DE69834705T2

DE69834705T2 - Elektrisches Strahlungsheizgerät

Info

Publication number: DE69834705T2
Application number: DE69834705T
Authority: DE
Inventors: Peter Ravenscroft Droitwich Wilkins; David Aubrey Droitwich Plumptre
Original assignee: Ceramaspeed Ltd
Current assignee: Ceramaspeed Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP4158129B2; EP0918448A2; ATE328459T1; JPH11242991A; GB2331688B; SG85644A1; US6188048B1; EP0918448A3; GB9822385D0; DE69834705D1; GB2331688A; ES2264568T3; EP0918448B1; US6067404A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Strahlungsheizvorrichtung, zum Beispiel von der Art, bei der ein oder mehrere elektrische Strahlungsheizelemente in Bezug zu (das heißt auf oder neben) einem Boden aus Wärmedämmmaterial und/oder Elektroisoliermaterial und/oder reflektierendem Material gelagert sind.
Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Heizvorrichtungen zur Verwendung bei Kochgeräten wie beispielsweise Grills oder Backöfen einschließlich Mikrowellenöfen einsetzbar. Sie kann jedoch auch bei Heizvorrichtungen für allgemeine Anwendungen wie die Heizung von Räumen und thermische Industrieverfahren eingesetzt werden.
Es ist allgemein bekannt, insbesondere in Kochgeräten Strahlungsheizvorrichtungen bereitzustellen, bei denen ein oder mehrere Heizelemente in Draht-, Band- oder Lampenform auf oder neben einem Boden aus Isoliermaterial und/oder reflektierendem Material gelagert sind, der sich in einem Gehäuse wie einer beispielsweise aus Metall bestehenden Untersatzschale befinden kann. Es ist insbesondere allgemein bekannt und vorteilhaft, als Boden verdichtetes mikroporöses Wärmedämm- und Elektroisolationsmaterial zu verwenden.
Damit solche Heizvorrichtungen auf sichere Weise zufriedenstellend betrieben werden können, ist es notwendig, einen manuellen Kontakt mit unter Strom stehenden Heizelementen darin zu verhindern. Darüber hinaus muss verhindert werden, dass Partikel wie beispielsweise von Nahrungsmitteln mit den Heizelementen und den in der Heizvorrichtung vorhandenen Isolier- und/oder reflektierenden Materialien in Kontakt kommen. Solche Partikel sowie Flüssigkeiten können beim Kochen in Richtung der Heizvorrichtung verspritzt werden, und es können auch Dämpfe in Richtung der Heizvorrichtung abgegeben werden.
Ein weiteres Problem, das insbesondere bei Heizvorrichtungen zur Verwendung in Backöfen und Grills anzutreffen ist, besteht darin, dass sich Feststoffe in der Heizvorrichtung, wie zum Beispiel Partikel des Isoliermaterials, lösen können und verhindert werden muss, dass diese in den Backofen oder Grill fallen und Lebensmittel, die darin verarbeitet werden, verunreinigen.
Die oben angeführten Probleme sind bisher dadurch gelöst worden, dass die Heizvorrichtung hinter einer Platte aus glaskeramischem Material betrieben wird. Derartiges glaskeramisches Material ist teuer und verringert auch die thermische Leistung der Heizvorrichtung.
Aus US-A-2 752 477 ist auch die Bereitstellung einer Grilleinheit in einem elektrischen Küchenherd bekannt, der zwischen dem Grillheizelement und der Grillpfanne eine Abschirmung aus Metall aufweist, so dass ein Bespritzen der Backofenwände mit sehr heißem Fett im Wesentlichen eliminiert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine elektrische Strahlungsheizvorrichtung bereitzustellen, die die oben genannten Probleme beseitigt oder zumindest entschärft, ohne eine Platte aus glaskeramischem Material zu verwenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Strahlungsheizvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Grundschicht und eine umlaufende Wand aus Wärmedämmmaterial, ein auf oder neben der Grundschicht gelagertes Heizelement und mindestens eine von dem Heizelement beabstandete Abdeckplatte aus Gewebematerial, wobei die mindestens eine Abdeckplatte über einer Außenfläche der umlaufenden Wand liegt und Glasfilamente, Keramikfilamente oder Metallfilamente umfasst.
Die Metallfilamente können in dem Gewebe in gewebter Form vorliegen.
Die Metallfilamente können eine hochtemperaturbeständige Legierung wie beispielsweise rostfreien Stahl umfassen.
Die Glas- oder Keramikfilamente können in dem Gewebe in gewebter, gestrickter oder Mattenform vorliegen.
Die Keramikfilamente können Alumosilikatmaterial, Alumoborosilikatmaterial oder Zirkondioxid umfassen.
Die Glasfilamente können unter E-Glas, C-Glas, R-Glas, S-Glas und Modifikationen davon ausgewählte Glasfasern umfassen.
Das Flächengewicht des Gewebes beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 1 kg/m² und liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 g/m².
Bei dem Wärmedämmmaterial kann es sich um mikroporöses Wärmedämmmaterial handeln. Das Wärmedämmmaterial kann sich in einem schalenartigen Untersatz befinden, der beispielsweise aus Metall besteht.
Die Heizvorrichtung kann ein oder mehrere Heizelemente in Draht-, Band- oder Lampenform enthalten.
Es kann ein mit Öffnungen versehenes Element bereitgestellt werden, das die mindestens eine Abdeckplatte aus dem Gewebe berührt oder neben dieser liegt. Das mit Öffnungen versehene Element kann zum Beispiel als Träger für die mindestens eine Abdeckplatte und/oder, wenn es aus elektrisch leitendem Material gebildet ist, als elektrische Abschirmung und/oder als Schutz für die Heizvorrichtung dienen. Das mit Öffnungen versehene Element kann eine Lochblech- oder eine Gitteranordnung aus Metall, Keramik oder einem anderen geeigneten feuerfesten Material umfassen.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist besonders für Kochgeräte wie beispielsweise Grills, Backöfen, insbesondere Mikrowellenöfen, Friteusen geeignet. Sie eignet sich jedoch auch für andere Anwendungen, wie beispielsweise für das Heizen von Räumen und für Vorgänge bei thermischen Industrieverfahren.
Die mindestens eine Platte aus dem Gewebe dient als effiziente Barriere für das Verspritzen von Feststoffen und Flüssigkeiten, das beispielsweise bei Kochvor gängen vorkommt. Sie verringert auch das Eindringen von Dämpfen in die Heizvorrichtung.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben, in denen:
1 eine Draufsicht auf eine elektrische Strahlungsheizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und
2 eine Querschnittsansicht der Heizvorrichtung aus 1 in teilweise auseinander gezogener Form ist.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. Eine elektrische Strahlungsheizvorrichtung 1 umfasst einen schalenartigen Untersatz 2 aus Metall, der mit einer Grundschicht 3 aus verdichtetem mikroporösem Wärmedämm- und Elektroisolationsmaterial versehen ist. Der schalenförmige Untersatz 2 ist wie in 1 gezeigt mit mehreren bogenförmigen vertieften Bereichen ausgebildet, die es dem Material der Grundschicht 3 ermöglichen, um die bogenförmigen Abschnitte herum einzugreifen und so dazu beizutragen, die Grundschicht in dem schalenartigen Untersatz zu befestigen.
Es wird ein an der Grundschicht 3 befestigtes Heizelement 4 bereitgestellt. Das Heizelement 4 umfasst wie gezeigt ein gewelltes Metallband, das hochkant auf der Grundschicht 3 angebracht und dadurch befestigt ist, dass es zum Teil in die Grundschicht 3 eingebettet ist. Fachleuten ist ein solches Heizelement allgemein bekannt. Das Heizelement 4 könnte stattdessen in Form von gewendeltem Draht oder gewendeltem Band oder in Lampenform oder einer beliebigen anderen Form vorliegen, die Fachleuten bekannt ist. Es kann auch mehr als eine Form des Heizelements in der Heizvorrichtung bereitgestellt werden.
Eine Anschlussleiste 5 für das Heizelement ist an der Heizvorrichtung angebracht und ermöglicht das Anschließen der Heizvorrichtung an eine für das Betreiben notwendige Spannungsversorgung.
Die Heizvorrichtung ist mit einer umlaufenden Wand 6 aus Wärmedämmmaterial ausgestattet. Diese Wand ist wie gezeigt in die Grundschicht 3 integriert. Sie kann jedoch, wie im Stand der Technik allgemein bekannt ist, auch als separates Element bereitgestellt werden.
Um einen Kontakt von Feststoffen mit internen Komponenten der Heizvorrichtung, wie beispielsweise dem Heizelement 4 und der Isolierung 3, zu verhindern und das Eintreten von Dämpfen beim Betreiben der Heizvorrichtung, zum Beispiel in einem Kochgerät, zu reduzieren, wird mindestens eine Platte 7 aus einem Gewebe, das Glas-, Keramik- oder Metallfilamente umfasst, in einem Abstand von dem Heizelement bereitgestellt. Wenn Metallfilamente eingesetzt werden, umfassen diese eine auf geeignete Weise hochtemperaturbeständige Legierung, wie beispielsweise einen rostfreien Stahl, und feine Drahtfilamente, die einen Durchmesser von bis zu 25 Mikrometer aufweisen können, werden zur Ausbildung des Gewebes miteinander verwoben.
Wenn Glas- oder Keramikfilamente eingesetzt werden, können diese in gewebter, gestrickter oder Mattenform das Gewebe bilden.
Die Keramikfilamente können Alumosilikatmaterialien umfassen, die beispielsweise von Carborundum Ltd. unter den Handelsnamen Fibertex und Fibersil angeboten werden.
Es kann ein Gewebe aus gewebten Alumoborosilikatfilamenten eingesetzt werden, das von 3M unter dem Handelsnamen Nextel angeboten wird.
Es kann auch ein Zirkondioxidgewebe in Betracht gezogen werden, das zum Beispiel von Zircar Products Inc. angeboten wird.
Die Glasfilamente können Fasern aus E-Glas, C-Glas, R-Glas oder S-Glas beziehungsweise Modifikationen davon umfassen. So kann zum Beispiel das Boroxid in E-Glas durch Magnesiumoxid ersetzt werden. Ein solches Glas ist im Handel unter dem Handelsnamen Advantex von der OCF Corporation erhältlich.
Das Flächengewicht der Gewebeplatte 7 sollte so gering wie möglich gehalten werden, damit ein optimaler thermischer Wirkungsgrad der Heizvorrichtung sichergestellt werden kann. Das Flächengewicht des Gewebes sollte im Allgemeinen weniger als 1 kg/m² betragen, wobei ein typisches Flächengewicht für Glas- und Keramikfilamente im Bereich von 50 bis 300 g/m², für Gewebe aus Metallfilamenten jedoch etwas höher liegt.
Die Platte oder Platten 7 sind zumindest teilweise lichtdurchlässig, damit sichtbare und Infrarotstrahlung von dem Heizelement 4 durch sie hindurch geleitet werden kann. Zusätzlich dazu ist es insbesondere im Fall von Geweben aus Metallfilamenten möglich, dass das Gewebe die Strahlung vom Heizelement absorbiert und wieder abgibt.
Die oder jede Platte 7 liegt über der Außenfläche 8 der umlaufenden Wand und deckt die Heizvorrichtung ab und ist auf geeignete Weise mithilfe von Kleber oder Krampen oder umgebogenen Laschen 9, die in den Untersatz 2 aus Metall integriert sein können, befestigt. Es sei angemerkt, dass die umgebogenen Laschen 9 in der teilweise auseinander gezogenen Ansicht in 2 in der Praxis die oder jede Platte 7 zwischen sich und die umlaufende Wand klemmen. Alternativ dazu können die Platte oder die Platten 7 an ihren Kanten mithilfe von Kleber oder anderen Mitteln an der Außenseite des Untersatzes 2 befestigt werden.
Somit befindet sich das Heizelement 4 in einem Abstand von der oder jeder Platte 7, und es gibt keinen Kontakt zwischen ihnen. Der Abstand eliminiert einen direkten Kontakt zwischen dem Heizelement 4 und der Platte oder den Platten 7, so dass die Wärmekapazität des Heizelements minimal gehalten und dieses in die Lage versetzt wird, so schnell wie möglich die volle Betriebstemperatur zu erreichen. Der Abstand schützt auch den Benutzer vor dem elektrischen Potential des Heizelements, besonders wenn die Platte oder die Platten aus Metallfilamenten bestehen.
Es wird optional eine mit Öffnungen versehene Platte 10 bereitgestellt, die über der einen oder den mehreren Platten 7 aus dem Gewebe liegt. Eine derartige mit Öffnungen versehene Platte kann mehr als einem Zweck dienen. Sie kann für die Platte oder Platten 7 aus dem Gewebe Halt und/oder Schutz bieten, so dass die Dicke der Platte oder Platten sowie das Risiko eines manuellen Kontakts mit internen Komponenten der Heizvorrichtung minimal gehalten werden kann. Die mit Öffnungen versehene Platte kann Perforationen 10A in einer Metall- oder Keramikplatte umfassen, oder die Platte kann in Form von Streckmetall 10B oder einer anderen geeigneten Gitterform vorliegen. Die Platte 10 könnte alternativ dazu ein beliebiges feuerfestes Material umfassen, das auf geeignete Weise mit Öffnungen versehen ist.
Bei Anwendungen der Heizvorrichtung beispielsweise in Mikrowellenöfen, bei denen aufgrund von elektromagnetischer Strahlung, die an anderer Stelle in dem Ofen erzeugt wird, eine elektrische Abschirmung der Heizvorrichtung notwendig ist, erfüllt die mit Öffnungen versehene Platte 10 aus Metall auch beziehungsweise alternativ dazu diese Abschirmfunktion.

Claims

Elektrische Strahlungsheizvorrichtung (1) mit einer Grundschicht (3) und einer umlaufenden Wand (6) aus Wärmedämmmaterial, einem auf oder neben der Grundschicht gelagerten Heizelement (4) und mindestens einer von dem Heizelement beabstandeten Abdeckplatte (7) aus Gewebematerial, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abdeckplatte (7) über einer Außenfläche der umlaufenden Wand liegt und Glasfilamente, Keramikfilamente oder Metallfilamente umfasst.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfilamente in dem Gewebe in gewebter Form vorliegen.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfilamente eine hochtemperaturbeständige Legierung umfassen.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung einen rostfreien Stahl umfasst.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glas- oder Keramikfilamente in dem Gewebe in gewebter, gestrickter oder Mattenform vorliegen.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikfilamente Alumosilikatmaterial, Alumoborosilikatmaterial oder Zirkondioxid umfassen.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfilamente unter E-Glas, C-Glas, R-Glas, S-Glas und Modifikationen davon ausgewählte Glasfasern umfassen.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Gewebes nicht mehr als 1 kg/m² beträgt.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Gewebes im Bereich von 50 bis 300 g/m² liegt.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmmaterial mikroporöses Wärmedämmmaterial umfasst.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wärmedämmmaterial in einem schalenartigen Untersatz (2) befindet.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der schalenartige Untersatz (2) Metall umfasst.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere Heizelemente (4) in Draht-, Band- oder Lampenform enthält.
Elektrische Strahlungsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Öffnungen versehenes Element (10, 10A, 10B) bereitgestellt wird, das die mindestens eine Abdeckplatte (7) aus dem Gewebe berührt oder neben dieser liegt.