HEATING ELEMENT OF A COOKING APPLIANCE

Abstract: The cooking appliance heating element, preferably in thick-layer paste technology, has heating conductor paths applied in one or more planes on a carrier. According to the invention, the cooking appliance surface is divided into zones of different heating power and, to be precise, into at least one boiling-heating zone with a high heating power and into at least one normal cooking heating zone with a low heating power. <IMAGE>

Description: Kochstellenheizelement. Die Erfindung bezieht sich auf ein Kochstellenheizelement gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei handelsüblichen Kochstellenheizelementen ist in einem Trägerkörper auf einer Isolierschicht ein Heizleiter in Form eines gewendelten Heizdrahtes angeordnet. Es ist ferner bekannt, mehrere solcher Heizwiderstände vorzusehen, mit denen mittels eines an sich bekannten sogenannten Siebentaktschalters durch Parallel- oder Serienschaltung unterschiedliche Heizleistungen einstellbar sind Solche Heizelemente sind konstruktiv und fertigungstechnisch relativ aufwendig und erfordern insbesondere eine beträchtliche Bauhöhe des Heizelementes. Bei Heizelementen für andere Anwendungszwecke ist es bekannt, den oder die Heizleiter in der sogenannten Dickschichtpasten-Technik auszubilden unter Verwendung von sogenannten Dickschichtpasten und dielektrischem Material, das als Isolations- und Trägerschicht dient und auf welches die Dickschichtpasten zur Schaffung von Heizleiterbahnen aufgebracht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kochstellenheizelement gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszugestalten, dass in konstruktiv und fertigungstechnisch einfacher Weise die Besonderheiten der Flachleiter-Technik, insbesondere der Dickschichtpasten-Technik, vorteilhaft für die Beheizung von Kochstellen ausgenützt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentanspruchen. Die erfindungsgemässe Lösung ergibt ein Kochstellenheizelement, das in besonders flacher Bauweise ausgestaltet sein kann. Insbesondere die Anwendung der Flachleiter-Technik, insbesondere der Dickschichtpasten-Technik, eröffnet die Möglichkeit, die Heizleiter-Geometrie den bei Kochstellen bestehenden Bedürfnissen in einfacher Weise anzupassen. Es besteht also die Möglichkeit, innerhalb von Heizzonen Heizleiterbahnen oder Abschnitte derselben so anzuordnen, dass unterschiedliche Heizflächenbelastungen erhalten werden, so insbesondere für den Ankoch- und Fortkochvorgang (Normalkochvorgang). Gegenüber Kochstellenheizungen mit gewendelten Heizleitern ergibt sich hierbei insbesondere der Vorteil, dass durch die weitgehende Freiheit hinsichtlich der Leiterbahnen-Konfiguration und Leiterbahnausgestaltung aufwendige Schalteinrichtungen für die Umschaltung von Reihen- auf Parallelbetrieb der Heizleiter vermieden werden können, indem entweder die Heizleiterbahnen bzw. -abschnitte In unterschiedlichen Dichten angeordnet werden oder aber mehrere separate Heizleiterbahnen auf dem Träger aufgebracht werden, die dann durch einfaches Zu- oder Abschalten einzeln oder in Kombination betrieben werden können. Durch die Ausgestaltung gemäss Patentanspruch 4 wird erreicht, dass für den Ankochvorgang zusätzliche an Heizenergie von der äusseren Heizzone auf den mittelbar oder unmittelbar auf dem Träger abgestellten Topf übergeht. Dies beruht darauf, dass Töpfe oder Pfannen zumindest nach längerem Gebrauch einen bombierten Boden aufweisen und lediglich im Randbereich unmittelbar auf der Kochplatte aufliegen. Ferner besteht die Möglichkeit, sowohl einer äusseren als auch einer inneren Heizzone eine einzige Heizleiterbahn zuzuordnen, die mit ihrem äusseren Abschnitt in der Konfiguration verdichtet ist und entsprechend eine höhere Heizwirkung (Heizflächenbelastung) besitzt. Die in Patentanspruch 6 genannte Aufteilung der Zonen hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen. Hierbei besteht die Möglichkeit, in den unbeheizten Zonen z.B. der Randzone oder der innersten Zone die Anschlusskontakte der Heizleiterbahnen anzuordnen, die an dieser Stelle leicht zugänglich sind für externe elektrische Anschlusselemente z.B. Randstecker, Andrückkontaktfedern oder dergleichen. Gemäss den Patentansprüchen 9 und 10 können die verschiedenen Zonen zueinander konzentrisch oder aber segmentförmig ausgebildet sein. Gemäss Patentanspruch 11 ist vorgesehen, dass die Segmente kreisausschnittsförmig ausgebildet sind und dass die Zonen höherer und niederer Heizleistung abwechselnd aufeinanderfolgen. Derartige Schachtel--Konfigurationen lassen sich bei Anwendung üblicher gewendelter Heizleiter nicht oder nur schlecht erreichen, während bei der Dickschichtpasten-Technik praktisch jede Konfiguration bzw. geometrische Heizbahnverteilung in einfacher Weise machbar ist. Obwohl es fertigungstechnisch von Vorteil ist, wenn der Querschnitt sämtlicher Heizlelterbahnen oder Heizlei terabschnitte gleich ist, besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, den Heizbahnen-Querschnitt zu variieren, um auf diese Weise unterschiedliche Heizwirkungen zu erzielen. Im erstgenannten Fall, also bei konstantem Querschnitt, wird man unterschiedliche Heizwirkungen erzielen, indem man die Abstände der z.B. mäanderartig verlaufenden Heizleiter mit unterschiedlichem Abstand voneinander anordnet bzw. unterschiedliche Lücken zwischen den Mäanderabschnitten vorsieht. Ferner macht es die Flachleiter- bzw. Dickschichttechnik in besonders vorteilhafter Weise möglich, Heizleiterbahnen in Multilayer-Technik in unterschiedlichen Heizleiter-Ebenen anzuordnen, ohne dass hierdurch die Bautiefe des Heizelementes wesentlich erhöht wird. Uber einfache Mehrstufenschalter lassen sich diese verschiedenen Heizleiterbahnen einzeln oder in Kombination anschalten, wobei schaltungstechnisch aufwendige Parallel-Serien-Umschaltungen vermieden werden. Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigt Fig. 1 und 2 zwei unterschiedliche Ausführungsformen eines Kochstellenheizelementes in Drauf sicht, Fig. 3 eine Schnittansicht des Kochstellenheizelementes, Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Aus führungsform mit segmentartigen Heizzonen, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit konzentri schen, breiten Heizleiterbahnen, Fig. 6 und 7 unterschiedliche Variationsmöglichkeiten von in Kochstellenelemente unterteilte Kochstel lenflächen, Fig. 8, 9 und 10 das Schaltschema (Fig. 8) und zwei unter schiedliche, mit mehreren separaten Heiz leiterbahnen ausgerüstete Kochstellenheiz elemente in Draufsicht (Fig. 9) und Schnitt ansicht (Fig. 10). Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 3 handelt es sich um ein kreisrundes Kochstellenheizelement, das unmittelbar oder mittelbar z.B. in Verbindung mit einer Muldenplatte oder Glaskeramikplatte als Kochplattenheizung dienen kann. Es besitzt als Träger 1 eine ebene, glatte Stahlplatte aus einem bis ca. 700"C zunderbeständigen Material, die vorzugsweise beidseitig mit Emailbeschichtungen 2 und 3 versehen ist. Dieser metallische Träger 1 ist mit einem nicht weiter dargestellten Schutzleiteranschluss versehen. Auf die Unterseite des Trägers 1 auf der Eimailschicht 3 z.B. durch Einbrennen aufgebracht ist eine Dickschicht- Heizleiterbahn 4 in nachstehend erläuterter geometrischer Anordnung. Hierauf bedarfsweise aufgebracht, ist eine ebenfalls isolierende Deckschicht 5. Diese Deckschicht 5 z.B. Glasschicht besitzt eine relativ hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit bei 1250 V. An der Unterseite der Deckschicht 5 unmittelbar oder mit Abstand angebracht ist eine Reflektorschicht 6 z.B. in Form einer Metalloxydschicht, einer Metallfolie oder dergleichen. Im Zentrum ist ein Befestigungsbolzen 7 vorgesehen, der die vorgenannten Schichten durch- und überragt und am Träger 1 angeschweisst ist. Dieser Befestigungsbolzen 7 dient der mechanischen Befestigung des Kochstellenheizelementes z.B. in einer Kochmulde der eingangs erwähnten Art. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Kochstellenfläche 8 unterteilt in zwei Heizzonen, und zwar in eine äussere Heizzone 9 und in eine innere Heizzone 10 sowie in eine innerste unbeheizte Zone 11 und eine äusserste unbeheizte Randzone 12. Die radiale Breite der Zonen 9, 10 und 11 entspricht etwa jeweils einem Drittel der radialen Breite der Kochstellenfläche 8. Die Heizleiterbahn 4 besitzt in der innersten unbeheizten Zone 11 Anschluss- oder Kontaktflächen 13 und innerhalb der inneren Heizzone 10 sowie innerhalb der äusseren Heizzone 9 insgesamt ringförmige Abschnitte 14 bzw. 15, die zueinander konzentrisch angeordnet sind und in welchen die Heizleiterbahn 4 mäanderartig verläuft. Wie die Figur zeigt, sind die Lücken 16 zwischen den Mäanderwindungen des Abschnittes 15 kleiner als die Lücken 17 zwischen den Mäanderwindungen des Abschnittes 14, während der Querschnitt sämtlicher Abschnitte stets gleich gross ist. Auf diese Weise ist die Heizwirkung des äusseren Abschnittes 15 (spezifische Heizflächenbelastung) grösser als diejenige des inneren Abschnittes 14. Über Verbindungsabschnitte 18 stehen die beiden Abschnitte 14 und 15 miteinander in elektrischer Verbindung. Innerhalb der unbeheizten Randzone 12 ist ebenfalls als Dickschicht-Heizleiterbahn eine elektrische Messwiderstandsbahn 19 auf dem Träger 1 aufgebracht mit elektrischen Anschluss- oder Kontaktflächen 20 in der innersten unbeheizten Zone 11. Mittels dieser Messwiderstandsbahn, die z.B. aus reinem Nickel besteht und vorzugsweise eiren Messwiderstand von 300 bis 550 Ohm besteht wird die Temperatur des äusseren Abschnittes 15 der Heizleiterbahn 4 abgefühlt, wobei diese Messwiderstandsbahn 19 an eine vorbestimmte Messspannung angelegt sein kann und durch den bei unterschiedlicher Temperatur sich ändernden Widerstand unterschiedliche Stromstärken erhalten werden, die zur Steuerung oder Regelung der Heizleistung dienen kann. So besteht die Möglichkeit, mit Hilfe dieser Messwiderstandsbahn 19 einen Übertemperaturschutz zu schaffen, durch den sichergestellt wird, dass die thermische Heizflächenbelastung eine vorbestimmte kritische Temperatur nicht übersteigt. Als Material für die Heizleiterbahn 4 kann Wolfram oder Platin oder eine entsprechende Legierung verwendet werden, die in der Grössenordnung bis 8000C zunderbeständig ist. Selbstverständlich besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, unterschiedliche Heizwirkungen in den unterschiedlichen Zonen durch Querschnittsveränderung der Heizleiterbahnen in diesen Zonen zu erhalten, wobei es fertigungstechnisch vorteilhaft ist, wenn die Schichtstärke sämtlicher Heizleiterbahnen-Abschnitte konstant ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Heizleiterbahn so ausgestaltet ist, dass sie bei einem Durchmesser der Fläche 8 von ungefähr 145 mm etwa 9,7 W/qcm beträgt. Während beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 die Kochfläche 8 von einer einzigen Heizleiterbahn 4 überzogen ist, die in den verschiedenen Zonen in verschiedenen Heizleiter-Abschnitten verlegt ist, wird die Kochfläche 8 des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 2 von zwei Heizwicklungen 4 und 4' überzogen, wobei die Heizleiterbahn 4 der äusseren, ringförmigen Heizzone 9 (Ankoch-Heizzone) zugeordnet ist, während sich die andere Heizleiterbahn 4' in der inneren Heizzone 10 (Fortkoch- oder Normalkoch-Heizzone) befindet. Die entsprechenden Anschlusskontaktflächen sind mit 13' bzw. 13" bezeichnet. Durch entsprechende Schaltelemente wird für den Ankochvorgang zusätzlich zu der Heizleistung der inneren Heizleiterbahn 4' eine Ankoch-Heizleistung der äusseren Heizleiterbahn 4 zugeschaltet, wobei nach Erreichen einer bestimmten Ankochtemperatur die äu ssere Heizleiterbahn 4 abgeschaltet werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die äussere Heizzone 9 schmaler ist als in Fig. 2 gezeigt und die Ankoch Heizleistung auf den äusseren Rand der Kochfläche 8 konzentriert wird. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind lediglich schematisch dargestellt ohne Darstellung von Einzelheiten wie Anschlusskontakte oder dgl.. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 sind die verschiedenen Heizzonen segmentförmig ausgebildet in Form von Kreisausschnitten unterschiedlicher Oberfläche. Hierbei sind innerhalb der ringförmigen Gesamtheizzone 21 mit unbeheizter Mittelzone 22 und unbeheizter Randzone 23 breite, segmentförmige Heizzonen 24 und schmale segmentförmige Heizzonen 25 abwechselnd aneinandergereiht. In weitgeherder Übereinstimmung mit Fig. 1 kann auch hier für alle Heizzonen eine einzige Heizleiterbahn 4 vorgesehen sein, oder aber es kann sich um eine Zweikreishei zung handeln mit einer Heizleiterbahn für die breiten Heizzonen 24 und einer Heizleiterbahn für die schmalen Heizzonen 25. Im letztgenannten Fall bilden die schmalen Heizzonen 25 die Ankoch-Heizzonen und die breiten Heizzonen 24 Normalkoch-Heizzone. Im erstgenannten Fall erhält man aufgrund der unterschiedlich grossen beheizten Flächen dieser Zonen unterschiedliche Heizwirkungen. Auch hier können in der unbeheizten Mittelzone 22 oder aber in der Randzone 23 wiederum Anschlusskontaktflächen für den Anschluss der Heizleiterbahnen vorgesehen sein. Bei allen Ausführungsbeispielen, wie auch beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1-3, ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Heizzonen thermisch weitgehend voneinander entkoppelt sind. Dies kann gemäss Fig.3 erfolgen durch isolierende Stege 26, die i Bereich zwischen den Heizzonen 9 und 10 angeordnet sind und vorzugsweise sich auch bis durch den Träger 1 hindurch erstrecken, so dass auf diese Weise eine klare thermische Abgrenzung der verschiedenen Heizzonen bzw. keine wesentliche thermische Beeinflussung der jeweils benachbarten Heizzone und möglichst auch keine Wärmeleitung im Träger 1 erhalten wird. Anstelle von Isolierstegen 26 oder zusätzlich können zwischen den Heizzonen, z.B. im Material des Trägers 1 und/oder Deckschicht 5, Wärmesenken z.B. in Form von Materialverengungen vorgesehen sein. Bei Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 sind wiederum zwei zueinander konzentrische, ringförmige Heizzonen vorgesehen, gebildet durch lediglich zwei grossflächige Heizleiterbahnen 27 und 28, die kreisringförmig ausgebildet sind und an der Stelle 29 entsprechende elektrische Anschlusskontakte besitzen. Auf diese Weise kann eine sogenannte Zonenheizung gebildet werden. Die Fig. 6 und 7 sollen zeigen, dass die Kochstellenfläche unterteilbar ist in mehrere aneinandergefügte Kochstellenelemente unterschiedlicher Grundrissform, von denen jedes Kochstellenelement mindestens einen Heizleiter besitzt. Bei Fig. 6 sind vier quadratische Kochstellenelemente 30 innerhalb eines Trägers 31 zu einer quadratischen Kochstellenfläche 32 vereinigt bzw. aneinandergefügt. Wie angedeutet, können die einzelnen Kochstellenelemente 30 unterschiedliche Keizleiterbahnen-Konfigurationen aufweisen und auch unterschiedliche Heizwirkungen haben. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass die beiden frontseitigen Kochstellenelemente Ankoch-Heizzonen und die rückseitigen Kochstellenelemente Normalkoch-Heizzonen darstellen. Sämtliche Kochstellenelemente 30 besitzen separate elektrische Anschlüsse bzw. Kontaktflächen und sind bau kastenmässig zu der Gesamt-Kochstellenfläche 32 zusammenstellbar und mit dem Träger 31 verbindbar. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 sind innerhalb eines Trägers 31 zwei Kochstellenelemente 33 und 34 zusammengefasst. Das Kochstellenelement 33 besitzt zwei runde, mit Abstand voneinander angeordnete Heizzonen 35 und dazwischen eine etwa rechteckförmige Verbindungs-Heizzone 36. Sämtliche Heizzonen 35 und 36 sind zusammen einsschaltbar und stellen eine langgestreckte Kochstellenfläche in Form einer sogenannten Bräterheizung dar, auf die ein langgestreckter oder ovaler Topf aufsetzbar ist. Das andere Kochstellenelement 34 besitzt zwei kreisrunde Heizzonen 37. Bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 9 und 10 besitzt eine Kochstellenfläche mehrere separate Heizleiterbahnen 4a bzw. 4b, die in Fig. 8 anhand eines Schaltschemas verdeutlicht sind. Diesen Heizleiterbahnen können jeweils gleiche oder unterschiedliche Heizleistungen zugeordnet sein, wie in Fig. 8 durch unterschiedliche Windungsanzahl angedeutet. Sämtliche Heizleiterbahnen liegen zueinander parallel und sind einzeln oder in Kombination über einen Mehrstufenschalter 38 anschliessbar an die StromqLelle. Man erhält so durch vier Heizleiterbahnen insgesamt neun Heizstufen, bestehend aus vier Einzel-Heizstufen und fünf Kombinations-Heizstufen mit Betrieb jeweils zweier Heizleiterbahnen. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 sind die vier Heizleiterbahnen 4a durch spiralförmige Anordnung auf dem runden Träger 39 weitgehend gleichmässig über die Kochstellenfläche verteilt. Hierbei befinden sich sämtliche Heizleiterbahnen 4a in einer einzigen Ebene und sind vorzugsweise als Dickschichtleiter ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 10 wird von der an sich bekanten Multilayer-Technik Gebrauch gemacht. Hier befinden sich die einzelnen Heizleiterbahnen 4b in mehreren Heizleiter-Ebenen, die durch isolierende Heizleiterträger 40 elektrisch voneinander getrennt sind. Beim Ausführungsbeispiel sind die Heizleiterbahnen 4b in den einzelnen Heizleiter-Ebenen auf Lücke angecrdnet, so dass der Wärmedurchgang durch die verschiedenen Ebenen nicht behindert wird.

Claims: Cooking position heating element with at least two heat conductor tracks applied to a support and arranged in segmental zones, characterised thereby that the segments, which are shaped as sectors of a circle, form zones (24, 25) which are of different heating power and which follow one another in alternation. Cooking position heating element according to claim 1, characterised thereby that the normal heating zones (24) and parboiling heating zones (25) follow one another in alternation and that the normal heating zones (24) have larger heated areas than the parboiling heating zones (25). Cooking position heating element according to one of the preceding claims, characterised thereby that the distribution pattern of all heat conductor tracks or sections is the same and the cross-section of the heat conductor track in the different zones is different. Cooking position heating element according to one of claims 1 to 3, characterised thereby that the cross-section of the heat conductor track or of its section in the outermost heating zone is smaller than that of the remaining heat conductor tracks. Cooking position heating element according to one of the preceding claims, characterised thereby that the heat conductors of the different zones or sections are energisable connected individually or together in different circuit combinations by way of a multistage switch. Cooking position heating element according to one of the preceding claims, characterised thereby that the heat conductor tracks are applied in sealing layer paste technique. Cooking position heating element according to one of the preceding claims characterised thereby that an electrical measuring resistance track (19), which serves for the controlling or regulating of the heating power in dependence on the heating energy acting on it, is arranged in an unheated zone (12) of the cooking position area (8). Cooking position heating element according to claim 7, characterised thereby that the measuring resistance track (19) is arranged at the edge region of the cooking position heating element.

Inventors: HUSSLEIN, JULIUS, DIPL.-ING., KOTSCH, HEINZ, WITTAUER, GUENTHER, Wittauer, Günther
Applicants: BOSCH-SIEMENS HAUSGERAETE GMBH
Application year: 1986
Main classification: H05B3
IPC codes: H05B3