Kochfeld mit einer Glaskeramik-Kochfläche

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf ein Kochfeld, das entsprechend der Plattform-Technologie mit mindestens zwei Glaskeramikplatten mit unterschiedlichem spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ A, Typ B) als Kochfläche bestückbar ist, welche jeweils mindestens eine Kochzone aufweist, die von unten mittels eines Strahlungsheizkörpers in Verbindung mit einem justierten Temperaturbegrenzer, der die Oberseitentemperatur der Glaskeramikplatte auf einen Maximalwert begrenzt, beheizt wird.
Um für unterschiedliche Kochflächentypen mit Glaskeramikplatten unterschiedlicher IR-Transmission eine kostengünstige, variable und individuelle Anpassung der IR-Transmission bei Beibehaltung der Grenzwerttemperatureinstellung zu erzielen, sieht die Erfindung vor, dass die Glaskeramikplatte mit der Glaskeramik, welche den höheren spektralen IR-Transmissionsgrad besitzt (Typ A), zur Anpassung an die Glaskeramik mit dem niedrigeren spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ B), IR-absorbierende oder reflektierende Ausbildungen unter Beibehaltung der justierten Grenzwerttemperatur-Einstellung des eingesetzten Strahlungsheizkörpers aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Kochfeld, das entsprechend der Plattform-Technologie mit mindestens zwei Glaskeramikplatten mit unterschiedlichem spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ A, Typ B) als Kochfläche bestückbar ist, welche jeweils mindestens eine Kochzone aufweist, die von unten mittels eines Strahlungsheizkörpers in Verbindung mit einem justierten Temperaturbegrenzer, der die Oberseitentemperatur der Glaskeramikplatte auf einen Maximalwert begrenzt, beheizt wird.

[0002] Kochgeräte mit einer Kochfläche aus einer Glaskeramikplatte, sogenannte Kochfelder, sind seit vielen Jahren in unterschiedlichen Ausführungsformen im Markt. Diese Systeme gibt es als Einbaukochgeräte, als Auftischkochgeräte oder auch als freistehende eigenständige Herde. Sie weisen typischerweise mehrere Kochzonen, auch Kochstellen genannt, auf.
Als Beheizungen für diese Kochfelder werden überwiegend elektrische Strahlungsheizkörper eingesetzt. Die Energieübertragung von der Heizquelle durch die Glaskeramik hindurch zum Topfboden erfolgt durch Wärmestrahlung. Der Widerstandsdraht des Strahlungsheizkörpers erwärmt sich bis zu einer Temperatur von ca. 1300 K. Je nach Transmissionsgrad der Glaskeramikplatte geht ein bestimmter Teil der emittierten Strahlung von der Heizwendel direkt durch die Glaskeramik hindurch an den Topfboden oder bei nicht aufgestelltem Topf in die Umgebung der Kochstelle. Der übrige Teil der Strahlung wird in der Glaskeramik absorbiert und erwärmt die Glaskeramikplatte im Bereich der Kochstelle entsprechend.

[0003] Zu einem geringen Prozentsatz werden auch sogenannte Halogenheizkörper eingesetzt. Halogenheizkörper arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie die konventionellen Strahlungsheizkörper, allerdings ist in diesem Fall die Heizwendel in einem Quarzröhrchen mit Schutzgas umhüllt. Dieses Schutzgas verhindert einen Kontakt der Heizwendel mit Sauerstoff. Dadurch ist ein Betrieb der Heizwendel bis ca. 2400 K möglich.

[0004] Die unterschiedlichen Temperaturen der Heizwendel bei beiden Heizkörperarten haben ein unterschiedliches Strahlungsspektrum zur Folge. Der Anteil der Strahlung, die direkt durch die Glaskeramikplatte hindurch geht und der Anteil, der zur Eigenerwärmung der Kochstelle führt, ist also in beiden Fällen unterschiedlich. Bei gleicher Nennleistung des Heizkörpers geht also ein unterschiedlicher Anteil der Energie als Primärstrahlung direkt durch die Glaskeramikplatte hindurch bzw. wird von der Glaskeramik absorbiert und als Sekundärstrahlung an die Umgebung abgegeben.

[0005] Weiterentwicklungen von Kochgeräten haben dazu geführt, dass heute verschiedene Glaskeramiktypen mit unterschiedlichen Transmissionsverhalten eingesetzt werden. Aufgrund erforderlicher Produktdifferenzierung entsprechend der aus der Automobilbranche bekannten "Plattform-Technologie" setzen heute Kochgerätehersteller bei ein und derselben Basiskonstruktion Kochflächen mit unterschiedlichen Glaskeramiktypen ein. Der unterschiedliche Emissionsgrad der Strahlungsheizkörper und der unterschiedliche Transmissionsgrad der verschiedenen Glaskeramiktypen führt dazu, dass unter Einhaltung der bestehenden Sicherheitsnormen und gewünschter kürzester Ankochzeiten die verschiedenen Strahlungsheizkörper individuell auf die verwendete Glaskeramik einjustiert werden müssen. Die Justage des Heizkörpers erfolgt über einen Temperaturbegrenzer, der die Oberseitentemperatur der Kochfläche auf einen Maximalwert begrenzt. Diese Begrenzung ist erforderlich, um die Glaskeramik-Kochfläche vor Überhitzung zu schützen und zum anderen die Kochflächenumgebung, insbesondere bei einer Einbauküche die Rückwand und die Seitenwände einer Küchenzeile, auf eine maximal erlaubte Temperaturüberhöhung zu begrenzen. Die Anforderungen für die Umgebungstemperaturen an der Rückwand und den Seitenwänden in einer Küchenzeile sind dabei in einer Sicherheitsnorm festgeschrieben. Die EN 60335, Teil 1, Abschnitt 19 beschreibt eine Prüfung zur Ermittlung der Rückwand- und Seitenwandtemperatur in einer Küchenzeile. Bei dieser Prüfung ist eine maximale Temperaturerhöhung von 150 K zulässig. Die Grenzwerteinstellung des einzelnen Heizkörpers wird durch die Temperaturbelastbarkeit der verwendeten Glaskeramik bestimmt, kann aber auch durch die Begrenzung der Rückwand- oder Seitenwandtemperatur eingeschränkt werden.

[0006] Diese Problematik beim Einsatz unterschiedlicher Glaskeramiktypen lässt sich heute praktisch nur durch eine separate Lagerhaltung von Heizkörpern für die unterschiedlichen Glaskeramiktypen lösen, was der Plattform-Technik widerspricht und zudem einen hohen Lager- und Logistikaufwand bedeutet.

[0007] Zur Einhaltung bzw. Reduzierung der Umgebungstemperatur an Rück- und Seitenwänden des Kochfeldes wurde in der DE 10 2004 023 847 A1 vorgeschlagen, die Unterseite der Glaskeramik-Kochfläche mit Linsen oder Prismen so auszugestalten, dass die von der Heizwendel direkt durch die Glaskeramik hindurchgehende Primärstrahlung mehr im Bereich der Kochzone fokussiert bleibt und damit die Temperaturerhöhung der Anstellwände reduziert wird. Die Fokussierung der Primärstrahlung soll durch eine komplexe Ausgestaltung der Glaskeramikunterseite erfolgen. Es wird beispielsweise vorgeschlagen, im Bereich der jeweiligen Kochzonen eine Strukturierung in Form einer Fresnellinse auf der Glaskeramikplattenunterseite vorzunehmen. Des weiteren wird eine Art parallele Prismenstruktur beschrieben, die in der Form natürlich nur in eine Richtung wirken kann. Entweder zur Rückwand oder zur Seitenwand, aber nicht in beide Richtungen gleichermaßen. Kochfelder unterscheiden sich jedoch heute in einer Vielzahl von unterschiedlichen Außengeometrien und unterschiedlichen Heizkörperbestückungen. Die Anordnung der Heizkörper und die Auswahl der Heizkörpergrößen ist heute nahezu beliebig. Die vorgeschlagene Ausgestaltung der Kochflächenunterseite mit festgelegten Positionen der Heizkörper ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht darstellbar, da für jede Heizkörperbestückung individuelle Formwalzen am heißen Glasband des zu keramisierenden Grünglases erforderlich wären und in den nachfolgenden Prozeßschritten das Produkt nicht mehr variiert werden kann. Ein weiterer Nachteil bei einer ganzflächigen Unterseitenstrukturierung mit beispielsweise eingewalzten Prismen oder Fresnellinsen ist, dass eine gewünschte Durchsicht in Teilbereichen der Kochfläche für Displayanzeigen oder dergleichen nicht möglich ist.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs bezeichnete Glaskeramik-Kochfläche so auszubilden, dass mit Glaskeramikplatten unterschiedlicher IR-Transmission eine kostengünstige, variable und individuelle Anpassung der IR-Transmission möglich ist, um beispielsweise eine Austauschbarkeit einer Glaskeramik-Kochfläche Typ A zu einer Glaskeramik-Kochfläche Typ B mit unterschiedlicher Transmission des Glaskeramikmaterials zu ermöglichen, bei Beibehaltung der Grenzwerttemperatur-Einstellung des verwendeten Heizkörpers bzw. bei Beibehaltung der maximalen Umgebungstemperaturen.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Kochfeld, das entsprechend der Plattform-Technologie mit mindestens zwei Glaskeramikplatten mit unterschiedlichem spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ A, Typ B) als Kochfläche bestückbar ist, welche jeweils mindestens eine Kochzone aufweist, die von unten mittels eines Strahlungsheizkörpers in Verbindung mit einem justierten Temperaturbegrenzer, der die Oberseitentemperatur der Glaskeramikplatte auf einen Maximalwert begrenzt, beheizt wird gemäß der Erfindung dadurch, dass die Glaskeramikplatte mit der Glaskeramik, welche den höheren spektralen IR-Transmissionsgrad besitzt (Typ A), zur Anpassung an die Glaskeramik mit dem niedrigeren spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ B), IR-absorbierende oder reflektierende Ausbildungen unter Beibehaltung der justierten Grenzwerttemperatur-Einstellung des eingesetzten Strahlungsheizkörpers aufweist.

[0010] Durch die Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, für unterschiedliche Kochflächentypen mit Glaskeramikplatten unterschiedlicher IR-Transmission eine Anpassung der IR-Transmission zu erzielen, unter Beibehaltung der aufwändig justierten Grenzwerttemperatur-Einstellung des verwendeten Heizkörpers bzw. bei Beibehaltung der maximalen Umgebungstemperaturen.

[0011] In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Anpassung in überraschend einfacher Weise dadurch gelöst, dass IR-absorbierende oder reflektierende Beschichtungen auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite der Kochfläche ganzflächig oder in strukturierten Rasterungen aufgebracht sind. Bei diesem Vorgehen wird die Herstellung der Rohglasscheibe nicht beeinflusst und sie ist auch hinsichtlich der Anpassung der Transmission noch nicht "individualisiert". Entsprechend der für das Kochgerät bestimmten Kochflächengröße und Heizkörperkonfiguration kann die Beschichtung der Oberseite bzw. der Unterseite in Form der bekannten Beschichtungstechniken erfolgen. Für die Oberseitenbeschichtung der Kochfläche hat sich das Siebdruckverfahren als Standarddruckverfahren durchgesetzt. Für die Unterseite ist ebenfalls eine Siebdruckbeschichtung möglich. Grundsätzlich sind aber auch Sprühverfahren, Sputtertechniken oder dergleichen vorstellbar.
Ein wesentlicher Vorteil der Siebdrucktechnik ist die einfache Aufbringung von speziellen Dekorrastern, Kochzonenmarkierungen oder festgelegten Belegungsgraden zur Erreichung bestimmter Transmissionswerte.

[0012] Eine weitere Möglichkeit zur gezielten Anpassung der IR-Transmissiön bzw. Reduzierung von Seitenwandtemperaturen in Küchenzeilen besteht darin, eine Aufrauung der Kochflächenunterseite vorzusehen. Die Aufrauung vergrößert die Oberfläche und erzeugt eine diffuse Reflektion. Die Aufrauung könnte bereits mit einer entsprechend ausgeführten Unterseitenwalze im Glasband während der Rohglasherstellung eingeprägt werden oder später durch bspw. Sandstrahlen aufgebracht werden. Im letzteren Fall könnten durch Einsatz entsprechender Masken/Schablonen auch gezielt ursprünglich glatte Unterseitenbereiche erhalten bleiben und für Signalanzeigen und Displays genutzt werden, was entsprechend auch für das Bedrucken gilt.

[0013] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet sowie ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.

[0014] Anhand der Patentzeichnung soll die Erfindung nunmehr näher beschrieben werden.

Es zeigen:

[0015] 

Fig. 1

ein Diagramm mit dem wellenlängenabhängigen Verlauf der Transmission von zwei unterschiedlichen Glaskeramik-Typen 1 und 2 sowie die spektrale Emissionskurve eines Bandheizkörpers mit einer Strahlertemperatur von 1.300 K,

Fig. 2

ein Diagramm entsprechend Fig. 1, jedoch in Verbindung mit der Emissionskurve eines Halogen-Heizkörpers mit einer Strahlertemperatur von 2.400 K,

Fig. 3

ein Diagramm entsprechend Fig. 1 mit dem wellenlängenabhängigen Verlauf der Transmission der Glaskeramik Typ 1 bei unterschiedlichen vollflächig aufgebrachten Emailfarben a, b, c und

Fig. 4

eine Draufsicht auf ein Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte, die vier Kochzonen aufweist, welche mit einer IR-absorbierenden Emailfarbe dekoriert sind, und zwar mit einem angepassten Belegungsgrad..

[0016] Die Fig. 1 zeigt die Emissionskurve eines Bandheizkörpers mit einer Strahlertemperatur von 1300 K und die Transmission von zwei beispielhaften Glaskeramiktypen Typ 1 und Typ 2. Der Bandheizkörper hat sein Strahlungsmaximum bei 2200 nm. Die Glaskeramik Typ 1 hat an dieser Stelle eine Transmission von ca. 83 % und die Glaskeramik Typ 2 von ca. 78 %. Die Idee der Erfindung ist es nun, die Transmission des Glaskeramik Typ 1 durch eine geeignete Beschichtung oder alternativ durch eine Aufrauung im Bereich der Kochzonen soweit herabzusetzen, dass sie der Transmission von Glaskeramik Typ 2 entspricht und somit eine Austauschbarkeit der Kochflächen ohne Veränderung der Grenzwertjustage oder ohne Änderung der Umgebungstemperatur erfolgen kann. Zur Verwendung der Oberflächengestaltung und Kennzeichnung der Kochzonen werden angepasste Emailfarben in unterschiedlichen Farbtönen, d.h. mit unterschiedlichem Absorptionsvermögen und in unterschiedlichen Belegungsgraden eingesetzt. Laborversuche haben nun gezeigt, dass ein vollflächiges Auftragen dieser Emailfarben abhängig vom eingesetzten Farbtyp eine Reduzierung der Transmission bis ca. 50 % erzeugen kann. Durch Aufrasterung der Bedruckung und Wahl der Farbe mit unterschiedlichem Transmissionsgrad kann die Gesamttransmission der Kochfläche von Glaskeramik Typ 1 auf die Transmission von Glaskeramik Typ 2 eingestellt werden.

[0017] Der gleiche Effekt lässt sich erzielen durch eine teiltransparente oder reflektierende Beschichtung auf der Unterseite. Edelmetallbeschichtungen (Lüsterfarben) bestehend aus Gold-, Platin- und Palladium-Anteilen reflektieren beispielsweise die Heizkörperstrahlung nahezu zu 100 %. In diesem Fall ist eine Aufrasterung und die Festlegung eines bestimmten Belegungsgrades im Bereich der Kochzone erforderlich, um den Transmissionsgrad den Kochflächen anzupassen.

[0018] Versuche haben auch gezeigt, dass eine SnO₂-Beschichtung auf der Unterseite den gleichen Effekt erzielen kann. Bei Verwendung dieser Beschichtung ist eine Anpassung der IR-Transmission ebenfalls durch eine Rasterung der Beschichtung möglich. Versuche haben aber auch gezeigt, dass eine Veränderung der Beschichtungsdicke in gleicher Weise eine Anpassung der Transmissionen ermöglicht.

[0019] Selbstverständlich kann man dieses Prinzip auch einsetzen, um generell das Problem der zu hohen Rückwand- oder Seitenwandtemperatur in den Griff zu bekommen. Bei gegebenen Kochsystemen kann bedingt durch die gewählte Heizkörperbestückung oder Heizkörperleistung die Rückwandtemperatur grenzwertig oder bereits überschritten sein. Auch in diesen Fällen ist durch eine gezielte Rasterung und Verwendung einer der vorbeschriebenen Beschichtungsmöglichkeiten eine Reduzierung der Wandtemperaturen möglich.

[0020] Die Fig. 2 zeigt in einem Diagramm entsprechend Fig. 1 die Emissionskurve eines Halogenheizkörpers mit einer Strahlertemperatur von 2400 K, bei der das Strahlungsmaximum bei ca. 1200 nm liegt. Da die von der Emissionskurve geschnittenen Flächen der Transmissionskurven von Glaskeramik Typ 1 und 2 unterschiedlich zu denen bei Verwendung des Bandheizkörpers nach Fig. 1 sind, ist auch mit einem unterschiedlichen Anteil Primärstrahlung zu rechnen. Hier ist eine leicht modifizierte Rasterung bzw. Belegungsdichte gegenüber dem Bandheizkörper zu wählen, um eine 100%ige Austauschbarkeit zu erreichen.

[0021] Die Fig. 3 zeigt nochmals in einem Diagramm entsprechend Fig. 1 beispielhaft die Transmissionskurve der Glaskeramik Typ 1 und die Reduzierung der Transmission durch unterschiedliche vollflächig aufgebrachte Emailfarben (Kurven a, b, c). Die deutliche Reduzierung der Transmission insbesondere bei den Verläufen von c und b zeigt auf, dass auch bezüglich Dekorrasterung bzw. Flächenbelegung ein großer Spielraum gegeben ist, um eine Anpassung zwischen den Glaskeramiken vorzunehmen.

[0022] Bei Verwendung einer metallischen Unterseitenbeschichtung mit nahezu 100 % Reflektionsgrad ist die Variationsbreite sogar noch größer. Des weiteren ist auch eine Kombination der Beschichtung der Unterseite und der Oberseite in unterschiedlichen Rasterungen vorstellbar.

[0023] Die Fig. 4 zeigt in einer schematischen Draufsicht-Darstellung ein Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte 1, die vier Kochzonen 2 aufweist. Die verwendete Glaskeramik soll einen iR-Transmissionsgrad von x % haben. Zur Anpassung an eine Glaskeramikplatte mit einem Transmissionsgrad < x % sind die Kochzonen mit einer temperaturbeständigen IR-absorbierenden Farbe, insbesondere einer Emailfarbe aus Glasfluss und Pigmenten, mit einem vorgegebenen Belegungsgrad dekoriert, derart, dass über das Absorptionsvermögen der jeweiligen Farbe und dem Belegungsgrad die IR-Transmission im gewünschten Maße kompensierend herabgesetzt wird.

Ansprüche

1. Kochfeld, das entsprechend der Plattform-Technologie mit mindestens zwei Glaskeramikplatten mit unterschiedlichem spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ A, Typ B) als Kochfläche bestückbar ist, welche jeweils mindestens eine Kochzone aufweist, die von unten mittels eines Strahlungsheizkörpers in Verbindung mit einem justierten Temperaturbegrenzer, der die Oberseitentemperatur der Glaskeramikplatte auf einen Maximalwert begrenzt, beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramikplatte mit der Glaskeramik, welche den höheren spektralen IR-Transmissionsgrad besitzt (Typ A), zur Anpassung an die Glaskeramik mit dem niedrigeren spektralen IR-Transmissionsgrad (Typ B), IR-absorbierende oder reflektierende Ausbildungen unter Beibehaltung der justierten Grenzwerttemperatur-Einstellung des eingesetzten Strahlungsheizkörpers aufweist.

2. Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramikplatte mindestens eine IR-absorbierende oder reflektierende Beschichtung aufweist.

3. Kochfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ganzflächig aufgebracht ist.

4. Kochfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in strukturierten Rasterungen aufgebracht ist.

5. Kochfeld nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite der Glaskeramikplatte aufgebracht ist.

6. Kochfeld nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Siebdruck aufgebracht ist.

7. Kochfeld nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer oberseitigen Schicht aus einer Emailfarbe besteht.

8. Kochfeld nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer unterseitigen Schicht aus einer Lüsterfarbe mit Gold-, und/oder Platin und/oder Palladium-Anteilen besteht.

9. Kochfeld nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer unterseitigen SnO₂-Beschichtung besteht.

10. Kochfeld nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die SnO₂-Beschichtung eine vorgegebene, die Anpassung an den IR-Transmissionsgrad bewirkende Dicke besitzt.

11. Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramikplatte mindestens eine unterseitige IR-reflektierende Aufrauung aufweist.

Zeichnung