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Die
Erfindung betrifft einen Katalysator für ein Hausgerät
mit zumindest einem Trägerelement, welches mit einer katalytischen
Metallschicht beschichtet ist, und mit einer Heizung zum Heizen
des Katalysators. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Hausgerät
mit einem derartigen Katalysator sowie ein Verfahren zum Betreiben
eines Hausgeräts.
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Im
Betrieb eines Backofens treten beim Backen oder Braten Fettdämpfe
auf, welche umgesetzt bzw. verbrannt werden, um eine hohe Funktionalität des
Hausgeräts gewährleisten zu können und
andererseits unerwünschte Geruchsbildungen oder unerwünschte
Verschmutzungen des Geräts vermeiden zu können.
Die Verbrennung derartiger Fettdämpfe kann beispielsweise
im Pyrolysebetrieb eines derartigen Geräts erfolgen. Um
im Hinblick auf die Umsetzung der Fettdämpfe im Katalysator
eine entsprechende ausreichende Temperatur einstellen zu können,
ist es erforderlich, die Temperatur zu erfassen. Bekannt sind dabei
Temperaturmessungen der Katalysatorabgase, wobei hierbei ein entsprechendes Temperaturmessgerät
bzw. Temperaturfühler im Abluftkanal hinter dem Katalysator
und somit außerhalb des Katalysators angeordnet ist. Bei
einer derartigen Vorgehensweise und Anordnung des Temperaturfühlers
kann die gemessene Lufttemperatur so einen indirekten Rückschluss
auf die eigentliche Reaktionstemperatur im Katalysator geben.
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Aus
der
EP 0 878 667 A2 ist
ein Hausgerät mit einem Pyrolysebetrieb bekannt, bei dem
ein Katalysator in einer Decke einer Muffel des Hausgeräts angeordnet
ist. Der Katalysator ist mit einem Abluftkanal verbunden, über
den Luft aus dem Garraum durch den Katalysator gesaugt werden kann,
wobei dazu ein Gebläse vorgesehen ist. Der Katalysator umfasst
einen Temperaturfühler, mit welchem die Temperatur in dem
Katalysator erfasst werden soll. Der Temperaturfühler soll
dabei allerdings lediglich in Kontakt mit dem Katalysator sein oder
kann sogar beabstandet und benachbart oberhalb des Katalysators
angeordnet sein. Auch hier kann die Temperaturermittlung im Katalysator
nur sehr eingeschränkt und mit großer Ungenauigkeit
erfolgen.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
197 06 186 A1 ein Verfahren bekannt bei dem die Heizung
des Katalysators und die Heizung des Garraums betriebsspezifisch
ein- und ausgeschaltet werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katalysator für
ein Hausgerät sowie ein Hausgerät mit einem derartigen
Katalysator, und ein Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts
geschaffen werden, bei dem bzw. mit dem die Temperaturerfassung
im Katalysator genauer erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Katalysator, welcher die Merkmale nach
Anspruch 1 aufweist, ein Hausgerät, welches die Merkmale
nach Anspruch 7 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach
Anspruch 15 aufweist, gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßer Katalysator für ein Hausgerät
umfasst zumindest ein Trägerelement, welches mit einer
katalytischen Metallschicht beschichtet ist. Darüber hinaus
umfasst der Katalysator eine Heizung zum Heizen des Katalysators.
Unter der Bezeichnung eines Trägerelements wird ein derartiges
Teil verstanden, welches die katalytische Metallschicht trägt.
Die Funktionalität des Tragens richtet sich daher auf die
Möglichkeit die katalytische Metallschicht darauf aufzubringen.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, dass ein Temperaturfühler des
Katalysators in einer Bohrung des Trägerelements angeordnet
ist. Dadurch kann ermöglicht werden, dass sich der Temperaturfühler
zumindest bereichsweise in den Katalysator erstreckt und dadurch die
Temperaturerfassung wesentlich exakter erfolgen kann. Durch die
Anbringung in der Bohrung des Trägerelements kann darüber
hinaus eine besonders geeignete Positionierung des Temperaturfühlers
sowohl im Hinblick auf die Kerntemperatur im Katalysator und andererseits
im Hinblick auf die mechanisch stabile Positionierung ermöglicht
werden.
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Vorzugsweise
ist der Temperaturfühler beabstandet zu der Heizung des
Katalysators angeordnet. Zum einen können dadurch unerwünschte
Beeinträchtigungen des Temperaturfühlers vermieden
werden und darüber hinaus jedoch eine besonders exakte Temperaturerfassung
ermöglicht werden. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang
vorgesehen, dass der Abstand der Positionierung des Temperaturfühlers
zur Heizung des Katalysators ganz allgemein so definiert ist, dass
zum einen der Temperaturfühler keinen Schaden nimmt, zum
anderen jedoch eine sehr schnelle und exakte Temperaturerfassung gewährleistet
werden kann.
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Vorzugsweise
ist der Temperaturfühler von oben in den Katalysator eingeführt
und erstreckt sich über mehr als die halbe Höhe
des Katalysators in diesem. Gerade eine derartige Anbringung gewährleistet
eine besonders exakte Temperaturerfassung, da die Heizung des Katalysators üblicherweise
auf der den Zubereitungsraum zugewandten Seite des Katalysators
angebracht ist. Es kann somit ein sehr nahes Heranführen
des Temperaturfühlers ermöglicht werden und indem
er über die zumindest halbe Höhe des Katalysators
in diesen eingeführt ist, kann er auch im Hinblick auf
seine Positionierung mechanisch stabil angebracht sein.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Temperaturfühler mit seinem der
Heizung des Katalysators zugewandten Ende und somit insbesondere
mit dem tatsächlichen Messsensor einen Abstand >10 mm, insbesondere
20 mm, zu dieser Heizung des Katalysators aufweist. Abhängig
von der spezifischen Ausgestaltung des Katalysators und der Heizleistung
der Heizung kann dieser Abstand der Spitze des Temperaturfühlers,
an der auch der tatsächliche Sensor angeordnet ist, variieren.
Wesentlich ist, dass sich die Messspitze des Temperaturfühlers
in der von oben gesehen unteren Hälfte der Höhe
des Katalysators erstreckt aber dennoch beabstandet zur Heizung des
Katalysators positioniert ist.
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Durch
diese Ausgestaltung des Katalysators kann bei den bestimmten Betriebsarten,
dem Backen, dem Braten und der Pyrolyse eines Hausgeräts jeweils
stets die Temperatur im Katalysator genau erfasst werden, wodurch
auch eine optimale Verbrennung der entstehenden Fettdämpfe
erreicht werden kann. Die Verbrennung kann auch hinsichtlich eines minimalen
Energie- und Zeitaufwands sowie für eine Geruchs- und Verpuffungsvermeidung
bei einer Selbstreinigung verbessert werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Hausgerät zum Zubereiten
von Lebensmitteln umfasst einen Zubereitungsraum, welcher durch
eine Muffel begrenzt ist, und einen erfindungsgemäßen Katalysator
und eine vorteilhafte Ausgestaltung davon, welcher in einer Wand,
insbesondere in einer Decke, der Muffel angeordnet ist.
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Das
Hausgerät kann beispielsweise als Backofen ausgebildet
sein.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass der Katalysator an einen Luftführungskanal
zum Abführen des aus dem Zubereitungsraum abgesaugten und durch
den Katalysator geleiteten Mediums angrenzt und der Temperaturfühler
des Katalysators an dem Luftführungskanal angeordnet ist.
Durch diese Ausgestaltung kann die mechanische Befestigung des Temperaturfühlers
nochmals verbessert werden, welcher sich einerseits somit an dem
Luftführungskanal abstützen kann und andererseits
sich in den Katalysator bzw. in die Bohrung eines Trägerelements
des Katalysators erstreckt.
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In
diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass der Katalysator auch
mehrere Trägerelemente in Form von Waben aufweisen kann.
Insbesondere sind diese Trägerelemente aus Keramik ausgebildet
und mit dem katalytischen Metallmaterial beschichtet.
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Gerade
durch eine derartige Ausgestaltung mit mehreren Trägerelementen
kann auch ermöglicht sein, dass sich der Temperaturfühler
durch mehrere Trägerelemente erstreckt, wobei in diesem
Zusammenhang die Trägerelemente eine fluchtende Bohrung
aufweisen.
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Vorzugsweise
ist der Katalysator unter dem Luftführungskanal angeordnet
und der Temperaturfühler ist durch eine obere Wand des
Luftführungskanals und durch den Luftführungskanal
hindurch bis zum Katalysator geführt und an der oberen
Wand des Luftführungskanals befestigt. Dies ermöglicht
neben einer kompakten und platzsparenden Anordnung auch eine dahingehend
geeignete Positionierung des Temperaturfühlers, dass dieser
mechanisch stabil positioniert werden kann, darüber hinaus
die Temperaturfassung im Katalysator besonders vorteilhaft erfolgen
kann und zum anderen die elektrische Kontaktierung des Temperaturfühlers
zum Übertragen der detektierten Informationen an eine Steuereinheit
optimal erfolgen kann. Die elektrischen Kontakte können
dabei an dem Ende des Temperaturfühlers angebracht sein,
welcher an dem Luftführungskanal befestigt ist. Über
diese Kontakte kann eine elektrische Verbindung mit einer Steuereinheit,
die auch zum Auswerten der Signale ausgebildet sein kann, ermöglicht
werden.
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Vorzugsweise
weist das Hausgerät eine Absaugvorrichtung, insbesondere
ein Gebläse auf, mittels welchem das Medium aus dem Zubereitungsraum über
den Katalysator und den Luftführungskanal absaugbar und
aus dem Hausgerät transportierbar ist.
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Das
Hausgerät umfasst eine Steuereinheit, durch welche abhängig
von den Signalen des Temperaturfühlers des Katalysators
die Heizung des Katalysators und die Betriebsweise der Absaugvorrichtung
steuerbar ist. Bedarfsgerecht kann somit die Heizung und auch die
Absaugvorrichtung eingestellt werden, um zum einen die Temperatureinstellung schnell
und korrekt erfüllen zu können und zum anderen
die Absaugrate entsprechend einstellen zu können.
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Vorzugsweise
wird durch die Steuereinheit der Heizung des Katalysators die Temperatur
im Katalysator auf dem Niveau einer Reaktionstemperatur, bei der
Fettdämpfe aus dem Zubereitungsraum im Katalysator umgesetzt
werden, gehalten, und die Absaugrate der Absaugvorrichtung wird
im Vergleich zum Betrieb mit vorhandenen Fettdämpfen gesenkt, wenn
im momentanen Betrieb des Hausgeräts keine Fettdämpfe
erzeugt werden. Insbesondere ist auch vorgesehen, dass die Heizung
durch die Steuereinheit deaktiviert und in ihrer Leistungsabgabe
im Vergleich zum Betrieb bei nicht vorhandenen Fettdämpfen
gedrosselt ist und die Absaugrate der Absaugvorrichtung im Vergleich
zum Betrieb bei vorhandenen Fettdämpfen erhöht
ist, wenn im momentanen Betrieb des Hausgeräts Fettdämpfe
erzeugt werden. Gerade durch diese genannten Betriebsarten und Einstellungsmöglichkeiten
der Heizung und der Absaugvorrichtung kann ein energieoptimiertes
Betreiben ermöglicht werden. Der Katalysator kann vor Überhitzung
geschützt werden.
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Vorzugsweise
ist abhängig von der mit dem Temperaturfühler
im Katalysator gemessenen Temperatur der Grad der Verschmutzung
im Back- oder Bratbetrieb des Hausgeräts ermittelbar. Durch
die spezifizierte Ausgestaltung des Katalysators und die Anordnung
bzw. Integration des Temperaturfühlers im Katalysator kann
somit eine Erkennung des Verschmutzungsgrads ermöglicht
werden. Sowohl im Back- als auch im Pyrolysebetrieb sind beim Entweichen
von Fettdämpfen entsprechende Katalysatorreaktionstemperaturen messbar.
Diese Messungen sind durch die direkte Ankopplung des Temperaturfühlers
an die Trägerelemente des Katalysators möglich
und dienen zur Erkennung des Nutzungsgrads.
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Vorzugsweise
ist somit bei dem Katalysator vorgesehen, dass die Einbringung des
Temperaturfühlers in die Bohrung so gestaltet ist, dass
eine gute Wärmeankopplung an diese Trägerelemente
gegeben ist.
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Die
genannten Messungen dienen dann zur Erkennung des Verschmutzungsgrades.
Mit dem Temperaturfühler kann durch die Reaktionstemperatur
im Katalysator die anfallende Verschmutzung während des
Back- und Bratbetriebs festgehalten werden. Je nach Temperatur und
somit im Zusammenhang dazu je nach Verschmutzungsgrad kann durch
eine externe Veränderung der Absaugrate die Absauggeschwindigkeit
bzw. der Luftdurchsatz geregelt werden.
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Es
kann bei dem Hausgerät somit erreicht werden, dass bei
Anwendungen ohne die Entwicklung von Fettdämpfen die Temperatur
im Katalysator stabil auf der Reaktionstemperatur gehalten ist. Ebenso
wird in dieser Phase durch Drosselung des Luftdurchsatzes Energie
gespart. Werden andererseits Fettdämpfe im momentanen Betrieb
des Hausgeräts erzeugt, wird die Temperatur im Katalysator durch
die Reaktionswärme der umgesetzten Fettdämpfe
erreicht und somit kann auf die zusätzliche Heizung des
Katalysators durch dessen Heizung verzichtet werden. Auch bei diesem
Betrieb kann der Luftdurchsatz bzw. die Absaugrate der Absaugvorrichtung
angepasst werden, wobei sie diesbezüglich vorzugsweise
erhöht wird.
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Der
Grad der Verschmutzung ist abhängig von der Anzahl, wie
oft ein Temperatur-Referenzwert im Back- und Bratbetrieb überschritten
wird und/oder von der Größe, um wie viel der Temperatur-Referenzwert
im Back- oder Bratbetrieb und/oder wie lange der Temperatur-Referenzwert
im Back- oder Bratbetrieb überschritten wird. Dies sind
alles mögliche und entscheidende Einflussfaktoren darauf,
um aus der Temperaturerfassung exakte Rückschlüsse
auf den Verschmutzungsgrad nehmen zu können.
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Vorzugsweise
ist abhängig vom Verschmutzungsgrad die Absaugrate der
Absaugvorrichtung regelbar.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben
eines Hausgeräts wird abhängig von einer Temperaturerfassung
eines in einem Katalysator des Hausgeräts angeordneten
Temperaturfühlers die Heizung des Katalysators und die
Absaugrate einer Absaugvorrichtung zum Absaugen eines Mediums aus
dem Zubereitungsraum des Hausgeräts durch den Katalysator
durch eine Steuereinheit eingestellt, und abhängig von
der Temperaturerfassung des Temperaturfühlers wird der
Verschmutzungsgrad des Zubereitungsraums erkannt. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren kann eine exaktere Temperaturerfassung im Katalysator
erfolgen und die damit verbundenen und erforderlichen weiteren und
davon abhängigen Maßnahmen können spezifiziert
eingeleitet und durchgeführt werden, so dass der gesamte Betrieb
des Hausgeräts energieeffizienter und bedarfsgerechter
erfolgen kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch ein als Backofen
ausgebildetes Hausgerät.
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Der
Backofen 1 umfasst einen als Garraum 2 ausgebildeten
Zubereitungsraum, welcher durch eine Muffel 3 bzw. von
Wänden der Muffel 3 begrenzt ist. Darüber
hinaus ist eine Beschickungsöffnung vorgesehen, welche
durch eine Tür 4 verschließbar ist. Rückwärtig
ist ein erstes Gebläse 5 angeordnet, wobei darüber
hinaus auch eine Heizung für den Garraum 2 vorgesehen
ist.
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Die
Muffel 3 umfasst eine Deckenwand 6, in welcher
ein Katalysator 7 angeordnet ist. Der Katalysator 7 umfasst
eine Heizung 8 und mehrere Trägerelemente 9 welche
aus Keramik ausgebildet sind und mit einer katalytischen Metallschicht
beschichtet sind. Die Heizung 8 des Katalysators 7 ist
unmittelbar an der Unterseite der Trägerelemente 9 angeordnet und
auf der dem Garraum 2 zugewandten Seite des Katalysators 7 positioniert.
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In
den Trägerelementen 9 des Katalysators ist mittig
eine Bohrung 10 ausgebildet, in welcher ein stabförmiger
Temperaturfühler 11 eingeführt ist. Der Temperaturfühler 11 erstreckt
sich mehr als die halbe Höhe (Erstreckung in y-Richtung)
des Katalysators 7 in diesen Katalysator 7 hinein,
so dass er zumindest bereichsweise in der unteren Hälfte
des Katalysators 7 angeordnet ist. An der vorderen Spitze
des Temperaturfühlers 11 ist der eigentliche Messsensor 12 angeordnet,
welcher beabstandet zu der Heizung 8 positioniert ist und
im Ausführungsbeispiel etwa einen Abstand d von 20 mm aufweist.
Des Weiteren umfasst der Backofen 1 einen Luftführungskanal 13, welcher
an der Oberseite des Katalysators 7 angeordnet ist und
sich in horizontaler Richtung erstreckt. Der Luftführungskanal 13 umfasst
eine Deckenwand 14, wobei der Temperaturfühler 11 durch
die Deckenwand 14 geführt ist und an dieser befestigt
ist. Darüber hinaus ist der Temperaturfühler 11 durch
den Luftführungskanal 13 geführt und
erstreckt sich in vertikaler Richtung dann in die Bohrung 10 des
Katalysators 7.
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Der
Temperaturfühler 11 ist über Signalverbindungen 15 mit
einer Steuereinheit 16 verbunden. Des Weiteren ist er mit
den als Keramikwaben ausgebildeten Trägerelementen 9 thermisch
gekoppelt, insbesondere in direktem mechanischen Kontakt dazu.
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Mit
dem Luftführungskanal 13 ist eine Absaugvorrichtung 17 gekoppelt, über
welche im Betrieb aus dem Garraum 2 Medium über
den Katalysator 7 und den Luftführungskanal 13 abgesaugt
werden kann. Gerade im Betrieb des Backofens 1, beispielsweise
beim Backen oder Braten, können Fettdämpfe in
dem Garraum 2 entstehen, welche dann abgesaugt werden können,
wobei sie zunächst über den Katalysator 7 geleitet
werden, dort umgesetzt werden und dann die weitere Absaugung des
Mediums über den Luftkanal 13 und das Gebläse 17 nach außen
erfolgt. Im Luftführungskanal 13 kann eine Klappe 18 angeordnet
sein, mittels welcher der Luftführungskanal 13 verschließbar
ist. Die Klappe 18 kann durch die Steuereinheit 16 gesteuert
werden.
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Abhängig
von den Signalen des Temperaturfühlers 11, welcher
spezifisch in den Katalysator 7 integriert ist, kann eine
sehr exakte Messung der Temperatur im Katalysator 7 erfolgen.
Abhängig von diesen Signalen des Temperaturfühlers 11 kann
durch die Steuereinheit 16 die Heizung 8 des Katalysators 7 und
auch die Betriebsweise der Absaugvorrichtung 17 gesteuert
werden.
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Durch
die Steuereinheit 16 kann Steuerung oder Regelung der Heizung 8 des
Katalysators 7 so erfolgen, dass im Katalysator 7 eine
Reaktionstemperatur stabil eingestellt werden kann, bei der Fettdämpfe
aus dem Garraum 2 im Katalysator 7 umgesetzt werden,
und es wird die Absaugrate der Absaugvorrichtung 17 im
Vergleich zum Betrieb mit vorhandenen Fettdämpfen gesenkt,
wenn im momentanen Betrieb des Backofens 1 keine Fettdämpfe
erzeugt werden.
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Andererseits
kann ermöglicht werden, dass die Heizung 8 durch
die Steuereinheit 16 deaktiviert und in ihrer Leistungsabgabe
im Vergleich zum Betrieb bei nicht vorhandenen Fettdämpfen
gedrosselt ist und die Absaugrate der Absaugvorrichtung 17 im Vergleich
zum Betrieb bei vorhandenen Fettdämpfen erhöht
ist, wenn im momentanen Betrieb des Backofens 1 Fettdämpfe
erzeugt werden.
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Darüber
hinaus kann abhängig von der mit dem Temperaturfühler 11 im
Katalysator 7 gemessenen Temperatur auch der Grad der Verschmutzung im
Back- oder Bratbetrieb des Backofens 1 ermittelt werden.
Der Grad dieser Verschmutzung ist insbesondere abhängig
von der Anzahl, wie oft ein Temperatur-Referenzwert im Back- oder
Bratbetrieb des Backofens 1 überschritten wird
und/oder abhängig von der Größe, um wie
viel der Temperatur-Referenzwert im Back- oder Bratbetrieb und/oder
wie lange der Temperatur-Referenzwert im Back- oder Bratbetrieb überschritten
wird, ermittelbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0878667
A2 [0003]
- - DE 19706186 A1 [0004]