DE10060941A1

DE10060941A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmeübertragung

Info

Publication number: DE10060941A1
Application number: DE2000160941
Authority: DE
Inventors: Uwe Has
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen einer Energiequelle (3) einer Kochmulde (1) und einer oberhalb der Energiequelle (3) angeordneten Kochfeldplatte (4), insbesondere Glaskeramikplatte. Um ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen der Energiequelle (3) einer Kochmulde (1) und der Kochfeldplatte (4) zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass unterhalb der Kochfeldplatte (4) durch erzwungene Konvektion eine Luftströmung im Bereich der Energiequelle (3) erzeugt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen einer Energiequelle einer Kochmulde und einer oberhalb der Energiequelle angeordneten Kochfeldplatte, insbesondere Glaskeramikplatte. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei den bekannten Kochmulden mit einer unterhalb einer Kochfeldplatte angeordneten Energiequelle ist diese Energiequelle als Strahlungsheizkörper ausgebildet. Ein Heizkörper für eine solche Kochmulde ist beispielsweise aus der DE 197 55 114 A1 bekannt. Bei dieser Kochmulde ist der Heizkörper in einem Isolationskörper angeordnet, der vorzugsweise aus gepreßtem Kieselgur besteht. Der Heizkörper, beispielsweise eine Heizwendel, bildet zusammen mit der Oberfläche des Isolationskörpers eine Heizfläche. Diese Heizfläche gibt ihre Wärmeenergie im wesentlichen in Form von Strahlung an die Kochfeldplatte ab. Die Strahlung wird durch Absorption an und in der Unterseite der Kochfeldplatte in Wärme umgesetzt. Wärmetransfer durch Wärmeleitung findet aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von Luft praktisch nicht statt. Ebenso findet unterhalb der Kochfeldplatte kein Wärmetransfer durch natürliche Konvektion statt, da sich aufgrund des nur geringen Spalts zwischen Heizfläche und Kochfeldplatte eine stabile Temperaturschichtung der Luft ausbildet. Nachteilig bei diesen bekannten Heizkörpern für Herde ist, dass einerseits der Wärmetransfer durch Strahlung gerade in der Ankochphase nur relativ langsam erfolgt und sich andererseits beim Erwärmen der Heizfläche Wasserdampf bildet, da Kieselgur stark hygroskopisch ist. Dieser Wasserdampf behindert den Wärmetransfer durch Strahlung sehr stark.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen der Energiequelle einer Kochmulde und der Kochfeldplatte zu schaffen.

Die verfahrensmäßige Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Kochfeldplatte durch erzwungene Konvektion eine Luftströmung erzeugt wird.

Durch die erfindungsgemäße Erzeugung einer Luftströmung in dem Raum zwischen der Energiequelle und der Unterseite der Kochfeldplatte wird der Transfer der von der Energiequelle abgestrahlten Wärmeenergie hin zur Kochfeldplatte gegenüber der üblichen reinen Wärmestrahlung deutlich beschleunigt und somit verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die durch die erzwungene Konvektion erzeugte Luftströmung so eingestellt, dass es sich um eine turbulente Luftströmung handelt. Gegenüber der laminaren Schichtenströmung hat die turbulente Strömung den Vorteil, dass die Luft gut durchmischt wird und sich somit eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Luftströmung einstellt, die wiederum zu einer gleichmäßigen Erwärmung der Kochfeldplatte führt.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass unterhalb der Kochfeldplatte mindestens ein Mittel zur Erzeugung einer Luftströmung durch erzwungene Konvektion angeordnet ist.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erzeugung der erzwungenen Konvektion mechanisch, beispielsweise mittels eines Lüfterrads, das vorzugsweise unterhalb der Energiequelle angeordnet ist, um so auf einfache Art und Weise einen Luftstrom der erhitzten Luft von der Energiequelle hin zur Unterseite der Kochfeldplatte zu bewirken.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die erzwungene Konvektion physikalisch, beispielsweise mittels eines Hochspannungsbeschleunigers erzeugt. Der vorzugsweise zwischen der Energiequelle und der Kochfeldplatte angeordnete Hochspannungsbeschleuniger bewirkt eine teilweise Ionisierung der Luft. Diese ionisierte Luft kann dann zwischen zwei Elektroden mit angelegter Gleichspannung gerichtet bewegt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmeübertragung nur beispielhaft schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische ausschnittweise Seitenansicht einer Kochmulde mit darüber angeordneter Kochfeldplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1, jedoch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform darstellend.

Die Abbildungen Fig. 1 und 2 zeigen jeweils stark vereinfacht ausschnittsweise eine Kochmulde 1 mit einer in einem Isolationskörper 2 angeordneten Energiequelle 3. Das Heizelement durch eine Kochfeldplatte 4, vorzugsweise aus einem Glaskeramikwerkstoff, zum Aufsetzen von Töpfen und Pfannen abgedeckt.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Herden wird die Kochfeldplatte 4 ausgehend von der Energiequelle 3, beispielsweise einer an sich bekannten Heizwendel, und dem erwärmten Isolationskörper 2, der vorzugsweise aus gepresstem Kieselgur besteht, im wesentlichen durch Wärmestrahlung erhitzt. Da Kieselgur stark hygroskopisch ist, kommt es bei der Erwärmung des Isolationskörpers 2 durch die Energiequelle 3 häufig zur Bildung von Wasserdampf im Raum unterhalb der Kochfeldplatte 4. Dieser Wasserdampf behindert die Wärmestrahlung jedoch, so dass die Kochfeldplatte 4 geringfügig verzögert erwärmt wird.

Die in Abbildung Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ermöglicht einen besseren und schnelleren Wärmetransfer von der Energiequelle 3 zur Kochfeldplatte 4 bzw. dem darauf abgestellten Topf. Zu diesem Zweck ist die Kochmulde 1 mit einem unterhalb der Energiequelle 3 im Innenraum des Isolationskörpers 2 angeordneten Lüfterrad 5 ausgerüstet, welches einen Luftstrom der erwärmten Luft hin zur Unterseite der Kochfeldplatte 4 ermöglicht. Mittels dieser Luftströmung durch erzwungene Konvektion wird ein schnellerer Wärmetransfer zur Kochfeldplatte 4 ermöglicht, als dies mit reiner Wärmestrahlung möglich ist. Dabei ist das Lüfterrad 5 durch einen luftdurchlässigen Reflektor 8 gegen die Wärmestrahlung der Energiequelle 3 abgeschirmt.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird der durch erzwungene Konvektion erzeugte Luftstrom mittels eines Hochspannungsbeschleunigers 6 erzeugt. Die zu transportierende Luft wird durch die Hochspannung teilweise ionisiert und kann dann zwischen zwei Elektroden 7 gerichtet bewegt werden, wobei der Luftstrom in Richtung auf die mit positiver Spannung versehene Elektrode erfolgt und die Elektroden 7 vorteilhafterweise gasdurchlässig ausgebildet sind. Auch bei dieser Ausführungsform wird die schnelle Erwärmung der Kochfeldplatte 4 dadurch bewirkt, dass die Luft unterhalb der Kochfeldplatte durch erzwungene Konvektion in Bewegung gesetzt wird.

Der erzeugte Luftstrom ist vorteilhafterweise turbulent, um eine gute Durchmischung und somit eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Luftströmung zu erhalten, was wiederum zu einer gleichmäßigen Erwärmung der Kochfeldplatte 4 führt.

Die oberhalb der Kochmulden 1 angeordnete Kochfeldplatte 4 dichtet den Raum über den Kochmulden 1 nicht vollständig ab, so dass ein geringfügiger Luftaustausch mit der Umgebung möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass eventuell entstehender Wasserdampf aufgrund der erzwungenen Luftströmung schnell aus dem Raum unterhalb der Kochfeldplatte 4 ausgetrieben werden kann.

Die dargestellten Vorrichtungen zeichnen sich somit dadurch aus, dass sie durch Erzeugung einer Luftströmung unterhalb der Kochfeldplatte 4 den Wärmetransfer von der Wärmeausstrahlungs-Energiequelle 3 hin zur Kochfeldplatte 4 deutlich verbessern.

Claims

1. Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen einer Energiequelle (3) einer Kochmulde (1) und einer oberhalb der Energiequelle (3) angeordneten Kochfeldplatte (4), insbesondere Glaskeramikplatte, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Kochfeldplatte (4) durch erzwungene Konvektion eine Luftströmung im Bereich der Energiequelle (3) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Luftströmung turbulent ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erzwungene Konvektion mechanisch erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erzwungene Konvektion physikalisch, insbesondere mittels elektrostatischer Felder, erzeugt wird.

5. Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwischen einer Energiequelle (3) einer Kochmulde (1) und einer oberhalb der Energiequelle (3) angeordneten Kochfeldplatte (4), insbesondere aus Glaskeramik, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Kochfeldplatte (4) im Bereich der Energiequelle (3) mindestens ein Mittel (5, 6) zur Erzeugung einer Luftströmung durch erzwungene Konvektion angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung der Luftströmung als Lüfterrad (5) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (5) unterhalb der Energiequelle (3) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung der Luftströmung als Hochspannungsbeschleuniger (6) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungsbeschleuniger (6) zwischen der Energiequelle (3) und der Kochfeldplatte (4) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldplatte (4) die Kochmulden (1) einen Luftaustausch zulassend abdeckt.