CN1364990A - 炉灶口内加热装置的控制器及其操作方法 - Google Patents

炉灶口内加热装置的控制器及其操作方法 Download PDF

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CN1364990A
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爱德华·A·尼尔森
格雷戈里·A·彼里森
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Emerson Electric Co
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Emerson Electric Co
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    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及炉灶口内加热装置的控制器及其操作方法。本发明提供一种加热装置的控制器。该加热装置能够对器具产生热量并具有一温度传感器、一加热元件和一烹调面。该控制器有一测量加热装置内空腔温度的装置、一控制给加热元件供电的装置、一根据装在加热装置上的器具类型确定在过载状态下是否控制给加热元件供电的装置。本发明也包括一种操作控制器和加热装置的方法。

Description

炉灶口内加热装置的控制器 及其操作方法
                            技术领域
本发明总的来说涉及炉灶口，更特别地，涉及一种炉灶口内辐射电加热装置的控制器和操作方法。
                            背景技术
辐射电加热装置，在本领域中众所周知，包括一个电加热元件例如线圈加热元件或者是带状加热元件。在传统的加热装置中，加热元件的末端通过热控开关或限制器与供给加热元件电流的电路连接。该装置安装在烹调面的下面，上面放置器具。当器具放置在烹调面上时，器具被透过烹调面的直接辐射能加热。器具也通过传导烹调面内的吸收辐射能来被局部加热。当加热装置的温度超过预设的温度时，热控开关为此响应而断开在电源和加热元件之间的回路，以切断供给加热元件的电流。当温度落在预设的温度之下时，开关与回路连接以恢复供给加热元件的电流。
这种加热装置存在许多问题。其中一个问题就是热控开关。热控开关比较昂贵，占加热装置总费用的20-30％。开关部件是加热装置失败的主要原因。它简直是太昂贵以致于不能仅置换一个坏了的开关。而是，当开关坏了的时候，加热装置被废弃而用一个新的加热装置来取代。取消现有热控开关将不仅节省费用，而且还能够提高加热装置的使用年限；只要仍保持加热装置准确的温度控制就行。而且，这些加热装置安装在玻璃-陶瓷材料层的下面。这就使坏了的加热装置去掉和安装变得困难。
还需要快速煮沸液体。不管加热装置上的器具类型或位置如何，典型的加热装置都将把温度加热到一个特定的设置值。加热装置上器具的类型和位置都会影响系统的性能和煮沸液体的时间。例如，凹面型的器具能够将辐射能反射回加热装置。在器具凹面部分下面的玻璃陶瓷材料中形成一“热点”。在器具凹面部分下面的气囊充当绝缘体，阻止热点的冷却。而且，偏心的器具使没有被器具覆盖的玻璃陶瓷材料部分达到过热温度。在不知道加热装置上器具的类型或它的位置的情况下，当确定加热装置的最大温度设置值时这些极端条件必须考虑到。这将导致所有类型器具有一较低的最大设置值。然而一个较低的最大设置值，却增加了煮沸放在正中心的平底锅里液体的时间。因此，还需要有一个控制器和确定器具类型和是否其放在正中心的方法。控制器能够动态地改变温度的设置值到最佳煮沸液体的温度。本发明旨在克服或至少是减少上面提到的一个或多个问题的影响。
                          发明内容
为此，本发明包括一加热装置的控制器。该加热装置能对器具产生热能并且有一温度传感器、一加热元件和一烹调面。该控制器有一测量加热装置内空腔温度的装置、一控制给加热元件供电的装置，和一根据装在加热装置上的器具类型确定在过载状态下是否控制给加热元件供电的装置。
测量空腔温度的装置包括接收从温度传感器产生的信号。控制给加热元件供电的装置包括对电连接到加热元件上的电源提供周期信号的产生。确定在过载状态下是否控制给加热元件供电的装置包括空腔温度的温度分布曲线的测量。
在另一个实施例中，本发明包括炉灶口中加热装置的温度控制系统。该加热装置有一设置在烹调面下面的加热元件并能对装在烹调面上的器具产生热量。温度控制系统包括一温度传感器和一控制器。该温度传感器测量加热装置空腔内的温度。该控制器能够接收从温度传感器反射的测量空腔温度的信号并控制给加热元件供电。该控制器进一步还能确定装在加热装置上的器具的类型并根据装在加热装置上的器具类型控制在过载状态下给加热元件供电。
温度控制系统进一步包括电源和用户控制旋钮。电源与加热元件电连接并与控制器电连接。用户控制旋钮可以使用户选择温度调整位置。该控制器进一步包括测量空腔温度分布线的装置。还包括一测量第一时间段的装置，该第一时间段是取得从第一温度到第二温度的空腔测量温度。也包括一测量第二时间段的装置，该第二时间段是取得从第三温度到第四温度的空腔测量温度。
在进一步的实施例中，本发明包括在第一温度设置值操作加热装置的方法。该加热装置有一辐射红外能量的加热元件和一适合测量加热装置中传感温度的温度传感器。该方法包括下列步骤：测量从第一温度到第二温度的第一时间段；测量从第三温度到第四温度的第二时间段；比较第一时间段和第二时间段；确定是否将加热装置的第一温度设置值增加到第二温度设置值；和如果确定第一温度设置值可以从第一温度设置值增加到第二温度设置值，则将第一温度设置值增加到第二温度设置值。
该方法在炉灶口中由一控制器来完成。该控制器能够接收来自温度传感器来的传感温度。该控制器电连接到加热元件上以保持第一和第二温度设置值。在一个实施例中，第二温度设置值比第一温度设置值要高。而且，该确定步骤进一步包括确定在加热装置上的器具是否是凹面的。
本发明的另一个实施例包括在第一温度设置值操作加热装置的另一种方法。然而，该方法包括下列步骤：在第一时间段测量第一增加的传感温度；在第二时间段测量第二增加的传感温度；比较第一增加的传感温度和第二增加的传感温度；确定是否增加加热装置中的第一设置值到第二设置值；和如果确定第一温度设置值可以从第一温度设置值增加到第二温度设置值，则增加第一温度设置值到第二温度设置值。
上面本发明的概述并不代表每一个实施例或者本发明的每一个方面。这是下面附图和详细描述的目的。
                          附图说明
本发明的其它目的和优点通过参照附图阅读下面的详细描述将变得显而易见，附图中：
图1示出了具有本发明的模块化辐射加热装置的炉灶口的俯视图；
图2示出了本发明的模块化辐射加热装置一个实施例的透视图；
图3示出了附图2中的模块化辐射加热装置的分解图；
图4A-4C示出了用在本发明模块化辐射加热装置中的绝缘饼底的透视图(顶视图和底视图)和平面图；
图5示出了在图4A-4C中的绝缘饼底的横截面图；
图6示出了本发明的温度传感器部件的一个实施例的分解图；
图7示出了在图6中组装的温度传感器部件的透视图；
图8A-8C示出了用在本发明模块化辐射加热装置中的一个温度传感器的透视图和侧视图；
图9示出了用于本发明温度传感器部件的支柱的一个实施例的透视图；
图10A-10D示出了图8中支柱的侧视图、顶视图、底视图和横截面图；
图11A示出了安装在绝缘饼底内的温度传感器部件的一个实施例的放大图；
图11B示出了安装在绝缘饼底内的温度传感器部件的另一个实施例的放大图；
图12示出了与控制烹调食物或加热液体的控制器连接的模块化加热装置的工作框图；
图13A-13D示出了从加热元件辐射出的辐射能量的侧视图；
图14示出了在加热装置上的不同类型的器具的温度分布线；
图15示出了在本发明一个实施例中加热装置的控制器的判定是否进入过载状态的工作流程图。
虽然本发明易于作出各种改进和变形，在附图中作为例子已经示出了某些具体的实施例并且将被详细描述。然而可以理解的是，并没有限定本发明具体的形式。相反，那些在本发明的精神和范围内覆盖的所有的变形、等同物和替代物都通过所附的权利要求书来限定。
                           具体实施方式
说明性的实施例将在下面参照附图来描述。参看附图，图1示出了装在炉灶口12上的本发明的多个(4个)加热装置10。每个加热装置10具有相同的瓦数或者不同的瓦数。炉灶口12包括有多个孔的顶面14，该多个孔可以接收并容纳多个加热装置10。要烹调食物或者加热液体的人就将食物或液体放置在器具上(未示出)，然后放置一个加热装置10。用户打开相应的控制旋钮16或者其它的温度控制装置如键区至一指示由加热装置10产生的以加热食物或液体的温度。
如图2所示，在一个实施例中，本发明的加热装置10是独立的单一模块化装置，使用户容易地去掉或置换加热装置10。参照图2-3，在一个实施例中，加热装置10包括烹调盘20、支承底盘22、绝缘垫圈24、具有绝缘饼底的绝缘层26和绝缘侧壁环28、加热元件30、温度传感器部件32、装饰环34和接线盒36和38。该加热装置10是独立的并且通过使用接线盒36和38而是模块化的。接线盒36作为连接器允许与传输加热装置10中的传感温度的信号线快速连接。接线盒38作为连接器允许与启动加热元件30的电源线快速连接。
另一种方案是，炉灶口12的顶面14可以是没有孔的单一烹调面。加热装置10可以安装在顶面的下面以对烹调面产生热量。在该可选的实施例中，加热装置可以没有装饰环34。对于所有加热装置，烹调盘20可以被单一烹调面取代。
烹调盘或者是烹调面20由红外透射材料例如玻璃陶瓷制成。一个合适的材料是指在德国的美因兹(Mainz)由Schott Glass生产的CERAN或者是在南卡罗来纳(South Carolina)的Fountain Inn由EuroKera北美有限公司生产的EuroKera玻璃陶瓷。本领域的普通技术人员将会理解，作为制造陶瓷化玻璃的普通方法的人工产物，烹调面20具有变形或者凹腔的底面。支承盘22设置在烹调盘20的下面。支承盘22是一具有大致平底42、环行侧壁44和外凸缘46的浅盘。垫圈24设置在烹调盘20和支承盘22的外凸缘46之间。垫圈24是由例如从佐治亚洲Augusta的Thermal ceramics得到的K-ShieldBF Paper的绝缘材料制成。在加热装置中垫圈24的合适的组装可以从临时申请号为60/189695，名称为“模块化辐射加热装置”，由本发明的受让人所拥有并在本发明中参照引用的专利中得到教导。
绝缘层被支承在支承盘22的里面。特别地，在一个实施例中，如图3所示，绝缘层有一绝缘饼底26和一绝缘侧壁环28。虽然在图3中示出的绝缘层是两个分离的部件，但是绝缘饼底26和侧壁环28可以是一个整体。绝缘层合适的材料包括来自Adrian，密歇根州的Wacker Silicones公司的Wacker WDS热绝缘材料和来自佐治亚洲Augusta的Thermal ceramics的RPC2100。
参照图4A-4C，绝缘饼底26有一顶面52和一底面54。绝缘饼底26的顶面52有一容纳加热元件30的槽56。绝缘饼底26的顶面52也有一用来容纳接线盒38的开口58。在绝缘饼底26的中心有一孔60。孔60用来接收和容纳温度传感器部件32。在一个实施例中，孔60在绝缘饼底26的顶面52是圆形的。孔60从绝缘饼底26的顶面52朝向绝缘饼底26的底面54扩张。
图5示出了一个实施例，其中孔60在绝缘饼底26的底面54的直径比在顶面52的直径要宽。温度传感器部件32一部分的尺寸适合在孔60内。下面将有更详细的解释，孔60的直径变化的目的是为容纳在绝缘饼底26中的温度传感器部件32提供附加支承。而且，如图4B所示，孔60优选作为一“钥匙”孔来阻止温度传感器部件32相对于绝缘饼底26的径向旋转运动。
绝缘饼底26的底面54适合于停靠在支承盘22的底面。绝缘饼底26可具有安装孔62以阻止绝缘饼底26相对于支承盘22的运动。支承盘22有配合孔64(见图3)。为了使绝缘饼底26相对于支承盘22的平底42固定，螺丝(未示出)插入盘孔64中并插进饼孔62中。
返回到图3中，加热元件30支承在绝缘层的绝缘饼底26上。在一个实施例中，加热元件30放置在绝缘饼底26的槽56中。多个微型钉(未示出)用来将加热元件30固定到绝缘饼底26上。绝缘侧壁环28的存在，允许加热元件30与烹调盘20有一个间隔。加热元件30优选是一带状加热元件，虽然其它类型的辐射元件例如螺旋型或复合型加热元件也可以使用。加热元件30辐射红外能量。加热元件30以螺旋或弯曲的形式装在绝缘饼底26上。可以理解的是，显示在图3中的形式仅仅是说明性的且加热元件30在不背离本发明范围的情况下可以以其它形式放置在绝缘饼底26上。加热元件30的各个端与接线盒38和插头39的电源(未示出)相连接。
图6-7示出了温度传感器部件32的分解图和合成图。温度传感器部件32包括温度传感器70、支柱72、延长引线74、罩76和连接器78。温度传感器70装在支柱72的凹槽96内。支柱72装在绝缘饼底26的中心孔60内。在延长引线74的一端，引线74与温度传感器70结合。延长引线74穿过支柱72。延长引线74的另一端是连接器78。连接器78在组装加热装置10的过程中插入接线盒36内。
在一个实施例中，温度传感器70是一铂电阻温度检测器(铂RTD)。一个合适的铂RTD可以从美国宾夕法尼亚州Newtown的Heraeus Sensor-Nite公司获得。使用铂RTD的好处是适合于高温度。图8A-8C示出的温度传感器70是铂RTD。温度传感器70有一温度传感元件82和一引线84。温度传感器70的引线84通过支柱72电连接到延长引线74上。延长引线74最好是绝缘的。根据支柱72的具体结构和所使用的温度传感器的类型，温度传感器70的引线84可以外露或不被绝缘。这可能导致温度传感元件82错误的温度读数。这是由于热量可能通过外露的引线84传导并进入到温度传感元件82。如果是这种情况，温度传感器部件32优选是有使温度传感器70的外露引线84绝缘的某种机构。在一个实施例中，如图6所示，温度传感器部件32有绝缘罩76。该罩76由绝缘材料制成。罩76也可以由绝缘胶或粘合剂制成。一种合适的绝缘胶或粘合剂是来自美国宾夕法尼亚州匹兹堡的Sauereisen公司的Sauereisen Electric Resistor Cement第78号。Sauereisen粘合剂是掺和好的胶并可以刷涂、浸渍或喷射使用。
图9是支柱72的一个实施例的透视图。图10A-10C示出了图9中的支柱72的侧视图、顶视图和底视图。在这个实施例中，支柱72有一个头部92和一个较低的基座部分94。支柱72优选是由绝缘材料例如陶瓷制成。合适的陶瓷型材料是L-3滑石。支柱72也可以由其它的绝缘材料例如上面所描述的绝缘层的材料制成。头部92有一个凹槽96用来容纳至少温度传感器70的一部分传感元件82。头部92进一步有狭缝98用来容纳传感器引线84和延长引线74。基座部分94放在绝缘饼底26的中心孔60内。如果中心孔60是一“钥匙”孔，(如图4B所示)，支柱72的基座部分94必须与之相适应(如图10B-10D)。这样就阻止了温度传感器部件32相对于绝缘饼底26的径向旋转运动。为了进一步保持支柱72在绝缘饼底26内，使用一绝缘胶或粘合剂例如Sauereisen Electric Resistor Cement第78号。
图10D示出了支柱72的横截面图。支柱72的基座部分94有孔100。温度传感元件82至少部分地在支柱的凹槽96内。传感器引线74和/或延长引线84从头部92的侧面引出沿着狭缝98并穿过在支柱72的基座部分94中的孔100。引线74和84然后通过支承盘22的底42延伸并把来自温度传感元件82的传感温度传送到控制器。
温度传感器部件32的头部92的一部分优选是通过绝缘饼底26的中心延伸。图11A示出了温度传感器部件32在绝缘饼底26内通过中心孔60的放大图。如下面的详细描述，在绝缘饼底26的中心定位传感器的好处是能够测量出来自加热元件30的反射的红外辐射能量的差异。如果加热元件30有一如图3所示的结构，这是特别重要的。而且，为了增强反射的辐射能量的测量结果，温度传感元件82应该部分地屏蔽来自加热元件30的直接辐射能量。优选是温度传感元件82从支柱72的凹槽96中伸出不到60％。在一个实施例中，传感元件82从槽96中伸出50％。
另一种方案是，如图11B所示，温度传感元件82通过使用屏蔽块102可以完全地屏蔽掉来自加热元件30的直接辐射能。屏蔽块102可以是各种形状。显示在图11B中的实施例示出了一管状屏蔽块102。为了消除来自加热元件30的直接辐射能的测量结果，屏蔽块102的高度应该至少与温度传感元件72的顶部一样高。屏蔽块102由热绝缘材料例如陶瓷制成。屏蔽块102也可以制成作为绝缘饼底26的一部分。
虽然图11B示出了完全屏蔽掉来自加热元件30的直接辐射能的温度传感元件82，但是在需要有较快响应时间的应用场合中，让传感元件82部分地暴露于直接辐射能是更好的。这是由于热空气可以陷入屏蔽块102内并且传感元件72不能快速响应加热装置10内的温度变化。相应地，如果使用屏蔽块102，通过限定块102的壁厚，块102的质量可以减小。换句话说，块102的高度可以减小。
希望的是，能够比以前更好地控制食物的烹调和液体的加热。为此，参照图12，本发明的加热装置10使用控制器110来控制电源112给加热装置10供电。控制器的操作通过一PID(比例、积分、微分)控制环或一PI(比例、积分)控制环来完成。加热装置的一个要求是它们能够快速加热到一操作温度。这是可以由通电后加热装置10的加热元件30在3-5秒内达到一可视的响应温度来得到证明的，在那个时间内加热元件发热。元件30的快速加热可以通过施加电压达到，例如，给加热元件30施加240伏交流电压。加热元件30加热的整个时间都施加电压。当到达快速加热时，增加的温度作用于加热元件30和烹调盘20上。这就导致了烹调盘20的使用寿命的降低。这样，就希望有一个将作用于烹调盘20上的温度最小化的控制系统。
控制器110控制电的施加以使仅在一短的间隔内施加高电平。温度传感器70有一提供给控制器110的输出温度信号St。不象以前的加热装置使用温度响应开关，如果加热装置的温度变得太高即将切断供给加热元件的电源，温度传感器70仅仅通过电缆114给控制器110提供一传感温度输入。而且，当前的设计使用一种有较小热量的温度传感器的类型。这就允许有较快的响应时间且更准确地读取加热装置10中的温度。显示在图8A-8C中的这种传感器的类型是铂RTD。这种类型的传感器比有较大热量的探针传感器能够更好地工作。
在一个实施例中，控制旋钮16有多个调整位置。例如，旋钮16有1-10个调整位置，其中调整位置1指最小温度，调整位置10指最大温度。用户在加热装置10上放置一U型器具并且将控制旋钮16扭到一希望的调整位置。要煮沸液体，用户一般选择最高调整位置。控制器110从旋钮16接收到希望的调整位置且指定第一温度设置值。控制器110给加热元件30通电直到达到第一温度设置值。控制器110从温度传感器70采样一接收的温度信号St来判定是否已经达到第一温度设置值。当达到第一温度设置值以后，仍然通过给加热元件30周期供电来保持该温度。
控制器110响应信号St以致于如果加热装置10的温度开始增加超过所选择的加热值时，控制器110通过改变提供给电源112的控制信号St的工作循环或传号空号比来作出反应。该控制信号控制在一个时间间隔内供给加热元件30电流的时间。这样，不是关闭加热装置，而是在任何一个所给的间隔内产生的热量是可以通过在那个间隔内改变供给加热元件30电流的时间来改变的。如果在一个间隔内供给电流的时间比以前少，则通过加热装置10产生的热量可以有效地降低，也就是放置在加热装置上加热的器具的温度可以有效地降低。除了有助于延长加热元件30的使用寿命外，这个功能对防止食物烧焦也是很重要的。
正如所指出的那样，控制器110响应从温度传感器70的输入来控制供加热元件30供电。控制器16提供给电源112一循环或传号空号脉冲输入控制信号St。信号的传号空号比在一个宽范围的开/关比内是可控制的。在任何时间内，该比率确定了在一个时间间隔内电源112供给加热装置10电流的时间量。在一个间隔内开的时间比关的时间越长，则在该间隔内给加热装置10供电的时间越长，而且在该间隔内由加热装置10产生的热量越高。
在一个实施例中，在每个工作循环接下来之后的工作循环v都要更新，可以使用下面的公式来计算：
v＝Kp *e+(Kp/Ti)*(s(n))+v0
其中，Kp＝基于温度设置值的常数
      Kp/Ti＝基于温度设置值的常数
      e＝Tsp-Tave
      Tsp＝温度设置值
      Tave＝最后一个工作循环的平均温度
      S(n)＝s(n-1)+e  其中s(0)＝0
      n＝从工作循环开始经过的工作循环数
      v0＝基于温度设置值估计的工作循环
一旦达到了设置的温度，工作循环开始了v0的工作循环。当温度高于或低于设置值时，工作循环通过Kp * e来校正。每次接下来的工作循环结束且温度高于或低于设置值的温度，误差就被加到S(n)。随着误差的增加，接下来的工作循环将被(Kp/Ti)*(s(n))来调整。当空腔的温度在(Kp/Ti)*(s(n))+v0的设置温度时将产生一工作循环。Kp和Kp/TI的值根据设置的温度而变化。在一个实施例中，Kp将在低温的0.8和高温的2.4的范围内变化。Kp/Ti将在低温的0.067和高温的0.2的范围内变化。该温度将用A/D单元来表示。
本领域的普通技术人员，从中受到启发，可以知道其它类型的控制系统和公式在没有背离本发明的情况下也可以使用。
本发明的优点将参照图13A-13C来图解说明。如图13A所示，加热元件30直接辐射电磁辐射能谱中的红外能Ed。如上面所指出的是，烹调盘20由红外透射材料例如玻璃/陶瓷制成。当加热元件30通电时，一部分辐射能量透过烹调盘20作为透过的辐射能Ep。也有一部分辐射能量被烹调盘20吸收作为吸收的辐射能Ea。当器具放置在烹调盘20上时，器具通过穿过烹调盘20的直接辐射能Ep加热。器具也通过在烹调盘20内的吸收辐射能Ea导热而被部分地加热。
如图13B所示，当是U型器具时，某些穿透烹调盘20的辐射能被返回到加热装置10中作为反射辐射能Er。已经发现屏蔽来自加热元件30的直接辐射能Ed的大部分温度传感元件72具有几个优点。例如，当部分地被屏蔽时，温度传感元件72能够测量被反射的辐射能Er的差异。传感元件72应该部分地屏蔽来自加热元件30的直接辐射能Ed的原因是在加热装置10的空腔内的被反射的辐射能Er将比直接辐射能Ed少得多。这是由于一部分直接辐射能Ed被烹调盘20吸收，一部分直接辐射能Ed被周围的环境丢失，和一部分直接辐射能Ed被放在烹调盘20上的器具吸收(留下了相对较少的一部分被反射的辐射能Er)。如果温度传感元件72被部分地屏蔽掉来自加热元件30的直接辐射能Ed，则温度传感元件则能测量在空腔内的较小数量的被反射的辐射能Er的差异。
已经发现检测空腔内的被反射的辐射能Er量的差异能够使检测放在烹调盘20上的器具的类型。该检测也能测出是较小的器具或者是偏心的器具。一旦放在烹调盘20上的器具的类型被确定，则就可以确定是否增加或降低了设置值。增加设置值将会更快地煮沸液体。
例如，图13B示出了一黑色的平底U型器具，它覆盖了烹调盘20的一大部分。在这种情况下，一部分直接辐射能Ed被烹调盘20吸收，且一部分直接辐射能Ed被U型器具吸收。只有一小部分辐射能被黑色的平底U型器具反射。与有光泽的凹面器具或偏心器具相比，黑色的平底U型器具在一个较高的设置值操作加热装置10时是更安全的。
如图13C所示，有光泽的凹面器具朝着凹面器具的中心反射辐射能Er。这将引导多余的能量到烹调盘20的具体位置。而且，在器具的凹面部分和烹调盘20之间形成一气囊。该气囊充当一绝缘体，阻止烹调盘20中吸收的辐射能Ea消散。随着时间的过去，烹调盘20报废，或者如果使用一个传统的控制系统，加热元件可以断续地循环使用。在凹面器具中必须使用一个较低的设置值。
图13D中示出了一偏心的器具。没有被U型器具覆盖的这部分烹调盘20吸收能量Ea。这部分吸收的能量Ea将不能与它被吸收一样快地扩散到周围环境中。这样，烹调盘20在烹调盘20的未覆盖区域可能达到过热的温度。相应地，在偏心器具中使用一较低的设置值。
因此，本发明包括操作加热装置10的方法和确定是否加热装置10进入一过载状态。特别地，该方法允许控制器110判定器具是否是凹面的或偏心的。如果使用凹面或偏心的器具，控制器110可以引导加热元件30保持当前设置值或较低设置值。另一方面，如果使用一个平底器具(图13B所示)，控制器可以指引加热元件30到一个过载状态，在那里加热元件被控制在一较高的设置值。这将使用较短的时间来煮沸液体。
图14中示出了判定是否是进入过载状态的一种方法。图14图解了三种不同类型的器具和其位置的不同温度分布线。在前面描述的传感器的实施例中，通过实验已经被观测到凹面器具随着时间具有一个较快的温度升高率，即图解的温度分布线TPcon。一个平底器具在加热元件的正确位置有一个较慢的温度升高率，即图解的温度分布线TPreg。如果器具很小或者是偏心，温度升高率将会更慢，即图解中的TPsm。
这样，是否进入过载状态的确定可取决于温度分布线的某些条件。在启动时，当旋钮16被设置在最高的调整位置时，控制器110将指引加热装置10到第一设置值。在一个实施例中，第一设置值可以是1140°F，因为加热装置10能输出2600瓦。控制器110当试图达到第一设置值时测量加热装置10的温度分布线。
温度分布线通过测量下面几点来确定：(1)从第一温度T1到第二温度T2取得传感的温度St的第一个时间段；和(2)从第三温度T3到第四温度T4取得传感的温度St的第二个时间段。在这个实施例中，第一时间段与第二时间段进行比较。在一个实验中，加热装置10被输出2100瓦或更小，第一和第二时间段通过T1＝830°F，T2＝1015°F，T3＝1085°F，和T4＝1230°F来计算。这些实验中，如果第二时间段至少是第一时间段的1.29倍，则确定器具是凹面的。对于较小的器具或者是偏心的器具，第一时间段一般超过120秒而第二时间段一般超过240秒。
图15示出了操作加热装置10并且确定是否进入一过载状态的一个实施例。控制器110首先给加热元件30通电并引导加热装置10到第一设置值[200]。控制器110然后检测从温度传感器70接收的传感温度St并计算从第一温度T1到第二温度T2取得传感温度St的第一时间段[205]。控制器110然后判定第一时间段是否是超过了最大的时间段[210]。这个确定可以指出器具是否是偏心、较小或凹面的。如果超过了最大的时间段，控制器110将保持第一设置值[215]。另一种方案是，控制器110可以降低第一设置值到一较低的设置值。如果没有超过最大的设置值，控制器110然后计算一从第三温度T3到第四温度T4取得传感温度St的第二时间段[220]。控制器110判定第二时间段是否是超过了最大的时间段[225]。这个判定可以指出器具是否是偏心、较小或凹面的。如果超过了最大的时间段，控制器110将保持第一设置值[215]。另一种方案是，控制器110可以将第一设置值降低到较低的设置值。如果没有超过最大的设置值，控制器110将通过比较第一时间段和第二时间段来确定是否是一个凹面的器具[230]。如果是一个凹面的器具，则控制器110保持温度在第一设置值，或者另一种方案是，降低第一设置值到一较低的设置值[215]。如果不是一个凹面的器具，控制器110将进入一过载状态，提高第一设置值到第二设置值作为一个选择的时间段[235]。
本领域的普通技术人员，从所公开的内容受到启发，可以意识到确定温度分布图的其它方法也可以使用。例如，可以使用在两个固定的时间段内的温度增加且对照上面描述的相似的方法。它可以包括：在第一时间段测量第一个增加的传感温度；在第二时间段测量第二个增加的传感温度；将第一个增加的传感温度与第二个增加的传感温度进行比较；确定是否增加加热装置的第一温度设置值到第二温度设置值；如果确定第一温度设置值增加到第二温度设置值，则第一温度设置值将被从第一温度设置值增加到第二温度设置值。而且，不同的时间段可以测量所选择的温度和所比较的分开率(divided rates)。
在一个实施例中，所描述的方法通过具有存储器和微处理器的控制器110来实现。微处理器执行存储器里的软件功能来实现本发明的控制程序。
已经描述的是一用在炉灶口上的模块化辐射加热装置，可以更加有效和快速地烹调放置在加热装置上的食物。热控开关通常被用在由温度传感器取代的装置中，该温度传感器给控制器提供加热装置中的温度。控制器给加热元件供电。一用在加热装置中新的温度传感器结构使加热装置到达烹调温度比普通元件更快。通过检测出反射辐射能之间的不同，加热装置可以确定是否有可能增加到一较高的温度设置值。而且，加热装置是独立的且可以作为一个新的设备或置换设备来出售。复合的加热装置保留炉灶口上的孔，每个装置包括接线盒而可容易地去掉和安装。加热装置是简单结构，因此炉灶口可以比使用传统加热元件的炉灶口要小。这不仅降低了成本，而且减少了维修时间。
如前面所述的，本发明的几个目的已经达到并且也取得了其它的优点。
在不背离本发明范围的情况下可对上述结构作各种改变，包含在上述描述和附图中的所有内容都是说明性和图解性的并且没有限定的范围。

Claims (20)

1.一种加热装置的控制器，该加热装置具有温度传感器、加热元件和烹调面，该加热装置能够对装在烹调面上的器具产生热量，该控制器包括：
测量加热装置空腔内温度的装置；
控制给加热元件供电的装置；
根据装在加热装置上的器具类型确定在过载状态下是否控制给加热元件供电的装置。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，测量空腔温度的装置包括接收从温度传感器产生的信号。
3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，控制给加热元件供电的装置包括对电连接到加热元件上的电源提供周期信号的产生。
4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，确定在过载状态下是否控制给加热元件供电的装置包括空腔温度的温度分布的测量。
5.一种在炉灶口中的加热装置的温度控制系统，加热装置具有设置在烹调面下面的加热元件，加热装置能够对装在烹调面上的器具产生热量，该温度控制系统包括：
测量加热装置空腔内温度的温度传感器；和
能够接收从温度传感器反射的测量空腔温度的信号的控制器，所述控制器能够控制给加热元件供电；
其中该控制器能够确定装在加热装置上的器具的类型，并能够根据装在加热装置上的器具的类型控制在过载状态下给加热元件供电。
6.如权利要求5所述的温度控制系统，其特征在于，该温度控制系统进一步包括电连接到加热元件和电连接到控制器上的电源。
7.如权利要求5所述的温度控制系统，其特征在于，该温度控制系统进一步包括使用户选择温度设置的控制旋钮。
8.如权利要求5所述的温度控制系统，其特征在于，该控制器有测量空腔的温度分布的装置。
9.如权利要求5所述的温度控制系统，其特征在于，该控制器有一测量第一时间段的装置，该第一时间段是空腔测量温度从第一温度到第二温度花费的时间。
10.如权利要求9所述的温度控制系统，其特征在于，该控制器有一测量第二时间段的装置，该第二时间段是空腔测量温度从第三温度到第四温度花费的时间。
11.一种在第一温度设置值操作加热装置的方法，该加热装置有一辐射红外能量的加热元件和适合测量加热装置中传感温度的温度传感器，该方法包括：
测量从第一温度到第二温度的第一时间段；
测量从第三温度到第四温度的第二时间段；
比较第一时间段和第二时间段；
在加热装置中确定是否是将第一设置值增加到第二设置值；和
如果确定第一温度设置值可以从第一温度设置值增加到第二温度设置值，则增加第一温度设置值到第二温度设置值。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法由控制器来完成，该控制器能够接收来自温度传感器的传感温度，该控制器电连接到加热元件上以保持第一和第二温度设置值。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，温度传感器是铂RTD。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第二温度设置值比第一温度设置值要高。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该确定步骤进一步包括确定在加热装置上的器具是否是凹面的。
16.一种在第一温度设置值操作加热装置的方法，该加热装置有一辐射红外能量的加热元件和适合测量加热装置中传感温度的温度传感器，该方法包括：
在第一时间段测量第一增加的传感温度；
在第二时间段测量第二增加的传感温度；
比较第一增加的传感温度和第二增加的传感温度；
在加热装置中确定是否是增加第一温度设置值到第二温度设置值；和
如果确定第一温度设置值可以从第一温度设置值增加到第二温度设置值，则增加第一温度设置值到第二温度设置值。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该方法由一控制器来完成，该控制器能够接收来自温度传感器的传感温度，该控制器电连接到加热元件上以保持第一和第二温度设置值。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，温度传感器是铂RTD。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，第二温度设置值比第一温度设置值要高。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该确定步骤进一步包括确定在加热装置上的器具是否是凹面的。
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