ES2178337T5 - Placas de campo de coccion controladas con un sensor dispuesto debajo de las placas. - Google Patents
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Abstract
Campo de cocción controlado con sensor con una placa de campos de cocción, especialmente de vitrocerámica o de vidrio, con al menos una zona de cocción, que se puede calentar por medio de un elemento calefactor dispuesto debajo de la capa de campos de cocción, así como con una unidad sensora de radiación térmica, dispuesta debajo de la placa de campos de cocción y dirigida hacia su lado inferior en la región de una mancha de medición delimitada en la superficie, que está en conexión con una unidad de control para la regulación de la potencia calefactora, caracterizado porque el valor del grado de transmisión de la placa del campo de cocción (2) al menos en la región de la mancha de medición (18), al menos en la región de medición espectral de la unidad sensora de radiación térmica (19) es inferior al 30 %, con preferencia inferior al 10 % y en particular aproximadamente 0 %.
Description
Placas de campo de cocción controladas con un
sensor dispuesto debajo de las placas.
La presente invención se refiere a un campo de
cocción controlado con sensor con una placa de campos de cocción,
especialmente de vitrocerámica o de vidrio, con al menos una zona de
cocción, que se puede calentar por medio de un elemento calefactor
dispuesto debajo de la capa de campos de cocción, así como con una
unidad sensora de radiación térmica, dispuesta debajo de la placa
de campos de cocción y dirigida hacia su lado inferior en la región
de una mancha de medición delimitada en la superficie, que está en
conexión con una unidad de control para la regulación de la
potencia calefactora.
Se conoce por la publicación GB 2 072 334 A un
campo de cocción de este tipo, donde debajo de la placa de campos
de cocción está prevista una disposición de reflector parabólico. La
disposición de reflector acumula la radiación térmica irradiada
desde el lado inferior del fondo de una cazuela depositada sobre la
placa de campos de cocción y calentada por medio del elemento
calefactor y la transmite a través de una línea de conexión óptica
conectada hacia un fotodiodo sensible a infrarrojos. La radiación
térmica detectada de esta manera es utilizada como señal para la
regulación de la potencia calefactora del elemento calefactor.
El cometido de la invención es garantizar con
suficiente exactitud la regulación de la potencia calefactora,
independientemente cazuela, en un campo de cocción controlado por
sensor según el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.
Según la invención, esto se consigue porque el
valor del grado de transmisión de la placa del campo de cocción (2)
al menos en la región de la mancha de medición (18), al menos en la
región de medición espectral de la unidad sensora de radiación
térmica (19) es inferior al 30%, con preferencia inferior al 10% y
en particular aproximadamente 0%. Debido al valor seleccionado
reducido del grado de transmisión del material de la placa de
campos de cocción, se asegura que la influencia perturbadora, porque
es desconocida, de la radiación térmica irradiada por el fondo de
la cazuela en dirección a la placa de campos de cocción y, por lo
tanto, sobre el sensor de radiación térmica sea reducida. Esto es
especialmente importante porque el valor del grado de emisión de la
parte inferior del fondo de la cazuela oscila típicamente entre 20 y
90% en función del tipo de la cazuela de cocción. Por lo tanto,
según la invención se asegura que el sensor de radiación térmica
reciba esencialmente hasta exclusivamente la radiación térmica
irradiada desde el lado inferior de la placa de campos de
cocción.
Para poder conseguir una sensibilidad de
medición suficiente del campo de cocción controlado por sensor,
según la invención, el grado de emisión del lado inferior de la
placa de campos de cocción al menos en la región de la mancha de
medición al menos en la región de medición espectral de la unidad
sensora de radiación térmica es al menos 60%, especialmente mayor
de 90%. La exactitud de medición según la invención es al menos
suficiente para poder realizar procesos de asado y de fritura con
resultados de fermentación satisfactorios. Para el incremento de la
exactitud del sistema controlado por sensor es conveniente utilizar
cazuelas o bien sartenes con fondo lo más liso posible y, por lo
tanto, que se apoya con superficie grande sobre el lado superior de
la Placa de campos de cocción.
Con poco gasto se puede realizar una mancha de
medición con propiedades de transmisión y de emisión adecuadas,
cuando la placa de campos de cocción está provista en su lado
inferior en la región de la mancha de medición con una capa de
emisión oscura, especialmente negra. Los valores de transmisión y de
emisión, respectivamente, son entonces esencialmente constantes,
por una parte, independientemente de las dispersiones de fabricación
y, por otra parte, durante la duración de vida útil de la placa de
campos de cocción a pesar de su envejecimiento. Además, los valores
son entonces también independientes de las propiedades del material
de la placa de campos de cocción e independientes del fabricante y
de la tonalidad del color.
Un tamaño adecuado de la mancha de medición se
mueve entre aproximadamente 1 y 4 cm^{2}. De esta manera, se
asegura que, por una parte, la mancha de medición no sea demasiado
grande, lo que perjudicarla un resultado de fermentación uniforme
en la sartén o bien en la cazuela. Por otra parte, la mancha de
medición tampoco puede ser demasiado pequeña, para que las
influencia de la radiación térmica del fondo de la cazuela sobre la
vitrocerámica se mantenga suficientemente grande. En el caso de una
extensión superficial demasiado pequeña de la mancha de medición,
su temperatura detectada, a pesar de la conductividad térmica
reducida, por ejemplo, del vidrio o de la vitrocerámica, es
esencialmente exclusivamente dependiente de la temperatura de la
vitrocerámica en el entorno de la mancha de medición. No obstante,
el objeto del campo de cocción según la invención es sacar
conclusiones sobre la temperatura del recipiente de fermentación
depositado sobre la placa de campos de cocción y calentado sobre
ella y regularla, respectivamente.
Según una forma de realización preferida, la
unidad sensora de radiación térmica presenta un filtro especial,
cuya superficie de paso espectral está esencialmente entre
aproximadamente 4 y 8 \mum. En esta región, tanto el valor del
grado de transmisión como también el del grado de reflexión media
del material de la placa de campos de cocción en placas de campos
de cocción de vitrocerámica típicas es suficientemente reducido. De
ello se deduce en esta región de longitudes de onda un grado de
emisión alto del lado inferior de la placa de campos de cocción y
unido con ello una sensibilidad y exactitud de medición altas.
Alternativamente, la región de paso espectral puede estar
típicamente también entre aproximadamente 10 a 20 \mum. También en
esta región, el valor del grado de transmisión con un material de
vitrocerámica típico es aproximadamente 0% y el del grado de
reflexión es claramente menor que en las regiones de longitudes de
onda vecinas a ambos lados. La selección de un filtro espectral
adecuado depende especialmente de su precio así como de la
sensibilidad o bien de la exactitud de medición y de regulación del
campo de cocción controlado por sensor que se pueden alcanzar en la
región de longitudes de onda respectiva.
Según la invención, en el lado inferior de la
placa de campos de cocción en la región de la mancha de medición
está dispuesta una caja de medición, en la que la unidad sensora de
radiación térmica está dirigida sobre la mancha de medición de la
placa de campos de cocción. Esta medida asegura que la influencia de
la temperatura de la mancha de medición a través del elemento
calefactor que irradia la radiación térmica se reduzca en gran
medida o se excluya. En este caso, es especialmente favorable que la
caja de medición se apoye lo más herméticamente posible en el lado
inferior de la placa de campos de medición, así como que el canal de
radiación en la caja de medición esté lo mejor aislado posible del
espacio fuera de la caja de medición.
Para conseguir una distribución del calor lo más
uniforme posible en el fondo de la cazuela y en la placa de campos
de cocción y con ello una alta exactitud de medición, el elemento
calefactor rodea de una manera más ventajosa esencialmente por
todos los lados la caja de medición y, por lo tanto, la mancha de
medición.
Según una forma de realización preferida, una
unidad de cálculo del campo de cocción calcula, a partir de la
señal de la unidad sensora de radiación térmica y de datos
característicos del campo de cocción depositados en una unidad de
memoria, la temperatura del fondo de un recipiente de cocción
caliente, depositado sobre la placa de campos de cocción y la
transmite a la unidad de control para la regulación de la potencia
calefactora. A partir de conocimientos obtenidos en ensayos de
laboratorio se pueden obtener índices típicos para la relación de
la señal de medición de la unidad sensora con la temperatura
reinante en el fondo de la cazuela. Éstos son depositados en la
unidad de memoria y son combinados de una manera adecuada durante el
proceso de fermentación con la señal de medición de la unidad
sensora de radiación térmica. A partir de la temperatura del fondo
depositada a partir de ello se determinan entonces de nuevo señales
de ajuste para la potencia calefactora del elemento calefactor
correspondiente. La exactitud del sistema se puede elevar
especialmente en el caso de recipientes de fermentación de
superficie grande, como por ejemplo sartenes de asar, cuando se
utilizan al menos dos unidades sensoras de radiación térmica.
Además, es conveniente realizar una unidad de reconocimiento de la
cazuela conocida o utilizar las señales de medición de la unidad
sensora de radiación térmica para el reconocimiento de la
cazuela.
A continuación se describen dos ejemplos de
realización del campo de cocción controlado por sensor según la
invención con la ayuda de representaciones esquemáticas.
En este caso:
La figura 1 muestra en una representación en
sección el campo de cocción con cazuela colocada encima según el
primer ejemplo de realización.
La figura 2 muestra las curvas del grado de
transmisión y del grado de reflexión de una placa de campo de
cocción de vitrocerámica en la región de longitudes de onda que
interesan.
La figura 3 muestra en sección en una vista
desde arriba la disposición del elemento calefactor en la región de
la caja de medición de la unidad sensora de radiación térmica.
La figura 4 muestra un diagrama de bloques de
las unidades esenciales de regulación del campo de cocción
controlado por sensor, y
La figura 5 muestra en sección la región debajo
de la placa del campo de cocción en la región de la mancha de
medición según el segundo ejemplo de realización en una
representación en sección según la figura 1.
Un campo de cocción 1 presenta una placa de
campo de cocción 3 de material vitrocerámico, sobre cuyo lado
superior están marcadas zonas calentables con una ayuda de una
impresión decorativa (figura 1). A estas zonas están asociadas,
debajo de la placa de campos de cocción 3, respectivamente,
cazoletas de cuerpos calefactores 5 correspondientes metálicos,
conocidos en sí. Éstos están impresos en el lado inferior de la
placa de campos de cocción 3 por con la ayuda de medios auxiliares
no mostrados, conocidos en sí. La cazoleta de cuerpo calefactor 5
presenta en el lado inferior del fondo así como en el lado de la
periferia un perfilado de cuerpo calefactor 7. En éste o bien sobre
este perfilado está retenido un conductor calefactor por radiación 9
conocido en sí que, durante la alimentación con corriente
eléctrica, emite radiación térmica especialmente en dirección al
lado inferior de la placa de campos de cocción 3. Por encima de la
cazoleta de cuerpo calefactor 5 o bien del conductor calefactor por
radiación 9 está depositada una sartén 11 sobre el lado superior de
la placa de campos de cocción 3. Entre el lado inferior del fondo
de la sartén 11 y el lado superior de la placa de campos de cocción
3 está presente típicamente un intersticio de aire reducido 13. El
grado de emisión \varepsilon del lado inferior del fondo de la
cazoleta 11 es, en el caso de cazoletas de acero noble, típicamente
de aproximadamente 10 a 20% y en el caso de fondos de cazoleta
esmaltados negros aproximadamente 80 a 90%. En la región debajo del
fondo de la sartén 11 está prevista una caja de medición 15 de forma
tubular, cuyo lado frontal superior se apoya herméticamente en el
lado inferior de la placa de campos de cocción 3. El diámetro de la
caja de medición es aproximadamente de 1 a 2 cm. La caja de
medición 15 está provista con medios de aislamiento adecuados para
la protección térmica de la disposición de medición descrita a
continuación especialmente con respecto al conductor térmico 9.
Además, la caja de medición 15 presenta una capa de reflexión en su
lado periférico interior, para la elevación de la sensibilidad de
la disposición de medición descrita a continuación. La superficie
circular delimitada por la caja de medición 15 sobre el lado
inferior de la placa de campos de cocción 3 sirve como mancha de
medición 18 de la disposición de medición. En el extremo de la caja
de medición 15 opuesto a la mancha de medición 18 está dispuesto un
sensor de infrarrojos 19 sensible a la radiación térmica. Delante
de este sensor está conectada una óptica de infrarrojos 21 con un
filtro espectral, cuya región de paso espectral está entre
aproximadamente 5 y 8 \mum. A través de una abertura de pantalla
23 en el fondo de la caja de medición 15 está dirigido el sensor
infrarrojo19 sobre la mancha de medición 18 de la placa de campos de
cocción 3. Para la protección del sensor de infrarrojos 19, en la
abertura de la pantalla 23 está colocada una ventana de sensor 25
adecuada. Para la refrigeración del sensor de infrarrojos 19, éste
se asienta en un tubo de canal de refrigeración del fondo de la
cazoleta del cuerpo calefactor 5, al que se alimenta, en caso
necesario, aire de refrigeración (flechas de aire de
refrigeración). Además, entre la cazoleta del cuerpo calefactor 5 y
el aislamiento del cuerpo calefactor 7 está previsto un canal de
refrigeración 27. De esta manera, se asegura que no se exceda la
temperatura admisible de funcionamiento permanente del sensor
infrarrojo 19 de aproximadamente 100 a 120ºC (figura 1).
El grado de transmisión de la placa de campos de
cocción de vitrocerámica presenta en la región de medición
espectral del sensor de infrarrojos, definida por el filtro
espectral, de aproximadamente 5 a 8 \mum según la figura 2 un
grado de transmisión \tau de aproximadamente 0%. Esto significa
que la radiación térmica irradiada por el fondo de la cazoleta 11
no pueda llegar directamente a través de la placa de campos de
cocción 3 hacia el sensor de infrarrojos 19. El fondo de la
cazoleta 11 solamente puede calentar la placa de vitrocerámica 3 a
través de la conducción de calor y la radiación térmica. Esta placa
irradia ahora, con un grado de emisión medio \varepsilon (= 1 -
r) de aproximadamente 95% (ver la figura 2), calor de radiación
hacia el sensor de infrarrojos 19. La exactitud de medición y de
regulación del sistema es tanto más elevada cuanto mejor está
realizado el acoplamiento térmico del fondo de la cazoleta 11 a la
placa de vitrocerámica 3, por una parte, y su acoplamiento al
sensor de infrarrojos 19, por otra parte. Como una alternativa,
también es posible prever un filtro espectral 21, cuya región de
paso espectral está entre aproximadamente 10 y 20 \mum. También
en esta región de longitudes de onda de \lambda = 10 a 20 \mum,
el valor del grado de transmisión \tau es aproximadamente 0% y el
del grado de reflexión r es aproximadamente 10%, de donde resulta un
grado de emisión medio \varepsilon de aproximadamente 90% (figura
2).
Para no depender en principio de las propiedades
del material de la placa de campos de cocción, según el segundo
ejemplo de realización de acuerdo con la figura 5, en la región de
la mancha de medición 18, el lado inferior de la placa de campos de
cocción 3 está cubierto con una capa de color negro 31. El valor del
grado de transmisión \tau es en este caso idealmente
aproximadamente 0% y el del grado de emisión \varepsilon es
aproximadamente 100% (figura 5).
Para conseguir una distribución lo más uniforme
posible del calor en el fondo de la cazoleta 11 así como en la
placa de vitrocerámica 3, el conductor térmico 9 según la figura 3
rodea la caja de medición 15 esencialmente por todos los lados.
Depende de las particularidades respectivas si la caja de medición
15 está dispuesta en este caso en el borde de la cazoleta del
cuerpo calefactor 5 o en su lugar en su región central. Por ejemplo,
en el caso de utilización de dos cajas de medición 15 en una
cazoleta de cuerpo calefactor 5, por razones de exactitud, a pesar
de una distribución por ejemplo irregular en el fondo de la sartén,
puede ser ventajoso que las dos cajas de medición 15 estén
dispuestas, respectivamente, en la zona del borde de la cazoleta del
cuerpo calefactor 5 (figura 3).
Durante el funcionamiento del campo de cocción 1
controlado por sensor, el lado inferior del fondo de la cazoleta 11
calentado por el conductor calefactor por radiación 9 irradia
continuamente radiación térmica sobre la placa del campo de cocción
3 dispuesta debajo. Por otra parte, tanto el conductor calefactor
por radiación 9 como también la placa del campo de cocción 3
irradian radiación térmica hacia el fondo de la cazoleta 11.
Adicionalmente, en las regiones, en las que el fondo de la cazoleta
entra en contacto con la placa del campo de cocción, tiene lugar la
transmisión térmica entre éstos. Lo mismo se aplica también en
dirección paralela a la placa del campo de cocción 3 dentro de
ésta. El sensor de infrarrojos 19 está blindado por medio de la
caja de medición 15 frente a la radiación térmica del conductor
térmico por radiación 9. Además, también a través de las
propiedades del material de la placa del campo de cocción está
blindado en gran medida frente a la radiación térmica del
recipiente de fermentación 11. En series de medición se puede
determinar ahora una relación entre la radiación térmica irradiada
desde el lado inferior de la placa de campos de cocción 3 de
vitrocerámica en la región de la mancha de medición 18 hacia el
sensor de infrarrojos 19 y la temperatura del fondo de la sartén
11. Durante el funcionamiento del campo de cocción 1, una unidad de
cálculo 41 del campo de cocción determina a partir del valor de
medición S del sensor de infrarrojos 19 y a partir de los datos
característicos de la disposición depositados en una unidad de
memoria 43 del campo de cocción 1, una señal de salida
correspondiente, a partir de la cual una unidad de cálculo 45 del
campo de cocción 1 deriva una señal de potencia calefactora P para
el conductor calefactor de radiación 9 (figura 4). De esta manera,
es posible, por ejemplo, que se regule de una manera automática una
temperatura de fritura de 180ºC, predeterminada por una persona de
servicio a través de elementos de entrada conocidos en sí, a través
de la unidad de control 45.
Claims (9)
1. Campo de cocción controlado con sensor con
una placa de campos de cocción, de vitrocerámica o de vidrio, con
al menos una zona de cocción, que se puede calentar por medio de un
elemento calefactor dispuesto debajo de la capa de campos de
cocción, así como con una unidad sensora de radiación térmica,
dispuesta debajo de la placa de campos de cocción y dirigida hacia
su lado inferior en la región de una mancha de medición delimitada
en la superficie, que está en conexión con una unidad de control
para la regulación de la potencia calefactora, caracterizado
porque el valor del grado de transmisión de la placa del campo de
cocción (2) al menos en la región de la mancha de medición (18), al
menos en la región de medición espectral de la unidad sensora de
radiación térmica (19) es inferior al 30%, con preferencia inferior
al 10% y en particular aproximadamente 0%.
2. Campo de cocción controlado por sensor según
la reivindicación 1, caracterizado porque el grado de emisión
de la placa del campo de cocción (3) al menos en la región de la
mancha de medición (18) al menos en la región de medición espectral
de la unidad sensora de radiación térmica (19) es al menos 60%,
especialmente mayor de 90%.
3. Campo de cocción controlado por sensor según
la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la placa del
campo de cocción (3) está provista en su lado inferior en la región
de la mancha de medición (18) con una capa de emisión oscura
(31).
4. Campo de cocción controlado por sensor según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la mancha de medición (18) presenta una extensión superficial de 1 a
4 cm^{2}.
5. Campo de cocción controlado por sensor según
una de las reivindicaciones anteriores con una placa de campos de
cocción de vitrocerámica, caracterizado porque la unidad
sensora de radiación térmica (19) presenta un filtro espectral
(21), cuya región de paso espectral está entre aproximadamente 4 y 8
\mum.
6. Campo de cocción controlado con sensor según
una de las reivindicaciones anteriores con una placa de campos de
cocción de vitrocerámica, caracterizado porque la unidad
sensora de radiación térmica (19) presenta un filtro espectral
(21), cuya región de paso espectral está entre aproximadamente 10 a
20 \mum.
7. Campo de cocción controlado con sensor según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
en el lado inferior de la placa de campos de cocción (3) en la
región de la mancha de medición (18) está dispuesta una caja de
medición (15), en la que la unidad sensora de radiación térmica (19)
está dirigida sobre la mancha de medición (18) de la placa de
campos de cocción.
8. Campo de cocción controlado con sensor según
la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento
calefactor (9) rodea la caja de medición (15) y, por lo tanto, la
mancha de medición (18) esencialmente por todos los lados.
9. Campo de cocción controlado con sensor según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
una unidad de cálculo (41) calcula, a partir de la señal de la
unidad sensora de radiación térmica (19) y de datos característicos
del campo de cocción (1) depositados en una unidad de memoria (43),
la temperatura del fondo de una cazuela (11) caliente, depositada
sobre la placa de campos de cocción (3) y la transmite a la unidad
de control (45).
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