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Die
Erfindung geht aus von einem Gargerät mit einer Kühleinheit
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 198 17 197
C2 ist ein von einer Induktionskochmulde gebildetes gattungsgemäßes Gargerät mit einer
Kühleinheit
zur Kühlung
von Leistungselektronikbauteilen und von Induktoren der Kochmulde
bekannt. Die Kühleinheit
weist einen Radiallüfter
und ein im Luftstrom des Radiallüfters
angeordnetes Kühlkörperprofil
zur Kühlung
auf.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein gattungsgemäßes Gargerät mit einer Kühleinheit
bereitzustellen, mittels der gezielt und besonders effektiv Wärme aus
einzelnen Bauteilen mit einer hohen Energiedichte abgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung den Neben- und Unteransprüchen entnommen
werden können.
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Die
Erfindung geht aus von einem Gargerät, insbesondere von einer Kochmulde,
mit einer Kühleinheit
zur Kühlung
wenigstens eines Bauteils.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit zumindest
eine Heatpipe aufweist. Unter einer Heatpipe soll in diesem Zusammenhang
eine Einheit verstanden werden, innerhalb der ein im Wesentlichen für den Wärmetransport
verantwortliches Medium angeordnet ist, das in einem Wärmeaufnahmebereich
der Heatpipe zur Verdampfung und in einem gegenüber dem Wärmeaufnahmebereich grundsätzlich höher liegenden
Wärmeabgabebereich
der Heatpipe zur Kondensation vorgesehen ist, wobei das Medium bzw.
der Energieträger
vorzugsweise im Hinblick auf den im jeweiligen Anwendungsfall vorhandenen Temperaturbereich
ausgewählt
ist. Mittels der Heatpipe kann die Wärme, insbesondere auch in niedrigen
Bauräumen,
gezielt und besonders effektiv aus einzelnen Bauteilen mit einer
hohen Energiedichte abgeführt
und zu einem anderen Bereich transportiert werden. Die Heatpipe
kann zumindest weitgehend ohne bewegbar gelagerte Bauteile und zumin dest
weitgehend wartungsfrei ausgeführt
werden, wodurch einfach eine lange Lebensdauer mit geringen Instandhaltungskosten
erreicht werden kann.
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Die
Heatpipe kann verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Bauformen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen aufweisen, beispielsweise
kann die Heatpipe von einem oder mehreren röhrenförmigen und/oder plattenförmigen Bauteilen
gebildet sein usw. Ferner kann auch die Form der Heatpipe in zumindest
einer ihrer Erstreckungen unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise kann die
Heatpipe in ihrer Längserstreckung
mit unterschiedlichen Querschnittsflächen oder Außenflächen ausgeführt sein,
so dass im Wärmeabgabebereich über eine
besonders große
Außenfläche die
Wärme aus
der Heatpipe vorteilhaft abgeführt
werden kann usw. Für
das für
den Wärmetransport
im Wesentlichen verantwortliche Medium kann dabei vom Wärmeaufnahmebereich
zum Wärmeabgabebereich
und vom Wärmeabgabebereich
zum Wärmeaufnahmebereich
derselbe Kanal oder es können
getrennte Kanäle
vorgesehen sein, die mit geringem oder auch mit größerem räumlichen
Abstand angeordnet sein können,
so dass beispielsweise ein Bauteil zwischen den Kanälen angeordnet
werden kann. Um dabei eine gewünschte
Flussrichtung des Mediums in den Kanälen sicherzustellen, können innerhalb
der Heatpipe verschiedene Strömungsumlenkungen
und/oder Rückschlagventile
vorgesehen sein.
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Es
ist auch denkbar, die Heatpipe in ihrer Form, insbesondere an Bauraumgegebenheiten,
anpassbar auszuführen,
beispielsweise indem diese zumindest teilweise aus einem vorteilhaft
manuell von einem Monteur von Hand verformbaren Material hergestellt
ist, wie aus einem einfach plastisch oder elastisch verformbaren
Material, z.B. aus Kupfer, oder aus einem elastisch oder plastisch
verformbaren Kunststoff usw.
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Mit
der Heatpipe können
verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bauteile innerhalb
des Gargeräts
gekühlt
werden, jedoch besonders vorteilhaft Bauteile bzw. Einheiten mit
einer relativ kleinen Oberfläche
und einer hohen Wärmeentwicklung,
wie beispielsweise ein Magnetron eines Mikrowellengeräts und insbesondere
Elektronikeinheiten, wie Leistungselektronikeinheiten einer Induktionskochmulde,
Triacs usw. Die Elektronikeinheiten können durch die Möglichkeit
der gezielten Kühlung besonders
kompakt, insbesondere mit geringer Bauhöhe, ausgeführt, in beengten Platzverhältnissen
angeordnet und mit einer hohen Leistung betrieben werden, wodurch
vorhandener Bauraum, insbesondere bei Kochmulden, vorteilhaft genutzt
werden kann.
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Die
Wärme kann
sowohl innerhalb des Gargeräts
von der zu kühlenden,
temperaturkritischen Einheit in verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
temperaturunkritische Bereiche innerhalb des Gargeräts geführt als
auch zumindest teilweise aus dem Gargerät abgeführt werden. Besonders vorteilhaft
ist die Heatpipe jedoch mit einem Wärmeverbraucher gekoppelt, wodurch
die Wärmeenergie
sinnvoll genutzt und insgesamt Energie eingespart werden kann. Dabei
sollen unter einem Wärmeverbraucher
sämtliche
Einheiten verstanden werden, mittels derer die Wärme für einen gezielten Zweck verwendet
werden kann.
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Der
Wärmeverbraucher
kann dabei von verschiedenen Einheiten gebildet sein, wie beispielsweise
von einem Wassererhitzer, einer Wärmeschublade, einem Garraum
usw., besonders vorteilhaft jedoch von einer Warmhalteplatte, die
vorteilhaft in einem oberen Bereich des Gargeräts angeordnet werden kann,
so dass konstruktiv einfach eine positive Steigung von dem Wärmeaufnahmebereich
der Heatpipe zu dem Wärmeabgabebereich
der Heatpipe erzielt und die Wärme über eine
große
Fläche
effektiv aus dem Gargerät
abgeführt
werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
das Gargerät
einen Lüfter
aufweist, der zur Wärmeabführung aus
der Heatpipe vorgesehen ist, wodurch konstruktiv einfach eine besonders
effektive Wärmeabführung aus
der Heatpipe erreicht werden kann und insbesondere auch die Wärme aus
einem oberen Wärmeabgabebereich
der Heatpipe zu einem relativ zum Wärmeabgabebereich weiter unten
liegenden Wärmeverbraucher
geführt
werden kann. Ist dem Lüfter
zumindest eine weitere Funktion zugeordnet, wie beispielsweise die
Kühlung
von weiteren Bauteilen usw., können
zusätzliche
Bauteile, Montageaufwand und Kosten zumindest reduziert werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Heatpipe dazu vorgesehen ist, einen
für einen
Garbetrieb vorgesehenen Luftstrom zu erwärmen, beispielsweise einen
durch freie Konvektion entstandenen Luftstrom oder insbesondere
einen durch einen Lüfter
erzeugten Luftstrom, der zur Absaugung von Wrasen und/oder zur Zuführung von
Frischluft in einen Garraum dient, usw., wodurch die von der Heatpipe
abgegebene Wärmeenergie
sinnvoll genutzt und insgesamt Energie eingespart werden kann.
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Ist
die Heatpipe mit wenigstens einem Wärmeleitmittel gekoppelt und
insbesondere mit einem Wärmeleitmittel,
das bei einer Referenztemperatur von 20°C eine Wärmeleitfähigkeit λ höher als 45 W/mK aufweist, was
im Wesentlichen der Wärmeleitfähigkeit
von Stahl entspricht, und besonders vorteilhaft eine Wärmeleitfähigkeit λ höher als
74 W/mK aufweist, was im Wesentlichen der Wärmeleitfähigkeit λ von Eisen entspricht, wie beispielsweise
mit einem Wärmeleitmittel
aus Messing mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von 111
W/mK, aus Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von 220
W/mK, aus Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von 384
W/mK oder mit einem Wärmeleitmittel
aus einer dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Legierung, kann
die Wärme konstruktiv
einfach mit wenigen zusätzlichen
Bauteilen aus der Heatpipe in einen gewünschten Bereich effektiv geleitet
werden. Möglich
ist jedoch auch, dass die Wärme
aus der Heatpipe zusätzlich
oder alternativ mittels freier Konvektion oder mittels anderer, dem
Fachmann als sinnvoll erscheinender Wärmeableitvorrichtungen abgeführt wird,
wie beispielsweise mittels einer Wasserkühlung usw.
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Ist
ein Wärmetransport über die
Heatpipe mittels einer Einstelleinheit einstellbar, kann die Flexibilität erhöht und insbesondere
kann eine gewünschte
Betriebstemperatur in der zu kühlenden Einheit
vorteilhaft eingestellt, d.h. gesteuert und/oder geregelt werden.
Die Einstelleinheit kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll
erscheinenden Einheiten gebildet sein, wie beispielsweise von einer
Einheit zur Veränderung
der Steigung der Heatpipe und/oder von einer Einheit zur Drosselung
der Strömungen
innerhalb der Heatpipe usw.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Herd schräg
von oben,
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2 einen
schematisch dargestellten ersten Ausschnitt einer Kühleinheit
des Herds aus 1 mit einer zu einer Warmhalteplatte
führenden
Heatpipe und
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3 einen
schematisch dargestellten zweiten Ausschnitt der Kühleinheit
des Herds aus 1 mit einer zu einem Kanal führenden
Heatpipe.
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1 zeigt
einen Herd mit einer Induktionskochmulde, die vier Induktionskochstellen 25, 26, 27, 28 und
eine einen Wärmeverbraucher 19 bildende Warmhalteplatte
aufweist, die von einer Frontseite des Herds aus betrachtet im linken
hinteren Randbereich einer Deckseite des Herds angeordnet ist. Ferner
weist der Herd einen Backofen mit einer in einem Herdgehäuse 29 angeordneten
Backofenmuffel 30 auf, die gemeinsam mit einer Backofentür 31 einen Garraum
begrenzt, der einen weiteren Wärmeverbraucher 20 bildet.
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Jede
der Induktionskochstellen 25, 26, 27, 28 weist
eine Leistungselektronikeinheit 15, 16, 17, 18 auf,
die unterhalb einer Glaskeramikplatte 32 jeweils im Bereich
eines nicht näher
dargestellten Induktors der Induktionskochstellen 25, 26, 27, 28 angeordnet
ist. Die Induktionskochmulde weist eine Kühleinheit 10 zur Kühlung der
Leistungselektronikeinheiten 15, 16, 17, 18 auf,
die erfindungsgemäß vier Heatpipes 11, 12, 13, 14 aufweist.
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Die
den der Warmhalteplatte zugewandten Induktionskochstellen 25, 28 zugeordneten
Heatpipes 11, 14 sind von röhrenförmigen Bauteilen gebildet,
die jeweils mit einem ersten Ende an eine der Leistungselektronikeinheiten 15, 18 gekoppelt
sind und von diesen ausgehend nach oben gerichtet mit einem zweiten
Ende an eine Unterseite der den Wärmeverbraucher 19 bildenden
Warmhalteplatte aus Glaskeramik gekoppelt sind (1 und 2).
Im Betrieb der Induktionskochstellen 25, 28 verdampft im
Bereich der an die Leistungselektronikeinheiten 15, 18 gekoppelten
Enden der Heatpipes 11, 14 ein in den Heatpipes 11, 14 angeordnetes
und auf die auftretenden Temperaturen der Leistungselektronikeinheiten 15, 18 abgestimmtes
Medium, nimmt Wärme
von den Leistungselektronikeinheiten 15, 18 auf,
steigt im dampfförmigen
Zustand nach oben zu den mit der Warmhalteplatte gekoppelten Enden,
in deren Bereich das Medium kondensiert und Wärme an die Warmhalteplatte
abgibt. Anschließend
fließt das
Medium im flüssigen
Zustand zurück zu
den unteren, mit den Leistungselektronikeinheiten 15, 18 gekoppelten
Enden, um darauf folgend wieder verdampft werden zu können.
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Der
Wärmetransport über die
Heatpipes 11, 14 ist jeweils mittels einer von
einer Drosseleinheit gebildeten Einstelleinheit 23, 24 einstellbar.
Von einem Bediener kann mittels eines von einem Drehknopf gebildeten
Betätigungsmittels 33, über eine Steuereinheit 34 und über die
Einstelleinheiten 23, 24 der Wärmetransport von den Leistungselektronikeinheiten 15, 18 über die
Heatpipes 11, 14 zu der Warmhalteplatte gesteuert
werden, wobei stets über
die Steuereinheit 34 gewährleistet ist, dass unabhängig von
der Einstellung des Bedieners eine vorgegebene Grenztemperatur der
Leistungselektronikeinheiten 15, 18 nicht überschritten
wird. Wird die Grenztemperatur erreicht, werden über die Steuereinheit 34 vorrangig
die Leistungselektronikeinheiten 15, 18 gekühlt. Um
die Temperatur der Warmhalteplatte flexibel einstellen zu können und
insbesondere um die Warmhalteplatte auch nutzen zu können, ohne
dass die Induktionskochstellen 25, 28 genutzt
werden, sind noch zwei zusätzliche,
elektrische Heizelemente 36, 37 vorgesehen, mittels
derer die Warmhalteplatte beheizt werden kann.
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Die
den der Warmhalteplatte abgewandten Induktionskochstellen 26, 27 zugeordneten
Heatpipes 12, 13 sind ebenfalls von röhrenförmigen Bauteilen
gebildet, die jeweils mit einem ersten Ende an eine der Leistungselektronikeinheiten 16, 17 gekoppelt
sind und von diesen ausgehend nach oben gerichtet mit einem zweiten
Ende an einen Kanal 35 eines Lüftungssystems des Backofens
gekoppelt sind (1 und 3). Im Betrieb
verdampft im Bereich der an die Leistungselektronikeinheiten 16, 17 gekoppelten
Enden der Heatpipes 12, 13 ein in den Heatpipes 12, 13 angeordnetes
und auf die auftretenden Temperaturen der Leistungselektronikeinheiten 16, 17 abgestimmtes
Medium, nimmt Wärme
von den Leistungselektronikeinheiten 16, 17 auf,
steigt im dampfförmigen
Zustand nach oben zu den an den Kanal 35 gekoppelten Enden,
in deren Bereich das Medium kondensiert und Wärme an den Kanal 35 abgibt.
Anschließend
fließt
das Medium im flüssigen
Zustand zurück
zu den unteren, an die Leistungselektronikeinheiten 16, 17 gekoppelten
Enden, um darauf folgend wieder verdampft werden zu können.
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Der
Kanal 35 erstreckt sich von einer Öffnung 38 an einer
Frontseite des Herds entlang einer oberen, der Warmhalteplatte abgewandten
Längskante
des Herdgehäuses 29 und
von dieser zu einem Lüfter 21 des
Lüftungssystems.
Der Lüfter 21 ist
zum einen dazu vorgesehen, Wärme
aus dem Kanal 35, insbesondere aus Koppelstellen der Heatpipes 12, 13 an
den Kanal 35 und damit aus den Heatpipes 12, 13 abzuführen, und
zum anderen zur Erzeugung eines für einen Umluftbetrieb des Backofens
vorgesehenen Luftstroms im Garraum. Um einen gewissen Luftwechsel
im Garraum zu erzielen, dient der Lüfter 21 ferner dazu,
in einzelnen Betriebszuständen
des Backofens dem Garraum über
den Kanal 35 einen Frischluftstrom 22 zuzuführen. Sind
dabei die Induktionskochstellen 26, 27 in Betrieb
oder waren die Induktionskochstellen 26, 27 unmittelbar
davor in Betrieb, wird der für
einen bestimmten Garbetrieb des Backofens vorgesehene Frischluftstrom 22 über die Heatpipes 12, 13 erwärmt, und
eine unerwünschte Temperaturabsenkung
im Garraum kann zumindest reduziert werden.
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Um
die Temperatur des Frischluftstroms 22 flexibel, unabhängig vom
Betrieb der Induktionskochstellen 26, 27 einstellen
zu können,
ist am Kanal 35 ein weiteres, elektrisches Heizelement 39 angeordnet, über das
der Luftstrom erwärmt
werden kann.
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Der
aus einer Aluminiumlegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 200 W/mK gebildete
Kanal 35 dient neben der Führung des Frischluftstroms 22 als
Wärmeleitmittel 40, über das
Wärme aus
den Heatpipes 12, 13 durch Wärmeleitung abgeführt werden
kann.
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Sollte
bei aktivierten Induktionskochstellen 26, 27 und
deaktiviertem Backofen aufgrund zu geringer Wärmeabführung allein durch Wärmeleitung und/oder
Wärmestrahlung
eine Grenztemperatur der Leistungselektronikeinheiten 16, 17 erreicht
werden, wird der Lüfter 21 auch
bei deaktiviertem Backofen aktiviert, um die Wärmeabführung aus den Heatpipes 12, 13 zu
erhöhen
und die Temperatur der Leistungselektronikeinheiten 16, 17 zu
senken.
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- 10
- Kühleinheit
- 11
- Heatpipe
- 12
- Heatpipe
- 13
- Heatpipe
- 14
- Heatpipe
- 15
- Elektronikeinheit
- 16
- Elektronikeinheit
- 17
- Elektronikeinheit
- 18
- Elektronikeinheit
- 19
- Wärmeverbraucher
- 20
- Wärmeverbraucher
- 21
- Lüfter
- 22
- Luftstrom
- 23
- Einstelleinheit
- 24
- Einstelleinheit
- 25
- Induktionskochstelle
- 26
- Induktionskochstelle
- 27
- Induktionskochstelle
- 28
- Induktionskochstelle
- 29
- Herdgehäuse
- 30
- Backofenmuffel
- 31
- Backofentür
- 32
- Glaskeramikplatte
- 33
- Betätigungsmittel
- 34
- Steuereinheit
- 35
- Kanal
- 36
- Heizelement
- 37
- Heizelement
- 38
- Öffnung
- 39
- Heizelement
- 40
- Wärmeleitmittel