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Diese
Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung für ein Kochgerät, wobei
ein Glaskeramikkochfeld eine obere Fläche zum Aufnehmen eines Kochbehälters und
eine untere Fläche
aufweist, die einen in Kontakt damit gestützten elektrischen Strahlungsheizkörper aufweist,
der mindestens ein elektrisches Heizelement enthält.
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Es
ist wohl bekannt, eine derartige elektrische Heizvorrichtung für ein Kochgerät bereitzustellen,
wobei eine Temperaturerfassungseinrichtung unter dem Glaskeramikkochfeld
angeordnet ist, um die Temperatur des Glaskeramikkochfelds zu überwachen
und zum Abschalten des einen oder der mehreren Heizelemente in dem
Heizkörper
unter dem Glaskeramikkochfeld zu betreiben, wenn eine bestimmte Temperatur
erreicht wird, um eine thermische Schädigung des Kochfelds zu verhindern.
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Es
besteht Bedarf am Erfassen der Temperatur eines Kochbehälters, der
sich auf der oberen Fläche
des Glaskeramikkochfelds befindet, unter Verwendung einer Temperaturerfassungseinrichtung, die
unter dem Kochfeld bereitgestellt ist. Es wird insofern auf ein
Problem gestoßen,
dass die hohe Temperatur des Glaskeramikkochfelds zwischen der Erfassungseinrichtung
und dem Kochbehälter
die Messung beeinflusst. Wenn die Temperatur der Glaskeramik in
diesem Bereich zu hoch ist, verhindert dies jegliches Erfassen einer
niedrigeren Temperatur des aufliegenden Kochbehälters. Des Weiteren hindert der
Effekt der hohen Temperatur auf die Erfassungseinrichtung von direkter
Wärmestrahlung
von dem einen oder den mehreren Heizelementen in dem darunter liegenden
Strahlungsheizkörper
außerdem
die Erfassungseinrichtung daran, die Temperatur des Kochbehälters zu
erfassen.
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Es
ist bekannt, eine als eine „kühle Stelle" des Glaskeramikkochfelds
bezeichnete Stelle in einer erhitzten Teilfläche mittels einer Anordnung
bereitzustellen, wobei eine separate Temperaturerfassungseinrichtung,
die von einem wärmeisolieren den Gehäuse umgeben
ist, direkt gegen einen Bereich der unteren Fläche des Glaskeramikkochfelds
gedrängt
wird, um eine Veränderung
der Temperatur des Kochfelds in dieser Teilfläche zu erfassen, die von einem
aufliegenden Kochbehälter
erzeugt wurde, der Wärme
zurück
in das Kochfeld leitet. Eine derartige separate Temperaturerfassungseinrichtung ist
in Kapillar- oder elektromechanischer Form oder in der Form eines
Widerstandstemperaturmessfühlers aus
Platin bereitgestellt worden und wurde beispielsweise durch Federbelastungsmittel
gegen die untere Fläche
des Glaskeramikkochfelds gedrängt.
Eine derartige Anordnung ist sperrig und teuer in der Umsetzung.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu bewältigen oder
zu mindern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elektrische Heizvorrichtung bereitgestellt,
die Folgendes umfasst:
ein Glaskeramikkochfeld mit einer oberen
Fläche zum
Aufnehmen eines Kochbehälters
und einer unteren Fläche;
einen
elektrischen Strahlungsheizkörper,
der mindestens ein elektrisches Heizelement enthält, wobei der Heizkörper in
Kontakt mit der unteren Fläche
des Kochfelds gestützt
ist; und
ein Temperaturerfassungsmittel, das in einem Abstand über dem
mindestens einen Heizelement angeordnet ist, wobei das Temperaturerfassungsmittel Folgendes
umfasst:
ein tragendes Teil, das ein auf einer oberen Fläche davon,
um so die untere Fläche
des Kochfelds zu berühren,
bereitgestelltes temperaturempfindliches Widerstandselement in Form
eines Films aufweist und mit elektrischen Verbindungsleitungen versehen
ist; und
ein Mittel zur Wärmeisolierung,
das dazu eingerichtet und angeordnet ist, das tragende Teil und
einen entsprechenden Bereich der unteren Fläche des Kochfelds von direkter
Wärmestrahlung
von dem mindestens einen elektrischen Heizelement abzuschirmen.
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Das
tragende Teil kann ein hitzebeständiges Material
umfassen, beispielsweise ein Keramikmaterial wie Aluminiumoxid oder
Cordierit.
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Das
tragende Teil kann sich von einem Umfang des Heizkörpers in
Richtung eines zentralen Bereichs davon erstrecken. In einem derartigen
Fall können
die elektrischen Verbindungsleitungen so angeordnet werden, dass
sie sich von dem temperaturempfindlichen Widerstandselement in Form
eines Films zumindest zu einem Umfangsbereich des elektrischen Strahlungsheizkörpers erstrecken.
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Alternativ
dazu kann das tragende Teil in einem zentralen Bereich des Heizkörpers bereitgestellt werden,
beispielsweise von unten gestützt.
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Die
elektrischen Verbindungsleitungen können zur elektrischen Verbindung
zu einem Schaltungsmittel angeordnet werden. Das Schaltungsmittel
kann dazu eingerichtet werden, den elektrischen Widerstand des temperaturempfindlichen
Widerstandselements in Form eines Films in Abhängigkeit von der Temperatur
der unteren Fläche
des Kochfelds, mit dem es in Kontakt steht, und folglich in Abhängigkeit
von im Wesentlichen der Temperatur eines Kochbehälters, der sich auf der oberen
Fläche des
Kochfelds befindet und auf dem abgeschirmten Bereich aufliegt, zu überwachen.
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Die
elektrischen Verbindungsleitungen können in Form eines Films sein
und können
auf der oberen Fläche
des tragenden Teils bereitgestellt werden.
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Das
temperaturempfindliche Widerstandselement in Form eines Films und/oder
die elektrischen Verbindungsleitungen können in Form eines dicken Films
sein. In einem derartigen Fall können
die elektrischen Verbindungsleitungen und/oder das temperaturempfindliche
Widerstandselement aus Film auf die obere Fläche des tragenden Teils siebgedruckt und
gebrannt werden.
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Das
temperaturempfindliche Widerstandselement aus dickem Film und/oder
die elektrischen Verbindungsleitungen können eine elektrisch leitfähige Phase
umfassen, die aus Platin, Gold, Silber, Palladium, Nickel und Legierungen
davon ausgewählt ist.
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Alternativ
dazu können
das temperaturempfindliche Widerstandselement in Form eines Films und/oder
die elektrischen Verbindungsleitungen in Form eines dünnen Films
sein. In einem derartigen Fall kann ein Film aus einem geeigneten
metallischen Material, wie Platin, durch Sputtern auf dem tragenden
Teil bereitgestellt werden.
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Das
Mittel zur Wärmeisolierung
kann in Form eines Felds oder Blocks in Kontakt mit dem tragenden
Teil stehen und kann mit einer flachen Aussparung zum Aufnehmen
des tragenden Teils versehen werden.
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Das
Mittel zur Wärmeisolierung
kann an dem tragenden Teil befestigt oder mit diesem in Kontakt gehalten
werden.
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Das
Mittel zur Wärmeisolierung
kann aus Vermiculit-, mikroporösen,
keramischen Faser- und Calciumsilicatmaterialien ausgewählt sein.
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Das
Mittel zur Wärmeisolierung
kann eine äußere Fläche aufweisen,
die mit einer Schicht aus Wärmestrahlung
reflektierendem Material versehen wird.
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Der
elektrische Strahlungsheizkörper
kann eine schalenartige Halterung aufweisen, die das mindestens
eine elektrische Heizelement beherbergt und eine Umfangswand aus
Material zur Wärmeisolierung
aufweist, die die untere Fläche
des Glaskeramikkochfelds berührt.
Das tragende Teil kann, wenn es sich von dem Umfang des Heizkörpers erstreckt, eine
Aussparung durchlaufen, die in der oberen Fläche der Umfangswand ausgebildet
ist. In einem derartigen Fall kann das tragende Teil an der schalenartigen
Halterung befestigt werden, beispielsweise mittels einer Befestigungsklammer,
die an einer Seite der schalenartigen Halterung befestigt ist.
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Auf
Wunsch kann auf der oberen Fläche
des tragenden Teils eine elektrisch isolierende oder Passivierungsschicht,
beispielsweise in Form eines Films, bereitgestellt werden.
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Ein
auf Temperatur ansprechendes Mittel kann zusätzlich bereitgestellt werden,
um die Temperatur eines Bereichs des Glaskeramikkochfelds zu erfassen,
der direkter Wärmestrahlung
von dem mindestens einen elektrischen Heizelement des elektrischen
Strahlungsheizkörpers
ausgesetzt ist, und dazu eingerichtet werden, das mindestens eine
elektrische Heizelement abzuschalten, wenn von dem Kochfeld eine
vorherbestimmte maximale Betriebstemperatur erreicht wird.
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Mittels
der vorliegenden Erfindung wird auf dem Kochfeld ein Bereich in
der Form einer relativ kühlen
Stelle bereitgestellt, die eine niedrigere Temperatur als die sie
umgebenden Bereiche des Glaskeramikkochfelds aufweist. Die Temperatur
dieses Bereichs der kühlen
Stelle wird von dem temperaturempfindlichen Widerstandselement in
Form eines Films überwacht,
das auf dem tragenden Teil gelagert ist. Wärme von einem aufliegenden
Kochbehälter
wird in diesen Bereich des Kochfelds geleitet und das Element in
Form eines Films ist somit dazu in der Lage, die Temperatur des
Kochbehälters
zu überwachen
und eine Steuerung der Temperatur in einer Kochfunktion, die in
der Technik als automatische Kochfunktion bekannt ist, bereitzustellen.
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Da
das temperaturempfindliche Element in Form eines Films nicht direkter
Strahlung von dem mindestens einen elektrischen Heizelement ausgesetzt
wird, müssen
die Materialien, aus denen das Element in Form eines Films hergestellt
wird, kein Potential zum Standhalten von sehr hohen Temperaturen
aufweisen und können
infolgedessen relativ preisgünstig
sein.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie
ausgeführt
werden kann, wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen
Bezug genommen, in denen:
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1 eine
Draufsicht einer Ausführungsform
einer elektrischen Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist und
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2 eine
Schnittzeichnung der Vorrichtung von 1 ist.
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Mit
Bezugnahme auf die Zeichnungen umfasst eine elektrische Heizvorrichtung 2 ein
Glaskeramikkochfeld 4 von wohl bekannter Form mit einer oberen
Fläche 6 zum
Aufnehmen eines Kochbehälters 8.
Eine untere Fläche 10 des
Kochfelds 4 weist einen elektrischen Strahlungsheizkörper 12 auf,
der in Kontakt damit gestützt
ist. Der elektrische Strahlungsheizkörper 12 umfasst eine
metallschalenartige Halterung 14, in der eine Basisschicht 16 aus
Material zur Wärme-
und elektrischen Isolierung bereitgestellt ist, wie mikroporöses Material
zur Wärme- und elektrischen
Isolierung. Eine Umfangswand 18 des Materials zur Wärmeisolierung
ist so angeordnet, dass sie die untere Fläche 10 des Kochfelds 4 berührt.
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Mindestens
ein elektrisches Strahlungsheizelement 20 ist bezüglich der
Basisschicht 16 gestützt. Das
Heizelement oder die Heizelemente 20 können eine beliebige der wohl
bekannten Formen von Heizelementen umfassen, wie Draht-, Band-,
Folien- oder Lampenformen oder Kombinationen davon. Wie insbesondere
in den 1 und 2 gezeigt, können das Heizelement oder die
Heizelemente 20 in Form eines gewellten Bands sein, das
seitlich an der Basisschicht 16 aus Isolierungsmaterial
gestützt
ist.
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Ein
Anschlussblock 22 ist an einem Seitenbereich des Heizkörpers 12 vorgesehen,
um das Heizelement oder die Heizelemente 20 mit einer Stromversorgung 24 mittels
Leitungen 26 und über
ein Steuerungsmittel 28 zu verbinden, bei dem es sich um
eine mikroprozessorbasierte Steueranordnung handeln kann.
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Der
Kochbehälter 8 wird
mittels direkter Wärmestrahlung
von dem Heizelement oder den Heizelementen 20 auf dem Kochfeld 4 erhitzt
und aufgrund dessen kann das Kochfeld Temperaturen von bis zu 700
Grad Celsius erreichen.
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Bei
vielen Kochvorgängen
wie Braten ist es erforderlich, eine gemeinhin als automatische
Kocheinrichtung bezeichnete Einrichtung bereitzustellen, wobei die
tatsächliche
Temperatur des Kochbehälters 8 überwacht
wird und der Heizkörper 12 auf
adäquate
Weise gesteuert wird. Wie in den 1 und 2 dargestellt,
wird dies durch Bereitstellen einer Temperaturerfassungseinrichtung 29 erzielt,
die sich vom Umfang des Heizkörpers
in Richtung eines zentralen Bereichs davon erstreckt. In einer alternativen Ausführungsform
(nicht gezeigt) kann die Temperaturerfassungseinrichtung 29 in
einem zentralen Bereich des Heizkörpers bereitgestellt werden,
beispielsweise von unten gestützt.
Wie gezeigt erstreckt sich die Temperaturerfassungseinrichtung 29 über die
Umfangswand 18 und die Metallschale 14, vorzugsweise
mittels einer in der oberen Fläche
davon ausgebildeten Aussparung, und ist durch geeignete Mittel befestigt,
wie eine Befestigungsklammer 31, die an der Seite der Metallschale 14 befestigt
und mit einem Endbereich der Temperaturerfassungseinrichtung 29 eingreifend
gezeigt ist.
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Die
Temperaturerfassungseinrichtung 29 umfasst ein tragendes
Teil 33, das aus einem geeigneten hitzebeständigen,
elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, beispielsweise einem
Keramikmaterial wie Aluminiumoxid oder Cordierit. Ein temperaturempfindliches
Widerstandselement in Form eines Films 30 ist derart auf
der oberen Fläche
eines Bereichs 32 des tragenden Teils 33 bereitgestellt,
dass der Kochbehälter 8 im
Gebrauch auf dem Element in Form eines Films 30 aufliegt.
Das Element in Form eines Films 30 ist mit elektrischen
Verbindungsleitungen 34 versehen, die ebenfalls in einer ähnlichen Form
eines Films sein können
und auf der oberen Fläche
des tragenden Teils 33 bereitgestellt sind. In der dargestellten
Ausführungsform
sind derartige elektrische Verbindungsleitungen 34 so angeordnet, dass
sie sich zumindest zu einem Umfangsbereich 36 des Heizkörpers 12 erstrecken.
Die Verbindungsleitungen 34 sind weiterhin durch Leitungen 38 mit dem
Steuerungsmittel 28 verbunden.
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Das
temperaturempfindliche Widerstandselement in Form eines Films 30 kann
beispielsweise in Form eines dicken Films oder in Form eines dünnen Films
sein.
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Wenn
das temperaturempfindliche Widerstandselement in Form eines Films 30 und
die Verbindungsleitungen 34 in Form eines dicken Films sind,
werden sie geeigneterweise auf die obere Fläche des tragenden Teils 33 siebgedruckt
und gebrannt. Das Element 30 und die Verbindungsleitungen 34 aus
dickem Film werden relativ niedrigen Temperaturen ausgesetzt, da
sie durch einen Block oder ein Feld 40 aus Material zur
Wärmeisolierung, das
hierin im Folgenden aus führlicher
beschrieben werden wird, von direkter Strahlung von dem Heizelement
oder den Heizelementen 20 abgeschirmt sind. Folglich können relativ
preisgünstige
Materialien für
dicke Filme für
das Element 30 und die Verbindungsleitungen 34 eingesetzt
werden, obwohl eine große
Auswahl von Materialien gewählt
werden könnte.
Geeignete Materialien für
dicke Filme können
eine elektrisch leitfähige
Phase umfassen, die beispielsweise aus Platin, Gold, Silber, Palladium und
Nickel und Legierungen davon ausgewählt ist. Die elektrisch leitfähige Phase
muss natürlich
einen elektrischen Widerstand bieten, der sich in Abhängigkeit
von der Temperatur auf zufriedenstellende Weise ändert.
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Wenn
das temperaturempfindliche Widerstandselement in Form eines Films 30 und
die Verbindungsleitungen 34 in Form eines dünnen Films sind,
werden sie geeigneterweise durch Sputtern von Platin oder einem ähnlichen
Material auf die obere Fläche
des tragenden Teils 33 bereitgestellt.
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Auf
Wunsch kann auf der oberen Fläche
des tragenden Elements 33 eine elektrisch isolierende oder
Passivierungsschicht (nicht gezeigt), wie in Form eines Films, bereitgestellt
werden, die das Element aus dickem Film 30 und die Verbindungsleitungen 34 bedeckt.
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Um
das tragende Teil 33 von direkter Wärmestrahlung von dem Heizelement
oder den Heizelementen 20 abzuschirmen, umfasst die Temperaturerfassungseinrichtung
weiterhin einen verlängerten Block
oder ein verlängertes
Feld 40 aus Material zur Wärmeisolierung, der bzw. das
in Kontakt mit der unteren Fläche 10 des
Kochfelds 4 angeordnet ist. Der Block oder das Feld 40 ist
direkt unter dem tragenden Teil 33 angeordnet und bedeckt
dieses und ist mit einer flachen Aussparung ausgebildet, um so die
Seiten des tragenden Teils zu beherbergen und von direkter Strahlung
von dem Heizelement oder den Heizelementen abzuschirmen. Der Block
oder das Feld 40 ist relativ dünn, ungefähr 4 bis 7 mm, beispielsweise
5 mm, und ist in einem Abstand über
dem Heizelement oder den Heizelementen 20 angeordnet, um so
einen Luftzwischenraum zwischen dem Heizelement oder den Heizelementen
und der Unterseite des Blocks oder Felds 40 bereitzustellen.
Auf diese Art und Weise beeinträchtigt
der Block oder das Feld nicht die Wärmeleistung des Heizelements
oder der Heizelemente. Demnach ist der Block oder das Feld 40 ebenfalls
in einem Abstand über
der Basisschicht 16 aus Material zur Wärme- und elektrischen Isolierung
angeordnet. Der Block oder das Feld 40 kann ein beliebiges
Material zur Wärmeisolierung
umfassen, das den hohen Temperaturen standhalten kann, die in dem
Heizkörper 12 angetroffen
werden. Beispiele von geeigneten Materialien zur Wärmeisolierung
sind Vermiculit-, mikroporöse,
keramische Faser- und Calciumsilicatmaterialien. Der Block oder das
Feld 40 kann auch auf seiner äußeren Fläche mit einer Schicht aus Wärmestrahlung
reflektierendem Material versehen sein. Der Block oder das Feld 40 kann
mittels eines geeigneten hitzebeständigen Klebstoffmaterials an
dem tragenden Teil 33 befestigt sein oder mit dem tragenden
Teil in Kontakt gehalten werden, indem er oder es an einem Endbereich
davon zwischen der Umfangswand 18 des Heizkörpers 12 und
der unteren Fläche 10 des
Kochfelds 4 festgeklemmt ist.
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Der
Block oder das Feld 40 resultiert in einer relativ kühlen Stelle
in dem Bereich des Glaskeramikkochfelds 4 über der
Temperaturerfassungseinrichtung 29. Wärme von dem erhitzten Kochbehälter 8 kann
somit durch diesen Bereich des Kochfelds geleitet werden und das
temperaturempfindliche Widerstandselement in Form eines Films 30 erfasst
Veränderungen
der Temperatur in diesem Bereich. Dementsprechend ist das Element
in Form eines Films 30 dazu in der Lage, die Temperatur
des Kochbehälters 8 zu überwachen
und das Einschalten des Heizelements oder der Heizelemente 20 mittels
des Steuerungsmittels 28 adäquat zu steuern.
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Geeigneterweise
wird zusätzlich
eine wohl bekannte Form eines auf Temperatur ansprechenden Mittels 46 in
dem Heizkörper 12 bereitgestellt
und durch Verbindungsdrähte 48 mit
dem Steuerungsmittel 28 verbunden. Ein derartiges auf Temperatur
ansprechendes Mittel 46 wird dazu angeordnet, die Temperatur
eines Bereichs des Glaskeramikkochfelds 4 zu erfassen,
die direkter Wärmestrahlung
von dem Heizelement oder den Heizelementen 20 ausgesetzt
ist, und das Heizelement oder die Heizelemente 20 abzuschalten,
wenn von dem Kochfeld 4 eine vorherbestimmte maximale Betriebstemperatur erreicht
wird, wodurch eine thermische Schädigung des Materials des Kochfelds 4 verhindert
wird.