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Die Erfindung betrifft ein Warmhaltegefäß mit einem
Innenkörper
und einem den Innenkörper
umschließenden
Außenkörper sowie
einem an den Innenkörper
angebundenen elektrischen Heizelement, das mit einer Spannungsquelle
verbindbar ist.
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Ein derartiges Warmhaltegefäß ist aus
der Praxis bekannt und beispielsweise als Trinkbecher ausgeführt, der
in einem Kraftfahrzeug zum Warmhalten eines mitgeführten Getränks dienen
kann. Zu diesem Zweck kann das elektrische Heizelement des Trinkbechers über eine
Anschlusseinrichtung mit einem Gleichspannungsbordnetz des betreffenden Kraftfahrzeuges
verbunden werden. Das Heizelement ist als so genanntes Flächenheizelement
bzw. PTC-Element ausgebildet und im Bodenbereich des Innenkörpers von
unten aufgebracht.
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Bei diesem Trinkbecher besteht das
Problem, dass das Flächenheizelement
eine große
Heizleistung in einem kleinen Flächenbereich
bereitstellt. Wenn das Heizelement im unbefüllten Zustand des Trinkbechers
betrieben wird, kann dies zu einer lokalen Überhitzung führen, was
wiederum zu Beschädigungen
des Heizelements und/oder des in der Regel aus Kunststoff gefertigten
Innenkörpers
führen
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Warmhaltegefäß der einleitend
genannten Gattung zu schaffen, bei dem auch im unbefüllten Zustand
ein beschädigungsfreier
Betrieb gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
das Heizelement aus einer am Umfang des Innenkörpers angeordneten Drahtwicklung
gebildet ist.
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Der Kern der Erfindung liegt mithin
darin, durch die Ausbildung des Heizelements in einem großen Flächenbereich
am Umfang des Innenkörpers des
Warmhaltegefäßes eine
Warmhalteeinrichtung für
einen Gefäßinhalt
bereitzustellen, bei der zum Aufrechterhalten einer gewünschten
Temperatur des Gefäßinhalts
eine gegenüber
dem Stand der Technik geringere lokale Heizleistung ausreicht, so
dass das Heizelement auch im unbefüllten Zustand des Gefäßes betrieben
werden kann, ohne dass das Risiko einer lokalen Überhitzung und damit einer
Beschädigung
des Gefäßes besteht.
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Das Warmhaltegefäß nach der Erfindung ist insbesondere
als Trinkbecher bzw. Tasse zur Aufnahme von heißen Getränken ausgelegt und eignet sich
insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Zur Stromversorgung
des als Drahtwicklung ausgebildeten Heizelements kann der Becher
bzw. die Tasse dann mit dem Gleichspannungsbordnetz des betreffenden
Kraftfahrzeuges verbunden werden.
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Das Warmhaltegefäß ist zweckmäßigerweise
so ausgelegt, dass sich bei einer bestimmten Solltemperatur des
Gefäßinhalts,
die bei einer Umgebungstemperatur von 20°C beispielsweise bei etwa 55 °C liegt,
ein Gleichgewichtszustand, d. h. ein Beharrungszustand, einstellt.
Dies bedeutet, dass die bei dieser Temperatur mittels des Heizelements
zugeführte
Wärmemenge
im Gleichgewicht mit der von dem Gefäßinhalt an die Umgebung abgeführte Wärmemenge
steht. Wenn die Temperatur des Gefäßinhalts geringer als die Solltemperatur
ist, ist die mittels des Heizelements zugeführte Wärmemenge größer als die an die Umgebung
abgeführte
Wärmemenge. Wenn
die Temperatur des Gefäßinhalts
höher als
die Solltemperatur ist, erfolgt durch den Wärmeaustausch mit der Umgebung
eine Abkühlung
des Becherinhalts auf die Solltemperatur. Die sich im Gleichgewichtszustand
einstellende Solltemperatur ist abhängig von der Umgebungstemperatur.
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Das Heizelement wird vorzugsweise
mit einer konstanten Spannung von beispielsweise 12 V versorgt,
so dass es eine konstante Heizleistung hat. Um beispielsweise ein
Getränk
auf einer angenehmen Trinktemperatur zu halten, beträgt die Heizleistung
bei einem Trinkbecher üblicher
Größe etwa
5 bis 7 W.
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Die Drahtwicklung hat eine Heizleistung,
die abhängig
ist von der Zahl der Windungen, d. h. von der Länge des zur Fertigung der Drahtwicklung
eingesetzten Heizdrahtes, von dem Durchmesser des Heizdrahtes und/oder
von dem spezifischen Widerstand des Heizdrahtes.
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Zur Fertigung der Drahtwicklung,
die beispielsweise zwischen acht und 100 den Innenkörper umgreifende
Windungen aufweist, kann ein Heizdraht eingesetzt werden, der beispielsweise
aus einer CuNi-Legierung, wie Konstantan, besteht. Der Heizdraht
hat dann beispielsweise einen spezifischen Widerstand, der zwischen
1 und 17 Ω/m
liegt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
des Warmhaltegefäßes nach
der Erfindung ist die Drahtwicklung bzw. der Heizdraht an einer
insbesondere aus Kunststoff gebildeten Wickeleinrichtung geführt. Die
Wickeleinrichtung, die einem gegebenenfalls die Funktion des Gefäßes beeinträchtigenden
Verrutschen des Heizdrahtes am Umfang des Innenkörpers entgegenwirkt, umfasst
beispielsweise mindestens zwei, insbesondere vier jeweils eine Kammstruktur bildende
Stege bzw. Leisten, die am Umfang des Innenkörpers angeordnet sind und Nuten
bzw. Ausnehmungen aufweisen, in die der Heizdraht eingreift, so dass
dieser im Wesentlichen spiralförmig
geführt
ist. Alternativ kann die Wickeleinrichtung so ausgebildet sein,
dass sie eine spiralförmig
ausgebildete Nut aufweist, in der der Heizdraht geführt ist.
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Bei einer herstellungstechnisch einfachen Ausführungsform
des Warmhaltegefäßes nach
der Erfindung ist die Wickeleinrichtung Bestandteil des Innenkörpers und
mithin einstückig
mit dem Innenkörper
ausgebildet. Alternativ kann die Wickeleinrichtung auch eine auf
den Innenkörper
aufgeschobene Hülse
sein. In diesem Falle ist die Wickeleinrichtung also als separates
Bauteil ausgeführt.
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Denkbar ist es natürlich auch,
das Warmhaltegefäß ohne Wickeleinrichtung
auszuführen.
Insbesondere in diesem Fall ist es aber vorteilhaft, wenn die Drahtwicklung
aus einem isolierten Heizdraht gefertigt ist, so dass das Risiko
etwaiger, aufgrund eines Verrutschens des Heizdrahts entstehender
Kurzschlüsse
gemindert ist.
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Das erfindungsgemäße Warmhaltegefäß kann einen
Deckel aufweisen, der ein Verschütten des
Gefäßinhalts
verhindert und eine Reduzierung der Wärmeabgabe an die Umgebung bewirkt.
Insbesondere bei Ausführung
des Warmhaltegefäßes als Trinkbecher
bzw. Tasse kann der Deckel ein Mundstück und/oder eine Aussparung
für einen
Trinkhalm aufweisen.
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Zur Verbindung mit der Spannungsquelle
ist die Drahtwicklung zweckmäßigerweise
mit einer Anschlusseinrichtung verbunden. Diese kann in herkömmlicher
Weise ausgebildet sein und beispielsweise eine Buchse für einen
Klinkensteckverbinder oder einen Chinchsteckverbinder sein, so dass
das Warmhaltegefäß über ein
entsprechendes Kabel mit der Spannungsquelle verbunden werden kann.
Auch kann die Anschlusseinrichtung ein mit einem Steckverbinder
versehenes Kabel sein, das mit der Spannungsquelle verbindbar ist.
Zur Verbindung mit der Spannungsquelle kann in einem Kraftfahrzeug
beispielsweise eine Buchse für
einen Universalsteckverbinder oder auch ein Schacht eines Zigarettenanzünders genutzt
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgeführten Warmhaltegefäßes ist
in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Trinkbecher mit einer Heizeinrichtung.
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In der Zeichnung ist ein Trinkbecher 10 dargestellt,
der aus einem Außenbecher
bzw. Außenkörper 11 aus
Edelstahl und einem Innenbecher bzw. Innenkörper 12 aus Kunststoff
gefertigt ist. An dem Außenkörper 11 ist
ein Henkel bzw. Griff 13 angeformt. Der Außenkörper 11 und
der Innenkörper 12 sind
im Bereich des oberen Randes des Trinkbechers 10 miteinander
verbunden. Im übrigen
Bereich sind der Außenkörper 11 und
der Innenkörper 12 über einen
Zwischenraum 14 voneinander beabstandet, der zur besseren
Isolierung und zur besseren Anbindung des Außenkörpers 11 an den Innenkörper 12 ausgeschäumt ist.
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Der Innenkörper 12 hat einen
zylindrischen Bereich 15 verringerten Durchmessers, der
an einen Bodenbereich 16 grenzt. Am Umfang des zylindrischen
Bereichs 15 verringerten Durchmessers ist an dem Innenkörper 12 eine
aus Kunststoff bestehende Wickeleinrichtung ausgebildet, die aus
vier im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Stegen bzw. Leisten 17 besteht,
die am Umfang des Innenkörpers 12 jeweils
eine Kammstruktur bilden und um 90° zueinander versetzt angeordnet
sind. Von den Leisten 17 sind in der Zeichnung zwei sichtbar.
Die Leisten 17 weisen jeweils Nuten bzw. Ausnehmungen 18 auf, die
zur Führung
einer aus einem Heizdraht gebildeten Drahtwicklung 19 dienen,
so dass letztere den Innenkörper 12 spiralförmig umgreift.
Die Drahtwicklung 19 umfasst im vorliegenden Fall zehn
Windungen. Mit ihren beiden Enden ist die Drahtwicklung 19 über Zuleitungen 20 und 21 mit
einer Anschlussbuchse 22 für einen nicht näher dargestellten
Klinkensteckverbinder verbunden, so dass sie zur Stromversorgung
mit einer 12V-Gleichspannungsquelle eines Kraftfahrzeuges verbindbar
ist.
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Die Drahtwicklung 19, die
als Warmhalteelement für
einen Becherinhalt dient, ist aus einem Widerstandsdraht gefertigt,
der aus einer Metalllegierung, beispielsweise aus CuNi44, besteht
und im vorliegenden Ausführungsbeispiel
einen Durchmesser von 0,2 mm und einen spezifischen Widerstand von 15,6 Ω/m hat.
Der Innenkörper 12 hat
einen Außendurchmesser
von etwa 60 mm.