EP1072844A2 - Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer abgeschalteten Wärmequelle - Google Patents

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EP1072844A2
EP1072844A2 EP00113970A EP00113970A EP1072844A2 EP 1072844 A2 EP1072844 A2 EP 1072844A2 EP 00113970 A EP00113970 A EP 00113970A EP 00113970 A EP00113970 A EP 00113970A EP 1072844 A2 EP1072844 A2 EP 1072844A2
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EP
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ptc
heat
circuit arrangement
switching
warning
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EP00113970A
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Henno Schotten
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Diehl AKO Stiftung and Co KG
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/0252Domestic applications
    • H05B1/0258For cooking
    • H05B1/0261For cooking of food
    • H05B1/0266Cooktops
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24CDOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00Details
    • F24C15/10Tops, e.g. hot plates; Rings
    • F24C15/102Tops, e.g. hot plates; Rings electrically heated
    • F24C15/106Tops, e.g. hot plates; Rings electrically heated electric circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for displaying the residual heat Heat source after switching off the electrical heat generator according to the generic term of claim 1.
  • Such a circuit arrangement is disclosed by DE 33 02 740 A1.
  • This known circuit arrangement for displaying residual heat in particular a kitchen hob of a kitchen stove, contains a ceramic thermistor and, in thermal coupling with it, an electromechanical or electronic thermal switch.
  • a voltage warning element for example a light indicator, is provided via the thermal switch.
  • a resistor is additionally set up, which is in series with the thermistor when the thermal switch is closed, and the series circuit comprising the cold switch and the resistor is connected in parallel with the warning element.
  • This circuit arrangement described in DE 33 02 740 A1 is based on a generally known circuit arrangement which is already on the market and in which the time delay of a PTC thermistor is used.
  • PTC thermistors in this sense which are also referred to as PTC resistors or PTC elements, consist of a ceramic body made of ferroelectric material.
  • Such ceramic PTC thermistors are extensively described in the technical literature and with regard to all properties.
  • DE 197 31 164 A1 discloses a self-regulating heating element which consists of a composite material made of small elements of electrically conductive ceramic material with a positive temperature coefficient of electrical resistance and a material filling the remaining space with an adapted electrical resistance. By the way, PTC "stands for Positive temperature coefficient.
  • the electrical heat generator by operating a main switch with a voltage of 220 V AC powered.
  • the PTC thermistor flows through and heats up to a desired temperature. This temperature is chosen so that the thermal switch is closed, so that the warning element indicates when the heat source is hot.
  • the PTC thermistor serves furthermore for rapid heating of metal bodies, which act as heat stores can serve. In this way, the thermal switch is either directly from PTC thermistor or heated by the metal bodies and actuated.
  • the invention according to DE 33 02 740 A1 for simplification went the way to provide additional resistance, which when closed Thermal switch to the PTC thermistor in series and the series connection off PTC thermistor and resistance to the warning element is connected in parallel.
  • the advantage of the invention is that the residual heat indicator according to the invention technically particularly simple and therefore inexpensive directly through a PTC element is controlled.
  • a PTC resistor changes its resistance value at a so-called switching temperature very quickly. So the PTC resistance increases for example, at a temperature of 30 ° C by three orders of magnitude on.
  • the switching temperature is determined by the chemical composition of the sintered PTC body.
  • the radiant heater as a heat generator is coupled to the PTC resistor, which in turn is parallel to a warning device, for example an optical or acoustic warning device. So long as the temperature of the PTC resistor below its switching temperature is low impedance. This short-circuits the warning device and cannot give a warning signal.
  • the PTC resistor Once the PTC resistor is above its thermal Coupling reaches the switching temperature, it quickly becomes high-resistance.
  • the warning device is no longer short-circuited and can give a warning signal, for example in the form of a glowing glow lamp. Because the series resistor the warning device is relatively high-resistance, the flowing through it The PTC resistor does not flow through its self-heating in one keep the so-called HOT condition. With appropriate cooling of the heat generator the PTC resistance becomes low, so that the warning display again goes out.
  • 1 is a heat generator, for example a Radiant heater for the hob of an electric stove called.
  • This Heat generator 1 is thermally coupled to a PTC element 2, which by the dashed multiple lines is shown.
  • the PTC element 2 is parallel to a glow lamp 4, which is used as a warning device.
  • glow lamps discharge lamps
  • optical display elements such as Light emitting diodes (LED), mechanically under the influence of the applied voltage adjustable indicators or light bulbs can be used.
  • LED Light emitting diodes
  • the PTC element 2 now has a predetermined switching temperature. As long as that Temperature of the heat generator 1 below the switching temperature of the PTC element 2, the PTC element 2 is low-resistance. This is in this Switching state depending on the radiated heat from the heat generator 1 the warning element 4 is short-circuited and therefore cannot light up or do not emit an acoustic warning tone. If the temperature of the heat generator rises, which, for example, in the case of radiant heaters for cooking stoves, is very difficult high temperatures can be recognized by clearly visible glow, among such However, the PTC element can no longer be seen at high temperatures 2 via its thermal coupling the intended or predetermined Switching temperature. As a result, the PTC element 2 immediately becomes high-resistance.
  • the optical Display 4 is no longer short-circuited and can in the event of a Glow lamp or a light emitting diode light up.
  • This lighting up means for the operator or for people present at random and above all also for children, that the radiant heater or the hotplate is another one high temperature, which can lead to burns or when touched can lead to technical errors.
  • the series resistor 5 connected to the optical warning element 4 is proportional high impedance, so that the current flowing through it the PTC element 2 cannot keep in the HOT state by self-heating.
  • the Temperature limiter for radiant heating is also particularly easy to use only one contact can be formed. This allows its size to be space-saving being held.

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Abstract

Es wird eine weiter vereinfachte Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach Abschalten eines elektrischen Wärmeerzeugers (1), beispielsweise eines Strahlungsheizkörpers für elektrische Kochherde oder für Bügeleisen, vorgestellt, bei welcher ein Kaltleiter (2) direkt als Schaltelement eingesetzt ist und ein optisches oder akustisches Warnelement (4) steuert. Dabei liegt der Kaltleiter (2) mit entsprechender Schalttemperatur parallel zum Warnelement (4) und schließt dieses im Zustand unterhalb der Schalttemperatur kurz.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach Abschalten des elektrischen Wärmeerzeugers nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE 33 02 740 A1 offenbart. Diese bekannte Schaltungsanordnung zur Anzeige von Restwärme, insbesondere einer Küchenmulde eines Küchenherdes, enthält einen keramischen Kaltleiter und in thermischer Kopplung mit ihm einen elektromechanischen oder elektronischen Thermoschalter. Über den Thermoschalter ist ein an Spannung liegendes Warnelement, beispielsweise eine Leuchtanzeige, vorgesehen. Ferner ist zusätzlich ein Widerstand eingerichtet, der bei geschlossenem Thermoschalter zum Kaltleiter in Reihe liegt, und wobei die Reihenschaltung aus Kaltschalter und Widerstand zum Warnelement parallel geschaltet ist. Diese in der DE 33 02 740 A1 beschriebene Schaltungsanordnung geht von einer allgemein bekannten und bereits auf dem Markt befindlichen Schaltungsanordnung aus, bei welcher die Zeitverzögerung eines Kaltleiters ausgenutzt wird. Kaltleiter in diesem Sinne, die auch als PTC-Widerstände oder PTC-Elemente bezeichnet werden, bestehen aus einem keramisch hergestellten Körper aus ferroelektrischem Material. Derartige keramische Kaltleiter sind in der Fachliteratur in umfangreichem Maße und hinsichtlich sämtlicher Eigenschaften eingehend beschrieben. So ist durch die DE 197 31 164 A1 ein selbstregelndes Heizelement offenbart, welches aus einem Verbundwerkstoff aus kleinen Elementen von stromleitendem Keramikmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und einem den übrigen Raum füllenden Material mit angepaßtem elektrischen Widerstand besteht.
Figure 00010001
PTC" steht im übrigen für Positiver Temperatur-Coeffizient.
Bei der aus der Praxis bekannten Schaltungsanordnung wird der elektrische Wärmeerzeuger durch Betätigen eines Hauptschalters mit einer Spannung von 220 V Wechselstrom versorgt. Gleichzeitig wird bei Betätigen des Hauptschalters der Kaltleiter von Strom durchflossen und erwärmt sich auf eine gewünschte Temperatur. Diese Temperatur ist so gewählt, daß der Thermoschalter geschlossen wird, so daß das Warnelement anzeigt, wenn die Wärmequelle heiß ist. Der Kaltleiter dient fernerhin zu einer schnellen Aufheizung von Metallkörpern, die als Wärmespeicher dienen können. Auf diese Weise wird der Thermoschalter entweder direkt vom Kaltleiter oder aber von den Metallkörpern erwärmt und damit betätigt.
Da der auf dem Markt befindliche Restwärmeanzeiger wegen der durch die Abkühlung bedingten Zeitverzögerung eines keramischen Kaltleiters relativ große Abmessungen erfordert, ist die Erfindung nach der DE 33 02 740 A1 zur Vereinfachung den Weg gegangen, einen zusätzlichen Widerstand vorzusehen, der bei geschlossenem Thermoschalter zum Kaltleiter in Reihe und die Reihenschaltung aus Kaltleiter und Widerstand zum Warnelement parallel geschaltet ist.
Die DE 33 02 740 A1 wie auch die auf dem Markt befindlichen Schaltungsanordnungen gehen grundsätzlich von einem durch den Kaltleiter beaufschlagten Thermoschalter für das Warnelement aus.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach Abschalten des elektrischen Wärmeerzeugers weiterhin zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäße Restwärmeanzeige technisch besonders einfach und damit kostengünstig direkt durch ein PTC-Elemente gesteuert wird. Ein solcher PTC-Widerstand ändert seinen Widerstandswert bei einer sogenannten Schalttemperatur sehr schnell. So steigt der PTC-Widerstand beispielsweise bei einer Temperatur von 30°C bereits um drei Zehnerpotenzen an. Die Schalttemperatur wird durch die chemische Zusammensetzung des gesinterten PTC-Körpers definiert. Der Strahlungsheizkörper als Wärmeerzeuger ist mit dem PTC-Widerstand gekoppelt, der seinerseits parallel zu einer Warneinrichtung, beispielsweise einer optischen oder akustischen Warneinrichtung liegt. So lange die Temperatur des PTC-Widerstandes unterhalb seiner Schalttemperatur liegt, ist er niederohmig. Dadurch wird die Warneinrichtung kurzgeschlossen und kann kein Warnsignal abgeben. Sobald der PTC-Widerstand über seine thermische Kopplung die Schalttemperatur erreicht, wird er sehr schnell hochohmig. Die Warneinrichtung ist dadurch nicht mehr kurzgeschlossen und kann ein Warnsignal, beispielsweise in Form einer aufleuchtenden Glimmlampe abgeben. Da der Vorwiderstand der Warneinrichtung verhältnismäßig hochohmig ist, kann der durch ihn fließende Strom den PTC-Widerstand nicht durch seine Eigenerwärmung in einem sogenannten HEISS-Zustand halten. Bei entsprechender Abkühlung des Wärmeerzeugers wird der PTC-Widerstand niederohmig, so daß die Warnanzeige wieder erlischt.
Der besondere Vorteil dieser erfinderischen Schaltungsanordnung liegt darin, daß ein Thermoschalter nicht mehr benötigt wird. Allein durch seinen entsprechend wechselnden Widerstandswert wird der PTC-Widerstand selbst zum Schalter und beeinflußt die Warneinrichtung.
In der einzigen Figur ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt.
In der Schaltungsanordnung ist mit 1 ein Wärmeerzeuger, beispielsweise ein Strahlungsheizkörper für die Kochmulde eines Elektroherdes bezeichnet. Dieser Wärmeerzeuger 1 ist mit einem PTC-Element 2 thermisch gekoppelt, was durch die gestrichelten Mehrfachlinien dargestellt ist. Das PTC-Element 2 liegt parallel zu einer Glimmlampe 4, die als Warneinrichtung eingesetzt ist. Anstelle der Glimmlampen (Entladungslampen) sind auch optische Anzeigeelemente, wie z.B. Leuchtdioden (LED), mechanisch sich unter dem Einfluß der anliegenden Spannung verstellende Schauzeichen oder auch Glühlampen einsetzbar. Ferner ist es denkbar, daß zusätzlich oder anstelle der optischen Anzeigeelemente auch akustische Anzeigeelemente eingesetzt werden können.
Das PTC-Element 2 besitzt nun eine vorgegebene Schalttemperatur. So lange die Temperatur des Wärmeerzeugers 1 unterhalb der Schalttemperatur des PTC-Elementes 2 liegt, ist das PTC-Element 2 niederohmig. Dadurch ist in diesem Schaltzustand in Abhängigkeit von der abgestrahlten Wärme des Wärmeerzeugers 1 das Warnelement 4 kurzgeschlossen und kann demzufolge nicht leuchten bzw. keinen akustischen Warnton abgeben. Bei erhöhter Temperatur des Wärmeerzeugers, was beispielsweise bei Strahlungsheizkörpern für Kochherde nur bei sehr hohen Temperaturen durch deutlich sichtbares Glühen erkennbar ist, unter solchen hohen Temperaturen jedoch optisch nicht mehr zu sehen ist, erreicht das PTC-Element 2 über seine thermische Kopplung die vorgesehene bzw. vorgegebene Schalttemperatur. Dadurch wird das PTC-Element 2 sofort hochohmig. Die optische Anzeige 4 ist nun nicht mehr kurzgeschlossen und kann im Falle einer Glimmlampe oder einer Leuchtdiode aufleuchten. Dieses Aufleuchten bedeutet für die Bedienungsperson oder für zufällig anwesende Personen und vor allen Dingen auch für Kinder, daß der Strahlungsheizkörper bzw. die Kochplatte noch eine so hohe Temperatur aufweist, die zu Verbrennungen führen oder bei Berührung auch zu technischen Fehlern führen kann.
Der zum optischen Warnelement 4 geschaltete Vorwiderstand 5 ist verhältnismäßig hochohmig, so daß der durch ihn hindurchfließende Strom das PTC-Element 2 nicht durch Eigenerwärmung in den HEISS-Zustand halten kann.
Bei Abkühlung des Wärmeerzeugers bzw. des Strahlungsheizkörpers 1 wird das PTC-Element 2 wieder niederohmig, wodurch das optische Warnelement wieder kurzgeschlossen ist und die Anzeige dadurch erlischt.
Bei der Nutzung der vorstehend beschriebenen einfachen HEISS-Anzeige kann der Temperaturbegrenzer für die Strahlungsbeheizung zusätzlich besonders einfach mit nur einem Kontakt ausgebildet werden. Dadurch kann seine Baugröße platzsparend gehalten werden.

Claims (3)

  1. Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach Abschalten eines elektrischen Wärmeerzeugers (1), insbesondere der Restwärme einer Kochmulde (Strahlungsheizkörper) eines elektrischen Kochherdes, mit einem keramischen Kaltleiter (PTC-Element 2) und einem Warnelement (4),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kaltleiter (2) selbst als Schaltelement ausgebildet ist und das Warnelement (4) in Abhängigkeit von seiner Schalttemperatur steuert.
  2. Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das PTC-Element (2) mit entsprechend vorgegebener Schalttemperatur parallel zum Warnelement (4) liegt und das Warnelement unterhalb der Schalttemperatur kurzschließt.
  3. Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Vorwiderstand (5) des Warnelementes (4) so hochohmig ist, daß der durch ihn fließende Strom das PTC-Element (2) nicht durch Eigenerwärmung in einem HEISS-Zustand hält.
EP00113970A 1999-07-30 2000-07-01 Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer abgeschalteten Wärmequelle Withdrawn EP1072844A3 (de)

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