EP0399178A1 - Kochgerät mit einer Strahlungsheizeinrichtung - Google Patents

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EP0399178A1
EP0399178A1 EP19900105904 EP90105904A EP0399178A1 EP 0399178 A1 EP0399178 A1 EP 0399178A1 EP 19900105904 EP19900105904 EP 19900105904 EP 90105904 A EP90105904 A EP 90105904A EP 0399178 A1 EP0399178 A1 EP 0399178A1
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reflector
heater
radiant
food
axis plane
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/22—Reflectors for radiation heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/06—Arrangement or mounting of electric heating elements

Definitions

  • the invention is based on a radiant heating device for cooking appliances according to the preamble of claim 1.
  • a parabolic reflector is assigned to the tubular or rod-shaped radiant heater, for example, which reflects the heat rays directed away from the food to be cooked as rays in the direction of the food to be treated.
  • the irradiated area is dimensioned relatively narrow, so that a plurality of radiant heaters and reflectors must be present in close proximity in order to obtain a larger irradiation area.
  • radiant heaters designed as halogen lamps are provided for heating a hotplate, with each halogen lamp being assigned two regions of the reflector which are essentially in the form of parabolic cylinder sections.
  • the reflector should have the best possible reflectivity and the lowest possible heat absorption capacity, with the latter device additionally having a cooling device in the form of a fan for the reflector, so that the temperature of the reflector can be kept relatively low.
  • the invention has for its object to improve the radiant heater so that the thermal energy emanating from the radiant heater can be used as completely as possible for heating the food.
  • the efficiency of the radiant heater can be further improved by providing the reflector with a thermally insulating coating on the surface facing away from the food. In this way, practically the entire thermal energy absorbed by the reflector is transported as secondary radiation in the direction of the food to be cooked.
  • the measure according to claim 3 optimizes the effectiveness of the reflected primary radiation emanating from the radiant heater and not emitted in the direction of the food by preventing this reflected primary radiation from being concentrated and by distributing this reflected primary radiation more evenly over a larger area.
  • this measure is of importance when using tubular casing radiators as radiant heaters, the undesired reflection of the primary radiation in the direction of the radiant heater or the radiant heater jacket being avoided by the angular radiation.
  • a grill heater generally designated 2
  • the grill heater 2 consists in the embodiment of two spaced-apart triangular tubular heaters 6, which are held on a frame-shaped grill holder 7, for example, which grill holder is in turn fastened to the upper muffle wall 1 by means of one or more rods 8.
  • the tubular heating elements consist of a closed metallic and triangular tube 61, in which a heating conductor 62 is located within an insulating filling. Due to the triangular shape of the tubular heating element, the radiation surface facing the food 4 is increased and the radiation surface facing the muffle wall 1 is kept as small as possible.
  • an axis plane 9 is indicated, which goes through the radiant heater axis and is perpendicular to the food support level 3.
  • the reflector consists of a thin metal sheet material, preferably stainless steel sheet, with a sheet thickness of approximately 0.3 mm and thus has a small thermal mass.
  • the reflector has good heat absorption properties and a high corrosion resistance compared to the thermal energy emanating from the radiant heater 6.
  • the absorption properties can be obtained, for example, by the relatively dark design of the surface of the reflector 12 facing the radiant heater 6. This surface can be provided with a dark, absorption-friendly coating, or can be used without surface treatment of the raw material, the result being obtained even during relatively short-term operation Corrosion-related "blackening" of the sheet surface gives the reflector good absorption properties.
  • the reflector 12 has a reflector section 13 which extends on both sides of the axial plane 9 and whose length corresponds to the wide dimension of the tubular heating element 6 in the extent parallel to the reflection plane 10. This reflector section 13 is adjoined at both ends by inclined reflector sections 14.
  • Fig. 3 this is illustrated in more detail, with a round jacket tube heater 6 'is provided in this embodiment.
  • the reflector sections 14 are at an angle a of approximately 20 ° angled relative to the reflector section 13.
  • the dimension b denotes the outer diameter of the tubular heating element 6 'and the length of the reflector section 13.
  • the triangular shape of the tubular heating element 6 increases the area of the tubular heating element radiating in the direction of the food 4 and keeps the area directed against the muffle wall 1 small.
  • the radiant heater according to FIGS. 2 and 3 is a round tubular casing heater 6 '.
  • the reflector section 131 of the reflector 121 directly adjacent to the axis plane 9 is subdivided into curved surfaces 132 on both sides of the axis plane 9, which curved surfaces extend away from the food to be cooked from the axis plane and are also curved thereafter. have reflector sections 133 extending in the direction of the food to be cooked.
  • the radiation arrows make it clear that the upward directed, from the tubular casing heater 6 'outgoing infrared rays are reflected at the reflector section 131 at an angle to the axis plane 9 that they go past the outer jacket of the tubular casing heater 6'.
  • the remaining infrared rays directed upwards or sideways are reflected at the reflector section 133 in a bundle-like manner and also at an angle to the axis plane 9 in the direction of the food to be cooked.
  • the reflector 122 is zigzag-shaped and, starting from the axis plane 9, has angularly rising, flat sections of the reflector section 134, the length of this reflector section 134 again corresponding to the width of the triangular tubular heating element 6.
  • the two flat sections of the reflector section 134 are in turn arranged starting from the axis plane 9 and away from the food to be cooked.
  • Downwardly inclined reflector sections 135 are arranged after the reflector section 132.
  • the ray path shown shows that the primary rays incident on the reflector sections 134 and 135 and emanating from the tubular heating element 6 are reflected at an angle to the axis plane 9 and passing the tubular heating element 6.
  • the reflector 6 is similar to the reflector shown in FIG. 4 and has an inner reflector section 136, the length of which corresponds to the diameter of the tubular casing heater 6 '.
  • the region of the reflector section 137 which is drawn in the direction of the tubular casing heater 6 'and lies on the axis plane 9 is rounded.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Strahlungsheizeinrichtung für Kochgeräte mit einem Strahlungsheizkörper (6) zwischen einer Gargutträgerebene (3) und einem Reflektor (12). Bekannterweise sollen solche Reflektoren (12) ein möglichst geringes Wärmeabsorptionsvermögen und ein möglichst hohes Reflexionsvermögen für Wärmestrahlen besitzen. Erfindungsgemäß wird die am Gargut (4) wirksame, vom Strahlungsheizkörper (6) ausgehende Ausbeute der Wärmeenergie dadurch erhöht, daß der Reflektor (12) eine kleine thermische Masse und gegenüber Wärmestrahlung gute Absorptionseigenschaften besitzt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Strahlungsheizeinrichtung für Kochgeräte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Bei bekannten Strahlungsheizeinrichtungen (europäische Patentanmeldung 147 340) ist dem z.B. rohr- oder stabförmigen Strahlungsheizkörper ein parabolförmiger Reflektor zugeordnet, der die vom Gargut weggerichteten Wärmestrahlen als Strahlenbündel in Richtung des zu behandelnden Gutes reflektiert. Hierdurch ist die bestrahlte Fläche relativ eng bemessen, so daß mehrere Strahlungsheizkörper und Reflektoren eng be­nachbart vorhanden sein müssen, um eine größere Bestrahlungsfläche zu erhalten. Bei einer anderen Strahlungsheizeinrichtung für Kochgeräte, (DE-OS 37 23 077) sind als Halogenlampen ausgebildete Strahlungsheizkörper für die Beheizung einer Kochplatte vorgesehen, wobei jeder Halogenlampe zwei im wesentlichen in Form parabelähnli­cher Zylinderabschnitte ausgebildete Bereiche des Reflektors zugeordnet sind. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß auch bei geringer Anzahl von Lampen eine homogene Verteilung der auf der Kochplatte auftreffenden Strahlung erhalten wird. In beiden Fällen soll der Reflektor ein möglichst gutes Reflexionsvermögen und ein möglichst geringes Wärmeabsorptionsvermögen haben, wobei bei der zuletzt ge­nannten Einrichtung zusätzlich noch eine Kühleinrichtung in Form eines Gebläses für den Reflektor vorgesehen ist, so daß die Temperatur des Reflektors relativ niedrig gehalten werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungsheizeinrichtung so zu ver­bessern, daß die vom Strahlungsheizkörper ausgehende Wärmeenergie möglichst voll­ständig zur Erhitzung des Gargutes ausgenützt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Maßnahmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­findung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
  • Während man in der herkömmlichen Technik versucht hat, eine möglichst vollständi­ge Reflexion der vom Strahlungsheizkörper ausgehenden Wärmestrahlung in Richtung des Gargutes zu erhalten und eine Absorption der Wärmestrahlung im Reflektor zu verhindern, hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß die direkte Reflexion der vom Strahlungskörper ausgehenden Primärstrahlung in der Wirkung auf das Gargut nur eine untergeordnete Rolle spielt, während der Heizwirkungsgrad wesentlich ver­bessert werden kann durch Erzeugung einer direkt vom Reflektor ausgehenden Eigen­strahlung des Reflektors (Sekundärstrahlung) bei starker Erhitzung des Reflektor durch die vom Strahlungsheizkörper ausgehende Wärmeenergie. Durch die guten Ab­sorptionseigenschaften des Reflektors und die geringe Masse wird dieser Reflektor in kurzer Zeit auf eine hohe Temperatur von ca. 500° C gebracht, womit vom Reflek­tor eine hochwirksame kurzwellige Sekundärstrahlung ausgeht und auf das Gargut unmittelbar einwirkt, und zwar über eine größere Fläche verteilt, als dies durch die unmittelbar vom Strahlungsheizkörper ausgehende Primärstrahlung möglich ist. Ein höherer Wirkungsgrad wird selbst dann erzielt, wenn man in Kauf nimmt, daß der stark eihitzte Reflektor Sekundärstrahlung nicht nur in Richtung des Gargutes, son­dern auch in Gegenrichtung, also in Richtung der Garraum-Begrenzung abgibt, wobei letztgenannte Sekundärstrahlung praktisch unwirksam ist. Versuche haben gezeigt, daß 63 % der am Gargut wirksamen Wärmeenergie durch die vorgenannte Sekundär­strahlung erzielt wird, während der Anteil der am Gargut wirksamen Wärmeenergie durch Reflexion der vom Strahlungsheizkörper ausgehenden Primärstrahlung nur 37 % beträgt.
  • Der Wirkungsgrad der Strahlungsheizeinrichtung läßt sich dadurch noch verbessern, daß der Reflektor an der dem Gargut abgewandten Fläche mit einer thermisch iso­lierenden Beschichtung versehen ist. Auf diese Weise wird praktisch die gesamte, vom Reflektor aufgenommene Wärmeenergie als Sekundärstrahlung in Richtung des Gargutes transportiert.
  • Durch die Maßnahme gemäß Patentanspruch 3 wird die Wirksamkeit der reflektier­ten, vom Strahlungsheizkörper ausgehenden und nicht in Richtung des Gargutes abge­strahlten Primärstrahlung optimiert, indem eine Bündelung dieser reflektierten Pri­märstrahlung verhindert wird und eine gleichmäßigere Verteilung dieser reflektierten Primärstrahlung über eine größere Fläche erhalten wird. Insbesondere ist diese Maß­nahme von Bedeutung bei Verwendung von Mantelrohrheizkörpern als Strahlungsheiz­körper, wobei durch die winkelige Abstrahlung eine unerwünschte Reflexion der Pri­märstrahlung in Richtung des Strahlungsheizkörpers bzw. der Strahlungsheizkörper-­Mantels vermieden wird.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Strahlungsheizeinrichtung,
    • Fig. 2 und Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines runden Mantelrohrheizkörpers mit Reflektor in perspektivischer Darstellung und Draufsicht,
    • Fi.g 4 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem runden Mantelrohrheizkörper und gewölbtem Reflektor in Draufsicht,
    • Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem dreieckförmigen Rohrheizkör­per und zick-zack-förmigem Reflektor,
    • Fig. 6 und Fig. 7 weitere Ausführungsbeispiele von Reflektoren.
  • In Fig. 1 ist die obere Muffelwand 1 einer nicht weiter dargestellten Backofenmuf­fel gezeigt, unterhalb welcher mit geringem Abstand ein allgemein mit 2 bezeichne­ter Grillheizkörper angeordnet ist. Mit mehr oder weniger großem Luftabstand zum Grillheizkörper 2 befindet sich darunter eine Gargutträgerebene 3, z.B. in Form ei­nes Grillrostes, auf die ein zu erhitzendes Gargut 4, z.B. ein Stück Fleisch aufgelegt ist. Der Grillheizkörper 2 besteht aus beim Ausführungbeispiel zwei mit Abstand voneinander angeordneten dreieckförmigen Rohrheizkörpern 6, die auf einer z.B. rahmenförmigen Grillhalterung 7 gehaltert sind, welche Grillhalterung wiederum mit­tels eines oder mehrerer Stäbe 8 an der oberen Muffelwand 1 befestigt ist. Die Rohrheizkörper bestehen aus einem geschlossenen metallischen und dreieckförmigen Rohr 61, in dem sich innerhalb einer Isolierfüllung ein Heizleiter 62 befindet. Durch die Dreiecksform des Rohrheizkörpers wird dessen dem Gargut 4 zugewandte Ab­strahlfläche vergrößert und die der Muffelwand 1 zugewandte Abstrahlfläche mög­lichst gering gehalten. In Fig. 1 ist eine Achsebene 9 angedeutet, die durch die Strahlungsheizkörperachse geht und senkrecht auf der Gargutträgerebene 3 steht. Senkrecht zur Achsebene 9 verläuft eine Reflexionsebene 10, in welcher ein Reflek­tor 12 angeordnet ist. Der Reflektor besteht aus einem dünnen metallischen Blech­material, vorzugsweise aus Edelstahlblech, mit einer Blechstärke von ungefähr 0,3 mm und besitzt somit eine kleine thermische Masse. Ferner besitzt der Reflektor gute Wärmeabsorptionseigenschaften sowie eine gegenüber der vom Strahlungsheiz­körper 6 ausgehenden Wärmeenergie hohe Korrosionsfestigkeit. Die Absorptionseigen­schaften können z.B. erhalten werden durch relativ dunkle Gestaltung der dem Strah­lungsheizkörper 6 zugewandten Oberfläche des Reflektors 12. Diese Oberfläche kann mit einem dunklen, absorptionsfreundlichen Überzug versehen sein, oder aber ohne Oberflächenbehandlung des Rohmaterials verwendet werden, wobei die sich schon bei relativ kurzzeitigem Betrieb einstellende korrosionsbedingte "Schwärzung" der Blech­oberfläche dem Reflektor gute Absorbtionseigenschaften vermittelt. Der Reflektor 12 besitzt einen beidseitig der Achsebene 9 sich erstreckenden Reflektorabschnitt 13, dessen Längenmaß dem breiten Maß des Rohrheizkörpers 6 in der Ausdehnung parallel zur Reflexionsebene 10 entspricht. An diesen Reflektorabschnitt 13 schließen sich beidenends geneigte Reflektorabschnitte 14 an. In Fig. 3 ist dies näher verdeut­licht, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel ein runder Mantelrohrheizkörper 6′ vor­gesehen ist. Hierbei sind die Reflektorabschnitte 14 um den Winkel a von ca. 20° gegenüber dem Reflektorabschnitt 13 abgewinkelt. Das Maß b bezeichnet den Au­ßendurchmesser des Mantelrohrheizkörpers 6′ sowie die Länge des Reflektorab­schnitts 13. Durch die Dreiecksform des Rohrheizkörpers 6 wird die in Richtung des Gargutes 4 strahlende Fläche des Rohrheizkörpers vergrößert und die gegen die Muf­felwand 1 gerichtete Fläche klein gehalten.
  • Wie schon erwähnt, handelt es sich bei dem Strahlungsheizkörper gemäß Fig. 2 und 3 um einen runden Mantelrohrheizkörper 6′.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der unmittelbar an die Achsebene 9 an­grenzende Reflektorabschnitt 131 des Reflektors 121 unterteilt in gekrümmte Flä­chen 132 zu beiden Seiten der Achsebene 9, welche gekrümmte Flächen von der Achsebene aus sich vom Gargut entfernend verlaufen und im Anschluß daran eben­falls gekrümmte, in Richtung des Gargutes verlaufende Reflektorabschnitte 133 be­sitzen. Durch die Strahlungspfeile ist verdeutlicht, daß die nach oben gerichteten, vom Mantelrohrheizkörper 6′ ausgehenden Infrarotstrahlen am Reflektorabschnitt 131 so winkelig zur Achsebene 9 reflektiert werden, daß sie am Außenmantel des Man­telrohrheizkörpers 6′ vorbeigehen. Die übrigen nach oben oder seitwärts gerichteten Infrarotstrahlen werden am Reflektorabschnitt 133 bündelartig und ebenfalls winkelig zur Achsebene 9 in Richtung des Gargutes reflektiert.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist der Reflektor 122 zick-zack-förmig aus­gebildet und besitzt von der Achsebene 9 ausgehend, winkelig ansteigende, ebene Abschnitte des Reflektorabschnittes 134, wobei die Länge dieses Reflektorabschnit­tes 134 wiederum der Breite des dreieckförmigen Rohrheizkörpers 6 entspricht. Die beiden ebenen Abschnitte des Reflektorabschnittes 134 sind wiederum von der Achs­ebene 9 ausgehend, sich vom Gargut entfernend angeordnet. Im Anschluß an den Reflektorabschnitt 132 sind nach unten geneigte Reflektorabschnitte 135 angeordnet. Auch hier zeigt der eingezeichnete Strahlenverlauf, daß die auf die Reflektorab­schnitte 134 und 135 auftreffenden, vom Rohrheizkörper 6 ausgehenden Primärstrah­len winkelig zur Achsebene 9 und am Rohrheizkörper 6 vorbeigehend reflektiert wer­den.
  • Der Reflektor 123 gemäß Fig. 6 ist ähnlich dem in Fig. 4 gezeigten Reflektor aus­gestaltet und besitzt einen inneren Reflektorabschnitt 136, dessen Länge dem Durchmesser des Mantelrohrheizkörpers 6′ entspricht. Bei dem Reflektor 124 gemäß Fig. 7 ist der in Richtung des Mantelrohrheizkörpers 6′ gezogene, auf der Achsebene 9 liegende Bereich des Reflektorabschnitts 137 verrundet ausgestaltet.

Claims (10)

1. Strahlungsheizeinrichtung für Kochgeräte, insbesondere für Backöfen oder Grill­geräte, mit wenigstens einem Strahlungsheizkörper zwischen einer Gargutträger­ebene und einem Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (12, 121 bis 124) eine kleine thermische Masse und gegenüber Wär­mestrahlung gute Absorptionseigenschaften besitzt
2. Strahlungsheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Re­flektor aus einem dünnen metallischen Blechmaterial mit ungefähr 0,3 mm Blechstärke besteht, das gegenüber der vom Strahlungsheizkörper (6; 6′) ausge­henden Wärme korrosionsfest ist.
3. Strahlungsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Reflektor (12; 121 bis 124) in dem Bereich, der unmit­telbar an die durch die Strahlungsheizkörperachse gehende und senkrecht auf der Gargutträgerebene (3) stehenden Achsebene (9) beidseitig angrenzend einen Re­flektorabschnitt (13; 131, 134, 136, 137) besitzt, der eine Reflexion der Wärme­strahlen winkelig zur Achsebene bewirkt.
4. Strahlungsheizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsheizkörper ein Rohrheizkörper (6; 6′) vorzugsweise ein Mantelrohrheiz­körper ist und daß die Länge des Reflektorabschnitts (12; 131, 134, 136, 137) dem Außendurchmesser des Rohrheizkörpers entspricht.
5. Strahlungsheizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Reflektorabschnitt (13; 134) beidenends, vorzugweise um 20° gegenüber ei­ner zur Achsebene (9) senkrechten Reflexionsebene (10) geneigte Reflektorab­schnitte (14, 135) anschließen.
6. Strahlungsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß der unmittelbar an die Achsebene (9) angrenzende Reflektor­abschnitt (13; 131, 134, 136, 137) beidseitig der Achsebene ebene oder ge­krümmte Flächen aufweist, die winkelig gegeneinander und von der Achsebene aus sich vom Gargut (4) entfernend angeordnet sind.
7. Strahlungsheizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die ebenen oder gekrümmten Bereiche beidseitig der Achsebene (9) in Richtung des Garguts verlaufende ebene oder gekrümmte Reflektorabschnitte (14; 133, 135) anschließen.
8. Strahlungsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Reflektor an der dem Gargut abgewandten Fläche mit ei­ner thermisch isolierenden Beschichtung versehen ist.
9. Strahlungsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (6) an der dem Gargut (4) abgewandten Seite abgeflacht ist und im Anschluß daran einen dem Gargut zugewandten Rohrmantelabschnitt besitzt, dessen Querschnittslänge diejenige des abgeflachten Teils übersteigt.
10. Strahlungsheizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (6) ein Dreiecksprofil besitzt.
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