DE2326633A1 - Anordnung zum warmhalten - Google Patents

Description

• "Anordnung zum WarmhaltenI? Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Warmlialten, z.B.
• und insbesondere von Speisen in Speisenbehältern wie Tellern, Schüsseln, Servierplatten und von Getränken in Gläsern, Tassen, Kannen und dergl.
• Vorrichtungen zum Warmhalten, insbesondere wiederum von Speisen und Getränken, sind in mannigfacher Ausbildung bekannt.
• So gibt es tablettartige elektrisch gespeiste Wärmeuntersetzer oder auch vor Anwendung aufgeheizte Wärmespeicherplatten, die Wärme an die daraufgestellten Behältnisse abgeben.
• Weitere bekannte Warmhaltegeräte wie Kochkisten, Thermosflaschen, Holzkohlebecken, Rechauds mit Kerzen oder Spiritusbrennern bedürfen hier keiner weiteren Betrachtung.
• Die erstgenannten Geräte sind zufolge ihres Platzbedarfs, insbesondere ihrer Höhe, hinderlich und nicht sehr geeignet. Es kann z. B. einem Gast in einer Gaststätte nicht zugemutet werden, von einem auf ein elektrisches Wärmetablett gestellten und demgemäß entsprechend hochstehenden Teller zu essen; zudem ist das Zuleitungskabel lästig. Auch Wärmespeicherplatten besitzen eine gewisse Bauhöhe, müssen zuvor aufgeheizt werden und können dann nur einen Teil ihrer gespreicherten Wärme abgeben. Eine kontinuierlich über beliebige Zeit andauernde Wärmeabgabe ist nicht möglich. Wird der anfängliche Aufheizzustand einer Speicherplatte nicht genau bemessen, so läuft der Benutzer Gefahr sich an ihr die Finger zu verbrennen. Alle diese Geräte können des weiteren nicht vor Verunreinigungen geschützt werden, was zusätzliche ständige Arbeit für Sauberhalten und Pflege bedeutet. Sie müssen hin- und hergeräint werden, wobei damit zu rechnen ist, daß sie bei eventuellem Herunterfallen beschädigt werden. Neben den genannten Unzuträglichkeiten kommt bei den bekannten Warmhaltevorrichtungen hinzu, daß dort Wärmeerzeugung, Wärmespeicherung und Wärmeübergang sicherlich nicht optimalen Wirkungsgrad aufweisen.
• Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde eine Anordnung zum Warmhalten zu schaffen, die dort, wo Wärme gebraucht ;wird, nänilich z. B. im Boden einer Speise schüssel oder eines Speisetellers, Wärme gezielt erzeugt, wobei keinerlei Anordnungsteile die freie Beweglichkeit des Benutzers einengen sollen. Dabei sollen des weiteren die Benutzer der Notwendigkeit enthoben sein, die Anordnungsteile in besonderer Weise pflegen oder warten zu müssen. Schließlich soll die Wärmeabgabe der Anordnung über beliebig lange Zeit gleichmäßig erfolgen können. Darüberhinaus besteht das Bedürfnis nach einer Anordnung, die nicht hin- und hergeräumt werden muß und die weder durch Platzbedarf, noch durch Überhitzungsgefahr, noch durch Unannehmlichkeiten beim Berühren den Verwendungszweck- einengt.
• Es sei an dieser Stelle vermerkt, daß, wenn auch nachstehend die Erfindung am Beispiel des Warmhaltens von Speisen beschrieben und erläutert werden wird, sie nicht auf diesen Anwendungszweck beschränkt ist.- Sie kann überall dort eingesetzt werden» wo es darauf ankommt, Materialien oder Geräten unabhängig von der Zeit gleichmäßig Wärme zum Warmhalten zuzuführen.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Anordnung zum Warmhalten, z. B. und insbesondere von Speisengefäßen, die ein aktives Teil zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes unterhalb der gegebenen Abstellfläche aufweist, auf der das Gefäß oder das sonstige betreffende warmzuhaltende Objekt ruht, sowie ein passives Teil in Gestalt einer Leiterschicht in dem Gefäß oder in Wärmekontakt mit dem Gefäß aufweist, in welcher das magnetische Wechselfeld Wirbelströme erzeugt, deren Verlustwärme die Quelle des Warmhalteeffektes ist; Die erzeugten elektromagnetischen Wechselfelder durchdringen Tischplatten aus Holz, Kunststoff oder Glas einschließlich darüberliegender Tischdecke, Servietten oder dergl. ohne daß in diesen eine Erwärmung hervorgerufen wird. Dagegen entsteht in der in der am Gefäß angeordneten Leiterschicht eine für den Warmhalteeffekt ausnutzbare Temperaturzunahme, sobald diese Schicht in den Bereich des elektromagnetischen Wechselfeldes gelangt. Diese Leiterschicht ist dabei so dünn und leicht, daß Gewicht und Handhabung des Gefäßes überhaupt nicht beeinträchtigt werden.
• Die Vorteile einer solchen Anordnung liegen auf der Hand. Es befinden sich auf der Tischplatte, gleichgültig, ob es sich um einen Eß- oder einen Arbeitstisch handelt, keinerlei zusätzliche Gerätschaften, die Platz wegnehmen, die besonderer Pflege bedürfen oder die zunächst vorher aufgeheizt werden müßten und gefährlich werden könnten. Die gwünschte und genau dosierbare Warme entsteht nur da wo sie gebraucht wird, nämlich z. B. im Boden des Speisentellers, was wärmewirtschaftlich besonders günstig ist, während der Tellerrand wesentlich geringerer Anwärmung unterliegt, so daß er sich gut anfassen läßt.
• Bedingt durch diese Umstände ergeben sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichke iten. Neben der insbesondere herausgestellten Möglichkeit des Warmhaltens von Speisen auf einem Eßtisch sei z. B.
• erwähnt, daß dieselbe Möglichkeit auch bei Klapptischen in Flugzeugen und Omnibussen besteht, auf welchen andere der bekannten Warmhalte geräte von vorherein keineswegs unterzubringen sind, oder z. B. in Krankenhäusern für die den jeweiligen Krankenbetten zugeordneten Eßtischplatten. In diesen Fällen erscheint die Gefahrlosigkeit der Anordnung besonders wichtig.
• Selbstverständlich ist es bekannt, Wirbelstromverluste zur Erzeugung von Wärme heranzuziehen. Das aufzuheizende Gut wird hierbei fast ausnahmslos ins Innere einer entsprechend ausgebildeten Induktionsspule gebracht, d. h. in die Zone der größten Intensität des Magnetfeldes, Hiervon abweichend benutzt die vorliegende Erfindung die bekannten Erscheinungen unter Ausnutzung des elektromagnetischen Wechselfeldes außerhalb der Induktionsspule, die eine den besonderen Verwendungs zwecken angepaßte Spulenform erhält.
• Auch ein aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 654 995 bekannt gewordenes Verfahren zum Verteilen von Essensportionen in wärmespeicherndem Geschirr gab keinen Hinweis in Richtung der vorliegenden Erfindung, Dort wird nämlich vorgesehen, daß die portionierten Speisen in entsprechenden Vorrichtungen mittels eines Transportsbandes über Induktionsspulen geführt werden, die dafür Sorge tragen, daß die im Geschirr eingelassenen wärme speichernden massiven Eisenplatten im Zuge der Bewegung des Geschirrs über die Spule durch Wfrbelströme aufgeheizt werden Es handelt sich hier um einen einmaligen kurzzeitigen Aufheizvorgang, bei dem der Warmhalteeffekt durch Speicherung erfolgt. Eine fortlaufende gieichmäßige Wärmezufuhr bzw. -nachfuhr zum Warmhalten erfolgt nicht. Im übrigen ist dieses Verfahren und diese Vorrichtung nur in aufwendigen Anlagen durchführbar, da die kurzzeitig je Objekt eingesetzte und daher leistungsstarke Induktionse rw ärmung sanlage soviel Eigenver -luste aufweist, daß dem älteren Erfinder eine Kühlung durch fließendes Wasser notwendig erschien. Eine solche Anlage ist selbstverständlich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung undiskutabel.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des aktiven Teiles der Anordnung ist eine Induktionsspule vorgesehen, die aus einem schmalen, bandförmigen, spiralig zusammengerollten isolierten Leiter besteht.
• Derartige Bandwicklungen sind an sich von magnetisch geschlossenen Transformatoren her bekannt, wo sie angewendet werden, weil sie sich bei großem Leiterquerschnitt bequemer biegen und auf den Spulenkörper aufbringen lassen als querschnittsgleiche Rund- oder Vierkantleiter. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, wo es sich um die Erzeugung eines offenen Magnetfeldes handelt, entsteht eine neue Wirkung, da mit der Bandwicklung eine festere Kopplung gegenüber der Leiterschicht im passiven Teil erreicht werden kann, als dies mit einer ansonsten äquivalenten Drahtspule möglich wäre. Mit der flachen Bandspulenform ist nahezu die doppelte auskoppelbare Leistung zu erzielen.
• Das Spuleninnere und ggf. auch die Spulenunterseite können zusätzlich mit einem verlustarmen ferromagnetischen Kern ausgestattet sein.
• Das vom aktiven Teil der Anordnung erzeugte elektromagnetische Wechselfeld wird vorzugsweise mit Frequenzen im Bereich zwischen fünf und zwanzig Kilohertz betrieben, liegt also im Bereich hoher Tonfrequenzen. Wechselfeldfrequenzen wesentlich unter fünf kHz verursachen von seiten der Spulenwindungen einen gewissen akustischen Störton, ggf. mit doppelter Frequenz, der im Hörbereich auffallen würde. Hingegen bedingen Frequenzen über zwanzig kHz hinaus ein unerwünschtes Anwachsen der elektrischen Eigenverluste der Bandleiterspule. Auch vermögen dann Oberwellen des Generators bereits den Funkempfang im Langwellenbereich zu beeinträchtigen, so daß aufwendige Hochfrequenzentstörmittel erforderlich würden.
• Es hat sich gezeigt, daß zwischen fünf und zwanzig kflz bereits mit geringer Magnetfelderregung genügend hohe Spannungen in der Leiterschicht des passiven Teiles erzeugt werden, die z. B. für eine Speisenwarmhaltung auf genußfähiger Temperatur ausreichen.
• Erfahrungsgemäß muß die Leistungsabgabe des aktiven Teils auf etwa fünfzehn bis zwanzig Watt begrenzt werden7 damit im Teller zu hohe Temperaturen sowie Komplikationen seitens der elektrischen Versorgung, auch bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer Anordnungen, vermieden werden. Es ist so eine bauliche Vereinigung von aktivem Spulenteil mit dem Generator mögliche was es erlaubten beides innerhalb einer Eßtischplatte unterzubringen und einzubauen. Die Begrenzung der abgegebenen Nutzleistung hält zugleich die Eigenverluste von Spule und Generator unter Kontrolle, so daß eine ggf. lästige tbermäßige Erwärmung der Tischplatte von seiten der Eigenverluste vermieden wird.
• Das passive Teil der Anordnung ist vorzugsweise als in den Gefäßboden einr oder auf die Unterseite desselben aufgebrachte dünne Leiterschicht ausgebildet0 Diese Leiterschicht kann z.B. aufgesprü-ht oder aufgedampft, ggf. galvanisch verstärkt sein. Sie kann aber auch aus einer Metallfolie bestehen. Bei Keramikgefäßen im weitesten Sinne kann die Schicht unter der Glasuroberfläche liegen, um sie gegen die Abnutzung in Geschirrspülautomaten zu schützen. Ist eine Folie vorgesehen, kann diese zur besseren Verankerung perforiert sein. Ganz allgemein besteht die Möglichkeit die Leiter schicht aufzukleben, z. B. mittels Epoxidharz, welches dann zugleich die schützende Deckschicht bildet.
• Ggf. wird eine Leiter schicht aus ferromagnetischem Werkstoff gewählt, womit sich eine etwas höhere Konzentration der Feldlinien des elektromagnetischen Wechselfeldes in der Leiterschicht herbeiführen läßt. Erfahrungsgemäß ergeben Edelstahlgeschirr, desgl. silberne Servierplatten und andere genügend große Metalltabletts, in das Wechselfeld eingebracht, ausreichende Erwärmung für ihren Speiseninhalt, ohne daß eine Metallfolie zusätzlich an ihrer Unterseite angebracht werden muß.
• Die Leiterschicht kann auch als eigenständiges Heizelement in Gestalt einer auf einer elastischen Wärmedämmschicht aufgebrachte Metallfolie ausgebildet sein.
• Die Versorgungsschaltung des aktiven Teiles, also der der Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeldes dienenden Induktionsspule, kann in an sich bekannter Weise und üblicher Art in vielfacher Weise ausgebildet sein. Eine bevorzugte und speziell konzipierte Schaltung sieht aber zwei im Gegentakt gesteuerte Leistlmgs transistoren vor, auf deren Kollektorseite eine Spule zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes und ein Kondensator einen schwach gedämpften Resonanzschwingungskreis bilden.
• Zur Selbsterregung ist ein getrennter Rückkoppelungsübertrager vorgesehen.
• Gegebenenfalls kann eine zusätzliche frequenzabhängige Regelschaltung in Gestalt eines Resonanzkreises mit Regeltransistor und Parallelwi-dierstand zwischen Basiselektroden und Emittern der Leistungstransistoren vorgesehen sein.
• Weitere Merkmale der Erfindung sowie Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von rein schematisch und beispielsweise dargestellten Einzelheiten der Erfindung in deren Zusammenwirken.
• Fig. 1 zeigt rein schematisch die grundsätzliche Anordnung von Wirkungsweise, in Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform wie der gegeben, Fig. 3 bringt die Darstellung einer Einzelheit am verwendeten Geschirr, Fig. 4 gibt einen Teilschnitt aus Fig. 3 in vergrößertem Maßstab wieder, die Fig. 5 zeigt ein eigenständiges Vorrichtungsteil im vergrößerten Teilschnitt, Fig. 6 stellt eine Schaltmöglichkeit für einen geeigneten Generator dar und Fig. 7 gibt schließlich ein Schaltbeispiel für eine durch generatorseitigen Regelzusatz verbesserte Anordnung.
• In einer Tischplatte 1 ist eine Spule 2 zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes 3 untergebracht. Im Feldbereich über der Spule 2 steht ein Teller 4 mit einer Unterschicht 5 aus leitendem Material.
• Die grundsätzliche Anordnung kann in der Wirkung dadurch verbessert werden, z. B. daß die Spule als flache Bandwicklung 10 ausgebildet ist.
• Die Metallschicht 5 kann vielgestaltig ausgebildet sein undz. 3. aus einer Folie mit Perforationen 6 bestehen, die auf die Unterseite eines Tellers 4 aufgebracht und mit einer Deckschicht 7 aus Glasur oder Epoxidharz festgelegt und gegen äußere mechanische Einflüsse geschützt ist.
• Auch eine eigenständige Wärmeunterlage ist möglich, indem z. B.
• eine geriffelte anschmiegsame Folie 5 auf einer wärmedämmenden elastischen Unterschicht 9 befestigt wird.
• Zwischen Tischplatte und Teller gelegt, bringt die elastische Schicht 9, die z.B. aus einem luftigen Zellstoffpolster oder dergl. bestehen kann, die Metallfolie 5 zum faltenfreien Anliegen an die üblicherweise leicht gewölbte Bodenunterfläche des Tellers 4 zwecks gutem Wärmeübergang. Dagegen wird die Metallfolie durch die Schicht 9 wärmemäßig gegen die Tischplatte isoliert, so daß dort nur geringe Wärmeverluste erfolgen. Mit einer derart beschaffenen Unterlagen, z. B. zwischen einer Untertasse und einer Obertasse lose eingefügt, läßt sich ein Getränk in der Tasse beliebig lange genußfähig warm halten. Wärmeunterlagen dieser Art sind zugleich für Werbeaufdrucke verwendbar und so billig, daß man sie nach Gebrauch wegwirft. Falls kein Teller oder anderer Wärmeableiter auf eine solche Unterlage gestellt wird, vermag sich die Metallfolie bei ca. auf 15 Watt begrenzter Wechselfeldleistung nicht wesentlich über 100°C zu erhitzen, so daß Braled- und Entziindungsgefahren ausgeschlossen sind. Auch das Berühren der offenen heißen Folie ist völlig ungefährlich, da die dünne Metallfolie nicht schnell genug Wärme aus der Umgebung der Berührungsstelle nachzuleiten vermag und Hautverbrennungen niemals eintreten können.
• Eine geeignete Versorgungsschaltung kann z. B. aus einer mittelangezapften Feldspule 10 und einem Kondensator 8 bestehen, die einen schwach gedämpften Resonanzschwingkreis bilden, der zwischen den Kollektoren zweier im Gegentakt gesteuerten Leistungstransistoren 14 und 14' liegt. Die Versorgungsgleichsparmung wird der Mittelanzapfung der Spule 10 und den Emittern der Transistoren i;4 und 14' an einem Kondensator 15 zugeführt. Zur Verhinderung dämpfendes Kollektorrückströme in den Transistoren 14 und 14' Von seiten der negativen Amplituden der Resonanzausgangsspannung sind Sperrdioden 18 und 18' vorgesehen. Die Selbsterregung des Generators erfolgt durch Rückkopplung mit einem getrennten übertrager 16, dessen Übersetzungsverhältnis so bemessen ist, daß die Schwingungen periodisch aussetzen, sobald dem Resonanzkreis mehr als die gewünschte Maximalleistung entzogen wird, so daß die Transistoren zeitweise sperren und nicht überlastet werden können.
• Ein zum Kondensator 11 parallelgeschalteter regelbarer Widerstand 17, welcher die vom Übertrager 16 abgegebenen Basissteuer ströme der Transistoren begrenzt, kann dazu dienen, die gewünschte Maximalleistungsgrenze des Generators genau einzustellen. Ein Widerstand 19 dient dem Anschwingen bei Inbetriebsetzen des Gerätes.
• Im Leerlauf bildet der Resonanzkreis einen hohen lKollektorabschlußwiderstand und läßt die Transistoren im sogenannten über spannten" Zustand mit nur geringem Stromverbrauch schwingen.
• Wird nun z. B. die metallische Heizfolie 5 an der Unterseite des Tellers in das Magnetfeld der Spule 10 eingebracht, so verändern sich die Eigenschaften des Resonanzkreises in diejenigen eines stark gedämpften Streutransformators. Der vovdem "überspannte" Zustand der Kollektorseite geht jetzt in Widerstandsanpassung mit gesteigertem LeistlIngsumsatz über; auch erhöht sich die selbsterregte Frequenz.
• Um bei eingeschaltetem Gerät den Stromverbrauch noch weitgehender einzuschränken, so lange kein Wärmeabnehmer, z. 3. ein Teller 4 mit einer Folie 5 im Feld der Spule 10 steht, kann anstelle des einstellbaren Widerstands 17 eine ergänzende Regelschaltung mit einem Transistor 20 und einem Parallelwiderstand 24 vorgesehen sein, sowie ein zusätzlicher Schwingungskreis aus einer Spule 21 und einem Kondensator 22. Ein Teil der Windungen der Spule 21 wird von den Emitterströmen der Transistoren 14 und 14' durchflossen. Der Schwingungskreis 21, 22 ist auf die Resonanzfrequenz des ungedämpften Kollektorkreises 8, 10 abgestimmt. Der Schwingungskreis 21, 22 liefert schließlich über eine Diode 23 eine Sperrgleichspannung an die Basis des Regeltransistors 20.
• So lange sich kein dämpfender Wärme abnehmer 5 im Feld der Spule 10 befindet, läßt der gesperrte Transistor 20 den Gegentaktoszillator wegen des hochohmigen Widerstandes 24 mit nur sehr geringer Amplitude und sehr kleinem Stromverbrauch schwingen. Beim Einbringen einer Dämpfung in das Feld der Spule 10 wächst die Oszillatorfrequenz erheblich. Der abgestimmte Schwingkreis 21, 22 gerät außer Resonanz, seine Wechselspannung und zugleich die Regelgleichspannung verschwinden. Der Transistor 20 öffnet sich und gibt durch eine erhöhte Basisstromaussteuerung der Transistoren 14 und 14' die volle Generatorleistung frei.
• Eine mit dieser oder eine gleiche Wirkung erreichenden Regelschaltung ausgerüstete Warmhalteeinrichtung kann ständig betriebs bereit unter Strom stehen und geht erst im Bedarfsfalle - ohne daß hierfür ein besonderer Einschalter betätigt- werden muß - beim Einbringen eines dämpfenden Wärme abnehmers 5 in däs Feld der Spule 10 zu nennenswertem Leistungsumsatz über.

Claims (10)

Patentansprüche

1.) Anordnung zum Warmhalten, z. B. von Speisen in Speisengefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß sie von aktives Teil zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes in der Tischplatte oder unterhalb der Abstellfläche, auf der das Speisengefäß oder ein sonstiges warmhaltendes Objekt steht sowie ein passives Teil in Gestalt einer Leiterschicht im Gefäßgrund oder in Wärmekontakt mit dem Gefäß oder dergl.,; in welcher das elektromagnetische Wech selfeld ständig Wirbelstromwärme hervorbringt, aufweist.

2. ) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gRennzeichnet, daß als aktives Teil eine Induktionsspule aus einem einlagigen bandfömrigen spiralig zusammengerollten isolierten Leiter vorgesehen ist.

3. ) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen des erzeugten elektromagnetischen Feldes im Bereich zwischen 5 und 20 kHz liegen.

4.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Teil als in den Gefäßboden eingebrachte oder auf die Unterseite desselben aufgebrachte dünne Leiterschicht ausgebildet ist.

5.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht als Folie ausgebildet, perforiert und mittels Epoxidharz aufgeklebt und abgedeckt ist.

6.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei glasiertem Keramik- oder Porzellangefäß die Leiterschicht unter der Glasur liegt.

7.) Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht aus ferromagnetischem Werkstoff besteht.

8.) Anordnung nach Anspruch d bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als passives Teil eine auf einer elastischen Wärme dämmschicht befe stigte Metallfolie als eigenständiges Heizelement unter dem armzuhaltenden' Gefäß oder derglO vorgesehen ist.

9.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Versorgungsschaltung des aktiven Teiles zwei im Gegentakt gesteuerte Leistungstransistoren vorgesehen sind, auf deren Kollektorseite eine Spule zur ErzeugiirLg des elektromagnetischen Feldes und ein Kondensator einen schwach gedämpften Resonanzschwingungskreis bilden.

10. ) Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Selbsterregung ein getrennter Rückkopplungsübertrager vorgesehen ist.

in. ) Anordnung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche frequenzabhängige Regelschaltung in Gestalt eines Resonanzkreises mit Regeltransistor und Parallelwiderstand zwischen Basiselektroden und Emittern der Leistungstransistoren vorgesehen ist.

L e e r s e i t e