DE3545442C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Heizelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zeigt die deut­ sche Offenlegungsschrift 31 26 989. Hierbei ist ein in Flachleitertechnik ausgebil­ deter Heizwiderstand unmittelbar auf eine relativ dicke Keramikplatte aufge­ bracht, welche Keramikplatte in ein als sogenannter Überfallrand ausgebildetes Tragelement eingeklebt ist. Bei einem anderen bekannten Heizelement (US-PS 36 94 627) besteht ein Heizflächenträger aus mehreren sandwichartig untereinander verbundenen Schichten. Bei einem weiteren bekannten Heizelement (DE-OS 31 16 589) besteht die Grundplatte für das Heizelement aus hitzebeständigem me­ tallischem Material, z. B. aus einer Eisen-, Chrom- und Aluminiumlegierung, auf die eine Aluminiumschicht aufgeschichtet sein kann. Schließlich soll bei einer wei­ teren bekannten Heizeinrichtung (DE-OS 27 12 881) ein konstanter Druck und eine gute thermische Kopplung zwischen der Heizeinrichtung und einer Deckplatte mittels eines flexiblen, dielektrischen Blattes erreicht werden, welches flexible Blatt mittels eines anorganischen Binders mit einem Folien-Widerstandsheizelement verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art so auszugestalten, daß die Eigenstabilität des Heizelementes verbessert wird, so daß auf externe stabilisierende Maßnahmen verzich­ tet werden kann und daß sich dabei eine gute Heizwirkung ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 bzw. 2 aufgeführten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.

In bezug auf einen guten Wärmedurchgang sowie auf die Eigenstabilität ist es be­ sonders vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß der Heizflächenträger eine Aluminiumplatte oder Aluminiumschicht aufweist. So ist vorgesehen, den Heizflächenträger durch einen versteifenden Aluminiumkörper kleiner thermischer Masse zu versteifen. Ein solcher Heizflächenträger aus Aluminium oder einem ähnlichen relativ weichen Material eröffnet die Möglichkeit, ein solches Heizelement durch einfaches Preß- oder Einreibschweißen mit einem anderen metallischen und stabilen Tragelement, z. B. aus Stahl, zu verbinden, wobei vorgesehen sein kann, daß die Aluminiumoberfläche mit Einreibrippen o. dgl. versehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Heizelement ist in besonderer Weise Vorsorge dafür getroffen, daß der Wärmedurchfluß-Wider­ stand zwischen den sehr flachen Heizleiterbahnen, insb. den Dichtschicht-Heizleiter­ bahnen und der zu beheizenden Oberfläche, sehr gering ist. Dabei ist dafür gesorgt, daß durch entsprechend formstabile Ausgestaltung des Heizelementes eine bestmögliche Ankopplung des Heizelementes an die zu beheizende Fläche, z. B. an eine Koch­ mulde aus Edelstahl oder Glaskeramik oder aber unmittelbar an die Bodenfläche des Kochtopfes gewährleistet ist. Selbstverständlich ergeben sich ähnliche Vorteile bei der Verwendung eines solchen Heizelementes für andere thermische Hausgeräte, wie z. B. bei Warmhalteplatten, aber auch bei Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen o. dgl. Durch die Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, unmittelbar auf einer Muldenplatte einer Kochmulde unter Zwischenlage der Isolierschicht die Heizleiter­ bahnen aufzubringen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn Mittel, z. B. Wärmebarrieren, vorgesehen sind, um eine Ausbreitung der Wärme außerhalb der Kochflächen zu ver­ hindern. Solche Wärmebarrieren können ausgebildet sein in Form von Materialveren­ gungen oder Materialdurchbrechungen.

Die Heizwirkung des erfindungsgemäßen Heizelementes läßt sich dadurch noch erhö­ hen, daß gemäß Patentanspruch 7 an der Unterseite des Heizflächenträgers bzw. Tragelementes ein Wärmestrahlen reflektierender Reflektor angebracht ist. Ein sol­ cher Reflektor kann als separater Teil ausgebildet sein, der unmittelbar auf der un­ teren Deckschicht des Heizelementes oder mit Abstand davon angeordnet ist. Es be­ steht aber auch die Möglichkeit, z. B. auf die untere Deckschicht eine Metallschicht aufzuemaillieren oder diese Deckschicht mit einer Metalloxid-Schicht zu versehen.

Gemäß Patentanspruch 8 ist es vorteilhaft, wenn Mittel vorgesehen sind, durch die ein zeitliches Abwandern der Heizenergie, z. B. auf ein metallisches Tragelement, verhindert wird. Insbesondere am Rand des Heizelementes, aber auch zwischen ein­ zelnen Heizzonen können Wärmebarrieren vorgesehen sein, die den Wärmedurchfluß­ widerstand erhöhen, z. B. in Form von Materialverengungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform in Schnittdarstellung mit zwei Stahl­ platten und einer Aluminiumschicht,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform in Schnittdarstellung nach Art einer Gußkochplatte,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform in Schnittdarstellung mit mehreren plattenartigen Schichten und Aluminiumkörper,

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform mit Glaskeramikplatte in Schnittan­ sicht mit darunter befestigtem Heizelement,

Fig. 5 und 6 weitere fünfte und sechste Ausführungsformen in Schnittdarstel­ lung mit blechartigen Muldenplatten und damit verbundenen Heiz­ elementen.

Bei dem in Schnittansicht dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist zwi­ schen zwei Stahlplatten 30 eine etwas stärkere Aluminiumschicht 31 angeordnet. Hierbei ist zumindest die untere Stahlplatte 30 mit einer Emailschicht bei 32 verse­ hen. Auf diese Emailschicht 32 aufgedruckt und eingebrannt sind Heizleiterbahnen 4. Eine untere Deckschicht 33 kann wiederum aus einer Emailschicht oder aus Glas­ email bestehen. Auf die Unterseite dieser Deckschicht 33 mir oder ohne Abstand aufgebracht ist ein Reflektor 34.

Fig. 2 zeigt eine Kochplatte, z. B. in Form einer Gußkochplatte 35, die in bekannter Weise auf einer Muldenplatte, z. B. aus Blech oder Glaskeramik oder Glas, befestig­ bar ist. Für den Fall, daß auf die untere Bodenfläche 38 der Gußkochplatte 35 un­ mittelbar Heizleiterbahnen 4 aufgebracht werden sollen, die Gußkochplatte 35 also unmittelbar als Tragelement dient, wird die Bodenfläche 38 mit einer Emailschicht versehen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn man ein kohlenstoffarmes Material für die Gußkochplatte 35 verwendet, um den Emailliervorgang zu erleich­ tern. Es besteht aber auch die Möglichkeit, unmittelbar auf die Bodenfläche 38 ohne Emailschicht ein Heizelement 37 der vorbeschriebenen Art aufzubringen, z. B. anzukleben oder in nicht weiter dargestellter Weise zu verklemmen. Sofern es sich hierbei um ein Heizelement, z. B. gemäß Fig. 3 mit Aluminiumoberfläche handelt, kann es durch Reibschweißung mit dem metallischen Material der Gußkochplatte 35 verbunden werden. Verwendet werden kann hier bevorzugt ein in Fig. 3 darge­ stelltes Heizelement. Hierbei ist auf eine als Heizflächenträger dienende Alumi­ niumplatte 39 eine elektrisch isolierende Schicht 40, z. B. aus Keramik, Teflon, Email oder Eloxal, aufgebracht, die wiederum die Heizleiterbahnen 4 trägt. Hier­ auf aufgebracht ist eine weitere Isolierschicht, z. B. Emailschicht 41. Zur mechani­ schen Versteifung der geschilderten Einheit dient ein Aluminiumkörper, der in Form eines Rippenkörpers ausgebildet ist, d. h. dessen untere Oberfläche mit Aus­ nehmungen 43 versehen ist und auf diese Weise eine sehr kleine thermische Masse besitzt. Selbstverständlich besteht bei all diesen Ausführungsformen noch die Mög­ lichkeit, an der Unterseite noch einen Reflektor anzubringen. Auch hier handelt es sich, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, um eine in sich stabile sandwichartige Baueinheit.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 soll an der Unterseite einer Glaskera­ mikplatte 44 ein Heizelement 37 der vorbeschriebenen Art angebracht sein. Um die Unebenheiten an der Unterseite der Glaskeramikplatte 44 auszugleichen, dient eine gut wärmeleitende Zwischenschicht 45, z. B. als Aluminium, auf die erst das Heizelement 37 satt aufgebracht ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist schematisch dargestellt eine aus Blechmaterial, z. B. aus Edelstahlblech bestehende Muldenplatte 46 einer Koch­ mulde. In Höhe der vorgesehenen Heizfläche besitzt diese Muldenplatte 46 eine nach unten vertiefte Ausprägung 47 mit Boden 48. In diese Einprägung 47 einge­ legt ist ein Heizelement 37′, dessen z. B. oberster Heizflächenträger etwa in Form einer Stahl- oder Aluminiumplatte mit den Rändern 49 nach unten gezogen ist und sich auf dem Boden 48 abstützt. Auf das Heizelement 37′ großflächig aufge­ legt bzw. damit verbunden ist eine Abdeckplatte 50, die wiederum flächenbündig ist mit der Ebene der Muldenplatte 46. Diese Abdeckung kann z. B. aus Glas- oder Glaskeramikmaterial bestehen. Die Ausprägung 48 stabilisiert das Heizelement 37′, wobei im Zwischenraum zwischen Heizelement 37′ und Boden 48 wiederum ein Reflektor und/oder ein Wärmedämmstoff angeordnet sein kann.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist wiederum eine Muldenplatte 46′ ange­ deutet mit einer Öffnung 51. In Höhe dieser Öffnung 51 angeordnet oder in sie eintauchend ist ein Heizelement 37′′, das wiederum mit Heizleiterbahnen 4 so­ wie mit einem Heizflächenträger 52 versehen ist. Mit der Oberseite des Heiz­ flächenträgers 52 verbunden ist ein Tragelement 53, dessen Randzone 53′ nach unten winkelig abgebogen ist und sich praktisch linienförmig auf der Muldenplatte 46′ abstützt. Hierdurch wird zwischen Heizelement 37′′ und Muldenplatte 46′ eine Zone mit erhöhtem Wärmedurchflußwiderstand geschaffen, so daß eine seitliche Abwanderung der Heizenergie weitestgehend verhindert wird. Wie in Fig. 6 ange­ deutet, besitzt das Heizelement 37′′ eine innere ringförmige Heizzone mit ring­ förmiger Heizleiterbahnen 4′ und hiervon getrennt eine äußere Heizzone mit eben­ falls ringförmiger Heizleiterbahn 4′′. Es handelt sich dabei um eine sogenannte Zonenheizung, wobei die Heizleiterbahnen zusammen oder separat einschaltbar sind. Um die Wärmeenergie bei alleinigem Betrieb der inneren Heizzone, d. h. der Heiz­ leiterbahn 4′, auf den zugehörigen Ringbereich zu konzentrieren und zu begrenzen, ist rund um die innere Heizzone eine Wärmefluß-Barriere in Form einer Ringnut 54 vorgesehen. Durch diese Materialverengung wird eine Zwischenzone erhöhten Wärmedurchflußwiderstandes geschaffen.

Claims (8)

1. Heizelement für thermische Hausgeräte, insb. für Kochstellen mit einem min­ destens einen Heizwiderstand tragenden Träger mit einer Heizfläche, die mit dem zu beheizenden Gut in engem thermischen Kontakt steht, wobei als Heizwiderstand wenigstens eine in Flachleitertechnik ausgebildete Heizleiter­ bahn vorgesehen ist, die an einen Heizflächenträger thermisch eng angekoppelt ist und wobei ein formstabiles Tragelement für die Heizleiterbahn vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizflächenträger minde­ stend eine dünne Stahlplatte (30) aufweist, die mit einer dickeren Aluminium­ schicht (31) verbunden ist, auf deren eine emaillierte Stahlplatte (30, 32) aufweisenden Oberfläche die Heizleiterbahn (4) aufgebracht ist.

2. Heizelement für thermische Hausgeräte, insb. für Kochstellen mit einem min­ destens einen Heizwiderstand tragenden Träger mit einer Heizfläche, die mit dem zu beheizenden Gut in engem thermischen Kontakt steht, wobei als Heizwiderstand wenigstens eine in Flachleitertechnik ausgebildete Heizleiter­ bahn vorgesehen ist, die an einen Heizflächenträger thermisch eng angekoppelt ist und wobei ein formstabiles Tragelement für die Heizleiterbahn vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizflächenträger eine Aluminiumplatte (39) aufweist, auf deren eine Isolierschicht (40) aufweisende Oberfläche die Heizleiterbahn (4) aufgebraucht ist und daß auf der Heizleiterbahn (4) eine Isolierschicht (41) und darauf ein versteifender Aluminiumkörper (42) kleiner thermischer Masse befestigt ist.

3. Heizelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der versteifende Aluminiumkörper (42) die Form eines Rippenkörpers hat.

4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der versteifende Aluminiumkörper (42) mit einer Stahlplatte durch Preß- und Einreibschwei­ ßung verbunden ist und vorzugsweise Einreibrippen besitzt.

5. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterbahn in Dickschichtpasten-Technik ausgebildet ist.

6. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen Heizflächenträger bzw. Heizelement (37) und die Kochstelle darstellenden bzw. aufweisenden Träger (44) eine Unebenheiten ausgleichende, gut wärmeleitende Zwischenschicht (45) angeordnet ist.

7. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Unterseite des Heizflächenträgers bzw. Tragelementes bzw. Heizelementes ein Wärmestrahlen reflektierender Reflektor (34) angebracht ist.

8. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Heizflächenträger (52) zwischen den auf ihm befestigten Heizelementen 37′′ Zwischen- oder Randzonen erhöhten Wärmedurchgangs­ widerstandes in Form von Materialverengungen (54) aufweist.