AT515472A1 - Insulated cooking device to reduce energy consumption and automation - Google Patents

Abstract

Es wird eine isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfs und zur Automatisierung vorgestellt, die sich durch eine Umwandlung in Wärme innerhalb der isolierten Hülle und Übertragung von Messdaten nach außen auszeichnet. Die Vorrichtung kann sowohl mit einer induktiven Energieumwandlung als auch mit einem eingebetteten elektrischen Widerstand gefertigt werden, wobei bei beiden Varianten eine Temperaturführung möglich ist. Die Induktionsvariante erlaubt einen Einsatz intelligenter Energie aus dem Feld erntender Sensoren zur drahtlosen Datenübertragung.An isolated cooking appliance for reducing energy consumption and automation is presented, which is characterized by a conversion into heat within the insulated casing and transmission of measured data to the outside. The device can be manufactured both with an inductive energy conversion and with an embedded electrical resistance, wherein a temperature control is possible in both variants. The induction version allows the use of intelligent energy from the field harvesting sensors for wireless data transmission.

Description

Die Erfindung betrifft eine isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung. CN2662778 zeigt eine trennbare Verbindung zur Stromübertragung für einen Wassererhitzer. So genannte drahtlose Wasserkocher wie in CN201160769(Y) gezeigt, benutzen konzentrische Kontakte, diese werden auch in KR101265584 (Bl) für eine Kabelverbindung benutzt. EP 1816659 Al zeigt eine induktive Stromübertragung zu Küchengeräten wobei die Umwandlung in Wärme über einen Widerstand erfolgt. Lösungen bei denen Daten aus der isolierten Vorrichtung über die Stromleitung übertragen werden um die Leistung zu schalten erfordern zwei teure Modems.The invention relates to an insulated cooking device for reducing energy consumption and automation. CN2662778 shows a disconnectable power transmission connection for a water heater. So-called wireless water heaters as shown in CN201160769 (Y) use concentric contacts, these are also used in KR101265584 (Bl) for a cable connection. EP 1816659 Al shows an inductive power transmission to kitchen appliances wherein the conversion to heat is via a resistor. Solutions that transfer data from the isolated device over the power line to switch power require two expensive modems.

Die drahtlose Übertragung von Messdaten mittels thermoelektrischer Stromerzeugung zeigt DE102010031135 (Al), EP2510413 (Al) nutzt einen akustischen Sensor.The wireless transmission of measured data by means of thermoelectric power generation shows DE102010031135 (A1), EP2510413 (A1) uses an acoustic sensor.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Kochvorgang sicher und effizient durchzuführen, wobei Kochtöpfe in die Vorrichtung gestellt und diese Vorrichtung verschlossen werden kann um die Wärmeverluste zu minimieren. Die technische Aufgabe ist es die Energie verlustarm in die Vorrichtung zu übertragen, und dabei durch die Übertragung von Informationen zum Kontroller für die Energieübertragung eine Automatisierung zu ermöglichen, also eine Einhaltung einer bestimmten Temperatur über einen bestimmten Zeitraum. Durch die nach dem Aufheizen geringen Wärmeverluste ist mindestens eine zweite Leistungsstufe bzw. eine stufenlose Regelung sinnvoll. Bei einer Vakuumisolierung wäre es auch denkbar die Energieversorgung nach dem Aufheizen ganz einzustellen und den betrieb einer Kochkiste zu simulieren. Vorteil einer integrierten Beheizung des Kochbehälters ist die Möglichkeit den Kochvorgang über einen Timer zeitverzögert zu starten.The object of the invention is to perform a cooking process safely and efficiently, with cooking pots placed in the device and this device can be closed to minimize heat loss. The technical task is to transfer the energy into the device with little loss, thereby enabling automation by transmitting information to the controller for the transmission of energy, ie maintaining a certain temperature over a certain period of time. Due to the low heat losses after heating, at least a second power stage or a stepless control makes sense. In a vacuum insulation, it would also be conceivable to completely stop the power supply after heating and to simulate the operation of a cooking crate. The advantage of an integrated heating of the cooking container is the possibility to start the cooking process via a timer with a time delay.

Die gegenständliche Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Energieumwandlung in Wärme in der Vorrichtung selbst innerhalb der isolierten Hülle erfolgt, wobei die Übertragung drahtlos oder über elektrische Verbindungen erfolgen kann. Zusätzlich wird bei einer Ausführung der Vorrichtung ohne eigenen Kontroller in der Vorrichtung ein der Innentemperatur bzw. optional dem Innendruck proportionales Signal nach außen geführt. Damit ist es möglich verschiedene Geräte auf die Basis aufzusetzen, welche den Kontroller beinhaltet da die Lebensdauer der Basis höher ist u.a. da sie nicht abgespült wird.The objective object is achieved in that the energy conversion takes place in heat in the device itself within the insulated shell, wherein the transmission can be done wirelessly or via electrical connections. In addition, in one embodiment of the device without own controller in the device, a signal of the internal temperature or optionally the internal pressure proportional signal is led to the outside. This makes it possible to set up different devices on the base, which includes the controller because the lifetime of the base is higher u.a. because it is not rinsed off.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Zeichnungen näher erläutert, wobei Fig. 1 die Vorrichtung im Ganzen zeigt, Fig. 2 eine isolierende Bodenplatte und innen liegende magnetische Scheibe zur Stromübertragung. Fig. 3 zeigt die Anordnung einer Stromübertragung, Fig. 4 vergrößert und Fig. 5 in quadratischer Form. Fig. 6 schlussendlich zeigt die Wärmeabgabe- und -leitvorrichtung in der Vorrichtung.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment according to the drawings, wherein Fig. 1 shows the device as a whole, Fig. 2 shows an insulating bottom plate and inner magnetic disc for power transmission. Fig. 3 shows the arrangement of a power transmission, Fig. 4 enlarged and Fig. 5 in a square shape. Fig. 6 finally shows the Wärmeabgabe- and -leitvorrichtung in the device.

Die Vorrichtung umfasst einen isolierten Behälter 1 mit zugehörigem dicht schließendem isoliertem Deckel 3, worin ein herkömmlicher Topf eingestellt werden kann. Der Boden der Vorrichtung 1 ist auf der Innenseite der Isolierung mit einer ferromagnetischen Platte 2 ausgelegt, wenn einen induktive Übertragung vorgesehen ist. Um eine Temperaturexkursion zu vermeiden ist eine Rückmeldung an die Induktionskochplatte nötig, da durch die Isolierung die Glasplatte des Herdes kalt bleiben würde. Im einfachsten Falle wird im Zentrum die Temperatur über den Sensor der Kochstelle herausgeführt, wodurch jedoch Wärmeverluste entstehen. Eine über einen thermoelektrischen Generator betriebene Elektronik oder ein induktiv mit Energie versorgter intelligenter Sensor (der mehr Strom verbrauchen kann als ein SmartLabel) könnte eine drahtlose Übertragung von Daten aus der Vorrichtung heraus bewerkstelligen. Werden autarke Induktivkochfelder benutzt kann eine Sicherheitsabschaltung über einen in die Stromzuführung zum Kochfeld geschalteten Unterbrecher erfolgen, der die drahtlos übertragene Temperatur aus der Vorrichtung ausliest. Dabei ist kein SmartLabel erforderlich, da die zur Verfügung stehende Energie hoch ist und leicht in ein drahtloses Messgerät eingekoppelt werden kann, wo es auch beispielsweise über einen Doppelschicht Kondensator speicherbar ist. Damit ist eine Nutzung der Vorrichtung auch bei nicht kompatiblen Kochfeldern möglich. Die induzierte Spannung kann genügend Energie erzeugen um im Innenraum nicht nur die Temperatur, sondern auch den Druck messen und drahtlos z.B. über 13,56 MHz, 433 MHz oder 2,4 GHz über eine kurze Distanz heraus senden zu können. Es ist dabei zu berücksichtigen ist dass es sich um einen faradayschen Käfig handelt und es sind daher bei der Vorrichtung nicht ferromagnetische Materialien und für die drahtlose Übertragung höhere Frequenzen zu bevorzugen.The device comprises an insulated container 1 with associated tight-fitting insulated lid 3, wherein a conventional pot can be adjusted. The bottom of the device 1 is designed on the inside of the insulation with a ferromagnetic plate 2, when an inductive transmission is provided. In order to avoid a temperature excursion, feedback to the induction hotplate is necessary as the glass plate of the cooker would remain cold due to the insulation. In the simplest case, the temperature in the center is led out via the sensor of the hotplate, which, however, causes heat losses. An electronics powered by a thermoelectric generator or an inductively powered smart sensor (which may consume more power than a smart label) could accomplish wireless transmission of data out of the device. If self-sufficient inductive hobs are used, a safety shutdown can take place via a breaker connected to the power supply to the cooktop, which reads out the wirelessly transmitted temperature from the device. No SmartLabel is required because the available energy is high and can be easily coupled into a wireless meter, where it can also be stored, for example, via a double-layer capacitor. This makes it possible to use the device even with non-compatible hobs. The induced voltage can generate enough energy to measure not only the temperature but also the pressure in the interior, and wirelessly e.g. transmit over 13.56 MHz, 433 MHz or 2.4 GHz over a short distance. It should be noted that it is a Faraday cage and therefore it is in the device not ferromagnetic materials and for wireless transmission higher frequencies to be preferred.

Bei einer Stromübertragung über eine Kupplung 5, können Phase und Nullleiter 5b und 5a innen liegen und die Erde 5c außen, wobei diese beim Aufsetzen zuerst eingreifen sollte. Eine Übertragung der fühlbaren Temperatur wäre mittels Wärmeleiter konduktiv über die Erde möglich.In a current transmission via a coupling 5, phase and neutral conductors 5b and 5a can be inside and the earth 5c outside, which should first engage when placing. A transmission of the sensible temperature would be conductively conductive via heat conductor over the earth.

Bei einer quadratischen Ausführung, der Kupplung ist eine durch eine unsymmetrische Ausführung verwechslungsfreie Anordnung der Erde 5c und einer Datenleitung 5d möglich.In a square design, the coupling is a mistaken by an asymmetrical design arrangement of the earth 5c and a data line 5d possible.

Bei der resistiven Stromerzeugung in der Vorrichtung wird über eine gute Wärmeverteilung 7 auf eine möglichst niedrige Bodentemperatur geachtet. Dazu werden auch Wärmewiderstände 7a eingeführt.In the resistive power generation in the device is paid attention to a very low soil temperature over a good heat distribution. For this purpose, thermal resistances 7a are also introduced.

In Fig. 7 wird gezeigt wie die beiden unterschiedlichen Umsetzungen auf ein Prinzip zurückgeführt werden können. Energie wird erst innerhalb der isolierten Kochvorrichtung in Wärme umgewandelt. Der Kontroller für die Energiezufuhr befindet sich außerhalb, womit verschiedene Kochvorrichtungen benutzt werden können sofern die Schnittstellen interoperabel sind. Es sind zwei Lösungen angedacht:In Fig. 7 shows how the two different reactions can be attributed to a principle. Energy is only converted into heat within the insulated cooking device. The power supply controller is located outside, allowing various cooking devices to be used as long as the interfaces are interoperable. Two solutions are planned:

Fig. 8 zeigt den Spezialfall einesFig. 8 shows the special case of a

Induktionskochfeldes, wobei die Wärme im Kochbehälter entsteht und das Wechselfeld (strichliert) auch benutzt wird um mindestens einen Sensor mit Strom zu versorgen, sodass diese drahtlos die Informationen an den Kontroller des Induktions-Kochfeldes zurückliefern können. In Fig. 9 wird die elektrische Energie über eine Kupplung in die Vorrichtung eingebracht und die Temperatur über einen Temperaturleiter herausgeführt. Zusätzlich erfolgt eine Absicherung über eine Schmelzsicherung, die bei einer bestimmten Temperatur den Stromkreis unterbricht. In Fig. 10 wird der Sensor über den Stromkreis mit versorgt und übermittelt die Informationen drahtlos an den außen liegenden Kontroller. In Fig. 11 befindet sich der Kontroller in der Kochvorrichtung.Induction cooktop, where the heat is generated in the cooking container and the alternating field (dashed) is also used to power at least one sensor so that they can wirelessly return the information to the controller of the induction cooktop. In Fig. 9, the electrical energy is introduced via a coupling in the device and the temperature led out via a temperature conductor. In addition, a fuse is provided by a fuse, which interrupts the circuit at a certain temperature. In Fig. 10, the sensor is supplied via the circuit with and transmits the information wirelessly to the external controller. In Fig. 11, the controller is in the cooking apparatus.

Claims (10)

Patentansprüche 1. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Energiezufuhr in eine isolierenden Hülle erfolgt und b. die Temperatur in der Vorrichtung von außen bestimmt wird.1. Insulated cooking device for reducing energy consumption and automation, characterized in that a. the energy is supplied to an insulating sheath and b. the temperature in the device is determined from the outside. 2. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, zusätzlich der Innendruck von außen bestimmt wird.2. Insulated cooking device for reducing the energy demand and automation according to claim 1, characterized in that in addition the internal pressure is determined from the outside. 3. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Energiezufuhr in die Vorrichtung über Induktion erfolgt.3. Insulated cooking device for reducing energy consumption and automation, according to one of claims 1 or 2, characterized in that the energy is supplied to the device via induction. 4. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Energiezufuhr über eine außen an der Vorrichtung angebrachte Kupplung und einen damit verbundenen innerhalb der Vorrichtung liegenden elektrischen Widerstand erfolgt.4. Insulated cooking device to reduce energy consumption and automation, according to one of claims 1 or 2, characterized in that the energy is supplied via an externally attached to the device coupling and an associated electrical resistance within the device. 5. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die Temperatur drahtlos aus dem Innenraum der Kochvorrichtung ausgelesen wird und von einem Regler zur Steuerung des Induktions-Kochfeldes benutzt wird.5. Insulated cooking device for reducing energy consumption and automation, according to claim 3, characterized in that the temperature is read out wirelessly from the interior of the cooking device and is used by a controller for controlling the induction hob. 6. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein intelligenter Sensor Energie aus der Induktion für die Messung und drahtlose Übertragung mindestens der Temperatur nach außen benutzt.An insulated cooking appliance for reducing energy demand and automation, according to either of claims 3 or 5, characterized in that an intelligent sensor uses energy from the induction for the measurement and wireless transmission of at least the temperature to the outside. 7. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass der elektrische Widerstand (7) über eine externe Vorrichtung geschaltet wird, die die Temperatur im Inneren des isolierten Raumes über eine thermische Brücke bestimmt.7. Insulated cooking device for reducing energy consumption and automation, according to claim 4, characterized in that the electrical resistance (7) is connected via an external device which determines the temperature inside the insulated space via a thermal bridge. 8. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die der Vorrichtung übergebene Spannung extern in Abhängigkeit von der gemessenen Innentemperatur geregelt wird.8. Insulated cooking device for reducing the energy demand and for automation according to claim 7, characterized in that the device supplied voltage is controlled externally in dependence on the measured internal temperature. 9. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach einem der Ansprüche 4,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Widerstand in einen gut wärmeleitenden Mantel 7 eingebettet ist dessen Breite in Richtung der wärmeabgebenden Topfbodens zunimmt und b. der Mantel über einen Bereich mit geringer Leitfähigkeit 7a verfügt, der dem direkten Wärmefluss zum Boden bremst.9. Insulated cooking device for reducing energy consumption and for automation, according to one of claims 4, 7 or 8, characterized in that a. the resistor is embedded in a good heat-conducting jacket 7 whose width increases in the direction of the heat-emitting pan bottom and b. the jacket has a region of low conductivity 7a, which brakes the direct heat flow to the ground. 10. Isolierte Kochvorrichtung zur Verringerung des Energiebedarfes und zur Automatisierung, nach einem der Ansprüche 4, 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass a. eine Schmelzsicherung eine Temperaturexkursion im Inneren der isolierten Vorrichtung verhindert. b. ein Überdruckventil ein Bersten und schlagartigen Dampfaustritt verhindert.10. Insulated cooking device for reducing energy consumption and automation, according to one of claims 4, 7 to 9, characterized in that a. a fuse prevents a temperature excursion inside the insulated device. b. a pressure relief valve prevents bursting and sudden escape of steam.