(57)【要約】【課題】  低い製造コストでありながら高い精度及び安全性を確保する温度センサ及び輻射ヒータを提供する。【解決手段】  本発明の１つの実施形態では、温度センサは、温度依存抵抗を有するセンサ素子（１４）と、センサ素子用の閉鎖形被覆体（１０）又は石英ガラス管とを有する。好ましくは、それは、スポットライトなどに使用される普通のハロゲンランプであることができる。これは、輻射ヒータ（２６）において温度を正確に測定する好都合な能力を表す。【選択図】  図１
2007517189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗測定に基づく温度センサであって、温度センサ（３２；４２；５０；６０；６４）は、正の温度係数（ＰＴＣ）、特に貴金属より高い温度係数を有する材料から作製された温度依存抵抗器を備えるセンサ素子（１４ａ；３６ａ；４６ａ）とともに、センサ素子（１４ａ；３６ａ；４６ａ）を内部に設置したエンベロープ（１０；３４；４４）を有することを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
温度依存抵抗器は、プラチナより高い温度係数を有する材料から作製されることを特徴とする、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
エンベロープ（１０；３４；４４）の少なくとも一部分は、熱輻射（１８、２０）に対して高い透明度を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の温度センサ。
【請求項４】
センサ素子は、エンベロープを完全に満たすことを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項５】
エンベロープ（１０；３４；４４）は、絶縁材料、好ましくはガラス、セラミック又は石英から作製され、又は幾つかの層を有し、その最も内側の層が絶縁材料から作製されることを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項６】
エンベロープはその全体又は一部分が、機械的に安定した材料、好ましくは金属の少なくとも１層で構成されることを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項７】
エンベロープ（１０；３４；４４）は、気密状に仕切られており、好ましくはエンベロープの内部圧力は、エンベロープの外部の圧力より低いことを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項８】
温度センサ（３２、４２）は、エンベロープ（１０；３４；４４）内に不活性ガス、好ましくは窒素、ヘリウム、ハロゲン又はアルゴン、あるいはそれらの混合物を有することを特徴とする、請求項７に記載の温度センサ。
【請求項９】
エンベロープ（１０）の少なくとも一部分は、熱輻射（１８、２０）に対する透過率が低くなっており、好ましくは透過率低下領域（１２）は、反射するようにしたことを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項１０】
センサ素子（１４ａ；３６ａ；４６ａ）の材料は、測定すべき温度範囲内で変態しない結晶構造を有する、鉄を主成分とした合金であることを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項１１】
センサ素子（１４ａ；３６ａ；４６ａ）の材料は、タングステン、モリブデン、あるいはタングステン又はモリブデンを主成分とした合金であることを特徴とする、請求項１〜９の１項に記載の温度センサ。
【請求項１２】
センサ素子（１４ａ；３６ａ；４６ａ）の材料は、コバルト−鉄合金であることを特徴とする、請求項１〜９の１項に記載の温度センサ。
【請求項１３】
センサ素子（１４ａ；３６ａ；４６ａ）の材料は、導電性セラミック材料であることを特徴とする、請求項１〜９の１項に記載の温度センサ。
【請求項１４】
センサ素子は、熱容量が低い、又は断面積が小さいことを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項１５】
エンベロープの内部は、耐熱性粉末状又は粒状物質、好ましくは石英粉末又はけい砂で完全に、又は部分的に満たされていることを特徴とする、先行する請求項の１項に記載の温度センサ。
【請求項１６】
請求項１〜１５の１項に記載の温度センサ（３２；４２；５０；６０；６４）を特徴とする加熱手段（２８）を備えた輻射ヒータ（２６）。
【請求項１７】
温度センサ（３２；４２；５０；６０；６４）は、従来型フィラメント又はハロゲンランプであることを特徴とする、請求項１６に記載の輻射ヒータ（２６）。
【請求項１８】
特に輻射ヒータにおいて、温度測定を目的として抵抗測定を行う電気温度センサとしての、とりわけ従来型フィラメント又はハロゲンランプの使用。
【請求項１９】
温度測定を目的として抵抗測定を行う電気温度センサとしての、とりわけ従来型ハロゲン輻射ヒータの使用。
【請求項２０】
温度測定を目的として抵抗測定を行う電気温度センサとして、又特に内部照明を備える電気加熱器具用の照明手段として交互に働く、とりわけ従来型フィラメント又はハロゲンランプの使用。
【請求項２１】
ソースパン検出センサ又は線形センサとしての、請求項１〜１５の１項に記載の温度センサの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に輻射ヒータ用の、抵抗測定に基づく温度センサと共に、輻射ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホブの料理領域に、ホブの最大許容温度に達したときに加熱手段のスイッチを切るセンサシステムを設けることは既知である。一般的に、熱膨張係数が異なる２つの異なった材料から作製されたロッド形サーモスタットが使用される。加熱の結果としての伸張が異なる結果、設計上の所定温度で２つの接点が互いに分離し、そのため、料理領域の加熱装置への電力供給が遮断される。スイッチ開閉点の変更には相当な労力が必要であり、またロッド形サーモスタットは温度変化にゆっくり反応するだけであることは、そのようなロッド形サーモスタットの不利点であると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、従来技術の不利な点を避けることができるようにし、特に低い製造コストでありながら高い精度及び安全性を確保する温度センサ及び輻射ヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１の特徴を有する温度センサによって解決される。本発明の有利かつ好適な発展がその他の請求項で与えられ、以下でさらに詳細に説明される。各請求項の用語表現は、本明細書の内容の一部である。
【発明の実施の形態】
【０００５】
本発明によれば、温度センサは、正の温度係数、特に貴金属より高い温度係数を有する材料から作製されたセンサ素子を有する。温度センサは、センサ素子を内部に設置したエンベロープも有する。そのような温度センサは常に、現在温度を電子的に決定することができる。最高温度に達したときにホブのスイッチを切る上記動作を実行するために、そのような温度センサは、この目的のために設けられた簡単な回路に、又はホブの制御ユニットであって、抵抗を評価し、必要ならば、特定の料理領域のスイッチを切るか、それをプログラム式に制御する制御ユニットのいずれか一方に接続されることができる。正の温度係数の結果として、温度センサの抵抗が温度の上昇に伴って増加する。センサ素子での電圧降下及びセンサ素子を流れる電流を測定することにより、抵抗を計算し、それに基づいて温度に関する結論を引き出すことが可能である。代替として、一定の電流強度の電源、又は一定電圧の電圧源を設けることができ、それにより、それぞれの場合に他方の量を測定するだけでよい。温度測定の正確度に関する要求が高い場合、従来の２本心線導線回路の代わりに４本心線導線回路を使用することができ、その場合、２本の心線がセンサ素子への一定電流の供給に使用され、残りの２本の心線が抵抗器での電圧降下の決定に使用される。４本心線導線回路の利点は、リード線の抵抗が問題にならないことである。温度係数が高いほど、それだけ測定結果の精度が高くなる。センサ素子の温度係数が高いことは、温度変化が小さい場合、抵抗値に大きい変化をもたらすであろう。本発明による温度センサは、反応速度が高い。機構がまったく必要ないため、製造コストが低いことも有利である。ホブの料理領域用にそのような温度センサを使用するとき、これまでの一般的なロッド形サーモスタットの場合と異なって、温度センサは視覚的に目立たず、また料理領域の白熱パターンに干渉しない、又はほとんど干渉しないという利点もある。
【０００６】
エンベロープの少なくとも一部分は、熱輻射に対して透明であることが有利である。エンベロープが温度センサを機械的に保護することするが有利である。それは又、電気絶縁層を構成し、それにより、温度センサを導電性表面に装着することができる。熱輻射に対する透明度が高い結果として、確実にセンサ素子に熱輻射が到達し、結果的に抵抗変化が発生することができる。
【０００７】
本発明のさらなる発展によれば、温度依存抵抗器は、温度係数がプラチナより高い材料から作製される。
【０００８】
本発明のさらなる発展によれば、エンベロープの少なくとも一部分は、熱輻射に対して高い透明度を有し、その結果、センサ素子に熱輻射が到達し、したがって抵抗変化が発生する。本発明のさらなる発展によれば、センサ素子はエンベロープを完全に満たす。
【０００９】
本発明のさらなる発展によれば、エンベロープは、絶縁材料、好ましくはガラス、セラミック又は石英から作製され、又は幾つかの層を有し、その最も内側の層が絶縁材料からなる。絶縁材料は、温度センサを特にホブの導電部品に直接的に装着することができるようにする。幾つかの層を有するエンベロープの場合、１層だけを絶縁性にして、残りの層は他の機能を果たすようにすることができる。
【００１０】
本発明のさらなる発展によれば、エンベロープはその全体又は一部分が、機械的に安定した材料、好ましくは金属の少なくとも１層で構成される。そのような安定化層は、機械的損傷を受け難くする。温度センサの耐久性が増加する。
【００１１】
本発明のさらなる発展では、エンベロープは、気密状にシールされており、好ましくはエンベロープの内部圧力は、エンベロープの外部圧力より低く、特に内部から排気されている。エンベロープがこのように構成される結果として、センサ素子は、電流による白熱から保護される。特にセラミック材料から作製された一定のＰＴＣセンサ素子の場合、酸素から保護することが不可欠である。
【００１２】
本発明のさらなる発展によれば、温度センサのエンベロープ内に不活性ガス、好ましくは窒素、ヘリウム、ハロゲン、又はアルゴンなど希ガス、あるいはそれらの混合物が入っている。不活性ガスを使用することにより、センサ素子が酸素と触れることを防止するためにエンベロープ内の圧力を低下させる必要がない。代わりに、エンベロープ内とともにその外部が同様の圧力比の場合、センサ素子の耐久性を損なわない不活性ガスが使用される。
【００１３】
本発明のさらなる発展によれば、エンベロープの少なくとも一部分は、熱輻射に対する透過率が低くなっており、好ましくは透過率低下領域は、反射構造を有する。そのような透過率低下領域の結果として、指向性温度測定を行うことが可能である。そのような指向性温度測定は、特定方向からの熱輻射だけをセンサ素子によって記録することを可能にする。したがって、エンベロープが低い透過率を有する方向からの熱輻射が測定値に対して与える影響が減少する。熱輻射を反射するようにした領域構成により、それの影響が完全に排除される。たとえば、ホブ用に本発明の温度センサを使用するとき、輻射ヒータの熱輻射が測定に直接的に大きく影響することなく、このように温度センサによってガラスセラミック温度を選択的に決定することが可能である。
【００１４】
本発明のさらなる発展によれば、センサ素子の材料は、測定すべき温度範囲内で変態しない結晶構造を有する、鉄を主成分とした合金である。測定すべき温度範囲は、たとえばホブの通常の使用温度によって決定される。これらは一般的に、摂氏数百度、通常は約６００℃の温度である。特定の結晶構造を維持することにより、適正な動作中の−鉄間の相転移を回避するという利点が得られる。したがって、温度センサの耐久性が向上する。
【００１５】
本発明のさらなる発展によれば、センサ素子の材料は、タングステン、モリブデン、あるいはタングステン又はモリブデンを主成分とした合金である。そのような合金は、ハロゲンランプ又は電球での使用を通して既知である。
【００１６】
本発明のさらなる発展によれば、センサ素子の材料は、たとえばコバルト−鉄が約７０％であるコバルト−鉄合金である。そのような材料は、たとえば、Vacuumschemelze社から「ＣＦ２５」の名称で入手可能である。
【００１７】
本発明のさらなる発展によれば、センサ素子の材料は、導電性セラミック材料である。
【００１８】
本発明のさらなる発展によれば、センサ素子は、熱容量が低い、又は断面積が小さい。
【００１９】
本発明の問題は、請求項１６の特徴を有する、加熱手段、特に加熱コイル、加熱バンド、ハロゲンラジエータ又は誘導加熱システムを備える輻射ヒータであって、上記形式の温度センサを有する輻射ヒータによっても解決される。本発明による温度センサは、標準ロッド形サーモスタットと比べて多くの点で優れている。不変のスイッチ開閉点を有するロッド形サーモスタットと異なり、温度センサは、連続的な温度測定を、したがってホブヒータのスイッチ開閉点の複雑な変化を可能にする。さらに、本発明による温度センサは、限定的な慣性を有するだけである。
【００２０】
本発明のさらなる発展によれば、従来型フィラメント又はハロゲンランプが、輻射ヒータの温度センサとして用いられる。これは、フィラメント及びハロゲンランプの大量生産による理想的なコスト解決策を表す。従来型フィラメント又はハロゲンランプのコストは、ロッド形サーモスタットのコストよりはるかに低い。
【００２１】
従来型ハロゲン輻射ヒータを、本発明による温度センサとして使用することもできる。たとえば、繰り返し操作されるハロゲン輻射ヒータの場合、その加熱が行われていない段階で温度を測定することが可能である。幾つかの独立的制御可能なハロゲン輻射ヒータの料理領域の場合、ハロゲン輻射ヒータを加熱目的で使用しないで、温度センサとして使用する可能性もある。
【００２２】
本発明によれば、たとえばオーブン又は電子レンジにおける内部照明を備えるすべての電気加熱器具内のセンサとしてランプを使用することが可能である。それはたとえば、ときには内部照明用に、又ときには温度センサとしてランプを使用する繰り返し操作で考えられる。照明機能だけを果たす第１ランプに加えて、電気加熱器具の内部に設けられた第２ランプであって、フラップの閉鎖時に温度センサとして、又フラップの開放時に補助照明手段として機能する第２ランプを設けることも、明らかに可能である。
【００２３】
温度の決定以外に、本発明の温度センサをコイルとして、特に線形導線を有するコイルとして使用し、それにより、ソースパン検出センサとして機能させることも可能である。そのようなセンサは、料理領域上に置かれているソースパンの存在とともにその寸法を、電磁界の特性が、その近く又はその中に位置するソースパンを介して変化することによって検出することができる。これは、たとえば明白に参照する欧州特許出願第１２７６３５０Ａ号に記載されている。
【００２４】
任意選択で、センサ温度を予め設定可能な温度勾配でのいわゆるセンサ制御料理に使用するさらなる可能性もある。その結果、料理過程が、いわゆる自然に制御される。特に、プラチナより高い温度係数であることは、精度がより高くなるので、この場合に有利である。
【００２５】
本発明の好適な発展の上記及びさらなる特徴を、特許請求の範囲、説明及び図面から集めることができ、個々の特徴は、単独又は小組み合わせの形の両方で、本発明の実施形態及び他の分野で実現されることができ、また本明細書で保護を主張する有利で独立的に保護可能な構造を表すことができる。本出願の個別部分への細分割及び副見出しは、その下の記述の包括的有効性を決して制限しない。
【００２６】
次に、添付の概略的な図面に関連させて本発明の実施形態を説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本発明による温度センサを示し、温度センサは、管状伸長部を備えたエンベロープ１０を有する。エンベロープ１０の２つの端部は閉鎖され、したがって、それは全体的に気密状にシールされている。エンベロープは、一方側に反射コーティング１２を有し、ここでは熱輻射がエンベロープを貫通することができない。該エンベロープ１０内にセンサ素子１４が設けられており、これはエンベロープ１０の主伸長方向に平行な向きになっている。センサ素子１４は、コイル１４ａと、２本のリード線１４ｂ、１４ｃとを有する。リード線１４ｂ、１４ｂは、それらの端部でエンベロープ外へ進み、温度センサの接点１６ｂ、１６ｃに出る。
【００２８】
非反射側に当たる熱輻射１８は、エンベロープ１０に入って、センサ素子１４を、特にそこに位置するコイル１４ａを加熱する。コイル１４ａのＰＴＣ特性の結果として、電気抵抗が温度と共に上昇する。接点１６ｂ、１６ｃでの電圧測定及び電流強度から、コイル１４ａの抵抗、従って温度に関する結論を引き出すことができる。エンベロープの反射側に当たる熱輻射２０は、それを貫通することができず、代わりにそれによって反射される。実質的に、それはセンサ素子１４の熱にまったく影響を与えない。
【００２９】
図２は、相対抵抗変化を温度の関数として示すグラフである。０から１０００℃までの温度範囲が横に描かれている一方、相対抵抗が縦に描かれ、それの値１は周囲温度で定められている。グラフ２２は、従来型ハロゲンランプに基づき、グラフ２４は、プラチナＰＴＣ抵抗器の挙動を示す。グラフ２２に示されているような従来型ハロゲンランプの相対抵抗は、グラフ２４に示されているプラチナＰＴＣ抵抗器の相対抵抗より温度の増加に伴う上昇が急速であることがわかる。たとえば、従来型ハロゲンランプの抵抗は、周囲温度から１０００℃までの温度増加に伴って約１０倍に上昇するのに対して、プラチナＰＴＣ素子の対応加熱は、約４倍の抵抗変化をもたらすだけである。プラチナＰＴＣ抵抗器の挙動を説明するグラフ２４が一般的に非常に直線的に上昇することも明らかである。グラフ２２は、従来型ハロゲンランプでは相対抵抗及び温度の比が完全には比例関係にないことを示す。しかしながら、比例関係からの逸脱は大きくなく、従来型ハロゲンランプを温度センサとして使用することを不利にするものではない。
【００３０】
図３〜図６はそれぞれの場合、多数の異なった実施形態における発明的な温度センサ３２、４２、５０、６０、６４を備える輻射ヒータ２６を示す。輻射ヒータの各々は、同心円部分に配置された加熱バンド２８を有する。４つの輻射ヒータはすべて、加熱バンド２８からくぼんだ領域３０を有し、その各々の内部に１つの温度センサ３２、４２、５０又は２つの温度センサ６０、６４が配置されている。
【００３１】
図３に示された温度センサ３２は、両端部で気密状にシールされた管状の直線エンベロープを有する。エンベロープ３４の両端部で、接続線３６ｂ、３６ｃが内部に案内されている。コイルの形のセンサ素子３６ａが、接続線３６ｂ、３６ｃ間に設けられている。接続線３６ｃは輻射ヒータ外へ側方に進む一方、接続線３６ｂは、図３に見えないやり方で、底部から輻射ヒータ外へ進む。
【００３２】
図４に示された輻射ヒータは、異なった形状の温度センサ４２を有する。これは、Ｕ字形に曲げられた管の形のエンベロープ４４を有する。このため、輻射ヒータに対して外方に向く２本の脚が生じる。図３に示された輻射ヒータの温度センサ３２と同様に、温度センサ４２は２本のリード線４６ｂ、４６ｃと、コイル４６ａの形のセンサ素子とを有する。温度センサ４２がＵ字形構造である結果として、輻射ヒータの中心付近で、技術的にはるかにより複雑な給電を行う必要がなく、両方のリード線４６ｂ、４６ｃを輻射ヒータの外側から引き出すことができるという構造利点が得られる。これは、エンベロープ内の異なったリード線誘導によっても達成されることができるであろう。
【００３３】
図５に示されている輻射ヒータ２６は、コイルを内部に有する球形エンベロープを備える発明的な温度センサ５０を有する。それは、輻射ヒータの異なった地点に、たとえば縁部により近づけて設置されることもできる。温度センサ５０と輻射ヒータ２６の基板との間に反射体５２が設置されている。これにより確実に、温度センサ５０によって測定された温度は、主に上部から入る熱輻射の影響を受けるようにすることができる。底部から入る熱輻射はほとんど反射され、結果的に測定値の誤りをほとんど生じない。温度センサに通じる電線は、絶縁ジャケット５４内を案内され、それにより確実に、電線の抵抗がほぼ一定のままであり、従って温度測定に影響をまったく与えないようにすることができる。ジャケット５４及び反射体５２を一体状に、あるいはジャケット５４が反射体５２を所定位置に保持するように構成することもできる。
【００３４】
図６は、図５に示されているものと同一タイプである２つの温度センサ６０、６４を有する輻射ヒータ２６を示す。それらは、輻射ヒータ２６の中心から異なった距離に配置され、したがって、輻射ヒータ２６の異なった位置で温度測定を行うことができる。図５に示された輻射ヒータ２６と同様に、電線内の温度依存抵抗変化を、またその結果としての温度測定の誤りを防止するために、電線はエンベロープ６２を備えている。また、各温度センサ用に反射体を設けることもできるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態の温度センサの断面図である。
【図２】温度に対するプラチナ抵抗器及び市販のハロゲンランプの相対抵抗を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態の温度センサを備えた輻射ヒータの平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の発明的な温度センサを備えた輻射ヒータの平面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の発明的な温度センサを備えた輻射ヒータの平面図である。
【図６】第４実施形態の２つの温度センサを備えた輻射ヒータの平面図である。
【図１】
2007517189.tif 000003
【図２】
2007517189.tif 000004
【図３】
2007517189.tif 000005
【図４】
2007517189.tif 000006
【図５】
2007517189.tif 000007
【図６】
2007517189.tif 000008
【国際調査報告】
2007517189.tif 000009
2007517189.tif 000010
2007517189.tif 000011
2007517189.tif 000012
2007517189.tif 000013
2007517189.tif 000014