ES2247511T3 - Aparato y metodo para controlar un equipo calentador electrico. - Google Patents
Aparato y metodo para controlar un equipo calentador electrico.Info
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Abstract
Método para evitar temperaturas inaceptablemente elevadas en una pared adyacente a un aparato de cocción, que comprende: una placa vitrocerámica (12, 112) que presenta una superficie superior prevista para recibir un recipiente de cocción (42, 136A, 136B) y una superficie inferior; un calentador eléctrico radiante (10, 110) dispuesta en la superficie inferior de una placa de cocción vitrocerámica (12, 112); y un aparato de control electrónico, que incluye: un sensor de temperatura (24, 140) para realizar un seguimiento de la temperatura en la placa de cocción o cerca de la misma, sensor que proporciona una salida eléctrica que es función de la temperatura; y medios de control (30, 142) conectados al sensor de temperatura y al calentador, para controlar la energización del calentador a partir de la fuente de alimentación (28, 134), estando los medios de control previstos y dispuestos para energizar el calentador en una pluralidad de niveles de potencia seleccionables por el usuario, incluyendo un nivel de potencia máxima, caracterizado porque los medios de control (30, 142) se encuentran previsto para que, cuando el calentador (10, 110) se energiza a nivel máximo de potencia, con el fin de evitar temperaturas inaceptablemente elevadas de la pared adyacente al aparato de cocción, el calentador se energiza para calentar la placa de cocción (12, 112) hasta una primera temperatura durante un periodo inicial prefijado de 20 a 50 minutos y seguidamente se energiza para calentar la placa de cocción hasta una segunda temperatura, inferior a la primera temperatura.
Description
Aparato y método para controlar un equipo
calentador eléctrico.
La presente invención se refiere a un método para
evitar temperaturas inaceptablemente elevadas en una pared adyacente
a un aparato de cocción.
Cuando un calentador eléctrico radiante funciona
por debajo de una placa de cocción vitrocerámica con el fin de
calentar un recipiente de cocción situado sobre una superficie
superior de la placa de cocción, la superficie inferior de ésta se
calienta por radiación directa del calentador y el calor se
transfiere a través de la placa de cocción al recipiente de cocción
situado sobre la superficie superior. En condiciones de radiación
libre, es decir sin que haya ningún recipiente de cocción sobre la
placa de cocción, los calentadores radiantes en un aparato de
cocción vitrocerámica transmitirán calor a una pared posterior, por
ejemplo a una pared de una cocina, y a cualquier pared lateral
contigua a la placa vitrocerámica. Los límites de temperatura para
la pared posterior y para cualquier pared lateral se especifican en
la norma europea de seguridad EN60335.
Además, con el fin de evitar que se produzca daño
térmico a la placa de cocción, debe controlarse la temperatura,
particularmente de la superficie inferior. Con el fin de controlar
la temperatura de la superficie inferior de la placa de cocción
vitrocerámica, se proporcionan limitadores de temperatura en los
calentadores para desenergizar los calentadores hasta una
temperatura prefijada. Estos limitadores, que de manera general han
sido de construcción electromecánica, se ajusta para responder a la
temperatura de la superficie superior de la placa de cocción.
Como precaución, con el fin de cumplir los
diversos requisitos de la placa de cocción vitrocerámica y los
estándares de seguridad apropiados, de manera general se ajusta el
limitador de temperatura para que se active, en condiciones de
radiación libre, a una temperatura relativamente baja de la
superficie superior (comúnmente denominada temperatura de la
superficie vitrocerámica superior), que puede ser inferior a 550
grados Celsius. Esta disposición no resulta satisfactoria debido a
que implica que la tasa de transferencia de calor, particularmente a
recipientes de cocción que presentan un contacto no perfecto con la
superficie superior de la placa de cocción, se ve reducida por la
activación prematura del limitador, impidiendo la utilización máxima
y óptima de la potencia disponible de los calentadores.
Por la patente
EP-A-0 886 459 es conocido
proporcionar un incremento inicial de temperatura de manera que la
temperatura de la placa de cocción vitrocerámica excede un nivel
continuo de seguridad prefijado. Ello se compensa posteriormente
reduciendo la temperatura de manera que a más largo plazo no se
exceda la temperatura segura continua. El incremento inicial es de
relativamente corta duración, aproximadamente 10 minutos, y la
reducción posterior de la temperatura tiene el propósito de alargar
la vida de la placa de cocción vitrocerámica y no de satisfacer los
requisitos de temperatura de las paredes posterior y lateral.
Es un objetivo de la presente invención resolver
o minimizar el problema anteriormente indicado.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un método para evitar temperaturas inaceptablemente
elevadas de una pared adyacente a un aparato de cocción, que
comprende:
- una placa vitrocerámica que presenta una superficie superior prevista para recibir un recipiente de cocción, y una superficie inferior;
- un calentador eléctrico radiante dispuesto en la superficie inferior de una placa de cocción vitrocerámica; y un aparato electrónico de control, que incluye:
- un sensor de temperatura para realizar un seguimiento de la temperatura en la placa de cocción o cerca de la misma, el cual proporciona una salida eléctrica que es función de la temperatura; y
- medios de control conectados al sensor de temperatura y al calentador, para controlar la energización del calentador a partir de la fuente de alimentación, estando los medios de control adaptados y dispuestos para energizar el calentador en una pluralidad de niveles de potencia seleccionables por el usuario, incluyendo
- un nivel máximo de potencia,
- en el que
los medios de control se han
previsto para que, cuando el calentador se energiza hasta el nivel
máximo de potencia, con el fin de evitar temperaturas
inaceptablemente elevadas en una pared adyacente al aparato de
cocción, el calentador se energiza para calentar la placa de cocción
hasta un primer nivel de temperatura durante un periodo inicial
prefijado de 20 a 50 minutos y seguidamente se energiza para
calentar la placa de cocción hasta un segundo nivel de temperatura,
inferior al primer nivel de
temperatura.
Durante una proporción menor inicial del periodo
inicial prefijado, el calentador puede energizarse a un nivel de
potencia de incremento inicial que sea superior al primer nivel de
temperatura.
El segundo nivel de temperatura puede encontrarse
entre aproximadamente el 75 por ciento y aproximadamente el 85 por
ciento, preferentemente el 83 por ciento aproximadamente, del primer
nivel de temperatura.
La duración del periodo inicial prefijado puede
depender del tiempo transcurrido desde el último momento en el que
los medios de control se encontraban a potencia máxima. La duración
del periodo inicial prefijado puede ser inversamente proporcional al
tiempo transcurrido desde que los medios de control se encontraban
por última vez al nivel máximo de potencia.
La reducción del primer nivel de temperatura
hasta el segundo nivel de temperatura puede llevarse a cabo de una
manera continua o por etapas. Si se lleva a cabo por etapas, puede
llevarse a cabo en una sola etapa o en una pluralidad de etapas.
Los medios de control pueden comprender un
controlador basado en un microprocesador en el que se programa
permanentemente para su implementación automática, el periodo
inicial prefijado y un segundo nivel de temperatura.
El sensor de temperatura puede proporcionar una
salida eléctrica función de la temperatura de la superficie superior
de la placa de cocción vitrocerámica.
El sensor de temperatura puede comprender un
dispositivo cuya resistencia eléctrica varía en función de la
temperatura y puede comprender un detector de temperatura de
resistencia de platino.
El sensor de temperatura puede proporcionarse
sobre la superficie inferior de la placa de cocción vitrocerámica o
en un espacio posterior a la misma.
El calentador puede presentar una zona principal
de calentamiento rodeada por lo menos parcialmente por como mínimo
una zona de calentamiento adicional, siendo energizable la zona
principal de calentamiento sola o conjuntamente con por lo menos una
zona de calentamiento adicional. La por lo menos una zona de
calentamiento adicional pueden disponerse contra por lo menos una
cara de la zona principal de calentamiento, por ejemplo en caras
opuestas de la misma. El tiempo inicial prefijado puede ser de entre
aproximadamente 20 minutos y aproximadamente 40 minutos cuando la
zona principal de calentamiento se energiza conjuntamente con la por
lo menos una zona de calentamiento adicional, y pueden ser entre
aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 50 minutos cuando se
energiza únicamente la zona principal de calentamiento.
Alternativamente, en particular donde únicamente
se proporciona una sola zona de calentamiento, el tiempo inicial
prefijado puede ser de entre aproximadamente 20 minutos y
aproximadamente 40 minutos.
La presente invención permite aplicar la potencia
máxima disponible de un calentador radiante durante el periodo
máximo de tiempo sin exceder el límite de temperatura especificado
en la norma EN60335.
Los ajustes para el periodo inicial prefijado y
el segundo nivel de temperatura se determinan mediante
experimentación durante la fabricación para cada equipo calentador
específico y se fijan en la programación de los medios de control
durante el procedimiento de fabricación.
Para una mejor comprensión de la invención y con
el fin de mostrar más claramente cómo puede llevarse a cabo, a
continuación se hará referencia, a título de ejemplo, a los dibujos
adjuntos, en los que:
la Figura 1 es un diagrama en perspectiva que
muestra un dispositivo vitrocerámico de cocción montado
contiguamente a una pared posterior y a una pared lateral;
la Figura 2 es una vista en planta de una forma
de realización de un equipo calentador eléctrico previsto para su
control de acuerdo con la presente invención;
la Figura 3 es una sección a lo largo de la línea
A-A del calentador del equipo de la Figura 2;
la Figura 4 es una ilustración gráfica de la
temperatura de la superficie superior de una placa de cocción en el
equipo calentador de las Figuras 2 y 3 durante el control de acuerdo
con la presente invención;
la Figura 5 es una ilustración gráfica de los
niveles de potencia suministrados a un calentador durante el
funcionamiento del equipo de cocción de las Figuras 2 y 3;
la Figura 6 es una vista en planta de otra forma
de realización de un equipo calentador eléctrico previsto para su
control de acuerdo con la presente invención;
la Figura 7 es una vista en sección transversal
del calentador del equipo de la Figura 6;
la Figura 8 es una ilustración gráfica de la
temperatura de la superficie superior de una placa de cocción en los
equipos calentadores de las Figuras 6 y 7 durante el control de
acuerdo con la presente invención; y
las Figuras 9 y 10 son vistas en planta de formas
de realización alternativas de calentadores eléctricos para su
utilización en un equipo para su control de acuerdo con la presente
invención.
Con referencia a la Figura 1, se muestra un
dispositivo vitrocerámico de cocción 2 montado sobre una superficie
encimera 4 contigua a una pared posterior 6 y a una pared lateral
8.
Con referencia a las Figuras 2 y 3, se dispone un
calentador eléctrico 10 debajo de una placa de cocción vitrocerámica
12 en el aparato de cocción 2. El calentador 10 comprende una placa
metálica 14 que presenta una capa de base 16 de material de
aislamiento térmico, tal como un material de aislamiento térmico
microporoso. La capa de base 16 soporta un elemento térmico 18. Tal
como se muestra, el elemento de calentamiento 18 comprende una cinta
de metal ondulado soportada en los bordes sobre la capa de base 16.
Sin embargo, el elemento térmico 18 podría comprender otras formas,
tales como de alambre o de lámina, o una o más lámparas de radiación
infrarroja. Puede considerarse la utilización de cualquiera de las
bien conocidas formas de elemento térmico, o de las combinaciones de
las mismas.
Se proporciona una pared periférica 20 de
material de aislamiento térmico, una superficie superior de la cual
entra en contacto con una superficie inferior 22 de la placa de
cocción vitrocerámica 12.
Se dispone un sensor de temperatura 24 para que
se extienda parcialmente a través del calentador, entre el elemento
térmico 18 y la placa de cocción 12. El sensor de temperatura 24
comprende un tubo que contiene un dispositivo que proporciona una
salida eléctrica en función de la temperatura o una barra u otro
elemento que porta un dispositivo que proporciona una salida
eléctrica función de la temperatura. Este dispositivo puede
presentar un parámetro eléctrico, tal como la resistencia eléctrica,
que cambia en función de la temperatura. En particular, el
dispositivo comprende un detector de temperatura de resistencia de
platino.
Como alternativa al sensor de temperatura 24,
puede proporcionarse un sensor de temperatura depositado sobre la
superficie inferior 22 de la placa de cocción 12, o fijado para que
se encuentre en contacto con dicha superficie.
Se dispone un bloque terminal 26 en el borde del
calentador, mediante el cual el elemento térmico 18 se encuentra
conectado eléctricamente a una fuente de alimentación 28 para su
energización.
Se proporciona un conjunto de circuitos de
control 30 para el calentador 10. Este conjunto de circuitos de
control comprende un microcontrolador 32, el cual es una unidad de
control basada en un microprocesador. También se proporciona un
regulador de energía 34, el cual presenta un mando de control 36 por
medio del cual puede conseguirse de una manera conocida una
pluralidad de ajustes de energía (nivel de potencia) del calentador
10 seleccionables por el usuario, incluyendo un ajuste de potencia
máxima.
Se suministra energía al calentador 10 desde la
fuente de alimentación 28 por medio de un relé 38, o por unos medios
de conmutación de estado sólido, tales como por ejemplo un
triac.
El sensor de temperatura 24 se calibra en
asociación con el microcontrolador 32 con el fin de proporcionar una
salida eléctrica que se regula como función de la temperatura de la
superficie superior 40 de la placa de cocción 12, la superficie
superior 40 de la cual está prevista para recibir un recipiente de
cocción 42.
La temperatura de la placa de cocción
vitrocerámica 12 no debe exceder un determinado nivel con el fin de
evitar el daño térmico al material vitrocerámico. Para un
rendimiento de cocción óptimo, se requiere que sea capaz de calentar
el recipiente de cocción 42 y su contenido tan rápidamente como sea
posible, por ejemplo para conseguir una ebullición rápida del
contenido del recipiente de cocción 42. De acuerdo con ello, resulta
deseable que la temperatura de la superficie superior 40 de la placa
de cocción 12, a la que el sensor de temperatura 24 funciona
controlando el calentador 18, sea tan elevada como resulte
permisible. Sin embargo, esta temperatura no debe ser tal que
resulte en una temperatura inaceptablemente elevada de la placa de
cocción 12, o en una temperatura inaceptablemente elevada de la
pared posterior, un límite para la cual se especifica en la Norma
Europea de Seguridad EN60335.
En la presente invención se ha descubierto que
para que un calentador 10 que funciona en condiciones de radiación
libre en un ajuste de nivel máximo de potencia y que se encuentra
controlado por un sensor de temperatura 24, dichas condiciones
pueden mantenerse con seguridad con la placa de cocción a un primer
nivel de temperatura durante un periodo inicial prefijado sin que la
temperaturas de las paredes posterior 6 y lateral 8 excedan el
límite especificado. Se ha descubierto que dicho periodo inicial
prefijado se encuentra comprendido entre aproximadamente 20 minutos
y aproximadamente 40 minutos y típicamente es de aproximadamente 30
minutos. También se ha descubierto que, si al final de dicho periodo
inicial prefijado, el nivel de potencia del calentador 10 se reduce
de manera que la temperatura de la placa de cocción se reduce desde
el primer nivel de temperatura hasta un segundo nivel de temperatura
que se encuentra comprendido entre aproximadamente el 75 por ciento
y el 85 por ciento, preferentemente el 83 por ciento, del primer
nivel de temperatura (correspondiente a un nivel de potencia de
entre aproximadamente el 60 por ciento y aproximadamente el 70 por
ciento del nivel de potencia correspondiente al primer nivel de
potencia), la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8 se
mantienen a un nivel que no excede el límite especificado. El
microcontrolador 32 se programa en fábrica, durante la fabricación
del calentador 10, y se encuentra asociado al conjunto de circuitos
de control, con los datos necesarios para el periodo inicial
prefijado y el nivel reducido de temperatura. El microcontrolador 32
implementa automáticamente estos datos programados con el fin de
controlar el calentador 10.
La operación de control se ilustra en la Figura
4, la cual es un gráfico de la temperatura TE en grados Celsius de
la superficie superior 40 de la placa de cocción 12 (conocida como
la temperatura de la superficie vitrocerámica superior) frente al
tiempo TI en minutos con la potencia ajustada al nivel máximo.
Durante un periodo inicial prefijado A de 30 minutos, se hace
funcionar el calentador 10 a un nivel de potencia de incremento
inicial durante un periodo B de aproximadamente 7 minutos, seguido
por el funcionamiento a un nivel máximo normal de potencia durante
23 minutos más. Durante el periodo de incremento inicial, la
temperatura de la superficie superior 40 de la placa de cocción 12
excede los 600 grados Celsius y durante el resto del periodo inicial
prefijado, la temperatura de la superficie superior 40 de la placa
de cocción 12 se mantiene a aproximadamente 600 grados Celsius. Esto
permite que tenga lugar un calentamiento rápido hasta la ebullición
en el recipiente de cocción 42. Sin embargo, durante este periodo
inicial A, la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8 no
excede el límite especificado por la Norma Europea de Seguridad
EN60335. Al final del periodo A, el microcontrolador 32
automáticamente reduce el nivel de potencia del calentador 10 hasta
un nivel inferior de caída, de manera que la temperatura de la placa
de cocción se reduce hasta una segunda temperatura que se encuentra
comprendida entre el 75 y el 85 por ciento, preferentemente del 83
por ciento, del nivel anterior de temperatura (primera temperatura).
Esta reducción, indicada por el numeral de referencia 44, puede
llevarse a cabo en una o más etapas o en continuo. Durante el
periodo continuo posterior C, la temperatura de la superficie
superior 40 de la placa de cocción 12 se mantiene a aproximadamente
500 grados Celsius y ello asegura que las paredes posterior 6 y
lateral 8 se mantengan a una temperatura que no exceda el límite
especificado. Sin embargo, tal como se muestra en la Figura 4, el
nivel reducido de temperatura no es un nivel que interfiera con la
banda de temperaturas 46 requerida para freir ni con la banda de
temperaturas 48 requerida para la ebullición/cocción continuas en
líquido en ebullición.
Durante el funcionamiento normal, el usuario
puede apagar o ajustar el calentador 10 a un nivel de potencia
inferior y posteriormente ajustarlo a potencia máxima nuevamente
mientras la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8
todavía es elevada. En este caso, el nivel de temperatura de caída
(segunda temperatura) debe reintroducirse en un periodo de tiempo
corto comparado con la situación en la que el calentador se energiza
por primera vez. En este caso, el tiempo a potencia máxima (por
primera vez) (es decir, la primera temperatura) originalmente
ajustada a potencia máxima, puede reducirse en una cantidad
inversamente proporcional al intervalo de tiempo desde que el
calentador se encontraba a potencia máxima por última vez.
De esta manera, por ejemplo, el periodo de tiempo
anterior al funcionamiento del calentador al nivel de temperatura de
caída puede ser el periodo de tiempo inicial (por ejemplo 30
minutos) menos la mitad del intervalo de tiempo desde que el
calentador funcionaba a potencia máxima por última vez. A modo de
ejemplo práctico, tal como se ilustra en la Figura 5, el calentador
se regula a potencia máxima y revierte al nivel de temperatura de
caída tras 30 minutos, tal como representa el punto E. A
continuación, el calentador se apaga, o se regula a potencia
reducida, a los 40 minutos, tal como representa el punto F, y
posteriormente se regula nuevamente a potencia máxima a los 50
minutos, tal como representa el punto G. En este caso, el calentador
permanece a potencia máxima durante (50-30)/2
minutos, es decir, durante 10 minutos, antes de revertir al nivel de
temperatura de caída, tal como representa el punto H.
En más detalle, tras regular el calentador a
potencia máxima desde la situación de en frío, por ejemplo para
hervir un cazo de agua, los circuitos de control ajustan el nivel de
potencia hasta un nivel de incremento inicial durante un periodo de
7 minutos con el fin de proporcionar un calentamiento inicial
acelerado. En el punto D, el nivel de potencia se reduce hasta la
potencia máxima normal, es decir, hasta la primera temperatura. En
el punto E, es decir tras un total de 30 minutos de potencia de
incremento inicial y de potencia máxima, el nivel de temperatura
revierte al nivel de temperatura de caída (segunda temperatura). A
este nivel de temperatura, la cantidad de calor producido permite
que la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8 no exceda
el máximo especificado por la norma EN60335, aunque simultáneamente
resulta suficiente para mantener la ebullición rápida de un volumen
significativo de agua o para freír. En el punto F, tras 40 minutos
de cocción, el usuario apaga el calentador o lo regula a un nivel de
potencia inferior. En el punto G, 20 minutos después de estar el
calentador a nivel máximo de potencia, el usuario regula el
calentador de nuevo a potencia máxima. El conjunto de circuitos de
control mantienen el nivel máximo potencia (primera temperatura)
durante la mitad de los veinte minutos, es decir durante 10 minutos,
y en el punto H, tras 10 minutos a potencia máxima, el nivel de
temperatura revierte al nivel de temperatura de caída
(segunda
temperatura).
temperatura).
En la práctica, la manera en la que el periodo de
tiempo entre que el calentador revierte al nivel de temperatura de
caída se determina con datos experimentales y puede ser diferente de
una simple relación de proporcionalidad inversa.
Con referencia a las Figuras 6 y 7, se dispone un
calentador eléctrico 110 debajo de una placa de cocción
vitrocerámica 112 en un aparato de cocción (no mostrado en detalle).
El calentador 110 comprende una placa metálica 114 que posee una
capa de base 116 de material de aislamiento térmico, tal como un
material de aislamiento térmico microporoso.
El calentador 110 se dispone para proporcionar
dos zonas de calentamiento concéntricas. Una zona de calentamiento
principal 118 se encuentra rodeada por una zona de calentamiento
adicional 120, estando separadas las zonas 118, 120 por una pared
divisoria 122 de material de aislamiento térmico, la superficie
superior de la cual se encuentra en contacto con la superficie
inferior 124 de la placa de cocción vitrocerámica 112. También se
proporciona una pared periférica 126 de material de aislamiento
térmico, la cual presenta una superficie superior que se encuentra
en contacto con la superficie inferior 124 de la placa de cocción
vitrocerámica 112.
La zona de calentamiento principal 118 situada en
el centro presenta por lo menos un elemento térmico 128 soportado
respecto a la capa de base 116. La zona de calentamiento adicional
120 también presenta por lo menos un elemento térmico 130, soportado
respecto a la capa de base 116. Los elementos térmicos 128, 130 son
de forma bien conocida y pueden, por ejemplo, comprender elementos
de cinta metálica ondulada.
Se dispone un bloque terminal 132 en el borde del
calentador 110 y mediante el cual los elementos térmicos 128, 130 se
encuentran conectados eléctricamente a una fuente de alimentación
134 para su energización.
Los elementos térmicos 128, 130 están previstos
para conectarse de manera que el elemento térmico 128 puede hacerse
funcionar separadamente, de manera que se energiza por separado la
zona de calentamiento principal 118, para el calentamiento de un
recipiente de cocción pequeño 136A situado sobre la superficie
superior 138 de la placa de cocción 112. El elemento térmico 128
también puede hacerse funcionar conjuntamente con el elemento
térmico 130, de manera que se energiza la zona de calentamiento
principal 118 conjuntamente con la zona de calentamiento adicional
120, para el calentamiento de un recipiente de cocción más grande
136B situado sobre la superficie superior 138 de la placa de cocción
112.
Un sensor de temperatura 140 está previsto para
extenderse parcialmente a través del calentador, entre los elementos
de calentamiento 128, 130 y la placa de cocción 112. El sensor de
temperatura 140 comprende un tubo que contiene un dispositivo que
proporciona una salida eléctrica función de la temperatura. Este
dispositivo puede presentar un parámetro eléctrico, tal como la
resistencia eléctrica, que cambia en función de la temperatura. En
particular, el dispositivo comprende un detector de temperatura de
resistencia de platino.
Como alternativa al sensor de temperatura 140,
puede proporcionarse un sensor de temperatura depositado sobre la
superficie inferior 124 de la placa de cocción 112 o fijado en
contacto con dicha superficie.
Se proporciona un conjunto de circuitos de
control 142 para el calentador 110. Estos circuitos de control
comprenden un microcontrolador 144, el cual es una unidad de control
basada en un microprocesador. También se proporciona un regulador de
energía 146, que presenta un mando de control 148 por medio del cual
el usuario puede seleccionar de una manera conocida una pluralidad
de ajustes de energía (niveles de potencia) del calentador 110,
incluyendo un ajuste de potencia máxima.
Se suministra electricidad al calentador 110
desde una fuente de alimentación 134 por medio de un relé 150 o por
unos medios de conmutación de estado sólido, tales como por ejemplo
un triac.
El sensor de temperatura 140 se calibra en
asociación con el microcontrolador 144 para proporcionar una salida
eléctrica que se regula en función de la temperatura de la
superficie superior 138 de la placa de cocción 112.
La temperatura de la placa de cocción
vitrocerámica 112 no debe exceder un nivel determinado con el fin de
evitar el daño térmico del material vitrocerámico. Para un
rendimiento de cocción óptimo, se requiere que sea capaz de calentar
el recipiente de cocción 136A, 136B y su contenido tan rápidamente
como sea posible, por ejemplo para conseguir una ebullición rápida
del contenido del recipiente de cocción 136A, 136B. De acuerdo con
ello, resulta deseable que la temperatura de la superficie superior
138 de la placa de cocción 112, a la que funciona el sensor de
temperatura 140 para controlar el calentador 110, sea tan elevada
como resulte permisible. Sin embargo, tal como se ha indicado
anteriormente, de ello no debe resultar una temperatura
inaceptablemente elevada de la placa de cocción 112 o de las paredes
posterior 6 o lateral 8, un límite de las cuales se especifica en la
Norma Europea de Seguridad EN60335.
Se ha descubierto que para un calentador 110 que
funciona en condiciones de radiación libre a un ajuste de
temperatura (potencia) máxima con únicamente la zona de
calentamiento principal 118 energizada y controlada por medio del
sensor de temperatura 140, dichas condiciones pueden mantenerse con
seguridad a un primer nivel de temperatura durante un periodo
inicial prefijado sin que la temperatura de las paredes posterior 6
y lateral 8 exceda el límite especificado. Se ha descubierto que
dicho periodo inicial prefijado se encuentra comprendido entre
aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 50 minutos y que
típicamente es de aproximadamente 40 minutos. También se ha
descubierto que si, al final de dicho periodo inicial prefijado, el
nivel de temperatura del calentador 110 se reduce seguidamente desde
el primer nivel de temperatura hasta un segundo nivel de temperatura
comprendido entre aproximadamente el 75 por ciento y aproximadamente
el 85 por ciento, preferentemente del 83 aproximadamente, del primer
nivel de temperatura, se mantiene la temperatura de las paredes
posterior 6 y lateral 8 a un nivel que no excede el límite
especificado.
Si el calentador 110 se hace funcionar en
condiciones de radiación libre a un ajuste de temperatura (potencia)
máxima con la zona de calentamiento principal 118 energizada
conjuntamente con la zona de calentamiento adicional 120, debido a
que la potencia resultante es más elevada y el área calentada es más
grande, la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8 se
eleva más rápidamente y se alcanza su límite de temperatura antes
que cuando se energiza únicamente la zona de calentamiento
principal. En este caso, el periodo inicial prefijado que puede
mantenerse con seguridad en el primer nivel de temperatura, antes de
reducir la temperatura al segundo nivel, sin que la temperatura de
las paredes posterior 6 y lateral 8 exceda el límite especificado,
es más corto y se encuentra comprendido entre aproximadamente 20 y
aproximadamente 40 minutos y típicamente es de 30 minutos
aproximadamente. Sin embargo, bajo determinadas circunstancias el
periodo inicial prefijado puede ser de tan sólo 10 minutos.
El microcontrolador 144 se programa en fábrica,
durante la fabricación del calentador 110 y su conjunto de circuitos
asociado, con los datos necesarios para los valores del periodo
inicial prefijado, de acuerdo con si la zona de calentamiento
principal 118 se energiza sola o conjuntamente con la zona de
calentamiento adicional 120, y también con el valor para el segundo
nivel de temperatura reducida. Seguidamente, el microcontrolador 144
implementa de manera automática estos datos programados con el fin
de controlar con seguridad el calentador 110.
La operación de control se ilustra en la Figura
8, que es un gráfico de la temperatura TE en grados Celsius de la
superficie superior 138 de la placa de cocción 112 (conocida como
temperatura de la superficie vitrocerámica superior) frente al
tiempo TI en minutos a potencia máxima. Con la energización de
únicamente la zona de calentamiento principal 118, durante un
periodo inicial prefijado A1 de 40 minutos, el calentador 110 se
hace funcionar a un nivel de potencia de incremento inicial durante
un periodo B de aproximadamente 7 minutos, seguido del
funcionamiento a una primera temperatura normal (potencia máxima)
durante 33 minutos más. Durante el periodo de incremento inicial, la
temperatura de la superficie superior 138 de la placa de cocción 112
excede los 600 grados Celsius y durante el resto del periodo inicial
prefijado A1, la temperatura de la superficie superior 138 de la
placa de cocción 112 se mantiene a aproximadamente 600 grados
Celsius. Esto permite un calentamiento rápido para que tenga lugar
la ebullición en el recipiente de cocción 136A. Sin embargo, durante
este periodo inicial A1, la temperatura de las paredes posterior 6 y
lateral 8 no excede el límite especificado por la norma europea de
seguridad EN60335. Al final del periodo A1, el microcontrolador 144
automáticamente reduce el nivel de temperatura del calentador 110
hasta un nivel inferior (segundo nivel) de caída de la temperatura
que se encuentra comprendido entre aproximadamente el 75 y el 85 por
ciento del nivel anterior de temperatura máxima (primer nivel). Esta
reducción, tal como indica el numeral de referencia 152, puede
llevarse a cabo en una o más etapas o en continuo. Durante el
siguiente periodo continuo C, la temperatura de la superficie
superior 138 de la placa de cocción 112 se mantiene a
aproximadamente 500 grados Celsius y ello asegura que las paredes
posterior 6 y lateral 8 se mantienen a una temperatura que no excede
el límite especificado. Sin embargo, tal como se muestra en la
Figura 8, el nivel de temperatura reducida no es un nivel que
interfiere con la banda de temperaturas 154 requerida para freír ni
con la banda de temperaturas 156 requerida para la
ebullición/cocción continuas en líquido en ebullición.
Cuando la zona de calentamiento principal 118 se
energiza conjuntamente con la zona de calentamiento adicional 120,
debido a que la potencia resultante es más elevada y el área de
calentamiento es mayor en el calentador 110, la temperatura de las
paredes posterior 6 y lateral 8 se eleva más rápidamente y alcanza
su límite especificado antes que cuando se energiza únicamente la
zona de calentamiento principal 118 al nivel de potencia de
incremento inicial seguido del nivel normal de temperatura máxima
(primera temperatura). En este caso, el microcontrolador 144
implementa automáticamente un periodo A2 inicial prefijado reducido
de aproximadamente 30 minutos, al final del cual el microcontrolador
144 reduce automáticamente la temperatura hasta el segundo nivel de
caída (la segunda temperatura), tal como indica el numeral de
referencia 152A y muestra la porción de línea interrumpida en el
gráfico. Ello asegura que no se excede el límite especificado para
la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8, asegurando
simultáneamente un rendimiento optimizado del calentador 110.
Durante el funcionamiento normal, el usuario
puede apagar el calentador 110 o ajustarlo a un nivel de potencia
inferior y después nuevamente ajustarlo a potencia máxima mientras
la temperatura de las paredes posterior 6 y lateral 8 todavía son
elevadas. En este caso, debe reintroducirse la temperatura de caída
(segunda temperatura) en un periodo de tiempo corto en comparación
con la situación en la que se energiza el calentador por primera
vez. En este caso, puede reducirse el tiempo a la temperatura máxima
(primera temperatura), originalmente fijada a potencia máxima, en
una cantidad inversamente proporcional al intervalo de tiempo desde
que el calentador se encontraba a potencia máxima por última
vez.
Aunque la Figura 6 muestra un calentador 110 en
el que la zona de calentamiento principal 118 se encuentra dispuesta
concéntricamente respecto a la zona de calentamiento adicional 120,
otras disposiciones resultan posibles. Tal como se muestra en la
Figura 9, un calentador 110 puede comprender una disposición oval en
la que la zona de calentamiento principal 118, provista de un
elemento térmico 128, se encuentra bordeada en un lado por la zona
de calentamiento adicional 120, provista de un elemento térmico 130.
El calentador 110 presenta una pared periférica 126 de material de
aislamiento térmico y una pared divisoria 122, también de material
de aislamiento térmico.
Tal como se muestra en la Figura 10, un
calentador 110 puede comprender lo que se conoce como una
"disposición de ángel", en la que la zona de calentamiento
principal 118, provista de un elemento térmico 128, se encuentra
bordeada en lados opuestos por zonas de calentamiento adicional 120
en forma de ala, provistas de elementos térmicos 130. El calentador
110 presenta una disposición de pared divisoria 122 de material de
aislamiento térmico y una disposición de pared periférica 126,
también de material de aislamiento térmico. Los calentadores 110 de
las Figuras 9 y 10 se hacen funcionar y se controlan de la misma
manera que el calentador 110 de la Figura 6.
Claims (21)
1. Método para evitar temperaturas
inaceptablemente elevadas en una pared adyacente a un aparato de
cocción, que comprende:
- una placa vitrocerámica (12, 112) que presenta una superficie superior prevista para recibir un recipiente de cocción (42, 136A, 136B) y una superficie inferior;
- un calentador eléctrico radiante (10, 110) dispuesta en la superficie inferior de una placa de cocción vitrocerámica (12, 112); y un aparato de control electrónico, que incluye:
- un sensor de temperatura (24, 140) para realizar un seguimiento de la temperatura en la placa de cocción o cerca de la misma, sensor que proporciona una salida eléctrica que es función de la temperatura; y
- medios de control (30, 142) conectados al sensor de temperatura y al calentador, para controlar la energización del calentador a partir de la fuente de alimentación (28, 134), estando los medios de control previstos y dispuestos para energizar el calentador en una pluralidad de niveles de potencia seleccionables por el usuario, incluyendo un nivel de potencia máxima,
- caracterizado porque
los medios de control (30, 142) se
encuentran previsto para que, cuando el calentador (10, 110) se
energiza a nivel máximo de potencia, con el fin de evitar
temperaturas inaceptablemente elevadas de la pared adyacente al
aparato de cocción, el calentador se energiza para calentar la placa
de cocción (12, 112) hasta una primera temperatura durante un
periodo inicial prefijado de 20 a 50 minutos y seguidamente se
energiza para calentar la placa de cocción hasta una segunda
temperatura, inferior a la primera
temperatura.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque durante una proporción inicial menor del
periodo inicial prefijado, el calentador (10, 110) se energiza a una
temperatura de incremento inicial que es superior a la primera
temperatura.
3. Método según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la segunda temperatura se encuentra
comprendida entre aproximadamente el 75 por ciento y aproximadamente
el 85 por ciento del primer nivel de temperatura.
4. Método según la reivindicación 3,
caracterizado porque la segunda temperatura es
aproximadamente el 83 por ciento de la primera temperatura.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración
del periodo inicial prefijado depende del tiempo transcurrido desde
que los medios de control (30, 142) se encontraban por última vez a
potencia máxima.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque la duración del periodo inicial
prefijado es inversamente proporcional al tiempo transcurrido desde
que los medios de control (30, 142) se encontraban por última vez a
potencia máxima.
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
reducción desde la primera temperatura hasta la segunda temperatura
se lleva cabo de manera continua.
8. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la reducción
desde la primera temperatura hasta la segunda temperatura se lleva a
cabo por etapas.
9. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque la reducción desde la primera
temperatura hasta la segunda temperatura se lleva a cabo en una sola
etapa.
10. Método según la reivindicación 9,
caracterizado porque la reducción desde la primera
temperatura hasta la segunda temperatura se lleva a cabo en una
pluralidad de etapas.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
de control (30, 142) comprenden un controlador (32, 144) basado en
un microprocesador en el que se ha programado para su implementación
automática el periodo inicial prefijado y un ajuste para la segunda
temperatura.
12. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor
de temperatura (24, 140) proporciona una salida eléctrica que es
función de la temperatura de la superficie superior de la placa de
cocción vitrocerámica (12, 112).
\newpage
13. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor
de temperatura (24, 140) comprende un dispositivo cuya resistencia
eléctrica varía en función de la temperatura.
14. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque el sensor de temperatura (24, 140)
comprende un detector de temperatura de resistencia de platino.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor
de temperatura (24, 140) se proporciona sobre la superficie inferior
de la placa de cocción vitrocerámica (12, 112) o en un espacio
detrás de dicha superficie.
16. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
calentador (110) presenta una zona de calentamiento principal (118)
rodeada por lo menos parcialmente por como mínimo una zona de
calentamiento adicional (120), siendo energizable la zona de
calentamiento principal sola o conjuntamente con por lo menos una
zona de calentamiento adicional.
17. Método según la reivindicación 16,
caracterizado porque por lo menos una zona de calentamiento
adicional (120) se dispone sustancialmente de manera concéntrica
respecto a la zona de calentamiento principal (118).
18. Método según la reivindicación 17,
caracterizado porque por lo menos una zona de calentamiento
adicional (120) se encuentra dispuesta contra por lo menos un lado
de la zona de calentamiento principal (118).
19. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque por lo menos una zona de calentamiento
adicional (120) se encuentra dispuesta en lados opuestos de la zona
de calentamiento principal (118).
20. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el periodo de
tiempo inicial prefijado es de entre aproximadamente 20 minutos y
aproximadamente 40 minutos cuando la zona de calentamiento principal
(118) se energiza conjuntamente con por lo menos una zona de
calentamiento adicional (120), y es de entre aproximadamente 30
minutos y aproximadamente 50 minutos cuando únicamente se energiza
la zona de calentamiento principal (118).
21. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el periodo
de tiempo inicial prefijado es de entre aproximadamente 20 minutos y
aproximadamente 40 minutos.
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