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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kochgerät, das eine Kochplatte, z.
B. aus Glaskeramik, und eine Strahlungsheizung umfasst, die sich
hinter der Kochplatte befindet und wenigstens ein Heizelement und
einen Temperatursensor aufweist.
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In
solchen Heizungen wird ein Temperatursensor benötigt und so eingestellt, dass
er anspricht, wenn die Glaskeramik eine vorbestimmte Temperatur
erreicht, um die Heizung abzuschalten und Schäden an der Glaskeramik zu verhüten, die
sonst auftreten würden,
wenn die vorbestimmte Temperatur für längere Zeit überschritten würde.
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Die
US-A-5 919 385 beschreibt
eine Kochvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine glaskeramische
Platte, wenigstens einen unter der Platte angeordneten Wärmestrahler,
wenigstens einen unter der Platte in einem von der Wärmestrahlung
abgeschirmten Bereich angeordneten Sensor zum Messen der Temperatur
in diesem Bereich und eine Vorrichtung zum Regeln der Heizleistung
in Abhängigkeit
von den vom Sensor zugeführten
Signalen.
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Die
am häufigsten
verwendete Form von Temperatursensor, die allgemein als Temperaturbegrenzer
bezeichnet wird, umfasst einen Stab, der in einer Röhre montiert
ist, wobei der Stab einen erheblich anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten
hat als die Röhre.
Stab und Röhre
werden an einem Ende davon befestigt und am anderen Ende mit einer Schaltbaugruppe
verbunden. Die Vorrichtung ist so an der Heizung angeordnet, dass
sich die Stab und Röhrenbaugruppe
zwischen dem/den Element(en) in der Heizung und der Glaskeramikplatte
befinden. Wenn die Heizung in Betrieb ist, kommt es zu unterschiedlichen
Ausdehnungen zwischen Stab und Röhre
und die Vorrichtung wird so eingestellt, dass die Schaltbaugruppe
bei einer vorbestimmten Temperatur anspricht und die Heizung abschaltet.
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Es
ist bekannt, die Empfindlichkeit der Vorrichtung für Wärmestrahlung
zu verändern,
indem die Röhre
aus einem Strahlung reflektierenden oder absorbierenden Material
hergestellt wird oder indem die Oberfläche der Röhre mit einer reflektierenden Schicht überzogen
wird. Die Anordnungen des Standes der Technik führen zu einer im Wesentlichen gleichförmigen Richtungsempfindlichkeit
für Wärmestrahlung
um den Umfang der Röhre.
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Anstatt
eines Temperaturbegrenzers des Stab-in-Röhre-Differentialausdehnungstyps wurden auch
Temperatursensoren vorgeschlagen, bei denen eine Vorrichtung mit
einem elektrischen Parameter, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, in
der Heizung oder in Kontakt mit der Glaskeramikplatte vorgesehen
ist. Der Parameter wird so überwacht,
dass die Heizung abgeschaltet wird, wenn sein Wert eine vorbestimmte
Temperatur der Glaskeramik erreicht.
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Ein
solcher Temperatursensor kann, wenn er an eine geeignete elektronische
Steuerschaltung angeschlossen wird, eine Heizung, mit der der Sensor verwendet
wird, adaptiv steuern und ist gegenüber der Vorrichtung des Stab-in-Rohre-Differentialausdehnungstyps
vorteilhaft, der so eingestellt ist, dass er bei einer vorbestimmten
Temperatur schaltet, die unter ungünstigsten Missbrauchsbedingungen
der Heizung gewählt
wird.
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Der
Temperatursensor kann z. B. eine Vorrichtung enthalten, deren elektrischer
Widerstand sich mit der Temperatur ändert, wie z. B. ein Platinwiderstandstemperaturdetektor
oder ein Thermistor. Oder der Sensor kann eine thermoelektrische
Vorrichtung wie z. B. ein Thermoelement aufweisen, die einen von
der Temperatur abhängigen
Spannungsausgang erzeugt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kochgerät bereitzustellen,
das einen Temperatursensor des Typs aufweist, der eine Vorrichtung
mit einem elektrischen Parameter beinhaltet, der sich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändert
und der eine bevorzugte Richtungsempfindlichkeit für Wärmestrahlung
aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Kochgerät
bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Kochplatte, eine Strahlungsheizung,
die sich hinter der Kochplatte befindet und wenigstens ein Heizelement
und einen Temperatursensor beinhaltet, der sich zwischen dem wenigstens
einen Heizelement und der Kochplatte befindet, wobei der Sensor ein
Sensorelement mit einem elektrischen Parameter, der sich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändert,
und ein Gehäuse
für das
Sensorelement umfasst, wobei das Gehäuse eine erste Oberflächenregion
mit einer hohen Wärmestrahlungsabsorption
relativ zu einer zweiten Oberflächenregion
davon hat, wobei der Sensor so ausgerichtet ist, dass die erste Oberflächenregion
des Gehäuses
im Wesentlichen der Kochplatte zugewandt ist und die zweite Oberflächenregion
im Wesentlichen dem wenigstens einen Heizelement zugewandt ist.
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Die
Kochplatte kann eine Glaskeramikplatte umfassen.
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Das
Gehäuse
kann eine einzelne Komponente oder mehrere Komponenten umfassen
und kann allgemein röhrenförmig sein,
z. B. mit im Wesentlichen kreisförmigem,
rechteckigem oder elliptischem Querschnitt.
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In
einer Ausgestaltung ist das Gehäuse
mit wenigstens einer Oberflächenschicht
zum Bilden der ersten und der zweiten Oberflächenregion versehen.
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Wenn
eine erste oder zweite Oberflächenschicht
vorgesehen ist, um die erste oder die zweite Oberflächenregion
zu bilden, dann kann das Material, aus dem das Gehäuse gefertigt
ist, so gewählt und/oder
gestaltet werden, dass eine entsprechende zweite oder erste Oberflächenregion
gebildet wird.
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Die
erste Oberflächenregion
des Gehäuses kann
ein Material umfassen oder damit beschichtet sein, das ein höheres Wärmestrahlungsemissionsvermögen oder
ein niedrigeres Wärmestrahlungsreflexionsvermögen hat
als ein Material, das die zweite Oberflächenregion des Gehäuses umfasst
oder damit beschichtet ist.
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Das
Gehäuse
kann ein(e) wärmebeständige(s)
Metall oder Legierung wie z. B. Edelstahl umfassen, von dessen/deren
Oberfläche
ein erster Teil die erste Oberflächenregion
bildet, von dessen/deren Oberfläche
ein zweiter Teil mit einem Material beschichtet ist, das ein höheres Wärmestrahlungsreflexionsvermögen hat
als die erste Oberflächenregion und
das die zweite Oberflächenregion
bildet. Das Material mit dem höheren
Wärmestrahlungsreflexionsvermögen kann
aus Silber, Gold und reflektierendem Oxidmaterial wie z. B. Aluminiumoxid
ausgewählt
sein.
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Alternativ
kann das Gehäuse
ein(e) wärmebeständige(s)
Metall oder Legierung wie z. B. Edelstahl umfassen, von dessen/deren
Oberfläche
ein erster Teil die zweite Oberflächenregion bildet, von dessen/deren
Oberfläche
ein zweiter Teil mit einem Material beschichtet ist, das ein höheres Emissionsvermögen hat
als die zweite Oberflächenregion
und das die erste Oberflächenregion
bildet. Das Material mit dem höheren
Emissionsvermögen
kann eine wärmebeständige schwarze
Farbe umfassen.
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Als
weitere Alternative kann das Gehäuse ein
Keramikmaterial umfassen, von dessen Oberfläche ein erster Teil die erste
oder die zweite Oberflächenregion bildet,
von dessen Oberfläche
ein zweiter Teil mit einem Material beschichtet ist, das ein höheres bzw.
niedrigeres Reflexions- bzw. Emissionsvermögen hat als das Keramikmaterial
und das die entsprechende zweite oder erste Oberflächenregion
bildet.
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Das
Gehäuse
kann zwei Teile umfassen, jeder z. B. mit einer halbzylindrischen
Form, die zusammengefügt
sind und unterschiedliche Wärmestrahlungsabsorptionseigenschaften
haben, so dass ein Teil ein höheres
bzw. niedrigeres Wärmestrahlungsemissions-
bzw. -reflexionsvermögen
hat als das andere, wobei die beiden Teile die erste und die zweite
Oberflächenregion
bilden.
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Das
Erfassungselement in dem Gehäuse kann
einen Widerstandstemperaturdetektor wie z. B. einen Platinwiderstandstemperaturdetektor
umfassen, dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändert.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie diese ausgeführt werden
kann, wird nun beispielhaft auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen.
Dabei zeigt:
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1 einen
Grundriss einer elektrischen Strahlungsheizung, die mit einem Temperatursensor gemäß der vorliegenden
Erfindung und mit einer damit verbundenen schematisch dargestellten
Steuerung ausgestattet ist;
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2 eine
Querschnittsansicht der Heizung von 1; und
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3 eine
vergrößerte Seitenansicht
eines Temperatursensors gemäß der vorliegenden
Erfindung, der schematisch in der Heizung von 2 dargestellt
ist.
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Mit
Bezug auf die 1 und 2, eine elektrische
Strahlungsheizung 1 ist zur Positionierung hinter einer
Kochplatte 2 wie z. B. aus glaskeramischem Material vorgesehen.
Die Heizung 1 umfasst eine Metallauflageschüssel 3,
in der sich eine Basislage 4 aus thermischem und elektrischem
Isoliermaterial befindet, wie z. B. aus einem mikroporösen Isoliermaterial.
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Auf
der Basislage 4 liegt ein elektrisches Heizelement 5.
Wie gezeigt, ist ein einzelnes Heizelement 5 vorgesehen,
das ein Wellmetallband umfasst, das auf dem Rand auf der Basislage 4 steht.
Es ist jedoch jede andere Form von Heizelement möglich und es kann auch mehr
als ein Heizelement vorgesehen werden.
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Ein
Anschlussblock 6, der sich am Rand der Schüssel 3 befindet,
ermöglicht
einen elektrischen Anschluss des Heizelementes 5 an eine
Stromversorgung 7 über
eine bekannte Form von Steuerung 8, damit das Heizelement 5 eingeschaltet
werden kann.
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Eine
periphere Wand 9 aus Wärmeisoliermaterial
ist innerhalb des Randes der Schüssel 3 vorgesehen
und hat eine Oberseite, die mit der Kochplatte 2 in Kontakt
kommt.
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Ein
Temperatursensor 10, der nachfolgend ausführlich beschrieben
wird, hat ein stabförmiges Gehäuse, das
vom Rand der Schüssel
durch eine Öffnung
darin und teilweise über
die Heizung verläuft,
so dass das stabförmige
Gehäuse über dem Heizelement 5 liegt
und dabei davon beabstandet ist. Der Temperatursensor 10 ist
so angeordnet, dass er einen temperaturabhängigen elektrischen Ausgang zur
Steuerung 8 über
Verbindungsleitungen 11 bildet, so dass die elektrische
Erregung des Heizelementes 5 reguliert wird, und um insbesondere
zu gewährleisten,
dass die Temperatur der Kochplatte 2 einen vorbestimmten
sicheren Wert nicht übersteigt.
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Es
ist eine wichtige Forderung, dass der Temperatursensor 8 die
Temperatur der Kochplatte 2 verfolgt und nicht von direkter
Strahlung vom Heizelement 5 beeinflusst wird. Um dies zu
erzielen, ist der Temperatursensor wie in 3 gezeigt
aufgebaut.
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Gemäß 3 umfasst
der Temperatursensor 10 ein röhrenförmiges Gehäuse 12, in dem sich ein
Sensorelement 13 mit einem elektrischen Parameter befindet,
der sich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändert.
Das Sensorelement 13 kann einen Widerstandstemperaturdetektor
wie z. B. einen Platinwiderstandstemperaturdetektor umfassen, dessen
elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Alternativ
könnte
das Sensorelement 13 ein Thermoelement oder irgendeine
andere bekannte Vorrichtung mit einem elektrischen Parameter umfassen,
der sich geeigneterweise temperaturabhängig ändert.
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Das
Sensorelement 13 ist mit elektrischen Leitungen 11 versehen,
die von einem Ende des Gehäuses 12 ausgehend
verlaufen, wobei das andere Ende des Gehäuses 12 geeigneterweise
geschlossen ist. Die Leitungen 11 sind so angeordnet, dass sie
elektrisch mit der Steuerung 8 verbunden sind, bei der
es sich um eine Steuerung auf Mikroprozessorbasis handeln kann,
wie in 1 gezeigt.
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Das
Gehäuse 12 ist
so gestaltet, dass es eine erste halbzylindrische Oberflächenregion 15 hat,
die im Wesentlichen der Kochplatte 2 zugewandt ist, und
eine zweite halbzylindrische Oberflächenregion 16, die
im Wesentlichen dem Heizelement 5 zugewandt ist. Es ist
so angeordnet, dass die erste Oberflächenregion 15 eine
hohe Wärmestrahlungsabsorption
relativ zu der zweiten Oberflächenregion 16 hat.
Dies bedeutet, dass von der Unterseite der Kochplatte 2 zurückstrahlende
Wärme vorzugsweise vom
Sensor 10 absorbiert wird, im Gegensatz zu der Strahlung,
die vom Heizelement 5 direkt auf den Sensor 10 trifft.
Die absorbierte Strahlung führt
zu einem Anstieg der Temperatur des Sensorelements 13 und zu
einer entsprechenden Änderung
seines von der Steuerung 8 überwachten elektrischen Parameters wie
z. B. seines elektrischen Widerstands. Bei einer vorbestimmten erfassten
Temperatur spricht die Steuerung 8 an und schaltet das
Heizelement 5 ab.
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Dank
der Erfindung bietet der Temperatursensor 10 eine genauere
Ansprechung auf die Temperatur der Kochplatte 2.
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Die
benötigten
Wärmestrahlungsabsorptionskennwerte
der ersten Oberflächenregion 15 und der
zweiten Oberflächenregion 16 des
Gehäuses 12 des
Temperatursensors 10 können
auf eine Reihe verschiedener Weisen erreicht werden.
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So
könnte
das Gehäuse 10 beispielsweise eine
Röhre aus
einem/r wärmebeständigen Metall oder
Legierung wie z. B. Edelstahl umfassen. Eine halbzylindrische Oberflächenregion
des Materials der Röhre
bildet die erste halbzylindrische Oberflächenregion 15, die
im Wesentlichen der Kochplatte 2 zugewandt ist. Die verbleibende
halbzylindrische Oberflächenregion
der Röhre
ist mit einem Material mit höherem
Reflexionsvermögen,
oder niedrigerer Absorption, oder niedrigerem Emissionsvermögen von
Wärmestrahlung
beschichtet als die Oberflächenregion 15 und
bildet dadurch die zweite halbzylindrische Oberflächenregion 16,
die im Wesentlichen dem Heizelement 5 zugewandt ist. Es
kann eine Beschichtung aus reflektierendem Metall, wie z. B. Silber
oder Gold oder ein reflektierendes Oxid wie Aluminiumoxid vorgesehen
werden, um die zweite Oberflächenregion 16 zu
bilden.
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Anstatt
einer Beschichtung zum Bilden der zweiten Oberflächenregion 16 könnte diese
zweite Oberflächenregion 16 eine
halbzylindrische Oberflächenregion
aus dem Metall oder dem Legierungsmaterial der Röhre 10 umfassen und die
erste halbzylindrische Oberflächenregion 15 könnte eine
Beschichtung aus einem Material mit niedrigerem Reflexionsvermögen, oder
höherer
Absorption, oder höherem Emissionsvermögen umfassen
als die zweite Oberflächenregion 16.
Eine geeignete Beschichtung zum Bilden der ersten Oberflächenregion
ist eine wärmebeständige schwarze
Farbe.
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Das
Gehäuse 10 könnte alternativ
eine Röhre
aus Keramikmaterial umfassen. Eine halbzylindrische Oberflächenregion
aus dem Keramikmetall der Röhre
bildet die erste halbzylindrische Oberflächenregion 15, die
im Wesentlichen der Kochplatte 2 zugewandt ist. Die verbleibende
halbzylindrische Oberflächenregion
der Keramikröhre
ist mit einem Material mit höherem
Reflexionsvermögen,
oder niedrigerer Absorption, oder geringerem Emissionsvermögen von
Wärmestrahlung
als die Oberflächenregion 15 beschichtet
und bildet dadurch die zweite halbzylindrische Region 16,
die im Wesentlichen dem Heizelement 5 zugewandt ist. Zum
Bilden der zweiten Oberflächenregion 16 kann
eine Beschichtung aus einem reflexionsfähigen Metall wie Silber oder
Gold vorgesehen werden.
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Anstatt
einer Beschichtung auf der Keramikröhre 10 zum Bilden
der zweiten Oberflächenregion 16 könnte diese
zweite Oberflächenregion 16 eine halbzylindrische
Oberflächenregion
aus dem Keramikmaterial der Röhre 10 umfassen
und die erste halbzylindrische Oberflächenregion 15 könnte eine Beschichtung
aus einem Material mit geringerem Reflexionsvermögen, oder höherer Absorption, oder höherem Emissionsvermögen umfassen
als die zweite Oberflächenregion 16.
Eine geeignete Beschichtung zum Bilden der ersten Oberflächenregion 15 ist
eine wärmebeständige schwarze
Farbe.
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Unabhängig von
der Natur des Materials des Gehäuses 10,
z. B. ob es eine Metall- oder eine Keramikröhre umfasst, können beide
halbzylindrischen Oberflächenregionen 15 und 16 Beschichtungen
auf der Röhrenoberfläche aufweisen.
Eine Beschichtung mit hoher Wärmestrahlungsabsorption,
wie z. B. eine wärmebeständige schwarze
Farbe, könnte
als Teil der Oberfläche
der Röhre
vorgesehen sein, um die erste halbzylindrische Oberflächenregion 15 zu
bilden, und eine Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen von
Wärmestrahlung,
wie z. B. Silber oder Gold oder ein reflektierendes Metalloxid,
könnte
als der Rest der Oberfläche
der Röhre
vorgesehen sein, um die zweite halbzylindrische Oberflächenregion 16 zu
bilden.
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Es
wird für
die Fachperson offensichtlich sein, dass die zum Bilden des Gehäuses 10 verwendete
Röhre nicht
zylindrisch, mit einem kreisförmigen Querschnitt,
zu sein braucht, sondern auch andere Querschnittsformen wie z. B.
elliptisch oder rechteckig haben könnte. Solche Formen lassen
sich in 3 nicht unterscheiden und separate
Illustrationen davon sind nicht praktikabel oder notwendig.
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Das
Gehäuse 10 könnte ebenso
aus zwei Teilen mit unterschiedlichen Wärmestrahlungsabsorptions- oder
-reflexionseigenschaften gefertigt werden. Jeder Teil könnte eine
halbzylindrische oder ähnliche
Form haben, so dass die Oberflächenregionen 15 und 16 in 3 entstehen,
und könnten
in der Region 17 aneinander befestigt sein.