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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Pyrolysevorgangs bei einem Hausgerät, bei welchem die Heizleistung einer Heizung zum Heizen eines Garraums des Hausgeräts und/oder der Luftdurchsatz durch einen die im Pyrolysebetrieb auftretenden Rauchgase umsetzenden Katalysator des Hausgeräts abhängig von einer Temperatur im Garraum und/oder der Temperatur im Katalysator zumindest reduziert wird.
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Es sind Backöfen bekannt, welche als Pyrolyse bezeichnete Selbstreinigungsprozesse als Betriebsfunktion aufweisen, um Verschmutzungen im Garraum, welche während eines Backbetriebs oder eines Bratbetriebs verursacht wurden, zu entfernen. Dabei werden diese Verschmutzungen verbrannt bzw. verascht, und in diesem Pyrolysebetrieb werden während dieser Veraschungsphase Temperaturen zwischen 450°C und 500°C, insbesondere etwa 485°C, eingestellt. Der Pyrolysebetrieb umfasst neben der Veraschungsphase die vorangehende Aufheizphase, um die oben genannten Endtemperaturen in der Veraschungsphase zu erreichen.
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Während dieses Pyrolysebetriebs entstehen im Backraum unter anderem Fettdämpfe, welche einerseits zu einer erheblichen Geruchsbelästigung führen und andererseits Verpuffungen im Garraum verursachen können. Darüber hinaus wird der Pyrolysebetrieb bei bekannten Backöfen relativ energieintensiv durchgeführt, da keine spezifische Anpassung zum einen der Aufheizphase und zum anderen der Veraschungsphase an gegebene Situationen auftritt. Insbesondere die Aufheizphase erfordert gerade bei einem relativ schnellen und unkontrollierten Aufheizvorgang einen erheblichen Energiebedarf.
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Die Menge der während des Pyrolysebetriebs auftretenden Fettdämpfe bzw. die Menge an Rauchgasen, die dann auch im Katalysator verarbeitet werden kann, ist durch die aktive Fläche des Katalysators begrenzt. Falls beim Pyrolyseprozess mehr Rauchgase anfallen als vom Katalysator verarbeitet werden können, so entweichen diese in die Raumluft und führen zu Geruchsbelästigungen.
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Aus der
DE 102 46 498 A1 ist ein Verfahren zur Temperaturregelung eines Backofens mit einem Katalysator bekannt. Die Temperaturregelung erfolgt dahingehend, dass in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Backmuffeltemperatur und der Katalysatortemperatur die Signale eines Backmuffeltemperatursensors und eines Katalysatortemperatursensors verarbeitet werden.
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Des Weiteren ist aus der
DE 197 06 186 A1 ein Backofen sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bekannt. Während des Pyrolysereinigungsvorgangs erfolgt eine Rauchsensierung und Rauchbegrenzung im Backofen, wobei die am Katalysator anfallende Rauchmenge als Regelgröße der Steuerung der Garraumtemperatur überlagert ist. Dabei kann auch die Unterbrechung des Heizkörpers in Abhängigkeit von den Katalysatortemperaturen erfolgen. Bei Überschreiten eines Katalysatortemperaturschwellwerts schaltet das Schaltmittel den Heizkörper zur Beheizung des Garraums aus. Die bekannten Vorgehensweisen ermöglichen jedoch nur eine begrenzte Vorgehensweise im Hinblick auf die Vermeidung des Austritts von Rauchgasen aus dem Backofen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem der Austritt von Rauchgasen aus dem Hausgerät beim Durchführen des Pyrolysevorgangs effektiver vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Durchführen eines Pyrolysevorgangs bei einem Hausgerät wird dahingehend durchgeführt, dass die Heizleistung einer Heizung zum Heizen eines Garraums des Hausgeräts und/oder der Luftdurchsatz durch einen die im Pyrolysebetrieb auftretenden Rauchgase umsetzenden Katalysator des Hausgeräts abhängig von einer Temperatur im Garraum und/oder der Temperatur im Katalysator zumindest reduziert wird. In einer Aufheizphase im Pyrolysebetrieb wird die Änderung der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur pro Zeitintervall bestimmt und mit einem Schwellwert verglichen und abhängig von dem Vergleich wird die Heizleistung und/oder der Luftdurchsatz zumindest reduziert. Wenn die zeitliche Änderung und somit quasi die Änderungsgeschwindigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur als wesentlicher Entscheidungsparameter für die Vermeidung des Austritts von Rauchgasen zugrundegelegt wird, kann dies schneller und zeitnäher erkannt werden. Dadurch kann bereits relativ frühzeitig das Auftreten von unerwünscht großen Mengen an Rauchgasen erkannt und darauf reagiert werden, wodurch auch eine Geruchsbelästigung während des Pyrolysevorgangs deutlich reduziert werden kann. Darüber hinaus kann eine Verschmutzung der Raumluft während des Pyrolysevorgangs vermieden werden und Verpuffungen im Garraum während des Pyrolysevorgangs können ebenfalls vermieden werden. Darüber hinaus kann ein effektiver Schutz des Katalysators vor Überhitzung und damit der Erhalt einer langen Lebensdauer gewährleistet werden.
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Vorzugsweise wird die Heizleistung und/oder der Luftdurchsatz zumindest reduziert, wenn der Schwellwert der zeitlichen Änderung der Temperaturdifferenz überschritten wird.
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Insbesondere beträgt dieser Schwellwert zwischen 10°C/min und 15°C/min, insbesondere 12°C/min. Ein derart konkreter Schwellwert ist dahingehend vorteilhaft, da er bei unterschiedlichen Katalysatordimensionierungen und unterschiedlichen Verschmutzungsgraden auch dem Aspekt Rechnung trägt, dass entstandene Rauchgase dennoch innerhalb kurzer Zeit im Wesentlichen vollständig vom Katalysator umgesetzt werden können.
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Vorzugsweise beträgt das zeitliche Intervall, während dessen die Änderung der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur bestimmt wird, zumindest eine Minute, insbesondere eine Minute.
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Vorzugsweise wird die Temperaturdifferenz während des Zeitintervalls mehrmals gemessen, und abhängig von den Einzelmessungen während des Zeitintervalls wird die Änderung der Temperaturdifferenz in dem Zeitintervall bestimmt. Das heißt, es kann an dieser Stelle innerhalb relativ kurzer Zeitabstände mehrmals die Temperaturdifferenz bestimmt werden und dann eine mögliche Temperaturdifferenz pro Minute interpoliert oder geschätzt werden.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur in Zeitabständen zwischen 8 s und 15 s, insbesondere 10 s, bestimmt wird. Gerade dies ist eine besonders vorteilhafte Vorgehensweise, da dadurch die Erkennung der anfallenden Rauchgase und gegebenenfalls auch eine sich schnell einstellende Änderung der Rauchgase auch sehr zeitnah detektiert und darauf reagiert werden kann. Dadurch kann auch eine hinreichend schnelle Reaktion der Steuerung des Hausgeräts gewährleistet werden, und somit auch der Austritt von Rauchgasen aus dem Hausgerät dann verhindert werden, wenn innerhalb relativ kurzer Zeit eine relativ große Rauchmenge entsteht.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Änderung der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur zumindest anhand von zwei Temperaturdifferenzwerten bestimmt wird und auf eine Änderung pro Minute geschätzt wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass im Abstand von beispielsweise 10 s die Temperaturdifferenzen zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur bestimmt werden und diese zumindest zwei Temperaturdifferenzwerte herangezogen werden, um dann auf eine abhängig von dieser Änderung der Temperaturdifferenz geschätzte oder interpolierte Änderung der Temperaturdifferenz während einer Minute hochzurechnen.
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Prinzipiell kann der Schwellwert im Hinblick auf seine Wertangabe und seine Einheitenangabe auch auf °C/s angegeben werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Heizung und/oder ein den Luftdurchsatz durch den Katalysator erzeugendes Gebläse deaktiviert werden, wenn im Katalysator ein maximaler Temperaturschwellwert überschritten wird. Auch dadurch wird ein weiteres Kriterium zusätzlich zur Bestimmung der Änderung der Temperaturdifferenz pro Zeitintervall herangezogen, um über eine Leistungsreduzierung der Heizung und/oder eine Luftdurchsatzreduzierung durch den Katalysator entscheiden zu können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dieser Temperaturschwellwert zwischen 620°C und 640°C, insbesondere 630°C, beträgt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Heizleistung und/oder der Luftdurchsatz zumindest reduziert werden, wenn die Differenz der Temperaturwerte im Garraum und im Katalysator einen Schwellwert übersteigt. Auch dies bietet ein weiteres Kriterium dahingehend, über die Heizleistungsreduzierung und/oder die Luftdurchsatzreduzierung besser entscheiden zu können. Bei dieser zusätzlichen Alternative beträgt der Schwellwert vorzugsweise zwischen 280°C und 320°C, insbesondere 300°C.
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Ein weiteres Kriterium im Hinblick auf eine mögliche Heizleistungsreduzierung und/oder eine Luftdurchsatzreduzierung kann dahingehend vorgesehen werden, dass dies dann erfolgt, wenn die Änderung des Temperaturwerts im Katalysator pro Zeitintervall einen Schwellwert übersteigt. Vorzugsweise ist hier vorgesehen, dass dieser Schwellwert zwischen 5°C/min und 7°C/min, insbesondere 6°C/min, beträgt.
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Durch das vorgeschlagene Verfahren kann verhindert werden, dass eine Maximalmenge an Rauchgas im Hausgerät bei der Pyrolyse überschritten wird und Von dem Katalysator nicht mehr umgesetzt und verarbeitet werden kann und dadurch in die Umgebung austritt und dort eine Geruchsbelästigung hervorruft. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere und somit zumindest zwei der genannten Entscheidungskriterien herangezogen werden, um über die Heizleistungsreduzierung und/oder die Luftdurchsatzreduzierung zu entscheiden, wodurch eine effektive Möglichkeit der Vermeidung eines unerwünschten Austritts von Rauchgas aus dem Hausgerät gegeben ist.
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Das Hausgerät, welches vorzugsweise ein Backofen ist, umfasst vorzugsweise neben der Heizung zum Heizen des Garraums auch eine Katalysatorheizung, welche separat und unterschiedlich zur Heizung des Garraums angeordnet ist. Darüber hinaus kann der Katalysator auch einen integrierten Temperaturfühler aufweisen, mittels welchem die Temperatur im Katalysator erfasst werden kann. Dieser Temperaturfühler kann jedoch auch außerhalb des Katalysators in dessen benachbarter Umgebung angeordnet sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Diagramm, bei dem die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit im Pyrolysebetrieb eines Backofens dargestellt ist. Der Pyrolysebetrieb umfasst eine Aufheizphase und eine Veraschungsphase. Die Aufheizphase ist in mehrere Abschnitte unterteilt, wobei zunächst vom Start des Pyrolysevorgangs bis zu einem Zeitpunkt t0 eine Aufheizung auf einen Temperaturwert T0 erfolgt. In einem weiteren Abschnitt wird dann vorzugsweise eine Regelung der Temperaturerhöhung durchgeführt, wodurch ein energieeffizienter und die entstehenden Rauchgase verarbeitender Betrieb ermöglicht wird. Im Pyrolysebetrieb wird der Garraum des Backofens durch eine Heizung aufgeheizt, wobei die entstehenden Rauchgase durch einen Katalysator, der gegebenenfalls eine eigene Katalysatorheizung aufweisen kann, umgesetzt werden. Zum Abtransport kann zusätzlich ein Gebläse vorgesehen sein, welches saugend ausgebildet ist und die im Garraum entstehenden Medien durch den Katalysator nach außen saugt. Der dabei entstehende Luftdurchsatz ist somit abhängig von der Betriebsweise des Gebläses. Die Heizleistung und der Luftdurchsatz werden abhängig davon eingestellt, wie die Rauchgasverarbeitung im Katalysator vonstatten geht und welche Temperatur sich im Garraum und/oder im Katalysator ausbildet.
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Insbesondere dann, wenn die Rauchgasumsetzung nicht mehr vollständig erfolgen kann und eine zu große Menge an Rauchgas nicht umgesetzt in die Umgebung austreten würde, wird die Heizleistung der Heizung und/oder der Luftdurchsatz durch den Katalysator reduziert. In der Aufheizphase im Pyrolysebetrieb, insbesondere im Abschnitt zwischen den Zeitpunkten t0 und t1, wird die Änderungsgeschwindigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur und somit die Änderung dieser Temperaturdifferenz in Abhängigkeit eines Zeitintervalls bestimmt und mit einem Schwellwert verglichen, wobei abhängig von dem Vergleich die Heizleistung und/oder der Luftdurchsatz zumindest reduziert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Heizung und/oder das Gebläse vollständig deaktiviert werden. Vorzugsweise wird diesbezüglich ein Schwellwert von 12°C/min vorgegeben, wobei bei einem Überschreiten dieses Schwellwerts diese zumindest Reduzierung der Heizleistung und/oder des Luftdurchsatzes erfolgt. Es wird also gerade in diesem spezifischen Abschnitt zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 in der Aufheizphase diese ganz spezifisch gesteuerte Betriebsweise der Heizung und/oder des Gebläses dahingehend durchgeführt, dass schnell und zuverlässig eine zu große Rauchgasmenge, die im Katalysator nicht mehr umgesetzt werden kann, erkannt wird, und durch die Steuerung des Backofens entsprechend darauf reagiert wird. Abhängig davon, wie dann diese Steuerung erfolgt, kann der Anstieg der Temperaturkurve innerhalb dieses Zeitintervalls steiler oder flacher ausfallen, so dass sie eine Funktion der Verschmutzung und somit der entstehenden Rauchgase ist.
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Vorzugsweise ist zum Zeitpunkt t0 eine Temperatur T0 von etwa 200°C erreicht, wobei die Temperatur zum Zeitpunkt t1 beispielsweise etwa 350°C beträgt. In einem weiteren Abschnitt, der sich zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 erstreckt und zur Aufheizphase zählt, wird dann in vorgegebener Weise die Temperatur von dem Wert T1 auf den Wert T2 erhöht, wobei dieser Wert T2 dann die Endtemperatur ist, welche auch in der Veraschungsphase, die sich zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 erstreckt, im Wesentlichen konstant aufrecht erhalten wird. Vorzugsweise beträgt die Temperatur T2 etwa 485°C. Die Veraschungsphase dauert zwischen 20 min und 40 min.
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Durch diese spezifische Vorgehensweise in der Aufheizphase kann somit eine Rauchgasreduzierung durch Steuerung dieser Aufheizphase insbesondere in diesem zweiten Abschnitt erfolgen. Da gerade in diesem Temperaturbereich abhängig von der Verschmutzung sehr schnell und sehr stark Rauchgase erzeugt werden können, ist gerade da eine sehr schnelle und gegenwirkende Steuerung erforderlich, um die entstehenden Rauchgase alle im Katalysator umsetzen zu können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zusätzlich zu dem Entscheidungskriterium über die Heizleistungsreduzierung und/oder die Luftdurchsatzreduzierung betreffend die Bestimmung der Änderung der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur pro Zeitintervall zumindest ein weiteres Entscheidungskriterium herangezogen wird. Diesbezüglich kann vorgesehen sein, dass als weiteres Kriterium die Heizleistung und/oder der Luftdurchsatz zumindest reduziert werden, wenn die Differenz der Temperaturwerte im Garraum und im Katalysator einen Schwellwert übersteigt und/oder wenn die Änderung des Temperaturwerts im Katalysator pro Zeitintervall einen Schwellwert übersteigt. Vorzugsweise beträgt der Schwellwert zur ersten genannten Alternative zwischen 280°C und 320°C, insbesondere 300°C, wobei der Schwellwert zur weiteren Alternative zwischen 5°C/min und 7°C/min, insbesondere 6°C/min, beträgt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Heizung für den Garraum und/oder das den Luftdurchsatz erzeugende Gebläse vollständig deaktiviert werden, wenn im Katalysator ein maximaler Temperaturschwellwert überschritten wird, wobei der Temperaturschwellwert zwischen 620°C und 640°C, insbesondere 630°C, beträgt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Änderung der Temperaturdifferenz zwischen der Garraumtemperatur und der Katalysatortemperatur pro Zeitintervall zumindest alle 10 s berechnet wird, da somit eine sehr schnelle und präzise Situationserfassung während der Aufheizphase, insbesondere in dem zweiten Abschnitt, möglich ist und sehr schnell Änderungen erfasst werden können und darauf reagiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- t0, t1, t2, t3
- Zeitpunkte
- T0, T1, T2
- Temperaturwerte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10246498 A1 [0005]
- DE 19706186 A1 [0006]
