ES2289690T3 - Disposicion de calentador electrico. - Google Patents
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Abstract
Disposición de calentador eléctrico que comprende: una placa de cocina (4) que tiene una superficie superior (6) para recibir un utensilio de cocina (8), y una superficie inferior (10); y un calentador eléctrico (12) que incorpora por lo menos un elemento calentador eléctrico (20), sosteniéndose el calentador en contacto con la superficie inferior de la placa de cocina; y un conjunto sensor de temperatura (30) que comprende: un sustrato alargado substancialmente plano (32) situado en el calentador y que se extiende por lo menos parcialmente a través del calentador desde una región periférica (34) hasta por lo menos una región central (36) del calentador, en el que el sustrato tiene una superficie superior (38) situada en contacto con la superficie inferior de la placa de cocina, o cerca de la misma, y tiene también una superficie inferior (66), estando provista la superficie o superficies superior y/o inferior del sustrato de por lo menos un primer elemento de resistencia eléctrica sensiblea la temperatura (40) con forma de película en una primera región (42) del sustrato cerca de la región periférica del calentador, estando la superficie o superficies superior y/o inferior del substrato provistas de por lo menos un segundo elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura (54; 54A; 54B) con forma de película en una segunda región (56) del sustrato cerca de la región central del calentador, estando provistos el primer y segundo elementos de resistencia eléctrica sensible a la temperatura de cables de conexión eléctrica (44, 46, 58, 60) para la conexión eléctrica a medios de circuito de control externo (28) para el calentador; por lo menos un elemento de soporte (70, 102) fijado al sustrato y que subyace debajo de por lo menos la primera región del sustrato, caracterizada porque los medios de aislamiento térmico (74) se interponen entre por lo menos la superficie inferior del sustrato y el por lo menos un elemento de soporte substancialmente sólo en la primera región del sustrato.
Description
Disposición de calentador eléctrico.
La presente invención se refiere a una
disposición de calentador eléctrico en un aparato de cocina que
comprende una placa de cocina, tal como de material vitrocerámico,
que tiene una superficie superior para recibir un utensilio de
cocina y una superficie inferior; un calentador eléctrico que
incorpora por lo menos un elemento calentador eléctrico, estando el
calentador en contacto con la superficie inferior de la placa de
cocina, y un conjunto sensor de temperatura.
Es conocida la provisión de una disposición de
calentador eléctrico para un aparato de cocina en el que se dispone
un dispositivo sensor de temperatura debajo de la placa de cocina
vitrocerámica con el fin de monitorizar la temperatura de una
cavidad entre un elemento calentador de un calentador eléctrico y
una parte inferior de la placa vitrocerámica, por medio del que se
monitoriza la temperatura de la placa vitrocerámica y se actúa para
controlar la energización del elemento calentador, particularmente
para asegurar que la temperatura de la placa vitrocerámica no
exceda de un valor límite de seguridad. Es sabido que dicho
dispositivo sensor de temperatura comprende un elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura sostenido en un
sustrato adecuado y dispuesta para ser sometida a la radiación
térmica directa desde el elemento calentador.
Un requerimiento diferente se relaciona con la
detección de temperatura de un utensilio de cocina situado en la
superficie superior de una placa de cocina, utilizando un
dispositivo sensor de temperatura provisto bajo la placa de cocina.
En este caso se requiere que sea capaz de medir pequeños cambios de
temperatura en la placa de cocina que cubre el dispositivo sensor
de temperatura y se requiere un buen acoplamiento térmico entre el
dispositivo sensor de temperatura y la placa de cocina. Sin embargo,
si el dispositivo sensor de temperatura también recibe radiación
térmica directa desde el elemento calentador en el calentador que
subyace, esto hace difícil distinguir cambios pequeños en la
temperatura de la placa de cocina asociada al utensilio de cocina
que la cubre.
Es conocida la provisión de lo que se ha
referido como un "parche frío" de una placa de cocina
vitrocerámica en el interior de una zona calentada por una
disposición en la que un dispositivo sensor de temperatura discreto
rodeado por un cerramiento de aislamiento térmico es presionado
directamente contra una región de la superficie inferior de la
placa de cocina, para detectar un cambio de temperatura de la placa
de cocina producido por un utensilio de cocina sobre la misma que
conduce el calor de vuelta a la placa de cocina en esa zona. Dicho
dispositivo sensor de temperatura discreto ha sido provisto de forma
capilar o electromecánica, o de forma de sensor de temperatura
resistivo de platino, presionado contra la superficie inferior de la
placa de cocina, tal como mediante medios de compresión por
resorte.
WO-A-03/007660
describe un calentador eléctrico radiante dispuesto para su
posicionamiento debajo y contra la placa de cocina en el que el
calentador incorpora un elemento calentador separado de la placa de
cocina y un conjunto sensor de temperatura. El conjunto sensor de
temperatura comprende una barra de material cerámico provista en el
interior del calentador y que se extiende por lo menos parcialmente
a través del calentador, sobre el por lo menos un elemento
calentador. La barra tiene una superficie superior substancialmente
plana dispuesta frente a la placa de cocina, en contacto con la
placa de cocina o cerca de la misma, y una superficie inferior
dispuesta para exposición a radiación directa desde el elemento
calentador. Provisto en la superficie plana superior hay un
componente eléctrico, tal como en forma de película o lámina, que
tiene un parámetro eléctrico que cambia en una función de la
temperatura de la placa de cocina.
La provisión de dos dispositivos sensores de
temperatura formados separadamente en una disposición de calentador
eléctrico para cumplir con los dos requerimientos de monitorizar la
temperatura del utensilio de cocina y la temperatura de la placa de
cocina es engorroso y caro y es un objeto de la presente invención
superar o minimizar este problema.
Según la presente invención se proporciona una
disposición de calentador eléctrico que comprende: una placa de
cocina que tiene una superficie superior para recibir un utensilio
de cocina, y una superficie inferior; un calentador eléctrico que
incorpora por lo menos un elemento calentador eléctrico,
sosteniéndose el calentador en contacto con la superficie inferior
de la placa de cocina; y un conjunto sensor de temperatura que
comprende: un sustrato plano substancialmente alargado situado en
el calentador y que se extiende por lo menos parcialmente a través
del calentador desde una región periférica hasta por lo menos una
región central del calentador, en el que el sustrato tiene una
superficie superior situada en contacto con la superficie inferior
de la placa de cocina, o cerca de la misma, y que tiene también una
superficie inferior, estando la superficie superior y/o inferior
del sustrato provistas por lo menos de un primer elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura con forma de
película en una primera región del sustrato dispuesto cerca de la
región periférica del calentador, estando la superficie superior o
inferior o las superficies superior e inferior del sustrato
provistas de por lo menos un segundo elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura con forma de película en una
segunda región del sustrato cerca de la región central del
calentador, estando el primer y el segundo elementos de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura provistos con cables de conexión
eléctrica para la conexión eléctrica a medios de circuito de
control externo para el calentador; estando por lo menos un
elemento de soporte fijado al sustrato y subyaciendo debajo de por
lo menos la primera región del sustrato, en la que los medios de
aislamiento térmico se interponen entre por lo menos la superficie
inferior del sustrato y el por lo menos un elemento de soporte,
substancialmente sólo en la primera región del sustrato.
Los medios de aislamiento térmico pueden
proteger el por lo menos un primer elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura y una región de la placa de
cocina sobre el por lo menos un primer elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura, de la radiación térmica directa
desde el por lo menos un elemento calentador eléctrico.
El por lo menos un primer elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura puede estar
dispuesto para monitorizar la temperatura del utensilio de cocina a
través de la placa de cocina.
El por lo menos un segundo elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura puede estar
dispuesto para monitorizar la temperatura de la superficie inferior
de la placa de cocina.
Pueden proporcionarse por lo menos dos segundos
elementos de resistencia eléctrica sensible a la temperatura en las
superficies superior y/o inferior del sustrato.
La superficie superior del sustrato puede
disponerse a una distancia de entre 0 mm y aproximadamente 3,5 mm
de la superficie inferior de la placa de cocina.
El por lo menos un elemento de soporte puede ser
de forma acanalada para recibir por lo menos la primera región del
sustrato y los medios de aislamiento térmico. Los medios de
aislamiento térmico pueden estar interpuestos además entre el por
lo menos un elemento de soporte y uno o más bordes laterales del
sustrato en una primera región del sustrato.
Los medios de aislamiento térmico pueden
comprender una fina capa de material de aislamiento térmico
microporoso y/o un material de aislamiento térmico alternativo.
Puede seleccionarse material de aislamiento térmico alternativo
adecuado de entre vermiculita, perlita, fibras minerales, silicato
de calcio, espuma inorgánica, y mezclas de los mismos.
Los medios de aislamiento térmico pueden tener
un espesor de entre 1 mm y 10 mm, y preferentemente de entre 2 mm y
4 mm, entre el sustrato y el por lo menos un elemento de
soporte.
La primera región y la segunda región del
sustrato pueden tener substancialmente la misma anchura o la
segunda región del sustrato puede ser más estrecha que la primera
región del sustrato.
Un único elemento de soporte puede subyacer
debajo de la primera y segunda regiones del sustrato. En este caso,
el elemento de soporte puede estar provisto de una o más aberturas
en una o más regiones del mismo debajo de la segunda región del
sustrato, y/o puede estar provisto de un recubrimiento de un
material de alta emisividad térmica, de manera que se maximiza la
exposición de la segunda región del sustrato al efecto de la
radiación térmica desde el por lo menos un elemento calentador
eléctrico del calentador.
De manera alternativa, pueden proporcionarse
elementos de soporte separados para la primera región y segunda
regiones del sustrato.
El por lo menos un elemento de soporte puede
comprender cerámica y/o metal.
Pueden proporcionarse medios para reducir o
minimizar la conducción térmica a lo largo del sustrato desde la
segunda región del mismo a la primera región del mismo. Dichos
medios pueden comprender la provisión del sustrato de un área de
corte de sección pequeña, y/o la provisión del sustrato de una o más
aberturas en el mismo en una posición intermedia entre la primera y
la segunda regiones del mismo y/o la provisión del sustrato de
material de baja conductividad térmica.
El sustrato puede comprender alúmina, tal como
alúmina de 87% a 99% de pureza, esteatita, forsterita,
vitrocerámica, sílice fundida, celsiana, titanato de aluminio,
cordierita, zirconio, mezclas de zirconio-aluminio,
nitrato de silicio ligado por reacción, o una fina tira metálica tal
como de acero inoxidable, provisto de un recubrimiento de un
material dieléctrico.
El sustrato puede tener un espesor desde
aproximadamente 0,25 mm a aproximadamente 3 mm y preferentemente
desde aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 1 mm.
El sustrato y el elemento de soporte pueden
extenderse hacia fuera desde el calentador a una periferia del
calentador y pueden fijarse al calentador en la periferia del
calentador, por ejemplo por medio de una escuadra de montaje, que
puede comprender acero inoxidable, acero templado chapado o un
material plástico resistente a altas temperaturas. La escuadra de
montaje puede estar dispuesta para desviar el sustrato hacia la
superficie inferior de la placa de cocina. Con este fin, la escuadra
de montaje puede ser en forma de voladizo o de accionamiento por
resorte.
Los cables de conexión eléctrica para el primer
y el segundo elementos de resistencia eléctrica sensible a la
temperatura pueden ser de forma de película en el sustrato y pueden
extenderse a un extremo del sustrato situado en una periferia del
calentador. Dichos cables de conexión eléctrica con forma de
película pueden estar provistos de medios terminales eléctricos,
adaptados para la conexión eléctrica de cables exteriores
conductores eléctricos a los medios de circuito de control
externo.
Los cables de conexión eléctrica con forma de
película pueden comprender substancialmente el mismo material o
similar al de los medios de resistencia eléctrica sensible a la
temperatura.
Los elementos de resistencia eléctrica sensible
a la temperatura pueden comprender platino.
Pueden proporcionarse una o más capas de
pasivación o aislamiento eléctrico en la superficie superior y/o
inferior del sustrato por lo menos sobre el por lo menos un primer
y/o el por lo menos un segundo elemento o elementos de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura.
El sustrato puede ser fijado al por lo menos un
elemento de soporte mediante remaches, tornillos o clavijas.
La placa de cocina puede comprender material
vitrocerámico.
Por medio de la presente invención, se
proporciona un conjunto sensor de temperatura compacto unitario y
fabricado económicamente. El primer y el segundo elementos de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura con forma de
película se proporcionan en un único sustrato alargado de manera que
el primer elemento de resistencia eléctrica sensible a la
temperatura se dispone para monitorizar la temperatura de un
utensilio de cocina en la placa de cocina, mientras que el segundo
elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura se
dispone para monitorizar la temperatura de la placa de cocina cuando
es expuesta a radiación desde un elemento calentador en el
calentador. El primer elemento de resistencia eléctrica sensible a
la temperatura está protegido mediante medios de aislamiento
térmico de la radiación directa del elemento calentador en el
calentador.
En aras de una mejor comprensión de la presente
invención y para mostrar más claramente cómo puede ser llevada a la
práctica, a continuación se hará referencia, a modo de ejemplo, a
los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 es una vista en planta de una forma
de realización de una disposición de calentador eléctrico según la
presente invención;
La Figura 2 es una vista de un corte transversal
de la disposición de la Figura 1;
La Figura 3A es una vista en perspectiva de una
forma de realización de un conjunto sensor de temperatura para la
utilización en la disposición de las Figuras 1 y 2;
La Figura 3B es una vista explotada del conjunto
sensor de temperatura de la Figura 3A;
La Figura 3C es un detalle de una parte de una
disposición de un elemento de soporte alternativo en el conjunto de
la Figura 3A, que muestra una abertura en una cara inferior del
mismo;
La Figura 4 es una vista en planta de una forma
alternativa del sustrato alargado para la utilización en el
conjunto sensor de temperatura de las Figuras 3A, 3B y 3C; y
La Figura 5 es una vista lateral en alzado de
una forma alternativa de un conjunto sensor de temperatura.
En referencia a las Figuras 1 y 2, una
disposición de calentador eléctrico 2 comprende una placa de cocina
vitrocerámica 4 de forma bien conocida, que tiene una superficie
superior 6 para recibir un utensilio de cocina 8, tal como una
olla. Una superficie inferior 10 de la placa de cocina 4 tiene un
calentador eléctrico 12 sostenido en contacto con la misma. El
calentador eléctrico 12 comprende un soporte con forma de disco 14,
por ejemplo de metal, en el que se proporciona una capa base 16 de
material de aislamiento térmico y eléctrico, tal como material de
aislamiento térmico y eléctrico microporoso. Se dispone una pared
periférica 18 de material de aislamiento térmico para contactar la
superficie inferior 10 de la placa de cocina 4.
Por lo menos un elemento calentador de
resistencia eléctrica radiante 20 es soportado en relación a la
capa base 16. El elemento o elementos calentadores pueden comprender
cualquiera de las formas de elementos calentadores conocidas, tales
como alambre, cinta, lámina o lámpara, o combinaciones de los
mismos. Particularmente, el elemento o elementos calentadores 20
pueden ser en forma de cinta corrugada, soportada por los bordes en
la capa base 16 del material de aislamiento.
Debe entenderse, sin embargo, que la presente
invención no está limitada a un calentador que incorpora por lo
menos un elemento calentador con resistencia eléctrica radiante 20.
En vez del elemento o elementos calentadores con resistencia
eléctrica radiante, podría proporcionarse por lo menos un elemento
calentador por inducción eléctrica.
Se proporciona un bloque terminal 22 en una
región en el borde del calentador 12, para conectar el elemento o
elementos calentadores 20 a una fuente de alimentación 24 por medio
de los cables 26 y a través de medios de control 28, que puede ser
una disposición de control basada en microprocesador.
Un conjunto sensor de temperatura 30 está
provisto en el calentador 12 y se muestra en detalle en las Figuras
3A y 3B. El conjunto sensor de temperatura 30 comprende un sustrato
fino, alargado y substancialmente plano 32, que está adaptado para
ser colocado en el calentador 12 para extenderse por lo menos
parcialmente a través del calentador desde una región periférica 34
del calentador hasta por lo menos una región central 36 del
calentador. Si se requiere, el sustrato 32 puede ser dispuesto de
manera que se extienda substancialmente en su totalidad a través
del calentador.
El sustrato 32 tiene una superficie superior 38
adaptada para ser colocada en contacto con la superficie inferior
10 de la placa de cocina 4, o cerca de la misma. Aunque la
superficie superior 38 del sustrato 32 está dispuesta de manera
ventajosa para ser colocada en contacto con la superficie inferior
10 de la placa de cocina 4, puede estar colocada a una pequeña
distancia de la misma, por ejemplo, hasta aproximadamente 3,5 mm de
la misma.
La superficie superior 38 del sustrato 32 está
provista de un primer elemento de resistencia eléctrica sensible a
la temperatura 40 con forma de película en una primera región 42 del
sustrato 32, que está dispuesta para estar cerca de la región
periférica 34 del calentador 12. El primer elemento de resistencia
eléctricas sensible a la temperatura 40 comprende de manera
adecuada platino. Si se desea, puede proporcionarse más de un
elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura 40.
Los cables de conexión eléctrica con forma de
película 44, 46, de material substancialmente el mismo o similar al
del elemento de resistencia 40, están provistos en la superficie
superior 38 del sustrato 32 y se extienden a las regiones
terminales 48, 50 en un extremo 52 del sustrato 32.
En vez del primer elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura 40 provisto en la superficie
superior 38 del sustrato 32, o además del mismo, podría
proporcionarse un primer elemento de resistencia eléctrica sensible
a la temperatura en una superficie inferior 66 del sustrato 32. En
este caso, los cables de conexión eléctrica con forma de película
similares a los cables de conexión 44 y 46 se proporcionarían de
manera que se extienden a lo largo de la superficie inferior 66 del
sustrato 32 desde el elemento de resistencia a las regiones
terminales en el extremo 52 del sustrato 32.
Se proporciona un segundo elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura 54 con forma de
película, y que comprende de manera adecuada platino, en la
superficie superior 38 del sustrato 32 en una segunda región 56 del
sustrato, que está dispuesto cerca de la región central 36 del
calentador 12. Los cables de conexión eléctrica con forma de
película 58, 60 adecuados, de material substancialmente igual o
similar a los elementos de resistencia 54, están provistos en la
superficie superior 38 del sustrato 32 y se extienden a las
regiones terminales 62, 64 en el extremo 52 del sustrato 32.
En vez del segundo elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura 54 provisto en la superficie
superior 38 del sustrato 32, o además del mismo, puede
proporcionarse un segundo elemento de resistencia eléctrica
sensible a la temperatura 54A en una superficie inferior 66 del
sustrato 32. En este caso, los cables de conexión eléctrica con
forma de película similares a los cables de conexión 58 y 60 se
proporcionarían de manera que se extienden a lo largo de la
superficie inferior 66 del sustrato 32 desde el elemento de
resistencia 54A a las regiones terminales en el extremo 52 del
sustrato 32.
Pueden proporcionarse dos o más segundos
elementos de resistencia eléctrica sensible a la temperatura 54,
54A, 54B en la segunda región 56 del sustrato 32, en la superficie
superior y/o inferior o en las superficies del mismo, promediándose
sus cambios en resistencia eléctrica con la temperatura.
El primer y segundo elementos de resistencia
eléctrica 40, 54 se disponen de manera adecuada con un valor de
resistencia entre 50 ohmios y 1.000 ohmios y preferentemente entre
100 ohmios y 500 ohmios, a 0 grados Celsius. Pueden estar situados
relativamente cerca o bastante separados entre sí en el sustrato 32.
Pueden ser de forma de película gruesa y ser depositados en el
sustrato 32 mediante serigrafía.
Pueden proporcionarse una o más capas de
pasivación o aislamiento eléctrico 68 en las superficies superior
38 y/o inferior 66 del sustrato, superpuestas por lo menos a un
primer elemento 40 y/o a los segundos elementos 54, 54A, 54B de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura.
Un elemento de soporte 70, preferentemente de
material cerámico tal como esteatita, cordierita o alúmina, pero
que opcionalmente puede ser metálico, es fijado al sustrato 32 de
manera que se extiende desde el extremo 52 del sustrato 32 y que
por lo menos se extiende debajo de la primera región 42 del sustrato
32. El elemento de soporte 70 es de forma acanalada, y está
provisto de un hueco alargado 72 en el que la primera región 42 del
sustrato 32 es
recibida.
recibida.
Los medios de aislamiento térmico 74 están
provistos en el hueco 72 en el elemento de soporte 70, interpuesto
entre el elemento de soporte 70 y la superficie inferior 66 y los
bordes laterales 76 de la primera región 42 del sustrato 32. Los
medios de aislamiento térmico 74 están confinados substancialmente
en la primera región 42 del sustrato 32 en la superficie en la cual
se proporciona el primer elemento de resistencia eléctrica sensible
a la temperatura 40.
Preferentemente, los medios de aislamiento
térmico 74 comprenden una fina capa de material aislante térmico
microporoso, adecuadamente de un espesor entre 1 mm y 4 mm y
preferentemente entre 2 mm y 3 mm. De manera alternativa, o
adicionalmente, los medios de aislamiento térmico 74 podrían
comprender material seleccionado de entre vermiculita, perlita,
fibras minerales, silicato de calcio, material de espuma inorgánica,
y mezclas de los mismos.
El sustrato 32 es fijado de manera adecuada al
elemento de soporte 70 mediante una o más clavijas, tornillos o
remaches 78.
Se proporciona una escuadra de montaje 80 para
el conjunto sensor de temperatura. La escuadra de montaje 80
comprende, de manera adecuada, acero inoxidable o acero templado
chapado, pero puede comprender opcionalmente un material plástico
que soporta altas temperaturas. La escuadra de montaje 80 tiene una
primera parte 82 dispuesta con medios de sujeción 84 que se fijan
de manera segura a las partes huecas o rebajadas 86 del elemento de
soporte 70. La escuadra de montaje 80 tiene una segunda parte 88
dispuesta para ser fijada a un borde exterior del soporte con forma
de disco 14 del calentador 12, por medio de una fijación de rosca 90
que pasa a través de un orificio 92 en la segunda parte 88 de la
escuadra de montaje 80.
El conjunto sensor de temperatura 30 se instala
en el calentador 12 de manera que pasa a través de una abertura o
hueco en la pared periférica 18 del calentador y un borde del
soporte con forma de disco 14. El extremo 52 del sustrato 32, con
las regiones terminales 48, 50, 62, 64, se extiende hacia fuera
desde el calentador en el elemento soporte
70.
70.
La escuadra de montaje 80 se proporciona de
manera adecuada en forma de voladizo desde una única lámina doblada
o tira metálica doblada y de manera que el sustrato 32 es desplazado
mediante resorte hacia la superficie inferior 10 de la placa de
cocina 4. La escuadra de montaje 80 puede construirse para
incorporar medios de accionamiento por resorte alternativos.
El primer elemento de resistencia eléctrica
sensible a la temperatura 40 está dispuesto para ser conectado
eléctricamente a medios de control 28 por medio de los cables
eléctricos 94 conectados a las regiones terminales 48, 50. El
segundo elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura
54 está dispuesto para ser conectado eléctricamente a los medios de
control 28 por medio de los cables eléctricos 96 conectados a las
regiones terminales 62, 64.
Durante el funcionamiento de la disposición de
calentador eléctrico 2, la primera región 42 del sustrato 32, con
el primer elemento de resistencia eléctrica sensible a la
temperatura 40 en el mismo, está protegida de la radiación térmica
directa desde el elemento o elementos calentadores 20 en el
calentador 12 mediante el elemento de aislamiento térmico 74. Una
región 98 de la placa de cocina vitrocerámica 4 inmediatamente
sobre la primera región 42 del sustrato 32 está también protegida de
la radiación térmica directa desde el elemento o elementos
calentadores 20. Por lo tanto, el primer elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura 40 es capaz de monitorizar la
temperatura de un utensilio de cocina 8 situado en la superficie
superior 6 de la placa de cocina 4, siendo conducido el calor desde
el utensilio de cocina 8 a la región 98 de la placa de cocina 4.
Por lo tanto, los pequeños cambios de temperatura del utensilio de
cocina 8 pueden ser monitorizados por el primer elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura 40 y por lo tanto,
el elemento de resistencia 40 puede ser utilizado en asociación con
los medios de control 28 para proporcionar un funcionamiento
autococina de lazo cerrado del conjunto y/o para detectar cuando
ocurre un evento importante, tal como un situación de escasez de
agua, en el utensilio de cocina 8, acompañado de un pequeño cambio
de temperatura.
El segundo elemento de resistencia eléctrica
sensible a la temperatura 54 en la segunda región 56 del sustrato
32 se extiende desde el elemento de soporte 70 y no está provisto de
medios de aislamiento térmico 74. De esta manera, resulta capaz de
monitorizar la temperatura de la cavidad en el calentador en el que
está situado y particularmente, la temperatura de la placa de
cocina 4 adyacente a la misma y que está substancialmente expuesta
a la radiación térmica directa desde el elemento o los elementos
calentadores 20. La proximidad del segundo elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura 54 a la superficie inferior 10
de la placa de cocina 4 permite que el elemento 54 monitorice de
manera precisa y sensible la temperatura de la placa de cocina
4.
Es ventajoso proporcionar una segunda región 56
del sustrato 32 con una anchura tan estrecha como sea posible con
el fin de economizar en material del sustrato 32 y también para
minimizar la sombra del mismo sobre la región sobre la placa de
cocina 4 con respecto a la radiación desde el elemento o los
elementos calentadores 20. De esta manera, el sustrato 32 puede
estar formado tal como se muestra en la Figura 4, en la que la
segunda región 56 del mismo, sobre la que está provisto el segundo
elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura 54 es
de una anchura más estrecha a la primera región 42 del mismo sobre
la que está provisto el primer elemento de resistencia eléctrica
sensible a la temperatura 40. Dicha disposición es particularmente
preferente cuando el primer elemento de resistencia eléctrica
sensible a la temperatura 40 es relativamente ancho, por ejemplo
entre aproximadamente 8 mm y aproximadamente 20 mm, requiriendo por
lo tanto una primera región 42 relativamente ancha del sustrato 32.
Sin embargo, si el primer elemento de resistencia 40 es
relativamente estrecho, por ejemplo entre aproximadamente 3 mm y
aproximadamente 8 mm, puede emplearse de manera satisfactoria un
sustrato 32 de anchura substancialmente constante a lo largo de su
longitud.
La exposición del segundo elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura 54 directamente a
la temperatura de la cavidad circundante en el calentador 12 en el
que están situados significa que su propia temperatura fluctuará
durante el funcionamiento del calentador 12. Esta fluctuación puede
transmitirse a lo largo del sustrato 32 y detectarse como ruido
térmico por el primer elemento de resistencia eléctrica sensible a
la temperatura 40, lo cual no es deseado. Con el fin de reducir la
magnitud del flujo de calor, pueden incorporarse ciertas
características en el diseño del sustrato 32.
La conducción de calor es inversamente
proporcional a la sección transversal de material perpendicular a
la dirección de flujo de calor y de esta manera cuanto más pequeña
es el área de sección del sustrato 32 más pequeño será el flujo de
calor, tal como se determina mediante la ecuación siguiente:
q = TC_{S}
\cdot A (T_{H} - T_{C}) /
X_{S}
donde:
q = flujo de calor
TC_{S} = conductividad térmica del
sustrato
A = área de sección transversal del sustrato
T_{H} = temperatura de la segunda región 56
del sustrato 32
T_{C} = temperatura de la primera región 42
del sustrato 32
X_{S} = longitud del sustrato
Por lo tanto, es preferente un sustrato 32 con
una sección transversal lo más fina posible consistente con las
propiedades mecánicas adecuadas. En la práctica, un espesor adecuado
para el sustrato 32 es desde aproximadamente 0,25 mm hasta
aproximadamente 3 mm y preferentemente desde aproximadamente 0,5 mm
hasta aproximadamente 1 mm.
En vez de o además de proporcionar el sustrato
32 con una sección transversal tan fina como sea posible puede
eliminarse una parte del sustrato 32 en una ubicación entre la
primera región 42 y la segunda región 56, para formar una abertura
100 reduciendo de esta manera efectivamente el área de la sección
transversal del sustrato 32 en esta ubicación.
Un procedimiento alternativo para reducir el
flujo de calor a lo largo del sustrato 32 es reducir o minimizar la
conductividad térmica del sustrato 32. Un material preferente para
el sustrato 32 es alúmina de entre 87% y 99% de pureza, que es
relativamente barato, es fácilmente disponible, tiene buena
resistencia mecánica, y tiene una resistividad eléctrica y
resistencia dieléctrica elevados. Aunque dicho material tiene una
conductividad térmica relativamente alta de 20 W/m.K a 30 W/m.K a
temperatura ambiente, su conductividad térmica decrece marcadamente
con el incremento de temperatura. Por ejemplo, un 95% de alúmina
tiene una conductividad térmica de aproximadamente 23 W/m.K a una
temperatura de 25 grados Celsius y esta cantidad se reduce
gradualmente a aproximadamente 6 W/m.K a una temperatura de 1.000
grados Celsius.
Pueden utilizarse otros materiales para el
sustrato 32, que tienen conductividades térmicas de aproximadamente
5 W/m.K o inferiores. Ejemplos de tales materiales son esteatita,
forsterita, vitrocerámica (tal como el suministrado por Corning
bajo el nombre comercial Macor), sílice fundida, celsiana, titanato
de aluminio, cordierita, zirconia, mezclas de
alúmina-zirconia, y nitrato de silicio ligado por
reacción de baja densidad.
Podría considerarse para el sustrato 32 un
metal, tal como el acero inoxidable, provisto de un recubrimiento
dieléctrico adecuado resistente a altas temperaturas. Aunque dicho
metal tiene una conductividad térmica bastante alta (de 20 W/m.K a
25 W/m.K), pueden adoptarse secciones muy finas, reduciendo de esta
manera el flujo de calor a través del mismo.
Puede ser ventajoso la provisión de un soporte
mecánico para la segunda región 56 del sustrato 32. Para este
propósito puede proporcionarse un elemento de soporte 102, que puede
ser de forma acanalada y que puede formar una extensión integral
del elemento de soporte 70 o puede estar separado del mismo. No se
proporciona ningún medio de aislamiento térmico asociado al
elemento de soporte 102, en contraste con el elemento de soporte
70. Preferentemente, el elemento de soporte 102 comprende un
material de alta emisividad térmica con el fin de asegurar una
rápida respuesta térmica del segundo elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura 54 a los cambios de temperatura
en sus alrededores. Sería satisfactorio un elemento de soporte 102
de material cerámico fino, aunque podría utilizarse un elemento de
soporte metálico 102, tal como de acero inoxidable, recubierto con
una capa de material de alta emisividad.
Tal como se muestra en la Figura 3C, se
proporcionan de manera ventajosa una o más aberturas 104 en una
región base del elemento de soporte 102, que subyace debajo del
segundo elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura
54, para asistir a una rápida respuesta de dicho elemento 54 a los
cambios en la temperatura de los alrededores.
Tal como se muestra en la Figura 5, puede ser
deseable proporcionar un separador 106 o formar una capa de
pasivación de mayor espesor sobre el segundo elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura 40. Aunque la principal razón
para la provisión de la capa de pasivación y/o el espaciador 106 es
desacoplar eléctricamente los elementos resistivos 40, 54 de la
placa de cocina 4, su presencia sobre el sustrato 32 también separa
efectivamente el segundo elemento de resistencia eléctrica sensible
a la temperatura 54 (y consecuentemente el primer elemento de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura) de la placa de
cocina 4.
La provisión de medios de espaciado, bien en
forma de un mayor espesor o en forma de un espaciador 106, puede
ser utilizada para ajustar la respuesta de uno o de ambos elementos
del primer y segundo elemento de resistencia eléctrica sensible a
la temperatura, 40, 54 y/o para mejorar la seguridad eléctrica. El
espaciador 106 puede tener un espesor en el intervalo desde
aproximadamente 0,25 mm hasta aproximadamente 3,5 mm.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet WO 03007660 A [0005].
Claims (28)
1. Disposición de calentador eléctrico que
comprende: una placa de cocina (4) que tiene una superficie superior
(6) para recibir un utensilio de cocina (8), y una superficie
inferior (10); y un calentador eléctrico (12) que incorpora por lo
menos un elemento calentador eléctrico (20), sosteniéndose el
calentador en contacto con la superficie inferior de la placa de
cocina; y un conjunto sensor de temperatura (30) que comprende: un
sustrato alargado substancialmente plano (32) situado en el
calentador y que se extiende por lo menos parcialmente a través del
calentador desde una región periférica (34) hasta por lo menos una
región central (36) del calentador, en el que el sustrato tiene una
superficie superior (38) situada en contacto con la superficie
inferior de la placa de cocina, o cerca de la misma, y tiene
también una superficie inferior (66), estando provista la
superficie o superficies superior y/o inferior del sustrato de por
lo menos un primer elemento de resistencia eléctrica sensible a la
temperatura (40) con forma de película en una primera región (42)
del sustrato cerca de la región periférica del calentador, estando
la superficie o superficies superior y/o inferior del substrato
provistas de por lo menos un segundo elemento de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura (54; 54A; 54B) con forma de
película en una segunda región (56) del sustrato cerca de la región
central del calentador, estando provistos el primer y segundo
elementos de resistencia eléctrica sensible a la temperatura de
cables de conexión eléctrica (44, 46, 58, 60) para la conexión
eléctrica a medios de circuito de control externo (28) para el
calentador; por lo menos un elemento de soporte (70, 102) fijado al
sustrato y que subyace debajo de por lo menos la primera región del
sustrato, caracterizada porque los medios de aislamiento
térmico (74) se interponen entre por lo menos la superficie
inferior del sustrato y el por lo menos un elemento de soporte
substancialmente sólo en la primera región del sustrato.
2. Disposición según la reivindicación 1
caracterizada porque los medios de aislamiento térmico (74)
protegen el por lo menos un primer elemento de resistencia eléctrica
sensible a la temperatura (40) y una región (98) de la placa de
cocina (4) que se extiende sobre el por lo menos un primer elemento
de resistencia eléctrica sensible a la temperatura, de la radiación
térmica directa del por lo menos un elemento calentador eléctrico
(20).
3. Disposición según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2 caracterizada porque el por lo menos un
primer elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura
(40) está dispuesto para monitorizar la temperatura del utensilio de
cocina (8) a través de la placa de cocina (4).
4. Disposición según las reivindicaciones 1, 2 ó
3 caracterizada porque el por lo menos un segundo elemento
de resistencia eléctrica sensible a la temperatura (54; 54A; 54B)
está dispuesto para monitorizar la temperatura de la superficie
inferior (10) de la placa de cocina (4).
5. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque se
proporcionan al menos dos segundos elementos de resistencia
eléctrica sensible a la temperatura (54; 54A; 54B) en las
superficies superior y/o inferior (38, 66) del sustrato (32).
6. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque la
superficie superior (38) del sustrato (32) está dispuesta a una
distancia de entre 0 mm a aproximadamente 3,5 mm de la superficie
inferior (10) de la placa de cocina (4).
7. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque el por lo
menos un elemento de soporte (70, 102) es de forma acanalada para
recibir por lo menos la primera región (42) del sustrato (32) y los
medios de aislamiento térmico (74), opcionalmente estando los
medios de aislamiento térmico (74) adicionalmente interpuesto entre
el por lo menos un elemento de soporte (70, 102) y uno o más bordes
laterales del sustrato (32) en la primera región (42) del
sustrato.
8. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque el elemento
de aislamiento térmico (74) comprenden una fina capa de material
microporoso de aislamiento térmico y/o un material de aislamiento
térmico alternativo, por ejemplo seleccionado de entre vermiculita,
perlita, fibras minerales, silicato de calcio y espuma inorgánica,
y mezclas de los mismos.
9. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque los medios
de aislamiento térmico (74) tienen un espesor de entre 1 mm y 10
mm, preferentemente de entre 2 mm y 4 mm, entre el sustrato (32) y
el por lo menos un elemento de soporte (70, 102).
10. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque la primera
y segunda región (42, 56) del sustrato (32) tienen substancialmente
la misma anchura.
11. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 caracterizada porque la segunda región
(56) del sustrato (32) es más estrecha que la primera región (42)
del sustrato.
12. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque un único
elemento de soporte (70, 102) subyace debajo de la primera región y
la segunda región (42, 56) del sustrato (32), estando el elemento de
soporte (70, 102) opcionalmente provisto de una o más aberturas
(104) en una o más regiones del mismo que subyace debajo de la
segunda región (56) del sustrato (32) y/o estando provisto
opcionalmente de un recubrimiento de un material de alta emisividad
térmica, de manera que se maximiza la exposición de la segunda
región del sustrato al efecto de la radiación térmica del por lo
menos un elemento calentador eléctrico del calentador.
13. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11 caracterizada porque se proporcionan
elementos de soporte separados (70, 102) para la primera región y
la segunda región (42, 56) del sustrato (32).
14. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque el por lo
menos un elemento de soporte (70, 102) comprende cerámica y/o
metal.
15. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque se
proporcionan medios (100) para reducir o minimizar la conducción
térmica a través del sustrato (32) desde la segunda región (56) del
mismo a la primera región (42) del mismo.
16. Disposición según la reivindicación 15
caracterizada porque los medios comprenden la provisión del
sustrato (32) con un área de sección transversal pequeña, y/o la
provisión del sustrato con una o más aberturas (104) a través del
mismo en una ubicación intermedia entre la primera región y la
segunda región (42, 56) del mismo y/o la provisión del sustrato con
un material de baja conductividad térmica.
17. Disposición según la reivindicación 16
caracterizada porque el sustrato (32) comprende alúmina, por
ejemplo alúmina de 87% a 99% de pureza, estearita, forsterita,
vitrocerámica, sílice fundida, celsiana, titanato de aluminio,
cordierita, zirconia, mezclas de alúmina-zirconia,
nitrato de silicio ligado por reacción, o una tira metálica fina,
por ejemplo de acero inoxidable, provista con un recubrimiento de
un material dieléctrico.
18. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque el sustrato
(32) tiene un espesor entre aproximadamente 0,25 mm y
aproximadamente 3 mm, preferentemente entre aproximadamente 0,5 mm
y aproximadamente 1 mm.
19. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque el sustrato
(32) y el elemento de soporte (70, 102) se extienden por fuera del
calentador (12) en una periferia del calentador y están fijados al
calentador en la periferia del calentador.
20. Disposición según la reivindicación 19
caracterizada porque el elemento de soporte (70, 102) está
fijado al calentador (12) por medio de una escuadra de montaje
(80), en el que dicha escuadra de montaje (80) puede comprender
acero inoxidable, acero templado chapado o un material plástico
resistente a altas temperaturas.
21. Disposición según la reivindicación 20
caracterizada porque la escuadra de montaje (80) está
dispuesta para desviar el sustrato (32) hacia la superficie
inferior (10) de la placa de cocina (4), siendo la escuadra de
montaje (80) opcionalmente forma de voladizo o de accionamiento por
resorte.
22. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque los cables
de conexión eléctrica (44, 46, 58, 60) para el primer y el segundo
elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura (40; 54,
54A, 54B) son de forma de película en el sustrato (32) y se
extienden a un extremo del sustrato situado en una periferia del
calentador (12).
23. Disposición según la reivindicación 22
caracterizada porque los cables de conexión eléctrica con
forma de película (44, 46, 58, 60) están provistos de medios
terminales eléctricos (48, 50, 62, 64), adaptados para la conexión
eléctrica a los cables conductores eléctricos externos (94, 96) que
llevan a los medios de circuito de control externo (28).
24. Disposición según la reivindicación 22 o la
reivindicación 23 caracterizada porque los cables de
conexión eléctrica (44, 46, 58, 60) con forma de película comprenden
substancialmente el mismo material o similar al de los elementos de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura (40; 54, 54A,
54B).
25. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque los
elementos de resistencia eléctrica sensible a la temperatura (40;
54, 54A, 54B) comprenden platino.
26. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque se
proporcionan una o más capas de pasivación o aislamiento eléctrico
en la superficie o superficies superior y/o inferior (38, 66) del
sustrato (32) por lo menos extendiéndose sobre el por lo menos un
primer y/o por lo menos un segundo elemento o elementos de
resistencia eléctrica sensible a la temperatura (40; 54, 54A,
54B).
27. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque el sustrato
(32) es fijado al por lo menos un elemento de soporte (70, 102)
mediante remaches, tornillos o clavijas (78).
28. Disposición según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizada porque la placa de
cocina (4) comprende material vitrocerámico.
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