WO2002071806A1 - Keramisches kochfeld mit einer glaskeramikplatte - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a ceramic hob with a glass ceramic plate, which carries heating elements for direct heating on its underside, separated by an insulating layer, the cooking zone being subdivided into at least one inner and one outer zone, which carry zone-specific heating elements which are dependent on a controller the temperature values detected by the temperature sensors assigned to the subzones can be switched and / or their output can be regulated.
  • a ceramic hob is known from DE 41 30 337 A1.
  • the sub-zones each have a meander-shaped heating conductor, in the vicinity of which a similarly designed sensor path for temperature detection runs. In this embodiment, the heating conductors and the sensor tracks are applied to an insulation layer covering the entire cooking zone.
  • the construction and application of the heating elements is difficult even if concentric, circular conductor tracks are applied to the underside of the glass ceramic plate, which extend almost 360 ° over the circumference of the partial zones.
  • the glass ceramic plate forms a parallel connection of many temperature-dependent differential resistors between two conductor tracks, as shown in DE 40 22 846 A1.
  • the large number of resistors can also be realized by means of many strip-shaped conductor tracks, the ends of which are connected in parallel, such as the EP 0 315 079 B1 (DE 38 84 569 T2) shows. With this design of the hob, however, no individually switchable and controllable subzones are formed.
  • the conductor tracks and the surface heating elements can also be applied as silver-containing tracks or layers by means of screen printing. They can also be applied with carbon pastes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein keramisches Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte, die auf ihrer Unterseite über eine Isolierschicht getrennt Heizelemente für die direkte Beheizung trägt, wobei die Kochzone mindestens in eine innere und eine äussere Teilzone unterteilt ist, die teilszonenindividuelle Heizelemente tragen, welche mittels einer Steuerung in Abhängigkeit von den den Teilzonen zugeordneten Temperatursensoren erfassten Temperaturwerten schalt- und/oder in ihrer Leistung regelbar sind. Mit konzentrisch zueinander angeordneten Leiterbahnen bzw. ringförmigen Flächenheizelementen lässt sich ein einfacher Aufbau des Kochfeldes erreichen, bei dem die Fläche desselben optimal ausgenützt wird und damit ein guter Wirkungsgrad der Heizung bei gleichmässiger Beheizung der Teilzonen erreicht wird.

Description

Keramisches Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte
Die Erfindung betrifft ein keramisches Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte, die auf ihrer Unterseite über eine Isolierschicht getrennt Heizelemente für die direkte Beheizung trägt, wobei die Kochzone mindestens in eine innere und eine äußere Teilzone unterteilt ist, die teilzonenindividuelle Heizelemente tragen, welche mittels einer Steuerung in Abhängigkeit von den den Teilzonen zugeordneten Temperatursensoren erfassten Temperaturwerten schalt- und/oder in ihrer Leistung regelbar sind. Ein derartiges keramisches Kochfeld ist aus der DE 41 30 337 A1 bekannt. Mit der inneren und äußeren Teilzone kann die Heizleistung besser an die beim Betrieb auftretende Wärmeaufnahme der Bereiche der Kochzone angepasst werden. Die Teilzonen weisen dabei jeweils einen mäanderförmig aufgebrachten Heizleiter auf, in dessen Nachbarschaft eine gleich geführte Sensorbahn zur Temperaturerfassung verläuft. Bei dieser Ausgestaltung sind die Heizleiter und die Sensorbahnen auf einer, die komplette Kochzone bedeckenden Isolationsschicht aufgebracht.
Bei diesem bekannten keramischen Kochfeld erschwert und verteuert diese mä- anderförmige Führung der Heizleiter und Sensorbahnen die Herstellung des Kochfeldes.
Wie die DE 1 95 10 989 A1 zeigt, weist ein keramisches Kochfeld dieselben Nachteile auf, wenn die Heizelemente strahlenförmig zum Mittelpunkt der Kochzone ausgerichtet sind und sich über sektorförmige Teilzonen erstrecken.
Der Aufbau und das Aufbringen der Heizelemente ist auch dann schwierig, wenn auf der Unterseite der Glaskeramikplatte konzentrische, kreisförmige Leiterbahnen aufgebracht sind, die sich fast 360° über den Umfang der Teilzonen erstrecken. Zwischen zwei Leiterbahnen bildet die Glaskeramikplatte eine Parallelschaltung vieler temperaturabhängiger differentieller Widerstände, wie die DE 40 22 846 A1 zeigt.
Die Vielzahl von Widerständen kann auch durch viele streifenförmige Leiterbahnen realisiert wrden, die mit ihren Enden parallel geschaltet sind, wie die EP 0 315 079 B1 (DE 38 84 569 T2) zeigt. Bei dieser Ausbildung des Kochfeldes sind jedoch keine individuell schalt- und regelbaren Teilzonen gebildet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein keramisches Kochfeld der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem ein einfacher, übersichtlicher Aufbau der Heizelemente das Aufbringen derselben erleichtert und zu einer gleichmäßigen Beheizung der unterteilten Teilzonen mit dazugehöriger Temperaturerfassung führt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die innere Teilzone und die äußere Teilzone aus konzentrisch zueinander kreisbogenförmig angeordneten Leiterbahnen gebildet sind, die nur einen bis ins Zentrum der Kochzone reichenden Anschluss-Sektor freilassen, dass die Leiterbahnen im Anschluss- Sektor mittels Verbindungsstücken hintereinander geschaltet sind, dass im Anschluss-Sektor mittels Anschlüssen der Anfang der innersten Leiterbahn und das Ende der äußersten Leiterbahn sowie ein die Unterteilung in die teilzonen- individuellen Heizelemente vornehmendes Verbindungsstück ansteuerbar sind, dass die Isolationsschicht zumindest unter den Leiterbahnen angeordnet ist und dass zumindest der inneren Teilzone ein Temperatursensor und der äußeren Teilzone über den Umfang verteilt mehrere Temperatursensoren zugeordnet sind oder dass die innere Teilzone und die äußere Teilzone aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten kreisringförmigen Flächenheizelementen gebildet sind, die nur einen bis zum Zentrum der Kochzone reichenden Anschluss-Sektor freilassen, dass im Anschluss-Sektor mittels Anschlüssen, die beiden Enden der Flächenheizelemente gemeinsam und die Anfänge der beiden Flächenheizelemente individuell angeschaltet sind, dass die Isolationsschicht zumindest unter den Flächenheizelementen angeordnet ist und dass der inneren Teilzone ein Temperatursensor und der äußeren Teilzone über den Umfang verteilt mehrere Temperatursensoren zugeordnet sind.
In jedem Fall bilden die Leiterbahnen oder die Flächenheizelemente mit den gleich ausgebildeten Isolationsteilschichten Elemente, die fertigungstechnisch einfach aufbringbar sind und Bereiche freilassen, in denen Temperatursensoren direkt auf die Unterseite der Glaskeramikplatte aufgebracht werden können. Die Heizelemente erstrecken sich über den größten Flächen-Anteil der zugeordneten Teilzonen und gewährleisten eine optimale und gleichmäßige Beheizung dieser Teilbereiche, was zu einem hohen Wirkungsgrad des Kochfeldes führt, da zudem die Temperaturen der Teilbereiche in einfacher Weise unabhängig voneinander erfasst und zum Schalten und Regeln der Heizleistung verwendet werden können. Die Temperatursensoren können aber auch auf dünne Isolationsschichten aufgebracht werden, die die Glaskeramikplatte außerhalb der Heizelemente bedecken. Sind die Temperatursensoren in isolierenden Schutzhüllen untergebracht, dann können sie auch auf den Heizelementen aufgebracht werden.
Der Anschluss-Sektor kann nach einer Ausgestaltung dadurch schmal gehalten werden, dass die Anschlüsse im Anschluss-Sektor über die äußere Teilzone hinaus geführt sind. Außerhalb der Kochzone bleibt für die Anschlusskontakte und die Anschlussleitungen mehr Platz.
Die Temperatur der inneren Teilzone der Kochzone wird dadurch überwacht, dass der Temperatursensor im Zentrum der Kochzone als Stabsensor oder Punktsensor ausgebildet und mit seinem Anschluss über den Anschluss-Sektor über die Kochzone hinaus geführt ist. Für die Heizelemente ist nach einer Ausführung vorgesehen, dass die Leiterbahnen aus NiCr-, NiAl- oder Cermets-Legierungen bestehen und im thermischen Spritzen aufgebracht sind, während als Flächenheizelemente Heizfolien, NiCr-, NiAl- oder Cermets-Schichten verwendet sind, die auf den Isolationsteilschichten aufgebracht sind.
Die Leiterbahnen und die Flächenheizelemente können auch als silberhaltige Bahnen oder Schichten mittels Siebdruck aufgebracht werden. Zudem können sie mit Carbonpasten aufgetragen werden.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein keramisches Kochfeld mit innerer und äußerer Teilzone und Leiterbahnen als Heizelemente und
Fig. 2 ein keramisches Kochfeld mit innerer und äußerer Teilzone und Flächenheizelementen als Heizelemente.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine Glaskeramikplatte 10 auf die Unterseite 1 1 gesehen dargestellt. Eine runde Kochzone wird in bekannter Weise auf deren Oberseite gekennzeichnet. Auf der Unterseite der Glaskeramikplatte 10 sind mehrere kreisbogenförmige Leiterbahnen 15 auf gleich verlaufenden flächengleichen Isolationsteilschichten 12 aufgebracht. Diese Leiterbahnen 15 erstrecken sich über nahezu 360° des Umfangs der Kochzone und lassen nur einen schmalen Anschluss-Sektor 16 frei, der sich bis ins Zentrum der Koch- zone erstreckt. Die Isolationsteilschichten 12 haben einen hohen elektrischen Isolationswiderstand, d.h. eine hohe Spannungsfestigkeit. Sie sind als dünne Isolationsleiter mit kleinem Wärmeübergangswiderstand ausgebildet.
Im Bereich des Anschluss-Sektors 16 sind die Leiterbahnen 15 mittels Verbindungsstücken 17 hintereinander geschaltet, so dass eine Heizspule mit abwechselnder Drehrichtung der Windungen entsteht.
In dem Anschluss-Sektor 16 ist ein Anschluss aO zum Anfang A der innersten Leiterbahn 15 geführt. Ein Anschluss a1 ist im Anschluss-Sektor 16 mit einem Verbindungsstück 17 verbunden, so dass die Heizspule in ein Heizelement H1 und ein Heizelement H2 unterteilt ist. Diese Heizelemente H1 und H2 sind dann einer inneren Teilzone Wi und einer äußeren Teilzone Wa zugeordnet.
Der Anschluss a2 ist am Ende E der äußersten Leiterbahn 15 angeschaltet, so dass die beiden Heizelemente H1 und H2 unabhängig voneinander ansteuerbar und in der Heizleistung regelbar sind. Dazu ist eine an der Netzspannung L, N angeschaltete Steuerung ST vorgesehen, an der die Anschlüsse aO, a1 und a2 angeschlossen sind. Als Steuer- und/oder Regelgrößen werden der Steuerung ST über die Anschlüsse So, S1 , S2, S3 und S4 die von den Temperatursensoren So, S1 , S2, S3 und S4 erfassten Temperaturen der Bereiche der Glaskeramikplatte 10 zugeführt. Der Temperatursensor So ist im Zentrum der inneren Teilzone Wi, d.h. innerhalb der Leiterbahn 15 direkt mit der Unterseite 1 1 der Glaskeramikplatte 10 verbunden und erfasst direkt die Temperatur der Glaskeramikplatte 10 an der Anschaltstelle ohne Beeinträchtigung durch eine Isolationsschicht 12. Falls der Temperatursensor metallisch ist, befindet sich außerhalb der Heizelemente eine dünne Isolationsschicht zur Vermeidung von Kurzschlüssen.
Der Anfang A, das Ende E sowie die Anzapfung der Heizspule führen zu Anschlusskontakten, die außerhalb der runden Kochzone liegen und dort ausreichend Platz vorfinden. Die Heizleitungen ho, hi und h2 von der Steuerung ST können daher leicht mit den Anschlusskontakten aO, a1 und a2 verbunden werden.
Wie die Fig. 1 zeigt, kann der Anschluss-Sektor 16 schmal gehalten werden, so dass sich die kreisbogenförmigen, konzentrisch zueinander angeordneten Leiterbahnen 15 über einen maximalen Anteil des Umfangs erstrecken können und die Kochzone großflächig abdecken. Dies bringt eine gleichmäßige Beheizung der Teilzonen Wi und Wa mit gutem Wirkungsgrad.
Die Isolationsteilschichten 12 können in gleicher Anordnung mit gleicher Fläche auf der Unterseite 1 1 der Glaskeramikplatte 10 aufgebracht werden, so dass außerhalb der Leiterbahnen 15 die Unterseite 1 1 der Glaskeramikplatte 10 für die direkte Verbindung mit den Temperatursensoren So, S1 , S2, S3 und S4 zugänglich ist und dass die Temperatursensoren ohne Beeinträchtigung durch eine Isolationsschicht 12 die Temperaturmessung vornehmen können. Wie erwähnt, können diese Bereiche der Unterseite der Glaskeramikplatte 10 auch mit dünneren Isolationsschichten belegt sein, wenn metallische Temperatursensoren verwendet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bildet eine ringförmige Heizfolie 15i das der inneren Teilzone Wi zugeordnete Heizelement H1 und die ringförmige Heizfolie 15a die äußere Teilzone Wa. Die Anschluss-Kontakte aO, a1 und a2 im Anschluss-Sektor 16 schalten die Heizelemente H1 und H2 in entgegengesetztem Drehsinn hintereinander. Zwischen den beiden Heizfolien 15i und und 15a entsteht ein isolationsfreier Zwischenraum 21 zur direkten Anbringung der Temperatursensoren S1 , S2, S3 und S4 auf der Unterseite 1 1 der Glaskeramikplatte 10. Die Heizfolie 15i weist eine zentrische Aussparung 20 auf, in der ein als Stabsensor oder Punktsensor ausgebildeter Temperatursensor So angeordnet ist und mit seinem Anschluss über den Anschluss-Sektor 1 6 wie die Anschlusskontakte aO, a1 und a2 aus der Kochzone herausgeführt sind und wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit einer Steuerung ST in Verbindung stehen. Die beiden Teilzonen Wi und Wa der Kochzone können daher in Abhängigkeit von zugeordneten Temperaturen geschaltet und/oder in der Heizleistung geregelt werden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 belegen die Heizfolien 15i und 15a den weitaus größten Teil der Kochzone, so dass die Teilzonen Wi und Wa gleichmäßig beheizt werden können und dies in Abhängigkeit der über die zugeordneten Temperatursensoren So bzw. S1 , S2, S3 und S4 erfassten Temperaturen. Dabei stellen gerade die Temperatursensoren S1 bis S4 sicher, dass für die äußere Teilzone Wa Temperaturunterschiede über den Umfang des Kochzonenrandes erfasst und berücksichtigt werden können.
Der Anschlusskontakt aO verbindet auf einer Seite des Anschluss-Sektors 16 die beiden Heizfolien 15i und 15a als Anzapfung für die Unterteilung des Heizelementes in die Teil-Heizelemente H1 und H2. Der Aufbau der Kochzone mit den beiden Heizfolien 15i und 15a ist einfach und leicht aufbringbar.
Anstelle von Heizfolien können die Flächenheizelemetne auch in ähnlicher Weise wie die Leiterbahnen 15 der Fig. 1 aufgebracht werden, wofür NiCr-, NiAI- Legierungen, Cermets, silberhaltige Schichten oder Aufträge aus Carbonpasten verwendet werden.

Claims

A n s p r ü c h e
Keramisches Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte, die auf ihrer Unterseite über eine Isolierschicht getrennt Heizelemente für die direkte Beheizung trägt, wobei die Kochzone mindestens in eine innere und eine äußere Teilzone unterteilt ist, die teilzonenindividuelle Heizelemente tragen, welche mittels einer Steuerung in Abhängigkeit von den den Teilzonen zugeordneten Temperatursensoren erfassten Temperaturwerten schalt- und/oder in ihrer Leistung regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Teilzone (Wi) und die äußere Teilzone (Wa) aus konzentrisch zueinander kreisbogenförmig angeordneten Leiterbahnen (15) gebildet sind, die nur einen bis ins Zentrum der Kochzone reichenden Anschluss-Sektor (1 6) freilassen, dass die Leiterbahnen (15) im Anschluss-Sektor (16) mittels Verbindungsstücken (17) hintereinander geschaltet sind, dass im Anschluss-Sektor (16) mittels Anschlüssen (a1 , a2 und aO) der Anfang (A) der innersten Leiterbahn (15) und das Ende (E) der äußersten Leiterbahn (1 5) sowie ein die Unterteilung in die teilzonenindividuellen Heizelemente (H1 , H2) vornehmendes Verbindungsstück (17) ansteuerbar sind, dass die Isolationsschicht (12) zumindest unter den Leiterbahnen (15) angeordnet ist und dass der inneren Teilzone (Wi) ein Temperatursensor (50) und der äußeren Teilzone (Wa) über den Umfang verteilt mehrere Temperatursensoren (S1 , S2, S3, S4) zugeordnet sind.
2. Keramisches Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte, die auf ihrer Unterseite über eine Isolierschicht getrennt Heizelemente für die direkte Beheizung trägt, wobei die Kochzone mindestens in eine innere und eine äußere Teilzone unterteilt ist, die teilzonenindividuelle Heizelemente tragen, welche mittels einer Steuerung in Abhängigkeit von den den Teilzonen zugeordneten Temperatursensoren erfassten Temperaturwerten schalt- und/oder in ihrer Leistung regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Teilzone (Wi) und die äußere Teilzone (Wa) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten kreisringförmigen Flächenheizelementen (15.1 , 15.2) gebildet sind, die nur einen bis zum Zentrum der Kochzone reichenden Anschluss-Sektor (16) freilassen, dass im Anschluss-Sektor (16) mittels Anschlüssen, (aO, a1 , a2) die beiden Enden der Flächenheizelementen (15.1 , 15.2) gemeinsam und die Anfänge der beiden Flächenheizelemente (15.1 , 15.2) individuell angeschaltet sind, dass die Isolationsschicht (12) zumindest unter den Flächenheizelementen (15.1 , 15.2) angeordnet ist und dass der inneren Teilzone (Wi) ein Temperatursensor (So) und der äußeren Teilzone (Wa) über den Umfang verteilt mehrere Temperatursensoren (S1 , S2, S3, S4) zugeordnet sind.
3. Keramisches Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (aO, a1 , a2) im Anschluss-Sektor (16) über die äußere Teilzone (Wa) hinaus geführt sind.
4. Keramisches Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (So) im Zentrum der inneren Teilzone (Wi) als Stabsensor oder Punktsensor ausgebildet und mit seinem Anschluss über den Anschluss-Sektor (16) über die Kochzone hinaus geführt ist.
5. Keramisches Kochfeld nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (15) aus NiCr-, NiAI-Legierungen oder Cermets bestehen und im thermischen Spritzen aufgebracht sind.
6. Keramisches Kochfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Flächenheizelemente (15.1 , 15.2) Heizfolien, NiCr-, NiAl- oder cermetshaltige Schichten ausgebildet sind, die auf flächengleichen Isolationsteilschichten aufgebracht sind.
7. Keramisches Kochfeld nach einem der Ansprche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (15) oder die Flächenheizelemente (15.1 , 15.2) aus silberhaltigen Bahnen oder Schichten bestehen, die im Siebdruck auf die Unterseite der Glaskeramikplatte (10) aufgebracht sind oder aus Carbonpasten bestehen.
8. Keramisches Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (SO, S1 , S2, S3, S4) außerhalb der Leiterbahnen (15) oder der Flächenheizelemente (15.1 , 15.2) direkt auf der Unterseite der Glaskeramikplatte (10) aufgebracht sind.
9. Keramisches Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (SO, S1 , S2, S3, S4) außerhalb der Leiterbahnen (15) oder Flächenheizelemente (15.1 , 15.2) angeordnet sind, wobei diese Bereiche der Glaskeramikplatte (10) mit dünnen Isolationsschichten belegt sind.
10. Keramisches Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (SO, S1 , S2, S3, S4) in Schutzfolien untergebracht und direkt auf den Unterbahnen (15) oder den Flächenheizelementen (15.1 , 15.2) aufgebracht sind.
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