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Diese
Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung, insbesondere
für ein
Kochgerät,
wie eine Kochstelle, wobei ein Feld, wie aus Glaskeramikmaterial,
mindestens eine elektrische Heizkörpereinheit aufweist, die sich
an einer hinteren Fläche
davon befindet.
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EP-A-0
866 641 und US-A-6 037 572 beschreiben einen elektrischen Heizkörper, wobei
ein Heizelement aus Metallfolie direkt an der Unterseite einer Glaskeramikkochfläche mit
einer Klebstoffschicht befestigt ist, die zwischen der Metallfolie
und der Unterseite der Glaskeramik eingeschoben ist und die gesamte
Fläche
der Metallfolie bedeckt.
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Die
Offenbarung von US-A-3 869 596 umfasst weiterhin zusätzlich zu
zwei Klebstoffschichten eine Schicht aus hitzebeständigem Dielektrikum
zwischen dem Heizkörper
aus Folie und der Unterseite der Glaskeramik.
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US-A-5
990 457 zeigt in 3 einen Heizteilträger, der
radial in einem Abstand vom Umfang des Heizkörpers angeordnet und an die
Unterseite einer Glaskeramikkochfläche geklebt ist.
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DE-A-3
341 210 beschreibt eine Kochstelle, wobei die elektrischen Heizkörper oder
deren Gehäuse
direkt an der Unterseite eines Glaskeramikfelds mit Klebstoff angebracht
sind, der auf die Unterseite des Felds außerhalb des Umfangs des Heizkörpers aufgesprüht wurde.
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Eine
elektrische Heizvorrichtung ist wohl bekannt, bei der eine oder
mehrere elektrische Heizkörpereinheiten,
die eine schalenartige Halterung umfasst bzw. umfassen, die mindestens
ein elektrisches Heizelement und eine Temperaturbegrenzungseinrichtung
enthält,
sich in Kontakt mit der hinteren Fläche des Felds befindet bzw.
befinden. Die eine oder die mehreren Heizkörpereinheiten befand bzw. befanden
sich bisher in einer darunter liegenden kastenartigen Stützkons truktion
aus Metall und wurden durch Federkomponenten in Kontakt mit der
hinteren Fläche
des Felds gedrängt.
Eine derartige Anordnung ist sperrig und teuer, wurde jedoch aufgrund
der relativ großen
Masse der Heizkörpereinheiten
als notwendig erachtet, die aus der Verwendung einer relativ schweren
metallschalenartigen Halterung und auch aus der Bereitstellung von
sich unterschiedlich ausdehnenden Stabausdehnungstemperaturbegrenzern
mit deren zugehörigen
Schaltköpfen
resultiert. In letzter Zeit ging der Trend jedoch dahin, die Masse
der Heizkörpereinheiten
durch Verwendung von leichten elektronischen Temperaturerfassungskomponenten
und auch durch Verringerung des Gewichts oder Eliminierung der metallschalenartigen Halterung
zu reduzieren.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu bewältigen oder
zu mindern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elektrische Heizvorrichtung bereitgestellt,
die ein Feld mit einer vorderen Fläche und einer hinteren Fläche und
mindestens eine elektrische Heizkörpereinheit umfast, die sich
an der hinteren Fläche
des Felds befindet und eine schalenartige Halterung umfasst, die
in sich mindestens ein elektrisches Heizelement aufweist, wobei
die schaltenartige Halterung einen aufrechten Umfangsrand aus Material
zur Wärmeisolierung
enthält,
der sich in Kontakt mit der hinteren Fläche des Felds befindet, wobei
die obere Fläche
des aufrechten Umfangsrands an der hinteren Fläche des Felds durch ein Klebemittel
zwischen der oberen Fläche
des Rands und der Unterseite des Felds befestigt ist, wobei das
Klebemittel dazu eingerichtet ist, einer Höchsttemperatur standzuhalten,
der es während
des Betriebs der Heizvorrichtung ausgesetzt ist.
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Das
Feld kann Glaskeramikmaterial umfassen und kann mit der vorderen
Fläche,
die zum Aufnehmen mindestens eines Kochbehälters eingerichtet ist, in
einem Kochgerät
angeordnet werden.
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Die
schalenartige Halterung kann Metall und/oder Material zur Wärmeisolierung
umfassen.
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Die
schalenartige Halterung kann geformtes, im Wesentlichen starres
Material zur Wärmeisolierung
umfassen, das aus körnigem
Isoliermaterial, plattenartigem Isoliermaterial und mikroporösem Material
zur Wärmeisolierung
und Mischungen davon ausgewählt
sein kann.
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Mindestens
eine Kontrolleinheit und/oder Anschlusseinheit kann mittels Klebstoff
an der hinteren Fläche
des Felds befestigt und elektrisch mit der mindestens einen elektrischen
Heizkörpereinheit
verbunden werden. Die mindestens eine Kontrolleinheit und/oder Anschlusseinheit
kann durch dieselbe Art von Klebemittel mittels Klebstoff befestigt
werden, das zum Befestigen der mindestens einen elektrischen Strahlungsheizkörpereinheit
an der hinteren Fläche
des Felds verwendet wird.
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Mindestens
eine Temperaturerfassungskomponente kann in Zusammenhang mit der
mindestens einen elektrischen Heizkörpereinheit bereitgestellt werden.
Die mindestens eine Temperaturerfassungskomponente kann einen Widerstandstemperaturmessfühler, wie
einen Widerstandstemperaturmessfühler
aus Platin, umfassen, der ein Platinelement auf einem Keramiksubstrat
umfassen kann, und kann in der mindestens einen elektrischen Heizkörpereinheit gestützt oder
an der hinteren Fläche
des Felds mittels Klebstoff, wie durch das Klebemittel, befestigt sein.
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Das
Klebemittel kann aus einem hitzebeständigen RTV-Silikon-, einem
hitzebeständigen
Epoxid- und einem hitzebeständigen
Keramikklebstoff ausgewählt
sein.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem ein
Kochgerät
bereit, das die elektrische Heizvorrichtung einbezieht.
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Mittels
der vorliegenden Erfindung wird eine Heizkörpereinheit in Kontakt mit
der hinteren Fläche eines
Felds, wie eines Kochfelds, ohne Erfordernis einer darunter liegenden
Stützkonstruktion
und eines Federvorspannungsmittels mittels Klebstoff befestigt.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie
ausgeführt
werden kann, wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen
Bezug genommen, in denen:
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1 eine
Draufsicht einer Ausführungsform
einer elektrischen Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 eine
Schnittzeichnung der Vorrichtung von 1 ist;
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3 eine
Draufsicht einer elektrischen Heizvorrichtung ist;
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4 eine
Schnittzeichnung der Vorrichtung von 3 ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer elektrischen Heizvorrichtung ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer elektrischen
Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die eine Kontroll- und/oder Anschlusseinheit einbezieht;
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7 eine
Schnittzeichnung einer anderen Ausführungsform einer elektrischen
Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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8 eine
Draufsicht eines Heizelements ist, das um eine dielektrische Schicht
gewickelt ist, die Teil der in 7 gezeigten
elektrischen Heizvorrichtung bildet;
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9 eine
Schnittzeichnung einer weiteren Ausführungsform einer elektrischen
Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die eine Wärmeisolierungsschicht
einbezieht;
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10 eine
perspektivische Ansicht der Unterseite einer Abwandlung der Anordnung
aus Element und dielektrischer Schicht von 8 ist, die
das Vorliegen eines Thermostats zeigt; und
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11 eine
Schnittzeichnung einer elektrischen Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die die Position des Thermostats in Bezug auf eine
Fläche
zum Aufwärmen
von Speisen des Geräts
zeigt.
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Mit
Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst
eine elektrische Heizvorrichtung für ein Kochgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Feld 2 aus Glaskeramikmaterial, das mit einer
vorderen Fläche 4 zum
Aufnehmen eines Kochbehälters 6 angeordnet
ist. Eine elektrische Strahlungsheizkörpereinheit 8 befindet
sich an einer hinteren Fläche 10 des
Felds 2 und umfasst eine schalenartige Halterung 12 aus
geformtem, im Wesentlichen starrem Material zur Wärmeisolierung,
die einen aufrechten Umfangsrand 14 mit einer oberen Fläche 16 aufweist.
Mindestens ein elektrisches Heizelement 18 von wohl bekannter
Form, wie in der Form von gewelltem Metallband, befindet sich in
der schalenartigen Halterung 12. Die schalenartige Halterung 12 kann
beispielsweise geformtes körniges
und/oder plattenartiges und/oder mikroporöses Material zur Wärmeisolierung
umfassen, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Die
Heizkörpereinheit 8 ist
an der hinteren Fläche 10 des
Felds 2 durch ein Klebemittel 20 befestigt, das
auf die obere Fläche 16 des
Umfangsrands 14 der schalenartigen Halterung 12 aufgetragen
ist. Das Klebemittel 20 ist auf die gesamte obere Fläche 16 des
Umfangsrands 14 oder auf voneinander beabstandete separate
Bereiche davon aufgetragen und wird in flüssiger, Pasten- oder Streifenform bereitgestellt.
Das Klebemittel 20 ist derart angeordnet, dass es das Hängegewicht
der Heizkörpereinheit 8 stützt und
einer Höchsttemperatur
standhält, der
es während
des Betriebs der Heizvorrichtung ausgesetzt ist.
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Das
Klebemittel 20 umfasst geeigneterweise einen hitzebeständigen RTV-Silikon-, einen hitzebeständigen Epoxid-
oder einen hitzebeständigen
Keramikklebstoff wie den, der unter der Handelsmarke FORTAFIX vertrieben
wird.
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Eine
Temperaturerfassungskomponente 22 ist in der Heizkörpereinheit 8, über dem
Heizelement 18 liegend, bereitgestellt. Eine derartige
Temperaturerfassungskomponente 22 umfasst geeigneterweise einen
Widerstandtemperaturmessfühler,
wie einen Widerstandstemperaturmessfühler aus Platin, der ein Platinelement 22A auf
einem Keramiksubstrat 22B umfassen kann, und ist dazu angeordnet,
mit entsprechenden externen Verarbeitungsschaltungen (nicht gezeigt)
von bekannter Form verbunden zu werden. Die Temperaturerfassungskomponente 22 kann über der
Heizkörpereinheit 8 aufgehängt oder mittels
Klebstoff an der hinteren Fläche 10 des
Felds 2 durch ein Klebemittel befestigt sein, das im Wesentlichen
mit dem Klebemittel 20 identisch sein kann.
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Eine
alternative Anordnung einer elektrischen Heizvorrichtung ist in
den 3 und 4 gezeigt. Diese alternative
Anordnung ist der mit Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen ähnlich,
mit der Ausnahme, dass, anstatt die Heizkörpereinheit 8 an der
hinteren Fläche 10 des
Felds 2 durch das Klebstoffmittel 20 zu befestigen,
das auf die obere Fläche 16 des
Umfangsrands 14 der schalenartigen Halterung 12 aufgetragen
ist, Metallklammern mit alternativen Formen, die mit den Bezugsziffern 24A und 24B gezeigt
sind, bereitgestellt werden. Die Metallklammern 24A sind
so geformt, dass sie unter der schalenartigen Halterung 12 der
Heizkörpereinheit 8 liegen
und diese stützen,
und die Metallklammern 24B sind am Umfangsrand 14 der
schalenartigen Halterung 12 befestigt. Die Klammern 24A oder 24B weisen
einen angeflanschten oberen Teil 26 auf, der an der hinteren
Fläche 10 des
Felds 2 durch ein Klebemittel 20A befestigt ist,
das im Wesentlichen mit dem Klebemittel 20 der 1 und 2 identisch
ist. Die Heizkörpereinheit 8 ist
durch die Klammern 24A oder 24B an der hinteren
Fläche 10 des Felds 2 befestigt,
wobei die obere Fläche 16 des Rands 14 der
schalenartigen Halterung 12 mit der hinteren Fläche 10 des
Felds 2 in Kontakt steht.
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Anstelle
des Bereitstellens von mehreren Klammern 24A oder 24B könnte ein
Halteklammermittel in Form eines einzelnen Streifens bereitgestellt werden,
der die schalenartige Halterung 12 umgibt und an dieser
befestigt ist oder diese stützt
und einen angeflanschten oberen Teil aufweist, der mittels Klebstoff
an der hinteren Fläche 10 des
Felds 2 befestigt ist.
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Anstatt
die schalenartige Halterung 12 aus Material zur Wärmeisolierung
bereitzustellen, könnte sie
Metall umfassen und eine Schicht aus Material zur Wärmeisolierung
enthalten. In diesem Fall würde auch
der Umfangsrand 14 der schalen artigen Halterung 12 Metall
umfassen und könnte
mit einem oder mehreren Flanschen, die den Flanschen 26 der Klammern 24A und 24B ähnlich sind,
zum Befestigen der Heizkörpereinheit 8 an
der hinteren Fläche 10 des
Felds 2 durch die Klebemittel 20A versehen werden.
Ein derartiger Flansch oder derartige Flansche könnten mit der metallschalenartigen
Halterung 12 integral sein oder könnten auf zusätzlichen
Klammern bereitgestellt werden, die den Klammern 24A und 24B ähnlich sind.
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Nun
mit Bezugnahme auf die 5 zeigt diese Teil einer elektrischen
Heizvorrichtung, wobei eine Heizkörpereinheit 8A mehrere
integrierte Heizkörperuntereinheiten 28 (der Übersichtlichkeit
halber nur eine gezeigt) umfasst, die sich auf einer Halterung 12A befinden,
beispielsweise ein Pressmetallblech umfassend, das mit teilringförmigen Flanschen
zum Stützen
jeder der Heizkörperuntereinheiten 28 versehen
ist. Die einzelnen Heizkörperuntereinheiten 28 sind
auf zu der Heizkörpereinheit 8 der 1 und 2 ähnliche
Weise konstruiert, wobei jede ein oder mehrere Heizelemente 18A aufweist,
und jede Heizkörperuntereinheit 28 wird
von einem teilringförmigen
vertieften Flansch 31 gestützt, der in der Halterung 12A bereitgestellt
ist. Die Halterung 12A weist einen Umfangsrand 33 auf,
dessen obere Fläche durch
ein Klebemittel 20B an der hinteren Fläche des Felds 2 (nicht
gezeigt) befestigt ist, wie zuvor beschrieben.
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Die
Heizkörperuntereinheiten 28 sind
durch Verdrahtung mit einem Anschlussblock elektrisch verbunden,
der geeigneterweise an der hinteren Fläche des Felds durch ein Klebemittel
befestigt ist, das im Wesentlichen mit dem Klebemittel 20B identisch ist.
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Nun
mit Bezugnahme auf die 6 zeigt diese eine elektrische
Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei mehrere elektrische Heizkörpereinheiten 8, jede
wie in der 1 oder 3 gezeigt
und mit Bezugnahme auf diese beschrieben, durch das Klebemittel 20 an
der hinteren Fläche
eines Glaskeramikkochfelds 2 befestigt sind. Die Heizkörpereinheiten 8 sind
durch Verdrahtung 36 mit einer Kontroll- und/oder Anschlusseinheit 38 elektrisch verbunden,
die ebenfalls durch dieselbe Art von Klebemittel 20 an
der hinteren Fläche
des Felds 2 befestigt ist. Die resultierende Heizvorrichtung
wird leicht als eine vorverdrah tete Kochstelleneinheit in ein Kochgerät 40 eingebaut
und geeigneterweise mittels eines Rahmens 42 fixiert.
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Mit
Bezugnahme auf die 7 und 8 umfasst
eine elektrische Heizvorrichtung für ein Kochgerät eine Heizkörpereinheit 8 in
der Form eines länglichen
Widerstandsheizelements 18C, das um eine tafelartige Schicht
aus Dielektrikum 44 gewickelt ist. Die dielektrische Schicht 44 und
das Heizelement 18C darauf werden in direktem Kontakt mit
der hinteren Fläche 10 einer
elektrisch isolierenden Wärmfläche in der
Form eines Glaskeramikfelds 2 aus infrarotdurchlässigem Material
mittels einer schalenartigen Halterung 12B gehalten, die
mit einem aufrechten Umfangsrand 14 mit einer oberen Fläche 16 ausgebildet
ist.
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Das
längliche
Widerstandselement 18C ist in einer Form, die das Wickeln
um die Schicht aus Dielektrikum 44 erleichtert, beispielsweise
Draht- oder Bandform. Diese Konstruktion ermöglicht, eine Heizkörperanordnung
schnell und kosteneffizient herzustellen. Wenn es in der Form eines
Bands ist, ist die Ebene des Bands 18C zu der Ebene des
Dielektrikums 44 parallel.
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Die
tafelartige Schicht aus Dielektrikum 44, beispielsweise
Glimmer, stellt eine relativ starre, elektrisch nichtleitende Basis
für das
gewickelte Heizelement 18C bereit und schirmt die schalenartige Halterung 12B von
dem Element 18C ab, wenn die schalenartige Halterung 12B das
Dielektrikum in festem Kontakt gegen die Unterfläche des Glaskeramikfelds 2 hält.
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Der
Kontakt zwischen dem Heizelement 18C und der hinteren Fläche 10 des
Glaskeramikfelds 2 wird durch Befestigen der schalenartigen
Halterung 12B an ihrem Platz bezüglich der hinteren Fläche 10 des
Glaskeramikfelds 2 mit dem Klebemittel 20 aufrechterhalten,
wie hierin zuvor beschrieben.
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Der
Oberflächenbeschaffenheit
der Innenfläche 46 der
Basis und der Seiten der schalenartigen Halterung 12B ist
stark reflektierend, um als ein Reflektor von gerichteter Wärme zu dienen.
Das Vorliegen der reflektierenden Fläche 46 mindert den
Wärmeverlust
aufgrund von Strahlung von dem Gerät durch die Halterung 12B und
erhöht
die zu dem Glaskeramikfeld 2 übertragene Wärme.
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Ein
Endbereich des Heizelements 18C erstreckt sich durch eine Öffnung in
der schalenartigen Halterung 12B und es ist ein Anschlussteil 48 zum Verbinden
des Heizelements 18C mit einer Stromversorgung (nicht gezeigt)
bereitgestellt.
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Wie
hierin oben beschrieben, ist es erforderlich, um eine Wärmzone für ein Glaskeramikkochgerät, einer
nur relativ geringen Leistungsbelastung, weniger als 0,5 Watt pro
Quadratzentimeter, zu erschaffen, akzeptable Glaskeramikflächentemperaturen
zu erzielen. Infolgedessen wird von der Vorrichtung des Heizelements 18C um
die dielektrische Schicht 44 lediglich eine geringe Wattleistung
erzeugt. Es ist folglich gefahrlos, das Heizelement 18C in
direktem Kontakt mit der Unterfläche
des Glaskeramikfelds 2 zu bringen, da die Temperatur des
Glaskeramikmaterials im Gebrauch niedrig sein wird, wobei die hohe
spezifische elektrische Leitfähigkeit
des Glaskeramikmaterials bewahrt wird.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer elektrischen Heizvorrichtung, die ein längliches Widerstandsheizelement 18C umfasst,
das um eine tafelartige Schicht aus Dielektrikum 44 gewickelt
ist. Die dielektrische Schicht 44 und das Heizelement 18C darauf
werden in direktem Kontakt mit der hinteren Fläche 10 des Glaskeramikfelds 2 mittels
der schalenartigen Halterung 12B gehalten. Die schalenartige
Halterung 12B enthält
eine Schicht aus Material zur Wärmeisolierung 50,
wie geformtes körniges und/oder
plattenartiges und/oder mikroporöses
Material zur Wärmeisolierung,
wie dem Fachmann bekannt ist.
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Mit
Bezugnahme auf die 10 und 11 ist
eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Thermostat des Scheibentyps 52 gezeigt,
das an der Unterseite der tafelartigen Schicht aus Dielektrikum 44, zwischen
benachbarten Windungen des Heizelements 18C, angebracht
ist.
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Das
Thermostat des Scheibentyps 52 ist so positioniert, dass
es die Temperatur des Glaskeramikfelds 2 erfassen kann.
Die von dem Thermostat 52 erfasste Temperatur kann zum
Aktivieren einer Warnlampe (nicht gezeigt) benutzt werden, um einen Benutzer
zu benachrichtigen, wenn das Glaskeramikfeld 2 als zu heiß zum Anfassen
erachtet wird.
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Obwohl 11 das
Thermostat des Scheibentyps 52 in Bezug auf die schalenartige
Halterung 12B ohne Vorliegen von Wärmeisolierung 50 zeigt, sollte
man zu schätzen
wissen, dass es auch in einer wie in 9 gezeigten
elektrischen Heizvorrichtung verwendet werden könnte, die Wärmeisolierung 50 einsetzt.