DE2164162A1 - Elektrokochgeraet - Google Patents

Description

• El ektr okochgerät Die Erfindung betrifft ein Elektrokochgerät mit einer oberen Platte aus hoch-wärmebeständigem glasartigem bzw. keramischem Material, wenigstens einem darunter angeordneten Heizelement und mit einem unterhalb des Heizelementes angeordneten Reflektor. Es werden zur Zeit Kochherde entwickelt, die statt der bisher übiien einzelnen Koce»latten eine durchgehende Platte besitzen, die an einzelnen Stellen von unten her beheizt ist. Als Material für diese Platte soll ein hoch-wärLebeständiges glasartiges bzw. keramisches Material verwendet werden, das eine besonders hohe Wärmeschockbeständigkeit hat und für Kochgefäße o. dgl. bereits vielfach Verwendung findet.
• Derartige Glaskeramik hat einen schlechten Wärmeleitwert.
• Die Oberfläche der Glaskeramik kommt beim Kochvorgang auf Temperaturen, die zwischen 5000 C und 6000 C liegen, wenn ein ausreichender Wärmedurchgang erreicht werden soll. Bei dieser Temperatur wird die Glaskeramik selbst elektrisch leitend, so daß Wärmeübertragung durch einen unmittelbar angepreßten Heizleiter wegen der Leitfähigkeit des Glases praktisch unmöglich ist, insbesondere da auf der Platte ein von der Bedienungsperson berührbarer Topf stehen soll. Bei Anordnung einer elektrisch isolierenden Schicht unterhalb der Platte ergeben sich Einbuuenin der Wärmeübertragung, da gute elektrische Leiter meist auch gute Wärmeleiter sind. Auch bezüglich dr 3Heizleiter ergeben sich Schwierigkeiten. Wenn der Heizleiter nicht unmittelbar an die Platte angedrückt ist, so kann eine Uberhitzung des Heizleiters auftreten, liegt er dagegen mir stellenweise an, so kann eine örtliche Uberhitzung der Glaskeramik eintreten.
• Es ist noch ein im praktischen Gebrauch wesentlicher Nachteil zu beachten. Da der von der Bedienungsperson berührbare Topf nicht wie bei herkömmlichen Kochplatten mit einer Metalloberfläche in Verbindung steht, die ihrerseits an einen Schutzleiter angeschlossen ist, unterliegen derartige Zusammenstellungen verschärSten Sicherheitsvorschriften. Die Geräte sind in Klasse II der Vorschriften eingereiht, d. h. sie müssen bis 3750 Volt spannungsfest sein (Durchschlagspannung zwischen einem aufgesetzten Topf und einem Teil des Heizleiters).
• Es ergeben sich weiterhin Schwierigkeiten in der Steuerung bzw. Regelung, da siede Kontrolle oder Begrenzung der Temperatur zum Schutz der Glaskeramik gegen Uberhitzung, die die Temperatur am Heizleiter mißt, den Nachteil hat, daß die Rückwirkung des Kochgefäßes auf die Glaskeramik und den Heizleiter so gering ist, daß für die Regelung kaum eine brauchbare Temperaturdifferenz vorliegt. Mit anderen Worten: der Heizleiter unterscheidet sich in seiner Energieaufnahme im Leerlauf und bei voller Belastung kaum, die Wärmeverteilung kann sich jedoch in der Glaskeramik so ändern, daß die zulässige Erhitzungsgrenze für die Glaskeramik stellenweise überschritten verden kann.
• Es ist bekannt, diese Nachteile dadurch zu überwinden, daß Energie nicht durch Wärmeleitung, d.h. Anliegen des Heizleiters an der Platte, sondern durch Strahlung übertragen wird. In diesem Falle treten viele der vorgenannten Gefahren nicht auf, da das Glas insbesondere im Leerlauf (ohne Kochgefäß) nicht selbst Energieträger ist, sondern die Energie in Form von-Strahlung durchläßt. Dazu ist das beschriebene Glaskeramikmaterial in der Lage. Die weitgehende Strahlungsdurchlässigkeit der Glaskeramik tritt aber erst unterhalb einer bestimmten Wellenlänge ein, die einer relativ hohen Temperatur am Heizleiter entspricht. Der Heizleiter muß also, um seine Energie in einer Strahlungsfrequenz darzubieten, für die die Glaskeramik durchlässig ist, sehr hoch erhitzt werden. Die sich dadurch für den Heizleiter ergebende Gefahr wird dadurch behoben, daß die Heizleiter in einem Quarzrohr eingeschlossen sind, das sie sowohl mechanisch hält als auch gegen andere Einflüsse schützt.
• Derartige Heizelemente benötigen einen Reflektor an der der Platte abgewandten Seite, da sonst der größte Teil der Strahlungsenergie verloren ginge und das Kochgerät sich selbst unzulässig aufheizen würde. Diese Reflektoren sind meist aus sehr dünnen Stahlblechen gebildet, deren Oberfläche verchromt oder vernickelt ist und die, um die Verluste zu verringern, möglichst wenig Wärme leiten und durchlassen sollen. Aus räumlichen Gründen wäre es wünschenswert, die Reflektoren ziemlich dicht an den Heizelementen anzuordnen.
• Sie werden dadurch jedoch sehr heiß und insbesondere örtlich häufig überhitzt, so daß sie ihre Reflektorwirkung beeinträchtigende Verfärbungen oder Oxydationen erfahren.
• Man hat versucht, durch Verwendung hoch-oxydationsfester Materialien, beispielsweise Gold, Platin etc. Abhilfe zu schaffen. Derartige Materialien sind aber sehr teuer.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektrokochgerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Reflektor relativ nahe am Heizelement angeordnet sein kann und der bei wirtschaftlicher Herstellung nicht zu Schäden an seiner abstrahlenden Oberfläche neigt.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Reflektor aus einem gut wärmeleitenden Material besteht und daß seine Wandstärke zur Vergleichmäßigung seiner Temperatur durch Ruerleitung in ihm groß ist.
• Ein solcher Reflektor, der vorzugsweise aus Aluminium bestehen kann, ergibt die Nöglichkeit daß örtliche tberhin zungen ausgeglichen werden. Dadurch ergibt sich eine Mitteltemperatur, die unterhalb der Gefahrengrenze für den Reflektor liegt. Er hat also die Möglichkeit, auftretende Uberhitzungen durch Wärmeleitung in sich selbst abzubauen. Ein solcher Reflektor ist auch nicht anfällig gegen äußere Einflüsse, die stellenweise sein Reflexionsvermögen herabsetzen. Bei den bekannten Reflektoren waren in diesem Bereich sofort Anschmelzungen und dauerhafte Oxydationen aufgetreten.
• Die vorteilhafte Funktion der Erfindung kann noch weiter verbessert werden, wenn der Reflektor an seiner Unterseite Rippen besitzt. Dieses Merkmal hat außerdem den Vorteil, daß der Reflektor mechanisch sehr stabil wird.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
• Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Teil eines Elektrokochgerätes nach der Erfindung.
• Ein Elektrokochgerät, auf das sich die Erfindung bezieht und von dem in der Zeichnung ein Detail dargestellt ist, besitzt eine obere Platte 11 aus glasartigem bzw. keramischem Material, das normalerweise als Glaskeramik bezeichnet wird. Dieses Material ist hoch-temperaturfest und insbesondere wärmeschockbeständig und hat die Eigenschaft, Wärmestrahlung in einem bestimmten Frequenzbereich durchzulassen. Die Platte 11 reicht über die gesamte obere Fläche des Elektrokochgerätes, unter dem mehrere HeizeleRent-Einheiten 12 angeordnet sind. Auf die Oberseite der Platte 11 können Kochgefäße 13 aufgesetzt werden und auf dieser frei verschoben werden, da die Platte 11 auch zwischen den einzelnen Heizelement-Einheiten völlig eben ist.
• Die in der Zeichnung dargestellte Heizelement-Einheit 12 besitzt Heizelemente 14, die aus Quarzrohren bestehen, in denen ein Heizleiter 15 angeordnet ist. Der Heizleiter 15 ist als Wendel aus relativ kräftigem Draht ausgebildet und liegt an der Innenwand der Quarzrohre an.
• Die Quarzrohre selbst sind spiralig bzw. ringförmig gestunden.
• Unterhalb und seitlich der Heizelemente 14 ist ein Reflektor 16 angeordnet. Dieser hat im wesentlichen die Form eines Ringes bzw. eines Halbtorus und ist nach oben offen, so daß er eine umlaufende Rinne bildet.
• Seine Querschnittsausbildung ist derart getroffen, daß sich günstige Abstrahleigenschaften in Richtung auf seine obere, offene Seite 17 zu ergeben. Der Reflektor besteht aus einem relativ dickwandigen, gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Aluminiumguß. Seine reflektierende Innenfläche 18 ist zur Erzielung guter Reflexionseigenschaften oberflächenbearbeitet. An der Unterseite besitzt der Reflektor 16 Rippen 19, die im dargestellten Beispiel kreuzförmig verlaufen und über seine gesamte Außenfläche reichen. Es sei jedoch bemerkt, daß diese Rippen entsprechend den vorliegenden thermischen Verhältnissen auch anders angeordnet sein können. Um die Rippen herum ist eine Abdeckung 20 aus Aluminiumfolie gelegt, die ein gutes Reflexionsvermögen hat. Um diese Abdeckung 20 herum liegt wiederum eine Wärmedämmschicht 21 aus einem flexiblen Isoliermaterial, beispielsweise einer Isolierstoffmatte aus Glaswolle oder keramischen oder mineralischen Materialien.
• Im vorliegenden Beispiel ist der Reflektor aus relativ starkwandigem Gußmaterial ausgebildet. Die genauen Wandstärkenabmessungen hängen natürlich von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Leistung der Heizelemente, ihrem Abstand von dem ReElektor, dem Refle xionsgrad der Innenfläche 18 etc. Es hat sich herausgestellt, daß sich in einigen Fällen auch eine eineinhalb bis zwei Millimeter starke Aluminiumwandung als ausreichend erwiesen hat. Wesentlich ist jedoch, daß eine gute Querleitung in dem Reflektor zur Vergleichmäßigung von Temperaturspitzen auf tritt.
• Im Bereich der offenen Seite 17 des Reflektors ist ein Gitter 22 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise ein Metalidrahtnetz, angeordnet, das die offene Seite 17 des Reflektors völlig überdeckt und mit dem Reflektor elektrisch leitend verbunden ist. Dieser wiederum ist elektrisch geerdet, so daß auch bei einem Bruch der Platte 11 stets eine Erdung und damit ein Berührungsschutz gegen unter Spannung stehende Teile gewährleistet ist. Das Gitter sollte bei ausreichender Festigkeit eine möglichst kleine Fläche haben, um die Durchstrahlung der Platte 11 nicht zu behindern.
• Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, läßt der ringförmig ausgebildete Reflektor eine unbeheizte Mittelzone 23 frei. Ihr Durchmesser beträgt etwa ein Drittel bis ein Viertel des Außendurchmessers des Reflektors.Die Mittizone25 ist gegen Einstrahlung von den Heizelementen 14 durch den Reflektor und auch gegen Strahlung vom Reflektor selbst geschützt. Im Bereich der Mittelzone 23 ist unterhalb der Platte 11, aber in kontakt mit dieser, ein körper 24 aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise eine Aluminiumscheibe, angeordnet. Diese trägt einen temperaturempfindlichen Fühler 25, der auf ein nicht dargestelltes Schalt- oder Regelorgan einwirkt.
• Der Fühler kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Thermoelement, Widerstandsfühler, Hydraulikfühler oder als Bimetallfühler, der eventuell mit seinem Schaltglied unmittelbar vereinigt sein kann.
• Beim Betrieb des Elektrokochgerätes werden die Heizleiter 15 an Spannung gelegt, so daß sie eine relativ hohe Temperatur annehmen und eine Wärmestrahlung in einem Frequenzbereich abgeben, für den die Platte 11 weitgehend durchlässig ist. Die nach unten und seitlich abgestrahlte Strahlung wird von der entsprechend behandelten Innenfläche 18 des Reflektors 16 in Richtung auf die Platte reflektiert. Da jedoch bei praktisch brauchbaren Reflektormaterialien eine vollständige Refle.xon.nicht möglich ist, erwärmt sich der Reflektor. Eine weitere Erwärmung tritt durch Konvektion innerhalb des sehr heißen Innenraumes des Reflektors auf. Es ist nun festgestellt worden, daß bei normalen Reflektoren örtliche Temperaturspitzen auftreten, die den Reflektor dann stellenweise. zerstören oder unbrauchbar machen. Durch die gute Querleitung im Reflektor 16 werden diese Temperaturspitzen abgebaut, wobei die Rippen dies unterstützen. Der Reflektor erwärmt sich also relativ gleichmäßig und bleibt daher an allen Stellen unterhalb einer für ihn gefährlichen Temperatur. Die vom Reflektor abgestrahlte Wärme wird von der reflektierenden Abdeckung 20 wieder an ihn zurückgestrahlt, wobei auch hier sekundäre Temperaturspitzen durch Querleitung im Reflektor sofort wieder abgebaut werden. Die Wärmedämmschicht 21 sorgt schließlich dafür, daß auch durch Konvektion wenig Wärme an die Unterseite des Elektrokochgerätes abgegeben wird.
• Hier könnten noch weitere reflektierende Schichten eingefügt werden. Es sei noch bemerkt, daß die Rippen 19 die Anordnung und Abstandhaltung der Abdeckung 20 und der Isolation 21 wesentlich erleichtern.
• Der Reflektor nach der Erfindung kann relativ preisgünstig hergestellt werden und behält seine gut reflektierende Innenfläche auch bei extremer Belastung.
• Der in der unbeheizten Mittelzone angeordnete Fühler 25 ist vor der unmittelbaren Strahlung der Heizelemente 14 geschützt und bekommt auch vom Reflektor relativ wenig Strahlungswärme. Er fühlt daher die Temperatur der Platte 11 in einer Zone ab, die am wenigsten von der direkten Beheizung und am meisten von der Rückwirkung des daraufstehenden Kochegefäßes 13 beeinflußt ist. Ein solcher Fühler kann zur Regelung eingesetzt werden. Die Platte 24 schafft eine gute Ankopplung des Fühlers an die Platte 11.
• Bei entsprechender Fühlerausbildung kann dieser jedoch auch direkt mit der Unterseite der Platte 11 in Kontakt stehen.
• Die Wärmebeständigkeit der Glaskeramikplatten ist nicht unbegrenzt hoch. Es muß daher in jedem Falle dafür gesorgt werden, daß die Spitzentemperaturen der Glaskeramik begrenzt sind. Durch entsprechende Ausbildung und Anordnung des Fühlers werden diese Einflüsse von ihm mit berücksichtigt, so daß der Fühler entweder unmittelbar zu einem reinen Schutzgerät (Protektor) gehören kann oder der Regler diese Aufgabe mit übernehmen kann. Der Fühler schafft auch einen Schutz gegen eine an sich nachteilige Eigenschaft der 8 trahlungsheizung: wenn versehentlich auf die Platte 11 ein reflektierender Gegenstand, beispielsweise ein besonders blankes Kochgefäß oder eine Folie etc. gelegt wird, so würde das System in seinem Temperaturniveau bis zur Zerstörung, insbesondere der Glaskeramikplatte, aber auch des Heizelementes und des Reflektors, hochlaufen. Der Fühler spricht darauf und auch auf die Temperatur tler Glaskeramikplatte an und schaltet dann sofort d heizung ab.
• Vorteilhaft kann auch der Reflektor zusätzlich gegen unzulässige Erhitzung dadurch geschützt werden, daß eine Wärmebrücke 26 zwischen Reflektor und Körper 24 bzw.
• Fühler 25 geschaffen wird. Die Wärmebrücke 26 kann beispielsweise aus einer Rippe des Reflektors 16 bestehen, die bis an die Platte 24 heranreicht. Dadurch wird auch die Temperatur des Reflektors mit überwacht, so daß beispielsweise auch bei einer Verschmutzung des Reflektors durch irgendwelche äußeren Umstände eine Abschaltung des Heizelementes erfolgt, bevor die Anordnung Schaden nimmt. Am Fühler bildet sich also jeweils eine Summentemperatur, die bei einer exzessiven Temperatursteigerung an einem der überwachten Systemteile eine Abschaltung herbeiführt.
• Obwohl in der Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform mit einem Strahlungsheizkörper beschrieben ist, kann der Reflektor mit großen Vorteilen auch bei Ausführungen eingesetzt werden, bei. denen das Heizelement seine Wärme zu einem großen Teil durch Wärmeleitung an die Platte überträgt.

Claims (13)

n s p r ü c h e

1. Elektrokochgerät mit einer oberen Platte aus hoch-wärmebeständigem glasartigem bzw. keramischem Material, wenigstens einem darunter angeordnetem Heizelement und mit einem unterhalb des Heizelementes angeordneten Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) aus einem gut wärmeleitenden Material besteht und daß seine Wandstärke zur Vergleichmäßigung seiner Temperatur durch Querleitung in ihm groß ist.

2. Elektrokochgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) aus Aluminium besteht.

3. Elektrokochgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) an seiner Unterseite Rippen (19) besitzt.

4. Elektrokochgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) im Abstand der Rippen (19) von einer Abdeckung (20) aus Aluminiumfolie umgeben ist.

5. Elektrokochgerät nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) an seiner Unterseite durch eine Wärmedämmschicht (21) aus flexiblem Isoliermaterial abgedeckt ist.

6. Elektrokochgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,-dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) in Form eines Ringes aufgebaut ist und in der Mitte eine unbeheizte Mittelzone abgrenzt.

7. Elektrokochgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeiohnet, daß der Durchmesser der Mittelzone (23) ca. ein Drittel bis ein Viertel des wirksamen Außendurchmessers des Reflektors (16) beträgt.

8. Elektrokochgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (23) dem Reflektor (16) gegenüber strahlungsisoliert ist.

9. Elektrokochgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelzone (23) unterhalb der Platte (11) ein Temperaturfühler (25) angeordnet ist.

10. Elektrokochgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der iuLler (25) wesentlich geringere Querabmessungen hat als die Mittelzone (23)

11. Elektrokochgerät'nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelzone (23) ein Körper (24) aus gut wärmeleitendem Material befestigt ist, der an der Unterseite der Platte (11) anliegt und den Fühler (25) trägt.

12. Elektrokochgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmebrücke (26) zwischen Fühler (25) und Reflektor (16) vorgesehen ist.

13. Elektrokochgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung des Heizelementes als Strahlungsheizkörper zwischen Platte (11) und Reflektor (16) ein elektrisch leitendes Gitter (22) angeordnet ist, das mit dem Reflektor (16) elektrisch verbunden und an einen Schutzleiter angeschlossen ist.