DE212009000122U1

DE212009000122U1 - Kochfeld mit einer Abdeckplatte

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Publication number: DE212009000122U1
Application number: DE212009000122U
Authority: DE
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-08-01
Anticipated expiration: 2019-12-31
Also published as: WO2010081637A1; DE112009004998A5; ES2356442A1; DE112009004998B4; ES2356442B1

Abstract

Kochfeld, insbesondere Induktionskochfeld, mit einer Abdeckplatte (10), wenigstens einem unter der Abdeckplatte (10) angeordneten Heizelement (12) und einem an einer Rückseite (16) der Abdeckplatte (10) im Bereich des Heizelements (12) angeordneten Temperatursensor (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (10) an ihrer Oberseite (30) im Bereich des Temperatursensors (18) wenigstens eine Erhebung (14) zum Aufstellen eines Kochgeschirrelements (28) aufweist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kochfeld mit einer Abdeckplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 175 127 A1 ist ein keramisches Heizelement mit einem im Zentrum des Heizelements angeordneten Temperatursensor bekannt. Heizelemente werden in Kochfeldern verwendet und sind unter einer Abdeckplatte angeordnet. insbesondere in Induktionskochfeldern ist es bekannt, Temperatursensoren im Zentrum von Induktoren anzuordnen und mit der Rückseite der Abdeckplatte in Kontakt zu bringen.
Um mithilfe des Temperatursensors eine zuverlässige Messung der Temperatur eines auf das Kochfeld aufgestellten Kochgeschirrelements zu gewährleisten, muss ein guter Wärmekontakt zwischen dem Boden des Kochgeschirrelements und dem Temperatursensor bestehen. Kochgeschirrelemente haben in der Praxis jedoch keinen perfekt flachen Boden, sondern sind häufig leicht bombiert. Eine konkave Verformung des Topfbodens kann auch durch thermische Spannung bzw. eine thermische Deformation während des Heizens erzeugt werden, so dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Topfboden und dem Temperatursensor sich während des Aufheizvorgangs verändern kann.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Temperaturmessung auch für nicht perfekte Topfböden zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Kochfeld mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Kochfeld mit einer Abdeckplatte, wenigstens einem unter der Abdeckplatte angeordneten Heizelement und einem an der Rückseite der Abdeckplatte im Bereich des Heizelements angeordneten Temperatursensor.
Es wird vorgeschlagen, dass die Abdeckplatte an ihrer Oberseite im Bereich des Temperatursensors wenigstens eine Erhebung zum Aufstellen des Kochgeschirrelements aufweist. Durch das Vorsehen der Erhebung kann eine Kontaktfläche zwischen der Abdeckplatte und dem Topfboden verkleinert werden, insbesondere auf einen Linienkontakt oder Punktkontakt reduziert werden. Dadurch wird die Kontaktfläche bzw. die Wärmeleitung durch die Kontaktfläche unabhängig von kleineren Deformationen des Topfbodens. Ferner ist auch eine Auflagekraft, die der Topfboden auf die Abdeckplatte ausübt, reproduzierbar und unabhängig von Deformationen. Dadurch kann ein Wärmewiderstand zwischen dem Topfboden und dem Temperatursensor im Vergleich zu Temperatursensoren nach dem Stand der Technik präzise vorgesagt werden, was letztlich zu einer genaueren Temperaturmessung führt.
Der Temperatursensor kann auf eine Rückseite der Abdeckplatte aufgebracht sein, beispielsweise mit der Rückseite verklebt sein, oder in eine Ausnehmung in der Rückseite eingebracht sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Temperatursensor ein NTC-Element.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abdeckplatte und die Erhebung aus Glaskeramik gebildet sind. Glaskeramik oder andere keramische Materialien vereinigen gute Reinigungseigenschaften mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Die Erfindung ist insbesondere in Induktionskochfeldern vorteilhaft einsetzbar, da hier die Messung von Temperaturen wegen der schnellen Aufheizzeiten besonders wichtig und auch wegen der großen Strahlungswärme der Heizelemente besonders einfach realisierbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Erhebung mit einer Laserschweißnaht auf die Oberseite der Abdeckplatte aufgebracht ist. Dadurch kann eine spaltfreie Verbindung mit guten Reinigungseigenschaften erreicht werden, die zudem robust und temperaturbeständig ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Erhebung aus Metall gebildet ist. Dadurch kann die Wärmeleitung zwischen dem Topfboden und dem Temperatursensor weiter verbessert werden.
Diese Vorteile können insbesondere dann erreicht werden, wenn die Erhebung ein Kopf eines eine Bohrung der Abdeckplatte durchdringenden Metallelements ist, das in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem Temperatursensor steht oder Teil des Temperatursensors ist. Der Temperatursensor kann beispielsweise in eine Bohrung an der dem Kopf gegenüberliegenden Seite des Metallelements eingelassen sein.
Ein fester Stand des Kochgeschirrelements auf einer Gruppe von Erhebungen kann sichergestellt werden, wenn die Erhebung ein Element aus einer Gruppe von wenigstens drei Erhebungen ist, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch um einen Mittelpunkt eines Heizelements angeordnet sind. Eine auf die Erhebungen gleichmäßig verteilte Auflagekraft kann erreicht werden, wenn die Gruppe von Erhebungen genau drei Erhebungen umfasst.
Die Vorteile der verbesserten Temperaturmessung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn das Kochfeld eine Steuereinheit zum Betreiben der Heizelemente umfasst, die in zumindest einem Betriebsmodus eine Temperatur des auf die Erhebung aufgestellten Kochgeschirrelements unter Verwendung des Messsignals des Temperatursensors in einem geschlossenen Regelkreis regelt. Dadurch kann eine präzise und zuverlässige Temperaturregelung ermöglicht werden, die insbesondere beim Braten oder Frittieren große Vorteile mit sich bringt. Die Höhe der Erhebung liegt vorteilhaft zwischen 0,1 cm und 1 cm und wird durch eine Abwägung der Entkopplung des Topfbodens von den übrigen Bereichen der Abdeckplatte einerseits und durch die bei wachsendem Abstand zwischen den Heizelementen und dem Topfboden verringerte Energieübertragung andererseits auf einen vorteilhaften Wert eingestellt.
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 ein Kochfeld mit einer Abdeckplatte, vier Heizzonen mit jeweils einem Heizelement und einem Temperatursensor,
2 eine Schnittdarstellung des Kochfelds aus 1 im Bereich einer Erhebung, die einem Temperatursensor gegenüber liegt,
3 eine schematische Darstellung zur Herstellung einer Abdeckplatte mit einer Erhebung gemäß 2,
4 eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung,
5 eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem die Abdeckplatte durchdringenden Metallelement,
6 eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem die Abdeckplatte eingelassenen Temperatursensor, und
7 eine schematische Darstellung zur Temperaturregelung in einem Kochfeld gemäß 1.
1 zeigt ein Induktionskochfeld mit einer Abdeckplatte 10 und vier Heizzonen 36a–36d. Unter der Abdeckplatte 10 sind im Bereich der Heizzonen 36a–36d jeweils ein oder mehrere Heizelemente 12a–12d angeordnet, die als Induktoren ausgebildet sind. Im Bereich jeder der Heizzonen 36a–36d sind drei Erhebungen 14 auf die ansonsten flache Oberseite 30 der Abdeckplatte aufgebracht. Die Erhebungen 14 sind in einem gleichwinkligen Dreieck symmetrisch zu einem Mittelpunkt 24 der entsprechenden Heizzone 36a–36d angeordnet. Auf die drei Erhebungen 14 kann ein beliebiges Kochgeschirrelement 28, beispielsweise ein Kochtopf oder eine Pfanne, aufgestellt werden. Die drei Erhebungen 14 bilden drei Auflagepunkte des Bodens des Kochgeschirrelements 28 und stehen jeweils in einem Punktkontakt mit diesem Boden.
Dadurch kann ein sicherer Stand des Kochgeschirrelements 28 auf der Abdeckplatte 10 gewährleistet werden und störende Geräusche durch „tanzende Töpfe” oder dergleichen können sicher vermieden werden. Im Bereich einer der Erhebungen 14 jeder der Heizzonen 36a–36d ist auf der Rückseite 16 (2) der Abdeckplatte 10 ein Temperatursensor 18 angeordnet, mit dem die Temperatur des Bodens eines auf die entsprechende Heizzone 36a–36d aufgestellten Kochgeschirrelements 28 gemessen werden kann.
Eine Steuereinheit 26 des Induktionskochfelds ist dazu ausgelegt, die von den Temperatursensoren 18 erfassten Messwerte auszulesen, auszuwerten und zum Regeln der Temperatur des Kochgeschirrelements 28 zu nutzen. Diese Temperaturregelung erfolgt in wenigstens einem Betriebsmodus in einem geschlossenen Regelkreis.
Dazu erhöht die Steuereinheit 26 des betreffenden Heizelements 12a–12d die erzeugte Heizleistung, wenn die von dem Temperatursensor 18 gemessene Temperatur unterhalb eines Sollwerts liegt, und reduziert die von dem entsprechenden Heizelement 12a–12d erzeugte Heizleistung, wenn die von dem Temperatursensor 18 gemessene Temperatur über dem Sollwert liegt.
2 zeigt eine Schnittdarstellung des Kochfelds aus 1 im Bereich der mit dem Temperatursensor 18 ausgestatteten Erhebung 14. Selbstverständlich können in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung alle Erhebungen 14 mit einem Temperatursensor ausgestattet werden. Ein Mittelpunkt des Temperatursensors 18 fällt mit einem Mittelpunkt der Erhebung 14 zusammen. Die Erhebung 14 hat ein kugeliges Profil und ist wie die Abdeckplatte 10 aus Keramik, insbesondere aus Glaskeramik, gebildet. Die Höhe der Erhebung 14 über der ansonsten flachen Oberseite 30 der Abdeckplatte 10 beträgt ca. 1 mm, kann in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung jedoch auch bis zu 1 cm betragen. Die Erhebung 14 ist mit einer Laserschweißnaht 20 auf die Oberseite der Abdeckplatte 10 aufgebracht.
3 zeigt ein Verfahren zum Herstellen der Abdeckplatte 10. Dazu wird ein noppenförmiges Keramikstück auf die Oberseite 30 der Abdeckplatte 10 gelegt und ein Laserstrahl 38 wird durch das transparente Glaskeramikstück hindurch auf die Kontaktfläche zwischen dem Glaskeramikstück und der ansonsten aus einem Flachmaterial gebildeten Abdeckplatte 10 fokussiert, um die Laserschweißnaht 20 herzustellen.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, in welcher die Erhebung 14 aus Metall gebildet ist. Dadurch wird die Wärmeleitung zwischen dem Boden des Kochgeschirrelements 28 und dem Temperatursensor 18 weiter verbessert. Die Erhebung kann mit dem Hauptteil der Abdeckplatte 10, der aus Keramik geformt ist, verschweißt, oder mit einem gut wärmeleitenden und temperaturresistenten Kleber verklebt werden.
5 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung, in der die Abdeckplatte 10 aus Glaskeramik mit einer Bohrung 34 versehen ist, in die ein Metallelement 22 eingesteckt ist. Das Metallelement hat einen kugeligen Kopf 32 und einen stiftförmigen Fortsatz, der zylindrisch ist und mittig eine axial verlaufende Sacklochbohrung aufweist, in die ein Temperatursensor 18 eingesetzt ist. Das Metallelement 22 kann damit als Bestandteil des Temperatursensors 18 interpretiert werden. Das Metallelement 22 kann von der Oberseite 30 aus in die Bohrung 34 eingesteckt werden und der Temperatursensor 18 kann nachträglich in das Sackloch eingesetzt werden. Alternativ dazu kann der Temperatursensor 18 mit dem Metallelement 22 von der Oberseite 30 aus in die Bohrung 34 eingesteckt werden und nachträglich verkabelt werden.
6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem die Abdeckplatte 10 eingelassenen Temperatursensor 18. Die Abdeckplatte 10 weist an ihrer Rückseite 16 ein Sackloch 50 auf, in welches der Temperatursensor 18 eingesetzt werden kann. Zusätzlich kann der Wärmekontakt zwischen dem Temperatursensor 18 und dem Glaskeramikmaterial der Abdeckplatte 10 durch eine Wärmeleitpaste verbessert werden.
7 zeigt ein äquivalentes Schaltbild zur Illustration eines Modells, welches die Steuereinheit zum Berechnen der Temperatur des Kochgeschirrelements 28 nutzt. Die Wärmeübertragung kann durch eine Reihenschaltung von drei Wärmewiderständen 40–44 beschrieben werden, wobei ein erster Wärmewiderstand 40 einem Wärmeverlust durch Konvektion im Bereich des Kochgeschirrelements 28 entspricht, ein zweiter Wärmewiderstand 42 einem Wärmeverlust im Kontaktpunkt zwischen der Erhebung 14 und dem Temperatursensor 18 und ein dritter Wärmewiderstand 44 einem Wärmeverlust durch Konvektion zwischen dem Temperatursensor 18 und seiner Umgebungsluft entspricht. Die Verzögerung der Wärmeübertragung durch die Wärmekapazitäten der Bauteile kann durch Kapazitäten 46, 48 modelliert werden. Die Verbesserung der Erfindung liegt insbesondere darin, dass der Wärmewiderstand 42 genauer vorhersehbar, unabhängig von einer Deformation des Kochgeschirrbodens und von einem Gewicht des in dem Kochgeschirrelement 28 aufgenommenen Garguts ist.
Neben den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen sind weitere Ausführungsbeispiele denkbar, in denen die Erhebung 14 rippenförmig, kreisförmig, konzentrisch zu dem Mittelpunkt 24 oder von der Form eines Kreissegments ist. Eine Oberseite der Erhebung 14 kann abgeflacht sein.
Bezugszeichenliste

10: Abdeckplatte
12: Heizelement
14: Erhebung
16: Rückseite
18: Temperatursensor
20: Laserschweißnaht
22: Metallelement
24: Mittelpunkt
26: Steuereinheit
28: Kochgeschirrelement
30: Oberseite
32: Kopf
34: Bohrung
36: Heizzone
38: Laserstrahl
40: Wärmewiderstand
42: Wärmewiderstand
44: Wärmewiderstand
46: Kapazität
48: Kapazität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1175127 A1 [0002]

Claims

Kochfeld, insbesondere Induktionskochfeld, mit einer Abdeckplatte (10), wenigstens einem unter der Abdeckplatte (10) angeordneten Heizelement (12) und einem an einer Rückseite (16) der Abdeckplatte (10) im Bereich des Heizelements (12) angeordneten Temperatursensor (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (10) an ihrer Oberseite (30) im Bereich des Temperatursensors (18) wenigstens eine Erhebung (14) zum Aufstellen eines Kochgeschirrelements (28) aufweist.
Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (10) und die Erhebung (14) aus Glaskeramik gebildet sind.
Kochfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) mit einer Laserschweißnaht (20) auf die Oberseite (30) der Abdeckplatte (10) aufgebracht ist.
Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) aus Metall gebildet ist.
Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) ein Kopf (32) eines eine Bohrung (34) der Abdeckplatte (10) durchdringenden Metallelements (22) ist, das in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem Temperatursensor (18) steht oder Teil des Temperatursensors (18) ist.
Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) ein Element aus einer Gruppe von wenigstens drei Erhebungen (14) ist, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch um einen Mittelpunkt (24) eines Heizelements (12) angeordnet sind.
Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (26) zum Betreiben der Heizelemente (12), wobei die Steuereinheit (26) dazu ausgelegt ist, in zumindest einem Betriebsmodus eine Temperatur eines auf die Erhebung (14) aufgestellten Kochgeschirrelements (28) unter Verwendung des Messsignals des Temperatursensors (18) in einem geschlossenen Regelkreis zu regeln.
Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der Erhebung (14) zwischen 0,1 cm und 1 cm liegt.