DE3817438A1 - Induktionskochfeld - Google Patents

Description

Zum Kochen und Braten in Kochgeschirren (Kochtöpfen, Brat­ pfannen) ist es bekannt, das Kochgeschirr entweder durch eine Flamme (Gas) oder durch Wärmeleitung (elektrische Kochplatte) oder durch Wärmestrahlung (elektrischer Strah­ lungsheizkörper unter einer Ceran-Platte) oder durch im Kochgeschirrboden induzierte Wirbelströme (Induktionsspule unter einer Ceran-Platte) zu erhitzen. Zu diesem Zweck wird bisher als Kochfläche eine Herdmulde aus hitzebestän­ digem Material (emaillierter Stahl, Edelstahl, Ceran), welche das oder die Kochfelder trägt oder bildet, in die Küchenarbeitsfläche eingesetzt oder auf diese gestellt. Die Kochfelder selbst bestehen bisher durchweg aus hitze­ beständigem Material, weil es bisher als selbstverständlich galt, Hitze nur durch hitzebeständige Materialien zu über­ tragen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Einschränkung bei der induktiven Erhitzung von Kochgeschir­ ren nicht mehr gilt, da das Induktionsfeld elektrisch nicht leitende Materialien durchdringt ohne diese zu erhit­ zen. Sie betrifft ein Induktionskochfeld und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche aus Kunststoff besteht.

Durch die Erfindung ergibt sich erstmals die Möglichkeit, ohne separat eingesetzte Herdmulde auszukommen. Die Kochflä­ che kann erfindungsgemäß Teil einer durchgehenden Küchenar­ beitsplatte sein, die in an sich bekannter Weise durch eine melaminbeschichtete Spanplatte gebildet wird, wobei die Induktionsspule von unten derart in eine Ausfräsung der Spanplatte eingesetzt ist, daß darüber zumindest die durchgehende Melaminbeschichtung bestehen bleibt. Selbst­ verständlich kann dies mehrfach geschehen, so daß sich z.B. die gewohnte Anordnung von vier Kochstellen ergibt, jedoch als Teil einer nahtlos durchgehenden Küchenarbeits­ platte.

Die Kochfläche kann aber auch Teil einer Herdmulde sein, die aus durchgehendem Kunststoff, vorzugsweise mineralisch gefülltem Acryl- oder Polyester-Harz, besteht.

Völlig neue Möglichkeiten, den Kochbereich mit dem Spül­ bereich zu verbinden, ergeben sich dadurch, daß in weiterer Ausbildung der Erfindung die Kochfläche Teil einer Küchen­ spüle, vorzugsweise der Abtropffläche einer Küchenspüle, ist, die aus Kunststoff, vorzugsweise aus mineralisch gefüll­ tem Acryl- oder Polyester-Harz besteht.

Bei den verwendeten Kunststoffen soll es sich nach Möglich­ keit um solche handeln, die für andere Zwecke sich im Haus­ halt bereits bewährt haben, relativ temperaturbeständig, umweltfreundlich und preisgünstig sind. Dies ist besonders bei Acryl-Harz und Polyester-Harz der Fall.

Durch die an sich bekannte mineralische Füllung wird der Preis gesenkt, die Kratzfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit erhöht. Die Wärmeableitung kann durch einen Zusatz gut wärmeleitender Stoffe im Bedarfsfall noch weiter erhöht werden. Letzteres ist deshalb beson­ ders wichtig, weil das heiße Kochgeschirr seinerseits die Kochfläche, auf der es steht, in gewissem Maße erhitzt.

Dies tritt insbesondere dann auf, wenn bei hohen Tempera­ turen gebraten wird oder bei eingeschalteter Induktionshei­ zung versehentlich ein leeres Kochgeschirr auf die Kochfläche gestellt wird.

Um auch unter solchen auftretenden Bedingungen eine Überbe­ anspruchung der aus Kunststoff bestehenden Kochfläche aus­ zuschließen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung die Kochfläche mit einer Kühleinrichtung versehen. Bei den bisher gebräuchlichen Kochtechniken, bei denen Hitze durch die Kochfläche transportiert wird, wäre dies als widersinnig erschienen, und es ist eine der überraschenden Erkenntnisse, die der Erfindung zugrunde liegen, daß es möglich und sinnvoll ist, eine Kochfläche, auf der induktiv gekocht wird, gleichzeitig zu kühlen. Hierzu kann ein Kühl­ luftstrom von unten auf die Kochfläche gerichtet werden, z.B. im freien Zentrum der flachen Induktionsspule zugeführt und zwischen dieser und der Kochfläche radial nach außen abgeleitet werden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird eine mit der Kochfläche im Wärmekontakt stehende Flüssigkeitskühlung vorgesehen. Diese ist vorzugsweise als Kühlschlange in die Kochfläche eingegossen. Um jede direkte Erhitzung durch das Induktionsfeld zu vermeiden, sollte sie aus elektrisch nicht leitendem Material bestehen. Sie wird zweckmäßig als flache Spiralwicklung in die Kochfläche eingegossen und hat damit eine ähnliche Form wie die Induktionsspule selbst.

Besonders vorteilhaft ist es, erfindungsgemäß die in bekann­ ter Weise als flache Spiralwicklung ausgebildete Induktions­ spule selbst in die Kochfläche einzugießen.

Dabei können auch die an sich bekannten, dem Rückschluß des Induktionsfeldes dienenden Sektorplatten auf der Unter­ seite mit eingegossen oder angegossen sein. So erübrigt sich eine besondere Halterung für die Induk­ tionsspule, und der bekannte Temperaturwächter kann bei­ spielsweise im freien Zentrum der Induktionsspule gleich mit eingegossen werden. Dabei kann die Induktionsspule entweder direkt bei der Herstellung z.B. einer Küchenspüle mit eingegossen werden oder es wird bei der Spülenherstellung im Bereich der Kochfläche von unten eine Vertiefung vorgese­ hen, in die nachträglich die Induktionsspule eingelegt und vergossen wird.

Vorteilhafterweise wird die Spannungsisolation des Spulenlei­ ters als locker geflochtener Glasgewebeschlauch ausgebil­ det, der vor dem Eingießen mit Kunststoff, vorzugsweise Acryl- oder Polyester-Harz, getränkt ist. So wird eine innige Verankerung der Induktionsspule in der Kochfläche erreicht, die dadurch nicht geschwächt, sondern, wie durch eine Armierung, sogar noch verstärkt wird. Kühlschlange und Induktionsspule werden zweckmäßig miteinander als flache Spirale gewickelt und eingegossen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, den Induktionsspulenleiter als Kupfergewebe­ schlauch auszubilden und auf die aus Isoliermaterial be­ stehende Kühlschlange aufzuziehen. Darüber ist dann der vorerwähnte, harzgetränkte Glasgewebeschlauch gezogen, bevor alles miteinander vergossen wird.

Schließlich kann, wenn man eine gewisse Verlustleistung infolge Skineffekt in Kauf nimmt, der Spulenleiter selbst als Röhre ausgebildet und von der Kühlflüssigkeit durchströmt sein.

Allen diesen erfindungsgemäßen Anordnungen ist gemeinsam, daß die Kühlschlange in innigem Wärmekontakt mit der Kochflä­ che steht, so daß eine Erwärmung der Kochfläche sich fast verzögerungsfrei in einem Anstieg der Temperatur der Kühl­ flüssigkeit äußert. Um das Fließen elektrischer Ströme innerhalb der Kühlflüssigkeit selbst auszuschließen, dient zur Kühlung eine elektrisch nicht leitende Flüssigkeit, vorzugsweise Transformatorenöl oder Clophen.

Anstelle des sonst üblichen unter der Kochfläche angebrach­ ten Temperaturfühlers, der bei leerlaufendem bzw. überhitztem Kochgeschirr das Gerät abschaltet, wird erfindungsgemäß die Temperatur der Kühlflüssigkeit als Signalgröße für die Regelung der Induktions-Kochleistung und insbesondere für die Abschaltung bei leerem bzw. überhitztem Kochge­ schirr herangezogen. Dabei wird die Induktions-Stromversorgung an beiden Enden der Induktionsspule am Mantel bzw. Kupferge­ webeschlauch des Spulenleiters elektrisch angeschlossen. Außerdem werden an beiden Enden der Induktionsspule elek­ trisch isolierende Röhren oder Schläuche fortgeführt oder angeschlossen, welche die Kühlflüssigkeit durch eine Umwälz­ pumpe, einen Kühler für die Kühlflüssigkeit und eine Meß­ stelle für die Signaltemperatur der Kühlflüssigkeit zirkulie­ ren lassen.

Um die unerwünschte Wärmeübertragung vom Boden des Kochge­ schirrs zur Kochfläche möglichst gering zu halten, ist die Kochfläche vorteilhafterweise an ihrer Oberfläche so ausgebildet bzw. gestaltet, daß das Kochgeschirr sie nur an Punkten oder Linien berühren kann. Diese Oberflächen­ gestaltung durch hervorstehende punkt- oder linienförmige Erhöhungen kann sehr flach gehalten sein, so daß sie beim Säubern der Kochfläche nicht stört.

Sie dient gleichzeitig zur Markierung des Bereichs der Kochfläche, in dem das Kochgeschirr aufgestellt werden soll.

In den Abbildungen ist als Beispiel eine Küchenspüle aus Kunststoff mit Induktionskochfeld nach der Erfindung dar­ gestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das in eine Arbeitsplatte eingesetzte Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Schnitt nach der Linie III-III und eine schematische Dar­ stellung der Energieversorgungseinrichtung und der Kühleinrichtung des geschnitten darge­ stellten Teiles des Kochfeldes;

Fig. 4 einen vergrößert dargestellten Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Spüle aus Kunststoff ist in bekannter Weise in eine Aussparung 2 einer Arbeits­ platte 3 eingesetzt. Die aus mineralisch gefülltem Acryl- oder Polyester-Harz bestehende Spüle 1 weist ein Spülbecken 4 und neben diesem eine Stellfläche 5 auf.

Zwei kreisförmige, im Abstand nebeneinander angeordnete Flächenbereiche der Stellfläche 5 bilden je eine Kochfläche 6 zum Aufsetzen von Töpfen od.dgl., mit einem elektrisch und magnetisch leitenden Gefäßboden. Unterscheidbar sind die beiden Kochflächen 6 von den übrigen Bereichen der Stellfläche 5 durch parallel und im Abstand zueinander in Richtung der Neigung der Stellfläche 5 gegen das Spül­ becken 4 hin verlaufende, leistenförmige Erhöhungen 7 gerin­ ger Höhe und Breite. Durch diese leistenförmigen Erhöhun­ gen 7 ist die Berührung zwischen dem Boden des Kochtopfes od.dgl. und der Kochfläche 6 auf einige Linienkontakte reduziert. Außerdem bildet die Oberfläche der leistenförmi­ gen Erhöhungen 7, welche eine Reinigung und das Abfließen von Wasser nicht behindern, eine ebene Stellfläche.

Konzentrisch zur Kochfläche 6 ist in die die Stellfläche 5 bildende Kunststoffplatte eine als Ganzes mit 8 bezeichnete Spirale eingebettet, und zwar in einem relativ geringen Abstand von der Oberseite dieser Platte. Die von der Spirale 8 definierte Ebene liegt parallel zur Oberseite der Stell­ fläche 5. Unterhalb der Spirale 8 sind magnetisch leitende Sektorplatten 18 in das Kunststoffmaterial eingegossen, welche den erforderlichen magnetischen Rückschluß für das von der Induktionsspule erzeugte Feld bilden.

Die Spirale 8 weist, wie Fig. 4 zeigt, ein innenliegendes Kunststoffrohr 9 auf, an dessen Außenmantelfläche ein Kupfer­ gewebeschlauch 10 anliegt, welcher die Induktionsspule bildet. An der Außenmantelfläche des Kupfergewebeschlauches 10 liegt ein harzgetränkter Glasgewebeschlauch an, welcher der elektrischen Isolation der Induktionsspule dient. Da­ durch, daß die Spirale 8 in das die Kochfläche 6 bildende Kunststoffmaterial eingegossen ist, ist ein sehr guter Wärmekontakt zwischen diesem Material und dem Kunststoffrohr 9 vorhanden.

Der Kupfergewebeschlauch 10 und der Glasgewebeschlauch 11 enden, wie Fig. 3 zeigt, außerhalb der Kochfläche 6. An diesen beiden Enden ist an den Kupfergewebeschlauch 10 je eine Verbindungsleitung 12 angeschlossen, welche zu einer Energieversorgungseinrichtung 13 führen, die an das Netz angeschlossen wird.

Die Energieversorgungseinrichtung 13 enthält den zur Erzeu­ gung des hochfrequenten Stromes, mit dem die Induktionsspu­ le gespeist werden muß, erforderlichen Umrichter sowie sonst noch vorhandene Baugruppen, wie z.B. die Schalter für die beiden Induktionsspulen, von denen nur schematisch die beiden Drehknöpfe 14 dargestellt sind.

Die beiden Enden des Kunststoffrohres 9 sind, wie Fig. 3 zeigt, mit dem Leitungssystem einer Kühleinrichtung ver­ bunden. Dieses Leitungssystem ist ebenso wie das Kunst­ stoffrohr 9 mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise Chlophen. Diese Kühleinrichtung weist eine Umwälzpumpe 15 auf, die elektrisch an die Ener­ gieversorgungseinrichtung 13 angeschlossen ist und die Kühlflüssigkeit zu dem im Zentrum liegenden Anfang der Spirale 8 fördert. Das am äußeren Ende der Spirale 8 aus­ tretende Chlophen wird einem Kühler 16 der Kühleinrichtung zugeführt, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um einen Kühlkörper aus Aluminium mit Kühlrippen handelt, der seine dem Chlophen entzogene Wärme an die Umgebungsluft abgibt.

Dank der engen Wärmekopplung zwischen dem den Kunststoff­ schlauch 9 durchströmenden Chlophen und der Oberfläche des Kochfeldes 6 folgt die Temperatur des Chlophens ohne nennenswerte Verzögerung der Temperatur der Oberfläche des Kochfeldes 6. Mittels der Kühleinrichtung kann deshalb nicht nur das das Kochfeld 6 bildende Kunststoffmaterial auf einer unschädlichen Temperatur gehalten werden. Aus der Temperatur des Chlophens läßt sich außerdem die Tempe­ ratur des Bodens des aufgesetzten Kochtopfes erkennen. An dasjenige Ende des Kunststoffrohres 9, durch das hindurch das Chlophen aus der Spirale 8 austritt, ist deshalb ein Temperatursensor 17 angeschlossen, dessen Ausgangssignal als Ist-Wert für die Temperatur der Energieversorgungsein­ richtung 13 zugeführt wird. Auf Grund dieses Ist-Wertes der Temperatur kann zum einen die Bodentemperatur des Koch­ topfes geregelt und zum anderen die Induktionsspule vollstän­ dig abgeschaltet werden, wenn eine Überhitzung des Bodens des Kochtopfes droht, beispielsweise weil dieser leer ist.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich nur auf die Angabe von Merkmalen, die für die beispiels­ weise Verkörperung der Erfindung wesentlich sind. Soweit daher Merkmale in der Beschreibung und in der Zeich­ nung offenbart und in den Ansprüchen nicht genannt sind, dienen sie erforderlichenfalls auch zur Bestimmung des Gegenstandes der Erfindung.

Claims (17)

1. Induktions-Kochfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche (6) aus Kunststoff besteht.

2. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kochfläche (6) Teil einer durchgehenden Küchenarbeitsplatte ist, die in an sich bekannter Weise durch eine melaminbeschichtete Spanplatte gebildet wird, wobei die Induktionsspule von unten derart in eine Ausfrä­ sung der Spanplatte eingesetzt ist, daß darüber zumindest die durchgehende Melaminbeschichtung bestehen bleibt.

3. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kochfläche (6) Teil einer Herdmulde ist, die aus Kunststoff, vorzugsweise aus mineralisch gefüll­ tem Acryl- oder Polyester-Harz besteht.

4. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kochfläche (6) Teil einer Küchenspüle (1) , vorzugsweise der Abtropffläche (5) dieser Küchenspüle (1) ist, die aus Kunststoff, vorzugsweise aus minera­ lisch gefülltem Acryl- oder Polyester-Harz besteht.

5. Induktions-Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche (6) mit einer Kühleinrichtung (9, 15, 16) versehen ist.

6. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Kühlluftstrom von unten auf die Kochfläche (6) gerichtet ist.

7. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kühleinrichtung als eine mit der Kochfläche (6) im Wärmekontakt stehende Flüssigkeitskühlung ausgebil­ det ist.

8. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flüssigkeitskühlung eine in die Kochfläche (6) eingegossene Kühlschlange (9) aufweist.

9. Induktions-Kochfeld nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorzugsweise aus elektrisch nichtleitendem Material bestehende Kühlschlange (9) als flache Spiral­ wicklung ausgebildet ist.

10. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise als flache Spiralwicklung ausgebildete Induktionsspule in die Kochfläche (6) eingegossen ist, wobei auf der Unter­ seite die an sich bekannten, dem Rückschluß des Induk­ tionsfeldes dienenden Sektorplatten (18) mit eingegossen oder angegossen sein können.

11. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsisolation des die Induktionsspule bildenden Leiters (10) als locker geflochtener Glasgewebeschlauch (11) ausgebildet ist, der vor dem Eingießen mit Kunststoff, vorzugsweise mit Acryl- oder Polyester-Harz, getränkt ist.

12. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlschlange (9) und Induk­ tionsspule miteinander als flache Spirale (8) gewickelt und eingegossen sind, wobei der Induktions-Spulenleiter vorzugsweise als Kupfergewebeschlauch (10) ausgebildet und auf die aus Isoliermaterial bestehende Kühlschlange (9) aufgezogen ist.

13. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenleiter selbst als Röhre ausgebildet und von der Kühlflüssigkeit durch­ strömt ist.

14. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung eine elektrisch nichtleitende Flüssigkeit dient, vorzugsweise Transforma­ torenöl.

15. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kühlflüs­ sigkeit als Signalgröße für die Regelung der Induktions- Kochleistung, vorzugsweise für die Abschaltung bei lee­ rem bzw. überhitztem Kochgeschirr, dient.

16. Induktions-Kochfeld nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktions-Stromversorgung (13) an beiden Enden der Induktionsspule am Mantel des Spulenleiters elektrisch angeschlossen ist, und daß außerdem an beiden Enden der Kühlschlange (9) elektrisch isolierende Schläuche angeschlossen sind, welche die Kühlflüssigkeit zur und von einer Umwälzpumpe (15), einem Kühler (16) für die Kühlflüssigkeit und einer Meßstelle für die Signaltemperatur leiten.

17. Induktions-Kochfeld nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Gestaltung der Oberfläche der Kochfläche das Kochgeschirr diese nur an Punkten oder Linien berühren kann.