DE3100938A1 - "temperatursteuerungsmittel" - Google Patents
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Description
Richtungen und insbesondere in Richtungen, die parallel zu ihrer Oberfläche verlaufen oder eine wesentliche Komponente
parallel zu ihrer Oberfläche besitzen. Somit wird eine begrenzte Fläche der Oberseite der Glaskeramikplatte
und somit jedes Küchengerät, das unmittelbar auf diese Fläche gestellt wird, schnell durch eine Verbindung von
direkter Strahlung durch die Glaskeramikplatte und Wärmsleitung von der Glaskeramik erhitzt. Im Folgenden wird
diese Fläche als "Heizplattenfläche" bezeichnet.
Jedes Heizelement besteht im allgemeinen aus einem Stück verhältnismäßig dünnem Widerstandsdraht, der spiralenförmig
gewickelt ist und teilweise in ein geeignetes Isoliermaterial singelassen ist, das sich in Giner angeflanschten Platte
befindet, die auch als "Kuchenform" (flan pan) bekannt ist. Typischarwaise ist dia Spirale in dem Isoliermaterial musterförmig
angeordnet, beispielsweise in einen Spiralenmuster, bo daß aine hohe Wärmekonzentration auf die Unterseite der
Fläche, der Glaskeramik gestrahlt werden kann, die die Heizplattenflächo
bildet. Damit die wesentlichen Eigenschaften
der Glaskeramik beibehalten werden, muß die höchste Temperatur
oder lie Zeit, bei der Temperaturen, die über denen vom Glasksramikhersteller angegebenen liegen, erreicht werden,
begrenzt werden. Auch ist es erforderlich, eine thermo-
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statische Steuerung bsi niedrigeren Temperaturen zu schaffen.
Un di^ höchste sichere Temperatur der iloizplattonflächa zu begrenzen
und eine entsprechende thermostatische Steuerung zu schaffen, wird üblicherweise eine Röhre aus ei nam fouerfasten
Stoff mit verhältnismäßig niedrigem Wärmeausdchnungskoeffizienten
vorgesehen, wie z.B. Ouarz oder Quarzglas, die diagonal durch in dem Flansch der angeflanschten Platte angebrachte
Löcher derartig befestigt ist, daß sich die Röhre zwischen dem Element und der Unterseite der Glaskeramik, ohne eine
der beiden zu berühren, befindet, wobei im einen Ende der Röhre eine Stange oder ein Streifen aus einem Stoff mit
verhältnismäßig hohem Wiirmeausdehnungskoaf fizienten so
angeordnet ist, daß die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Röhre und Stange bzw. Streifen am anderen Ende der Röhre
bewirkt, daß ein elektrischer Kreis geschlossen oder unterbrochen wird, d.h. daß direkt oder indirekt die Leistungszufuhr zum Element in Abhängigkeit zu der von dem Element
abgestrahlten Wärmemenge und damit der Temperatur der Heizplattenflache
hergestellt bzw. unterbrochen wird. Dies stellt jedoch eine eher grobe und uneffiziente Art der Steuerung dar,
da von Natur aus ein Temperaturbereich von Gerät zu Gerät besteht, manchmal bis zu 70° C oder mehr bei einer bestimmten
Thermostateinstellung, über den der elektrische Kreis geschaltet wird und weil derartige elektromechanische Thermostate
Hysterese zwischen dem Ein- und Ausschalten in Bereich von
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40° C aufweisen. Aus Sicherheitsgründen ist es somit erforderlich, jedes Gerät so zu kalibrieren, daß der Kreis
eher bei einer niedrigeren als höheren Temperatur unterbrochen wird. In der Praxis bedeutet dies, daß manche Haizplattenflachen
nicht die Temperatur erreichen können, die in der Nähe der theoretisch höchsten sicheren Betriebstemperatur
liegt, wobei diese theoretische Temperatur von der höchsten Betriebstemperatur der Glaskeramik abhängt.
Darüber hinaus sind diese Geräte gegenüber Erschütterungen anfällig, und die Kalibrierung verstellt sich bei längerer
Benutzung.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, feinfühligere und
reproduzierbarere Steuermittel für die Heizplattentemperatur zu schaffen und es damit zu ermöglichen, daß die höchste
Temperatur näher zur höchsten sicheren Betriebstemperatur dar Glaskeramik eingestellt wird.
Einer der Hauptvorteile von Glaskeramikkochflachen besteht
in der glatten und ununterbrochenen Oberfläche beim Einbau in moderne Küchenmöbel und somit in der leichten Reinigungsmöglichkeit. Diese vorteilhafte Eigenschaft würde zerstört
werden, wenn nicht eine Warnvorrichtung geschaffen würde, die dem Benutzer anzeigt, daß die Heiznlattenflache nach
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dem Abschalten noch heiß ist, selbst wenn schmückende
Muster zur Kenntlichmachung der einzelnen Heizflächen verwendet warden. Nach dem Abschalten der Elemente ist die
hohe Temperatur nicht ersichtlich und somit blaibt die Glaskeramik für einige Zeit danach möglicherweise gefährlich.
Dieses Problem wurde bis jetzt dadurch beseitigt, daß an
geeigneter Stelle eine Glühbirne, Neonlampe oder eine lichtemittierende Diode vorgesehen wurde, die elektrisch so
angeschlossen ist, daß sie aufleuchtet, wenn eine Heizplattenfläche beheizt wurde oder auf eine thermostatisch
gesteuerte Temperatur eingestellt war und die weiterhin nit einem Verzögerungskreis verbunden ist, so daß sie solange
weiterleuchtet, bis die Heizplatte auf eine sichere Temperatur nach dem Abschalten der Stromzufuhr zum Heizelement abgekühlt
ist. Es ist offensichtlich, daß eine derartige Anordnung eher grob ist und demnach ist es weitere Aufgabe der Erfindung,
Mittel zu schaffen, die genau angeben, ob eine Heizplatte heißer als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Gemäß der Erfindung umfaßt eine Glaskeramikkochfläche als
Temperaturfühlvorichtung einen Widerstandtemperaturfühlar,
dar im folgenden als RTD (electrical resistance temperature detector) bezeichnet wird.
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Vorzugsweise besteht der RTD aus einem elektrisch-leitenden
Pfad, dar aus Metallteilchen besteht, die auf die Oberfläche
eines elektrisch nicht-leitenden Substrates aufgedruckt oder anders aufgebracht sind. Gemäß der Erfindung
können sich der RTD oder eine Vielzahl von RTDs in Berührung mit der Glaskeramik befinden, in welchem Fall die Temperatur
der Glaskeramik direkt überwacht und gesteuert wird; der RTD kann jedoch auch unterhalb der Glaskeramik im Abstand
zu ihr angebracht werden, so daß die auf ihn fallende Wärme im wesentlichen Strahlungswärme von der Unterseite der Glaskeramik
ist. Wenn sich der RTD in Berührung mit der Glaskeramik befindet, kann er an der Glaskeramik angebracht oder
in sie einbezogen sein, bzw. das nicht leitende Substrat kann Teil der Glaskeramik sein. Wenn eine Vielzahl (beispielsweise
zahn oder zwanzig) RTDs verwendet wird, die in Berührung mit der Glaskeramik stehen, wird der Durchschnitt
ihrer einzelnen Ausgänge genommen, um ein Signal zu schaffen, das die mittlere Temperatur der Heizplattenfläche anzeigt.
Wahlweise können elektrische Abschaltmittel vorgesehen werden als Vorsichtsmaßnahme gegen begrenzte überhitzung
und darauffolgenden Abbau, falls ein oder mehrere RTDs eine außergewöhnlich hohe Temperatur der Glaskeramik anzeigen.
Vorzugsweise wird das RTD jedoch unterhalb der Glaskeramik in einer Entfernung von beispielsweise 2,5 cm angebracht,
wo es ein Ausgangssignal gibt, das ziemlich genau die mittlere
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Temperatur der Heizplattenfläche wiedergibt.
Bei diesem letzteren Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß zur genauen Steuerung der Temperatur
der Heizplattenfläche der Anbringungsort des RTD entscheidend ist. Vorzugsweise wird der RTD in einer Vertiefung im
Isoliermaterial angebracht, so daß die Hauptquelle der auf den RTD fallenden Wärme die Strahlung von der Unterseite
der Glaskeramikplatte ist und direkte Strahlung von den Heizelementen zum RTD im wesentlichen vermieden wird. Im Gegensatz
dazu ist es bei manchen Anwendungen vorteilhaft, eine mehr oder weniger direkte Strahlung von dem Heizelement zur
Beeinflussung der Temperatursteuerung über den RTD zu ermöglichen;
in diesem Fall kann der RTD oberhalb der Obersaite das Isoliermaterials angebracht oder sogar teilweise in die
Isolierung eingetaucht werden. Wahlweise kann das Heizelement in ainer Vertiefung in dem Isoliermaterial angabracht warden
und sich der RTD auf oder im wesentlichen auf ier Oberseite des Isoliarmaterials befinden bzw. das Heizelement und der
RTD können jeweils teilweise in das Isoliermaterial eingelassen werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dar Erfindung besteht eine Glaskeramikkochflache aus einer angeflanschten
Platta, die ein feuerfestes Isoliermaterial enthält, in das
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ein Heizelement teilweise eingelagert ist, wobei die
gesamte Anordnung von einer Platte aus Glaskeramik überdeckt wird, die von dem Element entfernt angeordnet ist; in bezug zu dem Isoliermaterial ist ein RTD derartig angeordnet, daß zumindest ein Teil der Widerstandsbahn des RTD Strahlung direkt von der Unterseite des Glases erhält und zumindest ein Teil der Widerstandsbahn im RTD von
direkt von dem Heizelement kommender Wärme abgeschirmt ist, wobei geeignete elektrische Verbindungen durch die angeflanschte Platte zur Speisung von elektrischem Strom zum Heizelement und zum RTD vorgesehen sind. Die Veränderung des Widerstands des RTD wird über eine Brückenschaltung und -Verstärker in ain Signal umgewandelt, das zur Steuerung der dem Heizelement zugeführten Energie verwendet wird.
gesamte Anordnung von einer Platte aus Glaskeramik überdeckt wird, die von dem Element entfernt angeordnet ist; in bezug zu dem Isoliermaterial ist ein RTD derartig angeordnet, daß zumindest ein Teil der Widerstandsbahn des RTD Strahlung direkt von der Unterseite des Glases erhält und zumindest ein Teil der Widerstandsbahn im RTD von
direkt von dem Heizelement kommender Wärme abgeschirmt ist, wobei geeignete elektrische Verbindungen durch die angeflanschte Platte zur Speisung von elektrischem Strom zum Heizelement und zum RTD vorgesehen sind. Die Veränderung des Widerstands des RTD wird über eine Brückenschaltung und -Verstärker in ain Signal umgewandelt, das zur Steuerung der dem Heizelement zugeführten Energie verwendet wird.
Geeignete Widerstandtemperaturfühler werden in der
GB-P1S Nr. . 1415644 und der U.S. PS 4 222 025 offenbart
und umfassen ein aus einem elektrisch nicht-leitenden Stoff hergestelltes Substrat und tragen eine elektrisch-leitende Spiralbahn, die im wesentlichen aus geschmolzenem Glasnaterial besteht, das mit elektrisch-leitenden Teilchen beladen ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Gold, Silber, Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Palladium, Eisen, Nickel, Kobalt und Kupfer besteht. Wahlweise kann die elektrisch leitende Bahn im wesentlichen frei von Glasmaterial sein
GB-P1S Nr. . 1415644 und der U.S. PS 4 222 025 offenbart
und umfassen ein aus einem elektrisch nicht-leitenden Stoff hergestelltes Substrat und tragen eine elektrisch-leitende Spiralbahn, die im wesentlichen aus geschmolzenem Glasnaterial besteht, das mit elektrisch-leitenden Teilchen beladen ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Gold, Silber, Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Palladium, Eisen, Nickel, Kobalt und Kupfer besteht. Wahlweise kann die elektrisch leitende Bahn im wesentlichen frei von Glasmaterial sein
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und elektrisch-leitende Teilchen umfassen, die dadurch
zusammengeschmolzen wurden, daß sie auf eine Temperatur erhitzt wurden, die unter ihrer Schmelztemperatur liegt
(siehe beispielsweise GB-Patentanmeldung Nr. 2002175A).
Oben beschriebene RTD können mit einem schützenden äußeren überzug versehen werden, der aus einer Glasur besteht
und können entweder ein flaches oder ein zylinderförmiges Substrat umfassen.
Das Heizelement umfaßt vorzugsweise ein Stück eines verhältnismäßig
dünnen Widerstanddrahtes, der spiralenförmig gewickelt ist und so angeordnet ist, daß er sich auf oder
zumindest teilweise innerhalb des Isoliermateriales in einem Spiralmuster, beispielsweise Giner Spirale oder ainar
geschlossenen Spirale, befindet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel
kann ein Heizsystem umfassen, das auf dem sogenannten Gas "Oberflächen" Brenner (gas surface burner)
beruht. Der RTD befindet sich, vorzugsweise abgeschirmt, in den mittleren Bereich des von dem Heizelement gebildeten
Musters.
Es wurde fastgastellt, daß ein zylinderförmiger RTD
mit einem Nennwert von 200 Ohm (Mannwiderstand bai O0C),
einer Lama von 29 mm und einem Durchinessar von 3 iivm
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für die Erfindung ausreicht. Derartige Detektoren besitzen
ainan hohen und reproduzierbaren Temperaturkoeffizienten
des '.'iderstandes und können daher zur genauen Steuerung
von Glaskeramikkochflächen-Temperaturen bis zur höchsten sicheren Betriebstemperatur der Glaskeramik verwendet warden.
Des waiteren kann ein zweiter Ausgang von der Brückenschaltung verwendet werden, um ein Warnlicht oder eine andere Vorrichtung
zu betätigen, beispielsweise derart, daß das Warnlicht solange leuchtet, wie die Temperatur der Fläche einen vorbestimmten
Sicherheitswert überschreitet.
Es wurde festgestellt, daß die Anordnung des RTD in der dargestellten Weise, bei der er WSrme im wesentlichen
von dar Unterseite der Glaskeramik erhält, hervorragende Mittel zur Steuerung der Temperatur der Oberseite des Glases
schafft und daß, im Gegensatz zu bisherigen Verfahren, bei denen die Steuerung des Heizvorganges bei derartigen Anwendungsbereichen
auf dem Prinzip der Energieregulierung des Heizelementes beruhte, die Verwendung eines RTD durch Einbau
in den Steuerkreis die Verwendung einer Temperatursteuerung ermöglicht, die mit sich eine genauere Steuerung der Temperatur
der Glaskeramik und auch die Mittel bringt, die Glaskeramik auf Temperaturen unter der höchsten Stellung in schnellerer
Zeit zu erhitzen, als es normalerweise mit der bestehenden Energiesteuerung, die auf elektromechanischen Systemen
beruht, möglich ist.
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Demgemäß umfaßt die Erfindung auch ein Verfahren zur
Steuerung dor Temperatur einer Glaskeramikkochfläch^,
das darin besteht, daß der Glaskeramik ein VJiderstandtemperaturfühler
in gegenüberliegende Stellung gebracht wird, der aus Metallteilchen besteht, die auf die Oberseite
eines elektrisch nicht leitenden Substrates gedruckt oder anderweitig aufgebracht sind, daß dem Fühler elektrischer
Strom zugeführt wird und daß der festgestellte Widerstand
des Fühlers in ein Signal zur Steuerung der Energiezufuhr zu den die Flnchü heizenden Mitteln umgewandelt
wird.
Unter "gegenüberliegend" ist sowohl zu verstehen, daß dsr
Fühler mit der Glaskeramik in Berührung steht, als auch von der Glaskeramik entfernt angebracht ist, wie oben
beschrieben wurde.
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13.1.81
13GÖ5Ö/OU?
Claims (12)
- J 21 ■·' 27 2Angelder: JOHNSON, '17VTTHEY Sc CO. LIMITED43 Hatten Garden, London, 1ICHi ΰ'/.ί'., EnglandTitel: Temperatursteusrungsmittol
PatentansprücheKochfläche aus Glaskeramik, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Temperaturfühlmittel einen tfiderstand-Temperaturdetektor aufweist. - 2. Kochfläche gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine elektrisch leitende Bahn umfaßt, die aus Metallteilchen besteht, die auf die Oberfläche eines elektrisch nicht-leitenden Substrates aufgebracht sind.
- 3. Kochfläche gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Detektoren mit fsr Glaskeramik in Berührung stehen.
- 4. ICochflächa gemäß \nspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-leitende Substrat Teil d:;r Glaskaramik ist.13.1.81 - 2 -130050/OUf
- 5. Kochflächo gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl Detektoren verwendet wird, wobei deren einzelne Ausgänge gemittelt werden, um ein Signal zu schaffen, das die Durchschnittstemoeratur der Heizplatten^lächa (wie in der Beschreibung definiert) wiedergibt.
- 6. Kochfläche gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Energieabschaltmittel, die den einzelnen Detektoren zugeordnet sind, umfaßt.
- 7. Kochfläche gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor unterhalb und mit einem Abstand zu der Glaskeramik angeordnet ist.
- 3. Kochfläche gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor so angeordnet ist, daß die Hauptquelle von auf ihn fallender Wärmeenergie Strahlung von der Unterseite der Glaskeramik ist, wobei zumindest ein Teil des Detektors so abgeschirmt 1st, daß er keine direkte Strahlung von dem Heizelement der Kochfläche erhält.
- 9. Kochfläche gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Detektor in einer Vertiefung im Isolier-J 21 P 27213.1.81 - 3 -1300SÖ/OU?Stoff befindet, auf dam sich oder in dem sich das Heizelement zumindest teilweise befindet.
- 10. Kochfläche gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement ein Stück Widerstanddraht in Spiralenform umfaßt, der auf oder zumindest teilweise in dem Isoliermaterial in einem Spiralenmuster angeordnet ist.
- 11. Kochfläche gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einen mit Gas gespeisten Brenner erwärmt wird.
- 12. Kochfläche gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine angeflanschte Platte umfaßt, die ein feuerfestes Isoliermaterial enthält, in das teilweise ein Heizelement eingelassen ist, wobei das Ganze von einer Platte aus Glaskeramik, die von dem Element entfernt angeordnet ist, abgedeckt wird und ein Widerstand-Temperatur-Detektor derartig in bezug zu dem Isoliermaterial angeordnet ist, daß zumindest ein Teil der Widerstandbahn des Detektors Strahlung direkt von der Unterseite des Glases erhalten kann und zumindest ein Teil der Widerstandbahn des Detektors so abgeschirmt ist, daß er keine Strahlung direkt von dem Heizelement erhält.J 21 P 27213'1·81 1300S0/ÖU7 " 4 "
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- 1981-01-14 IT IT12405/81A patent/IT1145902B/it active
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