DE2504830B2 - Induktions-Kochgerät - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Induktions-Kochgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Induktionskochgerät dieser Art ist aus der DE-OS 29 743 bekannt. Der erste Filmstreifen ist bei diesem Induktionskochgerät an der Unterseite der Deckplatte angebracht. Er ist mit Erde verbunden und soll die elektrostatische Kopplung zwischen der Heizspule und dem zu erhitzenden Kochgeschirr auf ein unschädliches Maß verringern. Eine solche elektrostatische Kopplung könnte nämlich das bei Induktions-Kochgeräten elektrisch leitende Kochgeschirr auf ein vom Erdpotential erheblich abweichendes Potential bringen, so daß unzulässige Berührungsspannungen auftreten würden. Die Erdung des Filmstreifens beim bekannten Induktions-Kochgerät setzt einen Erdanschluß voraus, der nicht immer vorhanden ist. Darüber hinaus ist es beim bekannten Induktions-Kochgerät möglich, daß sich im Falle von Rissen in der isolierenden Deckplatte infolge eindringender Feuchtigkeit eine galvanische Verbindung zwischen dem Kochgeschirr und der Induktionsheizspule bildet. Diese galvanische Kopplung würde die Wirkung des Filmstreifens zunichte machen.

Aus der DE-OS 23 10 911 ist ein Induktions-Kochgerät bekannt, das ebenfalls an der isolierenden Deckplatte über der Induktionsheizspule einen auf einem Bezugspotential liegenden elektrisch leitenden Filmstreifen aufweist. Dieser Filmstreifen ist auf der Oberseite der Deckplatte angeordnet und steht in elektrischem Kontakt mit dem zu erhitzenden Kochgeschirr. Er ist mit Erde verbunden. Zwischen dem Kochgeschirr und der Induktions-Heizspule besteht eine kapazitive Kopplung, die einen kapazitiven Leckstrom verursacht, der beim bekannten Induktions-Kochgerät mit Hilfe des leitenden Filmstreifens nach Erde abgeleitet wird. Auch dieses bekannte Gerät setzt einen Schutzleiter voraus.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Induktions-Kochgerät der eingangs bezeichneten Art so auszubilden, daß eine Gefährdung der Bedienungspersonen beim Berühren des Kochgeschirres durch unzulässige Berührungsspannungen noch sicherer vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der genannten Lösung verhindert der erste Filmstreifen einen Leckstrom infolge einer elektrostatischen Kopplung zwischen der Induktionsheizspule und dem Kochgeschirr. Dies wird ohne Notwendigkeit eines Erdanschiusses ermöglicht. Der zweite elektrisch leitende Filmstreifen unterbricht die Erregung der Induktionsheizspule im Fall von Sprüngen in der isolierenden Deckplatte. Treten also derartige Sprünge auf, dann kann durch sie eintretende Feuchtigkeit keine Schäden hervorrufen. Schließlich verhindert der nicht leitende Filmstreifen einen Leckstrom infolge kondensierter Feuchtigkeit zwischen den beiden leitenden Filmstreifen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Schaltungsanordnung eines bekannten Induktionskochgerätes, bei dem die erfindungsgemäßen Verbesserungen Anwendung finden,

F i g. 2 schematisch einen Teil des Induktionskochgerätes von F i g. 1, d. h. eine Induktionsheizspule und eine isolierende Deckplatte zusammen mit einem auf die Deckplatte gestellten Kochgeschirr,

Fig.3 schematisch eine Art und Weise, in der ein unerwünschter Hochfrequenzstrom in einem schleifenförmigen elektrisch leitenden Filmstreifen induziert wird, der oberhalb einer Induktionsheizspule liegt,

Fig.4 schematisch verschiedene Muster eines elektrisch leitenden Filmstreifens die auf der Unterseite einer isolierenden Deckplatte angeordnet sind,

Fig.5 schematisch ein anderes Muster eines elektrisch leitenden Filmstreifens,

Fig.6 schematisch eine Schaltungsanordnung eines Induktionskochgerätes mit den elektrisch leitenden Filmstreifen der F i g. 4 bzw. 5 und den zugehörigen Schalteranordnungen und

F i g. 7 schematisch eine andere Schaltungsanordnung mit den elektrisch leitenden Filmstreifen von F i g. 4 und anderen zugehörigen Schalteranordnungen.

In Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 2 eine bekannte Wechselstromquelle bezeichnet, die über einen normalerweise geschlossenen Relaisschalter 4 und einen Leistungsschalter 6 mit einem Doppelweggleichrichter 8 verbunden ist; der Doppelweggleichrichter 8 (im folgenden vereinfacht: Gleichrichter) kann beispielsweise ein Brückengleichrichter sein. Der Gleichrichter 8 erzeugt eine ungefilterte gleichgerichtete Erregerspannung für die (in der Fig.) rechts von ihm gelegene Schaltung. Der Darstellung ist zu entnehmen, daß ein Steuerimpulsgenerator 14 zwischen zwei Sammelleitun-

gen 10 und 12 vom Gleichrichter 8 geschaltet ist, um intermittierend einen steuerbaren Leistungsthyristor oder SCR 20 über dessen (nicht bezeichneten) Gateanschluß zu schalten. Der SCR 20 bildet den Teil eines Wechselrichters, der eine parallel zum SCR 20 geschaltete Diode 22, eine Kommutr.torinduktivität 18 und einen Kommutatorkondensator 24 aufweist. Der Wechselrichter dient in bekannter Weise zur Erzeugung hochfrequenter Wechselströme, um die Induktionsheizspule 28 über einen Glättungskondensator 26 zu erregen. Di«? Induktionsheizspuie 28 erzeugt ihrerseits ein Feld in der isolierenden Deckplatte 3C und induziert Wirbelströme in dem Kochgeschirr 32. Auf diese Weise wird das auf die Deckplatte 30 gestellte Kochgeschirr 32 infolge der in ihm auftretenden Wirbelstromverluste induktiv erhitzt. Die Bezugszahl 16 bezeichnet eine Filterinduktivität, die einerseits ermöglicht, daß der ungefilterte Erregungsgleichstrom vom Gleichrichter 8 passieren kann, auf der anderen Seite aber den Fluß der hochfrequenten von dem Wechselrichter erzeugten Ströme blockiert

Während des Betriebes des Induktionskochgerätes fließen wie bereits erwähnt, große hochfrequente Wechselströme durch die Induktionsheizspule 28, so daß in dieser ein vergleichsweise hohes Potential erzeugt wird. Infolge einer elektrostatischen Kopplung zwischen der Induktionsheizspule 28 und dem Kochgeschirr 32 wird dieses hohe Potential kapzitiv durch die Deckplatte 30 auf das Kochgeschirr 32 oder die feuchte Deckplatte 30 übertragen. Aus diesem Grund besteht so die Gefahr eines elektrischen Schlages, wenn eine Person das Kochgeschirr 32 oder die Deckplatte 30 berührt.

Wie zuvor ebenfalls erwähnt, besteht die Deckplatte 30 gewöhnlich aus Materialien wie beispielsweise Keramik, die zur Rißbildung neigen und dann den Eintritt von Wasser in das Induktionskochgerät ermöglichen. Da die Induktionsheizspule 28 unterhalb der Deckplatte 30 angeordnet ist und gegenüber Erde hohes Potential hat, besteht eine große Gefahr darin, daß eine Person einen elektrischen Schlag bekommt, wenn sie die Deckplatte 30 oder das Kochgeschirr 32 berührt.

Um den oben zunächst erwähnten gefährlichen Zustand zu vermeiden, d. h. den Kriechstrom infolge der elektrostatischen Kopplung zwischen der Induktionsheizspule 28 und dem Kochgeschirr 32 zu vermeiden, wird ein elektrisch leitender Film zwischen beiden vorgesehen. Der Film liegt auf erdnahem Potential und ist auf einer der Hauptoberflächen der Deckplatte 30 angeordnet, um die infrage stehende elektrostatische Kopplung zu verhindern oder auf einen vernachlässigbaren Wert zu reduzieren. Wenn der in F i g. 3 mit 34 bezeichnete leitende Film in Form einer großen Schleife ausgebildet ist, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, tritt bei dieser Lösung des obigen Problems eine unerwünschte Folge beim Betrieb des Induktionskochgerätes auf. Der von der Induktionsheizspule 28 erzeugte hochfrequente magnetische Wechselfluß 36 induziert nämlich auf induktivem Wege einen hochfrequenten Strom 38 im leitenden Film 34; dieser induzierte Strom führt zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung der Deckplatte 28 infolge der im leitenden Film 34 entwickelten Jouleschen Wärme. Gemäß den F i g. 4 und 5 wird daher ein elektrisch leitender Filmstreifen 42 (42') an der unteren Hauptoberfläche der Deckplatte 30 angeordnet, der nicht in Form einer Schleife ausgebildet ist, um die Erzeugung des zuvor erwähnten hochfrequenten Wechselstromes zu vermeiden. In F i g. 5 ist ein anderes Muster des elektrisch leitenden Filmstreifens 42' dargestellt, bei dem ebenfalls darauf geachtet wurde, daß keine Schleife gebildet wird. Das Muster der Filmstreifen 42, 42' ist nicht auf die Ausführungen entsprechend den Fig.4 und 5 beschränkt; vielmehr kann jedes Muster zugelassen werden, solange es keine Schleife enthält. Wie in F i g. 6 erkennbar, ist der Filmstreifen 42 über einen Kondensa;or 43, der die Gleichströme abblockt, mit der Sammelleitung 12 verbunden. Das Hochfrequenzpotential der Sammelleitung 12 ist niedriger als das der Sammelleitung 31, da die Filterinduktivität 16 in der Sammelleitung 10 liegt. Unter der Voraussetzung, daß die Filterinduktivität 16 in die andere Sammelleitung 12 eingesetzt wird, sollte der Filmstreifen 42 an die Sammelleitung 31 angeschlossen werden. Der Filmstreifen 42 besteht gewöhnlich aus einem gut leitenden Material wie Silber und ist beispielsweise mittels einer Dampfabscheidungstechnik auf die untere Hauptoberfläche der Deckplatte 30 au/gebracht.

Bisher wurde vorausgesetzt, daß das Muster des Filmstreifens 42 keine Schleife bildet. Wenn der Filmstreifen 42 einen Widerstand besitzt, der groß genug ist, um den Fluß des hochfrequenten Stromes 38 zu verhindern, können jedoch auch schleifenbildende Muster des Filmstreifens 42 zugelassen werden. Der Widerstand des Filmstreifens 42 hängt in bekannter Weise von dem spezifischen Widerstand des verwendeten Materials, seiner Querschnittsfläche und seiner Länge ab. Wenn daher ein Material hohen spezifischen Widerstands wie Kohlenstoff verwendet wird, um die oben erörterte elektrostatische Kopplung zu verhindern, dann könnte die gesamte untere Oberfläche der Deckplatte 30 oder eine Teilfläche davon, die der Induktionsheizspule 28 gegenüberliegt, mit einem solchen Material beschichtet werden.

Gemäß den Fig.4 und 6 ist ein elektrisch leitender Filmstreifen 46 auf der unteren Oberfläche der Deckplatte 30 vorgesehen, um den bereits erwähnten zweiten Gefahrenszustand, d. h. die Gefahr eines elektrischen Schlages infolge eines Sprungs bzw. Rissigwerdens der Deckplatte 30 zu beseitigen. Wenn die Deckplatte 30 einen Sprung bekommt bzw. rissig wird, wird der leitende Filmstreifen 46 elektrisch aufgetrennt, was ein öffnen von Relaiskontakten 3c und 3d und damit ein automatisches Abschalten der Induktionsheizspule 28 und so des Induktionskochgerätes zur Folge hat. Hierfür sind im einzelnen zwei Anschlüsse 48 und 50 des leitenden Filmstreifens 46 mit einer Sekundärwicklung 3b eines bekannten Transformatorrelais 3 zur Bildung eines geschlossenen Stromkreises verbunden. Das Transformatorroiais 3 besitzt eine Primärwicklung 3a, die über einen Schalter 1 an der Wechselstromquelle liegt und den Ein-ZAus-Schaltzustand der Reteiskontakte 3c und 3d steuert. Wenn beim Betrieb der leitende Filmstreifen 46 infolge eines Sprungs der Deckplatte 30 unterbrochen wird, dann wird der Sekundärkreis des Transformatorrelais 3 geöffnet, was ein öffnen der Relaiskontakte 3c und 3d und damit ein automatisches Abschalten der Induktionsheizspule 28 nach sich zieht. Die Funktionen der anderen elektrischen Komponenten der F i g. 6 wurden bereits in Verbindung mit F i g. 1 erwähnt.

In F i g. 7 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, die demselben Zweck wie diejenige von Fig.6 dient. Wie dargestellt, bezeichnet die Bezugszahl 70 einen nicht einrastenden Druckschalter, der also nur solange

geschlossen ist, solange er gedrückt wird. Ein Relaiskontakt 72 liegt parallel zum Druckschalter 70; der Ein-/Aus-Schaltzustand des Relaiskontakts 72 wird mittels eines Relais 76 so gesteuert, daß der Kontakt nur solange geschlossen ist, solange das Relais 76 erregt ist. Es ist erkennbar, daß das Relais 76 nach Schließen des Relaiskontakts 74 erregt wird, der seinerseits von der Betätigung eines Transformatorrelais 78 abhängt, dessen Primärwicklung 78a zwischen Sammelleitungen 90 und 92 geschaltet ist. Die Sekundärwicklung 78i> des Transformatorrelais 78 schließt einen Stromkreis 94 in Verbindung mit einem normalerweise geschlossenen Druckschalter 80, einem Thermostat 82 und dem zuvor beschriebenen elektrisch leitenden Filmstreifen 46. Der Schalter 80 dient dazu, den obigen Stromkreis von Hand unterbrechen zu können, während auf der anderen Seite der Thermostat 82 dazu dient, den Stromkreis zu unterbrechen, wenn die Temperatur der Deckplatte 30 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Obwohl diese beiden Elemente 80 und 82 dort nicht vorhanden sind, könnten sie auch in die Schaltung von F i g. 6 eingesetzt werden. Wenn beim Betrieb der normalerweise geöffnete Schalter 70 von einer Bedienungsperson runtergedrückt wird, beginnt Wechselstrom durch die Primärwicklung 78a des Transformatorrelais 78 zu fließen, das daraufhin erregt wird und ein Schließen des Relaiskontaktes 74 und damit eine Betätigung des Relais 76 nach sich zieht. Folglich wird der andere Relaiskontakt 72 geschlossen. Dies bedeutet, daß die Wechselstromquelle 2 auch dann weiterhin elektrische Energie an den Gleichrichter 8 und damit die Induktionsheizspule 28 liefert, wenn die Bedienungsperson den Schalter 70 losläßt. Wenn in diesem Zustand der Stromkreis 94 infolge eines Sprungs bzw. Risses der Deckplatte 30 unterbrochen wird, wird die Primärwicklung 78a wegen des unterbrochenen Stromkreises auf der Sekundärseite des Relais 78 entregt. Dadurch wird der Relaiskontakt 74 geöffnet und in der Folge das Relais 76 stromlos, so daß auch der andere Relaiskontakt 72 geöffnet wird. Das bedeutet, daß das Induktionskochgerät sofort abgeschaltet wird. In dieser Weise kann der oben erwähnte Gefahrenszustand automatisch vermieden werden.

Wie zuvor erörtert, sind die elektrisch leitenden Filmstreifen 42 und 46 (Fig.4) mit der Sammelleitung

ίο 12 bzw. der Sekundärwicklung des Transformatorrelais 3 bzw. 78 verbunden. Diese beiden Filmstreifen 42 und 46 sollten unter allen Betriebsbedingungen elektrisch isoliert sein. Gewöhnlich ist dies erreichbar, da die beiden Filmstreifen 42 und 46 auf die elektrisch isolierende Deckplatte 30 aufgebracht sind. In dem Fall jedoch, daß die untere Oberfläche der Deckplatte 30 feucht wird, da Dampf auf ihr kondensiert, besteht die Gefahr, daß die Isolierung unterbrochen wird und eine Person einen elektrischen Schlag bekommt, wenn sie die Deckplatte 30 berührt, oder daß eine unerwünschte Verbindung zwischen den Filmstreifen 42 und 46 zustande kommt. Dieser Gefahrenszustand kann insbesondere auftreten, wenn das Induktionskochgerät an einem kühlen Morgen eingeschaltet wird. Um diese unerwünschte Erscheinung zu vermeiden ist ein wasserabstoßender Filmstreifen 52 vorgesehen, der den leitenden Filmstreifen 42 umgibt. Dieser Filmstreifen 52 besteht aus einem elektrisch isolierenden, wasserabstoßenden Material wie beispielsweise Silicium, das die auf dem Filmstreifen 52 kondensierte Feuchtigkeit durch Bildung kleiner Wassertropfen abstößt. Dadurch wird der leitende Filmstreifen 42 von der Außenseite des wasserabstoßenden Filmstreifens 52 isoliert. Obwohl dies in F i g. 4 nicht dargestellt ist, ist der Filmstreifen 46 auch von einem anderen wasserabstoßenden Filmstreifen umgeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Induktionskochgerät zur induktiven Erhitzung von Kochgeschirr mit einer isolierenden Deckplatte, deren Oberseite als Auflage für das Kochgeschirr dient und unter deren Unterseite sich eine Induktionsheizspule befindet, mit einem die Induktionsheizspule über zwei Sammelleitungen mit hochfrequentem Wechselstrom speisenden abschaltbaren Wechselrichter und mit auf einem Bezugspotential liegenden auf der Unterseite der Deckplatte angeordneten, elektrisch leitenden Filmstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Filmstreifen (42) über einen Kondensator (43) mit derjenigen der Sammelleitungen (12,31) verbunden ist, deren Potential gegenüber Erde niedriger als das der anderen ist, daß ein zweiter elektrisch leitender im Fall von Rissen in der Deckplatte unterbrechbarer Filmstreifen (46) an der Unterseite der Deckplatte (30) angeordnet ist, dessen Enden mit einer gegenüber dem Wechselrichter galvanisch getrennten Sekundärwicklung (3b, 7Sb) eines Transformatorrelais (3, 78) verbunden sind, das einen im Stromkreis des Wechselrichters (14 bis 26) liegenden Relaiskontakt (3c, 3d; 74,76, 72) aufweist, durch den der Wechselrichter bei einer Unterbrechung des zweiten Filmstreifens abschaltbar ist, und daß der erste und/oder der zweite Filmstreifen von einem elektrisch nicht leitenden, wasserabstoßenden Filmstreifen umgeben ist. jo

2. Induktionskochgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Filmstreifen (42, 42') an der Unterseite der Deckplatte (30) angeordnet ist.

3. Induktionskochgerät nach einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Filmstreifen (42,42') aus Kohlenstoff besteht.