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KR100873241B1 - 온도 센서 조립체와 복사식 전기 히터가 결합된 쿠킹 장치 - Google Patents

온도 센서 조립체와 복사식 전기 히터가 결합된 쿠킹 장치 Download PDF

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KR100873241B1
KR100873241B1 KR1020047000053A KR20047000053A KR100873241B1 KR 100873241 B1 KR100873241 B1 KR 100873241B1 KR 1020047000053 A KR1020047000053 A KR 1020047000053A KR 20047000053 A KR20047000053 A KR 20047000053A KR 100873241 B1 KR100873241 B1 KR 100873241B1
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South Korea
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cooking
temperature
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electrical
cooking apparatus
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KR1020047000053A
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피터라벤스크로프트 윌킨스
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세라마스피드 리미티드
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Abstract

복사식 전기 히터(2)가 쿠킹 플레이트 하부 및 그에 대한 위치로 배치되고 쿠킹 플레이트로부터 이격된 가열요소(14) 및 온도 센서 조립체가 결합된다.
온도 센서 조립체(26)는 히터(2) 내에 형성되고 가열요소(14) 위로 히터를 가로질러 부분적으로 연장되는 세라믹 재료의 빔(28)을 포함하고, 상기 빔이 쿠킹 플레이트(12)에 면하도록 배치된 평평한 상부 표면(32)과 가열요소로부터 직접복사에 노출되도록 배치된 하부표면(34)을 가지고, 상기 평평한 상부표면에는 쿠킹 플레이트의 온도함수로 변화하는 전기적 매개변수를 가지는 필름 또는 호일 형태의 전기적 요소가 형성된다.

Description

온도 센서 조립체와 복사식 전기 히터가 결합된 쿠킹 장치{COOKING APPARATUS INCORPORATING A RADIANT ELECTRIC HEATER AND A TEMPERATURE SENSOR ASSEMBLY}
본 발명은 온도 센서 조립체와 복사식 전기 히터가 결합된 쿠킹 장치에 관한 것으로 상기 히터는 유리-세라믹과 같은 쿠킹 플레이트 아래 위치에 배치된다. 특히, 본 발명은 온도함수로 변화하는 전기적 매개변수를 가지는 센서 요소가 제공되는 상기 장치에 관한 것이다.
복사식 전기 히터는 매우 잘 공지되어 있으며 특히 유리-세라믹 재료의 쿠킹 플레이트와 접촉 또는 그 아래에 제공되며, 통상 쿠킹 플레이트의 상부표면의 최대온도를 제한하기 위해 전기적 형태 또는 전자 기계적인 형태의 열센서를 가진 히터가 제공된다.
WO 제 95/16334 호는 비트로세라믹(vitroceramic) 표면으로부터 온도를 제어하도록 복사작용에 따른 1 차원 또는 2 차원 열전기 센서의 사용법을 기술하며, 상기 센서는 가열요소로부터 직접적인 복사 에너지를 보호할 수 있다.
US-A-4 103 275 호는 저항온도계의 저항을 측정할 수 있는 수단을 기술하며, 상기 저항온도계는 저항재료로서의 얇은 백금층과 캐리어로서 단열 포머(insulating former)로 구성되고, 백금층을 위한 상기 캐리어는 0-1000 ℃ 사이 범위를 초과하여 백금보다 더 큰 열팽창계수를 가진 재료로 제조된다.
현재의 기술에서, 온도 센서 탐지기는 가열요소와 쿠킹 플레이트의 하부 사이의 공간에 위치한다.
상기와 같은 배치의 단점은 온도 탐지기에 의해 얻어진 온도가 가열요소로부터의 직접복사에 영향을 받아 쿠킹 플레이트의 상부표면의 온도를 정확하게 반영하지 못한다는 데 있다. 탐지온도는 대개 쿠킹 플레이트의 상부온도의 해당 온도보다 높은 100-200℃ 정도이다. 결과적으로 센서 탐지기와 쿠킹 플레이트의 상부표면 사이의 두 온도 변화도 즉, 센서 탐지기와 쿠킹 플레이트 사이의 한 온도 변화도와 쿠킹 플레이트의 하부와 그 상부표면 사이의 다른 온도 변화도가 존재한다. 상기 온도변화도는 히터 파워 밀도에서 쿠킹 플레이트의 상부표면에 위치한 선택된 쿠킹 베젤에 의해 가해지는 열과 히터 온도 프로파일을 변화시킴에 따라 변화될 수 있다. 상기 쿠킹 베젤은 쿠킹 플레이트의 상부표면 온도에 영향을 받는다.
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상기와 같은 히터에서 사용되는 온도 센서는 프리셋 온도 값에서 가열요소의 에너지를 감소하도록 배치된다. 상기 프리셋 온도 값은 쿠킹 플레이트에 위치하는 쿠킹 베젤의 형태로 적재에 대한 비등 초래 상태 하에서 가열요소를 탈에너지화 시킬 가능성을 최소화하는 동안 쿠킹 플레이트의 허용가능한 최대 온도를 비정상 적재 상태요건(예를 들어, 쿠킹 베젤이 적재되지 않은, 비등건조, 쿠킹 플레이트 상의 오프셋 쿠킹 베젤, 비등상태가 되는 오목 베이스를 가진 쿠킹 베젤, 비등 초래 상태) 이하로 유지하는 중간값이다. 후자의 상태 하에서 가열요소의 반복된 스위칭은 비등시간이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.
전자 온도 센서가 사용되면, 발생하는 가열요소의 바람직하지 않은 스위칭 가능성이 제공된 '빠른 비등' 제어 세팅 내에 인텔리전트 제어 프로파일이 결합됨으로써 명확하게 감소된다. 이것은 비용이 많이 드는 인텔리전트하고, 통상 디지털인, 마이크로 프로세서 제어기의 사용을 필요로 한다.
온도 센서의 프리셋 온도 값의 허용오차 범위는 상술한 변수를 혼합함으로써 임계적이다. 전자기계적 온도 센서는 재료, 설계 및 제조기술에 의한 제한으로 인해 통상 50-60℃ 정도의 허용오차 범위를 가진다. 현재 이용가능한 전자 온도 센서는 더욱 낮은 허용오차범위를 보여주나 상기 장치들은 이들이 요구하는 제어회로와 함께 전자 기계적 온도 제어 시스템보다 비용이 많이 든다.
또한 상술한 변수들과 온도 변화도로 인해 상기 전자 온도 센서는 최대 온도 제어 장치로 사용될 때에만 유용하여 미리 설정된 온도값으로 열 요소를 탈에너지 하는 데에만 사용되게 된다. 상기 전자 온도 센서는 '닫힌 루프' 제어 온도 조절을 포함하는 요구된 쿠킹 임무 사이클에 따라 쿠킹 플레이트를 지원할 수 없다. 유리-세라믹 쿠킹 플레이트를 가지는 요리장치를 위한 현재의 온도 조절 시스템은 본질적으로 '열린 루프'이다. 상기 온도 조절 시스템은 쿠킹 베젤 재료 및 형태의 변수, 쿠킹 베젤 질량, 쿠킹 베젤 내의 음식물의 질량 및 열용량 그리고, 가장 중요하게 물의 증발에 따른 내용물의 가열 및 쿠킹 베젤과 같은 온도 변화도의 변화를 감안할 수 없다. 히터의 일정한 조절은 특히 낮은 세팅에서 사용자에게 요구된다.
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또한, 유리-세라믹 쿠킹 플레이트를위한 최대 작동온도는 재료 및 공정전개의 결과로 가까운 장래에 약 40℃까지 증가될 것이 기대된다. 온도증가의 목적은 가열요소의 스위칭 이전에 더 높은 온도에 도달될 가능성을 제공하여 비등 초래 상태 사이클 동안 히터의 탈에너지화 가능성을 줄이기 위한 것이다. 현재 이용가능한 온도 센서는 존재하는 센서요소와 엔클로저 재료에 의해 가해진 제한으로 인해 서비스하는 동안 만나게 되는 더 높은 최대 온도로 인한 저항을 위해 더욱 발전하여야 한다. 이는 센서시스템을 위한 비용이 더욱 증가되게 한다.
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본 발명의 목적은 상술한 문제점의 하나 또는 그 이상을 극복하거나 최소화하는 데 있다.
본 발명에 따라 복사식 전기 히터와 전자 제어 장치를 포함하는 쿠킹 장치가 제공되며, 상기 히터는 쿠킹 플레이트의 하부 및 대향되어 배치되고 쿠킹 플레이트와 온도 센서 조립체로부터 이격된 가열요소가 결합되며, 상기 온도 센서 조립체는 히터 내에 제공되고 가열요소 위로 히터를 가로질러 적어도 부분적으로 연장되는 세라믹 재료의 빔(beam)을 포함하며, 상기 빔은 가열요소로부터 직접복사로 노출되도록 배치되는 표면 아래와 쿠킹 플레이트에 면하도록 배치된 실질적으로 평평한 상부표면을 가지고, 상기 평평한 상부표면은 쿠킹 플레이트의 온도의 함수로 변화하는 전기적 매개변수를 가지는 전기적 요소가 제공되며, 상기 전기적 요소는 전자 제어 장치에 전기적 안내에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 전자 제어 장치는 상부표면 스위치 장치로부터 입력신호를 수용하고 및 빔의 상부표면상의 각각의 전기적 요소로부터 입력신호를 수용하며, 각각의 가열 요소가 상기 고정 임계치를 초과하는 온도에서 탈에너지화 하여 배치되도록, 상기 각각의 전기적 요소로부터의 입력신호들은 고정 임계온도를 가진 실패-안전 회로에 의해 처리된다.
온도 센서 조립체는 히터의 중심영역 내에 위치할 수 있다.
선택적으로, 상기 온도 센서 조립체는 히터 주위에서 히터로 한 단부영역에 고정될 수 있다. 상기 빔의 하나 이상의 단부영역은 히터 외부로 연장될 수 있다.
상기 경우, 빔은 빔의 한 단부영역을 고정수용하고 히터의 외부영역에 고정되는 브래킷에 의해 히터로 한 단부영역에서 고정될 수 있다. 상기 브래킷은 금속, 세라믹 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다.
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선택적으로, 상기 빔은 히터의 주위벽 내의 구멍을 통과하는 히터에 한 단부영역에서 고정될 수 있다. 상기 주위벽은 바운드 질석과 같은 강성의 재료를 포함할 수 있다.
단말 블록은 빔의 한 단부영역 또는 이에 인접하여 제공될 수 있다.
빔은 쿠킹 플레이트를 향해 편향하는 스프링으로 지지될 수 있다.
수동 제어 스위치 장치로부터 온 입력신호와 각 전기적 요소로부터 온 입력신호는 각 가열요소의 에너지화를 제어하기 위한 스위치 수단과 연결되는 아날로그 또는 디지털 형태의 신호 처리 회로에 의해 처리될 수 있다. 상기 신호 처리 회로는 수동 제어 스위치 장치의 위치로 감지된 온도를 비교하고 감지된 온도가 각각 수동 제어 스위치 장치에 의해 설정된 온도의 이하 또는 이상 인지에 따라 각 가열요소를 에너지화 또는 탈에너지화 하도록 배치될 수 있다.
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신호 처리 회로가 디지털 회로일 때 디지털 출력 드라이버에 의해 수동 제어 스위치 장치와 연결되고 아날로그-디지털 컨버터에 의한 각 전기적 요소와 연결되는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
신호 처리 회로가 아날로그 회로일 때 각 전기적 요소로부터 온 입력신호를 가진 수동 제어 스위치 장치로부터의 입력신호를 비교하고, 두 입력신호 사이의 차이에 비례하는 방법으로 각 가열요소의 에너지화를 제어하는 아날로그 신호 처리 집적 회로를 포함할 수 있다. 각 가열요소의 에너지화는 각 가열요소의 에너지화를 제어하도록 작동하는 고체상태 스위치 장치의 특정 제어요건으로 맞추어진 출력신호에 의해 제어될 수 있다.
각 가열요소는 닫힌 루프 방법으로 제어될 수 있다.
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빔의 상부표면은 쿠킹 플레이트와 접촉하거나 근접하도록 배치된다. 실질적으로 평평한 빔의 상부표면은 3.5 mm가 넘지 않는 거리로 쿠킹 플레이트에 면하도록 배치될 수 있다. 실질적으로 평평한 빔의 상부표면은 0.5-3.5mm 사이의 거리 또는 바람직하게는 0.5-2.0mm 사이의 거리로 쿠킹 플레이트에 면하도록 배치될 수 있다.
온도의 함수로 변하는 전기적 매개변수를 가지는 전기적 요소는 필름 또는 호일 형태일 수 있다. 필름 또는 호일 형태의 전기적 요소는 이들의 주변에서 히터에 고정되도록 사용된 빔의 한 단부영역으로 이들로부터 연장되는 필름 또는 호일형태의 전기 전도체를 가질 수 있다. 필름 또는 호일 형태의 전기적 요소는 온도의 함수로 변하는 전기 저항 요소를 포함할 수 있다. 상기 전기 저항 요소는 백금을 포함할 수 있다. 전기적 요소는 두꺼운 필름 형태일 수 있다.
유리 또는 세라믹과 같은 보호층은 전기적 요소 위에 형성될 수 있다.
열 복사 반사 재료 층이 빔의 상부표면에 형성될 수 있다.
상기 빔은 T 형상 또는 H 형상의 단면을 가짐으로써 구조적으로 강화될 수 있다.
상기 빔은 동석(steatite), 알루미나 또는 코디얼라이트(cordierite)를 포함할 수 있다.
각 가열요소를 가진 다수의 가열영역이 동심배치와 같이 히터내에 나란히 형성되어, 해당하는 다수의 전기적 요소가 빔이 실질적으로 평평한 상부표면에 형성되고, 각각의 전기적 요소가 해당 가열영역 내에 위치하여 이에 따라, 각 가열영역내의 쿠킹 플레이트의 온도가 감시될 수 있다.
다수의 가열영역 사이의 온도차는 다수의 전기적 요소와 협력하는 전자 제어 장치에 의해 결정될 수 있고, 쿠킹 플레이트 상의 쿠킹 베젤의 베이스의 곡률 또는 쿠킹 플레이트 상의 쿠킹 플레이트의 크기 또는 쿠킹 플레이트 상의 쿠킹 베젤의 위치 또는 그의 배치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 쿠킹 장치는 빔의 상부표면상에 예를 들어 필름 또는 호일과 같은 온도 감지 전기적 요소 또는 요소들이 쿠킹 플레이트를 향하거나 가열요소 또는 요소들로부터 직접복사에 노출되지 않는다는 점에서 바람직하다. 빔은 온도감지 요소 또는 요소들을 가열요소 또는 요소들로부터 보호한다.
온도 센서 조립체는 쿠킹 플레이트의 하부에 존재할 수 있고 이에 따라 온도센서 조립체와 쿠킹 플레이트의 하부 사이의 온도 변화도가 명확히 감소하도록 보장하도록 구성된다. 가열요소 또는 요소들과 온도 센서 조립체 사이의 거리가 증가됨으로써 센서 조립체 상의 가열요소 또는 요소들로부터의 직접복사영향이 감소한다.
쿠킹 플레이트와 온도 센서 조립체 사이의 낮은 온도차로 인해 상기 조립체는 도입되는 쿠킹 플레이트의 더 높은 최대온도에서 보다 신뢰성 있도록 만들어질 수 있다. 550-590℃의 현재 최대 온도에 비해 590-630℃의 평균 최대 온도가 유리-세라믹 쿠킹 플레이트에 도입된다.
본 발명의 다른 장점은 히터 시스템이 쿠킹 베젤과 함께 끓는 사이클 동안 가열요소 또는 요소들의 원치않는 스위칭이 발생하지 않고 자유로운 복사상태 하에서 더 낮은 쿠킹 플레이트 온도로 조절될 수 있다는 것이다. 자유로운 복사상태 하에서 더 낮은 쿠킹 플레이트 온도를 가지는 것은 상기 상태 하에서의 열손실을 줄이게 된다. 이에 따라 쿠킹 장치의 효율이 높아진다.
온도 센서 조립체와 쿠킹 플레이트 사이의 개선된 열적 연결은 낮은 비용의 전자 제어 기술을 사용하도록 하여 마이크로 제어기로 프로그램된 소프트웨어 기반의 알고리즘을 통해 적용된 특정한 고온 편위 프로파일에 필요성을 경감한다.
최대온도는 단일의 미리 설정된 조절점을 통해 제어될 수 있고, 저비용의 집적회로를 사용하여 아날로그 또는 디지털 기술을 이용하고 온도제한과 히터 에너지 조절기능을 결합한다.
또한, 히터 입력 에너지를 조절함으로써 쿠킹 플레이트 온도의 닫힌 루프 제어를 적용할 가능성이 있다. 쿠킹 플레이트 온도는 조절기 제어 시스템에 입력으로 적용될 수 있어, 더 일정하고 예측가능한 파워제어가 달성된다.
본 발명을 더욱 잘 이해하고 수행되는 효과를 더욱 명확하게 하기 위해, 하기 도면이 첨부된다.
도 1은 본 발명에 따라서, 온도 센서 조립체의 한 실시예로 제공되고 전자 제어 장치로 제공된 복사식 전기 히터를 포함하는 쿠킹 장치의 한 실시예를 도식적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 쿠킹 플레이트 밑의 도 1의 히터의 단면도이다.
도 3 및 4는 도 1의 히터 내에 형성되는 온도 센서 조립체의 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 5는 도 1의 히터 내의 온도 센서 조립체를 위한 선택적인 장착배치의 상세도이다.
도 6은 온도 센서 조립체가 결합되고 본 발명의 일부분으로 형성되는 복사식 전기 히터의 추가적인 실시예의 단면도이다.
도 7 및 8은 도 6의 히터 내에 형성된 온도 센서 조립체의 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 9는 온도 센서 조립체가 형성되고 이중 가열영역을 가지는 본 발명에 다른 복사식 전기 히터의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일부분을 형성하는 복사식 전기 히터로 사용되기 위한 온도 제어 장치의 실시예의 개략도이다.
도 1 및 2에 따르면, 복사식 전기 히터(2)는 내부에 미세모공의 열 및 전기 절연 재료와 같은 열 및 전기 절연 재료의 베이스(6)를 가지는 금속 접시 형상의 지지대(4)와 바운드 질석과 같은 열 및 전기 절연 재료인 주위벽(8)을 포함한다. 상기 주위벽(8)은 유리-세라믹 재료인 쿠킹 플레이트(12)의 하부(10)에 접촉하여 배치된다.
하나 이상의 복사식 전기 가열요소(14)는 히터 내에서 베이스(6)에 대해 지지된다. 상기 가열요소 또는 요소(14)들은 와이어, 리본, 호일 또는 요소 또는 이들의 조합체의 램프 형태와 같은 공지된 형태의 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다. 특히, 가열요소 또는 요소(14)들은 베이스 상에서 변부방향으로 지지된 하나 또는 그 이상의 주름진 리본 가열요소들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 가열요소(14)가 수동으로 작동되는 제어 스위치 장치가 형성된 전자 제어 장치(20)를 통하여 단말 블록(16)에 의해 연결된다. 상기 제어 스위치 장치(22)는 히터(2) 내의 하나 이상의 가열요소(14)를 위한 선택된 가열조절을 제공하도록 배치된 회전가능한 노브(knob)를 가진다.
쿠킹 플레이트(12)는 그 상부표면(25)상의 쿠킹 베젤(24)을 수용하도록 배치된다.
도 3 및 4에 상세히 도시된 온도 센서 조립체(26)는 히터(2) 내에 형성된다. 상기 온도 센서 조립체(26)는 히터의 주위에서 한 단부영역(30)에서 지지되고 위의 히터를 가로질러 부분적으로 연장되며 하나 이상의 가열요소(14) 위로부터 이격되는 세라믹 재료의 빔(28)을 포함한다. 상기 빔(28)은 이에 근접하거나 접촉하는 쿠킹 플레이트(12)의 하부(10)에 면하도록 배치된 실질적으로 평평한 상부표면(32)을 가진다. 상기 빔(28)의 상부표면(32)은 0.5 mm로 쿠킹 플레이트(12)의 하부(10)로부터 이격되나 3.5 mm를 넘지 않고 특히 2.0 mm 이하로 이격되는 것이 바람직하다.
삭제
상기 빔(28)은 동석(steatite), 알루미나(alumina) 또는 코디얼라이트(cordierite) 세라믹 재료를 적절히 포함하고 만곡 또는 분열 위험을 최소화하도록 구조적으로 강화된다. 상기 구조적 강화재는 도 3에 도시된 바와 같이 H 형상의 단면 또는 후술하는 도 7에 도시되는 T 형상의 단면의 빔(28)을 제공함으로써 적절하게 달성된다.
빔(28)은 하나 이상의 가열요소(14)로부터 직접복사(direct radiation)에 노출을 위해 배치된 하부표면(34)을 가진다. 빔의 하부표면(34)은 하나 이상의 가열요소(14)의 직접복사로부터 빔(28)에 의한 열의 흡수를 최소화하도록 은(silver)과 같은 열복사 반사 재료층이 형성될 수 있다.
빔(28)의 실질적으로 평평한 상부표면(32)은 쿠킹 플레이트(12)의 온도의 함수로 변화하는 전기적 매개변수를 가지는 필름 또는 호일 형태의 하나 이상의 전기적 요소(36)가 위에 형성된다. 상기 하나 이상의 전기적 요소(36)는 빔(28)의 단부영역(30)에서 단말 랜드(terminal land, 40)로 이들로부터 연장되는 필름 또는 호일 형태의 전기 전도체(38)를 가진다.
필름 또는 호일 형태의 하나 이상의 전기적 요소(36)는 온도의 함수로 전기적 저항이 변하는 하나 이상의 전기적 저항 요소를 가지는 것이 바람직하다. 상기 하나 이상의 전기적 저항 요소는 백금을 적절히 포함한다.
상기 하나 이상의 전기적 요소(36)와 리드(38)는 빔(28)의 상부표면(32)으로 스크린-프린팅 또는 발화로 적절히 형성되는 두꺼운 필름 형태이다.
유리 또는 세라믹과 같은 보호층(42)은 필름 또는 호일의 하나 이상의 전기적 요소(36) 위에 형성될 수 있다.
상기 빔(28)은 히터(2)의 접시 형상의 지지수단(4)의 주위벽(8)과 림 내의 구멍을 통하여 연장되도록 배치되어 빔(28)의 단부영역(30)이 히터(2)의 외부에 위치하도록 한다.
상기 빔(28)은 브래킷(44) 내의 홀(48)을 통과하는 나사형성 파스너(threaded fastnenr, 46)에 의해 접시 형상의 지지수단(4)의 림에 고정되고 빔(28)의 단부영역(30)에 고정되는 금속, 세라믹 또는 플라스틱 재료가 적절한 브래킷(44)에 의해 히터(2)에 고정된다. 브래킷(44)이 플라스틱 재료이면, 상기 빔(28)은 브래킷(44)으로 삽입 주조되는 그 단부영역(30)을 가질 수 있고, 브래킷(44)이 세라믹 재료이면, 도브테일 된(dovetailed) 상호연결이 이들 사이에 형성되도록 빔(28)의 단부영역(30)에 고정될 수 있다.
삭제
단말 블록(50)은 빔(28)의 단부영역(30)의 단말 랜드(40)에 리드(lead) 와이어(52)에 의해 연결되고 브래킷(44)에 적절히 고정된다. 빔의 단부영역(30)이 히터 외부에 위치하기 때문에 상기 리드 와이어(52)는 고온 저항능력을 가질 필요가 없고 구리와 같은 재료를 포함할 수 있다.
브래킷(44)이 플라스틱 또는 세라믹 재료를 포함하면, 단말 블록(50)은 이와 일체로 구성될 수 있다.
온도 센서 조립체(26)는 전기적 리드(54)에 의해 전자 제어 장치(20)에 전기적으로 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 히터(2)에 그 단부영역(30)에서 빔(28)을 고정하도록 형성된 브래킷(44) 대신 상기 빔(28)은 히터의 주위벽(8) 내에 형성된 보완형상의 구멍(56)에 고정된 그 단부영역(30)을 가진다. 특히 단단한 바운드 질석의 상기 주위벽(8)은 히터(2)에 빔을 안전하게 고정하도록 배치될 수 있다.
도 6,7 및 8은 T자 형상의 단면이 형성된 빔(28)이 쿠킹 플레이트(12)의 하부(10)에 대해 스프링 장착된 것을 제외하고 도 1-4와 유사한 선택적인 실시예를 도시한다. 상기 스프링을 장착함으로써 기계적 충격이 가해질 때 온도 센서 조립체(26) 또는 쿠킹 플레이트(12)에 기계적 손상을 줄이는 동안 쿠킹 플레이트(12)의 하부(10)와 빔(28)의 상부표면(32) 사이의 접촉을 허용한다.
상기 스프링 장착은 빔(28)의 단부영역(30)의 하부와 니켈-플레이트 스틸과 같은 금속인 단부 지지 브래킷 사이에 협동하는 하나 또는 그 이상의 코일 스프링(58)에 의해 달성된다. 스트럿(60)도 역시 히터(2)의 중심영역에 형성되고, 상기 스트럿(60)은 빔(28)으로부터 하부로, 베이스(6)와 금속 접시 형상의 지지수단(4) 내에 형성된 구멍을 통하여 그리고 접시 형상의 지지수단(4)에 고정된 금속 브래킷(62) 내에 형성된 구멍으로 연장된다. 코일 스프링(64)은 스트럿(60)과 금속 브래킷(62) 사이에서 협동하도록 배치된다.
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본 발명에 따라 구성된 복사식 전기 히터(2)는 온도 센서 조립체(26)가 쿠킹 플레이트(12)와 열적으로 밀접하게 연결되어 조립체와 쿠킹 플레이트(12) 하부 사이의 온도 변화도가 최소화되는 장점이 있다. 빔(28)의 상부표면(32)상의 필름 또는 호일 형상의 하나 이상의 온도 반응 전기적 요소(36)는 빔(28)의 두께에 의해 하나 이상의 가열요소(14)로부터 직접복사를 차례하고 하나 이상의 온도반응 전기적 요소(36)는 쿠킹 플레이트(12)의 온도에 주로 반응한다. 이것은 간단한 전자 제어 장치(20)가 사용될 수 있도록 한다.
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온도 센서 조립체(26)가 쿠킹 플레이트(12)에 근접하도록 하여 하나 이상의 가열요소(14)와 온도 센서 조립체(26) 사이의 거리를 증가시켜 이를 빔(28)의 하부 상의 반사층의 광학적 특성과 연계함으로써 온도 센서 조립체(26)의 온도 반응 전기적 요소(36) 상의 하나 이상의 가열요소(14)로부터 직접복사의 영향을 줄인다.
도 9를 참조하면, 복사식 전기 히터(2)는 다중 가열영역이 제공되는 것을 제외하고 도 1 및 2의 히터와 유사한 방법으로 형성된다. 도시된 바에 따라, 비록 둘이상의 것이 고려될 수 있지만, 가열영역(66, 68)이 제공된다. 상기 가열영역(66, 68)은 동심으로 배치되고 각각 하나 이상의 가열요소(14A, 14B)가 형성된다. 상기 가열영역(66)은 홀로 에너지가 가해지도록 배치되거나 가열영역(68)과 함께 배치된다.
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온도 센서 조립체(26A)는 필름 또는 호일 형태의 두 분리된 온도 응답 전기요소(36A, 36B)가 빔(38)의 상부표면(32)에 형성되는 것을 제외하고 온도 센서 조립체(26)를 위해 상술한 것과 같이 형성된다. 요소(36A)는 가열영역(66) 위의 쿠킹 플레이트의 영역의 온도를 감시하고, 요소(36B)는 가열영역(68) 위의 쿠킹 플레이트의 영역의 온도를 감시한다.
쿠킹 플레이트(66, 68)들 사이의 다른 온도변화는 히터 위의 쿠킹 플레이트 상에 위치한 쿠킹 베젤(도 2에 도시된 쿠킹 베젤과 같은)의 크기를 탐지하여 감시될 수 있다. 만약 내부 가열영역(66) 위와 비교하여 외부 가열영역(68) 위의 쿠킹 플레이트의 온도가 증가한다면 이것은 작은 쿠킹 베젤이 내부 가열영역(66) 위에 위치하나 두 가열영역(66, 68)을 가진다는 것을 나타낸다. 만약 두 가열영역(66, 68)이 과도하게 뜨거운 것을 감지되면, 이것은 두 영역(66, 68)이 쿠킹 베젤이 존재하지 않고 자유복사 상태하에서 에너지가 가해진다는 것을 나타낸다.
만약 내부 영역(66)위의 쿠킹 플레이트의 온도가 외부영역(68) 위에 비해 높은 것으로 탐지되면 이것은 구부러진 베이스를 가지는 쿠킹 베젤이 쿠킹 플레이트상에 위치한다는 것을 나타낸다.
도 10은 본 발명에서 사용되기 위한 전자 제어 장치(20)의 실시예를 도시한다. 상기 전자 제어 장치(20)는 온도 센서 조립체(26)의 필름 또는 호일 형태의 하나 이상의 온도 응답 요소(36)로부터 온 입력신호 및 수동 제어 스위치 장치로부터의 입력신호를 수용하도록 배치된다. 상기 온도 센서 조립체(26)로부터 온 입력신호는 온도를 위한 고정된 초기값을 가지는 실패-안전 회로(70)에 의해 처리되어 하나 이상의 가열요소(14)가 온도를 위한 상기 고정된 초기값 온도에서 중계되는 것과 같이 주 스위치(72)의 작동에 의해 탈에너지화 되도록 배치된다.
수동 제어 스위치 장치(22)로부터 온 입력신호와 온도 센서 조립체(26)로부터 온 입력신호는 하나 이상의 가열요소(14)의 에너지화를 제어하도록 트라이액(triac)과 같은 고체상태 제어 스위치(76)가 결합된 아날로그 또는 디지털 형태의 신호 처리 회로(74)에 의해 처리된다. 상기 신호 처리 회로(74)는, 수동 제어 스위치 장치(22)의 위치를 가진 센서 조립체(26)에 의해 감지된 온도를 비교하고, 감지된 온도가 수동 스위치 장치(22)에 의해 설정된 온도의 이하 또는 이상 인지에 따라 하나 이상의 가열요소(14)를 에너지화 또는 탈에너지화 하도록 배치된다.
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처리 회로(74)가 디지털 회로이면, 상기 처리 회로는 아날로그-디지털 컨버터에 의해 온도 센서 조립체(26)와 연결되고 디지털 출력 드라이버에 의해 수동 제어 스위치(22)와 연결되는 마이크로 프로세서로 적절하게 구성된다.
처리 회로(74)가 아날로그 회로이면, 온도 센서 조립체로부터 온 입력신호와 수동 제어 스위치 장치로부터 온 신호를 비교하고 두 입력신호 사이의 차이에 비례하는 방식으로 하나 이상의 가열요소(14)의 에너지화를 제어하는 아날로그 신호 처리에 적절한 집적회로를 포함한다. 하나 이상의 가열요소(14)의 에너지화는 고체상태 스위치(76)의 특정 제어요건으로 맞추어진 출력신호에 의해 제어된다.
따라서, 하나 이상의 가열요소는 공지된 닫힌 루프 제어 방법으로 제어될 수 있다.

Claims (39)

  1. 복사식 전기 히터(2)와 전자 제어 장치(20)를 포함하며, 상기 히터는 쿠킹 플레이트(12)에 대향하여 하부에 배열되고 온도 센서 조립체(26) 및 상기 쿠킹 플레이트로부터 이격된 가열요소(14)와 일체구성된 쿠킹 장치에 있어서,
    -상기 온도 센서 조립체가 히터(2) 내에 제공되고 가열요소(14) 위로 히터를 가로질러 부분적으로 연장되는 세라믹 재료의 빔(28)을 포함하며,
    -상기 빔이 쿠킹 플레이트(12)에 면하도록 배치된 평평한 상부표면(32)과 가열요소로부터 직접복사에 노출되도록 배치된 하부표면(34)을 가지고,
    -상기 평평한 상부표면이 쿠킹 플레이트의 온도의 함수로 변화하는 전기적 매개변수를 가지는 전기적 요소(36)가 위에 형성되며,
    -상기 전기적 요소(36)는 전기적 리드(54)에 의해 전자 제어 장치(20)에 전기적으로 연결되고,
    -상기 전자 제어 장치는 수동 제어 스위치 장치(22)로부터 온 입력신호뿐만 아니라 빔(28)의 상부표면상의 각각의 전기적 요소(36)로부터 온 입력신호를 수용하며,
    -각각의 전기적 요소로부터 온 입력신호들은 고정 임계치 온도를 가진 실패-안전 회로(70)에 의해 처리되어 상기 각각의 가열 요소(14)는 상기 고정 임계치를 초과하는 온도에서 탈에너지화 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 온도 센서 조립체(26)는 히터(2)의 중심영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 온도 센서 조립체(26)는 히터 주위의 하나 이상의 단부영역에서 히터(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 빔(28)의 하나 이상의 단부영역은 히터(2)의 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 빔(28)은 한 브래킷(44)에 의해 한 단부영역에서 히터(2)에 고정되며, 상기 브래킷(44)은 상기 히터의 외부영역에 고정되고 빔의 한 단부영역을 안정적으로 수용하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 브래킷(44)은 금속, 세라믹 및 플라스틱으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 빔(28)은 히터의 주위벽(8) 내의 구멍(56)을 안정적으로 통과함으로써 한 단부영역에서 히터(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 주위벽(8)은 강성의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 주위벽(8)은 바운드 질석을 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  10. 제 3 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 단말 블록(50)은 빔(28)의 한 단부영역에 또는 그에 인접하게 제공되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 빔(28)은 쿠킹 플레이트(12)를 향해 편향되는 스프링(58)으로 지지되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 수동 제어 스위치 장치(22)로부터 온 입력신호들과 각각의 전기적 요소(36)로부터 온 입력신호들은 각각의 가열요소(14)의 에너지화를 제어하기 위한 스위치 수단(76)과 연결되는 아날로그 또는 디지털 형태의 신호 처리 회로(74)에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 신호 처리 회로(74)는 수동 제어 스위치 장치(22)의 위치에 기초한 입력신호 및 각각의 전기적 요소(36)로부터 온 입력신호에 기초하여 감지된 온도를 비교하기 위해 배열되며, 상기 감지된 온도가 상기 수동 제어 스위치 장치에 의해 설정된 온도의 이하 또는 이상 인지에 따라 각각의 가열요소(14)를 에너지화 또는 탈에너지화 하기 위하여 배열되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 신호 처리 회로(74)는 마이크로 프로세서를 포함하는 디지털 회로이며, 상기 마이크로 프로세서는 아날로그-디지털 컨버터에 의해 각각의 전기적 요소(36)와 연결되고 디지털 출력 드라이버에 의해 수동 제어 스위치 장치(22)와 연결되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 신호 처리 회로(74)는 수동 제어 스위치 장치(22)로부터 온 입력신호들과 각각의 전기적 요소(36)로부터 온 입력신호들을 비교하는 아날로그 신호 집적회로이며, 상기 두 입력신호들 사이의 차이에 비례하는 방식으로 각각의 가열요소(14)의 에너지화를 제어하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 각 가열요소(14)의 에너지화는 각 가열요소의 에너지화를 제어하도록 작동하는 고체 상태 스위치 장치(76)의 특정 제어요건으로 맞추어진 출력신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 가열요소(14)는 닫힌 루프 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 빔(28)의 상부표면(32)은 쿠킹 플레이트(12)와 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 빔(28)의 상부표면(32)은 쿠킹 플레이트(12)에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 빔(28)의 평평한 상부표면(32)은 3.5 mm 이하의 거리에서 쿠킹 플레이트(12)와 면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 빔(28)의 평평한 상부표면(32)은 0.5-3.5 mm의 거리로 쿠킹 플레이트(12)와 면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 빔(28)의 평평한 상부표면(32)은 0.5-2.0 mm의 거리로 쿠킹 플레이트(12)와 면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  23. 제 1 항에 있어서, 온도의 함수로 변화하는 전기적 파라미터를 가진 전기적 요소(36)는 필름 또는 호일 형태로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 전기적 요소(36)는 빔(28)의 한 단부영역으로 연장되는 필름 또는 호일 형태로부터 선택된 전기 전도체를 가지는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  25. 제 23항 또는 제 24 항에 있어서, 전기적 요소(36)는 전기 저항 요소를 포함하며 그 전기 저항이 온도의 함수로 변화하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 전기 저항 요소는 백금을 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  27. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 전기적 요소(36)는 두꺼운 필름 형태인 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  28. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 보호층(42)은 전기적 요소(36) 위에 제공되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 보호층(42)은 유리와 세라믹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  30. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 열복사 반사 재료층은 빔(28)의 하부표면(34) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  31. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 빔(28)은 구조적으로 강화되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 빔(28)은 T자 또는 H자 형태의 횡단면을 가지는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  33. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 어느 한 항에 있어서, 빔(28)의 재료는 동석, 알루미나 및 코디얼라이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  34. 제 1 항에 있어서, 각 가열요소(14A, 14B)를 가진 복수의 가열영역(66, 68)은 히터(2) 내에 나란히 제공되고, 이에 상응하는 복수의 전기적 요소(36A, 36B)는 빔(28)의 평평한 상부표면(32) 상에 제공되며, 각 전기적 요소들은 이에 상응하는 가열영역 내에 위치하여 쿠킹 플레이트(12)의 온도가 측정될 수 있는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 복수의 가열영역(66, 68)은 동심배치로 제공되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서, 전자 제어 장치(20)는 복수의 전기적 요소(36A, 36B)들과 협력하는 복수의 가열영역(66, 68)들 사이의 온도차를 결정하기 위하여 제공되며, 상기 전자 제어 장치는 쿠킹 플레이트(12) 상의 쿠킹 베젤(24)의 배치, 쿠킹 플레이트(12) 상의 쿠킹 베잴(24)의 위치, 쿠킹 플레이트(12) 상의 쿠킹 베젤(24)의 크기 및 쿠킹 플레이트(12) 상의 쿠킹 베젤(24)의 베이스의 곡률 들중 하나 이상을 결정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
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