DE19646959C2 - Verwendung eines Mikroschalters, eines Thermoelements, oder eines temperatursensiblen Widerstands in einem Glaskeramikkochfeld, als Sensoren zur Anzeige des Temperaturzustandes einer Kochzone, die einen offenen, atmosphärischen Gasbrenner umfaßt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Mikroschalters, eines Thermoelements, oder eines temperatursensiblen Widerstands in einem Glaskeramikkochfeld mit ei­ ner Kochfläche und wenigstens einer Kochzone, die einen offenen, atmosphäri­ schen Gasbrenner als Brennstelle umfaßt, als Sensoren zur qualitativen Anzeige des jeweiligen Temperaturzustandes der Kochzone.

Es ist bekannt, bei elektrisch beheizten Kochfeldern mit Glaskeramikoberfläche die Kochzonen aus Gründen der Sicherheit und zur Ausnutzung der Restwärme mit sogenannten Heiß- oder Restwärme-Anzeigen auszustatten, welche dem Benutzer über optische Anzeigeeinrichtungen, die beispielsweise unter der Glaskeramik­ kochfläche angeordnete Signallampen aufweisen können, anzeigen sollen, ob die Kochzonen noch heiß oder schon so weit abgekühlt sind, daß der Benutzer die Kochfläche an jeder Stelle berühren kann, ohne sich zu verletzen.

Anfang der 80er Jahre kamen die ersten elektrobeheizten Glaskeramikkochfelder mit integrierter Heißanzeige auf den Markt. Die Heißanzeigen bestehen dabei im wesentlichen aus einem Temperatursensor, der in Abhängigkeit von der Tempera­ tur einen Schaltkontakt betätigt, der beispielsweise ein Signallämpchen steuert.

Diese Heißanzeigen haben sich mittlerweile zum festen und von den Benutzern ge­ schätzten Bestandteil fast eines jeden Elektro-Glaskeramikkochfeldes entwickelt. Die Heißanzeige übernimmt hier dabei mehrere Funktionen. Zum einen sorgt sie für eine erhöhte Sicherheit: Der Benutzter erhält z. B. über die Signallampe die In­ formation, ob die Kochzone noch heiß ist und Verbrennungsgefahr besteht. Zum anderen kommt der Aspekt der Energieausnutzung hinzu: Solange die Signallampe der betreffenden Kochzone leuchtet, ist die Kochzone noch heiß und kann bei­ spielsweise zum Fortkochen von Speisen oder zum Warmhalten genutzt werden.

Als Temperatursensor für das Schalten des Signalkontaktes hat sich dabei ein Sta­ bausdehnungsbegrenzer in einer Doppelfunktion bewährt und durchgesetzt. Dieser schützt einmal das Kochsystem zuverlässig vor unzulässig hohen Betriebstempera­ turen durch Temperaturbegrenzung und zum anderen wird die Stabsausdehnung auch dazu genutzt, einen Schaltkontakt für die Anzeige des aktuellen Temperatur­ zustands der Kochzone auszulösen. Beide Schaltkontakte sind in einem Keramik­ gehäuse am Heizkörper untergebracht. In Verlängerung dieser Schaltkontakte läuft quer über den Strahlungsheizkörper der Ausdehnungsstab, der üblicherweise aus einem Quarz- oder Quarzgut-Mantel und einer temperaturbeständigen Stahlseele besteht. Beim Erwärmen dieses Stabes wird die unterschiedliche Längendehnung des Mantels gegenüber der Stahlseele ausgenutzt und diese Relativbewegung löst dann einen Schaltkontakt aus. Die Schalter für die Begrenzung der maximalen Be­ triebstemperatur und für das Auslösen des Restwärmekontaktes können unabhän­ gig voneinander einjustiert werden. Der Schaltkontakt für die Begrenzung der Ma­ ximaltemperatur des Heizkörpers wird dabei üblicherweise auf eine Oberseitentem­ peratur der Kochzone von etwa 560°C eingestellt. Der Schaltkontakt der Restwär­ meanzeige schließt bei einer Oberflächentemperatur von etwa 65°C. Dieses Sy­ stem arbeitet sehr zuverlässig und hat sich in der Praxis bereits millionenfach be­ währt.

So ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE G 920 59 074 U1 eine Vorrichtung zur Anzeige der Restwärme an elektrischen Kochplatten bekannt, die mit einer Glaske­ ramikplatte abgedeckt sind, wobei die Kochplatte aus einem flachrunden topfarti­ gen Metallformteil besteht, welches innenseitig mit Isoliermaterial ausgekleidet ist, in das mindestens eine Heizspriale eingebettet ist, wobei am Außenrand des Me­ tallformteiles Anschlußeile für den elektrischen Anschluß der Heizspirale und ein elektrisches Geberteil gehaltert sind, welches mit einem Temperaturfühler gekop­ pelt ist, der sich in der Mündungsebene des Metallformteiles erstreckt und mit einer elektrischen Anzeigeleuchte verbunden ist, die einen gleichgerichtet zur Mündung des Metallformteiles gerichteten Strahlenabgang aufweist, wobei die Anzeigeleuch­ te mit einem Halter verbunden ist, der zwei zueinander parallele Befestigungsarm­ bereiche aufweist, deren erster Bereich dem Boden des Metallformteiles im Bereich einer darin befindlichen Lochung untergreift und einen in die Lochung einsetzbaren Anschlag und deren zweiter die Randkante des Metallformteiles übergreifende Rastmittel aufweist.

Die deutsche DE 43 17 040 A1 legt ein Glaskeramikkochfeld mit wenigstens einer Kochzone und einer zugeordneten Anzeigeeinrichtung offen, welche dem Benutzer die in der Kochzone verfügbare Wärmeleistung quantitativ anzeigt, wobei die An­ zeigeeinrichtung direkt durch die mittels einer geeigneten Auswerteschaltung auf­ bereiteten Meßsignale eines oder mehrerer im Bereich der Kochzone angeordneter Temperatursensoren angesteuert wird und wobei der Temperatursensor bzw. die Sensoren im Bereich der Kochzone in direktem thermischem Kontakt zur Glaske­ ramikkochfläche stehen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 15 539 A1 ist ein Kochfeld mit einem Strahlungsgasbrenner unter einer Abdeckplatte aus Glaskeramik bekannt, wobei die (geschlossene) Abdeckplatte mit Abstand zum Strahlungsgasbrenner an dem Kochfeldrahmen angeschlossen und wobei dem Strahlungsgasbrenner zumindest ein Temperaturkontaktschalter zugeordnet ist.

Auch das deutsche Patent DE 26 21 801 C2 hat ein Kochfeld mit einem oder meh­ reren gasbeheizten Strahlungsgasbrennern unter einer (geschlossenen) Glaske­ ramik-Kochfläche zum Gegenstand und kein Glaskeramik-Kochfeld mit einer mit Durchführungen versehenen Kochfläche, die als Brennstelle einen offenen, atmo­ sphärischen Gasbrenner umfaßt.

Die aus dem Stand der Technik bekannten und beschriebenen Vorrichtungen zur Temperaturbegrenzung und zur Heiß-Anzeige arbeiten nur in Verbindung mit Strahlungsheizkörpern. Die Strahlungsheizkörper können dabei sowohl elektro- als auch gasbeheizt sein.

Es ist nun sicherheitstechnisch notwendig und darüber hinaus für den Bedienungs- Komfort sehr wünschenswert, diese erprobte und bewährte Temperaturzustands- Anzeige für elektrobeheizte Kochzonen auch auf Kochzonen, die offene, atmo­ sphärische Gasbrenner als Brennstellen umfassen, anzuwenden. Mit den derzeit benutzten Sensortypen ist die Möglichkeit den Temperaturzustand der Kochzone anzuzeigen jedoch für offene Gasbrenner nicht gegeben.

Die Anforderungen an eine Einrichtung, die den Temperaturzustand einer Kochzo­ ne anzeigt, die als Brennstelle einen offenen, atmosphärischen Gasbrenner um­ faßt, sind anders geartet als die Anforderungen an eine Einrichtung zur Anzeige des Temperaturzustandes bei Strahlungsheizkörpern:

• - Strahlungsheizkörper weisen eine indirekte Art der Wärmeübertragung im Ge­ gensatz zu offenen, atmosphärischen Brennern auf, die einmal und überwie­ gend die Wärme direkt übertragen, z. T. aber auch einen Anteil an Wärmestrah­ lung abgeben können.
• - Strahlungsheizkörper befinden sich unterhalb einer geschlossenen Glaskera­ mikplatte, wobei die Verhältnisse von Brenngas zu Luft und zu Verbrennungs­ abgas in bestimmten Grenzen konstant eingestellt und vorgegeben sind. Der atmosphärische Brenner dagegen hat offenen Austausch mit wechselnden Umgebungsbedingungen und die Verhältnisse von zugeführter Verbrennungs­ luft und Verbrennungsgas sind je nach Umgebung (z. B. verschiedene Töpfe mehrere gleichzeitig aktive Brennstellen, Abzugsvorrichtungen, Außentempera­ turen, Zugluft u. a.) und Gaszufuhr erheblichen Schwankungen unterworfen.
• - Bei Strahlungsheizkörpern dient die Messung des Temperaturzustandes auch dem Schutz der geschlossenen Abdeckplatte, z. B. aus Glaskeramik, um lokal auftretenden extrem hohen Temperaturen und damit einer Beschädigung der Abdeckplatte durch Überhitzung vorzubeugen. Anders bei Glaskeramikkochfeldern mit offenen, atmosphärischen Brennern, bei denen dieses Problem nicht auftritt, da diese Brenner über dem Niveau der Kochfläche, durch die sie hindurchgeführt werden, brennen.
• - Bei einem Strahlungsheizkörper ist lediglich die Temperatur, die an der (Glaskeramik-)Abdeckplatte anliegt, einmal zum Schutz der Platte und zum anderen zum Schutz vor Verbrennungsverletzungen des bedienenden Perso­ nals abzugreifen. Bei der Ermittlung der Temperaturzustände von Kochfeldern mit offenen, atmo­ sphärischen Gasbrennern als Brennstellen aber müssen auch insbesondere noch die Temperaturen des metallischen Brenners, des metallischen Brenner­ deckels und des Topfträgers zusätzlich zu dem Temperaturzustand des Ran­ des der Öffnung in der Glaskeramik, durch die der Gasbrenner geführt wird, zusammen erfaßt werden.
• - Bei Strahlungsbrennern unter einer geschlossenen Glaskeramik-Abdeckplatte besteht durch die Wärmekapazitäten des Brenners und insbesondere der Platte die Möglichkeit des Nachkochens und/oder Warmhaltens. Temperatur­ wechsel gehen hier wesentlich langsamer vor sich, als bei offenen, atmosphäri­ schen Brennern, die erheblich schneller ansprechende Temperaturermittlungs- Systeme benötigen.

Besonders augenfällig wird dieser Mangel einer fehlenden Temperaturzustands- Anzeige bei Kombinationsherden, die sowohl elektrobeheizte Kochzonen als auch Kochzonen mit atmosphärisch arbeitenden, offenen Gasbrennern als Brennstellen aufweisen. In dieser Kombination wird der Mangel der fehlenden Technik einer Temperaturanzeige bei den Gasbrennstellen besonders offensichtlich, da die Elek­ tro-Kochstellen diese Technik besitzen und mit einer Heiß- und einer Restwärme- Anzeige arbeiten und Kochzonen, die offene Gasbrenner als Brennstellen umfas­ sen bis heute eben nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Glaskeramikkochfeld der eingangs genann­ ten Art so weiterzuentwickeln, daß auch bei einer Kochzone, die mittels eines offe­ nen atmosphärischen Gasbrenners als Brennstelle betrieben wird, der Temperatur­ zustand qualitativ angezeigt werden kann, um dem Benutzer den bestmöglichen Schutz vor Verletzungen durch Kontakt mit heißen Zonen der Kochfläche zu ge­ währleisten.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung Temperatursensoren als Signalgeber für Tem­ peraturzustände von offenen atmosphärischen Gasbrennern als Brennstellen vor­ zustellen, die zuverlässig arbeiten, einfach in der Handhabung und preiswert sind.

Die Lösung der Aufgabe erreicht man durch die Verwendung eines Mikroschalters eines Thermoelements, oder eines temperatursensiblen Widerstands in einem Glaskeramikkochfeld mit einer Kochfläche und wenigstens einer Kochzone, die ei­ nen offenen, atmosphärischen Gasbrenner als Brennstelle umfaßt, als Sensoren zur qualitativen Anzeige des jeweiligen Temperaturzustandes der Kochzone, wobei die Anzeigeeinrichtung durch die mittels einer geeigneten Auswerteschaltung auf­ bereiteten Meßsignale der Temperatursensoren angesteuert wird, und wobei die Temperatursensoren im Bereich des Brennerkörpers des Gasbrenners angebracht und mit diesem Brennerkörper direkt und/oder indirekt wärmeleitend verbunden sind.

Die verwendeten Mikroschalter weisen dabei ein keramisches Gehäuse, ein Wär­ mekontaktblech und einen Bimetallschalter auf. Solche Mikroschalter sind handels­ üblich und beispielsweise im Elektronik-Handel jederzeit zu beziehen. Sie können für verschiedene Schalttemperaturen ausgelegt werden. Diese Mikroschalter kön­ nen in einem, für den dem Benutzer nicht sichtbaren und auch nicht zugänglichen Bereich des Brennerkörpers oder an diesen selbst angeschraubt oder angeklemmt, jedenfalls wärmeleitend fest mit ihm verbunden werden.

Die Temperatursensoren müssen in einem, eine Wärmeleitung ermöglichenden Kontakt zum Brennerkörper stehen. Die Brennerkörper sind dabei häufig bevorzugt aus Aluminium hergestellt, welches die Wärme sehr gut leitet. Beim Betrieb des Brenners wird insbesondere der Brennerdeckel und der Brennerkörper schnell er­ hitzt. Die Wärme verteilt sich sehr rasch über den gesamten Brennerkörper, so daß auch Bereiche, die nicht in direktem Kontakt mit der Gasflamme selbst stehen, schnell aufgeheizt werden. Diese Wärmeentwicklung kann nun genutzt werden, um bei Erreichen einer bestimmten Temperatur den Schaltkontakt zu betätigen. Bei normalen Kochprozessen werden im oberen Bereich des Brennerkörpers Tempera­ turen bis zu 350°C gemessen. Gleichzeitige Messungen auch im unteren Bereich des Brennerkörpers ergaben Temperaturen, die nahezu identisch sind, d. h. auch durch die Anbringung des Mikroschalters im unteren, dem Benutzer nicht sichtba­ ren und nicht zugänglichen Bereich des Brennerkörpers ist eine sichere Abfrage der Temperatur des Brennerkörpers möglich, ohne daß die Benutzung der Brenn­ stelle in irgendeiner Weise eingeschränkt würde. Die bestehenden Gasbrenner brauchen hierfür nicht modifiziert zu werden. Ein Anschrauben oder Anklemmen des Mikroschalters an den Brennerkörper oder im Bereich des Brennerkörpers ist dabei völlig ausreichend. Mikroschalter sind als preiswerte Massenprodukte am Markt und haben sich in ihrer Funktion gut bewährt.

Anstelle eines Mikroschalters kann ein Thermoelement an den Brennerkörper oder im Bereich des Brennerkörpers angebracht werden. Das Thermoelement erzeugt in Abhängigkeit von der Temperatur des Brennerkörpers eine Spannung. Da die Spannung proportional der Temperatur des Brennerkörpers ist, kann hier die Signalauswertung sowohl digital als auch analog erfolgen.

Bei digitaler, in diskreten Schritten verfolgender Signalauswertung würde der Schaltkontakt ab einer bestimmten Schwellspannung schließen und beispielsweise ein Signallämpchen leuchten. Bei einer analogen Auswertung könnte der Stromfluß kontinuierlich ein Signallämpchen oder eine Signallämpchenkette aufleuchten las­ sen.

Die Temperaturmeßsignale werden dabei mittels an sich bekannter elektronischer Schaltungen aufbereitet und den jeweils zugeordneten Anzeigeeinrichtungen zuge­ führt. Die Anzeigeeinrichtung ist vorzugsweise unterhalb der Kochfläche oder eines an die Kochflächen angrenzenden Bedienpanels angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß sie gut sichtbar ist. Zudem ist damit eine glatte, auch leicht zu reinigende Flä­ che realisiert. Sie kann aber auch in einer separaten Anzeigeneinheit auf der Ar­ beitsfläche angeordnet sein.

Einen weiteren Vorteil kann es bringen, wenn die Anzeigeeinrichtungen jeweils in der Nähe der zugeordneten Kochzone plaziert werden. Der Benutzer kann dann in ganz einfacher Weise die angezeigten Signale der Kochzone zuordnen.

Nach der vorliegenden Erfindung sind alle Anzeigeeinrichtungen geeignet, die hin­ reichend temperaturbeständig sein. Soweit die Anzeigeeinrichtung unterhalb der Glaskeramikplatte angeordnet ist, müssen die von ihr abgestrahlten Signale einen infraroten Spektralbereich besitzen, damit diese durch die Glaskeramik gut sichtbar sind. Solche Anzeigeeinrichtungen sind aber an sich bekannt.

Gemäß der Erfindung können in gleich bevorzugter Weise neben Mikroschaltern und Thermoelementen auch temperatursensible Widerstände zur Erkennung der Temperaturzustände des Glaskeramikkochfeldes benutzt werden. In diesem Fall ist die Funktion sowohl mit sogenannten NTC- als auch mit PTC-Widerständen reali­ sierbar. Auch hier müssen die Temperatursensoren in einem wärmeleitenden Kon­ takt zum Brennerkörper stehen.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, soweit es zweckmäßig ist, für die Tempera­ turmessung alle oben genannten Sensorarten zu kombinieren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1: Eine Seitenansicht des Gasbrenners im eingebauten Zustand in einem Glaskeramikkochfeld mit angebrachtem Thermoschalter.

Fig. 2: Einen Anschlußplan, beispielhaft für eine Heißanzeige in einem erfin­ dungsgemäßen Kochfeld.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Gasbrenners 5 mit Brennerdeckel 3 im einge­ bauten Zustand in eine Glaskeramikkochfläche 4. Als Kantenschutz für die Glaske­ ramik 4 dient der Brennerring 2, der mit Hilfe des Verschlußringes 8 an der Glaske­ ramik 4 befestigt wird. Ein Eindringen von übergelaufenen Kochgut in das Kochfeld verhindert Dichtring 1 und die Brennerdichtung 7. Die Unterseite der Glaskeramik 4 wird durch einen Schutzring 9 gegen Kratzer geschützt.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Mikroschalter als Thermoschalter 6 an der Gasbrennerunterseite befestigt. Dies kann durch Anschrauben, Klemmen oder Kleben gewährleistet werden. Ein Anbringen an einer anderen Position des Gasbrenners 5 ist dabei ebenfalls möglich. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß ein guter Wärmeübergang zwischen dem Thermoschalter 6 und dem Gasbren­ ner 5 gewährleistet ist. In diesem Sinne ist es denn auch möglich, den Thermo­ schalter 6 beispielsweise am Brennerring 2 anzubringen.

In dem beschriebenen Beispiel handelt es sich um einen Anlegethermostaten mit fest eingestellter Temperatur auf Bimetall-Schnappscheibenbasis. Solche Thermo­ staten sind beispielsweise unter der Bezeichnung Click-Therm® Z 42/43 bei der Firma Elektrovac Ges.m.b.H., A-3400 Kloster Neuburg, zu beziehen. Anstelle eines Mikroschalters können auch Thermoelemente oder PTC- oder NTC-Widerstände angebracht werden.

Fig. 2 zeigt beispielhaft den Anschlußplan mit einem Thermoschalter 6 für die Heißanzeige bzw. die Restwärmeanzeige 11 in einem sogenannten DUOFLAM®- Kochgerät. Das Netzgerät 10 liefert die Versorgungsspannung für die Signalleuch­ ten der Heißanzeige, bzw. der Restwärmeanzeige 11. Hat ein Gasbrenner, oder auch eine Elektrokochzone beim Aufheizen die Temperatur von ungefähr 60°C er­ reicht, schließt der Thermoschalter 6 bzw. Limiter 13 den Stromkreis und die Si­ gnalleuchte 12 geht an. Wird die Temperatur von 60°C nach Erlöschen der Gas­ flamme oder Abschalten der Elektrokochzone unterschritten, öffnet der Thermo­ schalter 6 bzw. der Limiter 13 den Stromkreis wieder und die Signalleuchte 12 er­ lischt.

Auch aus den Ausführungsbeispielen wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung sowohl zur Temperaturanzeige im Betriebszustand selbst, als auch zur Restwärme bzw. Heiß-Anzeige bei abgeschalteten Wärmequellen, hier insbesondere offenen atmosphärischen Gasbrennern geeignet ist.

Claims (3)

1. Verwendung eines Mikroschalters, eines Thermoelementes, oder eines tempe­ ratursensiblen Widerstands in einem Glaskeramikkochfeld mit einer Kochfläche und wenigstens einer Kochzone, die einen offenen, atmosphärischen Gas­ brenner als Brennstelle umfaßt, als Sensoren zur qualitativen Anzeige des je­ weiligen Temperaturzustandes der Kochzone, wobei die Anzeigeeinrichtung durch die mittels einer geeigneten Auswerteschaltung aufbereiteten Meßsigna­ le der Temperatursensoren angesteuert wird, und wobei die Temperatursenso­ ren im Bereich des Brennerkörpers des Gasbrenners angebracht und mit die­ sem Brennerkörper direkt und/oder indirekt wärmeleitend verbunden sind.

2. Verwendung eines Mikroschalters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroschalter als Bauelemente ein keramisches Gehäuse, ein Wärme­ kontaktblech und einen Bimetallschalter aufweist.

3. Verwendung von temperatursensiblen Widerständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände als NTC- oder PTC-Widerstände ausgebildet sind.