DE102006041665A1 - Kochgeschirr - Google Patents

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    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kochgeschirr zum Erwärmen von Gegenständen, Speisen, Flüssigkeiten und dergleichen, mit einer an einer Bodeneinheit angeordneten, sich in einer Richtung von der Bodeneinheit weg erstreckenden, umfänglich geschlossenen Wand, wobei die Bodeneinheit einen Schichtaufbau mit einer bezüglich des Betriebs in Verbindung mit einer Induktionskochstelle aktiven Schicht aufweist, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist. Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass die Gefahr der Beschädigung der Bodeneinheit aufgrund von Überlastung reduziert werden kann. Als Lösung wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Energieaufnahme des Kochgeschirrs (10) mittels der aktiven Schicht (22) steuerbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kochgeschirr zum Erwärmen von Gegenständen, Speisen, Flüssigkeiten und dergleichen, mit einer an einer Bodeneinheit angeordneten, sich in einer Richtung von der Bodeneinheit weg erstreckenden, umfänglich geschlossenen Wand, wobei die Bodeneinheit einen Schichtaufbau mit einer bezüglich des Betriebs in Verbindung mit einer Induktionskochstelle aktiven Schicht aufweist, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist.
  • Induktionskochstellen sind im Stand der Technik weitgehend bekannt. Die induktive Erwärmung hat sich ausgehend von rein industriellen Anwendungen immer weiter ausgebreitet, insbesondere auch in den Bereich der Erwärmung von Speisen, beispielsweise im Gastronomiebereich, im Großküchenbereich oder sogar im Haushaltsbereich. Gerade bei der Anwendung in den vorgenannten Bereichen kommen einige besonders vorteilhafte Eigenschaften der induktiven Erwärmung zum Tragen. So wird im Unterschied zu den herkömmlichen Kochstellen wie Gusskochplatten, Strahlungsheizkörpern und dergleichen, die Wärme nicht in der Kochstelle selbst, sondern im Topfboden direkt erzeugt. Deshalb wird die Induktionskochstelle auch oft als kalte Kochstelle bezeichnet. Sie wird lediglich durch die Erwärmung des Topfbodens indirekt erwärmt. Darüber hinaus sind Induktionskochstellen in der Regel mit einer Topferkennung ausgerüstet, so dass Energie nur dann abgegeben wird, wenn ein geeignetes Kochgeschirr erkannt wird. Hierdurch ist automatisch ein erhöhter Sicherheitsaspekt erreicht, da eine topflose Induktionskochstelle keine gefährliche Wärmeerzeugung verursachen kann.
  • Bei vielen bisher üblichen Induktionskochstellen ist es erforderlich, dass die aktive Schicht der Bodeneinheit, in der die Wärme im Kochgeschirr erzeugt wird, magnetisch sein muss. Dies ist unter anderem damit begründet, dass ein hinreichender Leistungserzeugungseffekt in der aktiven Schicht bereits bei vergleichsweise niedrigen Frequenzen im Bereich von etwa größer 20 kHz erreicht werden kann. Neuere Typen von Induktionskochstellen können jedoch auch Frequenzen weit darüber hinaus erzeugen.
  • Die besondere Wirkungsweise des Induktionsheizprinzips macht deutlich, dass bezüglich der Wirkungsweise der induktiven Erwärmung die Bodeneinheit als wichtiger Bestandteil bezüglich der Wechselwirkungen mit der Induktionskochstelle zu berücksichtigen ist. Dies gilt sowohl für die Leistungsaufnahme des Topfes, die Wärmeerzeugung oder auch die Wärmeverteilung in der Bodeneinheit. Moderne Kochgeschirre, die zum induktiven Kochen geeignet sind, weisen deshalb eine Bodeneinheit mit einem Schichtaufbau auf, der sowohl eine aktive Schicht zur Wechselwirkung mit der Induktionskochstelle als auch eine darüber angeordnete wärmeleitende Schicht zur Wärmeverteilung in einer im wesentlichen ebenen Richtung der Bodeneinheit, das heißt parallel zur Kochstellenoberfläche, aufweist.
  • Aufgrund des besonderen Wirkungsprinzips ist es möglich, durch einen besonders hohen Leistungseintrag in die Bodeneinheit eine außerordentlich schnelle Erwärmung des Kochgeschirrs, das heißt kurze Ankochzeiten, zu erreichen. Zugleich erlaubt das induktive Kochen Reaktionszeiten wie beim Kochen auf einer Gaskochstelle. Mittels geeigneter Steuerungen für Induktionskochstellen ist es möglich, auch sehr empfindliche Gar- oder Erwärmungsvorgänge sensibel zu steuern.
  • Dies kann jedoch auch Probleme nach sich ziehen, und zwar dann, wenn der Leistungseintrag derart hoch ist, dass er zu einem Temperaturgradienten in der Bodeneinheit führt, die deren Beschädigung zur Folge haben kann. Zwar sind die Induktionskochstellen in der Regel mit Temperatursensoren ausgerüstet, jedoch sind diese konstruktionsbedingt nicht in der Lage, den mit der Induktionskochstelle erreichbaren hohen Temperaturänderungsgeschwindigkeiten zu folgen. So besteht gerade in der Ankochphase die Gefahr, dass die Bodeneinheit aufgrund eines zu hohen Leistungseintrags überhitzt und/oder beschädigt wird, wobei der Temperatursensor aufgrund seiner thermischen Trägheit nicht schützen kann. Eine Möglichkeit bestünde zwar darin, die Temperaturansprechwerte zu reduzieren, jedoch würde das dazu führen, dass ein wesentlicher Vorteil der Induktionskochstelle gegenüber konventionellen Kochstellen verloren ginge, und zwar die kurze Ankochzeit. Die Ankochzeiten sind mindestens vergleichbar mit den Ankochzeiten bei entsprechenden gasbetriebenen Kochstellen, können jedoch darüber hinaus erheblich weiter verkürzt werden.
  • Anzumerken ist ferner, dass Kochgeschirre, beispielsweise Töpfe, Pfannen und dergleichen, in der Regel genormte Durchmesser bezüglich des Topfbodens aufweisen. Hieran angepasst sind die Durchmesser von Kochstellen genormt. Als Standarddurchmesser sind für den Haushaltsbereich beispielsweise die Kochstellendurchmesser 145 mm, 180 mm und 210 mm vorgesehen. Das Risiko der Überbeanspruchung einer Bodeneinheit nimmt unter anderem dadurch zu, wenn ein Kochgeschirr auf einer deutlich größeren Kochstelle betrieben wird, für die es nicht ausgelegt ist. Die größere Kochstelle hat in der Regel einen erhöhten Leistungseintrag zur Folge. Dagegen steht aufgrund des kleineren Kochgeschirrs auch eine kleinere Wärmesenke. Eine solche Konstellation erweist sich hinsichtlich des bestimmungsgemäßen Betriebs als besonders ungünstiger Fall, insbesondere weil es vom Verbraucher gewünscht ist, dass ein Kochgeschirr, welches für einen bestimmten Kochstellendurchmesser vorgesehen ist, auch noch auf der nächst größeren Kochstelle betrieben werden kann.
  • Darüber hinaus wäre es wünschenswert, wenn die sensiblen Steuerungseigenschaften des induktiven Kochens besser nutzbar gemacht werden könnten.
  • Die vorliegende Erfindung hat es sich nunmehr zur Aufgabe gemacht, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass die Gefahr der Beschädigung der Bodeneinheit aufgrund von Überlastung reduziert werden kann. Ferner soll die Nutzbarkeit des induktiven Kochens verbessert werden.
  • Als Lösung wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß die Energieaufnahme des Kochgeschirrs mittels der aktiven Schicht steuerbar ist.
  • Erstmals wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die aktive Schicht Einfluss auf den Leistungseintrag in das Kochgeschirr während des Gar- und/oder Erwärmungsvorgangs nehmen kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die aktive Schicht einen vom Rest der Bodeneinheit deutlich abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der beispielsweise mit zunehmender Temperatur zu einer anwachsenden Aufwölbung der Bodeneinheit führt. Auf diese Weise kann ein mittlerer Abstand zwischen Bodeneinheit und Induktionskochstelle vergrößert werden, wodurch deren induktive Kopplung und daraus folgend auch die Energieaufnahme des Kochgeschirrs reduziert werden kann. Die Aufwölbung kann vorteilhafter Weise derart vorgesehen sein, dass die Bodeneinheit noch mit einem ringförmigen Bereich auf der Kochstelle aufliegt, um einen stabilen Stand des Kochgeschirrs zu ermöglichen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ab einer vorgebbaren Temperatur die elektrische Leitfähigkeit der Bodeneinheit, insbesondere der aktiven Schicht, deutlich abnimmt, so dass die induktive Kopplung ebenfalls abnehmen kann. Auf jeden Fall greift während des bestimmungsgemäßen Betriebs die aktive Schicht in die induktive Kopplung direkt und/oder indirekt ein und kann auf diese Weise Einfluss auf die Energieaufnahme des Kochgeschirrs nehmen. Vorzugsweise geschieht dies aber dadurch, dass die Leitfähigkeit der aktiven Schicht bei Durchschreiten der Temperaturgrenze oder des Temperaturbereichs zunimmt, so dass der aufgrund des transformatorischen Effekts erzeugte Wirbelstrom in der Bodeneinheit aufgrund des zugrundeliegenden Ohmschen Gesetzes weniger Wärmeleistung erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der spezifische elektrische Widerstand der aktiven Schicht einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Derartige Stoffe sind beispielsweise aus dem Bereich der Halbleiter bekannt.
  • Besonders bevorzugt ist der Effekt reversibel, so dass bei Unterschreiten der Temperaturgrenze beziehungsweise Durchschreiten des Temperaturgrenzbereichs in Richtung niedrigeren Temperaturen die bestimmungsgemäß vorgesehene Leistung in der Vorrichtung wieder erreicht werden kann. Die Erfindung kann auf diese Weise verhindern, dass die Bodeneinheit aufgrund zu hohen Leistungseintrags thermisch überbelastet wird und Schaden nimmt. Eine höhere Zuverlässigkeit und eine höhere Sicherheit kann erreicht werden. Es können aber auch Kochgeschirre mit einem für eine spezielle Anwendung angepassten Verhalten hergestellt werden, so beispielsweise ein Milchtopf, dessen Topfboden beziehungsweise Bodeneinheit 80° C nicht überschreitet, oder dergleichen. Aber auch Mehrfacheffekte können erreicht werden, so beispielsweise eine Reduzierung der Energieaufnahme des Kochgeschirrs bei Erreichen beziehungsweise Durchschreiten eines vorgebbaren Temperaturbereichs in Verbindung mit einer weiteren deutlichen Reduzierung oder Abschaltung der Energieaufnahme bei Erreichen einer oberen Temperaturgrenze. Für weitere Anwendungen kann auch vorgesehen sein, dass der Effekt der aktiven Schicht eine Hysterese aufweist, um beispielsweise ein bezüglich der Energieaufnahme abgeschaltetes Kochgeschirr bei sinkender Temperatur nicht gleich wieder einzuschalten. Hierdurch lassen sich beispielsweise Koch- und/oder Garvorgänge automatisch steuern beziehungsweise beenden. Die aktive Schicht kann hierzu zum Beispiel aus zwei oder auch mehreren Unterschichten gebildet sein, die angepasst unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So können neben Einzeleffekten auch vorgenannte Kombinationseffekte erreicht werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die aktive Schicht magnetisch permeabel ist. Beispielsweise ist der Werkstoff der aktiven Schicht derart ausgebildet, dass er während des bestimmungsgemäßen Betriebs nicht in die Sättigung gelangt. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs kann demnach ein zuverlässiger Leistungseintrag in die Bodeneinheit erreicht werden. Darüber hinaus erlaubt die magnetische Schicht, dass die Bodeneinheit auch mit Induktionskochstellen älterer Bauart betreibbar ist, die im unteren Frequenzbereich, wie eingangs ausgeführt, betrieben werden. Durch die magnetische Permeabilität wird die stromführende Schicht auf eine sehr dünne Schicht konzentriert, so dass diese mit einer hohen Stromdichte beaufschlagt wird. Bei gegebenem spezifischen elektrischen Widerstand kann ein hoher Leistungseintrag erreicht werden. In dieser Ausgestaltung kann die Temperaturgrenze und/oder der Temperaturgrenzbereich durch die Curie-Temperatur gebildet sein, deren Überschreiten dazu führt, dass die aktive Schicht vom ferromagnetischen Verhalten in ein paramagnetisches Verhalten übergeht. Als Folge dieses Verhaltens vergrößert sich der Querschnitt der Strom führenden Schicht innerhalb der aktiven Schicht, so dass bei konstant angenommenem Strom in der Schicht weniger Leistung erzeugt wird.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Leistungseintrag bis auf Null reduzierbar ist. So kann beispielsweise der Effekt genutzt werden, dass eine Topferkennung der Induktionskochstelle diese bei Erreichen der Curie-Temperatur abschaltet. Auf einfache Weise kann eine zuverlässige Schutzwirkung verbessert werden.
  • Es wird ferner vorgeschlagen, dass die aktive Schicht wenigstens einen Stoff aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Nickel, Kobalt, Chromdioxid und/oder Gadolinium aufweist. Mit diesen Stoffen kann zusätzlich zu einer bereits vorhandenen elektrischen Leitfähigkeit eine magnetische Permeabilität erreicht werden. Darüber hinaus kann je nach Bedarf der Stoff hinsichtlich seiner Curie-Temperatur ausgewählt sein. Natürlich können auch Mischungen dieser Stoffe untereinander oder auch mit weiteren Stoffen vorgesehen sein.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die aktive Schicht wenigstens einen Stoff aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Samarium, Neodym, Yttrium, Bor, Dysprosium, Holmium, Erbium, Kupfer und/oder Therbium aufweist. Diese Stoffe eignen sich bevorzugt dazu, die Eigenschaften der aktiven Schicht hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit und/oder hinsichtlich ihrer magnetischen Permeabilität zu beeinflussen. Ein besonderes Augenmerk ist hierbei auf die Beeinflussung der Curie-Temperatur zu richten, die es erlaubt, bei geeigneter Auswahl von Werkstoffkombinationen die Curie-Temperatur in weiten Bereichen bedarfsgerecht vorzugeben. Hierdurch kann die Temperaturgrenze und/oder der Temperaturgrenzbereich nach Bedarf eingestellt werden.
  • Mit einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die aktive Schicht eine Schichtdicke von weniger als etwa 500 μm, insbesondere weniger als 120 μm, aufweist. Gerade wenn die aktive Schicht magnetisch permeabel ist, kann der Wirkungsbereich des Wirbelstroms auf diesen Bereich eingegrenzt werden. Kosten ebenso wie die Dicke der Bodeneinheit können reduziert werden. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Schichtdicke weniger als 120 μm beträgt. Bei geeignet ausgewählter magnetischer Permeabilität kann bereits diese Schichtdicke ausreichen, um die bestimmungsgemäße Funktion der aktiven Schicht zu erreichen. Kosten können weiter reduziert werden. Darüber hinaus sind derart dünne Schichten einer Vielzahl von Beschichtungsverfahren zugänglich, so dass eine kostengünstige Herstellung bei hoher Qualität erreicht werden kann.
  • Um die Bodeneinheit während des bestimmungsgemäßen Betriebs vor mechanischen Einwirkungen zu schützen, wird vorgeschlagen, dass diese kochstellenseitig eine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann beispielsweise in Form eines Lacks oder auch einer zusätzlichen Schutzschicht der Bodeneinheit gebildet sein. Die Schutzschicht kann zum Beispiel eine Edelstahlschicht, eine Emailleschicht oder dergleichen sein. Natürlich kann die Beschichtung auch aus einem entsprechend widerstandsfähigen Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff gebildet sein. Daneben können auch geeignete keramische Werkstoffe zum Einsatz kommen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Schichtaufbau eine Wärmeleitende Schicht aufweist. Die Wärmeleitende Schicht kann innerhalb der Bodeneinheit einen Wärmeausgleich fördern, so dass die Temperatur auf der der Kochstelle abgewandten Seite der Bodeneinheit homogenisiert wird. Dies erweist sich insbesondere bei der Anwendung auf Kochgeschirre, bei denen eine weitgehende homogene Temperatur im Kochbereich der Bodeneinheit erwünscht ist, als vorteilhaft. Thermische Inhomogenitäten aufgrund des induktiven Erwärmungsprinzips können reduziert werden.
  • Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist die Bodeneinheit im wesentlichen eben ausgebildet. So kann die Bodeneinheit Bestandteil eines konventionellen Kochgeschirrs, wie einem Topf, einer Pfanne oder dergleichen, sein. Die Bodeneinheit ist somit geeignet, eine Ankopplung an die Kochstelle herzustellen. Vorzugsweise ist Bodeneinheit an die genormten Durchmesser und die Oberflächenqualitäten angepasst ausgebildet. Hierdurch kann eine bedarfsgemäße Kopplung der Vorrichtung an die Kochstelle, die ebenfalls hinsichtlich ihrer Abmessungen genormt sind, erreicht werden. Daneben kann natürlich vorgesehen sein, dass die Vorrichtung auch kesselförmig oder schalenförmig oder dergleichen ausgebildet ist. Dies ist zum Beispiel für Anwendungen als Wok möglich. Natürlich können auch weitere designerische Aspekte zum Tragen kommen, die eine entsprechende Anpassung der Bodeneinheit begründen können. Eine Vielzahl von gestalterischen Möglichkeiten kann erreicht werden.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Wand eine Handhabe aufweist. Dies ermöglicht es einem Nutzer, das Kochgeschirr sachgerecht und sicher zu nutzen. So kann beispielsweise erreicht werden, dass dieses trotz einer hohen Temperatur sicher handhabbar ist. Vorzugsweise ist die Handhabe aus einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff gebildet, so dass eine versehentliche induktive Erwärmung vermieden werden kann. Die Handhabe kann beispielsweise aus einem Kunststoff, einem Keramikwerkstoff oder auch einem Verbundwerkstoff gebildet sein.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Deckel aufweist. Dies ermöglicht es, den Erwärmungsvorgang hinsichtlich des Wirkungsgrads zu verbessern. So kann der Wärmeverlust reduziert werden. Auch der Deckel kann eine entsprechende Handhabe aufweisen. Er kann beispielsweise aus Glas, Kunststoff-, Keramik oder dergleichen gebildet sein. Ein elektrisch nicht leitfähiger Deckel hat den Vorteil, dass er bei Ablage auf einer Induktionskochstelle nicht versehentlich als Topf erkannt werden kann. Die Sicherheit kann weiter verbessert werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird bezüglich gleicher Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in 1 verwiesen. Die Zeichnungen sind Schemazeichnungen und dienen lediglich der Erläuterung des folgenden Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Topfes auf einer Induktionskochstelle,
  • 2 eine Bodeneinheit des Topfes aus 1 in vergrößerter Darstellung ebenfalls in Schnittansicht,
  • 3 ein Kennlinienfeld für die relative magnetische Permeabilität des Werkstoffs der aktiven Schicht und
  • 4 ein Kennlinienfeld für den Betriebsbereich der aktiven Schicht.
  • In 1 ist ein auf einer Induktionskochstelle 20 aufgestellter Topf 10 in Schnittansicht dargestellt. Der Topf 10 weist eine Bodeneinheit 12 auf, an die sich in einer Richtung von der Bodeneinheit 12 weg eine umfänglich geschlossene Wand 16 aus Edelstahl erstreckt. In einem oberen Bereich der Wand 16 ist ein Griff 34 befestigt. Die Bodeneinheit 12 weist einen Schichtaufbau 18 auf, der vorliegend aus drei Schichten besteht, und zwar von unten zunächst eine Emailleschicht 28, darüber angeordnet eine aktive Schicht 22 und darüber eine Aluminiumschicht 32. Die Aluminiumschicht 32 bildet zugleich auch die Innenseite 30 des Topfes 10. Der Topf 10 kann darüber hinaus innenseitig auch mit einer weiteren Beschichtung, beispielsweise einer Teflonbeschichtung oder dergleichen versehen sein, um Gebrauchsvorteile während des bestimmungsgemäßen Betriebs nutzen zu können.
  • Die Induktionskochstelle 20 ist unterhalb einer Glasplatte 40 eines nicht weiter dargestellten Kochfeldes angeordnet. Sie umfasst eine Spule 42, die vorliegend als archimedische Spule ausgebildet ist, welche spiralförmig nebeneinander angeordnete Windungen aufweist. Zentrisch ist in der Spule 42 ein Temperatursensor 36 angeordnet. Darüber hinaus kann zwischen der Glasplatte 40 und der Spule 42 eine thermische Isolation angeordnet sein, sowie unterhalb der Spule 42 ein magnetischer Rückschluss, beispielsweise in Form von Ferriten oder dergleichen. Die Spule 42 sowie der Temperatursensor 46 sind an einem ebenfalls nicht dargestellten Umrichter angeschlossen, der mittels bekannter Steuermittel wie Drehknöpfe oder dergleichen hinsichtlich Leistung, Betriebsdauer oder dergleichen steuerbar ist.
  • In 1 ist mittels eines sogenannten Zählpfeilsystems dargestellt, wie ein Stromfluss in der Spule 42 ein magnetisches Feld 44 erzeugt. Das Magnetfeld 44 durchdringt nach oben die elektrisch nicht leitfähige Glasplatte 40 sowie die Emailleschicht 28 des Topfes 10, die ebenfalls elektrisch nicht leitfähig ist. Das Magnetfeld 44 dringt in die aktive Schicht 22 ein und führt hier zu Wirbelströmen, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Angemerkt sei, dass es sich um ein magnetisches Wechselfeld handelt, welches eine Frequenz von etwa 25 kHz aufweist. Aufgrund der elektrischen und magnetischen Eigenschaften der aktiven Schicht 22 wird der in dieser Schicht erzeugte Wirbelstrom auf eine kochstellenseitig dünne Schicht konzentriert. Die Dicke dieser Schicht ist unter anderem abhängig von der relativen magnetischen Permeabilität, wobei sie mit deren Zunahme abnimmt. Die Konzentration des Wirbelstroms auf einen sehr dünnen stromführenden Querschnitt führt aufgrund des spezifischen elektrischen Widerstands der aktiven Schicht zu einer resistiven Erwärmung der aktiven Schicht 22. Diese gibt über Wärmeleitung beziehungsweise und/oder Wärmekontakt die erzeugte Wärmeenergie an die Aluminiumschicht 32 ab, welche diese radial verteilt und an die Innenseite 30 des Topfes 10 weiterleitet. Hier steht die Wärme zur Erwärmung von Speisen beziehungsweise Gargut zur Verfügung.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Schichtaufbaus, wobei ersichtlich wird, dass die Emailleschicht 28 um die Bodeneinheit 12 entlang der Wand 16 verlängert ist und auf diese Weise die Bodeneinheit 12 nach außen vollständig umgibt. Auf diese Weise ist die Bodeneinheit 12 vor äußeren Einwirkungen geschützt.
  • Zum Schutz der Induktionskochstelle 20 selbst und aus Sicherheitsgründen ist der Temperatursensor 46 vorgesehen. Mit diesem Sensor wird die Induktionskochstelle 20 vor thermischer Überlastung geschützt.
  • Vorliegend ist der Temperatursensor 46 für eine maximale Temperatur von 400° C eingestellt. Die Induktionskochstelle 20 hat einen genormten Nenndurchmesser von 210 mm. Sie verfügt darüber hinaus über eine Nennleistung von 3 kW.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung weist die Bodeneinheit 12 des Topfes 10 ebenfalls einen Nenndurchmesser von 210 mm auf. Die Dicke der Aluminiumschicht 32 beträgt 3,5 mm. Die Dicke der aktiven Schicht 22 beträgt 0,5 mm. Die Dicke der Beschichtung 28 entspricht handelsüblichen Beschichtungsstärken einer Emailleschicht im Bereich von etwa < 0,5 mm.
  • Die aktive Schicht 22 weist eine Legierung aus den Werkstoffen Neodym, Eisen und Bor auf, die eine Curie-Temperatur von etwa 310° C aufweist. Diese Temperatur liegt unterhalb der Temperatur, bei der die Induktionskochstelle 20 abgeschaltet wird.
  • Durch Beimengung weiterer Stoffe kann der Curie-Temperaturpunkt in nahezu beliebiger Weise eingestellt werden.
  • Eine Kennlinie für die relative magnetische Permeabilität der aktiven Schicht 22 ist in 3 dargestellt. Die relative magnetische Permeabilität μr 38 ist auf der Ordinate aufgetragen, wohingegen die Temperatur T auf der Abszisse angegeben ist. TR entspricht der Raumtemperatur 50. TC entspricht der Curie-Temperatur 24. Die Kurve 52 stellt den Verlauf der relativen magnetischen Permeabilität μr über der Temperatur T dar. Zu erkennen ist, dass bei Erreichen der Curie-Temperatur 24 der Wert der relativen magnetischen Permeabilität μr stark abnimmt.
  • 4 zeigt das Betriebsverhalten des Topfes 10 im bestimmungsgemäßen Betrieb. Auf der Ordinate ist hier die Leistung 26 mit dem Bezeichner P angegeben. Die Abszisse gibt wie zuvor wieder die Temperatur T an. Pmax bezeichnet die maximale Leistung der Induktionskochstelle 20, die vorliegend 3 kW beträgt. Zu erkennen ist, dass die Leistungsaufnahme des Topfes 10 bis zur Curie-Temperatur 24 im wesentlichen der Nennleistung entspricht. Natürlich kann auch eine kleinere Leistung eingestellt sein, wie sich aus der Schraffierung des zulässigen Betriebsbereichs 48 ergibt. In der Regel sind jedoch die Leistungswerte nicht kontinuierlich, sondern lediglich diskret einstellbar.
  • Bei Erreichen der Curie-Temperatur 24 sinkt die relative magnetische Permeabilität stark ab. Dies führt dazu, dass die stromführende Schicht in der aktiven Schicht 22 deutlich zunimmt, was zur Folge hat, dass der Strom sich auf eine größere elektrisch leiffähige Schicht verteilt und deshalb weniger Wärme erzeugt. Die Leistungsaufnahme nimmt drastisch ab, wie aus 4 deutlich ersichtlich ist. Zu beachten ist, dass die Curie-Temperatur unterhalb der Schutztemperatur liegt, bei der die Kochstelle abgeschaltet wird.
  • In der Regel verfügt die Induktionskochstelle 20 über eine Begrenzung der vom nicht dargestellten Induktionsumrichter abgegebenen Scheinleistung. Der vorgenannte Effekt führt dazu, dass der Blindleistungsanteil in der Scheinleistung aus Umrichtersicht erheblich zunimmt. Der Umrichter wird deshalb in der Regel gegensteuern und auf diese Weise zugleich die Leistungsabgabe reduzieren. Wird ein vorgebbarer Grenzwert überschritten, wird der Umrichter automatisch abgeschaltet. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Topf 10 nur bis zu einer vorgebbaren Temperatur betrieben werden kann.
  • Dieser Effekt kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, Kochgeschirre für spezielle Anwendungen herzustellen, die auf die vorgesehene Anwendung optimal angepasst sind. Beispielsweise könnte ein solches Kochgeschirr ein Milchtopf sein, bei dem die aktive Schicht so eingestellt ist, dass die Bodentemperatur 80° C nicht übersteigt. Bekanntermaßen beginnt Milch bei einer Temperatur über 80° C anzubrennen. Auf diese Weise kann zum Beispiel das Anbrennen von Milch bei der Erwärmung vermieden werden.
  • Weitere Anwendungsbeispiele können realisiert werden, so beispielsweise Kochgeschirre speziell geeignet für Fritieranwendungen, Wasserkochen oder dergleichen.
  • Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. So können natürlich die Werte aufgrund der vorgegebenen Werkstoffeigenschaften der aktiven Schicht variieren.
  • 10
    Topf
    12
    Bodeneinheit
    14
    Richtung
    16
    Topfwand
    18
    Schichtaufbau
    20
    Induktionskochstelle
    22
    Aktive Schicht
    24
    Curie-Temperatur
    26
    Leistung
    28
    Emailleschicht
    30
    Innenseite
    32
    Aluminiumschicht
    34
    Griff
    36
    Temperatur
    38
    Relative magnetische Permeabilität
    40
    Glasplatte
    42
    Spule
    44
    Magnetisches Wechselfeld
    46
    Temperatursensor
    48
    Betriebsbereich
    50
    Raumtemperatur
    52
    Kennlinie

Claims (11)

  1. Kochgeschirr (10) zum Erwärmen von Gegenständen, Speisen, Flüssigkeiten und dergleichen, mit einer an einer Bodeneinheit (12) angeordneten, sich in einer Richtung (14) von der Bodeneinheit (12) weg erstreckenden, umfänglich geschlossenen Wand (16), wobei die Bodeneinheit (12) einen Schichtaufbau (18) mit einer bezüglich des Betriebs in Verbindung mit einer Induktionskochstelle (20) aktiven Schicht (22) aufweist, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahme des Kochgeschirrs (10) mittels der aktiven Schicht (22) steuerbar ist.
  2. Kochgeschirr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (22) eine Temperaturgrenze (24) und/oder einen Temperaturgrenzbereich aufweist, bei deren Überschreitung die Energieaufnahme reduzierbar ist.
  3. Kochgeschirr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (22) magnetisch permeabel ist.
  4. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (22) wenigstens einen Stoff aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Nickel, Kobalt, Chromdioxid und/oder Gadolinium aufweist.
  5. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (22) wenigstens einen Stoff aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Samarium, Neodym, Yttrium, Bor, Dysprosium, Holmium, Erbium, Kupfer und/oder Terbium aufweist.
  6. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (22) eine Schichtdicke von weniger als etwa 500 μm, insbesondere weniger als 120 μm, aufweist.
  7. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau (18) heizstellenseitig eine Beschichtung (28) aufweist.
  8. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau (18) eine wärmeleitende Schicht (32) aufweist.
  9. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodeneinheit (12) im wesentlichen eben ausgebildet ist.
  10. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (16) eine Handhabe (34) aufweist.
  11. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Deckel.
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