CH703665A2 - Induktionsheizgerät für Flüssigkeitsportionen. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Induktionsheizgerät für Flüssigkeitsportionen, insbesondere für ein bis zwei Flüssigkeitsportionen mit definierter Temperatur. Zu erreichen ist dabei ein einfaches, energie- und wassersparendes Aufheizen von ein oder zwei Portionen Flüssigkeit auf eine sinnvolle und temperaturgenaue Wohlfühltemperatur. Dies ist gelöst durch ein induktives Heizgerät, das ein Heizfeld, in dem zumindest eine Induktionsspule angeordnet ist, und ein Gefäss (B), das sich durch Induktion erhitzen lässt, umfasst, wobei das Gefäss (B) im Wesentlichen oberhalb des Heizfeldes angeordnet werden kann und einen Aussendurchmesser zwischen 50 und 115 mm aufweist, wobei die zumindest eine Induktionsspule eine zweiteilige Induktionsspule (7, 8) ist und eine Leistungsdichte zwischen 4 und 15 W/cm^2 aufweist und der Leistungseintrag durch die zumindest zweiteilige Induktionsspule (7, 8) zwischen 800 und 2300 Watt beträgt.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Induktionsheizgerät für Flüssigkeitsportionen, insbesondere für ein bis zwei Flüssigkeitsportionen mit definierter Temperatur.

[0002] Das Wasser in modernen Leitungssystemen und in PET Flaschen ist in weiten Gebieten der Welt frei von Bakterien. Ist dies jedoch nicht der Fall, können Bakterien durch Erhitzen des Wassers auf über 64°C abgetötet werden. Bakterien kann es auch auf Teeblättern haben. Mit zusätzlich 11°C Reserve, also 75°C, können Wärmeverluste für Tassen, Teesieb etc. kompensiert werden. Somit genügt es das Wasser von Millionen von Menschen bis 75°C zu erwärmen. Bei dieser Temperatur wird auch verhindert, dass beigefügte Lebensmittel und Stoffe wie Eiweisse, Vitamine, Teeblätter, Babynahrung etc. zerstört werden. Das sinnvolle Aufheizen auf tiefere Temperaturen statt auf Kochtemperatur zeigt auch das grosse Aufkommen von Steamern bzw. dem drucklosen Dampfkochen mit kondensierendem Dampf zwischen 50 bis 100°C, also im Mittel auch diese 75°C. In der Fleischwirtschaft werden bereits (seit Jahrzehnten in der Schweiz und in Deutschland) Brühwürste auf nur 70°C bzw. 68°C erwärmt um Stoffe wie Eiweiss etc. nicht zu zerstören.

[0003] Fast alle Menschen sind zeitweise im Tagesablauf alleine oder zu zweit und benötigen just in time eine oder 2 Portionen Flüssigkeit mit einer Wohlfühltemperatur von ca. 75°C. So eine Portion Flüssigkeit ist im Durchschnitt 2.5 dl bzw. V* Liter und hat in einem Gefäss von 100 mm Durchmesser eine Höhe von 32 mm. Bei 2 Portionen mit 5 dl bzw. 1/2 Liter ist die Höhe dann entsprechend 64 mm. Will man immer nur eine Portion so kann man auch ein Gefäss mit halbem Querschnitt nehmen was dann einem Durchmesser von 71 mm entspricht.

[0004] Die Wassertemperatur von Trinkwasser in Leitungssystemen oder in Behältern wie PET-Flaschen innerhalb von Häusern liegt weltweit bei ca. 20°C. Wasserkocher kochen das Wasser aber auf Meereshöhe bis auf 100°C. Bei einer Erhitzung auf 75°C muss die Temperatur des Wassers nur um 55°C statt um 80°C erhöht werden, was eine Energieeinsparung von 45% ergibt. In der Praxis ist die Energieeinsparung noch grösser, weil beim Kochen normalerweise noch zusätzlich viel Verdampfungsenergie aufgewendet wird. Weltweit gibt es viele Wasserkocher die erst durch Umleitung des Dampfes bis in die Bodenplatte ausgeschaltet werden. Diese Konzepte benötigen etlichen Dampf bis der Dampf beim Temperaturschalter in der Bodenplatte ankommt, weil viel Dampf auf dem Weg zur Bodenplatte an den kalten Teilen kondensiert.

[0005] Das einfache, energie- und wassersparende Aufheizen von ein oder zwei Portionen Flüssigkeit auf eine sinnvolle, temperaturgenaue Wohlfühltemperatur hat eine zentrale Bedeutung.

[0006] Die Energiemenge für eine Portion Wasser von 2.5 dl bei einer Temperaturerhöhung von 55°C beträgt ohne Verluste rund 58 kWs. Mit einem Heizfeld von 1200 W dauert das Heizen ohne Verluste rund 48 s. Für 2 Portionen von zusammen 5 dl Wasser also rund 97s. Eine Vorwärmzeit ist nicht erforderlich. Sehr viele Kaffeemaschinen benötigen alleine schon für die Vorwärmzeit einige Minuten.

[0007] In der Literatur wird bezüglich Vorrichtungen zum Erhitzen von Wasser üblicherweise von Kochfeldern gesprochen, weil früher meist das Kochen massgebend war. Das heisst, man erhitzt Flüssigkeiten bis zur Blasenbildung = «Kochen», was bei Wasser auf Meereshöhe gemäss Definition 100°C bedeutet.

[0008] Die im Handel erhältlichen Kochfelder sind nicht für das Erhitzen von ein bis zwei Portionen Flüssigkeit auf eine definierte Temperatur geeignet. Sie weisen ein grosses Kochfeld auf für grosse Gefässe und grosse Volumen, sind mit Zeitschaltuhren für lange Kochzeiten ausgerüstet, die häufig lediglich in Minuten abgestuft einstellbar sind, sind für hohe Gefässtemperaturen, zum Beispiel zum Anbraten von Fleisch im Bereich von 250°C ausgerüstet, und/oder weisen eine automatische Abschaltung auf, die sich nicht direkt auf die zu erhitzende Flüssigkeit bezieht, wobei üblicherweise Temperaturfühler zum Einsatz kommen, die mit grossem Abstand zur Flüssigkeit angeordnet sind. Meist ist die Temperaturmessung lediglich eine Schutzfunktion, um gewisse Maximaltemperaturen auf oder in den Kochfeldern nicht zu überschreiten.

[0009] Eine Heizeinrichtung für Flüssigkeiten gemäss EP-B-0 723 755 und WO-A-2007 104 168 erlaubt das Erhitzen kleiner Flüssigkeitsmengen auf eine definierte Temperatur. Das Erhitzen geschieht mit einem elektrischen Widerstandsheizelement von 1200 W das eingetaucht wird, einem sogenannten Tauchsieder. Der Nachteil vom Tauchsieder ist die Reinigung der Heizspirale beim Erhitzen von Flüssigkeiten mit Fettbestandteilen oder Feststoffen, wie Milch, Suppen etc. Die hohe spezifische Heizleistung von ca. 12 W/cm^2 lässt das Wasser an der Heizoberfläche verdampfen und führt zu einer Verschmutzung und Verkrustung der Oberfläche.

[0010] Weiterhin bekannt sind Wasserkocher für ein bis zwei Liter Wasser mit elektrischer Widerstandsheizung in der Bodenplatte. Die meisten haben Leistungen im Bereich über 2000 W und kleine Bodenheizplatten von ca. 100 mm Durchmesser, sodass die spezifische Heizleistung im Bereich von 24 W/cm^2 noch wesentlich höher ist als bei Hotty One und die besagten Nachteile noch entsprechend stärker auftreten. Diese Geräte haben zum Wasserkochen in der Bodenplatte oft Bimetall-Temperaturschalter, die mittels Wasserdampf erhitzt und geschaltet werden. Für dieses Schalten muss aber viel Wasserdampf produziert werden, das unterwegs an den kühlen Wandungen bereits wieder kondensiert. Zusätzlich hat es an der Bodenplatte Sicherheitsfühler, die das Gerät ausschaltet wenn kein Dampf kommt, wenn z.B. alles Wasser bereits verdampft ist. Es gibt auch Geräte, die haben noch einen zusätzlichen Bodenplattenfühler für Temperaturen tiefer als die Kochtemperatur. Je nach Einstellung stellt die Heizung ab bevor Dampf ankommt. Weiter gibt es Ausführungen mit noch zusätzlich und separat eingebauten Temperaturfühlern mit optischer Anzeige oder elektrische mit Temperaturregelkreis. Auch diese Geräte sind nur zum Kochen von Wasser geeignet, weil hier mit der hohen spezifischen Heizleistung erst recht ein Kleben von Fettbestandteilen und Feststoffen auftritt.

[0011] Da die Heiz- und Messelemente in das Wassergefäss integriert sind, braucht es elektrische Anschlüsse zum Wassergefäss. Diese Anschlüsse müssen beim Reinigen des Gefässes besonders geschützt werden, um ein Eindringen von Wasser zu verhindern. Ein Reinigen des Gefässes in einer Geschirrspülmaschine wird dadurch unmöglich. Weiterhin sind derartige Geräte zum effizienten Erhitzen kleiner Wassermengen nicht geeignet, da neben der Wassermenge auch das gesamte Gefäss aufgeheizt werden muss. Diese Kochplatten mit viel Metallmasse unterhalb der Heizfläche benötigt aber zusätzliche Wärmeenergie zum Aufheizen, die letztendlich durch Abstrahlung verloren geht. Beim Reinigen und Entkalken müssen Teile wie Bodenplatte, Dichtung und Plastikteile und deren Übergangsspalten gereinigt werden.

[0012] Weiter bekannt sind Apparate mit Durchlauferhitzern (zum Beispiel integriert in Kaffeemaschinen) für Wasser mit mehreren Temperaturstufen, wobei tiefere Temperaturen für temperaturempfindliche Getränke wie Grüntee und höhere Temperaturen für Getränke wie kräftigen Kräutertee zum Einsatz kommen. Diese Apparate benötigen aber ein Wasserreservoir, in dem sich Ablagerungen und Bakterien ansammeln können, sind sehr teuer und sind aufwendig zu Reinigen und Entkalken, wozu teure und spezielle Reinigungs- und Entkalkungsmittel eingesetzt werden müssen.

[0013] Derartige Durchlauferhitzer können in Kombination mit einer Kaffeemaschine oder unabhängig mit einer eigenen Pumpe aufgebaut sein. Weitere Nachteile derartiger Geräte sind der Lärm der durch die Pumpen verursacht wird, Spritzgefahr und damit Verbrennungsgefahr, sowie die schlechte Kontrollier- und Regelbarkeit der Temperatur, da je nach Kaltwassertemperatur, Tassentemperatur und Verschmutzung und Verkalkung der Heizung eine andere Temperatur resultiert.

[0014] Bekannt sind nun auch Induktionskochfelder die in grossen Stückzahlen gebaut werden. Diese Geräte sind für das langzeitige Erwärmen, Kochen oder Braten von einer Vielzahl an verschiedenen Lebensmitteln ausgelegt. Zum Anbraten von Fleisch sind Temperaturen oberhalb der Abdeckplatte von 250°C und mehr erforderlich. Der Betrieb kann über mehrere Minuten bis zu Stunden erfolgen. Derartige Geräte sind zum Erhitzen grösserer Mengen ausgelegt. Dementsprechend muss die Temperaturabsicherung derartiger Geräte aufwändig gestaltet werden. Es braucht dicke temperaturfeste Abdeckplatten und Leistungsstarke Kühlvorrichtungen, um die darunter liegenden Bauteilen zu schützen. Um tiefere Temperaturen fahren zu können muss ein alternierender Betrieb mit Ein- und Aus-Zeiten von einigen Sekunden möglich sein, wobei je nach Heizstufe verschieden lange Intervallzeiten nötig sind.

[0015] Weiterhin müssen derartige Geräte zusammen mit einer Vielzahl verschieden grosser und verschieden geformter Gefässe betrieben werden.

[0016] Diese Induktionskochfelder weisen im Durchmesser grosse Induktionsspulen auf die bei kleinen Gefässen bei Leistungen um 1000 bis über 2000 W in den äusseren Randzonen eine hohe Heizbelastung bewirken, so dass die gleichen besagten Probleme auftreten wie Verdampfen von Flüssigkeit und Anbacken von Feststoffen.

[0017] Ein Nachteil von Kochfeldern, auf denen hohe Gefässtemperaturen erreicht werden ist, dass nur teure hitzebeständige Antihaftbeschichtungen zum Einsatz kommen können, die eine relativ kurze Lebensdauer aufweisen und dass wegen örtlicher Wasserverdampfung die Heizfläche verkrustet.

[0018] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Induktionsheizgerät für Flüssigkeitsportionen, insbesondere für ein bis zwei Flüssigkeitsportionen mit definierter Temperatur zur Verfügung zu stellen, die ein rasches Erhitzen von vorzugsweise ein bis zwei Portionen Flüssigkeit mit einem kleinen Gefäss erlaubt, ohne dass der spezifische Leistungseintrag zu gross wird.

[0019] Eine Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Induktionsheizgerät für Flüssigkeitsportionen zu entwickeln, das eine einfache Reinigung erlaubt und das ein rasches Altern einer aufgebrachten Antihaftbeschichtung verhindert.

[0020] Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch den Einsatz eines Induktionsheizfeldes mit zumindest einer horizontalen Induktionsspule und/oder vertikaler Induktionsspule mit entsprechend grosser Heizfläche und einem dazu passenden Gefäss wird ein hoher Leistungseintrag bei gleichzeitig geringer spezifischer Heizleistung ermöglicht. Da das Induktionsheizfeld nicht direkt mit der Flüssigkeit in Berührung kommt, muss es nicht gereinigt werden. Das Gefäss ist einfacher zu reinigen als ein Tauchsieder oder ein Wasserkocher oder ein Durchlauferhitzer.

[0021] Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen offenbart. Vorzugsweise ist das Gefäss mit einem Antihaftbelag ausgekleidet, der eine nur geringe Temperaturbeständigkeit aufweisen muss.

[0022] Ein Induktionserhitzer besteht im Wesentlichen aus einem metallischen Gefäss und einem ausserhalb angeordneten Induktionsheizfeld. Das Induktionsheizfeld besteht aus einer horizontalen und optional einer vertikalen Induktionsspule, einer zwischen Heizfeld und Gefäss angeordneten Spulenabdeckung, einer Kühleinheit, einer Leistungs- und Regeleinheit sowie einem Bedienfeld.

[0023] Das Induktionsheizfeld funktioniert wie ein Transformator. Das metallische Gefäss aus magnetisierbarem Material für die Flüssigkeit entspricht der Sekundärwicklung und erhitzt sich im elektromagnetischen Wechselfeld. In der Praxis kann die Tauglichkeit eines Gefässes mit einem Magneten geprüft werden. Ist es magnetisch, kann es verwendet werden. Selbst ein rostfreies Stahlgefäss, das nur leicht magnetisch ist, kann als Gefäss verwendet werden.

[0024] Unter und seitlich des Gefässes befindet sich die Spulenabdeckung, die sich bezüglich elektromagnetischem Wechselfeld wie ein Isolator verhält und sich in dem Magnetfeld nur wenig erwärmt. Hinter der Spulenabdeckung befindet sich eine horizontale und vertikale Spule, vorteilhaft in Serie geschaltet, als Primärwicklung, die entsprechend viel vom Gefäss abdeckt. Diese Primärwicklungen bilden mit einem Kondensator einen Schwingkreis, der mit Leistungstransistoren angetrieben wird. Solche Schaltungen sind auch bekannt unter der Bezeichnung Oszillatorschaltung. Oszillatorschaltungen beinhalten einen oder mehrere Leistungstransistoren. Die Leistungstransistoren sind auf Kühlkörpern montiert, um die Wärme der Verlustleistung abzuführen. Neben dem Kühlkörper ist die Elektronik für die Ansteuerung der Leistungstransistoren und Gefässerkennung und je nach Bedarf Mikroprozessor, Bedienfeld, Temperaturfühlersteuerung etc. Im Gerät eingebaute Temperaturfühler steuern einen Kühlventilator und/oder stellen die Heizung ab wenn die Zieltemperatur erreicht ist oder stellen das Gerät ab wenn die Gefahr besteht von Geräteüberhitzung. Die Wärme im Gerät entsteht durch die Verlustleistung der Elektrik und Elektronik und durch den Wärmefluss vom Gefäss über die Spulenabdeckung. Auf dem Bedienfeld kann ein Taster für Start- und Stopp und/oder ein Sekundentimer mit Start und Stopp Funktion vorhanden sein. Weiterhin kann mit dem Bedienfeld zum Beispiel eine Solltemperatur vorgegeben werden.

[0025] Das Gefäss muss aus einem für eine Induktionsheizung geeigneten Material bestehen. Für ein oder zwei Portionen kann es gleichzeitig die Tasse oder aber auch ein Krug sein. Der Krug hat lediglich den Unterschied dass er eine Stelle zum besseren ausgiessen hat. Der Krug als Gefäss kann aber bei nur einer Portion auch gleichzeitig als Tasse verwendet werden und ist so universell. Es gibt Anwender die wollen heisses Wasser in ein Gefäss mit Zutaten giessen, um gleichzeitig einen hohen Mischeffekt zu bewirken. Die werden das Gefäss als Krug verwenden. Andere legen ein Teesieb oder ein Teebeutel ein und wollen kein weiteres Gefäss.

[0026] Das Gefäss besteht im Wesentlichen aus einem Boden und einem Mantel. Der Boden bildet dabei die Standfläche oder zumindest einen Steg, auf dem das Gefäss steht.

[0027] Der Übergang vom Boden zum Mantel kann direkt, im Wesentlichen senkrecht ausgeführt sein, ist aber vorteilhaft in einem Winkel oder gerundet ausgeführt. Ein bevorzugter Übergangswinkel liegt im Bereich von 30° bis 60°, insbesondere im Bereich von 45°, wobei auch mehrstufige Übergänge denkbar sind, bei denen dann die Winkel addiert würden. Da eine klare Ecke des Gefässes nur bei einem direkten Übergang ersichtlich ist, wird die Ecke des Gefässes, im vertikalen Schnitt betrachtet, als der Punkt definiert, an dem sich die Verlängerung des horizontalen Bodens und des vertikalen Mantels schneiden.

[0028] Geeignete Gefässe weisen einen Durchmesser des Bodens zwischen 50 und 115 mm, insbesondere von zwischen 60 und 110 mm auf. Dementsprechend weist das Gefäss eine Bodenfläche zwischen 20 und 104 cm2, insbesondere zwischen 28 und 95 cm2 auf.

[0029] Der Boden ist vorzugsweise flach, um eine gute Standfestigkeit zu gewährleisten. Alternativ kann der Boden Rippen und/oder Wölbungen aufweisen. Insbesondere bevorzugt ist eine Wölbung zum Zentrum hin nach oben, wodurch die Standfläche auf einen Ring reduziert ist.

[0030] Der Mantel erstreckt sich nach dem Übergang vom Boden vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht nach oben. Alternativ kann der Mantel auch von der Senkrechten abweichen, wobei insbesondere eine leichte Erweiterung nach oben denkbar ist. Der Mantel kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind jedoch Mantelformen mit rundem oder nahezu rundem, wie zum Beispiel sechs- oder achteckigem, Querschnitt.

[0031] Der Durchmesser des Mantels nach dem Übergang vom Boden beträgt zwischen 50 bis 115 mm.

[0032] Auch bei einer nach oben aufgeweiteten Form soll der Manteldurchmesser 130 mm nicht überschreiten. Die Gefässwandstärke liegt bei 0.2 bis 10 mm je nach Material und Materialpaarungen.

[0033] Die Vorrichtung ist erfindungsgemäss für das Erhitzen kleiner Flüssigkeitsmengen, insbesondere ein bis zwei Portionen geeignet. Bei einer Portion handelt es sich um eine Flüssigkeitsmenge von 0.15 bis 0.4 Litern, insbesondere von 0.2 bis 0.3 Litern. Dementsprechend weist das Gefäss ein Fassungsvermögen von 0.15 bis 0.8 Litern, insbesondere von 0.3 bis 0.6 Litern auf (in Europa sind % und V2 Liter Standardvolumen und sehr gebräuchlich).

[0034] Dementsprechend weist das Gefäss eine bevorzugte Füllhöhe zwischen 30 und 180 mm, insbesondere zwischen 32 und 150 mm auf. Zur besseren Handhabung ist es aber notwendig, dass die Mantelhöhe die maximale Füllhöhe übersteigt, wobei die Gefässhöhe insgesamt 200 mm nicht überschreiten soll.

[0035] Damit eine vorteilhafte Überdeckung mit der Induktionsspule stattfindet, sollte die minimale Flüssigkeitshöhe von 30 mm nicht unterschritten werden.

[0036] Bei einem runden Gefäss mit geradem Mantel, einem Gefässinnendurchmesser von 100 mm resultiert für eine Portion von 2.5 dl Flüssigkeit eine Flüssigkeitshöhe von 32 mm und bei zwei Portionen von zusammen 0.5 dl eine Flüssigkeitshöhe von 64 mm. Will man immer nur eine Portion Flüssigkeit aufheizen, so ist auch ein Gefäss mit halbem Querschnitt, also Durchmesser 71 mm eine gute Lösung. Das sind für den täglichen Einsatz zu Hause und im Büro praktische Abmessungen mit guter Standfestigkeit des Gefässes.

[0037] Am Gefäss kann optional ein Griff befestigt sein. Bevorzugt wird der Griff so am Gefäss angebracht, dass er thermisch vom Gefäss isoliert ist und nur mit dem oberen Teil des Mantels, der am wenigsten heiss wird und ausserhalb des Induktionsheizfeldes liegt, in Verbindung steht.

[0038] Das Gefäss kann optional innen mit einer Antihaftbeschichtung ausgekleidet sein. Von Vorteil sind dabei die einfache Geometrie des Gefässes und die tiefen Temperaturen denen das Gefäss ausgesetzt ist. Da das Gefäss nur zum Erhitzen von Wasser oder wasserbasierten Flüssigkeiten verwendet wird und zusätzlich durch einen Kurzzeittimer oder/und Temperaturüberwachung geschützt wird, werden Maximaltemperaturen von nur wenig über 100°C erreicht. Daraus ergibt sich eine lange Lebensdauer von Gefässe und Antihaftbeschichtung.

[0039] Geeignete Antihaftbeschichtungen sind im Stand der Technik bekannt, wobei insbesondere PTFE Produkte mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 200°C geeignet sind.

[0040] Weiterhin geeignet ist eine Emaillierung des Gefässes. Es ist aber auch möglich ein Lochblech oder ein Streckmetall in Elastomer, Gummi, Kunststoff, Glas, Keramik etc. einzugiessen um für den Menschen gewohnte Berührungsoberflächen zu schaffen, die trotzdem für Induktionserhitzung tauglich sind. Ein Streckmetall ist besonders elastisch und plastisch verformbar so dass es trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnkoeffizienten mit z.B. Keramik kombiniert werden kann. Es ist auch möglich in eine Keramiktasse lediglich einen Metallring inklusiv Bodenteil mit oder ohne Lochungen zu legen und so mit einer sehr grossen Oberfläche die Flüssigkeit innen sowie auch aussen des Metalleinsatzes aufzuheizen.

[0041] Mit einer einfachen harmonisch eingedrückten Kerbe oder Rille im Innern des Gefässes bei der Füllhöhe für eine und zwei Portionen, wird die gleichmässige Befüllung des Gefässes mit Flüssigkeit ermöglicht. Eine Antihaftbeschichtung kann über den harmonischen Rillen problemlos angebracht werden, was eine einfache und vollständige Reinigung gewährleistet.

[0042] Die Spulenabdeckung bildet den oberen Teil des Induktionsheizfeldes. Der Durchmesser der Spulenabdeckung muss zumindest etwas grösser als die Standfläche des Gefässes sein. Vorteilhaft für Fabrikation und Wärmeausdehnung ist ein nach oben im Durchmesser grösser werdender Mantel.

[0043] Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Spulenabdeckung einen Durchmesser grösser als den Gefässdurchmesser aufweist und einen Teil des Gefässmantels umschliesst.

[0044] Bevorzugt ist die Spulenabdeckung im Bodenbereich flach. Weist das Gefäss jedoch Rippen oder Wölbungen auf, so kann die Abdeckplatte das entsprechende Gegenstück dazu bilden, um zu gewährleisten, dass sich das Gefäss passgenau positionieren lässt. Ist die Positionierung des Gefässes nicht durch den Bodenbereich gewährleistet, so soll die Spulenabdeckung derart geformt sein, dass eine Positionierung im Bereich des Übergangs vom Boden zum Mantel des Gefässes erfolgt. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass die Spulenabdeckung das Gegenstück bezüglich Winkel und Aussendurchmesser zum Übergangsbereich des Gefässes bildet. Eine weitere Alternative sieht vor, dass die Spulenabdeckung den Mantelbereich derart umschliesst, dass eine eindeutige Positionierung erfolgt.

[0045] Die Spulenabdeckung muss aus einem Material bestehen, das sich bezüglich eines elektromagnetischen Wechselfelds wie ein Isolator verhält und sich in dem Magnetfeld nicht erwärmt. Eine allfällige Erwärmung der Spulenabdeckung erfolgt ausschliesslich wegen Wärmeleitung vom Gefäss. Dementsprechend muss die Spulenabdeckung wärmebeständig sein bis zu den maximal erreichbaren Gefässtemperaturen, was aber bei der vorliegenden Anwendung im Gegensatz zu Kochplatten unter 200°C, insbesondere maximal 110°C bis 150°C beträgt und mit Temperaturüberwachung abgesichert werden kann.

[0046] Deshalb kann zur Herstellung der Spulenabdeckung neben den für die normalen Kochfelder verwendeten Werkstoffen wie Glas und Keramik auch Werkstoffe wie Kunststoff, Elastomere und Gummi mit einer Langzeittemperaturbeständigkeit von über 150°C verwendet werden. Die Verwendung von elastischen Werkstoffen wie Viton oder Silikon hat den grossen Vorteil dass das Gefäss elliptisch elastisch umschlossen werden kann, so dass ein in der Spulenabdeckung im oberen Bereich eingebauter Temperaturfühler dauernd die Gefässoberfläche berührt und somit die Gefässoberflächentemperatur ermittelt. Bei zu hoher Temperatur weil die Flüssigkeit fehlt wird die Induktionsheizung ausgeschaltet.

[0047] Die Dicke der Spulenabdeckung hat sich im Bereich von 3 bis 10 mm in der Praxis bewährt. So können die verschiedensten Materialien eingesetzt werden und mit den üblichen Fabrikationstoleranzen produziert werden.

[0048] Weil bekanntlich beim Erwärmen von Flüssigkeiten wie Milch bei Überhitzung die Flüssigkeit im Gefäss überlaufen kann ist im Bodenbereich der Spulenabdeckung ein Auslauf vorhanden damit die Flüssigkeit im Notfall beim Überlaufen auslaufen kann und nicht die ganze Gefässaussenseite verschmutzt. Das Überlaufen muss aber als Betriebsunfall angesehen werden weil solche Heiztemperaturen nicht sinnvoll sind und zu vermeiden sind.

[0049] Für eine hohe Leistung mit spezifisch tiefer flächenspezifischer Heizbelastung befinden sich unter der Spulenabdeckung zumindest eine horizontale und zumindest eine vertikale Spule aus Hochfrequenzkupferlitze um einen grossen Bereich des Gefässes abzudecken.

[0050] Diese Spulen bilden mit einem Kondensator einen Oszillatorschwingkreis mit einer Frequenz im Bereich von 20 bis 50 kHz. Die Totallitzenlänge der beiden Spulen ist in etwa gleich wie die Litzenlänge bei den normalen Induktionsflachspulen. Beim Einsatz einer zweiteiligen Spule bzw. mehrerer Spulen sind diese vorteilhaft aus Kostengründen in Serie geschaltet.

[0051] Die Spulen sollen von der Gefässecke sowohl horizontal, wie auch vertikal einen Abstand A = 1 mm bis 15 mm, bevorzugt 2 mm bis 12 mm aufweisen, wobei die Gefässecke ausserhalb der Spulen liegt. Ebenso liegt die Flüssigkeitsoberfläche ausserhalb bzw. oberhalb der vertikalen Spule. Durch diese Spulenanordnung ist das Induktionsfeld so aufgebaut, dass die Gefässecke und der Flüssigkeitsrand nicht überhitzt und für Antihaftbeschichtung und Gefässinhalt ein schonendes und doch schnelles Aufheizen stattfindet.

[0052] Die horizontale Spule ist bevorzugt eine Flachspule und erstreckt sich vom Innendurchmesser im Bereich von 10 mm bis 30 mm bis zum Aussendurchmesser von maximal 113 mm. Geht zum Beispiel für ein Gefäss von 100 mm Durchmesser die horizontale Spule vom Durchmesser 20 mm bis zum Durchmesser 80 mm so ergibt das eine Spulenfläche von 47 cm^2. Die vertikale Spule ist bevorzugt eine vertikale Ringspule mit einem Innendurchmesser von 52 mm bis 130 mm. Die Höhe der Spule liegt im Bereich von 10 bis 60 mm. Hat die entsprechende vertikale Spule für das Gefäss mit 100 mm Durchmesser einen Innendurchmesser von 120 mm und ist 28 mm hoch so ergibt sich eine Fläche der vertikalen Spule von 106 cm^2. Die vertikale Spulenfläche ist somit zweimal so gross wie jene der horizontalen Spule und gibt addiert eine totale Spulenfläche von 153 cm^2 und somit bei einer Heizleistung von 1200 W eine niedrige spezifische Heizleistung von 7.8W/cm^2. Deshalb kann mit der vertikalen Spule die spezifische Heizbelastung wesentlich gesenkt werden. Werden die Durchmesser für kleinere Gefässe verkleinert und dafür die vertikale Spule erhöht, kann die vertikale Spulenfläche bis zum Fünffachen und mehr der horizontalen Spulenfläche ansteigen. Die horizontale und vertikale Spule wird vorteilhaft aus Kostengründen in Serie geschaltet und kann auch als eine zweiteilige Spule betrachtet werden.

[0053] Die Oberkante der Ringspule soll nicht mehr als 60 mm über der Unterkante der Standfläche des aufgesetzten Gefässes angeordnet sein.

[0054] Zur Reduktion der Induktionsspulenstreufelder und Abstrahlung werden Ferritprofile eingesetzt. Solche Abstrahlungen sind unter dem Begriff Elektrosmog unbeliebt und könnten Herzschrittmacher etc. beeinflussen.

[0055] Die zweiteilige Spule kann mit ähnlichen Oszillatorschwingkreisen betrieben werden wie sie in üblichen Induktionskochfeldern eingebaut sind, die in grossen Stückzahlen gebaut und über Supermärkte vertrieben werden. Weil das Gefäss für die Flüssigkeit geometrisch in einem sehr kleinen Bereich variiert, wird es einfacher einen Oszillatorschwingkreis mit der entsprechenden Resonanzfrequenz zu bauen. Es können auch kleinere Abstände der Induktionsspulen zum Gefäss realisiert werden weil durch das einfache, einheitliche Gefäss die Sensibilität des Resonanzschwingkreises weniger anspruchsvoll ist als bei Induktionskochfeldern mit vielen Gefässvarianten und -geometrien. Die Leistungsverluste der Leistungshalbleiter sind entsprechend klein, was sich auch vereinfachend auf die Kühlung auswirkt. Die zweiteilige horizontale und vertikale Spule kann aber auch als zwei getrennte Spulen ausgeführt werden und mit getrennten Oszillatorschwingkreisen betrieben werden. Auch kann jeder Oszillatorschwingkreis eine eigene Gefässerkennung enthalten.

[0056] Um eine Portion Wasser von 2.5 dl um 55°C zu erwärmen sind ohne Verluste 58kWs erforderlich. Mit einem Heizfeld mit einer Leistung von 1200 Watt (W) bei 230 V und 5.2 A dauert das Heizen rund 48s. Für zwei Portionen von zusammen 5 dl Wasser also rund 97s. Dementsprechend beträgt die Leistung des Heizfeldes bevorzugt zwischen 800 und 2300 W, insbesondere zwischen 1000 und 1500 W.

[0057] Daraus resultiert eine für die Antihaftbeschichtung und Flüssigkeit schonende Leistungsdichte, die erfindungsgemäss im Bereich von 4 und 15 W/cm^2, insbesondere zwischen 5 und 11 W/cm^2 betragen soll. Die Leistungsdichte beschreibt dabei die eingetragene Leistung im Verhältnis zur gesamten Spulenfläche.

[0058] Selbst bei einer maximalen Netzbelastung mit 10A und 2300 W kann die Leistungsdichte für ein Gefäss mit 100 mm Durchmesser klein gehalten werden.

[0059] Bei der grossen übertragenen Leistung ist die Verlustleistung auch entsprechend gross. Bei Dauerbetrieb in Grossraumbüros oder im Gastronomiebereich wie Bistros, Bars etc., ist eine aktive Kühlung, zum Beispiel eine Ventilatorkühlung, erforderlich. Bei gelegentlichem, privatem Gebrauch kann für eine preisgünstige Ausführung eine passive Kühlung, zum Beispiel über eine Kühlplatte, optional mit Kühlrippen, ausreichen. Die Kühlung kann entsprechend gross und über den ganzen Querschnitt dimensioniert werden. Auf jeden Fall muss die Konstruktion des Gehäuses ausreichend Zirkulation von Luft, zum Beispiel über Löcher oder Schlitze, zulassen.

[0060] Bei den Temperaturmessungen ist auf vier Temperaturbereiche zu achten. Die wichtigste für den Anwender ist die Flüssigkeitstemperatur, dann die möglichen Gefässtemperaturen über der Abdeckplatte, verursacht durch das elektromagnetische Wechselfeld, und die möglichen Gerätetemperaturen unter der Abdeckplatte, verursacht durch die Wärmeleitung durch die Spulenabdeckung vom heissen Gefäss und der Abwärme der Leistungstransistoren bzw. deren Kühlkörper. Als Viertes ist die Temperaturverträglichkeit der restlichen Elektronikkomponenten für Gefässerkennung, Mikroprozessor, Bedienfeld etc. wichtig.

[0061] Obwohl sich eine Flüssigkeit mit definierter Anfangstemperatur in einem bekannten Gefäss bei bekanntem Energieeintrag in einer konstanten Zeit auch ohne Temperaturmessung auf eine konstante Endtemperatur erhitzen lässt, kann es vorteilhaft sein die Flüssigkeitstemperatur zu messen. So kann zum Beispiel die Flüssigkeitsausgangstemperatur und Gefässtemperatur variieren. Die Ausgangstemperaturunterschiede der Flüssigkeit entstehen wenn das Wasser aus dem Keller kommt oder im kalten Winter von ausserhalb des Hauses etc. Weitere Abweichungen entstehen durch unterschiedliche Handhabung durch den Bediener, wenn das Wasser schon vorgewärmt ist oder nochmals aufgeheizt wird. Beim Gefäss können die Unterschiede entstehen wenn das Gefäss heiss aus dem Geschirrspüler kommt oder wenn vorgängig schon etwas aufgeheizt wurde oder aber das Gefäss wurde sehr kalt gelagert.

[0062] Um Fehlermöglichkeiten bei der Temperaturbestimmung zu eliminieren kann die Temperatur im Gefäss gemessen werden. Weil es hier nur um Flüssigkeiten geht und um ein oder zwei Portionen kann dies z. B. direkt im Gefäss mittels eines Temperaturfühlers oder berührungslos mit Infrarotmessung erfolgen.

[0063] Zum Schutz des Gefässes bzw. der Antihaftbeschichtung sollte eine Messung der Gefässtemperatur erfolgen. Bei einer indirekten Temperaturmessung unter der Spulenabdeckung muss eine grosse Verzögerung in Kauf genommen werden, weil die Temperatur zuerst durch Wärmeleitung durch die Spulenabdeckung geleitet werden muss.

[0064] Eine direkte Messung der Gefässtemperatur ist deshalb vorteilhaft, da ein Gefäss mit wenig Masse in wenigen Sekunden einige hundert Grad Celsius erreichen kann und Antihaftbeschichtungen bereits zerstört oder stark beschädigt sein können, während es unter der Abdeckplatte noch kalt ist. Weil bei dieser Anwendung das Gefäss gegeben ist und Temperaturen nur wenig über 100°C nötig sind kann mit einer elliptisch elastischen Spulenabdeckung über der Ringspule ein Temperaturfühler so eingebaut werden dass der Fühler immer an der Gefässwand anliegt und so zuverlässig die Gefässoberflächentemperatur misst und bei Überhitzung die Induktionsheizung ausschaltet.

[0065] Eine zusätzliche Geräteabsicherung kann über die maximale Heizzeit von 180 Sekunden, respektive 120 Sekunden erfolgen.

[0066] Eine einfache Ausführung des Induktionsheizgerätes ist mit einer Steuerung der Temperatur mittels Zeitsteuerung im Bereich von 5 bis 180 Sekunden möglich, wobei in den meisten Fällen eine Zeitsteuerung im Bereich von 5 bis 120 Sekunden ausreichend ist. Eine hohe Genauigkeit wird bei konstanten Ausgangstemperaturen von Flüssigkeit und Gefäss erreicht. Normalerweise haben Gefässe, wie auch das Wasser aus dem Leitungsnetz oder aus Behältern im Haus konstante Temperaturen. Daraus ergibt sich bei gleicher Gefässfüllung durch eine konstante Heizzeit auch eine konstante Endtemperatur. Mit Hilfe von Markierungen im Gefäss kann das gleichmässige Befüllen des Gefässes erleichtert werden. Die Zeitsteuerung ist eine sehr einfache Steuerung und mit einem einzigen Schalter kann die Funktionen Ein, Zeitdauer und Aus erfüllt werden. Um eine Portion Wasser von 2.5 dl um 55°C von 20°C auf 75°C zu erwärmen sind ohne Verluste 58 kWs erforderlich. Mit einem Heizfeld von 1200 W Heizleistung bei 230 V und 5.2 A dauert das Heizen rund 48s. Für 2 Portionen von zusammen 5 dl Wasser also rund 97s. Der Zeitschalter kann mit einem verstellbaren Anschlag ausgerüstet werden so dass man auf den eingestellten Anschlag dreht und mit der entsprechenden Zeit auch die entsprechende Flüssigkeitstemperatur erhält.

[0067] Ein schwenkbarer Temperaturfühler, der in die Flüssigkeit eintaucht, ist eine präzise und kostengünstige Lösung zur Messung der Ist-Temperatur. Im Gegensatz zu Kochfeldern, bei denen viele unterschiedliche Gefässe, Gefässfüllungen und Temperaturen vorhanden sind, kann ein schwenkbarer Temperaturfühler für ein Gefäss, das lediglich für das Erhitzen von ein oder zwei Portionen Flüssigkeit vorgesehen ist, und somit die Eintauchtiefe des Sensors gegeben ist, so ausgeführt werden, dass er immer zuverlässig eintaucht. Mit Federkraft und/oder Gewichtskraft kann gewährleistet werden, dass der Fühler immer unten ist. Der Fühler muss nur beim Platzieren oder Wegnehmen des Gefässes angehoben werden. Der Fühler ist sehr einfach zu reinigen, da er bezüglich Sanitation eine äusserst einfache Form besitzt. Der Fühler ist jedoch weniger geeignet zur Überwachung der Gefässtemperatur. Weil jedoch die Anordnung des Gefässes definiert ist, kann für die Gefässoberflächentemperaturerkennung ein zweiter Temperaturfühler am Gefässboden innerhalb des Innenradius der Flachspule oder am Gefässmantel oberhalb der Ringspule eingesetzt werden. Ist keine Flüssigkeit vorhanden oder zu wenig steigt die Temperatur über 100°C und das Gerät kann ausgeschaltet werden. Da bei diesen Anwendungen keine Temperaturen über 150°C auftreten, kann die Spulenabdeckung im Gefässmantelbereich leicht elliptisch aus einem elastischen Material wie Gummi, Viton, Silikon oder einem thermoplastischen Elastomer hergestellt sein. Ist der Thermofühler an der engsten Stelle der Ellipse angeordnet und der engste Stelle geringfügig kleiner als der Aussendurchmesser des Gefässmantels an der korrespondierenden Stelle, ist gewährleistet, dass der Temperaturfühler immer an der Gefässwand anliegt. Um Messstörungen durch das Induktionsfeld zu verhindern, kann der Messfühler mit Ferrit abgeschirmt werden.

[0068] Mit einer integrierten berührungslosen Temperaturmessung wird dauernd eine Oberflächentemperatur gemessen, egal ob es am leeren oder wenig gefüllten Gefäss oder an der Flüssigkeitsoberfläche. Fehlt die Flüssigkeit, so steigt die Temperatur schnell über 100°C und das Gerät kann sofort ausgeschaltet werden. Dies ist ein hervorragender Schutz für Antihaftbeschichtungen. Selbst bei Emaillierungen, die normalerweise höhere Temperaturen vertragen, sind unterschiedliche Wärmedehnungen des Gefässes und der Beschichtungen vorhanden, die schnell zu Mikrorissen führen und die Beschichtungen zerstören. Der berührungslose Temperaturfühler kann in einem schrägen Winkel oder vertikal über dem Gefäss angeordnet werden. Bevorzugt ist eine Anordnung über dem Gefäss die einen Messwinkel zwischen 0° und 60° ergibt. Bei schräger Anordnung gelangt weniger feuchte Luft an den Fühler, dafür ist das Messsignal für den berührungslosen Temperaturfühler etwas schwächer und muss in der Steuerung entsprechend kompensiert werden. Der berührungslose Temperaturfühler kann auch mit einer kleinen Membrane bzw. Linse abgedeckt werden, die einfach zu reinigen ist. Auch diese Signalabschwächung kann in der Steuerung entsprechend kompensiert werden. Weil beim Erhitzen auch Wasserdampf entsteht kann das die Messung mit dem berührungslosen Temperaturfühler verfälschen. Deshalb kann ein Teil der Luft vom Kühlventilator verwendet werden um die Dampfschwaden wegzublasen um dadurch eine bessere Messgenauigkeit zu erhalten.

[0069] Um ein Überhitzen des Gerätes zu verhindern, kann der Bereich mit den Leistungstransistoren und Gleichrichter und der Bereich der Induktionsspulen mit einfachen Temperaturschaltern mit einem Schaltpunkt im Bereich von 60-80°C abgesichert werden. Es sind keine Temperatuschalter mit 10 Stufen wie bei den üblichen Kochfeldern erforderlich.

[0070] Um zu verhindern, dass das Gerät auch ohne aufgesetztes Gefäss oder mit einem ungeeigneten Gefäss betrieben wird, ist eine Gefässerkennung notwendig. So wird als Personenschutz auch verhindert dass metallene Schmuckstücke wie Fingerringe beim Hineingreifen erhitzt werden. Dazu wird zum Beispiel netzseitig der Laststrom ermittelt. Ist der Laststrom zu klein, so wird das als Fehlen des Gefässes interpretiert. In diesem Fall wird die Leistungsübertragung sofort abgeschaltet. Das Gerät kann entweder, wenn dessen Kühlung abgeschlossen ist, ganz ausgeschaltet werden oder es wird noch einige Zeit im Stand-by-Modus belassen.

[0071] Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt <tb>Fig. 1:<sep>ein Gefäss auf einem Induktionsheizfeld mit horizontaler und vertikaler Induktionsspule und einem einfachen Timer, <tb>Fig. 2:<sep>ein Gefäss auf einem Induktionsheizfeld analog zu Fig. 1 mit schwenkbarem Temperaturfühler in der Flüssigkeit und Temperaturfühler in der elliptischen elastischen Spulenabdeckung und Soll- und Istwertanzeige, <tb>Fig. 3:<sep>ein Gefäss auf einem Induktionsheizfeld mit berührungslosen Temperatursensor, Luftdüse und Soll- und Istwertanzeige.

[0072] Ein Induktionsheizgerät mit sehr einfacher Steuerung, bestehend aus einem Gefäss B und einem Induktionsheizfeld A mit zweiteiliger Induktionsspule für ein grossflächiges Induktionsheizfeld für schnelles und trotzdem schonendes Aufheizen zeigt Fig. 1. Über der Spulenabdeckung 1 ist ein für die Induktionserwärmung geeignetes Gefäss B für eine oder zwei Portionen Flüssigkeit. Das Gefäss weist Markierungen 2 für eine bzw. zwei Portionen au Im Inneren des Gefässes ist eine Antihaftbeschichtung 3 aufgebracht. Zusätzlich weist das Gefäss eine Ausgiesshilfe 4 und einen Griff 5 zum Anheben auf.

[0073] Das Gefäss B hat einen Durchmesser DG von 100 mm und eine untere Markierung HP1 bei einer Höhe von 32 mm, was einer Portion von 2.5 dl entspricht. Die zweite Markierung HP2 ist bei einer Höhe von 64 mm und ergibt 5 dl Flüssigkeit bzw. zwei Portionen.

[0074] Die Spulenabdeckung 1 hat eine Auslauföffnung 6 damit beim Überlaufen von Flüssigkeit im Gefäss B die Flüssigkeit aus der Spulenabdeckung 1 auslaufen kann. Unter der Spulenabdeckung 1 befindet sich eine horizontale Flachspule 7 und eine vertikale Ringspule 8. Wenn die Spulen 7 und 8 die Gefässecke GE überlappen ist der Leistungseintrag in der Gefässecke GE so gross, dass örtlich sehr hohe Temperaturen auftreten und somit Flüssigkeiten wie Milch und Suppen örtlich zum anbacken bringen. Deshalb ist die Spule 7 mit Abstand A1 von 8 mm nach innen versetzt um den Leistungseintrag in der Gefässecke GE zu reduzieren. Die Spule 7 reicht vom Innendurchmesser Dl=20 mm bis zum Aussendurchmesser DG-2*A1=84 mm und somit einer Fläche von 52 cm^2.

[0075] Die Spule 8 hat einen vertikalen Abstand A2 von 2 mm von der Gefässecke GE und eine Höhe von 28 mm. Somit verbleibt vertikal bis zur Flüssigkeitsoberfläche auf der Höhe 32 mm immer noch ein Abstand A3 von 2 mm damit der Randbereich ebenfalls wie die Gefässecke GE nicht überhitzt wird. Mit dem horizontalen Abstand A5=12 mm von der Gefässecke GE wird der Durchmesser der Spule 8 somit 124 mm und ergibt eine Spulenfläche von 109 cm^2, was eine rund zweifache Fläche der vertikalen Spule 8 ergibt gegenüber der horizontalen Spule 7. Mit der Totalspulenfläche von 161 cm^2 resultiert bei einer Leistung von 1200 W ein spezifischer Leistungseintrag von 7.5 W/cm^2.

[0076] Die Randabstände A1 und A2 von der Gefässecke GE bewirken in erster Linie dass der Leistungseintrag in der Gefässecke GE nicht zu gross ist und die Flächenabstände A4 und A5 reduzieren die Sensibilität der Spule bezüglich Resonanzfrequenz und lassen gewisse Toleranzen an Gefässgeometrien zu. Die Spulen 7 und 8 sind nach aussen teilweise mit Ferritprofilen 9 abgedeckt um die Induktionsabstrahlung zu reduzieren.

[0077] Unter der Spulenabdeckung 1 kann optional noch ein Grenzwerttemperaturschalter 10 angebracht sein, der die Temperaturen im Bereich der Spulenabdeckung 1 und den Spulen 7 und 8 und den Ferriten 9 und dem Gehäuse 11 begrenzt. Trotz der Steuerung des Heizvorganges mit Zeitschalter oder Temperaturfühlern ist der Temperaturfühler 10 sinnvoll, da sich wegen der Wärmeleitung vom Gefäss B und der Spulenverlustleistung und Sonneneinstrahlung das Gerät langsam aber stetig aufwärmen kann. Es ist auch eine zusätzliche Absicherung, wenn für die Spulenabdeckung 1 andere Werkstoffe wie Silikon und Viton verwendet wird statt Glas und Keramik. Der Temperaturfühler 10 kann aber ein einfacher Begrenzungsschalter sein.

[0078] Am Kühlkörper 12 sind die Leistungsbauelemente 13 wie Transistor und Gleichrichter montiert, um die Verlustwärme dieser Elemente 13 abzuleiten. Der Kühlkörper 12 hat diverse Rippen und Öffnungen, wo die Kühlluft durchströmen kann. Bei diesen Bauelementen 13 kann ein Temperaturschalter 14 installiert werden der bei Überhitzung die Induktionsheizung ausschaltet.

[0079] Neben dem Kühlkörper 12 befindet sich die restliche Elektronik 15 mit Gefässerkennung 16, falls sinnvoll Mikroprozessor 17 und Bedienfeldansteuerung 18. Neben der Elektronik 15 ist ein Kühlventilator 19 der die Kühlluft durch das Gerät fördert, um eine Überhitzung im Bereich der Leistungstransistoren 13 einerseits und dem Bereich der Induktionsspulen 7 und 8 andererseits zu verhindern. Bei der Version mit Infrarottemperaturmessung kann ein Teilluftstrom 20 dazu verwendet werden um Dampfschwaden der zu heizenden Flüssigkeit wegzublasen um die Messgenauigkeit bei hohen Temperaturen zu verbessern.

[0080] Als vereinfachte Ausführung für einen Einzelarbeitsplatz mit täglich wenigen Einschaltungen und einem Kühlkörper 12, der sich über den ganzen Gerätequerschnitt erstreckt, kann auf den Kühlventilator 19 verzichtet werden. Mit der Temperaturüberwachung 10 und 14 kann die Induktionsheizung genügend überwacht werden und bei zu hohen Temperaturen ausgeschaltet und mit der Kontrolllampe 22 angezeigt werden, bis das Gerät abgekühlt ist. Die Lüftungsöffnungen in Richtung aufwärts ermöglichen eine Kühlung durch freie Konvektion sowie auch Zwangsbelüftung mit Kühlventilator 19.

[0081] Mit einem Kurzzeitschalter 23 von 5 bis 180 Sekunden ergibt sich eine sehr einfache Zeitsteuerung. Mit der Kontrollanzeige 24 kann die Spannungsversorgung angezeigt werden.

[0082] Ein Induktionsheizgerät, bestehend aus einem Gefäss B und einem Induktionsheizfeld A mit einem schwenkbaren Temperaturfühler C, der direkt in die Flüssigkeit eintaucht zeigt die Fig. 2.

[0083] Diese Ausführungsform kann als sehr genaue und betriebssichere Temperaturmessung ausgeführt werden und ist unabhängig davon, ob das Wasser und/oder das Gefäss beim Starten des Erhitzungsvorgangs kälter oder wärmer waren.

[0084] Der Tauchfühler kann federbelastet sein, so dass der Fühler immer in das aufgesetzte Gefäss eintaucht und nur beim Aufsetzen bzw. Wegnehmen des Gefässes angehoben wird. Der Fühler kann durch einen Hebel 26 angehoben werden. Eine Temperaturüberwachung der Antihaftbeschichtung ist so zwar nicht gegeben, die Einrichtung wird aber temperaturgenau und die Beschichtung ist geschützt solange Flüssigkeit im Gefäss vorhanden ist. Einen zusätzlichen Schutz der Antihaftbeschichtung kann mit einem zusätzlichen Temperaturfühler 27 in einer zum Beispiel elastischen Spulenabdeckung 1 abgesichert werden. Die elastische Spulenabdeckung aus Gummi wie Viton oder Silikon garantiert dass der Temperaturfühler 27 immer an der Gefässoberfläche anliegt und so die Gefässtemperatur zuverlässig misst. Wenn die Flüssigkeit fehlt steigt die Temperatur schnell über 110°C und der Temperaturfühler 27 schaltet die Heizung aus. Ohne diesen Temperaturfühler 27 wird die Spulenabdeckung 1 vorteilhaft aus Glas oder Keramik gefertigt weil beim Vergessen von Flüssigkeit hohe Temperaturen entstehen können. Es ist dann massgebend wie temperaturempfindlich der Fühler 10 konstruiert und platziert wird.

[0085] Eine zusätzliche Sicherheit ist durch die Zeitbegrenzung auf maximal 180 Sekunden gegeben, die das Gerät sowieso ausschaltet, bevor keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist.

[0086] Als Variante kann das Bedienfeld mit einer Start/Stopp Taste 28 und einem Temperaturwahlschalter 29 ausgeführt werden. Mit einer Anzeige können der Sollwert 30 und Istwert 31 und gleichzeitig Spannungsversorgung angezeigt werden. Optional kann auch eine Skala beim Temperaturwahlschalter 29 verwendet werden. Der Sollwert muss dann nicht angezeigt werden. Auch auf eine Istwertanzeige kann optional verzichtet werden, da das Gerät bei der vorgewählten Temperatur selbstständig ausschaltet. Ist keine Temperaturanzeige vorhanden, kann die Spannungsversorgung des Gerätes auch mittels einer Kontrolllampe 32 angezeigt werden.

[0087] Ein Induktionsheizgerät, bestehend aus einem Gefäss B und einem Induktionsheizfeld A, mit einem berührungslosen Wärmesensor D, zeigt Fig. 3. Mit dem Wärmesensor D wird die Temperatur gemessen und es erfolgt eine Abschaltung, wenn der Sollwert erreicht wird, unabhängig davon, ob eine oder zwei Portionen eingefüllt sind oder ob das Gefäss leer ist.

[0088] Ober der Spulenabdeckung 1 befindet sich am erhöhten Gehäuseteil ein berührungsloser Temperaturfühler D mit Schutzfolie bzw. Linse 33 gegen Verschmutzung. Der berührungslose Temperaturfühler D ist über dem Gefäss B angeordnet und misst die Temperatur innerhalb des Gefässes in einem Winkel 34 von 0° bis 60°. Der Messwert des Infrarotfühlers D wird über eine Messleitung an die Elektronik 15 geleitet. Messpunkt MP2 ist die Flüssigkeitsoberfläche für zwei Portionen, MP1 die Flüssigkeitsoberfläche für eine Portion und MP3 die Gefässoberfläche wenn die Flüssigkeit vergessen wurde oder wenn es zu wenig Flüssigkeit hat. Damit der berührungslose Temperaturfühler D bei hohen Flüssigkeitstemperaturen nicht einen zu grossen Dampfanteil misst kann neben dem Messsensor D noch eine Luftdüse 35 mit Luftanteil vom Kühlventilator 19 installiert werden der die Dampfschwaden im Messbereich reduziert.

[0089] Da sehr viele Menschen nur einzelne Portionen zubereiten wollen, kann die ganze Einrichtung noch wesentlich kleiner, zum Beispiel mit der halben Gefässbodenfläche, nämlich einem Gefässdurchmesser von 71 mm und doppelter Heizhöhe 64 mm statt 32 mm mit ähnlichen Abständen A dimensioniert werden, so dass für die Spule 7 nur eine Spulenfläche von 32 cm-2 resultiert und die Spule 8 hingegen eine Spulenfläche von 161 cm^2, wodurch die vertikale Spulenfläche 8 rund fünfmal grösser ist als die horizontale Spulenfläche 7.

Claims (10)

1. Induktionsheizgerät für Flüssigkeitsportionen, insbesondere zum Erhitzen einer kleinen Flüssigkeitsmenge mittels eines induktiven Heizgerätes, umfassend - ein Heizfeld, in dem zumindest eine Induktionsspule (7, 8) angeordnet ist, - ein Gefäss (B), das sich durch Induktion erhitzen lässt, wobei das Gefäss (B) im Wesentlichen oberhalb des Heizfeldes angeordnet werden kann und einen Aussendurchmesser zwischen 50 und 115 mm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (7, 8) zweiteilig ist und zumindest ein Teil der zweiteiligen Induktionsspule (7) horizontal unterhalb der Standposition des Gefässbodens angeordnet ist und zumindest ein weiterer Teil der zweiteiligen Induktionsspule (8) einen Teil der Mantelfläche des aufgesetzten Gefässes (B) umschliesst.

2. Induktionsheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweiteiligen Induktionsspulen (7, 8) eine Leistungsdichte zwischen 4 und 15 W/cm^2 aufweisen und dass der Leistungseintrag durch die zumindest zweiteilige Induktionsspulen (7, 8) zwischen 800 und 2300 Watt beträgt.

3. Induktionsheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweiteilige Induktionsspulen (7, 8) von der Gefässecke sowohl horizontal wie auch vertikal einen Abstand A=1 mm bis 15 mm aufweisen, wobei die Gefässecke radial und auch achsial ausserhalb der Spulen (7, 8) liegt.

4. Induktionsheizgerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenabdeckung (1) ein passgenaues Aufsetzen des Gefässes(B) gewährleistet, bevorzugt durch Rippen oder Wölbungen im Bodenbereich oder eine dem Gefäss (B) entsprechende Form im Ecken- oder Mantelbereich des Gefässes (B) erfolgt.

5. Induktionsheizgerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Timer umfasst, mit dem eine Heizzeit von 5-180 Sekunden einstellbar ist.

6. Induktionsheizgerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Steuerungselement umfasst, das die zumindest eine Induktionsspule (7, 8) aufgrund einer Sollwertinformation und der Istwertinformation der Temperatur der Flüssigkeit im Gefäss (B) abschaltet.

7. Induktionsheizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen berührungslosen Temperaturfühler (D) zur Messung der Ist-Temperatur umfasst.

8. Induktionsheizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nahe zum berührungslosen Temperaturfühler (D) eine Luftdüse (35) mit Teilluft vom Kühlventilator angeordnet ist um Dampfschwaden wegzublasen.

9. Induktionsheizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Tauch-Temperaturfühler (26) zur Messung der Ist-Temperatur umfasst.

10. Die Fläche des vertikalen Spulenteils (8) ist 1 bis 9 mal, insbesondere 2 bis 5 mal grösser als der horizontale Spulenteil (7).