DE19500448A1 - Heizeinheit - Google Patents
HeizeinheitInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
- F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24C7/087—Arrangement or mounting of control or safety devices of electric circuits regulating heat
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/12—Cooking devices
- H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizeinheit zur Beheizung einer
Kochstelle, insbesondere eine unterhalb einer Platte, wie
einer Glaskeramikplatte, angeordnete Heizeinheit zum Beheizen
von Kochgefäßen.
Übliche Heizeinheiten enthalten elektrische Widerstands-
Heizelemente und übertragen Wärme an das Kochgeschirr entwe
der durch Wärmekontakt oder überwiegend durch Strahlung.
Strahlungsheizkörper sind unterhalb einer Glaskeramikplatte
angeordnet. Beim Kochen über diese klassischen Wege der
Wärmeübertragung besteht ständig das Problem der unerwünsch
ten Wärmespeicherung im Heizelement selbst, in der Platte
oder dessen Umgebungskonstruktion, was zum verzögerten
Aufheizen des zu erwärmenden Gutes führt. Bezieht man diese
Effekte mit ein, so ergeben sich insbesondere bei der Be
trachtung eines Aufheizvorganges Wirkungsgradeinbußen. Ferner
ist die Regelung relativ träge.
Es sind Induktionsheizelemente bekannt, die ihre Energie auf
elektromagnetischem Wege, über ein elektromagnetisches
Wechselfeld, übertragen und über induzierte Wirbelströme im
zu erwärmenden Gut abgeben. Induktionsbeheizungen haben die
vorher genannten Probleme nicht. Insbesondere kleinere Massen
können schnell mit hohem Wirkungsgrad und guter Regelbarkeit
erwärmt werden. Induktionsbeheizungen sind aber wegen des
hohen Aufwandes für Induktionsspule, Leistungs- und Regel
elektronik und deren Kühlung sehr teuer und setzen auch
voraus, daß das aufzuheizende Material (Töpfe und Pfannen)
mit seinen Werkstoffdaten dem elektromagnetischen Wechselfeld
angepaßt sein muß. Das führt dazu, daß für das Induktionsko
chen teueres, induktionsgeeignetes Kochgeschirr angeschafft
werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizeinheit zu schaffen,
die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbe
sondere universeller einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.
Bei der Erfindung wird also in einer Heizeinheit die Möglich
keit geschaffen, sowohl mit Induktionsbeheizung als auch
elektrothermisch zu arbeiten, d. h. durch in einem Wider
stands-Heizelement elektrothermisch erzeugte Wärme, die durch
Kontakt oder bevorzugt Strahlung an das Kochgeschirr, z. B.
durch eine Glaskeramikplatte hindurch, übertragen wird.
Dazu können getrennte Elemente, nämlich ein "konventionelles"
widerstands-Heizelement und ein Induktor, z. B. eine Induk
tionsspule, vorhanden sein. Es ist jedoch auch möglich, die
elektrothermischen und induktiven Leistungsabgabemittel im
selben Leiter zu integrieren und wahlweise oder gleichzeitig
hauptsächlich im thermischen und/oder induktiven Leistungsab
gabebereich zu betreiben. Es ist auch möglich, bei Induk
tionsbetrieb z. B. parallel zu den Induktorwindungen ver
laufende Heizleiter mit dem Induktor parallel zu schalten,
um den Widerstand des Induktors zu verringern.
Bei der bevorzugten Verwendung getrennter Elemente kann das
Heizelement über dem Induktor angeordnet sein. In diesem
Falle kann zwischen diesen eine Wärmedämmung angeordnet sein.
Heizelement und Induktor können aber auch im wesentlichen in
einer Ebene liegen. Sie können in Form ineinandergewickelter
archimedischer Spiralen ausgeführt sein und beide elektrisch
voneinander isolierte, gewellte Bänder sein, die in Material
und Abmessungen unterschiedlich ausgebildet sein können. Bei
entsprechender Anpassung könnte aber auch das gleiche Mate
rial für Heizelement und Induktor verwendet werden. Eine
besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn die Bänder
aufrechtstehend angeordnet sind und an einer Kante Vorsprünge
haben, die "Füße" bilden, die zur Verankerung der Bänder in
die Wärmedämmung eingreifen.
An der von der Kochstellenseite abgewandten, unteren Seite
sollten Feldführungsmittel, beispielsweise in Form von
Ferrit-Material, vorgesehen sein, wobei zwischen dem vor
zugsweise niederohmig ausgebildeten Induktor und der Ferrit
schicht eine Wärmedämmung liegen sollte, um unerwünschte
Verluste der vom Heizelement erzeugten Wärme zu vermeiden.
Um die Ferritschicht, die die Entstehung von Wirbelströmen
in der topfabgewandten Umgebung weitgehend unterdrückt,
möglichst dünn gestalten zu können, kann ein Gehäuse der
Heizeinheit aus elektrisch nicht- oder schwachleitendem
Material bestehen.
Das Heizelement, das die Kochstelle durch Wärmeleitung
und/oder Strahlung beheizt, kann direkt an Netzspannung an
schließbar sein; dabei kann es vorgesehen sein, daß Schalt
mittel einer Steuereinrichtung dieses als archimedische Spule
aufgebaute Heizelement kurzschließen, so daß es dann durch
Induktionswirkung vom Induktor her beheizt wird.
Die Kombination zwischen elektrothermischer und induktiver
Beheizung an einer Kochstelle schafft die Möglichkeit, die
Induktionsbeheizung nur für Kurzzeitbetrieb auszulegen,
nämlich für eine Ankochzeit, während der die schnell zugrei
fende Induktionsbeheizung besonders wirkungsvoll ist. Zum
Fortkochen ist auch die elektrothermische Beheizung vorteil
haft einsetzbar. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Induk
tionsbeheizung und insbesondere ihre Leistungselektronik mit
geringerem Aufwand herzustellen. Insbesondere die Leistungs-
Halbleiterschalter dieser Versorgungselektronik müssen
gekühlt werden, was üblicherweise nur durch Zwangskühlung,
d. h. durch eingebaute Ventilatoren etc., möglich ist. Hier
ergäbe sich bei der Kurzzeitbeheizung die Möglichkeit, statt
einer Zwangskühlung Wärmespeichermittel, beispielsweise
Metallblöcke oder auch ohnehin in der Heizeinheit vorhandene
Teile, wie Ferrite, Gehäuseteile etc., zur Kühlung dieser
Halbleiter einzusetzen. Nach einer fest vorgegebenen oder
durch Aufheizung im Halbleiterbereich bemessenen Zeitspanne
wird dann die Induktionsbeheizung abgeschaltet, und es
erfolgt ein ggf. auch kontinuierlicher Übergang auf die
thermische Beheizung. All dies kann manuell geschaltet werden
oder durch eine Steuereinrichtung automatisch und weitgehend
übergangslos erfolgen.
Es ergibt sich auch die Möglichkeit, eine automatische
Anpassung der Beheizungsart an die Art des zu beheizenden
Kochgeschirrs zu schaffen. Überhaupt wird durch die Kombi
nationsheizeinheit nach der Erfindung die Möglichkeit eröff
net, nur in begrenztem Umfang induktionstaugliches Geschirr
anzuschaffen. Die Hausfrau kann dann also, ohne irgendwelche
Überlegungen anzustellen, jedes Kochgeschirr benutzen. Die
Kocheinheit könnte durch automatische Umschaltung zwischen
Induktion und thermischer Beheizung dies automatisch berück
sichtigen. Es können Signalmittel vorgesehen sein, die bei
diesem automatischen Betrieb dem Benutzer anzeigen, ob
elektrothermisch oder induktiv gearbeitet wird.
Die Erfindung ermöglicht es durch diese Kombinationskoch
stelle, praktisch alle Anforderungen, die man an eine Koch
stelle stellen kann, in einer Einheit zusammenzufassen. Es
können alle beliebigen Geschirrarten benutzt werden, wobei
eine automatische Anpassung möglich ist. Auf eine aufwendige
Zwangskühlung der Elektronik mit Ventilator und kostenspieli
ger Luftführung kann verzichtet werden, wenn die Einheit auf
Induktions-Ankochstoß ausgelegt ist. Ist der Wärmespeicher
thermisch gesättigt und der Induktionsteil damit nicht
betriebsfähig, steht immer noch das vom Netz zu betreibende
Heizelement zur Verfügung. Ferner ist es möglich, auch bewußt
auf einen Teil der Heizmöglichkeiten zu verzichten, bei
spielsweise auf die Induktionsbeheizung, wenn der Benutzer
dies wünscht, beispielsweise wenn er aus irgendwelchen
Gründen erhöhte Anforderungen an Elektrosmog-Freiheit stellt.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei
die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu
mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh
rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht
sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun
gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher er
läutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt durch
eine Heizeinheit,
Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 einer Variante,
Fig. 3 ein Schema der Verlegung von Induktor und
Heizelement,
Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung von Induktor
und Heizelement zueinander,
Fig. 5 ein Detail eines Heizelementes bzw. Induktors
und seiner Halterung,
Fig. 6 ein schematisches Schaltbild bzw. Funktions
schema einer Heizeinheit,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines in einem
Rohrheizkörper kombinierten Heizelementes und
Induktors und
Fig. 8 ein Schaltschema für eine Anordnung nach Fig.
7.
Fig. 1 zeigt eine Heizeinheit 11, die unterhalb einer wärme
beständigen Platte 12, z. B. einer Glaskeramikplatte, angeord
net ist. Auf diese Platte können an einer durch den Bereich
der Heizeinheit abgegrenzten Kochstelle 10 Kochgefäße 13 zu
ihrer Beheizung aufgesetzt werden.
Die Heizeinheit besitzt ein meist kreisrundes, flach schalen
förmiges Blechgehäuse 14, indem zwei unterschiedliche Behei
zungstypen angeordnet sind. Zur elektrothermischen Beheizung
ist ein Widerstands-Heizelement 15 vorgesehen, das als
Strahlheizkörper dient und mit Abstand von der Glaskeramik
platte 12 angeordnet ist. Die von ihm ausgehende Infrarot
strahlung durchdringt zum Teil die Glaskeramikplatte und
erwärmt den Boden des Kochgefäßes, während ein anderer Teil
die Glaskeramikplatte selbst erwärmt und damit indirekt durch
Wärmeleitung übertragen wird.
Die Ausführung dieses Widerstands-Heizelementes 15 kann in
bereits bekannter Weise erfolgen, beispielsweise in Form von
Heizwendeln oder gewellten Heizbändern. Derartige Strah
lungsheizelemente sind in der DE 42 29 373 A und DE 42 29 375
A beschrieben, auf die wegen Einzelheiten hier Bezug genommen
wird. Die Heizelemente 15 sind auf der Oberfläche einer
Wärmedämmung 16 dadurch befestigt, daß an ihnen vorgesehene,
nach unten gerichtete Vorsprünge 17 (s. Fig. 5) nach Art von
Befestigungsfüßen in die Wärmedämmung 16 hineingedrückt sind
und sich dort festhalten. Da die so befestigten Heizbänder
normalerweise gewellt sind (s. auch Fig. 4), so bilden diese
Vorsprünge spatenförmige Teile, die für eine gute Festlegung
in einer beispielsweise als flache Schicht oder Tablette aus
verpreßtem schüttfähigem Isoliermaterial, beispielsweise
einem pyrogenen Kieselsäureaerogel, hergestellt sein können.
Unter der Wärmedämmschicht 16 liegt ein Induktor 18 in Form
einer flachen Induktionsspule, die meist nach Art einer
archimedischen Spirale gewickelt ist. Diese wiederum liegt
isoliert auf einer Schicht aus ferritischem Material 19, die
als Feldführungsmittel dient und infolge seiner zwar fer
romagnetischen, elektrisch jedoch nichtleitenden Eigenschaf
ten die Bildung von Wirbelströmen darin verhindert. Durch
dieses Feldführungsmittel 19 wird die Ausbreitung des elek
tromagnetischem Wechselfeldes des Induktors nach unten ver
mieden. Auch am Umfang ist die Heizeinheit innerhalb des
Randes 21 des Gehäuses 14 von einem Ferritmantel 20 umgeben.
Zwischen Ferritmantel und der darin angeordneten Schichtung
Heizelement/Wärmedämmung/Induktor (15/16/18) ist ein Wärme
dämmrand 22 vorgesehen, der bis an die Glaskeramikplatte 12
hochreicht.
Das Gehäuse 14 kann aus einem Material hergestellt sein, das
möglichst ähnliche Eigenschaften hat wie der Ferrit. Ggf.
könnte das Gehäuse selbst aus ferritischem Material herge
stellt sein und/oder die Ferritschicht ersetzen.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung ist in allen Einzel
heiten so aufgebaut wie die nach Fig. 1, worauf Bezug genom
men wird. Hier sind jedoch Induktor und Heizelement in einer
Ebene angeordnet, und zwar auf der Oberfläche der Wärmedäm
mung 16. In Fig. 3 ist nur prinzipiell angedeutet, wie dies
geschehen kann. Heizelement 15 und Induktor 18 können als
archimedische Spiralen im wesentlichen parallel zueinander
verlegt sein, wobei je nach den Erfordernissen der notwendi
gen Windungszahl bzw. Heizwiderstandslänge auch der eine oder
andere Spiralarm weiterreichen kann als der andere. Normaler
weise wird ein Induktor aus besser leitfähigem und evtl. auch
im Querschnitt größeren Material vorzuziehen sein. Das
Material sollte jedoch ausreichend wärmebeständig sein, um
die vom Widerstands-Heizelement 15 erzeugte Temperatur zu
ertragen. Diese Forderung wird z. B. auch erfüllt durch einen
Rohrheizkörper, bei dem die Heizwendel 15 elektrothermisch
arbeitet und der Heizkörpermantel den Induktor 18 darstellt.
Der Rohrheizkörper könnte auch, um ausreichend Windungszahlen
für den Induktor zu schaffen, mehrlagig übereinander ver
laufen, wie in Fig. 7 angedeutet.
Es können auch mehrere Heizkörper induktormäßig hintereinan
dergeschaltet und wendelmäßig parallelgeschaltet sein (Fig.
8). Es ist jedoch auch möglich, Induktor und Heizelement aus
gleichen Materialien herzustellen, beispielsweise der für
Heizwiderstände üblichen Eisen/Aluminium/Chrom-Legierung. In
diesem Falle würde sich der Induktor bei der Arbeit stärker
erwärmen als dies bei einer Ausführung z. B. aus Kupfer der
Fall wäre, aber diese Wärme geht nicht verloren, sondern
dient mit zur Strahlungs-Beheizung der Glaskeramikplatte bzw.
des Kochgefäßes.
Fig. 4 zeigt, daß Induktor und Heizelement als gewelle Bänder
ausgebildet sein können, die zueinander parallel verlaufen.
Sie sind aufrechtstehend auf der Wärmedämmung 16 angeordnet
(Fig. 5) und mit den bereits beschriebenen Vorsprüngen in die
Wärmedämmschicht 16 eingebettet. Es ist aber auch jede andere
Art der Verlegung von Heizelement und Induktor möglich, z. B.
die Ausführung des Heizelementes als Band mit einer relativ
kurzperiodischen Wellung, während der Induktor als dazu
parallel verlaufendes glattes Band ausgebildet ist. Die
beiden Bänder sind bei dieser Ausführungsform voneinander
isoliert, entweder durch Luftabstand oder durch andere
Isoliermittel, so daß sie unterschiedlich betrieben werden
können.
Es ist jedoch auch möglich, eine Anordnung vorzusehen, bei
der Induktor und Heizelement in einem einzigen Draht, Band
oder sonstigem Gebilde vereinigt ist. Es ist dafür zu sorgen,
daß es ausreichend Abstrahlfläche hat, um die Wärme abgeben
zu können, die bei der direkten Wärmeerzeugung in dem Heizele
ment entsteht, während andererseits die nötigen Windungszah
len vorhanden sein müssen, um für die Induktionsbeheizung ein
ausreichend starkes elektromagnetisches Wechselfeld auf
zubauen.
Weiterhin ist es möglich, den Induktor aus Heizleitermaterial
so niederohmig auszulegen, daß der überwiegende Teil der
Leistungsübertragung induktiv erfolgt und nur ein kleiner
Rest elektrothermisch übertragen wird. Dadurch erhält man die
Möglichkeit, die bis heute üblichen teuren verseilten Kupfer
spulen durch einen preiswerten üblichen Strahlungsheizkörper
zu ersetzen, bei dem anstelle des Heizleiters der Induktor
tritt und anstelle des Stahlgehäuses ein Gehäuse aus elek
trisch gut leitendem Material, z. B. Aluminium, tritt. Dadurch
kann weitgehend auch auf die üblichen Ferritabschirmungen
verzichtet werden, da das elektrisch gut leitende Gehäuse
das elektromagnetische Feld durch Gegeninduktion nach unten
abschirmt. Außerdem entsteht wegen der guten elektrischen
Leitfähigkeit des Gehäuses nur wenig Verlustleistung.
Fig. 6 zeigt in schematischer Blockdarstellung eine Schaltung
zum Betrieb der Heizeinheit, die im Prinzip für alle be
schriebenen Anordnungen von Heizelement und Induktor zueinan
der brauchbar ist. Das Heizelement 15 ist über einen Wahl
schalter 23 und ggf. über ein nicht dargestelltes Regel- oder
Steuergerät an das Haushaltsnetz 24 angeschlossen. Von diesem
wird auch eine Versorgungsschaltung 25 für den Induktor 18
betrieben. Diese Versorgungsschaltung, die in einer Basis
schaltung 26 einen Gleichrichter enthält und daraus einen
entsprechend gesteuerten bzw. geregelten Umrichter 27 ver
sorgt, der eine Hochfrequenz in der Größenordnung von 20 kHz-
70 kHz erzeugt, die dem Induktor zugeführt wird, kann in
der Heizeinheit 11 selbst oder in einem gesonderten Bauteil
vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine Ausführung, wie sie in
der DE 42 08 252 A beschrieben ist, auf die hier zur Offen
barung ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Versorgungs
schaltung 25 enthält auch eine Topferkennung, die die Induk
tionsbeheizung nur wirksam werden läßt, wenn ein geeignetes
Kochgefäß auf die Kochstelle so aufgestellt ist, daß die
Induktion weitgehend streufeldfrei wirksam werden kann. Es
ist ferner eine Steuereinrichtung 28 vorgesehen, die die
Versorgungsschaltung 25, d. h. den Induktionsteil und ggf.
auch das Heizelement regelt oder steuert. Sie kann auch den
Wahlschalter 23 und einen Überbrückungsschalter 29 steuern.
Die Steuereinrichtung 28 ist an ein Eingabe- und Anzeigegerät
angeschlossen, in die Leistung der Heizeinheit eingestellt,
Induktions- oder Widerstandsheizung vorgewählt und/oder, bei
automatischer Umschaltung, angezeigt werden kann.
Es ist angedeutet, daß der Leistungselektronik (Umrichter 27)
ein Wärmespeicher 31 zugeordnet ist, der z. B. durch Anschluß
an das Gehäuse über eine Wärmeabgabefläche verfügt.
Wenn die Heizeinheit eingeschaltet wird, stellt der Benutzer
die gewünschte Leistung ein. Es kann vorgesehen sein, daß er
manuell über die Betätigung des Wahlschalters 23 eine der
beiden Heizungsarten vorwählt oder der einen oder anderen den
Vorzug gibt, während die Umschaltung von der Steuereinrich
tung 28 automatisch ausgeführt wird.
Es ist vorgesehen, daß zum Ankochen, insbesondere kleinerer
Mengen, die Induktionsheizung bevorzugt wird. Über den
Wahlschalter 23 wird also die Versorgungsschaltung 25 in
Betrieb genommen, und es wird in einem Prüfzyklus abgefühlt,
ob der den Induktor enthaltene Schwingkreis weitgehend
freischwingen kann oder durch das Aufstellen eines induk
tionsgeeigneten Kochgefäßes 13 soweit gedämpft ist, daß die
elektromagnetisch übermittelte Leistung übertragen werden
kann. Ist dies der Fall, so wird die Induktionsbeheizung
eingeschaltet, und der Induktor 18 erzeugt das den Topf 13
erwärmende elektromagnetische Feld. In diesem Stadium wirkt
sowohl bei einer Ausführung nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2
das Heizelement 15, das entweder über dem Induktor liegt
(Fig. 1) oder parallel dazu (Fig. 2) nicht wesentlich stö
rend, weil der Stromkreis offen ist und dementsprechend keine
bedeutenden Wirbelströme darin erzeugt werden können. Stellt
die in die Induktionsbeheizung integrierte Topferkennung kein
induktionsgeeignetes Kochgeschirr fest, so wird sofort das
Heizelement 15, direkt oder induktiv beheizt, eingeschaltet.
In der Versorgungsschaltung 25 wird jedoch, insbesondere in
den Leistungs-Halbleitern, Wärme erzeugt, die bei normalen
Induktionskochstellen durch Kühlkörper und entsprechende
Zwangsbelüftung durch Ventilatoren abgeführt werden muß. Die
hier beschriebene Heizeinheit bietet die Möglichkeit, ohne
Zwangskühlung auszukommen, die für einen Dauerbetrieb der
Induktionsbeheizung nötig wäre. Der Wärmespeicher 31 kann für
eine gewisse Zeit, die für einen Ankochstoß besonders für
kleine Mengen von beispielsweise 2 bis 6 Minuten ausreicht,
Wärme speichern, um die Versorgungselektronik ausreichend zu
kühlen. Danach kann auf Netzbetrieb des Heizelementes 15
umgeschaltet werden, wonach der Wärmespeicher ausreichend
Zeit hat, die Wärme durch Konvektion oder dgl. an die Um
gebung abzugeben. Diese Abschaltung kann über ein Zeit-
Schaltmittel 32 nach einer festen Ankochzeit oder nach
Ansprechen eines Temperatur-Sensors 33 an der Elektronik bzw.
dem Wärmespeicher erfolgen. Das Fortkochen findet dann
mittels Strahlungsbeheizung vom Heizelement 15 statt.
Es ist aber auch ein Betrieb des Heizelementes 15 unter
Verwendung der induktiven Mittel möglich: Wenn der Über
brückungsschalter 29 geschlossen wird, so wird das Wider
stands-Heizelement 15 kurzgeschlossen, und es entsteht in
ihm ein induzierter Strom, der das Heizelement 15 aufheizt.
Dies kann zu einer schnellen Aufheizung des Heizelementes
verwendet werden, ggf. auch in einem Übergangsbereich zwi
schen der induktiven und einer rein netzbetriebenen Beheizung
des Heizelementes 15.
Es ist also zu erkennen, daß die Heizeinheit eine bisher
unerreichte Flexibilität in der Benutzung mit sich bringt.
Bei der vorher beschriebenen Automatisierung der Umschaltun
gen, die ggf. noch durch eine automatische Erkennung und
Umschaltung auf unterschiedlich große Kochzonen ergänzt sein
könnte, braucht der Benutzer weder wegen der Größe noch der
Qualität der Töpfe irgendwelche Überlegungen anzustellen.
Wenn eine Ankoch-Leistung eingestellt ist, so wird induktiv
schnell hochgeheizt, sofern das passende Geschirr an der
richtigen Stelle aufgestellt ist und danach für den Fortkoch
betrieb das Widerstands-Heizelement ausgewählt und in Betrieb
gesetzt.
Zur Temperaturbegrenzung der Strahlungsbeheizung, um eine
Überhitzung der Glaskeramikplatte zu verhindern, können
bisher übliche Mittel (stabförmige Temperaturschalter, die
diagonal über dem Heizelement angeordnet sind) oder auch mit
der Steuerelektronik zusammenarbeitende Sensoren verwendet
werden, wie sie beispielsweise in der DE 42 08 252 A be
schrieben sind.
Claims (21)
1. Heizeinheit, bei dem zur Beheizung einer Kochstelle (10)
elektrothermische und induktive Leistungsabgabemittel
(15, 18) vorgesehen sind.
2. Heizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrothermischen und induktiven Leistungsabgabe
mittel getrennte Elemente, wenigstens ein Heizelement
(15) und wenigstens ein Induktor (18), sind.
3. Heizeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizelement (15) über dem Induktor (18) angeordnet
ist.
4. Heizeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen Heizelement (15) und Induktor (18)
eine Wärmedämmung (16) angeordnet ist.
5. Heizeinheit nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß Heizelement (15) und Induktor (18) im
wesentlichen in einer Ebene liegen und vorzugsweise in
Form ineinander gewickelter archimedischer Spiralen
ausgeführt sind.
6. Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrothermischen und
induktiven Leistungsabgabemittel (15, 18) durch die
Wendel (15) und das Außenrohr (18) eines herkömmlichen
Rohrheizkörpers gebildet werden.
7. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß Heizelement (15) oder Induktor (18)
gewellte, elektrisch voneinander isolierte Bänder sind.
8. Heizeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bänder aufrecht stehend angeordnet sind und vorzugs
weise als breitenmäßig vorspringende Bandabschnitte (17)
ausgebildete Verankerungsbereiche aufweisen, die in eine
Wärmedämmung (16) eingebettet sind.
9. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Induktor (18) aus einer tempera
turfesten Legierung niederohmig ausgebildet ist, wobei
vorzugsweise eine Wärmedämmung (16) zwischen Induktor
(18) und einem darunter angeordneten Feldführungsmittel
(19), wie einer Ferritschicht angeordnet sind.
10. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Induktor (18) und einem
Gehäuse (14) der Heizeinheit (11) Feldführungsmittel
(19), insbesondere aus Ferrit-Material, angeordnet sind.
11. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (14) der Heizeinheit (11)
aus elektrisch nicht- oder schwachleitendem Mate
rial besteht.
12. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Heizelement (15) als archimedi
sche Spirale ausgebildet ist und durch deren Kurzschlie
ßung zumindest teilweise durch Induktionswirkung vom
Induktor (18) beheizbar ist.
13. Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine ggf. in einer Versorgungs
schaltung (25) für die Versorgung induktiver Leistungs
abgabemittel (18) integrierte Steuereinrichtung (28) für
die elektrothermischen und induktiven Leistungsabgabe
mittel (15, 18).
14. Heizeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß Abgabemittel (15) direkt an Netzspannung (24) an
schließbar ist und vorzugsweise die Steuereinrichtung
(32) Schaltmittel (29) betätigt, die das elektrother
mische Leistungsabgabemittel (15) zu seiner Induktions
beheizung kurzzuschließen.
15. Heizeinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) Steuermittel,
wie Zeitsteuermittel (32), enthält, die den Induktor
(18) nach einer begrenzten Zeit, vorzugsweise einer
Ankochzeit, abschaltet und insbesondere das Heizelement
(15) einschaltet.
16. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Versorgungsschaltung (25) des
Induktors (18) Wärmespeichermittel (31) zu ihrer Kühlung
aufweist, die zur Aufnahme der in der Versorgungsschal
tung (25) erzeugten Wärme während einer Ankochzeit und
zu deren vorzugsweise ohne Zwangskühlung vorgesehenen
Abgabe während einer mit dem Heizelement (15) durchge
führten Fortkochzeit ausgebildet ist.
17. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) Umschalt
mittel (23) zwischen Heizelement (15) und Induktor (18)
betätigt, die in Abhängigkeit von der Eignung eines von
der Heizeinheit (11) zu beheizenden Kochgefäßes (13)
eine Einschaltung von Induktion oder Heizelement (15)
vornimmt.
18. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) als
Schalt- und/oder Steuermittel Halbleiter enthält.
19. Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch Signalmittel (30) zur Anzeige des
Betriebes der elektrothermischen und/oder induktiven
Leistungsabgabemittel (15, 18).
20. Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnete daß die elektrothermischen und
induktiven Leistungsabgabemittel (15, 18) im selben
Leiter integriert sind und wahlweise oder gleichzeitig
im thermischen und/oder induktiven Leistungsabgabebe
reich betreibbar sind.
21. Heizeinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Leiter aus temperaturbeständiger Heizleiterlegierung
besteht und so niederohmig ausgeführt wird, daß der
überwiegende Leistungsanteil induktiv übertragen wird
und nur ein kleiner Rest elektrothermisch entsteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995100448 DE19500448A1 (de) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | Heizeinheit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995100448 DE19500448A1 (de) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | Heizeinheit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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