DE10311004A1

DE10311004A1 - Backofen und ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens

Info

Publication number: DE10311004A1
Application number: DE2003111004
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Riffel; Ralf Dr. Dorwarth
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-16

Abstract

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt einen Backofen (1) mit mindestens einer Heizung (4), einer Kühleinrichtung und einer Steuerung zum Ansteuern der Heizung (4) und der Kühleinrichtung. Erfindungsgemäß umfasst die Kühleinrichtung ein Sorptionsmittel (5.3) innerhalb eines Sorptionsmittelbehälters (5), einen Vorratsbehälter (2) zum Verdampfen und Verflüssigen eines Arbeitsmittels und mindestens eine Dampfleitung (11) mit einem Steuerventil (6), das von der Steuereinheit angesteuert wird. So kann ein Lebensmittel direkt in dem Backofen (1) zuerst gekühlt und anschließend zubereitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Backofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens.
Auf der Internetseite www.polara.whirlpool.com wird ein gattungsgemäßer Backofen beschrieben, mit dem Nahrungsmittel über einen Zeitraum von 24 Stunden gekühlt werden können, so dass ein Benutzer eine Mahlzeit in den Backofen stellen kann, die dann bis zu einem vom Benutzer vorgebbaren Zeitpunkt gekühlt wird und anschließend durch Einschalten einer Backofenheizung zubereitet wird. Deshalb kann der Benutzer die Mahlzeit am Morgen in den Backofen stellen und am Backofen einen Zeitpunkt programmieren, an dem der Backofen den Kühlvorgang beenden und mit der Zubereitung der Mahlzeit beginnen soll. Anschließend kann der Benutzer den Backofen unbeaufsichtigt zurücklassen und bei seiner Rückkehr die fertig zubereitete Mahlzeit aus dem Backofen entnehmen. Zur Kühlung benutzt der Backofen ein herkömmliches Kühlmodul, mit dem kalte Luft erzeugt wird, die mittels Ventilatoren zur Kühlung der Lebensmittel in den Backofen geleitet wird. Der beschriebene Backofen lässt aber noch Wünsche offen.
Die Offenlegungsschrift DE-A1-199 22 848 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen einer Flüssigkeit in einem Behälter mittels eines Kühlflüssigkeitskühlers, der durch ein Sorptionsmittel aus einem Vorratsbehälter, der mit der zu kühlenden Flüssigkeit in Kontakt steht, Arbeitsmitteldampf absaugt, wobei beim Regenerieren des Sorptionsmittels der Arbeitsmitteldampf in den Vorratsbehälter zurückströmt und beim Kondensieren seine Kondensationswärme an eine Flüssigkeit innerhalb des Behälters abgibt.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Backofen und ein zugehöriges Betriebsverfahren zu schaffen, bei dem eine Kühlfunktion durch einfache Maßnahmen und kostengünstig realisiert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Backofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben des Backofens mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, ein Adsorptionskühlmodul als Kühleinrichtung oder Kühlmodul in einem Backofen vorzusehen, mit dem der Backofen in einem Kühlbetrieb betrieben werden kann. Die Kühleinrichtung kann bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung einen Sorptionsmittelbehälter mit einem Sorptionsmittel, einen Vorratsbehälter zum Verdampfen und Verflüssigen eines Arbeitsmittels und mindestens eine Dampfleitung mit einem Steuerventil umfassen, das von einer Steuerung angesteuert wird.
In der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung wird in vorteilhafter Weise ein bekanntes technologisches Prinzip, nämlich eine Adsorption von einem Arbeitsmittel durch ein Sorptionsmittel ausgenutzt, um einen Backraum des Backofens und darin befindliche Lebensmittel zu kühlen. Das Arbeitsmittel kann dabei vorteilhaft Wasser und das Sorptionsmittel ein Zeolith sein. Ein solches Zeolith ist in der DE-A1-199 22 848 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Bekannte Sorptionsmittel haben die Eigenschaft, Wasser als Arbeitsmittel aufzusaugen. Diese Eigenschaft ist so stark ausgeprägt, dass ein Vorratsbehälter, beispielsweise ein Verdampfer, aus dem das Arbeitsmittel aufgesaugt wird, stark abgekühlt wird.
Der Effekt kann durch Aufheizen des Sorptionsmittels umgekehrt werden. Das Arbeitsmittel dampft wieder aus dem Sorptionsmittel aus und kann im flüssigen Zustand im Vorrat gespeichert werden. Zur Steuerung ist in mindestens einer Dampfleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Sorptionsmittelbehälter ein Steuerventil angeordnet, das vorzugsweise von der Steuerung angesteuert werden kann.
Um diese Technologie in einem Backofen umzusetzen, muß der Backofen in geeigneter Weise konstruiert sein. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Backofen ein Heißluftbackofen. In einem solchen Heißluftbackofen bläst ein Ventilator Luft über einen Heizkörper in den Backraum. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung strömt die vom Heizkörper erzeugte heiße Luft beim Heizbetrieb oder Regenerationsbetrieb zunächst über den Sorptionsmittelbehälter. Gleichzeitig ist das Steuerventil zwischen dem Vorrat und dem Sorptionsmittelbehälter geöffnet, und das Arbeitsmittel desorbiert aus dem Sorptionsmittel und wird im Vorratsbehälter gespeichert. Wenn der Vorgang vollständig abgeschlossen ist, d.h. wenn das Arbeitsmittel vollständig aus dem Sorptionsmittel desorbiert ist oder wenn der Heizvorgang beendet wird, dann wird das Steuerventil geschlossen und der Backofen befindet sich in Kühlbereitschaft. Auf diese Weise kann der Backofen an sich beliebig lange in Kühlbereitschaft gehalten werden.
Zur Aktivierung des Kühlbetriebs wird das Steuerventil geöffnet und das Arbeitsmittel adsorbiert im Sorptionsmittel, wodurch der Vorratsbehälter gekühlt wird. Bei geeigneter thermischer Anbindung an den Backraum wird damit auch das sich darin befindliche Gargut gekühlt. Sollen verschiedene Kühlleistungen möglich sein, dann kann die Kühlleistung von der Steuerung über die Stellung des Steuerventils gesteuert werden.
Der Kühlbetrieb kann auch in vorteilhafter Weise nach der Zubereitung der Lebensmittel, also direkt nach einem Heizbetrieb, aktiviert werden, um ein Gargut nach der Zubereitung aktiv auf Verzehrtemperatur zu kühlen. Dies wird dadurch realisiert, dass das Ventil zwischen Vorratsbehälter und Sorptionsmittelbehälter nach Beendigung des Garvorgangs bzw. des Heizbetriebs geöffnet wird bzw. bleibt. Dadurch wird der Sorptionsmittelbehälter durch den weiterhin eingeschalteten Ventilator bei ausgeschaltetem Heizkörper gekühlt. Somit wird das Arbeitsmittel aus dem Vorratsbehälter in das Sorptionsmittel im Sorptionsmittelbehälter adsorbiert und der Backraum gekühlt.
Reicht eine beim Heizbetrieb bzw. Garvorgang erzeugte Wärmemenge zur vollständigen Regeneration des Sorptionsmittels nicht aus, oder sollen mehrere Kühlvorgänge nacheinander ausgeführt werden, dann kann der Backofen auch im Regenerationsbetrieb betrieben werden, um den Backofen in Kühlbereitschaft zu bringen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Vorratsbehälter gekühlt wird bzw. ein Temperaturgefälle besteht zwischen Vorratsbehälter und Sorptionsmittelbehälter. Dieser Temperaturunterschied ist vorteilhaft, damit das Sorptionsmittel bei der Regeneration vom Sorptionsmittelbehälter in den kühleren Vorratsbehälter besser kondensieren kann. Hier ist es auch möglich, zuerst für die Regeneration den Sorptionsmittelbehälter mit dem Sorptionsmittel zu erwärmen, und dann einen Heizbetrieb zu starten. Alternativ ist eine aktive Kühlung des Vorratsbehälters möglich, beispielsweise thermoelektrisch.
Vorteilhaft ist es, wenn sich im Vorratsbehälter ein Medium befindet, dass eine hohe Speicherkapazität für das Arbeitsmittel hat. Ein Beispiel hierfür ist bei der Verwendung von Wasser das Medium Multitherm der Fa. Technophysik.
Da der Vorratsbehälter einen guten thermischen Kontakt zum Backofen haben muß, kann er beim Heizbetrieb Temperaturen von deutlich über 100°C erreichen. Deshalb ist in vorteilhafter Weise ein Ausgleichsbehälter vorgesehen, der mit dem Vorratsbehälter über ein Sicherheitsventil verbunden ist. Dabei ist der Ausgleichsbehälter beispielsweise in einem vom Backraum thermisch isolierten Bereich des Backofens angeordnet, so dass seine Temperatur kleiner als 100°C ist. Das Sicherheitsventil kann von der Steuerung oder von einem Überdruck gesteuert sein. Durch diese Sicherheitseinrichtung ist vorteilhafterweise gewährleistet, dass im Vorratsbehälter kein gefährlicher Überdruck entsteht.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung aktiviert die Steuerung die mindestens eine Heizung und das Kühlmodul in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Zeit oder von einem Fernwirksignal.
Mit dem erfindungsgemäßen Backofen kann in vorteilhafter Weise ein Gargut, z.B. ein Tiefkühlfertiggericht, morgens in den Backraum des Backofens gestellt werden, tagsüber gekühlt und zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder per Fernwirkung durch Einschalten der Backofenheizung zubereitet werden, so dass das Gericht bei der Heimkehr des Benutzers fertig gekocht ist. Zusätzlich kann das Gericht nach dem Zubereiten auch noch auf eine Verzehrtemperatur gekühlt werden.
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Hinteransicht eines erfindungsgemäßen Backofens und
2 eine schematische Darstellung einer Aufsicht eines erfindungsgemäßen Backofens nach 1.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Backofens 1 mindestens einen Heizkörper 4, einen Sorptionsmittelbehälter 5, der im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Teile 5.1, 5.2 umfasst und ein Sorptionsmittel 5.3 enthält. Diese Teile sind luftseitig links und rechts hinter dem Heizkörper 4 angeordnet und werden zusätzlich als Luftleitmittel zum Leiten einer vom Heiz körper 4 erwärmten Luft in einen Backraum 3 verwendet. Sie könnten auch ringförmig ausgebildet sein. Des weiteren sind ein Vorratsbehälter 2 zum Verdampfen und Verflüssigen eines Arbeitsmittels und mindestens eine Dampfleitung 11 mit einem Steuerventil 6 vorgesehen, die den Vorratsbehälter 2 und den Sorptionsmittelbehälter 5 verbindet. Das Steuerventil 6 wird dabei von einer nicht dargestellten Steuerung angesteuert.
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst der Backofen 1 einen Ausgleichsbehälter 7 zur Aufnahme von überschüssigem Arbeitsmittel, das bei einem vorgebbaren Druck im Vorratsbehälter 2 von einem zwischen dem Vorratsbehälter 2 und dem Ausgleichsbehälter 7 angeordneten Sicherheitsventil 9 aus dem Vorratsbehälter 2 in den Ausgleichsbehälter 7 geleitet wird. Der Ausgleichsbehälter 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem durch eine Isolation 10 thermisch isolierten Bereich des Backofens 1 angeordnet.
Die Anordnung in den Figuren könnte auch um 90° derart gedreht sein, dass die 1 die Draufsicht und die 2 die Vorderansicht darstellt.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist der Vorratsbehälter 2 als flächiger Verdampfer mit einem guten thermischen Kontakt zum Backraum 3 im Backofen 1 ausgeführt. Der Vorratsbehälter 2 umschließt den Backraum 3 im dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig, wobei Öffnungen für die Zufuhr von Luft und zum Einstellen der Lebensmittel vorhanden sind. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen vorstellbar, in denen der Vorratsbehälter bzw. Verdampfer nur an einer, zwei, drei oder vier Seiten des Backraums 3 angeordnet ist. Zur Verstärkung des Effektes enthält der Vorratsbehälter 2 ein Medium 2.1, das eine hohe Speicherkapazität für das Arbeitsmittel hat. Zur Steuerung des Kühlbetriebs können die Teile 5.1 oder 5.2 des Sorptionsmittelbehälters 5 von der Steue rung gleichzeitig oder in einer beliebigen Kombination über die Steuerventile 6 mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden werden.
Bei einem Regenerationsbetrieb des dargestellten erfindungsgemäßen Backofens 1 werden die in den Dampfleitungen 11 zwischen dem Vorratsbehälter 2 und den Sorptionsmittelbehältern 5.1, 5.2 angeordneten Steuerventile 6 zum Ausdampfen des Arbeitsmittels aus den Sorptionsmittelbehältern 5.1, 5.2 in den Vorratsbehälter 2 geöffnet und nach dem Regenerationsbetrieb wieder geschlossen. Dabei werden der Sorptionsmittelbehälter 5 und damit das Sorptionsmittel 5.3 vom Heizkörper 4 erwärmt. Ein normaler Heizbetrieb des Backofens 1 zum Garen von Lebensmitteln, bei dem ebenfalls vom Heizkörper 4 und vom Ventilator 8 der warme Luftstrom erzeugt bzw. angetrieben wird, kann Teil des Regenerationsbetriebs des Backofens 1 sein.
Bei einem Kühlbetrieb des Backofens werden die Steuerventile 6 ebenfalls geöffnet, wodurch das Arbeitsmittel aus dem Vorratsbehälter 2 von dem in den Sorptionsmittelbehältern 5.1, 5.2 befindlichen Sorptionsmittel 5.3 angesaugt wird und dadurch im Vorratsbehälter 2 verdampft. Dadurch entzieht der Vorratsbehälter 2 dem Backraum 3 Wärme, wodurch die im Backraum 3 abgestellten Lebensmittel gekühlt werden. Nach dem Kühlvorgang werden die Steuerventile 6 wieder geschlossen.
Der Backofen 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist als Heißluftbackofen ausgeführt, wobei als Arbeitsmittel Wasser und als Sorptionsmittel 5.3 im Sorptionsmittelbehälter 5 ein Zeolith verwendet wird. Die Aktivierung der verschiedenen Betriebsarten des Backofens erfolgt durch die Steuerung in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Zeit oder von einem Fernwirksignal.

Claims

Backofen mit einem Backraum (3) und mindestens einer Heizung (4), einer Kühleinrichtung und einer Steuerung zum Ansteuern der mindestens einen Heizung und der Kühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung umfasst: – einen Sorptionsmittelbehälter (5) mit einem Sorptionsmittel (5.3) darin, – einen Vorratsbehälter (2) zum Verdampfen und Verflüssigen eines Arbeitsmittels und – mindestens eine Leitung (11) mit einem von der Steuerung ansteuerbaren Steuerventil (6).
Backofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ausgleichsbehälter (7) zur Aufnahme des überschüssigen Arbeitsmittels vom Vorratsbehälter (2).
Backofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorratsbehälter (2) und dem Ausgleichsbehälter (7) ein Sicherheitsventil (9) angeordnet ist, das bei einem vorgebbaren Druck im Vorratsbehälter (2) öffnet zum Strömen des Arbeitsmittels aus dem Vorratsbehälter (2) in den Ausgleichsbehälter (7) zum Druckabbau.
Backofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (7) in einem thermisch isolierten Bereich des Backofens (1) angeordnet ist.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (2) flächig mit einem guten thermischen Kontakt zu dem Backraum (3) ausgeführt ist.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (2) ein Medium (2.1) enthält mit einer hohen Speicherkapazität für das Arbeitsmittel.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorptionsmittelbehälter (5) im Luftweg hinter einem Heizkörper (4) in einem Zustrom der warmen Luft in den Backraum (3) für Heizbetrieb angeordnet ist.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorptionsmittelbehälter (5) mehrteilig ausgeführt ist, wobei jeder der Teile (5.1, 5.2) über jeweils ein Steuerventil (6) mit dem Vorratsbehälter (2) verbunden ist.
Backofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile (5.1, 5.2) des Sorptionsmittelbehälters (5) im Kühlbetrieb gesteuert von der Steuerung über die Steuerventile (6) mit dem Vorratsbehälter (2) verbindbar sind.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der mindestens einen Dampfleitung (11) zwischen dem Vorratsbehälter (2) und dem Sorptionsmittelbehälter (5) angeordnete Steuerventil (6) bei einem Regenerationsbetrieb der Kühleinrichtung zum Ausdampfen des Arbeitsmittels aus dem Sorptionsmittelbehälter (5) in den Vorratsbehälter (2) geöffnet ist und nach dem Regenerationsbetrieb geschlossen ist.
Backofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der normale Heizbetrieb des Backofens (1) zum Regenerationsbetrieb der Kühleinrichtung bzw. des Sorptionsmittelbehälters (5) gehört.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der mindestens einen Dampfleitung (11) zwischen dem Vorratsbehälter (2) und dem Sorptionsmittelbehälter (5) angeordnete Steuerventil (6) bei einem Kühlbetrieb des Backofens (1) zum Verdampfen des Arbeitsmittels aus dem Vorratsbehälter (2) in den Sorptionsmittelbehälter (5) geöffnet ist und nach dem Kühlvorgang geschlossen ist.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Backofen (1) ein Heißluftbackofen ist.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel Wasser ist und das Sorptionsmittel (5.3) im Sorptionsmittelbehälter (5) ein Zeolith ist.
Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die mindestens eine Heizung (4) und/oder das Kühlmodul in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Zeit oder von einem Fernwirksignal aktiviert.
Verfahren zum Betrieb eines Backofens, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Backofen (1) in einem Kühlbetrieb betreibbar ist, in dem ein Sorptionsmittel (5.3) in einem Sorptionsmittelbehälter (5) ein Arbeitsmittel aus einem Vorratsbehälter (2) ansaugt, wodurch das Arbeitsmittel im Vorratsbehälter (2) verdampft und den Vorratsbehälter (2) abkühlt, wodurch einem an den Vorratsbehälter (2) angrenzenden Backraum (3) Wärme entzogen wird zur Kühlung von im Backraum (3) befindlichen Lebensmitteln.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Backofen (1) in einem Heizbetrieb betreibbar ist zur Zuführung von Wärme von einer Heizung (4) zu dem Backraum (3) zum Garen von Nahrungsmitteln.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Backofen (1) in einem Regenerationsbetrieb betreibbar ist zur Erhitzung des Sorptionsmittels (5.3) in dem Sorptionsmittelbehälter (5) zur Ausdampfung des Arbeitsmittels aus dem Sorptionsmittelbehälter (5) und zur Verflüssigung im Vorratsbehälter (2).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Nutzung des Heizbetriebs als Teil des Regenerationsbetrieb.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizbetrieb und/oder im Regenerationsbetrieb ein Sicherheitsventil (9) geöffnet wird, wenn ein Druck im Vorratsbehälter (2) einen vorgegebenen Wert erreicht und/oder übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, gekennzeichnet durch eine Aktivierung des Kühlbetriebs direkt im Anschluss an einen Heizbetrieb oder an einen Regenerationsbetrieb.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsarten des Backofens (1) zeitgesteuert oder ferngesteuert aktiviert werden.