EP1815187A1 - Backofen mit einem wrasenkanal in dem katalysator und ein gassensor angeordnet sind - Google Patents

Backofen mit einem wrasenkanal in dem katalysator und ein gassensor angeordnet sind

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EP1815187A1
EP1815187A1 EP05808136A EP05808136A EP1815187A1 EP 1815187 A1 EP1815187 A1 EP 1815187A1 EP 05808136 A EP05808136 A EP 05808136A EP 05808136 A EP05808136 A EP 05808136A EP 1815187 A1 EP1815187 A1 EP 1815187A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalyst
channel
sensor
oven
semiconductor gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05808136A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert BERKENKÖTTER
Ulrich Sillmen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP1815187A1 publication Critical patent/EP1815187A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F24C15/20—Removing cooking fumes
    • F24C15/2007—Removing cooking fumes from oven cavities
    • F24C15/2014—Removing cooking fumes from oven cavities with means for oxidation of cooking fumes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6447—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors
    • H05B6/6458—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors using humidity or vapor sensors

Definitions

  • the invention relates to a baking oven of the type mentioned in claim 1, 2 or 7.
  • an oven with a steam channel in which a catalyst is arranged such that generated in the oven and vapor channel through the vapor must flow through the catalyst, and that with a control of the oven signal transmitting connected humidity sensor is arranged in the flow direction downstream of the catalyst.
  • the humidity sensor By means of the humidity sensor, the degree of soiling of the baking muffle of the oven is determined. In this way it should be achieved that the baking muffle for the purpose of pyrolytic cleaning only as long as absolutely necessary to a temperature of 500 0 C is heated.
  • the invention thus presents the problem of providing a baking oven in which a semiconductor gas sensor can be used as a humidity sensor for controlling or regulating the oven and at the same time a high accuracy of the control or regulation can be achieved.
  • semiconductor gas sensors are inexpensive standard components.
  • semiconductor gas sensors are particularly well suited for the operating conditions of a baking oven, in particular for the high temperatures and the steam produced during each roasting and baking process.
  • DE 43 41 410 A1 discloses an oven with a vapor channel, in which a semiconductor gas sensor is used as the moisture sensor.
  • a semiconductor gas sensor is used as the moisture sensor.
  • the exact arrangement of the known semiconductor gas sensor in the vapor channel is not explained in detail.
  • oxidizable gases when using a semiconductor gas sensor as a humidity sensor, the problem generally arises that semiconductor gas sensors generate a comparably large output signal for oxidizable gases in a very low concentration, such as water vapor in a much greater concentration compared to this.
  • oxidizable gases are generated in an oven on the one hand by the cooking process and can be oxidized by means of a catalyst, so that the resulting unwanted effect on the output signal of the semiconductor gas sensor is significantly reduced.
  • oxidizable gases and water vapor are also introduced into the vapor channel via the channel wall of the vapor channel downstream of the catalyst, which also influences the output signal of the semiconductor gas sensor in the manner explained above.
  • the channel wall of the vapor channel in conventional ovens openings for various measuring devices, such as temperature sensors for controlling or regulating roasting and baking operations as well as pyrolysis of ovens with pyrolysis has.
  • the Wrasenkanäle in the conventional ovens are made of sheet metal blanks, which are folded for this purpose and connected by means of screw or rivet joints.
  • the general inventive idea of the oven according to the invention is now to arrange the semiconductor gas sensor in such a way that the vapor passing through the vapor channel, which comes into contact with the semiconductor gas sensor, forcibly passes through a catalyst for the oxidation of the oxidizable gases contained in the vapor.
  • a fresh air-vapor mixture is understood, which has been generated by the mixing of fresh air and vapor. The fresh air gets into it due to openings in the channel wall of the vapor channel.
  • the additional advantage with an oven according to claim 1 is that the number of components is reduced compared to the other two alternatives.
  • the alternative according to claim 7 also has a sensor channel in which the semiconductor gas sensor is arranged.
  • another catalyst is arranged in the sensor channel and upstream of the semiconductor gas sensor. In this way, the o dimensions of the sensor channel and its relative arrangement to the catalyst are largely free of this selectable.
  • An advantageous development of the oven according to the invention according to claim 2 is that the catalyst downstream has a recess into which the sensor channel engages with the inlet opening having region. This ensures that the vapor conducted to the semiconductor gas sensor by means of the sensor channel has flowed through the catalyst.
  • the catalyst is formed of two adjacent disc-like catalyst honeycomb, wherein the downstream arranged catalyst honeycomb is formed as an annular disc and has an opening which corresponds to the outer cross section of the sensor channel in the contact region with the catalyst.
  • the aforementioned solution can be realized in a particularly simple manner.
  • such catalyst honeycomb are inexpensive standard components.
  • an advantageous development of the aforementioned embodiment provides that the inlet facing the catalyst is widened like a funnel in the direction of the catalyst. As a result, the flow velocity in the sensor channel is increased, so that the measurement surface of the semiconductor gas sensor arranged therein is mechanically cleaned. Furthermore, this simplifies the mounting of the sensor channel to the vapor channel or to the rest of the oven according to the invention, since the sensor channel is supported by the catalyst.
  • An advantageous development of the teaching according to the invention provides that the distance between the catalyst or the further catalyst and the semiconductor gas sensor is minimized such that the permissible maximum temperature of the semiconductor gas sensor is not exceeded during operation of the oven. As a result, the length of the portion of the vapor channel or of the sensor channel, which is limited transversely to the vapor channel flow direction or sensor channel flow direction of an airtight channel wall, is minimized.
  • a further advantageous development of the teaching according to the invention provides that the semiconductor gas sensor or a heat sink connected in a heat-transmitting manner to the semiconductor gas sensor is arranged on the oven in such a way that the semiconductor gas sensor is connected through a 11800
  • Fan of the oven is coolable. In this way, the cooling of the semiconductor gas sensor is made possible in a particularly simple manner.
  • An advantageous development of the aforementioned embodiment provides that the fan sucks in fresh air during operation of the oven from the free environment and the semiconductor gas sensor or the heat sink is arranged on the oven so that it is partially in contact with the fresh air sucked. This allows a particularly simple and effective cooling of the semiconductor gas sensor.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a baking oven according to the invention in a partial and sectional view
  • Figure 2 shows a second embodiment of a baking oven according to the invention in a sectional view
  • Figure 3 shows a third embodiment of a baking oven according to the invention in partial and sectional view
  • Figure 4 shows a fourth embodiment of a baking oven according to the invention in partial 5
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of a baking oven according to the invention in a partial and sectional representation.
  • a first embodiment of a baking oven according to the invention is partially shown.
  • the oven has a vapor channel 2, in which a catalyst 4 is arranged.
  • the catalyst 4 is a so-called catalyst honeycomb.
  • other catalyst forms and types such as a catalyst formed from bulk material conceivable.
  • the vapor channel 2 is connected in a manner known in the art flow-conducting with a baking muffle 3 of the oven.
  • the vapor generated in the baking muffle 3 during a roasting or baking process is discharged via the vapor channel 2 into the free environment. In this case, the vapor flows through the catalyst 4 and the oxidizable gases contained in the vapor are oxidized.
  • a moisture sensor 8 signal-transmitting connected to a controller 6 of the oven is arranged downstream of the catalyst 4 in the direction of the vapor flow direction, wherein the moisture sensor 8 is designed as a semiconductor gas sensor.
  • the Wrasenkanal flow direction is symbolized by an arrow 10.
  • the Wrasenkanal 2 is limited transversely to the Wrasenkanal flow direction 10 through a channel wall 12.
  • a catalyst radiator 14 and a temperature sensor 16 protrude through openings 12.1 in the channel wall 12 into the vapor channel 2.
  • the catalyst radiator 14 and the temperature sensor 16 are also signal-transmitting connected to the controller 6 of the oven, wherein the catalyst heater 14 and the temperature sensor 16 cooperate with the controller 6 in a manner known in the art.
  • the semiconductor gas sensor 8 is made of doped tin oxide in this embodiment. In principle, however, other semiconductor materials, such as doped tungsten oxide or gallium oxide, conceivable.
  • the semiconductor gas sensor used here from doped tin oxide has a permissible temperature range of about 400 0 C to 500 ° C, which must not be exceeded. Therefore, the distance between the catalyst 4, which can reach temperatures of up to about 700 0 C during operation of the oven, and the semiconductor gas sensor 8 is selected to be correspondingly large. The vapor heated by the catalyst 4 may cool down along the flow path to the semiconductor gas sensor 8.
  • semiconductor gas sensors 8 made of doped tungsten oxide When using a semiconductor gas sensor 8 made of gallium oxide, the distance between the catalyst 4 and the semiconductor gas sensor 8 may be dimensioned correspondingly smaller, since gallium oxide sensors for temperatures up to about 700 0 C are suitable.
  • the channel wall 12 is formed in the portion between the catalyst 4 to downstream of the semiconductor gas sensor 8 as an airtight channel wall 12.2.
  • the openings 12.1 required for the catalyst heating element 14 and the temperature sensor 16 are arranged outside this section of the airtight channel wall 12.2, so that a vapor generated in the baking muffle 3 and derived through the vapor channel 2 must flow through the catalyst 4.
  • a supply of fresh air through openings 12.1 in the channel wall 12 which influences the output signal of the semiconductor gas sensor 8 in an undesired manner is thereby avoided.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a baking oven according to the invention.
  • a vapor produced in the baking muffle 3 is led out of the oven through the vapor channel 2.
  • the oven of this embodiment is an oven with a forced purging.
  • a fan 18 designed as a radial fan is arranged in the oven in a manner known to those skilled in the art and is in fluid communication with the vapor channel 2.
  • the essential difference from the first embodiment is now that the portion of the vapor channel 2, in which the Wrasenkanal 2 is transverse to the Wrasen flow direction 10 is limited by an air-tight channel wall 12.2, a side section 2.1, in which the semiconductor gas sensor 8 is arranged.
  • the semiconductor gas sensor 8 thus lies in a section of the vapor channel 2 into which the gases contained in the vapor essentially pass by diffusion. This ensures that the side portion 2.1, and thus the area in which the semiconductor gas sensor 8 is arranged, is less polluted by the vapor.
  • Fig. 3 is a third embodiment of a baking oven according to the invention in a similar representation as shown in Fig. 1.
  • the vapor channel 2 and thus also the channel wall 12 is formed in a conventional manner.
  • the catalyst radiator 14 and the temperature sensor 16 are also guided in a conventional manner through openings 12.1 in the channel wall 12 in the vapor channel 2.
  • a sensor channel 20 is arranged, which is limited transversely to the sensor channel flow direction by an air-tight channel wall 22.
  • the sensor channel flow direction is symbolized by an arrow 24.
  • the sensor channel 20 is connected by an inlet opening 20.1 and an outlet opening 20.2 with the rest of the Wrasenkanals 2 flow-conducting.
  • the sensor channel 20 is inserted into a depression of the catalytic converter 4 in the region of the inlet opening 20.
  • the catalyst 4 is formed from two adjoining disc-like catalyst honeycombs, wherein the downstream arranged catalyst honeycomb 4.1 is formed as an annular disc and has an opening which corresponds to the outer cross section of the sensor channel 20 in its contact region with the catalyst 4.
  • the other catalyst honeycomb 4.2 has no breakthrough, so that in the assembled state of the oven according to the invention a comparison of the third embodiment arrangement of catalyst 4 and sensor channel 20 results.
  • FIG. 5 Another alternative is shown as a fifth embodiment in Fig. 5.
  • the sensor channel 20 is, as in the two aforementioned embodiments, arranged approximately in the middle of the vapor channel 2. In contrast to these two embodiments, the sensor channel 20 does not intervene in the assembled state of the oven in the catalyst 4, but rests on the downstream surface of the catalyst 4. In this embodiment, it is necessary that the two contact surfaces of the catalyst 4 and the sensor channel 20 are machined so that they in 5 011800
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment of a baking oven according to the invention.
  • a further catalyst 26 in the region of the inlet opening 20.1 of the sensor channel 20 is arranged therein.
  • the further catalyst 26 fills the free cross section of the sensor channel 20 completely, so that it is ensured that the vapor flowing through the sensor channel 20 must forcibly flow through the further catalyst 26.
  • the further catalyst 26 is likewise designed as a so-called catalyst honeycomb. Analogous to the catalyst 4, the further catalyst 26 can also be selected according to type, material and dimensions within wide suitable limits.
  • the distance between the catalyst 4 or the further catalyst 26 and the semiconductor gas sensor 8 is minimized such that the permissible temperature range of the semiconductor gas sensor 8 is not exceeded during operation of the oven.
  • an additional measure for all the aforementioned embodiments is to cool the semiconductor gas sensor 8.
  • the cooling of the semiconductor gas sensor 8 which is not shown in greater detail in the figures, can be carried out by many means known and suitable to the person skilled in the art.
  • the semiconductor gas sensor 8 or a heat sink connected to the semiconductor gas sensor 8 and not shown in the figures is arranged on the oven such that the semiconductor gas sensor 8 can be cooled by a fan, for example the fan 18 of the oven.
  • a particularly effective cooling can be realized in that the fan draws in fresh air during operation of the oven and the semiconductor gas sensor 8 or the heat sink is arranged such that it is partially in contact with the intake fresh air.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Backofen mit einem Wrasenkanal (2), in dem ein Katalysator (4) derart angeordnet ist, dass in dem Backofen erzeugter und durch den Wrasenkanal (2) abgeleiteter Wrasen den Katalysator (4) durchströmen muss, und dass ein mit einer Steuerung (6) des Backofens signalübertragend verbundener Feuchtesensor (8) in Strömungsrichtung nach dem Katalysator (4) angeordnet ist. Um einen Backofen anzugeben, bei dem zur Steuerung oder Regelung des Backofens ein Halbleitergassensor als Feuchtesensor (8) einsetzbar und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit der Steuerung oder Regelung erreichbar ist, wird vorgeschlagen, den Halbleitergassensor (8) derart anzuordnen, dass der durch den Wrasenkanal (2) geleitete Wrasen, der in Kontakt mit den Halbleitergassensor (8) gelangt, vorher einen Katalysator (4; 26) zur Oxidation der in dem Wrasen enthaltenen oxidierbaren Gase zwangsweise durchströmt.

Description

Beschreibung
Backofen mit einem Wrasenkanal, in dem ein Katalysator und ein Gassensor angeordnet sind
Die Erfindung betrifft einen Backofen der im Anspruch 1 , 2 oder 7 genannten Art.
Aus der englischsprachigen Zusammenfassung zu der JP 01041721 A ist ein Backofen mit einem Wrasenkanal bekannt, in dem ein Katalysator derart angeordnet ist, dass in dem Backofen erzeugter und durch den Wrasenkanal abgeleiteter Wrasen den Katalysator durchströmen muss, und dass ein mit einer Steuerung des Backofens signalübertragend verbundener Feuchtesensor in Strömungsrichtung nach dem Katalysator angeordnet ist. Mittels des Feuchtesensors wird der Verschmutzungsgrad der Backmuffel des Backofens ermittelt. Auf diese Weise soll erreicht werden, dass die Backmuffel zwecks pyrolytischer Reinigung nur solange wie unbedingt erforderlich auf eine Temperatur von 5000C aufgeheizt wird.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem einen Backofen anzugeben, bei dem zur Steuerung oder Regelung des Backofens ein Halbleitergassensor als Feuchtesensor einsetzbar und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit der Steuerung oder Regelung erreichbar ist.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Backofen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , 2 oder 7 gelöst.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Möglichkeit, zur Steuerung oder Regelung des Backofens einen Halbleitergassensor als Feuchtesensor einsetzen zu können und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit der Steuerung oder Regelung des Backofens zu erreichen, insbesondere darin, dass Halbleitergassensoren kostengünstige Standardbauteile sind. Darüber hinaus sind Halbleitergassensoren für die Betriebsbedingungen eines Backofens, insbesondere für die hohen Temperaturen und den bei jedem Brat- und Backvorgang anfallenden Wrasen, besonders gut geeignet.
Zwar ist aus der DE 43 41 410 A1 ein Backofen mit einem Wrasenkanal bekannt, bei dem ein Halbleitergassensor als Feuchtesensor verwendet wird. Die genaue Anordnung des bekannten Halbleitergassensors in dem Wrasenkanal wird jedoch nicht näher erläutert.
Bei der Verwendung eines Halbleitergassensors als Feuchtesensors tritt darüber hinaus grundsätzlich das Problem auf, dass Halbleitergassensoren auf oxidierbare Gase in einer sehr geringen Konzentration ein vergleichbar großes Ausgangssignal erzeugen, wie auf Wasserdampf in einer im Vergleich dazu sehr viel größeren Konzentration. Derartige oxidierbare Gase werden bei einem Backofen zum einen durch den Garvorgang erzeugt und können mittels eines Katalysators oxidiert werden, so dass die daraus resultierende ungewünschte Auswirkung auf das Ausgangssignal des Halbleitergassensors deutlich reduziert ist. Bei herkömmlichen Backöfen werden oxidierbare Gase und Wasserdampf zum anderen auch über die Kanalwand des Wrasenkanals stromabwärts des Katalysators in den Wrasenkanal eingeleitet, was das Ausgangssignal des Halbleitergassensors ebenfalls auf die oben erläuterte Weise beeinflusst. Das liegt daran, dass die Kanalwand des Wrasenkanals bei herkömmlichen Backöfen Öffnungen für diverse Messgeräte, wie beispielsweise Temperatursensoren zur Steuerung oder Regelung von Brat- und Backvorgängen wie auch von Pyrolysevorgängen bei Backöfen mit Pyrolysefunktion, aufweist. Darüber hinaus werden die Wrasenkanäle bei den herkömmlichen Backöfen aus Blechplatinen hergestellt, die hierzu gefaltet und mittels Schraub- oder Nietverbindungen miteinander verbunden werden.
Die allgemeine erfinderische Idee des erfindungsgemäßen Backofens besteht nun darin, den Halbleitergassensor derart anzuordnen, dass der durch den Wrasenkanal geleitete Wrasen, der in Kontakt mit den Halbleitergassensor gelangt, vorher einen Katalysator zur Oxidation der in dem Wrasen enthaltenen oxidierbaren Gase zwangsweise durchströmt. Unter Wrasen, der in Kontakt mit den Halbleitergassensor gelangt, wird auch ein Frischluft-Wrasen-Gemisch verstanden, das durch die Vermischung von Frischluft und Wrasen erzeugt worden ist. Die Frischluft gelangt dabei aufgrund von Öffnungen in der Kanalwand des Wrasenkanals in diesen hinein.
Die Gegenstände der Ansprüche 1 , 2 und 7 mit den darauf rückbezogenen Ansprüchen sind i zueinander alternative Ausbildungen dieser allgemeinen erfinderischen Idee.
Der zusätzliche Vorteil bei einem Backofen gemäß Anspruch 1 besteht darin, dass die Anzahl der Bauteile gegenüber den beiden anderen Alternativen reduziert ist.
Da bei der Alternative gemäß Anspruch 2 im Vergleich zu der vorgenannten Alternative zusätzlich ein Sensorkanal verwendet wird, in dem der Halbleitergassensor angeordnet ist, 5 kann die bereits erläuterte herkömmliche Wrasenkanalausbildung beibehalten werden. Somit eignet sich diese Alternative auch zur Nachrüstung von herkömmlichen Backöfen.
Die Alternative gemäß Anspruch 7 weist ebenfalls einen Sensorkanal auf, in dem der Halbleitergassensor angeordnet ist. Zusätzlich ist hier ein weiterer Katalysator in dem Sensorkanal und stromaufwärts des Halbleitergassensors angeordnet. Auf diese Weise sind die o Dimensionen des Sensorkanals sowie dessen relative Anordnung zu dem Katalysator weitestgehend frei von diesem wählbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Backofens nach Anspruch 2 besteht darin, dass der Katalysator stromabwärts eine Vertiefung aufweist, in die der Sensorkanal mit dessen die Eintrittsöffnung aufweisenden Bereich eingreift. Hierdurch ist gewährleistet, dass der mittels des Sensorkanals zu dem Halbleitergassensor geleitete Wrasen den Katalysator durchströmt hat.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass der Katalysator aus zwei aneinander angrenzenden scheibenartigen Katalysatorwaben gebildet ist, wobei die stromabwärts angeordnete Katalysatorwabe als Ringscheibe ausgebildet ist und einen Durchbruch aufweist, der mit dem äußeren Querschnitt des Sensorkanals in dessen Kontaktbereich mit dem Katalysator korrespondiert. Hierdurch ist die vorgenannte Lösung auf besonders einfache Weise realisierbar. Darüber hinaus sind derartige Katalysatorwaben kostengünstige Standardbauteile.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Backofens nach Anspruch 2 sieht vor, dass der Sensorkanal mit dessen die Eintrittsöffnung aufweisenden Ende im Wesentlichen direkt an den Katalysator angrenzt. Auf diese Weise ist der Katalysator nach Art, Material und Dimensionen in weiten geeigneten Grenzen wählbar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die dem Katalysator zugewandte Eintrittsöffnung in Richtung des Katalysators trichterartig erweitert ist. Hierdurch ist die Strömungsgeschwindigkeit in dem Sensorkanal erhöht, so dass die Messoberfläche des darin angeordneten Halbleitergassensors mechanisch gereinigt wird. Ferner ist dadurch die Halterung des Sensorkanals an dem Wrasenkanal oder an dem Rest des erfindungsgemäßen Backofens vereinfacht, da der Sensorkanal durch den Katalysator abgestützt ist.
Die nachfolgenden Unteransprüche gelten für alle der oben genannten Alternativen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der Abstand zwischen dem Katalysator oder dem weiteren Katalysator und dem Halbleitergassensor derart minimiert ist, dass die zulässige Höchsttemperatur des Halbleitergassensors während des Betriebs des Backofens nicht überschritten wird. Hierdurch ist die Länge des Abschnitts des Wrasenkanals oder des Sensorkanals, der quer zur Wrasenkanal-Strömungsrichtung oder Sensorkanal-Strömungsrichtung von einer luftdichten Kanalwand begrenzt ist, auf ein Minimum reduziert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der Halbleitergassensor oder ein mit dem Halbleitergassensor wärmeübertragend verbundener Kühlkörper derart an dem Backofen angeordnet ist, dass der Halbleitergassensor durch ein 11800
Gebläse des Backofens kühlbar ist. Auf diese Weise ist die Kühlung des Halbleitergassensors auf besonders einfache Weise ermöglicht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass das Gebläse während des Betriebs des Backofens aus der freien Umgebung Frischluft ansaugt und der Halbleitergassensor oder der Kühlkörper derart an dem Backofen angeordnet ist, dass dieser teilweise mit der angesaugten Frischluft in Kontakt ist. Hierdurch ist eine besonders einfache und wirksame Kühlung des Halbleitergassensors ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in teilweiser und geschnittener Darstellung, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in geschnittener Darstellung, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in teilweiser und geschnittener Darstellung, Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in teilweiser und geschnittener Darstellung, Figur 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in teilweiser und geschnittener Darstellung, Figur 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in teilweiser und geschnittener Darstellung.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens teilweise dargestellt. Der Backofen weist einen Wrasenkanal 2 auf, in dem ein Katalysator 4 angeordnet ist. Bei dem Katalysator 4 handelt es sich um eine sogenannte Katalysatorwabe. Alternativ hierzu sind aber auch andere Katalysatorformen und -arten, wie beispielsweise ein aus Schüttgut gebildeter Katalysator, denkbar. Der Wrasenkanal 2 ist auf dem Fachmann bekannte Weise strömungsleitend mit einer Backmuffel 3 des Backofens verbunden. Der während eines Brat- oder Backvorgangs in der Backmuffel 3 erzeugte Wrasen wird über den Wrasenkanal 2 in die freie Umgebung abgeleitet. Dabei durchströmt der Wrasen den Katalysator 4 und die in dem Wrasen enthaltenen oxidierbaren Gase werden oxidiert. Ferner ist in dem Wrasenkanal 2 ein mit einer Steuerung 6 des Backofens signalübertragend verbundener Feuchtesensor 8 in Wrasenkanal-Strömungsrichtung nach dem Katalysator 4 angeordnet, wobei der Feuchtesensor 8 als Halbleitergassensor ausgebildet ist. Die Wrasenkanal-Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil 10 symbolisiert. Der Wrasenkanal 2 ist quer zur Wrasenkanal-Strömungsrichtung 10 durch eine Kanalwand 12 begrenzt. Des weiteren ragen ein Katalysator-Heizkörper 14 und ein Temperaturfühler 16 durch Öffnungen 12.1 in der Kanalwand 12 in den Wrasenkanal 2 hinein. Der Katalysator-Heizkörper 14 und der Temperaturfühler 16 sind ebenfalls signalübertragend mit der Steuerung 6 des Backofens verbunden, wobei der Katalysator-Heizkörper 14 und der Temperaturfühler 16 auf dem Fachmann bekannte Weise mit der Steuerung 6 zusammenwirken. Der Halbleitergassensor 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus dotiertem Zinnoxid hergestellt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Halbleitermaterialien, wie beispielsweise dotiertes Wolframoxid oder Galliumoxid, denkbar. Der hier verwendete Halbleitergassensor aus dotiertem Zinnoxid hat einen zulässigen Temperaturbereich von etwa 4000C bis 500°C, der nicht überschritten werden darf. Deshalb ist der Abstand zwischen dem Katalysator 4, der im Betrieb des Backofens Temperaturen von bis etwa 7000C erreichen kann, und dem Halbleitergassensor 8 entsprechend groß gewählt. Der durch den Katalysator 4 aufgeheizte Wrasen kann sich entlang des Strömungswegs bis zu dem Halbleitergassensor 8 abkühlen. Gleiches gilt für Halbleitergassensoren 8 aus dotiertem Wolframoxid. Bei Verwendung eines Halbleitergassensors 8 aus Galliumoxid kann der Abstand zwischen dem Katalysator 4 und dem Halbleitergassensor 8 entsprechend geringer bemessen sein, da Galliumoxidsensoren für Temperaturen bis über 7000C geeignet sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kanalwand 12 in dem Abschnitt zwischen dem Katalysator 4 bis stromabwärts des Halbleitergassensors 8 als eine luftdichte Kanalwand 12.2 ausgebildet. Die für den Katalysator-Heizkörper 14 und den Temperaturfühler 16 erforderlichen Öffnungen 12.1 sind ausserhalb dieses Abschnitts der luftdichten Kanalwand 12.2 angeordnet, so dass ein in der Backmuffel 3 erzeugter und durch den Wrasenkanal 2 abgeleiteter Wrasen den Katalysator 4 durchströmen muss. Eine das Ausgangssignal des Halbleitergassensors 8 in ungewünschter Weise beeinflussende Zufuhr von Frischluft durch Öffnungen 12.1 in der Kanalwand 12 ist hierdurch vermieden.
Die Erläuterung der weiteren Ausführungsbeispiele ist auf die Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschränkt.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens. Ein in der Backmuffel 3 erzeugter Wrasen wird, wie bereits erläutert, durch den Wrasenkanal 2 aus dem Backofen herausgeleitet. Bei dem Backofen dieses Ausführungsbeispiels handelt es sich um einen Backofen mit einer Zwangsdurchspülung. Hierfür ist ein als Radialgebläse ausgebildetes Gebläse 18 auf dem Fachmann bekannte Weise in dem Backofen angeordnet und mit dem Wrasenkanal 2 in Strömungsverbindung. Der wesentliche Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel besteht nun darin, dass der Abschnitt des Wrasenkanals 2, in dem der Wrasenkanal 2 quer zur Wrasen-Strömungsrichtung 10 durch eine luftdichte Kanalwand 12.2 begrenzt ist, einen Seitenabschnitt 2.1 aufweist, in dem der Halbleitergassensor 8 angeordnet ist. Der Halbleitergassensor 8 liegt somit in einem Abschnitt des Wrasenkanals 2, in den die in dem Wrasen enthaltenen Gase im Wesentlichen durch Diffusion hineingelangen. Hierdurch ist erreicht, dass der Seitenabschnitt 2.1 , und damit der Bereich, in dem der Halbleitergassensor 8 angeordnet ist, durch den Wrasen weniger verschmutzt wird.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wrasenkanal 2 und damit auch die Kanalwand 12 in herkömmlicher Weise ausgebildet. Der Katalysator-Heizkörper 14 und der Temperaturfühler 16 sind ebenfalls auf herkömmliche Weise durch Öffnungen 12.1 in der Kanalwand 12 in den Wrasenkanal 2 hineingeführt. Etwa mittig in dem Wrasenkanal 2 ist ein Sensorkanal 20 angeordnet, der quer zur Sensorkanal-Strömungsrichtung durch eine luftdichte Kanalwand 22 begrenzt ist. Die Sensorkanal-Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil 24 symbolisiert. Der Sensorkanal 20 ist durch eine Eintrittsöffnung 20.1 und eine Austrittsöffnung 20.2 mit dem Rest des Wrasenkanals 2 strömungsleitend verbunden. Um zu erreichen, dass der in den Sensorkanal 20 geleitete Wrasen vorher durch den Katalysator 4 geströmt ist, ist der Sensorkanal 20 in dem Bereich der Eintrittsöffnung 20.1 in eine Vertiefung des Katalysators 4 eingesteckt.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der vorgenannten Ausführungsform ist als viertes Ausführungsbeispiel in Fig. 4 gezeigt. Hier ist der Katalysator 4 aus zwei aneinander angrenzenden scheibenartigen Katalysatorwaben gebildet, wobei die stromabwärts angeordnete Katalysatorwabe 4.1 als Ringscheibe ausgebildet ist und einen Durchbruch aufweist, der mit dem äußeren Querschnitt des Sensorkanals 20 in dessen Kontaktbereich mit dem Katalysator 4 korrespondiert. Die andere Katalysatorwabe 4.2 weist keinen Durchbruch auf, so dass sich in dem zusammengebauten Zustand des erfindungsgemäßen Backofens eine dem dritten Ausführungsbeispiel vergleichbare Anordnung von Katalysator 4 und Sensorkanal 20 ergibt.
Eine weitere Alternative ist als fünftes Ausführungsbeispiel in Fig. 5 dargestellt. Der Sensorkanal 20 ist, ähnlich wie in den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen, etwa in der Mitte des Wrasenkanals 2 angeordnet. Im Unterschied zu diesen beiden Ausführungsbeispielen greift der Sensorkanal 20 in dem zusammengebauten Zustand des Backofens nicht in den Katalysator 4 ein, sondern stützt sich auf der stromabwärts angeordneten Oberfläche des Katalysators 4 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, dass die beiden Kontaktflächen von Katalysator 4 und Sensorkanal 20 derart bearbeitet sind, dass diese im 5 011800
Wesentlichen luftdicht aneinander anliegen. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass der Sensorkanal 20 nicht direkt an dem Katalysator 4 anliegt, sondern geringfügig davon beabstandet ist. In diesem Fall ist die trichterartige Erweiterung der Eintrittsöffnung 20.1 des Sensorkanals 20 nicht erforderlich.
Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Backofens. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein weiterer Katalysator 26 im Bereich der Eintrittsöffnung 20.1 des Sensorkanals 20 in diesem angeordnet. Dabei füllt der weitere Katalysator 26 den freien Querschnitt des Sensorkanals 20 vollständig aus, so dass gewährleistet ist, dass der den Sensorkanal 20 durchströmende Wrasen den weiteren Katalysator 26 zwangsweise durchströmen muss. Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, den freien Querschnitt des Sensorkanals 20 im Bereich des weiteren Katalysators 26 durch einen nicht dargestellten Adapter derart zu verjüngen, dass auch ein weiterer Katalysator 26 mit einem geringeren Querschnitt verwendet werden kann, ohne dass dabei ungewünschte Leckagen zwischen der Kanalwand 22 und dem weiteren Katalysator 26 entstehen. Der weitere Katalysator 26 ist ebenfalls als sogenannte Katalysatorwabe ausgebildet. Analog zu dem Katalysator 4 ist der weitere Katalysator 26 nach Art, Material und Dimensionen ebenfalls in weiten geeigneten Grenzen wählbar.
Für alle alternativen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem Katalysator 4 oder dem weiteren Katalysator 26 und dem Halbleitergassensor 8 derart minimiert ist, dass der zulässige Temperaturbereich des Halbleitergassensors 8 während des Betriebs des Backofens nicht überschritten wird.
Um den Abstand zwischen dem Katalysator 4 oder dem weiteren Katalysator 26 und dem Halbleitergassensor 8 weiter zu reduzieren, besteht eine zusätzliche Maßnahme für alle vorgenannten Ausführungsbeispiele darin, den Halbleitergassensor 8 zu kühlen. Grundsätzlich kann die in den Fig. nicht näher dargestellte Kühlung des Halbleitergassensors 8 durch viele dem Fachmann bekannte und geeignete Mittel erfolgen. Zweckmäßigerweise ist der Halbleitergassensor 8 oder ein mit dem Halbleitergassensor 8 wärmeübertragend verbundener und in den Fig. nicht dargestellter Kühlkörper derart an dem Backofen angeordnet, dass der Halbleitergassensor 8 durch ein Gebläse, beispielsweise das Gebläse 18, des Backofens kühlbar ist. Eine besonders wirksame Kühlung lässt sich dadurch realisieren, dass das Gebläse während des Betriebs des Backofens Frischluft ansaugt und der Halbleitergassensor 8 oder der Kühlkörper derart angeordnet ist, dass dieser teilweise mit der angesaugten Frischluft in Kontakt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Backofen mit einem Wrasenkanal, in dem ein Katalysator derart angeordnet ist, dass in dem Backofen erzeugter und durch den Wrasenkanal abgeleiteter Wrasen den Katalysator durchströmen muss, und dass ein mit einer Steuerung des Backofens signalübertragend verbundener Feuchtesensor in Strömungsrichtung nach dem Katalysator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (8) als Halbleitergassensor ausgebildet ist und der Wrasenkanal (2) quer zur Wrasenkanal-Strömungsrichtung (10) zumindest in dem Kanalabschnitt von dem Katalysator (4) bis stromabwärts des Halbleitergassensors (8) von einer luftdichten Kanalwand (12.2) begrenzt ist.
2. Backofen mit einem Wrasenkanal, in dem ein Katalysator derart angeordnet ist, dass in dem Backofen erzeugter und durch den Wrasenkanal abgeleiteter Wrasen den Katalysator durchströmen muss, und dass ein mit einer Steuerung des Backofens signalübertragend verbundener Feuchtesensor in Strömungsrichtung nach dem Katalysator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (8) als Halbleitergassensor ausgebildet und in einem Sensorkanal (20) zwischen einer Eintritts- (20.1) und einer Austrittsöffnung (20.2) angeordnet ist, mittels denen der Sensorkanal (20) mit dem Rest des Wrasenkanals (2) in Strömungsverbindung steht, wobei der Sensorkanal (20) zwischen der Eintritts- (20.1) und Austrittsöffnung (20.2) und quer zur Sensorkanal-Strömungsrichtung (24) von einer luftdichten Kanalwand (22) begrenzt ist, und dass die Eintrittsöffnung (20.1) strömungsleitend derart an den Katalysator (4) gekoppelt ist, dass während des Betriebs des Backofens nur durch den Katalysator (4) geleiteter Wrasen durch die Eintrittsöffnung (20.1) in den Sensorkanal (20) gelangt.
3. Backofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (4) stromabwärts eine Vertiefung aufweist, in die der Sensorkanal (20) mit dessen die Eintrittsöffnung (20.1) aufweisenden Bereich eingreift.
4. Backofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (4) aus zwei aneinander angrenzenden scheibenartigen Katalysatorwaben (4.1 , 4.2) gebildet ist, wobei die stromabwärts angeordnete Katalysatorwabe (4.1) als Ringscheibe ausgebildet ist und einen Durchbruch aufweist, der mit dem äußeren Querschnitt des Sensorkanals (20) in dessen Kontaktbereich mit dem Katalysator (4) korrespondiert.
5. Backofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkanal (20) mit dessen die Eintrittsöffnung (20.1) aufweisenden Ende im Wesentlichen direkt an den Katalysator (4) angrenzt.
6. Backofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Katalysator (4) zugewandte Eintrittsöffnung (20.1) in Richtung des Katalysators (4) trichterartig erweitert ist.
7. Backofen mit einem Wrasenkanal, in dem ein Katalysator derart angeordnet ist, dass in dem Backofen erzeugter und durch den Wrasenkanal abgeleiteter Wrasen den Katalysator durchströmen muss, und dass ein mit einer Steuerung des Backofens signalübertragend verbundener Feuchtesensor in Strömungsrichtung nach dem Katalysator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (8) als Halbleitergassensor ausgebildet ist und in einem Sensorkanal (20) zwischen einer Eintritts- (20.1) und einer Austrittsöffnung (20.2) angeordnet ist, mittels denen der Sensorkanal (20) mit dem Rest des Wrasenkanals (2) in Strömungsverbindung steht, wobei der Sensorkanal (20) zwischen der Eintritts- (20.1) und Austrittsöffnung (20.2) und quer zur Sensorkanal-Strömungsrichtung (24) von einer luftdichten Kanalwand (22) begrenzt ist, und dass zwischen der Eintrittsöffnung (20.1) und dem Halbleitergassensor (8) ein weiterer Katalysator (26) derart angeordnet ist, dass der den Sensorkanal (20) durchströmende Wrasen den weiteren Katalysator (26) durchströmen muss.
8. Backofen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Katalysator (4) oder dem weiteren Katalysator (26) und dem Halbleitergassensor (8) derart minimiert ist, dass die zulässige Höchsttemperatur des Halbleitergassensors (8) während des Betriebs des Backofens nicht überschritten wird.
9. Backofen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
) dass der Halbleitergassensor (8) oder ein mit dem Halbleitergassensor (8) wärmeübertragend verbundener Kühlkörper derart an dem Backofen angeordnet ist, dass der Halbleitergassensor (8) durch ein Gebläse des Backofens kühlbar ist.
10. Backofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse während des Betriebs des Backofens aus der freien Umgebung Frischluft ansaugt und der Halbleitergassensor (8) oder der Kühlkörper derart an dem Backofen angeordnet ist, dass dieser teilweise mit der angesaugten Frischluft in Kontakt ist.
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