-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Unterseite zum Aufstellen auf ein Induktionskochfeld nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus der
US 3,761,668 ist ein Induktionskochfeld mit einem auf das Induktionskochfeld aufstellbaren Zubehörteil bekannt. An einer Unterseite des Zubehörteils ist eine Induktionsspule angeordnet, die induktiv an eine unter der Abdeckplatte des Induktionskochfelds angeordnete Kochfeld-Induktionsspule gekoppelt ist und Energie von dieser Kochfeld-Induktionsspule bezieht.
-
Diese Energie kann für verschiedene Verbraucher, die in dem Zubehörteil angeordnet sind oder an das Zubehörteil angeschlossen werden können, genutzt werden. Beispielsweise kann die magnetisch übertragene Energie zum Betreiben eines Motors oder eines resistiven Heizelements genutzt werden. Dabei geht es stets um die Umwandlung der Magnetfeldenergie in andere nutzbare Energieformen.
-
Die Nutzbarkeit von Induktionskochfeldern ist nicht nur durch die notwendigen ferromagnetischen Eigenschaften des Kochgeschirrbodens, sondern auch durch die notwendigerweise flache Form des Kochgeschirrbodens eingeschränkt. Beispielsweise können Woks auf herkömmlichen Kochfeldern nur sehr uneffektiv beheizt werden, da die konvexe Wölbung der Wok-Unterseite in einem radial äußeren Bereich der Kochfeld-Induktionsspule zu einem zu großen Abstand zwischen der Kochfeld-Induktionsspule und dem Wok-Boden führt.
-
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine effektive Nutzung eines weiten Spektrums von Kochgeschirrelementen, insbesondere solchen mit ungewöhnlichen Formen, auf einem Induktionskochfeld erlaubt.
-
Die Aufgabe wird insbesondere durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung geht insbesondere aus von einer Vorrichtung mit einer Unterseite zum Aufstellen auf ein Induktionskochfeld und mit einer Oberseite zum Aufstellen eines Kochgeschirrelements. Ferner umfasst die Vorrichtung eine in der Nähe der Unterseite angeordnete untere Induktionsspule zur induktiven Kopplung an eine Kochfeld-Induktionsspule des Induktionskochfelds.
-
Es wird vorgeschlagen, die Vorrichtung mit einer oberen Induktionsspule zum Erzeugen von Induktionsströmen in dem Kochgeschirrelement auszustatten, die mit der unteren Induktionsspule verbunden ist. Die obere Induktionsspule kann in ihrer Form und/oder Größe an die Form und/oder Größe des Kochgeschirrelements angepasst sein und das Kochgeschirrelement auf diese Weise effektiv beheizen.
-
Die Vorrichtung kann insbesondere ein Gehäuse umfassen, in dem die obere Induktionsspule und die untere Induktionsspule unmittelbar hinter Gehäusewänden angeordnet sind, welche die Oberseite bzw. die Unterseite des Gehäuses bilden. Die Vorrichtung wird demnach insbesondere zwischen der Kochfeld-Induktionsspule und dem Kochgeschirrelement angeordnet und dient als Adapter, der ein Beheizen des Kochgeschirrelements auch dann in einer effektiven Weise ermöglicht, wenn dies durch ein direktes Aufstellen des Kochgeschirrelements auf das Induktionskochfeld nicht möglich wäre. In der Regel sind Kochfeld-Induktionsspulen unter Abdeckplatten aus Glas oder Glaskeramik angeordnet und die Oberseite und die Unterseite der Vorrichtung sind zum Vermeiden einer Abschirmung des von der Kochfeld-Induktionsspule erzeugten Magnetfelds aus einem dielektrischen Material hergestellt. Insbesondere die Oberseite sollte ferner aus einem hitzeresistenten dielektrischen Material hergestellt sein, um Beschädigungen durch den von den Induktionsströmen beheizten Kochtopf zu vermeiden.
-
Das Zwischenschalten der Vorrichtung zwischen die Kochfeld-Induktionsspule und den Kochtopf ermöglicht ferner das Anbringen eines Anschlusses zum Abgreifen eines Versorgungsstroms für einen weiteren Energieverbraucher, beispielsweise einen Elektromotor eines Mixers oder Rührgeräts oder dergleichen.
-
Ferner führt das Anordnen der Vorrichtung zwischen dem Kochtopf und der Kochfeld-Abdeckplatte dazu, dass im Bereich der Kochfeld-Abdeckplatte nur Temperaturen auftreten, die im Vergleich zur Temperatur des Kochgeschirrelements gering sind. Es sind daher Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Kochfeld-Abdeckplatte nur eine geringe Temperaturbeständigkeit bis etwa 250 oder 300 °C hat. Dadurch können Kosten eingespart werden. Falls der Benutzer höhere Temperaturen erzeugen möchte, muss er die Vorrichtung zwischen dem Kochtopf und der Kochfeld-Abdeckplatte anordnen. Da dies in der Regel selten der Fall sein wird, wird der damit einhergehende Komfortverlust verschmerzt werden können.
-
Eine Anpassung an außergewöhnliche Formen des Kochgeschirrelements kann erreicht werden, wenn die obere Induktionsspule und die untere Induktionsspule eine unterschiedliche Form haben. Die untere Induktionsspule ist in der Regel kreisförmig und in ihrer Form und ihrem Durchmesser identisch zu der Kochfeld-Induktionsspule. Zum Beheizen von Woks kann die obere Induktionsspule insbesondere eine sich konkav nach oben öffnende Form haben. Es sind auch ovale obere Induktionsspulen zum Beheizen eines Bräters oder dergleichen denkbar. Unabhängig von der Größe der Kochfeld-Induktionsspule können auch sehr große oder sehr kleine Kochgeschirrelemente effektiv beheizt werden, wenn die obere Induktionsspule und die untere Induktionsspule unterschiedliche Durchmesser haben. Die Anpassbarkeit kann weiter verbessert werden, wenn die Oberseite und/oder die obere Induktionsspule elastisch deformierbar sind.
-
Die Oberfläche der Oberseite besteht in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus einem dielektrischen Material mit einer Hitzebeständigkeit von mehr als 500°C.
-
Eine Energieübertragung zwischen der unteren Induktionsspule und der oberen Induktionsspule kann unterbrochen werden, wenn die Vorrichtung ein Schaltelement zum Unterbrechen einer Verbindung zwischen der oberen Induktionsspule und der unteren Induktionsspule umfasst. Dadurch kann insbesondere dann, wenn über die untere Induktionsspule neben der oberen Induktionsspule noch weitere Energieverbraucher versorgt werden, der Heizbetrieb der oberen Induktionsspule unabhängig von dem Betrieb der anderen Verbraucher unterbrochen werden.
-
Die über die untere Induktionsspule empfangene Energie kann einfacher nutzbar gemacht werden, wenn die Vorrichtung zudem einen Gleichrichter zum Erzeugen eines Gleichstroms aus dem in die untere Induktionsspule induzierten Wechselstrom und/oder einen Transformator zum Erzeugen einer Niederspannung aus der in die untere Induktionsspule induzierten Spannung umfasst. Als Niederspannung wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine Spannung von weniger als 12 V, insbesondere von ca. 5 V, bezeichnet.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Sensor zum Detektieren einer Eigenschaft des Kochgeschirrelements umfasst, beispielsweise einen Temperatursensor oder einen Sensor zum Detektieren eines Gewichts des Kochgeschirrelements. Aus dem Gewicht können Rückschlüsse über eine Füllmenge des Kochgeschirrelements gezogen werden, die zur Regelung des Garvorgangs genutzt werden kann.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Induktionskochfelds,
- 2 ein Induktionskochfeld mit einer Vorrichtung zum Beheizen eines Wok-Kochtopfs,
- 3 ein schematisches Schaltbild des Induktionskochfelds und der Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
- 4 ein schematisches Schaltbild eines Induktionskochfelds und einer Vorrichtung nach den 1 oder 2 mit einem Sensor, einer Steuereinheit und einer Kommunikationseinheit, und
- 5 eine schematische Darstellung eines Induktionskochfelds mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren obere Induktionsspule an einer Seitenwand eines Kochgeschirrelements anliegt.
-
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Induktionskochfelds mit einer Abdeckplatte 10, einer Kochfeld-Induktionsspule 12, die unterhalb der Abdeckplatte 10 angeordnet ist, und magnetischen Abschirmelementen 14. Die magnetischen Abschirmelemente 14 sind insbesondere als ferromagnetische, radial ausgerichtete Balken ausgebildet. Unterhalb der magnetischen Abschirmelemente ist die Leistungselektronik 16 des Induktionskochfelds angeordnet. Auf der Abdeckplatte 10 des Induktionskochfelds ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Gehäuse 18 angeordnet, wobei die Unterseite 20 des Gehäuses 18 auf der Abdeckplatte 10 steht, und zwar möglichst so, dass eine Mittelachse 22 der Kochfeld-Induktionsspule 12 mit einer Mittelachse des Gehäuses 18 zusammenfällt. Das Gehäuse 18 hat insgesamt eine flache Zylinderform. Auf einer Oberseite 24 des Gehäuses 18 ist ein Kochgeschirrelement 26, also ein Kochtopf oder eine Pfanne oder dergleichen, aufgestellt. In dem Gehäuse 18 der Vorrichtung ist in unmittelbarer Nähe zur Unterseite 20 eine untere Induktionsspule 28 angeordnet, deren Form und Durchmesser der Form und dem Durchmesser der Kochfeld-Induktionsspule 12 entspricht. Ein von der Kochfeld-Induktionsspule 12 erzeugtes magnetisches Wechselfeld induziert entsprechende Wechselströme in der unteren Induktionsspule 28 der Vorrichtung, so dass zwischen der Kochfeld-Induktionsspule 12 und der unteren Induktionsspule 28 eine effektive Energieübertragung mit nur geringen Verlusten möglich ist.
-
Unterhalb der Oberseite 24 des Gehäuses 18 ist eine obere Induktionsspule 30 angeordnet, die durch einen gemeinsamen Stromkreis mit der unteren Induktionsspule 28 verbunden ist. Die in die untere Induktionsspule 28 induzierten Wechselströme werden auf die obere Induktionsspule 30 übertragen, die ein entsprechendes Wechselmagnetfeld erzeugt. Dieses Wechselmagnetfeld erzeugt Wirbelströme im ferromagnetischen Boden des Kochgeschirrelements 26, so dass dieses beheizt wird. Zwischen der unteren Induktionsspule 28 und der oberen Induktionsspule 30 sind magnetische Abschirmelemente 32 angeordnet, um Streuverluste und destruktive Wechselwirkungen zwischen den beiden Induktionsspulen 28, 30 zu vermeiden.
-
In den die untere Induktionsspule 28 und die obere Induktionsspule 30 verbindenden Stromkreis kann ferner optional eine Elektronikeinheit 34 eingebunden werden, die eines oder mehrere der unter Bezugnahme auf 4 genauer beschriebenen Elemente umfassen kann.
-
Die Form und die Größe der oberen Induktionsspule 30 kann sich von der Form und der Größe der unteren Induktionsspule 28 unterscheiden. Im Vergleich zu der Temperatur, die beim Beheizen eines direkt auf die Abdeckplatte 10 aufgestellten Kochgeschirrelements 26 im Bereich der Abdeckplatte 10 auftritt, ist die in der Konfiguration gemäß 1 im Bereich der Abdeckplatte 10 auftretende Temperatur gering. Die Abdeckplatte 10 kann daher aus einem im Vergleich zum Stand der Technik weniger temperaturresistenten Material hergestellt werden.
-
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung mit einer Vorrichtung, die viele Merkmale mit der Vorrichtung gemäß 1 gemeinsam hat. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden daher im Folgenden nur die Unterschiede zu der Vorrichtung gemäß 1 beschrieben, während im Hinblick auf gleichbleibende Merkmale auf die Beschreibung zur 1 verwiesen wird.
-
Die obere Induktionsspule 30 in der Vorrichtung nach 2 ist trichterförmig oder kalottenförmig konkav gewölbt und in ihrer Form an die ebenfalls trichterförmige oder kalottenförmige konkave Oberseite 24 eines Gehäuses 18 der Vorrichtung angepasst. Die Form der Oberseite 24 und der oberen Induktionsspule 30 ist daher an die Form der konvexen Unterseite eines als Wok-Kochtopf ausgebildeten Kochgeschirrelements 26 angepasst. Dadurch kann das ferromagnetische Material des Wok-Kochtopfs mit einem hohen Wirkungsgrad induktiv beheizt werden.
-
3 zeigt ein schematisiertes Schaltbild des Induktionskochfelds und der Vorrichtung mit der unteren Induktionsspule 28 und der oberen Induktionsspule 30 sowie mit der Elektronikbaugruppe 34. Das Induktionskochfeld bezieht seine Energie aus einem Anschluss 36 an das Haushaltsstromnetz. Der niederfrequente Wechselstrom aus dem Haushaltsstromnetz wird über einen Gleichrichter 38 gleichgerichtet und von einem Wechselrichter 40 in einen hochfrequenten Heizstrom mit einer Frequenz in der Größenordnung zwischen 50 und 100 kHz umgewandelt, die abhängig von einer gewünschten Heizleistung über eine hier nicht dargestellte Steuereinheit gewählt wird. Dieser hochfrequente Heizstrom wird dann auf die Kochfeld-Induktionsspule übertragen, um ein entsprechendes hochfrequentes Magnetfeld zu erzeugen.
-
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer detailliert dargestellten Elektronikbaugruppe 34. Diese Elektronikbaugruppe 34 umfasst einen Sensor 42 zum Detektieren einer Temperatur des Kochgeschirrelements 26 oder zum Bestimmen eines Gewichts des Garguts, eine Steuereinheit 44 zum Auswerten der Signale des Sensors 42, einen Schalter 46 zum Unterbrechen eines die obere Induktionsspule 30 umfassenden Stromkreises, wobei der Schalter 46 über die Steuereinheit 44 automatisch betätigbar ist, eine Kommunikationseinheit 48 zum drahtlosen Senden und Empfangen von Steuersignalen, beispielsweise von einer entsprechenden Kommunikationseinheit des Induktionskochfelds, sowie eine Stromversorgungseinheit 50 mit einem Gleichrichter 52 und einem Transformator 54, der aus dem in die untere Induktionsspule 28 induzierten Strom eine niedervoltige Gleichspannung zum Versorgen der Steuereinheit 44 erzeugt.
-
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welcher die obere Induktionsspule 30 wendelförmig gewickelt ist und an einer Seitenwand eines Kochgeschirrelements 26 anliegt. Die obere Induktionsspule 30 ist in Reihe mit der unteren Induktionsspule 28 geschaltet und erzeugt ein Wechselmagnetfeld, welches Wirbelströme in der Seitenwand des Kochgeschirrelements 26 erzeugt und dieses so direkt beheizt. Damit kann innerhalb des Kochgeschirrelements 26 eine im Vergleich zum Stand der Technik, nach dem Kochtöpfe immer von unten beheizt wurden, homogenere Temperaturverteilung erreicht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Abdeckplatte
- 12
- Kochfeld-Induktionsspule
- 14
- magnetische Abschirmelemente
- 16
- Leistungselektronik
- 18
- Gehäuse
- 20
- Unterseite
- 22
- Mittelachse
- 24
- Oberseite
- 26
- Kochgeschirrelement
- 28
- untere Induktionsspule
- 30
- obere Induktionsspule
- 32
- magnetische Abschirmelemente
- 34
- Elektronikbaugruppe
- 36
- Anschluss
- 38
- Gleichrichter
- 40
- Wechselrichter
- 42
- Sensor
- 44
- Steuereinheit
- 46
- Schalter
- 48
- Kommunikationseinheit
- 50
- Stromversorgungseinheit
- 52
- Gleichrichter
- 54
- Transformator
