DE1679167A1

DE1679167A1 - Anordnung zur Bemessung der elektrischen Energiezufuhr zu einem waermespeichernden Kochgeraet

Info

Publication number: DE1679167A1
Application number: DE19671679167
Authority: DE
Inventors: Fjellstedt Leif Goesta
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1966-12-02
Filing date: 1967-12-01
Publication date: 1971-02-11
Also published as: FI41421C; US3543006A; FI41421B; NO118617B; SE301017B

Description

Der Patentanwalt*

Dipl.-Ing. W.Beyer

Frankfurt /Main Freiherr- vom-Stein-Str.

Aktiebolaget Electrolux 1679167

Stockholm /Schweden

Patentanmeldung

Priorität der schwedischen Patentanmeldung No.16585/1966 vom 2. Dezember 1966

Anordnung zur Bemessung der elektrischen Energiezufuhr zu einem wärmespeichernden Kochgerät

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bemessung der für eine bestimmte Endtemperatur eines Kochgutes erforderlichen elektrischen Energiezufuhr zu einem wärmespeichernden Kochgerät wie einer Kochplatte oder dergleichen.

Bei Anordnungen der vorerwähnten Art; ist es bekannt, eine Temperaturfühleinrichtung, beispielsweise einen temperaturabhängigen Halbleiterwiderstand zur Messung der Temperatur an dem der Erwärmung ausgesetzten Gegenstand zu benutzen, wobei der Halbleiterwiderstand mit einer Schalteinrichtung verbunden ist, die die elektrische Energiezufuhr zu dem Kochgerät ausschaltet, wenn eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist." Bei derartigen Anordnungen ist es sehr schwierig, einen sogenannten "Wärmeüberschuss" zu vermeiden, der darin besteht, dass die beispielsweise von der Kochplatte nach der Abschaltung der Energiezufuhr ausgestrahlte Eigenwärme ein höheres Maß an Erwärmung liefert als gewünscht Während es in manchen Betriebsfällen bisher möglich war, diesen Wärmeüberschuss zu vermeiden, beispielsweise entsprechend einer mittleren Belastung der Kochplatte, ist

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dies im Fall geringer Belastung, bei welcher die Eigenwärme einen grösseren Einfluss hat, bisher nicht gelungen. Andererseits ist bisher bei großer Belastung ein ausreichender Betrag an Wärme dem zu erwärmenden Gegenstand, beispielsweise einem Kochgeschirr nicht zugeführt worden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Anordnung zu schaffen, mittels welcher die Eigenwärme unter allen auftretenden Betriebsbedingungen ohne jede Übererwärmung voll ausgenützt werden kann. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine Einrichtung zur periodischen Erzeugung eines der jeweiligen Temperatur des Kochgutes proportionalen elektrische^ Energieimpulses, einen diese Impulse integrierenden Speicher, von welchem in den Zeitintervallen zwischen den Impulsen ein Teil der gespeicherten Energie über ein Drosselglied abführbar ist und eine beim Erreichen eines bestimmten Betrages der gespeicherten Energie die Stromzufuhr zu dem Kochgerät unterbrechende Schalteinrichtung", wobei der die Schalteinrichtung beeinflussende Energiebetrag so gewählt ist, dass die im Kochgerät bis dahin gespeicherte Wärmeenergie das Kochgut anschliessend gerade auf die vorgesehene Endtemperatur bringt.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen :

?ig. 1 das schematische Schaltbild einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schaltplan für den inneren Aufbau einer bei der Anordnung nach Fig. 2 beispielsweise verwendeten Schalteinrichtung.

Die Anordnung nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient vorzugsweise zur Steuerung der elektrischen Energiezufuhr zu

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einer Kochplatte 1 in Abhängigkeit von der Temperatur eines auf diese aufgestellten Kochgeschirrs. Die Kochplatte 1 ist über Klemmen 2,3 und einen Thyristor 4- an Wechselspannung angeschlossen. Der Thyristor 4- braucht kein Einzeltransistor zu sein, sondern kann aus mehreren einzelnen Thyristoren und v/eiteren Schaltungselementen bestehen, wie durch das symbolische Zeichen in Fig. 1 veranschaulicht ist.

Die Temperatur des Kochgeschirrs wird durch einen Thermistor Rm abgetastet, der an dem positiven Pol einer stabilisierten Gleichspannung angeschlossen ist und die in Serie zu einem veränderlichen Widerstand R^ liegt, der als Einstellvorrichtung dient. Von dem Spannungsteiler Rrp-Rxj wird die abgegriffene Teilspannung sowohl einer ersten Schalteinrichtung 5 wie über eine Zweigleitung 8 auch einer zweiten Schalteinrichtung 6 zugeführt. In der einfachsten Ausgestaltungsform besteht die Schalteinrichtung 5 aus einem elektronischen Schalter, beispielsweise einem Transistor. Dieser ist so angeordnet, dass er unter dem Ei-rfluss einer periodischen Impulsspannung an der Klemme 7 periodisch schließt und öffnet. Zwischen den Schalter 5 unddie Schalteinrichtung 6 ist mittels einer Leitung 9 ein Kondensator C_x. geschaltet. Zwischen der Leitung 9 und einer Leitung 13 sind parallel zueinander ein Kondensator Cp und ein Widerstand Rp geschaltet, Die Schalteinrichtung 6, die durch zwei Schließkontakte schematisch dargestellt.ist, steht weiterhin über eine Leitung 10 in Verbindung mit der Steuerelektrode des Thyristors 4-,

Die Anordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt :

Wenn die Kochplatte 1 eingeschaltet ist, wird der Thyristor 4-in seinen leitfähigen Zustand umgeschaltet, wodurch der Kochplatte Energie zugeführt wird. Während der Erwärmung des Kochgeschirrs ändert der die Temperatur ständig

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abtastende Thermistor R^ seinen Widerstandswert

derart, dass die Teilspannung am Widerstand R^ ständig steigt, Diese Teilspannung wird über den Schalter 5 abgetastet und gelangt in regelmässigen Abständen an den Kondensator C^. Da die Teilspannung eine Folge der Temperatur des Kochgeschirrs ist, wird also diese Temperatur in regelmässiger Folge abgetastet. Zu jedem AbtastZeitpunkt wird dem Kondensator Ο,, eine Ladung zugeführt, deren Grosse eine Funktion der Differenz zwischen der Teilspannung im jeweiligen Abtastzeitpunkt und der Teilspannung im vorhergehenden Abtastzeitpunkt ist.

Auch dem Kondensator Cp wird m jedem AbtastZeitpunkt eine Ladung zugeführt. Diese Ladung ist der von dem Kondensator C^ aufgenommenen Ladung proportion-!. Dadurch wird der Kondensator G_? nacheinander mehr und mehr aufgeladen, was gleichbedeutend mit einem schrittweisen Anwachsen der Spannung an diesem Kondensator ist. In Abhängigkeit von dem Widerstand R₂, der als Ableitwiderstand dient, entlädt sich jedoch der Kondensator Cp etwas zwischen den einzelnen AbtastZeitpunkten, wobei das Ausmaß dieser Entladung von der Grosse des Widerstandes R₂ bestimmt wird.

Wenn die Spannung am Kondensator C₂ einen vorbestimmten Wert erreicht, schaltet die Schalteinrichtung 6 die Umschaltspannung an der Steuerelektrode des Thyristors 4- ab oder vermindert sie wenigstens, so daß letzterer beim nächsten Null-Durchgang der Wechselspannung in seinen nicht leitenden Zustand umgeschaltet wird und die Energiezufuhr zur Kochplatte unterbricht.

Im Falle eines kleinen Kochgeschirrs oder eines Kochgeschirrs mit wenig Inhalt auf der Kochplatte wird die Erwärmung bis zu einer bestimmten Temperatur, beispielsweise der Siedetemperatur vergleichsweise schnell erfolgen. Die Potentialdifferenzen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen am ersten Schalter 5 werden deshalb verhältnismässig gross

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sein, und der Kondensator C₂ wird ziemlich rasch auf seinen vorbestimmten Wert aufgeladen werden, bei welchem die Schalteinrichtung 6 die Energiezufuhr zur Kochplatte abschaltet. Infolgedessen wird die Anzahl der Abtastungen vergleichsweise gering sein, was gleichbedeutend damit ist, dass auch die Entladung des Kondensators O₂ über den Widerstand R₂ vergleichsweise klein ist. Wenn ein grosses Kochgeschirr oder ein Kochgeschirr mit grossem Inhalt auf die Kochplatte aufgesetzt wird, wird der umgekehrte Fall eintreten. Während der zur Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur erforderlichen Zeit wird ein vergleichsweise grosser Betrag an Ladung vom Kondensator C₂ über den Verlustwiderstand E₂ abgeführt werden. Ein grosses Kochgeschirr bzw. ein grosser Inhalt desselben werden also eine Verzögerung des Spannungsanstiegs an dem Kondensator C₂ zur Folge haben. Wenn z.B. das Verhältnis der Erwärmungszeit; 1:2 beträgt, werden die Ladezeiten des Kondensators C₂ nicht die gleiche Grosse besitzen, sondern im letzteren Falle wird eine noch längere Zeit vergehen, bis der Kondensator C₂ die erforderliche Spannung erreicht hat. Dies entspricht dem Erfordernis, dass ein Kochgeschirr mit grossem Inhalt vor Abschaltung der Energiezufuhr näher an seine endgültige Temperatur herangebracht werden muss als ein Kochgeschirr, mit nur wenig Inhalt, wenn die gespeicherte Eigenwärme der Kochplatte gerade dafür ausreichen soll, das Kochgeschirr bis zur gewünschten Endtemperatur weiter zu erwärmen. Durch die vorbeschriebene Funktion der erfindungsgemässen Anordnung läßt sich also ein sogenannter Erwärraungsüberschuss bei allen auftretenden Betriebsbedingungen wirksam vermeiden.

Wenn die Eigenwärme verbraucht ist und das Kochgeschirr die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, muss diese Temperatur beispielsweise für ein Weiterkochen aufrechterhalten werden. Zu diesem Zwecke ist die Schalteinrichtung 6 so ausgebildet, daß sie eine weitere Energiezufuhr zu dem Kochgerät in Ab-

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hängigkeit von der gewünschten Temperatureinstellung steuert. Die Schalteinrichtung 6 kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt.

Die. in die Schalteinrichtung 6 nach Fig. 2 eintretenden Leitungen 8,9 und 10 entsprechen den gleichbezifferten Leitungen nach Fig. 1. Die Einrichtung umfasst ferner die Widerstände R, bis R„, einen Thyristor 11, an dessen Schaltelektrode die Leitung 9 angeschlossen ist und einen NPN-Transistor 12. Die Einrichtung arbeitet wie folgt :

Wenn die Spannung am Kondensator C~ einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird der Thyristor 11 in. seinen leitenden Zustand geschaltet. Auf Grund des durch ein Minus-Zeichen angedeuteten negativen Potentials und der Bemessung der Widerstände R, und R. tritt an der Leitung 10 ein Potential auf, das niedrig genug ist, um den Thyristor 4- in seinen . · * nichtleitenden Zustand zu schalten. Wegen der Spannungsdifferenz zwischen der Leitung 8 und dem negativen Pol der Spannungsquelle wird der Thyristor 11 seinen leitenden Zustand auch dann beibehalten, wennsich der Kondensator

Cp entladen hat. In Übereinstimmung mit dem verbleibenden kleinen Temperaturanstieg wird während des nachfolgenden Vorgangs dem Kondensator C^ nur eine geringe Ladung zugeführt. Ferner wird, wenn die Temperatur konstant geworden ist, keine Spannungsdifferenz mehr an dem Schalter 5 auftreten, und den Kondensatoren CL und Oo werden überhaupt keine weiteren Ladungen zugeführt werden·

Wenn das Kochgeschirr unter dem Einfluss der Eigenwärme der Kochplatte die gewünschte Temperatur erreicht hat, wird bei entsprechender Bemessung der Widerstände E,- und Rg das Potential an der Basis des Transistors 12 einen so hohen tfert erreicht haben, daß dieser in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. Dabei wird der Transistor 12 den Widerstand

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R^ und den Thyristor 11 kurz schließen, wodurch letzterer in seinen nichtleitenden Zustand zurückfällt. Wenn daraufhin die Temperatur des Kochgeschirrs etwas abfällt, wird der Transistor 12 wiederum nichtleitend werden und "bewirken, dass eine positive Spannung von der Leitung 8 zur Leitung 10 gelangt. Dadurch wird der Thyristor 4- erneut in seinen leitfähigen Zustand geschaltet, und der Kochplatte wird erneut Energie zugeführt. Auf diese Weise wird die Steuerung ständig zwischen zwe'i Temperaturgrenzwerten fortgesetzt, die sehr eng beieinander liegen. Die Erdungsklemme, an welche die Leitung IC über den Widerstand 7 nach Fig. 2 angeschlossen ist, diene dabei als Bezugspotential.

Die Schaltbilder nach Fig. 1 und 2 haben nur schematischen Charalc:^r. Ss kann erforderlich sein, weitere Schaltungselemt.-ue hinzuzufügen, um die Anordnung ausreichend funktionsfähig zu machen. Zur Sicherstellung, dass die Umschaltungen der M.vristoren in den nicht leitenden bzw. leitenden Zustand im richtigen Zeitpunkt erfolgen, können an ihre Steuerelektroder Eingangskreise zur Aufnahme weiterer Impulsfolgen angeschaltet sein. Auch kann es erforderlich sein, die negative Klemme der Spannungsauelle mit der Leitung 13 zu verbinden.

Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, dass die Anordnung nach der Erfindung eine äussersr vorteilhafte Lösung des Problems der Vermeidung des sogenannten Wärmeüberschusses darstellt. Darüberhinaus wird die Eigenwärme des Kochgerätes völlig ausgenützt. Nur einfache herkömmliche Schaltelemente werden bei der Anordnung verwendet, und diese ist folglich sehr billig zu erstellen.

Patentansprüche / El W 126/ 28.11.67

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zur Bemessung der für eine bestimmte Endtemperatur eines Kochgutes erforderlichen elektrischen Energiezufuhr zu einem wärmespeichernden Kochgerät wie einer Kochplatte od.dgl., gekennzeichnet durch eine Einrichtung (R^, R^, 5) zur periodischen Erzeugung eines der jeweiligen Temperatur des Kochgutes proportionalen elektrischen Energieimpulses, einen diese Impulse integrierenden Speicher (C₁, 63^» von welchem in den Zeitintervallen zwischen den Impulsen ein Teil der gespeicherten Energie über ein AbleitgÜ·^ (H^ abführbar ist, und eine beim Erreichen eines bestimmten Betrages der gespeicherten Energie die Stromzufuhr zu dem Kochgerät (1) unterbrechende Schalteinrichtung (4·, 6), wobei der die Schalteinrichtung beeinflussende Energiebetrag so gewählt ist, dass die im Kochgerät bis dahin gespeicherte Wärmeenergie das Kochgut"anschliessend gerade auf die-vorgesehene Endtemperatur bringt.

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impul8einrich"tung von einem eise periodisch schließenden Schalter (5) und einem an eine vorzug>konstante Gleichspannung angeschlossenen Spannungsteiler (R₇, R₁) gebildet ist, dessen einer Widerstand (R_n) in Abhängigkeit von der Temperatur des Kochgutes veränderbar ist und dessen Teilspannung über den periodisch schliessenden Schalter (5) dem elektrischen Energiespeicher (C^, Cg) zuführbar ist. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den periodisch schließenden Schalter (5) ein (erster) Kondensator (C_-1)* angeschlossen ist, der mit jedem Spannung β impuls eine der Teilspannungsdifferenz zwischen diesem und dem vorhergehenden Impuls proportionale Ladung speichert.

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4·. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher einen zweiten Kondensator (C₂) aufweist, dessen Ladungsaufnahme proportional der Ladungsaufnahme des ersten Kondensators (C.) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch geken n-. zeichnet, dass der zweite Kondensator an einen Ableitwiderstand (IL^) angeschlossen ist, durch welchen ein der jeweiligen Ladung des zweiten Kondensators proportionaler Energiebetrag in. dem nachfolgenden Impulsintervall abführbar ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4,6) einen in der Stromzuleitung zum Kochgerät (1) angeordneten Thyristor (4-) umfasst.

7. Anordnung nach Anspruch 4- oder 5 und 6, gekennzeichne t durch die Steuerspannung des Thyristors (4·) in Abhängigkeit von der im zweiten Kondensator (C^) gespeicherten Energie beeinflussende Schaltungsmittel (6), durch welche nach Erreichen der Endtemperatur des Kochgutes zusätzlich eine erneute Energiezufuhr zum Kochgerät zur Aufrechterhaltung der erreichten Endtemperatur steuerbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode des Thyristors (4·) an der' Teilspannung eines ständig an eine der Erwärmung des Kochgutes proportionalen Gleichspannung angeschlossenen zweiten Spannungsteilers (Rx, H.) liegt, zu welchen ein von der Spannung am zweiten Kondensator (Co) steuerbarer zweiter Thyristor (11) in Reihe und*ein dritter Spannungsteiler (Rc,Rg) parallel geschaltet sind, von dessen Teilspannung ein den zweiten Thyristor (11) überbrückender Transistor (12) steuerbar ist.

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