ИЗЛУЧАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2006 года по МПК H05B3/28 

Предпосылки создания изобретения

Это изобретение касается излучающих электронагревательных элементов, предназначенных, в частности, хотя и не исключительно, для нагрева пищевых продуктов в случаях, когда нагревательный элемент располагается близко к нагреваемому продукту. Такое применение возможно в электроприборе для поджаривания хлеба, в котором нагревательный элемент вырабатывает излучаемое тепло в сухой окружающей среде для поджаривания хлеба.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать излучающий электронагревательный элемент таким образом, чтобы ожидаемый срок службы элемента оказался увеличенным, а сам этот элемент мог работать с меньшим энергопотреблением, одновременно гарантируя пользователю безопасную эксплуатацию и возможность легкой очистки элемента.

Бытовые электроприборы для приготовления тостов, как ручные, так и автоматические, известны уже много лет, а их основная конструкция предусматривает наличие проволочного нагревательного элемента, воплощенного в механизме таким образом, что материал, который надо поджарить, вводят на подходящем расстоянии между нагревательными элементами, на которое он удален от них, чтобы не вступать с ними в контакт. Для компенсации недостатка, обуславливаемого большим промежутком между нагревательным элементом и поджариваемым материалом, необходима дополнительная энергия. Тостеры бывают либо ручные, либо автоматические. Ручные тостеры содержат механический переключающий таймер с ручным приспособлением для вставления и выталкивания, тогда как автоматические тостеры имеют датчик поджаривания косвенного действия, переключающий выталкиватель поджариваемого материала для подъема ломтика хлеба до уровня безопасной доступности.

Как правило, нагревательные элементы состоят из электрорезистивной проволоки с подходящим значением электрического сопротивления, обмотанной вокруг либо слюдяной пластины, установленной на металлическом каркасе, либо керамического стержня подходящей длины или представляют собой спиральный нагревательный элемент, заключенный в кварцевой трубке. Эти элементы хрупки и легко ломаются.

Чтобы предотвратить контакт поджариваемого материала и пользователя с электропроводной резистивной проволокой, вставляют металлическую проволочную сетку, располагая ее на подходящем и безопасном расстоянии от нагревательного элемента, тем самым препятствуя поражению пользователя электрическим током. Кроме того, сетка центрирует поджариваемый материал, а также действует и как отражатель, и как поглотитель энергии, что способствует немаловажному уменьшению энергии, которую получает хлеб.

Вышеописанный способ поджаривания, по существу, основан на излучении тепла из нагревательных элементов с минимальной помощью конвекции. Это обуславливает потребление относительно большего количества энергии для решения требуемой задачи.

В соответствии с настоящим изобретением предложен излучающий электронагревательный элемент, содержащий пластину основания, первую керамическую дорожку, отпечатанную, по меньшей мере, на одной грани пластины основания, электропроводную нагревательную дорожку, отпечатанную на поверхности первой керамической дорожки, пролегающей на удалении от пластины основания, и вторую керамическую дорожку, отпечатанную на нагревательной дорожке таким образом, что она вместе с первой керамической дорожкой окружает и уплотняет нагревательную дорожку, при этом с нагревательной дорожкой соединены контактные средства для подключения ее к источнику электропитания.

В соответствии с настоящим изобретением также предложен способ изготовления излучающего электронагревательного элемента, соответствующего любому пункту формулы на элемент, причем при осуществлении способа пластина основания выполнена из нержавеющей стали.

В соответствии с настоящим изобретением также предложен бытовой электроприбор для приготовления тостов, содержащий, по меньшей мере, один вышеупомянутый излучающий электронагревательный элемент и включающий в себя средства для опоры, по меньшей мере, одного ломтика хлеба в непосредственной близости к нагревательному элементу, даже в непосредственном контакте с ним.

Суть предлагаемого способа заключается в том, что поджаривание хлеба можно улучшить, перемещая хлеб ближе к печатному нагревательному элементу и даже располагая хлеб почти в соприкосновении с этим элементом. Печатный нагревательный элемент выполнен на тонкой пластине из нержавеющей стали выбранной подходящей марки после процедуры очистки, которая гарантирует, что на поверхности стали не будет никаких загрязняющих веществ.

В предпочтительном варианте две или более таких пластин размещены параллельно. Расстояние между ними и время подачи электропитания на пластины определяются в соответствии с требованиями пользователя к тостам. Пользователь регулирует эти параметры перед вставлением поджариваемого материала и/или после такого вставления.

Способ определения степени поджаривания может быть либо ручным, либо автоматическим. При ручном способе питающей мощностью будет управлять регулируемое реле времени, которое может быть либо электронным, либо механическим, тогда как при автоматическом способе питающей мощностью будет управлять регулируемый пользователем детектор уровня поджаривания.

В качестве датчика поджаривания может работать сканирующий детектор на основе излучателя-приемника инфракрасного излучения. При наличии такого прибора инфракрасный луч направляют на поверхность поджариваемого материала в подходящие положения на этой поверхности, контролируя изменение цвета. После этого орган управления, контролирующий цвет, активирует завершение процесса. Возможно, что поджариваемый материал изначально имеет разную окраску, вследствие чего изменение цвета может происходить с разной скоростью. Это различие в окончательном цвете поджаренного материала задается путем автоматического обнуления начальных условий в каждом процессе поджаривания.

Нагревательный элемент может быть отпечатан либо в виде одной, либо в виде нескольких дорожек, либо на одной, либо на обеих сторонах, и может быть выполнен извивающимся таким образом, что будет покрывать всю площадь пластины и гарантировать распределение мощности по пластине, необходимое для равномерного поджаривания материала.

Ниже, в качестве примера, приводится описание конкретного варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет вид сверху излучающего электронагревательного элемента, изготовленного в соответствии с изобретением,

фиг.2 - разрез, сделанный по линии II-II, показанной на фиг.1,

Фиг.3 - вид в разрезе множества излучающих электронагревательных элементов.

В качестве примера отметим, что нагревательный элемент, предназначенный для поджаривания бок о бок, представлен на фиг.1, где показана дорожка нагревательного элемента, обозначенная позицией (5), имеющая подходящую ширину, отпечатанная на относительно более широкой керамической дорожке (3) (фиг.2), которая имеет такую же конфигурацию и сама отпечатана на пластине (2) из нержавеющей стали, имеющей малую нагреваемую массу. Кроме того, она покрыта высокотемпературным изоляционным материалом (4), обычно - тем же материалом, который используется для печати керамической дорожки, вследствие чего электропроводная резистивная дорожка (5) оказывается герметично уплотненной. Такая компоновка, по существу, исключает использование защитной металлической сетки. Тост может находиться в непосредственном контакте с самим нагревательным элементом, поскольку нагревательный элемент электрически изолирован от тоста. Электрические соединения (1) для подачи электропитания могут быть реализованы либо посредством пружинного контакта, либо посредством крепежных деталей, либо посредством пайки.

Керамические изоляционные слои (3, 4) защищают пользователя от контакта с электропроводной дорожкой (5) и тем самым предотвращают риск поражения электрическим током.

Использование печатных нагревательных элементов в тостере дает несколько преимуществ. Например, теперь оказывается возможным относительное уменьшение электрической мощности, необходимой для поджаривания хлеба, а механизм для центровки поджариваемого материала становится проще, включая являющийся существенным фактор чистоты, в соответствии с которым пластины можно протирать дочиста.

Возможны случаи, в которых пользователь вводит в тостер другие легко доступные предметы кухонной утвари - ножи, вилки, и т.д., чтобы извлечь поджариваемый материал, и хотя эти действия дают сиюминутное удобство, они обычно приводят к тому, что сам пользователь неожиданно обжигается, но при наличии нагревательного элемента, который герметично уплотнен, будет предотвращено поражение электрическим током или разрушение элементов тостера, которое обычно происходит из-за указанных действий, когда нагревательные элементы тостеров являются проволочными.

Располагая пару излучающих электронагревательных элементов, соответствующих изобретению, напротив друг друга, можно вводить между ними ломтики тостов, предпочтительно расположенных на средствах (10) опоры, вследствие чего обе стороны последних будут поджариваться одновременно, а предусмотрев наличие трех таких элементов, можно одновременно поджаривать два или более ломтиков.

При необходимости можно предусмотреть средства (18) для осуществления относительного перемещения нескольких нагревательных элементов друг к другу и друг от друга, вследствие чего оказывается возможным избирательное раскрытие или закрытие зазора между элементами, а значит - увеличение или уменьшения расстояния между ломтиками хлеба.

Сканирующий детектор (14) на основе излучателя-приемника инфракрасного излучения может быть использован в датчике (12) поджаривания. Инфракрасный луч направляют на поверхность поджариваемого материала, контролируя изменение цвета. Различие окончательного цвета поджариваемого материала задается при помощи средства (16) автоматического обнуления в каждом процессе поджаривания.

Предполагается, что толщина пластины (2) из нержавеющей стали будет составлять порядка 0,5 мм, тогда как толщина каждой керамической дорожки будет составлять 75 микрон, и они будут окружать нагревательную дорожку, толщина которой будет находиться в диапазоне от 0,3 до 1 микрона.

В предпочтительном варианте на грань пластины (2) из нержавеющей стали, удаленную от той, на которую нанесены дорожки (3) и (5), может быть нанесен дополнительный слой (6) диэлектрической подложки, способствующий предотвращению коробления нержавеющей стали.

Весь узел предпочтительно сочленен в виде составного блока.

Элемент, изготовленный в соответствии с настоящим изобретением, может создавать температуру в диапазоне от 300°С до 400°С, обеспечивая тем самым быстрое поджаривание хлеба в непосредственной близости от этого элемента.

Хотя это изобретение описано в связи с бытовым электроприбором для приготовления тостов, его можно с тем же успехом использовать для нагрева путем излучения любого другого вещества, которое может находиться в непосредственной близости к предлагаемому элементу в сухой окружающей среде.

Материалами, которые в типичном случае можно использовать для изготовления такого нагревательного элемента, являются керамифицированное стекло - для диэлектрических керамических дорожек, серебро, палладий или платина - для проводящей нагревательной дорожки, а материал основания из нержавеющей стали может относиться к тому типу, в случае которого содержание хрома составляет 17% и который известен как нержавеющая сталь 430.317.

Изобретение относится к электронагревательным приборам, предназначенным для нагрева, преимущественно, пищевых продуктов в тех случаях, когда нагревательный элемент располагается близко к пищевому нагреваемому продукту. Излучающий электронагревательный элемент, предназначенный для использования в бытовом электроприборе для приготовления тостов, содержит пластину основания из нержавеющей стали, на одну или каждую грань которой отпечатана первая керамическая дорожка, на поверхности которой, удаленной от пластины основания, отпечатана электропроводная нагревательная дорожка, поверх которой отпечатана вторая керамическая дорожка, вследствие чего нагревательная дорожка оказывается окруженной и уплотненной между двумя керамическими дорожками. Такой элемент обеспечивает адекватное излучаемое тепло для эффективного поджаривания хлеба, а хлеб при этом может находиться в непосредственном контакте с предлагаемым элементом, будучи при этом электрически изолирован от него второй керамической дорожкой. Предусмотрено дополнительное керамическое покрытие на противоположной грани пластины основания, поддерживающее механическую целостность для предотвращения коробления элемента и обуславливаемое этим неравномерное поджаривание. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Излучающий электронагревательный элемент, содержащий пластину основания, первую керамическую дорожку, отпечатанную, по меньшей мере, на одной грани пластины основания, электропроводную нагревательную дорожку, отпечатанную на поверхности первой керамической дорожки, пролегающей на удалении от пластины основания, и вторую керамическую дорожку, отпечатанную на нагревательной дорожке таким образом, что она вместе с первой керамической дорожкой окружает и уплотняет нагревательную дорожку, при этом с нагревательной дорожкой соединены контактные средства для подключения ее к источнику электропитания.2. Излучающий электронагревательный элемент по п.1, в котором обе керамические дорожки шире, чем нагревательная дорожка.3. Излучающий электронагревательный элемент по п.1, в котором объединенные керамические и нагревательная дорожки выполнены в форме извилистой линии, покрывающей значительную площадь пластины основания.4. Излучающий электронагревательный элемент по п.1, в котором на грани пластины основания, удаленной от керамических и нагревательной дорожек, отпечатан или нанесен в виде покрытия керамический слой.5. Излучающий электронагревательный элемент по п.1, в котором объединенные керамические и нагревательная дорожки отпечатаны на противоположных гранях пластины основания.6. Излучающий электронагревательный элемент по п.1, в котором на противоположных гранях пластины основания отпечатано несколько объединенных керамических и нагревательных дорожек.7. Излучающий электронагревательный элемент по п.1, в котором первая и вторая керамические дорожки выполнены из одного и того же материала.8. Излучающий электронагревательный элемент по любому из предыдущих пунктов, в котором пластина основания выполнена из нержавеющей стали.9. Способ изготовления излучающего электронагревательного элемента, включающий в себя этапы, на которых изготавливают пластину основания, отпечатывают первую керамическую дорожку, по меньшей мере, на одной грани пластины основания, отпечатывают электропроводную нагревательную дорожку на поверхности первой керамической дорожки, пролегающей на удалении от пластины основания, так что нагревательная дорожка оказывается электрически изолированной от этой пластины, отпечатывают вторую керамическую дорожку на нагревательной дорожке таким образом, что при наличии еще и первой керамической дорожки, нагревательная дорожка оказывается окруженной и уплотненной первой и второй керамическими дорожками, и обеспечивают контактные средства для подключения нагревательной дорожки к источнику электропитания.10. Способ по п.9, при котором проводят очистку пластины основания перед отпечатыванием на ней первой керамической дорожки, чтобы гарантировать, что на поверхности этой пластины не будет никаких загрязняющих веществ.11. Способ по п.9, при котором объединенные керамические и нагревательная дорожки отпечатывают на противоположных гранях пластины основания.12. Способ по п.9, при котором на противоположных гранях пластины основания отпечатывают несколько объединенных керамических и нагревательных дорожек.13. Бытовой электроприбор для приготовления тостов, содержащий, по меньшей мере, один излучающий электронагревательный элемент по п.1 и включающий в себя средства для опоры, по меньшей мере, одного ломтика хлеба в непосредственной близости к упомянутому элементу.14. Бытовой электроприбор для приготовления тостов по п.13, в котором два излучающих электронагревательных элемента по п.1 установлены взаимно параллельно, при этом предусмотрены средства, обеспечивающие регулирование расстояния между упомянутыми двумя параллельными элементами.15. Бытовой электроприбор для приготовления тостов по п.13 или 14, включающий в себя датчик поджаривания.16. Бытовой электроприбор для приготовления тостов по п.15, в котором упомянутый датчик поджаривания представляет собой сканирующий детектор на основе излучателя-приемника инфракрасного излучения.17. Бытовой электроприбор для приготовления тостов по п.16, включающий в себя средства для автоматического обнуления сканирующего детектора перед каждой операцией поджаривания, тем самым обеспечивающие управление поджариванием ломтиков хлеба, имеющих разные изначальные цвета.