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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens sowie einen Backofen zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Backöfen sind temperaturgeregelt, wobei sie dazu häufig einen thermomechanischen bzw. thermohydraulischen Temperaturregler aufweisen, wie er beispielsweise aus der
EP 617218 A1 ,
EP 578096 A1 oder
EP 529 419 A1 bekannt ist. Eine Flüssigkeit in einem Rohrsystem oder Leitungssystem dehnt sich temperaturbedingt aus und bewirkt an einem mechanischen Glied eine Bewegung bzw. einen Schaltweg. Diese Bewegung kann in einem Reglergehäuse auf einen Schalter wirken, der bezüglich seines Schaltpunkts am Schaltweg einstellbar ist, so dass an einem einer vorgewählten Temperatur entsprechenden eingestellten Schaltpunkt ein Schalten erfolgt. Ein kleiner Behälter mit einem Vorrat dieser Ausdehnungsflüssigkeit ist dabei in dem Garraum bzw. der Backofenmuffel angeordnet und über eine dünne Leitung mit dem Regler verbunden. Dabei dient dieser thermomechanische bzw. thermohydraulische Temperaturregler für den gesamten Temperaturbereich des Backofens. Bei sehr hohen Temperaturen und auch bei sehr niedrigen Temperaturen besteht jedoch das Problem einer gewissen Ungenauigkeit.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorgenanntes Verfahren sowie einen vorgenannten Backofen zu schaffen, mit denen Probleme des Stands der Technik vermieden werden können und es insbesondere möglich ist, an einem Ende des Temperaturbereichs des Backofens, vorteilhaft am oberen Ende, eine praxistaugliche und genaue Temperaturregelung bei vorteilhafter Betriebsart durchzuführen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Backofen mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Verfahren oder nur für den Backofen genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für den Backofen selbständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass der Backofen in seinem Garraum eine Heizeinrichtung für eine Grill-Funktion aufweist, möglicherweise auch noch weitere Heizeinrichtungen. Zur thermostatischen Einstellung einer Temperatur in dem Garraum weist der Backofen einen vorgenannten thermomechanischen bzw. thermohydraulischen Haupt-Temperaturregler auf, der diese Heizeinrichtung mit Leistung versorgt bzw. sie ansteuert oder ein- und ausschaltet. Vorteilhaft kann ein Betrieb der Heizeinrichtung für die Grill-Funktion getaktet erfolgen, sie kann also entweder eingeschaltet sein mit voller Leistung oder ausgeschaltet sein, aber weist keine Zwischenstufen auf. Eine insgesamt gewünschte mittlere dauerhafte Leistung wird über die Einschalt-Dauer sowie die Ausschalt-Dauer eingestellt entsprechend einer bekannten Pulsweitenmodulation oder einem Taktverhältnis. Der Backofen weist eine Wahl-Schalteinrichtung auf zur Einstellung einer Betriebsart für seinen Betrieb, unter anderem eben eine Grill-Betriebsart.
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Erfindungsgemäß ist der Haupttemperaturregler für eine Zusatz-Betriebsart überbrückbar, wobei diese Zusatz-Betriebsart an der Wahl-Schalteinrichtung eingestellt wird, unter Umständen kann dies auch von einer Programmsteuerung erfolgen. Vorteilhaft ist diese Zusatz-Betriebsart eine Grill-Betriebsart, besonders vorteilhaft nur für ein starkes Grillen bzw. für die höchste Grillstufe. In dem Garraum ist noch zusätzlich ein Zusatz-Temperaturregler eingebaut, der die thermostatische Einstellung einer Temperatur bzw. Temperaturregelung im Garraum und somit auch die Leistungsversorgung der Heizeinrichtung in dieser Zusatz-Betriebsart übernimmt. Dieser Zusatz-Temperaturregler ist auf eine höhere Regeltemperatur ausgelegt als der Haupt-Temperaturregler, wobei diese höhere Regeltemperatur vorteilhaft bei 150°C oder 200°C beginnt und maximal bis zur höchstens möglichen oder zulässigen Garraum-Temperatur geht.
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Mit der Erfindung wird erreicht, dass in einem solchen höheren Temperaturbereich bzw. bei der speziellen Grill-Betriebsart die auslegungsbedingte und bauartbedingte schlechte Temperaturregelung des Haupt-Temperaturreglers eben vermieden wird durch dessen Überbrücken für den speziellen Temperaturbereich bzw. für die spezielle Betriebsart wird dann eben der Zusatz-Temperaturregler verwendet zur Ansteuerung der Heizeinrichtung. Durch dessen spezielle Ausrichtung auf die höhere Regeltemperatur kann er hier auch ausreichend genau arbeiten bzw. genauer arbeiten als der normale Haupt-Temperaturregler.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Haupt-Temperaturregler für die thermostatische Temperatureinstellung bei allen Betriebsarten des Backofens verwendet, also Oberhitze, Unterhitze odgl., eventuell auch für zumindest eine schwache Grill-Betriebsart. Da nun der Zusatz-Temperaturregler für die hohen Temperaturen verwendet wird, vorteilhaft nur für eine Grill-Betriebsart, besonders vorteilhaft nur für starkes Grillen bzw. für die höchste Grillstufe, kann er hierfür eben speziell ausgelegt sein. Des Weiteren ist beim Grillen noch zu beachten, dass hier für das Grillergebnis weniger die im Garraum vorherrschende Temperatur zählt, sondern die an das Grillgut abgegebene Strahlungsleistung. Da bei starkem Grillen die Temperatur aber schnell ansteigen kann und insbesondere die Temperatur für die Temperaturregelung in einem oberen Bereich des Garraums, also üblicherweise relativ nahe an einem Grillheizkörper, gemessen wird, spricht ein Temperaturregler häufiger an als gewünscht bzw. schaltet den Grillheizkörper häufiger aus als gewünscht. Dies soll ja gerade vermieden werden für ein optimales Grillergebnis.
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Vorteilhaft kann die mittlere Leistung der Heizeinrichtung beim Betrieb mit thermostatischer Einstellung der Temperatur im Garraum mit dem Zusatz-Temperaturregler deutlich höher liegen als mit dem Haupt-Temperaturregler. Sie kann 10% bis 50% höher liegen, vorteilhaft etwa 20% bis 35% höher liegen. Somit kann eben auch die gewünschte höhere Temperatur im Garraum erreicht werden bzw., da ja zuvor beschrieben worden ist, dass es zumindest bei einer Betriebsart Grillen nicht so sehr auf die erreichte Temperatur ankommt, kann erreicht werden, dass ein Grillheizkörper erst bei diesen höheren Temperaturen abschaltet bzw. taktet. Somit wird eben, bei höherer vorgegebener Temperatur zum Ausschalten, insgesamt auch eine höhere mittlere Leistung erreicht. Dies bewirkt ja eben das gewünschte bessere Grillergebnis.
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Eine für den Zusatz-Temperaturregler eingestellte oder vorgegebene maximale Regeltemperatur kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bei mehr als 300°C liegen und weniger als 500°C oder weniger als 400°C. Besonders vorteilhaft beträgt sie gerade für eine Grill-Betriebsart mit starkem Grillen oder maximal starkem Grillen 300°C bis 350°C. Des Weiteren kann diese maximale Regeltemperatur auch 5% bis 40% oder zumindest 10% bis 20% über der maximalen Temperatur des Haupt-Temperaturreglers liegen.
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In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Zusatz-Temperaturregler die Temperatur im Garraum mit einem Hysterese-Fenster regeln. Dies bedeutet, dass ein Schalten nicht immer exakt bei derselben Temperatur erfolgt bei absinkender Temperatur und ansteigender Temperatur. Vielmehr kann eine untere Temperaturgrenze des Hysterese-Fensters oberhalb der maximalen Temperatur des Haupt-Temperaturreglers liegen. Die obere Temperaturgrenze liegt dann eben bei der vorgenannten maximalen Regeltemperatur des Zusatz-Temperaturreglers.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Zusatz-Temperaturregler auch als thermomechanischer Temperaturregler ausgebildet. Bei elektrischen Temperaturreglern bzw. Temperatursensoren wäre das Problem der Einstellung eines Regelbereichs mit guter Genauigkeit ohnehin sehr viel weniger oder gar nicht gegeben. Allerdings ist vorteilhaft der Zusatz-Temperaturregler nicht als thermohydraulischer Temperaturregler ausgebildet, wie dies bevorzugt der Haupt-Temperaturregler ist, sondern er kann besonders vorteilhaft als sogenannter Stab-Regler ausgebildet sein. Dazu weist er einen länglichen Stab oder ein längliches Rohr als Ausdehnungselement auf, welches aufgrund der Materialwahl im Vergleich zu einem anderen länglichen Rohr oder Stab abhängig von der Temperatur eine relativ unterschiedliche Längenänderung bzw. mechanische Bewegung erfährt und somit, ähnlich wie zuvor zu dem Kapillarrohr-Regler beschrieben, einen temperaturabhängigen Schaltweg und Schaltpunkt bewirken. Derartige sogenannte Stab-Regler sind aus der
EP 1926117 A2 sowie der
WO 2008/017397 A1 oder der
DE 10 2004 023 787 A1 bekannt.
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Wie zuvor zum Stand der Technik dargelegt worden ist, ist der Haupt-Temperaturregler vorteilhaft ein sogenannter thermohydraulischer Regler bzw. ein Kapillarrohr-Regler. Zu dessen Ausbildung wird auf den vorgenannten Stand der Technik verwiesen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auch die Wahl-Schalteinrichtung ein mechanisches Schaltelement bzw. ein manuell zu betätigender Schalter. Er kann mehrere Schaltstufen aufweisen, wobei mindestens eine davon für die allgemeine Betriebsart Grillen vorgesehen ist. Vorteilhaft gibt es mehrere Grillstufen mit unterschiedlicher Leistung.
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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 Unterkombinationen 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 zeigen:
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1 eine schematische Funktionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Backofens mit Haupt-Temperaturregler und Zusatz-Temperaturregler im Garraum und Ansteuerschaltung für eine Heizeinrichtung,
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2 ein Schaltbild der Ansteuereinrichtung für die Heizeinrichtung aus 1 mit Haupt-Temperaturregler und Zusatz-Temperaturregler,
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3 ein Diagramm mit dem Verlauf von Temperatur und Leistung für einen beispielhaften Backofen einmal ohne und einmal mit dem Zusatz-Temperaturregler und
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4 ein weiteres Diagramm des reinen Temperaturverlaufs an der Heizeinrichtung selbst einmal ohne und einmal mit dem Zusatz-Temperaturregler.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Backofen 11 dargestellt mit einem Garraum 12, an dessen Oberseite eine Heizeinrichtung 13 angeordnet ist, die hier als üblicher Grillheizkörper mit einem Rohrheizkörper ausgebildet ist. In dem Garraum 12 befindet sich ein Grillgut 15, das durch Grillen zubereitet werden soll.
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Der Backofen 11 weist hier dargestellt zwei mechanische Schalter 18a und 18b auf, wobei der Schalter 18a ein vorgenannter Betriebsart-Schalter ist und der Schalter 18b einer Temperatureinstellung dient. Somit bildet der Schalter 18a die eingangs genannte Wahl-Schalteinrichtung. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Des Weiteren ist eine Anzeige 19 dargestellt, vorteilhaft als optische Leuchtanzeige, die einem Bediener signalisiert, wenn die eingangs genannte Grill-Betriebsart gewählt ist mit starkem Grillen. Zur Leistungsversorgung der Heizeinrichtung 13 weist der Backofen 11 eine Ansteuereinrichtung 21 auf, die zur Leistungsversorgung mit einem elektrischen Anschluss 22 an ein Anschlusskabel 23 versehen ist.
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Einerseits befindet sich in dem Garraum 12 ein Kapillarrohr 25, welches an seinem Ende einen etwas größeren Vorratsbehälter tragen kann. Das Kapillarrohr 25 verläuft bis zu der Ansteuereinrichtung 21 und zu einem, wie die 2 zeigt, darin angeordneten Kapillarrohr-Regler 26. Er ist also ein quasi-einstellbarer Schalter.
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Des Weiteren ragt ein Stab 28 eines Stab-Reglers 29 in den Garraum 12. Hier ist ein Stab-Regler 29 direkt an dem Stab 28 angeordnet, allerdings konstruktionsbedingt außerhalb des Garraums 12. Der Stab-Regler 29 ist über ein Anschlusskabel mit der Ansteuereinrichtung 21 verbunden in 1. Funktional ist er aber gemäß 2 Bestandteil der Ansteuereinrichtung 21 und ist ebenfalls, wie auch der Kapillarrohr-Regler 26, ein bezüglich seines Schaltpunkts an einem Schaltweg temperaturabhängig einstellbarer Schalter.
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In der Ansteuereinrichtung 21 ist gemäß 2 auch noch der Schalter 18a dargestellt, der sich hier in seiner speziell gewählten Einstellung für Grillen bzw. starkes Grillen als normaler Schalter darstellt. Dabei ist zu dem Kapillarrohr-Regler 26 der Schalter 18a mit dem Stab-Regler 29 parallel geschaltet zum Anschluss der Heizeinrichtung 13 an den elektrischen Anschluss 22. Selbst wenn also bei den hohen Temperaturen beim Grillen, insbesondere bei einem starken Grillen, der Kapillarrohr-Regler 26 bereits anspricht und öffnet, kann der durch Schließen des Schalters 18a ebenfalls zuständige Stab-Regler 29 noch geschlossen sein und somit noch einen etwas längeren Betrieb der Heizeinrichtung 13 bewirken mit insgesamt höherer mittlerer Leistung bzw. längerem direkten Grillen des Garguts 15.
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In 3 ist in einem Diagramm dargestellt, wie einerseits die Temperatur T und andererseits die elektrische Leistung am Backofen 11 über der Zeit verläuft. Dabei ist mit dünnen Linien der Zustand bzw. der Aufbau ohne die Erfindung bzw. ohne den erfindungsgemäß vorgesehen Stab-Regler 29 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Temperatur zwischen 280°C und 300°C schwankt entsprechend dem taktenden Betrieb der Heizeinrichtung 13, die entweder eingeschaltet ist oder ausgeschaltet ist. Es ist zu erkennen, dass die mittlere dauerhafte Leistung hier 1020 W beträgt.
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Mit dicken Linien ist der Zustand mit dem erfindungsgemäßen Stab-Regler 29 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass die Temperatur deutlich höher ist, und zwischen 310° und 340°C schwankt. Auch der getaktete Betrieb der Heizeinrichtung 13 unterscheidet sich, allein schon weil sie in der Anfangsphase fast zwei Minuten länger eingeschaltet ist und die dann folgenden Ein-Takte länger dauern. Dies führt auch zu einer mittleren dauerhaften Leistung von 1350 W, was etwa ein Drittel höher ist als ohne den Stab-Regler bzw. ohne Wechsel der Temperaturregelung von Kapillarrohr-Regler 26 auf den Stab-Regler 29.
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In der Darstellung in 4 ist der Temperaturverlauf an der Heizeinrichtung 13 selbst über der Zeit dargestellt, und zwar gilt die dünne Kurve wieder für den Backofen 11 ohne den Stab-Regler 29 und die dicke Kurve für den Backofen mit dem Stab-Regler. Daraus ist noch viel deutlicher zu ersehen, dass die Heizeinrichtung 13 gerade die für das Grillen vorteilhafte höhere Temperatur erreicht und somit auch länger und insgesamt mehr Strahlungsenergie abgibt. So wird das Grillergebnis verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 617218 A1 [0002]
- EP 578096 A1 [0002]
- EP 529419 A1 [0002]
- EP 1926117 A2 [0012]
- WO 2008/017397 A1 [0012]
- DE 102004023787 A1 [0012]
