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Anwendungsgebiet und Stand
der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Kochgerät
mit einer Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein Kochgerät mit mehreren Kochstellen,
die eine derartige Heizeinrichtung aufweisen.
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Es
ist beispielsweise aus der
EP
1 622 423 A1 bekannt, für
eine Raumheizung eine Heizeinrichtung mit einem Heizleiter zu verwenden,
der aus Kohlefaser besteht. Dabei ist der Heizleiter so ausgebildet,
dass er sich mit abstehenden Enden in einer rohrartigen Umhüllung abstützt, so
dass keine sonstige Unterstützung
notwendig ist.
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Des
weiteren sind allgemein Strahlungsheizeinrichtungen als sogenannte
Hellstrahler oder Halogenstrahler für Kochfelder bekannt, bei denen
in einer rohrartigen Glasumhüllung
in einer Halogen-Schutzgasatmosphäre ein Glühdraht aus beispielsweise Wolfram
verläuft.
Derartige Strahlungsheizeinrichtungen sprechen zwar sehr schnell
nach dem Einschalten an, erzeugen also sehr schnell Heizenergie.
Allerdings besitzt der elektrische Widerstand des Heizleiters PTC-Eigenschaften,
was zu hohen Einschaltströmen
führt und
entsprechend kompensiert werden muss.
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Die
nicht vorveröffentlichte
DE 10 2004 044 352
A1 zeigt eine entsprechende Heizeinrichtung für ein Elektrowärmegerät, wobei
ein Heizleiter Material mit Carbon-Nanotubes aufweist. Der Heizleiter
kann eine Metalllegierung sein und beispielsweise die Form eines
Runddrahtes oder Flachdrahtes aufweisen mit beliebigem Verlauf.
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Aus
der
EP 1 076 474 A1 ist
eine Heizeinrichtung bekannt, die einen Heizleiter aus Kohlefaser aufweist.
Das Kohlefasermaterial kann als gewebtes Material ausgebildet sein
nach Art eines verdrehten Fadens mit einem Durchmesser von ungefähr 2 mm. Alternativ
kann das Kohlefasermaterial massiv sein oder aus Pulver gepresst
sein.
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Aufgabe und Lösung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Kochgerät zu schaffen,
mit denen die Probleme des Standes der Technik vermieden werden
können
und insbesondere eine praxistaugliche Heizeinrichtung geschaffen
wer den kann.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Kochgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und
werden im Folgenden näher
erläutert.
Der Wortlaut der Ansprüche
wird durch ausdrückliche
Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass mindestens ein Strahlungs-Heizelement vorgesehen ist mit wenigstens
einem Heizleiter. Dieser Heizleiter besteht aus Kohlefaser bzw.
Kohlenstoff oder weist solchen auf, vorteilhaft zumindest zu einem
großen
Anteil. Solche Heizleiter aus Kohle faser bzw. Kohlenstoff, die im
Gegensatz zu metallischen Heizleitern einen elektrischen Widerstand
mit einem negativen Temperaturkoeffizienten besitzen, werden bereits technisch
genutzt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an dem Strahlungs-Heizelement eine
Umhüllung
vorgesehen, in der wenigstens ein Heizleiter verläuft. Die
Umhüllung
kann durchsichtig und strahlungsdurchlässig sein.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung kann der Heizleiter langgestreckt
verlaufen und dabei faden- oder schnurartig sein. Diese Geometrie
weist gegenüber
gewendelten Ausführungen
den Vorteil einer einfacheren Herstellung und besseren mechanischen
Stabilität
auf.
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Bei
der Erfindung weist der Heizleiter eine filzartige Struktur auf,
wobei unstrukturierte bzw. ungeordnet vorliegende Fasern mechanisch
fest miteinander verbunden werden, vor allem durch Pressen oder
Verfilzen, unter Umständen
auch durch Beimengen eines Binders oder Haftmittels. Auch ein derartiger
Heizleiter kann einfach in großen
Mengen hergestellt werden, wobei ein Zuschnitt odgl. aus einem Vollmaterial
möglich
ist.
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Vorteilhaft
ist auch hier in der Umhüllung
ein Schutzgas vorgesehen. Dieses kann besonders vorteilhaft Stickstoff
oder ein Edelgas sein, möglich
ist jedoch auch die Verwendung von Halogeniden.
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Im
Wesentlichen wie aus dem Stand der Technik bekannt, kann an dem
Strahlungs-Heizelement bzw. der Heizeinrichtung ein Reflektor vorgesehen
sein, mit dem die Strahlungsenergie als Heizleistung hauptsächlich in
eine Richtung gelenkt werden kann. Dazu kann der Reflektor in der
Umhüllung
oder außen
auf der Umhüllung
oder auch außerhalb
der Umhüllung
vorgesehen sein, vorteilhaft unter der Umhüllung.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann die Heizeinrichtung zwei oder mehr
Strahlungs-Heizelemente aufweisen für eine Kochstelle eines vorgenannten Kochfeldes
oder ein zweigeteiltes Strahlungs-Heizelement. Dabei kann ein größeres Strahlungs-Heizelement
ringartig um ein kleineres Strahlungs-Heizelement verlaufen, wobei
beide in etwa rund bzw. kreisförmig
verlaufen können.
Das größere Strahlungs-Heizelement
umgibt somit das kleinere, sodass eine Zweikreis-Kochstelle gebildet
wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann bei einem eingangs genannten Kochgerät der Heizleiter eine
Wärmeleitfähigkeit
von weniger als 1 W/mK aufweisen. Das bewirkt, dass er im inneren
Teil hohe und zu seinen Rändern
bzw. Außenbereichen
hin geringere Temperaturen aufweist. Diese geringfügig niedrigere
Temperatur bewirkt, dass der Heizleiter bei Kontakt bei einer Umhüllung, beispielsweise
aus Glas, keine schädlichen
chemischen Reaktionen hervorruft, welche die Umhüllung beeinträchtigen
oder gar zerstören
können.
In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, dass sich der Heizleiter
zumindest teilweise direkt an der Umhüllung abstützt. Hierfür kann die Wärmeleitfähigkeit
des Heizleiters noch geringer gewählt werden, beispielsweise
geringer als 0,5 W/mK oder sogar 0,3 W/mK. Ein hierfür geeignetes Material
sind der eingangs genannte Kohlenstoff bzw. Kohlefaser-Materialien.
Ein Kochgerät
mit einer Heizeinrichtung gemäß diesem
zweiten unabhängigen
Erfindungsaspekt kann im übrigen
weitere Merkmale aufweisen, wie sie für das erstgenannte Kochgerät beschrieben
worden sind.
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Eine
mögliche
Umhüllung,
in welcher der Heizleiter verläuft,
kann aus einem Material bestehen, welches eine Temperaturbeständigkeit
von weniger als 1000°C
aufweist. Insbesondere kann diese Temperaturbeständigkeit sogar weniger als
800°C betragen.
Möglich
ist hier beispielsweise eine Umhüllung
aus Glas, wobei auf ein besonders temperaturbeständiges Spezialglas wie Quarzglas
odgl. verzichtet werden kann. Bei einer derartigen Umhüllung ist
es wichtig, dass der Heizleiter entweder nicht mit der Umhüllung in
Kontakt kommt oder aber die kontaktierenden Bereiche des Heizleiters
im Temperaturbereich der Temperaturbeständigkeit der Umhüllung liegen.
Dies ist beispielsweise bei den eingangs genannten Heizleitern aus
Kohlenstoff bzw. Kohlefasern der Fall wegen ihrer zuvor bereits
beschriebenen geringen Wärmeleitfähigkeit.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform der
Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
Ausführungen
darstellen können.
Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften
beschränken die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
werden im Folgenden näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kochgerät mit einem
erfindungsgemäßen Strahlungs-Heizelement
in einer Umhüllung
aus Glas,
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2 bis 4 verschiedene
Detailansichten möglicher
Ausführungsformen
für den
Heizleiter eines Kochgeräts
gemäß 1,
wobei die 3 und 4 nicht
zur Erfindung gehören.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein Kochgerät 10 mit
einer Heizeinrichtung 11 gemäß einer Ausführung der
Erfindung dargestellt, wie sie vor allem als Strahlungs heizung in
eingangs genannten Kochfeldern eingesetzt sein kann. Die Heizeinrichtung 11 weist
eine Trägerschale 13 auf
mit einem darin angeordneten Isolierrand 14 auf einem Isolierboden 15.
An dem Außenrand
der Trägerschale 13 ist
ein Stabregler 17 gemäß üblicher
Bauart angeordnet mit einem Fühlerstab 18. Der
Fühlerstab 18 reicht
vollständig über die
gesamte Trägerschale 13 und
ist am anderen Ende befestigt. Insofern entspricht der Aufbau der
Heizeinrichtung 11 einer bekannten Strahlungsheizeinrichtung.
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Das
auf dem Isolierboden 15 angeordnete Strahlungs-Heizelement 20 weist
eine Art doppelte Schleifenform auf. Es weist als bevorzugte Umhüllung ein
Glasrohr 21 auf, beispielsweise aus Quarzglas. Vorteilhaft
ist es klar und durchsichtig. In dem Glasrohr 21 ist ein
Heizleiter 23 angeordnet, der nachfolgend in verschiedenen
Variationen näher
erläutert
wird. Er kann entweder mit Abstützungen
bzw. Abstandshaltern in dem Glasrohr 21 angeordnet sein.
Alternativ kann er mit seinen Außenbereichen direkt an der
Innenseite des Glasrohrs 21 anliegen. Durch die spezielle
Ausbildung des Heizleiters 23 aus Kohlefaser bzw. Kohlenstoff
ist er an seinen äußeren Bereichen
nicht zu heiß für einen
direkten Kontakt mit dem Glasrohr 21. Der Heizleiter 23 ist
mit seinem Ende jeweils an elektrische Anschlüsse 24 angeschlossen,
die an den aus der Trägerschale 13 reichenden
Enden des Glasrohrs 21 vorgesehen sind und beispielsweise
Schweißfahnen
sind. Hier ist eine elektrische Verbindung zu Anschlüssen an
dem Stabregler 17 gegeben.
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Das
Strahlungs-Heizelement 20 verläuft in 1 als ein
einziges Strahlungs-Heizelement entlang von zwei gedachten Kreisringen,
nämlich
als innerer Ring 26 und äußerer Ring 27. Es
ist als Ein-Kreis-Heizelement ausgebildet. Ebenso ist es möglich, es
als Zwei-Kreis-Heizelement auszubilden, wobei dann beispielsweise
innerhalb des inneren Rings 26 ein kleineres, ringförmiges Strahlungs-Heizelement
angeordnet sein kann mit Zuleitungen in dem nach rechts unten weisenden
offenen Bereich.
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Es
können
auch zwei erfindungsgemäße Strahlungs-Heizelemente
getrennt voneinander sein und entlang der Ringe 26 und 27 verlaufen.
Ebenso kann ein solches Strahlungs-Heizelement 20 mit konventionellen
Heizelementen wie bandförmigen,
freistehend angeordneten Heizleitern kombiniert sein.
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Der
Fühlerstab 18 kann
dazu dienen, bzw. so ausgebildet sein, dass das Strahlungs-Heizelement 20 bzw.
das Glasrohr 21 durch den Fühlerstab unten bzw. auf dem
Isolierboden 15 gehalten wird. Zusätzlich zu der festen mechanischen
Verbindung an den herausgeführten
Enden links unten kann so eine ausreichend stabile Befestigung des
Heizelements an der Heizeinrichtung 11 erfolgen.
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In 2 ist
dargestellt, wie gemäß der Erfindung
ein Heizleiter 23a filzartig ist und aus kurzen, ungeordnet
bzw. unregelmäßig angeordneten
Kohlefasern 25a besteht. Diese können ähnlich groß sein mit geringen oder auch
größeren Variationen
in Länge
und/oder Dicke. Sie sind im Wesentlichen ungeordnet bzw. ohne erkennbare
Ordnung zu dem länglichen
Heizleiter 23a miteinander verbunden, beispielsweise verpresst.
Ebenso kann ein weiteres Bindemittel hinzugegeben werden. Vorteilhaft
wird ein derartiger Heizleiter 23a mit filzartiger Struktur
aus einem größeren flächigen Gewebe
herausgeschnitten oder herausgestanzt. So ist eine günstige und
großtechnisch
optimierte Herstellung in großen
Mengen möglich.
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In 3 ist
ein nicht zur Erfindung gehörender
Heizleiter 23b dargestellt, der aus Kohlefasern 25b geflochten
ist, also einen geordneten Aufbau und dadurch auch eine erhöhte Festigkeit
aufweist. Zum Flechten des Heizleiters 23b können die
Kohlefasern 25b zu einer Art längerer Fäden gedreht werden, die dann
verflochten werden. Neben Flechten sind selbstverständlich weitere
textile Herstellungsmethoden verwendbar, auch Wirken, Stricken und
Verseilen. Während
für den
Heizleiter 23a gemäß 2 die Kohlefasern 25a recht
kurz sein können,
ist es für
ei nen Heizleiter 23b gemäß 3 sowie
einen Heizleiter 23c gemäß 4 eher von
Vorteil, wenn die Kohlefasern 25b und c länger sind.
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Der
Heizleiter 23c gemäß 4,
der auch nicht zur Erfindung gehört,
soll eine aus mehreren Fäden,
jeweils bestehend aus Kohlefasern 25c, gedrehte Form aufweisen,
also ähnlich
einem Seil. Auch hier liegt somit eine geordnete Form der Kohlefaser 25c vor.
Des weiteren weist auch der Heizleiter 23c eine größere mechanische
Stabilität
auf, was die Handhabung während
der Herstellung verbessern kann sowie auch die Festigkeit und die
Anordnung in dem Glasrohr 21.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der Heizleiter 23, gleich gemäß welcher
Ausführung
nach einer der 2 bis 4, in seinen
Außenbereichen
etwas lockerer ist bzw. die Kohlefasern 25 einen lockereren und
weniger dichten Verbund aufweisen. Dadurch wird hier weniger Wärme produziert
und ein Kontakt bzw. eine Berührung
des Heizleiters 23 mit der Innenseite des Glasrohrs 21 beschädigt dieses
wegen der geringeren Temperatur nicht.
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Der
Isolierboden
15 und unter Umständen auch der Isolierrand
14 können aus üblichem
Material hierfür
bestehen, wozu beispielsweise explizit auf die
EP 750 444 A1 verwiesen wird.
Der Isolierboden
15 kann auch besonders gut wärmeleitend
sein. Dies hat den Vorteil, dass dann das Heizelement
20 an den
Kontaktstellen mit dem Isolierboden
15 gekühlt wird.
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Der
Heizleiter gemäß der 2 bis 4 kann
beispielsweise einen Durchmesser bzw. eine Breite aufweisen von
etwas weniger als 1 cm, bei spielsweise 8 mm. Verläuft er nur
entlang des äußeren Rings 27,
könnte
er eine Gesamtleistung von 1800 Watt aufweisen und somit eine Leistungsdichte von
etwas über
8 Watt/cm2. Dies gilt für die Anordnung gemäß 1