EP0371295A2 - Strahlungs-Heizkörper - Google Patents

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EP0371295A2
EP0371295A2 EP89120765A EP89120765A EP0371295A2 EP 0371295 A2 EP0371295 A2 EP 0371295A2 EP 89120765 A EP89120765 A EP 89120765A EP 89120765 A EP89120765 A EP 89120765A EP 0371295 A2 EP0371295 A2 EP 0371295A2
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EP
European Patent Office
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radiant heater
damping
light emitter
radiator
light
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EP89120765A
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English (en)
French (fr)
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EP0371295B1 (de
EP0371295A3 (de
Inventor
Gerhard Goessler
Eugen Wilde
Rolf Seeburger
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EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
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Publication of EP0371295A3 publication Critical patent/EP0371295A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/72—Plates of sheet metal
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits

Definitions

  • the invention relates to a radiant heater, in particular for glass ceramic hot plates, with an electric light emitter and at least one series resistor.
  • Radiant heaters of this type have become known, for example, from EP-A-176 027.
  • the light heater is an electrical heating resistor that is heated to a much higher temperature (above 1500 K and preferably above 2000 K) than the usual heating resistor coils that work at a temperature below 1500 K and are referred to below as dark radiators even though they also work in the field of red heat.
  • the light emitters are usually encapsulated in a protective gas atmosphere, for example in quartz glass bulbs or tubes and partially provided with means to counteract the evaporation of the material or to reverse it, for example by a halogen filling.
  • EP-A 176 027 therefore provides a series connection of a series resistor in the form of a dark radiator in front of the bright radiator, which dampens the inrush current and supplements the power emitted by the bright radiator during operation as a dark radiator.
  • the total installed power can also be divided between the light emitter and the dark emitter, which is particularly advantageous in the case of the arrangement of the light emitter in straight bars, which was customary hitherto, for filling the entire heated zone.
  • the object of the invention is therefore to provide a radiant heater which ensures a permissible inrush current for bright spots of all power ranges.
  • the damping device preferably switches on the series resistor during the heating phase of the light emitter and advantageously switches it off again automatically after the light emitter is heated. It can work depending on the voltage drop on the light emitter, which is due to the positive temperature coefficient increases after it has warmed up.
  • a threshold switching device that responds to the voltage drop can be provided here. This can consist of a relay, but is preferably designed as an electronic circuit that triggers when a certain voltage value is reached and causes a series resistor to be switched off. In order to avoid inadvertent switching operations caused by voltage changes in any case, the activation, ie the signal which triggers the reactivation of the series resistor, can be triggered by completely switching off the voltage, for example by a special isolating switch.
  • the damping device can also consist of a delay circuit, i.e. a timer, because usually the heating phase of a radiant heater is quite short and is on the order of 1 to 2 seconds.
  • the series resistor can be a separate damping resistor, which is therefore switched off during further operation.
  • the resistor is not exposed to permanent loads, it can be loaded quite heavily and can therefore be small and simple.
  • it should preferably be arranged in the region of the radiant heater so that the heat generated by it can be dissipated well on the one hand and on the other hand can also be used to advantage.
  • the invention leads to a reduction of the inrush current to a permissible value in all types of radiant heaters which include a light radiator, which can be in some cases a power of ten above the working current and also because of the measures of the invention its short-term nature and its sudden occurrence would otherwise lead to impermissible network loads.
  • Fig. 1 shows a top view of a radiant heater 11, which has a bowl-shaped insulation 12 in a sheet metal shell.
  • the edge 13 of this insulation is intended to be pressed onto the underside of a glass ceramic hotplate, so that the radiant heater 11 forms a circular heating zone on this glass ceramic plate.
  • a light radiator 15 is arranged, which has the shape of a nearly 360 ° circular tube, the two ends of which are guided parallel to each other to the outside.
  • This tube which is made of quartz or quartz glass, is melted at both ends 16 and provided with electrical connections 17, which have one, not shown, lying in the tube, more are connected supported heating coil, which consists of tungsten or another highly heat-resistant electrical resistance material.
  • the light emitter can also be polygonal or have other shapes. In the example shown, it runs around the outer circumference of the heating zone and thus creates a circular area inside, which is partially covered with a dark radiator 18.
  • this can consist of wire coils made of conventional resistance material, which are laid on the bottom of the insulation 12 by means of also conventional fastening means in zigzag or spiral form.
  • Both radiant heaters 15 and 18 are arranged at a distance from the glass ceramic plate and the light radiator 15, possibly supported by it, is also at a distance from the insulation 12.
  • a rod-shaped temperature sensor 19 of a temperature limiter 20 runs diametrically over the entire heating zone 14.
  • a damping resistor 21 arranged in the area of the heating zone 14 is indicated in the schematic plan view according to FIG. 1.
  • This can be a resistor similar to a dark radiator 18, but with a higher load. It can therefore be dimensioned with a relatively high resistance value in length, diameter and arrangement such that it would assume a temperature which was not per se beneficial to it in continuous operation.
  • the damping resistor can also be part of the heating or in the form of a conventional resistance heating element of the radiator.
  • damping resistors that have a different configuration are also suitable, for example band resistors, sheet resistors or the like.
  • damping resistor 21 assign a thermal mass to which it is connected in a heat-conducting manner and which derives the warming that occurs only intermittently on it and thus makes it more uniform.
  • An arrangement of a damping resistor outside the radiant heater is also possible.
  • FIG. 2 shows a circuit of the radiant heater according to FIG. 1.
  • the light radiator 15 is continuously connected in series with the dark radiator 18 and this is additionally preceded by the damping resistor 21.
  • the voltage present on both sides of the light radiator 15 is monitored by a damping switching device 22, which is symbolized in the example shown as a voltage relay coil 23 with a switching contact 24 actuated thereby.
  • the damping device thus consists of the damping resistor 21 and the damping switching device 22.
  • the switching contact 24 can bridge the damping resistor 21 when it is closed.
  • the switching contact of the temperature limiter 20 and a clocking power control unit 27 are switched into one of the power supply lines 25, 26.
  • This is of the type that is usually referred to as an "energy regulator” and has a switching contact 28 which is actuated in a continuously adjustable manner by a bimetal 29.
  • the bimetal is heated by a control heater 30 which is connected in parallel to the radiant heater.
  • the power control contact 28 is closed, as is the contact of the temperature limiter 20, while the contact 24 is open, because for the time being the voltage difference on both sides of the light radiator is small, since its internal resistance is still very low due to the cold filament.
  • the two upstream resistors 18 and 21 cause the inrush current despite the low resistance in the light beam ler 15 remains limited to a permissible value.
  • the resistance increases by about a power of ten (usually 10 to 12 times), so that the voltage drop caused by it also increases and the damping switching device is effective is, for example, the relay coil 23 attracts and thereby closes the contact 24.
  • the arrangement works loss-free, since all the heat in the area of the radiant heater is released, and the damping is so short-lived and so low that it hardly affects the effectiveness of the light radiator, which is designed to heat up quickly and give off radiant heat falls.
  • a computational example illustrates this: It is assumed that a radiant heater with a total output of 2200 W has a light emitter of 1100 W and a dark radiator of the same power, each in relation to the operating state.
  • the operating current at 220 V is 10 A and the resistance of the radiators is 11 ohms each, ie 22 ohms in series. While the temperature coefficient of resistance in the dark radiator is relatively low and is neglected for the purpose of this calculation, the high resistance temperature coefficient of the light radiator causes the resistance in the cold state to drop to a tenth to a twelfth, so that if one takes an average of 1 / 11 takes, the cold resistance of the light radiator is only 1 ohm is.
  • FIG. 3 shows a circuit in which a light emitter 15 is connected in parallel with a dark emitter 18.
  • the light and dark emitters would each have a resistance of 44 ohms in the operating state, which would drop to 4 ohms when the light emitter was cold, so that the light emitter in the cold state has a current of 55 A equal to approx would draw 12 kW. Together with the dark radiator, this would be 13 kW, which would be highly inadmissible.
  • a damping resistance of, for example, 40 ohms would limit the total power to 10 A equal to 2200 W and would create approximately the same heating conditions as described with reference to FIG. 2.
  • the damping resistor 21 is therefore connected in series with the light emitter in the strand containing the light emitter, while the dark emitter is parallel to this strand.
  • the damping resistor 21 is in turn bridged by a damping switching device 22.
  • the use of a parallel connection of light and dark radiators can be advantageous because the resistance of the heating coil in the healing radiator can be higher, which can lead to advantages in the production of the light radiator due to a thinner filament. The same applies to the dark radiator. This can also reduce the response time until the full luminous intensity of the light source is reached.
  • a delay circuit 31 is indicated by dash-dotted lines, which can be used instead of the switching device 23 which responds to voltage on the light emitter and which closes the switching contact 24 which is open when the current is switched off only after a set time.
  • the usual heating time of up to approx. 2 seconds for the light emitter could be selected as such a time.
  • Such a delay switching device could be an electronic or thermal delay switch of a known type.
  • FIG. 4 shows a plan view of a two-circuit radiant heater which, with the structure similar to that of FIG. 1, has an inner heating zone 14a and an outer heating zone 14b which are delimited from one another by an intermediate edge 13a.
  • each heating zone there is a light radiator 15a, 15b and a dark radiator 18a, 18b.
  • the outer light emitter can be designed such that its ends 16 lie on both sides of the ends 16 of the inner light emitter 15a, and the dark emitter 18b can be in the form of a possibly at the exits the light emitter has an interrupted circular ring.
  • the damping resistor 21 can be arranged at any point, in the example in the central heating zone 14a.
  • the circuit according to FIG. 5 shows that the series circuit of light emitter 15a and dark emitter 18a belonging to the central heating zone 14a is provided without a damping resistor, while the damping resistor 21 is assigned to the heating zone 14b and the heating resistor combination 15b, 18b is connected in series.
  • a damping device 22 of the type already described above switches the damping resistor 21 off by short-circuiting after the heating phase of the light radiator 15b.
  • the regulation or circuit can be the same as that described with reference to FIG. 2.
  • an additional switch (not shown) is provided with which the inner heating zone, which is always in operation when the radiant heater is switched on, can be connected to the outer heating zone 14b as required.
  • the inner heating zone usually has a lower power, so that here the damping through the series connection of the dark radiator 18a may be sufficient, while the outer heating zone has a higher power and accordingly the damping resistor ensures a sufficiently low inrush current.
  • Fig. 6 shows a circuit of a two-circuit radiant heater, in which only the inner heating zone 14a is assigned a dark radiator 18a in series with the bright radiator 15a rend the outer heating zone 14b contains only a bright radiator 15b, but which is associated with a damping resistor 21, which is switched in the manner described.
  • FIG. 7 shows an embodiment of the same type, in which, however, there is no separate damping resistor, but the dark radiator 18c is connected upstream of the two heating elements 15a and 15b of the inner heating zone 14a when switched on.
  • An electronic damping circuit is indicated here as a damping circuit, which is preferred over a relay with a voltage coil, because here any fluttering phenomena in the switching range can be avoided with a correspondingly stable threshold value switching.
  • Such electronic circuits are generally known. They can be designed in such a way that after a single response (exceeding the voltage threshold value) the device is only switched off again after the entire line has been disconnected from the power supply. This can be done with an additional switch, as shown in Fig. 8 with the reference numeral 35a. The function of this additional switch could also be taken over by the contact of the power control unit.
  • An electronic threshold value switching device 22 can also respond to criteria other than the voltage difference on the light radiator or the time.
  • a switching device would also be conceivable which actuates the damping device as a function of the direct effect of the light emitters, namely its light emission.
  • the device could be controlled by a photodiode or the like.
  • the damping switching device belongs to the individual radiant heater, it is preferably arranged (except for the damping resistance) outside the radiant heater, for example at its outer or other locations on the cooking appliance.
  • the damping switch operates Direction 22 a contact 24, which is designed as a changeover contact and interrupts the line branch of the outer heating zone 14b at the same time when it switches on the light radiator 15b in the manner described in the line branch of the inner heating zone 14a.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which there is only one damping resistor 21 in the case of two light emitters 15a, 15b, which is connected upstream of the two light emitters and can be bridged by a device 22 such as that described with reference to FIG. 7.
  • the power control takes place in turn with a clocking power control device 27, which, as already mentioned, can additionally actuate a contact 35a, which briefly de-energizes the entire circuit when the outer heating circuit is switched on and thereby reactivates the threshold switch contained in the damping switching device. This shutdown could also be done by the manual switch 35.
  • the outer heating zone is switched on as required via the switch 33.
  • the electronic switching device 22 is thereby also effective when the light emitter 15b is connected to the light emitter 15a already in operation, so that the damping resistor 21 is then briefly switched on again. It is also advantageous that the damping device somewhat alleviates the optical effect of the light emitter, in particular also in clocked regulation.

Abstract

Ein Strahlungs-Heizkörper (11) enthält einen Hellstrahler, beispielsweise eine im wesentlichen kreisförmige Halogen-Röhrenglühlampe (15) und einen Dunkelstrahler (18) in Form üblicher offener elektrischer Strahlheizwendeln. Zur Dämpfung des hohen Einschaltstromes des Hellstrahlers (15) ist ein Dämpfungswiderstand (21) diesem in Reihe vorgeschaltet, und zwar während der Anheizphase des Hellstrahlers (15). Nach Ansteigen des Widerstandes des Hellstrahlers infolge seiner Erwärmung bzw. nach einem gewissen Zeitablauf schaltet eine Dämpfungsschalteinrichtung (22) den Vorwiderstand durch Kurzschließen ab.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungs-Heizkörper, insbesondere für Glaskeramik-Kochplatten, mit einem elektri­schen Hellstrahler und wenigstens einem Vorwiderstand.
  • Derartige Strahlungs-Heizkörper sind beispielsweise aus der EP-A-176 027 bekanntgeworden. Bei dem Hellstrahler handelt es sich um einen elektrischen Heizwiderstand, der auf eine wesentlich höhere Temperatur (oberhalb 1500 K und vorzugs­weise über 2000 K) aufgeheizt wird, als die normalerweise üblichen Heizwiderstandswendeln, die bei einer Temperatur unter 1500 K arbeiten und im folgenden als Dunkelstrahler bezeichnet werden, obwohl sie ebenfalls im Bereich der Rot­glut arbeiten. Die Hellstrahler sind meist in einer Schutz­gasatmosphäre gekapselt, beispielsweise in Quarzglaskolben oder -röhren und teilweise mit Mitteln versehen um der Ma­terialverdampfung entgegenzuwirken oder diese wieder rück­gängig zu machen, z.B. durch eine Halogenfüllung.
  • Ein Problem bei diesen Hellstrahlern ist ihr großer positi­ver Temperaturkoeffizient des Widerstandes, der zu außer­ordentlich hohen und teilweise unzulässigen Einschaltströmen führt, würde man sie allein betreiben. In der EP-A 176 027 ist daher eine Serien-Vorschaltung eines als Dunkelstrahler ausgebildeten Vorwiderstandes vor den Hellstrahler vorgese­hen, der den Einschaltstrom dämpft und im Betrieb als Dun­kelstrahler die vom Hellstrahler abgegebene Leistung er­gänzt. Auf diese Weise kann auch die gesamte installierte Leistung auf den Hellstrahler und den Dunkelstrahler aufge­teilt werden, was insbesondere bei der bisher üblichen An­ordnung des Hellstrahlers in geraden Stäben zur Ausfüllung der gesamten beheizten Zone vorteilhaft ist.
  • Bei sehr hohen Leistungen des Hellstrahlers wird dies trotz­dem problematisch, weil der Einschaltstrom dann trotz des Vorwiderstandes zu hoch wird und damit das Netz unzulässig belastet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Strahlungs-Heiz­körper zu schaffen, der für einen zulässigen Einschaltstrom bei Hellstrahlern aller Leistungsbereiche sorgt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zeitweise wirksame Dämpfungseinrichtung für die Beaufschlagung des Hellstrahlers gelöst.
  • Die Dämpfungseinrichtung schaltet vorzugsweise den Vorwider­stand während der Anheizphase des Hellstrahlers zu und vor­teilhaft nach Erwärmung des Hellstrahlers selbsttätig wieder aus. Sie kann In Abhängigkeit vom Spannungsabfall am Hell­strahler arbeiten, der ja aufgrund des positiven Temperatur­ koeffizienten nach dessen Erwärmung zunimmt. Hier kann eine auf den Spannungsabfall ansprechende Schwellwert-Schaltein­richtung vorgesehen sein. Diese kann aus einem Relais beste­hen, ist jedoch vorzugsweise als elektronische Schaltung ausgebildet, die beim Erreichen eines bestimmten Spannungs­wertes auslöst und die Abschaltung eines Vorwiderstandes bewirkt. Um auf jeden Fall durch Spannungsänderungen bewirk­te unbeabsichtigte Schaltvorgänge zu vermeiden, kann die Aktivierung, d.h. das das Wiedereinschalten des Vorwider­standes auslösende Signal, durch das komplette Abschalten der Spannung ausgelöst sein, beispielsweise durch einen be­sonderen Trennschalter.
  • Die Dämpfungseinrichtung kann jedoch auch aus einer Verzöge­rungsschaltung, d.h. einem Zeitglied bestehen, weil übli­cherweise die Anheizphase eines Strahlheizkörpers recht kurz ist und in der Größenordnung von 1 bis 2 Sekunden liegt.
  • Der Vorwiderstand kann ein gesonderter Dämpfungswiderstand sein, der also während des weiteren Betriebes abgeschaltet ist. Dadurch kann der Widerstand, weil er keinen Dauerbe­lastungen ausgesetzt ist, recht hoch belastet und damit klein und einfach ausgeführt sein. Er sollte aber vorzugs­weise im Bereich des Strahlheizkörpers angeordnet sein, um die von ihm erzeugte Wärme einerseits gut abführen zu können und andererseits nutzbringend mit zu verwenden.
  • Insbesondere bei Zweikreis-Strahlheizkörpern, d.h. Strahl­heizkörpern, die mehrere, einzeln schaltbare Heizzonen auf­weisen, beispielsweise zwei zueinander konzentrische Heiz­zonen, ist es auch möglich, die normalerweise als Dauerbe­heizung vorgesehenen Dunkelstrahler als Vorwiderstände über die Dämpfungseinrichtung den Hellstrahlern vorzuschalten. Die Dunkelstrahler könnten jeweils einem anderen Hellstrah­ler vorgeschaltet werden als sie es in ihrer Arbeitsschal­tung sind oder sie könnten auch in anderen Kombinationen geschaltet werden. So könnten beispielsweise die Vorwider­stände beider Heizzonen einem einzelnen Hellstrahler in Rei­he zueinander vorgeschaltet werden oder der Dunkelstrahler der einen Heizzone dem Hellstrahler der anderen.
  • Es Ist zu erkennen, daß die Erfindung bei allen Arten von Strahlungs-Heizkörpern, die einen Hellstrahler beinhalten, zu einer Herabsetzung des Einschaltstromes auf einen zuläs­sigen Wert führt, der ohne die Maßnahmen der Erfindung teil­weise um eine Zehnerpotenz über dem Arbeitsstrom liegen kann und auch wegen seiner Kurzzeitigkeit und seinem stoßartigen Auftreten anderenfalls unzulässige Netzbelastungen herbei­führen würde. Das gilt insbesondere, wenn die Steuerung oder Regelung des Strahlungs-Heizkörpers durch eine Taktung er­folgt, beispielsweise durch einen in Leistungstakten von unterschiedlicher relativer Einschaltdauer arbeitenden Reg­ler oder Schalter.
  • Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfin­dung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteil­hafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ein Ausfüh­rungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge­stellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeich­nungen zeigen:
    • Fig. 1 die schematische Draufsicht auf einen Strah­lungs-Heizkörper nach der Erfindung mit einem Hellstrahler und einem Dunkelstrahler,
    • Fig 2 und 3 Schaltbilder für einen derartigen Strahlheiz­körper,
    • Fig 4 die schematische Draufsicht auf einen Strahl­heizkörper mit zwei Hellstrahler- und zwei Dunkelstrahler-Zonen,
    • Fig. 5 eine Schaltung für einen derartigen Zwei­kreis-Strahlheizkörper,
    • Fig. 6 eine Schaltung eines Zweikreis-Strahlheiz­körpers mit nur einem Vorwiderstand und einem besonderen Dämpfungswiderstand,
    • Fig. 7 eine Schaltung eines derartigen Heizkörpers ohne besonderen Dämpfungswiderstand, und
    • Fig. 8 eine Schaltung eines Strahlheizkörpers mit zwei Hellstrahlern ohne permanente Dunkel­strahler.
  • Fig. 1 zeigt in Draufsicht einen Strahlheizkörper 11, der in einer Blechschale eine schüsselförmige Isolierung 12 auf­weist. Der Rand 13 dieser Isolierung ist dazu bestimmt, an die Unterseite einer Glaskeramik-Kochplatte angedrückt zu werden, so daß der Strahlheizkörper 11 eine kreisförmige Heizzone auf dieser Glaskeramikplatte ausbildet.
  • In der Heizzone 14, die den innerhalb des Randes 13 liegen­den kreisförmigen Raum einnimmt, ist ein Hellstrahler 15 angeordnet, der die Form eines nahezu 360° umfassenden kreisförmigen Rohres hat, dessen beide Enden parallel zuein­ander nach außen geführt sind. Dieses aus Quarz oder Quarz­glas bestehende Rohr Ist an seinen beiden Enden 16 zuge­schmolzen und mit elektrischen Anschlüssen 17 versehen, die mit einer nicht dargestellten, in dem Rohr liegenden, mehr­ fach abgestützten Heizwendel verbunden sind, die aus Wolfram oder einem anderen hochwärmebeständigen elektrischen Wider­standsmaterial besteht. Der Hellstrahler kann auch mehreckig sein oder andere Formen haben. Im dargestellten Beispiel läuft er im Bereich des Außenumfanges der Heizzone um und schafft so in seinem Inneren einen kreisförmigen Bereich, der teilweise mit einem Dunkelstrahler 18 belegt ist. Dieser kann, wie in der EP-A 176 027, auf die hier Bezug genommen wird, beschriebenen Weise aus Drahtwendeln aus üblichem Wi­derstandsmaterial bestehen, die auf dem Boden der Isolierung 12 durch ebenfalls übliche Befestigungsmittel in Zickzack­oder Spiralform verlegt sind.
  • Der Hellstrahler 15 ragt mit seinen Enden 16 durch den Rand 13 hindurch nach außen und ist dort mit elektrischen An­schlüssen 17 versehen. Beide Strahlheizkörper 15 und 18 sind in Abstand von der Glaskeramikplatte angeordnet und der Hellstrahler 15, ggf. von dieser abgestützt, auch in Abstand von der Isolierung 12.
  • Diametral über die gesamte Heizzone 14 verläuft ein stabför­miger Temperaturfühler 19 eines Temperaturbegrenzers 20.
  • In der schematischen Draufsicht nach Fig. 1 ist ein im Be­reich der Heizzone 14 angeordneter Dämpfungswiderstand 21 angedeutet. Es kann sich dabei um einen Widerstand ähnlich einem Dunkelstrahler 18 handeln, der jedoch höher belastet ist. Er kann also bei relativ hohem Widerstandswert in Län­ge, Durchmesser und Anordnung so bemessen sein, daß er im Dauerbetrieb eine ihm an sich nicht zuträgliche Temperatur annehmen würde. Der Dämpfungswiderstand kann auch Teil der Beheizung bzw. in Form eines konventionellen Widerstands­heizelementes des Strahlkörpers sein. Es sind jedoch auch Dämpfungswiderstände geeignet, die eine andere Konfiguration haben, beispielsweise Band-, Schichtwiderstände oder der­gleichen. Es ist auch möglich, dem Dämpfungswiderstand 21 eine thermische Masse zuzuordnen, mit der er wärmeleitend verbunden ist und die die ja an ihm nur stoßweise auftreten­de Erwärmung ableitet und somit vergleichmäßigt. So Ist auch eine Anordnung eines Dämpfungswiderstandes außerhalb des Strahlheizkörpers möglich.
  • Fig. 2 zeigt eine Schaltung des Strahlheizkörpers nach Fig. 1. Der Hellstrahler 15 ist mit dem Dunkelstrahler 18 ständig in Reihe geschaltet und diesem ist zusätzlich noch der Dämpfungswiderstand 21 vorgeschaltet. Die an beiden Sei­ten des Hellstrahlers 15 anliegende Spannung wird von einer Dämpfungsschalteinrichtung 22 überwacht, die im dargestell­ten Beispiel als eine Spannungs-Relaisspule 23 mit einem davon betätigten Schaltkontakt 24 symbolisiert ist. Die Dämpfungseinrichtung besteht also im dargestellten Beispiel aus dem Dämpfungswiderstand 21 und der Dämpfungsschaltein­richtung 22. Der Schaltkontakt 24 kann den Dämpfungswider­stand 21 überbrücken, wenn er geschlossen ist.
  • In eine der Netzzuleitungen 25, 26 ist der Schaltkontakt des Temperaturbegrenzers 20 und ein taktendes Leistungssteuerge­rät 27 eingeschaltet. Dies ist von der Art, wie es üblicher­weise als "Energieregler" bezeichnet wird und besitzt einen Schaltkontakt 28, der in stufenlos einstellbarer Weise von einem Bimetall 29 betätigt wird. Das Bimetall ist von einer Steuerbeheizung 30 beheizt, die parallel zum Strahlheizkör­per angeschlossen ist.
  • Nach Einschalten des Strahlheizkörpers ist der Leistungs­steuerkontakt 28 ebenso geschlossen wie der Kontakt des Tem­peraturbegrenzers 20, während der Kontakt 24 offen ist, weil vorläufig die Spannungsdifferenz auf beiden Seiten des Hell­strahlers gering ist, da sein innerer Widerstand wegen des kalten Glühfadens noch sehr gering ist. Die beiden vorge­schalteten Widerstände 18 und 21 bewirken jedoch, daß der Einschaltstrom trotz des geringen Widerstandes im Hellstrah­ ler 15 auf einen zulässigen Wert begrenzt bleibt. Nach Er­wärmung des Hellstrahlers 15, was normalerweise innerhalb von ca. 2 Sekunden geschieht, steigt sein Widerstand ca. um eine Zehnerpotenz (normalerweise auf das 10- bis 12-fache) an, so daß der von ihm bewirkte Spannungsabfall ebenfalls ansteigt und die Dämpfungsschalteinrichtung wirksam wird, z.B. die Relaisspule 23 anzieht und dadurch den Kontakt 24 schließt. Damit ist der Dämpfungswiderstand 21 überbrückt und es sind lediglich Hell- und Dunkelstrahler 15, 18 in Reihe eingeschaltet. Wenn durch Erwärmung des Bimetalls 29 der Leistungskontakt 28 öffnet, wird die ganze Anordnung stromlos und damit sinkt auch die Spannung an der Schaltein­richtung 22 auf Null, so daß der Kontakt 24 wieder öffnet. Dieses Spiel wiederholt sich bei jedem Takten des Leistungs­steuergerätes 27 und des Temperaturreglers 20.
  • Die Anordnung arbeitet verlustfrei, da die gesamte Wärme im Bereich des Strahlheizkörpers frei wird, und die Dämpfung ist so kurzzeitig und gering, daß sie auch für die Wirksam­keit des Hellstrahlers, der ja dazu bestimmt ist, sich schnell aufzuheizen und Strahlungswärme abzugeben, kaum ins Gewicht fällt.
  • Ein rechnerisches Beispiel verdeutlicht das: Es sei angenom­men, daß in einem Strahlungs-Heizkörper von 2200 W Gesamt­leistung ein Hellstrahler von 1100 W und ein Dunkelstrahler der gleichen Leistung, jeweils bezogen auf den Betriebszu­stand, installiert sei. Der Betriebsstrom beträgt dann bei 220 V 10 A und der Widerstand der Strahler je 11 Ohm, d.h. 22 Ohm in Serie. Während der Temperaturkoeffizient des Wi­derstandes bei dem Dunkelstrahler relativ gering ist und für den Zweck dieser Rechnung vernachlässigt wird, bewirkt der hohe Widerstands-Temperaturkoeffizient des Hellstrahlers einen Abfall des Widerstandes im kalten Zustand auf ein Zehntel bis Zwölftel, so daß, wenn man einen Mittelwert von 1/11 nimmt, der Kalt-Widerstand des Hellstrahlers nur 1 Ohm beträgt. Bei Einschaltung des Hell- und Dunkelstrahlers ohne Dämpfungswiderstand wäre der Gesamtwiderstand 12 Ohm ent­sprechend einem Einschaltstrom von 18,3 A Einschaltstrom (= 4 kW). Auch als kurzzeitiger Spitzenstrom, der darüber hinaus noch, wenn auch in abgeschwächter Form, bei jedem Re­geltakt wieder auftritt, wäre dies unzulässig, vor allem, wenn man bedenkt, daß oft in einem Herd mehrere derartige Strahlheizkörper enthalten sind, deren Einschaltströme unter Umständen auch zusammentreffen können.
  • Bei der Vorschaltung eines Dämpfungswiderstandes 21 von 10 Ohm erhöht sich der Widerstand der Reihenschaltung 15, 18, 21 auf 22 Ohm, was einem Einschaltstrom von 10 A gleich 2200 W entspricht, also nicht höher als der Betriebsstrom ist. Im kalten Zustand nimmt der Heilstrahler anfänglich nur 100 W auf, während der Dunkelstrahler 1100 W und der Dämp­fungswiderstand kurzfristig 1000 W aufnimmt. Nach Bruchtei­len von Sekunden hat sich diese Verteilung schon geändert und durch das Ansteigen des Widerstandes im Hellstrahlungs­heizkörper haben sich die Leistungen der drei Widerstände in kürzester Zeit stabilisiert. Man sieht daran, daß die Auf­heizzeit nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
  • Fig. 3 zeigt eine Schaltung, bei der ein Hellstrahler 15 einem Dunkelstrahler 18 parallelgeschaltet ist. In diesem Falle würden bei dem obengenannten Beispiel der Leistungs­verteilung Hell- und Dunkelstrahler im Betriebszustand je­weils ein Widerstand von 44 Ohm haben, der im kalten Zustand beim Hellstrahler auf 4 Ohm fallen würde, so daß der Hell­strahler im kalten Zustand einen Strom von 55 A gleich ca. 12 kW ziehen würde. Zusammen mit dem Dunkelstrahler wären dies 13 kW, was hochgradig unzulässig wäre. Ein Dämpfungs­widerstand von beispielsweise 40 Ohm würde die Gesamtlei­stung auf 10 A gleich 2200 W begrenzen und etwa die gleichen Aufheizungsverhältnisse schaffen, wie anhand von Fig. 2 be­schrieben.
  • Bei Fig. 3 ist also in dem den Hellstrahler enthaltenden Strang der Dämpfungswiderstand 21 mit dem Hellstrahler in Reihe geschaltet, während der Dunkelstrahler zu diesem Strang parallel liegt. Der Dämpfungswiderstand 21 wird wie­derum von einer Dämpfungsschalteinrichtung 22 überbrückt.
  • Die Verwendung einer Parallel-Schaltung von Hell- und Dun­kelstrahler kann vorteilhaft sein, weil dadurch der Wider­stand der Heizwendel im Heilstrahler höher sein kann, was wegen eines dünneren Glühdrahtes zu Vorteilen in der Produk­tion des Hellstrahlers führen kann. Gleiches gilt auch für den Dunkelstrahler. Auch die Ansprechzeit bis zur Erreichung der vollen Leuchtintensität des Hellstrahlers kann dadurch verringert werden.
  • Es ist strichpunktiert eine Verzögerungsschaltung 31 ange­deutet, die statt der auf Spannung am Hellstrahler anpre­chenden Schalteinrichtung 23 verwendet werden kann und den beim Ausschalten des Stromes geöffneten Schaltkontakt 24 erst nach einer eingestellten Zeit wieder schließt. Als eine solche Zeit könnte die übliche Aufheizzeit von bis ca. 2 Sekunden für den Hellstrahler gewählt werden. Eine solche Verzögerungsschalteinrichtung könnte ein elektronischer oder thermischer Verzögerungsschalter bekannter Bauart sein.
  • Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Zweikreis-Strahlheiz­körper, der bei im übrigen ähnlichem Aufbau wie Fig. 1, eine innere Heizzone 14a und eine äußere Heizzone 14b aufweist, die durch einen Zwischenrand 13a voneinander abgegrenzt sind. In jeder Heizzone liegt ein Hellstrahler 15a, 15b und ein Dunkelstrahler 18a, 18b. Der äußere Hellstrahler kann so ausgebildet sein, das seine Enden 16 zu beiden Seiten der Enden 16 des inneren Hellstrahlers 15a liegen und der Dun­kelstrahler 18b kann die Form eines ggf. an den Austritten der Hellstrahler unterbrochenen Kreisringes haben. Der Dämp­fungswiderstand 21 kann an beliebiger Stelle angeordnet sein, beim Beispiel in der mittleren Heizzone 14a.
  • Die Schaltung nach Fig. 5 zeigt, daß die zur mittleren Heiz­zone l4a gehörende Serien-Schaltung von Hellstrahler 15a und Dunkelstrahler 18a ohne Dämpfungswiderstand vorgesehen ist, während der Dämpfungswiderstand 21 der Heizzone 14b zugeord­net und der Heizwiderstandskombination 15b, 18b in Reihe ­zugeschaltet ist. Eine Dämpfungseinrichtung 22 der bereits vorher schon beschriebenen Art schaltet den Dämpfungswider­stand 21 nach der Anheizphase des Hellstrahlers 15b durch Kurzschließen ab.
  • Die Regelung oder Schaltung kann der anhand von Fig. 2 be­schriebenen gleichen. Es ist jedoch ein nicht dargestellter Zusatzschalter vorgesehen, mit dem der inneren Heizzone, die bei Einschaltung des Strahlheizkörpers stets in Betrieb ist, die äußere Heizzone 14b bei Bedarf zugeschaltet werden kann. Die innere Heizzone hat meist eine kleinere Leistung, so daß hier ggf. die Dämpfung durch die Reihenschaltung des Dunkel­strahlers 18a ausreichen kann, während die äußere Heizzone eine höhere Leistung hat und dementsprechend der-Dämpfungs­widerstand für einen ausreichend geringen Einschaltstrom sorgt. Es ist auch möglich, die gleichzeitigen Einschalt­stromspitzen beider Hellstrahler bei solchen Zweikreis-Heiz­körpern dadurch zu vermeiden, daß eine Verzögerungsschaltung zwischen den beiden Heizzonen 14a, 14b wirksam wird, die selbst bei sofortiger Einschaltung beider Heizzonen diese um eine kurze Zeit, beispielsweise 1 oder 2 Sekunden gegenein­ander versetzt wirksam werden läßt, um die Einschaltstrom­spitzen nicht gleichzeitig wirksam werden zu lassen.
  • Fig. 6 zeigt eine Schaltung eines Zweikreis-Strahlheizkör pers, bei der nur der inneren Heizzone 14a ein Dunkelstrah­ler 18a in Reihe zum Hellstrahler 15a zugeordnet ist, wäh­ rend die äußere Heizzone 14b nur einen Hellstrahler 15b ent­hält, dem jedoch ein Dämpfungswiderstand 21, der in der be­schriebenen Weise geschaltet wird, zugeordnet ist.
  • Fig 7 zeigt eine Ausführung der gleichen Art, bei der je­doch kein gesonderter Dämpfungswiderstand vorhanden ist, sondern der Dunkelstrahler 18c der inneren Heizzone 14a beim Einschalten beiden Hellstrahlern 15a und 15b vorgeschaltet wird.
  • Als Dämpfungsschaltung ist hier eine elektronische Dämp­fungsschaltung angedeutet, die gegenüber einem Relais mit Spannungsspule bevorzugt ist, weil hier mit Sicherheit even­tuelle Flatter-Erscheinungen im Schaltbereich durch eine entsprechend stabile Schwellwert-Schaltung vermieden werden können. Derartige elektronische Schaltungen sind allgemein bekannt. Sie können so ausgelegt werden, daß nach einmaligem Ansprechen (Überschreitung des Spannungs-Schwellwertes) eine Ausschaltung erst wieder erfolgt, nachdem der gesamte Strang spannungsfrei geschaltet ist. Dies kann mit einem Zusatz­schalter geschehen, wie er in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen 35a dargestellt ist. Die Funktion dieses Zusatzschalters könnte auch vom Kontakt des Leistungssteuergerätes übernom­men werden. Eine elektronische Schwellwert-Schalteinrichtung 22 kann auch auf andere Kriterien ansprechen als die Span­nungsdifferenz am Hellstrahler oder die Zeit. Es wäre bei­spielsweise auch eine Schalteinrichtung denkbar, die die Dämpfungseinrichtung in Abhängigkeit von dem unmittelbaren Effekt der Hellstrahler betätigt, nämlich seiner Lichtaus­strahlung. In diesem Falle könnte die Einrichtung von einer Fotodiode oder ähnlichem gesteuert werden. Obwohl die Dämp­fungsschalteinrichtung zum einzelnen Strahlheizkörper ge­hört, ist sie jedoch vorzugsweise (bis auf den Dämpfungswi­derstand) außerhalb des Strahlheizkörpers, beispielsweise an seinem äußeren oder anderen Stellen des Kochgerätes angeord­net. Im Falle der Fig. 7 betätigt die Dämpfungsschaltein­ richtung 22 einen Kontakt 24, der als Umschaltkontakt ausge­bildet ist und den Leitungszweig der äußeren Heizzone 14b gleichzeitig unterbricht, wenn sie den Hellstrahler 15b in der beschriebenen Weise in den Leitungszweig der inneren Heizzone 14a einschaltet.
  • Fig. 8 zeigt eine Ausführung, bei der bei zwei Hellstrahlern 15a, 15b nur ein Dämpfungswiderstand 21 vorhanden ist, der beiden Hellstrahlern vorgeschaltet ist und von einer Ein­richtung 22 wie der anhand von Fig. 7 beschriebenen über­brückt werden kann. Die Leistungssteuerung erfolgt wiederum mit einem taktenden Leistungssteuergerät 27, das, wie be­reits erwähnt, zusätzlich einen Kontakt 35a betätigen kann, der beim Zuschalten des äußeren Heizkreises kurzzeitig die gesamte Schaltung spannungsfrei macht und dadurch den in der Dämpfungsschalteinrichtung enthaltenen Schwellwert-Schalter wieder neu aktiviert. Diese Abschaltung könnte auch durch den manuellen Schalter 35 vorgenommen werden. Über den Schalter 33 wird die äußere Heizzone bei Bedarf zugeschal­tet. Die elektronische Schalteinrichtung 22 wird dadurch auch bei der Zuschaltung des Hellstrahlers 15b zum bereits betriebenen Hellstrahler 15a wirksam, so daß dann kurzfri­stig der Dämpfungswiderstand 21 nochmals eingeschaltet wird. Vorteilhaft ist auch, daß durch die Dämpfungseinrichtung der optische Effekt des Hellstrahlers, insbesondere auch bei der taktenden Regelung, etwas gemildert wird.

Claims (10)

1. Strahlungs-Heizkörper, insbesondere für Glaskeramik-­Kochplatten, mit einem elektrischen Hellstrahler (15) und wenigstens einem Vorwiderstand (18), gekennzeichnet durch eine zeitweise wirksame Dämpfungseinrichtung (21, 22, 18c) für die Beaufschlagung des Hellstrahlers (15).
2. Strahlungs-Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß eine Dämpfungsschalteinrichtung (22) den Vorwiderstand (18, 21) während der Anheizphase des Hellstrahlers (15) diesem zuschaltet.
3. Strahlungs-Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschalteinrichtung (22) den Vorwiderstand (18, 21) nach Erwärmung des Hell­strahlers (15) selbsttätig ausschaltet.
4. Strahlungs-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs­schalteinrichtung (22) in Abhängigkeit von dem Span­nungsabfall am Hellstrahler (15) wirksam ist und insbe­sondere eine auf den Spannungsabfall ansprechende Schwellwert-Schalteinrichtung enthält.
5. Strahlungs-Heizkörper nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Schwellwert-Schalteinrichtung eine bei Erreichen einer Soll-Spannung auslösende, vorzugs­weise elektronische Schaltung ist, die vorteilhaft durch Abschalten der Spannung wieder aktivierbar ist, wozu insbesondere in einem Schalt- oder Regelorgan für den Strahlheizkörper (11) ein Trennschalter (35) vorge­sehen ist.
6. Strahlungs-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs­einrichtung eine Verzögerungsschaltung enthält.
7. Strahlungs-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwider­stand ein gesonderter Dämpfungswiderstand (21) ist, der vorzugsweise im Bereich des Strahlheizkörpers (11) an­geordnet ist.
8. Strahlungs-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwider­stand einem mit dem Hellstrahler (15) ggf. dauerhaft in Reihe geschalteten Dunkelstrahler (18) vorgeschaltet ist und/oder aus dem Dunkelstrahler (18) besteht.
9. Strahlungs-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs­einrichtung bei jedem Einschaltvorgang des Hellstrah­lers (15), insbesondere auch bei jedem Takten eines taktenden Leistungssteuergerätes (27) und/oder des Temperaturwächters (20) wirksam ist.
10. Strahlungs-Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Strah­lungs-Heizkörper (11) mit mehreren Hellstrahlern (15a, 15b), die vorzugsweise in unterschiedlichen Heizzonen (14a, 14b) angeordnet sind, ein oder mehrere Vorwider­stände (18, 21) wahlweise unterschiedliche und/oder beiden Hellstrahlern (15a, 15b) vorschaltbar sind, wo­bei insbesondere ein beispielsweise einer inneren Heiz­zone (14a) zugeordneter, mit einem inneren Hellstrahler (15a) in Reihe geschalteter Dunkelstrahler durch die Dämpfungsschalteinrichtung in der Anheizphase, ggf. zusätzlich einem Hellstrahler (15b) einer beispielswei­se äußeren Heizzone (l4b) als Dämpfungswiderstand vor­schaltbar ist.
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