DE19861478B4

DE19861478B4 - Kochzone mit wenigstens zwei getrennt beheizbaren Teilzonen

Info

Publication number: DE19861478B4
Application number: DE1998161478
Authority: DE
Inventors: Kersten Kaiser
Original assignee: Electrolux Rothenburg GmbH Factory and Development
Current assignee: Electrolux Rothenburg GmbH Factory and Development
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2018-01-21

Abstract

Kochzone mit a) einer ersten Teilzone (7), der zum Beheizen ein erster Widerstandsheizkörper (1) zugeordnet ist und mit b) wenigstens einer weiteren, zweiten Teilzone (8), der zum Beheizen ein zweiter Widerstandsheizkörper (2) und ein dritter Widerstandsheizkörper (3) zugeordnet sind und c) einem elektrischen Schaltnetzwerk (5, 6), das derart ausgelegt ist, dass zum Beheizen nur der ersten Teilzone (7) die Versorgungsspannung (U) der Versorgungsspannungsquelle (L, N) an den ersten Widerstandsheizkörper (1) anlegbar ist und die weiteren Widerstandsheizkörper (2, 3) von der Versorgungsspannungsquelle elektrisch abkoppelbar sind und dass zum Beheizen beider Teilzonen (7 und 8) der dritte Widerstandsheizkörper (3) parallel zu einer Serienschaltung des ersten Widerstandsheizkörpers (1) und des zweiten Widerstandsheizkörpers (2) schaltbar ist und an diese Parallelschaltung die Versorgungsspannung (U) der Versorgungsspannungsquelle (L, N) anlegbar ist, d) bei der das Schaltnetzwerk einen ersten, parallel zum zweiten Widerstandsheizkörper (2) geschalteten Schalter (6) und einen zweiten, in den den...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kochzone.
Es sind Kochstellen (Kochfelder, Kochmulden) mit mehreren Kochzonen zum Aufstellen von Kochgeschirr bekannt, bei der jeder Kochzone ein elektrischer Widerstandsheizkörper zugeordnet ist. Der Widerstandsheizkörper kann ein in einer Kochplatte aus wärmeleitfähigem Gusseisen (Grauguss) isoliert eingebetteter Heizleiter aus Chrom-Nickel-Draht sein (Direkt-Widerstandsbeheizung) oder ein Strahlungsheizkörper, insbesondere ein mit einer Heizwendel oder einem Heizband in einem Isolierformkörper gebildeter Strahlungsheizkörper oder auch ein Halogenstrahler oder auch eine Kombination aus diesen beiden Heizkörpertypen sein. Die von diesen Widerstandheizkörpern bei Anlegen einer Versorgungsspannung durch elektrische Verluste erzeugte Wärmemenge (joulesche Wärme) kann in mehreren Stufen dadurch gesteuert werden, dass jeder Widerstandsheizkörper aus jeweils drei einzelnen Heizwiderständen aufgebaut wird, die beispielsweise konzentrisch ringförmig zueinander angeordnet sind und diese drei einzelnen Heizwiderstände entweder zu zweit oder zu dritt parallel, einzeln oder auch zu zeit oder zu dritt in Serie geschaltet werden. Eine Parallelschaltung aller drei Heizwiderstände entspricht dabei der höchsten erreichbaren Heizleistung (Kochstufe) während eine Serienschaltung aller drei Heizwiderstände der niedrigsten Heizleistung entspricht.
Es sind aber auch Kochstellen mit stufenloser Einstellung der Heizleistung bekannt, bei denen ein sogenannter Energieregler durch Stellen der Leistung in unterschiedlich langen Heizintervallen (Einschaltphasen der Heizkörper) die abgegebene Wärmemenge (Heizenergie) auf einen gewünschten konstanten Wert innerhalb des kontinuierlich einstellbaren Energieintervalls regelt. Die unterschiedlichen Heizintervalle werden durch entsprechendes Ein- und Ausschalten eines Schalters, insbesondere eines Bimetall-Schalters erreicht. Durch den Einsatz elektronischer Stellglieder, insbesondere Leistungsbauelementen wie Triacs, IGBTs oder Thyristoren ist es ferner auch möglich, mittels einer stufenlosen Leistungssteuerung, insbesondere ein Phasenanschnittsteuerung oder eine Schwingungspaketsteuerung, die Leistung abhängig von der Zeit kontinuierlich zu stellen. Dadurch kann eine noch genauere Wärmeregulierung der Kochzone erreicht werden.
Es sind nun auch Kochzonen mit zwei oder mehreren Teilzonen bekannt (Zweikreis- bzw. Mehrkreis-Kochzonen), bei denen die beheizte Zone an unterschiedliche Kochgeschirrgrößen angepasst werden kann. Dabei ist jeder Teilzone ein eigener Strahlungsheizkörper zugeordnet. Im Normalbetrieb ist nur der Strahlungsheizkörper für eine Teilzone in Betrieb, der Strahlungsheizkörper für die zweite Teilzone kann durch einen besonderen Bedienschritt zusätzlich aktiviert werden. In einer Ausführungsform für Kochgeschirr mit unterschiedlichem Durchmesser sind die beiden Teilzonen konzentrisch zueinander angeordnet, während bei den sogenannten Bräterzonen eine erste Teilzone rund ausgebildet ist und bei Bedarf ein oder zwei halbrunde oder eckige Strahlungsheizkörper zugeschaltet werden können, so dass sich eine ovale oder rechteckige Kochzone für entsprechende Geschirre ergibt. Jeder dieser Strahlungsheizkörper für die unterschiedlichen Teilzonen ist wieder wie bei einer Kochzone mit nur einem Strahlungsheizkörper (Einkreis-Kochzone) getrennt in der von ihm abgegebenen Heizleistung steuerbar. Wenn nur die erste Teilzone beheizt wird, wird der dieser ersten Teilzone zugeordnete Strahlungsheizkörper direkt an die Versorgungsspannungsquelle angeschlossen. Bei gleichzeitigem Betrieb beider Teilzonen werden der Strahlungsheizkörper für die erste Teilzone und der Strahlungsheizkörper für die zweite Teilzone mittels eines Schalters parallel geschaltet. Durch die Parallelschaltung addieren sich die beiden Heizleistungen der beiden Strahlungsheizkörper. Nun darf die maximale Anschlussleistung eines Kochfeldes einen vorbestimmten Grenzwert (pro Phase 3680 Watt) nicht überschreiten. Deshalb darf die elektrische Leistung des der ersten Teilzone zugeordneten Heizkörpers nicht größer sein als der maximale Grenzwert abzüglich er Leistung des Heizkörpers der zweiten Teilzone. Eine weitere Begrenzung der Anschlussleistungen für einen Heizkörper ergibt sich aufgrund des Flickergrenzwertes nach EN 60555-3-3, der nur eine maximale Anzahl von Schaltvorgängen pro Zeit für eine maximale Leistung erlaubt, um ein störendes Flickern ebenfalls am Netz angeschlossener Beleuchtungseinrichtungen zu vermeiden. Der resultierende Leistungsmaximalwert für einen einzelnen Heizkörper liegt im Allgemeinen bei etwa 2400 Watt.
DE 33 14 501 A1 beschreibt ein Heizelement, insbesondere Strahlungs-Heizelement für die Beheizung von Glaskeramikplatten an Kochgeräten, mit wenigstens zwei gesondert schaltbaren Heizzonen mittels elektrischen Heizwiderständen, wobei ein Heizwiderstandsteil einer der Heizzonen einem Heizwiderstand der anderen Heizzone in Reihe vorschaltbar ist. Eine Heizzone umgibt die andere Heizzone konzentrisch, wobei vorzugsweise die äußere Heizzone den vorschaltbaren Heizwiderstandsteil enthält.
EP 0 531 987 A2 beschreibt zwei Heizwiderstände, die jeweils einen von der anderen Heizung gesonderten, in sich geschlossenen und gesondert steuer- bzw. regelbaren Heizkreis bilden. Die Heizwiderstände sind annähernd geschlossen ringförmig sowie koaxial ineinander angeordnet.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kochzone mit wenigstens zwei getrennt beheizbaren Teilzonen anzugeben, bei der die Heizleistung bei Betrieb nur einer Teilzone gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden kann ohne die genannten Grenzwerte zu überschreiten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß Anspruch 1 betrifft die Erfindung eine Kochzone mit

a) einer ersten Teilzone, der zum Beheizen ein erster Widerstandsheizkörper zugeordnet ist und mit
b) wenigstens einer weiteren, zweiten Teilzone, der zum Beheizen ein zweiter Widerstandsheizkörper und ein dritter Widerstandsheizkörper zugeordnet sind und
c) einem elektrischen Schaltnetzwerk, das derart ausgelegt ist, dass zum Beheizen nur der ersten Teilzone die Versorgungsspannung der Versorgungsspannungsquelle an den ersten Widerstandsheizkörper anlegbar ist und die weiteren Widerstandsheizkörper von der Versorgungsspannungsquelle elektrisch abkoppelbar sind und dass zum Beheizen beider Teilzonen der dritte Widerstandsheizkörper parallel zu einer Serienschaltung des ersten Widerstandsheizkörpers und des zweiten Widerstandsheizkörpers schaltbar ist und an diese Parallelschaltung die Versorgungsspannung der Versorgungsspannungsquelle anlegbar ist,
d) bei der das Schaltnetzwerk einen ersten, parallel zum zweiten Widerstandsheizkörper geschalteten Schalter und einen zweiten, in den dritten Widerstandsheizkörper enthaltenden Zweig der Parallelschaltung geschalteten Schalter umfasst, wobei das Schaltnetzwerk derart ausgelegt ist, dass zum Beheizen der ersten Teilzone der erste Schalter schließbar und der zweite Schalter öffenbar sind und zum Beheizen der ersten Teilzone und der zweiten Teilzone der erste Schalter offenbar und der zweite Schalter schließbar sind,
e) bei der die Teilzonen wenigstens annähernd konzentrisch zueinander angeordnet sind,
f) bei der der erste Widerstandskörper innerhalb der ersten Teilzone der Kochzone angeordnet ist,
g) bei der die erste Teilzone kreisscheibenförmig ausgebildet ist und von einem ringförmigen Isolierkörper von einer konzentrisch zur ersten Teilzone liegenden, ringförmig ausgebildeten zweiten Teilzone der Kochzone getrennt wird,
h) bei der in der zweiten Teilzone der zweite Widerstandsheizkörper und der dritte Widerstandsheizkörper angeordnet sind,
i) bei der der erste Widerstandsheizkörper an seinen beiden Enden zwei elektrische Anschlüsse aufweist und in Form eines, zumindest weitgehend geschlossenen, Rings ausgebildet ist, um die erste Teilzone möglichst gleichmäßig zu beheizen,
j) bei der der zweite Widerstandsheizkörper und der dritte Widerstandsheizkörper jeweils ringsegmentartig ausgebildet sind und einander zu einem fast geschlossenen Ring ergänzen, mit dem die zweite Teilzone der Kochzone ebenfalls weitgehend gleichmäßig beheizt werden kann,
k) bei der die beiden an den Enden des zweiten und des dritten Widerstandsheizkörpers vorgesehenen jeweiligen Anschlüsse dazu möglichst nahe beieinander angeordnet sind, soweit dies die elektrische Isolation und der Platzbedarf für die elektrischen Kabel erlaubt.

Bevorzugt umfasst die Erfindung

a) eine Anzahl n > 1 getrennt beheizbaren Teilzonen, wobei der j-ten Teilzone für die natürliche Zahl j mit 1 ≤ j ≤ n zum Beheizen j Widerstandsheizkörper zugeordnet sind,
b) eine Versorgungsspannungsquelle und
c) ein elektrisches Schaltnetzwerk, das zum Beheizen der ersten j Teilzonen mit 1 ≤ j ≤ n einen Widerstandsheizkörper der j-ten Teilzone mit j – 1 weiteren Zweigen aus jeweils einer Serienschaltung von j + 1 – k mit 1 ≤ k ≤ j – 1 verschiedenen Teilzonen zugeordneten Widerstandsheizkörpern parallel an die Versorgungsspannungsquelle (L, N) schaltet und die Widerstandsheizkörper der übrigen Teilzonen von der j + 1-ten bis zur n-ten Teilzone von der Versorgungsspannungsquelle elektrisch abkoppelt.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, anstelle nur eines Widerstandheizkörpers für die zweite Teilzone zwei Widerstandsheizkörper bzw. für die j-te Teilzone j Widerstandsheizkörper vorzusehen und diese in der angegebenen Weise zu verschalten. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Heizleistungen für die beiden bzw. j bzw. n Teilzonen feiner aufeinander abgestimmt werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Kochzone gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 jeweils abhängigen Ansprüchen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die elektrischen Widerstände (Widerstandswerte) der Widerstandsheizkörper so gewählt, dass die von der Versorgungsspannungsquelle bezogenen elektrischen Leistungen beim gleichzeitigen Beheizen der ersten j Teilzonen für verschiedene j mit 1 ≤ j ≤ n wenigstens annähernd gleich einem gemeinsamen, vorgegebenen Leistungswert sind. Dadurch kann der Widerstandsheizkörper der ersten Teilzone durch Wahl seines Widerstandes auf praktisch maximale Leistung ausgelegt werden, und durch entsprechende Anpassung der Widerstände der beiden weiteren Widerstandsheizkörper die Summe der Leistungen (resultierende Leistung, Gesamtleistung) so begrenzt werden, dass die maximale Leistung nicht überstiegen wird.
Die Teilzonen der Kochzone sind wenigstens annähernd konzentrisch, insbesondere ringförmig, zueinander angeordnet. Es sind der zweite Widerstandsheizkörper und der dritte Widerstandsheizkörper in der zweiten Teilzone bzw. alle Widerstandsheizkörper in einer zugehörigen Teilzone in einander zu einem kompletten Ring ergänzenden Ringsegmenten angeordnet.
Die Widerstandsheizkörper können Strahlungsheizkörper sein, also die in ihnen bei Anliegen der Versorgungsspannung erzeugte elektrische Verlustwärme zumindest überwiegend in Form von Wärmestrahlung abgeben.
Vorzugsweise weist die Kochzone eine Kochzonenplatte zum Aufstellen von Kochgeschirr (Töpfe, Pfannen, etc.) auf, unterhalb der die Widerstandsheizkörper in den jeweiligen, parallel zur Kochzonenplatte nebeneinander liegenden Teilzonen angeordnet sind.
Das Schaltnetzwerk umfasst einen ersten, parallel zum zweiten Widerstandsheizkörper geschalteten Schalter und einen zweiten, in den den dritten Widerstandsheizkörper enthaltenden Zweig der Parallelschaltung geschalteten Schalter, wobei zum Beheizen der ersten Teilzone der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter geöffnet sind und zum Beheizen der ersten Teilzone und der zweiten Teilzone der erste Schalter geöffnet und der zweite Schalter geschlossen sind. Bei mehr als zwei Teilzonen ist vorzugsweise jeweils ein Schalter parallel zu jedem Widerstandsheizkörper ab dem zweiten Widerstandsheizkörper in jedem Zweig der Parallelschaltung geschaltet.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung jeweils schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine Kochzone mit zwei Teilzonen und einem Zweizonen-Widerstandsheizkörper,
2 ein Schaltbild der Verschaltung der Widerstandsheizkörper einer Zweizonenheizung und
3 ein Schaltbild der Verschaltung der Widerstandsheizkörper einer Dreizonen-Heizung.
Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 sind ein erster Widerstandsheizkörper mit 1 und dessen elektrischer Widerstand mit R₁, ein zweiter elektrischer Widerstandsheizkörper mit zwei und dessen elektrischer Widerstand mit R₂ sowie ein dritter Widerstandsheizkörper mit 3 und dessen elektrischer Widerstand mit R3 bezeichnet. Der erste Widerstandsheizkörper 1 ist innerhalb einer ersten Teilzone 7 der Kochzone angeordnet. Diese erste Teilzone 7 ist kreisscheibenförmig ausgebildet und wird von einem ringförmigen Isolierkörper 9 von einer konzentrisch zur ersten Teilzone 7 liegenden, ringförmig ausgebildeten zweiten Teilzone 8 der Kochzone getrennt. In der zweiten Teilzone 8 sind der zweite Widerstandsheizkörper 2 und der dritte Widerstandsheizkörper 3 angeordnet. Der erste Widerstandsheizkörper 1 weist an seinen beiden Enden zwei elektrische Anschlüsse 10 und 11 auf und ist in Form eines, zumindest weitgehend geschlossenen, Rings ausgebildet, um die erste Teilzone 7 möglichst gleichmäßig zu beheizen. Der zweite Widerstandsheizkörper 2 und der dritte Widerstandsheizkörper 3 sind jeweils ringsegmentartig ausgebildet und ergänzen einander zu einem fast geschlossenen Ring, mit dem die zweite Teilzone 8 der Kochzone ebenfalls weitgehend gleichmäßig beheizt werden kann. Die beiden an den Enden der Widerstandsheizkörper 2 und 3 vorgesehenen jeweiligen Anschlüsse 20 und 21 bzw. 30 und 31 sind dazu möglichst nahe beieinander angeordnet, soweit dies die elektrische Isolation und der Platzbedarf für die elektrischen Kabel erlaubt. Jeder Widerstandsheizkörper 1 bis 3 kann mit einer Heizwendel aus einem spiral- oder wendelförmig geformten Heizleiterdraht oder mit einem bandförmigen Heizleiter (Heizband) gebildet sein und kann insbesondere auch anstelle der gezeigten nur einen Windung auch jeweils mehrere Windungen aufweisen und damit die Fläche der jeweiligen Teilzone 7 bzw. 8 noch gleichmäßiger ausfüllen. Ferner kann jeder Widerstandsheizkörper 1 bis 3 auch ein Halogenstrahlheizkörper sein, der mit einem Heizleiter innerhalb eines mit Halogengas gefüllten Glasröhrchens gebildet ist.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Widerstandsheizkörper aber auch als elektrische Direktheizkörper die elektrische Verlustwärme zumindest überwiegend über Wärmeleitung an das Kochgeschirr abgeben in einer Ausführungsform als Direktbeheizung hauptsächlich über Wärmeleitung sind die Widerstandsheizkörper an der Kochzonenplatte haftend (über Adhäsion) angebracht, insbesondere auf die Kochzonenplatte als Schicht aufgebracht, beispielsweise durch Aufdampfen, Aufsputtern, Auflegieren oder Aufschmelzen, und anschließend strukturiert oder als vorgefertigte Widerstandsstrukturen an der Kochzonenplatte befestigt, beispielsweise durch mechanischen Druck oder Kleben.
Zum Betreiben der Kochzone gemäß 1 werden die Widerstandsheizkörper 1 bis 3 wie in 2 dargestellt verschaltet. Es wird ein Schaltnetzwerk mit zwei Schaltern 5 und 6 vorgesehen, das in ein aus den drei Widerständen R₁, R₂, und R₃ der Widerstandsheizkörper 1, 2 bzw. 3 gebildetes Widerstandsnetzwerk eingebunden ist. Es sind die Widerstände R₁ und R₂ der Widerstandsheizkörper 1 bzw. 2 miteinander in Reihe geschaltet (seriell geschaltet). Diese Serienschaltung der Widerstände R₁ und R₂ ist mit dem Widerstand R₃ des dritten Widerstandsheizkörpers 3 parallel geschaltet. In den Stromzweig (Strompfad) der Parallelschaltung mit dem dritten Widerstand R₃ ist der erste Schalter 5 geschaltet. Der zweite Schalter 6 ist parallel zu dem zweiten Widerstand R₂ geschaltet. Die gesamte Parallelschaltung aus den seriell geschalteten Widerständen R₁ und R₂ sowie dem dritten Widerstand R₃ sowie den Schaltern 5 und 6 ist zwischen die mit L und N bezeichneten Pole einer nicht näher dargestellten Versorgungsspannungsquelle geschaltet und kann über einen weiteren Schalter 17, der von einem Energieregler 18 angesteuert wird, an die Versorgungsspannung U der Versorgungsspannungsquelle angeschlossen werden. Bei der Versorgungsspannung U handelt es sich im Allgemeinen um eine Wechselspannung, beispielsweise eines Dreiphasen-Drehstromnetzes (380 V) oder eines normalen einphasigen Wechselstromnetzes (230 V). Der Energieregler 18 kann ein elektronischer Energieregler sein, der den Schalter 17 zum Stellen der Leistung jeweils für entsprechende Zeitintervalle schließt und damit die Energie als zeitliches Integral der Leistung auf einen gewünschten Wert (Kochstufe, Kochstärke) regelt. Neben einer solchen getakteten Leistungssteuerung (Energieregelung) kann auch eine elektronische Energieregelung durch eine kontinuierliche Leistungssteuerung, beispielsweise Phasenanschnittsteuerung oder Schwingungspaketsteuerung, vorgesehen sein, bei der anstelle des Schalters 17 elektronische Stellglieder mit Triacs, Thyristoren, MCT oder IGBT verwendet werden.
Im Betrieb der Kochzone werden die Schalterstellungen der Schalter 5 und 6 abhängig davon, welche Teilzone 7 und/oder 8 beheizt werden soll, gewählt.
Wenn nur die erste Teilzone 7 beheizt werden soll, werden der Schalter 5 geöffnet und der Schalter 6 geschlossen. Der zweite Widerstandsheizkörper 2 mit seinem Widerstand R₂ ist damit praktisch kurzgeschlossen, so dass im Wesentlichen nur der erste Widerstandsheizkörper 1 mit seinem elektrischen Widerstand R1 von einem Strom durchflossen wird und sich entsprechend erhitzt. Die elektrische Verlustleistung P₁ in diesem Fall, bei dem der Schalter 5 geöffnet und der Schalter 6 geschlossen ist, berechnet sich zu P₁ = U_eff ²/R₁ (1) als Quotient aus dem Quadrat des Effektivwertes U_eff der Versorgungsspannung U und dem Widerstandswert R₁ des ersten Widerstandsheizkörpers 1.
Will man dagegen sowohl die erste Teilzone 7 als auch die zweite Teilzone 8 beheizen, beispielsweise wenn ein entsprechend großes Kochgeschirr auf der Kochzone aufgestellt wird, so werden die Schalter 5 und 6 wie in 2 dargestellt geschaltet. Der Schalter 5 wird geschlossen und der Schalter 6 geöffnet. Dadurch wird der Strom zwischen den beiden Polen L und N in zwei Teilströme aufgeteilt, wobei ein Teilstrom die beiden Widerstände R₁ und R₂ nacheinander durchströmt und der andere Teilstrom den dritten Widerstand R₃ durchfließt. In diesem zweiten Fall ergibt sich für die von den drei nun betriebenen Widerstandsheizkörpern 1 bis 3 gemeinsam verbrauchte Gesamtleistung P₂ = U_eff ²(R₁ + R₂ + R₃)/((R₁ + R₂)R₃) (2)
Aus den beiden Gleichungen (1) und (2) können nun durch eine geeignete Wahl der Widerstandswerte R₁, R₂ und R₃ verschiedene Leistungen P₁ und P₂ für die beiden Betriebsfälle eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn auch beim Betrieb nur der ersten Teilzone 7 der Widerstandsheizkörper 1 bis zu einer für diesen Widerstandsheizkörper 1 maximal zulässigen Heizleistung betrieben werden kann. Geht man von einem vorgegebenen Wert, beispielsweise 2400 W, für diese maximale Heizleistung aus und fordert weiterhin, dass auch die zweite Heizleistung P₂ für den zweiten Betriebsfall (beide Teilzonen 7 und 8 betrieben) diesen vorgegebenen Maximalwert erreicht (P₁ = P₂), so erhält man als Bedingung für die drei Widerstandswerte R₁, R₂ und R₃ die Gleichung R₁ ² + R₂(R₁ – R₃) = 0 (3)
Für diese Gleichung (3) gibt es eine Vielzahl von Lösungen für die Widerstandswerte R11 R2 und R3 als Variablen. Bei einer Leistung P₁ = P₂ = 2,3 kW sind mögliche Widerstandswerte beispielsweise R1 =
, R2 =
und R3 =
.
Da nun auch beim Betrieb nur der ersten Teilzone 7 die maximale Leistung zur Verfügung steht, kann beispielsweise bei einem Ankochvorgang, bei dem mit maximaler Heizleistung gefahren wird, eine kürzere Ankochzeit erreicht werden.
Eine Verallgemeinerung des Schaltnetzwerkes und der Verschaltung der Widerstandsheizkörper gemäß den 1 und 2 von einer Kochzone mit zwei Teilzonen auf eine Kochzone mit n Teilzonen ist in 3 dargestellt. Es werden der j-ten Teilzone mit dem Zählindex j, der von 1 bis n verläuft, jeweils j Widerstandsheizkörper zugeordnet, deren Widerstände mit R_j1 bis R_jj bezeichnet sind. Diese Widerstände der Widerstandsheizkörper werden nun in Form einer n×n-Dreiecksmatrix gemäß 3 verschaltet, wobei den außerhalb der Diagonalen der Matrix liegenden Widerständen RIk mit I = k jeweils ein Schalter S_Ik parallelgeschaltet ist, um den zugehörigen Widerstand R_Ik von der Versorgungsspannungsquelle trennen zu können. In dem zweiten bis n-ten Zweig der Parallelschaltung ist ferner jeweils ein weiterer Schalter S_I2 bis S_In angeordnet zum Trennen des ganzen Zweiges von den Polen der Versorgungsspannungsquelle L und N jedem gegenüber einer Ausführungsform mit nur einem Widerstandsheizkörper pro Teilzone gemäß dem Stand der Technik sind also bei der Kochzone gemäß der Erfindung 0,5 n(n – 1) zusätzliche Widerstandsheizkörper, also insgesamt 0,5 n(n + 1) Widerstandsheizkörper, vorhanden.
In einer vereinfachten, nicht dargestellten Ausführungsform kann auch ausgehend von einer Schaltung gemäß 2 für zwei Teilzonen für jede weitere Teilzone jeweils nur ein Widerstandsheizkörper vorgesehen sein, der jeweils parallel zu der Serienschaltung aus erstem Widerstandsheizkörper 1 und zweitem Widerstandsheizkörper 2 geschaltet wird. In jeden zusätzlichen Zweig der Parallelschaltung mit jeweils einem Widerstandsheizkörper wird nun ferner ein Schalter zum Trennen dieses Zweiges von der Versorgungsspannungsquelle geschaltet.

Claims

Kochzone mit a) einer ersten Teilzone (7), der zum Beheizen ein erster Widerstandsheizkörper (1) zugeordnet ist und mit b) wenigstens einer weiteren, zweiten Teilzone (8), der zum Beheizen ein zweiter Widerstandsheizkörper (2) und ein dritter Widerstandsheizkörper (3) zugeordnet sind und c) einem elektrischen Schaltnetzwerk (5, 6), das derart ausgelegt ist, dass zum Beheizen nur der ersten Teilzone (7) die Versorgungsspannung (U) der Versorgungsspannungsquelle (L, N) an den ersten Widerstandsheizkörper (1) anlegbar ist und die weiteren Widerstandsheizkörper (2, 3) von der Versorgungsspannungsquelle elektrisch abkoppelbar sind und dass zum Beheizen beider Teilzonen (7 und 8) der dritte Widerstandsheizkörper (3) parallel zu einer Serienschaltung des ersten Widerstandsheizkörpers (1) und des zweiten Widerstandsheizkörpers (2) schaltbar ist und an diese Parallelschaltung die Versorgungsspannung (U) der Versorgungsspannungsquelle (L, N) anlegbar ist, d) bei der das Schaltnetzwerk einen ersten, parallel zum zweiten Widerstandsheizkörper (2) geschalteten Schalter (6) und einen zweiten, in den den dritten Widerstandsheizkörper (3) enthaltenden Zweig der Parallelschaltung geschalteten Schalter (5) umfasst, wobei das Schaltnetzwerk derart ausgelegt ist, dass zum Beheizen der ersten Teilzone (7) der erste Schalter (6) schließbar und der zweite Schalter (5) öffenbar sind und zum Beheizen der ersten Teilzone (7) und der zweiten Teilzone (8) der erste Schalter (6) öffenbar und der zweite Schalter (5) schließbar sind, e) bei der die Teilzonen (7, 8) wenigstens annähernd konzentrisch zueinander angeordnet sind, f) bei der der erste Widerstandskörper (1) innerhalb der ersten Teilzone (7) der Kochzone angeordnet ist, g) bei der die erste Teilzone (7) kreisscheibenförmig ausgebildet ist und von einem ringförmigen Isolierkörper (9) von einer konzentrisch zur ersten Teilzone (7) liegenden, ringförmig ausgebildeten zweiten Teilzone (8) der Kochzone getrennt wird, h) bei der in der zweiten Teilzone (8) der zweite Widerstandsheizkörper (2) und der dritte Widerstandsheizkörper (3) angeordnet sind, i) bei der der erste Widerstandsheizkörper (1) an seinen beiden Enden zwei elektrische Anschlüsse (10 und 11) aufweist und in Form eines, zumindest weitgehend geschlossenen, Rings ausgebildet ist, um die erste Teilzone (7) möglichst gleichmäßig zu beheizen, j) bei der der zweite Widerstandsheizkörper (2) und der dritte Widerstandsheizkörper (3) jeweils ringsegmentartig ausgebildet sind und einander zu einem fast geschlossenen Ring ergänzen, mit dem die zweite Teilzone (8) der Kochzone ebenfalls weitgehend gleichmäßig beheizt werden kann, k) bei der die beiden an den Enden des zweiten (2) und des dritten Widerstandsheizkörpers (3) vorgesehenen jeweiligen Anschlüsse (20 und 21 bzw. 30 und 31) dazu möglichst nahe beieinander angeordnet sind, soweit dies die elektrische Isolation und der Platzbedarf für die elektrischen Kabel erlaubt.
Kochzone nach Anspruch 1, bei der die Widerstandsheizkörper (1, 2, 3) derart ausgebildet sind, dass sie die in ihnen bei Anliegen der Versorgungsspannung erzeugte elektrische Verlustwärme zumindest überwiegend in Form von Wärmestrahlung abgeben.
Kochzone nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Kochzonenplatte, bei der die Widerstandsheizkörper (1, 2, 3) in den jeweiligen Teilzonen unterhalb der Kochzonenplatte angeordnet sind.