DE29619759U1

DE29619759U1 - Elektrischer Strahlungsheizer

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Publication number: DE29619759U1
Application number: DE29619759U
Authority: DE
Original assignee: Ceramaspeed Ltd
Current assignee: Ceramaspeed Ltd
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2006-11-14
Also published as: GB9523554D0; GB2307385B; GB2307385A

Description

(4627) St/kr, Ceramaspeed Ltd.

Elektrischer Strahlungsheizer

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatte, insbesondere einen solchen Heizer, der sich schnell aufheizt bis zur Strahlungstemperatur und mit hoher Betriebstemperatur und sehr gleichmäßiger Wärmeverteilung über einen als Kochfläche vorgesehenen Bereich der Glaskeramikdeckplatte.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatte mit einem schalenförmigen Träger aus einer Grundschicht und einem Außenrand, beides aus wärmeisolierendem Material und mit mindestens einem elektrischen Widerstandsheizelement auf dem schalenförmigen Träger, wobei das mindestens eine Widerstandsheizelement einen negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes über einen ersten Temperaturbereich von 0⁰C bis mindestens 700⁰C und in einem oberhalb des ersten Temperaturbereiches liegenden zweiten Temperaturbereich einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes aufweist.

Vorzugsweise kann der erste Temperaturbereich beispielsweise von 0 bis 1000⁰C oder von 0 bis 900⁰C oder ganz besonders bevorzugt von 0⁰C bis 800⁰C reichen.

Vorzugsweise ist der schalenförmige Träger in einer Metallschale angeordnet. Die Grundschicht des schalenförmigen Trägers ist vorzugsweise aus mikroporösem wärmeisolierendem Material.

Das mindestens eine elektrische Widerstandsheizelement kann aus feuerfestem halbleitendem Material sein, insbesondere Siliciumcarbid und ganz besonders bevorzugt aus alpha-Si1iciumcarbid. Das Material kann ein oder mehrere Dotierungsmittel oder Zusätze enthalten, um den erforderlichen elektrischen Widerstand und/oder Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes einzustellen.

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Das mindestens eine elektrische Widerstandsheizelement kann in Form mindestens eines langgestreckten Stabes, Drahtes oder Streifens im Heizer vorhanden sein.

Vorzugsweise ist mindestens ein langgestreckter Streifen mit rechteckigem Querschnitt vorhanden, der vorteilhafterweise mit seiner Kante auf dem schalenförmigen Träger abgestützt ist. Das Heizelement mit rechteckigem Querschnitt hat bei dieser Lagerung eine Höhe, die wesentlich größer ist als seine Dicke.

Solch eine Abstützung auf einer Kante kann erfolgen durch Befestigen des mindestens einen langgestreckten Streifens an den einander gegenüberliegenden Endbereichen des Elementes in dem schalenförmigen Träger. Vorzugsweise so, daß ein Bereich des Streifens im Mittelteil zwischen den Endbereichen einen Abstand von der Grundschicht aus wärmeisolierendem Material aufweist. Die Endbereiche des Streifens können durch Montageelemente gehalten werden, die üblicherweise keramische Komponenten enthalten. Diese werden in Randbereichen des schalenförmigen Trägers angeordnet.

Der mindestens eine langgestreckte Streifen oder die mehreren Streifen können im wesentlichen gerade oder gebogen sein oder eine gekrümmte Form aufweisen. Wenn der mindestens eine langgestreckte Streifen so angeordnet ist, daß er sich über den schalenförmigen Träger erstreckt, kann, falls erwünscht, ein Bereich zwischen den Endbereichen eine Höhe und/oder Dicke aufweisen, die sich von entsprechenden der Endbereiche unterscheidet. Vorzugsweise ist im Mittelbereich die Höhe und/oder Dicke größer als in Bereichen auf jeder Seite des Mittelbereiches, so daß die erforderliche Temperaturverteilung über die Streifenlänge während des Betriebes des Heizers erreicht wird.

Der mindestens eine langgestreckte Streifen kann sich in der Höhe und/oder Dicke vom Mittelbereich nach den Bereichen auf jeder Seite verjüngen.

Das mindestens eine elektrische Widerstandsheizelement kann Endbereiche haben, die einen niedrigeren elektrischen Widerstand aufweisen, als der verbleibende Teil des Elementes. Sol-

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ehe Endbereiche sind zur Verbindung mit Zuführungsleitungen vorgesehen und ausgebildet und sollen während des Betriebes des Heizers eine niedrigere Temperatur aufweisen als der verbleibende Teil des Elementes.

Wenn das mindestens eine elektrische Widerstandsheizelement aus Siliciumcarbid ist, können die Endbereiche üblicherweise aus beta-Si1iciumcarbid oder alpha-Si1iciumcarbid, das mit Silicium angereichert ist, ausgebildet sein, während der verbleibende Teil des Elementes aus alpha-Siliciumcarbid ist.

Die Anreicherung des alpha-Si1iciumcarbids erfolgt durch Einlagerung von Silicium in die Poren des alpha-Siliciumcarbids. Jeder der Endbereiche kann auch oder alternativ mit einer Hülse oder einer Schicht eines Metalles oder einer Metallegierung mit guter elektrischer Leitfähigkeit versehen sein.

Falls erwünscht, kann mindestens ein zusätzliches Heizelement in dem schalenförmigen Träger angeordnet werden, wobei dieses mindestens eine zusätzliche Heizelement oder mehrere Heizelemente sich vom Typ des elektrischen Widerstandsheizelementes unterscheiden oder im Material davon unterscheiden. Solch ein mindestens ein zusätzliches Heizelement kann beispielsweise eine Infrarotlampe sein oder mindestens ein spiralförmiges Widerstandsdrahtheizelement oder mindestens ein Widerstandsheizelement in Form eines gewellten Bandes. Kombinationen der zusätzlichen Heizelemente unterschiedlicher Typen können ebenfalls verwendet werden.

Jede Infrarotlampe kann üblicherweise eine Halogenlampe sein. Jedes spiralförmige Widerstandsheizelement oder das Widerstandsheizelement in Form eines gewellten Bandes kann üblicherweise aus einer Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung sein. Das mindestens eine oder die mehreren zusätzlichen Heizelemente können so angeordnet und geschaltet sein, daß sie unabhängig mit Energie beaufschlagt werden können. Sie können jedoch auch so angeordnet und geschaltet sein, daß sie zeitweilig oder ständig in Serie oder parallel mit dem mindestens einen elektrischen Widerstandsheizelement geschaltet sind.

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Der schalenförmige Träger kann auch eine Metallschale sein, die die Grundschicht aus wärmeisolierendem Material und den Außenrand aus wärmeisolierendem Material enthält. Die Grundschicht aus wärmeisolierendem Material ist üblicherweise ein mikroporöses wärmeisolierendes Material.

Der erfindungsgemäße Heizer weist eine schnelle Aufleuchtzeit bis zum Strahlen auf, die weniger als 1,5 Sek. betragen kann. Obwohl der elektrische Widerstand des mindestens einen elektrischen Widerstandsheizelementes in kaltem Zustand bei Beginn der Beaufschlagung mit Energie relativ hoch ist, fällt dieser dann schnell ab, verbunden mit einem schnellen Anstieg der Temperatur und erreicht einen Minimalwert des elektrischen Widerstandes an dem Punkt, an dem der Temperaturkoeffizient des Widerstandes sich vom Negativen zum Positiven ändert. Der anschließende Anstieg im elektrischen Widerstand verhindert thermische Überhitzung des Heizelementes.

Hohe Betriebstemperaturen von beispielsweise 1500⁰C sind mit dem mindestens einen elektrischen Widerstandsheizelement erhältlich und ergeben exzellentes Verhalten und Beständigkeit des Heizers und es wird eine gute Wärmeverteilung erreicht, insbesondere mit einem Element mit rechteckigem Querschnitt, das so montiert ist, daß es über eine schmale Kante abgestützt ist.

Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher beschrieben.

Abb. 1 ist ein perspektivischer Blick auf eine Ausführungsform des Strahlungsheizers nach der vorliegenden Erfindung.

Abb. 2 ist ein seitlicher Blick auf eine modifizierte Form des Heizelementes zur Verwendung im erfindungsgemäßen Heizer.

Abb. 3 ist eine Aufsicht auf eine andere modifizierte Form des Heizelementes zur Verwendung im erfindungsgemäßen Heizer.

Abb. 4 ist eine Aufsicht auf eine weitere modifizierte Form des Heizelementes zur Verwendung im erfindungsgemäßen Heizer.

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Abb. 5 ist ein perspektivischer Blick auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizers.

Abb. 6a ist ein perspektivischer Blick auf eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizers.

Abb. 6b ist ein Querschnitt des Heizers von Abb. 6a und zeigt seine Anordnung unter einer Glaskeramikdeckplatte.

Abb. 7 ist ein perspektivischer Blick auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizers.

Abb. 1 zeigt einen elektrischen Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatte, der wie folgend aufgebaut ist. Eine runde Metallschale 1 enthält eine Grundschicht 2 aus elektrisch und wärmeisolierendem Material, wie beispielsweise mikroporösem wärme- und elektrisch-isolierendem Material. Ein Außenrand 3 gut bekannter Form ist vorhanden und berührt die Unterseite der nicht gezeigten Glaskeramikdeckplatte, wenn der Heizer zum Betrieb in einen Herd angeordnet ist. Der Außenrand ist aus wärme- und elektrisch-isolierendem Material, beispielsweise gebundenen keramischen Fasern, gebundenen Glasfasern oder Vermiculit.

Ein langgestrecktes elektrisches Widerstandsheizelement 4 in Form eines Streifens mit rechteckigem Querschnitt ist auf einer schmalen Kante stehend auf der Grundschicht angeordnet und erstreckt sich diagonal über die Schale, wobei es einen Abstand von der Grundschicht 2 aufweist.

Das Element 4 wird in den Heizer eingebracht durch Öffnungen im Außenrand der Schale 1 und wird gehalten von Einsätzen 5, die keramische Bestandteile aufweisen, die diametral einander gegenüberliegend in den Randbereichen der Grundschicht 2 angeordnet sind. Solche Einsätze 5 können üblicherweise während der Bildung der Grundschicht 2 in der Schale 1 mit eingebracht werden.

Das elektrische Widerstandsheizelement 4 hat einen negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes über ei-

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nen ersten Temperaturbereich von 0⁰C bis mindestens 700⁰C und in einem zweiten Temperaturbereich, der höher ist als der erste Temperaturbereich, einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes. Der erste Temperaturbereich kann beispielsweise reichen von 0⁰C bis 1000⁰C oder von O⁰C bis 900⁰C oder von O⁰C bis 800⁰C.

Das Heizelement 4 ist aus feuerfestem halbleitenden Material und üblicherweise weist es einen Zentralbereich, der wärmeabstrahlend ist, aus alpha-Si1iciumcarbid auf. Dieses kann in reiner Form verwendet werden oder kann einen Anteil an beta-Si1iciumcarbid und/oder kleinen Mengen von Verunreinigungen oder Dotierungsmaterial enthalten. Das Element kann Endbereiche 6, 7 mit niedrigerem elektrischen Widerstand als dem des Mittelbereiches aufweisen. Ein möglicher Materialstreifen für das Element 4 ist aus kristallisiertem alpha-Si1iciumcarbid, das unter der Markenbezeichnung Hot Rod von der Firma Kanthai AB vermarktet wird. Dieses Material hat eine Porosität von 30%, so daß die einander gegenüberliegenden Endbereiche mit Silicium angereichert oder gefüllt werden können, um den elektrischen Widerstand in den Endbereichen zu verringern. Alternativ kann das streifenförmige Heizelement 4 einen Zentralbereich aus dichtem umkristallisierten oder durch Umsetzung gebundenen alpha-Si1iciumcarbid aufweisen und Endbereiche mit niedrigerem elektrischen Widerstand aufweisen, aus beta-Siliciumcarbid, die durch Reaktion mit dem Mittelbereich verbunden sind.

Nicht gezeigte elektrische Zuleitungen sind mit den Endbereichen 6, 7 des Heizelementes 4 verbunden, beispielsweise durch Klemmverbindung oder durch Verwendung von kleinen Befestigungsschrauben, die sich durch Löcher in den Enden der Elemente erstrecken und mit geeigneten Muttern befestigt sind. Um
die Verbindung zu unterstützen, können die Endbereiche 6, 7 des Heizelementes 4 mit Hülsen oder metallischen Beschichtungen mit guter elektrischer Leitfähigkeit versehen sein, beispielsweise solchen aus Aluminium oder einer Legierung, wie beispielsweise Kovar.

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Mehrere Heizelemente 4 können, falls es erwünscht ist, im Heizer angeordnet werden, beispielsweise parallel im Abstand zueinander.

Im Falle eines Heizers mit 165 mm Durchmesser kann das auf einer Kante stehende streifenförmige Heizelement 4 beispielsweise eine Streifenhöhe von etwa 6 mm und eine Streifendicke von etwa 1,2 mm und einen zentralen strahlenden Teil von etwa 140 mm Länge aufweisen. Bei Energiebeaufschlagung mit 240 Volt hat das Heizelement 4 etwa 1300 Watt Leistung.

Ein Temperaturbegrenzer 8 von bekannter Ausführungsform wird mit verwendet, wobei dessen stabförmiger Fühler sich über den Heizer erstreckt. Der Temperaturbegrenzer 8 dient dazu, die Beaufschlagung mit Spannung des Heizelementes 4 bei einer vorbestimmten Temperatur zu unterbrechen, um thermische Zerstörung der Glaskeramikdeckplatte während des Betriebs des Heizers in einem Herd zu vermeiden.

Wenn der erhaltene Heizer in dem Herd eingeschaltet wird, fällt der elektrische Widerstand des Heizelementes 4 sehr schnell, wobei sich das Element aufheizt und einen Minimalwert des elektrischen Widerstandes bei etwa 800-900⁰C erreicht. Wenn die Temperatur des Heizelementes weiterhin ansteigt, steigt der elektrische Widerstand wieder an und der elektrische Strom verringert sich, so daß Überhitzung vermieden wird. Es wird eine endgültige Betriebstemperatur von etwa 1500 bis 155O⁰C erhalten.

Unter visuellen Gesichtspunkten erscheint der Heizer dem Benutzer als schnell aufleuchtend nach dem Einschalten in etwa einer Sekunde oder möglicherweise geringer mit einem attraktiven hellen Licht und jedem Betriebsverhalten, wenn das Heizelement bei einer Temperatur von 1500 bis 1550⁰C betrieben wird.

Weil die Endbereiche des Heizelementes 5 einen niedrigeren elektrischen Widerstand als der zentrale Mittelbereich aufweisen, werden die Endbereiche bei einer niedrigeren Temperatur betrieben, als der Zentralbereich. Das ist erwünscht aus der

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Sicht der Montage und Lebensdauer des Elementes ebenso wegen des Abkühlverhaltens des Elementes beim Ausschalten des Heizers.

Die Wärmeverteilung des Heizers über die Glaskeramikdeckplatte kann entsprechend den Anforderungen optimiert werden durch Verwenden eines Heizelementes 4 mit ungleichmäßiger Dicke und/ oder Höhe, beispielsweise wie es in Abb. 2 und 3 gezeigt ist. In Abb. 2 ist ein Heizelement 4 wiedergegeben, das eine größere Höhe im mittleren Bereich hat, die größer ist als die in den Bereichen auf jeder Seite des mittleren Bereiches. Der mittlere Bereich verjüngt sich in der Höhe zu den seitlich benachbarten Teilen. Der mittlere Bereich weist deshalb bei Betrieb eine niedrigere Temperatur auf als die Bereiche unmittelbar neben dem Mittelbereich auf jeder Seite, so daß die Temperatur im Randbereich einer Zone der Glaskeramikdeckplatte durch den Heizer höher ist.

Eine Alternative ist in Abb. 3 wiedergegeben. Anstelle des Ansteigens der Höhe des Elementes 4 im Mittelbereich kann eine gleiche Wirkung erreicht werden durch Erhöhen der Dicke des Elementes 4 im Mittelbereich im Vergleich zur Dicke der Bereiche auf jeder Seite des Mittelbereiches.

Eine Kombination der in Abb. 2 und 3 wiedergegebenen Heizelemente 4 kommt ebenso in Betracht mit einem Mittelbereich, der eine größere Dicke und größere Höhe hat als die seitlich unmittelbar benachbarten Bereiche.

Gekrümmte oder gebogene Formen des elektrischen Widerstandsheizelementes können vorteilhaft in einigen Fällen sein, um die Wärmeverteilung weiter zu optimieren. Solch ein gekrümmtes Heizelement 40 ist in Abb. 4 wiedergegeben und findet insbesondere Anwendung in einem ovalen Heizer, wie er in Abb. 5 wiedergegeben ist. Der Heizer von Abb. 5 weist eine kreisförmige Heizfläche 9 auf und eine teilkreisförmige Heizfläche 10 in einer ovalen Metallschale 100. Der Aufbau des Heizers für Heizzone 9 ist im wesentlichen der gleiche, wie der in Abb. 1 wiedergegebenen Heizers und es werden die gleichen Bezugsziffern, wie in Fig. 1 verwendet, um die Bestandteile zu kenn-

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zeichnen. Die gleichen konstruktiven Details gelten auch für die teilkreisförmige Heizfläche 10 mit der Ausnahme, daß es sich um einen Teilkreis oder Sichelform handelt, so daß für eine optimale Wärmeverteilung ein gekrümmtes Heizelement 40 verwendet wird, wie es in Fig. 4 wiedergegeben ist. Es handelt sich um eine Modifikation des Heizelementes von Abb. 2.

Das gekrümmte Heizelement 40 kann auch so ausgebildet sein, wie es im Zusammenhang mit Abb. 1 beschrieben wurde.

Bei der in Abb. 5 gezeigten Ausführungsform des Heizers handelt es sich um ein spezielles Beispiel mit einer kreisförmigen Heizfläche 9 mit einem Durchmesser von 165 mm mit einem streifenförmigen Heizelement 4 aus Siliciumcarbid, wie es unter Bezugnahme auf Abb. 1 beschrieben ist. Das streifenförmige Heizelement 4 hat eine Höhe von etwa 6 mm und eine Dicke von etwa 1 mm und der strahlende Teil eine Länge von etwa 140 mm. Wenn es mit einer Spannung von 240 Volt beaufschlagt wird, hat das Heizelement 4 eine Leistung von etwa 1100 Watt. Die in Abb. 5 wiedergegebene teilkreisförmige Heizfläche 10 wird von einem gekrümmten streifenförmigen Heizelement 40, wie es in Abb. 4 wiedergegeben ist, beheizt, jedoch mit einem Zentralbereich von größerer Höhe von etwa 6 mm als die unmittelbar benachbarten Bereiche auf jeder Seite, die nur eine Höhe von 5 mm aufweisen. Die strahlende Länge des Elementes 40 beträgt etwa 150 mm und die Dicke etwa 1 mm. Wenn mit einer Spannung von 240 Volt beaufschlagt, hat das Element eine Leistung von etwa 40 Watt. Die Form und Kontur des Elementes 40 ergibt eine sehr gute Wärmeverteilung über den tei!kreisförmigen Heizbereich. Die Heizbereiche 9 und 10 können unabhängig voneinander oder zusammen miteinander betrieben werden.

Für einige Anwendungsfalle ist es vorteilhaft, den erfindungsgemäßen Heizer zusätzlich zu dem elektrischen Widerstandsheizelement 40 mit ein oder mehreren anderen Formen und Typen von Heizelementen zu versehen. Eine solche Ausführungsform eines Heizers ist in Abb. 6a und 6b wiedergegeben. Die in Abb. 6a und 6b wiedergegebenen Heizer sind im wesentlichen genauso aufgebaut, wie der in Abb. 1 gezeigte und in diesem Zusammenhang beschriebene Heizer mit der Ausnahme, daß ein weiteres

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Heizelement in Form einer ringförmigen Halogenlampe vorhanden ist, im Randheizbereich des Heizers. Die Lampe 11 ist so angeordnet, daß sie sich über das Heizelement 4 erstreckt. Die Lampe 11 kann unabhängig vom Heizelement 4 oder in Serie oder parallel mit dem Heizelement 4 betrieben werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Lampe 11 in Serie mit dem streifenförmigen Heizelement 4 zu schalten. Die zusätzliche Lampe 11 gibt erhöhte Heizleistung im Randbereich des Heizers. Das streifenförmige Heizelement 4 wirkt auch als Ballastwiderstand zum Dämpfen des Einschaltwiderstandes der Infrarotlampe, wenn der Heizer in kaltem Zustand eingeschaltet wird und ein hoher Einschaltstrom eine Folge der Lampe 11 mit einem Heizfaden ist, wie beispielsweise aus Wolfram, das einen im wesentlichen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist. Im speziellen Beispiel des in Abb. 6a gezeigten Heizers hat dieser einen Durchmesser von 200 mm und ergibt bei 240 Volt eine Leistung von 1800 Watt. Die ringförmige Lampe 11 hat einen Innendurchmesser von etwa 136 mm und leistet bei 160 Volt 1350 Watt. Die Lampe ist in Serie mit dem streifenförmigen Heizelement 4 aus Siliciumcarbid geschaltet, wie es unter Bezugnahme auf Abb. 1 beschrieben ist. Das streifenförmige Heizelement ist etwa 2 mm dick und etwa 8 mm hoch mit einem strahlenden Mittelbereich von etwa 100 mm Länge und Endbereichen mit niedrigerem elektrischen Widerstand von jeweils etwa 60 mm Länge. Die Materialzusammensetzung und Grundschicht für das Heizelement 4 sind die gleichen, wie unter Bezugnahme auf Abb. 1 beschrieben.

Beim Einschalten in kaltem Zustand ist der elektrische Widerstand der Serienschaltung der Kombination von Lampe 11 und Heizelement 4 etwa 32 Ohm, wobei der Strom etwa 7,4 Ampere beträgt bei einer Spannung von 240 Volt. Der Einschaltstrom der anderenfalls in der Lampe eintreten würde, ist deshalb gedämpft. In diesem Zustand weist das Element 4 etwa 1643 Watt und die Lampe 11 nur etwa 131 Watt auf. Unter diesen Bedingungen erwärmt sich das Heizelement 4 schneller als die Lampe 11. Sobald sich das Heizelement 4 erwärmt, fällt sein Widerstand ab und der Strom erhöht sich von anfänglichem Niveau von etwa 7,4 Ampere auf ein Maximum von etwa 14 Ampere. In diesem Zustand und mit kontinuierlichem Anstieg des elektrischen Wider-

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Standes in der Lampe 11 erhöht sich die Temperatur der Lampe schnell und überrundet die Temperatur des Heizelementes 4. Nach einigen Sekunden ist der elektrische Widerstand der Serienschaltung der Kombination von Element 4 und Lampe 11 bei einem Wert von etwa 30 Ohm mit einem Strom von 8 Ampere und einer Gesamtleistung von etwa 1920 Watt.

Wenn die Glaskeramikplatte sich erwärmt, erhöht sich die Temperatur des Heizelementes 4 und der Lampe 11 weiter. Obwohl sich der Widerstand des Wolframdrahtes in der Lampe 11 nicht wesentlich weiter ändert, steigt nun der Widerstand des Heizelementes an von etwa 6 Ohm auf etwa 8 Ohm als Ergebnis des positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes bei einer solchen Temperatur. Deshalb weist im endgültigen Betriebszustand die Serienschaltung der Kombination einen Widerstand von etwa 32 Ohm auf und der Heizer hat eine Leistung von 1800 Watt.

Während des Betriebes des Heizers ist die Wärme, die von der Infrarotlampe imitiert wird, im wesentlichen mehr als 50% der vom Heizer insgesamt abgegebenen Wärme.

Solch ein Heizer genügt den strengen Einschaltspezifikationen der zuständigen Behörden. Aus diesem Grunde wird das Element 4 in Serie mit ein oder mehreren Lampen 11 bei Betrieb geschaltet, um es mit einem minimalen elektrischen Widerstand bei etwa 900⁰C zu betreiben.

Abb. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform bei der der Heizer im wesentlichen so ausgebildet ist, wie es unter Bezugnahme auf Abb. 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß ein weiteres zusätzliches Heizelement aus einem spiralförmig gewickelten Draht vorhanden ist, das im Randbereich des Heizers auf der Grundschicht 2 angeordnet ist. Die zusätzliche Heizspirale 12 kann unabhängig von einem anderen Heizelement betrieben werden oder in Serie oder parallel mit dem Heizelement 4 geschaltet sein. Solch ein zusätzliches Heizelement 12 ist vorteilhaft, um zusätzliche Leistung, insbesondere bei großflächigen Heizern zu schaffen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, weitere Heizelemente 12 in Serie mit dem Heizelement 4 zu schalten, um

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den Einschaltstrom im Element 4 bei Temperaturen zu dämpfen, bei denen das Element einen Koeffizienten des elektrischen Widerstandes mit negativen Vorzeichen aufweist.

Bei dem speziellen Beispiel ist das streifenförmige Heizelement 4 aus Siliciumcarbid, wie es im Zusammenhang mit Abb. 1 beschrieben wurde. Es hat eine Höhe von etwa 10 mm und eine Dicke von etwa 1,2 mm. In einem Heizer von 200 mm Durchmesser hat der strahlende Zentralbereich des Elementes 4 eine Länge von etwa 150 mm. Das spiralförmige Drahtheizelement 12 ist beispielsweise aus einer Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung und ist in Serie mit dem Element geschaltet, so daß bei einer Spannung von 240 Volt die Gesamtleistung des Heizers 1800 Watt beträgt. Davon werden 1350 Watt durch das Heizelement 4 und 450 Watt durch das Drahtheizelement 12 geleistet.

Anstelle eines spiralförmigen Drahtheizelementes 12 kann auch ein bandförmiges Heizelement mit einem gewellten Band verwendet werden, beispielsweise aus einer Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung, das mit seiner schmalen Kante auf der Grundschicht 2 auf!iegt.

Das Element 12 kann anstelle der Anordnung im Randbereich des Heizers auch auf jeder Seite des streifenförmigen Heizelementes 4 angeordnet sein.

Ein oder mehrere zusätzliche Heizelemente, wie beispielsweise ein spiralförmiges Drahtheizelement, wie es in Abb. 7 wiedergegeben ist oder eine Lampe 11, wie es in Abb. 6a wiedergegeben ist, können ebenso in einem Heizer, wie er in Abb. 5 gezeigt ist, angeordnet werden, falls dies erforderlich sein so! Ite.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 runde oder ovale Metallschale

2 Grundschicht aus elektrisch- und wärmeisolierendem Material

3 Außenrand

4 elektrisches Widerstandsheizelement in langgestreckter Form

5 Einsatz

6 und 7 Endbereiche des Widerstandsheizelementes

mit niedrigerem elektrischen Widerstand als der Mittelbereich

8 Temperaturbegrenzer

9 kreisförmige Heizfläche

halbkreisförmige, sichelförmige Heizfläche ringförmige Halogenlampe weiteres Heizelement gekrümmtes Heizelement Metallschale

Claims

(4627) St/krj Ceramaspeed Ltd. SCHUTZANSPRÜCHE

1. Elektrischer Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatte mit einem schalenförmigen Träger aus einer Grundschicht (2) und einem Außenrand (3) jeweils aus wärmeisolierendem Material und mit mindestens einem elektrischen Widerstandsheizelement (4, 40) auf dem schalenförmigen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Widerstandsheizelement (4, 40) einen negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes über einen ersten Temperaturbereich von 0⁰C bis mindestens 700⁰C und in einem oberhalb des ersten Temperaturbereiches liegenden zweiten Temperaturbereich einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes aufweist.

2. Strahlungsheizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der schalenförmige Träger aus wärmeisolierendem Material in einer Metallschale (1) angeordnet ist.

3. Strahlungsheizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht (2) des schalenförmigen mikroporösem wärmeisolierenden Material ist.

Trägers aus

4. Strahlungsheizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturbereich von 0⁰C bis 1000⁰C reicht.

5. Strahlungsheizer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturbereich von 0⁰C bis 900⁰C reicht.

6. Strahlungsheizer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturbereich von 0⁰C bis 800⁰C reicht.

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7. Strahlungsheizer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Widerstandsheizelement (4, 40) aus feuerfestem halbleitenden Material ist.

8. Strahlungsheizer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste halbleitende Material Siliciumcarbid ist.

9. Strahlungsheizer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumcarbid mindestens zum Teil alpha-Si1iciumcarb i d ist.

10. Strahlungsheizer nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumcarbid ein oder mehrere Dotierungsmittel oder Zusätze enthält, um das erforderliche Verhalten des elektrischen Widerstandes und/oder des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes zu schaffen.

11. Strahlungsheizer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Widerstandsheizelement (4, 40) in Form mindestens eines langgestreckten Stabes, Drahtes oder Streifens vorhanden ist.

12. Strahlungsheizer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Streifen einen rechteckigen Querschnitt hat, dessen schmalen Kante auf der Grundschicht (2) abgestützt ist und die Höhe des Streifens wesentlich größer ist als seine Dicke.

13. Strahlungsheizer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung der Kante des Widerstandsheizelementes (4, 40) auf der Grundschicht (2) dadurch erfolgt, daß mindestens seine einander gegenüberliegenden Endbereiche (6, 7) im schalenförmigen Träger abgestützt sind.

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14. Strahlungsheizer nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zwischen den Endbereichen des Widerstandsheizelementes oder der Heizelemente (4, 40) liegende Mittelbereich einen Abstand von der Grundschicht (2) aus wärmeisolierendem Material aufweist.

15. Strahlungsheizer nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Endbereiche (6, 7) des Widerstandsheizelementes (4, 40) in Einsätzen (5) im Randbereich (3) des schalenförmigen Trägers gehalten sind.

16. Strahlungsheizer nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einsätze (5) keramische Bestandteile enthalten.

17. Strahlungsheizer nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,

daß das mindestens eine streifenförmige Widerstandsheizelement (4, 40) im wesentlichen gerade, gebogene oder gekrümmte Form aufweist.

18. Strahlungsheizer nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,

daß sich das streifenförmige Widerstandsheizelement oder die Heizelemente (4, 40) den schalenförmigen Träger kreuzt (kreuzen) und einen Mittelbereich zwischen den Endbereichen (6, 7) aufweist (aufweisen), dessen Höhe und/oder Dicke sich von der entsprechenden Höhe und/oder Dicke in unmittelbar benachbarten Bereichen auf jeder Seite des Mittelbereiches unterscheiden, so daß die bei Betrieb des Heizers erforderliche Temperaturverteilung über das streifenförmige Widerstandsheizelement erhalten wird.

19. Strahlungsheizer nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Höhe und/oder Dicke des Widerstandsheizelementes (40) in seinem Mittelbereich größer ist als die entsprechende Höhe

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und/oder Dicke in den Bereichen unmittelbar auf jeder Seite des Mittelbereiches.

20. Strahlungsheizer nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Höhe und/oder Dicke des mindestens einen streifenförmigen Widerstandsheizelementes (4, 40) vom Mittelbereich zu den benachbarten Bereichen hin verjüngt.

21. Strahlungsheizer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß das mindestens eine elektrische Widerstandsheizelement (4, 40) Endbereiche (6, 7) aufweist, deren elektrischer Widerstand niedriger ist als der Widerstand des übrigen Teils des Heizelementes (4, 40).

22. Strahlungsheizer nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,

daß das mindestens eine Widerstandsheizelement (4, 40) aus Siliciumcarbid ist und die Endbereiche (6, 7) aus beta-Si1iciumcarbid oder mit Silicium angereicherten alpha-Siliciumcarbid sind und der Rest des Elementes aus alpha-Si1iciumcarbid ist.

23. Strahlungsheizer nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Endbereich (6, 7) des Widerstandsheizelementes (4, 40) mit einer Hülse oder Schicht aus Metall oder einer Metalllegierung mit guter elektrischer Leitfähigkeit versehen ist.

24. Strahlungsheizer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens ein zusätzliches Heizelement (11, 12) mit von

dem mindestens einen Heizelement (4, 40) unterschiedlichen

Typs oder aus unterschiedlichem Material in dem schalenförmigen Träger vorhanden ist.

25. Strahlungsheizer nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,

daß das mindestens eine zusätzliche Heizelement (11, 12) mindestens eine Infrarotlampe oder mindestens ein spiralförmiges

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Widerstandsdrahtheizelement (12) oder mindestens ein Widerstandsheizelement in Form eines gewellten Bandes ist.

26. Strahlungsheizer nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Kombination von mindestens einem elektrischen Widerstandsheizelement (4, 40) mit zusätzlichen Heizelementen aus vom Widerstandselement (4, 40) abweichenden Material oder unterschiedlichen Typs enthält.

27. Strahlungsheizer nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Infrarotlampe(n) eine Halogenlampe (11) ist (sind).

28. Strahlungsheizer nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,

daß das (die) spiralförmige(n) Widerstandsdrahtheizelement(e) (12) oder das (die) Widerstandsheizelement(e) in Form gewellten Bandes aus Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung sind.

29. Strahlungsheizelement nach einem der Ansprüche 24 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,

daß das wenigstens eine zusätzliche Heizelement (11, 12) so geschaltet ist, daß es unabhängig vom mindestens einen Widerstandsheizelement (4, 40) mit Energie versorgt werden kann oder zeitweise oder ständig mit dem mindestens einen Widerstandsheizelement (4, 40) in Serie oder parallel geschaltet ist.