DE29722422U1 - Electric heater - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizvorrichtung, vor allem eine elektrische Heizstrahlvorrichtung, zur Verwendung unterhalb einer beispielsweise aus glaskeramischem Material bestehenden Kochfläche. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Heizvorrichtung, die eine Sensorspule zum Betrieb in Verbindung mit einer induktiven Anordnung umfaßt, wobei die Aufgabe der besagten Anordnung darin besteht, auf das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein eines Kochgefäßes aus Metall auf der Kochfläche anzusprechen und zum Beispiel automatisch das Ein- bzw. Ausschalten von einem oder mehreren elektrischen Heizelementen in der Heizvorrichtung zu bewirken.This invention relates to an electric heating device, in particular an electric radiant heating device, for use beneath a cooking surface made of, for example, glass-ceramic material. In particular, the invention relates to such a heating device which comprises a sensor coil for operation in conjunction with an inductive arrangement, the purpose of said arrangement being to respond to the presence or absence of a metal cooking vessel on the cooking surface and, for example, to automatically switch on or off one or more electric heating elements in the heating device.
Solche induktive Anordnungen sind bekannt und zum Beispiel in EP-A-0442275, EP-A-0469189 und EP-A-0490289 beschrieben.Such inductive arrangements are known and described, for example, in EP-A-0442275, EP-A-0469189 and EP-A-0490289.
Bei diesen Anordnungen ist in der Heizvorrichtung eine mehrere Drahtwindungen umfassende Sensorspule vorgesehen und an eine entsprechende Elektronikschaltung angeschlossen. Es wird ein Ausgangssignal erteilt, das sich ändert, wenn immer das Kochgefäß aus Metall auf eine glaskeramische Kochfläche eines Kochgeräts mit glaskeramischer Kochplatte gestellt bzw. von dieser entfernt wird.In these arrangements, a sensor coil comprising several turns of wire is provided in the heating device and connected to a corresponding electronic circuit. An output signal is issued that changes every time the metal cooking vessel is placed on or removed from a glass-ceramic cooking surface of a cooking appliance with a glass-ceramic hotplate.
0 Angesichts der hohen in Heizstrahlvorrichtungen auftretenden Temperaturen müssen als Sensorspulen sogenannte Luftspulen vorgesehen werden. Dies bedeutet, daß sie nicht auf einen Kern aus Ferritmaterial oder einem anderen ferromagnetischen Material gleicher Art aufgewickelt sind, da solche Kernmaterialien zum Betrieb bei den auftretenden Temperaturen ungeeignet wären. Vielmehr werden kernlose Sensorspulen vorgesehen, bei denen es sich um einfache Spulen mit mehreren Windungen handelt, die aber auch um eine Isolierung, zum Beispiel isolierende0 In view of the high temperatures occurring in radiant heaters, so-called air coils must be used as sensor coils. This means that they are not wound on a core made of ferrite material or another ferromagnetic material of the same type, since such core materials would be unsuitable for operation at the temperatures occurring. Instead, coreless sensor coils are used, which are simple coils with several turns, but which also have insulation, for example insulating
Wände, der Heizvorrichtungen gewickelt oder in diese eingebettet sein können.Walls that may have heating devices wrapped around them or embedded in them.
Der Umstand, daß die Sensorspule keinen Kern, zum Beispiel Ferritkern, umfaßt, bedingt verringerte Ansprechempfindlichkeit einem auf der Kochfläche befindlichen Kochgefäß gegenüber. Das Problem wird dadurch verschärft, daß die Sensorspule aus einem Material bestehen muß, das den in der Heizvorrichtung auftretenden hohen Temperaturen ohne unerwünschte Oxidation standhalten kann. Es wurde vorgeschlagen, für diesen Zweck von einer Eisen-Chrom- Aluminiumlegierung, also einem ähnlichen Material wie dem des Heizelements, Gebrauch zu machen, doch ist der spezifische elektrische Widerstand dieses Materials relativ hoch, so daß es zur Verwendung als Sensorspule keineswegs ideal ist. Es wurde eine aus diesem Material bestehende Sensorspule vorgesehen, die zwecks Erzielung höchster Ansprechempfindlichkeit um eine isolierende Wand der Heizvorrichtung oberhalb der Heizelementebene gewickelt 0 bzw. in dieser Wand eingebettet ist.The fact that the sensor coil does not include a core, such as a ferrite core, results in reduced sensitivity to a cooking vessel placed on the cooking surface. The problem is exacerbated by the fact that the sensor coil must be made of a material that can withstand the high temperatures encountered in the heating device without undesirable oxidation. It has been proposed to use an iron-chromium-aluminium alloy for this purpose, a material similar to that of the heating element, but the specific electrical resistance of this material is relatively high, so that it is by no means ideal for use as a sensor coil. A sensor coil made of this material has been provided which is wound around an insulating wall of the heating device above the heating element level or embedded in this wall in order to achieve the highest sensitivity.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung mit einer Sensorspule zu schaffen, deren spezifischer elektrischer Widerstand geringer ist, die nicht oberhalb der Ebene der Heizelemente angeordnet werden muß und die in der Lage ist, Temperaturen im Bereiche von 400° C standzuhalten, wie sie in Isoliermaterial unmittelbar unterhalb des Heizelements bzw. in begrenzendem Isoliermaterial der Heizvorrichtung auftreten können.It is an object of the present invention to provide a heating device with a sensor coil whose specific electrical resistance is lower, which does not have to be arranged above the level of the heating elements and which is able to withstand temperatures in the range of 400° C, as can occur in insulating material immediately below the heating element or in the limiting insulating material of the heating device.
Die vorliegende Erfindung sieht eine elektrische Heizvorrichtung zur Verwendung unterhalb einer Kochfläche in einem Kochgerät vor, wobei die Heizvorrichtung eine Sensorspule umfaßt, die so beschaffen ist, daß sie als Teil einer Anordnung geschaltet werden kann und deren Aufgabe darin besteht, auf die Anwesenheit eines Kochgefäßes auf der Kochfläche anzusprechen, wobei die SensorspuleThe present invention provides an electric heating device for use beneath a cooking surface in a cooking appliance, the heating device comprising a sensor coil adapted to be connected as part of an arrangement and adapted to respond to the presence of a cooking vessel on the cooking surface, the sensor coil
eloxiertes Aluminium bzw. eloxierte Aluminiumlegierung umfaßt.anodized aluminum or anodized aluminum alloy.
Die Sensorspule umfaßt zweckdienlicherweise mehrere Windungen aus eloxiertem Aluminiumdraht bzw. eloxiertem Aluminiumlegierungsdraht, wobei die Windungen miteinander in Kontakt und infolge ihrer eloxierten Oberfläche elektrisch voneinander isoliert sind.The sensor coil conveniently comprises several turns of anodized aluminum wire or anodized aluminum alloy wire, the turns being in contact with one another and electrically insulated from one another due to their anodized surface.
Die Sensorspule kann als eine Schleife ohne einen Magnetfeldverstärkungskern ausgebildet sein.The sensor coil may be formed as a loop without a magnetic field amplification core.
Die Sensorspule kann in Isoliermaterial der Heizvorrichtung, zum Beispiel unterhalb eines Heizelements in der Heizvorrichtung vorgesehenem Isoliermaterial, eingebettet sein.The sensor coil can be embedded in insulating material of the heating device, for example below a heating element insulating material provided in the heating device.
Das Isoliermaterial kann mikroporöses thermisch und elektrisch isolierendes Material umfassen. 20The insulating material may comprise microporous thermally and electrically insulating material. 20
Die Sensorspule kann zwecks Verbindung mit einem externen Stromkreis elektrisch an einen an der Heizvorrichtung angeordneten Anschlußblock angeschlossen sein.The sensor coil may be electrically connected to a terminal block located on the heater for connection to an external circuit.
Die Sensorspule wirkt zweckdienlicherweise als induktive Sensorspule.The sensor coil conveniently acts as an inductive sensor coil.
Die Kochfläche kann eine glaskeramische Kochplatte eines
Kochgeräts umfassen.
30The cooking surface may comprise a glass-ceramic cooking plate of a cooking appliance.
30
Die Erfindung wird nun beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung unterhalb einer glaskeramischen Kochfläche ist;Fig. 1 is a cross-sectional view of an electric heating device according to the invention below a glass-ceramic cooking surface;
Fig. 2 eine Grundrißansicht der Heizvorrichtung in Fig. ist/ undFig. 2 is a plan view of the heating device in Fig. and
Fig. 3 eine Grundrißansicht einer Sensorspule zur Verwendung in der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Heizvorrichtung ist.Fig. 3 is a plan view of a sensor coil for use in the heater shown in Fig. 1 and Fig. 2.
Eine elektrische Heizstrahlvorrichtung umfaßt ein Tragbecken 1 aus Metall, in dem eine Schicht 2 aus verdichtetem mikroporösem thermisch und elektrisch isolierendem Material angeordnet ist. Isoliermaterial dieser Art ist in der Technik gut bekannt und z.B. in GB-A-158 0909 beschrieben. Die Zusammensetzung einer typischen Masse ist wie folgt:An electric radiant heater comprises a metal support basin 1 in which a layer 2 of compacted microporous thermally and electrically insulating material is arranged. Insulating material of this type is well known in the art and is described, for example, in GB-A-158 0909. The composition of a typical mass is as follows:
Pyrogenes Siliciumoxid 4 9 bis 97 Gew.%Pyrogenic silicon oxide 4 9 to 97 wt.%
Keramikfaserverstärkung 0,5 bis 20 Gew.% Trübungsmittel (z.B. Titandioxid) 2 bis 50 Gew.% Aluminiumoxid 0,5 bis 12 Gew.%Ceramic fiber reinforcement 0.5 to 20 wt.% Opaque agent (e.g. titanium dioxide) 2 to 50 wt.% Aluminum oxide 0.5 to 12 wt.%
Auf der Isolierschicht 2 ist ein elektrisches Heizelement gut bekannter Form abgestützt, zum Beispiel in der Form eines hochkant angeordneten gewellten Metallbandes, das durch teilweise Einbettung in der Isolierschicht 2 befestigt ist. Andererseits könnte das Heizelement 3 in der gut bekannten Form eines spiralig gewundenen Drahtes vorgesehen sein. Das Heizelement 3 könnte andererseits eine oder mehrere Halogenlampen umfassen bzw. einschließen. An dem Rand des Beckens 1 ist ein Anschlußblock 4 für 0 elektrische Verbindung des Heizelements 3 mit einer elektrischen Stromquelle vorgesehen.On the insulating layer 2 there is supported an electric heating element of well-known form, for example in the form of an edgewise corrugated metal strip which is secured by being partially embedded in the insulating layer 2. Alternatively, the heating element 3 could be in the well-known form of a spirally wound wire. The heating element 3 could, on the other hand, comprise or enclose one or more halogen lamps. On the edge of the basin 1 there is provided a connection block 4 for electrically connecting the heating element 3 to an electric power source.
In der Isolierschicht 2 unterhalb des Heizelements 3 ist eine Sensorspule 5 eingebettet, wie dies eingehend in Fig. 3 dargestellt ist. Die Sensorspule 5 umfaßt eine Anzahl von Windungen aus eloxiertem Aluminiumdraht, wobei die besagten Windungen miteinander in Kontakt sind und eine SchleifeA sensor coil 5 is embedded in the insulating layer 2 beneath the heating element 3, as shown in detail in Fig. 3. The sensor coil 5 comprises a number of turns of anodized aluminum wire, said turns being in contact with one another and forming a loop
ohne Kern oder Wickelschablone bilden. Die Windungen der Spule sind elektrisch voneinander isoliert, was darauf zurückzuführen ist, daß deren Oberfläche eloxiert ist. Die Spule 5 kann zum Beispiel etwa 20 Windungen aus eloxiertem Aluminiumdraht umfassen, wobei der Durchmesser des Drahtes etwa 0,5 mm beträgt. Der Spulendurchmesser könnte beispielsweise etwa 100 mm betragen. Die Enden 6 der Spule sind elektrisch an einen Anschlußblock 7 angeschlossen, wobei sich der besagte Anschlußblock 7 am Rande des Beckens 1 befindet und Anschluß der Sensorspule an eine (nicht dargestellte) elektronische Verarbeitungsschaltung gestattet. Die Sensorspule 5 wird beim Anordnen der Schicht 2 in dem Becken 1 zweckdienlicherweise in der Isolierschicht 2 eingebettet. Die Isolierschicht 2 wird durch Einpressen von pulverförmigem mikroporösem Isoliermaterial in das Becken 1 gebildet. In einem ersten Stadium wird eine erste Schicht aus Isoliermaterial in das Becken 1 eingepreßt, worauf die Spule 5 auf dieser positioniert wird, und danach wird weiteres pulverförmiges 0 mikroporöses Isoliermaterial oberhalb der ersten Schicht und der Spule eingepreßt, um die Spule vollständig einzubetten.without a core or winding template. The turns of the coil are electrically insulated from one another, which is due to the fact that their surface is anodized. The coil 5 can, for example, comprise about 20 turns of anodized aluminum wire, the diameter of the wire being about 0.5 mm. The coil diameter could, for example, be about 100 mm. The ends 6 of the coil are electrically connected to a connection block 7, the said connection block 7 being located at the edge of the basin 1 and allowing the sensor coil to be connected to an electronic processing circuit (not shown). The sensor coil 5 is conveniently embedded in the insulating layer 2 when the layer 2 is arranged in the basin 1. The insulating layer 2 is formed by pressing powdered microporous insulating material into the basin 1. In a first stage, a first layer of insulating material is pressed into the basin 1, whereupon the coil 5 is positioned on it, and then further powdered 0 microporous insulating material is pressed above the first layer and the coil in order to completely embed the coil.
Eine aus thermisch isolierendem Material bestehende periphere Wand 8 gut bekannter Form ist in der Heizvorrichtung vorgesehen, und die Heizvorrichtung ist unterhalb einer glaskeramischen Kochfläche oder Kochplatte 9 abgestützt, wobei sich die obere Oberfläche der peripheren Wand 8 mit der Unterseite der Kochplatte 9 in 0 Kontakt befindet.A peripheral wall 8 of well-known shape made of thermally insulating material is provided in the heater, and the heater is supported beneath a glass-ceramic cooking surface or hotplate 9, the upper surface of the peripheral wall 8 being in contact with the underside of the hotplate 9.
Es ist ein Wärmebegrenzer 10 gut bekannter Form vorgesehen, der sich quer über die Heizvorrichtung erstreckt.A heat limiter 10 of well known form is provided which extends across the heating device.
Die Sensorspule 5 ist elektrisch an eine elektronische Oszillatorschaltung bekannter Form angeschlossen. Wird ein Kochgefäß 11 aus Metall auf die Kochplatte 9 gestellt,The sensor coil 5 is electrically connected to an electronic oscillator circuit of known form. If a cooking vessel 11 made of metal is placed on the hotplate 9,
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findet in der Sensorspule 5 eine Induktivitätsänderung statt, die entsprechend abgefühlt wird, um das Einschalten des Heizelements 3 zu bewirken. Eine weitere Induktivitätsänderung bei Entfernen des Gefäßes 11 von der Kochplatte 9 wird abgefühlt, um Ausschalten des Heizelments 3 zu bewirken.an inductance change takes place in the sensor coil 5, which is sensed accordingly to switch on the heating element 3. A further inductance change when the vessel 11 is removed from the hotplate 9 is sensed to switch off the heating element 3.
Die in der Isolierschicht 2 unterhalb des Heizelementes 3 eingebettete Sensorspule 5 kann, wenn die Heizvorrichtung in Betrieb steht, Temperaturen im Bereiche von 400° C ausgesetzt werden. Da die Oberfläche des die Spule bildenden Aluminiumdrahtes eloxiert ist, wird die Spule bei solchen Temperaturen nicht beschädigt.The sensor coil 5 embedded in the insulating layer 2 below the heating element 3 can, when the heating device is in operation, be exposed to temperatures in the range of 400° C. Since the surface of the aluminum wire forming the coil is anodized, the coil is not damaged at such temperatures.
Infolge des niedrigen spezifischen Widerstandes des Aluminiums ist der Gütefaktor der Sensorspule hoch (hoher "Q"-Wert), was vorteilhaft ist.Due to the low resistivity of aluminum, the quality factor of the sensor coil is high (high "Q" value), which is advantageous.
Anstelle von eloxiertem Aluminium kann die Sensorspule aus 0 einer eloxierten Aluminiumlegierung gefertigt sein.Instead of anodized aluminum, the sensor coil can be made of 0 an anodized aluminum alloy.
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