Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für Flüssigkeiten gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Zubereitung kleiner Mengen an Heissgetränken.
Kleine Mengen an warmen oder heissen Flüssigkeiten, insbesondere für Getränke, werden oft noch mit elektrischen Tauchsiedern zubereitet. Diese bergen jedoch in ihrer Anwendung Gefahrenquellen in sich bzgl. Überhitzung und offener Heizflächen. Zudem weisen kleine Tauchsieder eine ungenügende Leistung auf, leistungsstarke Geräte sind in ihrer Handhabung für kleine Gefässe kaum geeignet. In ebenfalls bekannten Kochpfannen mit eingebauter Heizung wird im Normalfall entweder zu viel oder zu wenig Flüssigkeit erhitzt, wobei immer eine relativ grosse Topfmasse erwärmt werden muss.
Im Weiteren sind auch Heizgeräte für Motorfahrzeuge oder auch Durchlauferhitzer für Kaffeemaschinen bekannt. Letztere, siehe z.B. CH 339 299, weisen aber für einfache Zwecke überflüssige Funktionen auf, und die Flüssigkeit, hier Wasser, ist durch lange Standzeiten im Regelfall nicht mehr frisch. Eine Reinigung oder Entkalkung ist aufwendig.
US 4 546 237 offenbart eine Heizeinrichtung für in Einzelgefässen (Tassen) befindliche Flüssigkeiten. Sie enthält eine Grundplatte, die mit einer Führungseinrichtung für die Heizeinrichtung selbst fest verbunden ist. Diese Einrichtung ist in ihrem Aufbau vergleichsweise kompliziert und es besteht eine potentielle Verletzungsgefahr bei Aufheizen des Mantels und dem Durchtritt heisser, feuchter Dämpfe durch Öffnungen, wenn die Heizeinrichtung nach dem Erwärmen der Flüssigkeit weiter nach oben geschoben wird.
Ein Thermostat zwischen den Heizstäben ist ungünstig bezüglich Hygiene und Sanitation.
Ein Abstandhalter isoliert den Thermostaten thermisch von der Heizung. Das bedeutet aber bei einer leistungsstarken Heizung, dass der Thermostat bei Fehlen von Flüssigkeit nicht oder zu spät reagiert und der Heizstab wegen Überhitzung beschädigt wird.
Ein in CH 471 519 offenbarter elektrischer Kocher weist einen oben geschlossenen konischen Behälter mit einem anschraubbaren Boden auf, wobei in den aus Boden und Behälter gebildeten Hohlraum ein Gefäss mit Flüssigkeiten eingebracht werden kann, in das ein Tauchsieder hineinragt. Die Handhabung des Behälters bei gefülltem Flüssigkeitsgefäss erfordert eine hohe Sorgfalt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung für Flüssigkeiten zu entwickeln, die eine Erhitzung kleiner Flüssigkeitsmengen mit hoher Sicherheit und geringen Leistungsverlusten in kurzer Zeit ermöglicht. Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Eine Heizung zur Erwärmung von Flüssigkeit enthält ein Heizelement aus einem elektrischen Widerstandsmaterial. Metallische Werkstoffe haben einen von der Temperatur abhängigen elektrischen Widerstand, und eine Widerstandsänderung kann mit einem Polynom mit linearem und quadratischem Temperaturkoeffizienten berechnet werden, hat aber im Bereich von minus 200 bis plus 600[deg.]C einen etwa linearen Verlauf. Durch den Einbau von fremden Atomen in das Widerstandsmaterial kann das elektrische Widerstandmaterial noch weiter verbessert und angepasst werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Die Erfindung gestattet es, kleine Flüssigkeitsmengen, z.B. Wasser für eine Tasse Tee, an beliebigen Orten ohne Überhitzungsgefahr und mit nur geringen Wasser- und Energieverlusten aufzuwärmen. Die Heizeinrichtung wird zum Gebrauch über den Flüssigkeitsbehälter gestülpt, wobei das Heizelement (3) in die zu erwärmende Flüssigkeit eintaucht. Durch den Einsatz einer starken Wärmequelle und einer Steuer- oder Regeleinheit ist es möglich, z.B. 0,2 l Wasser in ca. 40 s auf Kochtemperatur zu erhitzen. Infolge der geringen zu erwärmenden Masse (Tasse, Wasser und Heizelement) ist der Energiebedarf gering. Eine mögliche Regelung hat den Vorteil, dass bei Temperaturen nahe dem Siedepunkt durch reduzierte Leistung eine örtliche Überhitzung und somit unzulässige Verdampfung vermieden werden kann, die Verdampfungsverluste somit gering sind.
Die Heizung kann mit einem Zeitschalter gesteuert oder mit einem Temperaturfühler mit Voll- und Teillasten geregelt werden.
Es wird eine gute Hygiene und Reinigung des Temperaturfühlers erreicht. Die Gefahr der Beschädigung ist hingegen gering.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen
<tb>Fig. 1<sep>die erfindungsgemässe Heizeinrichtung in einem Schnittbild
<tb>Fig. 2<sep>eine Draufsicht der Einrichtung nach Fig. 1
<tb>Fig. 3<sep>Details des Timers
<tb>Fig. 4<sep>ein Heizelement.
Eine in Fig. 1 dargestellte Heizeinrichtung für Flüssigkeiten entspricht in ihrer Grundstruktur einer Heizeinrichtung gemäss der EP-B-723 755 der Anmelderin, doch werden verschiedene Verbesserungen vorgeschlagen. Demnach kann nun erfindungsgemäss das elektrische Widerstandsmaterial direkt in das Heizelement (3) eingebaut werden, sei es als Heizungsschutzrohr mit temperaturabhängigem Widerstand (11), als direkter Heizdraht mit temperaturabhängigem Widerstand (12) oder als zusätzlich isolierter Draht mit temperaturabhängigem Widerstand (13). Der Unterschied besteht lediglich in der Signalgüte oder der Temperaturempfindlichkeit oder im Abstand zum Wasser bzw. Heizdraht (12).
Das Heizungsschutzrohr (11) hat einen grossen Querschnitt und einen entsprechend kleinen Spannungsabfall zum Messen und Auswerten und kann Kontakt mit leitendem Wasser haben, was die elektrische Auswertung erschwert. Der Heizdraht (12) hat einen wesentlich kleineren Querschnitt und ist vom Wasser bereits isoliert, liegt aber nicht nahe am Wasser, dessen Temperatur gemessen werden soll. Also kann auch ein zusätzlicher isolierter Draht mit temperaturabhängigem Widerstand (13) eingelegt werden, der nahe am Wasser ist und somit die Wassertemperatur steuern kann und auch eine Überhitzung am Heizelement (3) absichern kann. Das Ganze kann klein gebaut werden und trotzdem mit den nötigen elektrischen Sicherheitsabständen, sodass auf ein zusätzliches Schutzrohr verzichtet werden kann und somit der mechanische Aufbau einfacher wird.
Um die Sicherheit weiter zu erhöhen und die Elektronik abzusichern, kann im Oberteil zusätzlich ein einfacher Zusatzsicherheitsthermostat (10) eingebaut werden.
Akustische mechanische Timer (5) haben sich bewährt, doch kann auch ein elektronischer Timer verwendet werden. Anstelle eines Timers kann aber auch direkt ein von aussen einstellbarer Thermostat verwendet werden, der auf die richtige Wassertemperatur regelt und gleichzeitig auch das Heizelement (3) vor Überhitzung schützt.
Beim elektronischen Thermostaten wird die Temperatur vorgegeben und für Start und Stopp bzw. Heizabbruch kann ein Schalter eingesetzt werden. Die Kontrollleuchten (9) haben sich sehr gut bewährt, weil oft der Stecker nicht eingesteckt ist oder der Sicherheitsthermostat wegen Überhitzung noch ausgeschaltet ist.
Die Metallzwischenwand (2) zwischen Heizelement (3) und Steuerelektronik (6) kann wie bisher aus Stahl sein wegen der Wärmebeständigkeit und für die Befestigung des Heizelements (3). Die zweite Kunststoffzwischenwand ist Bestandteil vom Kunststoffgehäuse (1) und dient gleichzeitig als Isolation zwischen Heizelement (3) und Steuerelektronik (6).
Für eine schnelle und einfache Bedienung hat sich der Timeranschlag mit Schnellverstellung (7) sehr gut bewährt. Eine ähnliche Schnellverstellung kann beim Timergriff als Kleinkindersicherung (8) eingebaut werden. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Kleinkind die Heizung starten kann.
Als Temperaturüberwachung ist auch ein in der Metallzwischenwand (2) über dem Flüssigkeitsbehälter eingebautes Fernthermometer (14) möglich. Die Messung ist aber nicht einfach, weil das Fernthermometer (14) Temperaturen zwischen Heizspirale, Wasser, Wasserdampf und Kondensat unterscheiden muss, um das Heizelement (3) entsprechend zu steuern.
Eine notwendiges Reinigen bzw. Entkalken der Heizeinrichtung erfolgt mittels einer Tasse Wasser mit etwas Essig in üblicher Weise.
Bezugszeichen
<tb>1<sep>Kunststoffgehäuse
<tb>2<sep>Metallzwischenwand
<tb>3<sep>Heizelement
<tb>4<sep>Deckel
<tb>5<sep>Timer oder Thermostat
<tb>6<sep>Steuerelektronik
<tb>7<sep>Timeranschlag mit Schnellarretierung
<tb>8<sep>Timergriff bzw. Start mit Kleinkindersicherung
<tb>9<sep>Kontrollleuchte
<tb>10<sep>Zusatzsicherheitsthermostat
<tb>11<sep>Heizungsschutzrohr mit temperaturabhängigem Widerstand
<tb>12<sep>Heizdraht mit temperaturabhängigem Widerstand
<tb>13<sep>Zusatzdraht mit temperaturabhängigem Widerstand
<tb>14<sep>Fernthermometer
The invention relates to a heating device for liquids according to the preamble of claim 1, in particular for the preparation of small quantities of hot drinks.
Small amounts of hot or hot liquids, especially for drinks, are often prepared with electric immersion heaters. However, these involve hazards in their application with regard to overheating and open heating surfaces. In addition, small immersion heaters have an insufficient performance, powerful devices are hardly suitable for handling small vessels. In also known cooking pans with built-in heating normally either too much or too little liquid is heated, whereby always a relatively large pot mass has to be heated.
Furthermore, also heaters for motor vehicles or water heater for coffee machines are known. The latter, see, e.g. CH 339 299, but have superfluous functions for simple purposes, and the liquid, here water, is usually no longer fresh due to long service life. A cleaning or descaling is expensive.
US 4 546 237 discloses a heater for liquids contained in individual containers (cups). It contains a base plate, which is firmly connected to a guide device for the heater itself. This device is comparatively complicated in construction and there is a potential risk of injury when heating the jacket and the passage of hot, humid vapors through openings when the heater is pushed further upwards after heating the liquid.
A thermostat between the heating elements is unfavorable in terms of hygiene and sanitation.
A spacer thermally insulates the thermostat from the heater. However, this means with a high-performance heater that the thermostat reacts in the absence of liquid or too late and the heating element is damaged due to overheating.
An electric cooker disclosed in CH 471 519 has a conical container closed at the top with a screw-on bottom, wherein a vessel with liquids can be introduced into the cavity formed from the bottom and the container, into which an immersion heater protrudes. The handling of the container with a filled liquid container requires great care.
The invention is therefore based on the object to develop a heating device for liquids, which allows heating of small amounts of liquid with high security and low power losses in a short time. According to the invention, the object is achieved by the characterizing features of claim 1. A heater for heating liquid contains a heating element made of an electrical resistance material. Metallic materials have a temperature-dependent electrical resistance, and a change in resistance can be calculated with a polynomial having a linear and quadratic temperature coefficient, but is approximately linear in the range of minus 200 to plus 600 deg. The incorporation of foreign atoms in the resistance material, the electrical resistance material can be further improved and adjusted.
Advantageous embodiments are set forth in the dependent claims.
The invention allows small quantities of liquid, e.g. To warm up the water for a cup of tea, anywhere without the risk of overheating and with only minor water and energy losses. The heater is slipped over the liquid container for use with the heating element (3) immersed in the liquid to be heated. By using a strong heat source and a control unit, it is possible, e.g. Heat 0.2 l of water to boiling temperature in approx. 40 s. Due to the low mass to be heated (cup, water and heating element) the energy requirement is low. A possible control has the advantage that at temperatures close to the boiling point due to reduced power local overheating and thus inadmissible evaporation can be avoided, the evaporation losses are thus low.
The heating can be controlled with a time switch or regulated with a temperature sensor with full and partial loads.
Good hygiene and cleaning of the temperature sensor are achieved. The risk of damage, however, is low.
The invention will be described below with reference to an embodiment with reference to a drawing. In the drawing show
<Tb> FIG. 1 <sep> the heating device according to the invention in a sectional view
<Tb> FIG. 2 <sep> is a plan view of the device according to FIG. 1
<Tb> FIG. 3 <sep> details of the timer
<Tb> FIG. 4 <sep> a heating element.
A liquid heating device shown in Fig. 1 corresponds in its basic structure to a heating device according to the Applicant's EP-B-723 755, but various improvements are proposed. Accordingly, according to the invention, the electrical resistance material can now be installed directly in the heating element (3), either as a heating protection tube with temperaturabhängigem resistance (11), as a direct heating wire with temperaturabhängigem resistor (12) or as an additional insulated wire with temperaturabhängigem resistor (13). The difference is only in the signal quality or the temperature sensitivity or at a distance to the water or heating wire (12).
The Heizungsschutzrohr (11) has a large cross-section and a correspondingly small voltage drop for measuring and evaluating and may have contact with conductive water, which complicates the electrical evaluation. The heating wire (12) has a much smaller cross-section and is already insulated from the water, but is not close to the water whose temperature is to be measured. Thus, an additional insulated wire with temperature-dependent resistance (13) can be inserted, which is close to the water and thus can control the water temperature and can also ensure overheating on the heating element (3). The whole thing can be built small and still with the necessary electrical safety distances, so that can be dispensed with an additional protective tube and thus the mechanical structure is easier.
To further increase safety and safeguard the electronics, a simple additional safety thermostat (10) can also be installed in the upper part.
Acoustic mechanical timers (5) have proven themselves, but an electronic timer can also be used. Instead of a timer but can also be used directly from the outside adjustable thermostat, which regulates to the correct water temperature and at the same time also protects the heating element (3) from overheating.
The temperature is set for the electronic thermostat and a switch can be used for start and stop or heating stop. The warning lights (9) have proven themselves very well, because often the plug is not plugged in or the safety thermostat is still switched off due to overheating.
The metal intermediate wall (2) between heating element (3) and control electronics (6) can be made of steel as before because of the heat resistance and for the attachment of the heating element (3). The second plastic intermediate wall is part of the plastic housing (1) and also serves as insulation between heating element (3) and control electronics (6).
For quick and easy operation, the timer stop with quick adjustment (7) has proven itself very well. A similar quick adjustment can be installed on the timer handle as a child safety device (8). This can prevent a toddler from starting the heater.
As temperature monitoring, a remote thermometer (14) built into the intermediate metal wall (2) above the liquid container is also possible. However, the measurement is not easy because the remote thermometer (14) must distinguish temperatures between heating coil, water, steam and condensate to control the heating element (3) accordingly.
A necessary cleaning or descaling of the heater by means of a cup of water with some vinegar in the usual way.
reference numeral
<Tb> 1 <sep> plastic housing
<Tb> 2 <sep> Metal partition
<Tb> 3 <sep> heating element
<Tb> 4 <sep> Lid
<tb> 5 <sep> timer or thermostat
<Tb> 6 <sep> control electronics
<tb> 7 <sep> Timer stop with quick lock
<tb> 8 <sep> timer handle or start with infant protection
<Tb> 9 <sep> LED
<Tb> 10 <sep> Additional safety thermostat
<tb> 11 <sep> Heating protection tube with temperature-dependent resistance
<tb> 12 <sep> Heating wire with temperature-dependent resistance
<tb> 13 <sep> Additional wire with temperature-dependent resistor
<Tb> 14 <sep> Remote Thermometer