DE102008051641A1 - Kombinierter Dampf- und Heißwassererzeuger - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kombinierten Dampf- und Heißwassererzeuger, insbesondere für einen Dampfgarer, mit einer Heizeinrichtung und zumindest zwei mit der Heizeinrichtung wärmeübertragend/wärmeleitend gekoppelten Wärmesenken, wobei eine Wärmeübertragung/Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und einer ersten Wärmesenke größer ist als die Wärmeübertragung/Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und einer weiteren Wärmesenke.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen kombinierten Dampf- und Heißwassererzeuger. Die Erfindung betrifft außerdem einen mit einem derartigen Dampf- und Heißwassererzeuger ausgerüsteten Dampfgarer bzw. Kaffeeautomaten.
• In modernen, vorzugsweise in der Gastronomie eingesetzten Geräten, ist es oftmals erforderlich, Wasser bis zu einer vordefinierten Temperatur zu erhitzen und Dampf mit einem vorbestimmten Druck zu erzeugen. Typische derartige Geräte sind bspw. Dampfgarer und Kaffeemaschinen. Zum Einsatz gelangen hierbei Dampferzeuger bzw. Heißwassererzeuger, welche jeweils zugeordnete, dass heißt getrennte Wärmequellen bzw. Heizeinrichtungen aufweisen.
• Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen Dampf- und Heißwassererzeuger bereitzustellen, welcher konstruktiv einfach und dadurch kostengünstiger aufgebaut ist.
• Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, einen kombinierten Dampf- und Heißwassererzeuger zu schaffen, welcher über lediglich eine einzige Heizeinrichtung verfügt, mit der zwei unterschiedliche Wärmesenken, in welchen ein zu erhitzendes bzw. zu verdampfendes Medium geführt ist, erhitzt bzw. erwärmt werden. Hierzu sind die zumindest zwei Wärmesenken wärmeübertragend/wärmeleitend mit der Heizeinrichtung und zwar direkt oder indirekt, gekoppelt, wobei eine Wärmeübertragung/Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und einer ersten Wärmesenke größer ist als die Wärmeübertragung/Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und einer weiteren Wärmesenke. Wird somit der kombinierte Dampf- und Heißwassererzeuger aktiviert, dass heißt dessen Heizeinrichtung eingeschaltet, so erwärmt sich aufgrund der besseren Wärmeübertragung/Wärmeleitung bzw. der besseren Anbindung, zunächst die erste Wärmesenke, insbesondere dann, wenn diese mit Medium gefüllt ist. Wird dagegen an der ersten Wärmesenke keine oder wenig Energie abgeführt, geht der Wärmestrom zur weiteren, dass heißt insbesondere zur zweiten Wärmesenke, und erwärmt diese. Innerhalb der Wärmesenken kann es dabei selbstverständlich zu einem Phasenübergang (Verdampfen) des darin erhitzten Mediums, bspw. des Wassers, kommen. Mittels des erfindungsgemäßen kombinierten Dampf- und Heißwassererzeugers kann die Teilevielfalt deutlich reduziert werden, da nunmehr nur noch eine einzige Heizeinrichtung zum Beheizen mehrerer, zumindest jedoch zweier, Wärmesenken benutzt wird. Durch das Wegfallen zumindest einer der Heizeinrichtungen, kann das Gesamtsystem kostengünstiger ausgebildet werden. Denkbar ist dabei selbstverständlich, dass die Wärmesenken bezüglich ihrer Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe insbesondere durch einen Füllstand und durch einen Zustand des darin vorhandenen Mediums, beeinflusst sind.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist die erste Wärmesenke zwar räumlich getrennt von der weiteren Wärmesenke ausgeführt, thermisch jedoch mit dieser gekoppelt. Hierdurch lässt sich eine völlige räumliche Trennung der einzelnen Wärmesenken realisieren, während diese jedoch direkt oder indirekt übereinander mit der Heizeinrichtung thermisch gekoppelt sind. Eine derartige Ausführungsform erlaubt einen großen gestalterischen und konstruktiven Freiraum bezüglich der Anordnung der einzelnen Wärmesenken innerhalb des kombinierten Dampf- und Heißwassererzeugers.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist die Heizeinrichtung als Rohrheizkörper, als Infrarotstrahler oder bspw. als Peltier-Element ausgebildet. Ein Peltier-Element ist ein elektrothermischer Wandler, welcher basierend auf dem so genannten Peltier-Effekt bei Stromfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugt. Grundlage hierfür ist generell der Kontakt von zwei Halbleitern, welche ein unterschiedliches Energieniveau der Leitungsbänder besitzen. Leitet man einen Strom durch zwei hintereinander liegende Kontaktstellen dieser Materialien, so muss auf der einen Kontaktstelle Wärmeenergie aufgenommen werden, damit das Elektron in das energetisch höhere Leitungsband des benachbarten Halbleitermaterials gelangt, wodurch es folglich zur Abkühlung kommt. Auf der anderen Kontaktstelle fällt das Elektron von einem höheren auf ein tieferes Energieniveau, so dass hier Energie in Form von Wärme abgegeben wird. Derartige Peltier-Elemente sind aufgrund ihres geringen Bauraumbedarfs sowie der Vermeidung jedweder bewegter Bauteile, Gase und Flüssigkeiten, besonders prädestiniert zum Einsatz in modernen Gastronomie- bzw. Haushaltsgeräten. Selbstverständlich ist dabei generell auch denkbar, dass die Heizeinrichtung Wärme in Form einer chemischen Reaktion erzeugt oder in Form von elektromagnetischer Strahlung, wie bspw. Infrarotstrahlung. Als Infrarotstrahlung bezeichnet man dabei in der Physik elektromagnetische Wellen im Spektralbereich zwischen sichtbarem Licht und der längerwelligen Terrahertz-Strahlung, wobei die Infrarotstrahlung Teil der Wärmestrahlung ist.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind die erste Wärmesenke als Dampferzeuger und eine weitere Wärmesenke als Kondensator ausgebildet. Ein derartig ausgebildeter Dampf- und Heißwassererzeuger wird bspw. in so genannten Dampfgarern eingesetzt, bei welchen die Heizeinrichtung einseitig mit einem Wasser durchströmten Profil (erste Wärmesenke) gekoppelt ist, an welches wiederum eine Wärmeübertragungsfläche für ein Kondensat bzw. einen Kondensator (zweite bzw. weitere Wärmesenke) angebunden ist. Beim Betrieb eines derartigen Dampf- und Heißwassererzeugers, wird das Profil, das heißt die erste Wärmesenke, zunächst von Wasser durchströmt, das aufgrund der thermisch guten Anbindung an die Heizeinrichtung den überwiegenden Anteil der Heizleistung aufnimmt und dabei verdampft. Der Dampf tritt dabei in einen Garraum des Dampfgarers aus und kondensiert bei entsprechender Abkühlung in diesem. Das hierbei anfallende Kondensat, wird einer weiteren Wärmesenke zugeführt, in welcher es soweit erhitzt wird, dass es wieder verdampft. Ab hier beginnt der Kreislauf von Neuem. Ist dabei eine vordefinierte Dampfmenge innerhalb des Garraums erreicht, wird ein Wärmeabfluss in der ersten Wärmesenke unterbrochen, bspw. in dem eine Wasserzufuhr gesperrt wird, so dass die Heizeinrichtung nunmehr nur noch Heizleistung an die zweite, dass heißt die weitere, Wärmesenke abgibt, in welcher das nunmehr kondensierte Wasser wiederum erhitzt und verdampft wird.
• Ähnlich funktioniert bspw. eine Kaffeemaschine mit einem kombinierten Dampf- und Heißwassererzeuger. Hierbei ist die Heizeinrichtung wiederum einseitig mit einem wasserdurchströmten Profil (erste Wärmesenke) gekoppelt, an welches wiederum eine Wärmeübertragungsfläche/Wärmeleitverbindung zu einem Wasservorrat (zweite Wärmesenke) thermisch angebunden ist. Bei einer Heißwassererzeugung ist das üblicherweise wasserdurchströmte Profil, dass heißt die erste Wärmesenke, leer bzw. abgesperrt und stellt somit keine eigentliche Wärmesenke dar, so dass ausschließlich der Wasservorrat in der zweiten Wärmesenke aufgeheizt wird. Bei einer Dampferzeugung hingegen, strömt Wasser in die erste Wärmesenke, welche durch ihre, im Vergleich zur zweiten Wärmesenke bessere thermische Anbindung an die Heizeinrichtung, nunmehr schnell und stark erhitzt werden kann. Gleichzeitig stellt die zweite Wärmesenke keine tatsächliche Wärmesenke mehr dar, da der in dieser enthaltene Wasservorrat bereits aufgeheizt ist, so dass die Heizleistung zum überwiegenden Teil in die erste Wärmesenke fließen und das dort vorhandene Wasser erhitzen bzw. verdampfen kann. Hierbei kommt es zu einem Phasenübergang des Wassers von flüssig zu gasförmig.
• Mit dem erfindungsgemäßen kombinierten Dampf- und Heißwassererzeuger ist es somit möglich, eine bisher separat vorgesehene Heizeinrichtung einzusparen, wodurch sich einerseits die Teilevielfalt und damit die Lager- und Logistikkosten senken lassen und andererseits der Energiebedarf eines derartig ausgebildeten kombinierten Dampf- und Heißwassererzeugers reduziert werden kann.

Claims (8)

1. Kombinierter Dampf- und Heißwassererzeuger, insbesondere für einen Dampfgarer, mit einer Heizeinrichtung und zumindest zwei mit der Heizeinrichtung wärmeübertragend/wärmeleitend gekoppelten Wärmesenken, wobei eine Wärmeübertragung/Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und einer ersten Wärmesenke größer ist als die Wärmeübertragung/Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und einer weiteren Wärmesenke.
2. Dampf- und Heißwassererzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmesenke räumlich getrennt von der weiteren Wärmesenke aber thermisch gekoppelt zu dieser ausgeführt ist.
3. Dampf- und Heißwassererzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung als Rohrheizkörper, als Infrarotstrahler oder als Peltier-Element ausgebildet ist.
4. Dampf- und Heißwassererzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenken derart ausgebildet sind, dass es dort bei entsprechender Heizleistung der Heizeinrichtung zu einem Phasenübergang von Wasser kommen kann.
5. Dampf- und Heißwassererzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmesenke als Dampferzeuger und eine weitere Wärmesenke als Kondensator ausgebildet sind.
6. Dampf- und Heißwassererzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Wärmesenken als Medienleitung oder als Behälter ausgebildet ist.
7. Dampfgarer mit einem Dampf- und Heißwassererzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Kaffeeautomat mit einem Dampf- und Heißwassererzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6.