EP0637898A1 - Arbeitsplattenkochfeld - Google Patents

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EP0637898A1
EP0637898A1 EP94107945A EP94107945A EP0637898A1 EP 0637898 A1 EP0637898 A1 EP 0637898A1 EP 94107945 A EP94107945 A EP 94107945A EP 94107945 A EP94107945 A EP 94107945A EP 0637898 A1 EP0637898 A1 EP 0637898A1
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EP
European Patent Office
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hob
stone
worktop
induction
control
Prior art date
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EP94107945A
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English (en)
French (fr)
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EP0637898B1 (de
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Kolja Kuse
Eduard Schramm
Paul Dr. Grohs
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Original Assignee
Individual
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Priority to EP94107945A priority patent/EP0637898B1/de
Priority to DE59400190T priority patent/DE59400190D1/de
Priority to ES94107945T priority patent/ES2086977T3/es
Publication of EP0637898A1 publication Critical patent/EP0637898A1/de
Priority to PCT/EP1995/001858 priority patent/WO1995033359A1/de
Priority to US08/596,335 priority patent/US6080975A/en
Priority to AU25648/95A priority patent/AU2564895A/en
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    • 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. Specifically, the invention relates to the design of a kitchen worktop as a hob, which combines the functions of a stove 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.
  • 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 magnetic induction method makes it possible to pass through a suitable medium, e.g. Glass ceramic to transfer energy.
  • a suitable medium e.g. Glass ceramic
  • This method makes use of modern induction hobs by generating a magnetic flux through a glass ceramic plate in a suitable pot material, which heats the pot directly and thus no longer transfers the heat from the hob to the pot, but on the contrary, the heat inside Pot is generated itself and only then radiates residual heat back onto the hob.
  • this method on the one hand achieves a significant reduction in the total heat loss generated during the cooking process.
  • much more important for the cooking itself is the fact that a change in the induction flow, just like in gas cooking, has a spontaneous effect on the change in the energy supplied.
  • 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 hob 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 hob as a worktop, is able to co-operate the worktop areas to the right and left of the hob to connect the actual hob to 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 temperature monitoring of cooking processes on the hob , which are already used today 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 short distance from the surface to generate the magnetic flux density in the pot which is necessary for the transmission of the power .
  • the pot is simply placed on the granite plate for cooking. This location can be marked on the plate with a suitable marking, for example a limited number of small metallic spacers, which are embedded in the granite surface and provide thermal insulation with the aid of air. Alternatively, removable spacers can be used. If the thermal load-bearing capacity of the granite used in each case permits this, it is also possible to dispense with such spacers.
  • 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 cooktop can then be used as a working area using all the advantages of the stone material.
  • Another advantage is the better heat distribution, since in contrast to thin glass ceramic fields, the heat is typically not only horizontally but also vertically dissipated in the stone, which is typically 4 centimeters thick, which results in a reduction in the temperature at the surface.
  • the reduction in surface temperature can be achieved by introducing the above Spacers are also supported. This keeps the zones around the pot lukewarm.
  • These comparatively low temperatures on the hob allow the use of temperature measuring devices on the hob without damaging the supply line required for the measurement by means of a temperature sensor due to thermal overload.
  • This temperature measurement signal can be fed into a control circuit which enables automatic temperature monitoring or control under computer control. When using a freely programmable computer control, it is possible to automatically carry out cooking processes and to save temperature changes to be carried out on suitable electronic media and, if necessary, to reproduce them identically.
  • the result is a stove that can be used universally with additional functions thanks to the new feature of full integration in the kitchen worktop.
  • the effort for maintenance and cleanliness is reduced and additional working space is gained while increasing the service life of the surface.
  • milling (o) is first introduced into the stone slab (1) at the intended locations, the diameter of which is adapted 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.
  • the wall thickness should not fall below a certain value (7 mm for most types of granite).
  • the milling In order to support a favorable pressure and tensile stress distribution when the stone is heated, the milling should have rounded edges to avoid notching.
  • the radius of curvature 'r' depends on the thickness of the granite slab used and the individual shape of the slab.
  • An alternative to counteract the high mechanical stress of the stone under the influence of heat and thus prevent cracking is a sandwich construction, in which e.g. a continuous, approx. 3 mm thick, carbon fiber plastic plate (17) is glued between two granite plates of the same thickness.
  • 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 typically runs radially to the center of the hob, the direction of the carbon fiber course should therefore, if possible, 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.
  • the coil (2) itself is glued together with a thin mica disc (3) with a temperature-resistant casting compound (9), for example epoxy resin with carbon fiber insert.
  • 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 the potting compound and carbon fiber (9), which after the Hardening 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.
  • connection (4) of the induction coil, as well as any other electrical lines required, such as for connecting a temperature sensor to avoid excess temperature in the stone, are either led out through the separation gap between the worktop and inlet or through a hole in the inlet and fed to control electronics.
  • the coil is provided with ferrite cores (8) on the underside.
  • the commercially available control unit for the induction coil is installed in a space-saving manner at any location, regardless of the location of the cooker, even as far away from it as possible due to the development of heat, and is regulated by a commercially available personal computer (PC) used as an on-board computer (15).
  • PC personal computer
  • the controlled variable is the signal supplied by a temperature sensor (13) placed in the food to be cooked, which signal is fed to the PC using a conventional A / D converter (16).
  • the control panel of the cooker with the temperature controls provided for manual operation is in turn installed at a suitable location in the kitchen, regardless of the location of the control electronics, preferably in the extractor hood located above the hob.
  • an optional, removable and, as shown in FIG. 3, appropriately shaped child safety bracket (14) is attached to the washers (12) under the kitchen worktop.
  • FIGS. 1 and 2 A preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2. It designates (1) the stone slab with milling, (2) the induction coil with mica slab (3) and electrical connections (4), (5) the stabilizing stone inlet and the metal fittings (6) embedded in the granite slab (1), (11) and (12).
  • Fig. 2 also shows the optional reinforcement with dashed carbon fiber insert (17).
  • Fig. 3 shows the granite slab with the spacers (7) and the child safety bar (14) from above.
  • Fig. 4 shows the inserted metal fittings for stabilizing the stone in section from the side with the attachment of the child safety bracket under the granite slab.

Abstract

In der Küchentechnik haben in der jüngeren Vergangenheit, bedingt durch die Verwendung anderer Werkstoffe und Technologien, neue Verfahren Einzug gehalten. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine Kombination dieser neuen Verfahren eine neue Qualität der Haltbarkeit und Funktionalität des vorhandenen Küchenarbeitsplatzes zu schaffen. Dieses Ziel wird durch die vollständige Integration einer induktiven Kochstelle in eine durchgehende Küchenarbeitsplatte erreicht. Durch die Verwendung von Stein sowohl für die Küchenarbeitsplatte als auch für die Herdauflage, wird eine homogene Oberfläche geschaffen, die sowohl als durchgehender Arbeitsplatz für ungehindertes Wirtschaften, als auch als Kochfeld benutzt werden kann. Gleichzeitig wird durch den Stein eine robuste und unempfindliche Oberfläche für Küchenherde geschaffen. Durch die Erfindung wird ebenfalls eine Reduzierung der Oberflächentemperatur des Kochfeldes erzielt, welche die Möglichkeit der gefahrlosen Temperaturmessung auf dem Kochfeld, bzw. in den Kochtöpfen schafft, so wie sie bereits in modernen Backöfen verwendet wird, um nunmehr auch auf Kochherden Kochvorgänge zu überwachen, zu kontrollieren, ggf. per Computer zu steuern oder zu regeln. Das Kochfeld wird dabei so vollkommen in die Arbeitsplatte aus Granit integriert, daß eine nahtlose und durch die fehlenden Übergänge leicht zu reinigende, durchgehende Oberfläche entsteht. Das eigentliche Kochfeld kann als Arbeitsfläche unter Nutzung aller Vorteile des Werkstoffes Granit Verwendung finden, solange es nicht zum Kochen benutzt wird. Somit kann das Kochfeld zur Arbeitsplatte und entspechend umgekehrt die Arbeitsplatte zum Kochfeld werden. Zu diesem Zweck wird in eine Küchenauflage aus Stein (1) eine Ausfräsung (o) von unten 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 Druchführung computergesteuerter Kochrezepte sowie die Erstellung elektronischer Kochbücher ermöglicht, die auf elektronischen Datenträgern im Handel erhältlich werden können. Das beschriebene Kochfeld bewahrt dabei alle Vorteile der für das professionelle Kochen verwendeten Gasherde sowie moderner Induktionsherde, bei gleichzeitiger Erhöhung der Beständigkeit, Verringerung des Reinigungsaufwandes und gefahrlosem Regeln der Energiezufuhr durch Reduktion der Oberflächen-Temperatur. So wird ein zusätzliches Potential für die Weiterentwicklung der Funktionalität von Herden und der kontrollierten und gezielten Wärmezufuhr bei der Zubereitung von Speisen geschaffen. Einmal gemachte Kocherfahrungen können archiviert und exakt reproduziert werden. Somit ist es möglich, im Zeitalter der Informationstechnik durch Zugriff auf bisher nicht archivierbare Daten nunmehr elektronische Kochbücher zu entwickeln und somit Erfahrungen in einer Form weiterzugeben, die bisher nicht praktiziert wird. <IMAGE> <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Küchentechnik. Speziell bezieht sich die Erfindung dabei auf die Ausführung einer Küchenarbeitsplatte als Kochfeld, welche die Funktionen von Kochherd und Arbeitsplatte 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.
  • 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 Wärmeverteilung 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 Temperaturregelung.
  • Seit jeher ist die offene Flamme die wichtigste Quelle für die beim Kochen benötigte Wärmezufuhr.
  • 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 herkömmlichen Elektroplatten- oder Glaskeramik-Kochfeld, bedingt durch das Nachheizen der erwärmten Elektro-Spiralen, nicht möglich. Das 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 Fettgehalt gewünscht wird.
  • Gasherde haben trotz Ihrer Unverzichtbarkeit beim Kochen den Nachteil, daß zum Erzeugen der Flamme auf dem Kochfeld erheblicher mechanischer Aufwand betrieben werden muß, um eine unfallsichere 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 (Brenner, Mulde) und das zum Positionieren der Töpfe auf der Flamme benötigte Gitter nur schwierig und zeitintensiv zu reinigen.
  • Das Festbrennen der Speisereste und Fette findet ebenfalls beim Elektroherd, wie auch bei Glaskeramik-Kochfeldern statt, die bei längerfristigem 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 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 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.
  • Der magnetische Fluß wird beim Induktionsherd durch eine einfache Spule erzeugt, die von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen wird. Über eine geeignete handelsübliche elektronische Schaltung kann die Energiezufuhr sehr feindosiert geregelt werden.
  • 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.
  • 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 gleichzeitiger Reduktion des Reinigungsaufwandes einfacher bedienbar zu machen. Die Integration von Komponenten mit unterschiedlichen Funktionen 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 verschiedenen Küchengeräte.
  • Ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung moderner Küchentechnik war die Einführung heute bereits standardmäßig verwendeter Küchenarbeitsplatten, die durchgehend über die verschiedenen Unterbauten wie Schränke, Kühlschränke, Wasch- oder Spülmaschinen hinweg eine homogene Oberfläche zum freien Wirtschaffen zur Verfügung stellen und aufgrund des Fehlens von störenden Ecken, Kanten und Sparten einfach zu reinigen sind. Außerdem wird eine überschaubare und flexibel organisierbare Küchenbedienung möglich.
  • 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 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.
  • 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 Übergänge schafft, vor allem aber aufgrund der relativ empfindlichen Oberfächen von Glaskeramik den Benutzer daran hindert, das Kochfeld 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 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 Beanspruchbarkeit 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.
  • 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 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 thermische Isolierung mit Hilfe des Mediums Luft herstellen. Als Alternative 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 Hitzeeinwirkung zu schützen, wird für mechanische Stabilisierung durch eine geeignete Armierung gesorgt. Die durch diese Ausführung von Induktions-Kochfeldern bedingte, geringe Wärmeentwicklung auf der Kochfeld-Oberfläche läßt die gefahrlose Verwendung von Temperatur-Meßeinrichtungen auf dem Kochfeld, d.h. im Gargut selbst zu, und ermöglicht 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 Unempfindlichkeit gegen Verschmutzen und der nahtlosen Oberfläche sehr einfach zu reinigen ist. Anschließend kann das eigentliche Kochfeld unter Nutzung aller Vorteiledes Steinmaterials als Arbeitsfeld verwendet werden.
  • Beschädigungen der Oberfläche durch Einbrennen, Kratzen und insbesondere Stoßen sind im Gegensatz zu den bisher bei Induktions-Kochfeldern verwendeten Glaskeramik-Oberflächen aufgrund der Härte des Granits nicht gegeben.
  • 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 weitergeleitet wird, was eine Reduzierung der Temperatur an der Oberfläche 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 Temperatur-Meßsignal kann in einen Regelkreis geführt werden, der eine automatische Temperatur-Überwachung oder -Regelung computergesteuert ermöglicht. Bei Verwendung einer freiprogrammierbaren Computer-Steuerung wird es somit möglich, Garvorgänge automatisch durchzufahren und auszuführende Temperatur-Veränderungen auf geeigneten elektronischen Medien abzuspeichern und ggf. identisch zu reproduzieren.
  • Der so entstandene Küchenarbeitsplatten-Herd aus Stein (Steinherd) verbindet zwei wesentliche Vorteile im Stand moderner Küchentechnik 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,
    • 2. den Vorteil der hohen Beanspruchbarkeit und Pflegeleichtigkeit einer durchgehenden, nicht durch die üblichen Übergänge zum Kochfeld unterbrochenen, Küchenarbeitsplatte aus Granit und
    • 3. den Vorteil, nun auch wie in Backöfen auf dem Kochfeld die Verwendung rückgekoppelter Temperaturmessung und damit Regelung des Garvorgangs einzuführen.
  • 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 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 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 Durchmesser dem Durchmesser der verwendeten Induktionsspulen (2) angepaßt sind. Die verbleibende Wandstärke der Arbeitsplatte zur Oberfläche hin ist so gewählt, daß einerseits eine möglichst hohe Energieübertragung auf den Metalltopf erfolgen kann und andererseits eine ausreichende mechanische Festigkeit des Steins im Bereich der Ausfräsung gewährleistet ist. Um diese Festigkeit beim Werkstoff Granit noch zu 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 'r' richtet sich dabei nach der Dicke der verwendeten Granitplatte und der jeweiligen individuellen Form der selben. Die Berechnung einer optimalen Spannungsverteilung in Abhänigkeit von 'r' und den sonstigen geometrischen Abmessungen erfolgt mit Hilfe von numerischen Computer-Simulationsprogrammen, basierend auf der Methode der Finiten Elemente (z.B. das Programmpaket MARC). Diese Berechnung ist unter Umständen maßgeblich für die jeweils individuelle Ausführung der Erfindung unter Berücksichtigung der mechanischen Festigkeit der Arbeitsplatte unter Hitzeeinwirkung.
  • 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 vorgespannt, um die im Betrieb auftretenden thermischen Spannungen in der Granitplatte 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) zwischen zwei gleichdicke Granitplatten geklebt wird. Carbonfaserverbund-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 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 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 (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 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 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.
  • 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 Arbeitsplatte 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 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) 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 Steuerelektronik an einem geeigneten Ort in der Küche installiert, vorzugsweise in der sich oberhalb des Kochfeldes befindlichen Dunstabzugshaube. Um die Benutzbarkeit der Steinoberfläche als Arbeitsfläche nicht durch Armaturen zu stören, wird ein optionaler, abnehmbarer und, wie in Fig. 3 gezeigt, entsprechend geformter Kindersicherungsbügel (14) an den Unterlegscheiben (12) unter der Küchenarbeitsplatte befestigt.
  • Zur Veranschaulichung ist in Fig. 1 und Fig. 2 eine bevorzugte Ausführung der Erfindung schematisch dargestellt. Darin bezeichnen (1) die Steinplatte mit Ausfräsung, (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).
  • Fig. 2 zeigt ebenfalls die optionale Armierung mittel Carbonfasereinlage (17) gestrichelt.
  • Fig. 3 zeigt die Granitplatte mit den Abstandhaltern (7) und den Kindersicherungsbügel (14) von oben. Fig. 4 zeigt die eingebrachten metallischen Armaturen zur Stabilisierung des Steins im Schnitt von der Seite mit der Befestigung des Kindersicherungsbügels unter der Granitplatte.

Claims (7)

  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 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 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 Arbeitsplatte, 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 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 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 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 Zuleitung über Kabel ein 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 Steuergerät der 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 die Steuerelektronik Koch-Programme in Verbindung mit dem in Anspruch 4 beschriebenen Prinzip automatisch wiederholt werden können.
  6. Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungs-Panel für den manuellen Betrieb des Steuergerätes ortsunabhängig vom Kochfeld und vom Gehäuse der Steuerelektronik, vorzugsweise in der Dunstabzugshaube, angebracht wird. Dieses Bedienungspanel erlaubt zusätzlich die Bedienung der Funktionen eines Bordcomputers nach Anspruch 5 und trägt ein für den Computer benötigtes LDC-Display als Monitor. Der Bordcomputer sorgt dabei freiprogrammierbar für die in Anspruch 4 beschriebene Regelung.
  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.
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