WO2010081637A1 - Hob with a cover plate - Google Patents

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WO2010081637A1
WO2010081637A1 PCT/EP2009/068025 EP2009068025W WO2010081637A1 WO 2010081637 A1 WO2010081637 A1 WO 2010081637A1 EP 2009068025 W EP2009068025 W EP 2009068025W WO 2010081637 A1 WO2010081637 A1 WO 2010081637A1
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WO
WIPO (PCT)
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cover plate
temperature sensor
elevation
hob
hob according
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/068025
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German (de)
French (fr)
Inventor
Oscar Luis Aldana Arjol
Sergio Llorente Gil
David Paesa García
Carlos Sagües Blázquiz
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Priority to DE112009004998.2T priority patent/DE112009004998B4/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/0004—Closure means for urethra or rectum, i.e. anti-incontinence devices or support slings against pelvic prolapse
    • A61F2/0031—Closure means for urethra or rectum, i.e. anti-incontinence devices or support slings against pelvic prolapse for constricting the lumen; Support slings for the urethra
    • A61F2/0036—Closure means for urethra or rectum, i.e. anti-incontinence devices or support slings against pelvic prolapse for constricting the lumen; Support slings for the urethra implantable
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a hob with a cover plate according to the preamble of claim 1.
  • thermoelectric heating element with a temperature sensor arranged in the center of the heating element is known.
  • Heating elements are used in hobs and are located under a cover plate.
  • temperature sensors in particular in induction cooktops, it is known to arrange temperature sensors in the center of inductors and bring them into contact with the rear side of the cover plate.
  • the invention is in particular the object of enabling a reliable temperature measurement for imperfect pot floors.
  • the invention is based, in particular, on a hob with a cover plate, at least one heating element arranged below the cover plate and a temperature sensor arranged on the rear side of the cover plate in the region of the heating element. It is proposed that the cover plate has on its upper side in the region of the temperature sensor at least one elevation for setting up the cooking utensil element.
  • a contact surface between the cover plate and the bottom of the pot can be reduced, in particular reduced to a line contact or point contact.
  • the contact surface or the heat conduction through the contact surface is independent of smaller deformations of the pot bottom.
  • a bearing force that exerts the pot bottom on the cover plate reproducible and independent of deformation.
  • a thermal resistance between the bottom of the pot and the temperature sensor can be accurately predicted in comparison with temperature sensors according to the prior art, which ultimately leads to a more accurate temperature measurement.
  • the temperature sensor can be applied to a rear side of the cover plate, for example, glued to the back, or be introduced into a recess in the back.
  • the temperature sensor is an NTC element.
  • the cover plate and the elevation are formed from glass ceramic. Glass ceramic or other ceramic see materials combine good cleaning properties with a low coefficient of thermal expansion.
  • the invention can be advantageously used in particular in induction cooking fields, since the measurement of temperatures is particularly important here because of the rapid heating times and is particularly easy to implement because of the large radiant heat of the heating elements.
  • the survey is applied with a laser weld on top of the cover plate. This allows a gap-free connection with good cleaning properties can be achieved, which is also robust and temperature-resistant.
  • the elevation is formed of metal. As a result, the heat conduction between the bottom of the pot and the temperature sensor can be further improved.
  • the elevation is a head of a metal element penetrating a bore of the cover plate, which is in direct thermal contact with the temperature sensor or is part of the temperature sensor.
  • the temperature sensor may, for example, be embedded in a bore on the side of the metal element opposite the head.
  • a solid state of the cookware element on a group of protrusions can be ensured if the elevation is an element of a group of at least three elevations, which are arranged at least substantially symmetrically about a center of a heating element.
  • An equally distributed load on the surveys can be achieved if the group of surveys comprises exactly three surveys.
  • the hob comprises a control unit for operating the heating elements, which in at least one operating mode regulates a temperature of the cooking utensil element placed on the elevation using the measuring signal of the temperature sensor in a closed loop.
  • the height of the survey is advantageously between 0.1 cm and 1 cm and is set by weighing the decoupling of the pot bottom of the other areas of the cover plate on the one hand and by the distance between the heating elements and the bottom of the pot reduced energy transfer on the other hand to an advantageous value ,
  • FIG. 1 shows a hob with a cover plate, four heating zones each with a heating element and a temperature sensor,
  • FIG. 2 is a sectional view of the hob of Figure 1 in the region of a survey, which is opposite to a temperature sensor.
  • Fig. 3 is a schematic representation for producing a cover plate with a survey according to FIG. 2
  • Fig. 4 is a sectional view of a hob according to an alternative
  • FIG. 5 shows a sectional view of a cooking hob according to a further alternative embodiment of the invention with a metal element penetrating the cover plate
  • FIG. 6 shows a sectional view of a hob according to a further alternative embodiment of the invention with a temperature sensor embedded in the cover plate
  • FIG. 5 shows a sectional view of a cooking hob according to a further alternative embodiment of the invention with a metal element penetrating the cover plate
  • FIG. 6 shows a sectional view of a hob according to a further alternative embodiment of the invention with a temperature sensor embedded in the cover plate
  • FIG. 6 shows a sectional view of a hob according to a further alternative embodiment of the invention with a temperature sensor embedded in the cover plate
  • FIG. 7 is a schematic representation of the temperature control in a hob according to FIG. 1.
  • Fig. 1 shows an induction hob with a cover plate 10 and four heating zones 36a - 36d.
  • one or more heating elements 12a-12d which are designed as inductors, are arranged below the cover plate 10.
  • three elevations 14 are applied to the otherwise flat upper side 30 of the cover plate.
  • the elevations 14 are arranged in an equiangular triangle symmetrically to a center 24 of the corresponding heating zone 36a - 36d.
  • An arbitrary cookware element 28 for example a saucepan or a pan, can be placed on the three elevations 14.
  • the three elevations 14 form three contact points of the bottom of the cookware element 28 and are each in point contact with this bottom.
  • a secure state of the cookware element 28 can be ensured on the cover plate 10 and disturbing noises by "dancing pots" or the like can be safely avoided.
  • a temperature sensor 18 is arranged on the rear side 16 (FIG. 2) of the cover plate 10, with which the temperature of the bottom of a cooking utensil element 28 placed on the corresponding heating zone 36a-36d can be measured ,
  • a control unit 26 of the induction hob is designed to read out the measured values detected by the temperature sensors 18, to evaluate them and to use them to regulate the temperature of the cookware element 28. This temperature control takes place in at least one operating mode in a closed loop.
  • control unit 26 of the respective heating element 12a-12d increases the generated heating power when the temperature measured by the temperature sensor 18 is below a desired value and reduces the heating power generated by the corresponding heating element 12a-12d when the temperature measured by the temperature sensor 18 exceeds is the setpoint.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the hob of FIG. 1 in the region of the elevation 14 equipped with the temperature sensor 18.
  • all elevations 14 can be equipped with a temperature sensor.
  • a center of the temperature sensor 18 coincides with a center of the elevation 14.
  • the elevation 14 has a spherical profile and, like the cover plate 10, is made of ceramic, in particular of glass ceramic.
  • the height of the elevation 14 over the otherwise flat top 30 of the cover plate 10 is about 1 mm, but may be up to 1 cm in advantageous embodiments of the invention.
  • the elevation 14 is applied with a laser weld 20 on the top of the cover plate 10.
  • FIG. 3 shows a method for producing the cover plate 10.
  • a knobbed ceramic piece is placed on the top 30 of the cover plate 10 and a laser beam 38 is passed through the transparent glass ceramic piece onto the contact surface between the glass ceramic piece and the otherwise made of a flat material Cover plate 10 is focused to produce the laser weld 20.
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of the invention, in which the elevation 14 is formed of metal.
  • the survey can be with the main part of the cover plate 10, which is formed of ceramic, welded, or glued to a good thermal conductivity and temperature-resistant adhesive.
  • Fig. 5 shows a further alternative embodiment of the invention, in which the cover plate 10 is provided of glass ceramic with a bore 34 into which a metal element 22 is inserted.
  • the metal element has a spherical head 32 and a pin-shaped extension which is cylindrical and centrally has an axially extending blind hole into which a temperature sensor 18 is inserted.
  • the metal element 22 can thus be interpreted as a constituent part of the temperature sensor 18.
  • the metal element 22 can be inserted from the top 30 into the bore 34 and the temperature sensor 18 can be subsequently inserted into the blind hole.
  • the temperature sensor 18 may be inserted with the metal element 22 from the top 30 into the bore 34 and be cabled later.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a hob according to a further alternative embodiment of the invention with a cover plate 10 embedded temperature sensor 18.
  • the cover plate 10 has at its rear side 16 a blind hole 50, in which the temperature sensor 18 can be used.
  • the thermal contact between see the temperature sensor 18 and the glass ceramic material of the cover plate 10 can be improved by a thermal paste.
  • FIG. 7 is an equivalent circuit diagram illustrating a model that the control unit uses to calculate the temperature of the cookware element 28.
  • the heat transfer can be described by a series connection of three thermal resistors 40-44, wherein a first thermal resistance 40 corresponds to a heat loss by convection in the region of the cookware element 28, a second thermal resistance 42 a heat loss in the contact point between the elevation 14 and the temperature sensor 18 and a third thermal resistance 44 corresponds to a heat loss due to convection between the temperature sensor 18 and its ambient air.
  • the delay of the heat transfer by the heat capacities of the components can be modeled by capacities 46, 48.
  • the improvement of the invention is in particular that the thermal resistance 42 is more predictable, regardless of a deformation of the cooking utensil floor and of a weight of the cooked in the cookware 28 is housed.
  • the elevation 14 rib-shaped, circular, concentric with the center 24 or the shape of a circle segment.
  • An upper side of the elevation 14 may be flattened.

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Abstract

The invention relates to a hob with a cover plate (10) and heating elements (12) arranged beneath the cover plate (10), wherein the cover plate (10) has at least one bump (14) in the vicinity of the heating elements (12) for positioning a cooking utensil. In order to achieve a reliable temperature measurement, a temperature sensor (18) is arranged in region of the back face (16) of the cover plate (10) opposite the bump (14).

Description

Kochfeld mit einer Abdeckplatte Hob with a cover plate
Die Erfindung geht aus von einem Kochfeld mit einer Abdeckplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hob with a cover plate according to the preamble of claim 1.
Aus der EP 1 175 127 A1 ist ein keramisches Heizelement mit einem im Zentrum des Heizelements angeordneten Temperatursensor bekannt. Heizelemente werden in Kochfeldern verwendet und sind unter einer Abdeckplatte angeordnet. Insbesondere in Indukti- onskochfeldern ist es bekannt, Temperatursensoren im Zentrum von Induktoren anzuordnen und mit der Rückseite der Abdeckplatte in Kontakt zu bringen.From EP 1 175 127 A1 a ceramic heating element with a temperature sensor arranged in the center of the heating element is known. Heating elements are used in hobs and are located under a cover plate. In particular in induction cooktops, it is known to arrange temperature sensors in the center of inductors and bring them into contact with the rear side of the cover plate.
Um mithilfe des Temperatursensors eine zuverlässige Messung der Temperatur eines auf das Kochfeld aufgestellten Kochgeschirrelements zu gewährleisten, muss ein guter Wär- mekontakt zwischen dem Boden des Kochgeschirrelements und dem Temperatursensor bestehen. Kochgeschirrelemente haben in der Praxis jedoch keinen perfekt flachen Boden, sondern sind häufig leicht bombiert. Eine konkave Verformung des Topfbodens kann auch durch thermische Spannung bzw. eine thermische Deformation während des Heizens erzeugt werden, so dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Topfboden und dem Temperatursensor sich während des Aufheizvorgangs verändern kann.In order to use the temperature sensor to reliably measure the temperature of a cookware element placed on the hob, there must be good heat contact between the bottom of the cookware and the temperature sensor. However, cookware elements in practice do not have a perfectly flat bottom, but are often slightly cambered. A concave deformation of the pot bottom can also be generated by thermal stress or a thermal deformation during heating, so that the thermal conductivity between the pot bottom and the temperature sensor can change during the heating process.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Temperaturmessung auch für nicht perfekte Topfböden zu ermöglichen.The invention is in particular the object of enabling a reliable temperature measurement for imperfect pot floors.
Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Kochfeld mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved in particular by a hob with the features of the independent claim 1. Advantageous embodiments and further developments emerge from the subclaims.
Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Kochfeld mit einer Abdeckplatte, wenigs- tens einem unter der Abdeckplatte angeordneten Heizelement und einem an der Rückseite der Abdeckplatte im Bereich des Heizelements angeordneten Temperatursensor. Es wird vorgeschlagen, dass die Abdeckplatte an ihrer Oberseite im Bereich des Temperatursensors wenigstens eine Erhebung zum Aufstellen des Kochgeschirrelements aufweist. Durch das Vorsehen der Erhebung kann eine Kontaktfläche zwischen der Abdeckplatte und dem Topfboden verkleinert werden, insbesondere auf einen Linienkontakt oder Punktkontakt reduziert werden. Dadurch wird die Kontaktfläche bzw. die Wärmeleitung durch die Kontaktfläche unabhängig von kleineren Deformationen des Topfbodens. Ferner ist auch eine Auflagekraft, die der Topfboden auf die Abdeckplatte ausübt, reproduzierbar und unabhängig von Deformationen. Dadurch kann ein Wärmewiderstand zwischen dem Topfboden und dem Temperatursensor im Vergleich zu Temperatursensoren nach dem Stand der Technik präzise vorgesagt werden, was letztlich zu einer genaueren Temperaturmessung führt.The invention is based, in particular, on a hob with a cover plate, at least one heating element arranged below the cover plate and a temperature sensor arranged on the rear side of the cover plate in the region of the heating element. It is proposed that the cover plate has on its upper side in the region of the temperature sensor at least one elevation for setting up the cooking utensil element. By providing the survey, a contact surface between the cover plate and the bottom of the pot can be reduced, in particular reduced to a line contact or point contact. As a result, the contact surface or the heat conduction through the contact surface is independent of smaller deformations of the pot bottom. Furthermore, a bearing force that exerts the pot bottom on the cover plate, reproducible and independent of deformation. As a result, a thermal resistance between the bottom of the pot and the temperature sensor can be accurately predicted in comparison with temperature sensors according to the prior art, which ultimately leads to a more accurate temperature measurement.
Der Temperatursensor kann auf eine Rückseite der Abdeckplatte aufgebracht sein, beispielsweise mit der Rückseite verklebt sein, oder in eine Ausnehmung in der Rückseite eingebracht sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Temperatursensor ein NTC-Element.The temperature sensor can be applied to a rear side of the cover plate, for example, glued to the back, or be introduced into a recess in the back. In an advantageous embodiment of the invention, the temperature sensor is an NTC element.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abdeckplatte und die Erhebung aus Glaskeramik gebildet sind. Glaskeramik oder andere kerami- sehe Materialien vereinigen gute Reinigungseigenschaften mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten.According to a further embodiment of the invention, it is proposed that the cover plate and the elevation are formed from glass ceramic. Glass ceramic or other ceramic see materials combine good cleaning properties with a low coefficient of thermal expansion.
Die Erfindung ist insbesondere in Induktionskochfeldern vorteilhaft einsetzbar, da hier die Messung von Temperaturen wegen der schnellen Aufheizzeiten besonders wichtig und auch wegen der großen Strahlungswärme der Heizelemente besonders einfach realisierbar ist.The invention can be advantageously used in particular in induction cooking fields, since the measurement of temperatures is particularly important here because of the rapid heating times and is particularly easy to implement because of the large radiant heat of the heating elements.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Erhebung mit einer Laserschweißnaht auf die Oberseite der Abdeckplatte aufgebracht ist. Dadurch kann eine spaltfreie Verbindung mit guten Reinigungseigenschaften erreicht werden, die zudem robust und temperaturbeständig ist. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Erhebung aus Metall gebildet ist. Dadurch kann die Wärmeleitung zwischen dem Topfboden und dem Temperatursensor weiter verbessert werden.In a further development of the invention it is proposed that the survey is applied with a laser weld on top of the cover plate. This allows a gap-free connection with good cleaning properties can be achieved, which is also robust and temperature-resistant. In a further embodiment of the invention, it is proposed that the elevation is formed of metal. As a result, the heat conduction between the bottom of the pot and the temperature sensor can be further improved.
Diese Vorteile können insbesondere dann erreicht werden, wenn die Erhebung ein Kopf eines eine Bohrung der Abdeckplatte durchdringenden Metallelements ist, das in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem Temperatursensor steht oder Teil des Temperatursensors ist. Der Temperatursensor kann beispielsweise in eine Bohrung an der dem Kopf gegenüberliegenden Seite des Metallelements eingelassen sein.These advantages can be achieved in particular if the elevation is a head of a metal element penetrating a bore of the cover plate, which is in direct thermal contact with the temperature sensor or is part of the temperature sensor. The temperature sensor may, for example, be embedded in a bore on the side of the metal element opposite the head.
Ein fester Stand des Kochgeschirrelements auf einer Gruppe von Erhebungen kann sichergestellt werden, wenn die Erhebung ein Element aus einer Gruppe von wenigstens drei Erhebungen ist, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch um einen Mittelpunkt eines Heizelements angeordnet sind. Eine auf die Erhebungen gleichmäßig verteilte Auf- lagekraft kann erreicht werden, wenn die Gruppe von Erhebungen genau drei Erhebungen umfasst.A solid state of the cookware element on a group of protrusions can be ensured if the elevation is an element of a group of at least three elevations, which are arranged at least substantially symmetrically about a center of a heating element. An equally distributed load on the surveys can be achieved if the group of surveys comprises exactly three surveys.
Die Vorteile der verbesserten Temperaturmessung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn das Kochfeld eine Steuereinheit zum Betreiben der Heizelemente umfasst, die in zumindest einem Betriebsmodus eine Temperatur des auf die Erhebung aufgestellten Kochgeschirrelements unter Verwendung des Messsignals des Temperatursensors in einem geschlossenen Regelkreis regelt. Dadurch kann eine präzise und zuverlässige Temperaturregelung ermöglicht werden, die insbesondere beim Braten oder Frittieren große Vorteile mit sich bringt. Die Höhe der Erhebung liegt vorteilhaft zwischen 0,1 cm und 1 cm und wird durch eine Abwägung der Entkopplung des Topfbodens von den übrigen Bereichen der Abdeckplatte einerseits und durch die bei wachsendem Abstand zwischen den Heizelementen und dem Topfboden verringerte Energieübertragung andererseits auf einen vorteilhaften Wert eingestellt.The advantages of the improved temperature measurement come into play, in particular, when the hob comprises a control unit for operating the heating elements, which in at least one operating mode regulates a temperature of the cooking utensil element placed on the elevation using the measuring signal of the temperature sensor in a closed loop. Thereby, a precise and reliable temperature control can be made possible, which brings great advantages in particular when frying or frying. The height of the survey is advantageously between 0.1 cm and 1 cm and is set by weighing the decoupling of the pot bottom of the other areas of the cover plate on the one hand and by the distance between the heating elements and the bottom of the pot reduced energy transfer on the other hand to an advantageous value ,
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations. Show it:
Fig. 1 ein Kochfeld mit einer Abdeckplatte, vier Heizzonen mit jeweils ei- nem Heizelement und einem Temperatursensor,1 shows a hob with a cover plate, four heating zones each with a heating element and a temperature sensor,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Kochfelds aus Fig. 1 im Bereich einer Erhebung, die einem Temperatursensor gegenüber liegt,2 is a sectional view of the hob of Figure 1 in the region of a survey, which is opposite to a temperature sensor.
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Herstellung einer Abdeckplatte mit einer Erhebung gemäß Fig. 2, Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer alternativenFig. 3 is a schematic representation for producing a cover plate with a survey according to FIG. 2, Fig. 4 is a sectional view of a hob according to an alternative
Ausgestaltung der Erfindung,Embodiment of the invention,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem die Abdeckplatte durchdringenden Metallelement, Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem die Abdeckplatte eingelassenen Temperatursensor, und5 shows a sectional view of a cooking hob according to a further alternative embodiment of the invention with a metal element penetrating the cover plate, FIG. 6 shows a sectional view of a hob according to a further alternative embodiment of the invention with a temperature sensor embedded in the cover plate, and FIG
Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Temperaturregelung in einem Kochfeld gemäß Fig. 1.7 is a schematic representation of the temperature control in a hob according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt ein Induktionskochfeld mit einer Abdeckplatte 10 und vier Heizzonen 36a - 36d. Unter der Abdeckplatte 10 sind im Bereich der Heizzonen 36a - 36d jeweils ein oder mehrere Heizelemente 12a - 12d angeordnet, die als Induktoren ausgebildet sind. Im Bereich jeder der Heizzonen 36a - 36d sind drei Erhebungen 14 auf die ansonsten flache Oberseite 30 der Abdeckplatte aufgebracht. Die Erhebungen 14 sind in einem gleichwinkligen Dreieck symmetrisch zu einem Mittelpunkt 24 der entsprechenden Heizzone 36a - 36d angeordnet. Auf die drei Erhebungen 14 kann ein beliebiges Kochgeschirrelement 28, beispielsweise ein Kochtopf oder eine Pfanne, aufgestellt werden. Die drei Erhebungen 14 bilden drei Auflagepunkte des Bodens des Kochgeschirrelements 28 und stehen je- weils in einem Punktkontakt mit diesem Boden.Fig. 1 shows an induction hob with a cover plate 10 and four heating zones 36a - 36d. In the region of the heating zones 36a-36d, one or more heating elements 12a-12d, which are designed as inductors, are arranged below the cover plate 10. In the area of each of the heating zones 36a-36d, three elevations 14 are applied to the otherwise flat upper side 30 of the cover plate. The elevations 14 are arranged in an equiangular triangle symmetrically to a center 24 of the corresponding heating zone 36a - 36d. An arbitrary cookware element 28, for example a saucepan or a pan, can be placed on the three elevations 14. The three elevations 14 form three contact points of the bottom of the cookware element 28 and are each in point contact with this bottom.
Dadurch kann ein sicherer Stand des Kochgeschirrelements 28 auf der Abdeckplatte 10 gewährleistet werden und störende Geräusche durch „tanzende Töpfe" oder dergleichen können sicher vermieden werden. Im Bereich einer der Erhebungen 14 jeder der Heizzonen 36a - 36d ist auf der Rückseite 16 (Fig. 2) der Abdeckplatte 10 ein Temperatursensor 18 angeordnet, mit dem die Temperatur des Bodens eines auf die entsprechende Heizzone 36a - 36d aufgestellten Kochgeschirrelements 28 gemessen werden kann.As a result, a secure state of the cookware element 28 can be ensured on the cover plate 10 and disturbing noises by "dancing pots" or the like can be safely avoided. In the region of one of the elevations 14 of each of the heating zones 36a-36d, a temperature sensor 18 is arranged on the rear side 16 (FIG. 2) of the cover plate 10, with which the temperature of the bottom of a cooking utensil element 28 placed on the corresponding heating zone 36a-36d can be measured ,
Eine Steuereinheit 26 des Induktionskochfelds ist dazu ausgelegt, die von den Temperatursensoren 18 erfassten Messwerte auszulesen, auszuwerten und zum Regeln der Temperatur des Kochgeschirrelements 28 zu nutzen. Diese Temperaturregelung erfolgt in wenigstens einem Betriebsmodus in einem geschlossenen Regelkreis.A control unit 26 of the induction hob is designed to read out the measured values detected by the temperature sensors 18, to evaluate them and to use them to regulate the temperature of the cookware element 28. This temperature control takes place in at least one operating mode in a closed loop.
Dazu erhöht die Steuereinheit 26 des betreffenden Heizelements 12a - 12d die erzeugte Heizleistung, wenn die von dem Temperatursensor 18 gemessene Temperatur unterhalb eines Sollwerts liegt, und reduziert die von dem entsprechenden Heizelement 12a - 12d erzeugte Heizleistung, wenn die von dem Temperatursensor 18 gemessene Temperatur über dem Sollwert liegt.For this purpose, the control unit 26 of the respective heating element 12a-12d increases the generated heating power when the temperature measured by the temperature sensor 18 is below a desired value and reduces the heating power generated by the corresponding heating element 12a-12d when the temperature measured by the temperature sensor 18 exceeds is the setpoint.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Kochfelds aus Fig. 1 im Bereich der mit dem Temperatursensor 18 ausgestatteten Erhebung 14. Selbstverständlich können in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung alle Erhebungen 14 mit einem Temperatursensor ausges- tattet werden. Ein Mittelpunkt des Temperatursensors 18 fällt mit einem Mittelpunkt der Erhebung 14 zusammen. Die Erhebung 14 hat ein kugeliges Profil und ist wie die Abdeckplatte 10 aus Keramik, insbesondere aus Glaskeramik, gebildet. Die Höhe der Erhebung 14 über der ansonsten flachen Oberseite 30 der Abdeckplatte 10 beträgt ca. 1 mm, kann in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung jedoch auch bis zu 1 cm betragen. Die Erhebung 14 ist mit einer Laserschweißnaht 20 auf die Oberseite der Abdeckplatte 10 aufgebracht.FIG. 2 shows a sectional view of the hob of FIG. 1 in the region of the elevation 14 equipped with the temperature sensor 18. Of course, in alternative embodiments of the invention, all elevations 14 can be equipped with a temperature sensor. A center of the temperature sensor 18 coincides with a center of the elevation 14. The elevation 14 has a spherical profile and, like the cover plate 10, is made of ceramic, in particular of glass ceramic. The height of the elevation 14 over the otherwise flat top 30 of the cover plate 10 is about 1 mm, but may be up to 1 cm in advantageous embodiments of the invention. The elevation 14 is applied with a laser weld 20 on the top of the cover plate 10.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren zum Herstellen der Abdeckplatte 10. Dazu wird ein noppenför- miges Keramikstück auf die Oberseite 30 der Abdeckplatte 10 gelegt und ein Laserstrahl 38 wird durch das transparente Glaskeramikstück hindurch auf die Kontaktfläche zwischen dem Glaskeramikstück und der ansonsten aus einem Flachmaterial gebildeten Abdeckplatte 10 fokussiert, um die Laserschweißnaht 20 herzustellen.3 shows a method for producing the cover plate 10. For this purpose, a knobbed ceramic piece is placed on the top 30 of the cover plate 10 and a laser beam 38 is passed through the transparent glass ceramic piece onto the contact surface between the glass ceramic piece and the otherwise made of a flat material Cover plate 10 is focused to produce the laser weld 20.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, in welcher die Erhebung 14 aus Metall gebildet ist. Dadurch wird die Wärmeleitung zwischen dem Boden des Kochge- schirrelements 28 und dem Temperatursensor 18 weiter verbessert. Die Erhebung kann mit dem Hauptteil der Abdeckplatte 10, der aus Keramik geformt ist, verschweißt, oder mit einem gut wärmeleitenden und temperaturresistenten Kleber verklebt werden.Fig. 4 shows an alternative embodiment of the invention, in which the elevation 14 is formed of metal. As a result, the heat conduction between the bottom of the cooking schirrelements 28 and the temperature sensor 18 further improved. The survey can be with the main part of the cover plate 10, which is formed of ceramic, welded, or glued to a good thermal conductivity and temperature-resistant adhesive.
Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung, in der die Abdeckplatte 10 aus Glaskeramik mit einer Bohrung 34 versehen ist, in die ein Metallelement 22 eingesteckt ist. Das Metallelement hat einen kugeligen Kopf 32 und einen stiftförmigen Fortsatz, der zylindrisch ist und mittig eine axial verlaufende Sacklochbohrung aufweist, in die ein Temperatursensor 18 eingesetzt ist. Das Metallelement 22 kann damit als Be- standteil des Temperatursensors 18 interpretiert werden. Das Metallelement 22 kann von der Oberseite 30 aus in die Bohrung 34 eingesteckt werden und der Temperatursensor 18 kann nachträglich in das Sackloch eingesetzt werden. Alternativ dazu kann der Temperatursensor 18 mit dem Metallelement 22 von der Oberseite 30 aus in die Bohrung 34 eingesteckt werden und nachträglich verkabelt werden.Fig. 5 shows a further alternative embodiment of the invention, in which the cover plate 10 is provided of glass ceramic with a bore 34 into which a metal element 22 is inserted. The metal element has a spherical head 32 and a pin-shaped extension which is cylindrical and centrally has an axially extending blind hole into which a temperature sensor 18 is inserted. The metal element 22 can thus be interpreted as a constituent part of the temperature sensor 18. The metal element 22 can be inserted from the top 30 into the bore 34 and the temperature sensor 18 can be subsequently inserted into the blind hole. Alternatively, the temperature sensor 18 may be inserted with the metal element 22 from the top 30 into the bore 34 and be cabled later.
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Kochfelds nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem die Abdeckplatte 10 eingelassenen Temperatursensor 18. Die Abdeckplatte 10 weist an ihrer Rückseite 16 ein Sackloch 50 auf, in welches der Temperatursensor 18 eingesetzt werden kann. Zusätzlich kann der Wärmekontakt zwi- sehen dem Temperatursensor 18 und dem Glaskeramikmaterial der Abdeckplatte 10 durch eine Wärmeleitpaste verbessert werden.6 shows a sectional view of a hob according to a further alternative embodiment of the invention with a cover plate 10 embedded temperature sensor 18. The cover plate 10 has at its rear side 16 a blind hole 50, in which the temperature sensor 18 can be used. In addition, the thermal contact between see the temperature sensor 18 and the glass ceramic material of the cover plate 10 can be improved by a thermal paste.
Fig. 7 zeigt ein äquivalentes Schaltbild zur Illustration eines Modells, welches die Steuereinheit zum Berechnen der Temperatur des Kochgeschirrelements 28 nutzt. Die Wärme- Übertragung kann durch eine Reihenschaltung von drei Wärmewiderständen 40 - 44 beschrieben werden, wobei ein erster Wärmewiderstand 40 einem Wärmeverlust durch Konvektion im Bereich des Kochgeschirrelements 28 entspricht, ein zweiter Wärmewiderstand 42 einem Wärmeverlust im Kontaktpunkt zwischen der Erhebung 14 und dem Temperatursensor 18 und ein dritter Wärmewiderstand 44 einem Wärmeverlust durch Konvek- tion zwischen dem Temperatursensor 18 und seiner Umgebungsluft entspricht. Die Verzögerung der Wärmeübertragung durch die Wärmekapazitäten der Bauteile kann durch Kapazitäten 46, 48 modelliert werden. Die Verbesserung der Erfindung liegt insbesondere darin, dass der Wärmewiderstand 42 genauer vorhersehbar, unabhängig von einer Deformation des Kochgeschirrbodens und von einem Gewicht des in dem Kochgeschirrele- ment 28 aufgenommenen Garguts ist. Neben den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen sind weitere Ausführungsbeispiele denkbar, in denen die Erhebung 14 rippenförmig, kreisförmig, konzentrisch zu dem Mittelpunkt 24 oder von der Form eines Kreissegments ist. Eine Oberseite der Erhebung 14 kann abgeflacht sein. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram illustrating a model that the control unit uses to calculate the temperature of the cookware element 28. The heat transfer can be described by a series connection of three thermal resistors 40-44, wherein a first thermal resistance 40 corresponds to a heat loss by convection in the region of the cookware element 28, a second thermal resistance 42 a heat loss in the contact point between the elevation 14 and the temperature sensor 18 and a third thermal resistance 44 corresponds to a heat loss due to convection between the temperature sensor 18 and its ambient air. The delay of the heat transfer by the heat capacities of the components can be modeled by capacities 46, 48. The improvement of the invention is in particular that the thermal resistance 42 is more predictable, regardless of a deformation of the cooking utensil floor and of a weight of the cooked in the cookware 28 is housed. In addition to the embodiments shown in Figures 1 to 6 further embodiments are conceivable in which the elevation 14 rib-shaped, circular, concentric with the center 24 or the shape of a circle segment. An upper side of the elevation 14 may be flattened.
Bezugszeichenreference numeral
10 Abdeckplatte10 cover plate
12 Heizelement12 heating element
14 Erhebung14 survey
16 Rückseite16 back side
18 Temperatursensor18 temperature sensor
20 Laserschweißnaht20 laser weld
22 Metallelement22 metal element
24 Mittelpunkt24 center point
26 Steuereinheit26 control unit
28 Kochgeschirrelement28 cookware element
30 Oberseite30 top
32 Kopf32 head
34 Bohrung34 bore
36 Heizzone36 heating zone
38 Laserstrahl38 laser beam
40 Wärmewiderstand40 thermal resistance
42 Wärmewiderstand42 thermal resistance
44 Wärmewiderstand44 thermal resistance
46 Kapazität46 capacity
48 Kapazität 48 capacity

Claims

Patentansprüche claims
1. Kochfeld, insbesondere Induktionskochfeld, mit einer Abdeckplatte (10), wenigs- tens einem unter der Abdeckplatte (10) angeordneten Heizelement (12) und einem an einer Rückseite (16) der Abdeckplatte (10) im Bereich des Heizelements (12) angeordneten Temperatursensor (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (10) an ihrer Oberseite (30) im Bereich des Temperatursensors (18) wenigstens eine Erhebung (14) zum Aufstellen eines Kochgeschirrelements (28) aufweist.1. Hob, in particular induction hob, with a cover plate (10) at least one arranged under the cover plate (10) heating element (12) and one on a rear side (16) of the cover plate (10) in the region of the heating element (12) Temperature sensor (18), characterized in that the cover plate (10) on its upper side (30) in the region of the temperature sensor (18) has at least one elevation (14) for setting up a cooking utensil element (28).
2. Kochfeld nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (10) und die Erhebung (14) aus Glaskeramik gebildet sind.2. Hob according to claim 1, characterized in that the cover plate (10) and the elevation (14) are formed of glass ceramic.
3. Kochfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) mit einer Laserschweißnaht (20) auf die Oberseite (30) der Abdeckplatte (10) aufgebracht ist.3. Hob according to claim 2, characterized in that the elevation (14) with a laser weld (20) on the top (30) of the cover plate (10) is applied.
4. Kochfeld nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) aus Metall gebildet ist.4. Hob according to claim 1, characterized in that the elevation (14) is formed of metal.
5. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) ein Kopf (32) eines eine Bohrung (34) der Abdeckplatte (10) durchdringenden Metallelements (22) ist, das in unmittelbarem Wär- mekontakt mit dem Temperatursensor (18) steht oder Teil des Temperatursensors (18) ist.5. Hob according to one of the preceding claims, characterized in that the elevation (14) is a head (32) of a bore (34) of the cover plate (10) penetrating metal element (22), in direct thermal contact with the temperature sensor (18) is or is part of the temperature sensor (18).
6. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) ein Element aus einer Gruppe von wenigstens drei Erhebungen (14) ist, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch um einen Mittelpunkt (24) eines Heizelements (12) angeordnet sind.6. Hob according to one of the preceding claims, characterized in that the elevation (14) is an element of a group of at least three elevations (14) which are arranged at least substantially symmetrically about a center (24) of a heating element (12) ,
7. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (26) zum Betreiben der Heizelemente (12), wobei die Steuer- einheit (26) dazu ausgelegt ist, in zumindest einem Betriebsmodus eine Temperatur eines auf die Erhebung (14) aufgestellten Kochgeschirrelements (28) unter Verwendung des Messsignals des Temperatursensors (18) in einem geschlossenen Regelkreis zu regeln.7. Hob according to one of the preceding claims, characterized by a control unit (26) for operating the heating elements (12), wherein the control unit (26) is adapted to control in at least one operating mode, a temperature of a raised on the survey (14) cooking utensil element (28) using the measurement signal of the temperature sensor (18) in a closed loop.
8. Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der Erhebung (14) zwischen 0,1 cm und 1 cm liegt. 8. Hob according to one of the preceding claims, characterized in that a height of the elevation (14) is between 0.1 cm and 1 cm.
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