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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gargerät, das einen von Garraumwänden umschlossenen Garraum aufweist. Ein solches Gargerät kann insbesondere von einem Backofen gebildet sein. Der Garraum ist mittels einer Heizeinrichtung erwärmbar. Bei der Heizeinrichtung handelt es sich typischerweise um eine elektrische Widerstandsheizung. Die Heizeinrichtung und gegebenenfalls weitere elektrische Komponenten sind mittels einer Elektronikeinheit steuerbar. Die Elektronikeinheit wirkt mit einem Kühlluftkanal zusammen, mittels dessen die Elektronikeinheit kühlbar ist. Dies ist erforderlich, da die Elektronikeinheit eine gewisse Menge an Abwärme produziert.
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Vorstehend beschriebene Gargeräte sind im Stand der Technik bereits weitläufig bekannt. Ein in dem Kühlluftkanal geleiteter Kühlluftvolumenstrom ist mittels des Kühlluftkanals derart an der Elektronikeinheit entlang leitbar, dass von der Elektronikeinheit abgegebene thermische Energie mittels des Kühlluftvolumenstroms abführbar ist. Letztere fällt an, da ein Wirkungsgrad der Elektronikeinheit unterhalb von 100 % liegt, wobei ein Teil der der Elektronikeinheit zugeleiteten elektrischen Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Nach der Aufnahme der thermischen Energie der Elektronikeinheit wird der Kühlluftvolumenstrom in der Regel mittels des Kühlluftkanals an eine Umgebung abgeführt.
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Neben dem Kühlluftvolumenstrom fällt beim Betrieb bekannter Gargeräte ferner ein Abluftvolumenstrom an. Bei diesem handelt es sich um einen aus dem Garraum herausgeleiteten Luftvolumenstrom. Dieser Abluftvolumenstrom weist typischerweise eine besonders hohe Temperatur auf, nämlich die Temperatur, die der Nutzer des Gargeräts für die Garung einer jeweiligen, in dem Garraum platzierten Speise ausgewählt hat. Es versteht sich, dass eine Ableitung des Abluftvolumenstroms an eine Umgebung insoweit problematisch sein kann, als die Temperatur des Abluftvolumenstroms derart hoch ist, dass das Risiko einer Verletzung einer Person besteht, die dem Abluftvolumenstrom unmittelbar ausgesetzt ist. Daher wird der Abluftvolumenstrom vor seiner Ableitung an die Umgebung typischerweise mit einem weiteren Luftvolumenstrom gemischt, sodass der Abluftvolumenstrom und der weitere Luftvolumenstrom gemeinsam einen Mischluftvolumenstrom bilden. Dieser Mischluftvolumenstrom weist eine Temperatur auf, die deutlich unterhalb der Temperatur des ursprünglichen Abluftvolumenstroms liegt.
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Weiterhin ist es bereits bekannt, den Mischluftvolumenstrom durch einen Wärmetauscher zu leiten und ihm auf diese Weise zumindest einen Teil seiner thermischen Energie wieder zu entziehen. Hierbei tritt allerdings das Problem auf, dass der Wärmetauscher über die Zeit verschmutzt. Dies liegt darin begründet, dass der Abluftvolumenstrom, der sogenannte Wrasen, eine gewisse „Verschmutzung“ aufweist, wobei der Abluftvolumenstrom insbesondere Fettschwebeteilchen enthalten kann. Diese und andere Verschmutzungen setzen sich nach und nach an Lamellen des Wärmetauschers an. Dies führt dazu, dass ein Strömungsquerschnitt, der zwischen einzelnen Lamellen des Wärmetauschers vorliegt, sukzessive reduziert wird. Mit anderen Worten wird der Wärmetauscher durch einen Niederschlag von Schmutzteilchen, die aus dem Wrasen stammen, im Laufe der Zeit zugesetzt. Dies hat zur Folge, dass der Wärmetauscher mit nachlassender Effizienz arbeitet, das heißt eine Übertragung der thermischen Energie des Mischluftvolumenstroms auf einen Stoffstrom des Wärmetauschers, mittels dessen die thermische Energie abgeführt wird, reduziert wird. Infolgedessen ist es im Stand der Technik regelmäßig notwendig, den jeweiligen Wärmetauscher zu reinigen. Je nach Einbausituation des Wärmetauschers kann dies mit einem erheblichen Aufwand verbunden sein. Insbesondere ist es in der Regel nicht möglich, dass der Nutzer des Gargeräts eine solche Reinigung des Wärmetauschers selbst vornimmt; stattdessen ist der Einsatz von Fachpersonal notwendig.
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Aus der
DE 42 38 660 A1 ist es bekannt, bei einem Backofen einen Kühlluftstrom über einen Kanalabschnitt zu leiten, in dem Abluft aus der Ofenmuffel geführt wird. Die
DE 10 2006 030 644 A1 offenbart einen Backofen, bei dem ein in einem Garraum entstehender Wrasen über einen Entlüftungskanal der Umgebung zugeleitet wird, wobei der Wrasen im Bereich des Entlüftungskanals einer katalytischen Behandlung in einem Katalysator unterzogen wird. Dabei wird der katalytisch zu behandelnde Wrasen durch einen Wärmetauscher geleitet, wobei der Wrasen in einem Niedertemperaturbereich des Wärmetauschers zwischen dem Eintritt des Wrasens in den Entlüftungskanal und dem Katalysator erwärmt wird und wobei der Wrasen in einem Hochtemperaturbereich des Wärmetauschers zwischen dem Katalysator und dem Ende des Entlüftungskanals abgekühlt wird. Bei einem Gargerät gemäß der
DE 20 2011 110 073 U1 ist ein Garraum vorhanden, der eine Vorderseite mit einer Tür und eine Rückseite besitzt. Außerdem ist ein Brenner vorhanden, der in eine Brennerkammer mündet. Ein Gebläse wälzt die vom Brenner in der Brennerkammer erzeugte Heißluft im Garraum um, und eine Abgasleitung ist ausgehend von der Brennerkammer zu einem Abgasauslass oberhalb des Garraums geführt. Von einem Frischwasserauslass kann Frischwasser auf das Gebläse gesprüht werden, welches das Wasser auf die im Betrieb heiße Abgasleitung schleudert. Aus der
DE 102 36 961 B4 ist ein Brennersystem für ein Gargerät bekannt, welches Heißluft und/oder Dampf für einen Garprozess erzeugt. Die Brenner des Brennersystems erhalten Verbrennungsluft über ein Gebläse.
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Die vorliegende Erfindung hat sich demzufolge zur Aufgabe gesetzt, ein Gargerät bereitzustellen, dessen Wärmetauscher zumindest über einen im Vergleich zum Stand der Technik längeren Zeitraum wartungsfrei nutzbar bleibt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen.
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Das erfindungsgemäße Gargerät umfasst einen von Garraumwänden umschlossenen Garraum, mindestens eine Heizeinrichtung, mittels derer der Garraum erwärmbar ist, sowie mindestens eine Elektronikeinheit, mittels derer das Gargerät steuerbar ist. Weiterhin umfasst das Gargerät mindestens einen Abluftkanal, mittels dessen ein Abluftvolumenstrom aus dem Garraum ausleitbar ist, mindestens einen Kühlluftkanal, der derart mit der Elektronikeinheit zusammenwirkt, dass die Elektronikeinheit mittels eines in dem Kühlluftkanal strömenden Kühlluftvolumenstroms kühlbar ist, und mindestens einen Mischluftkanal, mittels dessen ein Mischluftvolumenstrom von dem Gargerät weg leitbar ist. Der Mischluftkanal erstreckt sich ausgehend von einer Mischstelle, an der zumindest der mindestens eine Abluftkanal und mindestens ein Kühlluftkanal zusammengeführt sind. Außerdem umfasst das Gargerät mindestens einen Wärmetauscher, der mit einem Luftvolumenstrom beschickbar ist. Erfindungsgemäß wird der in dem Kühlluftkanal strömende Kühlluftvolumenstroms unvermischt in den Wärmtauscher geleitet.
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Das erfindungsgemäße Gargerät hat viele Vorteile. Da der Kühlluftvolumenstrom, der von der Elektronikeinheit stammt, keine Verschmutzungen aufweist, insbesondere weder mit Fett noch mit sonstigen Schwebeteilchen beladen ist, bleibt der Wärmetauscher, durch den der Kühlluftvolumenstrom geleitet wird, dauerhaft sauber. Es versteht sich, dass eine vorstehend beschriebene regelmäßige Reinigung des Wärmetauschers, wie sie im Stand der Technik notwendig ist, entsprechend entfallen kann. Für den Erfolg der Erfindung ist es dabei grundsätzlich nachrangig, ob - und falls ja wann - der Kühlluftvolumenstrom mit dem Abluftvolumenstrom gemischt wird, solange die Mischung der beiden Luftvolumenströme strömungstechnisch betrachtet erst hinter dem Wärmetauscher stattfindet. Zwar ist eine Mischung des Abluftvolumenstroms mit einem Kühlluftvolumenstrom zwingend erforderlich, um eine Temperatur eines von dem Gargerät abgeleiteten Luftvolumenstroms zu reduzieren; eine Mischung mit dem Kühlluftvolumenstrom, der von der Elektronikeinheit stammt, ist gleichwohl nicht zwingend. Stattdessen kann für die Mischung ebenso gut ein anderer Kühlluftvolumenstrom verwendet werden.
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Bei der „Elektronikeinheit“ handelt es sich vorwiegend um elektrische Schaltungen, deren Zweck es ist, die hohe elektrische Leistung der mindestens einen Heizeinrichtung zu steuern. Da hierbei Leistungen im Bereich mehrerer Kilowatt anfallen können, fällt selbst bei einem hohen Wirkungsgrad der Elektronikeinheit eine mitunter erhebliche Menge thermischer Energie an. Diese bedarf sodann der vorstehend erläuterten Ableitung mittels des Kühlluftvolumenstroms.
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Insoweit ist unter einem „Zusammenwirken“ des mindestens einen Kühlluftkanals mit der Elektronikeinheit zu verstehen, dass ein Kühlluftvolumenstrom zumindest an der Elektronikeinheit entlang leitbar ist. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, dass eine Abwärme der Elektronikeinheit - wenngleich dies sinnvoll ist - nicht unmittelbar von Komponenten der Elektronikeinheit auf den Kühlluftvolumenstrom übergeht, sondern beispielsweise mittels einer Übertragungseinrichtung ausgehend von der Elektronikeinheit zu dem Kühlluftkanal geleitet wird. Eine solche Übertragungseinrichtung kann zum Beispiel von einem Wärmetauscher, einer Heatpipe oder dergleichen gebildet sein.
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Unter einer „Mischstelle“ ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein örtlich begrenzter Raum zu verstehen, an bzw. in dem der Abluftvolumenstrom mit einem Kühlluftvolumenstrom gemischt wird. Typischerweise ist eine solche Mischstelle in Form eines Vereinigungsstücks ausgebildet, mittels dessen der Kühlluftkanal und der Abluftkanal zusammengeführt werden. In diesem Fall ist die Mischstelle gewissermaßen von einem Abschnitt eines Strömungskanals gebildet, wobei dies den Anfang des genannten Mischluftkanals darstellt.
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Bei dem „Wärmetauscher“ handelt es sich grundsätzlich um eine Einrichtung, mittels derer thermische Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen Stoffstrom übertragbar ist. Hierbei spielt es grundsätzlich keine Rolle, in welcher Form die Stoffströme vorliegen. Insbesondere kann es sich bei diesen sowohl um flüssige als auch um gasförmige Stoffströme handeln. Auch ist eine Mischung dieser Varianten denkbar. Dabei versteht es sich, dass zumindest der Kühlluftvolumenstrom zumindest im Wesentlichen gasförmig ausgebildet ist.
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Unter einem „unvermischten Kühlluftvolumenstrom“ wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein solcher Kühlluftvolumenstrom verstanden, der nicht mit dem Abluftvolumenstrom oder zumindest einem Teil desselben vermischt ist. Der erfindungsgemäße Zweck der Leitung des unvermischten Kühlluftvolumenstroms in den Wärmetauscher liegt nämlich darin, Verschmutzungen des Abluftvolumenstroms aus dem Wärmetauscher fernzuhalten, um ein Zusetzen des Wärmetauschers bzw. der Wärmetauscherlamellen zu vermeiden. Daraus ergibt sich, dass unter einem „unvermischten Kühlluftvolumenstrom“ derjenige Kühlluftvolumenstrom zu verstehen ist, der zumindest im Wesentlichen - vorzugsweise vollständig - von der Elektronikeinheit stammt. Das heißt, dass eine Vermischung des Kühlluftvolumenstroms mit einem anderen Luftvolumenstrom zumindest dann für den erfindungsgemäßen Erfolg unschädlich ist, wenn der hinzugemischte Anteil des jeweils anderen Luftvolumenstroms die Temperatur des Kühlluftvolumenstroms nur unwesentlich senkt und weiterhin keinen wesentlichen Eintrag von Schmutzteilchen in den Kühlluftvolumenstrom mit sich bringt. Die Eigenschaft „unvermischt“ des Kühlluftvolumenstroms ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung folglich als „im Wesentlichen unvermischt“ bzw. als „bis zu einem gewissen Maß gemischt, jedoch ohne Auswirkung auf wesentliche Eigenschaften des Kühlluftvolumenstroms“ zu verstehen, wobei wesentlichen Eigenschaften insbesondere die Temperatur und eine Beladung des Kühlluftvolumenstroms mit Schmutzteilchen betreffen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gargeräts ist der mindestens eine Kühlluftkanal, der strömungstechnisch mit dem mindestens einen Wärmetauscher verbunden ist, ferner strömungstechnisch mit der Mischstelle verbunden. Das heißt, dass derselbe Kühlluftvolumenstrom, mittels dessen die Elektronikeinheit gekühlt wird, auch dazu verwendet wird, den Abluftvolumenstrom zu kühlen, um mit diesem vermischt zu werden. Dabei versteht es sich, dass im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Vermischung des Kühlluftvolumenstroms mit dem Abluftvolumenstrom an der Mischstelle strömungstechnisch nach dem Wärmetauscher stattfindet. Mit anderen Worten ist die Mischstelle strömungstechnisch dem Wärmetauscher nachgeschaltet. Diese Ausführung des Wärmetauschers ist insoweit vorteilhaft, als lediglich ein einziger Kühlluftvolumenstrom vonnöten ist, um sowohl die Elektronikeinheit als auch den Abluftvolumenstrom zu kühlen. Die Vermischung des Kühlluftvolumenstroms mit dem Abluftvolumenstrom ist für den dauerhaften Betrieb des Wärmetauschers im Unterschied zum Stand der Technik unschädlich, da die Vermischung strömungstechnisch dem Wärmetauscher nachgeschaltet ist. Daraus ergibt sich, dass die Schmutzteilchen des Wrasens, das heißt, des Abluftvolumenstroms, nicht zu einer Verschmutzung des mindestens einen Wärmetauschers führen können.
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Der mindestens eine Wärmetauscher weist vorteilhafterweise eine Vielzahl von Wärmetauscherlamellen auf, die jeweils in einem Abstand von maximal 4 mm, vorzugsweise maximal 3 mm, weiter vorzugsweise maximal 2 mm, zueinander angeordnet. Eine derart enge Anordnung der Wärmetauscherlamellen ist im Stand der Technik nicht sinnvoll, da die engen Zwischenbereiche zwischen den Wärmetauscherlamellen aufgrund der Anlagerung von Schmutzteilchen des Wrasens sehr schnell verstopfen würden. Da diese Schmutzteilchen erfindungsgemäß nicht in den Wärmetauscher eingeleitet werden, können die Wärmetauscherlamellen in dem beschriebenen Abstand zueinander angeordnet werden. Die enge Anordnung der Wärmetauscherlamellen ist im Hinblick auf die Effizienz des Wärmetauschers besonders vorteilhaft.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gargeräts umfasst selbiges mindestens einen weiteren Wärmetauscher, der zumindest mit dem mindestens einen Abluftkanal strömungstechnisch verbunden ist. Dieser weitere Wärmetauscher ist folglich mit dem Abluftvolumenstrom beschickbar. Der erste Wärmetauscher, der mit dem Kühlluftvolumenstrom beschickt wird, wird weiterhin nicht mit dem Abluftvolumenstrom beaufschlagt. Eine Verschmutzung des ersten Wärmetauschers findet folglich weiterhin nicht statt. Dies gilt jedoch nicht für den beschriebenen weiteren Wärmetauscher. Dieser wird den Schmutzteilchen des Abluftvolumenstroms ausgesetzt, was zur Folge hat, dass der weitere Wärmetauscher sich über die Zeit zusetzt. Gleichwohl kann der weitere Wärmetauscher besonders vorteilhaft sein, da ein Energiegehalt des Abluftvolumenstroms den Energiegehalt des Kühlluftvolumenstroms mitunter erheblich übersteigen kann. Demzufolge besteht ein besonderes Interesse daran, auch den Abluftvolumenstrom durch einen Wärmetauscher zu leiten und ihm auf diese Weise seine thermische Energie zu entziehen.
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Vorteilhafterweise wird der Abluftvolumenstrom dem weiteren Wärmetauscher unvermischt zugeleitet. Der Begriff „unvermischt“ ist dabei analog zu der vorstehenden Erläuterung des „unvermischten Kühlluftvolumenstroms“ zu verstehen. Das heißt, dass der Abluftvolumenstrom insbesondere nicht mit einem kühleren Luftvolumenstrom gemischt werden sollte, der dem Abluftvolumenstrom vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher thermische Energie entzieht. Eine Mischung des Abluftvolumenstroms, die zu keinem nennenswerten Abfall der Temperatur desselben führt, kann hingegen als „unvermischt“ im Sinne der vorliegenden Anmeldung gelten.
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Dem Problem der Verschmutzung des weiteren Wärmetauschers des erfindungsgemäßen Gargeräts kann im Vergleich zum Stand der Technik dadurch begegnet werden, dass der weitere Wärmetauscher konstruktiv gegenüber dem ersten Wärmetauscher verändert wird. Somit kann es besonders vorteilhaft sein, wenn Wärmetauscherlamellen des weiteren Wärmetauschers in einem Abstand von mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 6 mm, weiter vorzugsweise mindestens 7 mm, zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Wärmetauscherlamellen des weiteren Wärmetauschers, der mit dem „verschmutzten“ Abluftvolumenstrom beschickt wird, gegenüber den Wärmetauscherlamellen des ersten Wärmetauschers in einem deutlich größeren Abstand zueinander angeordnet. Dies wirkt sich zwar grundsätzlich negativ auf die Energieeffizienz des weiteren Wärmetauschers aus, verhindert jedoch ein „Zuwachsen“ der Zwischenräume, die sich zwischen den Wärmetauscherlamellen befinden. Eine Ablagerung von Schmutzteilchen an den Wärmetauscherlamellen des weiteren Wärmetauschers ist insoweit vergleichsweise unschädlich. Eine Reinigung des Wärmetauschers ist entweder gar nicht oder maximal in vergleichsweise langen Wartungsintervallen notwendig.
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Eine vorstehend beschriebene Ausbildung eines Wärmetauschers mit einem vergleichsweise großen Abstand der Wärmetauscherlamellen ist ohne Weiteres auch für einen Mischluftvolumenstrom denkbar. Das heißt, dass ein im Stand der Technik bekannter Wärmetauscher, der der Mischstelle strömungstechnisch nachgeschaltet ist, durch eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung durchaus dauerhaft und ohne regelmäßige Wartung funktionstüchtig gehalten werden kann. Allerdings hat eine solche Lösung gegenüber dem erfindungsgemäßen Gargerät zwei wesentliche Nachteile: Die Temperatur des Mischluftvolumenstroms ist aufgrund der Beimischung des vergleichsweise kühlen Kühlluftvolumenstroms zu dem in der Regel sehr heißen Abluftvolumenstrom gegenüber dem reinen Abluftvolumenstrom reduziert. Das heißt, dass bereits ein Teil der thermischen Energie des Abluftvolumenstroms dazu aufgewendet worden ist, den beigemischten Anteil des Kühlluftvolumenstroms zu erwärmen. Da der Wärmetauscher zum effizienten Betrieb eine bestimmte Temperatur des Volumenstroms (Kühlluftvolumenstrom oder Abluftvolumenstrom) braucht, kann die Wärmeübertragung dadurch schlechter oder in ungünstigen Fällen sogar unmöglich werden. Die notwendige Mindesttemperatur des Volumenstroms wird vorgegeben durch die gewünschte Temperatur des Mediums, auf das die Wärme übertragen wird, und die zum Betrieb des Wärmetauschers notwendige Temperaturdifferenz.
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Zum anderen ist es für einen dauerhaft wartungsfreien Betrieb des Wärmetauschers notwendig, dessen Wärmetauscherlamellen in einem gewissen Abstand zueinander anzuordnen, wie vorstehend anhand des weiteren Wärmetauschers beschrieben ist. Wie erläutert hat die Erhöhung des Abstands der Wärmetauscherlamellen zur Folge, dass die Effizienz des Wärmetauschers leidet. Durch die erfindungsgemäße „Splittung“ des Wärmetauschers und die damit verbundene getrennte Zuleitung des Kühlluftvolumenstroms und des Abluftvolumenstroms zu jeweils einem speziell für den jeweiligen Luftvolumenstrom ausgelegten Wärmetauscher ist es nunmehr möglich, die thermische Energie sowohl des Kühlluftvolumenstroms als auch des Abluftvolumenstroms maximal zu entnehmen. Das heißt, dass bei Verwendung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gargeräts gegenüber einem solchen Gargerät, das einen einzigen Wärmetauscher für den Mischluftvolumenstrom verwendet, sowohl eine höhere Energieausbeute als auch eine geringere Wartungsnotwendigkeit besteht.
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Weiterhin kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der mindestens eine Abluftkanal, der mit dem weiteren Wärmetauscher verbunden ist, ferner strömungstechnisch mit der Mischstelle verbunden ist. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Mischstelle strömungstechnisch dem weiteren Wärmetauscher nachgeschaltet ist. In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn der Kühlluftvolumenstrom, mit dem der Abluftvolumenstrom an der Mischstelle gemischt wird, derjenige ist, der dem ersten Wärmetauscher zugeleitet wird. In diesem Fall weist das erfindungsgemäße Gargerät genau einen Kühlluftvolumenstrom und genau einen Abluftvolumenstrom auf, die jeweils einem speziell für sie konstruierten Wärmetauscher zugeleitet und anschließend miteinander gemischt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste Wärmetauscher des unvermischten Kühlluftvolumenstroms und der weitere Wärmetauscher des Abluftvolumenstroms zu einer Wärmetauschereinheit vereinigt. Bei einer solchen Wärmetauschereinheit liegen die separaten Wärmetauscher in gewisser Weise in Form strömungstechnisch voneinander getrennter Strömungsbereiche vor. Diese einzelnen Strömungsbereiche der Wärmetauschereinheit sind entsprechend den Anforderungen konstruiert, die sich aus den Beschaffenheiten des Kühlluftvolumenstroms bzw. des Abluftvolumenstroms ergeben. Eine derartige Wärmetauschereinheit kann an dem Gargerät besonders kompakt ausgebildet werden.
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Im Hinblick auf die Energieeffizienz der Wärmetauschereinheit weist selbige vorzugsweise in einem Kühlluftbereich, der mit dem unvermischten Kühlluftvolumenstrom beschickt wird, mindestens 1,5-mal so viele, vorzugsweise mindestens doppelt so viele, weiter vorzugsweise mindestens dreimal so viele, Wärmetauscherlamellen auf wie im Abluftbereich, wobei der Abluftbereich mit dem unvermischten Abluftvolumenstrom beschickt wird. Die größere Anzahl an Wärmetauscherlamellen in dem Kühlluftbereich führt dazu, dass dem Kühlluftvolumenstrom dessen thermische Energie besonders gut entziehbar ist. Eine vergleichsweise enge Anordnung der Wärmetauscherlamellen bzw. eine vergleichsweise hohe Anzahl an Wärmetauscherlamellen ist auch in dem Abluftbereich der Wärmetauschereinheit grundsätzlich wünschenswert. Aufgrund der dargelegten Verschmutzungsproblematik würde dies allerdings zu dem im Stand der Technik bekannten Problem des „Zusetzens“ des Abluftbereichs führen. Der Nachteil an Energieeffizienz des Abluftbereichs gegenüber dem Kühlluftbereich sollte daher zum Vorteil der geringeren Wartungsintensität in Kauf genommen werden.
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Vorteilhafterweise sind die einzelnen Strömungsbereiche der Wärmetauschereinheit mittels eines Teilungselements voneinander getrennt. Die Wärmetauschereinheit weist einen Innenraum auf, der mittels des Teilungselements in die Strömungsbereiche unterteilt ist. Vorteilhafterweise ist der Abluftbereich volumenmäßig größer ausgebildet als der Kühlluftbereich. Dies liegt darin begründet, dass die Wärmetauscherlamellen in dem Abluftbereich aufgrund ihres größeren Abstandes im Vergleich zu dem Kühlluftbereich einen erhöhten Platzbedarf haben.
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Der mindestens eine Wärmetauscher bzw. die mindestens eine Wärmetauschereinheit ist vorteilhafterweise von einem Luft/Wasser-Wärmetauscher gebildet. Ein derartiger Wärmetauscher ist besonders gut geeignet, die thermische Energie des Kühlluftvolumenstroms und gegebenenfalls des Abluftvolumenstroms abzuführen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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In den Figuren zeigen:
- 1 ein erstes erfindungsgemäßes Gargerät mit einem Wärmetauscher, der mit einem unvermischten Kühlluftvolumenstrom beschickt wird, und
- 2 ein zweites erfindungsgemäßes Gargerät mit einer Wärmetauschereinheit, die mit einem unvermischten Kühlluftvolumenstrom und einem unvermischten Abluftvolumenstrom beschickt wird.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, umfasst ein Gargerät 1, das einen von Garraumwänden 2 umschlossenen Garraum 3 aufweist. Weiterhin umfasst das Gargerät 1 eine nicht dargestellte Elektronikeinheit, die mit einem Kühlluftkanal 4 zusammenwirkt. In dem Kühlluftkanal 4 wird ein Kühlluftvolumenstrom geführt, mittels dessen die Elektronikeinheit kühlbar ist. Weiterhin umfasst das Gargerät 1 einen lediglich schematisch mittels eines Pfeils 5 veranschaulichten Abluftkanal 6. Mittels des Abluftkanals 6 ist ein Abluftvolumenstrom aus dem Garraum 3 ausleitbar. Dieser Abluftvolumenstrom, der auch als Wrasen bezeichnet wird, kann je nach Betrieb des Gargeräts 1 eine besonders hohe Temperatur aufweisen. Weiterhin kann der Wrasen Verschmutzungen aufweisen, insbesondere Fetttröpfchen.
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An einer Mischstelle 7 wird der Abluftvolumenstrom mit dem Kühlluftvolumenstrom vermischt. Auf diese Weise wird ein Mischluftvolumenstrom gebildet, der mittels eines Mischluftkanals 16 ausgehend von der Mischstelle 7 bis zu einer Abströmöffnung 8 geleitet wird. Strömungstechnisch der Mischstelle 7 vorgeschaltet befindet sich ein Wärmetauscher 9. Dieser Wärmetauscher 9 wird mit dem Kühlluftvolumenstrom beschickt. Es ergibt sich, dass der Kühlluftvolumenstrom in einem unvermischten Zustand in den Wärmetauscher 9 eingeleitet wird. Zu diesem Zweck ist der Wärmetauscher 9 mit dem Kühlluftkanal 4 verbunden. Der Abluftvolumenstrom wird bei dem gezeigten Beispiel aus dem Gargerät 1 ausgeleitet, ohne mit einem Wärmetauscher zusammenzuwirken. Folglich bleibt ein Energiegehalt des Abluftvolumenstroms hier ungenutzt, während dem Kühlluftvolumenstrom, der mit thermischer Energie der Elektronikeinheit beladen ist, diese wieder entzogen wird.
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Da der Kühlluftvolumenstrom „sauber“ ist, wird der Wärmetauscher 9 im Wesentlichen von Schmutzpartikeln oder sonstigen Teilchen freigehalten. Daher ist es bei dem erfindungsgemäßen Gargerät 1 - wenn überhaupt - nur im Ausnahmefall notwendig, eine Wartung des Wärmetauschers 9 durchzuführen. Der Kühlluftvolumenstrom ist in der Regel maximal mit Staubpartikeln beladen. Derartige Partikel oder Teilchen können sich auch in den Wärmetauscher 9 ablagern; gleichwohl haften derartige Teilchen nicht an Oberflächen, auf denen sie sich absetzen, sodass eine Entfernung allein durch Wirkung eines Luftstoßes oder bereits allein aufgrund der Strömung des Kühlluftvolumenstroms fortwährend wieder aus dem Wärmetauscher 9 ausgetragen werden. Zu einer kumulativen Verschmutzung des Wärmetauschers 9 kommt es daher in der Regel nicht.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, umfasst ein weiteres Gargerät 1, das sich von demjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass es eine Wärmetauschereinheit 10 umfasst, die sowohl einen Wärmetauscher 9 als auch einen weiteren Wärmetauscher 17 umfasst. Diese Wärmetauschereinheit 10 beinhaltet folglich gewissermaßen zwei separate Wärmetauscher, die jeweils in Form eines Strömungsbereichs 11, 12 in einem Innenraum 13 der Wärmetauschereinheit 10 ausgebildet sind. Die beiden Strömungsbereiche 11, 12 sind mittels eines Teilungselements 14 strömungstechnisch voneinander getrennt. Das heißt, dass ein in den Strömungsbereich 11 eingeleiteter Luftvolumenstrom nicht ohne Weiteres in den benachbarten Strömungsbereich 12 übertreten kann.
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Im Unterschied zu dem Gargerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Abluftvolumenstrom mit dem zweiten Wärmetauscher 17 verbunden. Letzterer wird hier von dem Strömungsbereich 12 der Wärmetauschereinheit 10 gebildet. Die Wärmetauschereinheit 10 ist demzufolge sowohl mit dem Kühlluftkanal 4 als auch mit dem Abluftkanal 6 strömungstechnisch verbunden. Eine Vermischung des Abluftvolumenstroms mit dem Kühlluftvolumenstrom erfolgt vergleichbar zu dem ersten Ausführungsbeispiel an der Mischstelle 7, die der Wärmetauschereinheit 10 strömungstechnisch nachgeschaltet ist. Das bedeutet, dass sowohl der Abluftvolumenstrom als auch der Kühlluftvolumenstrom der Wärmetauschereinheit 10 jeweils unvermischt zugeleitet werden.
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Die Strömungsbereiche 11, 12 der Wärmetauschereinheit 10 sind unterschiedlich ausgebildet. Der Strömungsbereich 11 umfasst insgesamt doppelt so viele Wärmetauscherlamellen 15 wie der Strömungsbereich 12. Ein Abstand der Wärmetauscherlamellen 15 im Strömungsbereich 11 beträgt hier 3 mm. Demgegenüber beträgt ein Abstand der Wärmetauscherlamellen 15 im Strömungsbereich 12 10 mm. Der größere Abstand der Wärmetauscherlamellen 15 im Strömungsbereich 12 hat den Vorteil, dass ein Zwischenraum, der sich zwischen benachbarten Wärmetauscherlamellen 15 erstreckt, nicht in dem gleichen Maße durch ein Absetzen von Schmutzteilchen „verstopfen“ kann, wie dies der Fall wäre, wenn die Wärmetauscherlamellen 15 in dem Strömungsbereich 12 in demselben geringen Abstand zueinander angeordnet wären wie in dem Strömungsbereich 11. Gleichzeitig ist die enge Anordnung der Wärmetauscherlamellen 15 in dem Strömungsbereich 11 besonders gut dazu geeignet, die thermische Energie, die in den Kühlluftvolumenstrom gespeichert ist, selbigem zu entziehen. In dem Strömungsbereich 12, der den Abluftbereich darstellt, tritt auf Dauer eine Verschmutzung der dortigen Wärmetauscherlamellen 15 auf. Für die Funktionstüchtigkeit des Strömungsbereichs 12 ist dies allerdings nicht von nennenswertem Nachteil, da selbst im Falle einer Ablagerung von Schmutzteilchen an den Wärmetauscherlamellen 15 ein ausreichender Strömungsquerschnitt zwischen den Wärmetauscherlamellen 15 verbleibt, sodass der Abluftvolumenstrom problemlos zwischen diesen strömen kann.
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Das zweite Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel zu bevorzugen, da die Wärmetauschereinheit 10 mit ihren beiden Strömungsbereichen 11, 12 bzw. ihren beiden Wärmetauschern 9, 17, die von den Strömungsbereichen 11, 12 gebildet sind, dazu in der Lage ist, nicht nur dem Kühlluftvolumenstrom, sondern auch und insbesondere dem Abluftvolumenstrom thermische Energie zu entziehen. Es versteht sich, dass der Abluftvolumenstrom gegenüber dem Kühlluftvolumenstrom über erheblich mehr thermische Energie verfügt, sodass mittels der Wärmetauschereinheit 10 insgesamt eine bessere Energierückgewinnung möglich ist als mittels des Wärmetauschers 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gargerät
- 2
- Garraumwand
- 3
- Garraum
- 4
- Kühlluftkanal
- 5
- Pfeil
- 6
- Abluftkanal
- 7
- Mischstelle
- 8
- Abströmöffnung
- 9
- Wärmetauscher
- 10
- Wärmetauschereinheit
- 11
- Strömungsbereich
- 12
- Strömungsbereich
- 13
- Innenraum
- 14
- Teilungselement
- 15
- Wärmetauscherlamellen
- 16
- Mischluftkanal
- 17
- Wärmetauscher
