AMWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schalten einer elektrischen Heizung mit
mindestens zwei Heizbereichen, die über wenigstens einen Leistungssteller variabel
mit elektrischer Leistung beaufschlagbar ist, mit Steuermitteln für den wenigstens
einen Leistungssteller und mit funktional voneinander getrennten Schaltmitteln zur
Betätigung des wenigstens einen Leistungsstellers über die Steuermittel. Bevorzugt
wird eine solche Einrichtung bei Elektro-Wärmegeräten verwendet, insbesondere für
den Haushalt.
[0002] Bekannt sind solche Einrichtungen, bei denen zwei Schaltmittel zum Ein- bzw. Ausschalten
einer Heizung vorgesehen sind. Dabei dient einer der beiden Schalter als sogenannter
Freigabeschalter, auf dessen Betätigung folgend innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls
die Betätigung des zweiten Schalters folgen muß. Durch diese Betätigung des zweiten
Schalters wird dann die Heizung eingeschaltet. Durch erneutes Betätigen des ersten
Schalters kann die Heizung wieder ausgeschaltet werden. Des weiteren ist vorgeschlagen
worden, für eine Zuschaltung mehrerer Heizbereiche einer Heizung ähnlich zu verfahren.
Dabei ist ein Schalter ein Freigabeschalter, während mit einem zweiten Schalter die
verschiedenen Heizbereiche nacheinander durchlaufend eingeschaltet werden können.
AUFGABE UND LÖSUNG
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die ein schnelles
und einfaches Schalten verschiedener Heizbereiche entsprechend dem Wunsch eines Benutzers
ermöglicht, vielseitig verwendbar, zuverlässig und einfach in der Herstellung ist.
[0004] Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche. Wenn bevorzugt die Steuermittel bei der Betätigung eines ersten
Schaltmittels einen diesem zugeordneten Heizbereich über wenigstens einen Leistungssteller
einstellen und bei Betätigung eines weiteren Schaltmittels einen diesem zugeordneten
Heizbereich über wenigstens einen Leistungssteller einstellen, können die Heizbereiche
direkt und ohne die Notwendigkeit einer mehrmaligen Betätigung eingestellt werden.
Zwischenliegende Heizbereiche können vorteilhaft (unter Einschluß derselben) übersprungen
werden.
[0005] Bevorzugt ist über die Steuermittel jedem Schaltmittel genau ein Heizbereich zugeordnet.
Eine Einstellung erfolgt vorzugsweise durch Leistungssteller, insbesondere jeweils
einen zugehörigen Leistungssteller. Auf diese Weise ist es möglich, mit nur einer
Betätigung eines Schaltmittels einen gewünschten Heizbereich direkt einzustellen,
was sowohl Aufwand als auch mögliche Fehlbetätigungen reduziert. Bevorzugt stellen
die Steuermittel den Heizbereich bei erstmaliger Betätigung eines Schaltmittels für
diesen Heizbereich ein.
[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, daß die Steuermittel bei
nochmaliger bzw. zweifacher Betätigung desselben Schaltmittels einen Teil der Heizbereiche,
vorzugsweise alle zugeschalteten Heizbereiche, abstellen. Bevorzugt findet hier zwischen
den beiden Betätigungen keine zwischenzeitliche Änderung der Beaufschlagung der Beheizbereiche
mit elektrischer Leistung und/oder Betätigung eines der Schaltmittel statt. Wurde
ein anderer Heizbereich eingestellt, so wird nun der neue, dem betätigten Schaltmittel
entsprechende, Heizbereich eingestellt.
[0007] Bevorzugt sind die Schaltmittel und/oder die Heizbereiche hierarchisch gegliedert,
insbesondere bietet sich eine Einstufung von niedrig bis hoch an. Alternativ sind
andere Gliederungen möglich, wenn auch dies die bevorzugte ist.
[0008] Eine Funktionsweise kann vorsehen, daß die Steuermittel bei Betätigung eines Schaltmittels
eines Heizbereiches in einer höheren Stufe als der momentan eingestellten Stufe auf
diese Stufe hochstellen. Dabei können darunterliegende Stufen abgestellt werden, bevorzugt
stellen die Steuermittel darunter liegende Stufen jedoch mit ein. Das bedeutet, daß
durch eine Betätigung eines bestimmten Schaltmittels deren Heizbereich sowie sämtliche
darunterliegenden Heizbereiche eingestellt oder eingeschaltet werden können.
[0009] Bei Betätigung eines Schaltmittels eines Heizbereichs einer niedrigeren Stufe als
der momentan eingestellten Stufe können die Steuermittel auf diese niedrigere Stufe
zurückstellen. Dabei wird es als günstig angesehen, wenn darüberliegende Stufen abgestellt
werden. Darunterliegende Stufen können eingestellt bleiben, siehe oben.
[0010] Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung, insbesondere bei Haushalts-Elektrowärmegeräten
wie Elektroherden, können die Heizbereiche räumlich bzw. flächig ausgedehnte Heizzonen
sein. Insbesondere sind sie als Zusatz-Heizzonen einer Grund-Heizzone der Heizung
zugeordnet, wobei sie vorzugsweise an die Grund-Heizzone angrenzen. Die Grund-Heizzone
kann von den Zusatz-Heizzonen im wesentlichen umgeben sein, entweder von jeder Zusatz-Heizzone
oder von mehreren bzw. deren Gesamtheit.
[0011] Eine mögliche hierarchische Ordnung der Heizbereiche in verschiedene Stufen kann
der räumlichen Zuordnung der Zusatz-Heizzonen zu der Grund-Heizzone entsprechen. Entsprechend
einer Möglichkeit steigen die Zusatz-Heizzonen in Abhängigkeit von ihrer Größe in
Stufen an, bevorzugt wird ein zunehmender Abstand von der Grund-Heizzone dem Anstieg
zugrunde gelegt.
[0012] Bei einer Ausführungsmöglichkeit der Erfindung kann eine Heizung eine in einem runden
Kochfeld eines Elektroherdes angeordnete Grund-Heizzone aufweisen, wobei die Zusatz-Heizzonen
eine Vergrößerung der beheizbaren Fläche bilden können, vorzugsweise als Erweiterung
an einer Seite angrenzen und/oder im wesentlichen die Grund-Heizzone umgeben. Möglich
ist dies beispielsweise bei einem Elektroherd mit vier Kochfeldern, von denen eines
konzentrisch größere beheizbare Kreisbereiche für besonders große Kochgefäße und eines
jeweils seitlich gegenüberliegend angesetzte Zusatz-Heizzonen für Bräter o. dgl. aufweisen
kann.
[0013] Ein Zusammenhang zwischen der Beheizung der Heizung sowie der Heizbereiche kann darin
bestehen, daß eine Leistung, mit der wenigstens eine der Zusatz-Heizzonen beaufschlagt
ist, an eine Leistungsbeaufschlagung der Grund-Heizzone angepaßt ist.
[0014] Somit ist es im obigen Fall möglich, bei einer auf eine bestimmte Kochleistung eingestellten
Grund-Heizzone die Zusatz-Heizzonen beim Einstellen ebenfalls mit dieser Kochleistung
zu beaufschlagen.
[0015] Als Alternative zu Zusatz-Heizzonen können die Heizbereiche unterschiedliche Leistungsstufen
der Heizung sein. Dabei sind die Leistungsstufen inbesondere ansteigend geordnet,
vorzugsweise von 0 bis maximal. Ein Ausführungsbeispiel dieses Erfindungsaspekts wäre
beispielsweise eine Heizung mit stufenweise einstellbarer Leistung sowie einer Anzahl
von Schaltmitteln, denen jeweils eine Leistungsstufe entspricht. Eine Einstellung
der gewünschten Leistungsstufe erfolgt in diesem Fall nicht wie beispielsweise bei
bekannten Elektroherden mit einem Drehknebel, sondern durch Betätigen des jeweiligen
Schaltmittels.
[0016] Jedem Schaltmittel können Anzeigemittel zugeordnet sein, vorzugsweise in räumlicher
Nähe zu den Schaltmitteln liegen. Die Steuermittel können die Anzeigemittel des jeweils
eingestellten Heizbereichs aktivieren, vorzugsweise nur die Anzeigemittel dieses Heizbereichs.
Die Anzeigemittel weiterer, evtl. eingestellter, Heizbereiche dieser Heizung werden
vorzugsweise nicht eingestellt. Als Anzeigemittel wird vorzugsweise bevorzugt eine
optische Anzeige verwendet, beispielsweise eine Leuchtanzeige, bevorzugt mit Glühbirnen
oder besonders bevorzugt mit Leuchtdioden realisiert.
[0017] Als Schaltmittel eignen sich Berührungsschalter, vorzugsweise auf kapazitiver Basis.
Vorzugsweise sind sie unter einer Abdeckung angebracht, beispielsweise einem Glaskeramikkochfeld.
Besonders bevorzugt sind Berührungsschalter mit einem räumlich ausgedehnten und in
sich flexiblen Sensorkörper, welcher raumformveränderlich ist. Berührungsschalter
dieser Art sind beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 197 06 168.0 beschrieben.
[0018] Als Leistungssteller können mechanische Schalter verwendet werden, vorzugsweise elektromechanische
Schalter. Geeignet sind beispielsweise Leistungsrelais.
[0019] Die Steuermittel können einen Mikroprozessor aufweisen, der vorzugsweise mit einem
Speicher für Betriebszustände und/oder Parameter verbunden ist oder ihn enthält. In
diesem Fall liefern die Schaltmittel ein Signal, daß ein Schaltvorgang ausgelöst wurde.
Der Mikroprozessor kann weitere Funktionen übernehmen. Ebenso ist es möglich, den
Schaltmitteln weitere Funktionen zuzuordnen, beispielsweise für eine Änderung der
Konfiguration der ganzen Einrichtung bzw. eines Elektro-Wärmegerätes.
[0020] Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung
und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder
zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung
und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige
Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung
der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter
diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
[0021] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher erläutert.
[0022] Die Zeichnung zeigt eine schematische Einrichtung zum Schalten einer Heizung mit
mehreren Heizzonen über einen mit zwei Berührungsschaltern verbundenen Mikroprozessor.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
[0023] Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung 11 zum Schalten einer
elektrischen Heizeinrichtung 12, welche beispielsweise ein Strahlheizkörper eines
Glaskeramikkochfeldes sein kann. Die Schalteinrichtung 11 weist als Schaltmittel einen
Berührungsschalter 14 und einen weiteren Berührungsschalter 16 auf. Dem ersten Berührungsschalter
14 ist eine optische Signalanzeige 15 zugeordnet, ebenso dem zweiten Berührungsschalter
16 eine zweite Signalanzeige 17.
[0024] Die Heizeinrichtung 12 weist, schematisch dargestellt, eine Grundheizzone 25, eine
erste Zusatz-Heizzone 27 sowie eine zweite Zusatz-Heizzone 29 auf. Im dargestellten
Beispiel umgeben die Zusatz-Heizzonen 27 und 29 die Grund-Heizzone 25 in etwa konzentrisch.
Möglich sind auch Ausgestaltungen, bei denen Zusatz-Heizzonen seitlich an eine Grund-Heizzone
anschließen. Ebenso sind Kombinationen von umgebenden und seitlich anschließenden
Zusatz-Heizzonen möglich. Dabei ist die Form der Heizzonen keineswegs auf im wesentlichen
runde Ausgestaltungen eingeschränkt.
[0025] Verbunden sind der erste und der zweite Berührungsschalter 14 und 16 mit Steuermitteln
in Form eines Mikroprozessors 19, ebenso die Anzeigen 15 und 17. Des weiteren ist
der Mikroprozessor 19 mit Eingabemitteln 20 verbunden, die in dem dargestellten Beispiel
zur Einstellung der Höhe der elektrischen Leistung, mit der die Heizeinrichtung 12
beaufschlagt wird, dienen.
[0026] Der Mikroprozessor 19 ist mit einem Leistungssteller 22 verbunden. Dieser Leistungssteller
22 besteht aus mehreren Schalteinheiten 23. Jede der beiden Zusatz-Heizzonen 27 und
29 weist eine eigene Schalteinheit 23 auf, mit denen sie mittels eines ersten Zusatz-Anschlusses
28 und eines zweiten Zusatz-Anschlusses 30 verbunden sind. Die Grund-Heizzone 25 ist
mit einem Anschluß 26 an eine eigene Schalteinheit 23 angeschlossen.
[0027] Die Schalteinheiten 23 des Leistungsstellers 22 können so ausgebildet sein, daß sämtliche
Heizzonen der Heizeinrichtung 12 mit derselben, einstellbaren Leistungshöhe beaufschlagt
werden. Dazu sind die Schalteinheiten 23 der ersten und der zweiten Zusatz-Heizzone
27 und 29 beispielsweise als einfache Ein/Aus-Schalter ausgebildet, während die Schalteinheit
23 der Grund-Heizzone 25 die Leistungshöhe für die gesamte Heizeinrichtung 12 bestimmt.
Sie kann beispielsweise als taktendes Leistungssteuergerät ausgeführt sein. Alternativ
ist es möglich, sämtliche Schalteinheiten 23 als derartige taktende Leistungssteuergeräte
auszuführen, um so die Leistungshöhe aller Heizzonen 25, 27 und 29 individuell einstellen
zu können.
[0028] Die Zeichnung zeigt demzufolge eine Heizeinrichtung 12 mit drei Heizbereichen. Nimmt
man die Grund-Heizzone 25 sowie die Eingabemittel 20 weg, erhält man eine nur über
die Berührungsschalter 14 und 16 einstellbare Heizeinrichtung mit den beiden Heizzonen
27 und 29. Das Zu- bzw. Abschalten der Heizzonen erfolgt hierbei wie oben beschrieben.
Über separate Eingabemittel kann die Höhe der Leistungsbeaufschlagung der jeweils
eingestellten Heizzonen 27 oder 29 bestimmt werden. Bei einer Heizeinrichtung mit
beispielsweise fünf Zusatz-Heizzonen wären fünf Berührungsschalter vorhanden.
[0029] Je nach Heizeinrichtung 12 können die Schalteinheiten 23 unterschiedlich ausgebildet
sein, beispielsweise als elektromechanische Schalter bzw. Leistungsrelais. Insbesondere
für Induktionsheizungen können Leistungselektronik-Bauelemente verwendet werden.
FUNKTION
[0030] Ein durch die Erfindung ermöglichter vorteilhafter Funktionsablauf bei einer beispielhaften
Verwendung in einer Kochstelle eines Elektroherdes kann folgendermaßen ablaufen. Über
die Eingabemittel 20 wird eine gewisse Leistungshöhe der Grund-Heizzone 25 eingestellt.
Übersteigt die Größe eines auf die Heizeinrichtung 12 gestellten Kochgefäßes die Größe
der Grund-Heizzone 25 erheblich, werden die Zusatz-Heizzonen 27 bzw. 29 benötigt.
Betätigt ein Benutzer den ersten Berührungsschalter 14, so leuchtet die erste optische
Signalanzeige 15 auf und der Mikroprozessor 19 löst die Schalteinheit 23 der ersten
Zusatz-Heizzone 27 aus. Über den Zusatz-Anschluß 28 ist diese dann ebenso wie die
Grund-Heizzone 25 mit einer Spannungsversorgung verbunden, wobei sie dieselbe Leistungshöhe
aufweisen. Auf diese Weise wurde die beheizte Fläche der Heizeinrichtung 12 erheblich
vergrößert.
[0031] Ist die einfach erweiterte Heizfläche der Heizeinrichtung 12 nicht ausreichend groß
für ein Kochgefäß, kann über den zweiten Berührungsschalter 16 auf gleiche Weise mittels
des Mikroprozessors 19 und der zugehörigen Schalteinheit 23 die zweite Zusatz-Heizzone
29 eingeschaltet werden. Nun sind alle drei Heizzonen 25, 27 und 29 der Heizeinrichtung
12 gleichgeschaltet. Dabei schaltet der Mikroprozessor 19 die zweite optische Signalanzeige
17 an, vorzugsweise die erste optische Signalanzeige 15 wieder aus.
[0032] Wird direkt zusätzlich zur Grund-Heizzone 25 der zweite Berührungsschalter 16 betätigt,
so stellt der Mikroprozessor 19 die erste Zusatz-Heizzone 27 und die zweite Zusatz-Heizzone
29 ein. Die zweite Signalanzeige 17 leuchtet auf. Daraus wird deutlich, daß durch
Betätigung jeweils eines Berührungsschalters direkt der zugehörige Schaltzustand der
Heizeinrichtung 12 eingestellt wird, ohne daß eine Annäherung in einzelnen Betätigungsstufen
nötig wäre.
[0033] Wird in dem Fall, daß beide Zusatz-Heizzonen 27 und 29 zugeschaltet sind, der zweite
Berührungsschalter 16 betätigt, stellt der Mikroprozessor 19 beide Zusatz-Heizzonen
ab, beide Signalanzeigen 15 und 17 erlischen und lediglich die Grund-Heizzone 25 bleibt
eingeschaltet. Wird dagegen aus dem eingangs genannten Zustand heraus der erste Berührungsschalter
14 betätigt, so wird auf dem diesem Schalter entsprechenden Zustand eingestellt. Das
bedeutet, daß sämtliche höheren Zusatz-Heizzonen, in diesem Fall die Zusatz-Heizzone
29, abgestellt werden. Die Signalanzeige 17 erlischt und die Signalanzeige 15 leuchtet
auf. Erneute Betätigung des ersten Berührungsschalters 14 schaltet auch die erste
Zusatz-Heizzone 27 ab.
ALTERNATIVES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
[0034] Gemäß der Erfindung können die Heizbereiche nicht nur vorstehend beschriebene räumliche
Heizzonen als Erweiterung einer Heizeinrichtung sein, sondern auch verschiedene Leistungsstufen,
insbesondere einer einzigen Heizung. Ähnlich wie oben beschrieben, kann dabei durch
Betätigen der entsprechenden Schaltmittel bzw. Berührungsschalter anstelle von flächigen
Heizzonen eine Heiz- bzw. Leistungsstufe eingestellt werden. Wenn man sich beispielsweise
die Heizeinrichtung 12 als eine einzige Heizung und die Heizzonen 25, 27 und 29 dementsprechend
als Stufen I, II und III, also ansteigende Leistungshöhen, vorstellt, so kann das
vorstehend beschriebene Funktionsschema direkt übernommen werden. Weitere Erläuterungen
können deswegen entfallen.
1. Einrichtung zum Schalten einer elektrischen Heizung (12) mit mindestens zwei Heizbereichen
(27, 29), die über wenigstens einen Leistungssteller (22) variabel mit elektrischer
Leistung beaufschlagbar ist, mit Steuermitteln (19) für den wenigstens einen Leistungssteller
und mit funktional voneinander getrennten Schaltmitteln (14, 16) zur Betätigung des
wenigstens einen Leistungsstellers über die Steuermittel, dadurch gekennzeichnet,
daß über die Steuermittel bei der Betätigung eines ersten Schaltmittels (14) ein diesem
zugeordneter Heizbereich (27) über wenigstens einen Leistungssteller einstellbar ist
und bei Betätigung eines weiteren Schaltmittels (16) ein diesem weiteren Schaltmittel
zugeordneter Heizbereich (29) über wenigstens einen Leistungssteller einstellbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einem Schaltmittel
(14, 16) über die Steuermittel (19) genau ein Heizbereich (27, 29) zugeordnet ist,
der insbesondere durch einen zugehörigen Leistungssteller (22) einstellbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (19)
bei erstmaliger Betätigung eines Schaltmittels (14, 16) direkt den diesem Schaltmittel
zugeordneten Heizbereich (27, 29) einstellen.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuermittel (19) bei nochmaliger Betätigung desselben Schaltmittels (14, 16), insbesondere
ohne zwischenzeitliche Änderung der Beaufschlagung der Heizbereiche (27, 29) und/oder
Betätigung eines der Schaltmittel, alle Heizbereiche abstellen.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltmittel (14, 16) und/oder die Heizbereiche (27, 29) hierarchisch gegliedert sind,
vorzugsweise in Stufen von niedrig bis hoch.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (19) bei
Betätigung eines Schaltmittels (14, 16) eines Heizbereichs (29) einer höheren Stufe
als der momentan eingestellten Stufe auf diese Stufe hochstellen, wobei sie vorzugsweise
darunterliegende Stufen einstellen.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (19)
bei Betätigung eines Schaltmittels (14, 16) eines Heizbereichs (27) einer niedrigeren
Stufe als der momentan eingestellten Stufe auf diese niedrigere Stufe zurückstellen,
wobei sie darüberliegende Stufen abstellen.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Heizbereiche (27, 29) räumlich ausgedehnte Heizzonen sind, insbesondere einer Grund-Heizzone
(25) der Heizung (12) zugeordnete Zusatz-Heizzonen sind, wobei sie vorzugsweise an
die Grund-Heizzone angrenzen, insbesondere die Grund-Heizzone im wesentlichen umgeben.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine hierarchische Ordnung
der Heizbereiche (27, 29) in Stufen der räumlichen Zuordnung der Zusatz-Heizzonen
zu der Grund-Heizzone (25) entspricht, wobei vorzugsweise die Stufen mit zunehmendem
Abstand von der Grund-Heizzone von niedrig bis hoch ansteigen.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistung, mit
der eine der Zusatz-Heizzonen (27, 29) beaufschlagt ist, an eine Leistungs-Beaufschlagung
der Grund-Heizzone (25) angepaßt ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbereiche
unterschiedliche Leistungsstufen der Heizung (12) sind, wobei die Leistungsstufen
insbesondere ansteigend geordnet sind, vorzugsweise von Null bis maximal.