EP0229928B1 - Heizelement für thermische Hausgeräte, insbesondere für Kochstellen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Bei einem bekannten Heizelement (CH-PS 389 116) ist eine relativ dicke metallische Platte vorgesehen, die auf der Unterseite mit einer keramischen Schicht versehen ist, auf welche Schicht wiederum Widerstandsheizelemente aufgebracht sind. Bekanntlich besteht insb. bei Verwendung von kochflächenbildenden Platten, die keine ausreichende Biegefestigkeit besitzen, also insb. bei dünnen Metallplatten, wie sie bei Kochmulden verwendet werden, die Gefahr des einseitigen Verbiegens infolge von Wärmespannungen, die bei Erhitzung der Heizleiterbahn im Plattenmaterial wirksam werden. Im Gegensatz zu einer Beheizung der Heizflächen mittels Wärmestrahlung spielt bei sogenannten Kontaktheizflächen, also bei Erwärmung der Heizfläche mittels Wärmeleitung, die Formstabilität der die Kochfläche bildenden Platte und damit die gleichbleibend innige Verbindung zwischen dieser Platte und der Heizleiterbahn eine entscheidende Rolle. Wenn sich diese Platte verbiegt ist zu befürchten, daß sich die an sich fest mit der Platte verbundene Heizleiterbahn löst und die Wärmeleitung verschelchtert wird. Eine Erhöhung der Formstabilität kann aber nicht dadurch verbessert werden, wenn z.B. auf beiden Seiten der vorgenannten Platte eine Schutzhaut vorgesehen ist, wie dies bei der zuvor genannten Entgegenhaltung vorgeschlagen wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art so auszugestalten, daß sich eine hohe Formstabilität und eine gute Heizwirkung bei einfacher konstruktiver Ausgestaltung ergibt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Heizelement ist in besonderer Weise Vorsorge dafür getroffen, daß der Wärmedurchfluß-Widerstand zwischen den sehr flachen Heizleiterbahnen und der zu beheizenden Oberfläche sehr gering ist. Dies wird insb. erreicht durch entsprechend formstabile Ausgestaltung des Heizelementes als Folge der beidseitigen Beschichtung der metallischen Platte, begünstigt durch das Vorhandensein eines Reflektors. Vorteilhaft kann ein derartiges Heizelement angewendet werden für Kochgeräte, aber auch für andere thermische Hausgeräte wie z.B. für Warmhalteplatte, aber auch Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder dergleichen.
• In jedem Falle ergibt sich der Vorteil, daß durch die beidseitige keramische Beschichtung bei starker Erhitzung eine einseitige Verbiegung der metallischen Platte infolge von unsymmetrischen Wärmespannungen vermieden wird. Die unterste Deckschicht des sandwichartig aufgebauten Heizelementes kann als Reflektorschicht ausgebildet sein z.B. in Form einer aufemaillierten Metallschicht oder einer Metalloxidschicht.
• Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend erläutert.
• Es zeigt

Fig. 1 und 2

eine erste Ausführungsform eines Heizelementes für Kochstellen in Draufsicht und Schnittansicht,

Fig. 3 bis 5

weitere Ausführungsbeispiele in vereinfachten Schnittdarstellungen.

• Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 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 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 Emailschicht 3 z.B. durch Einbrennen aufgebracht ist eine Dichtschicht-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 zueinader 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 2o in der innersten unbeheizten Zone 11. Mittels dieser Meßwiderstandsbahn, die z.B. aus reinem Nickel besteht und vorzugsweise einen 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 800°C 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 Flcähe 8 von ungefähr 145mm etwa 9,7 W/qcm beträgt.
• Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist eine Stahlplatte 30 beidseitig mit Emailschichten 32 versehen. Auf die untere dieser Emailschichten sind die Heizleiterbahnen 4 aufgebracht und wiederum durch eine Email- oder Glasemailschicht abgedeckt. Durch diese symmetrische Beschichtung der Stahl- oder Blechplatte 30 verhindert man einen Verzug der Stahlplatte 30 bei starker Eerhitzung, d.h. bei Betrieb des Heizelementes.
• Fig. 4 zeigt eine Kochplatte, z.B. in Form einer Gußkochplatte 35, die in bekannter Weise auf einer Muldenplatte, z.B. aus Blech oder Glaskeramik oder Glas, befestigbar ist. Für den Fall, daß auf die untere Bodenfläche 38 der Gußkochplatte 35 unmittelbar Heizleiterbahnen 4 aufgebracht werden sollen, die Gußkochplatte 35 also unmittelbar als Tragelement dient, wird die Bodenfläche 38 mit einer Emailschicht versehen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn man ein kohlestoffarmes Material für die Gußkochplatte 35 verwendet, um den Emailliervorgang zu erleichtern. Es besteht aber auch die Möglichkeit, unmittelbar auf die Bodenfläche 38 ohne Emailschicht ein Heizelement 37 der vorbeschriebenen Art aufzubringen, z.B. anzukleben oder in nicht weiter dargestellter Weise zu verklemmen.
• Selbstverständlich besteht auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Mögklichkeit, an der Unterseite noch einen Reflektor in der beschriebenen Weise anzubringen. Auch hier handelt es sich, wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen um eine in sich stabile sandwichartige Baueinheit.
• Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 soll an der Unterseite einer Glaskeramikplatte 44 ein Heizelement 37 der vorbeschriebenen Art angebracht sein. Um die Unebenheiten an der Unterseite der Glaskeramikplatte 44 auszugleichen, dient eine gut wärmeleitende Zwischenschicht 45, z.B. aus Aluminium, auf die erst das Heizelement 37 satt aufgebracht ist.

Claims (5)

1. Heizelement für thermische Hausgeräte, insbesondere für Kochstellen, mit einer zumindest eine in Flachleitertechnik ausgebildete Heizleiterbahn (4) tragenden metallischen Heizfläche (1,30,35), die mit dem zu beheizenden Gut in engem thermischen Kontakt steht, wobei die Heizleiterbahn ein- oder beidseitig mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement aus mehreren sandwichartig miteinander verbundenen Schichten besteht, wobei eine die Heizfläche bildende metallische Platte (1; 30; 35) beidseitig eine keramische Beschichtung (2, 3; 32) vorzugsweise eine Email-Beschichtung aufweist, mit der Heizleiterbahn (4) fest verbunden ist und mit einem Reflektor (6) versehen ist.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte als aus kohlestoffarmen, emaillierfähigen Material bestehende Gußkochplatte (35) ausgebildet ist.
3. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte als mehrere Heizflächen aufweisende Blechmulde ausgebildet ist.
4. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Glaskeramikplatte (44) fest verbunden ist.
5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heizelement und der Glaskeramikplatte (44) eine Unebenheiten ausgleichende, gut wärmeleitende Zwischenschicht (45) angeordnet ist.

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