用于家用電器的在平面加熱器上的溫度測量的制作方法
【專利摘要】一種用于家用電器（H1）的平面加熱器（1）具有至少一涂覆在電絕緣的、具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)的絕緣層（103;12）上的帶狀的加熱導體（104），其中，在絕緣層（103;12）的與加熱導體（104）相同的面上涂覆至少一相對于至少一加熱導體（104）電絕緣的測量電極（4,5）。一種家用電器（H1），尤其是烹調(diào)設備，尤其是烹飪設備，具有至少一由至少一平面加熱器（11）和至少一溫度測量設施（K,A）組成的系統(tǒng)。
【專利說明】
用于家用電器的在平面加熱器上的溫度測量
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一個用于家用電器的平面加熱器，具有至少一涂覆在電絕緣的、具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)的絕緣層上的帶狀的加熱導體。
【背景技術】
[0002]為了確定沒有附加溫度傳感器的家用電器的平面加熱器上的溫度已知，確定在加熱導體與導電襯底之間的電容，它們通過電絕緣的、具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)的絕緣層相互隔開。在此缺陷是，在加熱導體與襯底之間(加熱導體的)電容的一個極施加電網(wǎng)電壓(例如230V)，另一極(襯底)連接在大地上。這對于測量技術提出一些要求:測量技術必需這樣設計尺寸，使得測量技術通過這個電位不會損傷。測量技術還必需按照有關的安全標準(例如EN60335)具有至少1000V的高壓強度。在加熱導體與大地之間的放電電流還不允許提高到許用極限值以上。按照EN60335-2-6(用于爐灶和烤爐)對于放電電流的極限為每千瓦功率1mA。這些要求可以避開，通過襯底相對于大地絕緣，但是由此需要“接觸保護”。這些要求也可以避開，通過測量技術可以斷開并且只變換地與加熱功率接通。兩種情況帶來明顯的費用，它帶來顯著的成本。
[0003]圖1以斜視圖示出這種平面加熱器101，其中板狀的金屬載體襯底102平面地敷設在電絕緣的絕緣層1 2的一面上。載體襯底1 2連接在大地GND上。圖2示出平面加熱器1I的橫剖面正視圖。在背離載體襯底102的絕緣層103的面上涂覆帶狀的、蜿蜒形延伸的層式加熱導體104。在層式加熱導體104上為了產(chǎn)生熱量可以施加電源電壓U。利用電容測量設施K測量電容器102，103，104的電容C，電容器的一個極對應于層式加熱導體104，其另一極對應于載體襯底102。絕緣層103對應于電容器102-104的電介質(zhì)，它具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)。為此電容測量設施K 一端電連接在層式加熱導體104上，另一端電連接在載體襯底102上。如果層式加熱導體104的溫度T變化，則絕緣層103的溫度也變化并由此其介電常數(shù)也變化。變化的介電常數(shù)引起電容器102-104的電容C(T)變化，這個變化能夠通過電容測量設施K測量。由此利用連接在電容測量設施K的輸出上的評價單元(或者Abb)能夠確定絕緣層103的溫度并由此以只微小直到可忽略的偏差也確定層式加熱導體104的溫度T。電容測量設施K和評價單元可以是溫度測量裝置的部件或者功能。
[0004]也已知利用測量加熱導體的電阻確定溫度，如果電阻與溫度有關。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是，至少部分地克服現(xiàn)有技術的缺陷并且尤其提供更好的可能性，用于在用于家用電器的平面加熱器上沒有附加溫度傳感器地測量溫度。
[0006]這個目的按照獨立權利要求的特征得以實現(xiàn)。由從屬權利要求尤其可以得到優(yōu)選的實施方式。
[0007]這個目的通過一個用于家用電器的平面加熱器得以實現(xiàn)，具有至少一涂覆在電絕緣的、具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)的絕緣層上的加熱導體，其中，在與加熱導體相同的絕緣層的面上涂覆至少一相對于至少一加熱導體電絕緣的測量電極。
[0008]這個目的也通過一個用于如上述權利要求中任一項所述的平面加熱器的溫度測量設施得以實現(xiàn)，該溫度測量設施具有或者是電容測量設施，其中，所述電容測量設施連接在至少一測量電極上。
[0009]兩個裝置能夠在平面加熱器上實現(xiàn)與溫度有關的電容測量，其中避免利用至少一加熱導體作為電容器一個極的缺陷。尤其所述電容測量設施與電源電壓絕緣。不存在關于放電電流或高壓強度方面的要求。此外至少一測量電極可以連接在電容測量設施上，該電容測量設施與加熱導體電絕緣，但是通過布置在絕緣層的同一面上可以這樣靠近至少一加熱導體地定位，使得能夠準確地確定溫度。
[0010]—個改進方案是，所述測量電極(包括測量配對電極)是無電壓的，用于通過特別簡單的器件實現(xiàn)準確的測量。
[0011]所述至少一加熱導體尤其具有至少一層式的加熱導體，例如厚層式加熱導體。這能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的結(jié)構方式和加熱導體與絕緣材料的固定連接。至少一加熱導體例如利用等尚子覆層涂覆。
[0012]所述至少一加熱導體尤其是金屬的加熱導體。但是所述至少一加熱導體也可以具有碳素納米管，CNT。所述至少一加熱導體也可以由導電陶瓷制成。所述至少一加熱導體還可以是搪瓷金屬襯底(PEMS)加熱導體。
[0013]所述至少一加熱導體尤其可以是帶狀加熱導體。這能夠?qū)崿F(xiàn)高度的加熱導體覆蓋率并且以簡單的方式實現(xiàn)多種形式的造型。
[0014]—個改進方案是，所述至少一加熱導體構造為蜿蜒形延伸的加熱導體。這能夠?qū)崿F(xiàn)特別高的加熱導體覆蓋率和平面均勻地加熱。蜿蜒形延伸的加熱導體尤其可以是一個加熱導體，其彎曲方向規(guī)則地變化。對此尤其可以理解為，在該加熱導體中直線的區(qū)段與例如U形彎曲的或者直線的連接段交替，由此至少兩個直線區(qū)段相互平行間隔地延伸。
[0015]所述絕緣層可以是封閉的或者無中斷的絕緣層，在其上涂覆至少一加熱導體。這易于加工，尤其因為所述加熱導體可以自由地定位在絕緣層上。這是一個對于節(jié)約絕緣材料有利的替代的擴展結(jié)構，所述絕緣層基本只位于至少一加熱導體下方，同時尤其比加熱導體略寬。這種絕緣層至少絕大部分一起具有至少一加熱導體的形狀。
[0016]所述測量電極(包括測量配對電極)可以由與加熱導體相同的材料制成，這易于加工。所述測量電極替代地可以由不同于加熱導體的材料制成，例如由其它材料，尤其是為了達到更準確的電容測量。
[0017]所述電容測量設施可以通過測量端子正好連接在測量電極上。所述電容測量設施為了組合地溫度測量可以替代地連接在平面加熱器的多個位置上并由此為了避免測量偏差可以通過測量端子并行地連接在多個測量電極上。
[0018]另一擴展結(jié)構是，所述測量電極是條狀或直帶狀的測量電極，該測量電極布置在加熱導體的兩個平行延伸的區(qū)段之間的部位里面。由此所述測量電極位于絕緣層的均勻加熱的部位上，這改善測量精度。所述加熱導體尤其可以是蜿蜒形延伸的加熱導體。
[0019]—擴展結(jié)構是，至少兩個測量電極存在于平面加熱器上并且所述電容測量設施接通在兩個測量電極之間。兩個測量電極也作為電容測量的極(作為測量電極或者說作為測量配對電極)，它們通過絕緣層相互分開。這個擴展結(jié)構能夠特別簡單地轉(zhuǎn)換。所述電容測量設施可以在每個測量端子上分別連接在測量電極上，即正好測量兩個測量電極作為極之間的電容，或者可以在至少一測量端子上連接在多于一個測量電極上，尤其至少兩個電并聯(lián)的測量電極上。
[0020]還有一擴展結(jié)構是，所述平面加熱器具有至少一利用絕緣層與至少一加熱導體并且與至少一測量電極隔開的測量配對電極。由此所述電容測量設施一端可以連接在至少一測量電極上，另一端連接在至少一與其利用絕緣層分開的測量配對電極上。所述電容測量設施也可以通過布置在絕緣層相反一面上的、尤其平放的電極測量絕緣層的電容。這可以提供特別準確的測量結(jié)果。至少一測量配對電極同樣相對于至少一加熱導體電絕緣。
[0021]此外一擴展結(jié)構是，至少一加熱導體通過絕緣層涂覆在平面的、導電的載體襯底上并且所述載體襯底作為測量配對電極。這給出特別穩(wěn)定的平面加熱器擴展結(jié)構。此外所述電容測量設施由此可以特別簡單地連接在測量配對電極上。所述載體襯底例如可以是金屬化層的襯底。
[0022]—擴展結(jié)構也是，所述絕緣層構造為電絕緣的載體襯底，例如由玻璃、玻璃陶瓷或者陶瓷，尤其是作為平板。這能夠?qū)崿F(xiàn)平面加熱器的其它應用可能性，例如當附加或替代地對于絕緣特性期望特殊的硬度、透明或者半透明等等。因此所述載體襯底可以作為絕緣層或者說作為通過電容測量設施測出的電容器的電介質(zhì)。
[0023]—改進方案是，所述加熱導體在存在電絕緣的載體襯底時直接平放在載體襯底上。這可以簡化加工，因為可以放棄特殊的絕緣層。
[0024]此外一擴展結(jié)構是，在背離加熱導體的電絕緣的載體襯底一面上布置至少一測量配對電極。由此可以以特別簡單且精確的方式檢測載體襯底的變化的介電常數(shù)。
[0025]在這里替代地也可以通過布置在載體襯底同一面上的測量電極確定電容。
[0026]—擴展結(jié)構還是，所述至少一加熱導體通過絕緣層涂覆在作為測量配對電極的平面的導電層的一面上，該層通過其另一面布置在電絕緣的載體襯底上。在這種情況下所述絕緣層作為電介質(zhì)，不是載體襯底。這具有優(yōu)點，有針對性地為了達到特別高的電容測量精度和/或?qū)τ谔貏e可靠的測量可以找到所述絕緣層的特性、例如其材料和/或厚度。
[0027]另一擴展結(jié)構是，在背離至少一加熱導體的電絕緣的載體襯底的面里面加入至少一導電的接觸元件，用于電接通放置在載體襯底這個面上的測量配對電極。所述測量配對電極也不是平面加熱器的固定的組成部分，而是與其可分開操作的、在其放置面上在接觸元件上導電的物體。該物體尤其可以是由家用電器的使用者一般可操作的物體，尤其是至少在載體襯底上導電的物體。該物體尤其可以是烹調(diào)容器，尤其是炊具。所述載體襯底尤其也可以作為用于電容的電介質(zhì)，其一個極通過至少一布置在載體襯底上的測量電極形成，其另一極通過作為測量配對電極的、放置在使用者一側(cè)的物體、尤其是烹調(diào)容器形成。利用接觸元件可以電接觸該物體并由此與電容測量設施連接。所述接觸元件以及其到電容測量設施的電連接導線相對于加熱導體電絕緣。
[0028]原則上所述溫度測量設施也可以是平面加熱器的一部分或者視為這種部件。尤其至少一測量(配對)電極不僅可以是平面加熱器的組合部分，而且可以是溫度測量設施的一部分。
[0029]所述目的也通過具有至少一由至少一如上所述的平面加熱器和至少一如上所述的溫度測量設施組成的系統(tǒng)的家用電器得以實現(xiàn)。
[0030]所述家用電器尤其可以是烹調(diào)設備，但是不限于此。如果所述家用電器是烹調(diào)設備，則所述平面加熱器例如可以在烤爐里面應用，例如作為上加熱器、下加熱器、環(huán)繞空氣加熱器、側(cè)壁加熱器、烤箱部件、加熱的附件等等。所述平面加熱器例如也可以作為加熱器用于在蒸汽烹調(diào)設備里面產(chǎn)生蒸汽。此外也能夠作為用于傳統(tǒng)的烹調(diào)區(qū)的烹調(diào)位置，但是也可以用于鐵板燒、保溫板、臺式燒烤等的嵌件。
[0031]所述平面加熱器也可以在其它形式的家用電器里面使用，例如在衣物護理設備(例如在洗衣機和/或干洗機)，在洗碗機(例如作為洗液加熱器)或者在小型家電中例如熱水壺、熱水器、咖啡機、燙發(fā)器、蛋糕機等等里面使用。
【附圖說明】
[0032]結(jié)合下面結(jié)合附圖詳細解釋的實施例簡述更清楚且更明確地理解本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點以及如何實現(xiàn)的形式和方式。在此為了清晰相同或功能相同的部件可以配有相同的附圖標記。
[0033]圖3以斜視圖示出按照第一實施例的本發(fā)明的平面加熱器，具有從屬的電容測量設施，
圖4以正視圖作為剖面圖示出平面加熱器的第一實施例，
圖5以斜視圖示出按照第二實施例的本發(fā)明的平面加熱器，具有從屬的電容測量設施， 圖6示出按照第二實施例的平面加熱器的替換電路和從屬的電容測量設施，
圖7以正視圖作為剖面圖示出平面加熱器的第三實施例，
圖8以正視圖作為剖面圖示出平面加熱器的第四實施例，
圖9以正視圖作為剖面圖示出平面加熱器的第五實施例。
【具體實施方式】
[0034]圖3以斜視圖示出按照第一實施例的本發(fā)明的平面加熱器I，具有從屬的在家用電器Hl里面或用于家用電器Hl的電容測量設施K。平面加熱器I類似于平面加熱器101地構造并且例如同樣具有板狀的金屬的載體襯底102，它在一個面上被電絕緣的絕緣層103平面地覆蓋。在背離載體襯底102的絕緣層103—面上同樣涂覆帶狀的、蜿蜒形延伸的層式加熱導體104，在其上為了產(chǎn)生熱量可以施加電源電壓U，例如230伏。圖4以正視圖作為橫剖面示出沿著層式加熱導體104的直線加熱導體段2的平面加熱器I。直線的加熱導體段2平行間隔地布置，其中相鄰的直線加熱導體段2在端部通過與其橫置的連接段3相互連接。
[0035]與平面加熱器101不同，平面加熱器I具有兩個帶狀的、直線的測量電極4，5，它們在絕緣層103上與層式加熱導體平行地分別布置在層式加熱導體104的兩個相鄰的直線加熱導體段2之間。測量電極4，5與層式加熱導體104電絕緣并且無電位或無電壓。測量電極4，5的材料可以對應于層式加熱導體104的材料，這允許簡化地加工，例如通過在相同的工作步驟里面涂覆，例如通過等離子淀積。測量電極4，5的材料也可以是不同于層式加熱導體104材料的、例如價格更有利的材料。測量電極4，5優(yōu)選由相同的材料制成并且最好也相同地構造。
[0036]電容測量設施K一端不僅連接在測量電極4上，而且連接在測量電極5上，另一端與連接在大地GND上的金屬載體襯底102連接。因此載體襯底102作為測量配對電極。測量電極4，5—起形成電容器器4,5,103,102的一個極4，5，這提高測量精度。但是原則上也可以只一個測量電極4或5連接在電容測量設施K上，或者如果存在，也能夠多于兩個測量電極一起連接在電容測量設施K的公共測量端子上，尤其電地并聯(lián)。因為絕緣層103具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)，因此電容器4，5，103，102的電容C(T)根據(jù)溫度變化，由此能夠確定絕緣層103里面或者加熱導體104上的溫度，例如利用評價單元A。評價單元A可以與電容測量設施K耦聯(lián)并且例如可以執(zhí)行中心控制設施的功能。評價單元A和電容測量設施K可以是溫度測量設施K，A的部件或者功能。因為測量電極4，5位于靠近層式加熱導體104，因此能夠?qū)崿F(xiàn)準確的溫度測量。
[0037]圖5以斜視圖示出按照第二實施例的本發(fā)明的平面加熱器I，具有從屬的在家用電器H2里面或用于家用電器H2的電容測量設施K。第二實施例的平面加熱器I和電容測量設施K具有與在第一實施例中相同的構造，但是不同地布線。圖6示出按照第二實施例的平面加熱器和從屬的電容測量設施K的替換電路圖。
[0038]現(xiàn)在電容測量設施K一端連接在測量電極4上，另一端連接在測量電極5上，它們分別形成電容器4，103，102以及5，103，102的極，具有載體襯底102作為公共的配對電極。在這里實現(xiàn)在測量電極4通過絕緣層102、載體襯底102并再一次通過絕緣層103到測量電極5之間的電容測量。由此也能夠?qū)崿F(xiàn)準確的溫度測量。此外電容測量設施K現(xiàn)在與供電電壓甚至電隔離。
[0039]圖7示出按照第三實施例的平面加熱器11，具有從屬的在家用電器H3里面或用于家用電器H3的電容測量設施K。平面加熱器11現(xiàn)在具有板狀的、電絕緣的載體襯底12，例如由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷制成。層式加熱導體104和測量電極4，5直接放在載體襯底12上。背離層式加熱導體104和測量電極4，5的載體襯底12的一面配有導電層、尤其金屬化層13，它作為測量配對電極。因此通過至少一測量電極4，5作為第一極、載體襯底12作為電介質(zhì)并且金屬化層13作為另一極形成電容器。因此電容測量設施K一端連接在至少一測量電極4，5上，另一端連接在金屬化層13上。所述金屬化層13可以連接在大地GND上。這個實施例具有特別簡單且結(jié)實的結(jié)構的優(yōu)點。
[0040]圖8示出按照第四實施例的平面加熱器21，具有從屬的在家用電器H4里面或用于家用電器H4的電容測量設施K。平面加熱器21具有板狀的、電絕緣的載體襯底12，例如由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷制成。這個載體襯底例如可以是家用電器H4的頂面或外側(cè)面，例如作為構造為烹調(diào)區(qū)的家用電器H4的烹調(diào)板。
[0041]與平面加熱器11不同，層式加熱導體104和測量電極4，5不是直接放在載體襯底12上，而是放在平面的絕緣層103上。為了提供測量配對電極，在載體襯底12與絕緣層103之間設置導電的中間層22，它例如可以等同于金屬化層13。中間層22可以連接在大地GND上。這個實施例的優(yōu)點是，載體襯底12的材料無需針對充分的溫度關系選擇。這提高了材料的選擇性，例如在強度、斷裂韌性、抵抗性、顏色等等方面。例如可以在良好的電容測量方面選擇絕緣層103。
[0042]圖9示出按照第五實施例的平面加熱器31，具有從屬的在家用電器H5里面或用于家用電器H5的電容測量設施K。平面加熱器31具有板狀的、電絕緣的載體襯底12，例如由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷制成。這個載體襯底例如可以是家用電器H5的頂面或外側(cè)面，例如作為構造為烹調(diào)區(qū)的家用電器H5的烹調(diào)板。
[0043]層式加熱導體104和測量電極4，5與在平面加熱器11中一樣直接放在載體襯底12上。但是測量配對電極不是平面加熱器31的部件。但是為了提供用于電容測量的測量配對電極，在背離層式加熱導體104和測量電極4，5的載體襯底12的頂面15里面表面平齊地加入至少一導電的接觸元件14，用于接通烹調(diào)容器G，例如鍋或平底鍋。在這個實施例中充分利用，烹調(diào)容器G大面積地平放在載體襯底12上并由此可以作為測量配對電極。因此電容測量設施K 一端連接在至少一測量電極4，5上，另一端連接在至少一接觸元件14上并由此也連接在烹調(diào)容器G上。
[0044]當然本發(fā)明不局限于所示的實施例。
[0045]關于測量電極和測量配對電極也可以理解為相反的電極。尤其一個電極可以不受限制地或者稱為測量電極，或者稱為測量配對電極。測量配對電極尤其可以按照傳統(tǒng)與大地連接。
[0046]關于“一”一般地可以理解為單數(shù)或者復數(shù)，尤其在“至少一”或者“一個或多個”等的意義上，只要沒有專門地排除這一點，例如通過表述“正好一個”等。
[0047]數(shù)量說明可以包括準確給出的數(shù)量，而且包括一般的誤差范圍，只要沒有專門地排除這一點。
[0048]附圖標記清單
1平面加熱器
2加熱導體段
3連接段
4測量電極
5測量電極
11平面加熱器
12載體襯底
13金屬化層
14接觸元件
15頂面
21平面加熱器
31平面加熱器 101平面加熱器 102載體襯底 103絕緣層 104層式加熱導體 A 評價單元 C 電容 G 烹調(diào)容器 GND 大地 Hl 家用電器 H2 家用電器 H3 家用電器H4家用電器
K電容測量設施
T溫度
U電源電壓。
【主權項】
1.一種用于家用電器邙1;!12;!13;!14;!15)的平面加熱器(1;11;21;31)，具有至少一涂覆在電絕緣的、具有可以根據(jù)溫度變化的介電常數(shù)的絕緣層(103; 12)上的帶狀的加熱導體(104)，其特征在于，在絕緣層(103; 12)的與加熱導體(104)相同的的面上涂覆至少一相對于至少一加熱導體(104)電絕緣的測量電極(4，5)。2.如權利要求1所述的平面加熱器(I;11; 21; 31)，其特征在于，所述測量電極(4，5)是條狀測量電極，該測量電極布置在加熱導體(104)的兩個平行延伸的區(qū)段(3)之間的部位里面。3.如上述權利要求中任一項所述的平面加熱器(I;11; 21 ;31)，其特征在于，所述平面加熱器(I; 11; 21; 31)具有至少一利用絕緣層(103; 12)與至少一加熱導體(104)并且與至少一測量電極(4，5)隔開的測量配對電極(102; 13; 22)。4.如權利要求3所述的平面加熱器(I)，其特征在于，至少一加熱導體(104)通過絕緣層(103; 12)涂覆在平面的、導電的載體襯底(102)上并且所述載體襯底(102)作為測量配對電極。5.如權利要求3所述的平面加熱器(11;21; 31)，其特征在于，所述絕緣層(103; 12)構造為電絕緣的載體襯底(12)。6.如權利要求5所述的平面加熱器(11)，其特征在于，在背離加熱導體(104)的電絕緣的載體襯底(12)—面上布置至少一測量配對電極(13)。7.如權利要求3所述的平面加熱器(21)，其特征在于，所述至少一加熱導體(104)通過絕緣層(103)涂覆在作為測量配對電極的平面的導電層(22)的一面上，該層(22)通過其另一面布置在電絕緣的載體襯底(12)上。8.如權利要求1或2所述的平面加熱器(31)，其特征在于，在背離至少一加熱導體(104)的載體襯底(12)的面里面加入至少一導電的接觸元件(14)，用于電接通放置在載體襯底這個側(cè)面上的測量配對電極(G)。9.一種用于如上述權利要求中任一項所述的平面加熱器(I;11，21; 31)的溫度測量設施(K，A)，該溫度測量設施(K，A)具有電容測量設施(K)，其特征在于，所述電容測量設施(K)連接在至少一測量電極(4，5)上。10.如權利要求9所述的溫度測量設施(K，A)，其特征在于，在所述平面加熱器(I;11，21; 31)上存在至少兩個測量電極(4，5)并且所述電容測量設施(K)接通在兩個測量電極(4，5)之間。11.如權利要求9所述的溫度測量設施(K，A)，其特征在于，所述電容測量設施(K)一端連接在至少一測量電極(4，5)上，另一端連接在至少一與其利用絕緣層(103)分開的測量配對電極(102)上。12.—種家用電器(H1-H5)，尤其是烹調(diào)設備，尤其是烹飪設備，具有至少一由至少一如權利要求1至8中任一項所述的平面加熱器(11，21; 31; 41; 51)和至少一如權利要求9至11中任一項所述的溫度測量設施(K，A)組成的系統(tǒng)。
【文檔編號】G05D23/20GK105934660SQ201580006678
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月21日
【發(fā)明人】A.丁克爾, S.馬青格, K.羅赫, P.沙勒
【申請人】Bsh家用電器有限公司