FI64485B - Styranordning foer elektriska kokplattor - Google Patents

Description

KHr~r1 Γηΐ KUULUTUSJULKAISU sAA or IBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 04 4 00 • S|i§ (4S) Patent i:--1 it? I at ^ ^ (S1) Kv-lk.^IntCI.3 H 05 B 1/02 SUOM 1 —FI N L AN D (21) Pwenttlhtk·™»» — P»t*nt«ntöknlnt 7Ö1882 (22) Htk«mlspllvt — Am6knlngtd*g 13.06.78 (FI) (23) Alkupllvi — Glltlghetsdtg 13.06.78 (41) Tullut fulklsaktl — Bllvlt offmtllg 15. 01.79

Patentti· )a rekisterihallitut N«ht*vlk*lP»non J. kuuL|ulk».Wn pvm. -

Patent- och registerstyrelsen ' Ansdkan utiagd och uti.skriften pubiicend 29.07.03 (32)(33)(31) Pyydutty utuolkeu*—Bagftrd prlorltet 1^.07· 77

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2731782Λ (71) E.G.0. Regeltechnik GmbH, P.0. Box 27, 7519 Oberderdingen,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Robert Ficherer, Knittlingen, Wilfried Schilling, Kraichtal,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7^) Oy Kolster Ab (5I+) Ohjauskoje sähkökeittolevyjä varten - Styranordning för elektriska kokplattor

Keksinnön kohteena on ohjauskoje sähkökeittolevyjä varten, joka ohjauskoje käsittää säädettävän kvantitettavan tehonohjauskojeen, jossa on sähkölämmityslaitteen omaava laajenemiselementti, ja jossa on aikakytkentäelin, joka alkukuumennusvaiheessa kohottaa joksikin aikaa tehonohjauskojeeseen säädettyä tehoa. Tällainen ohjauskoje, ns. "keittämisen aloitusautomatiikka", on tunnettu saksalaisesta hakemus-julkaisusta 2 310 867. Siinä on sähkökeittolevyssä kaksi levynkuumen-nusvastusta, joista kukin on kytketty alemmalle teholle nk. edelleen-keittoalueella, ts. alemmalle - keskimääräiselle tehoalueelle. Mekaanisen aikalaitteen sekä kuumennetusta bi-metallista muodostuvan aika-elimen välityksellä voidaan suurempi levynkuumennusvastus kytkeä valinnaisesti tiettyä aikaa varten, niin että teho kohoaa keittämisen alkuvaiheessa. Tämä aikalaite toimii hyvin tehokkaasti ja luotettavasti, mutta sillä on kuitenkin mekaanisen rakennetapansa ja vähintään kahden, täydellä kuluttajavirralla kuormitetun kytkimen vuoksi tietty rakennekoko, joka myös rajoittaa pienintä rakennesuuruutta. Tätä pienintä rakennesuuruutta rajoittaa myös se tosiasia, että juuri alateho-alueella tehonohjauskojeen lämmityslaitteen vastaanottama teho tulee 2 64485 suhteellisen suureksi ja siten vaikeaksi johtaa tämä teho pois ohjauskojeen pienestä rakennekappaleesta erityisesti korkeiden ympä-ristölämpötilojen yhteydessä. Edelleen on kaksi erillään kytkettävää levynkuumennusvastusta käsittävä keittolevy väistämätön.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on saada aikaan alussa mainitunlainen ohjauskoje, joka mahdollistaa hyvin pienen rakennetavan sekä vähän mekaanisia osia.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnölle tunnusomaisesti siten,että aikakytkentäelin käsittää elektronisen laskurin aikaelimenä ja ainakin yhden laskurin aikakytkentäelintä kytkettäessä kiinni kytkettävän ja laskurin laskennan päätyttyä irtikytkettävän tehonalennuselementin joka elektronisen kytkentäelementin välityksellä alentaa lämmityslait-teeseen tuotua tehoa ennalta määrätyssä jakosuhteessa.

Tässä tapauksessa korvataan siis koko aikakytkentälaite elektronisilla rakenne-elementeillä. Koko mekaniikka aikaelintä ja tehon-kytkintä varten jää pois, koska elektronisen kytkentäelimen tarvitsee kytkeä ainoastaan bi-metallilämmityslaitteen hyvin vähäinen teho te-honohjauskojetta varten. Mutta samanaikaisesti säilytetään keittolevyn korkean tehon kytkemistä varten luotettava kvantittava tehonohjaus-koje. Keittolevyssä tarvitsee olla ainoastaan yksi levyn kuumennusvas-tus, jota tehonohjauskoje kvantittaa.

Erityisen edullinen on suoritusmuoto, jossa elektroninen kyt-kentäelin, joka edullisesti voi olla tyristori, toimii samanaikaisesti diodina. Tässä tapauksessa voidaan bi-metallin teho, joka bi-metalli on edullisesti jännitekääminä rinnan levyn kuumennusvastuksen kanssa, asettaa hieman korkeammalle, ts. varustaa suurimmalla langanvahvuu-della ja sen vuoksi tehdä vähemmän herkäksi, ilman että sen tehoa tarvitsee valita hyvin korkeaksi. Aikakytkentäelimen jakosuhde voi olla välillä 2 ja 8, edullisesti 5. Tällöin päästää edullisesti elektroninen kytkentäelementti läpi vastaavan lukumäärän yksittäisiä verkkovirran puoliaaltoja. Tämän jakosuhteen avulla voidaan esim. varmistaa se, että edelleenkeittoalueella normaalisti n 20 % kokonaistehosta oleva suurin edelleenkeittoteho saatetaan 100 %:ksi.

Edullisesti on laitteessa lisäksi elektroninen tehonalennus-elementti, joka laskimesta riippumatta voidaan sähkökeittolevyn ylemmällä tehoalueella kytkeä lämmityslaitteen tehon alentamista varten. Tämän tehonalennuselementin avulla alennetaan ylemmällä tehoalueella tehoa, samalla kun esim. jakosuhteen 2 avulla ainoastaan joka toinen 3 64485 / positiivinen tai negatiivinen puoliaalto pääsee läpi tehonohjaus-kojeeseen. Bi-metallin alhaisemman tehon vuoksi kuumennusaikä ja sen myötä sähkökeittolevyn suhteellinen kytkentäkesto. Tällöin ominais-käyrässä syntyvä hyppy muutetaan säätökäyrän vastaavan muotoilun avulla taipeeksi, joka ei ole suinkaan häiritsevä vaan jopa toivottu, jotta siirryttäessä keittoalueelta paistoalueelle ominaiskäyrässä syntyy progressivisuus, ts. ylemmällä tehoaineella tiettyä säätökulmaa (ja vastaavasti jakoviivaan) vastaa säätönupissa suurempi tehon kasvu.

Laskuri ja tehonalennuselementti tai tehonjakajat voivat olla yhdistetyt integroituun kytkentäpiiriin (IC) ja siten ne voidaan valmistaa suurina sarjoina erittäin taloudellisesti ja luotettavasti.

Edelleen voi laitteessa olla lämpötilansuojakytkin, joka ohittaa elektronisen kytkentäelimen, varsinkin kun tämä toimii diodina, niin että silloin bi-metallilämmityslaitteen täysi nimellisteho tulee käyttöön ja suhteellinen kytkennänkesto alenee vastaavan kertoimen verran. Siten on ylilämpötilan sattuessa lämpötilansuojakytkimen avulla mahdollista rajoittaa keittolevyn suurin teho noin 20 %:iin ni-mellistehosta.

Keksinnön suoritusesimerkki on esitetty piirustuksessa ja seu-raavassa sitä selitetään lähemmin.

Kuvio 1 on keksinnön mukaisen ohjauskojeen kytkinkaavio.

Kuvio 2 esittää tehonohjauskojeen lämmityslaitteeseen syötettyjen tehoimpulssien diagrammaa keksinnön mukaisen tehonohjaus-kojeen neljässä eri työtilassa (a-d).

Kuvio 3 esittää tehon kulun kaavamaista diagrammaa kahteentoista osaan jaetusta tehonsäädöstä riippuvaisesti, jolloin kuvioissa 2 ja 3 on valittu sama merkitsemistapa kutakin yksittäistä työtapaa varten.

Kuviossa 1 on esitetty ohjauskoje 11, joka on tarkoitettu sähkökeittolevyn 12 tehonohjäämistä varten, jossa keittolevyssä on levyn kuumennusvastus 13 ja lämpötilan suojakytkin 14. Ohjauskoje 11 on liitäntöjen 15, 16 välityksellä kytketty talousvirtaverkkoon ja siinä on tavanomainen kvantittava tehonohjauskoje 17, joka on kytketty levyn kuumennusvastuksen 13 liitäntään ja tuo tähän tehon kvantitettu-na, ts. tehoimpulsseina, joiden suhteellinen kytkennänkesto on riippuvainen tehonohjauskojeen ja sen lämmityslaitteen säädöstä. Mekaanis-termisesti toimiva tehonohjauskoje sisältää pikakytkimen 18, jota käyttää laajenemiselin, esim. bi-metalli 19. Tämä on varustettu läm- 4 64485 mityslaitteella 20 ja on säädettävissä säätökäyrän 21 välityksellä suhteelliseen asentoonsa kytkimeen 18 nähden. Lämmityslaite 20 on kytketty rinnan levyn kuumennusvastuksen 13 kanssa, ts. jännitekäämi-tyksenä ja se voidaan tehdä suhteellisen suurelle, esim. 20 W:n teholle, joten se voidaan yksinkertaisesti saada aikaan myös suurempien verkkojännitteiden yhteydessä.

Säätökäyrä 21 on sovitettu yhdessä kytkentäkäyrän 22 kanssa säätöakselille 23, jota voidaan käsin kiertää säätönupin 24 välityksellä. Kytkentäkäyrä 22 käyttää kytkinkosketinta 25. Edelleen on laitteessa säätönupista 24 riippumattomasti käytettävä painonuppi 26, joka voi sulkea kytkinkoskettimen 27.

Ohjauskoje 11 käsittää edelleen integroidun kytkentäpiirin (IC) 28, johon syötetään verkosta vastaavaa oienjännitettä toisaalta vastuksen 30 ja diodin 29 ja toisaalta zenerdiodin 31 siltakytkennän kautta. Virransyöttöön kuuluu edelleen kondensaattori 42.

Piiri IC käsittää elektronisen laskurin 32 ja kaksi tehon-alennuselementtiä 33, 34, jotka on esitetty rakenneryhminä lohkokyt-kennän tapaan. Laskin muodostaa aikaelimen ts. se sallii kulua verkko-puoliaaltoja laskemalla edeltä määrätyn ajan, esim. 9 minuuttia, ennen kuin se antaa lähtösignaalin siihen kuuluvaan tehonalennuselementtiin 33. Laskuri 32 asetetaan käyntiin koskettimen 27 avulla, kun taas te-honalennuselementtiä 34 ohjaa välittömästi kosketin 25. Jakajista johtaa piirin IC lähtöjohto tyristoriin 35, joka on kytketty sarjaan te-honohjauskojeen 17 lämmityslaitteen 20 kanssa. Sen kanssa on kytketty sarjaan myös diodi 36, joka toimii suojana ylijännitteitä vastaan.

Tehonalennuselementti 33 on tehty sellaiseksi, että se laskurin 32 käynnin aikana ohjaa tyristoria 35 siten, että tämä päästää läpi ainoastaan verkkovirran joka viidennen puoliaallon, kun taas tehonalennuselementti 34 on sellainen, että se ohjaa tyristoria vaihtovirran joka toisen puoliaallon läpi päästämiseksi, kun se on kytketty koskettimen 25 sulkeutumisen avulla.

Kuviossa 1 esitettyä ohjauskojetta selitetään seuraavaksi toimintatavaltaan myös kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä:

Kuviossa 2 on kohdassa a) esitetty ohjauskojeen toimintatapa alemmalla tehoalueella (edelleenkeittoalue F kuviossa 3). Tätä vastaa yksinkertainen yhtenäinen viiva kuvion 3 diagrammassa. Keittämisen aloitusautomatiikkaa ei ole käytetty, ts. painonappi 26 ei ole alaspainettuna. Tämän toimintatavan yhteydessä saa lämmityslaite 20 tyris- 5 64485 torin 35 diodivaikutuksen johdosta ainoastaan verkkovirran aina yhden puoliaallon syötettynä, niin että se kuumenee puolella nimellistehol-laan, esim. 10 W. Tällä edelleenkeittoalueella tarvitaan normaalisti tehoja, jotka ovat n. 1/10 keittolevyn 12 koko nimellistehosta, niin että vastaava suhteellinen kytkennänkesto ulottuu tällä edelleenkeittoalueella enintään n 20 %:iin. Koska bi-metallilämmityslaite on toimiva aina vain silloin, kun kytkin 18 on suljettuna, ts. myös ainoastaan enintään n 1/5 kokonaisajasta, on koko hukkateho tehonohjaus-kojeessa n 1/5 10 Watista, ts. 2 W.

Tässä käyttötilassa pitää ohjauskäyrä 22 kytkimen 25 auki.

Kun nyt kuvion 2b mukaisesti säätönuppia 24 kiertämällä ohjaus-koje kierretään poistoalueelle B, kosketin 25 sulkeutuu. Tehonalennus-elementti 34 asetetaan käyntiin ja se huolehtii siitä, että tyristori 35 päästää läpi ainoastaan vaihtovirran joka toisen puoliaallon, niin että lämmityslaitteen 20 nimellisteho tulee toimivaksi ainoastaan neljäsosaksi, ts. 5 Watin tehokas teho nimellistehon ollessa 20 W.

Tehon hyppäyksen tasaamiseksi, joka siten esiintyisi keittolevyssä, on säätökäyrä 21 laskettu vastaavasti. Kuten kuviosta 3 on havaittavissa (paksu yhtenäinen viiva), esiintyy tosin siirryttäessä edelleen-keittoalueelta F paistoalueelle B toivottu taive ominaiskäyrässä, mutta ei kuitenkaan hyppäystä. Ominaiskäyrä on siten sellainen, että täysi teho (100 %) saavutetaan jo jonkin verran ennen säätöasteikon loppua. Tällä ylemmällä tehoalueella (poistoalue) ei ole olemassa keittämisen aloittamisen tukea. Ohjauskojeen hukkateho jää samoin vähäiseksi.

Kuviossa 2c on teho asetettu edelleenkeittoalueelle F ja samanaikaisesti käytetään keittämisen aloitusnäppäintä 26. Täten on laskuri 32 asetettu toimintaan ja se on aktivoinut tehonalennuselementin 33 siten, että tyristori 35 päästää läpi ainoastaan joka viidennen puoliaallon, ts. 1/10 nimellistehosta ja vastaavasti 1/5 kulloisestakin tehosta, joka normaalisti tuodaan edelleenkeittoalueella lämmitys-laitteeseen 20 (kuvio 2a). Siten kestää bi-metallin 19 kuumeneminen oleellisesti kauemmin ja suhteellinen kytkennänkesto suurenee likimain 5-kertaiseksi. Tämä merkitsee siis sitä, että sillä aikaa kun laskuri 32 käy, kulloinkin nupilla 24 asetettu teho suurenee 5-kertaises- ti (katkoviiva kuviossa 3). Tämän keittämisen aloitustuen ajan ollessa vakio syötetään siis kiinteällä määrällä kohotettu teho, joka on kuitenkin riippuvainen ohjauskojeen säädöstä. Myös tällöin on hukkateho hyvin vähäinen. Se voi olla enintään 2 W.

644S5

Kuviossa 2d on esitetty tapaus, jossa keittolevyssä 12 oleva lämpötilansuojakytkin 14 sulkeutuu ja ohittaa tyristorin 35 ja diodin 36. Tässä tapauksessa on lämmityslaite 20 asetettu täydelle verkko-jännitteelle ja siihen syötetään koko nimellisteho, esim. 10 W. Bi-metallin 19 kuumeneminen tapahtuu siis erittäin nopeasti ja levyn-kuumennusvastus 13 kytkeytyy irti. Koska bi-metallin teho tulee keittämisen aloitusalueella kaksi kertaa niin korkeaksi (jossa lämpötilansuojakytkin harvoin toimii), paistoalueella B neljä kertaa niin suureksi ja painetun aikakytkentäautomatiikan yhteydessä jopa kymmenen kertaa niin suureksi kuin aikaisemmin, alenee teho hyvin voimakkaasti, kuviossa 3 pistekatkoviivoin esitetty ominaiskäyi'ä. Sulkeutuvan läm-pÖtilansuojakytkimen 14 yhteydessä suurin vapautettu keittolevyn teho on suurimman tehonsäädön yhteydessä likimain yli 20 %. Siten on silloin myös ohjauskojeen keskimääräinen hukkateho n 4 W.

On siis huomattava, että keksinnön avulla saatiin aikaan koje, joka mekaanisesti mahdollisimman yksinkertaisesti käyttäen luotettavia ja ei kulumiselle alttiita elektronisia rakenne-elementtejä, tarjoaa keittämisen aloitustuen ja samanaikaisesti pitää kojeen hukkatehon ts. oman kulutuksen, erittäin pienenä. Elektronisten rakenne-elementtien pienen rakennekoon ja laajan mekaniikan puuttumisen vuoksi on säädin valmistettavissa hyvin pieneksi rakennekooltaan, johon myötävaikuttaa ennen kaikkea myös vähäinen hukkateho, joka estää ohjauskojeen luvattoman kuumenemisen. Edelleen voi kojeessa olla hyvin tehokas suoja ylikuumenemista vastaan, joka suoja voi toimia hyvin yksinkertaisella lämpötilansuojakytkiraellä. Koska tämä kytkee ainoastaan ohjauslämmityslaitteen 20 oienen tehon, se voi olla tehty esim. liukukoskettimeksi ilman salpalaitetta.

Ohjauskoje voidaan valmistaa sangen yksinkertaiseksi, samalla kun mekaaninen energiasäädin ja elektroniikka muodostavat rakenne-yksikön, jossa elektroniikka on sovitettu tehonohjauskojeeseen. Voidaan käyttää painettua levyä, johon on juotettu toiselle puolelle elektroniset rakenne-elementit ja toiselle puolelle sähköliitososat tehonohjauskojetta varten.

Claims (9)

64485 7

1. Ohjauskoje sähkökeittolevyjä varten, joka ohjauskoje käsittää säädettävän kvantittavan tehonohjauskojeen, jossa on sähkö-lämmityslaitteen omaava laajenemiselementti, ja jossa on aikakytken-täelin, joka alkukuumennusvaiheessa kohottaa joksikin aikaa tehonohjausko jeeseen säädettyä tehoa, tunnettu siitä, että aika-kytkentäelin käsittää elektronisen laskurin (32) aikaelimenä ja ainakin yhden, laskurin (32) aikakytkentäelintä kytkettäessä kiinni-kytkettävän, ja laskurin (32) laskennan päätyttyä irtikytkettävän te-honalenuselementin (33) , joka elektronisen kytkentäelementin (35) välityksellä alentaa laajenemiselementin lämmityslaitteeseen (20) tuotua tehoa ennalta määrätyssä jakosuhteessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjauskoje, tunnet-t u siitä, että elektroninen kytkentäelementti (35) toimii samanaikaisesti diodina.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ohjauskoje, tunnettu siitä, että elektroninen kytkentäelementti (35) on tyristori .

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauskoje, tunnettu siitä, että jakosuhde on välillä 2 ja 8.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ohjauskoje, tunnet-t u siitä, että jakosuhde on 5.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauskoje, tunnettu siitä, että aikakytkentäelin (28, 35) päästää kulloinkin läpi ainoastaan verkkovirran yksittäisiä puoliaaltoja.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauskoje, tunnettu siitä, että laitteessa on elektroninen tehonalennus-elementti (34), joka laskurista (32) riippumattomasti on kytkettävissä sähkökeittolevyn (12) korkeammalla tehoalueella (B) lämmityslait-teen (20) tehon alentamiseksi.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauskoje, tunnettu siitä, että laskuri(32) ja jakaja tai tehonalennus-elementti (33, 34) sisältyvät integroituun kytkentäpiiriin.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauskoje, tunnettu siitä, että sähkökeittolevyyn (12) on sovitettu lämpötilansuojakytkin (14) joka ohittaa elektronisen kytkentäelimen (35) täyden tehon tuomiseksi lämmityslaitteeseen (20).