionsprinzip ist demnach wie bei einem Transformator, bei dem der Induktor die Primärseite des Transformators darstellt, und betrieblich beim induktiven Kochen die Sekundärseite durch den Topfboden gebildet wird.

Bei diesem Beheizungsprinzip kann man zwar auf den beim Strahlungsheizkörper erforderlichen Luftspalt verzichten und damit die Bauhöhe des Kochgerätes reduzieren. Dieser Vorteil wird allerdings dadurch erkauft, daß zum induktiven Kochen nur spezielles magnetisierbares Kochgeschirrmaterial eingesetzt werden kann. Übliches Chrom-Nickel-Stahl-, Aluminium-, oder Glas- und Porzellangeschirr, ist daher für den Betrieb mit einer konventionellen Induktionsbeheizung nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Kochfeld mit mindestens einer Kochstelle eine Heizquelle zu schaffen, die auf der einen Seite, wie bei den elektrisch beheizten Strahlungsheizkörpern üblich, für jedes Kochgeschirrmaterial einsetzbar ist und andererseits eine Reduzierung der Gesamtbauhöhe eines Kochfeldes ermöglicht, wie sie heute bei Induktions- Köchfeldern realisierbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Kochfeld mit mindestens einer Kochstelle, der eine Heizquelle zugeordnet ist, die einen betrieblich mit hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktor zur Erzeugung einer induktiven Heizenergie besitzt, gemäß der Erfindung dadurch, daß als Empfänger für die induktiv erzeugte Heizenergie ein magnetisierbarer, metallischer, die Heizfläche bildender Suszeptor vorgesehen ist.

Mit diesem indirekten induktiven Beheizungssystem kann mit Vorteil unabhängig vom Material jedes Geschirr erwärmt werden, da der Suszeptor mit seinem speziellen Material die induktive Energie aufnimmt und über Wärmeleitung an das Kochgeschirr abgibt.

Des weiteren lassen sich induktiv beheizte Kochzonen herstellen, die zur direkten Speisenzubereitung ohne Kochgeschirr benutzt werden können. Das heißt, ein direktes Grillen oder Braten auf der Glaskeramikoberfläche, wie es beispielsweise im Freitzeitbereich, in kommerziellen Küchen oder auch in der asiatischen Küche häufig anzutreffen ist, ist mit diesem Beheizungssystem in hervorragender Weise möglich.

Die erfindungsgemäße Kochstellenbeheizung kann mit großem Vorteil wie elektrisch betriebene Strahlungsheizkörper, jedoch mit geringerer Bauhöhe, bei einem Kochfeld eingesetzt werden, das einen Glaskeramikkörper als Kochfläche mit mindestens einer Kochzone als Kochstelle aufweist, wobei der Suszeptor im Bereich der Kochzone in wärmeleitfähiger Verbindung mit dem Glaskeramikkörper in diesem eingebettet ist, mit einer elektrischen Isolationsschicht zwischen der Unterseite des Glaskeramikkörpers und dem Induktor.

Üblicherweise ist dabei der Glaskeramikkörper plattenförmig ausgebildet. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine besonders einfache Konstruktion für die Einbettung des Suszeptors erzielt werden, wenn auf der Unterseite der Glaskeramikplatte eine Unterplatte angebracht ist, die auf der Kontaktseite zur Glaskeramikplatte eine Ausnehmung zur Aufnahme des Suszeptors besitzt.

Neben dieser vorzugsweisen Verwendung der erfindungsgemäßen Heizquelle unter einer Glaskeramikkochfläche ist natürlich auch, abhängig vom Temperaturniveau, das Beheizungssystem unter anderen Materialoberflächen, wie Kunststoff, Porzellan, Keramik oder vergleichbaren organischen und anorganischen Werkstoffen möglich.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizquelle ist, daß der Suszeptor beliebig geformt sein kann. Eine besonders wirksame Beheizung läßt sich dabei erzielen, wenn die geometrische Form des Suszeptors entsprechend der geometrischen Form der für die Beheizung der jeweiligen Kochstelle notwendigen Heizfläche ausgebildet ist. Neben der üblicherweise runden Form sind daher auch ovale, oder bei einer Grillfläche übliche quadratische oder rechteckige Heizflächen realisierbar.

Typischerweise ist der Suszeptor als ebener Körper ausgebildet.

Des weiteren sind aber auch aus der Ebene abweichende sphärische Ausgestaltungen der Heizquelle möglich. Diese können beispielsweise vorteilhaft bei der Beheizung eines Wok-Geschirrs eingesetzt werden. Aber auch eine kompliziertere, dreidimensionale Formgebung der Heizquelle ist grundsätzlich vorstellbar.

Neben dem bisher beschriebenen Einsatz des Suszpetors zur indirekten Beheizung ist mit Vorteil auch die direkte Verwendung der Suszeptor- Oberfläche als Kochfläche bzw. Grillfläche denkbar. In diesem Fall muß die Oberfläche natürlich den entsprechenden Gebrauchsanforderungen bezüglich mechanischer Beanspruchung und Lebensmittelverträglichkeit gerecht werden. Dies läßt sich beispielsweise durch einen Sandwichaufbau des Suszeptors mit einer Edelstahloberfläche ähnlich dem Aufbau eines Kochgeschirrbodens erzielen.

Durch die gezielte Auslegung des Suszeptor-Materials kann die Temperaturverteilung und die Energiedichte im Suszeptor beeinflußt werden. Insbesondere ist unter Ausnutzung der Curie Temperatur des eingesetzten Werkstoffes ein Selbstregeleffekt möglich, der ohne zusätzliche Schutztemperaturbegrenzer ein Überhitzen des Kochsystems ausschließt, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung für den Suszeptor ein Material vorgesehen ist, dessen Curie-Temperatur auf eine Temperatur abgestimmt ist, bei der eine Überhitzung der Kochfläche vermieden wird. Bei Erreichen der Curie-Temperatur verliert dann der Werkstoff des Suszeptors spontan seine Magnetisierbarkeit und damit die induktive Ankopplung an die Primärquelle, den Induktor. Wird nunmehr die Energie nur partiell abgenommen, wie beispielsweise beim Auflegen eines Stückes Fleisch beim Grillen, so wird auch nur in diesem Bereich Energie im erforderlichen Maße nachgeschoben, da sich dieser Bereich des Suszeptors abkühlt und somit ein Nachschieben der Energie möglich ist. Durch dieses Funktionsprinzip ist eine weitere Temperaturüberwachung, wie sie bei den heute bekannten Strahlungsheizkörpern üblich ist, nicht mehr erforderlich.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Patentzeichnung zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einem Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte 1 als Kochfläche, und zwar im Bereich der Kochzone des Kochfeldes. Zur Beheizung der Kochzone ist eine induktiv beheizte Wärmequelle vorgesehen, die mittels einer Isolationsschicht 2 elektrisch entkoppelt direkt unterhalb der Glaskeramikkochfläche angebracht ist und somit eine gute thermische Anbindung an die Kochfläche hat. Als Primärenergiequelle dient eine Kupferspule 3, der Induktor, aus den bekannten Induktionskochstellen. Die Energieübertragung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Heizquelle jedoch nicht direkt im Kochgeschirrboden, sondern in einem Suszeptor als Sekundärteil bzw. Empfänger für die induktiv erzeugte Heizenergie. Als Suszeptor dient eine an die Konfiguration der Kochzone angepaßte Scheibe 4 aus einem elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise Graphit oder Metalle. Diese Scheibe ist in der Glaskeramikplatte eingebettet, vorzugsweise in einer Ausnehmung einer Unterplatte 5, die mit der Glaskeramikplatte 1 verbunden ist. Der Suszeptor seinerseits gibt die aufgenommene Energie über Wärmeleitung an die Glaskeramikkochfläche und den auf der Kochzone aufstehenden Geschirrboden 6 wieder ab.

Wie bereits beschrieben, sind zahlreiche Modifikationen der erfindungsgemäßen Heizquelle möglich, so daß die in der Figur dargestellte Ausführungsform nur ein, wenn auch vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist.

Claims (10)

1. Kochfeld mit mindestens einer Kochstelle, der eine Heizquelle zugeordnet ist, die einen betrieblich mit hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktor (3) zur Erzeugung einer induktiven Heizenergie besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger für die induktiv erzeugte Heizenergie ein elektrisch leitfähiger, die Heizfläche bildenden Suszeptor (4) vorgesehen ist.

2. Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Glaskeramikkörper (1) als Kochfläche mit mindestens einer Kochzone als Kochstelle aufweist, und der Suszeptor im Bereich der Kochzone in wärmeleitfähiger Verbindung mit dem Glaskeramikkörper (1) in diesem eingebettet ist, mit einer elektrischen Isolationsschicht (2) zwischen der Unterseite des Glaskeramikkörpers .(1) und dem Induktor (3).

3. Kochfeld nach Anspruch 2 mit einem plattenförmigen Glaskeramikkörper, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite der Glaskeramikplatte (1) eine Unterplatte (5) angebracht ist, die auf der Kontaktseite zur Glaskeramikplatte (1) eine Ausnehmung zur Aufnahme den Suszeptor (4) besitzt.

4. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Form des Suszeptors (4) entsprechend der geometrischen Form der für die Beheizung der jeweiligen Kochstelle notwendigen Heizfläche ausgebildet ist.

5. Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Suszeptor (4) als ebener Körper ausgebildet ist.

6. Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Suszeptor eine aus der Ebene abweichende sphärische Ausgestaltung aufweist.

7. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche des Suszeptors direkt als Kochfläche der Kochstelle oder Kontaktgrillfläche ausgebildet ist.

8. Kochfeld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Suszeptor einen sandwichartigen Aufbau ähnlich demjenigen eines Kochgeschirres mit einer Edelstahloberfläche als Heizfläche besitzt.

9. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für den Suszeptor ein Material vorgesehen ist, dessen Curie- Temperatur auf eine Temperatur abgestimmt ist, bei der eine Überhitzung der Kochfläche vermieden wird.

10. Kochfeld nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Suszeptor aus einem Material besteht, dessen Curie Temperatur so bestimmt ist, oder dem ein Temperaturbegrenzer mit Temperatur- Sensoren derart zugeordnet ist, daß die Temperatur der Kochfläche auf einen Wert begrenzt ist, der den Einsatz von geringen temperaturbeständigen Kochflächenmaterialien wie Kunststoff, Porzellan oder Glas ermöglicht.