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Die Erfindung betrifft eine Tür für ein Haushalts-Wärmebehandlungsgerät, wobei die Tür ein Sichtfenster aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Haushalts-Wärmebehandlungsgerät mit einer mit einem Sichtfenster ausgerüsteten Tür.
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Beispielsweise für Backöfen sind Backofentüren bekannt, die ein Sichtfenster aufweisen. Das Sichtfenster kann ein Scheibenpaket aufweisen, welches eine an einen Wärmebehandlungsraum grenzende Innenscheibe, eine außenseitige Außenscheibe und eine zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe angeordnete Zwischenscheibe aufweist. Durch ein solches Scheibenpaket wird eine Temperatur an der Außenscheibe im Vergleich zu einer einzelnen Scheibe oder zu einem Scheibenpaket mit nur einer Innenscheibe und einer Außenscheibe erheblich reduziert. Jedoch kann die Temperatur an der Außenscheibe bei längerem Betrieb des Backofens, insbesondere bei einem Pyrolysebetrieb, auf einen unerwünscht hohen Wert steigen. Um diese Temperatur noch weiter senken zu können, sind belüftete Backofentüren bekannt, welche eine kühlende Luftströmung in dem Scheibenpaket erzeugen können. Die Belüftung kann passiv durch eine Wärmekonvektion und z.B. eine Nutzung des Venturi-Effekts durchgeführt werden oder aktiv mittels eines Lüfters. Es ist somit ein hoher Aufwand erforderlich, um eine Temperatur an der Außenscheibe auf einem niedrigen Niveau zu halten. Mittels der Belüftung mag zudem ein Wärmeabfluss aus einem durch die Backofentür verschlossenen Garraum verstärkt werden, so dass eine Energiebilanz verschlechtert wird.
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WO 2010/080060 A1 offenbart ein Energiesparfenster, welches eine transparente Ummantelung aufweist, die eine transparente Platte aus Silica-Aerogel ummantelt. Nach einer Evakuierung wird eine Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur von wenigen mW/(m·K) erreicht. Dieses Energiesparfenster ist für Gebäude vorgesehen und folglich für Anwendungen bei Raumtemperatur.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur Wärmedämmung eines Sichtfensters einer Tür für ein Haushalts-Wärmebehandlungsgerät bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Tür für ein Haushalts-Wärmebehandlungsgerät, wobei die Tür ein Sichtfenster aufweist und wobei das Sichtfenster mindestens eine Aerogel-Scheibe (oder Platte) aus einem lichtdurchlässigen Aerogel aufweist. Die Tür ist typischerweise dazu vorgesehen, einen Wärmebehandlungsraum des Haushalts-Wärmebehandlungsgeräts zu verschließen, wobei das Sichtfenster einen Blick in den Wärmebehandlungsraum zulässt. Der Wärmebehandlungsraum ist zur Behandlung von in ihm untergebrachten Gegenständen erwärmbar.
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Durch die mindestens eine Aerogel-Scheibe, welche jeweils eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit von nur zwischen 0,014 und 0,05 W/(m·K) aufweist, kann ein Wärmestrom vom dem Wärmebehandlungsraum in den Außenbereich erheblich reduziert werden. An der Aerogel-Scheibe kann sich dabei im Betrieb des Haushalts-Wärmebehandlungsgeräts ein sehr steiler Temperaturgradient einstellen, so dass eine Oberflächentemperatur auf der (dem Wärmebehandlungsraum zugewandten) Innenseite der Aerogel-Scheibe hoch ist, was einen Wärmeabfluss aus dem Wärmebehandlungsraum (z.B. durch Luftkühlung und/oder Wärmestrahlung) gering hält, jedoch eine Oberflächentemperatur auf der (dem Wärmebehandlungsraum abgewandten) Außenseite sehr gering ist, so dass hier eine hohe Berührsicherheit ermöglicht wird. So wird beispielsweise ein Verzicht auf eine Türbelüftung ermöglicht, was wiederum neue Bauräume entstehen lässt und damit mehr Gestaltungsfreiheit ermöglicht. Die Tür kann also in einer Weiterbildung eine unbelüftete Tür sein, und zwar auch für Pyrolysegeräte. Ferner lässt sich durch die mindestens eine Aerogel-Scheibe mindestens eine herkömmliche Glasscheibe ersetzen, was eine erhebliche Gewichtsersparnis bringt.
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Ein weiterer Vorteil der Aerogel-Scheibe ist, dass ihr Schmelzpunkt so hoch liegt (bei Silica-Aerogel z.B. bei etwa 1200 °C), dass sie bei Temperaturen, wie sie bei Haushaltsgeräten auftreten (von bis zu 500°C in einem Garraum eines Backofens während eines Pyrolysebetriebs), weder schmelzen noch sich nennenswert elastisch oder plastisch verformen. Zudem ist die Aerogel-Scheibe unbrennbar und ungiftig.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Aerogel-Scheibe transparent oder praktisch transparent (quasi-transparent) ist. Dadurch wird insbesondere eine bildscharfe und farbechte Einsicht in einen Wärmebehandlungsraum (Garraum) eines Haushaltsgargeräts ermöglicht, beispielsweise zur Überwachung von Gargut. Eine in Einzelfällen auftretende transluzente Materialeintrübung durch Feuchtigkeit ist typischerweise reversibel durch Aufheizen der Aerogel-Scheibe auf eine Temperatur über 100°C. Jedoch ist dies nicht zwingend, und die Aerogel-Scheibe mag lediglich transluzent sein. Dies mag beispielsweise bei Haushalts-Wärmebehandlungsgeräten ausreichend sein, welche keine Überwachung oder Bewertung des in dem Wärmebehandlungsraum wärmebehandelten Objekts benötigen, z.B. bei sog. Sterilisatoren.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Sichtfenster ein Scheibenpaket aufweist, welches eine an einen Wärmebehandlungsraum grenzende Innenscheibe, eine außenseitige Außenscheibe (Frontscheibe) und mindestens eine zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe beabstandet angeordnete Zwischenscheibe aufweist, und dass mindestens eine Zwischenscheibe aus mindestens einer Aerogel-Scheibe aufgebaut ist. Dadurch kann die Aerogel-Scheibe mittels der Außenscheibe und der Innenscheibe geschützt werden, insbesondere vor einer mechanischen Belastung und einer Verunreinigung durch Flüssigkeit, Staub, Wrasen usw. Grundsätzlich können alle Zwischenscheiben aus Areogel hergestellt sein. Alternativ mag zumindest eine Scheibe aus einem anderen Material bestehen als Aerogel, z.B. aus Borosilikat.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Scheibenpaket eine Zwischenscheibe aufweist, die aus mindestens zwei aufeinander aufgelegten, einzeln hergestellten Aerogel-Scheiben aufgebaut ist. Eine solche Zwischenscheibe weist den Vorteil auf, dass sie vergleichsweise einfach und preiswert herstellbar ist, weil dünne Aerogel-Scheiben erheblich schneller herstellbar sind als dicke Aerogel-Scheiben. Es wird bevorzugt, dass eine einzeln hergestellte Aerogel-Scheibe (oder Aerogel-Platte) eine Dicke zwischen ca. 5 mm bis 40 mm, bevorzugt zwischen ca. 10 mm und 20 mm, besonders bevorzugt zwischen ca. 12 mm und 16 mm, aufweist. Solche Platten lassen sich vergleichsweise einfach herstellen und handhaben.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Zwischenscheibe zumindest gegenüber der Innenscheibe durch einen Spalt getrennt ist. Dieser Spalt verbessert eine Wärmedämmung weiter, da so eine direkte Wärmeleitung durch einen Kontakt zwischen der Innenscheibe und der Zwischenscheibe verhindert wird und ein Wärmeübertrag nur durch Strahlungswärme und durch eine Gasbewegung oder Konvektion in dem Spalt erzeugt werden kann.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Spalt nicht mehr als 4 mm, insbesondere nicht mehr als 2 mm, insbesondere nicht mehr als ca. 1 mm, misst. Es ist eine für eine Vermeidung einer ungewollten Kontaktierung vorteilhafte Weiterbildung, dass der Spalt mindestens 0,1 mm breit ist.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass mindestens eine Zwischenscheibe auch gegenüber der Außenscheibe durch einen Spalt getrennt ist, insbesondere um eine Kontaktierung mit der Außenscheibe zu vermeiden.
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Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die mindestens eine Zwischenscheibe im Wesentlichen den gesamten Spalt zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe ausfüllt. Dies bewirkt einen besonders hohen Temperaturabfall über die Zwischenscheibe.
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Auch mögen mehrere zueinander beabstandete Zwischenscheiben aus Aerogel vorhanden sein.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Zwischenscheibe in einem abgedichteten Innenraum der Wärmegerätetür untergebracht ist. Dadurch wird verhindert, dass sich die mindestens eine als Aerogel-Zwischenscheibe im Laufe eines Betriebs eintrübt und so ihre Lichtdurchlässigkeit, insbesondere Transparenz, verliert. Der Innenraum mag beispielsweise teilweise durch die Innenscheibe und durch die Außenscheibe begrenzt werden. Der Innenraum mag ferner z.B. durch Abstandshalter für die Innenscheibe und die Außenscheibe und/oder durch seitliche Türprofile begrenzt werden.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Aerogel-Scheibe aus Silica-Aerogel besteht.
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Die Tür kann insbesondere eine Gargerätetür sein, da bei Gargeräten typischerweise besonders hohe Temperaturen in dem Wärmebehandlungsraum ("Garraum") auftreten können und deren Gargerätetüren folglich bisher besonders aufwändig gestaltet sind, z.B. mit einer Belüftung ausgerüstet sind. Die Gargerätetür kann insbesondere eine Backofentür sein, insbesondere eine Backofentür eines pyrolysefähigen Backofens.
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Die Art der Tür ist nicht beschränkt und kann z.B. eine Tür eines Backwagens, eine Klapptür oder eine Drehtür umfassen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Wärmebehandlungsgerät mit einer wie oben beschriebenen Tür. Das Haushalts-Wärmebehandlungsgerät kann beispielsweise ein Wäschetrocknungsgerät, ein Sterilisator oder ein Gargerät sein. Das Gargerät kann beispielsweise ein Dampfgarer oder ein Ofen sein. Der Ofen kann insbesondere ein Backofen (einschließlich eines Kombinationsgeräts, z.B. mit einer Mikrowellenfunktion und/oder einer Dampfgarfunktion) sein. Der Backofen kann insbesondere ein pyrolysefähiger Backofen sein.
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In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen oberen Ausschnitt aus einer Tür eines Haushalts-Wärmebehandlungsgeräts; und
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2 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht eine Skizze der Tür.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen oberen Ausschnitt aus einer nicht belüfteten Backofentür 1 für ein Haushalts-Wärmebehandlungsgerät in Form eines Backofens B. 2 zeigt eine Skizze der Backofentür 1 in Seitenansicht.
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Die Backofentür 1 weist ein Sichtfenster 2 zur Durchsicht von Außen A in einen als Wärmebehandlungsraum dienenden Ofenraum G des Backofens B auf. Das Sichtfenster 2 ist als ein transparentes Scheibenpaket aufgebaut, das eine an den Ofenraum G grenzende Innenscheibe 3, eine außenseitige Außenscheibe (Frontscheibe) 4 und eine zwischen der Innenscheibe 3 und der Außenscheibe 4 beabstandet angeordnete Zwischenscheibe 5 aufweist. Während die Innenscheibe 3 und die Außenscheibe 4 jeweils aus Borofloat-Glas bestehen, ist die Zwischenscheibe 5 aus transparentem Silica-Aerogel aufgebaut. Und zwar ist die Zwischenscheibe 5 aus zwei aufeinander aufgelegten Aerogel-Scheiben 5a, 5b einer Breite von jeweils ca. 12 mm bis 16 mm aufgebaut, welche flächig aufeinander aufliegen. Durch die so aufgebaute Aerogel-Zwischenscheibe 5 wird eine sehr hohe Wärmedämmung erreicht, welche erstens einen Wärmestrom aus dem Ofenraum G heraus gering hält und zweitens eine Temperatur an einer außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe 4, welche durch einen Nutzer im Betrieb des Backofens B berührbar ist, gering hält. Dies lässt sich auch für hohe Temperaturen von bis zu 500°C oder sogar darüber in dem Ofenraum G auch ohne eine passive oder aktive Belüftung der Backofentür 1 erreichen. Der Ersatz einer oder mehrerer herkömmlicher Zwischenscheiben aus Glas ergibt zudem eine erhebliche Gewichtsersparnis der Backofentür 1.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, ist die Aerogel-Zwischenscheibe 5 von der Innenscheibe 3 durch einen ersten, dünnen Spalt d1 mit einer Breite von ca. 1 mm getrennt, und von der Außenscheibe 4 durch einen zweiten, breiteren Spalt d2 mit einer Breite von ca. 3 mm. Die Spalte d1 und d2 verhindern eine Kontaktierung der Aerogel-Zwischenscheibe 5 mit der Innenscheibe 3 bzw. der Außenscheibe 4, und zwar zum Schutz der Aerogel-Zwischenscheibe 5 vor einer mechanischen Beanspruchung. Zudem wird durch die Spalte d1 und d2 eine direkte Wärmeleitung verhindert. Dieser Effekt ist ausgeprägter für den ersten Spalt d1. Folglich kann insbesondere auch auf den zweiten Spalt d2 verzichtet werden, so dass die Aerogel-Zwischenscheibe 5 direkt auf der Außenscheibe 4 aufliegt. Eine solche Ausgestaltung ist für den zweiten Spalt d2 ebenfalls hochgradig wärmedämmend, da Aerogel eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als Luft.
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Die Innenscheibe 3, die Außenscheibe 4, seitliche Türprofile (o.Abb.), ein oberer Abstandshalter 6 und ein unterer Abstandshalter 7 bilden einen Innenraum 8, in welchem die Aerogel-Zwischenscheibe 5 untergebracht ist. Der Innenraum 8 ist dicht bzw. abgedichtet, um zu verhindern, dass die Aerogel-Zwischenscheibe 5 im Laufe der Zeit anläuft und ihre transparente Eigenschaft verliert. Auch wird so eine Verschmutzung, z.B. durch Staub, Wrasen usw., verhindert. Der Innenraum 8 kann allgemein mit Luft oder einem trägen oder inerten Gas, z.B. Stickstoff oder einem Edelgas, gefüllt sein. Der Innenraum 8 kann alternativ evakuiert sein, um eine noch bessere Wärmedämmung zu ermöglichen.
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Insgesamt kann sich ein Wärmestrom W aus dem Ofenraum G nach Außen A durch das Sichtfenster 2 zumindest grob wie folgt zusammensetzen: An der Grenze zwischen dem Ofenraum G und der daran direkt angrenzenden Innenseite der Innenscheibe 3 findet ein Wärmeübertrag auf die Innenscheibe 3 durch forcierte Wärmekonvektion und Wärmestrahlung statt. Die Wärme fließt mittels einer Wärmeleitung durch die Innenscheibe 3, wobei in der Innenscheibe 3 ein negativer Wärmegradient in Flussrichtung des Wärmestromes W nach Außen A auftritt. Die Innenscheibe 3 ist an ihrer Außenseite folglich kälter als an ihrer Innenseite. An dem folgenden ersten Spalt d1 wird die Wärmeleitung unterbrochen, und ein Wärmestrom durch den ersten Spalt d1 kann nur durch freie Konvektion (bei nicht-evakuiertem Innenraum 8) und Wärmestrahlung auftreten. In der an den Spalt d1 anschließenden, sehr gering wärmeleitenden Aerogel-Zwischenscheibe 5 tritt ein sehr hoher negativer Wärmegradient in Flussrichtung nach Außen A auf, so dass eine an den zweiten Spalt d2 grenzende Oberfläche der Aerogel-Zwischenscheibe 5 bereits erheblich kälter ist als der Ofenraum G. Die Temperatur sinkt in dem folgenden zweiten Spalt d2 (Wärmeübertragung durch freie Konvektion (bei nicht-evakuiertem Innenraum 8) und Wärmestrahlung) und durch die Außenscheibe 4 (Wärmeübertragung durch Wärmeleitung) noch weiter ab. Infolge des niedrigen Wärmestromes W führt längeres Berühren der Außenseite der Außenscheibe 4 zu einem raschen Temperaturabfall an der Berührungsstelle. An der Außenseite der Außenscheibe 4 ist eine solche Backofentür 1 auch dann noch mit einer verringerten Verbrennungsgefahr berührbar, wenn in dem Ofenraum G eine Pyrolyse durchgeführt wird.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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So kann das Haushalts-Wärmebehandlungsgerät auch ein anderes Gargerät sein, oder auch ein Haushaltsgerät, welches kein Gargerät ist (z.B. ein Trockenschrank).
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Die Tür kann allgemein mehr als eine Zwischenscheibe aufweisen, insbesondere mehr als eine Aerogel-Zwischenscheibe.
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Eine Aerogel-Zwischenscheibe mag zudem aus nur einer Aerogel-Scheibe oder aus mehr als zwei flächig aufeinander aufliegenden Aerogel-Scheiben bestehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Backofentür
- 2
- Sichtfenster
- 3
- Innenscheibe
- 4
- Außenscheibe
- 5
- Zwischenscheibe
- 5a
- Aerogel-Scheibe
- 5b
- Aerogel-Scheibe
- 6
- oberer Abstandshalter
- 7
- unterer Abstandshalter
- 8
- Innenraum
- A
- Außen
- B
- Backofen
- G
- Ofenraum
- W
- Wärmestrom
- d1
- erster Spalt
- d2
- zweiter Spalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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