CH654160A5 - ELECTRIC COOKER WITH TEMPERATURE MONITORING. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung nimmt Bezug auf ein elektrisches Kochgerät, welches mit Mitteln versehen ist, die den Benützer warnen, wenn eine oder mehrere Kochflächen oberhalb einer Temperatur liegen, bei welcher die Kochfläche noch ohne Schaden berührt werden kann. Die Erfindung steht insbesondere, aber nicht ausschliesslich in Beziehung zu Kochgeräten mit glaskeramischem Oberteil, die mit solchen Warnmitteln versehen sind. The present invention relates to an electric cooking appliance which is provided with means which warn the user if one or more cooking surfaces are above a temperature at which the cooking surface can still be touched without damage. The invention is particularly, but not exclusively, related to cooking appliances with a glass-ceramic upper part which are provided with such warning means.
Bei elektrischen Kochgeräten können Probleme entstehen, wenn keine sichtbare oder andere Anzeige dafür vorhanden ist, dass die Temperatur der Kochfläche auf einen zu hohen Wert gestiegen ist, als dass sie noch ohne Verbrennungsgefahr berührt werden könnte. Die meisten Kochgeräte haben eine Anzeigelampe, welche'anzeigt, wenn einer der Heizkörper mit elektrischem Strom gespeist ist, aber dies gibt keine brauchbare Anzeige einer gefährlichen Oberflächentemperatur, insbesondere bei Kochgeräten mit einem glaskeramischen Oberteil. Die Anzeigelampe leuchtet sofort auf, wenn der Heizkörper eingeschaltet wird. Die Kochfläche wird jedoch erst nach etwa 15 bis 50 Sekunden eine gefährliche Temperatur von beispielsweise 50 bis 60°C annehmen. Wichtiger dabei ist, dass die Anzeigelampe sofort nach dem Ausschalten des Heizkörpers ausgeschaltet wird und erlischt, wobei jedoch die Kochfläche noch während einiger Zeit heiss bleibt. Je nach dem Aufbau des Kochgeräts und nach der Zeit, während welcher das Kochgerät in Betrieb war, kann es 20 bis 80 Minuten dauern, bis die Kochfläche genügend kalt ist, um sicher berührt werden zu können. Problems can arise with electrical cooking appliances if there is no visible or other indication that the temperature of the cooking surface has risen too high to be touched without the risk of burns. Most cooking appliances have an indicator light that indicates when one of the radiators is powered, but this does not give a useful indication of a dangerous surface temperature, especially for cooking appliances with a ceramic top. The indicator lamp lights up immediately when the radiator is switched on. However, the cooking surface will only reach a dangerous temperature of, for example, 50 to 60 ° C. after about 15 to 50 seconds. It is more important that the indicator lamp is switched off and goes out immediately after the radiator is switched off, but the cooking surface remains hot for some time. Depending on the construction of the cooking device and the time during which the cooking device was in operation, it may take 20 to 80 minutes until the cooking surface is sufficiently cold to be able to be touched safely.
Verschiedene Vorrichtungen wurden in handelsüblichen Kochgeräten vorgesehen, um eine hohe Temperatur der Kochfläche anzuzeigen. Es wurde vorgeschlagen, einen elektronischen Zeitgeber zu verwenden, der ein Warnlicht einschaltet, sobald der Heizkörper eingeschaltet wird, und der das Warnlicht während einer vorbestimmten Zeitdauer eingeschaltet hält, nachdem der Heizkörper ausgeschaltet wurde. Diese Uhr hat jedoch den Nachteil, dass sie eine gefährliche Temperatur anzeigt, auch wenn der Heizkörper nur sehr kurz eingeschaltet war, z.B. wenn der Heizkörper irrtümlich eingeschaltet wurde, ohne dass die Kochfläche eine gefährliche Temperatur erreicht hätte. Dies bewirkt, dass das Warnlicht an Glaubwürdigkeit verliert und durch den Benützer ignoriert wird, weil dieser aus Erfahrung zu wissen glaubt, dass die Kochfläche nicht heiss ist. Wenn jedoch die Kochfläche über eine längere Zeit benützt wurde, ist das Warnlicht notwendig. Diese Unterschiede sind durch den Benützer nicht immer unterscheidbar und können zu Verwirrung und damit zu einer Gefährdung des Benützers An-lass geben. Various devices have been provided in commercial cooking devices to indicate a high temperature of the cooking surface. It has been proposed to use an electronic timer that turns on a warning light when the radiator is turned on and that keeps the warning light on for a predetermined period of time after the radiator is turned off. However, this watch has the disadvantage that it displays a dangerous temperature even if the radiator was only switched on for a very short time, e.g. if the radiator was switched on by mistake without the cooking surface reaching a dangerous temperature. This means that the warning light loses credibility and is ignored by the user, because he knows from experience that the cooking surface is not hot. However, if the hob has been used for a long time, the warning light is necessary. These differences are not always distinguishable by the user and can lead to confusion and thus to the endangerment of the user.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, Temperaturänderungen der Kochfläche zu simulieren und damit einen Warnlichtschalter zu betätigen. Jedoch sind Simuliervorrichtungen teuer und beanspruchen oftmals mehr Platz als im Gehäuse eines Kochherds vorhanden ist. It has also been proposed to simulate changes in the temperature of the cooking surface and thus to actuate a warning light switch. However, simulating devices are expensive and often take up more space than is available in the housing of a cooker.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
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40 40
45 45
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55 55
60 60
65 65
3 3rd
654 160 654 160
Gemäss einem weiteren Vorschlag wird ein Warnlicht direkt in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur des Heizkörpers oder des Heizkörperträgers gesteuert. Diese Anordnung verlangt eine langsame Ansprechzeit, weil der Heizkörper als Ganzes zuerst eine vorbestimmte Temperatur erreichen muss, bevor das auf Wärme ansprechende Element aktiv wird und das Warnlicht anschaltet. Es werden deshalb Hilfsheizkörper vorgesehen, um die Ansprechzeit des auf Wärme ansprechenden Elements zu verkleinern. Solche Hilfsheizkörper haben jedoch auch kein ausreichend genaues Ansprechen auf die Temperatur der Kochfläche ermöglicht. Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich im Zusammenhang mit dem auf die anfängliche Ansprechzeit folgenden Zeitabschnitt, und bevor der Heizkörper als Ganzes eine ausreichend hohe Temperatur zur Aufrechterhaltung des Leuchtzustands des Warnlichts erreicht, d.h. in dem Zeitabschnitt von ungefähr 20 Sekunden nach dem Einschalten des Heizkörpers bis etwa 5 Minuten nach diesem Einschalten. Während diesem Zeitabschnitt ist es erforderlich, den Leuchtzustand des Warnlichts für bis zu 20 Minuten aufrecht zu erhalten, bis die Temperatur des glaskeramischen Oberteils auf eine ein ungefährliches Berühren erlaubende Temperatur abgesunken ist. Wenn jedoch die Leistungsabgabe des Hilfsheizkörpers erhöht wird, um die anfängliche Ansprechzeit zu vermindern, wird die Zeit, während welcher das Warnlicht leuchtet, auch verlängert. Dies hat zur Folge, dass das Warnlicht leuchtet, wenn das glaskeramische Oberteil kalt ist, womit Gefahr besteht, dass der Benützer das Warnlicht ausser acht lässt. According to a further proposal, a warning light is controlled directly as a function of the respective temperature of the radiator or the radiator support. This arrangement requires a slow response time because the radiator as a whole must first reach a predetermined temperature before the heat-responsive element becomes active and the warning light turns on. Auxiliary heaters are therefore provided to reduce the response time of the heat responsive element. However, such auxiliary radiators have not enabled a sufficiently precise response to the temperature of the cooking surface. A particular difficulty arises in connection with the period of time following the initial response time and before the radiator as a whole reaches a sufficiently high temperature to maintain the warning light on, i.e. in the period from approximately 20 seconds after the radiator is switched on to approximately 5 minutes after this switch-on. During this period, it is necessary to maintain the illuminated state of the warning light for up to 20 minutes until the temperature of the glass-ceramic upper part has dropped to a temperature which permits harmless contact. However, if the power output of the auxiliary heater is increased to decrease the initial response time, the time during which the warning light is on is also increased. As a result, the warning light lights up when the glass-ceramic top is cold, with the risk of the user ignoring the warning light.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Kochgerät mit Warnmitteln zu schaffen, welche einen Hilfsheizkörper enthalten und welche die sofortige Auslösung einer Warnvorrichtung bewirken, jedoch die Warnvorrichtung unwirksam machen, sobald die Kochfläche auf einen ausreichend sicheren Temperatur wert gefallen ist. It is therefore an object of the invention to provide an electric cooking device with warning means which contain an auxiliary heater and which cause an alarm device to be triggered immediately, but render the warning device ineffective as soon as the cooking surface has fallen to a sufficiently safe temperature.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein elektrisches Kochgerät mit einer Kochfläche, mit mindestens einem elektrischen Heizkörper, der unterhalb der Kochfläche angeordnet ist, mit einer Temperatur-Überwachungseinrichtung, welche mit mindestens einem der Heizkörper thermisch gekoppelt ist, und mit Mitteln zur Anzeige, wenn sich die Kochfläche auf oder über einer bestimmten Temperatur befindet. The invention accordingly relates to an electric cooking appliance with a cooking surface, with at least one electric heating element which is arranged below the cooking surface, with a temperature monitoring device which is thermally coupled to at least one of the heating elements, and with means for indicating when the cooking surface is at or above a certain temperature.
Erfindungsgcmäss ist das Kochgerät dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Überwachungseinrichtung einen Schalter mit einem wärmeempfindlichen mechanischen Schaltelement, einen elektrischen Hilfsheizkörper zur Zuführung zusätzlicher Wärme zum Schaltelement, und einen Wärmepuffer enthält, der zwischen dem Hilfsheizkörper und dem Schaltelement angeordnet ist. According to the invention, the cooking appliance is characterized in that the temperature monitoring device contains a switch with a heat-sensitive mechanical switching element, an electrical auxiliary heating element for supplying additional heat to the switching element, and a heat buffer which is arranged between the auxiliary heating element and the switching element.
Die Kochfläche besteht vorzugsweise aus Glaskeramik, und jeder elektrische Heizkörper ist vorzugsweise ein Strahlungsheizkörper. The cooking surface is preferably made of glass ceramic, and each electric heater is preferably a radiant heater.
Jeder elektrische Heizkörper hat vorzugsweise eine äussere wärmeleitende Umhüllung in der Form einer Metallschale, wobei die Temperatur-Überwachungseinrichtung mechanisch und wärmeübertragend an der Metallschale befestigt ist. Each electric radiator preferably has an outer heat-conducting covering in the form of a metal shell, the temperature monitoring device being fastened to the metal shell mechanically and in a heat-transferring manner.
Die Temperatur-Überwachungseinrichtung kann ferner ein hohlzylindrisches Gehäuse enthalten, welches an seinem einen Ende geschlossen ist, wobei der Hilfsheizkörper, der Wärmepuffer und das Schaltelement im Gehäuse angeordnet sind. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aüs einem keramischen Material. Das Gehäuse kann mit zwei einander gegenüberliegenden, sich in axialer Richtung erstreckenden Schlitzen zur Durchführung von Verbindungselementen für den Hilfsheizkörper und das Schaltelement versehen sein. Der Hilfsheizkörper, der Wärmepuffer und das Schaltelement können innerhalb des Gehäuses mittels eines Federstahlstreifens gehalten sein, der sich über das Gehäuse hinaus erstreckt und mit zwei Schlitzen im Eingriff steht, welche in einer über dem offenen Ende des Gehäuses befindlichen Metallplatte ausgebildet sind. Vorzugsweise wird die Temperatur-Überwachungseinrichtung auf dem Heizkörper mittels dieser Platte befestigt. Andererseits kann das Gehäuse auch aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, wobei der Hilfsheizkörper, der Wärmepuffer 5 und das Schaltelement innerhalb des Gehäuses mittels einer aushärtbaren Zusammensetzung angebracht sind. Die aushärtbare Zusammensetzung kann Silikonkautschuk sein. The temperature monitoring device can also contain a hollow cylindrical housing which is closed at one end, the auxiliary heating element, the heat buffer and the switching element being arranged in the housing. The housing is preferably made of a ceramic material. The housing can be provided with two mutually opposite, axially extending slots for the passage of connecting elements for the auxiliary heating element and the switching element. The auxiliary heater, the heat buffer and the switching element can be held within the housing by means of a spring steel strip which extends beyond the housing and engages with two slots which are formed in a metal plate located above the open end of the housing. The temperature monitoring device is preferably attached to the radiator by means of this plate. On the other hand, the housing can also consist of aluminum or an aluminum alloy, the auxiliary heating element, the heat buffer 5 and the switching element being attached within the housing by means of a hardenable composition. The curable composition can be silicone rubber.
Der Hilfsheizkörper kann aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten bestehen. Ein geeignetes Material io kann einen Widerstand von 500 bis 2500 Ohm bei 25 °C und eine Schalttemperatur (Tr) von mindestens ungefähr 185°C haben. Ein besonders geeignetes Material hat einen Widerstand von 1200 Ohm bei 25°C und eine Schalttemperatur (Tr) von ungefähr 185°C. The auxiliary heater can be made of a material with a positive temperature coefficient. A suitable material can have a resistance of 500 to 2500 ohms at 25 ° C and a switching temperature (Tr) of at least about 185 ° C. A particularly suitable material has a resistance of 1200 ohms at 25 ° C and a switching temperature (Tr) of approximately 185 ° C.
i5- Das Schaltelement enthält vorzugsweise eine gewölbte Bimetall-Scheibe, welche sich bei einer bestimmten Temperatur mit einem Springvorgang von einer Konfiguration in eine andere bewegt und dadurch einen Kontaktsatz zur Steuerung der Anzeigemittel öffnet oder schliesst. i5- The switching element preferably contains a domed bimetallic disc, which moves from one configuration to another at a certain temperature with a jumping process and thereby opens or closes a contact set for controlling the display means.
20 Der Wärmepuffer besteht vorzugsweise aus einem Weichstahlblech mit einer Dicke von angenähert 0,8 mm. 20 The heat buffer preferably consists of a mild steel sheet with a thickness of approximately 0.8 mm.
Vorzugsweise ist der Hilfsheizkörper elektrisch parallel zu einem Heizelement des Heizkörpers geschaltet, welchem der Hilfsheizkörper zugeordnet ist. The auxiliary heating element is preferably electrically connected in parallel to a heating element of the heating element to which the auxiliary heating element is assigned.
25 Die Anzeigemittel können eine Entladungslampe oder eine Glühlampe enthalten. 25 The display means may include a discharge lamp or an incandescent lamp.
Zum besseren Verständnis wird nachstehend anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands beschrieben. Es zeigen: For a better understanding, an embodiment of the subject matter of the invention is described below with reference to the drawings. Show it:
30 Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines elektrischen Kochgeräts nach der Erfindung, 30 shows a section through part of an electric cooking appliance according to the invention,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den im Kochgerät der Fig. 1 enthaltenen Strahlungsheizkörper, 2 is a plan view of the radiant heater contained in the cooking device of FIG. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 in grös-35 serem Massstab, welcher Einzelheiten der Temperatur-Überwachungseinrichtung zeigt, und Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2 on a larger scale, which shows details of the temperature monitoring device, and
Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung der Bauteile der Temperatur-Überwachungseinrichtung der Fig. 3. FIG. 4 is an exploded view of the components of the temperature monitoring device of FIG. 3.
Das in den Zeichnungen dargestellte elektrische Kochgerät 40 enthält ein glaskeramisches Oberteil 2 mit einem Strahlungsheizkörper 4, der unmittelbar unterhalb des Oberteils 2 angeordnet ist. Der Heizkörper 4 enthält eine Metallschale 6, welche eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Grundplatte oder Grundschicht 8 aufweist. Die Grundplatte 8 enthält vor-45 zugsweise ein mikroporöses Isoliermaterial, z.B. eine Mischung aus Silizium-Aerogel, einem Trübungsmittel und, falls erforderlich, Verstärkungsfasern aus Aluminiumoxyd oder Aluminiumsilikat. Eine umfangsseitige Wand 12 enthält vorzugsweise keramische Fasern. In Nuten der Grundplatte 8 sind zwei elektri-50 sehe Heizelemente 14 und 16 eingesetzt, die durch eine beispielsweise aus keramischen Fasern bestehende Trennwand 18 voneinander getrennt sind. Jedes Heizelement 14, 16 ist in der Form einer aus blankem Draht schraubenlinienförmig gewickelten Spule. Über das innere Heizelement 14 erstreckt sich ein 55 thermischer Auslöser 20, der dazu ausgebildet ist, im Falle einer Überhitzung beide Heizelemente 14, 16 auszuschalten. The electrical cooking appliance 40 shown in the drawings contains a glass-ceramic upper part 2 with a radiant heater 4, which is arranged directly below the upper part 2. The heating element 4 contains a metal shell 6, which has a base plate or base layer 8 made of electrically insulating material. The base plate 8 preferably contains a microporous insulating material, e.g. a mixture of silicon airgel, an opacifier and, if necessary, reinforcing fibers made of aluminum oxide or aluminum silicate. A peripheral wall 12 preferably contains ceramic fibers. In the grooves of the base plate 8, two electrical heating elements 14 and 16 are used, which are separated from one another by a partition wall 18, for example made of ceramic fibers. Each heating element 14, 16 is in the form of a coil wound helically from bare wire. A thermal trigger 20 extends over the inner heating element 14 and is designed to switch off both heating elements 14, 16 in the event of overheating.
Jedes Heizelement 14, 16 ist über Anschlussklemmen 22 bzw. 24 mit Strom versorgbar, so dass ein verhältnismässig kleiner, kreisrunder Kochtopf oder ein anderer Kochbehälter 60 nur mittels des Heizelements 14 und ein entsprechend grösserer Kochbehälter mittels beider Heizelemente 14, 16 erhitzbar ist. Das Heizelement 14 weist beispielsweise eine Leistungsaufnahme von 1400 W auf, während das Heizelement für eine Leistungsaufnahme von 800 W ausgebildet ist. Jede Spule ist an 65 der Grundplatte 8 mittels nicht dargestellter Heftklammern befestigt und ist vorzugsweise aus einem aus Eisen-Chrom-Alumi-nium bestehenden Widerstandsdraht hergestellt. Each heating element 14, 16 can be supplied with current via connection terminals 22 or 24, so that a relatively small, circular saucepan or another cooking container 60 can only be heated by means of the heating element 14 and a correspondingly larger cooking container can be heated by means of both heating elements 14, 16. The heating element 14 has, for example, a power consumption of 1400 W, while the heating element is designed for a power consumption of 800 W. Each coil is fastened to 65 of the base plate 8 by means of staples (not shown) and is preferably made from a resistance wire made of iron-chromium-aluminum.
• Der thermische Auslöser 20 ist vom Typ mit differentieller • The thermal trigger 20 is of the differential type
654 160 654 160
4 4th
Ausdehnung und enthält ein Quarzrohr und einen Metallbolzen. Eine durch Überhitzung verursachte unterschiedliche Ausdehnung des Quarzrohres und des Metallbolzens betätigt einen mechanischen Schalter 26, welcher die Heizelemente 14 und 16 vom Speisenetz trennt. Obwohl ein thermischer Auslöser benachbart zu jedem Heizelement 14, 16 angeordnet werden könnte, ist gefunden worden, dass die Anordnung eines einzigen Auslösers über dem Heizelement 14 vollständig befriedigend ist. Expansion and contains a quartz tube and a metal bolt. A different expansion of the quartz tube and the metal bolt caused by overheating actuates a mechanical switch 26 which separates the heating elements 14 and 16 from the feed network. Although a thermal trigger could be placed adjacent to each heating element 14, 16, it has been found that the placement of a single trigger over the heating element 14 is completely satisfactory.
Der in den Zeichnungen dargestellte Strahlungsheizkörper 4 hat eine stufenförmige Verbindung 28-zwischen dem Boden und der Seitenwand der Metallschale 6, um die Montage des Heizkörpers im Kochgerät zu erleichtern, ferner um den thermischen Auslöser zu lagern und um eine nachstehend noch erläuterte Tenjperatur-Überwachungseinrichtung zu befestigen. Die stufenförmige Verbindung 28 kann mit Schraubenlöchern zum Befestigen des Heizkörpers versehen sein. The radiant heater 4 shown in the drawings has a stepped connection 28-between the bottom and the side wall of the metal shell 6 in order to facilitate the mounting of the heater in the cooking appliance, further to store the thermal trigger and to a temperature monitoring device which will be explained below fasten. The step-shaped connection 28 can be provided with screw holes for fastening the radiator.
Die umfangsseitige Aussenwand 12 und die Trennwand 18 befinden sich an der Unterseite des glaskeramischen Oberteils 2. Somit bestimmt der Heizkörper auf der Oberfläche des glaskeramischen Oberteils zwei konzentrische, durch die Heizelemente 14 und 16 erhitzte Heizzonen. Der Einfluss des Heizelements 14 ist durch die Grundplatte 8 und die Trennwand 18 auf einen zentralen Bereich beschränkt. Eine direkte Wärmeverbindung mit einer Temperatur-Überwachungseinrichtung ist ausgeschlossen, es sei denn, dass diese Einrichtung an der Basis des Heizkörpers angebracht ist, wo im allgemeinen kein genügender Raum vorhanden ist. The peripheral outer wall 12 and the partition 18 are located on the underside of the glass-ceramic upper part 2. Thus, the radiator determines two concentric heating zones heated by the heating elements 14 and 16 on the surface of the glass-ceramic upper part. The influence of the heating element 14 is limited to a central area by the base plate 8 and the partition wall 18. A direct heat connection with a temperature monitoring device is excluded unless this device is attached to the base of the radiator, where there is generally not enough space.
Die Temperatur des glaskeramischen Oberteils 2 wird durch eine Temperatur-Überwachungseinrichtung 30 überwacht, die mit Einzelheiten in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Tempe-ratur-Überwachungseinrichtung 30 enthält ein beispielsweise aus einem keramischenn Material bestehendes Gehäuse 32, das im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, jedoch an seinem einen Ende verschlossen ist. Das Gehäuse 32 ist mit Öffnungen 34 versehen, welche die Durchführung von Verbindungselementen 36 mit einem Hilfsheizkörper 38 und von Verbindungselementen 40 mit einem temperaturempfindlichen Schalter 42 erlauben. Im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Hilfsheizkörper 38 ein Material, das einen mit der Temperatur ansteigenden elektrischen Widerstand oder einen Widerstand hat, der bei einer gegebenen Temperatur erheblich ansteigt. Solche Materialien mit positivem Temperaturkoeffizienten werden als Kaltleiter oder PTC-Widerstândê bezeichnet und umfassen n-Typ Halbleitermaterialien wie beispielsweise angereichertes Bariumtitanat, welches normalerweise nichtleitendes Bariumtitanat ist, das mit Strontium angereichert ist. Dieses Material hat einen spezifischen Widerstand, der mit einer bis zu 200°C ansteigenden Temperatur abnimmt, der jedoch rasch zunimmt, sobald die Temperatur diesen Wert erreicht. Diese Materialeigenschaft erlaubt es, dass der Hilfsheizkörper 38 als Thermostat wirkt, welcher die Temperatur des Schalters 42 auf einem Wert von ungefähr 200° C hält. Somit kann eine Überhitzung der Temperatur-Überwachungseinrich-tung auf einfache Weise vermieden werden, wie auch eine durch einen dauernden Stromfluss im Hilfsheizkörper verursachte Energieverschwendung vermieden werden kann. Ein besonders geeignetes PTC-Element hat einen Widerstand von 1200 Ohm bei 25°C und eine Schalt- oder Sprungtemperatur (Tr) von ungefähr 185°C. The temperature of the glass-ceramic upper part 2 is monitored by a temperature monitoring device 30, which is shown in detail in FIGS. 3 and 4. The temperature monitoring device 30 contains a housing 32, for example made of a ceramic material, which is essentially hollow cylindrical, but is closed at one end. The housing 32 is provided with openings 34, which allow the passage of connecting elements 36 with an auxiliary heating element 38 and connecting elements 40 with a temperature-sensitive switch 42. In the preferred embodiment shown, the auxiliary heater 38 includes a material that has an electrical resistance that increases with temperature, or a resistance that increases significantly at a given temperature. Such positive temperature coefficient materials are referred to as PTC resistors and include n-type semiconductor materials such as enriched barium titanate, which is normally non-conductive barium titanate enriched with strontium. This material has a specific resistance which decreases with a temperature rising up to 200 ° C, but which increases rapidly as soon as the temperature reaches this value. This material property allows the auxiliary heater 38 to act as a thermostat which maintains the temperature of the switch 42 at a value of approximately 200 ° C. Overheating of the temperature monitoring device can thus be avoided in a simple manner, and energy wastage caused by a continuous current flow in the auxiliary heating element can also be avoided. A particularly suitable PTC element has a resistance of 1200 ohms at 25 ° C and a switching or transition temperature (Tr) of approximately 185 ° C.
Die Verbindungselemente 36 enthalten Blechplatten, zwischen welchen der Heizkörper 38 angeordnet ist. Die Platten haben radiale Vorsprünge, die sich durch die entsprechenden Öffnungen 34 erstrecken, um nicht dargestellte Verbindungsleitungen festzuhalten. The connecting elements 36 contain sheet metal plates, between which the heating element 38 is arranged. The plates have radial protrusions that extend through the corresponding openings 34 to hold connection lines, not shown.
Ein Wärmekontakt zwischen dem Hilfsheizkörper 38 und dem temperaturempfindlichen Schalter 42 erfolgt über einen Wärmepuffer 44. Der Wärmepuffer 44 legt den Zeitablauf zwischen dem Zeitpunkt der Einschaltung des Hilfsheizkörpers 38 und dem Zeitpunkt des Umschaltens des Schalters 42 fest und bestimmt zusammen mit dem Hilfsheizkörper 38 den Zeitablauf zwischen dem Zeitpunkt der Ausschaltung des Hilfsheizkörpers und dem Zeitpunkt der Rückkehr des Schalters 42 in Seinen anfänglichen Schaltzustand, wenn der Heizkörper 4 nicht ausreichend heiss geworden ist, um den Schalter 42 zu steuern. Die anfängliche Ansprechzeit bis zum Zeitpunkt, in welchem der Schalter 42 seine Umschalttemperatur erreicht, hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher der Wärmepuffer 44 durch den Hilfsheizkörper 38 erhitzt wird. Somit können für jeden besonderen Hilfsheizkörper 38 die Eigenschaften des Wärmepuffers 44 so gewählt werden, dass die genannte anfängliche Ansprechzeit derjenigen Zeit entspricht, welche das glaskeramische Oberteil 2 benötigt, um eine gefährliche Temperatur von ungefähr 50 bis 60°C zu erreichen. Der Zeitablauf bis zum Zeitpunkt, in welchem der Schalter 42 seinen anfänglichen Schaltzustand wieder annimmt, hängt von der Wärmekapazität der Bestandteile der Temperatur-Überwachungseinrichtung ab, insbesondere des Wärmepuffers 44. A thermal contact between the auxiliary heating element 38 and the temperature-sensitive switch 42 takes place via a heat buffer 44. The heat buffer 44 defines the time between the time when the auxiliary heating element 38 is switched on and the time when the switch 42 is switched over and, together with the auxiliary heating element 38, determines the timing between the time the auxiliary heater is turned off and the time the switch 42 returns to its initial switching state if the heater 4 has not become sufficiently hot to control the switch 42. The initial response time until the switch 42 reaches its switch temperature depends on the speed at which the heat buffer 44 is heated by the auxiliary heater 38. The properties of the heat buffer 44 can therefore be selected for each special auxiliary heating element 38 such that the aforementioned initial response time corresponds to the time which the glass-ceramic upper part 2 takes to reach a dangerous temperature of approximately 50 to 60 ° C. The time lapse until the time at which the switch 42 resumes its initial switching state depends on the heat capacity of the components of the temperature monitoring device, in particular the heat buffer 44.
Demnach sind der Aufbau und die Zusammensetzung des Wärmepuffers 44 für die richtige Funktionsweise der Tempera-tur-Überwachungseinrichtung von Wichtigkeit. Der Wärmepuffer 44 kann aus einer Anzahl von hochtemperaturfesten Materialien hergestellt sein, z.B. aus keramischen und hochtemperaturfesten Kunststoffen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Weichstahl besonders wirkungsvoll ist. Zudem ist gefunden worden, dass eine Scheibe, deren Form der Form des Hilfsheizkörpers 38 und des Schalters 42 entspricht und die eine Dicke von 0,8 mm hat, am geeignetsten ist. Eine Scheibe von 0,8 mm Dicke ergibt eine anfängliche Ansprechzeit von ungefähr 20 Sekunden und lässt einen ausreichenden Zeitabschnitt zu, bis der Schalter 42 in seinen anfänglichen Schaltzustand zurückkehrt. Wenn beispielsweise der Heizkörper 4 während 30 Sekunden eingeschaltet wird, bleibt der Schalter 42 während etwa 5 bis 9 Minuten eingeschaltet. Wenn der Heizkörper 4 während 5 Minuten eingeschaltet wird, bleibt der Schalter 42 während etwa 24 bis 36 Minuten eingeschaltet. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, liegt der Wärmepuffer 44 zwischen dem Hilfsheizkörper 38 und einem der Verbindungselemente 36. Dies ist klar annehmbar, wenn der Wärmepuffer elektrisch leitend ist. Wenn jedoch der Wärmepuffer nicht elektrisch leitend ist, muss er auf derjenigen Seite des Verbindungselements 36 angeordnet werden, welche vom Hilfsheizkörper 38 abgewandt ist. Accordingly, the structure and composition of the heat buffer 44 are important for the correct functioning of the temperature monitoring device. The heat buffer 44 may be made from a number of high temperature resistant materials, e.g. made of ceramic and high temperature resistant plastics. However, it has been shown that mild steel is particularly effective. In addition, it has been found that a disc, the shape of which corresponds to the shape of the auxiliary heating element 38 and the switch 42 and which has a thickness of 0.8 mm, is the most suitable. A 0.8 mm thick disc gives an initial response time of approximately 20 seconds and allows a sufficient period of time for switch 42 to return to its initial switching state. For example, if the heater 4 is turned on for 30 seconds, the switch 42 remains on for about 5 to 9 minutes. If the radiator 4 is turned on for 5 minutes, the switch 42 remains on for about 24 to 36 minutes. 3 and 4, the heat buffer 44 lies between the auxiliary heating element 38 and one of the connecting elements 36. This is clearly acceptable if the heat buffer is electrically conductive. If, however, the heat buffer is not electrically conductive, it must be arranged on that side of the connecting element 36 which faces away from the auxiliary heating element 38.
Die Bestandteile der Temperatur-Überwachungseinrichtung sind im Gehäuse 32 durch einen aus Federstahl bestehenden Streifen 46 gehalten, der in zwei Schlitze eingreift, die in einer sich über das offene Ende des Gehäuses 32 erstreckenden Platte 48 vorhanden sind. Der Eingriff des Streifens 46 in die Platte 48 drückt den Schalter 42, den Wärmepuffer 44, den Hilfsheizkörper 38 und die Verbindungselemente 36, 40 gegen das verschlossene Ende des Gehäuses 32 und hält sie in der richtigen Lage fest. Alternativ kann auch ein nicht dargestelltes Distanzstück, das beispielsweise aus Stahl besteht, vorgesehen werden, um die angeführten Bestandteile gegen das verschlossene Ende des Gehäuses 32 zu drücken. Der Streifen 46 liegt in einer auf der Aussenseite des Gehäuses ausgebildeten Nut. Die Enden des Streifens 46 werden umgebogen, um den Streifen in der Platte 48 festzuhalten. Die Platte 48 erstreckt sich über das Gehäuse 32 hinaus, um eine Befestigung der Temperatur-Überwachungs-einrichtung am Heizkörper (vgl. Fig. 1) zu ermöglichen. Die Platte 48 ist mit einem Wulst versehen, um eine genaue Lage der Einrichtung bezüglich des Heizkörpers sicherzustellen. Die Einrichtung kann am Heizkörper mittels einer Schraube 50 (Fig. 1) befestigt werden, welche in eines der in der stufenförmigen Verbindung 28 vorgesehenen Löcher eingreift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Platte 48 auch mehrere Einkerbungen auf, um eine sichere Befestigung des Schalters 42 The components of the temperature monitoring device are held in the housing 32 by a strip 46 made of spring steel which engages in two slots which are present in a plate 48 which extends over the open end of the housing 32. The engagement of the strip 46 in the plate 48 presses the switch 42, the heat buffer 44, the auxiliary heater 38 and the connecting elements 36, 40 against the closed end of the housing 32 and holds them in the correct position. Alternatively, a spacer, not shown, which is made of steel, for example, can also be provided in order to press the listed components against the closed end of the housing 32. The strip 46 lies in a groove formed on the outside of the housing. The ends of the strip 46 are bent over to hold the strip in place in the plate 48. The plate 48 extends beyond the housing 32 in order to enable the temperature monitoring device to be attached to the radiator (cf. FIG. 1). The plate 48 is provided with a bead in order to ensure an exact position of the device with respect to the radiator. The device can be attached to the radiator by means of a screw 50 (FIG. 1) which engages in one of the holes provided in the step-shaped connection 28. In the exemplary embodiment shown, the plate 48 also has a plurality of notches in order to securely fasten the switch 42
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
5 5
654 160 654 160
auf der Platte zu erleichtern. Je nach Art des Schalters können aber auch andere Mittel zu seiner Befestigung auf der Platte vorgesehen werden. to facilitate on the plate. Depending on the type of switch, other means of securing it to the plate can also be provided.
Der im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendete Schalter 42 ist das Modell 63TM02 der Firma Therm-O-Disc, Incor-porated in Mansfield, Ohio (USA). Der Schalter enthält eine Bimetall-Scheibe 52, die sich bei einer bestimmten Temperatur in einem Schnappvorgang aus einer Lage in eine andere bewegt. Die Bimetall-Scheibe 52 betätigt mittels eines Bolzens 56 Kontakte 54 in der Weise, dass die Kontakte geschlossen werden, wenn die Scheibe 52 die genannte Temperatur erreicht. Das Gehäuse 32 muss sich nicht vollständig über den Schalter 42 erstrecken, falls dieser fest verankert ist. The switch 42 used in the exemplary embodiment shown is the model 63TM02 from Therm-O-Disc, Incorporated in Mansfield, Ohio (USA). The switch includes a bimetallic disc 52 that moves from one position to another at a certain temperature in one snap. The bimetallic disc 52 actuates contacts 54 by means of a bolt 56 in such a way that the contacts are closed when the disc 52 reaches the stated temperature. The housing 32 does not have to extend completely over the switch 42 if it is firmly anchored.
Wie in den Figuren schematisch dargestellt, ist der Hilfsheizkörper parallel mit dem Heizelement 14 des Strahlungsheizkörpers 4 verbunden. Der Schalter 42 ist mit einer Warnvorrichtung, z.B. mit einer Neonlampe 58, verbunden, wobei auch andere optische oder akustische Warnvorrichtungen vorgesehen werden können. As shown schematically in the figures, the auxiliary heating element is connected in parallel to the heating element 14 of the radiant heating element 4. The switch 42 is equipped with a warning device, e.g. connected to a neon lamp 58, whereby other optical or acoustic warning devices can also be provided.
Wenn im Betrieb das Heizelement 14 oder beide Heizelemente 14, 16 mit Strom gespeist werden, wird auch der Hilfsheizkörper 38 mit Strom versorgt. Die Temperatur des Schalters 42 steigt dadurch an, bis die Umschalttemperatur des Schalters erreicht ist. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs wird jedoch durch den Wärmepuffer 44 gesteuert. Wenn die Umschalttemperatur erreicht ist, werden die Kontakte 54 geschlossen, und damit wird die Neonlampe 58 eingeschaltet. Solange das Heizelement 14 und gegebenenfalls das Heizelement 16 eingeschaltet sind, und bis zur Erreichung eines thermischen Gleichgewichts steigt die Temperatur des Strahlungsheizkörpers 4 an, während der Hilfsheizkörper 38 den Schalter auf oder über der Umschalttemperatur hält. Wenn jedoch das Heizelement 14 und gegebenenfalls das Heizelement 16 bei Beendigung des Kochvorgangs ausgeschaltet werden, wird auch der Hilfsheizkörper 38 ausgeschaltet. Der Schalter 42 kühlt sich dann ab, wobei aber die Abkühlgeschwindigkeit durch die Wärme verlangsamt wird, die durch den Wärmepuffer 44 in der Temperatur-Überwachungseinrichtung 30 gespeichert ist. Die Abkühlgeschwindigkeit wird auch durch die Wärme verlangsamt, die vom Strahlungsheizkörper 4 durch Strahlung und Konvek-tion der Metallschale 6 sowie durch Konvektion der Platte 48 If the heating element 14 or both heating elements 14, 16 are supplied with current during operation, the auxiliary heating element 38 is also supplied with current. The temperature of the switch 42 thereby rises until the switchover temperature of the switch is reached. However, the rate of temperature rise is controlled by the heat buffer 44. When the switchover temperature is reached, the contacts 54 are closed and the neon lamp 58 is switched on. As long as the heating element 14 and possibly the heating element 16 are switched on, and until a thermal equilibrium is reached, the temperature of the radiant heater 4 rises while the auxiliary heater 38 holds the switch at or above the changeover temperature. However, if the heating element 14 and possibly the heating element 16 are switched off at the end of the cooking process, the auxiliary heating element 38 is also switched off. The switch 42 then cools down, but the cooling rate is slowed down by the heat stored by the heat buffer 44 in the temperature monitoring device 30. The cooling rate is also slowed down by the heat from the radiant heater 4 by radiation and convection of the metal shell 6 and by convection of the plate 48
übertragen wird. Auf diese Weise kann die Temperatur-Überwachungseinrichtung derart ausgebildet werden, dass die Temperatur des Schalters 42 nicht auf seine Umschalttemperatur zurückfällt, bis die Temperatur des glaskeramischen Oberteils 2 5 einen ungefährlichen Wert angenommen hat. is transmitted. In this way, the temperature monitoring device can be designed such that the temperature of the switch 42 does not fall back to its changeover temperature until the temperature of the glass-ceramic upper part 2 5 has assumed a non-hazardous value.
Zufolge der im allgemeinen relativ hohen Wärmeabgabe des Heizelements 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist gefunden worden, dass eine einzige Temperatur-Überwachungseinrichtung die Temperatur des glaskeramischen Oberteils in io befriedigender Weise überwachen kann, und zwar sowohl für den Fall, dass nur das Heizelement 14 eingeschaltet ist, als auch für den Fall, dass beide Heizelemente 14, 16 gleichzeitig eingeschaltet sind. Es ist indessen zu beachten, dass die Ausbildung des Strahlungsheizkörpers 4 nicht auf die Anordnung zweier 15 konzentrischer Heizelemente beschränkt ist und dass viele andere Ausbildungen vorgesehen werden können. Due to the generally relatively high heat output of the heating element 14 of the present exemplary embodiment, it has been found that a single temperature monitoring device can monitor the temperature of the glass ceramic top part satisfactorily, both in the event that only the heating element 14 is switched on, as well as in the event that both heating elements 14, 16 are switched on at the same time. It should be noted, however, that the design of the radiant heater 4 is not limited to the arrangement of two concentric heating elements and that many other designs can be provided.
Es ist ersichtlich, dass die einen Wärmepuffer enthaltende Temperatur-Überwachungseinrichtung nicht nur die Einschaltung der Neonlampe 58 oder einer anderen Warnvorrichtung 20 verhindert, bis der Strahlungsheizkörper über eine bestimmte Zeitspanne eingeschaltet gewesen ist, die dem Zustand einer bezüglich Berührung gefährlichen Temperaturerhöhung des glaskeramischen Oberteils entspricht, sondern dass sie auch nach dem Ausschalten des Strahlungsheizkörpers eine Rückkehr des 25 Schalters 42 auf seine Umschalttemperatur verhindert, bis die Temperatur des glaskeramisches Oberteils auf einen ungefährlichen Wert abgesunken ist. It can be seen that the temperature monitoring device containing a heat buffer not only prevents the neon lamp 58 or another warning device 20 from being switched on until the radiant heater has been switched on for a certain period of time which corresponds to the state of an increase in the temperature of the glass-ceramic upper part which is dangerous with respect to touch, but that even after the radiant heater has been switched off, it prevents the switch 42 from returning to its switchover temperature until the temperature of the glass-ceramic upper part has dropped to a non-hazardous value.
Obschon dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, können die Bestandteile der Temperatur-Überwachungseinrichtung 30 in einem aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Gehäuse angeordnet sein, wobei die Bestandteile in einem solchem Gehäuse beispielsweise mittels eines Silikonkautschuks montiert werden. Silikonkautschuk bewirkt hierbei nicht nur eine mechanische Lagerung der Bauteile, sondern 35 auch eine elektrische und thermische Isolation; zudem kann er als Wärmespeicher wirken. Although this is not shown in the drawings, the components of the temperature monitoring device 30 can be arranged in a housing made of aluminum or an aluminum alloy, the components being mounted in such a housing, for example by means of a silicone rubber. Silicon rubber not only causes mechanical storage of the components, but also electrical and thermal insulation; it can also act as a heat store.
Die Temperatur-Überwachungseinrichtung muss nicht direkt an der Seite des Strahlungsheizkörpers angebracht werden. Vielmehr kann sie innerhalb des Kochgeräts an beliebiger Stelle 40 befestigt werden, vorausgesetzt, sie ist dabei mit einem oder mehreren Heizkörpern thermisch verbunden. The temperature monitoring device does not have to be attached directly to the side of the radiant heater. Rather, it can be attached at any point 40 within the cooking appliance, provided that it is thermally connected to one or more radiators.
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2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings
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