CN106989422B - 具有玻璃陶瓷炉灶面的炉灶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有玻璃陶瓷炉灶面和至少一个设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的加热器的炉灶。在此至少一个能够透过玻璃陶瓷炉灶面调控的接触式传感器设置用于至少一个加热器的功率调节。以根据本发明的组成和适当的方法制造的玻璃陶瓷炉灶面具有提高的强度并因此以减小的厚度实施。由此能够显著改善接触式传感器的灵敏度和可靠性。

Description

具有玻璃陶瓷炉灶面的炉灶
技术领域
本发明涉及一种具有玻璃陶瓷炉灶面和设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的至少一个加热器的炉灶。
背景技术
基于锂-铝硅酸盐的玻璃陶瓷由于其低的热膨胀而用于许多应用，在这些应用中产生高的温度和温差。于是例如对于炉灶来说使用玻璃陶瓷板作为炉灶面。由设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的加热器提供用于烹饪的能量。加热器例如可以实施为卤素加热器、辐射加热器或感应加热器。
在文献(例如，，Low Thermal Expansion Glass Ceramics“，H.Bach出版社，ISBN3-540-58598-2)中描述了合适的玻璃陶瓷的制造以及在灶台区域中的应用。由通过熔融过程和随后的成型过程制造的生坯玻璃板通过适当的温度处理进行材料的陶瓷化。在此首先形成晶核(Keime)，随后在该晶核上通过合适的温度-时间曲线受控地生长所谓的高石英混晶(HQMK)。与周围的玻璃基质相对地，该高石英混晶具有与方向相关的且负的热膨胀系数。在结晶相和非结晶相之间合适比例的条件下由此在宽泛的温度-应用区域中调节玻璃陶瓷的非常低的膨胀系数。
这种玻璃陶瓷炉灶面通常在可见光区域中深色着色，对此玻璃陶瓷炉灶面没有光散射或者仅有少量的光散射(雾度)。深色着色的玻璃陶瓷炉灶面用于在光学上隐藏设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的加热器和炉灶的其他构件。至少较低的散射实现了，在玻璃陶瓷炉灶面下方安置显示元件并且透过玻璃陶瓷炉灶面进行读取。
较低的热膨胀系数以及高的应用温度妨碍了对玻璃陶瓷炉灶面适当地施加预应力。尽管如此，为了实现要求的强度、特别是要求的耐冲击强度和弯曲强度，以对此来说足够的材料厚度来构造玻璃陶瓷炉灶面。另外已知，在使用中主要负荷拉力的、玻璃陶瓷炉灶面的底面上设置凸块。这些凸块使最高拉伸负荷的、凸块凹部所在的区域与由结构引起在凸块顶部构成的、作为潜在断裂起始的最强表面损坏处分隔开。由此能够明显提高玻璃陶瓷炉灶面的强度。对于已知的玻璃陶瓷炉灶面来说这例如意味着，通过设有凸块底面、材料厚度大于或等于3.8mm满足了对玻璃陶瓷炉灶面强度的要求。在此通过标准、例如EN60335、UL 858或CSA 22.2给出对强度的要求。
为了操作炉灶已知的是，在炉灶中以及玻璃陶瓷炉灶面下方设置透过玻璃陶瓷炉灶面作用的接触式传感器。既可以使用光学作用的接触式传感器，该传感器在红外区域中工作；也可以使用电容的接触式传感器。通过将手指放置在玻璃陶瓷炉灶面顶面上的接触式传感器的测量区域中而触发切换过程。由此能够例如进行加热器的功率调节。
由DE 10 2006 059 850 A1已知一种具有发射电磁辐射的发射器和接收辐射的接收器的光学传感器。该光学传感器作用为家电设备、例如玻璃陶瓷灶台的操作装置的触摸式按键。该传感器在该应用中设置在用作遮盖部的玻璃陶瓷炉灶面下方，从而由发射器发出的辐射穿过玻璃陶瓷炉灶面。通过放置在炉灶面上以及辐射路径中的手指使一部分辐射透过玻璃陶瓷反射回到接收器并且由此触发切换过程。缺陷在于，在电磁辐射两次穿过相对厚的玻璃陶瓷炉灶面的情况下会吸收一大部分辐射。这导致在光学传感器的灵敏度和信号/噪音比方面的损失。同样地，成型在玻璃陶瓷炉灶面底面上的凸块会对电磁辐射的定向传播造成不利影响。
玻璃陶瓷炉灶面的固有颜色和在可见光谱区域中低的透过率对信号灯和显示装置的期望的可识别度和颜色效果造成不利影响，信号灯和显示装置对于特定的应用而设置在玻璃陶瓷炉灶面下方。同样地，凸块以失真的方式对设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的显示装置的展示造成不利影响。通过显示装置通常与玻璃陶瓷炉灶面间隔地设置而进一步强化该效果。例如为了避免通过由放置的热锅的再加热而造成电子组件的过度加热，这种间隔设置可能是要求的。
由DE 10 2011 050 867 A1已知一种在可见光区域中深色着色的玻璃陶瓷炉灶面。该使用的玻璃陶瓷材料具有所谓主晶相的高石英混晶(HQMK)。玻璃陶瓷炉灶面的特征在于具有一个平面的、非结构化的且平面平行于顶面取向的底面。由此能够实现具有相对于含凸块炉灶面显著改善的显示清晰度的显示装置。底面的涂层能够以轮廓清晰的方式施加。由此能够轮廓清晰地显示接触灵敏的传感器(触摸式传感器)的电极以及锅和锅尺寸传感器的电极。玻璃陶瓷炉灶面能够以2和6mm之间的厚度设置所使用的玻璃陶瓷材料并且在此具有足够的机械稳定性。没有描述的是，通过什么措施使得玻璃陶瓷在光滑的底面和小于4mm的厚度条件下达到关于所述标准足够的强度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有体积着色
Figure BDA0001217251450000032
的以及在可见波长区域中没有散射或仅有少量散射的玻璃陶瓷炉灶面的炉灶，该炉灶实现了设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的接触式传感器的高的功能可靠性并且同时具有对于保持标准规定足够的机械强度。
本发明的目的通过一种具有玻璃陶瓷炉灶面和设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的至少一个加热器的炉灶来实现，其还包括接触式传感器，所述接触式传感器能透过玻璃陶瓷炉灶面操控以用于调节至少一个加热器的功率，并且所述接触式传感器间接或直接地与玻璃陶瓷炉灶面连接或者压在炉灶面上或者与该炉灶面间隔设置，对此玻璃陶瓷炉灶面由包含以下组成(以重量百分比计)的下述组分的锂-铝硅酸盐玻璃陶瓷(LAS玻璃陶瓷)制成：
Figure BDA0001217251450000031
Figure BDA0001217251450000041
以及任选地另外的着色氧化物，其总计最高1.0重量百分比的最大含量，其中该玻璃陶瓷炉灶面具有芯部并且在芯部具有热液石英混晶(KMK)作为主晶相，对此在10μm或以上的深度中KMK晶相含量超过HQMK和KMK晶相含量总和的50％，并且玻璃陶瓷板的厚度在2.8mm和3.5mm之间、优选2.8mm和3.2mm之间的范围中。
在炉灶的一个优选的实施方式中，玻璃陶瓷炉灶面在其表面或朝向其表面具有梯度层以及位于其下方的芯部，其中玻璃陶瓷炉灶面在芯部中具有热液石英混晶(KMK)作为主晶相以及在梯度层中具有高石英混晶(HQMK)作为主晶相。
以有利的方式，在630nm波长下的最大雾度为最高6％、优选最高5％、特别优选最高4％。
在此优选可以设置成，Li2O含量在3.0和4.2重量百分比之间。同样地优选TiO2含量可以限制在2.3至4.0重量百分比的范围内。Fe2O3含量特别优选为0.03至0.2重量百分比。
这种玻璃陶瓷炉灶面在可见波长区域中显示出深色着色
Figure BDA0001217251450000043
Figure BDA0001217251450000042
的同时具有较低散射(雾度)。
如令人惊讶地已示出，在所述组成和所述层构造的条件下的玻璃陶瓷炉灶面相对于已知的LAS玻璃陶瓷炉灶面具有提高的强度。因此玻璃陶瓷炉灶面的通常在4mm的厚度能够减小，而同时仍然保持有对于玻璃陶瓷炉灶面要求的耐冲击强度的相关标准要求(EN60335、UL 858或CSA22.2)。通过玻璃陶瓷炉灶面的例如减小为3.2mm的厚度，显著改善了设置在玻璃陶瓷炉灶面下方并且透过炉灶面作用的接触式传感器的灵敏度和信号/噪音比以及切换可靠性。由此提供一种炉灶，其满足对玻璃陶瓷炉灶面强度的标准要求并且同时相比于如今已知的炉灶实现了借助设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的接触式开关进行更好和更可靠的操作。
为了制造对此适合的玻璃陶瓷炉灶面，首先熔融上述组成的生坯玻璃、成型为期望的板状并且相应地切割。在之后的陶瓷化过程期间制造具有高石英混晶(HQMK)作为主晶相的预结晶的玻璃陶瓷中间产物。通过另一个晶体转化步骤使HQMK相部分转化成热液石英晶相。该转化步骤在预设的保持时间t(Tmax)中保持的最大温度Tmax下进行。适当的保持时间和最大温度通过由四条直线限定的温度-时间区域给出。在此这些直线连接了温度-时间区域的各个角点，这些角点的数值对为(Tmax＝910℃；t(Tmax)＝25分钟),(Tmax＝960℃；t(Tmax)＝1分钟),(Tmax＝980℃；t(Tmax)＝1分钟)以及(Tmax＝965℃；t(Tmax)＝25分钟)。
有利的是，该至少一个接触式传感器可以构造为电容传感器或光学传感器，特别作为红外传感器。以电容方式工作的接触式传感器具有至少一个电极，在该电极上或在这些电极之间构造时间上变化的电场。该电场在此穿过玻璃陶瓷炉灶面作用。放入交变电场中的手指改变了通过电极构建的电容器的电容，这通过变化的电压或电流信号而触发切换过程。例如在电极和手指(第二电极)之间根据电容器公式C＝ε0εr*A/d在玻璃陶瓷厚度d变化的条件下根据厚度变化的比例使得设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的、电容性接触式开关的灵敏度发生变化。在此C表示电容器的电容，ε0表示电场常数，εr表示介电常数以及A表示传感器面积。在玻璃陶瓷炉灶面的厚度从4mm变到3mm的情况下，电容性接触式开关的灵敏度因此变化了25％。这种获益能够用于接触式开关的更灵敏的切换行为。但是也能够在电容性接触式传感器和玻璃陶瓷炉灶面之间设置功能附加层，并且接触式传感器的灵敏度相对于在较厚玻璃陶瓷炉灶面下方的应用不会变差。同样可行的是，传感器面积A根据玻璃陶瓷炉灶面发生的厚度变化而减小，并且相比于设置在较厚玻璃陶瓷炉灶面下方的电容性接触式传感器，灵敏度没有变差。在更小的传感器面积A的条件下能够显示出更精细的传感器结构。
在光学的接触式传感器(红外传感器)条件下，在用于红外辐射的发射二极管的固定孔径角的情况下，在具有减小的厚度的玻璃陶瓷炉灶面中相比于具有较大厚度的玻璃陶瓷炉灶面以更高的面积强度照亮更小的面积。由此能够改善在相邻的光学接触式传感器之间的空间分辨率。
根据本发明的一个实施方式能够设置成，至少一个发光元件和/或至少一个自发光的或外部照明的显示装置间接或直接设置在玻璃陶瓷炉灶面的底面上或者与玻璃陶瓷炉灶面底面间隔地设置，并且发光元件和/或显示装置透过玻璃陶瓷炉灶面发光。发光元件或显示装置例如能够设置用于显示通过接触式开关调节的功率等级。
在设置在玻璃陶瓷炉灶面的顶面上的显示区域标记中，玻璃陶瓷炉灶面的减小的厚度导致在标记和显示装置或发光元件之间的偏差减小，发光元件或显示装置设置在显示区域下方。发光元件或显示装置能够由此更准确地与标记相对应。同时在玻璃陶瓷炉灶面的厚度减小的情况下，透过标记的空白区域看见显示装置或发光元件的角度增大。另外在相同的着色剂浓度的条件下，在玻璃陶瓷炉灶面的厚度减小时观测角增大，以该观测角能够以足够的亮度识别显示装置或发光元件。观测角对于观测来说限定为这样的角度，在该角度下相比于垂直的光以及在采用发光元件或显示装置的各向同性的辐射特性时仍具有50％的光强度。
同样地，当基于玻璃陶瓷炉灶面的相同的着色剂浓度时，玻璃陶瓷炉灶面的厚度减小导致显示装置或发光元件的变色
Figure BDA0001217251450000061
降低(特别在光谱带宽的发光元件或显示装置的条件下，特别在白光的情况下)。在此在本发明的范围中，在各个厚度条件下玻璃陶瓷炉灶对两种波长的透过率的比例适合作为变色的度量。通过减小的变色可以为白色的显示装置和发光元件实现改善的白平衡。最初白色的显示装置或发光元件在3.0mm厚的玻璃陶瓷炉灶面的条件下比在4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面的条件下显得变色更弱。即使在倾斜地观测显示装置或发光元件时，在较薄的玻璃陶瓷炉灶面的条件下也具有较弱的变色。由此能够更好且无错误地识别优选通过以不同信号颜色的光信号给出的警示。
由此实现设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的显示装置和发光元件的没有失真的展示，即，玻璃陶瓷炉灶面的底面未实施结构化。由于用于制造玻璃陶瓷炉灶面的玻璃陶瓷材料的提高的强度而可以取消玻璃陶瓷炉灶面的底面的常规的凸块(Noppung)，对此继续保持有对玻璃陶瓷炉灶面强度的要求。在没有凸块的条件下以及由于在可见波长区域中玻璃陶瓷炉灶面的较低散射使得显示装置和发光元件透过玻璃陶瓷炉灶面轮廓精准地示出。因此可以根据需要减小显示的标记、例如数字或字母的尺寸。另外能够提高显示的标记的分辨率。
玻璃陶瓷炉灶面的非结构化的光滑底面对于设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的接触式传感器的应用来说也具有优势。在红外传感器作为接触式传感器的条件下，发出的光以及由手指反射回的光在相当于许多小透镜的凸块上不再不规则地折射。由此更多的光进入到在玻璃陶瓷顶面上的对应接触区域并且又反射回到红外传感器的接收器。由此改善光学接触式传感器的灵敏度。另外，通过凸块造成局部的强度波动，该强度波动妨碍了用于接触识别的信号阈值的调节。这在光滑的底面的条件下得到消除。能够以很低的公差和因此更灵敏地调节信号阈值。
在以电容方式工作的接触式传感器的条件下，没有污垢或没有水汽能够残留在接触式传感器的电极和玻璃陶瓷炉灶面之间的凸块凹部
Figure BDA0001217251450000071
中，由此能够避免对灵敏的电容式测量的干扰影响。
接触式传感器、发光元件和显示装置的特性能够通过如下适应相应的要求，即，在一侧上接触式传感器和/或发光元件和/或至少一个显示装置与另一侧上玻璃陶瓷炉灶面之间设置透明的和/或有色透明的和/或不透明的和/或光散射的中间层。清晰透明的中间层例如可以施加在玻璃陶瓷炉灶面的含凸块的底面上，以便与玻璃陶瓷的表面平行地形成平整的面。如果中间层的折射率优选与玻璃陶瓷炉灶面相匹配，则中间层构成沉浸层(Immersionsschicht)，该沉浸层至少降低了在光从沉浸层到玻璃陶瓷炉灶面传递过程中的光折射。显示装置和发光元件由此即使在实施为含凸块的玻璃陶瓷炉灶面条件下也能够没有失真地得到识别，或者例如在沉浸层的折射率没有完全匹配的条件下仅以低的失真得到识别。如果沉浸层在红外区域中也有效，那么也能够防止光学接触式传感器的红外辐射在凸块上的不期望的折射并且由此避免对光学接触式传感器的功能的干扰影响。电容性接触式传感器的电极能够挤压在沉浸层上或者与沉浸层材料结合地连接。由此能够避免，水汽或污垢在电极和玻璃陶瓷炉灶面的底面之间积聚并且损坏电容性接触式传感器的功能。
透明着色的中间层实现了消减的颜色混合，从而由显示装置或发光元件发出的光在通过中间层和玻璃陶瓷炉灶面之后具有期望的颜色。由此实现了玻璃陶瓷炉灶面的固有颜色的颜色补偿。通过不透明的中间层例如能够进行发光元件的标识，以便展示一种标记。通过不透明的或者强烈散射的中间层也能够避免视线在电容性接触式传感器区域中进入炉灶。
中间层例如能够实施为直接施加在玻璃陶瓷炉灶面底面上的层或者实施为薄膜。
根据本发明的一个优选的实施方案能够设置成，玻璃陶瓷炉灶面在其底面上至少局部地设有在可见光谱区域中不透明的散射光遮盖部(Streulichtabdeckung)。这种不透明的散射光遮盖部能够优选设置在加热区域外部以及显示装置区域和显示区域的外部。该遮盖部即使在强的入射光条件下也防止了进入炉灶的不期望的视线。这特别也适用于厚度减小的玻璃陶瓷炉灶面，该炉灶面在体积着色的相同强度条件下具有在可见光区域中提高的透射度。在散射光遮盖部中能够空出未涂层的区域，该区域例如以标记的形式。这些标记由此能够通过相应背光照射玻璃陶瓷炉灶面的顶面而得到识别。如果玻璃陶瓷炉灶面的底面光滑地实施，那么该散射光遮盖部例如能够通过丝网工艺轮廓准确地施加在玻璃陶瓷底面上。由此能够以高的分辨率示出标记。同样地能够通过清晰延伸的分界线空出显示装置区域和加热区域。
根据本发明的另一实施方案能够设置成，传感器区域元件(Sensor-
Figure BDA0001217251450000081
)和/或传感器导轨(Sensor-Leiterbahnen)和/或传感器触点间接或直接地施加在玻璃陶瓷炉灶面上，和/或传感器电极间接或直接地施加在玻璃陶瓷炉灶面上或者挤压在炉灶面上。传感器区域元件或传感器导轨能够例如通过部分导电的玻璃陶瓷底面涂层而构成。为此使用不透明或透明的导电材料。传感器电极能够例如作为金属部件从下面挤压到玻璃陶瓷炉灶面上。结合适当的分析电子装置能够以这种传感器结构实现不同的功能。例如能够以感应或电容的方式进行锅识别或锅尺寸识别。同样可行的是，确定玻璃陶瓷炉灶面在加热区域中的温度。为此能够例如测量并相应的分析传感器导轨的电阻变化或者设置在两个传感器导轨之间的玻璃陶瓷区段的电阻变化。根据温度测量能够实现炉灶的不同控制功能。例如能够避免玻璃陶瓷炉灶面的过度加热。另外，例如根据放置的烹饪炊具的现有品质，能够进行在多回路加热器的各个加热回路之间的功率再分配。也能够想到的是，基于获得的玻璃陶瓷温度进行烹饪过程的自动化调控。传感器结构另外能够作为电容性接触式传感器的电极使用。借助于透明的电极能够将以电容方式工作的接触式传感器设置在显示装置或发光元件和玻璃陶瓷炉灶面之间。这例如实现了炉灶的直观用户引导，在对接触式传感器的切换过程中根据布置在其后的显示装置的相应内容触发不同的事件。由于玻璃陶瓷炉灶面的减小的厚度使得所述传感器具有改善的灵敏度。基于获得的传感器信号实施的控制过程、切换过程和调节过程能够由此以更高的精确度和功能可靠性实施。当玻璃陶瓷底面未进行结构化，而是实施为光滑的，这也具有有利的效果。传感器区域元件、传感器导轨和传感器电极能够由此以更好的轮廓精确性和更均匀的厚度施加在玻璃陶瓷炉灶面的底面上。为期望的功能实施的电容、电感或电阻的测量能够由此以显著改善的精确度进行。不同于结构化的玻璃陶瓷底面，在挤压传感器电极的情况下，在传感器电极和玻璃陶瓷之间没有产生变化的空隙。由此例如能够避免，污垢或水汽进入到电极和玻璃陶瓷炉灶面之间并且歪曲了测量结果。
为了能够清楚展示显示装置和发光元件可以设置成，分别标准化成4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面，在470nm的波长条件下最大“雾度”为最高15％、优选最高12％，和/或在400nm至500nm的波长区域中最大雾度为最高20％、优选最高17％，和/或在630nm的波长条件下最大雾度为最高6％、优选最高5％、特别优选最高4％。在此根据国际标准ISO 14782：1999(E)测量散射光份额。根据本发明的炉灶的玻璃陶瓷炉灶面因此特别不同于已知的具有高的热液石英混晶份额的玻璃陶瓷炉灶面，该已知的炉灶面由于大量的散射中心而表现为半透明甚至不透明的并且因此不适合用于结合显示装置的应用。
为了防止对设置在炉灶中的玻璃陶瓷炉灶面下方的结构元件造成干扰视线以及为了避免通过照射的加热器、特别是亮的卤素加热器的耀眼作用能够设置成，分别标准化为4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面，在380nm至780nm波长区域中的光透过率为小于或等于5％，优选小于或等于10％。
有利的是，在420nm波长条件下的光谱透过率为大于0.2％。
在如前所述地调节的光透过率的条件下，玻璃陶瓷炉灶面看起来是黑色的。但是设置在玻璃陶瓷炉灶面下方的显示装置和发光元件能够透过玻璃陶瓷很好地识别并且读取。工作的加热器也能够以足够的亮度识别。
通过如下事实能够实现显示装置和发光元件的改善的显示性能，即，玻璃陶瓷炉灶面包含赋色的金属离子，对此玻璃陶瓷炉灶面在显示区域中的透过率通过借助电磁辐射感应的局部加热而部分地相对于相邻区域提高。在这些具有提高的透过率的显示区域中能够更好地识别并读取对应的显示装置和发光元件。另外在这样的显示区域内部减少了显示装置或发光元件的颜色位置的偏移。
通过如下事实能够实现设置在玻璃陶瓷炉灶面和显示区域下方的显示装置的高的可读取性以及同样设置在那里的发光元件的好的可识别性，即，在380nm至780nm的波长范围中以及在显示区域中，玻璃陶瓷炉灶面的光透过率为小于或等于2.5％，或者光透过率在2.5％和5％之间，或者光透过率为小于或等于10％。在光透过率小于或等于2.5％时，即使在显示区域内部也能够可靠地避免在显示装置或发光单元不发光时看到炉灶内的视线。在透过率在2.5％和5％之间时，实现了在显示装置或发光元件关闭时减小看到炉灶内的视线与在显示装置或发光元件打开时良好且亮的展示之间的良好折中。在光透过率小于或等于10％时，也能够使用并可靠地识别弱光的并因此成本有利的显示装置或发光元件。
有利的是，显示装置或发光元件设置在玻璃陶瓷炉灶面的显示区域下方，该显示区域相对于周围的玻璃陶瓷材料具有增大的光透过率。由此一方面确保了显示装置的良好可读取性或发光元件的可识别性，并且另一方面防止了看到炉灶的围绕显示区域的玻璃陶瓷材料内的视线。
附图说明
接下来根据多个实施例和附图进一步说明本发明。在此附图中相同的附图标记表示相同或相应的元件。
其中：
图1示出了具有玻璃陶瓷炉灶面、加热器和电子装置的炉灶的截面示意图，
图2示出了具有光学的接触式传感器的玻璃陶瓷炉灶面的截面示意图，
图3示出了具有电容性接触式传感器的玻璃陶瓷炉灶面的截面示意图，
图4示出了具有发光元件和顶面涂层的玻璃陶瓷炉灶面的截面示意图，
图5示出了具有发光元件的玻璃陶瓷炉灶面的截面示意图，
图6a示出了具有含凸块的底面的玻璃陶瓷炉灶面和显示装置的一个区段的侧面示意图，
图6b示出了玻璃陶瓷炉灶面的图6a中所示区段的俯视图，
图7a示出了具有光滑的底面的玻璃陶瓷炉灶面和显示装置的一个区段的侧面示意图，
图7b示出了玻璃陶瓷炉灶面的图7a中所示区段的俯视图，
图8a示出了具有含凸块底面的玻璃陶瓷炉灶面的一个区段的底部示意图，
图8b示出了具有非结构化底面的玻璃陶瓷炉灶面的一个区段的底部示意图，
图9a示出了含凸块的玻璃陶瓷炉灶面的一个区段的侧面示意图，
图9b示出了非结构化的玻璃陶瓷炉灶面的一个区段的侧面示意图，
图10示出了具有显示区域的玻璃陶瓷炉灶面的一个区段的侧面示意图，以及
图11示出了具有玻璃陶瓷炉灶面、加热器和传感器电极的炉灶的一个区段的侧面示意图。
具体实施方式
图1示出了具有玻璃陶瓷炉灶面11、加热器12和电子装置20的炉灶10的截面示意图。
在所示实施例中实施为辐射加热器的加热器12通过支撑在炉灶底部14上的弹性元件13而压紧在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。加热器12具有加热线圈12.2以及过热保护器12.1。当玻璃陶瓷炉灶面11的温度超过预设的阈值时，该过热保护器12.1中断向加热线圈12.2的电流输送。加热器12限定了加热区域，该加热区域标记在玻璃陶瓷炉灶面11的顶面11.1上作为烹饪区15并且能够在该加热区域上放置烹饪炊具、例如烹饪锅。通过加热器12加热烹饪炊具和保存在其中的烹饪物，如通过示出的能量流30标记出。能量流30在此主要由从加热线圈12.2发出的辐射能量以及在玻璃陶瓷炉灶面11的区域中通过热传导进行传递的能量组成。在从加热器12向烹饪炊具的能量传递过程中产生能量损耗，这里例如在玻璃陶瓷炉灶面11内部的热量横向传导31示出该能量损耗。玻璃陶瓷炉灶面11具有通过双箭头标记的、相对于已知的玻璃陶瓷炉灶面减小的厚度50。该玻璃陶瓷炉灶面通过柔性粘合剂16.1粘附在炉灶10的边框16中。边框16与炉灶底部14连接。
电子装置20借助弹性元件13压紧在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。该电子装置在所示实施例中包括显示装置21和接触式传感器22。显示装置21例如可以实施为七段显示器或者实施为图形显示器。电子装置20与加热器12间隔有间距53。发光元件23在所示实施例中作为自发光的烹饪区标记而设置在加热器12的外边缘上。
根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11具有下述以重量百分比给出的组成：
Figure BDA0001217251450000131
另外可以含有直至最大1.0重量百分比含量的另外的着色氧化物。在此，Li2O含量优选限制在3.0至4.2重量百分比的范围内，TiO2含量优选限制在2.3至4.0重量百分比的范围内以及Fe2O3含量限制在0.03至0.2重量百分比。
为了制造根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11，首先将上述组成的生坯玻璃熔融、成型为期望的板状并且相应地切割。在之后的陶瓷化过程期间制造具有高石英混晶(HQMK)作为主晶相的预结晶的玻璃陶瓷中间产物。通过另一个晶体转化步骤使HQMK相部分转化成热液石英晶相。该转化步骤在预设的保持时间t(Tmax)中保持的最大温度Tmax下进行。适当的保持时间和最大温度通过由四条直线限定的温度-时间区域给出。在此这些直线连接了温度-时间区域的各个角点，这些角点的数值对为(Tmax＝910℃；t(Tmax)＝25分钟),(Tmax＝960℃；t(Tmax)＝1分钟),(Tmax＝980℃；t(Tmax)＝1分钟)以及(Tmax＝965℃；t(Tmax)＝25分钟)。
通过该组成和所述的制造方法获得具有朝向玻璃陶瓷炉灶面11的顶面取向的梯度层和置于其下方的芯部的玻璃陶瓷炉灶面11。在芯部中具有热液石英混晶(KMK)作为主晶相。梯度层具有高石英混晶(HQMK)作为主晶相。从玻璃陶瓷炉灶面的顶面开始在10μm或更大的深度中KMK晶相份额超过HQMK和KMK晶相份额总和的50％。在梯度层上方优选还设有一个非结晶层。
按所述组成这样制得的玻璃陶瓷炉灶面11相对于基于LAS的已知的玻璃陶瓷炉灶面11在相同的材料厚度条件下具有提高的强度。因此如图2中所示，可以为炉灶10使用具有相对于常规的厚度51减小的厚度50的玻璃陶瓷炉灶面11。另外在此保持有在相应的标准(EN 60335、UL 858、CSA 22.2)中限定的强度要求。常规的厚度51在此对于私人家电领域中使用的玻璃陶瓷炉灶面11来说在3.8-4.2mm的范围内。与之不同，根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11可以采用直至大于或等于2.8mm的减小的厚度50，而同时对此保持了在玻璃陶瓷炉灶面11的强度方面提及的标准要求。
玻璃陶瓷炉灶面11的这种减小的厚度50导致在炉灶10运行中的显著改善。如对图2和3进一步的说明，可以通过减小的厚度50明显改善接触式传感器22的响应性能。如对图4和5的说明，通过减小的厚度50也显著改善了借助设置在玻璃陶瓷炉灶面11下方的显示装置21或发光元件23对信息的传递。由此例如由于在玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50的条件下减小的视差误差而使在根据图1的实施例中设置的烹饪区标记借助发光元件23即使在倾斜的视角情况下也可以更准确地对应于加热器12的实际位置。
另外，通过减小的厚度50可以改善从加热器12到未示出的、放置的烹饪炊具的能量流30。通过玻璃陶瓷炉灶面11形成的热质量降低，这导致对加热器12的功率变化的提高的反应速度以及因此导致烹饪过程的改善的可调控性。同样地，由加热线圈12.2发出的热辐射的较大一部分到达放置的烹饪炊具。
在玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50的条件下也降低了炉灶的能量损耗。在相同的玻璃陶瓷比热容的条件下，储存在烹饪区15的区域中的热含量E根据公式
Figure BDA0001217251450000151
与设置的厚度减小量成正比地降低。在等式中的r表示烹饪区15的半径，d表示玻璃陶瓷炉灶面11的相应厚度50、51，
Figure BDA0001217251450000152
表示密度(2.6g/cm3)并且cp表示玻璃陶瓷的比热容(0.8J/(g·J))以及ΔT表示在烹饪区15区域中实施的温度提高。对于180mm的烹饪区直径和500K的温度提高来说，对于4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11获得29.3Wh的热含量变化，而对于3mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11的热含量仅变化22.1Wh。因此具有大约7.3Wh的能量节省，相应于25％。
热量横向传导31作为能量损耗的原因同样与实施的玻璃陶瓷厚度减小成正比地降低。根据等式
ΔQ＝(λ·A·t·ΔT)/l
对于25％的厚度变化得出通过热量横向传导31损失的能量ΔQ同样变化25％。在等式中的λ表示热导率(1.6W/(m·K))，A表示在能量流的传播方向上的横截面积，t表示热传输的持续时间，ΔT表示在加热区域和周围的冷却区域之间的温度差，以及l表示在加热区域和冷却区域之间的间距。
通过以下事实获得进一步的能量节省，即，在玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50的条件下在玻璃陶瓷底面11.2和玻璃陶瓷顶面11.1之间必须有较小的温度差，从而每单位时间有特定的能量通过穿过玻璃陶瓷炉灶面11的热传导而传输。因此在较薄的玻璃陶瓷炉灶面11的条件下选择的玻璃陶瓷底面的温度可以低于在较厚玻璃陶瓷炉灶面11的条件下的玻璃陶瓷底面温度，这导致有较少的能量损耗到周围环境中。
根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11在低散射(雾度)的同时具有在可见波长范围中适当的着色。显示装置21和发光元件23因此可以透过玻璃陶瓷炉灶面11看见或读取。在此没有产生散射光损失或者仅有少量的散射光损失。同时着色防止了不期望的透过玻璃陶瓷炉灶面11进入炉灶10的视线。
图2示出了具有光学接触式传感器22的玻璃陶瓷炉灶面11的截面的示意图。
为了简化视图，对光学接触式传感器22仅在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上示出发射二极管。该发射二极管以固定的孔径角56发出红外辐射22.4穿过玻璃陶瓷炉灶面11。
在该简化的、未按正确比例示出的附图中首先以4mm的常规厚度51示出了该玻璃陶瓷炉灶面11。通过虚线表示在3.0mm的玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50的条件下玻璃陶瓷炉灶面11的顶面11.1的走向。红外辐射22.4的外部射束在具有常规的厚度51和减小的厚度50的玻璃陶瓷炉灶面11的相应顶面11.1上限定照亮面57.1、57.2。在此对应为具有减小的厚度50的玻璃陶瓷炉灶面11的第一照亮面57.1和具有常规的厚度51的玻璃陶瓷炉灶面11的第二照亮面57.2。
如图2中的描绘所示，对于较薄材料的照亮面57.1、57.2与相应厚度50、51的比例的平方成正比地减小。因此对于从4mm到3mm的厚度变化获得在第一照亮面57.1和第二照亮面57.2之间的比例为9/16＝0.5625。因此在发射二极管的固定孔径角56的条件下，在具有减小的厚度50的玻璃陶瓷炉灶面11中以较高面积强度照亮较小的面57.1。由此能够改善在相邻的光学接触式传感器22之间的分辨率。另外能够想到的是，在相比于较厚的玻璃陶瓷炉灶面11保持光学接触式传感器22的灵敏度相等的条件下，在具有减小的厚度50的玻璃陶瓷炉灶面11中的发射二极管的发射功率被降低。
图3示出了具有电容性接触式传感器22的玻璃陶瓷炉灶面11的截面示意图。电容性接触式传感器22的电极22.1施加在电路板22.2上并且压在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。通过电极22.1的适当电子操控形成电场22.3，该电场穿过具有减小的厚度50的根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11。此外，在本发明的意义中也能够应用具有多于一个电极的电容接触式传感器的设计。
如果在电场22.3的区域中将手指或导电的触摸器具施加到玻璃陶瓷炉灶面11的顶面11.1上，那么在电极22.1与之前是空腔、之后是手指之间的电容发生变化。这由电容性接触式传感器22分析并且表现为切换信号。
在玻璃陶瓷厚度d变化时，对于电容传感器的灵敏度一般根据电容器公式
C＝ε0εr*A/d
根据厚度变化的比例而进行变化。在此C表示电容器的电容，ε0表示电场常数，εr表示介电常数以及A表示在电极22.1和手指之间的有效电容器面积。在玻璃陶瓷炉灶面11的厚度50、51从4mm减小到3mm的情况下，电容性接触式传感器22的灵敏度提高4/3＝1.25，即提高了25％。这可以用于更多可能的优势。一方面提高的灵敏度以及改善的信号/噪音比用于电容性接触式传感器22的可靠度的改善。另外，改善的灵敏度可以用于设置在电容性接触式传感器22和玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2之间的功能附加层，例如浸没层或具有较厚的、起浸没效果的粘附层的薄膜。在此附加层和玻璃陶瓷炉灶面11优选这样相互协调，即，电容性接触式传感器22的整体灵敏度符合在常规厚度51中的、无附加层的玻璃陶瓷炉灶面11的条件下的应用。也能够想到，电容性接触式传感器22的传感器面积A，即特别是电极22.1的面积，根据所达到的灵敏度提高而减小。通过这种措施可以达到更精密的传感器结构。
有利的是在图3所示的设计中，玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2非结构化，特别是不含凸块。由此电极22.1直接贴靠在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。由此能够避免污垢或湿气可能积聚在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2和电极22.1之间的凸块凹部中。由此能够显著改善电容性接触式传感器22的可靠性。
图4示出了具有发光元件23和顶面涂层40的玻璃陶瓷炉灶面11的截面示意图。
在极其概略且未按正确比例示出的图中，发光元件23直接设置在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。玻璃陶瓷炉灶面11具有在所示实施例中为3.2mm的减小的厚度50。在玻璃陶瓷炉灶面11的顶面11.1上施加有顶面涂层40。该顶面涂层40可以例如是陶瓷的颜料，该颜料在陶瓷化过程之前涂覆在生坯玻璃的顶面上并且在陶瓷化过程中进行烘烤。顶面涂层40是不透明的。
顶面涂层40具有与发光元件23相对置的凹口40.1，发光元件23的光能够通过该凹口从玻璃陶瓷炉灶面11射出。图中示出了相对于玻璃陶瓷炉灶面11垂直延伸的光束54.1和相对于玻璃陶瓷炉灶面倾斜延伸的光束54.2。由发光元件23发出的倾斜延伸的光束54.2对准凹口40.1的边缘。在垂直的光束54.1和倾斜延伸的光束54.2之间形成尽可能最大的观测角55，由发光元件23发出的光束还能够以该观测角穿过顶面涂层40中的凹口40.1射出。
如图4中的绘图首先看出，基于凹口40.1，在倾斜地看向设置在玻璃陶瓷炉灶面11下方的发光元件23或显示装置21时，在玻璃陶瓷炉灶面11的较小的厚度50的条件下的视差相对于较厚的玻璃陶瓷炉灶面11减小。
如从图中进一步看出，在相同的顶面遮盖条件下，最大的观测角55增大，以该观测角还能够看到与凹口40.1对立设置的发光元件23或者显示装置21。由凹口40.1的直径(D)和玻璃陶瓷炉灶面11的厚度50、51(d)根据等式
α＝arctan(D/(2·d))
得出对于直接设置在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上的发光元件23或显示装置21的最大观测角55(α)。
对于2mm的凹口40.1的直径D，对于4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11得出14°的最大观测角55，而在3mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11的条件下可能为18.4°的最大观测角55。相应地对于4mm的凹口40.1的直径D以及4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11得到25.6°的最大观测角，并且对于3mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11为33.7°。
图5示出了具有发光元件23的玻璃陶瓷炉灶面11的一个区段的示意图。对应于图4，发光元件23直接设置在其厚度50减小的玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。对于接下来的观察来说是基于发光元件23的各向同性的光束分布。图中示出了垂直穿过玻璃陶瓷炉灶面11的光束54.1以及以观测角55倾斜于玻璃陶瓷炉灶面延伸的光束54.2。垂直延伸的光束54.1在玻璃陶瓷炉灶面11内部传播的路径等于玻璃陶瓷炉灶面的示出的减小的厚度50。倾斜延伸的光束54.2在玻璃陶瓷炉灶面11内部传播的路径与观测角55成正比地更长，如在图中通过双箭头52表示。通过在玻璃陶瓷炉灶面11内部更长的路径，使得倾斜延伸的光束54.2从玻璃陶瓷炉灶面11射出之后的强度相对于垂直延伸的光束54.1由于提高的吸收损失而降低。所示的观测角55为这样一个角度，在该角度下倾斜延伸的光束54.2的强度等于垂直延伸的光束54.1的50％，确切说分别是在从玻璃陶瓷炉灶面11射出之后。
光谱的透过率τ作为光束在穿过介质之后和之前的强度比例而算得。根据朗伯-比尔定律可以如下地将厚度d1的玻璃陶瓷炉灶面11的光谱透过率τ换算成厚度d2的玻璃陶瓷炉灶面11的透过率τ：
τi(d2)＝τi(d1)·e(ε·c·(d1-d2))或者
τi(d2)＝τi(d1) d1/d2
其中ε表示消光系数，c表示着色剂浓度并且τi表示内部的透过率。按朗伯-比尔定律的光谱透过率总是涉及内部的透过率τi，即仅涉及整个光流的被传输的部分。在此已经从总光流中扣除被反射的部分。
由此可以对不同的波长和因此不同的玻璃陶瓷透射系数以及对玻璃陶瓷炉灶面11的不同厚度50、51计算观测角55，其中倾斜延伸的光束54.2的光强度为垂直延伸的光束54.1的50％。在0.25％的透过率τ情况下关于4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11在垂直的光穿透条件下获得26.3°的观测角55。对于相同的玻璃陶瓷材料和相同的波长，3mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11的观测角55计算为29.9°。在透过率τ为0.80％和光垂直通过4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11的情况下获得29.0°的观测角55，而由相同的玻璃陶瓷材料制成的、3mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11具有32.8°的观测角55。
因此通过使用具有减小的厚度50的玻璃陶瓷炉灶面11可以显著改善观测角55，通过该观测角例如还能够以足够的亮度读取显示装置21。
玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50的另一个优势在设置于玻璃陶瓷炉灶面11下方的发光元件23或显示装置21的变色方面，特别是对光谱带宽的发光元件或显示装置，特别在白光的条件下。在此作为对变色的度量适用的是在玻璃陶瓷炉灶面11的两种厚度50、51为d1、d2条件下对两种波长w1和w2的透过率的比例V。
如果玻璃陶瓷炉灶面11的着色与减小的厚度50相适应，那么由着色剂浓度c、消光系数ε和厚度50、51d的乘积以及消光度根据
E＝ε·c·d
保持相等。
因此玻璃陶瓷炉灶面11的厚度50、51的减小对变色没有影响。
如果对较薄玻璃陶瓷炉灶面11的着色剂浓度选择为等于对较厚玻璃陶瓷炉灶面11的着色剂浓度，即较薄的玻璃陶瓷炉灶面11显示出较低的光学密度，那么对于较薄的玻璃陶瓷炉灶面11能够证实相比于较厚玻璃陶瓷炉灶面11可实现的变色改善：
V1＝τ(w1,d1)/τ(w2,d1)
V2＝τ(w1,d2)/τ(w2,d2)
通过朗伯-比尔定律可以推导出(在涉及τ比例时通过使用τ＝P·τi而缩短因数P并且可以替代τi使用τ)：
V1＝V2(d1/d2-1)＝V2(d1/d2-2)·V2＝K·V2
K＝V2(d1/d2-2)
例如对于已知的玻璃陶瓷炉灶面得出：
w1＝470nm,w2＝630nm,d1＝3mm,d2＝4mm
V1＝12.6％,V2＝6.3％,K＝1.99
因此在4mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11的条件下对应于比例
V1＝τ(470nm)/τ(620nm)＝6.3％的变色度改善到在3mm厚的玻璃陶瓷炉灶面11条件下的V2＝12.6％。
通过降低的变色度可以简化对于发光元件23和显示装置21的白平衡。设置在玻璃陶瓷炉灶面11下方的发光元件和显示装置在玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50条件下不再如此强烈地变色。
降低的变色特别在倾斜地看向发光元件23或显示装置21的情况下发挥作用。由此能够更好地识别优选通过发光元件23或显示装置21的不同颜色而示出的警示。
图6a示出了具有含凸块的底面11.2的玻璃陶瓷炉灶面11和在以间距53设置该炉灶面下方的显示装置21的一个区段的侧面示意图。显示装置21此处实施为七段显示器。
由显示装置21发出的光束54穿过玻璃陶瓷炉灶面11。在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2中成型的凸块11.3具有如小透镜一般的效果，从而光束54根据光束射到玻璃陶瓷炉灶面11上的位置而发生不同折射。
图6b示出了在图6a中所示的玻璃陶瓷炉灶面11的区段的俯视图。通过凸块11.3的效果使得显示装置21强烈失真。这种效果随着显示装置21与玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2的间距增大而更增强。因此在玻璃陶瓷炉灶面11的含凸块的底面的条件下不能显示精细结构化的标记，凸块例如对于已知的玻璃陶瓷炉灶面11来说是需要的；并且即使在较粗糙的标记条件下无错误的读取变得更困难。
图7a示出了具有光滑的底面11.3的玻璃陶瓷炉灶面11和间隔设置的显示装置21的一个区段的侧面示意图。对应于图6a和6b，显示装置再次实施为七段显示器。通过所述的根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11即使在减小的厚度50的条件下也可以实现这种光滑的、非结构化的底面11.3，对此还保持了特别对于玻璃陶瓷炉灶面11的耐冲击强度的要求。
图7b示出了图7a中所示的玻璃陶瓷炉灶面11的区段的俯视图。相比于图6b中的视图，显示装置21显得轮廓清晰并且没有失真。因此通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的非结构化的底面11.2以及低的散射光份额(雾度)使得，透过玻璃陶瓷炉灶面11也能够显示并识别精细结构化的标记。
图8a示出了具有含凸块的底面11.2的玻璃陶瓷炉灶面11的一个区段的底部示意图。凸块11.3在此规则地设置在底面11.2上。
将涂层41的两个条带彼此以间距53涂覆在底面11.2上。这些条带代表可能的多个涂层41，这些涂层能够以不同的功能施加在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。例如涂层41可以设置为不透明的散射光遮盖部。这种散射光遮盖部优选施加在玻璃陶瓷炉灶面11的加热区域以外，从而即使在强烈入射光的情况下也防止视线透过玻璃陶瓷炉灶面11进到炉灶10中。
在另一种应用中，可以在显示装置21或发光元件23的区域中施加透明且有色的涂层41。以这种有色的涂层41能够通过消减的颜色混合调整显示装置21或发光元件23透过玻璃陶瓷炉灶面11的色彩显示。
涂层41也可以由导电的材料构成。这种材料可以设计为透明的，例如以ITO层的形式；或者设计为不透明的，例如作为金色涂层。通过这种导电的涂层41能够例如制造起电容作用的接触式传感器22的在图3中所示的电极22.1。如果该电极22.1实施为透明的，因此可以在该电极后面设置显示装置21或发光元件23。通过这种显示装置21能够实现直观的用户引导。在此根据相应存在的显示内容通过接触式传感器22而触发不同的切换过程。
同样能够想到的是，导电的涂层41实施在玻璃陶瓷炉灶面11的加热区域中。涂层41在该加热区域中能够实施为区域元件或者实施为传感器的导轨。这种传感器例如实现了测定加热区域中的玻璃陶瓷炉灶面11的温度。为此可以测量并分析由导电的涂层41产生的沿着导轨的电阻变化。同样实现了，测量在两个彼此以间距53设置的导轨之间的玻璃陶瓷炉灶面11的电阻并且由此确定玻璃陶瓷温度。借助于这种温度测量可以实现许多功能，例如根据放置的烹饪炊具的品质限制玻璃陶瓷炉灶面11的最大温度或者在多回路加热器的各个加热回路之间的功率再分配。这种传感器也能够设置用于识别放置的锅或其尺寸。为此已知以电容作用或以电感作用的方法。
上述应用的缺陷在于，造成涂层41的欠缺的轮廓清晰度，这例如与选择的涂层方法相关地通过凸块11.3造成。在此可能的涂层方法特别为丝网印刷、喷射或气相沉积。由于欠缺的轮廓清晰度使得相邻涂层区域的间距53不能够准确地保持。作为背光的凹口而设置在散射光遮盖部中的标记由此仅能够以粗糙的细节程度示出。在相邻的传感器导轨之间的电学测量可通过变化的间距53而发生歪曲。同样地不能准确地保持例如电极22.1或传感器区域元件的面积。这可能导致例如在电容作用的接触式传感器或电容作用的传感器区域元件的运行过程中对锅识别的干扰。
图8b示出了具有非结构化的底面11.2的根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的一个区段的底部示意图。与图8a中所示的含凸块底面11.2的涂层41不同，该光滑底面11.2的涂层41具有高的轮廓清晰度。这能够有效地避免前述的缺陷，该缺陷由涂层41欠缺的轮廓清晰度而对不同可能的应用产生。
另外有利的是在此产生根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的提高的强度。玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2的涂层根据选择的涂层材料和涂层工艺而通常以强度降低的方式作用在玻璃陶瓷炉灶面11上。这种强度损失可以通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的提高的强度来补偿。由此才能够在不允许降低玻璃陶瓷炉灶面11的强度的条件下实现涂层41的不同种类。
图9a示出了在底面侧上具有涂层41的含凸块的玻璃陶瓷炉灶面11的一个区段的侧面示意图，该涂层例如已经在图8a和8b中对其可能的结构和功能进行描述。
通过凸块结构形成涂层41的不均匀的层厚。在此层厚特别在凸块凹部中增大并且在凸块顶部上减小。这种不均匀的层厚可能导致涂层41的之前所述功能的减弱。由此例如可能在期望的不透明的散射光遮盖部的情况下在凸块顶部上构成透明的区域。在背光照射玻璃陶瓷炉灶面11的情况下这些区域表现为不期望的光点。同样地例如导电涂层41的电阻不能够以足够的精确度制造。
图9b示出了在底面侧上具有涂层41的非结构化的玻璃陶瓷炉灶面11的一个区段的侧面示意图。
通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的光滑底面11.2使得底面侧施加的涂层41的层厚非常均匀且保持相等。由此能够避免图9b中所述的在已知的底面含凸块的玻璃陶瓷炉灶面11上的涂层41的缺陷。
图10示出了具有显示区域11.4的玻璃陶瓷炉灶面11的一个区段的侧面示意图。
通过虚线划定的显示区域11.4相对于周围的玻璃陶瓷材料具有提高的透过率。与显示区域11.4相对应地在玻璃陶瓷炉灶面11下方设置显示装置21。
通过在显示区域11.4中玻璃陶瓷炉灶面11提高的透过率使得仅吸收了由显示装置21发出的光束54的一小部分。同时在可见光波长范围的显示区域11.4中的透过率可以设置成，相比于周围的玻璃陶瓷材料发生透射的光束54的较低变色。显示装置21和发光元件23由此能够以较大的亮度以及其颜色位置的较低移位(特别在光谱带宽的发光元件或显示装置条件下，特别在白光情况下)在玻璃陶瓷炉灶面11的显示区域11.4内部示出。另外通过如前所述的亮度改善了显示装置的观测角。
为了制造这种显示区域11.4，玻璃陶瓷炉灶面11含有适当的着色的金属离子。这些金属离子首先造成玻璃陶瓷炉灶面11的期望的体积变色。通过例如借助激光部分地加热玻璃陶瓷炉灶面11以及随后快速冷却能够使体积变色至少部分地重新消除。以这种方式可以在玻璃陶瓷炉灶面11的内部制造具有改善的光透过率的显示区域11.4。
图11示出了具有玻璃陶瓷炉灶面11、加热器12和传感器电极24的炉灶10的一个区段的侧面示意图。传感器电极24作为平面的金属电极设置在加热器12的边缘和玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2之间。该电极通过相应的连接导线24.1与适当的分析电子装置连接。
传感器电极24连同对应的分析电子装置实现了对放置在烹饪区15区域中的未示出的烹饪炊具的电容识别。
通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的光滑底面可以将传感器电极24平面地挤压在玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2上。如在结构化的底面11.2的情况下在传感器电极24和例如凸块凹部区域中的玻璃陶瓷炉灶面11之间不可避免地产生的空隙得到避免。由此防止了，污垢或特别是水汽在传感器电极24和玻璃陶瓷炉灶面11的底面11.2之间积聚并且干扰传感器的功能。通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50使得在传感器电极24和放置的烹饪炊具之间的间距减小。由此根据前述的电容器公式提高了电容传感器的灵敏度。通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的光滑底面11.2和减小的厚度50能够由此显著改善所述对锅识别和锅尺寸识别系统的灵敏度和可靠性。
总而言之，通过具有根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的根据本发明的炉灶能够显著改善在炉灶10和使用者之间的界面。该界面在此通过相应设置在玻璃陶瓷炉灶面11下方的接触式传感器22以及优选通过对应的发光元件23和/或显示装置21形成。该界面另外能够配有额外的传感器，这些额外的传感器实现了炉灶的简化运行。
根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的特性能够有利地用于一系列其他的应用。由此实现了，通过合适的底面涂层将电阻条直接地或由绝缘的中间层分隔地施加在玻璃陶瓷底面11.2上。通过供应电能能够加热电阻条并且由此用作为加热器12。通过玻璃陶瓷炉灶面11的非结构化的底面能够施加具有显著改善的轮廓清晰度和厚度公差的电阻条以及可能的绝缘层。电阻条的电阻以及这样制造的加热器12的电功率能够由此以明显可重现的方式制造。
通过根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11的减小的厚度50也能够降低在用作为加热器12的感应加热器的感应线圈和放置的烹饪炊具之间的间距。由此实现了烹饪炊具更好地耦合到感应加热器的交变磁场，由此获得能量损耗减小的、改善的能量传递。
另外玻璃陶瓷炉灶面11通过钻孔而打通，对此例如旋钮键或煤气加热器穿过钻孔。
在有所变化的应用中，与根据本发明的玻璃陶瓷炉灶面11对应的玻璃陶瓷板也可以实施为聚光灯、例如建筑工地的聚光灯的盖板玻璃，或者实施为熨斗底板或作为在烤面包片机中的加热装置和使用腔之间的分隔元件，或者作为烤盘或作为烤箱加热器的加热盖板。
也能够想到的是，设置煤气灶、优选具有根据本发明的玻璃陶瓷构成的玻璃陶瓷炉灶面11的煤气灶的灶火眼的灶火眼盖板。
在这些所述的应用中，具有提高的强度和由此实现的减小的厚度50的玻璃陶瓷也导致能量传输、能量损耗以及相应设备的操作性和可调控性的显著改善。
附图标记列表
10 炉灶
11 玻璃陶瓷炉灶面
11.1 顶面
11.2 底面
11.3 凸块
11.4 显示区域
12 加热器
12.1 过热保护器
12.2 加热线圈
13 弹性元件
14 炉灶底部
15 烹饪区
16 边框
16.1 粘合剂
20 电子装置
21 显示装置
22 接触式传感器
22.1 电极
22.2 电路板
22.3 电场
22.4 红外辐射
23 发光元件
24 传感器电极
24.1 连接导线
30 能量流
31 热量横向传导
40 顶面涂层
41 涂层
50 减小的厚度
51 常规的厚度
52 双箭头
53 间距
54 光束
54.1 垂直的光束
54.2 倾斜延伸的光束
55 观测角
56 孔径角
57.1 第一照亮面
57.2 第二照亮面

Claims (22)

1.一种炉灶(10)，其包括：玻璃陶瓷炉灶面(11)和设置在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)下方的至少一个加热器(12)，
其特征在于，所述炉灶还包括至少一个接触式传感器(22)，所述至少一个接触式传感器(22)能透过所述玻璃陶瓷炉灶面(11)操控以调节所述至少一个加热器(12)的功率，并且所述至少一个接触式传感器(22)间接或直接地与所述玻璃陶瓷炉灶面(11)连接或者挤压在所述玻璃陶瓷炉灶面上或者与所述玻璃陶瓷炉灶面间隔设置；所述玻璃陶瓷炉灶面(11)由包含以下组成(以重量百分比计)的锂-铝硅酸盐玻璃陶瓷制成：
Figure FDA0002356881740000011
以及另外的着色氧化物，总计最高1.0重量百分比的最大量，
其中所述玻璃陶瓷炉灶面(11)具有芯部并且在所述芯部中包含热液石英混晶作为主晶相，其中，在10μm或以上的深度中所述热液石英混晶的晶相含量超过高石英混晶和热液石英混晶的晶相含量总和的50％，并且玻璃陶瓷炉灶面的厚度(50，51)在2.8mm和3.5mm之间的范围中。
2.根据权利要求1所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面的厚度(50，51)在2.8mm和3.2mm之间的范围中。
3.根据权利要求1所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)在其表面或朝向其表面具有梯度层以及所述芯部位于所述梯度层的下方，其中所述玻璃陶瓷炉灶面(11)在所述芯部中包含热液石英混晶作为主晶相以及在所述梯度层中包含高石英混晶作为主晶相。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)在630nm波长下的最大雾度为最高6％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)在630nm波长下的最大雾度为最高5％。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)在630nm波长下的最大雾度为最高4％。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述至少一个接触式传感器(22)为电容传感器或光学传感器。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述至少一个接触式传感器(22)为电容传感器或红外传感器。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，还包括至少一个发光元件(23)和/或至少一个自发光的或外部照明的显示装置(21)，其布置成间接或直接地紧邻所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的底面(11.2)或者与所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的底面(11.2)间隔地布置，并且其中所述发光元件(23)和/或所述显示装置(21)透过所述玻璃陶瓷炉灶面(11)发光。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的底面(11.2)是非结构化的。
11.根据权利要求9所述的炉灶(10)，所述炉灶还包括透明的或着色透明的或不透明的或光散射的中间层，所述中间层间接或直接地设置于在一侧上的所述接触式传感器(22)和/或所述发光元件(23)和/或至少一个所述显示装置(21)与在另一侧上的所述玻璃陶瓷炉灶面(11)之间。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的底面(11.2)上至少局部地设置有在可见光谱区域中不透明的散射光遮盖部。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，传感器区域元件和/或传感器导轨和/或传感器触点间接或直接地施加在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)上，和/或传感器电极(24)间接或直接地施加在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)上或者挤压在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)上。
14.根据权利要求9所述的炉灶(10)，其特征在于，在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)标准化成4mm厚的情况下，该玻璃陶瓷炉灶面(11)在470nm的波长下“雾度”为最高15％。
15.根据权利要求9所述的炉灶(10)，其特征在于，在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)标准化成4mm厚的情况下，该玻璃陶瓷炉灶面(11)在470nm的波长下的“雾度”为最高12％。
16.根据权利要求9所述的炉灶(10)，其特征在于，在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)标准化成4mm厚的情况下，该玻璃陶瓷炉灶面(11)在400nm至500nm的波长区域中最大散射光份额为最高20％。
17.根据权利要求9所述的炉灶(10)，其特征在于，在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)标准化成4mm厚的情况下，该玻璃陶瓷炉灶面(11)在400nm至500nm的波长区域中最大散射光份额为最高17％。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)标准化成4mm厚的的情况下，该玻璃陶瓷炉灶面(11)在380nm至780nm波长区域中光透过率为小于或等于5％。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，在玻璃陶瓷炉灶面(11)标准化成4mm厚的的情况下，该玻璃陶瓷炉灶面(11)在380nm至780nm波长区域中光透过率为小于或等于10％。
20.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)在420nm的波长下的光谱透过率为大于0.2％。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)包含赋色的金属离子，其中，在显示区域(11.4)中，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的光谱透过率由于借助电磁辐射进行的处理感应的局部加热而与相邻区域相比在某些区域中提高，和/或
在380nm至780nm的波长范围中以及在显示区域(11.4)中，所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的光透过率为小于或等于2.5％，或者光透过率在2.5％和5％之间，或者光透过率为小于或等于10％。
22.根据权利要求14至17中任一项所述的炉灶(10)，其特征在于，所述显示装置(21)或所述发光元件(23)设置在所述玻璃陶瓷炉灶面(11)的显示区域(11.4)下方，所述显示区域与周围的玻璃陶瓷材料相比具有增大的光谱透过率和/或增大的光透过率。
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