EP0245401A1 - Heiz- und/oder kochvorrichtung mit einem wärmespeicherblock - Google Patents

Heiz- und/oder kochvorrichtung mit einem wärmespeicherblock

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EP0245401A1
EP0245401A1 EP86906810A EP86906810A EP0245401A1 EP 0245401 A1 EP0245401 A1 EP 0245401A1 EP 86906810 A EP86906810 A EP 86906810A EP 86906810 A EP86906810 A EP 86906810A EP 0245401 A1 EP0245401 A1 EP 0245401A1
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EP
European Patent Office
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heat
heating
cooking device
heat pipe
storage block
Prior art date
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Application number
EP86906810A
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English (en)
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Inventor
Erich Pöhlmann
Bernd Dr.-Ing. Stoy
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0245401A1 publication Critical patent/EP0245401A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a heating and / or cooking device with a heat storage block surrounded by thermal insulation, a heating element in the heat storage block, at least one heat consumer, such as, for example, embedded in the insulation.
  • a hotplate an oven, a heating radiator, cookware, and a heat transfer element starting from the heat storage block and guided through the insulation to the heat consumer, the heat transfer performance of the heat transfer element being controllable by means of a control member.
  • the known heating and / or cooking device before. who goes out of the invention (DE-AS 11 41 063) is an electrically heated heat storage cooker, thus has a heating coil or the like as an electrical heating element, which is used for heating the heat storage block, preferably with the help of cheaper night electricity.
  • the heat transport element is a vertically displaceably guided tube or a corresponding bolt made of a good heat-conducting material, in particular of copper.
  • the heat transformer port performance of the heat transport element is controlled here that the effective heat transfer area between the heat transfer member and réellever ⁇ consumers or of a corresponding heat transfer version is changed on hillsverbrauc.
  • the heat transfer socket together with the associated end of the heat transport element form the control element. This is associated with a mechanical control device in the form of a vertically effective displacement drive for the heat transfer element.
  • the heat transport elements are designed as essentially solid rods made of copper, but as a control element they have a valve section arranged in an insulating rotating socket. By rotating the valve section, the effective heat transfer area between the individual parts of the heat transport element can be changed continuously from 0% to 100%.
  • a rotary knob is provided as a control device.
  • a heat pipe is connected on the one hand to a solar collector for heat absorption, and on the other hand is inserted as a heating element in the heat storage block.
  • Another heat pipe leads out of the heat storage block to a heat consumer here in the form of a hotplate.
  • the heat transport capacity of the heat pipe can be controlled by lifting and tilting the entire heating and / or cooking device or by setting different inclinations of the heat pipe.
  • This control technology takes into account the fact that a heat pipe is a pipe closed at both ends of a suitable material, which is filled to a small extent with a liquid refrigerant.
  • heat pipe If the heat pipe is arranged with a certain minimum inclination, heat can be transported from its lower end to its higher end by the medium being cold; begins to evaporate at the lower, warm end, the resulting steam rises and condenses at the upper, cooler end, giving off heat. The condensate runs back to the lower end of the heat pipe - a heat transport circuit is created. A heat transport in the opposite direction, that is from the upper to the lower end of the heat pipe is not possible, so the heat pipe acts thermally as a check valve.
  • the invention is based on the object of improving the known heating and / or cooking device with temperature-controllable heat consumers in a universal manner with regard to the efficiency and to simplify the controllability.
  • the heating and / or cooking device according to the invention in which the previously demonstrated task is solved, is characterized in that the heat transfer element is a heat pipe, that the heat pipe from the heat storage block to the heat consumer increases, preferably substantially vertically is and that the steam / liquid flow in the heat pipe is controllable by means of the control member.
  • the heat transfer element is a heat pipe, that the heat pipe from the heat storage block to the heat consumer increases, preferably substantially vertically is and that the steam / liquid flow in the heat pipe is controllable by means of the control member.
  • a heat pipe is used according to the invention.
  • FIG. 1 schematically and in section an exemplary embodiment of a heating and / or cooking device according to the invention
  • FIG. 2 in an enlarged view, schematically a heat pipe with a control valve for the heating and / or cooking device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 in Fig. 2 corresponding representation another embodiment of a heat pipe with control valve and 4 in a representation corresponding to FIG. 1, a further exemplary embodiment of a heating and / or cooking device,
  • Fig. 5 in an enlarged view, very schematically, the lower region of a heat pipe of a preferred embodiment
  • FIG. 6 shows a third embodiment of a heating and / or cooking device in FIG. 1 similar representation.
  • FIG. 1 shows that the preferred embodiment of a cooking device shown here has two heat consumers 5 in the form of hot plates, both of which are embedded in the insulation 1.
  • hot plates instead of hot plates as heat consumers 5 there is of course also an oven, but possibly also a separate one Cookware, i.e. an element that unites a hotplate and dishes, is questionable.
  • the heating and / or cooking device according to the invention could also have a heating radiator or the like as a heat consumer.
  • a heat transport element 6 extends from the heat storage block 2 and is guided through the insulation to the heat consumer 5. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, this heat transport element 6 is guided entirely in the heat storage block 2 and in the insulation 1 because of the embedding of the heat consumer 5 in the insulation 1.
  • the ' heat transport performance of the heat transport element 6 can be controlled by means of a control member 7 which is mechanically embodied in the exemplary embodiment shown here.
  • FIG. 1 and 2 show in principle normal heat pipes 6 as heat transfer elements, ie heat pipes 6 in which the steam / liquid flow takes place in opposite directions in a room, FIG. 3 shows a further preferred embodiment.
  • the heat pipe 6 is of two-channel design, namely has a flow channel 8 which only allows a steam flow upwards and a return channel 9 which is essentially parallel to this and only allows a liquid flow downwards.
  • a circuit is also realized in a mechanical sense, which further increases the efficiency of the overall arrangement and improves controllability.
  • the implementation of only a steam flow in the flow channel 8 and a liquid flow in the return flow channel 9 can be achieved by means of corresponding check valves 10, 11, baffles, filters or the like.
  • 3 shows that the two-channel heat pipe 6 has in the lower part a deep-lying collecting area 12 for the liquid, that is to say the liquid refrigerant, and then an ascending area 13 for the steam.
  • control element 7 is arranged in the flow channel 8 and here also only in the flow channel 8. This takes into account the fact that, because of the directional flow in the flow channel 8 and return channel 9, it is sufficient to control the steam flow in the flow channel 8.
  • the distribution of the steam flow upwards onto the flow channel 8 and the liquid flow downwards onto the return channel 9 is not realized by check valves or the like, but only by the fact that on the one hand the highest point of the heat pipe 6 is provided above the Yorlaufkanals 8 and the heat pipe 6 is immediately descending from there to the return duct 9 and that on the other hand the flow cross section of the remind ⁇ return duct 9 is particularly small.
  • the flow cross section of the return channel 9 is small in a capillary manner, namely the diameter of the return channel 9 is approximately 3 mm.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of the invention when the heat pipe 6 is divided into the feed channel 8 and the return channel only just below the insulation 1. This is also shown in Fig. 5 again in a somewhat enlarged representation.
  • the lower end of the heat pipe 6 shown in Fig. 5 has a diameter of about 25 to 40 mm, preferably of about 30 mm in the illustrated embodiment, the outgoing flow channel 8 has a diameter of about 10 mm.
  • All parts of the heat pipe 6 are made of copper, a filling of about 15 p of water is in the embodiment shown here inside the heat pipe 6.
  • Fig. 4 also shows a preferred embodiment of the invention as here the control member 7 is not arranged in the flow channel 8, but in the return channel.
  • the control member 7 can be made as small and therefore as cheap as possible. Otherwise, this construction has the advantage that when the heat storage block 2 is hot, none or only very little heat is emitted via the heat consumers 5 Liquid collects in the head region of the heat pipe 6, that is to say at the coldest point, and is prevented by the control element 7 from running back downward in the return duct 9.
  • the heat pipe 6 is only exposed to a low internal pressure in this state, and the high internal pressure in the heat pipe 6, which only occurs due to the evaporation of the liquid, only occurs in actual operation, that is to say when heat is emitted via the heat consumers 5.
  • control member 7 directly under the heat consumer 5, preference /
  • the insulation 1 is in turn surrounded by a housing 14 made of sheet metal or the like
  • the insulation 1 is designed as integral insulation, that is to say on the outside it is so resistant that it does not have an additional housing requirement.
  • FIG. 1 shows a funnel-shaped widening of the end of the heat pipe 6 facing and associated with the heat consumer 5, so that here, as it were, the end of the heat pipe 6 itself represents the heat consumer 5, here the hotplate. Either the funnel-shaped widened end of the heat pipe 6 itself is resistant to impacts and loads, or it is provided with an appropriate, robust protective cover.
  • the heat pipe 6 consists of copper. Studies have shown that copper can be soldered to aluminum and aluminum can also be easily attached to cast iron.
  • FIG. 6 initially shows a particular embodiment of a heat consumer 5, namely a heat consumer 5 designed in the form of cookware with an integrated saucepan. It is essential here that the heat consumer 5 as of the heat storage block 2 with the insulation 1 is designed separately and is connected via the heat pipe 6 to the heat storage block 2.
  • the heat pipe 6 is provided with an integrated insulation 17 in order to prevent heat losses on the piece between the insulation 1 and the heat dissipation. lo
  • the heat consumer 5 itself is also provided with insulation 18. 6 shows a particularly preferred exemplary embodiment in that the heat storage block 2 together with insulation 1 has an opening 19 for inserting the heat pipe 6 and the heat pipe 6 can optionally be inserted into this opening 19. Similarly, in the exemplary embodiment shown, the heat consumer 5 designed here as cookware also has an opening 20 for inserting the associated end 'of the heat pipe 6. Ultimately, the heating and / or cooking device " shown here " can be partially dismantled.
  • a complete control circuit can be implemented here by means of a temperature sensor in the heat consumer 5, so that the heat consumer 5 is always kept at the same temperature by controlling the heat transport capacity of the heat pipe 6.
  • a time switch known per se
  • a special time-dependent characteristic curve for the temperature of the heat consumer 5 can be realized, for example in order to heat up very quickly to a very high temperature and then to reduce the temperature for further cooking for a certain time.
  • an electrical or electronic control device 22 can also be achieved in connection with.
  • a temperature sensor in the heat storage block 2 a drop in the temperature in the heat storage block 2 below a certain lower limit takes into account.

Description

Heiz- und/oder Kochvorrichtung mit einem Wärmespeicherblock
Die Erfindung betrifft eine Heiz- und/oder Kochvorrichtung mit einem von einer thermischen Isolierung umgebenen Wärmespeicherblock, einem Heizelement in dem Wärmespeicherblock, mindestens einem ggf. in die Isolierung einge¬ betteten Wärmeverbraucher wie z. B. einer Kochplatte, einem Backofen, einem Heizradiator, einem Kochgeschirr, und einem vom Wärmespeicherblock ausgehende und durch die Isolierung zum Wärmeverbraucher geführten Wärmetransportelement wobei die Wärmetransportleistung des Wärmetransportelementes mittels eines Steuerorgans steuerbar ist.
Die bekannte Heiz- und/oder Kochvorrichtung, vor. der die Erfindung ausgeht (DE-AS 11 41 063) ist ein elektrisch beheizter Wärmespeicherherd, weist also eine Heizwendel od. dgl. als elektrisches Heizelement auf, das zur Aufheizung des Wärmespeicherblocks vorzugsweise mit Hilfe von verbilligtem Nachtstrom dient. Bei dieser Heiz- und/oder Kochvorrichtung ist das Wärmetransportelemen ein vertikal verschiebbar geführtes Rohr bzw. ein entsprechender Bolzen aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus Kupfer.'Die Wärmetrans¬ portleistung des Wärmetransportelements wird hier dadurch gesteuert, daß die wirksame Wärmeübertragungsfläche zwischen Wärmetransportelement und Wärmever¬ braucher bzw. einer entsprechenden Wärmeübertragungsfassung am Wärmeverbrauc verändert wird. Die Wärmeübertragungsfassung gemeinsam mitdem zugeordneten Ende des Wärmetransportelements bilden hierbei das Steuerorgan. Diesem ist eine mechanische Steuereinrichtung in Form eines vertikal wirksamen Verschie beantriebs für das Wärmetransportelement zugeordnet.
Ähnlich wie die zuvor erläuterte bekannte Heiz- und/oder Kochvorrichtung ar¬ beitet auch eine andere Heiz- und/oder Kochvorrichtung (DE-PS 294328). Dort sind die Wärmetransportelemente als im wesentlichen massive Stäbe aus Kupfer ausgeführt, weisen aber als Steuerorgan einen in einer isolierenden Dreh¬ fassung angeordneten Ventilabschnitt auf. Durch Drehung des Ventilabschnitts kann die wirksame Wärmeübertragungsfläche zwischen den einzelnen Teilen des Wärmetransportselements stufenlos von 0 % auf 100 % verändert werden. Hier ist ein Drehknopf als Steuereinrichtung vorgesehen. Schließlich ist es seit jüngerer Zeit bekannt, als Wärmetransportelemente bei Heiz- und/oder Kochvorrichtungen mit Wärmespeicherblöcken sogenannte Wärmerohre zu verwenden (DE-PS 3226782). Bei einer solchen bekannten Heiz- und/oder Kochvorrichtung ist ein Wärmerohr einerseits mit einem Solarkollek¬ tor zur Wärmeaufnahme verbunden, andererseits als Heizelement in den Wärme¬ speicherblock eingeführt. Ein weiteres Wärmerohr führt aus dem Wärmespeicher¬ block heraus zu einem Wärmeverbraucher hier in Form einer Kochplatte. Durch Anheben und Neigen der gesamten Heiz- und/oder Kochvorrichtuπg bzw. durch Einstellung unterschiedlicher Neigungen des Wärmerohrs läßt sich die Wärme¬ transportleistung des Wärmerohrs steuern. Diese Steuerungstechnik trägt der Tatsache Rechnung, daß es sich bei einem Wärmerohr um ein an beiden Enden ge schlossenes Rohr aus geeignetem Material handelt, das zu einem klei'nen Teil mit einem flüssigen Kältemittel gefüllt ist. Wird das Wärmerohr mit einer bestimmten Mindestneigung angeordnet, so kann von seinem unteren Ende zu seinem höherliegenden Ende Wärme dadurch transportiert werden, daß das Kälte mittel; am unteren, warmen Ende zu verdampfen beginnt, der entstehende Dampf aufsteigt und am oberen, kühleren Ende unter Wärmeabgabe kondensiert. Das Kondensat läuft wieder an das untere Ende des Wärmerohrs zurück, - ein Wärme transportkreislauf entsteht. Ein Wärmetransport in der umgekehrten Richtung, also vom oberen zum unteren Ende des Wärmerohrs ist nicht möglich, das Wärme rohr wirkt also wärmetechnisch als Rückschlagventil.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte Heiz- und/oder KochVorrichtung mit in der Temperatur steuerbaren Wärmebrauchern in univer¬ seller Weise hinsichtlich des Wirkungsgrads zu verbessern und hinsichtlich der Steuerbarkeit zu vereinfachen.
Die erfindungsgemäße Heiz- und/oder Kochvorrichtung, bei der die zuvor aufge zeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetranspor element ein Wärmerohr ist, daß das Wärmerohr vom Wärmespeicherblock zum Wärm verbraucher hin ansteigend, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht, geführt ist und daß mittels des Steuerorgans die Dampf-/Flüssigkeitsströmung im Wärmerohr steuerbar ist. Anstelle des aus dem Stand der Technik bekannten, als Kupferrohr oder Kupferstab ausgeführten Wärmetransportelements, dessen Wirkungsgrad durchaus nicht optimal ist und das überdies den Nachteil hat, in beiden Richtungen einen Wärmetransport zu erlauben, wird erfindungsgemäß ein Wärmerohr eingesetzt. Um dieses Uärmerohr im Rahmen einer Heiz- und/oder Kochvorrichtung der in Rede stehenden Art sinnvoll einsetzen zu können, wird ferner erfindungsgemäß von der bislang bekannten Steuerungsmöglichkeit durch Änderung der Neigung des Wärmerohrs abgegangen. Eine solche Veränderung der Neigung des Wärmerohrs wäre im Wärmespeicherblock bzw. in der Isolierung nur schwer zu realisieren. Erfindungsgemäß ist aber erkannt worden, daß eine Steuerbarkeit der Wärmetransportleistung des Wärmerohrs dadurch möglich ist, daß mittels des Steuerorgans die Dampf-/Flüssigkeitsströmung im Wärmerohr beeinflußt wird. Mit dieser Maßnahme ist es gelungen, ein Wärmerohr als Wärm transportelement für den vorgesehenen Anwendungsfall anzupassen. Damit ist gleichzeitig der hohe Wirkungsgrad des Wärmerohrs genutzt und auch dessen Eigenschaft eines wärmetechnischen Rückschlagventils.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die zuvor grundsätzlich erläu¬ terte Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden. Diese Möglich¬ keiten werden in Verbindung mit der nachfolgenden Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 schematisch und im Schnitt einJusführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Heiz- und/oder Kochvorrichtung,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, schematisch ein Wärmerohr mit Steuer¬ ventil für die Heiz- und/oder Kochvorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 in Fig. 2 entsprechender Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispie eines Wärmerohrs mit Steuerventil und Fig.4 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heiz- und/oder Kochvorrichtung,
Fig. 5 in vergrößerter Darstellung, sehr schematisch, den unteren Bereich eines Wärmerohrs eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und
Fig.6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Heiz- und/oder Kochvorrichtung in Fig. 1 ähnlicher Darstellung.
die Heiz- und/oder Kochvorrichtung weist zunächst einen von einer thermischen Isolierung 1 umgebenen Wärmespeicherblock 2 auf. Als Speichermedium für den Wärmespeicherblock 2 kommen entsprechende Flüssigkeiten, Salze mit geeignetem Schmelzpunkt usw. ebenso in Frage, wie als Wärmespeichermedien bekannte Fest¬ stoffe, also Keramiken,Speichersteine, Aluminium, Gußeisen od. dgl. In den dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen handelt es sich beim Speicher¬ medium um Salzmischungen'mit geeignetem Schmelzpunkt. Als thermische Isolie¬ rung 1 kommen alle Arten üblicher Isolierstoffe in Frage, die natürlich die bei einer Kochvorrichtung erheblichen Temperaturen im Wärmespeicherblock aus¬ halten müssen. Die Heiz- und/oder Kochvorrichtung weist ferner ein Heizele¬ ment 3 in dem Wärmespeicherblock 2 auf. Bei diesem Heizelement 3 kann es sich um eine elektrische Heizwendel od. dgl. handeln, in den dargestellten bevor¬ zugten Ausführungsbeispielen handelt es sich jedoch um das obere Ende eines Wärmerohrs, das im übrigen mit einer Absorber- und Kollektorfläche 4 eines Solarkollektors verbunden ist. Dies ist für sich bekannt, so daß insoweit auf die Veröffentlichungen im Stand -der Technik (DE-PS 3226782) verwiesen werden darf.
Fig. 1 zeigt, daß die hier dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer Koch¬ vorrichtung zwei Wärmeverbraucher 5 in Form von Kochplatten aufweist, die bei¬ de in die Isolierung 1 eingebettet sind. Anstelle von Kochplatten als Wärme¬ verbraucher 5 kommt natürlich auch ein Backofen, ggf. aber auch ein separates Kochgeschirr, also eine Kochplatte und Geschirr vereinigendes Element, in Frage. Als Heizvorrichtung ausgeführt könnte die erfindungsgemäße Heiz- und/o Kochvorrichtung als Wärmeverbraucher auch einen Heizradiator od. dgl. aufweis Auch hierzu kann auf den in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung ge¬ nannten Stand der Technik verwiesen werden.
Vom Wärmespeicherblock 2 geht ein Wärmetransportelement 6 aus, das durch die Isolierung zum Wärmeverbraucher 5 geführt ist. Im in Fig. 1 dargestellten Aus führungsbeispiel ist dieses Wärmetransportelement 6 wegen der Einbettung des Wärmeverbrauchers 5 in die Isolierung 1 selbst gänzlich im Wärmespeicher¬ block 2 und in der Isolierung 1 geführt. Die 'Wärmetransportleistung des Wärme transportelements 6 ist mittels eines Steuerorgans 7 steuerbar, das im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mechanisch ausgeführt ist.
Wesentlich ist nun, daß das Wärmetransportelement 6 ein. Wärmerohr ist, wohin¬ gegen im Stand der Technik das Wärmetransportelement 6 ein Kupferrohr oder Kupferstab war. Ein Wärmerohr hat einen erheblich besseren Wirkungsgrad hin¬ sichtlich der Wärmetransportleistung als ein Kupferstab und hat im übrigen den Vorzug, wärmetechnisch als Rückschlagventil zu wirken, nämlich nur einen Wärmetransport von unten nach oben zu erlauben. Das hat zur Folge, daß bei d erfindungsgemäßen Heiz- und/oder Kochvorrichtung das Wärmerohr 6 vom Wärme¬ speicherblock 2 zum Wärmeverbraucher 5 hin ansteigend, vorzugsweise und im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht geführt ist. Dami ist die optimale Wärmetransportleistung des Wärmerohrs 6 gewährleistet. Mitt des Steuerorgans 7 ist nun die Dampf-/Fiüssigkeitsströmung im Wärmerohr 6 steuerbar, dadurch wird dann ohne eine Änderung der Neigung des Wärmerohrs 6 auch die Wärmetransportleistung des Wärmerohrs 6 gesteuert.
Während die Fig. 1 und 2 im Grundsatz normale Wärmerohre 6 als Wärmetranspor ele ente zeigen, also Wärmerohre 6, bei denen die Dampf-/Flüssigkeitsströmun in einem Raum gegenläufig erfolgt, zeigt Fig. 3 ein weiter bevorzugtes Aus- i
führungsbeispiel, bei dem das Wärmerohr 6 zweikanalig ausgeführt ist, näm¬ lich einen lediglich eine Dampfströmung nach oben erlaubenden Vorlaufkanal 8 und einen dazu im wesentlichen parallelen, lediglich eine Flüssigkeitsströmung nach unten erlaubenden Rücklaufkanal 9 aufweist. Mit dieser Konstruktion wird ein Kreislauf auch im mechanischen Sinne verwirklicht, was den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung weiter erhöht und die Steuerbarkeit verbessert. Die Realisierung lediglich einer Dampfströmung im Vorlaufkanal 8 und einer Flüssigkeitsströmung im Rück1aufkanal 9 kann durch entsprechende Rückschlag¬ ventile 10, 11, Ableitbleche, Filter od. dgl. verwirklicht werden. Im übri¬ gen zeigt Fig.3, daß das zweikanalig ausgeführte Wärmerohr 6 im unteren Teil einen tiefliegenden Sammelbereich 12 für die Flüssigkeit, also das flüssige Kältemittel, und daran anschließend einen Aufstiegsbereich 13 für den Dampf aufweist. Wichtig ist ferner, daß im oberen Bereich des zweikanalig ausgeführten Wärmerohrs 6 der höchste Punkt oberhalb des Vorlaufkanals 8 zu finden ist und daß das Wärmerohr 6 von dort aus sogleich zum Rücklaufkanal 9 hin abfällt. Schließlich ist von Bedeutung, daß im hier dargestellten Aus- führungsbeisp'iel das Steuerorgan 7 im Vorlaufkanal 8 und hier auch nur im Vorlaufkaπal 8 angeordnet ist. Das trägt der Tatsache Rechnung, daß es wegen der richtungsgebundenen Strömung im Vorlaufkanal 8 und Rücklaufkanal 9 aus¬ reicht, die Dampfströmung im Vorlaufkanal 8 zu steuern.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Verteilung der Dampfströmung nach oben auf den Vorlaufkanal 8 und der Flüssigkeitsströmung nach unten auf den Rücklaufkanal 9 nicht durch Rück¬ schlagventile od. dgl. verwirklicht, sondern lediglich dadurch, daß einer¬ seits der höchste Punkt des Wärmerohrs 6 oberhalb des Yorlaufkanals 8 vorge¬ sehen ist und das Wärmerohr 6 von dort aus sogleich zum Rücklaufkanal 9 hin abfallend geführt ist und daß andererseits der Strömungsquerschnitt des Rück¬ laufkanals 9 besonders klein ist. Genau gesagt ist im dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiel der Strömungsquerschnitt des Rücklaufkanals 9 kapillarartig klein, beträgt nämlich der Durchmesser des Rücklaufkanals 9 etwa 3 mm. Be- ?
findet sich im Rücklaufkanal 9 rücklaufende Flüssigkeit, was praktisch immer der Fall sein wird, so ist der Rücklaufkanal 9 effektiv für eine DampfStrömun nach oben blockiert. Die geschickte Führung des Wärmerohrs 6 über den höchste Punkt oberhalb des Vorlaufkanals 8 führt demgegenüber dazu, daß Flüssigkeit stets in den Rücklaufkanal 9 hinabläuft.
Fig.4 zeigt im übrigen noch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindun als hier die Aufteilung des Wärmerohrs 6 in Vorlaufkanal 8 und Rücklaufkanal erst knapp unterhalb der Isolierung 1 erfolgt. Das zeigt auch Fig.5 nochmals in etwas vergrößerter Darstellung. Das in Fig. 5 gezeigte untere Ende des Wärmerohrs 6 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von ca. 25 bis 40 mm, vorzugsweise von ca. 30 mm, der nach oben abgehende Vorlauf kanal 8 hat einen Durchmesser von ca. 10 mm. Alle Teile des Wärmerohrs 6 be¬ stehen aus Kupfer, eine Füllung .von ca. 15 p Wasser befindet sich im hier dar gestellten Ausführungsbeispiel im Inneren des Wärmerohrs 6.
Fig.4 zeigt ferner noch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung als hier das Steuerorgan 7 nicht im Vorlaufkanal 8, sondern im Rücklaufkanal angeordnet ist. Dadurch kann bei der hier dargestellten Ausführungsform das Steuerorgan 7 so klein und damit so billig wie irgend denkbar ausgeführt werd Im übrigen hat diese Konstruktion den Vorteil, daß bei heißem Wärmespeicher¬ block 2 aber keiner oder nur sehr geringer Wärmeabgabe über die Wärmeverbrau¬ cher 5 alle Flüssigkeit sich im Kopfbereich des Wärmerohrs 6, also an der kältesten Stelle sammelt und vom Steuerorgan 7 daran gehindert wird, im Rück¬ laufkanal 9 nach unten zurückzulaufen. Dadurch ist das Wärmerohr 6 in diesem Zustand nur einem geringen Innendruck ausgesetzt, der durch die Verdampfung der Flüssigkeit erst auftretende hohe Innendruck im Wärmerohr 6 tritt nur im tatsächlichen Betrieb, also bei Wärmeabgabe über die Wärmeverbraucher 5 auf.
Die Fig. 1 bis 6 machen im Zusammenhang deutlich, daß nach bevorzugter Lehre der Erfindung das Steuerorgan 7 direkt unter dem Wärmeverbraucher 5, Vorzugs /
weise noch in der Isolierung 1, angeordnet ist. Das trägt der Tatsache Rechnun daß eine Anordnung des Steuerorgans 7 im Wärmespeicherblock 2 unter Umständen eine Leck-Wärmeströmung am Steuerorgan 7 vorbei zur Folge hätte.
Während in Fig. 1 die Isolierung 1 ihrerseits noch von einem aus Blech od. dgl bestehenden Gehäuse 14 umgeben ist, ist in Fig. 4 die Isolierung 1 als Inte¬ gralisolierung ausgeführt, also auf der Außenseite so widerstandsfähig, daß es eines zusätzlichen Gehäuses nicht bedarf.
Die Fig.2 und 3 zeigen in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen, daß das dem Wärmeverbraucher 5 zugewandte Ende des Wärmerohrs 6 in einer Schleife geführt ist. Die Führung des Wärmerohrs 6 in einer Schleife 15 hat eine besser Wärmeverteilung im Wärmeverbraucher 5 zur Folge. Die Ausgestaltung der Schleife 15 am Ende des Wärmerohrs 6 kann im übrigen sogar so erfolgen, daß sich eine Art Heizspirale ergibt, wie sie bei bekannten elektrisch beheizten Kochpla-tten für*ein besonders schnelles Aufheizen bekannt ist. Als Alternative zeigt Fig. 1 eine trichterförmige Aufweituπg des dem Wärmeverbraucher 5 zuge¬ wandten und zugeordneten Endes des Wärmerohrs 6, so daß hier gewissermaßen das Wärmerohr 6 selbst mit seinem Ende den Wärmeverbraucher 5, hier also die Kochplatte, darstellt. Dabei ist entweder das trichterförmig aufgeweitete Ende des Wärmerohrs 6 selbst gegen Schläge und Belastungen widerstandsfähig oder es ist mit einer entsprechenden widerstandsfähigen Schutzabdeckung ver¬ sehen.
Wie die Fig.2 bis ferner zeigen, ist'es hinsichtlich des Wirkungsgrades be¬ sonders zweckmäßig, daß das dem Wärmeverbraucher 5 zugewandte und zugeordnete Ende des Wärmerohres 6 in eine den Wärmeverbraucher 5 selbst darstellende Platte 16 integriert ist. In den in den Fig.2 bis 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen ist diese Platte 16 aus Aluminium hergestellt und das Ende des Wärmerohrs 6 ist in diese Platte 16 eingegossen. Im übrigen sind in zweckmäßiger Weise auch andere Mittel, beispielsweise Wärmeüberleitbleche- 3
od. dgl. zurVerbesserung des Wärmeübergangs vom Wärmerohr 6 auf den Wärme¬ verbraucher 5 vorzusehen.
Zuvor ist erläutert worden, daß das Wärmerohr 6 nach bevorzugter Lehre der Erfindung aus Kupfer besteht. Untersuchungen haben ergeben, daß man Kupfer durchaus mit Aluminium verlöten und auch Aluminium ohne weiteres auf Gu߬ eisen befestigen kann.
Rg.5 zeigt noch eine Besonderheit der Erfindung im unteren Bereich des Wärm roiirs 6, da dort eine ein Rücklaufen von Flüssigkeit begünstigende Spirale 6a an der Innenwandung angeordnet ist. Damit ergibt sich eine Rücklaufhilfe für die Flüssigkeit, die natürlich auch auf andere Arten noch geschaffen werden kann.
Fig. 4 zeigt im übrigen noch, daß das Wärmerohr 6 im im Wärmespeicherblock 2 befindlichen Bereich mit einem großflächigen Wärmeaufnahmeblech 6b verbunden ist. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wärmeaufnahmeblech 6b als im Wärmespeicherblock 2 schräg angeordnete Aluminiumplatte mit einem Durc messer von ca. 10 mm, gelocht, ausgeführt. Angedeutet ist, daß das Wärmeauf¬ nahmeblech 6b an einem Ende unmittelbar mit einem den Wärmespeicherblock 2 speisenden 'Wärmerohr od. dgl. verbunden sein kann.
Das in Fig.6 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Heiz- und/oder Kochvorrichtung zeigt zunächst ein besonderes Ausführungsbeisp eines Wärmeverbrauchers 5, nämlich einen in Form eines Kochgeschirrs mit int griertem Kochtopf ausgeführtem Wärmeverbraucher 5. Wesentlich ist hier nun, daß der Wärmeverbraucher 5 als von dem Wärmespeicherblock 2 mit der Isolie¬ rung 1 getrennt ausgebildete Einheit ausgeführt und über das Wärmerohr 6 mit dem Wärmespeicherblόck 2 verbunden ist. Im hier dargestellten Ausführungsbei spiel ist dazu das Wärmerohr 6 mit einer integrierten Isolierung 17 versehen, um Wärmeverluste auf dem Stück zwischen der Isolierung l.und dem Wärmever- lo
braucher 5 zu vermeiden. Der Wärmeverbraucher 5 selbst ist ebenfalls mit einer Isolierung 18 versehen. Im übrigen zeigt Fig. 6 insoweit ein beson¬ ders bevorzugtes Ausführungsbeispiel als der Wärmespeicherblock 2 samt Iso¬ lierung 1 eine Öffnung 19 zum Einstecken des Wärmerohrs 6 aufweist und das Wärmerohr 6 wahlweise in diese Öffnung 19 einsteckbar ist. In ähnlicher Weise weist im dargestellten Ausführungsbeispiel auch der hier als Kochgeschirr aus¬ geführte Wärmeverbraucher 5 eine Öffnung 20 zum Einstecken des zugeordneten Endes 'des Wärmerohrs 6 auf. Letztlich ist also die hier dargestellte Heiz- und/oder Kochvorrichtung"zum Teil zerlegbar.
Zuvor ist ganz generell nur von ei/iem Steuerorgan 7 für die Wärmetransport¬ leistung des Wärmerohrs 6 die Rede gewesen. Wie dieses Steuerorgan 7 im ein¬ zelnen auszugestalten ist, wird sich für einen Fachmann aus der einschlägigen Fachliteratur ermitteln lassen. Im hier dargestellten und bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispiel ist jedenfalls das Steuerorgan 7 als Ventil, und zwar nach be¬ vorzugter Lehre der Erfindung als Stellventil, ausgeführt. Grundsätzlich könnt das Ventil auch als Auf-/Zu-Ventil ausgeführt sein, das bedarf aber besonderer später noch zu erläuternder steuerungstechnischer Maßnahmen, um dann eine steuerbare Wärmetransportleistung des Wärmerohrs 6 zu verwirklichen. Beispiele für hier einsetzbare Ventile finden sich in der Fachliteratur für Kältema¬ schinen (Lueger "Lexikon der Technik", Band 16 "Lexikon der Verfahrenstechnik" DVA Stuttgart 1970, Seite 398 f).
Grundsätzlich kann ein als Steuerorgan dienendes Stellventil 7 hahnartig aus¬ geführt sein, was besonders gut u einem Drehknopf als Betätigungselement korrespondiert. Möglicherweise ist es für ein Wärmerohr 6 als Wärmetransport¬ element aber besonders zweckmäßig, dieses mit einem im Durchflußquerschnitt einstellbaren Ventilabschnitt 21 zu versehen. Beispielsweise kann, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, die Wandung des Wärmerohrs 6 im Ventilabschnitt 21 aus elastischem Material bestehen, so daß die Steuerung der Wärmetransportieistung des Wärmerohrs 6 durch beispielsweise ringförmiges Zusammenquetschen der Wan¬ dung im Ventilabschnitt 21 erfolgen kann. //
In den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Steuerung des Steuerorgans 7 bzw. Stellventils 7 mechanisch, nämlich mittels eines Drehknopfs od. dgl. Schon damit ist es möglich, bei entsprechender Aus¬ gestaltung des Steuerorgans 7 bzw. Stellventils 7 eine spezielle Kennlinie hinsichtlich des Steuerverhaltens zu verwirklichen. Beispielsweise kann nach einem anfänglich schnellen Aufheizen mit hoher Wärmetransportleistung zum Weiterkσchen die Wärmetransportleistung zurückgenommen werden. Besonders zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung 22 für das Steuerorgan 7 vorzusehen, wie das Fig. 5 zeigt. Selbstverständlich muß das Steuerorgan 7 bzw. Stellventil 7 dann entsprechen steuerbar sein, beispielsweise kann es sich um ein elektromagnetisches oder elektromechanisches oder auch ein elektropneu atisches Steuerorgan 7 handeln. Wesentlich ist, daß eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung 22 eine Vielzahl von steuerungstechnischen Möglichkeiten bietet. So kann hier beispielsweise mittels eines Temperatursensors im Wärmeverbraucher 5 eine vollständige Regelschaltung realisiert werden, so daß durch die Steuerung de Wärmetransportleistung des Wärmerohrs 6 der Wärmeverbraucher 5 immer auf der gleichen Temperatur gehalten wird. Auch ist in Verbindung mit einer an sich bekannten Schaltuhr eine spezielle zeitabhänqiqe Kennlinie für die Temperatu des Wärmeverbrauchers 5 realisierbar, beispielsweise um sehr schnell auf ein sehr hohe Temperatur aufzuheizen und danach die Temperatur zum Weiterkochen für eine bestimmte Zeit zurückzunehmen. Mittels einer elektrischen bzw. elek tronischen Steuereinrichtung 22 kann auch erreicht werden, daß in Verbindung mit. einem Temperaturfühler im Wärmespeicherblock 2 ein Absinken der Temperat im Wärmespeicherblock 2 unter einen bestimmten unteren Grenzwert Berücksicht gung findet. In diesem Fall kann entweder der Wärmeverbraucher 5 "abgeschalt werden und/oder das Heizelement 3 wird zusätzlich eingeschaltet, beispiels¬ weise bei einem als elektrische Heizwendel ausgeführten Heizelement 3 wird zwischenzeitlich mit relativ teurem Tagstrom nachgeheizt. Es ergibt sich da¬ bei zusätzlich, daß es zweckmäßig sein kann, entsprechende Anzeigen der Funk tion in der Steuereinrichtung 22 vorzusehen. Eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung 22 bietet bei einem als Ventil ausgeführten Steuerorgan 7 die Möglichkeit, dieses impulsartig zu öffnen und zu schließen. Eine solche impulsartige Öffnung und Schließung des Steuerorgans 7 erlaubt die Verwendung eines Auf/Zu-Ventils, wenngleich sie nicht allein mit einem Auf/Zu-Ventil realisierbar ist. Das Tastverhältnis zwischen geöffnetem und geschlossenem Steuerorgan 7 ergibt die resultierende Wärmetratisportleistung.
ScfrlieEIich ist in den Figuren nicht dargestellt, daß nach bevorzugter weitere Lehre der Erfindung dann, wenn es sich beim Heizelement um ein von einem Sola kollektor od. dgl. her in den Wärmespeicherblock geführtes Wärmerohr handelt, auch dieses Wärmerohr mit einem entsprechenden Steuerorgan zur Steuerung der Wärmetransportleistung versehen werden kann. Dadurch kann beispielsweise eine überhitzung des Wärmespeicherblocks einfach durch "Abschalten" des Heizele¬ ments in Form des Wärmerohrs verhindert werden. Gerade in Verbindung mit eine elektrischen bzw. elektronischen Steuereinrichtung mit Temperaturfühler im Wärmespeicherblock ist dies eine zweckmäßige Ausgestaltung der Lehre der Er¬ findung.

Claims

Patentansprücne:
1. Heiz- und/oder Kochvorrichtung mit einem von einer thermischen Isolierung umgebenen Wärmespeicherblock, einem Heizelement in dem Wärmespeicherblock, mindestens einem ggf. in die Isolierung eingebetteten Wärmeverbraucher wie z. B. einer Kochplatte, einem Backofen, einem Heizradiator, einem Kochge¬ schirr, und einem vom Wärmespeicherblock ausgehenden und durch die Isolierung zum Wärmeverbraucher geführten Wärmetransportelement, wobei die Wärmetrans¬ portleistung des WSrmetransportelernents mittels eines Steuerorgans steuerbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wärmetransport¬ element ein Wärmerohr (6) ist, daß das Wärmerohr (6) vom Wärmespeicher¬ block (2) zum Wärmeverbraucher (5) hin ansteigend, vorzugsweise im wesent¬ lichen senkrecht, geführt ist und daß mittels des Steuerorgans (7) die Dampf-/Flüssigkeitsströmung im Wärmeröhr (6) steuerbar ist.-
2. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (6) zweikanalig ausgeführt ist, nämlich einen lediglich eine Dampfströmung nach oben erlaubenden Vorlaufkanal (8) und einen dazu im wesentlichen parallelen, lediglich eine Flüssigkeitsströmung nach unten erlaubenden Rücklaufkanal (9) aufweist.
3. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verteilung der DampfStrömung nach oben auf den Vorlaufkanal (8) und der Flüssigkeitsströmung nach unten auf.den Rücklaufkanal (9) entsprechende Rückschlagventile (10, 11), Ableitbleche, Filter od. dgl. vorgesehen sind.
4. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 1 undggf.3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Verteilung der DampfStrömung nach oben auf den Vorlauf¬ kanal (8) und der Flüssigkeitsströmung nach unten auf den Rücklaufkanal (9) der höchste Punkt des Wärmerohrs (6) oberhalb des Vorlaufkanals (8) vorge- sehen ist und das Wärmerohr (6) von dort aus sogleich zum Rücklaufkanal (9) hin abfallend geführt ist und/oder der Strömungsquerschnitt des Rücklauf- kaπals (9) besonders klein ist.
5.. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
2 daß der Strömungsquerschnitt des Rücklaufkanals (9) etwa 5 bis 9 mm , vor-
2 zugswei.se- etwa T mm . bzw. der Durchmesser ca. 2 bis 4 mm, vorzugsweise ca.
3 mm', beträgt...
6. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung des Wärmerohrs (6) in Vorlaufkanal (8) und Rücklaufkanal (9) erst knapp unterhalb der Isolierung (1) vorliegt.
7. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (7) im Vo.rlaufkanal (8) angeordnet ist.
8. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgaπ (7) im Rücklaufkanal (9) angeordnet ist.
9. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (7) direkt unter dem Wärmeverbraucher (5), vorzugsweise noch in der Isolierung (1), angeordnet ist.
10. Hetz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wärmeverbraucher (5) zugewandte und zugeordnete Endedes Uärrπerohrs (ό) in einer Schleife (15) geführt ist.
11. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wärmeverbraucher (5) zugewandte und zugeordnete Ende des Wärmerohrs (6) trichterförmig aufgeweitet ist.
12. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wärmeverbraucher (5) zugewandte und zugeordnete Ende des Wärmerohrs (6) in eine, vorzugsweise den Wärmeverbraucher (5) selbst darstellende, Platte (16) integriert, vorzugsweise in eine aus Aluminium be¬ stehende Platte (16) eingegossen ist.
13. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (6) aus Kupfer besteht.
14-. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandung des Wärmerohrs (6) eine ein Rücklaufe von Flüssigkeit begünstigende Spirale (6a) od. dgl. angeordnet ist.
15. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (6) im im Wärmespeicherblock (2) befindlich Bereich mit mindestens einem sich im Wärmespeicherblock (2) großflächig er¬ streckenden Wärmeaufnahmeblech (6b) od. dgl. verbunden ist.
16. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeverbraucher (5) als von dem Wärmespeicherblock ( mit der Isolierung (1) getrennt ausgebildete Einheit ausgeführt und über das Wärmerohr (6) mit dem Wärmespeicherblock (2) verbunden ist.
17. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicherblock (2) samt Isolierung (1) mindestens eine Öffnung (1 zum Einstecken des Wärmerohrs (6) aufweist und das Wärmerohr (6) wahlweise in die Öffnung (19) einsteckbar ist.
18. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Wärmeverbraucher (5) als Kochgeschirr, Bratgeschirr od. dgl ausgeführt, und mit einer Öffnung (20) zum Einstecken des zugeordneten Endes des Wärmerohrs (6) versehen ist.
19. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan als Ventil, vorzugsweise als Stellven¬ til (7), ausgeführt ist.
20. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellventil (7) hahnartig ausgeführt ist.
21. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (6) einen im Durchflußquerschnitt einstellbaren Ventilab¬ schnitt (21) aufweist und vorzugsweise die Wandung des Wärmerohrs (6) im Ventilabschnitt (21) aus elastischem Material besteht.
22. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung (22) für das Steuerorgan (7) vorgesehen ist.
23. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 22, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das als Ventil ausgeführte Steuerorgan mittels der Steuer¬ einrichtung impulsartig offenbar und schließbar ist.
24. Heiz- und/oder Kochvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement durch das obere Ende eines von einem Sola kollektor od. dgl. zum Wärmespeicherblock hin ansteigend geführten Wärmerohrs gebildet ist, daß für dieses Wärmerohr ein eigenes Steuerorgan für die Wärme¬ transportleistung vorgesehen ist-, daß mittels des Steuerorgans die Dampf-/ Flüssigkeitsströmung in diesem Wärmerohr steuerbar ist und daß das Steuer¬ organ vorzugsweise nahe dem Wärmespeicherblock, insbesondere in der den Wärme speicherblock umgebenden Isolierung, angeordnet ist.
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