WO2008064993A1

WO2008064993A1 - Heizvorrichtungsanordnung

Info

Publication number: WO2008064993A1
Application number: PCT/EP2007/062239
Authority: WO
Inventors: Ignacio Garde Aranda; Pablo Jesus Hernandez Blasco; Alfonso Lorente Perez; Oscar Pallares Zaera; Rafael Alonso Esteban; Adolfo Arnal Valero; Luis Angel Barragan Perez; Tomas POLLAN SANTAMARÍA
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2008-06-05
Also published as: DE112007002332A5; ES2310961B1; ES2310961A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtungsanordnung, insbesondere einer Induktionskochvorrichtungsanordnung, mit einem Satz von Heizmodulen (22) und einer Kühlungseinheit (40) zur Kühlung der Heizmodule (22). Um vorteilhafte Kühlungseigenschaften zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Kühlungseinheit (40) wenigstens eine Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) aufweist, die zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen (22) dient.

Description

Heizvorrichtungsanordnung

Die Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtungsanordnung, insbesondere einer Indukti- onskochvorrichtungsanordnung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Heizvorrichtung, insbesondere ein Induktionskochfeld, ist bekannt. Diese umfasst eine Heizvorrichtungsanordnung mit Heizmodulen, welche jeweils einen Heizkörper und eine Leistungseinheit zur Versorgung des Heizkörpers mit einer Heizleistung aufweisen. Zur Kühlung der Heizmodule bei einem Betrieb ist die Heizvorrichtungsanordnung mit einer Kühlungseinheit versehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Heizvorrichtungsanordnung hinsichtlich verbesserter Kühlungseigenschaften bereitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtungsanordnung, insbesondere einer Indukti- onskochvorrichtungsanordnung, mit einem Satz von Heizmodulen und einer Kühlungseinheit zur Kühlung der Heizmodule.

Es wird vorgeschlagen, dass die Kühlungseinheit wenigstens eine Kühlkörpereinheit auf- weist, die zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen dient. Es kann dadurch eine besonders effektive und schnelle Wärmeabfuhr erreicht werden. Die Kühlkörpereinheit weist zumindest einen Kühlkörper auf. Unter einem „Kühlkörper" kann in diesem Zusammenhang insbesondere ein vorzugsweise einstückiger Körper verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, eine von zumindest einem Heizmodul insbesondere durch Leistungsver- luste erzeugte Wärme aufzunehmen und/oder von einer Wärmeaufnahmestelle durch Wärmeleitung abzuführen. Hierzu ist der Kühlkörper aus einem wärmeleitenden Material hergestellt, wie z.B. Aluminium, Kupfer, Silber usw. Die Kühlkörpereinheit bildet vorzugsweise eine Wärmeaufnahmefläche, die zumindest drei Heizmodulen zugeordnet ist. Hier- bei ist die Wärmeaufnahmefläche zweckmäßigerweise den Heizmodulen zugewandt. Die Kühlkörpereinheit ist außerdem vorzugsweise im Bereich eines zu kühlenden Heizmoduls angeordnet, wobei die Kühlkörpereinheit mit einem Abstand kleiner als 5 cm, vorzugsweise kleiner als 3 cm und bevorzugt kleiner als 1 cm zum zu kühlenden Heizmodul ange- ordnet ist. Eine Wärmeaufnahme kann mittels des Kontakts der Kühlkörpereinheit mit einer das zu kühlende Heizmodul umgebenden Luft erfolgen und/oder sie kann mittels eines direkten Kontakts der Kühlkörpereinheit mit zumindest einem Teilbereich des Heizmoduls erfolgen. Ferner kann eine durch das Heizmodul erzeugte Wärme über ein wärmeleitendes Material, wie z.B. eine Wärmeleitpaste, vom Heizmodul zu der Kühlkörper- einheit geführt werden.

Ein Heizmodul weist vorzugsweise ein Heizmittel zur Übertragung einer Heizenergie an einen zu heizenden Gegenstand und eine Leistungseinheit zur Versorgung des Heizmittels mit Leistung auf. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtungsanordnung eignet sich ins- besondere für den Einsatz in einer Induktionsheizvorrichtung, wie insbesondere einer Induktionskochvorrichtung. Dabei sind die Heizmittel der Heizmodule vorzugsweise als Induktionsheizspulen ausgebildet, die eine Heizung mittels eines magnetischen Wechselfelds mit einer Heizfrequenz bewirken, und die Leistungseinheiten sind z.B. als Wechselrichter zur Erzeugung der Heizfrequenz ausgeführt. Hierzu weisen die Leistungseinheiten beispielsweise elektronische Schaltelemente auf, die die Heizfrequenz mittels Schaltvorgängen bereitstellen, welche typischerweise aufgrund von Leistungsverlusten eine große Wärmemenge bei einem Betrieb erzeugen.

Es kann eine besonders vorteilhafte Kühlungswirkung erreicht werden, wenn die Kühlkör- pereinheit zur Kühlung von zumindest sechs, insbesondere zumindest zehn, bevorzugt zumindest zwanzig Heizmodulen dient. In einer solchen Konfiguration der Heizvorrichtungsanordnung, in welcher eine große Anzahl von Heizmodulen einer gemeinsamen Kühlkörpereinheit zugeordnet ist, werden in einem Betrieb der Heizvorrichtung typischerweise nicht alle Heizmodule gleichzeitig mit ihrer maximalen Leistung betrieben. Dabei kann eine von mit einer hohen Leistung betriebenen Heizmodulen erzeugte Wärme über Bereiche der Kühlkörpereinheit abgeführt werden, die Heizmodulen entsprechen, welche mit einer geringeren Leistung betrieben sind oder unbetrieben verbleiben. Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Kühlkörpereinheit einen zusammenhängenden Wärmeaufnahmebereich zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen bildet. Dadurch kann eine über ein großes Volumen homogene Wärmeleitung erreicht werden. Der Wärmeaufnahmebereich ist vorzugsweise als zusammenhängende Wärmeaufnahmeflä- che ausgebildet. Der zusammenhängende Wärmeaufnahmebereich kann durch einen einstückig ausgebildeten Körper gebildet sein. Eine Wärmeaufnahmefläche kann dabei von zumindest einem zusammenhängenden Teil einer Seitenfläche des Körpers gebildet sein. Der zusammenhängende Wärmeaufnahmebereich kann außerdem durch ein Zusammenwirken von zumindest zwei Körpern zustande kommen, die aneinander angren- zen. Vorzugsweise erstreckt sich der Wärmeaufnahmebereich über einen Teilbereich des ersten Körpers und setzt sich unterbrechungslos über einen am Teilbereich des ersten Körpers angrenzenden Teilbereich des zweiten Körpers fort. Eine zusammenhängende Wärmeaufnahmefläche kann z.B. durch eine Seitenfläche des ersten Körpers und eine Seitenfläche des zweiten Körpers, die entlang einer Kontaktlinie aneinander angrenzen, gebildet sein, wobei die Wärmeaufnahmefläche des ersten Körpers sich von der Seitenfläche des ersten Körpers über die Kontaktlinie hinaus in die Seitenfläche des zweiten Körpers fortsetzt.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlkörper- einheit einen Wärmeaufnahmebereich bildet, der zur Kühlung zumindest einer Reihe von wenigstens drei Heizmodulen dient, wodurch eine konstruktive einfache Heizvorrich- tungsanordnung erreicht werden kann. Unter einer „Reihe" von Heizmodulen kann insbesondere ein Satz von Heizmodulen verstanden werden, die einander folgend entlang einer gemeinsamen Reihenachse angeordnet sind.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kühlkörpereinheit einen Wärmeaufnahmebereich bildet, der zur Kühlung von zumindest zwei Reihen von Heizmodulen dient, wodurch eine besonders kompakte Heizvorrichtungsanordnung erreicht werden kann. Hierbei erstrecken sich die Reihen vorzugsweise jeweils entlang einer anderen Reihenachse, wobei die Reihenachsen vorteilhafterweise zueinander parallel ausgerichtet sind. Hierzu können die Reihenachsen beidseitig der Kühlkörpereinheit angeordnet sein. Dies eignet sich insbesondere, wenn die Heizmodule in einer Matrixanordnung angeordnet sind. Dabei können durch die Kühlkörpereinheit zumindest zwei Matrixreihen und/oder zumindest zwei Matrixspalten gekühlt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlkörpereinheit als einstückiger Kühlkörper ausgebildet ist, wodurch ein geringer Montageaufwand und eine homogene Wärmeabfuhr erreicht werden können.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Heizvorrichtungsschaltung eine Steuereinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, abhängig von einer Position eines zu heizenden Gegenstands relativ zu den Heizmodulen eine zum Heizen des Gegenstands ausgebildete Heizgruppe von Heizmodulen zu bilden. Dadurch kann eine hohe Flexibilität in der Anwendung einer Heizvorrichtung, in welcher die Heizvorrichtungsanordnung eingesetzt ist, erreicht werden. Dies eignet sich insbesondere für den Einsatz der Heizvorrichtungsanordnung bei einer Kochvorrichtung. Dabei sind die Heizmodule vorzugsweise unterhalb einer Kochplatte angeordnet. Bei einem Gruppenbetrieb zum Heizen des Gegenstands setzt sich eine Heizgruppe von Heizmodulen vorzugsweise aus Heizmodulen des Satzes zusammen, die vom sich auf der Kochplatte befindenden Gegenstand, insbesondere ei- nem Kochgeschirr, zumindest teilweise gedeckt sind. Die Anordnung der Heizmodule ist vorzugsweise als Matrixanordnung ausgelegt. Dabei können Heizmodule unterschiedlicher Reihen und/oder unterschiedlicher Spalten der Matrixanordnung vom auf der Kochplatte aufgelegten Gegenstand zumindest teilweise gedeckt sein. Die Heizmodule sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass ein Kochgeschirr üblicher Dimensionen, wie z.B. ein Topf mit einem Durchmesser von zumindest 8 cm, Heizmodule unterschiedlicher Reihen und unterschiedlicher Spalten zumindest teilweise deckt. Der Satz von Heizmodulen legt eine zu einem Heizen des Gegenstands geeignete, zusammenhängende Kochzone der Kochplattenoberfläche fest, welche zumindest einen überwiegenden Teil der Kochplattenoberfläche, vorteilhaft zumindest 60 %, bevorzugt mindestens 70 % und besonders vorteilhaft zumindest 80 % der Kochplattenoberfläche deckt. Beim Verstellen des Gegenstands auf der Kochplatte kann flexibel ein Heizen von Gegenständen in beliebig gewählten Positionen dieser Gegenstände innerhalb dieser Kochzone durchgeführt werden. Die Steuereinheit ist hierbei vorzugsweise dazu vorgesehen, die Zusammensetzung der Heizgruppe an eine Änderung der Position des Gegenstands relativ zu den Heizmodulen zumindest teilautomatisch, vorteilhaft vollautomatisch anzupassen. Beim Auflegen eines weiteren Gegenstands kann eine weitere Heizgruppe zum Durchführen eines Gruppenbetriebs gebildet werden. Eine für einen Gruppenbetrieb der Heizmodule vorgesehene Heizvorrichtungsanordnung ist vorzugsweise mit einer großen Anzahl von Heizmodulen, wie insbesondere mit zumindest sechs Heizmodulen, versehen. Um eine hohe Flexibilität in der Positionierung des Gegenstands für einen Heizbetrieb zu erreichen, ist die Heizvor- richtungsanordnung vorzugsweise mit einem Satz von zumindest zehn, vorteilhaft zumindest zwanzig, besonders bevorzugt zumindest vierzig Heizmodulen versehen. Die Steuereinheit kann zumindest teilweise einstückig mit einer Recheneinheit, wie z.B. einem Mikroprozessor oder Mikrokontroller, ausgebildet sein.

Bei einem Gruppenbetrieb der Heizmodule ist der Satz von Heizmodulen in Heizgruppen und in Gruppen von unbetrieben verbleibenden Heizmodulen verteilt. Entspricht eine Heizgruppe einem ersten Bereich der Kühlkörpereinheit und entspricht eine unbetriebene Gruppe einem zweiten Bereich der Kühlkörpereinheit, kann schnell und effektiv eine in der betriebenen Gruppe erzeugte Wärme über den zweiten Bereich abgeführt werden. Dabei stehen Bereiche der Kühlkörpereinheit, die Heizgruppen und unbetriebenen Heizgruppen entsprechen, über einen gemeinsamen Kühlkörper oder über Anlageflächen zwischen verschiedenen Kühlkörpern miteinander in Verbindung, wodurch ein schneller und effekti- ver Temperaturausgleich zwischen diesen Bereichen erreicht werden kann. Ferner kann die Kühlkörpereinheit zur Abfuhr einer Wärmemenge ausgelegt sein, die kleiner als die Wärmemenge ist, welche erzeugt wäre, wenn alle der Kühlkörpereinheit zugeordneten Heizmodule mit ihrer jeweiligen maximalen Leistung zusammen betrieben werden würden.

Vorzugsweise weisen die Heizmodule jeweils ein Heizmittel und eine Leistungseinheit zur Leistungsversorgung des Heizmittels auf, wobei die Kühlkörpereinheit einen Wärmeaufnahmebereich bildet, der zur Kühlung der Leistungseinheiten dient. Die Leistungseinheiten stellen bei einem Betrieb der Heizvorrichtung typischerweise eine Hauptquelle von Leistungsverlusten dar. Sind, insbesondere bei einer als Induktionskochvorrichtung ausgebildeten Heizvorrichtung, die Leistungseinheiten als Wechselrichter zur Erzeugung einer Heizfrequenz ausgebildet, werden diese Leistungsverluste während Schaltvorgängen von Halbleiterkomponenten verursacht. Durch eine gezielte Wärmeaufnahme im Bereich der Leistungseinheiten können eine besonders hohe Kühlungswirkung und das Auftreten von hohen Temperaturen vorteilhaft vermieden werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlkörpereinheit einen Teilbereich bildet, welcher als Schutzmittel zum Schützen zumindest eines Teils wenigstens eines der Heizmodule gegen ein elektromagnetisches Feld dient. Dadurch kann eine vorteilhafte, zumindest teilweise elektromagnetische Abschirmung erreicht werden, wobei Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können. Vorteilhafterweise dient der Teilbereich der Kühlkörpereinheit zum Schützen der Leistungseinheit eines Heizmoduls insbesondere gegen ein von einem der Leistungs- einheit zugeordneten Heizmittel erzeugtes Heizfeld. Unter einem „elektromagnetischen Feld" kann in diesem Zusammenhang ein magnetisches und/oder elektrisches Feld verstanden werden. Der Teilbereich der Kühlkörpereinheit kann insbesondere aus einem antimagnetischen Material, wie z.B. einem nicht ferromagnetischen Material, hergestellt sein, wodurch eine magnetische Abschirmung des Teils des Heizmoduls durch diesen Teilbereich vorteilhaft erreicht werden kann.

Eine effektive Wärmeabfuhr einer von der Kühlkörpereinheit aufgenommenen Wärme kann erreicht werden, wenn die Kühlkörpereinheit zumindest einen Wärmeabfuhrkanal bildet. Die Kühlkörpereinheit kann ferner ein Wärmerohr (auch Heat Pipe genannt) auf- weisen, welches mit einer gewissen Menge eines Wärmeübertragungsmediums gefüllt ist. Dadurch kann schnell ein vorteilhafter Temperaturausgleich über die Kühlkörpereinheit erreicht werden. Das Wärmerohr erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung der Kühlkörpereinheit, wodurch eine homogene Temperaturverteilung über die gesamte Länge der Kühlkörpereinheit erreicht werden kann.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlungseinheit eine Lüftereinheit aufweist, welche im Zusammenwirken mit der Kühlkörpereinheit zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen vorgesehen ist. Es kann dadurch die Kühlungswirkung der Kühlungseinheit weiter erhöht werden, wobei Bauteile und Bauraum im Aufbau der Lüftereinheit eingespart werden können.

Eine konstruktiv einfache Ausführung der Kühlungseinheit kann erreicht werden, wenn die Lüftereinheit im Zusammenwirken mit der Kühlkörpereinheit zur Kühlung einer Reihe von zumindest drei Heizmodulen dient. Dabei kann ein erzeugter Luftstrom gerade entlang der Reihenachse der Reihe verlaufen.

Dient die Lüftereinheit im Zusammenwirken mit der Kühlkörpereinheit zur Kühlung von zumindest zwei Reihen von Heizmodulen, kann eine besonders kompakte Ausführung der Heizvorrichtungsanordnung erreicht werden. Eine besonders effektive Wärmeabfuhr durch Herstellung eines Kühlluftstroms kann einfach erreicht werden, wenn die Lüftereinheit zwei Lüfter aufweist, die beidseitig der Kühlkörpereinheit angeordnet sind. Hierbei kann einer der Lüfter zum Blasen einer Kühlluft zur Wechselwirkung mit der Kühlkörpereinheit dienen, während der andere Lüfter zum Sau- gen der durch die Wechselrichtung erwärmten Kühlluft eingesetzt werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Induktionskochfeld mit einer Kochplatte und einem Satz von

Heizmodulen und zwei auf der Kochplatte angeordnete Kochgeschirre,

Fig. 2 eine interne Anordnung des Induktionskochfelds aus Figur 1 mit den Heizmodulen und einer Kühlungseinheit in einer Ansicht von oben,

Fig. 3 ein Heizmodul in einer schematischen Darstellung, Fig. 4 einen Kühlkörper der Kühlungseinheit aus Figur 2, Fig. 5 die Anordnung aus Figur 2 in einer Schnittdarstellung, Fig. 6 einen alternativen Kühlkörper der Kühlungseinheit und Fig. 7 verschiedene Absaug- und Abfuhrrichtungen für einen Kühlluftstrom der Kühlungseinheit.

Figur 1 zeigt eine als Induktionskochfeld ausgebildete Heizvorrichtung 10. Die Heizvor- richtung 10 weist einen Befestigungsrahmen 12 zur Befestigung an einer Arbeitsplatte, eine Kochplatte 14 zum Auflegen von Kochgeschirren und ein Bedienfeld 16 zum Starten, Stoppen und Einstellen eines Heizbetriebs auf. Auf der Kochplatte 14 sind zwei als Topf ausgebildete Gegenstände 18, 20 angeordnet, die jeweils durch eine durchgezogene Kreislinie schematisch dargestellt sind. Zur Durchführung eines Kochbetriebs der Heizvor- richtung 10 ist diese mit einem Satz von Heizmodulen 22 versehen. Diese umfassen jeweils ein als Induktionsspule ausgebildetes Heizmittel 24, das in Figur 1 mittels eines gestrichelten Rechtecks schematisch dargestellt ist. In einem Betrieb eines Heizmoduls 22 wird von dessen Heizmittel 24 ein als magnetisches Wechselfeld ausgebildetes Heizsig- nal erzeugt, welches eine Heizfrequenz, die z.B. 25 kHz beträgt, aufweist. Das Heizsignal H induziert elektrische Ströme im metallischen Boden der Gegenstände 18, 20. Diese elektrischen Ströme erwärmen eine sich in den Gegenständen 18, 20 befindende Speise. Ein Heizmittel 24 im Betrieb des entsprechenden Heizmoduls 22 wird zur Erzeugung des Heizsignals mit einem elektrischen Wechselstrom gespeist, welcher mit der Heizfrequenz oszilliert. Zur Erzeugung dieses Wechselstroms und zur Versorgung der Heizmittel 24 mit Leistung sind die Heizmodule 22 jeweils mit einer als Wechselrichter ausgebildeten Leistungseinheit 26 versehen. Diese Leistungseinheiten 26 sind in Figur 2 dargestellt.

Die Heizvorrichtung 10 ist zur Erwärmung der Gegenstände 18, 20 mittels eines Grup- penbetriebs der Heizmodule 22 vorgesehen. Hierzu sind die Heizmodule 22 jeweils mit einem in Figur 3 dargestellten Sensormittel 25 versehen, mittels dessen erkannt werden kann, ob das Heizmodul 22 von einem der Gegenstände 18, 20 zumindest teilweise bedeckt ist. Mit Hilfe eines nicht näher beschriebenen Gruppierungsprozesses werden Heizgruppen von Heizmodulen 22 gebildet, die jeweils einem der Gegenstände 18, 20 zuge- ordnet sind. Startet ein Bediener einen Kochbetrieb der Heizvorrichtung 10 mittels des Bedienfelds 16, wird dieser Kochbetrieb mittels der Heizmodule 22 beider Heizgruppen durchgeführt, während die weiteren Heizmodule 22, die zu keiner der gebildeten Heizgruppen gehören, unbetrieben verbleiben. Verstellt der Bediener einen der Gegenstände 18, 20 auf der Kochplatte 14 oder stellt er ein weiteres Kochgeschirr auf die Kochplatte 14 auf, werden anhand der neuen Anordnung von zu heizenden Gegenständen relativ zu den Heizmitteln 24 entsprechende Heizgruppen von Heizmodulen 22 angepasst bzw. neu gebildet. Die Gruppierungsprozesse zur Bildung von Heizgruppen erfolgen mittels einer als Mikroprozessor ausgebildeten Steuereinheit 27, die in Figur 1 gestrichelt dargestellt ist.

In Figur 2 ist eine Heizvorrichtungsanordnung 28 der Heizvorrichtung 10 in einer Ansicht von oben dargestellt, in welcher der Satz von Heizmodulen 22 zu erkennen ist. Die Heizmodule 22 weisen jeweils eines der als Induktionsspulen ausgebildeten Heizmittel 24, die in der Figur schematisch als durchgezogene Rechtecke dargestellt sind, und eines der als Wechselrichter ausgeführten, mittels gestrichelter Rechtecke dargestellten Leistungseinheiten 26 auf. Diese Leistungseinheiten 26 erzeugen bei einem Betrieb des entsprechenden Heizmoduls 22 einen Wechselstrom mit der Heizfrequenz mittels Schaltvorgängen, die von Schaltmitteln 30 bewirkt werden (Figur 3). Diese Schaltmittel 30 sind als Schalt- transistoren ausgebildet. In diesem Beispiel weisen die Leistungseinheiten 26 jeweils ein Paar von als IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor oder Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode) ausgeführten Schaltmitteln 30 auf. Alternative Ausführungen der Schaltmittel 30, wie z.B. als FET-T ransistoren (Feldeffekttransistoren), sind ebenfalls denkbar. Eine Darstellung eines der Heizmodule 22 mit einer Leistungseinheit 26, welche die Schaltmittel 30 aufweist, einem als Induktionsspule ausgebildeten Heizmittel 24 und einem der Sensormittel 25 kann der Figur 3 entnommen werden.

Die Heizmodule 22 sind ferner in einer Matrixanordnung angeordnet. In diesem Beispiel weist die Matrixanordnung vier Reihen 32.1 , 32.2, 32.3, 32.4 und zwölf Spalten auf. Wei- tere Ausgestaltungen der Matrixanordnung mit weiteren Kombinationen von Reihen- und Spaltenzahlen sind denkbar. Die als Induktionsspulen ausgebildeten Heizmittel 24 sind in einem als Trägermatrix 38 ausgebildeten Trägermittel aufgenommen (siehe auch Figur 5). Die Heizmodule in einer Reihe 32.1 , 32.2, 32.3, 32.4 legen jeweils eine Reihenachse fest, wobei die Reihenachsen parallel zu einer Achse 34 ausgerichtet sind. Die Heizmodule 22 in einer Spalte legen jeweils eine Spaltenachse fest, wobei die Spaltenachsen jeweils parallel zu einer Achse 36 ausgerichtet sind, die senkrecht zur Achse 34 steht.

Bei einem Betrieb eines Heizmoduls 22 wird durch die entsprechende Leistungseinheit 26, insbesondere durch Verluste von dessen Schaltmitteln 30, Wärme erzeugt. In einem Gruppenbetrieb des Satzes von Heizmodulen 22 ist die von einer betriebenen Heizgruppe von Heizmodulen 22 erzeugte Wärme abzuführen, um eine Überhitzung der Heizvorrichtung 10 zu vermeiden. Um Beschädigungen der Heizvorrichtungselektronik zu vermeiden, ist insbesondere die Temperatur der Heizvorrichtung 10 unter dem Wert von 125°C aufrechtzuerhalten. Hierzu ist die Heizvorrichtungsanordnung 28 mit einer Kühlungseinheit 40 versehen. Die Kühlungseinheit 40 weist zwei Kühlkörpereinheiten 42, 44 auf, die jeweils von der Kochplatte 14 aus betrachtet unterhalb der Trägermatrix 38 angeordnet sind. Die Kühlkörpereinheiten 42, 44 umfassen jeweils zwei aus Aluminium hergestellte und einstückig ausgeführte Kühlkörper 46, 48 bzw. 50, 52. Die Kühlkörpereinheiten 42, 44 dienen jeweils zur Kühlung von zwei Reihen 32.1 , 32.2 bzw. 32.3, 32.4 von Heizmodulen 22, die zwei Reihen der Matrixanordnung entsprechen. Insbesondere dienen die Kühlkörpereinheiten 42, 44 zur Kühlung der Leistungseinheiten 26 der Heizmodule 22. Hierzu sind jeweils zwei Reihen von Leistungseinheiten 26 parallel zur Achse 34 der Matrixanordnung beidseitig einer der Kühlkörpereinheiten 42, 44 angeordnet. Die Kühlkörperein- heiten 42, 44 sind identisch ausgebildet, so dass die Beschreibung sich im Folgenden auf die Kühlkörpereinheit 42 beschränkt.

Die Kühlkörper 46, 48 sind jeweils als ein quaderförmiger Körper ausgebildet (siehe auch Figur 4), der sich im montierten Zustand der Heizvorrichtungsanordnung 28 entlang der Achse 34 der Matrixanordnung erstreckt. Die Kühlkörper 46, 48 weisen ferner jeweils eine Kontaktfläche 54 bzw. 56 auf (siehe auch Figur 4), über welche sie aneinander anliegen. Die Kontaktflächen 54, 56 sind jeweils von einer Seitenfläche des entsprechenden Kühlkörpers 46 bzw. 48 gebildet, die senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlkörpers 46 bzw. 48 steht. Die Kontaktflächen 54, 56 sind identisch ausgebildet, wodurch eine effektive Wärmeübertragung zwischen den Kühlkörpern 46, 48 erreicht werden kann. Zur Kühlung der Leistungseinheiten 26 bei einem Betrieb der entsprechenden Heizmodule 22 dienen Seitenflächen der Kühlkörper 46, 48. Dabei bildet eine Seitenfläche 58.1 des Kühlkörpers 46 im Zusammenwirken mit einer Seitenfläche 60.1 des Kühlkörpers 48 einen Wärmeaufnahmebereich 61.1 zur Aufnahme einer von den Leistungseinheiten der Reihe 32.1 von Heizmodulen 22 durch Leistungsverluste erzeugten Wärme. Dieser Wärmeaufnahmebereich 61.1 ist als eine zusammenhängende, sich in Haupterstreckungsrichtung der Kühlkörpereinheit 42 erstreckende Wärmeaufnahmefläche ausgebildet. In dieser Ausführung wird eine Wärmeaufnahme über einen direkten Kontakt, und zwar durch ein Anliegen der Leistungseinheiten 26 der Reihe 32.1 am Wärmeaufnahmebereich 61.1 be- wirkt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann dies indirekt erfolgen, indem die Leistungseinheiten 26 mit einem kleinen Abstand zum Wärmeaufnahmebereich 61.1 angeordnet sind. Es ist des Weiteren der Einsatz eines Wärmeleitungsmittels, wie z.B. einer Wärmeleitpaste, zur Verbindung der Leistungseinheiten 26 mit dem Wärmeaufnahmebereich 61.1 denkbar.

Auf der den Seitenflächen 58.1 , 60.1 abgewandten Seite der Kühlkörpereinheit 42 bildet eine Seitenfläche 58.2 des Kühlkörpers 46 im Zusammenwirken mit einer Seitenfläche 60.2 des Kühlkörpers 48 einen als zusammenhängende Wärmeaufnahmefläche ausgebildeten Wärmeaufnahmebereich 61.2, der zur Kühlung der Reihe 32.2 von Heizmodulen 22 dient. Die Wärmeaufnahmebereiche 61.1 und 62.2 bilden einen Wärmeaufnahmebereich 61 der Kühlkörpereinheit 42, der zur Kühlung der Reihen 32.1 und 32.2 von Heizmodulen 22 dient. Die Beschreibung der Bildung von Wärmeaufnahmebereichen durch die Kühlkörpereinheit 42 findet auch auf die Kühlkörpereinheit 44 Anwendung und wird nicht wie- derholt.

In einem Gruppenbetrieb der Heizmodule 22 ist der Satz von Heizmodulen 22 unter den Heizgruppen und den restlichen, unbetrieben verbleibenden Heizmodulen 22 geteilt. Durch die großen, sich zusammenhängend über die ganze Länge der Reihen 32 erstre- ckenden Wärmeaufnahmebereiche 61 kann eine von den betriebenen Leistungseinheiten 26 der Heizgruppen erzeugte Wärme über Bereiche der Kühlkörpereinheiten 42, 44 abgeführt werden, die unbetriebenen Heizmodulen 22 zugewandt sind. Dabei kann bei einem Gruppenbetrieb der Heizmodule 22 ein schneller und effektiver Temperaturausgleich zwischen Regionen der Kühlkörpereinheiten 42, 44 erreicht werden, die den Heizgruppen einerseits und unbetriebenen Heizmodulen 22 andererseits entsprechen.

Ferner ist die Kühlungseinheit 40 mit zwei Lüftereinheiten 62, 64 versehen, die jeweils einer Kühlkörpereinheit 42 bzw. 44 zugeordnet sind. Dabei dient eine Lüftereinheit 62, 64 im Zusammenwirken mit der entsprechenden Kühlkörpereinheit 42 bzw. 44 jeweils zur gemeinsamen Kühlung von zwei Reihen 32 der Matrixanordnung von Heizmodulen 22. Die Lüftereinheiten 62, 64 weisen jeweils zwei Lüfter 66, 68 bzw. 70, 72 auf, die beidseitig der zugeordneten Kühlkörpereinheit 42 bzw. 44 angeordnet sind. Die Lüfter 66, 68, 70, 72 sind jeweils im Bereich einer Stirnfläche 74 eines Kühlkörpers 46, 48, 50, 52 angeordnet, die sich senkrecht zur Achse 34 der Matrixanordnung erstreckt (siehe Figur 4). Die Lüfter- einheiten 62, 64 erzeugen mittels ihrer entsprechenden Lüfterpaare im Betrieb der Heizvorrichtung 10 jeweils einen Kühlluftstrom 76, welcher in Haupterstreckungsrichtung der Kühlkörpereinheiten 42, 44 parallel zur Achse 34 verläuft und mittels eines gestrichelten Pfeils schematisch dargestellt ist. Hierzu saugen die Lüfter 66, 70 eine kühle Luft an und blasen diese in die Kühlkörpereinheiten 42 bzw. 44. Die Lüfter 68, 72 saugen die in der Kühlkörpereinheit 42 bzw. 44 erwärmte Luft an und führen sie nach außen ab. Die Lüfter 66, 68, 70, 72 sind jeweils von der Kochplatte 14 aus betrachtet von einem Teilbereich 78 einer Kühlkörpereinheit 42, 44 gedeckt, welcher als Steg ausgebildet ist (siehe auch Figur 4). Figur 4 zeigt den Kühlkörper 48 und den dem Kühlkörper 48 zugeordneten Lüfter 66 in einer perspektivischen Ansicht. Der Kühlkörper 48 weist die Seitenfläche 60.2 auf, die in Zusammenwirken mit der Seitenfläche 58.2 des Kühlkörpers 46 den Wärmeaufnahmebereich 61.2 bildet (siehe Figur 2), entlang welchem im montierten Zustand der Heizvorrich- tungsanordnung 28 Leistungseinheiten 26 der Reihe 32.2 angeordnet sind. Der Kühlkörper 48 weist ferner einen als Plateau 82 ausgebildeten Teilbereich auf, der von einer O- berseite gebildet ist, die im montierten Zustand der Heizvorrichtung 10 den Heizmitteln 24 zugewandt ist. Das Plateau 82 setzt sich in der Haupterstreckungsrichtung des Kühlkörpers 48 als der als Steg ausgebildete Teilbereich 78 fort, unterhalb welchem der Lüfter 66 angeordnet ist. Im montierten Zustand der Heizvorrichtungsanordnung 28 sind die Heizmittel 24 der Heizmodule 22 jeweils von der Kochplatte 14 aus betrachtet oberhalb des Plateaus 82 angeordnet. Aus dem Plateau 82 sind ferner Öffnungen 84 ausgeformt, die sich als durch den Kühlkörper 48 durchgebohrte Luftkanäle senkrecht zur Plateauebene fortsetzen. Durch diese Öffnungen 84 kann ein Luftstrom in den Kühlkörper 48 bzw. aus dem Kühlkörper 48 geführt werden. Dabei kann insbesondere eine effektive Kühlung der oberhalb des Plateaus 82 angeordneten Heizmittel 24 erreicht werden. Eine Unterseite 86 des Kühlkörpers 48, welche dem Plateau 82 gegenüber angeordnet ist, weist ferner Rippen 88 auf, welche Wärmeabfuhrkanäle 89 bilden (siehe auch Figur 5). Durch diese Wärmeabfuhrkanäle 89, die sich in Haupterstreckungsrichtung des Kühlkörpers 48 und im montierten Zustand der Heizvorrichtungsanordnung 28 entlang der Achse 34 der Matrixanordnung erstrecken, kann ein besonders effektiver Temperaturausgleich zwischen Bereichen des Kühlkörpers 48 erreicht werden. Die Unterseite des Kühlkörpers 46 ist identisch ausgebildet, so dass die von den Rippen 88 gebildeten Wärmeabfuhrkanäle 89 sich im Kühlkörper 46 fortsetzen und somit über die ganze Kühlkörpereinheit 42 entlang der Achse 34 verlaufen.

In Figur 5 ist eine Schnittansicht durch einen Teil der Heizvorrichtungsanordnung 28 aus Figur 2 entlang der Linie V-V dargestellt. Es sind die Heizmittel 24 der Reihen 32.1 und 32.2 sowie die Kühlkörpereinheit 42 mit dem Kühlkörper 48 zu erkennen. Der Kühlkörper 48 bildet, wie oben beschrieben, die Wärmeaufnahmebereiche 61.1 , 62.2, die beidseitig des Kühlkörpers 48 jeweils zur Kühlung einer Reihe 31.1 bzw. 32.2 dienen. Ferner sind das Plateau 82, über welches die als Induktionsspulen ausgebildeten Heizmittel 24 angeordnet sind, und die die Wärmeabfuhrkanäle 89 bildenden Rippen 88 zu erkennen. Die Leistungseinheiten 26 sind über eine unterhalb des Kühlkörpers 48 angeordnete Leiter- platte 90 an eine nicht näher dargestellte Steuerelektronik der Heizvorrichtung 10 angeschlossen. Es ist ferner die Trägermatrix 38 zu sehen, welche Aufnahmebereiche 92 bildet, in welchen die Heizmittel 24 aufgenommen sind. Die Trägermatrix 38, der Kühlkörper 48 und die Leiterplatte 90 sind über nicht näher dargestellte Verbindungselemente mitein- ander verbunden. Durch die Anordnung der Heizmittel 24 über das Plateau 82 und die Anordnung der Leistungseinheiten 26 an den Wärmeaufnahmebereichen 61.1 , 61.2 des Kühlkörpers 48 sind die Leistungseinheiten 26 durch das Plateau 82 gegen das von den Heizmitteln 24 erzeugte Heizfeld teilweise abgeschirmt. Hierbei dienen Teilbereiche 94, 96 des Kühlkörpers 48, welche sich jeweils über den Bereich der Heizmittel 24 erstrecken, als Schutzmittel zum Schützen der Leistungseinheiten 26 gegen das Heizfeld. Die Teilbereiche 94, 96 entsprechen Bereichen des Kühlkörpers 48, die jeweils von einem Heizmittel 24 überlappt sind. Diese sind in der Figur schematisch durch gestrichelte Linien begrenzt.

Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Kühlungseinheit 40 mit der Lüftereinheit 62 und einer Kühlkörpereinheit 98. Merkmale der Kühlkörpereinheit 98, die Merkmalen der Kühlkörpereinheit 42 entsprechen, werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht beschrieben und sie werden in der Figur mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Kühlkörpereinheit 98 ist von einem einstückig ausgeführten Kühlkörper 100 gebil- det, welcher im montierten Zustand der Heizvorrichtungsanordnung 28 zur Kühlung der Reihen 32.1 , 32.2 von Heizmodulen 22 auf deren gesamter Länge dient. Hierbei bilden Seitenflächen des Kühlkörpers 100, die sich parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlkörpers 100 erstrecken, zwei Wärmeaufnahmebereiche, von welchen ein Wärmeaufnahmebereich 102.2 zur Kühlung der Reihe 32.2 in der Figur sichtbar ist. Der Wärmeauf- nahmebereich 102.2 und ein weiterer, in der Figur nicht sichtbarer Wärmeaufnahmebereich zur Kühlung der Reihe 32.1 , welcher von der dem Wärmeaufnahmebereich 102.2 gegenüber angeordneten Seitenfläche des Kühlkörpers 100 gebildet ist, bilden einen Wärmeaufnahmebereich 102, der zur Kühlung der Reihen 32.1 und 32.2 dient. Die Lüftereinheit 62 weist die Lüfter 66, 68 auf, die beidseitig des Kühlkörpers 100 angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform ist ein einstückiger Kühlkörper denkbar, welcher zur Kühlung von zumindest drei, insbesondere zumindest vier Reihen der Matrixanordnung vorgesehen ist. Eine Kühlkörpereinheit kann außerdem von einem einstückig ausgeführten Kühlkörper gebildet sein, der zur Kühlung zumindest eines überwiegenden Teils der Matrixanordnung von Heizmodulen 22, insbesondere zur Kühlung der ganzen Matrixanordnung vorgesehen ist.

In Figur 7 sind verschiedene Kombinationen von Absaug- und Abfuhrrichtungen von Luft für den Kühlluftstrom 76 mittels der Lüfter 66, 68 der Lüftereinheit 62 dargestellt. Dabei kann die Absaug- bzw. Abfuhrrichtung parallel oder senkrecht zur Haupterstreckungsrich- tung der Kühlkörpereinheit 42 ausgerichtet sein.

5

Bezugszeichen

10 Heizvorrichtung 50 Kühlkörper

12 Befestigungsrahmen 52 Kühlkörper

14 Kochplatte 54 Kontaktfläche

16 Bedienfeld 56 Kontaktfläche

18 Gegenstand 58.1 Seitenfläche

20 Gegenstand 58.2 Seitenfläche

22 Heizmodul 60.1 Seitenfläche

24 Heizmittel 60.2 Seitenfläche

25 Sensormittel 61 Wärmeaufnahmebereich

26 Leistungseinheit 61.1 Wärmeaufnahmebereich

27 Steuereinheit 61.2 Wärmeaufnahmebereich

28 Heizvorrichtungsanordnung 62 Lüftereinheit

30 Schaltmittel 64 Lüftereinheit

32 Reihe 66 Lüfter

32.1 Reihe 68 Lüfter

32.2 Reihe 70 Lüfter

32.3 Reihe 72 Lüfter

32.4 Reihe 74 Stirnfläche

34 Achse 76 Kühlluftstrom

36 Achse 78 Teilbereich

38 Trägermatrix 82 Plateau

40 Kühlungseinheit 84 Öffnung

42 Kühlkörpereinheit 86 Unterseite

44 Kühlkörpereinheit 88 Rippe

46 Kühlkörper 89 Wärmeabfuhrkanal

48 Kühlkörper 90 Leiterplatte 92 Aufnahmebereich

94 Teilbereich

96 Teilbereich

98 Kühlkörpereinheit

100 Kühlkörper

102 Wärmeaufnahmebereich

102.2 Wärmeaufnahmebereich

Claims

Patentansprüche

1. Heizvorrichtungsanordnung, insbesondere Induktionskochvorrichtungsanord- nung, mit einem Satz von Heizmodulen (22) und einer Kühlungseinheit (40) zur

Kühlung der Heizmodule (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungseinheit (40) wenigstens eine Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) aufweist, die zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen (22) dient.

2. Heizvorrichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) einen zusammenhängenden Wärmeaufnahmebereich (61.1 , 61.2; 102.2) zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen (22) bildet.

3. Heizvorrichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) einen Wärmeaufnahmebereich (61.1 , 61.2; 102.2) bildet, der zur Kühlung zumindest einer Reihe (32.1 , 32.2, 32.3, 32.4) von wenigstens drei Heizmodulen (22) dient.

4. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) einen Wärmeaufnahmebereich (61 ; 102) bildet, der zur Kühlung von zumindest zwei Reihen (32.1 , 32.2, 32.3, 32.4) von Heizmodulen (22) dient.

5. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörpereinheit (98) als einstückiger Kühlkörper (100) ausgebildet ist.

6. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge- kennzeichnet durch eine Steuereinheit (27), die dazu vorgesehen ist, abhängig von einer Position eines zu heizenden Gegenstands (18, 20) relativ zu den Heizmodulen (22) eine zum Heizen des Gegenstands (18, 20) ausgebildete Heizgruppe von Heizmodulen (22) zu bilden.

7. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmodule (22) jeweils ein Heizmittel (24) und eine Leistungseinheit (26) zur Leistungsversorgung des Heizmittels (24) aufweisen und die Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) einen Wärmeaufnahmebereich (61 ; 102) bildet, der zur Kühlung der Leistungseinheiten (26) dient.

8. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörpereinheit (42) einen Teilbereich (94, 96) bildet, welcher als Schutzmittel zum Schützen zumindest eines Teils wenigs- tens eines der Heizmodule (22) gegen ein elektromagnetisches Feld dient.

9. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörpereinheit (42; 98) zumindest einen Wärmeabfuhrkanal (89) bildet.

10. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungseinheit (40) eine Lüftereinheit (62, 64) aufweist, welche im Zusammenwirken mit der Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) zur Kühlung von zumindest drei Heizmodulen (22) vorgesehen ist.

11. Heizvorrichtungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftereinheit (62, 64) im Zusammenwirken mit der Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) zur Kühlung einer Reihe (32.1 , 32.2, 32.3, 32.4) von zumindest drei Heizmodulen (22) dient.

12. Heizvorrichtungsanordnung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftereinheit (62, 64) im Zusammenwirken mit der Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) zur Kühlung von zumindest zwei Reihen (32.1 , 32.2, 32.3, 32.4) von Heizmodulen (22) dient.

13. Heizvorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftereinheit (62, 64) zwei Lüfter (66, 68, 70, 72) aufweist, die beidseitig der Kühlkörpereinheit (42, 44; 98) angeordnet sind.

14. Heizvorrichtung, insbesondere Induktionskochvorrichtung, mit einer Heizvorrich- tungsanordnung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.