DE102021215100A1

DE102021215100A1 - Haushalts-Dampfgargerät

Info

Publication number: DE102021215100A1
Application number: DE102021215100.0A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wagner; Hannah Milena Kroehl; Ludovic Ball; Alex Marcus
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-07-06
Also published as: WO2023126156A1

Abstract

Haushalts-Dampfgargerät (1), aufweisend einen Garraum (2) und eine außerhalb des Garraums (2) angeordnete SHS-Einrichtung (8, 8A-8D) zum Erzeugen von überhitztem Dampf (SHS) aus Wasser (W) und zum Einleiten des überhitzten Dampfs (SHS) in den Garraum (2), wobei die SHS-Einrichtung (8, 8A-8D) einen Verdampfer (9) zum Umwandeln von Wasser (W) in Nassdampf (ND), einen dem Verdampfer (9) fluidisch nachgeschalteten Überhitzer (10) zum Umwandeln des Nassdampfs (ND) in überhitzen Dampf sowie ein dem Überhitzer (10) fluidisch nachgeschaltetes metallisches und/oder keramisches Anschlussstück (11) zum Leiten des überhitzten Dampfs (SHS) in den Garraum (2) aufweist und wobei der Überhitzer (10) einen zylinderförmigen Strömungskanal (15) aufweist, an dessen Mantelbereich mindestens ein elektrisches Heizelement angeordnet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Backöfen und/oder Mikrowellengeräte mit zusätzlicher SHS-Funktion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haushalts-Dampfgargerät, aufweisend einen Garraum und eine außerhalb des Garraums angeordnete SHS-Einrichtung zum Erzeugen von überhitztem Dampf aus Wasser und zum Einleiten des überhitzten Dampfs in den Garraum, wobei die SHS-Einrichtung einen Verdampfer zum Umwandeln von Wasser in Nassdampf und einen dem Verdampfer fluidisch nachgeschalteten Überhitzer zum Umwandeln des Nassdampfs in überhitzen Dampf aufweist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Backöfen und/oder Mikrowellengeräte mit zusätzlicher SHS („Super-Heated Steam“)-Funktion.
EP 2 134 143 A1 offenbart ein elektrisches Widerstandsheizelement für eine Heizeinrichtung, mit mindestens einem Strömungskanal, durch den das strömende gasförmige Medium von einer Kanaleintrittsseite zu einer Kanalaustrittsseite des Widerstandsheizelementes gelangen kann, und mit mindestens einem sich im Wesentlichen in Richtung des Strömungskanals erstreckenden Heizwiderstand, an dem das Medium vorbeiströmt und dabei erhitzt wird. Der Heizwiderstand ist stabförmig ausgebildet und aus einem elektrisch leitfähigen Keramikmaterial hergestellt. Das elektrische Widerstandsheizelement ist zur Anordnung in einem Heizrohr vorgesehen, an dessen einem Ende beispielsweise Luft eingeblasen wird. Am anderen Ende des Heizrohrs tritt der erhitzte Luftstrom aus.
EP 1 814 362 A1 offenbart ein Heizelement für eine Heißlufteinrichtung, mit einem in einem Luftstrom angeordneten Heizwiderstand , der mindestens einen Luftkanal für den Luftstrom aufweist, mit einem Heizleiter zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärme und mit einem Trägerteil aus temperaturbeständigem Material für den Heizleiter . Der Heizwiderstand ist im Wesentlichen vollständig aus Keramik hergestellt. Das Trägerteil weist ein elektrisch isolierendes Keramikmaterial und der Heizleiter ein elektrisch leitendes Keramikmaterial auf. Die Keramikmaterialien des Trägerteils und des Heizleiters sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
EP 1 233 650 A1 offenbart eine Heißlufteinrichtung mit einem im Luftstrom angeordneten Heizelement mit einem Träger aus temperaturbeständigem Material und in den Luftkanälen angeordnete Heizdrähten sowie mindestens einer metallischen Halterung für den Träger, wobei das temperaturbeständige Material des Trägers von der metallischen Halterung wenigstens teilweise elektrisch kontaktiert und an eine Einrichtung zur Unterbrechung des Heizstromkreises angeschlossen ist, die bei Erwärmung des temperaturbeständigen Materials die aufgrund des über das isolierende Material und das Kontaktelement abfließenden Messstromes bei Erreichen eines Sehwellwertes den Heizstromkreis unterbricht. Es besteht die Möglichkeit, die Heißlufttemperatur der Heißlufteinrichtung über den Messstrom zu steuern oder zu regeln.
EP 0 123 698 A1 offenbart, dass bei diesem elektrischen Heizkörper die Heizdrahtwendel in einem Körper aus Keramik oder anderem hitzebeständigen Material gelagert ist. Zur leichteren Wärmeübertragung ist die Heizdrahtwendel derart darin angeordnet, dass die Luftströmungsrichtung und die Wendelachse einen rechten Winkel miteinander einschließen. In einer ersten Ausführungsform sind zu diesem Zweck einzelne scheibenförmige Heizkörperelemente aufeinander gesetzt, die zwischen sich Teilabschnitte der Heizdrahtwendel aufnehmen, während in einer zweiten Ausführungsform die Heizdrahtwendel spiralförmig um einen zylindrischen Körper gewickelt ist, der in einen Hohlzylinder eingebettet ist.
WO 00/13467 A1 offenbart eine elektrische Heizvorrichtung zum Beheizen eines Fluids, insbesondere eines Luftstroms, mit einer zur Aufnahme einer Heizwendel ausgebildeten Trägervorrichtung, die eine Mehrzahl von axial aneinander ansetzbaren, zum Herstellen mindestens eines durchgehenden, sich axial erstreckenden Strömungskanals für das Fluid ausgebildeten Trägerelementen aufweist, wobei vorgesehen ist: ein austrittsseitig vorgesehener, elektrischer Temperaturfühler, dessen Zuleitungen zu einem eintrittsseitigen Anschlussmodul an der Heizvorrichtung geführt sind, wobei das mit einer Steuerelektronik verbindbare Anschlussmodul einen elektronischen, der Heizvorrichtung individuell zugeordneten Speicherbaustein trägt, der zum nicht-flüchtigen Beschreiben mit individuellen Mess- und Prüfwerten der Heizvorrichtung, einschließlich eines individuellen Prüfwertes des Temperaturfühlers bei einer Betriebstemperatur, ausgebildet ist.
EP 0 392 191 A1 offenbart eine Heißluftpistole mit einem Gebläse und mit wenigstens einem Heizwiderstand, der über eine Einstelleinrichtung und einen elektrischen Steuerkreis in seiner Leistungsaufnahme steuerbar ist, ausgezeichnet durch einen im Heißluftkanal angeordneten Temperatursensor und eine mit dem Temperatursensor verbundene Temperaturanzeigeeinrichtung.
In EP 2 410 813 A1 offenbart ist ein elektrischer Heizkörper mit einem ersten Rohr zur Aufnahme eines Heizelementes, das gegenüber der Rohrwandung des ersten Rohres elektrisch isoliert ist, und mit einem von einem zu erwärmenden Fluid zu durchströmenden zweiten Rohr, wobei das zweite Rohr ein Außenrohr ist und das erste Rohr ein im Innenraum des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr.
EP 2 410 813 A1 eignet sich insbesondere zur Bereitstellung eines kompakten Heizkörpers für ein elektrisches Hausgerät als ein Durchlauferhitzer zur Wassererwärmung, der bei einer isolierten Heizwendel einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
EP 1 960 713 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Dampf, umfassend: ein Gehäuse mit einem zylindrischen Körper und einer Brennkammer mit einem in dem zylindrischen Körper ausgebildeten Hohlraumabschnitt, wobei das Gehäuse einen an einem unteres Ende davon ausgebildeten Auslass aufweist, um zu ermöglichen, dass überhitzter Dampf dadurch nach außen abgeführt wird; eine Abdeckung, die an einem oberen Ende des Gehäuses angebracht ist und einen Einspritzeinlass aufweist, der an einem oberen Ende davon ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass Dampf hierdurch in das Gehäuse eingespritzt wird; eine Mehrzahl von Abstandshaltemitteln, die im Brennraum des Gehäuses horizontal übereinander gestapelt derart angeordnet sind, dass Abstandshaltemittel von geraden und ungeradzahligen Reihen abwechselnd und äquidistant voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die intervallerhaltenden Mittel aus geraden und ungeradzahligen Reihen unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, um einen Fluidverbindungsdurchgang zwischen der Innenwand der Brennkammer und den intervallerhaltenden Mitteln zu definieren; und eine Vielzahl von Heizmitteln, die vertikal in der Vielzahl von Intervall-Aufrechterhaltungsmitteln derart durchdringend angebracht sind, dass sie an einem Umfangsabschnitt der Intervall-Aufrechterhaltungsmittel äquidistant voneinander beabstandet angeordnet sind, um Wärmefluid, das durch den Fluidkommunikationsdurchgang strömt, zu führen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen, überhitzen Dampf für einen Garraum eines Haushalts-Dampfgargeräts bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Haushalts-Dampfgargerät, aufweisend einen Garraum und eine außerhalb des Garraums angeordnete SHS-Einrichtung zum Erzeugen von überhitztem Dampf aus Wasser und zum Einleiten des überhitzten Dampfs in den Garraum, wobei die SHS-Einrichtung einen Verdampfer zum Umwandeln von Wasser in Nassdampf, einen dem Verdampfer fluidisch nachgeschalteten Überhitzer zum Umwandeln des Nassdampfs in überhitzen Dampf sowie ein dem Überhitzer fluidisch nachgeschaltetes metallisches und/oder keramisches Anschlussstück zum Leiten des überhitzten Dampfs in den Garraum aufweist und wobei der Überhitzer einen zylinderförmigen Strömungskanal aufweist, an dessen Mantelbereich mindestens ein elektrisches Heizelement angeordnet ist.
Dieses Dampfgargerät ergibt den Vorteil einer kompakten Bauweise bei gleichzeitig hoher Wärmeübertragung auf den Nassdampf. Dadurch ist es möglich, den überhitzten Dampf auch bei begrenztem Bauraum des Dampfgargeräts auf hohe Temperaturen, z.B. bis zu 600 °C zu erhitzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Überhitzer eine geringe thermische Trägheit aufweist, so dass die Zeitdauer, die zum Überhitzen des Nassdampfs benötigt wird, sehr kurz ist. Dadurch wiederum kann auf ein Vorheizen des Nassdampfs ganz oder weitgehend verzichtet werden. Daraus wiederum ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Temperatur des überhitzten Dampfs bei Bedarf auch schnell wieder gesenkt werden kann. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit einfachen Mitteln vermieden werden kann, dass Nassdampf oder Kondensat in den Garraum gelangt. Noch ein Vorteil des Dampfgargeräts, insbesondere auch durch den zylinderförmigen Strömungskanal, ist, dass eine Volumenausdehnung des Wassers bei der Phasenänderung zu Dampf in dem Verdampfer zu einer widerstandsarmen Durchströmung des Überhitzers führt und somit kein zusätzlicher Lüfter notwendig ist.
Das Haushalts-Dampfgargerät kann ein eigenständiges Dampfgargerät oder ein Kombinationsgerät wie ein Backofen und/oder Mikrowellengerät mit Dampfgarfunktion sein.
Der Garraum weist typischerweise eine frontseitige Beschickungsöffnung auf, die mittels einer Tür verschließbar ist, insbesondere dampfdicht verschließbar.
Die SHS („Super-Heated Steam“)-Einrichtung ist eingerichtet zum Erzeugen von überhitztem Dampf aus Wasser und zum Einleiten des überhitzten Dampfs in den Garraum. Der überhitzte Dampf kann auch als Trockendampf bezeichnet werden, da er keine Tröpfchen enthält und somit für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Dagegen entsteht beim Verdampfungsprozess in dem Verdampfer durch Sieden von zugeführtem Wasser zunächst Nassdampf, der typischerweise noch Tröpfchen flüssigen Wassers enthält.
Der Verdampfer weist mindestens ein Heizelement zum Erhitzen von zugeführtem Wasser auf. Das Wasser ist aus einem Wassertank des Dampfgargeräts und/oder über einen Frischwasseranschluss des Dampfgargeräts zuführbar, z.B. über eine Wasserleitung.
Dass dem Verdampfer der Überhitzer fluidisch nachgeschaltet ist, umfasst insbesondere, dass ein Nassdampfauslass des Verdampfers an einen Nassdampfeingang des Überhitzers angeschlossen ist, z.B. über eine Dampfleitung.
Dass dem Überhitzer das Anschlussstück fluidisch nachgeschaltet ist, umfasst insbesondere, dass ein Trockendampfauslass des Überhitzers an einen Trockendampfeingang des Anschlussstücks angeschlossen ist. Ein Trockendampflass des Anschlussstücks kann z.B. in den Garraum münden.
Der Überhitzer führt dem zugeführten Nassdampf thermische Energie zu, um den Nassdampf über die Siedetemperatur von Wasser (ca. 100 °C) hinaus zu erhitzen.
Dass der Überhitzer einen zylinderförmigen Strömungskanal aufweist, umfasst insbesondere, dass der den Überhitzer durchströmende Dampf weitgehend geradlinig, d.h., bezüglich seiner Strömungsrichtung nicht mehr als einmal um nicht mehr als 90° umgelenkt wird. Der zylinderförmige Strömungskanal ist also insbesondere nicht s-förmig oder mäanderförmig geformt. Insbesondere befinden sich innerhalb des zylinderförmigen Strömungskanals keine die Strömungsrichtung des Dampfs merklich beeinflussende Strukturen wie Scheiben, Platten usw. Durch den zylinderförmigen Strömungskanal wird ein Strömungswiderstand für den durchströmenden Dampf gering gehalten, so dass allein durch den Dampfdruck des in dem Verdampfer erzeugten Nassdampfs ein zum Dampfgaren ausreichend hoher Volumenstrom an überhitztem Dampf erzeugbar ist. Dadurch kann auf das Vorsehen eines Lüfters zum Fördern des Dampfs verzichtet werden, falls gewünscht.
Eine Querschnittsform des zylinderförmigen Strömungskanals ist grundsätzlich beliebig und kann z.B. kreisförmig, oval, eckig (z.B. quadratisch), freiförmig usw. sein.
Dass an dem Mantelbereich bzw. an der Seitenwand des zylinderförmigen Strömungskanal mindestens ein elektrisches Heizelement angeordnet ist, kann in einer Weiterbildung umfassen, dass das Heizelement den Mantelbereich kontaktiert. Dies ermöglicht eine besonders effektive Wärmeübertragung. Es ist auch eine Weiterbildung, dass das Heizelement den Mantelbereich nicht kontaktiert, sondern von diesem beabstandet ist. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, um das elektrische Heizelement besonders einfach zu montieren und vermeidet chemische Reaktionen zwischen Mantelbereich und Heizelement.
Es ist eine Weiterbildung, dass das mindestens eine Heizelement des Überhitzers auf einem dampf- und hitzebeständigen Substrat angebracht ist, beispielsweise einem Keramiksubstrat.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Substrat eine - insbesondere zylinderförmige - Wandung des zylinderförmigen Strömungskanals bildet. Es kann insbesondere in diesem Fall als elektrischer und thermischer Isolator dienen. Es ist eine für eine geringe thermische Trägheit und damit schnelle Aufheizung und Abkühlung vorteilhafte Weiterbildung, dass das mindestens eine Heizelement an einer Innenseite des als Wandung dienenden Substrats angeordnet ist, insbesondere innerhalb des zylinderförmigen Strömungskanals angeordnet ist. Jedoch kann das mindestens eine Heizelement grundsätzlich auch an einer Außenseite des als Wandung dienenden Substrats angeordnet sein oder in das Substrat eingebettet sein. Das Substrat kann rohrförmig ausgebildet sein.
Um das Substrat kann in einer Weiterbildung Mikanit-Pappe gewickelt bzw. gelegt sein. Der Überhitzer kann ein Metallgehäuse aufweisen, in welches das Substrat mit dem mindestens einen Heizelement und ggf. der Mikanit-Pappe eingesteckt ist.
Dadurch, dass das Anschlussstück aus Metall (z.B. Edelstahl) und/oder Keramik besteht, ist es hochgradig widerstandsfähig gegenüber dem überhitzten Dampf bzw. Trockendampf. Kunststoffschläuche wie Silikonschläuche sind hingegen insbesondere bei hohen Dampftemperaturen von bis zu 600 °C weniger geeignet.
Das Anschlussstück ist möglichst kurz, so dass ein Trockendampfauslass des Überhitzers fluidisch möglichst nah am Garraum angeordnet ist. Dadurch verringert sich vorteilhafterweise der Wärmeverlust des überhitzen Dampfs zwischen Trockendampfauslass und Garraum. Ferner lassen sich so Materialkosten für das Anschlussstück gering halten.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Anschlussstück eine Strömungslänge für den überhitzen Dampf zwischen 0,5 cm und 15 cm aufweist, wobei sich eine Strömungslänge zwischen 1 cm und 5 cm als besonders vorteilhaft herausgestallt hat.
Es ist eine für den Fall, dass ein Durchmesser des Trockendampfauslasses des Überhitzers bzw. ein Trockendampfeinlass des Anschlussstücks einen größeren Durchmesser aufweist als der Trockendampfauslass des Anschlussstücks vorteilhafte Weiterbildung, dass der Strömungskanal des Anschlussstücks sich stufenlos von seinem Einlass zu seinem Auslass verjüngt, z.B. kegelstumpfförmig. Durch diese kontinuierliche Querschnittsanpassung
wird der Vorteil erreicht, dass ein dem Strömungsdruck des überhitzen Dampfs im dem Anschlussstück entgegenwirkender Gegendruck besonders gering gehalten wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die SHS-Einrichtung einen Abscheider aufweist, der zwischen Verdampfer und Überhitzer fluidisch angeordnet ist. Dazu kann ein Eingang des Abscheiders mit dem Nassdampfauslass des Verdampfers und ein Auslass des Abscheiders mit dem Nassdampfeinlass des Überhitzers verbunden sein. Der Abscheider dient dazu, in dem Nassdampf befindliche (flüssige) Wassertröpfchen zu entfernen, bevor der Nassdampf in den Überhitzer gelangt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der direkte Kontakt zwischen einem Heizelement des Überhitzers und Wassertröpfchen Korrosion und elektrische Kurzschlüsse verursachen kann. Die Wassertröpfchen können mit dem Dampfstrom mitgerissene, entsalzene Kondensattröpfchen sein und/oder können durch das Sieden aufgeschleuderte, salzhaltige Tröpfchen (sog. „Spucker“) sein. Insbesondere die salzhaltigen Tröpfchen können chemisch korrosionsfördernd sein, während beide Arten von Wassertröpfchen auch zu einer Korrosion durch thermischen Schock führen können.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Abscheider ein mechanischer Abscheider ist. Unter einem mechanischen Abscheider kann insbesondere eine Komponente verstanden werden, welches den Nassdampf als solchen durchlässt, während die Wassertröpfchen abgetrennt werden. Dies wird in der Regel durch Umlenkung und der daraus resultierenden Zentrifugalkräfte erreicht. Weiterhin kann vorteilhafterweise die höhere Gravitation der Wassertröpfchen im Vergleich zu dem Dampf genutzt werden. Das abgeschiedene flüssige Wasser kann vorteilhafterweise wieder in den Verdampfer oder in ein anderes Reservoir rückgeführt werden. Eine mögliche Ausbildung des Abscheiders besteht im Vorsehen eines Topfs, in dessen Oberseite der tröpfchenbehaftete Nassdampf von dem Verdampfer eingeleitet und beabstandet dazu der zumindest weitgehend tröpfchenlose Nassdampf zum Überhitzer ausgeleitet wird, insbesondere jeweils in senkrechter Richtung.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass der Abscheider ein thermischer Abscheider ist. Unter einem thermischen Abscheider kann insbesondere eine Komponente verstanden werden, die den Nassdampf so weit über die Siedetemperatur aufheizt, dass die Wassertröpfchen verdampfen, aber der Nassdampf noch nicht seine Soll-temperatur beim Einleiten in den Garraum erreicht. Der thermische Abscheider kann somit auch als ein Vorerhitzer oder Vor-Übererhitzer angesehen werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass der thermische Abscheider ein eigenständiges Heizelement aufweist. Ein solcher thermischer Abscheider kann z.B. eine beheizte Schlauchmanschette oder einen Durchlauferhitzer (beispielsweise ein Metallrohr mit daran angebrachten, z.B. angeschweißten Rohrheizkörpern) aufweisen oder sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass der thermische Abscheider als ein in Strömungsrichtung des Nassdampfs vor dem mindestens einen Heizelement liegendes Rohr bzw. Rohrabschnitt des Überhitzers ausgebildet ist. Diese Weiterbildung ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine kompakte Ausgestaltung, thermische Ankopplung und Ansteuerung sowie energetisch besonders günstig. Bei dieser Weiterbildung wird das Rohr mittels Wärmeleitung durch die in dem Überhitzer erzeugte Wärme miterwärmt. In das Rohr, das selbst kein Heizelement aufweist, eintretender Nassdampf wird soweit erwärmt, dass die Wassertröpfchen verdampfen und dann unmittelbar in den zylinderförmigen Strömungskanal eintritt, an dessen Mantelbereich mindestens ein elektrisches Heizelement angeordnet ist. Das Rohr kann eine vorderseitige Verlängerung des Substrats des Mantelbereichs oder als ein an dem Substrat angebrachtes Rohr aus dazu unterschiedlichem Material ausgebildet sein. Eine ausreichende thermische Entkopplung zu einem den Nassdampf zwischen Verdampfer und Rohr ggf. führenden Kunststoffschlauch, z.B. einem Silikonschlauch, kann zum Beispiel durch einen ausreichenden Abstand zu dem zylinderförmigen Strömungskanal erreicht werden. Dieser Abstand kann z.B. durch eine Wahl einer Rohrlänge eingestellt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die SHS-Einrichtung einen Verteiler aufweist, der dem Oberhitzer fluidisch vorgeschaltet ist. Dies ergibt den Vorteil, dass Dampf gezielt verteilt in den Überhitzer eintritt, wodurch eine besonders gleichmäßige und effektive Wärmeübertragung auf den Dampf ermöglicht wird. Zudem können so für den Fall, dass die SHS-Einrichtung keinen Abscheider aufweist, möglicherweise vorhandene Wassertröpfchen vorteilhafterweise verkleinert werden, was ihren nachteiligen Effekt auf den zylinderförmigen Strömungskanal, insbesondere das mindestens eine Heizelement, merklich verringert.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Verteiler eine Zerstäuberdüse aufweist oder ist. Diese ist preiswert und robust und lässt sich einfach und kompakt vor dem Überhitzer anordnen, z.B. am Nassdampfeingang des Überhitzers.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Verteiler ein feinmaschiges Netz oder Gitter aufweist oder ist, z.B. der Art, wie es in einem Wasserhahn zu finden ist. Auch dieses ist preiswert und robust und lässt sich einfach und kompakt vor dem Überhitzer anordnet, z.B. am Nassdampfeingang des Überhitzers.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine elektrische Heizelement ein spiralförmig gewickelter Widerstandsheizdraht ist. Dieser ist besonders einfach und preiswert an dem Substrat anbringbar, insbesondere an die Zylinderform des Strömungskanals bzw. des Substrats anpassbar. Der Dampf wird vorteilhafterweise direkt über den Widerstandsheizdraht geführt.
Jedoch sind grundsätzlich auch andere elektrische Heizelemente nutzbar, z.B. Dick- oder Dünnschicht-Heizleiter, welche beispielsweise auf das Substrat aufgedruckt sind. Ferner ist als elektrisches Heizelemente z.B. eine Heizpatrone, einsetzbar. Diese kann beispielsweise in der Mitte des Strömungskanals angeordnet sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Überhitzer so ausgerichtet ist, dass der zylinderförmige Strömungskanal vertikal steht. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn der Überhitzer direkt mit dem Verdampfer verbunden ist (die SHS-Einrichtung also keinen Abscheider oder Verteiler aufweist), weil dann mit dem Nassdampf mitgeführte Wassertröpfchen mit geringerer Wahrscheinlichkeit als bei einer schrägen Ausrichtung an der Innenwand des zylinderförmigen Strömungskanals und dabei ggf. über das mindestens eine Heizelement herablaufen. Sie werden vielmehr mit größerer Wahrscheinlichkeit ohne Wandberührung durch den zylinderförmigen Strömungskanal herabfallen und dabei verdampfen. Jedoch kann der Überhitzer grundsätzlich auch schräg oder sogar horizontal ausgerichtet sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der zylinderförmige Strömungskanal ein geradliniger zylinderförmiger Strömungskanal ist. Ein solcher Strömungskanal ist besonders einfach herstellbar und ermöglicht eine besonders effektive Dampferhitzung. Jedoch kann der Strömungskanal auch in eine Richtung zumindest einfach gekrümmt sein, was ggf. eine Positionierung und Dampfausgabe in den Garraum verbessert. So kann der Strömungskanal auch als kreis- oder ovalsektorförmig ausgebildet sein. Ist der Strömungskanal nicht geradlinige, kann sein Krümmungswinkel insbesondere 90° nicht überschreiten, insbesondere 45° nicht überschreiten, insbesondere 20° nicht überschreiten, insbesondere 10° nicht überschreiten.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die SHS-Einrichtung an einer Rückwand des Garraums angeordnet ist. Ein Vorteil einer solchen Anbringung ist, dass dort ein vergleichsweise hoher Bauraum vorhanden ist, was speziell die Möglichkeit eines einfachen senkrechten Einbaus ergibt.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine der Komponenten der SHS-Einrichtung, insbesondere der Überhitzer und/oder das Anschlussstück, außenseitig von einer Wärmeisolierung umgeben sind, was vorteilhafterwiese hilft, Energie einzusparen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Überhitzer einen Temperatursensor zum Abfühlen einer Temperatur des Überhitzers oder des überhitzen Dampfs aufweist und das Haushalts-Dampfgargerät eine mit dem Temperatursensor datentechnisch gekoppelte Steuereinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des überhitzten Dampfs beruhend auf der abgefühlten Temperatur auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln. Dadurch können eine Gardauer, ein Garergebnis, usw. besonders präzise erreicht werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Sollwert zwischen 101 °C und ca. 600 °C liegt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine in das mindestens eine Heizelement des Überhitzers zum Einstellen der Temperatur des überhitzten Dampfs eingespeiste elektrische Leistung in Abhängigkeit von einer dem Verdampfer zugeführten elektrischen Leistung einzustellen. So wird der Vorteil erreicht, dass die Heizleistung des Überhitzers auf die Dampfmenge, welche über die dem Verdampfer zugeführte elektrische Leistung einstellbar ist, abgestimmt werden kann, insbesondere um auch bei geänderter Dampfmenge die Soll-Temperatur des überhitzten Dampfs genau zu halten. Dadurch können eine Gardauer, ein Garergebnis, usw. ganz besonders präzise erreicht werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Dampfgargerät dazu eingerichtet ist, den Überhitzer nur dann zu betreiben, wenn der Verdampfer betrieben wird. Dadurch wird erreicht, dass der Überhitzer nur dann betrieben wird, wenn auch Nassdampf durch ihn strömt. Dies wiederum verhindert vorteilhafterweise, dass das mindestens eine Heizelement des Überhitzers überhitzt und Schaden nimmt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts-Dampfgargeräts mit einer SHS-Einrichtung;
2 zeigt als Ansicht von hinten die SHS-Einrichtung des Dampfgargeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt als Ansicht von hinten die SHS-Einrichtung des Dampfgargeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt als Ansicht von hinten die SHS-Einrichtung des Dampfgargeräts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
5 zeigt als Ansicht von hinten die SHS-Einrichtung des Dampfgargeräts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts-Dampfgargeräts in Form eines Backofens 1 mit Dampfgarfunktionalität. Der Backofen 1 weist einen Garraum 2 mit frontseitiger Beschickungsöffnung auf, die mittels einer verschwenkbaren Ofentür 3 dampfdicht verschließbar ist. Der Garraum 2 ist durch konventionelle Strahlungsheizkörper wie einen Oberhitzeheizkörper 4 und einen Unterhitzeheizkörper 5 heizbar. Die elektrische Leistung der Heizkörper 4, 5 ist über ein Steuereinrichtung 6 einstellbar.
Hinter einer Rückwand 7 einer Garraunwandung bzw. Muffel ist außerhalb des Garraums 2 eine SHS-Einrichtung 8 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, aus Wasser W überhitzten Dampf SHS zu erzeugen und in den Garraum 2 einzuleiten. Die SHS-Einrichtung 8 weist mindestens einen Verdampfer 9 zum Umwandeln des Wassers W in Nassdampf ND und einen dem Verdampfer 9 fluidisch nachgeschalteten Überhitzer 10 zum Umwandeln des Nassdampfs ND in den überhitzen Dampf SHS sowie ein dem Überhitzer 10 fluidisch nachgeschaltetes metallisches und/oder keramisches Anschlussstück 11 zum Leiten des überhitzten Dampfs SHS in den Garraum 2 auf. Das Wasser W wird hier durch einen Wassertank 12 (alternativ direkt über einen Frischwasseranschluss, o. Abb.) bereitgestellt, welcher zum Nachfüllen nutzerseitig entnehmbar oder automatisch über einen Frischwasseranschluss befüllbar ist.
Bei Betrieb der SHS-Einrichtung 8 wird aus dem Wassertank 12 in den Verdampfer 9 gefördertes, z.B. gepumptes oder abgeleitetes, Wasser W durch den Verdampfer 9 zum Sieden gebracht, wodurch der Nassdampf ND entsteht, welcher auf Siedetemperatur liegt und Kondensattröpfchen und/oder Spucker mit sich führen kann. Der Nassdampf ND wird durch eine Fluidleitung 13, z.B. einen Silikonschlauch dem Überhitzer 10 zugeführt und dort auf eine Temperatur oberhalb der Siedetemperatur von Wasser W zu dem überhitzten Dampf SHS erhitzt, z.B. von bis zu ca. 600 °C. Der von dem Überhitzer 10 ausgegebene überhitzte Dampf SHS wird durch das kurze, z.B. nicht mehr als 1 cm bis 5 cm lange Anschlussstück 11 in den Garraum 2 geleitet.
Der Überhitzer 10 weist hier einen durch geradliniges, insbesondere rohrförmiges Keramiksubstrat gebildeten zylinderförmigen Strömungskanal 15 (siehe 2 bis 5) auf, wobei an einer dem Dampf ND, SHS ausgesetzten Innenseite des Mantelbereichs ein elektrisches Heizelement in Form eines spiralförmig an der Innenseite anliegenden Widerstandsdrahts angeordnet ist. Dies entspricht dem Grundaufbau vieler Heißluftpistolen, wobei hier jedoch nun Dampf und nicht Luft erhitzt wird. Da der Strömungskanal 15 dem Dampf ND, SHS einen nur sehr geringen Strömungswiderstand entgegensetzt, reicht der durch den Verdampfer 9 entwickelte Dampfdruck aus, um einen zum Dampfgaren ausreichend hohen Volumenstrom von überhitztem Dampf SHS mit ausreichender Geschwindigkeit zu erzeugen. Dadurch kann die SHS-Einrichtung 8 lüfterlos ausgebildet werden.
Die Steuereinrichtung 6 ist dazu eingerichtet, einen Betrieb der SHS-Einrichtung 8 zu steuern und kann dazu beispielsweise eine in den Verdampfer 8 und/oder den Überhitzer 10 bzw. dessen Heizelement eingespeiste elektrische Leistung einstellen.
Die Steuereinrichtung 6 ist ferner dazu eingerichtet, eine Temperatur des überhitzten Dampfs SHS auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln, der insbesondere zwischen 101 °C und 600 °C liegen kann. Dazu ist die Steuereinrichtung 6 hier mit einem an dem Überhitzer 10 angeordneten Temperatursensor 14 datentechnisch gekoppelt.
Die Steuereinrichtung 6 ist ferner dazu eingerichtet, eine in das mindestens eine Heizelement des Überhitzers 10 zum Einstellen der Temperatur des überhitzten Dampfs SHS eingespeiste elektrische Leistung in Abhängigkeit von einer dem Verdampfer 9 zugeführten elektrischen Leistung einzustellen. So können die von dem Verdampfer 9 erzeugte Dampfmenge und die Temperatur des überhitzten Dampfs SHS gezielt variiert und genau eingestellt werden.
Die Steuereinrichtung 6 ist insbesondere auch dazu eingerichtet, den Überhitzer 10 nur dann zu betreiben, z.B. zu bestromen, wenn der Verdampfer 9 betrieben, z.B. bestromt, wird. Dies vermeidet eine Überhitzung und Schädigung des Überhitzers 10. Umgekehrt kann der Verdampfer 9 in einer Weiterbildung auch ohne Betrieb des Überhitzers 10 betrieben werden, z.B. um Nassdampf ND in den Garraum 2 einzuleiten.
2 zeigt als Ansicht von hinten auf die Rückwand 7 die SHS-Einrichtung 8 des Backofens 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel 8A. Hier ist der Überhitzer 10 so ausgerichtet ist, dass der zylinderförmige Strömungskanal 15 vertikal steht. Eine obere Öffnung des Strömungskanals 15 stellt dabei einen Nassdampfeinlass 16 dar, während eine davon durch den Mantelbereich des zylinderförmigen Strömungskanals getrennte untere Öffnung einen in das Anschlussstück 11 übergehenden Trockendampfauslass 17 darstellt.
Der Nassdampfauslass des Verdampfers 9 ist direkt über die Fluidleitung 13 mit dem Nassdampfeinlass 16 verbunden. Mit dem Nassdampf ND mitgeführte Wassertröpfchen treten von oben in den Strömungskanal 15 des Überhitzers 10 ein und werden in dem Strömungskanal 15 verdampft. Durch die vertikale Ausrichtung des Strömungskanals 15 lässt sich eine Benetzung der Innenseite des Strömungskanals 15 bzw. seiner Mantelfläche und insbesondere des Heizdrahts durch die Wassertröpfchen merklich verringern, was eine Lebensdauer des Überhitzers 10 verlängert.
3 zeigt als Ansicht von hinten auf die Rückwand 7 die SHS-Einrichtung 8 des Backofens 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel 8B. Um eine schädliche Wirkung von in den Überhitzer 10 eintretenden Wassertröpfchen zu verringern, ist dem Nassdampfeinlass 16 ein Verteiler 18 in Form einer Zerstäuberdüse oder eines feinmaschigen Metallnetzes, z.B. aus Edelstahl, fluidisch vorgeschaltet. Dadurch werden in dem Nassdampf ND mitgeführte Wassertröpfchen verkleinert und gleichmäßiger in dem Nassdampf ND verteilt.
4 zeigt als Ansicht von hinten auf die Rückwand 7 die SHS-Einrichtung 8 des Backofens 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel 8C. Um einen Eintritt von Wassertröpfchen in den Überhitzer 10 möglichst weitgehend zu vermeiden, ist dem Strömungskanal 15 ein thermischer Abscheider 19 unmittelbar vorgeschaltet. Dieser kann als rohrförmige Verlängerung des rohrförmigen Keramiksubstrats des Strömungskanals 15 nach hinten bzw. gegen die Strömungsrichtung des Nassdampfs ND ausgebildet sein und weist dann keinen Heizdraht auf. Die Verlängerung wird durch Wärmeleitung von dem mit dem Heizdraht ausgerüsteten rohrförmigen Keramiksubstrat des Strömungskanals 15 aufgeheizt und verdampft Wassertröpfchen, bevor sie in den Bereich des Heizdrahts gelangen.
5 zeigt als Ansicht von hinten auf die Rückwand 7 die SHS-Einrichtung des Backofens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel 8D. Um einen Eintritt von Wassertröpfchen in den Überhitzer 10 möglichst weitgehend zu vermeiden, ist dem Strömungskanal 15 ein mechanischer Abscheider 20 vorgeschaltet. Der mechanische Abscheider 20 liegt als ein dampfdichter Topf bzw. Gefäß vor, das in die Fluidleitung 13 eingesetzt ist. Ein an den Nassdampfauslass des Verdampfers 9 angeschlossener Abschnitt der Fluidleitung 13 führt senkrecht in eine Oberseite des Abscheiders 20. Ein an den Nassdampfeinlass 16 des Überhitzers 9 angeschlossener Abschnitt der Fluidleitung 13 führt ebenfalls senkrecht in die Oberseite des Abscheiders 20, aber merklich beabstandet zu dem anderen Abschnitt. Von dem Verdampfer 9 kommender tröpfchenbehafteter Nassdampf tritt somit von oben in den Abscheider 20 ein. Dabei mitgenommene Wassertröpfchen treffen durch ihren Impuls sowie ihr Gewicht auf den Boden und die Seitenwände des Gefäßes und werden damit aus dem Nassdampf ND abgeschieden. Der tröpfchenlose Nassdampf ND selbst wird aufgrund des Dampfdrucks in dem Abscheider 20 durch den an den Nassdampfeinlass 16 des Überhitzers 9 angeschlossenen Abschnitt der Fluidleitung 13 zum Überhitzer 10 weitergeführt. Das sich am Boden ansammelnde flüssige Wasser kann in einer Weiterbildung wieder in den Verdampfer 9 oder in ein anderes Reservoir rückgeführt werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Backofen
2: Garraum
3: Ofentür
4: Oberhitzeheizkörper
5: Unterhitzeheizkörper
6: Steuereinrichtung
7: Rückwand
8: SHS-Einrichtung
8A-8D: Varianten der SHS-Einrichtung
9: Verdampfer
10: Überhitzer
11: Anschlussstück
12: Wassertank
13: Fluidleitung
14: Temperatursensor
15: Strömungskanal
16: Nassdampfeinlass
17: Trockendampfauslass
18: Verteiler
19: Thermischer Abscheider
20: Mechanischer Abscheider
ND: Nassdampf
SHS: Überhitzter Dampf
W: Wasser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 2134143 A1 [0002]
EP 1814362 A1 [0003]
EP 1233650 A1 [0004]
EP 0123698 A1 [0005]
WO 0013467 A1 [0006]
EP 0392191 A1 [0007]
EP 2410813 A1 [0008, 0009]
EP 1960713 A1 [0010]

Claims

Haushalts-Dampfgargerät (1), aufweisend einen Garraum (2) und eine außerhalb des Garraums (2) angeordnete SHS-Einrichtung (8, 8A-8D) zum Erzeugen von überhitztem Dampf (SHS) aus Wasser (W) und zum Einleiten des überhitzten Dampfs (SHS) in den Garraum (2), wobei - die SHS-Einrichtung (8, 8A-8D) einen Verdampfer (9) zum Umwandeln von Wasser (W) in Nassdampf (ND), einen dem Verdampfer (9) fluidisch nachgeschalteten Überhitzer (10) zum Umwandeln des Nassdampfs (ND) in überhitzen Dampf sowie ein dem Überhitzer (10) fluidisch nachgeschaltetes metallisches und/oder keramisches Anschlussstück (11) zum Leiten des überhitzten Dampfs (SHS) in den Garraum (2) aufweist und wobei - der Überhitzer (10) einen zylinderförmigen Strömungskanal (15) aufweist, an dessen Mantelbereich mindestens ein elektrisches Heizelement angeordnet ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach Anspruch 1, wobei die SHS-Einrichtung (8, 8C-8D) einen Abscheider (19, 20) aufweist, der zwischen dem Verdampfer (9) und dem Überhitzer (10) fluidisch angeordnet ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach Anspruch 2, wobei der Abscheider (20) ein mechanischer Abscheider ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei der Abscheider (19) ein thermischer Abscheider ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die SHS-Einrichtung (8, 8B) einen Verteiler (18) aufweist, der dem Überhitzer (10) fluidisch vorgeschaltet ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach Anspruch 5, wobei der Verteiler (18) eine Düse, insbesondere Zerstäuberdüse, aufweist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach Anspruch 5, wobei der Verteiler (18) ein Netz, insbesondere Metallnetz, aufweist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine elektrische Heizelement ein spiralförmig gewickelter Widerstandsheizdraht ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Überhitzer (10) so ausgerichtet ist, dass der zylinderförmige Strömungskanal (15) vertikal steht.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zylinderförmige Strömungskanal (15) ein geradliniger zylinderförmiger Strömungskanal ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die SHS-Einrichtung (8, 8A-8D) an einer Rückwand (7) des Garraums (2) angeordnet ist.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Überhitzer (10) einen Temperatursensor (15) zum Abfühlen einer Temperatur des Überhitzers (10) oder des überhitzen Dampfs (SHS) aufweist und - das Haushalts-Dampfgargerät (1) eine mit dem Temperatursensor (15) datentechnisch gekoppelte Steuereinheit (6) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des überhitzten Dampfs (SHS) beruhend auf der abgefühlten Temperatur auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach Anspruch 12, wobei der Sollwert zwischen 101 °C und 600 °C liegt.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Steuereinheit (6) dazu eingerichtet ist, eine in das mindestens eine Heizelement des Überhitzers (10) zum Einstellen der Temperatur des überhitzten Dampfs (SHS) eingespeiste elektrische Leistung in Abhängigkeit von einer dem Verdampfer (9) zugeführten elektrischen Leistung einzustellen.
Haushalts-Dampfgargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) dazu eingerichtet ist, den Überhitzer (10) nur dann zu betreiben, wenn der Verdampfer (9) betrieben wird.