WO1995033359A1 - Arbeitsplattenkochfeld - Google Patents

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WO1995033359A1
WO1995033359A1 PCT/EP1995/001858 EP9501858W WO9533359A1 WO 1995033359 A1 WO1995033359 A1 WO 1995033359A1 EP 9501858 W EP9501858 W EP 9501858W WO 9533359 A1 WO9533359 A1 WO 9533359A1
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WO
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hob
stone
worktop
plate
induction
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Application number
PCT/EP1995/001858
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kolja Kuse
Eduard Schramm
Paul Grohs
Original Assignee
Kolja Kuse
Eduard Schramm
Paul Grohs
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Kolja Kuse, Eduard Schramm, Paul Grohs filed Critical Kolja Kuse
Priority to US08/596,335 priority Critical patent/US6080975A/en
Priority to AU25648/95A priority patent/AU2564895A/en
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the invention relates to the field of kitchen technology.
  • the invention relates to the design of a kitchen worktop as a hob, which combines the functions of a cooker and worktop in a new way.
  • a hob based on the principle of inductive heating is integrated into a kitchen worktop made of stone, for example granite, without the usual continuous cut-outs in the worktop, which, when the worktop is not used as a stove, is fully used as a worktop is available.
  • This type of seamless integration of the hob and stone worktop improves the durability of the hob and makes it much easier to care for and clean it.
  • the open flame has always been the most important source of the heat required for cooking.
  • Controlling the heat supplied is, however, of crucial interest when using temperature-sensitive ingredients that only get the desired consistency when the heat treatment is dosed correctly, as is the case, for example, in the production of sauces with a high level
  • gas stoves Despite their indispensability when cooking, gas stoves have the disadvantage that considerable mechanical effort is required to generate the flame on the hob in order to be able to provide an accident-proof gas flame.
  • the burning of food residues and fats also takes place in the electric cooker, as well as in glass ceramic hobs, which are sensitive to the burning in of organic substances when used for longer periods of time and are therefore increasingly difficult to clean with increasing age due to damage to the surface are.
  • Glass ceramic hobs also have the property of being sensitive to breakage when exposed to impact.
  • the method of magnetic induction makes it possible to transfer energy through a suitable medium, eg glass ceramic. This method makes use of modern induction hobs by creating a magnetic flux through a glass ceramic plate
  • the magnetic flux in the induction cooker is generated by a simple coil through which a high-frequency alternating current flows.
  • the energy supply can be regulated very finely metered using a suitable commercially available electronic circuit.
  • the time behavior of the change in the energy supply to the food is similar to that of cooking with gas, usually even better.
  • the task arises of integrating the cooktop as completely as possible into the worktop, so that a homogeneous and easy-to-clean surface is created which, due to the additional usability of the cooktop 30 as a worktop, is able to bring together the worktop areas to the right and left of the cooktop with the actual hob to form a continuous worktop.
  • An additional task is to improve the durability and service life of cooktop surfaces and to reduce the surface temperature of induction cooktops. A reduction in the surface temperature in turn creates new possibilities for using temperature measuring devices on the hob, which in turn pose new tasks for monitoring the temperature of cooking processes on the hob, which are already used in modern baking tubes and microwave ovens.
  • This object is achieved by the combination of a stone plate (granite plate) which is intact with respect to the surface and one or more induction coils located under the stone, which are arranged at a sufficiently small distance from the surface in order to allow for
  • the pot is simply placed on the granite plate for cooking. This location can be marked on the plate with a suitable marking, e.g. a limited number of small metallic spacers embedded in the granite surface and one
  • the flat surface of a continuous worktop remains, which is very easy to clean due to its insensitivity to dirt and the seamless surface.
  • the actual hob can then be used as a working area, taking advantage of all the advantages of the stone material.
  • One of the essential effects of the invention additionally results from the geometric shape of the granite surrounding the induction coil in connection with the weakly ferromagnetic properties of granite materials, which thus shields electromagnetic radiation
  • the stray fields can be reduced to one tenth to one hundredth compared to unshielded arrangements of induction coils, depending on the distance from the stove, reduce.
  • Temperature measurement signal can be fed into a control circuit which enables automatic temperature monitoring or control in a computer-controlled manner.
  • a freely programmable computer control it is possible to carry out cooking processes automatically and to carry out temperature changes to be
  • the resulting kitchen worktop made of stone (stone stove) combines two essential advantages in the modern kitchen technology 15 and creates a new third:
  • the result is a stove that can be used universally with additional functions thanks to the new feature of full integration into the kitchen worktop.
  • the effort for maintenance and cleaning is reduced and at the same time additional work space is gained while increasing the service life of the surface. Thanks to a temperature reduction, the use of temperature sensors with the very temperature-sensitive supply lines is now possible without any risk on the hob, which allows automatic control of cooking processes and thus creates a new dimension in the functionality of hobs.
  • millings (o) are first made in the stone slab (1) at the intended locations, the diameter of which corresponds to the diameter of the induction coils (2) used.
  • the remaining wall thickness of the worktop towards the surface is selected so that, on the one hand, the highest possible energy transfer to the metal pot can take place and, on the other hand, sufficient mechanical strength of the stone in the area of the milling is ensured. To add to this strength in the granite material
  • the wall thickness should not fall below a certain value (7 mm for most types of granite).
  • the milling should have rounded edges to avoid notching. The rounding radius is determined
  • Carbon fiber composite materials have the advantage that they have similar expansion coefficients and the same expansion behavior as granite, but in contrast to granite have a high tensile strength. Since the cracking is typically radial to the middle of the hob, the should
  • the direction of the carbon fiber course should be perpendicular to the radius of the hob and thus to the possible crack course in order to absorb the expansion forces of the stone.
  • Carbon fiber insert glued in.
  • the carbon fiber serves to mechanically stabilize the thin stone bridge in the area of the cutout and the mica disc protects the coil against overheating.
  • a tailor-made inlet (5) made of the same stone material as the actual worktop is then inserted into the remaining cavity. All joints are filled with potting compound and carbon fiber (9), which, once hardened, mechanically stabilizes the arrangement and protects the stone against breakage due to thermal stress and impact.
  • Spacers (7) can optionally be embedded in the stone slab in order to provide additional thermal insulation through an air gap between the stone slab and the pot, if necessary.
  • the coil on the bottom is
  • Induction coil is attached to any place in a space-saving manner regardless of the location of the cooker, even as far away from it as possible due to the development of heat and by means of a commercially available personal computer (PC) used as an on-board computer (15)
  • PC personal computer
  • the controlled variable is that of one placed in the food
  • Temperature sensor (13) supplied signal which is supplied to the PC with the aid of a conventional A / D converter (16)
  • Control electronics installed in a suitable place in the kitchen, preferably in the extractor hood located above the hob.
  • FIGS. 1 and 2 a preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2, in which (1) the stone plate with milling (0) '(2) denotes the induction coil with mica plate
  • FIG. 2 also shows the optional reinforcement by means of a dashed carbon fiber insert (17)
  • Fig. 3 shows the granite slab with the spacers (7) and the child safety bracket (14) from above.
  • Fig. 4 shows the 35 metal fittings used to stabilize the stone on average from the

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Abstract

In eine Küchenauflage aus Stein (1) wird von unten eine Ausfräsung vorgenommen, in der eine Induktionsspule (2) mit Abschirmung (8) und eine Glimmerplatte (3) mittels eines wärmebeständigen Vergussmittels (4) zur Stabilisierung des Steins angebracht wird. Ein Inlet aus Stein (5) stabilisiert diese Anordnung und schliesst sie nach unten ab. Metallische Armaturen (6, 11 und 12) oder eine in den Stein eingebrachte Carbonfaser-Armatur (17) gleichen die temperaturbedingten Spannungsänderungen im Steinmaterial aus. Unter der Steinplatte wird an der verlängerten Unterlegscheibe (12) ein Kindersicherungsbügel (14) befestigt. Abstandhalter (7) markieren auf der Oberfläche die Lage der Herdplatte (Kochfeld) und schaffen eine Wärmeisolation mit Luft. Durch die geringe Wärmeentwicklung an der Oberfläche der Arbeitsplatte (1) wird das gefahrlose Operieren mit Temperaturfühlern (13) möglich, und mit Hilfe eines A/D-Wandlers (16), der das Signal des Temperaturfühlers an einen Computer (15) weitergibt, welcher seinerseits die Energiezufuhr der Induktionsspule über ein handelsübliches Steuergerät regelt, wird eine programmgesteuerte Wärmezufuhr möglich. Dabei wird die möglichst automatische Überwachung des Garvorgangs auf dem Kochfeld mit Hilfe eines handelsüblichen Computers (15) realisiert, der die Durchführung computergesteuerter Kochrezepte sowie die Erstellung elektronischer Kochbücher ermöglicht, die auf elektronischen Datenträgern im Handel erhältlich werden können.

Description

Arbeitsplatten kochfeld
Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Küchentechnik. Speziell bezieht sich die Erfindung dabei auf die Ausführung einer Küchenarbeits¬ platte als Kochfeld, welche die Funktionen von Kochherd und Arbeits¬ platte in neuartiger Weise vereint. Hierzu wird in eine Küchenarbeitsplatte aus Stein, zum Beispiel Granit, ein Kochfeld nach dem Prinzip der induktiven Erwärmung unter Verzicht auf die üblichen, durchgehenden Ausschneidungen in die Arbeitsplatte integriert, die dadurch, wenn die Arbeitsfläche nicht als Herd benutzt wird, in vollem Umfang als Arbeitsfläche zur Verfügung steht.
10
Durch diese Art der nahtlosen Integration von Kochfeld und Arbeitsplatte aus Stein wird die Beständigkeit von Kochfeldern verbessert und deren Pflege und Reinigung deutlich erleichtert. Die geringe Hitzeentwicklung auf der Steinoberfläche, bedingt durch die gleichmäßige Wärme- 15 Verteilung im Steinvolumen, verringert zusätzlich die Verletzungsgefahr bei unbeabsichtigtem Berühren des Kochfeldes.
Dies wiederum ermöglicht die Anwendung der bisher auf einem Kochfeld nicht eingesetzten Methode der Temperaturmessung und automatischen 20 Temperaturregelung.
Seit jeher ist die offene Flamme die wichtigste Quelle für die beim Kochen benötigte Wärmezufuhr.
25 Der Grund dafür ist, mit Ausnahme beim Grillen (Strahlungshitze), weniger in der Flamme selbst zu suchen, sondern in der rein technischen Tatsache, daß eine Änderung der Wärmezufuhr sehr schnell herbeigeführt werden kann. Hier ist der wichtigste Grund zu finden, warum in der Spitzengastronomie nach wie vor mit Gas gekocht wird. Schaltet man beispielsweise eine Gasflamme beim Kochen ab, so ist die Wärmezufuhr augenblicklich unterbrochen. Dies ist bei einem her¬ kömmlichen Elektroplatten- oder Glaskeramik-Kochfeld, bedingt durch das Nachheizen der erwärmten Elektro-Spiralen, nicht möglich. Das
5 Regeln der Wärmezufuhr mit Gas erfolgt wesentlich spontaner. Schnelles
Regeln der zugeführten Wärme ist jedoch von entscheidendem Interesse bei der Verwendung temperaturempfindlicher Zutaten, die nur bei wohldosierter Wärmebehandlung die gewünschte Konsistenz erhalten, wie sie zum Beispiel bei der Herstellung von Saucen mit hohem
10 Fettgehalt gewünscht wird.
Gasherde haben trotz Ihrer Unverzichtbarkert beim Kochen den Nachteil, daß zum Erzeugen der Flamme auf dem Kochfeld erheblicher mechanischer Aufwand betrieben werden muß, um eine unfallsichere 15 Gasflamme zur Verfügung stellen zu können.
An diese mechanischen Teile gelangen beim Betrieb organische Stoffe wie Fettspritzer und Speisereste, die von der Flamme in die Gasbrenner auf dem Kochfeld eingebrannt werden. Insgesamt ist das Gaskochfeld 20 (Brenner, Mulde) und das zum Positionieren der Töpfe auf der Flamme benötigte Gitter nur schwierig und zertintensiv zu reinigen.
Das Festbrennen der Speisereste und Fette findet ebenfalls beim Elektroherd, wie auch bei Glaskeramik-Kochfeldern statt, die bei 25 längerf ristigem Gebrauch empfindlich auf das Einbrennen von organischen Stoffen reagieren und daher mit zunehmendem Alter, bedingt durch die Schädigung der Oberfläche, immer schwieriger zu reinigen sind. Glaskeramik-Kochfelder haben zudem die Eigenschaft, bruchempfindlich auf Stoßeinwirkung zu reagieren. Durch die Methode der magnetischen Induktion ist es möglich, durch ein geeignetes Medium hindurch, z.B. Glaskeramik, Energie zu übertragen. Diese Methode machen sich moderne Induktionskochfelder zu Nutze, indem durch eine Glaskeramik-Platte hindurch ein magnetischer Fluß
5 in einem geeigneten Topfmaterial erzeugt wird, welcher den Topf direkt aufheizt und so die Wärme nicht mehr vom Kochfeld auf den Topf übertragen, sondern im Gegenteil die Wärme im Topf selbst erzeugt wird und anschließend erst eine Restwärme auf das Kochfeld zurückstrahlt. Als positiven Nebeneffekt erzielt diese Methode
10 einerseits eine deutliche Reduktion der beim Kochvorgang insgesamt erzeugten Verlustwärme. Viel wichtiger für das Kochen selbst ist andererseits jedoch die Tatsache, daß eine Änderung des induzierenden Flußes genau wie beim Kochen mit Gas eine spontane Auswirkung auf die Änderung der zugeführten Energie hat.
15
Der magnetische Fluß wird beim Induktionsherd durch eine einfache Spule erzeugt, die von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflössen wird. Über eine geeignete handelsübliche elektronische Schaltung kann die Energiezufuhr sehr feindosiert geregelt werden.
20
Da dabei primär der Topf erwärmt wird, ist das zeitliche Verhalten der Änderung der Energiezufuhr auf das Gargut ähnlich direkt wie beim Kochen mit Gas, in der Regel sogar besser.
25 Ein wesentlicher Gesichtspunkt moderner Küchentechnik ist heute,
Geräte in der Funktionalität zu verbessern und neue Techniken, z.B. die der elektronischen Regelbarkeit, einzuführen und die Geräte bei gleich¬ zeitiger Reduktion des Reinigungsaufwandes einfacher bedienbar zu machen. Die Integration von Komponenten mit unterschiedlichen Funk-
30 tionen spielt dabei eine wichtige Rolle und hat nicht nur optische Vorteile, sondern dient entscheidend einer integrierten, einfachen und flexiblen Nutzung des jeweils vorhandenen Arbeitsplatzes durch die ver¬ schiedenen Küchengeräte. Ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung moderner Küchentechnik war die Einführung heute bereits standardmäßig verwendeter Küchen¬ arbeitsplatten, die durchgehend über die verschiedenen Unterbauten wie Schränke, Kühlschränke, Wasch- oder Spülmaschinen hinweg eine 5 homogene Oberfläche zum freien Wirtschaften zur Verfügung stellen und aufgrund des Fehlens von störenden Ecken, Kanten und Spalten einfach zu reinigen sind. Außerdem wird eine überschaubare und flexibel organisierbare Küchenbedienung möglich.
10 Als unverwüstliches Material für solche Arbeitsplatten hat sich in jüngster Zeit Stein, insbesondere Granit, bewährt. Auf dem Stein kann man beispielsweise mit Messern schneiden, ohne einen Kratzer zu hinterlassen. Die Reinigung von Granit ist aufgrund der glatten und harten Oberfläche sehr einfach, da sich Schmutz und Rückstände selbst
15 bei intensiver Beanspruchung und starkem Antrocknen nicht richtig festsetzen können. Sollte das dennoch passieren, können diese Rückstände mit harten Gegenständen entfernt werden, ohne die Oberfläche der Granitplatte zu beschädigen.
20 Unterbrochen werden solche Küchenarbeitsplatten heute jedoch immer noch durch das in die Platte eingelassene Kochfeld, welches im Bereich des Herdes nach wie vor schwierig vollkommen zu reinigende Über¬ gänge schafft, vor allem aber aufgrund der relativ empfindlichen Oberfächen von Glaskeramik den Benutzer daran hindert, das Kochfeld
25 selbst mit oben beschriebenen Vorteilen als Arbeitsfeld zu nutzen.
Somit stellt sich die Aufgabe, das Kochfeld möglichst vollständig in die Arbeitsplatte zu integrieren, so daß eine homogene und pflegeleichte Oberfäche entsteht, die durch die zusätzliche Nutzbarkeit des Kochfeldes 30 als Arbeitsplatte in der Lage ist, die Arbeitsplatten-Bereiche rechts und links des Kochfeldes zusammen mit dem eigentlichen Kochfeld zu einer durchgehenden Arbeitsplatte miteinander zu verbinden. Eine zusätzliche Aufgabe stellt sich für die Verbesserung der Bean- spruchbarkeit und Lebensdauer von Kochfeld-Oberflächen sowie eine Reduzierung der Oberflächen-Temperatur von Induktions-Kochfeldern. Durch eine Minderung der Oberflächen-Temperatur seinerseits entstehen neue Möglichkeiten der Verwendung von Temperatur-Meßeinrichtungen auf dem Kochfeld, die ihrerseits neue Aufgaben der Temperatur- Überwachung von Garvorgängen auf dem Kochfeld stellen, die in modernen Backröhren und Mikrowellen-Herden bereits heute zum Einsatz kommen.
10
Diese Aufgabe wird durch die Kombination einer bezüglich der Oberfläche unversehrten Steinplatte (Granitplatte) und einer oder mehrerer unter dem Stein befindlichen Induktionsspulen gelöst, die in genügend geringem Abstand zur Oberfläche angebracht sind, um die für
15 die Übertragung der Leistung nötige magnetische Flußdichte im Topf zu erzeugen. Der Topf wird dabei zum Kochen einfach auf die Granitplatte gestellt. Diese Stelle kann auf der Platte mit einer geeigneten Markierung gekennzeichnet sein, z.B. einer begrenzten Zahl kleiner metallischer Abstandhalter, die in die Granitoberfläche eingelassen sind und eine
20 thermische Isolierung mit Hilfe des Mediums Luft herstellen. Als Alter¬ native dazu können auch entfernbare Abstandhalter verwendet werden. Sofern die thermische Belastbarkeit des jeweils verwendeten Granits dies zuläßt, kann auf solche Abstandhalter auch verzichtet werden. Um den Granit dabei vor der für Stein typischen Rißbildung unter Hitze-
25 einwirkung zu schützen, wird für mechanische Stabilisierung durch eine geeignete Armierung gesorgt. Die durch diese Ausführung von In¬ duktions-Kochfeldern bedingte, geringe Wärmeentwicklung auf der Koch¬ feld-Oberfläche läßt die gefahrlose Verwendung von Temperatur-Me߬ einrichtungen auf dem Kochfeld, d.h. im Gargut selbst, zu und ermöglicht
30 damit ein programmgesteuertes Kochen durch computergesteuerte bzw.
-geregelte Wärmezufuhr.
Nach dem Kochen und dem Entfernen der Töpfe bleibt die ebene Fläche einer durchgehenden Arbeitsplatte zurück, die aufgrund ihrer Unempfind- 35 lichkeit gegen Verschmutzen und der nahtlosen Oberfläche sehr einfach zu reinigen ist. Anschließend kann das eigentliche Kochfeld unter Nutzung aller Vorteile des Steinmaterials als Arbeitsfeld verwendet werden. Beschädigungen der Oberfläche durch Einbrennen, Kratzen und insbe¬ sondere Stoßen sind im Gegensatz zu den bisher bei Induktions- Kochfeldern verwendeten Glaskeramik-Oberflächen aufgrund der Härte des Granits nicht gegeben.
5
Eine der wesentlichen Wirkungen der Erfindung ergibt sich zusätzlich aus der geometrischen Form des, die Induktionsspule umgebenden Granits in Verbindung mit den schwach ferromagnetischen Eigenschaften von Granitwerkstoffen, der somit eine Abschirmung von elektromagnetischer
10 Wellenausbreitung bewirkt.
Aufgrund der Geometrie der Anordnung des Granits, insbesondere durch den dünnen Granitsteg oberhalb der Induktionsspule (ca. 7 mm) und die im Vergleich dazu relativ dicke restliche Granitplatte, die die Spule an 15 deren Rand großflächig umgibt, erfahren die magnetischen Feldlinien (H-
Feld) am Rand der Spule einen wesentlich höheren elektromagnetischen Widerstand als oberhalb der Spule zum Topfmaterial hin.
Dies bewirkt gemäß den Maxwellschen Gleichungen (insbesondere gemäß
20 der 4. Maxwellschen Gleichung div B = 0), nach denen sich die magnetischen Feldlinien schließen müssen, eine starke Bündelung des H- Feldes in der Mitte der Anordnung senkrecht zum dünnen Granitsteg oberhalb der Spule und dadurch eine wesentliche Schwächung der bei üblichen, unabgeschirmten Induktionskochfeldern auftretenden, relativ
25 energiereichen Streufeldern, die hochenergetischen „Elektrosmog" verursachen. Je nach Verhältnis zwischen der Dicke des Stegs oberhalb der Spule und der der übrigen Granitplatte, lassen sich die Streufelder im Vergleich zu nicht abgeschirmten Anordnungen von Induktionsspulen auf ein Zehntel bis ein Hundertstel, je nach Abstand vom Herd, reduzieren.
30
Ein weiterer Vorteil ist die bessere Wärmeverteilung, da die Wärme, im Gegensatz zu dünnen Glaskeramikfeldern, im Stein mit typischerweise 4 Zentimetern Dicke nicht nur horizontal, sondern auch vertikal weiter¬ geleitet wird, was eine Reduzierung der Temperatur an der Ober-
35 fläche zur Folge hat. Die Reduzierung der Oberflächen-Temperatur kann durch Einbringen der o.g. Abstandhalter zusätzlich unterstützt werden. Dadurch bleiben die Zonen direkt um. den Topf handwarm. Diese vergleichsweise niedrigen Temperaturen auf dem Kochfeld lassen die Verwendung von Temperatur-Meßeinrichtungen auf dem Kochfeld zu, ohne die für die Messung mittels Temperatur-Fühler notwendige Zuleitung durch thermische Überbeanspruchung zu beschädigen. Dieses
5 Temperatur-Meßsignal kann in einen Regelkreis geführt werden, der eine automatische Temperatur-Überwachung oder -Regelung computer¬ gesteuert ermöglicht. Bei Verwendung einer freiprogrammierbaren Computer-Steuerung wird es somit möglich, Garvorgänge automatisch durchzufahren und auszuführende Temperaturänderungen auf ge-
10 eigneten elektronischen Medien abzuspeichern und ggf. identisch zu reproduzieren.
Der so entstandene Küchenarbeitsplatten-Herd aus Stein (Steinherd) verbindet zwei wesentliche Vorteile im Stand moderner Küchentechnik 15 und schafft einen neuen dritten:
1. den Vorteil der direkten Energieübertragung auf das Gargut und damit Funktionalität der schnellen Wärmezufuhränderung mit Hilfe der magnetischen Induktion,
20
2. den Vorteil der hohen Beanspruchbarkeit und Pflegeleichtigkeit einer durchgehenden, nicht durch die üblichen Übergängezum Kochfeld unterbrochenen, Küchenarbeitsplatte aus Granit und
25 3. den Vorteil, nun auch wie in Backöfen auf dem Kochfeld die
Verwendung rückgekoppelter Temperaturmessung und damit Regelung des Garvorgangs einzuführen,
4. den Vorteil der Reduzierung der bei Induktionskochfeldern üblichen 30 Streufelder.
Das Ergebnis ist ein Herd, der sich mit dem neuen Merkmal der vollständigen Integration in die Küchenarbeitsplatte universell mit zusätzlichen Funktionen einsetzen läßt. Reduziert wird der Aufwand für 35 Pflege und Reinhaltung und bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer der Oberfläche wird zusätzliche Arbeitsfläche gewonnen. Durch eine Temperatur-Reduzierung wird die Verwendung von Temperatur-Meßfühlern mit den sehr temperaturempfindlichen Zuleitungen nun auch auf dem Kochfeld gefahrlos möglich, was die automatische Regelbarkeit von Kochvorgängen zuläßt und somit eine 5 neue Dimension in der Funktionalität von Kochfeldern schafft.
Zur Ausführung der Erfindung werden zunächst an den vorgesehenen Stellen Einfräsungen (o) in die Steinplatte (1) eingebracht, deren Durch¬ messer dem Durchmesser der verwendeten Induktionsspulen (2) ange-
10 paßt sind. Die verbleibende Wandstärke der Arbeitsplatte zur Oberfläche hin ist so gewählt, daß einerseits eine möglichst hohe Energieüber¬ tragung auf den Metalltopf erfolgen kann und andererseits eine aus¬ reichende mechanische Festigkeit des Steins im Bereich der Ausfräsung gewährleistet ist. Um diese Festigkeit beim Werkstoff Granit noch zu
15 gewährleisten, sollte die Wandstärke einen gewissen Wert (bei den meisten Granitsorten 7 mm) nicht unterschreiten. Um eine günstige Druck- und Zugspannungsverteilung im erhitzten Zustand des Steins zu unterstützen, sollte die Ausfräsung abgerundete Kanten haben, um Kerbwirkung zu vermeiden. Der Rundungsradius ' richtet sich dabei
20 nach der Dicke der verwendeten Granitplatte und der jeweiligen indivi¬ duellen Form der selben. Die Berechnung einer optimalen Spannungs¬ verteilung in Abhänigkeit von 'r' und den sonstigen geometrischen Ab¬ messungen erfolgt mit Hilfe von numerischen Computer-Simulations¬ programmen, basierend auf der Methode der Finiten Elemente (z.B. das
25 Programmpaket MARC). Diese Berechnung ist unter Umständen maßgeblich für die jeweils individuelle Ausführung der Erfindung unter Berücksichtigung der mechanischen Festigkeit der Arbeitsplatte unter Hitzeeinwirkung.
30 Weiterhin ist es erforderlich, die Steinplatte im Bereich des Kochfeldes mechanisch zu stabilisieren, um Rißbildung durch Wärmespannung im Stein zu vermeiden. Durch das Einbringen von Armaturen, wie zum Beispiel Gewindestangen (6), wird der Stein mechanisch vorge¬ spannt, um die im Betrieb auftretenden thermischen Spannungen in der
35 Granrtplatte aufzufangen. Die Gewindestangen werden in dafür vorgesehene Ausfräsungen (10) eingebracht und mit Muttern (11) und Unterlegscheibe (12) vorgespannt. Eine Alternative, um der hohen mechanischen Beanspruchung des Steins unter Hitzeeinwirkung entgegenzuwirken und somit Rißbildung zu verhindern, ist eine Sandwich-Bauweise, bei der als Armierung z.B. eine durchgehende, ca. 3 mm starke, Carbonfaser-Kunststoffplatte (17)
5 zwischen zwei gleichdicke Granitplatten geklebt wird. Carbonfaser¬ verbund-Werkstoffe haben den Vorteil, daß sie ähnliche Ausdehnungs- Koeffizienten und gleiches Ausdehnungsverhalten wie Granit haben, jedoch im Gegensatz zu Granit eine hohe Zugfestigkeit besitzen. Da die Rißbildung typischerweise radial zur Kochfeldmitte verläuft, sollte die
10 Richtung des Carbonfaser-Verlaufs daher nach Möglichkeit senkrecht zum Radius des Kochfeldes und damit zum möglichen Rißverlauf stehen, um die Ausdehnungskräfte des Steins aufzufangen.
Welches Verfahren zur Stabilisierung des Steins letztendlich bevorzugt 15 verwendet wird, ist eine Kostenfrage und hängt von der individuellen
Geometrie der Küchenarbeitsplatte ab. Carbonfaser-Laminate sind derzeit noch kostenintensiv zu verarbeitende Werkstoffe.
Die Spule (2) selber wird zusammen mit einer dünnen Glimmerscheibe 20 (3) mit einem temperaturfesten Vergußmittel (9), z.B. Epoxyd-Harz mit
Carbonfaser-Einlage, eingeklebt. Die Carbonfaser dient dabei der mechanischen Stabilisierung des dünnen Steinstegs im Bereich der Ausfräsung und die Glimmerscheibe dem Schutz der Spule gegen Überhitzung. Zur mechanischen End-Stabilisierung der Steinplatte wird 25 anschließend in den verbleibenden Hohlraum ein passend zugeschnittenes Inlet (5) aus dem gleichen Steinmaterial wie die eigentliche Arbeitsplatte eingelegt. Sämtliche Trennfugen werden mit dem Vergußmittel und Carbonfaser (9) ausgefüllt, welches nach erfolgter Aushärtung die Anordnung mechanisch stabilisiert und den Stein gegen 30 Bruch durch Temperaturspannung und Stoßeinwirkung schützt.
Abstandhalter (7) können optional in die Steinplatte eingelassen werden, um, falls nötig, durch einen Luftspalt zwischen Steinplatte und Topf für eine zusätzliche thermische Isolierung zu sorgen.
35 Die Anschlüße (4) der Induktionsspule werden, ebenso wie ggf. erforderliche weitere elektrische Leitungen, wie zum Beispiel für den Anschluß eines Temperatur-Meßfühlers zur Vermeidung von Übertemperatur im Stein, entweder durch den Trennspalt zwischen Arbeltsplatte und Inlet oder durch eine Bohrung im Inlet herausgeführt und einer Steuerelektronik zugeleitet Zur Abschirmung des Induktionsfeldes nach unten wird die Spule auf der Unterseite mit
5 Ferritkernen (8) versehen Das handelsübliche Steuergerät der
Induktionsspule wird unabhängig vom Standort des Herdes, wegen der Wärmeentwicklung sogar möglichst entfernt davon, an einem beliebigen Ort platzsparend angebracht und durch einen als Bordcomputer (15) verwendeten, ebenfalls handelsüblichen Personalcomputer (PC)
10 geregelt Die Regelgröße ist dabei das von einem im Gargut plazierten
Temperaturfühler (13) gelieferte Signal, welches mit Hilfe eines üblichen A/D Wandlers (16) dem PC zugeführt wird Das Bedienungsfeld des Kochherdes mit den für den manuellen Betrieb vorgesehenen Temperaturreglern wird seinerseits unabhängig vom Standort der
15 Steuerelektronik an einem geeigneten Ort in der Küche installiert, vorzugsweise in der sich oberhalb des Kochfeldes befindlichen Dunstabzugshaube Um die Benutzbarkert der Steinoberfläche als Arbeitsfläche nicht durch Armaturen zu stören, wird ein optionaler, abnehmbarer und, wie in Fig 3 gezeigt, entsprechend geformter Kinder-
20 Sicherungsbügel (14) an den Unterlegscheiben (12) unter der Küchen- arbeitsplatte befestigt
Zur Veranschaulichung ist in Fig 1 und Fig 2 eine bevorzugte Aus¬ führung der Erfindung schematisch dargestellt Darin bezeichnen (1) die 25 Steinplatte mit Ausfräsung (0)' (2) die Induktionspule mit Glimmerplatte
(3) und elektrischen Anschlüssen (4) , (5) das stabilisierende Steininlet und die in die Granit-Platte (1) eingelassenen metallischen Armaturen (6), (11) und (12)
30 Fig 2 zeigt ebenfalls die optionale Armierung mittels Carbonfaser¬ einlage (17) gestrichelt
Fig 3 zeigt die Granitplatte mit den Abstandhaltern (7) und den Kindersicherungsbügel (14) von oben Fig 4 zeigt die eingebrachten 35 metallischen Armaturen zur Stabilisierung des Steins im Schnitt von der
Seite mit der Befestigung des Kindersicherungsbügels unter der Granitplatte

Claims

Patentansprüche
1) Küchenarbeitsplatte mit integriertem Kochfeld, die zwei in der Küchentechnik bekannte Elemente verbindet, nämlich einerseits die Energieübertragung durch primäres Erhitzen des Kochtopfes mit Hilfe des elektromagnetischen Induktionsprinzips und andererseits
5 die Verwendung von Stein als pflegeleichten und unempfindlichen
Werkstoff für Küchenarbeitsplatten, gekennzeichnet dadurch, daß eine mittels Armierung mechanisch stabilisierte Arbeitsplatte aus Stein (bevorzugt Granit) mit Hilfe einer in einer Ausfräsung unter der Platte befindlichen Induktionsspule selbst als Kochfeld verwendet
10 wird, ohne durch die üblichen Ausschneidungen für das Einlassen von Kochfeldern unterbrochen zu sein. Somit kann die Arbeitsplatte, in die das Kochfeld integriert werden soll, nahtlos, d.h. unversehrt, in das eigentliche Kochfeld übergehen. Dies ermöglicht die zusätzliche Nutzung des Kochfeldes als vollwertigen Teil der übrigen Arberts-
15 platte, solange nicht gekocht wird. Dadurch werden die rechts und links von der Kochstelle liegenden Arbeitsbereiche mit dem Kochfeld zu einer großen, durchgehenden Arbeitsfläche nahtlos verbunden.
2) Kochfeld bzw. Kochherd mit Induktionsprinzip nach Anspruch' 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Steinplatte mit homogener Oberfläche als Herdauflage verwendet wird, im Gegensatz zum Anspruch 1 jedoch auf die Größe des Kochfeldes beschränkt ist. Dabei wird die Größe des Kochfeldes individuell durch die Anzahl und Göße der installierten Induktionsspulen bestimmt. Wie in
25 Anspruch 1 kann das Kochfeld alternativ auch als vollwertiges
Arbeitsfeld zur Anwendung kommen.
3) Kochfeld mit Induktionsprinzip nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß unter der Steinplatte ein abnehmbarer
30 Bügel als Kindersicherung angebracht ist. Die Befestigung erfolgt unter der Platte und nicht auf der Platte, um die Homogenität der Oberfläche nicht zu unterbrechen und die Funktion als Arbeitsplatte nicht einzuschränken. Für diesen Fall ist die Sicherung durch einen einfachen Handgriff abzunehmen, ohne daß auf der Platte störende
35 Befestigungen zurückbleiben. 4) Kochfeld mit Induktionsprinzip nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kochfeld Temperaturfühler zur Anwendung kommen, die in das Gargut eingebracht dem Steuergerät der Induktionsspule per Zulertung über Kabel ein
5 Meßsignal zuführen, welches eine zeit- und temperaturabhängige
Regelung der Hitzezufuhr Prozessor- oder computergesteuert erlaubt
5) Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bordcomputer den Regelkreis zwischen Temperaturmessung im Gargut und Termperatureinstellung übernehmen kann Dieser Bordcomputer ist vorzugsweise ein handelsüblicher Personal- Computer, welcher das Signal des Temperaturfühlers nach Anspruch 4 über A D Wandler einspeist und das Steuergerat der
15 Induktionsspule regelt Die Aktivierung und Bedienung des
Bordcomputers erfolgt durch die in das Bedienungs-Panel nach Anspruch 6 integrierten Schalter und Monitor Der Bordcomputer ist mit Hilfe geeigneter elektronischer Speichermedien, z.B Diskette oder CD, frei programmierbar und kann somit Koch-Programme
20 einlesen, die dafür sorgen, daß die Steuerelektronik einmal durchgefahrene und im Programm archivierte Temperaturverläufe in Abhängigkeit von der Zeit mit Hilfe der Temperaturmessung nach Anspruch 4 automatisch wiederholt
25 6) Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bedienungs-Panel für den manuellen Betrieb des Steuergerätes ortsunabhängig vom Kochfeld und vom Gehäuse der Steuer¬ elektronik, vorzugsweise in der Dunstabzugshaube, angebracht wird Dieses Bedienungspanel erlaubt zusätzlich die Bedienung der
30 Funktionen eines Bordcomputers nach Anspruch 5 und tragt ein für den Computer benötigtes LDC-Display als Monitor Der Bord¬ computer sorgt dabei freiprogrammierbar für die in Anspruch 4 beschriebene Regelung
35 7) Kochfeld nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die manuellen Funktionen der Induktionskochfelder per Infrarot- Fernbedienung (Remote Control) steuerbar sind und eine mit Hilfe dieser Fernbediendung steuerbare Kindersicherung enthalten 8) Kochfeld nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die schwach ferromagnetischen Eigenschaften von Granit in Verbindung mit einer elektromagnetischen Widerstandsdifferenz zwischen dem dünnen Steinsteg zwischen Topf und Spule und der relativ dazu dickeren Randzone der übrigen Steinplatte, eine Abschirmung am Rand bzw. Bündelung des Magnetfeldes zum Topfmaterial hin ergibt und somit die spezielle Geometrie des, die Induktionsspule umgebenden Steinmaterials, eine Reduktion der magnetischen Streufelder bewirkt.
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