DE102014111817A1

DE102014111817A1 - Erwärmungssystem und Verfahren zum induktiven Erwärmen von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102014111817A1
Application number: DE102014111817.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2016-02-25

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein induktives Erwärmungssystem, umfassend ein Grundgerät (1) mit Induktionsspule (2) sowie einen auf dem Grundgerät (1) anordenbaren Behälter (3) zur Aufnahme einer zu erwärmenden Flüssigkeit (4), wobei in dem Behälter (3) eine Induktionsplatte (5) mit konzentrisch daran befestigtem Handhabungsstab (6) anordenbar ist, und der Handhabungsstab (6) sich über den Rand (7) des Behälters (3) hinaus erstreckt und ein induktives Erwärmungssystem nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich außerhalb des Behälters (3) an dem Handhabungsstab (6) ein Griff (8) befindet. Ein LED-Indikator (9) zeigt die verschiedenen Betriebszustände an.

Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Erwärmungssystem und ein Verfahren zum induktiven Erwärmen von Flüssigkeiten und ist anwendbar in vielen Bereichen des täglichen Lebens zum Erwärmen von Flüssigkeiten oder sonstigen geeigneten Substanzen.
Ein mögliches Anwendungsbeispiel ist die Verwendung dieser Technik als Wasserkocher. Herkömmliche Wasserkocher haben als Nachteil, dass meistens überschüssiges Wasser erhitzt wird. Da bei herkömmlichen Wasserkochern ein genaues Dosieren der zu erhitzenden Menge schwierig ist, wird meistens erheblich mehr Wasser erhitzt als gebraucht wird, dadurch dauert der Kochvorgang länger und resultiert in einem erhöhten Energieverbrauch. Wird die in diesem Patent beschriebene Technik verwendet, wird zuerst die gewünschte Menge Wasser in den endgültigen Behälter gefüllt und daraufhin erst erhitzt. Da das Wasser bereits in dem Endgültigen Behälter erhitzt wird, ist es möglich, die gewünschte Menge Wasser einfach und genau zu dosieren. Dies führt dazu, dass lediglich die benötigte Menge Wasser erhitzt wird und deshalb der Vorgang des Kochens beschleunigt und im Ganzen erheblich weniger Energie verbraucht wird.
Das Prinzip der induktiven Erwärmung ist seit langem bekannter Stand der Technik und basiert darauf, dass über eine induktive Spule in einem ferromagnetischen Körper Wärme erzeugt wird.
So beschreibt die DE 19729661 A1 ein Erwärmungssystem mit einem ferromagnetischen Einsatzelement für ein Kochgefäß. Durch induktive Felder kann sowohl über das Kochgefäß als auch über das Einsatzelement eine in dem Kochgefäß befindliche Flüssigkeit erwärmt werden. Das Einsatzelement weist einen Stiel auf, welcher innerhalb des Kochgefäßes endet und nicht über den Rand des Kochgefäßes hinausragt.
Die JP 2003272814 A beschreibt eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Erwärmung von Nahrung, bei welcher in einem Behälter ein ferromagnetisches Einsatzelement angeordnet ist. Das Einsatzelement weist ein Betätigungselement auf, welches am äußeren Rand des Einsatzelementes angeordnet ist und einen Stiel aufweist, welcher sich über den Behälterrand hinaus seitlich und abgerundet erstreckt. Die Abrundung dient gleichzeitig als Halterung am Rand des Behälters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein induktives Erwärmungssystem und ein Verfahren zum induktiven Erwärmen von Flüssigkeiten zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln eine zuverlässige und sichere Handhabung und eine effektive und übersichtliche Bedienung erlauben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale in den Ansprüchen 1 und 7. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung resultiert daraus, dass eine in einem Behälter, beispielsweise aus Glas oder Keramik, angeordnete Induktionsplatte mit zentrisch senkrecht daran befestigtem Handhabungsstab einfach in den Behälter eingebracht und einfach und gefahrlos aus diesem wieder entfernt werden kann, ohne in kritische Nähe zu der im Behälter befindlichen Flüssigkeit zu gelangen, indem der Handhabungsstab sich über den Rand des Behälters hinaus erstreckt.
Als Behälter sind jegliche Behälter möglich, die aus nicht-ferromagnetischem Material bestehen und widerstandsfähig gegen die Temperatur der erhitzten Flüssigkeit sind.
In einer speziellen Ausführungsvariante der Erfindung kann die Induktionsplatte beschichtet und/oder lackiert sein. Außerdem kann die Induktionsplatte aus einem Sandwich-Material bestehen, d. h. der innere Kern ist aus einem ferromagnetischen oder teilweise ferromagnetischem und teilweise nicht-ferromagnetischem Material gefertigt und die Ummantelung ist aus einem anderen Material gefertigt (sowohl ferromagnetische als auch nicht-ferromagnetische und teilweise ferromagnetische und teilweise nicht-ferromagnetische Materialien sind möglich). Zu beachten ist, dass das äußere Material/Beschichtung vorzugsweise Lebensmittelecht ist. Die Induktionsplatte kann beispielsweise folgende Formen haben: Scheibe, Ring, Feder, Netz oder Gewebe.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Handhabungsstab im Bereich außerhalb des Behälters einen Griff aufweist, wodurch eine sichere und gefahrlose Betätigung der Induktionsplatte gewährleistet wird.
Der Handhabungsstab kann als Stab, als oder in Form einer Feder ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es möglich, den Handhabungsstab in Gestalt eines Fadens, einer Schnur oder eines Drahtes auszubilden. Eine zuverlässige Funktionsweise des induktiven Erwärmungssystem wird dadurch gewährleistet, dass die Induktionsplatte aus ferromagnetischem oder aus teilweise ferromagnetischem und teilweise aus nicht-ferromagnetischem Material, der Handhabungsstab aus ferromagnetischem oder nicht-ferromagnetischen Material oder aus teilweise ferromagnetischem und teilweise aus nicht-ferromagnetischem Material und der Griff aus nicht-ferromagnetischem Material besteht.
Besonders bedienungs- und handhabungsfreundlich ist das induktive Erwärmungssystem dadurch, dass das Grundgerät und/oder die Induktionsplatte und/oder der Handhabungsstab und/oder der Griff einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Grundgerät an seiner Oberseite einen LED-Indikator aufweist, welcher eine gut erkennbare und leicht verständliche Indikation der verschiedenen Betriebszustände des induktiven Erwärmungssystems gewährleistet. Für den Nutzer wird deutlich erkennbar, welcher der Schaltzustände „AUS“, „STAND-BY“ oder „BETRIEB“ gerade von dem induktiven Erwärmungssystem praktiziert und angezeigt wird.
Die einzelnen Verfahrensschritte und deren Anzeige beruhen auf einem optimierten Verfahrensablauf, welcher die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

– Anzeige des AUS-Zustandes mittels LED-Indikator bei auf das Grundgerät mit Induktionsspule direkt aufgesetzter Induktionsplatte,
– durch Entfernen der Induktionsplatte automatische Umschaltung des induktiven Erwärmungssystems vom AUS-Zustand in den Stand-by-Zustand und Anzeige des Standby-Zustandes mittels LED-Indikator,
– Aufsetzen des Behälters mit der zu erwärmenden Flüssigkeit auf das Grundgerät und Einbringen der Induktionsplatte in die Flüssigkeit und damit automatische Umschaltung vom Stand-by-Zustand in den Betriebs-Zustand und Anzeige des Betriebszustandes mittels LED-Indikator,
– durch Entfernen der Induktionsplatte oder nach Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes automatische Umschaltung auf den Stand-by-Betrieb und nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls oder direktes Aufsetzen der Induktionsplatte auf das Grundgerät, Umschaltung in den Auszustand und Anzeige mittels LED-Indikators.

Die wesentlichen Parameter des Verfahrens zum induktiven Erwärmen sind in einer speziellen Ausführungsvariante der Erfindung einstellbar, wobei der vorgegebene Temperaturwert im Bereich von 20 °C bis 100 °C und der Zeitintervall im Bereich von 10 sec bis 60 sec liegt und vorzugweise 30 sec beträgt. Die Umschaltung der einzelnen Betriebszustände und deren Anzeige werden durch einen Mikroprozessor gesteuert.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des induktiven Erwärmungssystems in Frontansicht,
2 eine schematische Darstellung des induktiven Erwärmungssystems in Draufsicht.
Wie aus 1 zu ersehen ist, weist das Grundgerät 1 Füße 11 und eine Zuleitung 12 für die Versorgung mit elektrischer Energie auf. Unterhalb der Oberseite 1a des Grundgerätes 1 ist eine Induktionsspule 2 angeordnet. Die Induktionsspule 2 dient der Übertragung von elektromagnetischer Energie auf die Induktionsplatte 5, welche sich in einem Behälter 3 befindet. Der Behälter 3 ist mit einer Flüssigkeit 4 teilweise gefüllt, welche durch die Induktionsplatte 5 erwärmt werden soll. Die Induktionsplatte 5 weist einen zentrisch und senkrecht befestigten Handhabungsstab 6 auf, welcher sich über den Rand 7 des Behälters 3 hinaus erstreckt. Am oberen Ende des Handhabungsstabes 6 ist ein Griff 8 angeordnet, welcher der sicheren und gefahrlosen Handhabung der Induktionsplatte 5 dient. Induktionsplatte 5 und Handhabungsstab 6 können auch aus einem Teil gefertigt sein. Die Induktionsplatte 5, der Handhabungsstab 6 und der Griff 8 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der Querschnitt des Griffes 8 in einer speziellen Ausführungsvariante der Erfindung größer ist als der Querschnitt des Handhabungsstabes 6. Hierdurch wird eine besonders sichere und bedienerfreundliche Handhabung gewährleistet. Das Grundgerät 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf, woraus eine optimale Ausnutzung der räumlichen Abmessungen resultiert.

– Durch die kreisförmige Ausbildung der Induktionsplatte 5 passt diese am besten in gängige Behälter, da diese meist auch einen kreisförmigen Querschnitt haben.
– Durch den kreisförmigen Querschnitt der Induktionsplatte 5 ist eine möglichst große Oberfläche gewährleistet, welches ein schnelles Erwärmen ermöglicht.
– Ebenfalls gewährleistet der kreisförmige Querschnitt der Induktionsplatte 5 einen möglichst sicheren Stand (Gleichgewicht) der Induktionsplatte 5, wenn diese z.B. im Behälter 3 oder auf dem Grundgerät 1 positioniert wird.
– Die kreisförmige Ausbildung der Induktionsspule 2 harmoniert mit der kreisförmigen Induktionsplatte 5 und die elektromagnetische Energie wird so am besten aufgenommen (Bündelung des durch die Induktionsspule 2 ausgesendeten elektromagnetischen Feldes in der Induktionsplatte 5).

2 zeigt eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße induktive Erwärmungssystem, wobei aus der Draufsicht der Griff 8, die Induktionsplatte 5, die Flüssigkeit 4, der Behälter 3 und ein LED-Indikator 9 zu ersehen sind und selbstverständlich das mit kreisförmigen Querschnitt ausgebildete Gehäuse 10 des Erwärmungssystems.
Der LED-Indikator 9 ist derart ausgebildet, dass von ihm die verschiedensten Betriebszustände eindeutig angezeigt werden.
So zeigt der LED-Indikator 9 bei auf das Grundgerät 1 direkt aufgesetzter Induktionsplatte 5 mit daran befindlichem Handhabungsstab 6 und Griff 8 den Betriebszustand “AUS“ an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der LED-Indikator 9 zweiteilig ausgebildet, wobei der äußere Ring und die innere Füllung separat hinsichtlich der Beleuchtung, ihrer Farbe und Intensität geschaltet werden können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der LED-Indikator 9 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet.
Wird nun die Induktionsplatte 5 über den Handhabungsstab 6 mit Griff 8 von dem Grundgerät 1 abgehoben, schaltet das System von dem „AUS“-Zustand in den „STAND BY“ Zustand. Dies geschieht, sobald die Induktionsplatte 5 die Oberseite 1a des Gehäuses 10 des Grundgerätes 1 nicht mehr berührt. Durch die Umschaltung in den Stand-by-Modus ist das Gerät nun bereit, ferromagnetisches oder teilweise ferromagnetisches Material zu erkennen. Der LED-Indikator 9 zeigt den Betriebszustand Stand-by dadurch an, dass der äußere Ring pulsierend und die innere Füllung ausgeschaltet ist.
Als Nächstes wird nun ein Behälter 3 mit einer darin befindlichen zu erwärmenden Flüssigkeit 4 auf das Grundgerät 1 aufgesetzt. Nun wird die Induktionsplatte 5 über den daran befindlichen Handhabungsstab 6 mit Griff 8 in den Behälter 3 eingebracht und auf den Boden des Behälters 3 gestellt. Die Induktionsplatte 5 ist nun nahe genug an dem Gehäuse 10 und der darunter befindlichen Induktionsspule 2, wodurch sich das Gerät nun automatisch einschaltet. Hierdurch wird ein elektromagnetisches Feld aufgebaut, welches die Induktionsplatte 5 erhitzt. Diese wiederum gibt die thermische Energie an die Flüssigkeit 4 ab, wodurch diese erwärmt wird. Der LED-Indikator 9 zeigt diesen Betriebszustand dadurch an, dass der Ring und seine innere Füllung dauerhaft leuchten. Die Induktionsplatte 5 kann nunmehr zu jedem beliebigen Zeitpunkt über den Handhabungsstab 6 mit Griff 8 aus dem Behälter 3 entfernt werden. Wird die Indukionsplatte 5 aus dem Behälter 3 entfernt, erfolgt wiederum eine automatische Umschaltung, und zwar in den Stand-by-Zustand. Dieser wird wiederum dadurch angezeigt, dass der LED-Indikator 9 einen pulsierenden, leuchtenden Ring zeigt. Die Abschaltung des Erwärmungsvorganges kann ebenso durch Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes realisiert werden, wobei die automatische Umschaltung dann erfolgt, wenn ein vorgegebener Wert, beispielsweise 90 °C, erreicht ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ertönt beim Erreichen der Temperatur ein akustisches Signal. Ebenso ist es möglich, dass nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls diese automatische Umschaltung auf den Stand-by-Betrieb erfolgt. Dieses vorgegebene Zeitintervall kann beispielsweise 30 sec sein. Die endgültige automatische Umschaltung auf den Zustand AUS erfolgt nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls oder durch direktes Aufsetzen der Induktionsplatte 5 auf das Gehäuse 10 des Grundgerätes 1. Die automatische Umschaltung der einzelnen Betriebszustände wird durch einen Mikroprozessor 13 gesteuert.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Variation der genannten Mittel, Merkmale und Verfahrensschritte weitere Ausführungsvarianten der Erfindung zu realisieren, ohne deren Rahmen zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Grundgerät
1a: Oberfläche
2: Induktionsspule
3: Behälter
4: Flüssigkeit
5: Induktionsplatte
6: Handhabungsstab
7: Rand
8: Griff
9: LED-Indikator
10: Gehäuse
11: Füße
12: Zuleitung
13: Mikroprozessor

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 19729661 A1 [0004]
JP 2003272814 A [0005]

Claims

Induktives Erwärmungssystem, umfassend ein Grundgerät (1) mit Induktionsspule (2) sowie einen auf dem Grundgerät (1) anordenbaren Behälter (3) zur Aufnahme einer zu erwärmenden Flüssigkeit (4), wobei in dem Behälter (3) eine Induktionsplatte (5) mit zentrisch und daran befestigtem Handhabungsstab (6) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsstab (6) sich über den Rand (7) des Behälters (3) hinaus erstreckt.
Induktives Erwärmungssystem nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich außerhalb des Behälters (3) an dem Handhabungsstab (6) ein Griff (8) befindet.
Induktives Erwärmungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsplatte (5) aus ferromagnetischem Material oder teilweise aus ferromagnetischem und teilweise aus nicht-ferromagnetischem Material, der Handhabungsstab (6) aus ferromagnetischem oder nicht-ferromagnetischem Material oder teilweise aus ferromagnetischem und teilweise aus nicht-ferromagnetischem Material und der Griff (8) aus nicht-ferromagnetischem Material besteht.
Induktives Erwärmungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerät (1) und/oder die Induktionsplatte (5) und/oder der Handhabungsstab (6) und/oder der Griff (8) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Induktives Erwärmungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerät (1) an seiner Oberseite (1a) einen LED-Indikator (9) aufweist.
Induktives Erwärmungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Indikator (9) die Schaltzustände „AUS“, „STAND-BY“ und „BETRIEB“ anzeigt.
Verfahren zum induktiven Erwärmen von Flüssigkeiten in einem auf einem Grundgerät mit Induktionsspule angeordneten Behälter mittels einer mobilen Induktionsplatte mit Handhabungsstab und Griff mit den folgenden Verfahrensschritten: – Anzeige des AUS-Zustandes mittels LED-Indikator bei auf das Grundgerät mit Induktionsspule direkt aufgesetzter Induktionsplatte, – durch Entfernen der Induktionsplatte automatische Umschaltung des induktiven Erwärmungssystems vom AUS-Zustand in den Stand-by-Zustand und Anzeige des Stand-by-Zustandes mittels LED-Indikator, – Aufsetzen des Behälters mit der zu erwärmenden Flüssigkeit auf das Grundgerät und Einbringen der Induktionsplatte in die Flüssigkeit und damit automatische Umschaltung vom Stand-by-Zustand in den Betriebs-Zustand und Anzeige des Betriebszustandes mittels LED-Indikator, – durch Entfernen der Induktionsplatte oder nach Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes automatische Umschaltung auf den Stand-by-Betrieb und nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls oder direktes Aufsetzen der Induktionsplatte auf das Grundgerät, Umschaltung in den Auszustand und Anzeige mittels LED-Indikators.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Temperaturwert im Bereich von 20 °C bis 100 °C liegt und der Zeitintervall im Bereich von 10 sec bis 60 sec liegt und vorzugsweise 30 sec beträgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltungen und Anzeigen durch einen Mikroprozessor gesteuert werden.