EP0579074B1 - Backofen mit einem Kühlluftgebläse und/oder mit einem Heissluftgebläse - Google Patents

Backofen mit einem Kühlluftgebläse und/oder mit einem Heissluftgebläse Download PDF

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EP0579074B1
EP0579074B1 EP93110684A EP93110684A EP0579074B1 EP 0579074 B1 EP0579074 B1 EP 0579074B1 EP 93110684 A EP93110684 A EP 93110684A EP 93110684 A EP93110684 A EP 93110684A EP 0579074 B1 EP0579074 B1 EP 0579074B1
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EP
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baking oven
air fan
baking
oven according
voltage
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Heinz Volker
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Miele und Cie KG
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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
    • F24C15/32—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens
    • F24C15/322—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation
    • 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
    • F24C15/006—Arrangements for circulation of cooling air

Definitions

  • the invention relates to an oven with a heating element baking muffle and with a switch space provided outside the baking muffle for electrical or electronic components and with a cooling air blower arranged outside the baking muffle and / or with a hot air blower arranged inside the baking muffle.
  • DE-A-32 11 487 discloses a double oven in which the upper cooking space is heated with microwave energy, while the lower one is equipped with conventional radiators.
  • a large number of electrical and electronic components are housed outside the cooking compartments, protected against overheating, without providing a special cooling fan. This is achieved in particular by the fact that cooling air is sucked in via an air inlet opening on the upper housing edge by a fan, which thus cools the magnetron and the electronic components of the control device.
  • the fan motor driving this fan also puts another fan into operation for cooling the electrical components, such as a transformer.
  • another motor inside the lower cooking chamber drives a fan to circulate the heated air.
  • AC motors are used to drive these fans.
  • the disadvantage of these AC motors is that they have to be dimensioned for the frequency or amplitude of the mains voltage present. If devices are delivered to countries with different mains voltages, the appropriate motor must be installed in advance. This requires the provision and assembly of different engine types, which complicates the manufacture considerably.
  • the invention therefore presents the problem of creating an oven in which these disadvantages are avoided and universally usable cooling air and hot air blower motors can be used.
  • the fan motors are independent of the amplitude and frequency of the respective mains connection voltage can always be operated with the same supply voltage.
  • Another advantage is the considerably simplified speed control of these motors, as there is no need for expensive AC power controllers.
  • the fan motors are operated with a low voltage of less than 42 volts, in particular 12 or 24 volts. This eliminates the approval required for motors operated with higher supply voltages.
  • the same motor types can be used for all target countries during production, which has a particularly favorable effect on warehousing.
  • the oven in Figure 1 has a baking muffle (1), which is closed at the front by a door (2). There is an air inlet opening (3) in the area below the door (2) and an air outlet opening (4) in the handle area of the door (2). These are connected to a cooling air duct (5) arranged around the baking muffle (1).
  • a crossflow fan (6) inserted in this channel (5) serves as a cooling air blower. It is connected on the suction side to the air inlet opening (3) and on the pressure side to the air outlet opening (4) via the upper area of the cooling air duct (5), the latter separating the baking muffle (1) itself and the overlying switch space (7) of the oven.
  • the blown out cooling air serves on the one hand for thermal insulation the baking muffle (1), on the other hand, via a vapor extraction duct (8), it dissipates the cooking fumes generated in the baking muffle (1) to the outside.
  • the cross-flow fan (6) is driven by a fan motor (9) on the side.
  • switch room (7) In the switch room (7) are the electrical and electronic components for operating the oven and for the dependent control of the consumers.
  • a connection strip (10) via which the oven is supplied with mains voltage.
  • the entire control electronics (11) are located in the front area behind the control panel. This is electrically connected to selector switches (12) for selecting the baking muffle temperature and the type of heating, as well as the sensor for measuring the baking muffle temperature actually present.
  • a temperature sensor (13) is arranged inside or in the vicinity of the control electronics (11).
  • the baking muffle (1) is heated by an upper heat radiator (14), a lower heat radiator (15) and a ring radiator (16).
  • the blower wheel (17) of a hot-air blower is arranged inside the ring heating element and serves to evenly distribute the heat generated in the baking muffle (1).
  • the drive motor (18) of the hot air blower is fastened outside the baking muffle (1) on its rear side (19).
  • FIG. 2 shows the operation of the electrical and electronic components using a block diagram.
  • a primary-clocked switching power supply (20) generates two direct voltages of 12 volts and 24 volts, which are independent of the amplitude and frequency of the mains voltage.
  • the 12 volt voltage is used to supply small consumers and relays (not shown in the drawing) and, after transformation to 5 volts, to supply the control computer (21).
  • the 24-volt voltage is applied to the fan motor (9) and the drive motor (18) of the hot air blower via current valves (22a; 22b). Both motors (9; 18) are collectorless DC motors that work on the external rotor principle.
  • the control computer (21) opens and closes the current valves (22a; 22b) and thus influences the engine speeds.
  • the stator windings are commutated via Hall sensors. If the control computer (21) detects a rotor standstill, ie no change in the magnetic field, then it detects a failure of the cooling or hot air blower and switches off the radiators (14; 15; 16).
  • the speed of the cooling air fan is controlled continuously depending on the ambient temperature measured with the temperature sensor (13) on the control electronics (11) and depending on the type of heating set using the selector switch (12), but also depending on the type set in the baking muffle or existing temperature. In this way, on the one hand, the components of the control electronics (11) are protected against overheating, and, on the other hand, excessive cooling of the baking muffle can be prevented by the cooling fan being too powerful.
  • the stepless control of the hot air blower speed is only dependent on the type of heating set with the selector switch (12) in connection with the previously selected or actually existing temperatures in the baking muffle.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Backofen mit einer Heizelemente aufweisenden Backmuffel und mit einem außerhalb der Backmuffel vorgesehenen Schalterraum für elektrische oder elektronische Bauteile sowie mit einem außerhalb der Backmuffel angeordneten Kühlluftgebläse und/oder mit einem innerhalb der Backmuffel angeordneten Heißluftgebläse.
  • Es ist bei Backöfen bekannt, die Umgebung der Backmuffel mit von einem Kühlluftgebläse erzeugter Frischluft abzukühlen und so die in einem Schalterraum oberhalb der Backmuffel angeordneten elektrischen und elektronischen Bauteile vor Überhitzung zu schützen. Weiterhin ist es bekannt, innerhalb der Backmuffel die durch Heizkörper erhitzte Luft zur Vergleichmäßigung mit einem Heißluftgebläse umzuwälzen.
  • In der DE-A-32 11 487 ist ein Doppelbackofen offenbart, bei dem der obere Garraum mit Mikrowellenenergie beheizt wird, während der untere mit konventionellen Heizkörpern ausgestattet ist. Eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Bauelementen wird außerhalb der Garräume gegen Überhitzung geschützt untergebracht, ohne hierfür einen speziellen Kühllüfter vorzusehen. Das wird insbesondere dadurch erreicht, daß über eine Lufteinlaßöffnung am oberen Gehäuserand Kühlluft von einem Lüfter angesaugt wird, der damit das Magnetron und die elektronischen Bauelemente des Steuergerätes kühlt. Der diesen Lüfter antreibende Lüftermotor setzt gleichzeitig noch einen weiteren Lüfter zur Kühlung der elektrischen Bauteile, wie Transformator in Betrieb. Innerhalb des unteren Garraumes übernimmt dagegen ein anderer Motor den Antrieb eines Gebläses zur Umwälzung der erwärmten Luft.
  • Zum Antrieb dieser Gebläse werden Wechselstrommotoren verwendet. Der Nachteil dieser Wechselspannungsmotoren ist der, daß sie für Frequenz bzw. Amplitude der jeweils vorhandenen Netzanschlußspannung dimensioniert sein müssen. Werden also Geräte in Länder mit unterschiedlichen Netzspannungen geliefert, muß vorab der jeweils passende Motor eingebaut werden. Dies erfordert eine Bereitstellung und eine Montage von verschiedenen Motortypen, was die Fertigung erheblich kompliziert.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Backofen zu schaffen, bei dem diese Nachteile vermieden werden und universell einsetzbare Kühlluft- und Heißluftgebläsemotoren verwendet werden können.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Backofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, daß die Gebläsemotoren unabhängig von Amplitude und Frequenz der jeweiligen Netzanschlußspannung stets mit der gleichen Speisespannung betreibbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht in der erheblich vereinfachten Drehzahlregelung dieser Motoren, da teure Wechselstromsteller entfallen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Gebläsemotoren mit einer Niederspannung von weniger als 42 Volt, insbesondere 12 bzw. 24 Volt betrieben. Hierdurch entfällt die für mit höheren Speisespannungen betriebene Motoren vorgeschriebene Approbation.
  • Weiterhin sind durch die mögliche Verwendung von Niederspannungsmotoren in Herden, bei der Fertigung die gleichen Motortypen für alle Zielländer einsetzbar, was besonders günstige Auswirkungen auf die Lagerhaltung hat.
  • Durch den Einsatz eines steuerbaren Kühlluftgebläses in Abhängigkeit von der eingestellten oder tatsächlich vorhandenen Backmuffeltemperatur treten erhebliche Energieeinsparungen, in Höhe von etwa 5% auf.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    die schematische Darstellung eines Backofens im Querschnitt;
    Figur 2
    die Funktionsweise der elektrischen und elektronischen Bauteile in Blockschaltbilddarstellung.
  • Der Backofen in Figur 1 besitzt eine Backmuffel (1), welche an ihrer Frontseite durch eine Tür (2) verschlossen wird. Im Bereich unterhalb der Tür (2) befindet sich eine Lufteinlaßöffnung (3), im Griffbereich der Tür (2) eine Luftauslaßöffnung (4). Diese stehen in Verbindung mit einem um die Backmuffel (1) herum angeordneten Kühlluftkanal (5).
  • Ein in diesen Kanal (5) eingesetzter Querstromlüfter (6) dient als Kühlluftgebläse. Es ist saugseitig mit der Lufteinlaßöffnung (3) und druckseitig mit der Luftauslaßöffnung (4) über den oberen Bereich des Kühlluftkanals (5) verbunden, wobei letzterer die Backmuffel (1) selbst und den darüber liegenden Schalterraum (7) des Backofens trennt. Die ausgeblasene Kühlluft dient einerseits zur thermischen Isolation der Backmuffel (1), andererseits führt sie über einen Wrasenabzugskanal (8) die in der Backmuffel (1) entstehenden Kochdünste nach außen ab. Der Antrieb des Querstromlüfters (6) erfolgt durch einen seitlich angeordneten Lüftermotor (9).
  • Im Schalterraum (7) befinden sich die elektrischen und elektronischen Bauteile für die Bedienung des Backofens und für die davon abhängige Ansteuerung der Verbraucher. Im hinteren Bereich des Schalterraums (7) ist eine Anschlußleiste (10) angeordnet, über welche der Backofen mit Netzspannung versorgt wird. Im vorderen Bereich hinter dem Bedienfeld befindet sich die gesamte Steuerelektronik (11). Diese steht mit Wahlschaltern (12) zur Anwahl der Backmuffeltemperatur und mit der Beheizungsart, sowie mit dem Sensor zur Messung der tatsächlich vorhandenen Backmuffeltemperatur elektrisch in Verbindung. Innerhalb oder in der Nähe der Steuerelektronik (11) ist ein Temperatursensor (13) angeordnet.
  • Die Beheizung der Backmuffel (1) erfolgt durch einen Oberhitze-Heizkörper (14), einen Unterhitze-Heizkörper (15) und einen Ringheizkörper (16). Innerhalb des Ringheizkörpers ist das Gebläserad (17) eines Heißluftgebläses angeordnet, welches zur gleichmäßigen Verteilung der in der Backmuffel (1) erzeugten Hitze dient. Der Antriebsmotor (18) des Heißluftgebläses ist außerhalb der Backmuffel (1) auf ihrer Rückseite (19) befestigt.
  • Figur 2 zeigt die Funktionsweise der elektrischen und elektronischen Bauteile anhand eines Blockschaltbildes. Ein primärgetaktetes Schaltnetzteil (20) erzeugt zwei von der Amplitude und der Frequenz der Netzspannung unabhängige Gleichspannungen von 12 Volt und 24 Volt. Die 12-Volt-Spannung dient zur Versorgung von in der Zeichnung nicht dargestellten Kleinverbrauchern und Relais und, nach Transformation auf 5 Volt zur Spannungsversorgung des Steuerrechners (21).
  • Die 24-Volt-Spannung wird über Stromventile (22a;22b) an den Lüftermotor (9) und an den Antriebsmotor (18) des Heißluftgebläses gelegt. Bei beiden Motoren (9;18) handelt es sich um kollektorlose Gleichstrommotoren, die nach dem Außenläuferprinzip arbeiten. Der Steuerrechner (21) öffnet und schließt die Stromventile (22a;22b) und beeinflußt so die Motordrehzahlen. Die Kommutierung der Statorwicklungen erfolgt über Hall-Sensoren. Erkennt der Steuerrechner (21) dabei einen Stillstand eines Rotors, d. h. keine Änderung des Magnetfelds, so erkennt er einen Ausfall des Kühl- oder Heißluftgebläses und schaltet die Heizkörper (14;15;16) ab.
  • Die Steuerung der Drehzahl des Kühlluftgebläses erfolgt stufenlos in Abhängigkeit von der mit dem Temperatursensor (13) an der Steuerelektronik (11) gemessenen Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit von der mit dem Wahlschalter (12) eingestellten Beheizungsart, aber auch in Abhängigkeit von der in der Backmuffel eingestellten oder vorhandenen Temperatur. Auf diese Weise werden einerseits die Bauteile der Steuerelektronik (11) vor Überhitzung geschützt, zum anderen kann ein zu starkes Abkühlen der Backmuffel durch eine zu große Leistung des Kühlluftgebläses verhindert werden.
  • Die stufenlose Ansteuerung der Heißluftgebläsedrehzahl erfolgt lediglich in Abhängigkeit von der mit dem Wahlschalter (12) eingestellten Beheizungsart in Verbindung mit den vorher gewählten oder tatsächlich vorhandenen Temperaturen in der Backmuffel.

Claims (10)

  1. Backofen mit einer Heizelemente (14, 15, 16) aufweisenden Backmuffel (1) und mit einem außerhalb der Backmuffel vorgesehenen Schalterraum (7) für elektrische oder elektronische Bauteile sowie mit einem außerhalb der Backmuffel angeordneten Kühlluftgebläse (6) und/oder mit einem innerhalb der Backmuffel angeordneten Heißluftgebläse (17),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Antrieb des Heißluft- und/oder des Kühlluftgebläses (17, 6) jeweils durch einen Niederspannungsmotor (9;18) erfolgt, welcher unabhängig von Frequenz und Amplitude der jeweiligen Netzspannung stets mit gleicher Speisespannung betreibbar ist.
  2. Backofen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein primärgetaktetes Schaltnetzteil (20) eine von Frequenz und Amplitude der an den Backofen angeschlossenen Netzspannung unabhängige Gleichspannung liefert.
  3. Backofen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die die Niederspannungsmotoren (9;18) versorgende Gleichspannung vorzugsweise 12 oder 24 Volt beträgt, aber immer kleiner als 42 V ist.
  4. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Niederspannungsmotoren (9; 18) kollektorlose Gleichstrommotoren sind.
  5. Backofen nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die kollektorlosen Gleichstrommotoren (9; 18) nach dem Außenläuferprinzip arbeiten.
  6. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kommutierung der Statorwicklungen mit Hilfe von magnetfeldempfindlichen Steuerelementen, insbesondere durch Hall-Sensoren erfolgt.
  7. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei dem Heißluftgebläse (17) eine stufenlose Drehzahlstellung in Abhängigkeit von der gewählten Beheizungsart des Backofens erfolgt.
  8. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei dem Heißluftgebläse (17) eine stufenlose Drehzahlstellung in Abhängigkeit von der tatsächlich vorhandenen oder vorher gewählten Temperatur in der Backmuffel erfolgt.
  9. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlluftgebläse (6) steuerbar ist und eine stufenlose Drehzahlstellung in Abhängigkeit von der Temperatur im Schalterraum und von der eingestellten Beheizungsart erfolgt.
  10. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlluftgebläse (6) steuerbar ist und eine stufenlose Drehzahlstellung in Abhängigkeit von der Temperatur in der Backmuffel erfolgt.
EP93110684A 1992-07-06 1993-07-05 Backofen mit einem Kühlluftgebläse und/oder mit einem Heissluftgebläse Expired - Lifetime EP0579074B1 (de)

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