DE102009058271A1

DE102009058271A1 - Temperierungssystem für Materie, insbesondere für ein Temperieren von Nahrung und Genussmitteln

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Publication number: DE102009058271A1
Application number: DE102009058271A
Authority: DE
Inventors: Ingolf Jasch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: DE102009058271B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem (1) für Materie, insbesondere für ein Temperieren von Nahrung und Genussmitteln. Das Temperierungssystem (1) weist ein elektrisch isolierendes Gefäß (11) zur Aufnahme der Materie auf. Das Gefäß (11) weist einen Gefäßboden (12) für eine kontaktfreie Ankopplung von elektrischer Energie und ihre Umwandlung in temperierende Wärme auf. Das Gefäß (11) ist auf einer Ankopplungsposition (13) einer isolierenden Platte (14) angeordnet. Die Ankopplungsposition (13) weist einen an die isolierende Platte (14) angebauten elektromagnetischen Geber (15) auf. Der elektromagnetische Geber (15) weist eine Ausgangsspule (16) auf, die in der Ankopplungsposition (13) mit dem Gefäßboden (12) durch die isolierende Platte (14) hindurch elektromagnetisch koppelbar ist. Das Gefäß (11) hat einen elektrisch isolierenden Gefäßboden (12). Am Gefäßboden (12) ist eine Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) für elektromagnetische Energie vorgesehen. Ein Indikator (50) zeigt die Ankopplung und Übertragung von elektromagnetischer Energie an.

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem für Materie, insbesondere für ein Temperieren von Nahrung und Genussmitteln. Das Temperierungssystem weist ein elektrisch isolierendes Gefäß zur Aufnahme der Materie auf. Das Gefäß weist einen Gefäßboden für eine kontaktfreie Ankopplung von elektrischer Energie und ihre Umwandlung in temperierende Wärme auf. Das Gefäß ist auf einer Ankopplungsposition einer isolierenden Platte angeordnet. Die Ankopplungsposition weist einen an die isolierende Platte angebauten elektromagnetischen Geber auf. Das Gefäß hat einen elektrisch isolierenden Gefäßboden. Der elektromagnetische Geber weist eine Ausgangsspule auf, die in der Ankopplungsposition mit dem Gefäßboden durch die isolierende Platte hindurch elektromagnetisch koppelbar ist.
Aus der Druckschrift DE 20 2006 009 905 U1 ist eine Warmhaltevorrichtung mit mindestens einem Bereich zur Anordnung eines Speiseträgers und einer dem Bereich und einem durch Induktion erwärmbaren Material am Speiseträger zugeordneten Induktionsspule zur Erwärmung von Speisen auf und/oder in dem Speiseträger mittels der Erzeugung eines Wechselfeldes bekannt. Dazu ist der Bereich am Platz eines Konsumenten in einer für den Speisekonsum vorgesehenen, von einem Tischunterbau getragenen Tischplatte eines Tisches integriert. Der Bereich weist dazu eine Induktionsspule auf, die unmittelbar unter der Tischplatte oder in die Tischplatte integriert ist. Der Speiseträger hingegen weist ein durch Induktion erwärmbares Material auf, das mittels eines Adhäsionsmittels am Speiseträger befestigt ist.
Eine derartige Warmhaltevorrichtung hat den Nachteil, dass sie nur begrenzt einsetzbar ist und der Konsument blind darauf vertrauen muss, dass er den Bereich der Wärmehaltevorrichtung mit seinem Speiseträger auf der Tischplatte erreicht hat und die Warmhaltung seiner Speise gewährleistet ist. Dem Kunden nützt es nämlich gar nichts, wenn er den Speiseträger auf der Tischplatte versetzt zu dem Wärme erzeugenden Wechselfeld einer unter der Tischplatte angeordneten Induktionsspule positioniert. Enttäuscht und verärgert wird er nach kurzer Zeit feststellen, dass die bestellte Speise im Speiseträger trotz der vorhandenen, gut funktionierenden Wärmehaltevorrichtung erkaltet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein Temperierungssystem für Materie, insbesondere für ein Temperieren von Nahrung und Genussmitteln, anzugeben, bei dem eine Ankopplungsposition des Temperierungssystems für das Gefäß für eine kontaktfreie Ankopplung von elektrischer Energie und ihre Umwandlung in temperierende Wärme zuverlässig und eindeutig erkennbar ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Temperierungssystem für Materie, insbesondere für ein Temperieren von Nahrung und Genussmitteln, geschaffen. Das Temperierungssystem weist ein elektrisch isolierendes Gefäß zur Aufnahme der Materie auf. Das Gefäß weist einen Gefäßboden für eine kontaktfreie Ankopplung von elektrischer Energie und ihre Umwandlung in temperierende Wärme auf. Das Gefäß ist auf einer Ankopplungsposition einer isolierenden Platte angeordnet. Die Ankopplungsposition weist einen an die isolierende Platte angebauten elektromagnetischen Geber auf. Der elektromagnetische Geber weist eine Ausgangsspule auf, die in der Ankopplungsposition mit dem Gefäßboden durch die isolierende Platte hindurch elektromagnetisch koppelbar ist. Das Gefäß hat einen elektrisch isolierenden Gefäßboden. Am Gefäßboden (12) ist eine Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) für elektromagnetische Energie vorgesehen, und ein Indikator zeigt die Ankopplung und Übertragung von elektromagnetischer Energie an.
Dieses Temperierungssystem hat den Vorteil, dass die Nutzer wie beispielsweise Gastronomiekunden, Bedienpersonal, Laborpersonal, Servicepersonal, Krankenhaus- oder Pflegepersonal, je nach Einsatzgebiet des Temperierungssystems, jede der vorgesehenen Ankopplungspositionen zuverlässig und ungefährdet zum Abstellen des Gefäßes auf der isolierenden Platte angezeigt erhalten und gezielt absetzen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Oberfläche und das Material der isolierenden Platte ihre natürliche Struktur oder Dekobeschichtung oder auch eine dekorative Tischdecke auf der isolierenden Platte unverändert beibehalten kann, ohne dass technische Details des Temperierungssystems oder in die isolierende Platte eingearbeitete Hinweise die Oberflächenstruktur oder das Dekor stören und dennoch ein Abstellen auf der Ankopplungsposition zuverlässig und sicher erfolgen kann.
Als Indikator für eine optimale Positionierung des Gefäßes auf der Ankopplungsposition werden vorzugsweise optische Leuchtelemente eingesetzt. Diese Leuchtelemente können Leuchtdioden oder Lampen sein, die in unterschiedlicher Weise mit dem Geber in der Ankopplungsposition in Wechselwirkung treten und vorzugsweise an dem Gefäß angeordnet sind oder integral in die Gefäßwand aufgenommen sind, so dass die Gefäßwände aufleuchten, sobald das Gefäß auf die Ankopplungsposition gestellt wird.
Die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung kann unterschiedlich strukturiert sein und beispielsweise eine Platte oder ein Substrat aufweisen, wobei die Platte selbst die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung darstellt oder aber eine isolierende oder keramische Substratplatte eine entsprechend strukturierte Beschichtung aufweist, die entsprechende Ankopplungs- und Umwandlungselemente durch eine entsprechende Strukturierung einer Metallschicht und/oder einer Dickfilmschicht bildet.
Eine derartige plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung kann auf der Unterseite des Gefäßbodens angeordnet und mit dem Gefäßboden formschlüssig verbunden sein. Dazu kann der Gefäßbodenrand bzw. ein Stapelrand bajonettverschlussartig strukturiert sein und mit einer kurzen Drehbewegung einen entsprechend bajonettartig strukturierten Randbereich der Platte aufnehmen. Darüber hinaus ist es möglich, eine formschlüssige Verbindung zwischen einer derartigen Platte und dem Gefäßboden dadurch zu erreichen, dass ein einfach montierbarer Sprengring die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung innerhalb des Stapelrandes bzw. des Gefäßbodenrandes formschlüssig hält.
Diese Art des Formschlusses, sei es durch einen bajonettartigen Formschluss oder durch einen formschlüssig angepassten Sprengring, hat den Vorteil, dass die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung für ein Reinigen des Gefäßes von dem Gefäßboden mit einem Handgriff oder automatisch gelöst werden kann und somit das Gefäß beispielsweise einem Reinigungsautomaten zugeführt werden kann. Außerdem ist es möglich, die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung mit einer spülmaschinenfesten Umhüllung oder Beschichtung zu versehen. Außerdem hat die Abnehmbarkeit den Vorteil, dass das Gefäß auch ohne die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Temperierungssystems für andere Zwecke weiterhin eingesetzt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung in Form einer strukturierten Platte oder eines strukturierten Substrats auf der Oberseite des Gefäßbodens in dem Gefäß angeordnet ist. In diesem Fall sind keinerlei formschlüssige Fixierungshilfen erforderlich, solange das spezifische Gewicht der plattenförmigen Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung größer ist als das zu temperierende Material in dem Gefäß, so dass insbesondere bei flüssigen Materialien ein Aufschwimmen der plattenförmigen Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung nicht erfolgt.
In dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung weist die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung zum Schutz ihrer Strukturen und zum Schutz des zu temperierenden Materials eine Beschichtung, vorzugsweise in Form einer Lasur oder einer Emaillierung auf, die einerseits temperaturfest ist und andererseits dafür sorgt, dass eine Kontamination des zu temperierenden Materials sowie eine Kontamination der Struktur der plattenförmigen Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung ausgeschlossen ist. Neben einer Lasur oder einer Emaillierung können auch andere Beschichtungen wie Siliziumoxide, Siliziumnitride, Aluminiumoxide oder ähnliche Keramikschichten, die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung vollständig einhüllen und sowohl das zu temperierende Material als auch die Struktur der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung schützen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung in den Gefäßboden integriert ist. Eine derartige Integration ist aufgrund moderner Herstellungsverfahren von entsprechenden elektrisch isolierenden Gefäßen mit elektrisch isolierendem Gefäßboden möglich, bei denen die Ausdehnungskoeffizienten des Substrats der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung auf den Ausdehnungskoeffizienten des elektrisch isolierenden Materials, aus dem das Gefäß hergestellt ist, angepasst sind. Dabei ist es auch vorgesehen, dass eine derartige Platte der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung lediglich einen Teilbereich des Gefäßbodens einnimmt, wenn lediglich in diesem Teilbereich ein Material aufzuheizen ist, während die übrigen Bereiche, die eventuell mit anderen Materialien bedeckt sind, nicht beheizt werden sollen und beispielsweise eine Kühltemperatur beibehalten sollen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens eine Kopplungsspule auf mit einer nachgeschalteten Widerstandsstruktur als strukturierte Folie auf einer elektrisch isolierenden Substratplatte oder als eingebrannte strukturierte Dickfilmbeschichtung. Vorzugsweise wird eine Widerstandsfolie oder eine strukturierte Widerstandsbeschichtung mit einem positiven Temperaturkoeffizienten als PTC-Widerstand eingesetzt, sodass beim Abkühlen des zu temperierenden Materials der Widerstand fällt und der Strom steigt.
Da die abgegebene Leistung proportional mit dem Widerstand fällt, aber quadratisch mit dem Strom zunimmt, stellt sich ein selbstregulierendes Gleichgewicht zwischen zugeführter elektrischer Leistung und abgegebener Wärme ein, was dazu führt, dass das zu temperierende Material in dem Gefäß automatisch und stabil auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird.
Die für die Versorgung der Widerstandstruktur erfindungsgemäß vorgesehene Kopplungsspule kann als separat gewickelte Einheit mit einem eine Widerstandstruktur aufweisenden Substrat verbunden sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Kopplungsspule und Widerstandsstruktur in eine kupferkaschierte bzw. kupferplattierte Platte eingeätzt oder auf eine Isolatorplatte in Dünnfilmtechnik aufgebracht. Die Kopplungsspule kann spiralförmig angeordnete Leiterbahnen und die Widerstandstruktur kann meanderförmige Leiterbahnen aufweisen. Eine derartige Widerstandsstruktur kann sich unmittelbar an die Kopplungsspule anschließen und außerdem kann die Platte Steckkontakte aufweisen, über die ein außerhalb des Gefäßbodens angeordneter Indikator mit Strom von der Kopplungsspulenstruktur versorgt wird, sobald das Gefäß auf einer Ankopplungsposition steht.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens derart strukturiert ist, dass eine Kopplungsspule mit nachgeschalteten Dioden als Ein- oder Zweiweggleichrichter und/oder Leuchtdioden als Indikator aufweist. Mit Hilfe des Ein- oder Zweiweggleichrichters können beispielsweise derartige Leuchtdioden als Indikator betrieben werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Gefäßwände semitransparent sind, so dass Licht von Leuchtdioden als Indikator die Gefäßwände aufleuchten lässt, sobald das Gefäß auf einer Ankopplungsposition steht.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens derart strukturiert ist, dass eine Kopplungsspule mit einem nachgeschalteten Zweiweggleichrichter über einen Glättungskondensator Peltierelemente zur Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr mit Gleichstrom versorgt. Derartige Peltierelemente können in Dickfilmtechnik dargestellt werden und je nach Stromrichtung können derartige Peltierelemente zum Kühlen des Gefäßbodens oder auch zum Erwärmen des Gefäßbodens eingesetzt werden. Dazu kann zusätzlich zu dem Zweiweggleichrichter und dem Glättungskondensator in Form einer Dickfilmtransistorschaltung eine Umpolungsvorrichtung in die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens integriert sein. Das Auslösen einer derartigen Umpolungsschaltung kann beispielsweise auch optisch erfolgen, so dass beim Aufleuchten einer Leuchtdiode der Polaritätswechsel für die Peltierelemente ausgelöst wird.
Vorzugsweise ist das Gefäß ein Laborgefäß oder ein Geschirrteil. Bei Laborgefäßen handelt es sich vielfach um Keramikglasstrukturen, die temperaturwechselbeständig sind und elektrisch vollständig isolierend wirken, so dass sie von einer standardisierten Induktionsheizspule nicht erwärmt oder temperiert werden können. Erst durch die erfindungsgemäße Ausstattung derartiger Laborgefäße mit der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung ist es möglich, dass auch hier in vorteilhafter Weise die unterschiedlichsten Materialen in dem Laborgefäß temperiert werden, ohne dass das eigentliche Heizelement in Form einer plattenförmigen Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung die zu temperierenden Materialien berührt oder mit den zu temperierenden Materialien physisch in Kontakt kommt.
Werden Geschirrteile wie Teller, Tassen und/oder Suppenschüsseln mit der erfindungsgemäßen Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung ausgestattet und auf eine Ankopplungsposition der isolierenden Platte des Temperierungssystems gestellt, so wird die richtige Position nicht nur durch den Indikator angezeigt, sondern zusätzlich kann ein derartiges Geschirr mit temperaturempfindlichen Farbstreifen ausgestattet sein, so dass der Nutzer oder Kunde gleichzeitig auch eine Größenordnung der Temperatur aufgrund der Farbänderung eines Temperaturfarbstreifens beispielsweise am Tellerrand abschätzen kann. Diese zusätzliche Temperaturindikation kann auch genutzt werden, um eine Nachregelung der Kopplungsleistung zu bewirken.
Zunächst jedoch ist unterhalb der isolierenden Platte, auf der sich eventuell mehrere unterschiedliche Ankopplungspositionen befinden, die elektrische Versorgung des vorgesehenen elektromagnetischen Gebers zu installieren. Dazu weist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der elektromagnetische Geber ein Netzteil auf oder ist direkt an ein Niederspannungsnetz angeschlossen. Der Vorteil des Anschlusses an ein zentrales Niederspannungsnetz besteht darin, dass das Risiko eines Stromschlages, dem ein Kunde oder das Personal bei unsachgemäßem Umgang mit dem Temperierungssystem ausgesetzt sein könnte, durch den Einsatz eines Niederspannungsnetzes vollständig ausgeschlossen wird.
Dabei ist es vorgesehen, dass das Netzteil oder auch das Niederspannungsnetz eine maximale Leistung von 400 Watt pro Ankopplungsposition an den Geber in Form einer Induktionsspule liefern kann. Die Ausgangsspule einer Endstufe des Gebers überträgt dann zwischen 5 W und 400 W vorzugsweise zwischen 10 W und 200 W an die in der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung vorgesehene Kopplungsspule. Der Wechselstrom in der Ausgangsspule des Gebers liegt in einer Ausführungsform der Erfindung zwischen 5 kHz und 80 kHz, vorzugsweise zwischen 30 kHz und 60 kHz.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass in der isolierenden Platte in der jeweiligen Ankopplungsposition ein Detektorelement angeordnet ist, das mit einem Regler zusammenwirkt, der die Leistung des Gebers regelt. Dieses Detektorelement kann beispielsweise die Änderung der elektromagnetischen Kopplung erfassen, die bei Annäherung eines zu temperierenden Gefäßes mit einer Kopplungsspule auftritt. Erst wenn dieses Detektorelement das Annähern der Spule des Gefäßes erfasst, wird die Leistung des Gebers hochgefahren und der Indikator des Temperierungssystems zeigt dem Benutzer an, dass das Gefäß mit dem zu temperierenden Material die Ankopplungsposition erreicht hat.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die isolierende Platte einen Erfassungssensor zur Erfassung eines Gefäßes in der Ankopplungsposition aufweist, wobei der Erfassungssensor über eine Steuereinrichtung mit dem Geber elektrisch in Verbindung steht. Der Erfassungssensor arbeitet ähnlich wie das Detektorelement und unterstützt die optimale Ankopplung der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßes an den unterhalb der isolierenden Platte angeordneten Geber. Wie bereits oben erwähnt ist, sind sowohl der Erfassungssensor als auch das Detektorelement vorzugsweise ein elektromagnetischer Detektor, der mit einem Regler zusammenwirkt, welcher die Leistung des Gebers regelt.
Darüber hinaus kann die isolierende Platte einen Näherungsdetektor aufweisen, der ein Annähern eines Gefäßes zu der Ankopplungsposition detektiert und mit einem Regler zusammenwirkt, der die Leistung des Gebers einschaltet und regelt. Im einfachsten Fall kann dazu die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßes einen Permanentmagneten als magnetischen Geber aufweisen, der eine mit Hilfe eines Reedrelais gesteuerte Annäherungsschaltung in dem Netzteil oder in der Endverstärkerstufe des Gebers aufweist. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass der Geber erst auf volle Leistung gefahren wird, wenn eine erfolgreiche Annäherung eines zu temperierenden Gefäßes abgeschlossen ist.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens einen Tranceiver sowie der Geber einen Tranceiver aufweisen, die über eine drahtlose Verbindung kommunizieren und die Leistung der Endverstärkerstufe des Gebers in Abhängigkeit von Positionssensoren, Thermosensoren sowie vorgegebenen oder einstellbaren Kühl- oder Wärmeanforderungen oder entsprechenden Kühl- oder Wärmevorgaben oder Programmen regeln.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass an dem Gefäßboden eine Regelstruktur angeordnet ist, welche die Aufwärmtemperatur erfasst und über eine mittels drahtlose Verbindung angeschlossene Steuereinrichtung des Gebers ein Nachregeln der Leistung steuert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Gefäß ein optisch transparentes oder semitransparentes Material vorzugsweise Porzellan, Glaskeramik oder Kunststoff auf, wobei das Gefäß Leuchtelemente aufweist, die in der Ankopplungsposition den Energietransfer als Indikator optisch signalisieren. Ein derartiges Gefäß ist besonders für den gastronomischen und Catering-Bereich geeignet, da er das Porzellan, die Glaskeramik oder den Kunststoff aufleuchten lässt, sobald das zu temperierende Material wie eine Speise oder ein Genussmittel in der Ankopplungsposition positioniert ist. Besonders reizvoll ist das bei Weingläsern oder Sektkelchen, die in ihrem Fußbereich eine solche Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung aufweisen und dadurch in einer Ankopplungsposition die Getränkegläser aufleuchten lassen.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Gefäß mehrere Teilbereiche aufweist, die unterschiedlich vom Gefäßboden aus zu temperieren sind, wobei das Temperierungssystem in Teilbereichen kühlt und in anderen Teilbereichen wärmt. Eine derartige Funktion der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung ist insbesondere in vorteilhafter Weise mit Peltierelementen zu realisieren. Dazu kann sowohl der Teilbereich, der gekühlt wird, als auch der Teilbereich, der erwärmt wird, mit Peltierelementen ausgestattet sein oder lediglich nur der Teilbereich, in dem gekühlt werden muss, Peltierelemente aufweisen, während der andere Teilbereich die bereits oben erwähnte Widerstandsheizung oder auch die induktive Heizung über eine Folie mit oder ohne Kopplungsspule aufweist.
Während bisher davon ausgegangen wurde, dass der Indikator abgeleitete Energie von der Kopplungsspule beispielsweise über Einweggleichrichtung oder Zweiweggleichrichtung erhält, wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine von der Kopplungsspule unabhängige Spulenwindung in der Ankopplungsposition angeordnet. Diese Spulenwindung versorgt einen optischen Indikator im Kopplungsbereich der Ankopplungsposition. Dabei kann diese Spulenwindung auch Bestandteil des Gefäßes sein, so dass der Indikator erst in Verbindung mit dem Gefäß das Einnehmen der Ankopplungsposition anzeigt.
Außerdem ist es auch möglich, eine derartige Spulenwindung unabhängig und dekorativ beispielsweise auf einer Tischplatte mit einem entsprechenden Beleuchtungskörper anzuordnen, so dass bereits von weitem erkennbar ist, welcher Tisch und wie viele Ankopplungspositionen dieser Tisch zum Temperieren aufweist. In diesem Falle wäre es jedoch erforderlich, dass der Geber der jeweiligen Ankopplungsposition bereits eingeschaltet ist, obgleich noch gar kein zu temperierendes Gefäß auf der Ankopplungsposition positioniert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Aufheizung des Materials in dem Gefäß Wirbelströme genutzt werden, die beispielsweise in Platten und Folien aus ferromagnetischem Material auftreten, wobei eine derartige Platte mindestens einen Teilbereich des Gefäßbodens einnimmt. Derartige Platten können zusätzlich eine einseitig thermisch isolierende Beschichtung aufweisen, damit eine Wärmeabstrahlung nur in einer bevorzugten Richtung, nämlich in Richtung auf das zu temperierende Material abgestrahlt wird und die isolierende Platte, auf der die Ankopplungsposition angeordnet ist, nicht mit aufgeheizt wird.
Außerdem ist es vorgesehen, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens eine Platte, eine allseitig aufgebrachte thermisch isolierenden Beschichtung aufweist. Eine derartige Platte kann dann in dem Gefäß auf dem Gefäßboden positioniert werden, wenn die thermisch isolierende Beschichtung beispielsweise aus einer inerten Keramik wie Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid besteht.
Ferner ist es vorgesehen, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung des Gefäßbodens eine metallische Folie einer Aluminium- oder Stahllegierung oder eines Buntmetalls aufweist, wobei die Folie mindestens einen Teilbereich des Gefäßbodens einnimmt. Anstelle einer massiven Platte kann der Gefäßboden auch von einem Metallgeflecht, einem Metallgewebe oder auch einem Metallfilz beschichtet sein, der die Unterseite des Gehäusebodens bedeckt.
Die isolierende Platte kann Bestandteil eines Tisches sein, wobei eine derartige Tischplatte ein Gästetisch eines Gastronomiebetriebs ist. Dabei ist es auch vorgesehen, dass die isolierende Platte eine Arbeitsplatte eines Labortisches darstellt. Schließlich ist es auch möglich, dass die isolierende Platte eine Arbeitsplatte eines Serviertisches oder eines Vorlegetisches ist, wie er entweder in Gastronomiebetrieben oder in Hotels oder Pflegestationen eingesetzt wird. Schließlich kann die isolierende Platte auch eine Arbeitsplatte eines Bereitstellungstisches sein, wie er bei Catering-Aktivitäten erforderlich ist oder in Großküchen beispielsweise von Krankenhäusern nötig ist, um eine Vielzahl von Speisen und Getränken vorgewärmt bereitzustellen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
6 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt eine Prinzipskizze des Temperierungssystems gemäß 8 mit einer Umpolungsvorrichtung;
10 zeigt eine Prinzipskizze des Temperierungssystems gemäß 8 mit einem Heizbereich und einem Kühlbereich des Gefäßbodens;
11 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung;
12 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung;
13 zeigt eine Prinzipskizze eines modifizierten Temperierungssystems gemäß 12;
14 zeigt eine Prinzipskizze eines modifizierten Temperierungssystems gemäß 12.
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Temperierungssystems 1 weist unterhalb einer isolierenden Platte 14 in einer Ankopplungsposition 13 einen elektromagnetischen Geber 15 mit einer Ausgangsspule 16 auf. Dieser elektromagnetische Geber 15 erzeugt in einer Endverstärkerstufe 48 eine elektromagnetische Leistung bis zu 400 W (Watt). Die Ausgangsleistung der Endverstärkerstufe 48 kann zwischen 5 W und 400 W variieren. Vorzugsweise arbeitet der elektromagnetische Geber 15 in einem Bereich zwischen 10 W bis 200 W. Dazu wird ein Wechselstrom zwischen 5 kHz (Kilohertz) und 80 kHz mit einem Oszillator 47 erzeugt. Der Oszillator 47 ist vorzugsweise für Arbeitsfrequenzen zwischen 30 kHz und 60 kHz ausgelegt. Dazu wird der elektromagnetische Geber 15 von einem Gleichspannungsnetzwerk mit einer Gleichspannung bis 48 V (Volt) vorzugsweise zwischen 6 und 24 V versorgt oder ist über ein Netzteil 32 mit einem Wechselstromnetz für Wechselspannungen zwischen 100 V bis 230 V verbunden.
In der Ankopplungsposition 13 oberhalb der isolierenden Platte 14 ist ein elektrisch isolierendes Gefäß 11 angeordnet, das die zu temperierende Materie aufnimmt. Am Gefäßboden 12 ist eine Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 vorgesehen. Diese Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 koppelt den Gefäßboden 12 in der Ankopplungsposition 13 auf der isolierenden Platte 14 an die Ausgangsspule 16 des elektromagnetischen Gebers 15 unterhalb der isolierenden Platte 14 an und wandelt die elektromagnetische Energie mit Hilfe einer Umwandlungskomponente in thermische Energie zur Temperierung des Materials in dem elektrisch isolierenden Gefäß 11 um.
In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 weist das Gefäß 11 an dem Gefäßboden 12 eine Kopplungsspule 30 auf, die auf die Frequenz des elektromagnetischen Gebers 15 unterhalb der isolierenden Platte 14 abgestimmt ist. Der von der Kopplungsspule 30 ausgehende Wechselstrom wird in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung einer Widerstandsstruktur 21 zugeführt, die auf einem plattenförmigen Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat mindestens einen Teilbereich des Gefäßbodens 12 des Gefäßes 11 einnimmt. Vorzugsweise wird als Widerstandsstruktur 21 eine Widerstandsfolie oder eine strukturierte Widerstandbeschichtung mit einem positiven Temperaturkoeffizienten als PTC-Widerstand, wie es 1 zeigt, eingesetzt, sodass beim Abkühlen des zu temperierenden Materials der Widerstand fällt und der Strom steigt.
Da die abgegebene Leistung proportional mit dem Widerstand fällt, aber quadratisch mit dem Strom zunimmt, stellt sich ein selbstregulierendes Gleichgewicht zwischen zugeführter elektrischer Leistung und abgegebener Wärme ein, was dazu führt, dass das zu temperierende Material in dem Gefäß automatisch und stabil auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird.
Die Windungen der Kopplungsspule 30 können den Bereich der Umwandlungskomponente in Form einer PCT-Widerstandsstruktur 21 ringförmig umgeben oder in einem nicht zu erwärmenden Teilbereich des Gefäßbodens 12 angeordnet sein.
Die Widerstandsstruktur 21 ist über Zuleitungen 56 und 57 mit der Kopplungsspule 30 elektrisch verbunden. Diese Zuleitungen 56 und 57 gehen an einem Gefäßbodenrand 18 in Steckkontakte 54 und 55 über. An diese Steckkontakte 54 und 55 ist ein optischer Indikator 50 angeschlossen. Somit ermöglicht dieses Temperierungssystem 1, dass dem Benutzer das Erreichen der Ankopplungsposition 13 des Gefäßes 11 unabhängig von der Struktur und Ausbildung der isolierenden Platte 14 signalisiert wird.
Die Oberfläche 58 der isolierenden Platte 14 kann dabei ihre Struktur beibehalten, ohne dass diese Oberflächenstruktur oder deren dekorative Beschichtung oder eine auf der Oberfläche 58 angeordnete dekorative Abdeckung wie eine Tischdecke oder Ähnliches durch die technischen Komponenten des Temperierungssystems 1 oder durch sichtbare Markierungen der Ankopplungsposition 13 beeinträchtigt wird. Eine Voraussetzung für die Anzeige der Ankopplungsposition 13 durch den Indikator 50 ist jedoch, dass der elektromagnetische Geber 15 bereits eingeschaltet ist.
2 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 besteht bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 darin, dass das Temperierungssystem 2 einen Näherungsdetektor 39 aufweist. Dieser Näherungsdetektor 39 signalisiert dem auf Standby stehenden elektromagnetischen Geber 15, dass ein Gefäß 11 mit der zu temperierenden Materie sich der Ankopplungsposition 13 nähert. Der Näherungsdetektor 39 sorgt dafür, dass bei Erreichen der Ankopplungsposition 13 der elektromagnetische Geber 15 über das Netzteil 32 eingeschaltet wird, woraufhin auch der Indikator 50 an dem Gefäß 11 aufleuchtet.
Dieser Indikator 50 kann in einem Randbereich des Gefäßes 11 angeordnet sein und den Randbereich des Gefäßes 11 aufleuchten lassen, sobald mit Hilfe des Näherungsdetektors 39 der elektromagnetische Geber 15 von dem Netzteil 32 mit Energie versorgt wird. In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 weist der Näherungsdetektor 39 am Boden 12 des Gefäßes 11 einen Permanentmagneten 40 auf. Dieser Permanentmagnet 40 wirkt auf ein Reedrelais 41 ein, dessen Reedrelaiskontakte in dem Netzgerät 32 dafür sorgen, dass der elektromagnetische Geber 15 an der Unterseite 65 der isolierenden Platte 14 eingeschaltet wird. Dazu ist das Reedrelais 41 ebenfalls unterhalb der Platte 14 an der Unterseite 65 in der Ankopplungsposition 13 angeordnet. Wird das Gefäß 11 von der Ankopplungsposition entfernt, schaltet das Netzteil den elektromagnetischen Geber ab und geht in einen Standby-Zustand über. Anstelle des Permanentmagnet/Reedrelais Näherungsdetektors 39 können auch Infrarot-Näherungsschaltungen oder elektromagnetische Transmitter vorgesehen werden.
3 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden in den 3 bis 14 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Der Unterschied zu der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Umwandlungskomponente der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 eine geänderte Widerstandsstruktur 21 aufweist. Die Widerstandsstruktur 21 auf der isolierenden Substratplatte für die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung ist spiralförmig ausgebildet, wobei der Querschnitt der Leiterbahnen der heizenden Widerstandsstruktur 21 so gewählt ist, dass er deutlich geringer ist als der Querschnitt der Leiterbahnen der Kopplungsspule 30 und somit eine intensive Erwärmung des Gefäßbodens 12 ermöglicht. Auch hier können die Zuleitungen 56 und 57 zu der Widerstandsstruktur 21 bis zu den Steckkontakten 54 und 55 im Randbereich des Gefäßbodens 12 verlängert sein, so dass ein Indikator 50 im Randbereich des Gefäßes 11 über die Steckkontakte 54 und 55 angeschlossen sein kann.
4 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 4 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform der Erfindung entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 2 mit dem Näherungsdetektor 39 beispielsweise in Form eines Permanentmagneten 40 im Gefäßboden 12 und einem Reedrelais 41 unterhalb der isolierenden Platte 14. Dabei sorgt dieser Näherungsdetektor 39 dafür, dass bei Annäherung des Gefäßes 11 an die Ankopplungsposition 13 das Netzteil 32 des elektromagnetischen Gebers 15 und damit der elektromagnetische Geber 15 angeschaltet wird und entsprechend der Indikator 50 aufleuchtet, wenn eine optimale Position in der Ankopplungsposition 13 erreicht ist. Der Unterschied zu 2 besteht jedoch darin, dass hier die geänderte Widerstandsstruktur 21 gemäß 3 an dem Gefäßboden 12 vorgesehen ist.
5 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 5 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Umwandlung von elektromagnetischer Energie in Wärmeenergie durch Infrarotdioden 59 erreicht. Diese Infrarotdioden 59 sind wiederum im Bereich des Gefäßbodens 12 des Gefäßes 11 angeordnet und erwärmen mit ihrer Infrarotstrahlung die zu temperierende Materie in dem Gefäß 11. Zur Versorgung der Infrarotdioden 59 ist an die Kopplungsspule 30 an dem Gefäßboden 12 ein Zweiweggleichrichter 23 mit den Gleichrichterdioden 26, 27, 28 und 29 angeordnet, dessen pulsierender Gleichstrom durch einen Glättungskondensator 24 auf die für die Versorgung der Infrarotdioden 59 erforderliche Gleichspannung geglättet wird.
Für die Reihenschaltung der Infrarotdioden 59 wird über die Zuleitungen 56 und 57 eine entsprechend geglättetes Vielfache der Gleichspannung einer einzelnen Infrarotdioden 59 zugeführt. Ein Indikator 50, der im optischen Lichtwellenbereich arbeitet, wird ebenfalls von dem Zweiweggleichrichter 23 versorgt, dessen Anschlüsse den Steckkontakten 54 und 55 im Randbereich des Gefäßes 11 zugeführt sind, so dass der Indikator 50 am Rand des Gefäßes 11 bei Erreichen der Ankopplungsposition 13 aufleuchten kann.
Der elektromagnetische Geber ist zusätzlich zu den bereits in den vorhergehenden Figuren erläuterten Komponenten mit einem Regler 34 ausgestattet, der die Leistung der Endverstärkerstufe 48 regelt, wobei ein elektromagnetischer Detektor 38 die Leistungseinkopplung in den Gefäßboden 12 erfasst und zu dem Regler 34 rückkoppelt und ein weiterer Erfassungssensor 36 prüft, ob die Ankopplungsposition 13 durch den Gefäßboden erreicht ist, um zu verhindern, dass der elektromagnetische Geber 15 bzw. seine Endverstärkerstufe 48 hochgefahren wird, ohne dass ein entsprechendes Gefäß 11 in der Ankopplungsposition 13 angeordnet ist.
Das in 5 gezeigte Temperierungssystem 5 kann auch verwendet werden, um Getränkegläser in den Ankopplungspositionen 13 aufleuchten zu lassen. Dazu werden anstelle der Infrarotwärmedioden 59 Leuchtdioden eingesetzt und die in 5 gezeigte Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 im Fuß eines Trinkgefäßes angeordnet. Wird ein derart präpariertes Trinkgefäß auf einer Ankopplungsposition 13 oder in der Nähe einer Ankopplungsposition 13 angeordnet, so erstrahlt das Trinkgefäß in den Farben der in dem Fuß vorgesehenen Leuchtelemente 45. In diesem Fall kann auf einen zusätzlichen Indikator 50 verzichtet werden, da diese Funktion durch die Leuchtelemente 45 wahrgenommen wird. Deshalb sind die Zuleitungen zu dem Indikator 50 in 5 mit einer gestrichelten Linie markiert.
6 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 6 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Die sechste Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass das Gefäß 11 aus einem transparenten oder semitransparenten Material wie Glaskeramik, Kunststoff oder Porzellan gefertigt ist und am Gefäßboden 12 neben einer Heizung mittels einer Widerstandsstruktur 21 zusätzlich eine Mehrzahl von Leuchtelementen 45 als Indikator 50 angeordnet sind, die über einen Zweiweggleichrichter 23 und einen Glättungskondensator 24 mit einem Gleichstrom versorgt werden.
In diesem Fall kann auf einen zusätzlichen Indikator 50, wie er noch in 5 gezeigt wird, verzichtet werden, da die Leuchtelemente 45 beispielsweise als Leuchtdioden ausgeführt sind und den semitransparenten oder transparenten Gefäßboden zum Leuchten bringen. Andererseits ist es auch möglich, diese Serie von Leuchtelementen 45 im Randbereich des Gefäßes 11 anzuordnen, so dass der Gefäßrand 64 beim Erreichen der Ankopplungsposition 13 aufleuchtet. Die Endverstärkerstufe 48 des elektromagnetischen Gebers 15 wird wiederum durch einen Regler 34 geregelt, wobei ein Erfassungssensor 36 dafür sorgt, dass die Endverstärkerstufe 48 nicht hochgefahren wird, wenn kein zu temperierendes Gefäß 11 in der Ankopplungsposition 13 erfasst wird.
7 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 7 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zu den in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen besteht darin, dass im Zentrum der Widerstandsstruktur 21, welche die elektromagnetische Energie in Wärme umwandelt, ein Temperatursensor 49 angeordnet ist, der mit einer Steuereinrichtung 37 am Gefäßboden 12 verbunden ist. Wobei diese Steuereinrichtung 37 von einem Zweiweggleichrichter 23 mit den Dioden 26 bis 29 und einem Glättungskondensator 24 versorgt wird.
Die Energie des Zweiweggleichrichters 23 wird über die Zuleitungen 56 und 57 der Kopplungsspule 30 entzogen, so dass die Steuereinrichtung 37 arbeiten kann, sobald das Gefäß 11 in der Ankopplungsposition 13 angeordnet und der elektromagnetische Geber 15 eingeschaltet ist. Der Steuereinrichtung 37 am Gefäßboden 12 werden die Messsignale des Temperatursensors 49 über die Sensorleitung 60 zugeführt.
Die Steuereinrichtung 37 leitet diese Temperaturwerte zu einen Transceiver 43, der über die Leitung 61 mit der Steuereinrichtung 37 in Verbindung steht. Der Transceiver 43 liefert die Messsignale über eine drahtlosen Verbindung 44 an einen Transceiver 42 einer Steuereinrichtung 66 des elektromagnetischen Gebers 15. Mit diesem Temperierungssystem 7 ist es nun möglich, aktiv die Temperaturwerte über die drahtlose Verbindung 44 rückzukoppeln und entsprechend mit Hilfe der sowohl am Gefäßboden angeordneten Steuereinrichtung 37 als auch der im elektromagnetischen Geber 15 vorgesehenen Steuereinrichtung 66 die abzugebende Leistung des elektromagnetischen Gebers 15zu regeln. Außerdem können über diese drahtlose Verbindung die unterschiedlichsten Daten von Warmhalte- und/oder Kühlungsprogrammen ausgetauscht werden.
8 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 8 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung. In dieser achten Ausführungsform der Erfindung wird anstelle einer Widerstandsstruktur zur Temperierung der Materie in dem Gefäß 11 eine Serie von Peltierelementen 22 an dem Gefäßboden 12 angeordnet. Die Peltierelemente 22 haben den Vorteil, dass sie je nach ihrer Polung heizen oder kühlen können. Die Peltierelemente 22 werden von dem geglätteten Gleichstrom, der durch den Zweiweggleichrichter 23 in Verbindung mit dem Glättungskondensator 24 erzeugt wird, in dieser in 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung zum Aufheizen des Gefäßbodens 12 eingesetzt.
Die Serie von Leuchtelementen 45, die ebenfalls an den Zweiweggleichrichter angeschlossen sind, sorgen für ein Aufleuchten des Gefäßbodens 12 oder des Gefäßrandes sobald eine Ankopplungsposition 13 auf der isolierten Platte 14 erreicht ist. In diesem Fall kann auf einen zusätzlichen Indikator 50 verzichtet werden, so dass die Serie von Leuchtelementen 45 diesen Indikator 50 ersetzt. Die Leistung des elektromagnetischen Gebers 15 wird durch Erfassung der Ist-Leistung mit Hilfe eines elektromagnetischen Detektorelements 33 und durch eine Rückkopplung zu einem Regler 34 des elektromagnetischen Gebers 15, welcher die Endverstärkerstufe 48 regelt, eingestellt.
9 zeigt eine Prinzipskizze des Temperierungssystems 8 gemäß 8 mit einer Umpolungsvorrichtung 31. Durch die Umpolungsvorrichtung 31, die beispielsweise mit Hilfe von Dickfilmtransistoren auf einer Substratplatte realisiert werden kann, wird in der hier gezeigten Schaltstellung 62 der Gefäßboden 12 aufgeheizt. Nach Umschalten durch die Umpolungsvorrichtung 31 in die Schaltstellungen 63 wirken die Peltierelemente 22 als Kühlelemente und sorgen für ein Kühlhalten des Gefäßbodens 12. Dieses kann von Vorteil sein, wenn beispielsweise das Gefäß 11 mal für warm zu haltende Speisen eingesetzt wird und ein anderes Mal zum Kühlen beispielsweise von Speiseeis oder Dessert verwendet wird.
10 zeigt eine Prinzipskizze des Temperierungssystems 8 gemäß 8 mit einem Heizbereich 52 und einem Kühlbereich 53 des Gefäßbodens 12. In dieser Modifikation der achten Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil der Peltierelemente 22 zum Aufwärmen und ein anderer Teil in einem anderen Bereich des Gefäßbodens 12 zum Kühlen von Material in dem Gefäß 11 vorgesehen. Derartige Gefäßböden 12 werden auf keramischen Speisetabletts oder Porzellantabletts, wie sie in Pflegestationen oder in der Gastronomie üblich sind, in mehrere Teilbereiche aufgeteilt, wobei ein Bereich des Gefäßes 11 für ein Warmhalten von Speisen vorgesehen ist und ein anderer Bereich zum Kühlen beispielsweise von Speiseeis oder Dessert reserviert ist. Dazu sind die in 8 gezeigten Peltierelemente 22 in zwei Gruppen eingeteilt, wobei eine Gruppe in dem Heizbereich 52 mit der Polung der in 10 gezeigten Ausführungsform 8 eingesetzt ist, und die Peltierelemente 22 einer anderen Gruppe im Kühlbereich 53 in entgegen gesetzter Polung an den Zweiweggleichrichter 23 mit Glättungskondensator 24 angeschlossen sind.
11 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 9 gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser neunten Ausführungsform der Erfindung ist in der Ankopplungsposition 13 auf der isolierenden Platte 14 ein Gefäß 11 in Form eines Geschirrteils 35 angeordnet. Dieses Geschirrteil 35 ist ein Teller oder eine flache Schüssel, der bzw. die einen Stapelrand in Form eines Gefäßbodenrandes 18 aufweist. Der Gefäßbodenrand 18 ermöglicht es, auf der Unterseite 17 des Gefäßbodens 12 eine komplette Kopplungsspule 30 anzuordnen und zusätzliche eine plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 unterzubringen.
In dem einfachsten Fall kann diese Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 eine ferromagnetische Platte 25 sein, in der durch die Ausgangsspule 16 des elektromagnetischen Gebers 15 oder durch die Kopplungsspule 30 Wirbelströme erzeugt werden, welche die massive Platte 25 oder auch eine metallische Folie aus ferromagnetischem Material oder einer Aluminiumlegierung aufheizen und damit den Boden 12 des Gefäßes 11 erwärmen. Andererseits kann die plattenförmige Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 auch eine Substratplatte für die in den 1 bis 10 gezeigten unterschiedlichen Ausführungsformen der Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 sein, wobei in diesen Ausführungsformen die dort gezeigte Kopplungsspule 30 nun mit 11 als flache Drahtringe aufweisende Spule realisiert ist. Anstelle derartiger Drahtringe können auch Leiterbahnringe direkt auf der plattenförmigen Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 vorgesehen werden, die beispielsweise im Randbereich der Substratplatte angeordnet sind, während im Zentrum die Umwandlungskomponenten vorgesehen sind.
Unabhängig von der Kopplungsspule 30 ist eine Empfangsspule 46 aus einer Windung rund um den Stapelrand bzw. den Gefäßbodenrand 18 gelegt, die in 11 an einer Stelle über den oberen Gefäßrand 64 hinausragt und einen optischen Indikator 50 versorgt, der aufleuchtet, wenn das Gefäß 11 die Ankopplungsposition 13 erreicht hat. Dieser optische Indikator 50 kann auch in das Randmaterial des Gefäßes integriert sein oder in einer von dem Gefäß 11 unabhängigen nicht gezeigten dekorativen Vorrichtung mit Empfangsspule 46 vorgesehen werden.
12 zeigt eine Prinzipskizze eines Temperierungssystems 10 gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser zehnten Ausführungsform der Erfindung wird auf eine Kopplungsspule im Gefäßbodenbereich 12 verzichtet und lediglich eine Platte 25 aus ferromagnetischem Material auf der Unterseite 17 des Gefäßbodens 12 durch einen Sprengring 51 gehalten. Aufgrund des Sprengringes 51 kann mit einem Handgriff diese Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 von dem Gefäßboden 12 entfernt werden, um beispielsweise das Geschirrteil 35 zu reinigen.
Die Wärmeentwicklung, d. h. die Umwandlung der elektromagnetischen eingekoppelten Energie wird dadurch in Wärme umgesetzt, dass innerhalb der Platte Wirbelströme aufgrund der induktiven Kopplung fließen, welche die Platte aufheizen und damit das zu temperierende Material in dem Gefäß 11 warm halten. Auch bei dieser zehnten Ausführungsform wird der Indikator 50 von einer von der Kopplungs- und Umwandlungsvorrichtung 20 unabhängigen Windung einer Empfangsspule 46 versorgt, sobald die Ankopplungsposition 13 eingenommen ist.
13 zeigt eine Prinzipskizze eines modifizierten Temperierungssystems 10 gemäß 12, wobei in dieser modifizierten Ausführungsform die Wirbelstromplatte 25 in den Gefäßboden 12 integriert ist. Dabei ist der Ausdehnungskoeffizient der Platte 25 an den niedrigen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Geschirrteils 35 angepasst, indem beispielsweise Invarstahl zum Einsatz kommt.
14 zeigt eine Prinzipskizze eines modifizierten Temperierungssystems gemäß 12, wobei in dieser Ausführungsform der Erfindung die Wirbelstromplatte 25 auf die Oberseite 19 des Gefäßbodens 12 aufgelegt ist, was möglich ist, solange das spezifische Gewicht dieser Platte größer ist als das spezifische Gewicht beispielsweise einer zu temperierenden Flüssigkeit. Außerdem wird dazu die Wirbelstromplatte 25 mit einer inerten Beschichtung allseits umhüllt, um eine Kontamination des zu erwärmenden Materials sowie eine Kontamination des Metalls der Wirbelstromplatte 25 zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: Temperierungssystem (1. Ausführungsform)
2: Temperierungssystem (2. Ausführungsform)
3: Temperierungssystem (3. Ausführungsform)
4: Temperierungssystem (4. Ausführungsform)
5: Temperierungssystem (5. Ausführungsform)
6: Temperierungssystem (6. Ausführungsform)
7: Temperierungssystem (7. Ausführungsform)
8: Temperierungssystem (8. Ausführungsform)
9: Temperierungssystem (9. Ausführungsform)
10: Temperierungssystem (10. Ausführungsform)
11: Gefäß
12: Gefäßboden
13: Ankopplungsposition
14: isolierende Platte
15: elektromagnetischer Geber
16: Ausgangsspule
17: Unterseite des Gefäßbodens
18: Gefäßbodenrand
19: Oberseite des Gefäßbodens
20: Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung
21: Widerstandsstruktur
22: Peltierelemente
23: Zweiweggleichrichter
24: Glättungskondensator
25: Platte bzw. Substratplatte bzw. Wirbelstromplatte
26: Diode
27: Diode
28: Diode
29: Diode
30: Kopplungsspule
31: Umpolungsvorrichtung
32: Netzteil
33: Detektorelement
34: Regler
35: Geschirrteil
36: Erfassungssensor
37: Steuereinrichtung
38: elektromagnetischer Detektor
39: Näherungsdetektor
40: Permanentmagnet
41: Reedrelais
42: Transceiver (Netzteil)
43: Transceiver (Gefäßboden)
44: drahtlose Verbindung
45: Leuchtelemente
46: Empfangsspule
47: Oszillator
48: Endverstärkerstufe
49: Temperatursensor
50: Indikator
51: Sprengring
52: Heizbereich
53: Kühlbereich
54: Steckkontakt
55: Steckkontakt
56: Zuleitung
57: Zuleitung
58: Oberfläche
59: Infrarotdiode
60: Sensorleitung
61: Leitung
62: Schaltstellung
63: Schaltstellung
64: Gefäßrand
65: Unterseite der isolierenden Platte
66: Steuereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202006009905 U1 [0002]

Claims

Temperierungssystem für Materie mit einem Gefäß zur Aufnahme der Materie, wobei – das Gefäß (11) einen Gefäßboden (12) für eine kontaktfreie Ankopplung von elektrischer Energie und ihre Umwandlung in temperierende Wärme aufweist; – das Gefäß (11) auf einer Ankopplungsposition (13) einer isolierenden Platte (14) angeordnet ist; – die Ankopplungsposition (13) einen an die isolierende Platte (14) angebauten elektromagnetischen Geber (15) aufweist; – der elektromagnetische Geber (15) eine Ausgangsspule (16) aufweist, die elektromagnetisch in der Ankopplungsposition (13) mit dem Gefäßboden (12) durch die isolierende Platte (14) hindurch induktiv koppelbar ist dadurch gekennzeichnet, dass – das Gefäß (11) einen elektrisch isolierenden Gefäßboden (12) aufweist; – am Gefäßboden (12) eine Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) für elektromagnetische Energie vorgesehen ist, und – ein Indikator (50) die Ankopplung und Übertragung von elektromagnetischer Energie anzeigt.
Temperierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (50) ein Leuchtelement (45) aufweist.
Temperierungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) auf einer Unterseite (17) des Gefäßbodens (12) angeordnet und mit dem Gefäßboden (12) formschlüssig verbunden ist.
Temperierungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) mit einer Unterseite (17) des Gefäßbodens (12) abnehmbar verbunden ist.
Temperierungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) auf einer Unterseite (17) des Gefäßbodens (12) angeordnet und mit einem Gefäßbodenrand (18) bzw. einem Stapelrand des Gefäßes (11) lösbar verbunden ist.
Temperierungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung auf einer Oberseite (19) des Gefäßbodens (12) angeordnet ist.
Temperierungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) in den Gefäßbodens (12) integriert ist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) strukturiert ist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) eine Kopplungsspule (30) aufweist mit einer nachgeschalteten Widerstandsstruktur (21) als strukturierte Folie auf einer elektrisch isolierenden Substratplatte oder als eingebrannte strukturierte Dickfilmbeschichtung, wobei die Widerstandsstruktur vorzugsweise eine PTC-Widerstandscharakteristik aufweist.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) strukturiert ist und eine Kopplungsspule (30) mit nachgeschalteten Dioden (26 bis 29) als Ein- oder Zweiweggleichrichter und/oder Leuchtdioden als Indikator aufweist.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) strukturiert ist und eine Kopplungsspule (30) mit einem nachgeschalteten Zweiweggleichrichter (23) aufweist, der Peltierelemente (22) zur Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr über einen Glättungskondensator (24) mit Gleichstrom versorgt.
Temperierungssystem nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) eine Umpolungsvorrichtung (31) aufweist, die einen Polaritätswechsel für die Peltierelemente (22) bereitstellt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (11) ein Laborgefäß oder ein Geschirrteil (35) ist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Geber (15) ein Netzteil (32) aufweist oder an ein Niederspannungsnetz angeschlossen ist.
Temperierungssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil (32) für eine maximale Leistung von 400 Watt ausgelegt ist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspule (16) des Gebers (15) zwischen 5 W und 400 W, vorzugsweise 10 W bis 200 W überträgt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspule (16) des Gebers (15) mit einem Wechselstrom zwischen 5 kHz und 80 kHz vorzugsweise zwischen 30 kHz und 60 kHz versorgt wird.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) in der Ankopplungsposition (13) ein Detektorelement (33) aufweist, das mit einem Regler (34) zusammenwirkt, der die Leistung des Gebers (15) regelt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) einen Erfassungssensor (36) zur Erfassung eines Gefäßes (11) in der Ankopplungsposition (13) aufweist, wobei der Erfassungssensor (36) über eine Steuereinrichtung (37) mit dem Geber (15) elektrisch in Verbindung steht.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) in der Ankopplungsposition (13) einen elektromagnetischen Detektor (38) aufweist, der mit einem Regler (34) zusammenwirkt, und der die Leistung des Gebers (15) regelt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) einen Näherungsdetektor (39) aufweist, der ein Annähern eines Gefäßes (11) zu der Ankopplungsposition (13) detektiert und mit einem Regler (34) zusammenwirkt, der die Leistung des Gebers (15) einschaltet und regelt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) einen Permanentmagneten (40) als magnetischen Geber für eine Reedrelais (41) gesteuerte Annäherungsschaltung in dem Netzteil (32) des Gebers (15) aufweist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) und das Netzteil (32) des Gebers jeweils einen Tranceiver (42, 43) aufweisen, die über eine drahtlose Verbindung (44) kommunizieren und die Leistung der Endstufe des Gebers (15) in Abhängigkeit von Positionssensoren, Thermosensoren sowie vorgegebenen oder einstellbaren Kühl- oder Wärmeanforderungen regeln.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gefäßboden (12) eine Regelstruktur angeordnet ist, welche die Aufwärmtemperatur erfasst und nachregelt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (11) ein optisch transparentes oder semitransparentes Material vorzugsweise Porzellan, Glaskeramik oder Kunststoff aufweist, und wobei das Gefäß Leuchtelemente (45) aufweist, die in der Ankopplungsposition (13) den Energietransfer als Indikator (50) optisch signalisieren.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) einen Temperaturanzeigestreifen als Temperaturindikator aufweist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (11) mehrere Teilbereiche aufweist, die unterschiedlich vom Gefäßboden (12) aus zu temperieren sind, wobei das Temperierungssystem (4 bis 10) Teilbereiche kühlt und andere Teilbereiche erwärmt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungsposition (13) eine von der Empfangsspule (46) unabhängige Spulenwindung aufweist, die einen optischen Indikator (50) im Bereich der Ankopplungsposition (13) versorgt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) eine Platte (25) aus ferromagnetischem Material aufweist, wobei die Platte (25) einen Teilbereich des Gefäßbodens (12) einnimmt.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) eine Platte (25) mit einer einseitig thermisch isolierenden Beschichtung aufweist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) eine Platte (25) mit einer allseitig inerten Beschichtung aufweist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) eine metallische Folie einer Aluminium- oder Stahllegierung oder eines Buntmetalls aufweist, wobei die Folie mindestens einen Teilbereich des Gefäßbodens (12) einnimmt.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) ein Metallgeflecht, ein Metallgewebe oder einen Metallfilz aufweist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) des Gefäßbodens (12) eine Lasur, in welcher die Ankopplungs- und Umwandlungsvorrichtung (20) eingebettet ist, aufweist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) eine Tischplatte ist.
Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) eine Tischplatte eines Gästetisches eines Gastronomiebetriebes ist.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) eine Arbeitsplatte eines Labortisches ist.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) eine Arbeitsplatte eines Serviertisches oder Vorlegetisches ist.
Temperierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Platte (14) eine Arbeitsplatte eines Bereitstellungstisches ist.