DE102022000243A1

DE102022000243A1 - heating device

Info

Publication number: DE102022000243A1
Application number: DE102022000243.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: HERMELINK, HENRIK, DE
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2022-07-14

Abstract

Die bekannten Kochsysteme aus Kochfeld und -gefäß erlauben keine hohe Energieeffizienz, da der Bodes des Kochgefäßes nicht ausreichend thermisch isoliert werden kann. Die neue Erwärmungseinrichtung ermöglicht eine vollständige thermische Isolierung des Kochgefäßes in solchen Kochsystemen und somit eine hohe Energieeffizienz.Das Kochsystem umfasst ein Innengefäß (1) für das Kochgut und ein elektrisches Heizelement (2), welches über Kabel mit der Sekundärseite (3) eines Hochfrequenz-Transformators mit Schalenkern verbunden ist. So entsteht eine räumliche Trennung zwischen Transformator und Heizelement Sie ermöglicht, das Innengefäß vollständig mit einer Wärmedämmung (5) zu umgeben, ohne dass der z.B. aus Effizienz- oder EMV-Gründen sinnvolle kleine Abstand zwischen Sekundär- und Primärseite (4) des Transformators davon berührt wird. Die Primärseite ist analog zum bekannten Induktionskochen Teil der Energiequelle Induktionsherd (6). Innengefäß, Heizelement, Sekundärseite, Wärmedämmung und Dämmgefäß (7) sind im Außengefäß (9), das mit Deckel (8) und Elektronik das Kochgefäß (11) bildet.Das Kochsystem ähnelt dem bekannten Induktionskochen, erzielt demgegenüber aber Energieeinsparungen von bis zu ca. 80% bei mehrstündigen Kochprozessen wie Sous-Vide, ohne die Gefahr von Hautverbrennungen oder Materialschäden, denn durch die lückenlose Dämmung bleiben die Oberflächen von Kochgefäß und Kochfläche (13) kalt.The known cooking systems made up of hobs and pans do not allow for high energy efficiency, since the bottom of the pan cannot be adequately thermally insulated. The new heating device allows complete thermal insulation of the cooking vessel in such cooking systems and thus high energy efficiency. Transformer is connected to pot core. This creates a spatial separation between the transformer and the heating element. It enables the inner vessel to be completely surrounded by thermal insulation (5) without affecting the small distance between the secondary and primary side (4) of the transformer, which is sensible for reasons of efficiency or EMC, for example becomes. The primary side is analogous to the well-known induction cooking part of the energy source induction cooker (6). Inner vessel, heating element, secondary side, thermal insulation and insulating vessel (7) are in the outer vessel (9), which forms the cooking vessel (11) with the lid (8) and electronics. The cooking system is similar to the well-known induction cooking, but achieves energy savings of up to approx. 80% for cooking processes lasting several hours, such as sous-vide, without the risk of skin burns or material damage, because the surfaces of the cooking vessel and cooking surface (13) remain cold thanks to the seamless insulation.

Description

Beim heute üblichen elektrischen Kochsystem besteht die Erwärmungseinrichtung einerseits aus einem Glaskeramik- oder Induktionskochfeld, in selteneren Fällen aus Kochplatten als Energiequelle, und andererseits aus einem Kochgefäß (Topf, Pfanne), wobei die Energie vom Kochfeld bzw. der Kochplatte durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder Induktion direkt an den Boden des Kochgefäßes übertragen wird. Die Wände oder der Deckel des Kochgefäßes lassen sich hierbei also nicht gezielt erwärmen.In today's conventional electric cooking system, the heating device consists on the one hand of a glass ceramic or induction hob, in rare cases of hotplates as the energy source, and on the other hand of a cooking vessel (pot, pan), with the energy from the hob or hotplate being generated by thermal conduction, thermal radiation or induction transferred directly to the bottom of the cooking vessel. The walls or the lid of the cooking vessel cannot be heated in a targeted manner.

Prinzipbedingt erhitzt sich in all diesen üblichen Fällen die Unterseite des Boden des Kochgefäßes auf bis zu ca. 250°C. Auch die Oberflächen der Kochfelder bzw. -platten können sich auf ähnliche Temperaturen erhitzen. Dies gilt auch für Induktionskochfelder: Wird der Boden eines Kochgefäßes induktiv erhitzt, gibt dessen Unterseite durch den direkten Kontakt mit der Oberfläche des Kochfeldes durch Wärmeleitung Wärme an die Oberfläche des Kochfeldes ab, wodurch sich diese mit erhitzt. Nach dem Wegnehmen des Topfes besteht somit, wie bei den anderen genannten Kochsystemen auch, beim üblichen Induktionskochen ein signifikantes Risiko, Verbrennungen zu erleiden, und zwar sowohl am Kochgefäß als auch am Kochfeld.In all these usual cases, the underside of the base of the cooking vessel heats up to approx. 250°C. The surfaces of the hobs or plates can also heat up to similar temperatures. This also applies to induction cooktops: If the base of a cooking vessel is heated inductively, its underside gives off heat to the surface of the cooktop through direct contact with the surface of the cooktop, causing it to heat up as well. After removing the pot, as with the other cooking systems mentioned, there is a significant risk of suffering burns with conventional induction cooking, both on the cooking vessel and on the hob.

Die beschriebenen heißen Kochplatten bzw. Kochfelder sowie die heißen Kochgefäße sind ein Resultat bzw. Kennzeichen von erheblichen Energieverlusten dieser üblichen Kochsysteme, einschließlich des üblichen Induktionskochsystems. Ein erhebliches Maß der in Wärme umgesetzten elektrischen Energie fließt nicht in das Kochgut, sondern in die Kochgefäße selbst bzw. über die heißen Oberflächen dieser Kochgefäße und/oder Kochfeldern bzw. Kochplatten in deren Umgebung. So kommt ein erheblicher Teil der für das Kochen aufgewandten Energie nicht dem eigentlichen Kochen zugute. Je länger ein Kochvorgang dauert, desto deutlicher treten diese Energieverluste in Erscheinung, da der relative Anteil der für die reine Erwärmung des Kochgutes erforderlichen Energie dann abnimmt. Weitere Energieverluste kommen hinzu, wenn zwischen dem Ende des Kochvorgangs und dem Verzehr eine gewisse Zeit vergeht, in der das Kochgut im Kochgefäß wieder abkühlt und vor der Zubereitung erneut aufgewärmt werden muss.The hot cooking plates and hot cooking vessels described are a result or characteristic of significant energy losses of these conventional cooking systems, including the conventional induction cooking system. A significant amount of the electrical energy converted into heat does not flow into the food to be cooked, but rather into the cooking vessels themselves or via the hot surfaces of these cooking vessels and/or cooktops or hotplates in their vicinity. A significant part of the energy used for cooking does not benefit the actual cooking. The longer a cooking process lasts, the more clearly these energy losses appear, since the relative proportion of the energy required purely for heating the food to be cooked then decreases. Further energy losses occur if a certain amount of time elapses between the end of the cooking process and consumption, during which the food in the cooking vessel cools down again and has to be reheated before it can be prepared.

Beim Induktionskochen kann das Erhitzen der Kochfeldoberfläche durch das heiße Kochgefäß durch Anwenden einer losen Dämmlage, z.B. eine dünne Silikonmatte, zwischen Kochgefäß und Kochfeld verringert werden. Das übliche Erhitzen der Unterseite des Kochgefäßbodens und auch der übrigen äußeren Oberflächen des Kochgefäßes wird dadurch nicht verhindert. Die Möglichkeit eine Dämmlage zwischen Kochfeld und Kochgefäß einzulegen, besteht nur beim Induktionskochen bzw. Kochen unter Einsatz elektromagnetischer Felder, denn die elektromagnetischen Felder bzw. die darin enthaltene Energie durchdringen die Dämmlage nahezu ungehindert. Bei Kochplatten oder Glaskeramikkochfeldern, bei denen die Wärme an das Kochgefäß direkt durch Wärmeleitung und/oder -strahlung zwischen Herd und Kochgefäß erfolgt, besteht die Option einer derartigen dünnen Dämmlage nicht. Beim Induktionskochen vermindert das Erhöhen der Stärke dieser Dämmlage zwar die Wärmeabgabe an die Oberfläche des Kochfeldes. Nachteilig ist allerdings, dass dadurch die induktive Kopplung zwischen der Induktionsspule im Herd und dem induktionsgeeigneten Kochgefäßboden abnimmt. Dadurch vermindert sich die übertragbare Leistung. Dies kann u.a. durch Erhöhen der Flussdichte des von der Induktionsspule im Herd erzeugten elektromagnetischen Feldes kompensiert werden. Dies geht jedoch mit erhöhten Streuverlusten aus dem elektromagnetischen Feld einher, was die Belastung des Nutzers aus dem elektromagnetischen Feld erhöhen kann, wodurch wiederum die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) einer solchen Lösung, insbesondere bei Bedarf an höheren Heizleistungen im Bereich mehrerer Kilowatt, überschritten werden kann.With induction cooking, the heating of the hob surface by the hot pan can be reduced by applying a loose layer of insulation, e.g. a thin silicone mat, between the pan and the hob. This does not prevent the usual heating of the underside of the bottom of the cooking vessel and also the other outer surfaces of the cooking vessel. The possibility of inserting an insulating layer between the hob and the cooking vessel only exists with induction cooking or cooking using electromagnetic fields, because the electromagnetic fields and the energy contained in them penetrate the insulating layer almost unhindered. In the case of hotplates or glass ceramic hobs, in which the heat is applied to the cooking vessel directly by conduction and/or heat radiation between the stove and the cooking vessel, there is no option for such a thin insulation layer. In the case of induction cooking, increasing the thickness of this insulating layer reduces the heat dissipation to the surface of the hob. The disadvantage, however, is that this reduces the inductive coupling between the induction coil in the cooker and the bottom of the cooking vessel that is suitable for induction. This reduces the transmittable power. This can be compensated for, among other things, by increasing the flux density of the electromagnetic field generated by the induction coil in the cooker. However, this is accompanied by increased stray losses from the electromagnetic field, which can increase the exposure of the user to the electromagnetic field, which in turn can exceed the electromagnetic compatibility (EMC) of such a solution, especially when higher heating outputs in the range of several kilowatts are required .

Die beschriebene Wirkungsweise der üblichen Erwärmungseinrichtungen beim elektrischen Kochen steht somit dem Erreichen einer sehr hohen Energieeffizienz des gesamten Kochprozesses entgegen.The described mode of operation of the usual heating devices in electric cooking thus stands in the way of achieving a very high level of energy efficiency for the entire cooking process.

Ein weiterer Nachteil der üblichen Glaskeramikkochfelder im Hinblick auf das oben beschriebene Einlegen einer Dämmlage ist - sowohl in der Ausführung als Strahlungsheizung als auch als Induktionsheizung -, dass sie ihre Wärmeabgabe an das Kochgefäß über einen Temperatursensor an der Unterseite der Glaskeramikplatte regeln. Dieser Sensor misst nicht die Temperatur im Kochgefäß sondern die Temperatur an der Unterseite der Glaskeramikplatte; diese Temperatur liegt aufgrund des geringen thermischen Widerstandes der Glaskeramikplatte nahe an der Temperatur der Unterseite des Kochgefäßbodens. Während der Heizpausen des Herdes nähern sich die Temperaturen von Kochgefäßboden und Glaskeramikplatte der Kochguttemperatur an. Eine sehr genaue Temperaturregelung für Kochverfahren, bei denen es auf eine exakte Einhaltung der Temperatur ankommt, wie z.B. beim Sous-Vide-Kochen, ist so nicht möglich. Wird nun die o.g. Dämmlage verwendet, entfällt diese Möglichkeit der Temperaturregelung, da der Temperatursensor an der Unterseite der Glaskeramikplatte dann näherungsweise die Temperatur der Unterseite der Dämmlage misst. Mit zunehmender Dämmwirkung entfernt sich diese Temperatur zunehmend von der Temperatur des Kochgutes bzw. der Temperatur an der Unterseite des Gefäßes, in dem sich das Kochgut befindet.Another disadvantage of the usual glass-ceramic hobs with regard to the insertion of an insulating layer described above - both in the version as radiant heating and as induction heating - is that they control their heat output to the cooking vessel via a temperature sensor on the underside of the glass-ceramic plate. This sensor does not measure the temperature in the cooking vessel but the temperature on the underside of the glass ceramic plate; due to the low thermal resistance of the glass ceramic plate, this temperature is close to the temperature of the underside of the bottom of the cooking vessel. When the cooker is not heating, the temperatures of the base of the pan and the glass ceramic plate approach the temperature of the food being cooked. A very precise temperature control for cooking processes where exact maintenance of the temperature is important, such as sous-vide cooking, is not possible in this way. If the above-mentioned insulation layer is used, this possibility of temperature control is no longer available, since the temperature sensor on the underside of the glass-ceramic plate then approximately measures the temperature of the underside of the insulation layer. With increasing insulating effect, this temperature moves away from the Temperature of the food to be cooked or the temperature on the underside of the container in which the food is located.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein elektrisches Erwärmungs- bzw. Kochsystem zu schaffen, das eine hohe Energieeffizienz erreicht. Das Erwärmungs-/Kochsystem soll dabei unverändert wie üblich und oben beschrieben grundsätzlich aus Kochfeld und Kochgefäß bestehen.The invention is based on the problem of creating an electrical heating or cooking system that achieves high energy efficiency. The heating/cooking system should basically consist of a hob and a cooking vessel as usual and as described above.

Die Aufgabe wird gelöst durch Anspruch 1.The object is solved by claim 1.

Die Erfindung betrifft eine Erwärmungseinrichtung, umfassend ein Gefäß mit einem Innenraum, in den ein zu erwärmendes Gut eingelegt wird, eine elektrisch betreibbare Wärmequelle, einen Energiewandler zur Wandlung eines magnetischen Wechselfelds in elektrische Energie. Die Wärmequelle ist mit dem Energiewandler elektrisch verbunden und bezieht ihre Energie vom Energiewandler. Die Wärmequelle ist jedoch räumlich getrennt vom Energiewandler.The invention relates to a heating device, comprising a vessel with an interior space into which an item to be heated is placed, an electrically operable heat source, an energy converter for converting an alternating magnetic field into electrical energy. The heat source is electrically connected to the energy converter and obtains its energy from the energy converter. However, the heat source is spatially separated from the energy converter.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations are specified in the dependent claims.

Die Erfindung stellt ein energieeffizientes, intelligentes Kochsystem auf Transformatorbasis dar.The invention is an energy efficient, transformer-based intelligent cooking system.

Anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und seiner Darstellung in 1 wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

1 zeigt schematisch eine vertikal geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erwärmungseinrichtung, ausgeführt als Kochsystem. Das Kochsystem umfasst ein Innengefäß (1), in dessen Innenraum ein zu erwärmendes Kochgut eingelegt wird; weiterhin umfasst es eine elektrisch betreibbare Wärmequelle, hier ausgeführt als am Boden des Innengefäßes befindliches Heizelement (2). Das Heizelement bezieht seine Energie vom Energiewandler zur Wandlung eines magnetischen Wechselfeldes in elektrische Energie. Der Energiewandler ist ausgeführt als Transformator mit verlustarmem Schalenkern (3 und 4). Konkret bezieht das Heizelement (2) seine Energie über Kabel, welche mit der Sekundärseite (3) dieses Transformators verbunden sind. So entsteht eine im Rahmen der praktischen Anwendbarkeit beliebig große räumliche Trennung zwischen dem Transformator und dem Heizelement (2).

Based on the description of an embodiment and its representation in 1 the invention will be explained in more detail below.

1 shows a schematic, vertically sectioned view of an embodiment of a heating device according to the invention, designed as a cooking system. The cooking system comprises an inner vessel (1), in the interior of which an item to be cooked is placed; it also includes an electrically operable heat source, designed here as a heating element (2) located on the bottom of the inner vessel. The heating element obtains its energy from the energy converter for converting an alternating magnetic field into electrical energy. The energy converter is designed as a transformer with a low-loss pot core (3 and 4). In concrete terms, the heating element (2) obtains its energy via cables which are connected to the secondary side (3) of this transformer. This creates a spatial separation between the transformer and the heating element (2) of any size within the scope of practical applicability.

Bei dem Energiewandler ist auch ein PCM-Gefäß angeordnet. Dies ist ebenso bei der Primärseite der Fall, die Teil der Einrichtung zur induktiven Energieübertragung ist. Eine nähere Erläuterungerfolgt weiter unten.A PCM vessel is also arranged at the energy converter. This is also the case with the primary side, which is part of the device for inductive energy transmission. A more detailed explanation follows below.

Die beschriebene räumliche Trennung ermöglicht es, das Innengefäß (1) rundherum, lückenlos thermisch zu isolieren, also auch an dessen Boden mit einer beliebig dicken, für das gezeigte Beispiel aus Gründen der Praktikabilität wenige Zentimeter dick gewählten Wärmedämmung (5) zu versehen, ohne dass der z.B. aus Effizienz- oder EMV-Gründen sinnvolle sehr kleine Abstand zwischen Sekundärseite (3) und Primärseite (4) des Transformators davon beeinflusst wird. Die Primärseite (4) des Transformators bezieht ihre Energie aus der Energiequelle (6), die als Einrichtung für die induktive Energieübertragung im Ausführungsbeispiel die Primärseite (4) des Transformators mit einer hochfrequenten Wechselspannung zwischen ca. 15-150 kHz versorgt, um eine ausreichend kleine Ausführung des Transformators zu ermöglichen. Die Energiequelle (6) ist an Dreiphasen- oder 2-Phasen-Wechselstrom aus dem 50 Hz-Stromnetz angeschlossen. Hieraus wird in der Energiequelle (6) die hochfrequente Wechselspannung für den Transformator mit einer Effizienz von mindestens 85% erzeugt.The spatial separation described makes it possible to thermally insulate the inner vessel (1) all around without gaps, i.e. to provide it with thermal insulation (5) of any thickness, for reasons of practicability chosen for the example shown a few centimeters thick, without having to the very small distance between the secondary side (3) and primary side (4) of the transformer, which makes sense for reasons of efficiency or EMC, for example, is influenced by this. The primary side (4) of the transformer draws its energy from the energy source (6), which, as a device for inductive energy transmission in the exemplary embodiment, supplies the primary side (4) of the transformer with a high-frequency AC voltage between approx Allow execution of the transformer. The energy source (6) is connected to three-phase or 2-phase alternating current from the 50 Hz power grid. From this, the high-frequency AC voltage for the transformer is generated in the energy source (6) with an efficiency of at least 85%.

Das Innengefäß (1) sowie die dieses an Wand und Boden umgebende Wärmedämmung (5) befinden sich in einem Dämmgefäß (7), welches mit dem Innengefäß (1) einen abgeschlossenen Raum bildet. Durch den vollständig mit Dämmstoff (5) gefüllten Deckel (8) wird die das Innengefäß (1) umgebende thermische Isolierung lückenlos komplettiert.The inner vessel (1) and the thermal insulation (5) surrounding it on the wall and floor are located in an insulating vessel (7) which forms a closed space with the inner vessel (1). The cover (8) completely filled with insulating material (5) completely completes the thermal insulation surrounding the inner vessel (1).

Innengefäß (1), Wärmedämmung (5) und die dem Innengefäß zugewandte Seite des Deckels (8) sind als thermischer Leichtbau ausgeführt, d.h. sie verfügen über eine sehr geringe Wärmekapazität, um die nicht in das Kochgut fließende Wärme zu minimieren.The inner vessel (1), thermal insulation (5) and the side of the lid (8) facing the inner vessel are designed as thermal lightweight constructions, i.e. they have a very low thermal capacity in order to minimize the heat that does not flow into the food to be cooked.

Zwischen Sekundärseite (3) des Transformators und Heizelement (2) befindet sich ein Gleichrichter, so dass das Heizelement mit Gleichstrom betrieben wird. Als Variante kann der Gleichrichter auch entfallen und das Heizelement mit Wechselstrom betrieben werden.There is a rectifier between the secondary side (3) of the transformer and the heating element (2), so that the heating element is operated with direct current. As a variant, the rectifier can also be omitted and the heating element can be operated with alternating current.

Innengefäß (1), Heizelement (2), Sekundärseite (3) des Transformators, Wärmedämmung (5) und Dämmgefäß (7) sind in einem Außengefäß (9) angeordnet. Der Boden des Außengefäßes weist innenseitig eine Einfräsung zur Aufnahme der sekundärseitigen Hälfte des Schalenkerns auf, um einen sehr geringen Abstand zwischen Primär- und Sekundärseite des Transformators von nahezu 0 bis wenige mm - je nach elektrotechnischem Erfordernis - zu ermöglichen.Inner vessel (1), heating element (2), secondary side (3) of the transformer, thermal insulation (5) and insulating vessel (7) are arranged in an outer vessel (9). The bottom of the outer vessel is milled on the inside to accommodate the secondary half of the pot core in order to allow a very small distance between the primary and secondary sides of the transformer of almost 0 to a few mm - depending on the electrotechnical requirement.

Die Gesamtheit aus Außengefäß (9), aller im Außengefäß angeordneten Komponenten sowie Deckel (8) bildet das Kochgefäß (11). Die Fügestellen zwischen Innengefäß (1) und Dämmgefäß (7) sowie zwischen Außengefäß (9) und Dämmgefäß (7) sind dauerhaft wasserdicht ausgeführt.The entirety of the outer vessel (9), all of the components arranged in the outer vessel and the lid (8) forms the cooking vessel (11). The joints between the inner vessel (1) and the insulating vessel (7) and between the outer vessel (9) and the insulating vessel (7) are permanently waterproof.

Im Außengefäß (9) nimmt der Raum unter dem Dämmgefäß (7) die Sekundärseite (3) des Transformators auf. Weiterhin befindet sich in diesem Raum auch ein PCM-Gefäß (10). Es kann bei Bedarf mit Phase-Change-Material (PCM) mit geeignetem Schmelzpunkt gefüllt werden, um bei ggf. hoher Leistungsabgabe des Transformators, dessen Wärmeabgabe latent zu speichern und so die äußere Erwärmung des Außengefäßes zu vermindern. Umlaufend um das PCM-Gefäß befindet sich eine Nut im Boden des Außengefäßes (9). Sie ermöglicht die Aufnahme geeigneten Materials, wie z.B. Mu-Metall als Blech oder Folie zur Abschirmung des elektromagnetischen Streufeldes des Transformators. Außerdem beinhaltet dieser Raum unter dem Dämmgefäß (7) auch die weitere Elektronik. Diese Elektronik beinhaltet u.a. einen oder mehrere Mikrocontroller, einen Sender/Empfänger, der über WLAN, Bluetooth, NFC oder eine andere drahtlose Kommunikationsverbindung mit der Elektronik in der Energiequelle (6) kommuniziert. Außerdem nimmt die Elektronik über Temperatursensoren am Innengefäß (1) Temperaturmessdaten auf und verarbeitet sie für die Regelung und Steuerung des Erwärmungsprozesses. Außerdem steuert die Elektronik eine energieffiziente LED-Beleuchtung im Außengefäß (9), welches zu diesem Zweck zumindest teilweise aus transparentem oder transluzentem Material besteht. Außerdem beinhaltet die Elektronik einen Akku, der während der Heizphasen über eine weitere Spule auf der Sekundärseite des Transformators und nachfolgende Gleichrichtung über eine Ladeelektronik geladen wird. Zu dieser Elektronik im Kochgefäß gehört auch, sofern vorhanden, der o.g. genannte Gleichrichter im Falle einer Versorgung des des Heizelementes (2) mit Gleichstrom.In the outer vessel (9), the space below the insulating vessel (7) accommodates the secondary side (3) of the transformer. There is also a PCM vessel (10) in this room. If necessary, it can be filled with phase-change material (PCM) with a suitable melting point, in order to store the heat output of the transformer in the event of a high power output and thus reduce the external heating of the outer vessel. There is a groove in the bottom of the outer vessel (9) all around the PCM vessel. It enables the inclusion of suitable material, such as mu-metal as sheet metal or foil for shielding the electromagnetic stray field of the transformer. In addition, this space under the insulating vessel (7) also contains the other electronics. These electronics include, among other things, one or more microcontrollers, a transmitter/receiver that communicates with the electronics in the energy source (6) via WLAN, Bluetooth, NFC or another wireless communication link. In addition, the electronics record temperature measurement data via temperature sensors on the inner vessel (1) and process them for the regulation and control of the heating process. In addition, the electronics control energy-efficient LED lighting in the outer vessel (9), which consists at least partially of transparent or translucent material for this purpose. The electronics also include a rechargeable battery that is charged during the heating phase via an additional coil on the secondary side of the transformer and subsequent rectification via charging electronics. These electronics in the cooking vessel also include, if present, the above-mentioned rectifier if the heating element (2) is supplied with direct current.

Auch zur Energiequelle (6) gehört eine Elektronik mit Sender-/Empfänger und einem oder mehreren Microcontrollern, die über WLAN, LAN oder GSM mit dem Internet verbunden ist, sowie über eine WLAN, Bluetooth, NFC oder andere drahtlose Kommunikationsverbindung mit der Elektronik im Kochgefäß (11) kommuniziert. So wird die Energiezufuhr an alle Energieverbraucher im Kochgefäß sowie die Energiequelle selbst inkl. der Erzeugung des hochfrequenten magnetischen Wechselfeldes gesteuert bzw. geregelt. Die Elektronik lässt sich per App/Software via Kommunikationsgerät (Smartphone, Tablet etc.) steuern.The energy source (6) also includes electronics with a transmitter/receiver and one or more microcontrollers that are connected to the Internet via WLAN, LAN or GSM, and to the electronics in the cooking vessel via a WLAN, Bluetooth, NFC or other wireless communication link (11) communicated. In this way, the energy supply to all energy consumers in the cooking vessel and the energy source itself, including the generation of the high-frequency magnetic alternating field, is controlled or regulated. The electronics can be controlled via app/software via a communication device (smartphone, tablet, etc.).

Im Ausführungsbeispiel befindet sich die Primärseite (4) des Transformators analog zur Ausführung im Kochgefäß (11) in einem PCM-Gefäß (12), welches bei Bedarf mit Phase-Change-Material (PCM) mit geeignetem Schmelzpunkt gefüllt wird, um bei ggf. hoher Leistungsabgabe des Transformators dessen Wärmeabgabe latent zu speichern und so die äußere Erwärmung der Kochfläche zu vermindern. Das PCM-Gefäß kann bündig in eine entsprechende Aussparung in einer ebenen nicht ferromagnetischen Platte (13), z.B. Küchenarbeitsplatte, deren Oberseite als Kochfläche dient, eingelassen werden. Die Oberseite des PCM-Gefäßes bildet dann eine Ebene mit der ebenen nicht ferromagnetischen Platte (13), bildet also in seinem Bereich selbst die Kochfläche und ist so ausgeführt, dass es einen sehr geringen Abstand zwischen Primär- und Sekundärseite des Transformators von nahezu 0 bis wenige mm - je nach elektrotechnischem Erfordernis - ermöglicht. Alternativ kann das PCM-Gefäß auch ohne eigene Abdeckung in eine entsprechende, unterseitige Ausfräsung in einer Arbeitsplatte/ebenen Fläche eingelassen werden, so dass dann die Arbeitsplatte/ebene Fläche die Abdeckung des PCM-Gefäßes bildet. Auch in diesem Fall ist die Ausführung so, dass sie einen sehr geringen Abstand zwischen Primär- und Sekundärseite des Transformators von nahezu 0 bis wenige mm - je nach elektrotechnischem Erfordernis - ermöglicht. Die zur Energiequelle (6) gehörende Elektronik sowie die Elektronik im Kochgefäß (11) sind so ausgelegt, dass bei ausreichender Außermittigkeit, d.h. bezüglich ihrer vertikalen Achse gegeinander verschobenen Transformatorhälften, oder bei auch nur teilweisem Abheben des Kochgefäßes von der Kochfläche (13) die Energiezufuhr zur primärseitigen Spule automatisch unterbricht.In the exemplary embodiment, the primary side (4) of the transformer is located in a PCM vessel (12), analogous to the design in the cooking vessel (11), which is filled with phase change material (PCM) with a suitable melting point, if necessary, in order to high power output of the transformer to store its heat output latently and thus reduce the external heating of the cooking surface. The PCM container can be inserted flush into a corresponding recess in a flat, non-ferromagnetic plate (13), e.g. a kitchen worktop, the top of which serves as a cooking surface. The top of the PCM vessel then forms a level with the flat, non-ferromagnetic plate (13), i.e. it forms the cooking surface itself in its area and is designed in such a way that there is a very small distance between the primary and secondary sides of the transformer of almost 0 to a few mm - depending on the electrotechnical requirement. Alternatively, the PCM container can also be inserted without its own cover in a corresponding milled underside in a worktop/flat surface, so that the worktop/flat surface then forms the cover of the PCM container. In this case, too, the design is such that it allows a very small distance between the primary and secondary side of the transformer of almost 0 to a few mm - depending on the electrotechnical requirement. The electronics belonging to the energy source (6) and the electronics in the cooking vessel (11) are designed in such a way that if there is sufficient eccentricity, i.e. the transformer halves are offset relative to each other with respect to their vertical axis, or if the cooking vessel is only partially lifted from the cooking surface (13), the energy supply to the primary-side coil automatically interrupts.

Beim herkömmlichen Kochen ist der induktionsgeeignete Topf- oder Pfannenboden gleichzeitig Empfänger des elektromagnetischen Feldes und Heizelement also Verbraucher der aus dem elektromagnetischen Feld entnommenen Energie. Der zentrale Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nun sekundärseitig, also innerhalb des induktionsgeeigneten Kochgefäßes (11), dieser Empfänger und das Heizelement getrennt werden. Sie sind innerhalb des Kochgefäßes (11) nur noch durch ein Kabel verbunden. Erst dies ermöglicht eine vollständige, prinzipiell nahezu beliebig dicke Dämmung des Gefäßes, in dem sich das Kochgut befindet, ohne dass sich durch diese Dämmung der geringe Abstand zwischen der zur Energiequelle (6) gehörigen Spule (4) und dem Empfänger der induktiv übertragenen Energie (3) ändern würde. Das Kochgefäß (11) selbst ist wie ein induktionsgeeigneter Topf beim herkömmlichen Induktionskochen kabellos.In conventional cooking, the bottom of the pot or pan suitable for induction is simultaneously the receiver of the electromagnetic field and the heating element, i.e. the consumer of the energy drawn from the electromagnetic field. The central advantage of the invention is that this receiver and the heating element are now separated on the secondary side, ie within the cooking vessel (11) suitable for induction. They are only connected by a cable within the cooking vessel (11). Only this enables a complete insulation of the vessel in which the food is located, in principle of almost any thickness, without this insulation increasing the small distance between the coil (4) belonging to the energy source (6) and the receiver of the inductively transmitted energy ( 3) would change. The cooking vessel (11) itself is wireless like an induction-suitable pot in conventional induction cooking.

Durch die lückenlose Dämmung und ggf. die Ergänzung des PCM kann erreicht werden, dass auch bei hohen Leistungen wie z.B. dem niedrigen zweistelligen Kilowatt-Bereich in professionellen Küchen, weder Kochfläche (z.B. ein Glaskeramikfeld, eine Arbeitsplatte) noch irgend eine Stelle an der äußeren Oberfläche des geschlossenen Kochgefäßes über 40°C erreichen, auch während des Erwärmungs- bzw. Kochvorganges bei Temperaturen des zu erwärmenden Gutes, bei allen Temperaturen, die beim üblichen Kochen oder Braten auftreten (also ca. bis 250°C).Thanks to the complete insulation and, if necessary, the addition of the PCM, it can be achieved that even with high outputs such as the low double-digit kilowatt range in professional Kitchens, neither cooking surface (e.g. a glass ceramic field, a worktop) nor any place on the outer surface of the closed cooking vessel exceed 40°C, even during the heating or cooking process at temperatures of the goods to be heated, at all temperatures that occur during usual cooking or roasting (i.e. approx. up to 250°C).

Die durch die Erfindung ermöglichte vollständige Dämmung ist die Grundvoraussetzung für ein insgesamt hocheffizientes Kochsystem.The complete insulation made possible by the invention is the basic requirement for an overall highly efficient cooking system.

Für mehrstündige oder mehrtägige Erwärmungs- bzw. Kochprozesse verbraucht das System mindestens 30-50% weniger elektrische Energie als h0eute übliche induktive Kochsysteme, bei denen das Kochgefäß ebenfalls kabellos ist.For heating or cooking processes lasting several hours or days, the system uses at least 30-50% less electrical energy than today's conventional inductive cooking systems, in which the cooking vessel is also wireless.

Die Ausführung als Transformator mit Schalenkern ermöglicht eine sehr effiziente induktive Übertragung der Energie von der Energiequelle (6) in das Kochgefäß (11) bei niedriger elektromagnetischer Belastung auch bei Leistungen im hohen einstelligen oder niedrigen zweistelligen Kilowatt-Bereich.The design as a transformer with a pot core enables a very efficient inductive transmission of energy from the energy source (6) into the cooking vessel (11) with low electromagnetic stress, even with power in the high single-digit or low double-digit kilowatt range.

Die während und nach dem Kochen kühle Kochfläche (13) sowie die rundum kühle Oberfläche des Kochgefäßes (11) vermeiden überdies Haut-Verbrennungen oder Schäden an mit dem Kochgefäß oder der Kochfläche berührtem Material. Für die Kochfläche (13) kommen durch die ausbleibende Erwärmung gegenüber den eingangs beschriebenen üblichen Kohsystemen viele weitere Oberflächenmaterialien als Kochfläche in Betracht. Topfgriffe werden überflüssig. Topflappen werden überflüssig. Auch sog. Thermoböden für Kochgefäße werden überflüssig, denn sie dienen bei den üblichen ungedämmten Töpfen als Energiespeicher zur Kompensation der Energieverluste ungedämmter Kochgefäße nach Abschalten der Energiequelle, um so das Kochgut möglichst lange warm zu halten. Durch die lückenlose Dämmung, die durch Anspruch 1 der Erfindung ermöglicht wird, kann das Kochgut auch ohne Thermoboden deutlich länger als mit Thermoboden warm gehalten werden.The cooking surface (13) that is cool during and after cooking and the all-round cool surface of the cooking vessel (11) also prevent skin burns or damage to material that comes into contact with the cooking vessel or the cooking surface. Due to the lack of heating compared to the usual cooking systems described above, many other surface materials can be considered as cooking surfaces for the cooking surface (13). Pot handles become superfluous. Pot holders become superfluous. So-called thermal bases for cooking vessels are also superfluous, because they serve as energy stores in the usual uninsulated pots to compensate for the energy losses of uninsulated cooking vessels after the energy source has been switched off, in order to keep the food warm as long as possible. Due to the complete insulation, which is made possible by claim 1 of the invention, the food to be cooked can be kept warm for significantly longer than with a thermal base, even without a thermal base.

Dadurch, dass das Heizelement (2) nicht mehr wie beim üblichen induktiven Kochen selbst an der induktiven Energieübertragung beteiligt ist, muss es auch nicht zwingend am Boden des Kochgefäßes (11) bzw. des Innengefäßes (1) angeordnet sein. Das Heizelement kann ein- oder mehrteilig sein, und beliebig je nach Bedürfnis am Innengefäß (1) angeordnet werden, also z.B. auch in Wand und Deckel (8), sofern auch dieser elektrisch verbunden wird. So lässt sich Wärme gezielt an jeder beliebigen Stelle am Innengefäß (1) oder Deckel (8) erzeugen.Because the heating element (2) is no longer itself involved in the inductive energy transfer, as is the case with conventional inductive cooking, it does not necessarily have to be arranged on the bottom of the cooking vessel (11) or the inner vessel (1). The heating element can be in one or more parts and can be arranged as required on the inner vessel (1), e.g. also in the wall and cover (8), provided that these are also electrically connected. In this way, heat can be generated in a targeted manner at any point on the inner vessel (1) or lid (8).

Die dargestellte Ausführung mit integrierter LED-Illumination erlaubt, über Farbe und/oder Helligkeit und/oder Rhythmus der Beleuchtung Informationen an den Nutzer z.B. über die Temperatur im Innengefäß (1) oder über den Abschluss des Kochvorgangs etc. zu übermitteln.The embodiment shown with integrated LED illumination allows information to be transmitted to the user, e.g. about the temperature in the inner vessel (1) or about the end of the cooking process, etc., via the color and/or brightness and/or rhythm of the illumination.

Durch den im Kochgefäß (11) integrierten Akku, der während des Kochens induktiv geladen wird, können die Kommunikationsfunktionen der Elektronik auch nach Unterbrechen der induktiven Verbindung zwischen Primär- (4) und Sekundärseite (3) des Transformators (also z.B. nach Abheben des Kochgefäßes (11) von der Kochfläche (13) über mehrere Stunden aufrecht erhalten werden. Darüber hinaus erlaubt das System eine exakte Temperaturregelung, jederzeitige Information des Nutzers z.B. über die Temperatur im Innengefäß (1) und die Steuerung der Kochprogramme via Smartphone von jedem beliebigen Punkt mit Internetzugang.The rechargeable battery integrated in the cooking vessel (11), which is charged inductively while cooking, means that the communication functions of the electronics can also be used after the inductive connection between the primary (4) and secondary side (3) of the transformer has been interrupted (e.g. after lifting the cooking vessel ( 11) can be maintained by the cooking surface (13) for several hours. In addition, the system allows precise temperature control, information for the user at any time, e.g .

Claims

Heating device comprising a vessel with an interior space into which an item to be heated is placed, an electrically operable heat source, an energy converter for converting an alternating magnetic field into electrical energy, characterized in that the heat source and the energy converter are electrically connected but spatially separated .

heating device claim 1 , wherein the vessel is thermally insulated and arranged as an inner vessel in an insulating vessel.

heating device claim 1 or 2 , wherein the alternating magnetic field is generated in a device for inductive energy transmission.

Heating device according to one of the preceding claims, consisting of an energy source (6) as a device for inductive energy transmission and an inner vessel (1) as the vessel with the interior space, the energy source (6) also containing the primary side (4) of a high-frequency transformer with a low-loss pot core contains, the secondary side (3) together with the inner vessel (1), the insulating vessel (7), an outer vessel (9), a lid (8) and the heating element (2) forms the cooking vessel (11), which also contains electronics .

Heating device according to one of the preceding claims, wherein the energy source (6) is connected to three-phase or 2-phase alternating current from the 50 Hz power supply system, and the primary-side high-frequency generation for the inductive energy transmission in the transformer via direct and subsequent inversion to 15-150 kHz with an efficiency of at least 85%.

Heating device according to one of the preceding claims, wherein the energy source (6) contains electronics with a transmitter/receiver and a microcontroller, which regulates the energy supply to the cooking vessel (11), which is connected to the Internet via WLAN, LAN or GSM, as well as via a WLAN, Bluetooth, NFC or other wireless communication connection communicates with the electronics in the cooking vessel (11) and can be controlled via app/software via communication device (smartphone, tablet, etc.).

Heating device according to one of the preceding claims, the electronics interrupting the power supply to the primary-side coil (4) when the two transformer halves (3 and 4) are too eccentric or when the cooking vessel (11) is lifted off the cooking surface (13). The primary side of the transformer can be inserted flush into a corresponding recess in a flat surface (13) (e.g. kitchen worktop) in a prefabricated shieldable housing (12), possibly filled with PCM, with a non-ferromagnetic cover (wood, plastic, glass). or be embedded without a cover in a corresponding underside cut-out in a worktop. The cooking vessel (11) can also contain a shieldable PCM vessel (10) for accommodating the secondary side (3) of the transformer.

Heating device according to one of the preceding claims, wherein the inner vessel (1) has a low thermal mass and is fitted with one or more thermally conductively connected, electrically insulated heating elements on or in the floor and/or on or in the wall.

Heating device according to one of the preceding claims, in which the insulating vessel (7), in combination with the inner vessel (1), forms a closed cavity which is completely filled with a light insulating material (5).

Heating device according to one of the preceding claims, in which the outer vessel (9) can be made at least partially of translucent or transparent material.

Heating device according to one of the preceding claims, wherein the outer vessel (9) accommodates the following components: the internally insulated combination of inner vessel (1) and insulating vessel (7), the secondary side (3) of the high-frequency transformer with one or more coils on a low-loss pot core , electronics, possibly LED lighting in the area of the translucent or transparent material.

Heating device according to one of the preceding claims, wherein the electronics in the cooking vessel (11) contains one or more microcontrollers and a transmitter/receiver, communicates with the electronics in the energy source (6) via WLAN, Bluetooth, NFC or other wireless communication link, temperature measurement data via temperature sensors from the inner vessel (1), processes it and transmits it to the electronics, if necessary controls LED lighting in the outer vessel (9), which sends information to the user about the color and/or brightness and/or rhythm of the lighting, e.g. about the temperature in the inner vessel , about the completion of the cooking process, etc., and via a battery that is charged while the inductive connection is in the transformer and continues to maintain the communication function of the cooking vessel (11) with the user even after the inductive connection in the transformer has been interrupted.

Heating device according to one of the preceding claims, in which the bottom in the outer vessel (9), in which the secondary-side coil of the transformer with a low-loss pot core is installed, has a thickness which, in combination with the design of the energy source (6) and the cooking surface (13) allows a distance between the primary and secondary side of the transformer up to approx. 0 mm - 2 mm.

Heating device according to one of the preceding claims, wherein the cover (8) has a low thermal mass on the underside facing the inner vessel (1), is insulated on the inside by a light insulating material (5) and is attached to the inner vessel (1 ) and outer vessel (9).

Heating device according to one of the preceding claims, in which the electrically insulated heating element or elements receive their energy through a cable connection which penetrates the insulating vessel (7) and is connected to the secondary side (3) of the transformer, as long as there is an inductive connection in the transformer and the Electronics releases the energy supply.

Heating device according to one of the preceding claims, designed as a cooking system.