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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Gasbackofen mit einer Backofenmuffel und mindestens einem Gasbrenner für die Backofenmuffel.
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Gasbacköfen mit einer Backofenmuffel, die durch einen Gasbrenner beheizt wird, sind allgemein bekannt. Vom Komfort her sind derartige Gasbacköfen jedoch relativ eingeschränkt.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Gasbackofen zu schaffen, mit dem Probleme und Einschränkungen des Standes der Technik behoben werden können und die Funktionsvielfalt eines Gasbackofens erweitert werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Gasbackofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie weitere 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 der Gasbackofen einen Thermogenerator aufweist, um elektrische Energie beim Betrieb des mindestens einen Gasbrenners zu erzeugen. Dazu wird, wie noch näher erläutert wird, der Thermogenerator an seiner Heiß-Seite von dem Gasbrenner erhitzt bzw. beheizt, wobei der Thermogenerator entsprechend ausgebildet und an dem Gasbrenner angeordnet ist bzw. in wärmeleitender Verbindung dazu steht. Der Thermogenerator kann dann mit der von ihm erzeugten elektrischen Energie eine elektrische Funktionseinheit des Gasbackofens versorgen bzw. betreiben. Somit ist es mit der Erfindung möglich, auf einen separaten elektrischen Anschluss des Gasbackofens verzichten zu können. Dies ermöglicht zum einen eine leichtere bzw. freiere Platzierung eines Gasbackofens in einer Küche oder einem anderen Raum. Vor allem ist es dadurch auch möglich, beispielsweise in abgelegenen Gegenden ohne Stromanschluss einen solchen komfortableren Gasbackofen verwenden zu können, der anstelle mit einer festen Gasleitung auch mit Gasflaschen praktikabel betrieben werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Gasbackofen einen Energiespeicher auf, in dem von dem Thermogenerator erzeugte elektrische Energie gespeichert werden kann. Hierfür eignen sich Akkumulatoren. Dadurch ist es vor allem möglich, elektrische Energie vom Thermogenerator, die von der elektrischen Funktionseinheit des Gasbackofens nicht vollständig abgenommen wird, für Zeiten zu speichern, in denen die vom Thermogenerator erzeugte elektrische Energie momentan möglicherweise nicht ausreicht. Alternativ kann sie verwendet werden für Funktionen der elektrischen Funktionseinheit, die bereits zur Verfügung stehen sollen, wenn der Gasbrenner noch nicht arbeitet oder unterbrochen ist. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert zu den einzelnen Funktionseinheiten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Funktionseinheit ein elektrischer Ventilator bzw. ein Gebläse. So kann in dem Gasbackofen ein Heißluftbetrieb realisiert werden entsprechend einem üblichen Heißluftbackofen. Damit kann also ein elektrisch autarker Gasbackofen mit komfortabler Heißluftfunktion geschaffen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit für eine elektrische Funktionseinheit ist eine elektrische bzw. elektronische Steuerung des Gasbackofens anstelle einer mechanischen. Diese sind von elektrischen Backöfen bekannt und können ohne größere Modifikation dann auch für einen solchen elektrisch autarken Gasbackofen übernommen werden. Eine elektronische Steuerung kann vorteilhaft elektrische Bedienelemente aufweisen, insbesondere sogenannte Berührschalter, sowie komfortable bzw. umfangreiche Anzeigen, insbesondere auch Leuchtanzeigen. Des Weiteren kann die elektronische Steuerung als elektrische Funktionseinheit dienen zur Durchführung von intelligenten Garprozessen mit gezielter Beeinflussung von Prozessparametern, beispielsweise zur automatischen Abschaltung des Backofens am Garende.
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Weitere elektrische Funktionseinheiten können ausgebildet sein als Bratenspieß mit Funkübertragung zur Temperaturmessung in einem Braten bzw. Gargut, als Beleuchtung der Backofenmuffel oder des Gasbackofens, vorteilhaft durch energiesparende LED, oder als Zündmodul für einen Zündmodulbetrieb des Gasbrenners bzw. des Gasbackofens. Auch dadurch kann der Komfort bzw. die Funktionsvielfalt eines elektrisch autarken Gasbackofens gesteigert werden.
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Um Wärmeenergie in den Thermogenerator einzukoppeln, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Heiß-Seite des Thermogenerators nicht nur allgemein dem Gasbrenner zugewendet ist, sondern möglicherweise direkt davon beaufschlagt ist während des Betriebs des Gasbrenners.
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Die Kalt-Seite des Thermogenerators kann entweder gegen die Umgebung des Gasbackofens, also nach außen, oder gegen die Backofenmuffel bzw. eine Backofenmuffelwand gekühlt sein. Bei einer Kühlung der Kalt-Seite gegen die Umgebung des Gasbackofens kann der sehr große Temperaturgradient von mehr als 600°C der Gasflamme gegen die Raumtemperatur vorteilhaft genutzt werden. So kann der Thermogenerator entweder sehr viel elektrische Energie erzeugen oder aber relativ klein ausgebildet sein. Problematisch hierbei kann die daraus folgende Aufheizung der Umgebung des Gasbackofens sein bzw. eine möglicherweise ungewünschte Erwärmung an kritischen Bereichen. Des weiteren geht die Energie, die durch den Thermogenerator abgeleitet wird, dem Garprozess bzw. der Backofenmuffel verloren.
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Deswegen wird es als vorteilhaft angesehen, die Kalt-Seite des Thermogenerators gegen die Backofenmuffel bzw. eine Backofenmuffelwand zu kühlen. Da die üblicherweise in einem Backofen erzeugten Temperaturen im Bereich um 200°C herum liegen, kann man davon ausgehen, dass die Temperaturen in der Backofenmuffel und an den Backofenmuffelwänden nicht höher als 250°C sind. Damit steht ein Temperaturgradient von mindestens 350°C zur Verfügung, der ausreichend groß sein sollte für die Erzeugung der benötigten elektrischen Energie. Des weiteren geht die durch den Thermogenerator geleitete Energie dem Erwärmungsprozess auch nicht verloren, der Gasbackofen arbeitet insgesamt also energieeffizienter und negative Auswirkungen auf die Umgebung des Gasbackofens können auch vermieden werden.
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In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Thermogenerator auch von dem Gasbrenner beheizt werden, allerdings nicht direkt von den Gasflammen beaufschlagt werden. Es kann ein Luftkanal vorgesehen sein, in dem ein Luftstrom für einen Heißluftbetrieb des Gasbackofens geführt wird. Die Kalt-Seite des Thermogenerators kann von dem von der Backofenmuffel kommenden Luftstrom beaufschlagt werden und somit sozusagen gekühlt werden. Direkt danach wird der Luftstrom am Gasbrenner auf im Wesentlichen übliche Art und Weise vorbeigeleitet zu dessen Erhitzen. Hier ist auch die Heiß-Seite des Thermogenerators vorgesehen, vorteilhaft als eine Wand eines Kanals zur Leitung des Luftstroms, so dass der Gasbrenner auch die Heiß-Seite des Thermogenerators wie gewünscht erhitzt. Es kann also vorgesehen sein, dass der Thermogenerator sozusagen derart in einem Luftströmungsweg angeordnet ist, dass er an seiner Kalt-Seite von diesem gekühlt wird und seine Heiß-Seite gleichzeitig mit diesem erhitzt wird. Dann wird nämlich ebenfalls die an der Kalt-Seite abgegebene thermische Energie im Luftstrom abgenommen bzw. quasi aufgefangen und geht dem Erwärmungsvorgang nicht verloren.
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In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gasbrenner und der Thermogenerator so ausgelegt sind, dass der Gasbrenner selbst in seiner kleinsten Leistungsstufe genau die thermische Leistung erzeugt, die beim Betrieb des Gasbackofens dafür sorgt, dass der Thermogenerator genügend elektrische Leistung erzeugt zum Betrieb der elektrischen Funktionseinheit. Dies ist eben für den beschriebenen Betrieb mit einem von dem Thermogenerator versorgten Ventilator von Vorteil, da dieser ja auch nur dann benötigt wird, wenn der Gasbrenner arbeitet. Dann kann der Gasbackofen vom ersten Moment an mit dem Ventilator im Heißluftbetrieb arbeiten. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Gasbackofen erst eine Zeit lang aufheizt und der Thermogenerator noch nicht genügend elektrische Energie erzeugt zum Betrieb des Ventilators. Erst wenn dies erreicht ist, kann der Ventilator einsetzen für einen Heißluftbetrieb.
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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 Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. 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 zeigt:
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1 eine schematische Funktionsdarstellung eines Gasbackofens mit einem Gasbrenner und einem Ventilator in einer Backofenmuffel sowie verschiedenen Anbringungsmöglichkeiten für Thermogeneratoren und
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2 eine alternative Ausführung eines Gasbackofens mit, einem Luftkanal und Gasbrenner samt Ventilator und einem Thermogenerator.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Gasbackofen 11 gemäß einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, der ein Gehäuse 12 und eine Backofenmuffel 13 darin aufweist. Im unteren Bereich der Backofenmuffel 13 befindet sich ein Gasbrenner 15 mit einer Gaszuleitung 16, in die ein Gasventil 17 eingeschleift ist zum Steuern der Gaszufuhr. Der Gasbrenner 15 kann dabei so ausgebildet sein, dass keine offenen Gasflammen in den hauptsächlichen Raum der Backofenmuffel 13 gelangen können. Dies ist dem Fachmann aber grundsätzlich bekannt und kann durch Abdeckbleche odgl. erfolgen, unter Umständen ist noch einmal eine Art Zwischenboden in der Backofenmuffel 13 oberhalb des Gasbrenners 15 vorgesehen. Hinsichtlich der bis hierhin beschriebenen Komponenten entspricht der Gasbackofen 11 einem üblichen Gasbackofen und es können vorteilhaft übliche Komponenten verwendet werden.
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Oben rechts ist an der Backofenmuffel 13 schematisch ein Ventilator 19 dargestellt, der die Funktion eines üblichen Ventilators für einen Heißluftofen bzw. Umluftofen aufweist. Auf dem Fachmann grundsätzlich bekannte Art und Weise kann der Ventilator 19 Luft aus der Backofenmuffel 13 ansaugen und wieder hinein blasen. Dies wird nachfolgend aber noch genauer erläutert.
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Gemäß der Erfindung ist ein erster Thermogenerator 21a oben an dem Gasbrenner 15 angeordnet, wobei er nur einen kleineren Teil von dessen Oberfläche bedeckt. Der Thermogenerator 21a ist wie ein üblicher Thermogenerator ausgebildet und weist im Wesentlichen Scheibenform auf. Dabei ist er so angeordnet, dass er mit der für Thermogeneratoren üblichen Heiß-Seite am Gasbrenner 15 anliegt bzw. von diesem beheizt wird, so dass Wärme in den Thermogenerator 21a eingekoppelt wird. Seine Kalt-Seite ist der Backofenmuffel 13 zugewandt.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein zweiter Thermogenerator 21b vorgesehen sein, und zwar unten links an der Seitenwand der Backofenmuffel 13. Der Thermogenerator 21b ragt knapp oberhalb des Gasbrenners 15 mit seiner Heiß-Seite in die Backofenmuffel 13 hinein bzw. an den Gasbrenner 15 heran. Seine andere Seite ist als Kalt-Seite mit einem Thermoleitbauteil 23 verbunden, welches zu einer Außenwand des Gehäuses 12 geführt ist und unter Umständen auch mit einem Ventilator, einem Kühlkörper odgl. versehen sein kann.
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Zur Funktion des Thermogenerators 21a ist zu sagen, dass er an seiner nach unten weisenden Heiß-Seite von dem Gasbrenner 15 mit einer Temperatur von über 600°C beaufschlagt wird. Die üblicherweise in der Backofenmuffel 13 vorherrschende maximale Temperatur beträgt 200°C bis 300°C, so dass für den Thermogenerator 21a ein Temperaturgradient von mindestens 350 Kelvin zum thermischen Wärmetransport zur Verfügung steht. Durch entsprechende geschickte Wahl der Materialien sowie des Aufbaus des Thermogenerators 21a kann somit ausreichend elektrische Energie erzeugt werden, um den Ventilator 19 im Betrieb anzutreiben. Dazu ist der Thermogenerator 21a mit einer Steuerung 25 verbunden, die einen Energiespeicher 26 aufweist, beispielsweise als Akkumulator. Die Steuerung 25 kann also mit der elektrischen Energie des Thermogenerators 21a den Ventilator 19 antreiben. Falls dessen Betrieb gewünscht ist bei Beginn des Aufheizens der Backofenmuffel 13, der Thermogenerator 21a aber noch nicht genügend elektrische Leistung liefert, kann die Steuerung 25 diese aus dem Energiespeicher 26 entnehmen.
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Zur Funktion des zweiten Thermogenerators 21b ist zu sagen, dass er, je nachdem wie nahe er an dem Gasbrenner 15 angeordnet ist, mit seiner nach rechts weisenden Heiß-Seite teilweise von der Backofentemperatur mit den genannten 200°C bis 300°C beaufschlagt wird und teilweise eben von dem Gasbrenner 15. Durch das die Wärme sehr gut leitende Thermoleitbauteil 23 ist seine Kalt-Seite an die Wandung des Gehäuses 12 bzw. an die Umgebungstemperatur angekoppelt, beispielsweise mit einem Kühlkörper. So herrscht hier eine Temperatur von üblicherweise etwa 20°C bis 30°C vor. Somit ergibt sich für den Thermogenerator 21b ein Temperaturgradient von etwa 200 K, was wiederum zur Erzeugung von ausreichend elektrischer Leistung bzw. Energie ausreicht, um den Ventilator 19 zu betreiben. Dieser muss keine besonders hohe Leistung haben, wie dies bei solchen Ventilatoren für Heißluftbacköfen bekannt ist. Nachteilig an dem zweiten Thermogenerator 21b ist allerdings, dass die Umgebung unnötig oder unerwünscht aufgeheizt wird und dass dem Erwärmungsprozess in der Backofenmuffel 13 Energie entzogen wird. Deswegen wird es als vorteilhaft angesehen, nur den Thermogenerator 21a am Gasbrenner 15 vorzusehen.
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Die Steuerung 25 ist des Weiteren noch mit zwei Bedienelementen 28 am Gasbackofen 11 sowie einer Leuchtanzeige 29 verbunden. Die Bedienelemente 28 können beispielsweise elektronisch angesteuerte und ausgewertete Berührungsschalter sein, mit denen entweder über die Steuerung 25, welche durch den Energiespeicher 26 permanent mit elektrischer Energie versorgt wird, das Gasventil 17 für den Gasbrenner 15 steuert. Alternativ können Komfortfunktionen wie Timerfunktionen odgl. realisiert werden. Somit sind auch die Bedienelemente 28 eine der Möglichkeiten für die eingangs genannte elektrische Funktionseinheit des Gasbackofens, welche durch einen Thermogenerator betrieben wird. Das gilt für die Leuchtanzeige 29, die beispielsweise energiesparend durch LED realisiert sein kann.
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Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel eines Gasbackofens 111 gemäß 2 ist ein Gasbrenner 115 nicht direkt in einer Backofenmuffel 113 angeordnet, sondern außerhalb davon. Aus der Backofenmuffel 113 führt ein Luftkanal 114 heraus und in einer U-förmigen Schleife wieder hinein. Ein durch Pfeile dargestellter Luftstrom wird durch einen Ventilator 119 am linken oberen Ende des Luftkanals 114 erzeugt. Unterhalb des unteren Zweiges des Luftkanals 114 ist der Gasbrenner 115 angeordnet und heizt auf übliche Art und Weise die hindurchströmende Luft auf, die dann wieder in die Backofenmuffel 113 eingeleitet wird. Da im oberen Bereich des Luftkanals 114 kühlere Luft aus der Backofenmuffel 113 angesaugt wird und diese dann nach Erwärmung über den Gasbrenner 115 mit erheblich höherer Temperatur wieder eingeleitet wird, bietet es sich an, dazwischen einen Thermogenerator 121 anzuordnen. Seine nach unten weisende Heiß-Seite wird von dem Gasbrenner 115 bzw. dem heißen Luftstrom im unteren Luftkanal 114 erwärmt bzw. nimmt daraus Wärme auf. Diese Wärme gibt der Thermogenerator 121 an seiner nach oben weisenden Kalt-Seite in den oberen Luftkanal 114 bzw. an dessen kältere Luft ab. Insbesondere wird so die Kalt-Seite des Thermogenerator 121 vom Ventilator 119 gekühlt. Auch so lässt sich ein signifikanter Temperaturgradient am Thermogenerator 121 erzeugen, der dann wiederum elektrische Energie erzeugt, die an eine Steuerung 125 samt Energieversorgung 126 entsprechend 1 gegeben wird.
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Auch der Ventilator 119 wird von der Steuerung 125 gesteuert und vom Thermogenerator 121 mit elektrischer Energie versorgt. Der Energiespeicher 126 dient als Zwischenspeicher bzw. Energiepuffer, falls die Steuerung 125 auch ohne Betrieb des Thermogenerators 121 benötigt wird oder wenn der Ventilator 119 schon arbeiten soll, obwohl der Gasbrenner 115 noch nicht genügend elektrische Energie am Thermogenerator 121 erzeugt.
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Somit können mit den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 elektrisch autarke Gasbacköfen geschaffen werden, die ohne elektrischen Anschluss Komfortfunktionen bzw. für elektrische Funktionseinheiten ermöglichen, die normalerweise nur mit Stromversorgung möglich sind. Weitere, hier jedoch nicht dargestellte Beispiele für elektrische Funktionseinheiten sind noch ein sogenannter Bratenspieß mit Funkübertragung und ein Zündmodul für den Gasbrenner, wie sie eingangs genannt worden sind. Es ist leicht vorstellbar, wie sie bei den hier dargestellten Ausführbeispielen noch zusätzlich vorgesehen sein könnten.
