DE2355331A1

DE2355331A1 - Temperaturregler fuer elektrische heizgeraete, insbesondere glaskeramikkochplatten

Info

Publication number: DE2355331A1
Application number: DE19732355331
Authority: DE
Inventors: Klaus Fischer; Guenther Formanek; Leonhard Scheumann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1975-05-15

Description

L i c e η t i a
Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main

EBHZ - 73/28 2.11.1973

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Temperaturregler für elektrische Heizgeräte, insbesondere Glaskeramik-Kochplatten

Elektrische Heizgeräte benötigen häufig einen Regler, mit dem eine bestimmte vorgewählte Temperatur an dem die Nutzwärme abgebenden Geräteteil eingestellt werden kann, wobei eine Grenztemperatur dieses Geräteteils nicht überschritten werden darf. Dies gilt im besonderen Maße für eine elektrisch beheizte Glaskeramik-Kochplatte, die bei einer bestimmten Temperatur zerstört wird. Um dies zu vermeiden, wird eine Regelung benötigt, die eine kleine Zeitkonstante aufweist, bei einer Maximaltemperatur abschaltet und gleichzeitig eine Einstellung der Temperatur erlaubt.

Temperaturregler, die diesen Forderungen gerecht werden,

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sind bekannt. Sie besitzen einen Temperaturfühler, der ein dem Temperatur-Istwert entsprechendes Signal erzeugt, das mit einem Temperatur-Sollwertsignal in einem elektronischen Regler verglichen wird, wobei in Abhängigkeit von der Regelabweichung ein Eingriff in den Heizkreis erfolgt. Der Regler besitzt einen oberen Grenzwertmelder, der den Temperatur-Istwert daraufhin überwacht, daß dieser eine vorgegebene Grenze nicht überschreitet.

Diese bekannten Regler haben den Nachteil, daß sie relativ aufwendig und teuer sind, was insbesondere sich dann nachteilig bemerkbar macht, wenn es sich bei den zu regelnden Geräten um Haushalts-Heizgeräte in großen Stückzahlen handelt, bei denen zudem die Raumfrage für die Unterbringung von zusätzlichen Mitteln immer problematisch ist. Außerdem sind diese elektronischen Regler, weil sie Halbleiterelemente enthalten, sehr empfindlich gegen hohe Außentemperaturen, mit denen jedoch gerade im Fall der elektrisch beheizten Geräte immer zu rechnen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturregler für elektrische Heizgeräte, insbesondere Glaskeramik-Kochplatten mit einem von der Versorgungsspannung gespeisten Heizelement für den die Mutzwärme abgebenden Geräteteil und mit einem Temperaturfühler, der einen im Versorgungskreis des Heizelementes liegenden Schalter derart betätigt, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Grenztemperatur der Schalter geöffnet wird, so auszubilden, daß er eine einfache und preiswerte Temperaturregelung auch bei höheren Umgebungstemperaturen gewährleistet.

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Diese Aufgabe' wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Temperaturfühler aus einem Körper aus ferromagnetischem Material mit definiertem, auf die Grenztemperatur abgestimmten Curie-Punkt "besteht,' dem ein den Schalter betätigendes, auf die magnetischen Eigenschaften des ferromagnetisehen Körpers ansprechendes Tastelement räumlich zugeordnet ist, und der so angeordnet ist, daß er entsprechend der Temperatur in dem die Nutzwärme abgebenden Geräteteil erwärmt wird und der in Wärmekontakt mit einem zusätzlichen Heizwiderstand (Steuerwiderstand) steht, durch den eine zusätzliche einstellbare Wärmemenge zuführbar ist..

Weitere Merkmale und die "Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein ferromagnetischer Körper unmittelbar an dem Heizelement angebracht ist, welches den die Nutzwärme abgebende Geräteteil direkt beheizt,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein ferromagnetischer Körper in einer Simulatorschaltung auf einem separaten Körper untergebracht ist, der sich im gleichen Maße wie der die Wutzwärme abgebende Geräteteil erwärmt.

In Fig. 1 ist über einen Teil eines mit 1 bezeichneten Heizelementes, das beispielsweise eine nicht dargestellte Glaskeramik-Kochplatte in direktem Kontakt erwärmt, eine wärme-

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leitende Hülse 2 geschoben, an derem Ende ein ferromagnetischer Körper 3 mit einem definierten Curie-Punkt untergebracht ist. An den ferromagnetisehen Körper 3 ist ein Permanentmagnet 5 bündig angeordnet. Der Permanentmagnet 5 ist in einer nichtmagnetischen, verschlossenen Hülse 6, die als Führung dient, untergebracht. An dem Permanentmagnet 5 greift eine Schaltstange 7» die mit einer Schaltbrücke 9 verbunden ist. Die Schaltbrücke 9 bildet zusammen mit Schaltkontakten 10 und 11 einen die an Anschlußklemmen 12 und 13 angelegte Versorgungsspannung unterbrechenden Schalter. An der Schaltbrücke 9 ist weiterhin eine Feder 8 befestigt, die entgegen der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem f err omagne ti schein. Körper 3 und dem Permanentmagnet 5 eine Kraft ausübt.

Auf der wärmeleitenden Hülse 2 ist ein zusätzlicher Heizwiderstand 4 als Steuerwiderstand angebracht, durch den eine zusätzliche einstellbare Wärmemenge zuführbar ist. Der Steuerwiderstand 4 ist über Anschlußklemmen 14, 15 an eine regelbare Spannungsquelle angeschlossen.

Der Temperaturregler nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Es soll zunächst angenommen werden, daß an den Anschlußklemmen 14 und 15 des Steuerwiderstandes 4 noch keine Spannung anliegt. Solange nun die Temperatur des Heizelementes 1 und damit auch die Temperatur der Glaskeramik-Kochplatte unterhalb der Temperatur liegt, die dem Curie-Punkt des ferromagnetisehen Körpers 3 entspricht, ist der Körper 3 ferromagnetisch. Der Permanentmagnet 5 übt dabei eine Anziehungskraft aus. Die beiden Schaltkontakte 10 und 11, die isoliert voneinander angeordnet sind, sind durch die Schalt-

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"briicke 9 überbrückt und die Ve rs orgung s spannung heizt das Heizelement 1 und damit über die wärmeleitende Hülse 2 auch den ferromagnetischen Körper 3 fortlaufend auf. Wird nun der Curie-Punkt erreicht, so verliert der Körper 3 seinen Ferromagnetismus, die magnetische Anziehungskraft wird aufgehoben und die Feder 8 hebt die Schaltbrücke 9 von den Kontakten 10 und 11 ab. Die Heizung wird dadurch unterbrochen. Ist nun das Heizelement 1 soweit abgekühlt, daß der Curie-Punkt im Körper 3 unterschritten wird, so schaltet der Permanentmagnet 5 wieder die Versorgungsspannung ein und der vorgeschriebene Zyklus wiederholt sich von neuem. Der Stromkreis des Heizelementes 1 wird dadurch mit einer bestimmten Taktfolge immer wieder ein- und ausgeschaltet, wobei gewährleistet ist, daß eine bestimmte Endtemperatur, die dem Curie-Umschlagpunkt entspricht, nicht überschritten wird.

Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel erfüllt also voll und ganz die Funktion eines Grenzwertreglers.

Die Grenzwertregelung alleine genügt jedoch für den praktischen Betrieb noch nicht, sondern es muß aus eine Regelung bei einstellbaren Zwischentemperaturen möglich sein. Diesem Zweck dient der zusätzliche Steuerwiderstand 4, der über die Anschlußklemmen 14 und 15 an eine regelbare Spannungsquelle angeschlossen ist, wobei das Einstellen der Spannung der Einstellung der Temperatur entspricht. Wenn dieser Steuerwiderstand 4- beheizt wird, so wird der ferromagnetische Körper 3 sowohl durch das Heizelement 1 als auch durch den Steuerwiderstand 4 erwärmt. Der Curie-Punkt kann somit auch bei Temperaturen des Heizelementes, die unterhalb des Curie-Temperaturwertes liegen, erreicht werden. Je niederer die vorge-

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wählte Temperatur für das Heizelement 1 und somit für die Glaskeramik-Kochplatte ist, umso mehr Wärme muß über den Steuerwiderstand 4- zugeführt werden, damit der Curie-Punkt "bei der vorgewählten niederen Temperatur erreicht und die Ve rsorgungsspannung für das Heizelement 1 abgeschaltet wird. Die Arbeit des Heizelementes 1 kann somit in einem weiten Bereich, praktisch von Null bis zum Maximum geregelt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausfuhrungsbeispiel nach S¹Xg. 1 dadurch, daß der ferromagnetische Körper 3 nicht unmittelbar am Heizelement 1 angebracht ist, sondern daß räumlich getrennt von dem Heizelement 1 ein Hilfsheizelement 1¹ vorgesehen ist, das den ferromagnetisehen Körper 3 im gleichen Maße, wie das Heizelement 1 die Glaskeramik-Kochplatte erwärmt, aufheizt. Es ist zu diesem Zweck ein wärmeleitender Körper 2' vorgesehen, der einen etwa E-förmigen Querschnitt aufweist, auf dessen linkem Schenkel 22 der Steuerwiderstand 4 und auf dessen rechtem äußeren Schenkel 22' das Hilfsheizelement 1' und auf dessen mittlerem Schenkel 22" der ferromagnetische Körper 3 angebracht ist. Das die Glaskeramik-Kochplatte erwärmende Heizelement 1 liegt zweckmäßig elektrisch in Reihe mit dem Hilfsheizelement 1 ', damit nur eine Unterbrechungsstelle für die Versorgungsspannung, die an den Anschlußklemmen 12 und 13 ansteht, notwendig ist. Außerdem wird bei einem Defekt im Hilfsheizelement 1' das Heizelement 1 nicht mehr versorgt. Prinzipiell wäre es jedoch denkbar, beide Wicklungen parallel zu schalten, wobei jedoch dann ein Schalter mit einer Doppelschaltbrücke notwendig wäre, die sowohl den Heizkreis für das Heizelement 1 als auch den Heizkreis für das Heizelement 1' unterbrechen kann.

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Der wärmeleitende Körper 2' ist nun so ausgebildet, daß er mittels der Beheizung durch das Hilfsheizelement 1' den Curie-Punkt des ferromagnetischen Körpers 3 in der gleichen Zeit erreicht, wie das Heizelement 1 die Grenztemperatur der Glaskeramik-Kochplatte. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 stellt somit eine Simulatorschaltung dar, weil in dem Körper 2' die Verhältnisse in der Kochplatte entsprechend simuliert werden. Die Regelung der Zwischentemperaturen wird nach dem gleichen Prinzip wie "bei Fig. 1 von dem Steuerwiderstand 4 übernommen. Die gesamte Funktionsweise des Reglers ist dabei die gleiche, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben«

Die Ausführungsform nach der Fig. 2 hat den Vorteil, daß der Reglerteil räumlich getrennt von der Kochplatte bzw. der Kochplattenbeheizung angeordnet werden kann,, was sich in jedem Fall günstig auf dessen Regelgenauigkeit auswirkt.

Wie die beiden Ausführungsbeispiele zeigen, hat der vorgeschlagene Temperaturregler einen sehr einfachen Aufbau, ist sehr billig und durch die Art der verwendeten Bauelemente auch unempfindlich gegen höhere Umgebungstemperaturen.

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Claims

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■Patentansprüche

V 1 ./Temperaturregler für elektrische Heizgeräte, insbesondere Glaskeramik-Kochplatten mit einem von der 'Versorgungsspannung gespeisten Heizelement für den die Nutzwärme abgebenden Geräteteil und mit einem Temperaturfühler, der einen im Versorgungskreis des Heizelementes liegenden Schalter betätigt, derart, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Grenztemperatur der Schalter geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler aus einem Körper (3) aus ferromagnetischen Material mit definiertem, auf die Grenztemperatur abgestimmten Curie-Punkt besteht, dem ein den Schalter (7-11) betätigendes, auf die magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Körpers ansprechendes Tastelement (5) räumlich zugeordnet ist, und der so angeordnet ist, daß er entsprechend der Temperatur in dem die Nutzwärme abgebenden Geräteteil erwärmt wird und der in Wärmekontakt mit einem zusätzlichen Heizwiderstand (Steuerwiderstand 4·) steht, durch den eine zusätzliche einstellbare Wärmemenge zuführbar ist.
2. Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Körper '(3) unmittelbar am Heizelement (1) angebracht ist.
3. Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß räumlich getrennt von dem Heizelement (1)

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ein Hilfsheizelement (V) vorgesehen ist, das den ferromagnetischen Körper (3) im gleichen Maße wie das den die Nutzwärme abgebenden Geräteteil aufheizende Heizelement (1) aufheizt. '
4-, Temperaturregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des stabförmig ausgebildeten Heizelementes (1) von einer wärmeleitenden Hülse (2) umgeben ist, die den Steuerwiderstand (4-) trägt und, in der der ferromagnetische Körper (3) untergebracht ist (I¹Ig. 1).
5. Temperaturregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (1) und das Hilfsheizelement d¹) elektrisch in Reihe geschaltet sind und unmittelbar an der Versorgungsspannung liegen.
6. Temperaturregler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeleitender Körper (2¹) mit E-förmigen Querschnitt vorgesehen ist, auf dessen einem äußeren Schenkel (22) der Steuerwiderstand (4-), während auf dessen anderem äußeren Schenkel (22') das Hilfsheizelement (V) und auf dessen mittlerem Schenkel (22") der ferromagnetische Körper (3) angebracht ist.

7· Temperaturregler nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement ein Magnet (5) ist, der. in einer" nichtmagnetischen Führungshülse (6) untergebracht ist und über eine Schaltstange (7) mit einer Schaltbrücke (9) verbunden ist, die zusammen mit Schaltkontakten (10, 11) den die Versorgungsspannung unterbrechenden Schalter bildet und die mit einer Feder (8) verbunden ist, die entgegen der magnetischen Anziehungskraft zwischen ferromagnetischem Körper und Magnet eine Kraft ausübt.

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