ES2428243A2 - Aparato de cocción y procedimiento para la regulación de la temperatura en dicho aparato - Google Patents

Aparato de cocción y procedimiento para la regulación de la temperatura en dicho aparato Download PDF

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Abstract

Se expone un aparato de cocción (11) con un sensor de temperatura (40) dispuesto debajo de una placa de campo de cocción (15), donde el sensor de temperatura (40) está acoplado térmicamente con la placa de campo de cocción (15) mediante un material termoconductor (41), y donde el sensor de temperatura (40) está blindado frente a influencias térmicas debajo de la placa de campo de cocción (15) sobre el lado opuesto a la placa de campo de cocción (15), al menos, parcialmente, mediante al menos una capa de un material termoaislante (42). Asimismo, se propone un procedimiento correspondiente para la regulación de temperatura en el que la regulación de temperatura se efectúe mediante el valor de medición de la temperatura suministrado por un sensor de temperatura (40).

Description

Aparato de cocción y procedimiento para la regulación de la temperatura en dicho aparato.
CAMPO DE LA TECNICA
La invención se refiere a un aparato de cocción, así como a un procedimiento para la regulación de la temperatura en un aparato de cocción.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conoce que para la captación de la temperatura de una batería de cocción, es necesaria una medición de la temperatura lo más exacta posible. Tal medición de la temperatura sirve, por ejemplo, para desconectar un suministro de energía si se sobrecalienta el contenido de la batería de cocción, o bien, para regular la temperatura del contenido de la batería de cocción, en lo que esta regulación debe alcanzar preferiblemente una exactitud que lleve al cliente a una obtención notable de comodidad de uso.
Es un problema del estado de la técnica el que un sensor de temperatura por contacto dispuesto en un campo de cocción no determine la temperatura junto a la base de la batería de cocción con gran exactitud.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es superar esta desventaja, y hacer posible especialmente una medición de la temperatura mediante el sensor de temperatura por contacto que presente una mayor exactitud.
Para la solución del problema técnico, se propone un aparato de cocción con un sensor de temperatura dispuesto debajo de una placa de campo de cocción, donde el sensor de temperatura esté acoplado térmicamente con la placa de campo de cocción mediante un material termoconductor, y donde el sensor de temperatura esté blindado frente a influencias térmicas debajo de la placa de campo de cocción sobre el lado opuesto a la placa de campo de cocción, mediante al menos una capa de un material termoaislante.
La solución planteada proporciona una realización mejorada del sensor de temperatura por contacto presente de todos modos en los campos de cocción por inducción. El sensor de temperatura por contacto capta la temperatura de la superficie de colocación del campo de cocción, el cual está realizado, a modo de ejemplo, de vitrocerámica (GK) o de vidrio templado (HG), con una exactitud elevada. La temperatura así medida representa la temperatura junto a la base de la batería de cocción y, por tanto, puede utilizarse como base para una regulación de la temperatura.
Una realización consiste en que el aparato de cocción sea un aparato de cocción por inducción, o comprenda uno.
Otra realización es que el sensor de temperatura sea un sensor NTC.
En especial, una realización consiste en que el material termoconductor comprenda una pasta termoconductora, una almohadilla termoconductora, o una película termoconductora.
Otra realización es que el material termoaislante presente, al menos, una capa de mica.
Asimismo, una realización consiste en que el material termoaislante presente un alojamiento, en especial, una cubeta.
En el marco de una realización adicional, el sensor de temperatura está dispuesto en el alojamiento con el material termoconductor.
Por consiguiente, está prevista una cubeta en la que se dispone el sensor de temperatura con, por ejemplo, pasta termoconductora. Así, por un lado, el sensor de temperatura está acoplado térmicamente con la placa de campo de cocción y, por otro lado, está aislado lo mejor posible con respecto a otras influencias térmicas. Así, se puede determinar con gran exactitud la temperatura de la placa de campo de cocción, o bien, junto a la base de una batería de cocción presente sobre la placa de campo de cocción.
Una siguiente realización consiste en que una capa de selladura esté dispuesta entre el alojamiento y la placa de campo de cocción, en especial, entre el alojamiento y el sensor.
Así, se puede evitar eficazmente que el material termoconductor se filtre a las diversas capas de mica y, de esta forma, empeore el aislamiento térmico.
Una realización es que la capa de selladura presente, al menos, una franja adhesiva, o esté realizada como tal franja adhesiva.
Otra forma de realización consiste en que líneas de conexión del sensor de temperatura cerca del sensor de temperatura estén dispuestas, a lo largo de la placa de campo de cocción.
Así, en primer lugar se pueden conducir las líneas de conexión, a partir del sensor de temperatura, por un lado de la placa de campo de cocción. Con ello, se consigue que las líneas de conexión no sirvan de puente térmico desde el sensor de temperatura y, así, falseen la medición de la temperatura del sensor de temperatura.
A modo de ejemplo, también se puede determinar un gradiente de temperatura basándose en un valor real de la medición de la temperatura del sensor de temperatura; basándose en este gradiente de temperatura, se puede averiguar un valor final esperable de la temperatura tras el transcurso de un proceso transitorio.
Otra forma de realización consiste en que la regulación de la temperatura del aparato de cocción se pueda efectuar mediante el valor de medición de la temperatura suministrado por el sensor de temperatura.
El problema técnico mencionado se resuelve también mediante un procedimiento para la regulación de la temperatura en un aparato de cocción donde el sensor de temperatura está acoplado térmicamente con una placa de campo de cocción mediante un material termoconductor, y donde el sensor de temperatura está blindado frente a influencias térmicas debajo de la placa de campo de cocción sobre el lado opuesto a la placa de campo de cocción, mediante al menos una capa de un material termoaislante, y donde el procedimiento comprende los pasos de, medir la temperatura con el sensor de temperatura, y regular la temperatura mediante el valor de medición de la temperatura suministrado por el sensor de temperatura.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS
A continuación, se exponen y describen ejemplos de realización de la invención por medio de los dibujos.
Muestran:
Fig. 1 una sección de un aparato de cocción por inducción con una batería de cocción apoyada encima, y con un sensor de temperatura por contacto para la determinación de la temperatura de la batería de cocción, o bien, de un alimento en la batería de cocción;
Fig. 2 una realización, alternativa a la figura 1, de un sensor de temperatura en el aparato de cocción por inducción;
Fig. 3 una representación más detallada de la disposición según la figura 2 con un esquema equivalente de conexiones térmicas combinado.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra una sección de un aparato de cocción por inducción 11 con una batería de cocción 12 apoyada encima, donde el aparato de cocción por inducción 11 y la batería de cocción 12 están dibujados distanciados entre sí únicamente para conseguir una representación clara.
El aparato de cocción por inducción 11 presenta una base de carcasa 13 de una carcasa 14, la cual está cubierta por arriba por una placa de campo de cocción 15. La placa de campo de cocción 15 puede estar compuesta, por ejemplo, de vidrio, incluidos el vidrio templado o la vitrocerámica. Directamente debajo de la placa de campo de cocción 15, se encuentra una placa 16 de mica, por ejemplo, para el blindaje térmico de componentes situados debajo de la placa 16.
La temperatura de la placa de campo de cocción 15 debe ser vigilada, ya que los sobrecalentamientos pueden conducir a daños permanentes en el aparato de cocción por inducción 11.
Junto al lado inferior de la placa 16, está instalado un inductor 17 anular, el cual presenta una carcasa de soporte 18, por ejemplo, de material plástico, que presenta una guía de campo 19, por ejemplo, de ferrita, y una bobina 20 para generar un campo (electro)magnético alterno junto a una zona de cocción asociada. El campo alterno presenta una frecuencia de entre 25 a 30 kHz, o más. Por medio del campo magnético alterno, en una base 21 de la batería de cocción 12 apoyada sobre la zona de cocción respectiva se puede generar una corriente de inducción que caliente la base 21 para la preparación de alimentos situados en la batería de cocción 12.
Debajo del inductor 17, se encuentra una chapa de blindaje 22 metálica, por ejemplo, de aluminio, la cual blinda una pletina de la electrónica 23 equipada con la electrónica del aparato contra el campo eléctrico alterno. La pletina de la electrónica 23 se posa sobre la base de carcasa 13 con su lado posterior no equipado.
En el área de un agujero central 24 del inductor 17 anular, tanto la placa 16 como la chapa de blindaje 22 presentan agujeros 25 y 26, respectivamente, concéntricos. Para la detección de la temperatura de la placa de campo de cocción 15 se conduce un sensor (de temperatura por contacto) 27, por ejemplo, en forma de sensor NTC, a través del agujero 25 en la placa 16, y fijado al lado inferior de la placa de campo de cocción 15. A través del agujero 24 del inductor 17 y del agujero 26 de la chapa de blindaje 22, se sacan líneas eléctricas 28 del sensor 27.
La temperatura determinada por el sensor 27 puede utilizarse especialmente para la regulación de la temperatura de la batería de cocción 12, o bien, de la temperatura de un contenido de la batería de cocción 12, por ejemplo, para cocer, asar o freír, o similares. También es posible que se recurra a la temperatura para el reconocimiento de situaciones peligrosas (por ejemplo, un sobrecalentamiento de una batería de cocción 12 llena de aceite o grasa), por ejemplo, con el fin de evitar un incendio y, para ello, desconectar por ejemplo un suministro de energía tan pronto como el contenido de la batería de cocción se sobrecaliente. La pletina de la electrónica 23 está distanciada de la chapa de blindaje 22, de modo que en medio se forma un espacio que sirve como canal de aire 33. Junto al canal de aire 33 puede haber presente, por ejemplo, lateralmente, un ventilador 34 que genere una corriente de aire K en el canal de aire 33. La corriente de aire puede tanto enfriar directamente la pletina de la electrónica 23 como expulsar calor de desecho de la base, o bien, del inductor 17 a través de la chapa de blindaje 22.
El aparato de cocción por inducción 11 presenta especialmente varias zonas de cocción con un inductor 11 y un sensor 27, etc., asociados en cada caso.
A modo de ejemplo, el sensor de temperatura 27 toca la placa de campo de cocción 15, y así hace posible una captación de la temperatura. Además, se puede mejorar el contacto térmico si el sensor de temperatura 27 está acoplado térmicamente con la placa de campo de cocción 15 con un material termoconductor, un llamado material de interfaz térmica. En especial, el sensor de temperatura 27 puede estar realizado como sensor NTC.
Sin embargo, un problema consiste en que el lado inferior del sensor de temperatura 27 penetre en áreas con temperaturas que fluctúen mucho, lo cual repercute negativamente en la exactitud de la medición de la temperatura. Así, la temperatura medida por el sensor de temperatura 27 constituye únicamente un tipo de valor de medición que se mueve entre las siguientes temperaturas:
-
la temperatura de la placa de campo de cocción 15,
-
la temperatura de la bobina 20,
-
la temperatura de la guía de campo,
-
la temperatura de la carcasa de soporte 18 (como soporte de sistema),
-
la temperatura del inductor 17, así como
-
la temperatura de la corriente de aire en el canal de aire 33.
Con otras palabras, las temperaturas mencionadas anteriormente influyen con mayor o menor intensidad sobre una temperatura determinada por el sensor de temperatura 27. Sin embargo, la temperatura medida es demasiado inexacta para poder poner en práctica con ella una regulación fiable de la temperatura.
Por tanto, se propone mejorar la medición de la temperatura. Una posibilidad está representada en la figura 2, la cual muestra una sección 60 de la figura 1 en una configuración modificada.
Un sensor de temperatura 40, en especial, un sensor NTC, está acoplado térmicamente con la placa de campo de cocción 15, la cual está compuesta, por ejemplo, por vidrio, incluidos el vidrio templado o la vitrocerámica, con un material de interfaz térmica 41, por ejemplo, una pasta termoconductora, una almohadilla termoconductora, un adhesivo termoconductor, u otro material termoconductor.
En ello, el sensor de temperatura 40 está aislado contra influencias térmicas del entorno. Esto se consigue, por ejemplo, a través de que varias capas de mica 42 estén previstas sobre la placa 16 como material termoaislante a modo de ejemplo, donde las varias capas de mica 42 estén dispuestas de tal modo que resulte un alojamiento, en especial, una cubeta. Las diversas capas de mica 42 están fijadas sobre la placa 16 con una franja adhesiva 43. En el alojamiento, el cual puede estar configurado como cubeta, por ejemplo, en las capas de mica 42, se incrusta el sensor de temperatura 40 junto con el material de interfaz térmica 41, y se acopla térmicamente con la placa de campo de cocción 15.
El alojamiento puede estar configurado con, al menos, una capa de Kapton (Ruban-Kapton), a través de lo cual el alojamiento está sellado con respecto a las varias capas de mica 42. A través de ello, se evita que el material de interfaz térmica se filtre a las diversas capas de mica 42 y empeore así el aislamiento térmico.
La figura 3 muestra una representación más detallada de la disposición según la figura 2 con un esquema equivalente de conexiones térmicas combinado.
La temperatura en un punto 50 se corresponde con la temperatura en la cara superior de la placa de campo de cocción 15, esto es, allí donde la batería de cocción 12 toque la placa de campo de cocción 15. Un resistor 51 se corresponde con la resistencia térmica de la placa de campo de cocción 15, en especial, la resistencia térmica entre el lado superior de la placa de campo de cocción 15 y el sensor 40 (esta resistencia térmica 51 es determinada por la placa de campo de cocción 15 y, con un buen contacto térmico entre la placa de campo de cocción 15 y la base 21 de la batería de cocción 12, aquella también puede ser influenciada notablemente por esta base 21).
Un resistor 54 conectado con el resistor 51 se corresponde con la resistencia térmica entre el sensor 40 y el entorno del sensor 40 debajo de la placa de campo de cocción (esta resistencia térmica 54 es influenciada de manera decisiva por las propiedades térmicas del apoyo del sensor 40).
Un nodo entre los resistores 51 y 54 se corresponde con la temperatura del sensor 40; esta temperatura es proporcionada por el sensor 40 como señal de medición.
Un punto 55 se corresponde con la temperatura en el entorno del sensor 40 en el área inferior de la placa de campo de cocción.
Finalmente, en el esquema de conexiones equivalente, el nodo entre los resistores 51 y 54 está además conectado con potencial a masa a través de un capacitor térmico 52. El capacitor térmico 52 determina la velocidad con la que el sensor 40 puede reaccionar a una modificación de la temperatura en el punto 50. En ello, el capacitor térmico 52 es influenciado de manera decisiva por las propiedades de la placa de campo de cocción 15.
Con ello, la resistencia térmica del sensor 40 con respecto al lado superior de la placa de campo de cocción 15 es notablemente inferior a la resistencia térmica del apoyo del sensor 40 al entorno del sensor 40 en el interior del campo de cocción. Por consiguiente, se obtienen las siguientes relaciones:
R51 << R54
(1)
Ts " T50(2)
donde
R51 R54, Ts, T50, indica la resistencia térmica 51, la resistencia térmica 54, la temperatura del sensor 40, y la temperatura en el punto 50.
Una realización ventajosa consiste en una guía optimizada de las líneas 28 para la conexión del sensor 40. Si un tramo de estas líneas 28 desde el sensor 40 está conducido primero por un lado de la placa de campo de cocción 15, las líneas 28 no pueden servir como puente térmico del sensor al entorno del sensor 40 en el campo de cocción y, así, no pueden reducir la resistencia térmica 51. En este caso, las líneas 28 no son calentadas por la placa de campo de cocción 15.
Si se utiliza el sensor 40 tal y como se ha descrito aquí, al “posarse una mano” éste reacciona de manera reproducible dentro de un margen de aproximadamente 10 segundos. Esto se corresponde con un tiempo de reacción ventajosamente rápido.
Asimismo, puede ser deseable que tras pocos segundos, no sólo sea constatable una reacción del sensor 40, sino que deba determinarse cierta estimación del valor de medición de la temperatura al final del proceso transitorio. Si el ascenso de la temperatura en el punto 50 se corresponde con una función escalonada, entonces la reacción del sensor 40 a esta función escalonada puede indicarse como sigue a continuación:
donde
Tss
indica la temperatura inicial del sensor 40,
Tse,
la temperatura final del sensor 40, y
C52,
la capacidad térmica 52.
Puesto que el valor real para la temperatura TS del sensor 40 se conoce con bastante exactitud, en cualquier momento puede calcularse un gradiente Ts(t)/dt. Con ello, el valor final Terw esperable de la temperatura tras el transcurso del proceso transitorio T se obtiene con
Por consiguiente, es posible optimizar este sensor mediante la estructura representada del sensor de temperatura como sensor de temperatura con aislamiento térmico con respecto al entorno en el interior del campo de cocción, de tal modo que aquel suministre valores de medición exactos con rapidez y de manera fidedigna y reproducible.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Aparato de cocción (11) con un sensor de temperatura (40) dispuesto debajo de una placa de campo de cocción (15), caracterizado porque el sensor de temperatura (40) está acoplado térmicamente con la placa de campo de cocción (15) mediante un material termoconductor (41), y donde el sensor de temperatura (40) está blindado frente a influencias térmicas debajo de la placa de campo de cocción (15) sobre el lado opuesto a la placa de campo de cocción (15) mediante al menos una capa de un material termoaislante (42).
  2. 2.
    Aparato de cocción según la reivindicación 1, donde el aparato de cocción (11) es un aparato de cocción por inducción o comprende uno.
  3. 3.
    Aparato de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, en el que el sensor de temperatura (40) es un sensor NTC.
  4. 4.
    Aparato de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, en el que el material termoconductor (41) comprende una pasta termoconductora, una almohadilla termoconductora, o una película termoconductora.
  5. 5.
    Aparato de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, en el que el material termoaislante (42) presenta, al menos, una capa de mica.
  6. 6.
    Aparato de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, en el que el material termoaislante (42) presenta un alojamiento, en especial, una cubeta.
  7. 7.
    Aparato de cocción según la reivindicación 6, en el que el sensor de temperatura (40) está dispuesto en el alojamiento con el material termoconductor (41).
  8. 8.
    Aparato de cocción según una de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que una capa de selladura (43) está dispuesta entre el alojamiento y la placa de campo de cocción (15), en especial, entre el alojamiento y el sensor (40).
  9. 9.
    Aparato de cocción según la reivindicación 8, en el que la capa de selladura (43) presenta, al menos, una franja adhesiva.
  10. 10.
    Aparato de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, en el que las líneas de conexión (28) del sensor de temperatura (40) cerca del sensor de temperatura (40) están dispuestas parcialmente a lo largo de la placa de campo de cocción (15).
  11. 11.
    Procedimiento para la regulación de la temperatura en un aparato de cocción (11),según una de las reivindicaciones anteriores donde el sensor de temperatura (40) está acoplado térmicamente con una placa de campo de cocción (15) mediante un material termoconductor (41), y donde el sensor de temperatura (40) está blindado frente a influencias térmicas debajo de la placa de campo de cocción (15) sobre el lado opuesto a la placa de campo de cocción (15) mediante al menos una capa de un material termoaislante (42), caracterizado porque el procedimiento comprende los pasos de:
    -
    medir la temperatura con el sensor de temperatura (40), y
    -
    regular la temperatura mediante el valor de medición de la temperatura suministrado por el sensor de temperatura (40).
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