Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kochpfanne mit einer Temperaturregeleinrichtung mit einem Temperaturreg ler und einem unter dem Pfannenboden an diesem angeordneten, elektrischen Heizelement mit einem Temperaturfühler, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Bekannte Kochpfannen dieser Art sind mit elektrischen Drahtheizkörpern versehen, die in eine Isolierschicht eingebettet und durch einen einstellbaren Thermostaten steuerbar sind.
Derartige Pfännen weisen meist eine grosse thermische Masse auf, die lange Aufwärmzeit und ein hohes Mass an Nachwärme mit sich bringt, die nicht ausgenützt werden kann.
Diese thermische Trägheit bringt mit sich, dass die Regelung bei solchen Pfannen unbefriedigend ist.
Zweck der Erfindung ist es den angegebenen Nachteil zu beheben.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Kochpfanne mit einer Temperaturregeleinrichtung zu schaffen, womit thermische Trägheit vermindert und der Wirkungsgrad der Heizanordnung erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs genannten Kochpfanne erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Heizelement aus einer geschlitzten Metallfolie und einer dieselbe tragenden und schützenden Folie aus Kunststoffmaterial, die an der Aussenseite des Pfannenbodens angebracht ist, besteht.
Ein Verfahren zur Herstellung der Kochpfanne ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement mit der Folie aus einem nicht ausgehärteten Kunststoffmaterial gegen die Aussenseite des Pfannenbodens gelegt wird und dass dem Heizelement Druck und Wärme zugeführt werden, um das Kunststoffmaterial vollständig auszuhärten.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Kochpfanne gemäss der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Kochpfanne im Schnitt, versehen mit Folienelement,
Fig. 2 einen Ausschnitt des Bodens in der Kochpfanne im Schnitt,
Fig. 3 die Kochpfanne von unten gesehen mit teilweise sichtbarem Folienelement,
Fig. 4 eine Variante der Ausführung (teilweise abgedeckt) des Folienelements nach Fig. 3,
Fig. 5 ein Blockschema der Regelkreise.
Die Kochpfanne 1 weist zweckentsprechend einen plangedrehten Aluminium-, Stahl- oder Kupferboden 2 auf, ausserhalb dessen ein Heizelement 3 angebracht ist. Das Heizelement besteht hier aus einer hitzebeständigen Folie 4, wie etwa glasfaserverstärktem Silikongummi, Polyamidimid, Polymid, Polytetrafluoroäthylen oder dergleichen und einer Metallfolie 5, welche in ein kompliziertes Muster.von Zickzackkurven gepresst oder geätzt ist, so dass eine lange Strombahn durch das Element zwischen den Anschlusspolen 6,7 erhalten wird.
Der Metallfilm ist sehr dünn, und um eine Beschädigung an demselben zu vermeiden, wird der genannte Kunststoffilm als Träger verwendet, der gleichzeitig die Haftung des Elementes am Boden der Kochpfanne sicherstellt. In einer bevorzugten Ausführung wird ein nicht ausgehärteter Kunststoff, beispielsweise Polyamidimid, in welchem ein Rückstand von Lösungsmittel vorhanden ist, als Basismaterial verwendet. Das Anbringen des Elementes erfolgt so, dass der Boden auswendig mit einer Schicht von Kunststofflack, beispielsweise Polyamidimid, bestrichen wird, dessen Lösungsmittel bis auf einen Rückstand von wenigen Prozenten abgedunstet wird. Das Heizelement wird mit der Folie gegen die Lackschicht gelegt, und es wird Wärme und Druck zugeführt. Schliesslich wird die Klebfuge einem Alterungsverfahren zum Beispiel einer kontrollierten Erwärmung im Ofen, ausgesetzt.
Zum Schutze des Elements gegen Beschädigung wird ein Glasgewebe 9 sowie u. U. eine Schutzplatte ausserhalb des eigentlichen Elements angebracht.
Neben den Leiterschleifen 8 enthält das Element einen Temperaturgeber in der Form von einer oder mehrerer Schleifen 10, die rundum an der Peripherie (Fig. 3) oder in kreuzweisen Spalten 11 (Fig. 4) eingelegt sind. Das Material in diesen Schleifen weist einen genügend grossen Temperaturkoeffizienten auf, um in einer Messanordnung ein eindeutiges Signal zu erhalten, das von der Temperatur der Pfanne abhängig ist. Die Anordnung der Schleifen auf dem Pfannenboden kann beliebig sein. Dabei ist darauf zu achten, dass eine bestmögliche Erfassung der Bodentemperatur erhalten wird. In Fig. 3 und 4 sind Beispiele für die Anordnung der Schleifen dargestellt.
Die Kochpfanne ist mit Füssen versehen, die entweder in der Form von Höckern 12 oder in der eines Rings rundum an der Peripherie, der gleichzeitig die Kante des Heizelementes und die Anschlüsse zum Element abdeckt, ausgebildet sein können. An der Manteloberfläche der Pfanne ist eine Anschlussvorrichtung 13 mit fünf Polen angebracht: Zwei für Heizschleifen, zwei für die Temperaturgeber und einer zur Erdung. Im Anschluss an den Boden der Kochpfanne, mit Kupplung an die Anschlussvorrichtung, ist ein Überhitzungsschutz in Schmelzsicherungsbauart vorhanden (nicht dargestellt).
Schlussendlich soll die Steuervorrichtung zur Regulierung der Energiezufuhr zur Kochpfanne anhand von Fig. 5 beschrieben werden.
Der Temperaturgeber bildet einen Teil einer Brückenschaltung 14. Im gegenüberliegenden Brückenzweig befindet sich ein Einstellpotentiometer. Ein Komparator 15 steuert eine Triggerschaltung 16, so dass diese aktiv bleibt so lange der Widerstand des Gebers niedriger ist als der bei der jeweiligen Einstellung des Potentiometers für eine Abgleichung der Brücke erforderliche Wert, d. h.so lange die Pfanne kälter als die Solltemperatur ist. Wenn die Temperatur, und damit der Geberwiderstand, ansteigen, so dass sich die Brücke dem Abgleich nähert, beginnt die in die Brücke von einem Sägezahngenerator 17 einsummierte Sägezahnspannung auf den Abgleich einzuwirken, so dass der Komparator während umso längeren Zeitabschnitten umschlägt, je mehr die Temperatur steigt.
Wenn die Triggerschaltung aktiv ist, wird dem Heizelement Strom zugeführt; d. h. der Strom wird über längere Zeitspannen ausgeschaltet, je mehr sich die Pfannenbodentemperatur dem eingestellten Wert nähert (proportional wirkende Regelung). Zur Anzeige 18 ist über dem Element eine Glimmlampe angelegt, die bei kalter Pfanne eingeschaltet ist, doch wenn sich die Temperatur dem Sollwert nähert, wird die Lampe ein- bzw. ausgeschaltet und setzt dies mit abnehmenden Einschaltperioden fort, je mehr sich die Temperatur dem richtigen Wert nähert.
Die Brücke und der Komparator werden von einem Netzanschlussgerät 19 mit Gleichrichter, das von einem Transformator betrieben wird, mit Spannung gespeist. Eine zweite Wicklung des gleichen Transformators versieht die Triggerschaltung 16 mit Speisespannung. Die Triggerschaltung wird über einen sogenannten Opto-Koppler aktiviert, beispielsweise eine Kombination von Photodiode und lichtausstrahlendem Organ, um eine galvanische Trennung zwischen Reglerseite (Potentiometer, Geber) und Netzseite sicherzustellen.
Ein Triac 20 ist zwecks Kühlung isoliert auf einem Blechwinkel montiert, der auch zur mechanischen Unterstützung des Reglerkreises dient. Der Blechwinkel allein stellt keine genügende Kühloberfläche dar, sondern muss auf einer genügend grossen Blechoberfläche oder dergleichen montiert werden.
Die Kupplungsfrequenz ist etwa 1 Hz. Die Steuerung erfolgt genau in den Nulldurchgängen mittels eines Nulldurchgangsfühlers 21 und ist daher nicht funkstörend.
Die soeben beschriebene Ausführung der Erfindung ist als Beispiel für eine Verwirklichkeitsmöglichkeit derselben anzusehen. Selbstverständlich können in Kochpfannen der hier erwähnten Art eine Anzahl von Varianten des Elementes, des Gebers und der Steuervorrichtung zur Anwendung gelangen.
Was jedoch die Erfindung über das in der Technik auf diesem Gebiete übliche hinaushebt ist die Anwesenheit des Temperaturgebers bei der Wärmequelle der Pfanne und die dabei über den ganzen Pfannenboden ausgebreitete Messzone für den in Frage stehenden Geber. Eine Methode zur Erhöhung der Genauigkeit ist in Fig. 4 dargestellt, wo eine Anzahl von extra Schleifen zu sehen sind, die durch Aufspaltung paralleler Zweige in den Kreis eingeschaltet werden können, wodurch dieser seinen Widerstand ändert. Diese Ausbildung trägt dazu bei, dass gleichmässige Temperatur- und Stromverteilung, Abwesenheit von Zonen mit Ubertemperatur, schnelle Erwärmung und genaue Steuerung der Temperatur erhalten werden.
The present invention relates to a cooking pan with a temperature control device with a Temperaturreg ler and an electric heating element with a temperature sensor, arranged under the pan bottom, and a method for producing the same.
Known cooking pans of this type are provided with electrical wire heating elements which are embedded in an insulating layer and controllable by an adjustable thermostat.
Such pans usually have a large thermal mass, which entails a long warm-up time and a high degree of residual heat, which cannot be used.
This thermal inertia means that the control in such pans is unsatisfactory.
The purpose of the invention is to remedy the stated disadvantage.
The object is thus to create a cooking pan with a temperature control device, with which thermal inertia can be reduced and the efficiency of the heating arrangement can be increased.
This object is achieved according to the invention with the above-mentioned cooking pan in that the heating element consists of a slotted metal foil and a plastic material supporting and protecting it, which is attached to the outside of the pan base.
A method for producing the cooking pan is characterized according to the invention in that the heating element with the film made of a non-hardened plastic material is placed against the outside of the pan bottom and that pressure and heat are supplied to the heating element in order to completely harden the plastic material.
In the following, exemplary embodiments of the cooking pan according to the invention are described with reference to the accompanying drawings. Show:
1 shows a cooking pan in section, provided with a foil element,
2 shows a section of the bottom in the cooking pan,
3 shows the cooking pan viewed from below with a partially visible film element,
4 shows a variant of the embodiment (partially covered) of the film element according to FIG. 3,
5 shows a block diagram of the control loops.
The cooking pan 1 appropriately has a faced aluminum, steel or copper base 2, outside of which a heating element 3 is attached. The heating element here consists of a heat-resistant film 4, such as glass fiber reinforced silicone rubber, polyamideimide, polymide, polytetrafluoroethylene or the like and a metal foil 5, which is pressed or etched into a complicated pattern of zigzag curves, so that a long current path through the element between the Connection poles 6.7 is obtained.
The metal film is very thin, and in order to avoid damage to the same, the said plastic film is used as a carrier, which at the same time ensures that the element adheres to the bottom of the cooking pan. In a preferred embodiment, an uncured plastic, for example polyamideimide, in which a residue of solvent is present, is used as the base material. The element is attached in such a way that the floor is coated from the inside with a layer of plastic lacquer, for example polyamide imide, the solvent of which is evaporated to a residue of a few percent. The heating element is placed with the foil against the lacquer layer, and heat and pressure are applied. Finally, the bonded joint is subjected to an aging process, for example controlled heating in an oven.
To protect the element against damage, a glass fabric 9 and u. U. a protective plate attached outside the actual element.
In addition to the conductor loops 8, the element contains a temperature sensor in the form of one or more loops 10 which are inserted all around the periphery (FIG. 3) or in crosswise columns 11 (FIG. 4). The material in these loops has a sufficiently large temperature coefficient to receive a clear signal in a measuring arrangement, which is dependent on the temperature of the pan. The arrangement of the loops on the pan bottom can be any. It is important to ensure that the best possible recording of the floor temperature is obtained. 3 and 4 show examples of the arrangement of the loops.
The cooking pan is provided with feet, which can be designed either in the form of bumps 12 or in that of a ring around the periphery, which at the same time covers the edge of the heating element and the connections to the element. A connection device 13 with five poles is attached to the jacket surface of the pan: two for heating loops, two for the temperature sensors and one for grounding. In connection with the bottom of the cooking pan, with a coupling to the connection device, there is a fuse-type overheating protection (not shown).
Finally, the control device for regulating the energy supply to the cooking pan will be described with reference to FIG.
The temperature sensor forms part of a bridge circuit 14. There is an adjustment potentiometer in the opposite branch of the bridge. A comparator 15 controls a trigger circuit 16 so that it remains active as long as the resistance of the transmitter is lower than the value required for the respective setting of the potentiometer for balancing the bridge, i. i.e. as long as the pan is colder than the target temperature. When the temperature, and thus the sensor resistance, rise so that the bridge approaches the adjustment, the sawtooth voltage summed up in the bridge by a sawtooth generator 17 begins to act on the adjustment, so that the comparator changes over longer periods of time, the higher the temperature increases.
When the trigger circuit is active, power is supplied to the heating element; d. H. the current is switched off for longer periods of time the closer the pan base temperature approaches the set value (proportional regulation). A glow lamp is placed above the element for display 18, which is switched on when the pan is cold, but when the temperature approaches the setpoint, the lamp is switched on or off and this continues with decreasing switch-on periods the closer the temperature is to the correct one Approaching value.
The bridge and the comparator are supplied with voltage from a power supply unit 19 with a rectifier, which is operated by a transformer. A second winding of the same transformer provides the trigger circuit 16 with supply voltage. The trigger circuit is activated via a so-called opto-coupler, for example a combination of photodiode and light-emitting element, in order to ensure galvanic separation between the controller side (potentiometer, transmitter) and the mains side.
For the purpose of cooling, a triac 20 is mounted insulated on a sheet metal bracket, which is also used to mechanically support the regulator circuit. The sheet metal angle alone does not represent a sufficient cooling surface, but must be mounted on a sufficiently large sheet metal surface or the like.
The coupling frequency is approximately 1 Hz. The control takes place precisely in the zero crossings by means of a zero crossover sensor 21 and is therefore not radio-disruptive.
The embodiment of the invention just described is to be regarded as an example of how it can be implemented. Of course, a number of variants of the element, the transmitter and the control device can be used in cooking pans of the type mentioned here.
However, what raises the invention above what is customary in this field of technology is the presence of the temperature transmitter at the heat source of the pan and the measuring zone for the transmitter in question, which is spread over the entire pan base. One method of increasing accuracy is illustrated in Figure 4, where a number of extra loops can be seen which can be turned on by splitting parallel branches into the circuit, thereby changing its resistance. This design helps to ensure that even temperature and current distribution, the absence of zones with excess temperature, rapid heating and precise control of the temperature are obtained.