EP2220432A2 - Dampferzeuger, garvorrichtung, verfahren zum betrieb beziehungsweise zur herstellung eines dampferzeugers sowie verfahren zum kühlen einer heizvorrichtung - Google Patents

Dampferzeuger, garvorrichtung, verfahren zum betrieb beziehungsweise zur herstellung eines dampferzeugers sowie verfahren zum kühlen einer heizvorrichtung

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Publication number
EP2220432A2
EP2220432A2 EP08759211A EP08759211A EP2220432A2 EP 2220432 A2 EP2220432 A2 EP 2220432A2 EP 08759211 A EP08759211 A EP 08759211A EP 08759211 A EP08759211 A EP 08759211A EP 2220432 A2 EP2220432 A2 EP 2220432A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
heating device
steam generator
water
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08759211A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Block
Michael Riffel
Christian Seidler
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.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP2220432A2 publication Critical patent/EP2220432A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
    • F22B1/284—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically with water in reservoirs

Definitions

  • the invention relates to a steam generator, in particular for a cooking device, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a cooking device with such a steam generator and a method of operation, a method for manufacturing and a method for cooling a heater for such a steam generator.
  • a steam generator of the aforementioned type is known for example from DE 101 09 251 C1, which has a boiler interior, which is surrounded by a boiler wall.
  • the boiler interior absorbs water, which is heated by means of heating wires and finally evaporates, with the heating wires extending essentially over the entire boiler wall and the bottom of the boiler.
  • heating wires for the heating of the boiler room or existing in the boiler room water, however, shows disadvantageous that a large amount of heating energy is lost essentially unused. This on the one hand in areas where no water to be evaporated is present and on the other hand because the ratio between water to be evaporated and by means of the heating wires directly heated surface is comparatively low. Also, the response of such a steam generator apparatus to the provision of steam is slower than would be desirable.
  • the object of the invention is therefore to provide a steam generator, a cooking device with a steam generator, a method for operating a heater for a steam generator, a method for producing a heating device and a method for cooling a heater for a steam generator, wherein each of the response of the Steam generator with respect to the provision period of water vapor is significantly improved and the energy efficiency of the heater used is increased. Furthermore, a dry running of the steam generator should not pose a danger.
  • the container has a water-guiding region for water to be evaporated, wherein the heating device heats the water to be evaporated up to the boiling temperature as steam.
  • the heating device heats the water to be evaporated up to the boiling temperature as steam.
  • the steam guide portion of the container leads the generated steam out of the container or the generated vapor flows along it.
  • the heated surface or the heating device is provided on the water supply area and, if necessary, also on the steam guide area.
  • the steam is hotter than the water itself, its temperature is still well below that of the heater in uncooled operation, so if it can not give off energy.
  • the evaporation or the resulting steam thus also simultaneously cooling the container.
  • the steam flows after generation in a steam guide on the surface of the heated container along.
  • the heating device is cooled, advantageously so that it is ensured that the heater during the evaporation process has a substantially constant temperature despite decreasing water level, so approaching empty cooking of the container.
  • the cooling effect of the water in the water supply, so the bottom of the container is then increasingly taken over by the steam, but with a slightly lower cooling effect, but still good enough to cool the heater.
  • the temperature of the heater increases only when the water in the container is substantially completely evaporated, because then the amount of steam in the steam guide decreases and thus also this cooling effect.
  • the temperature rise of the heater then causes a preferably easily measurable physical property change of the heater, such as a change in their electrical resistance.
  • the steam generator can work with any liquid.
  • it works with water or evaporated water, especially tap water.
  • the heating device has a relatively low mass, and it is particularly advantageous to have a thick film layer applied to a surface of the container. heater. From the use of a thick film heater as a heater results in advantageous that the entire steam generator requires only a relatively small space.
  • the thick-film heating device can be applied to the surface of the container by means of a printing process, for example, so that there is direct, physical contact between the thick-film heating device and the surface. The transfer of the heat energy generated by the thick-film heater on the container so no need to overcome another transmission medium.
  • tubular heaters can be used, in particular low-mass or thin tubular heaters.
  • the heating device used can also be used, for example, as a temperature sensor or as a fill level sensor.
  • a heater in particular a thick-film heater
  • the heat energy generated by it is transmitted substantially uniformly in the container to be heated and transferred from the material of the container directly into the water to be evaporated.
  • the heating energy which manifests itself in the elevated temperature of the container, distributed in the container, at least in an area of the container with the heater, ie in the water supply area.
  • the heating energy evaporates the water over time.
  • the steam generator according to the invention is preferably used in cooking devices.
  • Such cooking devices are, for example, so-called steamer, in which a food to be cooked is essentially cooked only by means of hot steam.
  • steamer in which a food to be cooked is essentially cooked only by means of hot steam.
  • the water to be evaporated is heated substantially to the boiling point.
  • the heating of the water to be evaporated to boiling temperature is not necessary if the steam generator is to be used to create a comparatively humid climate in a cooking device, to prevent drying out of a food to be cooked.
  • the steam generator according to the invention is used in a baking device in which the existing air is saturated with water vapor from the steam generator, so that the existing air in the baking device can absorb any more moisture from the dough more.
  • the use or the application of the steam generator according to the invention is very diverse possible.
  • a heating device in the context of the invention is advantageously a thick film heater, wherein in addition other heating devices may be provided.
  • the object underlying the invention is also achieved by a generic steam generator, wherein in the interior of the container, in particular in the water supply region and advantageously also in the steam guide region, a portion of a displacement body for reducing the free volume is arranged.
  • the displacement body may have substantially any shape, of course, a substantially arbitrary volume of the displacement body is possible.
  • the displacement body extends in the interior of the container in the water guide area with the water therein during the evaporation.
  • the maximum possible receiving volume for the water to be evaporated is significantly reduced in just this area, so that also changes the ratio between the outer surface and the volume of water to be evaporated in favor of the outer surface.
  • the response of the steam generator is significantly improved, namely the time between switching on the steam generator and the attainment of the boiling temperature or a desired temperature of the water to be evaporated reduced.
  • the displacement body has an outer contour which runs essentially parallel to the inner contour of the container or has a corresponding, similar course.
  • a substantially ring-like volume can be created for the water to be evaporated.
  • the displacement body is particularly preferably arranged so that it is aligned substantially coaxially to the container, a ring-like volume with a substantially constant width results between the inner contour of the container and the outer contour of the displacement body. This width can be up to a few mm, so be very low.
  • the heating energy to be introduced into the water to be evaporated for the evaporation process can be distributed particularly uniformly in this way.
  • the displacement body either has an uneven outer contour or is arranged so that the width of the annular volume varies in the course of the ring, that is relatively small in one area and comparatively large in another area.
  • the response of the steam generator could be further improved, since in the region with a particularly small width of the annular volume, the water to be evaporated reaches even faster boiling temperature.
  • the displacement body is a hollow body.
  • each body is understood, in which a recess is provided.
  • a hollow body may thus have a cup shape, be tubular, or have, for example, an inside hollow cube shape.
  • the connection of displacement body and interior space can be realized for example by means of welding, screwing or the like, wherein the selected compound should be temperature resistant and waterproof in any case.
  • the weight of the steam generator as a whole can be kept relatively small and beyond the area to be heated has a total of only a small mass.
  • a further energy saving and, for example, an improved cooling behavior of the steam generator is achieved, in particular if the displacement body is made of metal.
  • the displacement body By a tube-like configuration of the displacement body, the displacement body can be produced comparatively low, since for example a commercially available tube can be used for the production. Of this tube, only a corresponding piece of a certain length must be separated and mounted in the interior of the container.
  • the container is substantially cup-shaped and the heating device is at least partially in a region of an outer circumferential surface of the container, in a region of a bottom surface of the container and / or in a region of an inner and / or outer circumferential surface of a container disposed displacer arranged, particularly advantageous, it covers at least the entire water supply area.
  • the heater is advantageously arranged so that it is not directly in May come in contact with the water, if an electrically operated heating device is used.
  • the heating device can also be arranged on the inside of the container or on the outside of the displacement body, ie in the water. Then it must be insulated or covered by an insulating layer.
  • the described arrangement possibilities of the heating device on the surfaces described on the container or on the displacement body are preferably comparatively small areas and preferably coincide at least in their projection with the water therein.
  • the heating device is arranged in a lower region of the container and thus also the water-guiding region.
  • the steam guide area can connect directly to it, in particular it expands to where the water guide area recedes with decreasing water level.
  • the container can be substantially completely dried after the completion of an application of the steam generator.
  • nests or the like can be avoided in moist places, which would possibly remain without a possibility of reheating.
  • the heater surrounds the container in the region of its lateral surface at least in sections.
  • the heating device is preferably distributed on the lateral surface of the container in such a way that a uniform heating of the container or of the water provided in the container is ensured.
  • the ratio between the diameter of the container and the height of one of the heater or Heat conductors covered area of the container between 0.25 and 10, in particular between 1 and 5.
  • the height of the area covered by the heater substantially aloidhell Escape the container or the water supply area for the start of operation.
  • the heating device is a fill level sensor of the water to be evaporated in the container and / or a temperature sensor, wherein preferably the steam generator has a control device for the evaluation of a sensor signal output by the sensor.
  • the heating device has a positive temperature coefficient. Due to the design of the heater with a positive temperature coefficient, ie as a PTC thermistor, the heater can be used in a simple manner as a temperature sensor, since the resistance of the heater so also increases with increasing temperature. The use of the heating device as a level sensor works essentially on the same principle, since the temperature of the heater in areas where no water to be evaporated is present, can increase by a small amount.
  • the heater can be divided for the level detection, but of course not only for this purpose, in individual heating areas, for example, in substantially mutually parallel stripes. These strips can then preferably also be arranged substantially parallel to the course of filling levels, so that a sinking or rising level when descending or rising successively passes the individual strips. With appropriate design of the container then the heating power generated by the individual strips, depending on whether the strips are at the current level below or above a level line, better or less well transferred to the water. If a strip is arranged above the level line, it heats itself more, so that conclusions can be drawn from the area-wise increase in the temperature of the heating device to the level of the steam generator.
  • the area performance of the heater is advantageously greater than 20W / cm 2 , more preferably between 25W / cm 2 and 75W / cm 2 .
  • the power per amount of water in the container without the aforementioned displacement body can be about 10W / ml and with the displacement body about 30W / ml to 100W / ml.
  • the object underlying the invention is also achieved by a cooking device with a steam generator, wherein the cooking device is a steamer.
  • a steamer are already known as so-called steamer known as above.
  • a further solution of the object on which the invention is based is a method for operating a heating device for a steam generator, wherein a temperature of the water to be evaporated and a temperature of the heating device are determined. Based on the determined temperatures, the state of the steam generator is determined, in particular by means of a control device.
  • the temperature of the water to be evaporated can be determined, for example, by means of an additional temperature sensor, which can operate independently of the heating device or the temperature determination by means of the heating device.
  • the state of the steamer which is determined by means of the aforementioned method, in particular relates to the degree of calcification of the evaporator. This can be determined, for example, by monitoring the efficiency of the heater.
  • This efficiency results from the temperature of the heater, the change in the temperature of the heater, the temperature of the water and from the change in the temperature of the water to be evaporated. If the time span until reaching a certain temperature of the water at a substantially constant temperature of the heating device is comparatively long, then this is a substantially unambiguous indication of the advanced calcification of the steam generator, since a lime layer is a comparatively good heat insulator. Then full water level comparison measurements are needed to assess how the time to reach a given temperature changes. A signal requesting descaling may be issued to an operator. Alternatively or additionally, an anti-adhesion coating may prevent or reduce the setting of lime.
  • the changing degree of calcification can be determined, for example, by means of a corresponding control device, wherein this control device can then output a corresponding signal.
  • a control device can be designed, for example, as a microprocessor, SPS unit, as an electronic component arrangement or the like.
  • the control unit may be provided as a separate, only the steam generator associated assembly. However, it is also possible that the said control unit is part of a control unit, for example for a steamer, in which the steam generator according to the invention is arranged.
  • a level of the steam generator is detected by means of the electrical resistance of the heater.
  • the heater is switched off when the resistance of the heater exceeds a preset value and the current or the power falls below a certain value. In this way it can be ensured that the heating Device is not overheated and thus also protected against burn-through substantially.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a method for producing a heating device for a steam generator, in which the heating device is applied as a thick film heating device by means of a printing method, in particular a screen printing method, onto a surface of the container.
  • a printing method in particular a screen printing method
  • the use of screen printing techniques to apply thick film components to a substrate is a commonly known and controlled technology. In this way, therefore, the production of the thick-film heating device according to the invention is simplified and guarantees a comparatively high quality standard.
  • a method for cooling a heating device of a steam generator can also solve the problem underlying the invention.
  • the heating device is cooled in a region by steam conducted past the heating device, in particular if the water to be evaporated has evaporated to such an extent that its surface is below an upper edge of the heating device. Then, the water guide area decreases with the water level and the steam guide area increasingly extends down to the cooling of the heated areas or the heater.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a steam generator according to the invention according to a first embodiment with a displacer arranged in the steam generator and a heating device,
  • FIG. 2 is a sectional view of a steam generator according to the invention according to a second embodiment with a displacement body and a plurality of arranged in the steam generator heaters,
  • FIG 3 shows a sectional view of a steam generator according to the invention in accordance with a third embodiment with a heating device and a plurality of temperature sensors provided on the steam generator, and
  • FIG. 4 shows a cooking device with the steam generator according to the invention.
  • a steam generator 110 shown in FIG. 1 has a container 112, which is formed from a pipe section 114 and a base element 116.
  • the container 112 is designed to receive water 118 to be evaporated.
  • a displacement body 120 is arranged, which consists of a tubular portion 122 is formed in cooperation with a part of the bottom portion 116.
  • the displacer 120 is substantially coaxial with the container 112.
  • the diameter of the tubular portion 122 of the displacer 120 is smaller than the diameter of the tube portion 114 of the container. This results in a ring portion 124 with the water 118 therein.
  • a heater 128 is mounted on an outer surface 126 of the pipe section 114.
  • the heating device 128 is designed as a thick film heating device 130 and is applied to the pipe section 114, for example by means of a screen printing method.
  • the thick-film heater 130 can be connected by means of connection devices 132 with essentially any control means, which are not shown in FIG.
  • the container 112 is connected to a steam pipe 136 by means of an adapter ring 134.
  • the steam generated by the steam generator 110 is supplied to a cooking device or the like, not shown in FIG.
  • the annular region 124 is filled with the water 118 to be evaporated.
  • the filling is preferably carried out by means of a directly connected to the ring area water supply, which is not shown in the figures.
  • the minimum filling level of the container 112 or of the annular region 124 when the heating device is switched on is indicated in FIG. 1 by means of a wavy line 138 shown in solid lines.
  • the minimum filling level essentially corresponds to the upper edge of the thick-film heating device 130.
  • the filling level 138 continues to drop, unless new water is added.
  • the sinking fill levels are represented by wavy lines 140, 142, 144, which are embodied differently, with the wavy line 144, which is the lowest in the viewing plane, representing the residual fill level with residual water quantity after evaporation.
  • the electrical resistance of the thick-film heater 130 can be determined, from which directly the current average temperature of the thick film heater 130 can be derived. This possibility represents a safeguard for the thick-film heater 130, as this can prevent overheating and thus destruction of the thick film heater 130.
  • the temperature of the thick-film heater 130 can be kept the same during the evaporation process, as long as the level of the annular region 124 is above the residual level 144. This effect can be explained by the fact that the vapor rising on the surface of the pipe section 114 along the steam guide section cools this pipe section 114, whereby the thick film heater 130 is also cooled. However, if the level drops below the residual level 144 indicated by the wavy line, sufficient steam is no longer generated to sufficiently cool the thick film heater. Accordingly, their temperature increases, which also increases the resistance of the thick film heater 130 when using a PTC thermistor as a heater, which can be detected.
  • the range with the current fill level of the water is the water guide area where the thick film heater 130 is cooled by the water anyway.
  • the steam guiding region adjoins the water-guiding region in the upward direction, in which the thick-film heating device 130 is also cooled by the passing steam. Therefore, it is important to the invention that either the water guide portion or at least the steam guide portion be on the heated surface with the heater.
  • a further heating device 248 is provided in the steam generator 210 in FIG. 2 not only a heating device 228 is provided on the pipe section 214, but rather also on an inner surface 246 of the pipe-like device Section 222 of the displacement body 220.
  • This heating device 248 is likewise designed as a thick-film heating device 250, which is likewise connected by means of connection devices 252 to a control device, not shown.
  • the two thick film heaters 230,250 serve to heat the annulus portion 224 with the water 218 to be evaporated.
  • FIG. 2 shows a third heating device 254, which is arranged in the bottom section 216 of the steam generator.
  • the heating device 254 may be designed essentially as desired. Preferably, however, like the other heating devices 228, 248, it is substantially ring-shaped, ie it radially surrounds a central longitudinal axis 256 of the steam generator. Particularly preferably, the heaters 228, 248, 254 are arranged coaxially with each other.
  • the heater 254 is essentially used to remove remnants of a liquid 218 to be evaporated from the annulus area 224 upon completion of steam generator operation. This can prevent the emergence of so-called seed nests. However, it is not excluded that the heater 254 is also used in the normal evaporator operation of the steam generator 214. The problem of the amount of residual water can also be defused or resolved constructively by a highly curved or internally upwardly displaced floor.
  • the steam generator 310 shown in Figure 3 in contrast to the steam generators of Figures 1 and 2 on no displacement body.
  • a thick film heater 330 of the steamer In contrast to the volumes of the water shown in FIGS. 1 and 2, a large volume of water to be evaporated is heated until a sufficient amount of steam is available or can be generated.
  • a first temperature sensor 358 for the thick-film heater 330 and a second temperature sensor 360 for the water 318 to be evaporated are additionally provided. Both temperature sensors 358, 360 are connected to a control unit, not shown. This can be carried out separately or as part of a control unit of the heating device or the cooking device.
  • a degree of calcification of the steam generator 310 can be determined, in particular of the container 312. For example, if the boiling temperature of the water 318 to be evaporated is reached, a time interval longer than a predetermined time interval is required, the temperature sensor 360 is provided for detecting the boiling temperature of the water to be evaporated 318, this is an indication that not enough heating power is available. This may be due to the fact that the heater 328, in the present case the thick film heater 330, is defective. However, it can also be an indication that the transfer of the heating power of the thick-film heater 330 in the water to be evaporated does not take place to the desired extent.
  • An impediment to the transmission of the heating power can be justified, for example, by a lime layer on the inner surface 362 of the pipe section 314.
  • the distinction between these two indicators is possible by means of the first temperature sensor 358, as this conclusion allows it to be determined whether the heating device 328 functions in desired or possibly predetermined parameter limits.
  • a diameter D of the container 312 is in a certain ratio to a height H of the container Heater 328 and thus the heated surface is, namely between 1: 4 and 10: 1.
  • the cooking device 464 shown in FIG. 4 is equipped with a steam generator 410 according to the invention.
  • the cooking device 464 is designed as a so-called steamer, but may also be any other cooking device in which steam is used for cooking food or the like.
  • the cooking device 464 is connected by means of connecting lines 466 shown only schematically, for example, to a power grid and / or a water network.
  • a channel 468 for the steam guide extends into a cooking chamber 472 of the cooking device 464, which can be closed by means of a door 470.

Abstract

Ein Dampferzeuger für Garvorrichtungen weist einen Behalter (112) und eine Heizvorrichtung (128) auf. In einem freien Volumen eines Innenraums des Behalters (112), der einen Wasserführungsbereich bildet, ist zu verdampfendes Wasser (1 18) aufgenommen. Dieses Wasser (118) wird mittels einer Heizvorrichtung (128) wenigstens bis zum Siedetemperatur erhitzt, wobei Dampf entsteht, der an einem Dampfführungsbereich des Behalters (1 12) entlang strömt. Vorteilhaft ist die Heizvorrichtung (128) eine auf die Mantelflache (126) des Behalters (112) am Wasserführungsbereich aufgebrachte Dickschichtheizvorrichtung (130). Sowohl das Wasser als auch daran vorbeiströmender Dampf bei sinkendem Wasserstand kühlen die Heizvorrichtung (128).

Description

Beschreibung
Dampferzeuger, Garvorrichtung, Verfahren zum Betrieb beziehungsweise zur Herstellung eines Dampferzeugers sowie Verfahren zum Kühlen einer Heizvorrichtung
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für eine Garvorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ebenso eine Garvorrichtung mit einem solchen Dampferzeuger sowie ein Verfahren zum Betrieb, ein Verfahren zur Herstellung sowie ein Verfahren zum Kühlen einer Heizvorrichtung für einen solchen Dampferzeuger.
Ein Dampferzeuger der vorstehend genannten Art ist beispielsweise aus der DE 101 09 251 C1 bekannt, der einen Kesselinnenraum aufweist, der von einer Kesselwand umgeben ist. Der Kesselinnenraum dient zur Aufnahme von Wasser, das mittels Heizdrähten erhitzt wird und schließlich verdampft, wobei sich die Heizdrähte im Wesentlichen über die gesamte Kesselwandung sowie den Kesselboden verteilt erstrecken. Bei der Verwendung von Heizdrähten für die Beheizung des Kesselraums bzw. des in dem Kesselraum vorhandenen Wassers zeigt sich jedoch nachteilig, dass eine große Menge an Heizenergie im Wesentlichen ungenutzt verloren geht. Dies zum Einen in Bereichen, in denen kein zu verdampfendes Wasser vorhanden ist und zum Anderen deshalb, da das Verhältnis zwischen zu verdampfendem Wasser und mittels der Heizdrähte direkt beheizbarer Oberfläche vergleichsweise gering ist. Auch ist das Ansprechverhalten einer derartigen Dampferzeugervorrichtung bezüglich des Bereitsteilens von Wasserdampf langsamer als es wünschenswert wäre. Aufgabe und Lösung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Dampferzeuger, eine Garvorrichtung mit einem Dampferzeuger, ein Verfahren zum Betrieb einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger, ein Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger bereitzustellen, bei denen jeweils das Ansprechverhalten des Dampferzeugers bezüglich des Bereitstellungszeitraums von Wasserdampf deutlich verbessert ist sowie die Energieeffizienz der verwendeten Heizvorrichtung gesteigert ist. Des weiteren soll ein Trockenlaufen des Dampferzeugers keine Gefahr darstellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Dampferzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einen Dampferzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 2, durch eine Garvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 , 12, 14 oder 15. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Manche der nachfolgend nicht erschöpfend aufgezählten Merkmale und Eigenschaften treffen sowohl auf die Vorrichtungen als auch auf die Verfahren zu. Sie werden teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander und in beliebiger Kombination sowohl für die Verfahren als auch für die Vorrichtung. Der Wortlaut der Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß weist der Behälter einen Wasserführungsbereich auf für zu verdampfendes Wasser, wobei die Heizvorrichtung das zu verdampfende Wasser bis zu der Siedetemperatur erhitzt als Dampf. Der Dampfführungsbereich des Behälters führt den erzeugten Dampf aus dem Behälter heraus bzw. der erzeugte Dampf strömt daran entlang. Die beheizte Fläche bzw. die Heizvorrichtung ist am Wasserführungsbereich und ggfs. auch am Dampfführungsbereich vorgesehen. Der Dampf ist zwar heißer als das Wasser an sich, seine Temperatur liegt jedoch noch immer deutlich unterhalb derjenigen der Heizvorrichtung im ungekühlten Betrieb, also wenn sie keine Energie abgeben kann. So bewirkt das Verdampfen bzw. der entstehende Dampf also auch gleichzeitig eine Kühlung des Behälters. Dazu strömt der Dampf nach der Erzeugung in einer Dampfführung an der Oberfläche des beheizten Behälters entlang. Hieraus resultiert dann, dass dadurch die Heizvorrichtung gekühlt wird, und zwar vorteilhaft so, dass gewährleistet ist, dass die Heizvorrichtung während des Verdampfungsprozesses eine im Wesentlichen gleichbleibende Temperatur aufweist trotz abnehmendem Wasserstand, also nahendem Leerkochen des Behälters. Die Kühlwirkung des Wassers in der Wasserführung, also unten im Behälter, wird dann zunehmend von dem Dampf übernommen, zwar mit etwas geringerer Kühlwirkung, die aber immer noch gut ausreicht zur Kühlung der Heizvorrichtung. Die Temperatur der Heizvorrichtung steigt erst an, wenn das Wasser in dem Behälter im Wesentlichen vollständig verdampft ist, weil dann die Dampfmenge in der Dampfführung abnimmt und somit auch diese Kühlwirkung. Der Temperaturanstieg der Heizvorrichtung bewirkt dann eine vorzugsweise einfach messbare physikalische Eigenschaftsänderung der Heizvorrichtung, beispielsweise eine Veränderung ihres elektrischen Widerstandes.
Grundsätzlich kann der Dampferzeuger mit beliebiger Flüssigkeit arbeiten. Bevorzugt arbeitet er mit Wasser bzw. verdampft Wasser, insbesondere Leitungswasser.
Vorteilhaft ist bei einem vorstehend beschriebenen Dampferzeuger die Heizvorrichtung relativ massearm ausgebildet, besonders vorteilhaft ist es eine auf einer Oberfläche des Behälters aufgebrachte Dickschicht- heizvorrichtung. Aus der Verwendung einer Dickschichtheizvorrichtung als Heizvorrichtung ergibt sich vorteilhaft, dass der gesamte Dampferzeuger lediglich einen vergleichsweise geringen Bauraum benötigt. Die Dickschichtheizvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Druckverfahrens auf die Oberfläche des Behälters aufgebracht werden, sodass also zwischen der Dickschichtheizvorrichtung und der Oberfläche ein direkter, körperlicher Kontakt besteht. Die Übertragung der von der Dickschichtheizvorrichtung erzeugten Heizenergie auf den Behälter muss also kein weiteres Übertragungsmedium überwinden. Alternativ können auch Rohrheizkörper verwendet werden, insbesondere massearme bzw. dünne Rohrheizkörper.
Die verwendete Heizvorrichtung kann beispielsweise auch als Temperatursensor bzw. als Füllstandssensor Verwendung finden. Durch ein direktes Aufbringen einer Heizvorrichtung, insbesondere einer Dickschichtheizvorrichtung, auf den Behälter wird die von ihr erzeugte Heizenergie im Wesentlichen gleichmäßig in den zu beheizenden Behälter übertragen und vom Material des Behälters direkt in das zu verdampfende Wasser übertragen. Hierbei verteilt sich die Heizenergie, die sich in der erhöhten Temperatur des Behälters äußert, im Behälter, zumindest in einem Bereich des Behälters mit der Heizvorrichtung, also im Wasserführungsbereich. Die Heizenergie verdampft das Wasser im Laufe der Zeit.
Der erfindungsgemäße Dampferzeuger findet vorzugsweise in Garvorrichtungen Verwendung. Derartige Garvorrichtungen sind beispielsweise sogenannte Steamer, in denen ein zu garendes Nahrungsmittel im wesentlich lediglich mittels heißem Wasserdampf gegart wird. Beim Garen ist es selbstverständlich vorteilhaft, wenn das zu verdampfende Wasser im Wesentlichen bis zur Siedetemperatur erhitzt wird. Das Beheizen des zu verdampfenden Wassers bis zur Siedetemperatur ist aber beispielsweise nicht nötig, wenn der Dampferzeuger dazu verwendet werden soll, ein vergleichsweise feuchtes Klima in einer Garvorrichtung zu schaffen, um ein Austrocknen eines zu garenden Lebensmittels zu unterbinden. Es ist also beispielsweise auch denkbar, dass der erfindungsgemäße Dampferzeuger in einer Backvorrichtung Anwendung findet, in der die vorhandene Luft mit Wasserdampf aus dem Dampferzeuger gesättigt wird, sodass die in der Backvorrichtung vorhandene Luft keine weitere Feuchtigkeit aus dem Backgut mehr aufnehmen kann. Im Allgemeinen ist die Verwendung bzw. die Anwendung des erfindungsgemäßen Dampferzeugers sehr vielfältig möglich.
Als Behälter im Sinne der Erfindung wird hier jede Vorrichtung verstanden, in der ein Wasservolumen so aufgenommen werden kann, dass es mittels der Heizvorrichtung für die Anwendung im Sinne der Erfindung ausreichend gut beheizt werden kann. Das Wasservolumen ist selbstverständlich im Innenraum des Behälters. Eine Heizvorrichtung im Sinne der Erfindung ist vorteilhaft eine Dickschichtheizvorrichtung, wobei zusätzlich andere Heizvorrichtungen vorgesehen sein können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch einen gattungsgemäßen Dampferzeuger gelöst, bei dem im Innenraum des Behälters, insbesondere im Wasserführungsbereich und vorteilhaft auch noch im Dampfführungsbereich, ein Abschnitt eines Verdrängungskörpers für die Verringerung des freien Volumens angeordnet ist. Der Verdrängungskörper kann im Wesentlichen beliebige Form aufweisen, selbstverständlich ist auch ein im Wesentlichen beliebiges Volumen des Verdrängungskörpers möglich.
Der Verdrängungskörper reicht im Innenraum des Behälters in den Wasserführungsbereich mit dem Wasser darin während des Verdamp- fens. Auf diese Weise wird in eben diesem Bereich das maximal mögliche Aufnahmevolumen für das zu verdampfende Wasser deutlich verringert, sodass sich auch das Verhältnis zwischen Außenoberfläche und Volumen des zu verdampfenden Wassers zugunsten der Außenoberfläche verändert. Hieraus resultiert vorteilhaft, dass deutlich weniger Zeit zum Verdampfen bzw. zum Beheizen des zu verdampfenden Wassers bis zur Siedetemperatur benötigt wird und damit insgesamt auch weniger Energie. Darüber hinaus wird das Ansprechverhalten des Dampferzeugers deutlich verbessert, nämlich die Zeit zwischen dem Einschalten des Dampferzeugers und dem Erreichen der Siedetemperatur bzw. einer erwünschten Temperatur des zu verdampfenden Wassers verringert.
In Ausgestaltung der Erfindung weist der Verdrängungskörper eine Außenkontur auf, die im Wesentlichen parallel zur Innenkontur des Behälters verläuft beziehungsweise einen entsprechenden, ähnlichen Verlauf aufweist. Durch diese Ausgestaltung des Verdrängungskörpers kann für das zu verdampfende Wasser ein im Wesentlichen ringartiges Volumen entstehen. Wird der Verdrängungskörper besonders bevorzugt so angeordnet, dass er im Wesentlichen koaxial zu dem Behälter ausgerichtet ist, ergibt sich zwischen der Innenkontur des Behälters und der Außenkontur des Verdrängungskörpers ein ringartiges Volumen mit im Wesentlichen konstanter Breite. Diese Breite kann bis zu wenigen mm betragen, also sehr gering sein. Das für den Verdampfungsvorgang in die zu verdampfende Wasser einzubringende Heizenergie kann auf diese Weise besonders gleichmäßig verteilt werden.
Es ist auch möglich, dass der Verdrängungskörper entweder eine ungleichmäßige Außenkontur aufweist oder so angeordnet ist, dass die Breite des ringartigen Volumens im Verlauf des Rings variiert, also in einem Bereich vergleichsweise klein und in einem anderen Bereich vergleichsweise groß ist. So könnte beispielsweise das Ansprechverhalten des Dampferzeugers weiter verbessert werden, da in dem Bereich mit einer besonders kleinen Breite des ringartigen Volumens das zu verdampfende Wasser noch schneller Siedetemperatur erreicht.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdrängungskörper ein Hohlkörper. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Verdrängungskörper rohrartig ausgebildet, vorzugsweise als aufrechtes Rohr, und ein unterer Endbereich des rohrartigen Verdrängungskörpers ist mit einer Oberfläche des Innenraums verbunden, insbesondere flüssigkeitsdicht. Als Hohlkörper im Sinne der Erfindung wird jeder Körper verstanden, in dem eine Ausnehmung vorgesehen ist. Ein Hohlkörper kann also eine Becherform aufweisen, rohrartig sein, oder beispielsweise eine innen hohle Würfelform aufweisen. Die Verbindung von Verdrängungskörper und Innenraum kann beispielsweise mittels Verschweißen, Verschrauben oder dergleichen realisiert sein, wobei die gewählte Verbindung auf jeden Fall temperaturbeständig und wasserdicht sein sollte. Durch das Vorsehen eines Hohlkörpers als Verdrängungskörper wird erreicht, dass das Gewicht des Dampferzeugers als Ganzes vergleichsweise klein gehalten werden kann und darüber hinaus der zu beheizende Bereich insgesamt nur eine geringe Masse aufweist. So wird zum einen eine weitere Energieersparnis und zum anderen beispielsweise ein verbessertes Abkühlverhalten des Dampferzeugers erreicht, insbesondere wenn der Verdrängungskörper aus Metall gefertigt ist.
Durch eine rohrartige Ausgestaltung des Verdrängungskörpers kann der Verdrängungskörper vergleichsweise günstig hergestellt werden, da für die Herstellung beispielsweise ein handelsübliches Rohr verwendet werden kann. Von diesem Rohr muss lediglich ein entsprechendes Stück einer bestimmten Länge abgetrennt werden und im Innenraum des Behälters montiert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter im Wesentlichen becherartig ausgebildet und die Heizvorrichtung ist zumindest abschnittsweise in einem Bereich einer äußeren Mantelfläche des Behälters, in einem Bereich einer Bodenfläche des Behälters und/oder in einem Bereich einer inneren und/oder äußeren Mantelfläche eines in dem Behälter angeordneten Verdrängungskörpers angeordnet, besonders vorteilhaft bedeckt sie zumindest den gesamten Wasserführungsbereich. Die Heizvorrichtung ist vorteilhaft so angeordnet, dass sie nicht direkt in Kontakt mit dem Wasser geraten kann, sofern eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung verwendet wird. Die Heizvorrichtung kann alternativ auch an der Innenseite des Behälters oder an Außenseite des Verdrängungskörpers angeordnet sein, also im Wasser. Dann muss sie isoliert sein bzw. von einer Isolierschicht bedeckt sein.
Die beschriebenen Anordnungsmöglichkeiten der Heizvorrichtung an den beschriebenen Flächen am Behälter bzw. am Verdrängungskörper sind vorzugsweise vergleichsweise kleine Flächen und decken sich vorzugsweise zumindest in ihrer Projektion mit dem darin befindlichen Wasser. Mit dieser Ausgestaltung kann vorteilhaft auch eine Energieersparnis erzielt werden, da lediglich Bereiche beheizt werden, an denen auch zu verdampfendes Wasser vorgesehen ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizvorrichtung in einem unteren Bereich des Behälters angeordnet und somit auch der Wasserführungsbereich. Der Dampfführungsbereich kann sich direkt daran anschließen, insbesondere dehnt er sich dorthin aus, wo der Wasserführungsbereich mit abnehmendem Wasserstand zurückweicht. Auf diese Weise kann der Behälter nach der Beendigung einer Anwendung des Dampferzeugers im Wesentlichen vollständig ausgetrocknet werden. So können beispielsweise Keimnester oder dergleichen in feuchten Stellen vermieden werden, die ohne eine Möglichkeit einer Nachbeheizung eventuell verbleiben würden.
In Ausgestaltung der Erfindung umgibt die Heizvorrichtung den Behälter im Bereich seiner Mantelfläche zumindest abschnittsweise. Dabei ist die Heizvorrichtung auf der Mantelfläche des Behälters vorzugsweise so verteilt angeordnet, dass eine gleichmäßige Beheizung des Behälters bzw. des in dem Behälter vorgesehenen Wassers gewährleistet ist.
In Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Verhältnis zwischen Durchmesser des Behälters und Höhe eines von der Heizvorrichtung bzw. Heizleitern bedeckten Bereichs des Behälters zwischen 0,25 und 10, insbesondere zwischen 1 und 5. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung definiert die Höhe des von der Heizvorrichtung bedeckten Bereichs im Wesentlichen eine Mindestfüllhöhe des Behälters bzw. den Wasserführungsbereich für den Beginn des Betriebs. Durch die vorstehend genannte Wahl des Verhältnisses zwischen Durchmesser und Höhe bzw. der Mindestfüllhöhe des Behälters kann der für die jeweilige Anwendung beste Wirkungsgrad des Dampferzeugers vorbestimmt werden. Insbesondere durch die Höhe der Heizvorrichtung, die im Wesentlichen der Mindestfüllhöhe des Behälters entspricht, wird eine Energieersparnis beim Betrieb des Dampferzeugers erzielt, da nur Bereiche beheizt werden, in denen auch Wasser ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizvorrichtung ein Füllstandssensor des zu verdampfenden Wassers im Behälter und/oder ein Temperatursensor, wobei vorzugsweise der Dampferzeuger eine Steuervorrichtung für die Auswertung eines von dem Sensor ausgegebenen Sensorsignals aufweist. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizvorrichtung einen positiven Temperaturkoeffizienten auf. Durch die Ausbildung der Heizvorrichtung mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, also als Kaltleiter, kann die Heizvorrichtung auf einfache Weise als Temperatursensor verwendet werden, da der Widerstand der Heizvorrichtung ja mit steigender Temperatur ebenfalls ansteigt. Die Verwendung der Heizvorrichtung als Füllstandssensor funktioniert im Wesentlichen nach demselben Prinzip, da die Temperatur der Heizvorrichtung in Bereichen, in denen kein zu verdampfendes Wasser mehr vorhanden ist, um einen geringen Betrag ansteigen kann.
Die Heizvorrichtung kann für die Füllstandserkennung, jedoch selbstverständlich nicht nur zu diesem Zweck, in einzelne Heizbereiche unterteilt sein, beispielsweise in im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Streifen. Diese Streifen können dann vorzugsweise auch im Wesentlichen parallel zum Verlauf von Füllstandsebenen angeordnet sein, so- dass ein sinkender oder steigender Füllstand beim Absinken bzw. Ansteigen nacheinander die einzelnen Streifen passiert. Bei entsprechender Ausbildung des Behälters wird dann die von den einzelnen Streifen erzeugte Heizleistung, je nachdem, ob die Streifen beim jeweils aktuellen Füllstand unterhalb oder oberhalb einer Füllstandslinie liegen, besser oder weniger gut in das Wasser übertragen. Ist ein Streifen oberhalb der Füllstandlinie angeordnet, erhitzt er sich selbst mehr, sodass sich aus dem bereichsweisen Anstieg der Temperatur der Heizvorrichtung Rückschlüsse auf den Füllstand des Dampferzeugers ziehen lassen.
Die Flächenleistung der Heizvorrichtung ist vorteilhaft größer als 20W/cm2, besonders vorteilhaft zwischen 25W/cm2 und 75W/cm2. Die Leistung pro Wassermenge im Behälter ohne den vorgenannten Verdrängungskörper kann ca. 10W/ml und mit dem Verdrängungskörper ca. 30W/ml bis 100W/ml betragen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Garvorrichtung mit einem Dampferzeuger gelöst, wobei die Garvorrichtung ein Dampfgarer ist. Derartige Dampfgarer sind wie vorstehend bereits genannt als sogenannte Steamer bekannt.
Eine weitere Lösung der Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist ein Verfahren zum Betrieb einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger, wobei dabei eine Temperatur des zu verdampfenden Wassers und eine Temperatur der Heizvorrichtung ermittelt wird. Ausgehend von den ermittelten Temperaturen wird der Zustand des Dampferzeugers ermittelt, insbesondere mittels einer Steuervorrichtung. Die Temperatur des zu verdampfenden Wassers kann beispielsweise mittels eines zusätzlichen Temperatursensors ermittelt werden, der unabhängig von der Heizvorrichtung bzw. der Temperaturermittlung mittels der Heizvorrichtung arbeiten kann. Der Zustand des Dampfgarers, der mittels des vorgenannten Verfahrens ermittelt wird, betrifft insbesondere den Verkalkungsgrad des Verdampfers. Dieser kann beispielsweise ermittelt wer- den, indem der Wirkungsgrad der Heizvorrichtung überwacht wird. Dieser Wirkungsgrad ergibt sich aus der Temperatur der Heizvorrichtung, der Veränderung der Temperatur der Heizvorrichtung, der Temperatur des Wassers sowie aus der Veränderung der Temperatur des zu verdampfenden Wassers. Dauert die Zeitspanne bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur des Wassers bei im Wesentlichen gleichbleibender Temperatur der Heizvorrichtung vergleichsweise lang, so ist dies ein im Wesentlichen eindeutiges Indiz für die fortgeschrittene Verkalkung des Dampferzeugers, da eine Kalkschicht ein vergleichsweise guter Wärmeisolator ist. Dann sind Vergleichsmessungen mit vollem Wasserstand notwendig, um beurteilen zu können, wie sich Zeitspanne zum Erreichen einer bestimmten Temperatur ändert. Es kann ein Signal mit der Aufforderung zum Entkalken an eine Bedienperson ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anti-Haft-Beschichtung das Festsetzen von Kalk verhindern oder verringern.
Der sich verändernde Verkalkungsgrad kann beispielsweise mittels einer entsprechenden Steuervorrichtung ermittelt werden, wobei diese Steuervorrichtung dann ein entsprechendes Signal ausgeben kann. Eine derartige Steuervorrichtung kann beispielsweise als Mikroprozessor, SPS- Einheit, als elektronische Bauteilanordnung oder dergleichen ausgebildet sein. Die Steuereinheit kann als separate, lediglich dem Dampferzeuger zugeordnete Baueinheit vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die genannte Steuereinheit ein Teil einer Steuereinheit beispielsweise für einen Dampfgarer ist, in dem der erfindungsgemäße Dampferzeuger angeordnet ist.
In Ausgestaltung der Erfindung wird ein Füllstand des Dampferzeugers mittels des elektrischen Widerstandes der Heizvorrichtung detektiert. In Weiterbildung der Erfindung wird die Heizvorrichtung abgeschaltet, wenn der Widerstand der Heizvorrichtung einen voreingestellten Wert übersteigt und der Strom bzw. die Leistung einen bestimmten Wert unterschreiten. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Heiz- Vorrichtung nicht überhitzt und somit auch im Wesentlichen gegen Durchbrennen abgesichert ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger gelöst, bei dem die Heizvorrichtung als Dickschichtheizvorrichtung mittels eines Druckverfahrens, insbesondere eines Siebdruckverfahrens, auf eine Oberfläche des Behälters aufgebracht wird. Die Verwendung von Siebdruckverfahren zum Aufbringen von Dickschichtbauteilen auf einem Substrat ist eine gemeinhin bekannte und beherrschte Technologie. Auf diese Weise wird also die Herstellung der erfindungsgemäßen Dickschichtheizvorrichtung vereinfacht und ein vergleichsweise hoher Qualitätsstandard garantiert.
Ein Verfahren zum Kühlen einer Heizvorrichtung eines Dampferzeugers kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch lösen. Gemäß diesem Verfahren wird die Heizvorrichtung in einem Bereich durch an der Heizvorrichtung vorbeigeführten Dampf gekühlt, insbesondere wenn das zu verdampfende Wasser soweit verdampft ist, dass sich seine Oberfläche unterhalb einer Oberkante der Heizvorrichtung befindet. Dann verkleinert sich der Wasserführungsbereich mit dem Wasserstand und der Dampfführungsbereich erstreckt sich zunehmend nach unten zur Kühlung der beheizten Bereiche bzw. der Heizvorrichtung.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungsformen weisen teilweise Merkmale auf, die die anderen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung nicht aufweisen. Die einzelnen Merkmale können jedoch, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, beliebig miteinander kombiniert werden. In den Zeichnungen zeigen:
Fig.1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem in dem Dampferzeuger angeordneten Verdrängungskörper und einer Heizvorrichtung,
Fig.2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einem Verdrängungskörper und mehreren in dem Dampferzeuger angeordneten Heizvorrichtungen,
Fig.3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers gemäß einer dritten Ausführungsform mit einer Heizvorrichtung und mehreren an dem Dampferzeuger vorgesehenen Temperatursensoren, sowie
Fig.4 eine Garvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Dampferzeuger.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Ein in Figur 1 dargestellter Dampferzeuger 110 weist einen Behälter 112 auf, der aus einem Rohrabschnitt 114 und einem Bodenelement 116 gebildet ist. Der Behälter 112 ist für die Aufnahme von zu verdampfendem Wasser 118 ausgebildet. In dem Behälter 112 ist ein Verdrängungskörper 120 angeordnet, der aus einem rohrartigen Abschnitt 122 in Zusammenwirkung mit einem Teil des Bodenabschnitts 116 gebildet ist. Der Verdrängungskörper 120 ist im Wesentlichen koaxial zum Behälter 112. Der Durchmesser des rohrartigen Abschnitts 122 des Verdrängungskörpers 120 ist kleiner als der Durchmesser des Rohrabschnitts 114 des Behälters. Dadurch ergibt sich ein Ringbereich 124 mit dem Wasser 118 darin.
Auf einer äußeren Oberfläche 126 des Rohrabschnitts 114 ist eine Heizvorrichtung 128 angebracht. Die Heizvorrichtung 128 ist als Dickschicht- heizvorrichtung 130 ausgebildet und beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens auf dem Rohrabschnitt 114 aufgebracht. Die Dick- schichtheizvorrichtung 130 ist mittels Anschlussvorrichtungen 132 mit im Wesentlichen beliebigen Steuermitteln verbindbar, die in Figur 1 nicht dargestellt sind.
Der Behälter 112 ist mittels eines Adapterrings 134 mit einem Dampfrohr 136 verbunden. Mittels des Dampfrohres 136 wird der Dampf, der von dem Dampferzeuger 110 erzeugt wird, einer in Figur 1 nicht dargestellten Garvorrichtung oder dergleichen zugeführt. Um mittels des Dampferzeugers 110 Dampf zu erzeugen, wird der Ringbereich 124 mit dem zu verdampfenden Wasser 118 befüllt. Die Befüllung erfolgt vorzugsweise mittels einer direkt mit dem Ringbereich verbundenen Wasserzuführung, die in den Abbildungen nicht dargestellt ist. Die Mindestfüllhöhe des Behälters 112 bzw. des Ringbereichs 124 beim Einschalten der Heizvorrichtung ist in Figur 1 mittels einer durchgezogen dargestellten Wellenlinie 138 angedeutet. Die Mindestfüllhöhe entspricht im Wesentlichen der Oberkante der Dickschichtheizvorrichtung 130. Im Verlauf des Verdampfungsvorgangs des zu verdampfenden Wassers 118 sinkt die Füllhöhe 138 immer weiter, sofern nicht neues Wasser nachgefüllt wird. Die sinkenden Füllhöhen sind durch unterschiedlich ausgeführte Wellenlinien 140, 142, 144 dargestellt, wobei die in der Betrachtungsebene unterste Wellenlinie 144 den Restfüllstand mit Restwassermenge nach Verdampfung darstellt. Mittels einer nicht dargestellten Steuervorrichtung kann beispielsweise der elektrische Widerstand der Dickschichtheizvorrichtung 130 ermittelt werden, woraus sich direkt die aktuelle gemittelte Temperatur der Dickschichtheizvorrichtung 130 ableiten lässt. Diese Möglichkeit stellt eine Sicherungsmöglichkeit der Dickschichtheizvorrichtung 130 dar, da dadurch eine Überhitzung und somit eine Zerstörung der Dickschichtheizvorrichtung 130 vermieden werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die Temperatur der Dickschichtheizvorrichtung 130 während des Verdampfungsvorgangs gleich gehalten werden kann, solange der Füllstand des Ringbereichs 124 über dem Restfüllstand 144 liegt. Dieser Effekt lässt sich dadurch erklären, dass der Dampf, der an der Oberfläche des Rohrabschnitts 114 aufsteigt entlang des Dampfführungsbereichs, diesen Rohrabschnitt 114 kühlt, wodurch die Dickschichtheizvorrichtung 130 ebenfalls gekühlt wird. Fällt jedoch der Füllstand unter den durch die Wellenlinie gekennzeichneten Restfüllstand 144, so wird nicht mehr ausreichend Dampf erzeugt, um die Dickschichtheizvorrichtung ausreichend zu kühlen. Entsprechend steigt ihre Temperatur an, wodurch sich auch, bei Verwendung eines Kaltleiters als Heizvorrichtung, der Widerstand der Dickschichtheizvorrichtung 130 erhöht, was erfasst werden kann.
Der Bereich mit der aktuellen Füllhöhe des Wassers ist der Wasserführungsbereich, in dem die Dickschichtheizvorrichtung 130 sowieso gekühlt wird durch das Wasser. An den Wasserführungsbereich schließt sich nach oben nahtlos der Dampfführungsbereichs an, in dem die Dickschichtheizvorrichtung 130 auch noch durch den vorbeiströmenden Dampf gekühlt wird. Deswegen ist es für die Erfindung wichtig, dass entweder der Wasserführungsbereich oder zumindest der Dampfführungsbereich an der beheizten Fläche mit der Heizvorrichtung sind.
Im Unterschied zu Figur 1 ist bei dem Dampferzeuger 210 in Figur 2 nicht nur eine Heizvorrichtung 228 am Rohrabschnitt 214 vorgesehen, sondern vielmehr auch an einer inneren Oberfläche 246 des rohrartigen Abschnitts 222 des Verdrängungskörpers 220 eine weitere Heizvorrichtung 248 vorgesehen. Diese Heizvorrichtung 248 ist ebenfalls als Dick- schichtheizvorrichtung 250 ausgebildet, die ebenfalls mittels Anschluss- vorrichtungen 252 mit einer nicht dargestellten Steuervorrichtung verbunden ist. Die beiden Dickschichtheizvorrichtungen 230, 250 dienen zum Beheizen des Ringbereichs 224 mit dem zu verdampfenden Wasser 218. Durch das Vorsehen der zweiten Dickschichtheizvorrichtung 250 wird das Ansprechverhalten des Dampferzeugers 210 bezüglich der Bereitstellungszeit, die insbesondere zwischen dem Anschalten des Dampferzeugers und dem Bereitstellen von Dampf vergeht, deutlich verbessert, da eine deutlich größere Heizleistung pro Volumeneinheit zu verdampfenden Wassers 218 zur Verfügung steht.
Schließlich ist der Figur 2 noch eine dritte Heizvorrichtung 254 zu entnehmen, die im Bodenabschnitt 216 des Dampferzeugers angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 254 kann im wesentlichen beliebig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie jedoch, wie auch die anderen Heizvorrichtungen 228, 248, im Wesentlichen ringartig ausgebildet, umgibt also eine Mittellängsachse 256 des Dampferzeugers radial. Besonders bevorzugt sind die Heizvorrichtungen 228, 248, 254 koaxial zueinander angeordnet. Die Heizvorrichtung 254 wird im wesentlichen dazu verwendet, Reste einer zu verdampfenden Flüssigkeit 218 nach Beendigung des Betriebs des Dampferzeugers aus dem Ringbereich 224 zu entfernen. Dadurch lässt sich das Entstehen von sogenannten Keimnestern verhindern. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Heizvorrichtung 254 auch im normalen Verdampferbetrieb des Dampferzeugers 214 Verwendung findet. Das Problem der Restwassermenge kann auch durch einen hochgewölbten oder innen nach oben versetzten Boden konstruktiv entschärft oder gelöst werden.
Der in Figur 3 dargestellte Dampferzeuger 310 weist im Unterschied zu den Dampferzeugern der Figuren 1 und 2 keinen Verdrängungskörper auf. Somit muss mit einer Dickschichtheizvorrichtung 330 des Dampfer- zeugers 310 ein im Vergleich zu den in Figuren 1 und 2 gezeigten Volumina des Wasser großes Volumen von zu verdampfendem Wasser erhitzt werden, bis eine ausreichende Menge an Dampf zur Verfügung steht beziehungsweise erzeugt werden kann. Bei dem in Figur 3 dargestellten Dampferzeuger 310 sind jedoch zusätzlich ein erster Temperatursensor 358 für die Dickschichtheizvorrichtung 330 sowie ein zweiter Temperatursensor 360 für das zu verdampfende Wasser 318 vorgesehen. Beide Temperatursensoren 358, 360 sind mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbunden. Diese kann separat oder als Teil einer Steuereinheit der Heizvorrichtung beziehungsweise der Garvorrichtung ausgeführt sein. Mittels der Temperatursensoren 358, 360 lässt sich beispielsweise ein Verkalkungsgrad des Dampferzeugers 310 feststellen, insbesondere des Behälters 312. Wird beispielsweise für das Erreichen der Siedetemperatur des zu verdampfenden Wassers 318 ein Zeitintervall benötigt, das länger dauert als ein vorher festgelegtes Zeitintervall, wobei der Temperatursensor 360 für das Erkennen der Siedetemperatur des zu verdampfenden Wassers 318 vorgesehen ist, so ist dies ein Indiz dafür, dass nicht ausreichend Heizleistung zur Verfügung steht. Dies kann darin begründet liegen, dass die Heizvorrichtung 328, im vorliegenden Fall die Dickschichtheizvorrichtung 330, defekt ist. Es kann jedoch auch ein Indiz dafür sein, dass die Übertragung der Heizleistung der Dickschichtheizvorrichtung 330 in das zu verdampfende Wasser nicht in gewünschtem Maße erfolgt. Eine Behinderung der Übertragung der Heizleistung kann beispielsweise durch eine Kalkschicht auf der inneren Oberfläche 362 des Rohrabschnitts 314 begründet. Die Unterscheidung dieser beiden Indizien ist mittels des ersten Temperatursensors 358 möglich, da dieser Rückschlüsse darauf zulässt, ob die Heizvorrichtung 328 in gewünschten beziehungsweise gegebenenfalls vorbestimmten Parametergrenzen funktioniert.
Aus der Figur 3 ist auch noch zu entnehmen, dass ein Durchmesser D des Behälters 312 in einem bestimmten Verhältnis zu einer Höhe H der Heizvorrichtung 328 und somit zur beheizten Fläche steht, nämlich zwischen 1 :4 und 10:1.
Die in Figur 4 dargestellte Garvorrichtung 464 ist mit einem erfindungsgemäßen Dampferzeuger 410 ausgestattet. Die Garvorrichtung 464 ist als sogenannter Steamer ausgebildet, kann jedoch ebenfalls jede andere Garvorrichtung sein, in der Dampf zum Garen von Lebensmitteln oder dergleichen Anwendung findet. Die Garvorrichtung 464 ist mittels lediglich schematisch dargestellten Anschlussleitungen 466 beispielsweise mit einem Stromnetz und/oder einem Wassernetz verbunden. Ausgehend vom Dampferzeuger 410 verläuft ein Kanal 468 für die Dampfführung in eine mittels einer Tür 470 verschließbaren Garkammer 472 der Garvorrichtung 464.

Claims

Patentansprüche
1. Dampferzeuger, insbesondere für eine Garvorrichtung (464), mit wenigstens einem Behälter (112, 312) und wenigstens einer Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) mit einer beheizten Fläche daran, wobei der Behälter (112, 312) einen Wasserführungsbereich aufweist für zu verdampfendes Wasser (118, 218, 318) aufweist, wobei die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) das zu verdampfende Wasser (118, 218, 318) bis zu dessen Siedetemperatur erhitzt als Dampf und wobei der Behälter einen Dampfführungsbereich aufweist zur Führung des erzeugten Dampfes aus dem Behälter (112, 312) heraus bzw. zum Entlangströmen des erzeugten Dampfes, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizte Fläche am Wasserführungsbereich und ggfs. auch am Dampfführungsbereich vorgesehen ist.
2. Dampferzeuger nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum des Behälters (112, 312) ein Verdrängungskörper (120, 220) zur Verringerung des freien Volumens angeordnet ist, wobei der Verdrängungskörper (120, 220) eine Außenkontur aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Innenkontur des Behälters (112, 312) verläuft, vorzugsweise einen entsprechenden, ähnlichen Verlauf aufweist..
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) auf einer Fläche (126) des Behälters (112, 312) massearm ist bzw. eine Dickschichtheizvorrichtung (130, 230, 250, 330) ist, vorzugsweise nur auf eine innere und/oder äußere Mantelfläche ohne einen Bodenbereich aufgebracht.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (120, 220) ein Hohlkörper ist, wobei er insbesondere rohrartig ausgebildet ist, vorzugsweise als aufrechtes Rohr (122, 222), und ein unterer Endbereich des rohrartigen Verdrängungskörpers (120, 220) mit einer Oberfläche des Innenraums verbunden ist, insbesondere wasserdicht.
5. Dampferzeuger nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (112, 312) im Wesentlichen becherartig ausgebildet ist und dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) zumindest abschnittsweise in einem Bereich einer äußeren Mantelfläche (126) des Behälters (1 12, 312), in einem Bereich einer Bodenfläche (1 16, 216) des Behälters (112, 312) und/oder in einem Bereich einer inneren oder äußeren Mantelfläche (246) eines in dem Behälter (112, 312) angeordneten Verdrängungskörpers (120, 220) angeordnet ist.
6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) in einem unteren Wand-Bereich des Behälters (112, 312) angeordnet ist, vorzugsweise bis kurz vor einen Boden, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) im Bereich der Mantelfläche (126) des Behälters (1 12, 312) den Behälter (112, 312) zumindest abschnittsweise umgibt und so den Wasserführungsbereich definiert.
7. Dampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen einem Durchmesser D des Behälters (112, 312) und einer Höhe H eines von der Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) bedeckten Bereichs (126) des Behälters (112, 312) zwischen 0,25 und 10 beträgt, insbesondere zwischen 1 und 5, und dass die Höhe des von der Heiz- vorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) bedeckten Bereichs und somit des Wasserführungsbereichs im Wesentlichen eine Min- destfüllhöhe (138) des Behälters (112, 312) definiert.
8. Dampferzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) ein Füllstandssensor des zu verdampfenden Wassers (118, 218, 318) im Behälter (112, 312) und/oder ein Temperatursensor ist, wobei vorzugsweise der Dampferzeuger (110, 210, 310, 410) eine Steuervorrichtung für die Auswertung eines von dem Füllstandssensor ausgegebenen Sensorsignals aufweist, und wobei die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.
9. Dampferzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenleistung der Heizvorrichtung größer als 20W/cm2 ist, vorzugsweise zwischen 25W/cm2 und 75W/cm2 liegt und dass die Leistung pro Wassermenge im Behälter ohne den Verdrängungskörper gemäß Anspruch 3 ca. 10W/ml und mit dem Verdrängungskörper gemäß Anspruch 3 ca. 30W/ml bis 100W/ml beträgt.
10. Garvorrichtung mit einem Dampferzeuger nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Garvorrichtung (464) ein Dampfgarer ist.
11. Verfahren zum Betrieb einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der zu verdampfenden Flüssigkeit (118, 218, 318) und eine Temperatur der Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) ermittelt wird und dass ausgehend von den ermittelten Temperaturwerten der Zustand des Dampferzeugers (110, 210, 310, 410) ermittelt wird, insbesondere mittels einer Steuervorrichtung.
12. Verfahren zum Betrieb einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstand (138, 140, 142, 144) des Dampferzeugers (110, 210, 310, 410) mittels des elektrischen Widerstandes der Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) detektiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) abgeschaltet wird, wenn der Widerstand der Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) einen vorgegebenen Wert übersteigt oder der Strom bzw. die Leistung einen vorgegebenen Wert unterschreiten bzw. diese Werte eine vorgegebene relative Änderung erfahren.
14. Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung für einen Dampferzeuger, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) als Dickschichtheizvorrichtung (130, 230, 250, 330) mittels eines Druckverfahrens, insbesondere mittels eines Siebdruckverfahrens, auf die Oberfläche (126, 246) des Behälters (121 , 312) aufgebracht wird.
15. Verfahren zum Kühlen einer Heizvorrichtung eines Dampferzeugers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) in einem Dampfführungsbereich von an der Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) vorbeigeführten Dampf gekühlt wird, insbesondere wenn die zu verdampfende Flüssigkeit (118, 218, 318) so weit verdampft ist, dass sich ihre Oberfläche (138, 140, 142, 144) unterhalb einer Oberkante der Heizvorrichtung (128, 228, 248, 254, 328) befindet.
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