EP2369227B1

EP2369227B1 - Dampferzeugungseinheit für ein haushaltsgerät und verfahren zum erzeugen von wasserdampf

Info

Publication number: EP2369227B1
Application number: EP10194438.7A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Wiedenmann
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: EP2369227A3; DE102009055144A1; EP2369227A2; ES2898504T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugungseinheit für ein Haushaltsgerät, aufweisend mindestens einen Verdampfer, insbesondere Durchlauferhitzer, eine Füllstandsdetektionseinheit, welche zu dem Durchlauferhitzer fluidisch parallel geschaltet ist und einen Kondensatrücklaufkanal. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserdampf.
DE 68901773 T2 offenbart einen Wasserdampferzeuger für Kochgeräte, umfassend eine untere Querleitung, die mit einer Wassereinlassöffnung versehen ist, eine obere Querleitung, die mit einer Dampfaustrittsöffnung versehen ist, welche oberhalb der unteren Leitung angeordnet ist, mindestens ein aufsteigendes Heizrohr mit axial angeordnetem Hohlraum, dessen erstes Ende dicht mit einer entsprechenden ersten Öffnung der unteren Leitung verbunden ist, und dessen zweites Ende dicht mit einer entsprechenden ersten Öffnung der oberen Leitung verbunden ist, um den Durchtritt des Fluids zwischen der unteren Leitung und der oberen Leitung zu gewährleisten, wobei das Heizrohr an seiner Außenfläche einen schraubenförmig aufgerollten und auf dem Heizrohr aufgeschweißten elektrischen Widerstand trägt, der mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar ist, um das Rohr aufzuheizen, ein Rücklaufrohr, dessen erstes Ende dicht mit einer entsprechenden zweiten Öffnung der unteren Leitung und dessen zweites Ende dicht mit einer entsprechenden zweiten Öffnung der oberen Leitung verbunden ist, wobei das Rücklaufrohr den Rücklauf von nicht verdampftem Wasser aus der oberen Leitung in Richtung der unteren Leitung gewährleistet, Mittel zum Erfassen des in dem Heizrohr vorhandenen Wasserstandes und Mittel zum Einstellen dieses Standes, um ihn zwischen einem vorherbestimmten oberen Stand und einem vorherbestimmten unteren Stand zu halten, ein in der Fließrichtung des eingelassenen Wassers zuströmseitig zu der Einlassöffnung der unteren Leitung angeordnetes Elektroventil, das ein Schließen und Öffnen der Zuleitung für das von einer Wasserspeisungsquelle stammende Wasser ermöglicht, wobei das Elektroventil über eine mit dem Mittel zum Erfassen des Wasserstandes verbundene Steuereinheit gesteuert wird, sowie die Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes derart angepasst sind, dass sie den oberen Wasserstand und den unteren Wasserstand in dem Heizrohr auf mittleren Standen halten und die Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes ein drittes zwischen der oberen Leitung und der unteren Leitung oder zwischen zwei Punkten des Rücklaufrohres, die jeweils ober- und unterhalb des oberen Wasserstandes gelegen sind, als Abzweigung angeschlossenes Rohr umfassen, wobei dieses dritte Rohr eine axial angeordnete Sonde zum Messen des Wasserstandes in dem dritten Rohr enthält. Die Austrittsöffnung für den Dampf kann im Verhältnis zu der ersten Öffnung seitlich versetzt sein, um eine Ablenkwirkung zu erzeugen, welche den Austritt von flüssigem Wasser aus der Austrittsöffnung verhindert.
DE 10 2006 050 367 A1 betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Garprozesses mit einem Kochgerät, insbesondere einem Dampfgargerät, bei dem ein Garprogramm an dem Gargerät ausgewählt wird, vor dem Starten des Garprogramms ein automatisches Überprüfen dahingehend erfolgt, ob in einem Wasserbehälter des Kochgeräts eine zum Durchführen des ausgewählten Garprogramms ausreichende Wassermenge zur Dampferzeugung vorhanden ist, und das Nachfüllen von Wasser in den Wasserbehälter auf einem Display durch zumindest ein Hinweiswort angezeigt wird, falls eine nichtausreichende Wassermenge festgestellt wird. Die Wassermenge kann über Wasserstände im Wasserbehälter ermittelt werden, indem mittels fest positionierten Schaltern, insbesondere Reed-Schaltern, die jeweiligen Wasserstände gekennzeichnet werden und im Wasser befindliche metallische und/oder magnetische Schwimmer die Schalter auslösen, wenn die Wasserstände auf das Niveau der Schalter abgesunken sind. Durch diese Ausgestaltung kann eine relativ einfache und aufwandsarme und dennoch sehr zuverlässige Möglichkeit geschaffen werden, die jeweiligen Wasserstände und somit auch die jeweiligen Wassermengen überprüfen zu können. Darüber hinaus kann durch diese Ausgestaltungen eine relativ verschleißarme und auch fehlerarme Ausgestaltung gewährleistet werden. Die zuverlässige Ermittlung der Wassermengen, welche für die einzelnen Garprogramme erforderlich sind, kann dadurch sehr schnell und genau bestimmt werden.
EP 0 685 682 A1 zeigt einen Kessel zur Dampferzeugung, insbesondere für Saunainstallationen, umfassend ein Gefäß zur Aufnahme von Wasser, das zum Siedepunkt gebracht werden soll, mit einem ersten Rohranschluss für das einströmende Wasser im flüssigen Zustand und einem zweiten Rohranschluss für den austretenden Dampf und einem Heizelement, um das Wasser zum Siedepunkt zu bringen, wobei das Gefäß durch eine Trennwand in einen ersten Sektor unterteilt ist, der das Heizelement enthält, und einen zweiten Sektor, der die Einlass- und Auslassrohrverbindungen enthält, wobei die Sektoren durch eine erste und eine zweite Öffnung in der Trennwand miteinander verbunden sind, die jeweils unter und über der freien Wasseroberfläche angeordnet sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu beseitigen und insbesondere eine besonders kompakte Dampferzeugungseinheit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dampferzeugungseinheit für ein Haushaltsgerät, welche mindestens einen Durchlauferhitzer, eine Füllstandsdetektionseinheit, welche zu dem Durchlauferhitzer fluidisch parallel geschaltet ist und einen Kondensatrücklauf aufweist.
Mittels des Verdampfers wird typischerweise ihm zugeführtes Wasser in Wasserdampf umgewandelt. Der Wasserdampf kann dann in einen Behandlungsraum des Haushaltsgeräts, z.B. in einen Garraum eines Gargeräts, eingebracht werden.
Bei einem Durchlauferhitzer wird typischerweise ein in einem Heizrohr stehendes Wasser durch eine das Heizrohr umgebende Heizung erhitzt, während in einem Boiler ein mit Wasser gefüllter Behälter durch eine meist in einem Boden des Behälters eingebrachte Heizplatte aufgeheizt wird. Ein Durchlauferhitzer weist den Vorteil auf, dass die Erwärmung des Wassers besonders schnell geschieht und eine Dampfregelung vergleichsweise schnell anspricht.
Für einen effizienten und sicheren Betrieb des Durchlauferhitzers sollte dessen Füllstand zumindest innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden. Dazu ist eine Füllstandsdetektionseinheit vorgesehen, welche zumindest ein Erreichen eines vorbestimmten Füllstands erkennen kann. Die Füllstandsdetektionseinheit kann für eine präzise Bestimmung des Füllstands in der Dampferzeugungseinheit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren mit der der Dampferzeugungseinheit verbunden sein. Außerdem sollte für eine gute Dampfqualität sich zwischen dem Verdampfer und dem Garraum gebildetes Kondensat nicht in den Verdampfer zurückfließen, sondern in einen Kondensatrücklauf.
Ferner ist der Kondensatrücklauf so in die Füllstandsdetektionseinheit integriert, dass Kondensat in die Füllstandsdetektionseinheit zurückfließt. In anderen Worten dient die Füllstandsdetektionseinheit auch als der Kondensatrücklauf, in welchen das Kondensat zurückfließt. Der Kondensatrücklauf kann auch als ein Kondensatrücklaufbehälter oder als eine Kondensatauffangeinheit angesehen werden.
Die funktionale Kombination der Füllstandsdetektionseinheit mit dem Kondensatrücklauf bewirkt eine besonders kompakte und preiswerte Bauform, da auf einen separaten Kondensatrücklauf verzichtet werden kann. Dabei wird eine Genauigkeit der Füllstandsbestimmung nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an einem Auslassende des Durchlauferhitzers ein Dampfauslasskanal angeschlossen ist, welcher im weiteren Verlauf in einen Dampfkanal übergeht, wobei ein Strömungsquerschnitt des Dampfkanals zumindest abschnittsweise größer ist als ein Strömungsquerschnitt des Dampfauslasskanals, dass ein oberes Ende der Füllstandsdetektionseinheit über einen Kondensatorrücklaufkanal fluidisch mit dem Dampfkanal verbunden ist und dass der Durchlauferhitzer, der Dampfkanal und der Dampfauslasskanal schräg stehen und die Füllstandsdetektionseinheit senkrecht steht. Durch den hinter dem Durchlauferhitzer zunächst geringen Strömungsquerschnitt wird dort eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfs erzeugt. Dies wiederum verhindert ein Rückfließen des Kondensats in den Durchlauferhitzer, da dieses durch den Wasserdampf ausgeblasen wird. Durch die folgende Erweiterung des Strömungsquerschnitts sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfs, so dass sich nun Kondensat bzw. Wassertropfen absetzen können, welche mit der Schwerkraft zurücklaufen. Dadurch werden ein Mitreißen von Kondensat und/oder eine Bildung von Kondensattröpfchen an einem Dampfeinlass zu einem Behandlungsraum des Haushaltsgeräts unterdrückt.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass ein Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Dampfkanals zu dem Strömungsquerschnitt des Dampfauslasskanals zumindest abschnittsweise mindestens 1,5 beträgt. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauform erreicht werden.
Es ist eine besondere Ausgestaltung, dass das Verhältnis insbesondere in einem Bereich zwischen 2,5 und 3,5 liegt. Dadurch wird eine sehr gute Verhinderung eines Kondensateintritts in den Verdampfer bei gleichzeitig ausreichender Kondensatabscheidung erreicht. Zudem bleibt hierbei die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs zu dem Dampfeinlass auch in dem größeren Strömungsquerschnitt für eine effektive Dampfeinleitung ausreichend hoch. Zudem ist die Bauform immer noch kompakt.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf die genannten Verhältnisse beschränkt. So kann das Verhältnis insbesondere bei abschnittsweiser Betrachtung von Dampfkanal und Dampfauslasskanal auch größer als 3,5 sein. Ein (abschnittsweise) größeres Verhältnis als 3,5 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Dampfkanal einen Kondensatniederschlagsraum, z.B. ein Zwischengehäuse, mit einem großen Strömungsquerschnitt aufweist. Der Kondensatniederschlagsraum kann wiederum eine zum Garraum führende Auslassöffnung mit einem vergleichsweise kleinen Querschnitt aufweisen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Dampfkanal einen Strömungsquerschnitt in einem Bereich zwischen 175 mm² und 325 mm² aufweist und/oder der Dampfauslasskanal einen Strömungsquerschnitt in einem Bereich zwischen 25 mm² und 50 mm² aufweist. Insbesondere kann der Strömungsquerschnitt des Dampfkanals dann, wenn er im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet ist, einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 15 mm und 20 mm aufweisen und/oder der Strömungsquerschnitt des Dampfauslasskanals kann dann, wenn er im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet ist, einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 6 mm und 8 mm aufweisen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Dampfkanal mit einem in einen Garraum führenden Dampfeinlass verbunden ist, wobei der Dampfeinlass einen bezüglich des Dampfkanals verringerten Strömungsquerschnitt aufweist, insbesondere einen um einen Faktor 0,25 bis 0,4 verringerten Strömungsquerschnitt. Diese Reduktion des Strömungsquerschnitts bewirkt, dass Kondensat und Wassertropfen zurückgehalten werden und nicht in den Behandlungsraum eindringen.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Füllstandsdetektionseinheit dampfseitig mit einer Unterseite des Dampfkanals fluidisch verbunden ist. So kann zurückfließendes Kondensat ohne Behinderung und im Wesentlichen vollständig in den Kondensatrücklauf / die Füllstandsdetektionseinheit geleitet werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Füllstandsdetektionseinheit mindestens einen Schwimmer aufweist, welcher mindestens einen Reedkontakt oder Reedschalter bei Annäherung schaltet. Der Schwimmer weist dazu mindestens ein magnetisches oder elektrisch leitendes Volumen auf. Durch diese Ausgestaltung kann eine relativ einfache und aufwandsarme und dennoch sehr zuverlässige Möglichkeit geschaffen werden, die jeweiligen Füllstände zu überprüfen. Darüber hinaus kann eine relativ verschleißarme und auch fehlerarme Ausgestaltung gewährleistet werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Dampferzeugungseinheit an einer Rückwand des Haushaltsgeräts angeordnet ist. Die Rückwand kann insbesondere eine Zwischenrückwand sein, welche insbesondere von einer Rückwand eines Behandlungsraums, insbesondere Garraums, durch eine Wärmeisolierung getrennt ist und von einer äußeren Rückwand des Hauhaltsgeräts abgedeckt ist. Die Dampferzeugungseinheit lässt sich dadurch einfach montieren, z.B. auf einem Montageträger vormontieren und dann mit dem Montageträger an der Rückwand (Rückwand des Garraums, Zwischenrückwand oder äußeren Rückwand o.ä.) befestigen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Dampferzeugungseinheit dampfseitig mit einem in einen Garraum führenden Dampfeinlass verbunden ist, wobei der Dampfeinlass an einem oberen Rand einer Rückwand des Behandlungsraums, insbesondere Garraums, oder an einer Decke des Behandlungsraums angeordnet ist. Durch diese Position des Dampfeinlasses kann der Behandlungsraum einfach mit dem Wasserdampf in einer ausreichend homogenen Konzentration ausgefüllt werden.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Dampferzeugungseinheit einlassseitig mit einem Wasserreservoir hydraulisch verbunden ist, wobei das Wasserreservoir oberhalb eines Behandlungsraums, insbesondere Garraums, angeordnet ist. So kann das Wasserreservoir thermisch von dem Behandlungsraum entkoppelt werden, und es kann zum Steuern der Befüllung der Dampferzeugungseinheit ein Ventil verwendet werden, das in einem Zuflusskanal oder Zulaufkanal zwischen dem Wasserreservoir und der Dampferzeugungseinheit eingesetzt ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserdampf für ein Gargerät, insbesondere Dampfgarer, wobei mittels einer erfindungsgemäßen Dampferzeugungseinheit der Wasserdampf erzeugt wird, der erzeugte Wasserdampf zunächst durch einen Dampfauslasskanal mit einem geringeren Strömungsquerschnitt und dann durch einen Dampfkanal mit einem größeren Strömungsquerschnitt strömt und sich hinter dem Dampfauslasskanal bildendes Kondensat im Wesentlichen in eine Füllstandsdetektionseinheit fließt.
Es ist eine Weiterbildung, dass ein Füllstand in der Dampferzeugungseinheit dadurch reguliert wird, dass in der Füllstandsdetektionseinheit ein Schwimmer bei einem Erreichen eines unteren Füllstandsniveaus einen unteren Reedkontakt schaltet, worauf der Dampferzeugungseinheit Wasser zugeführt wird, bis der Schwimmer bei einem Erreichen eines oberen Füllstandsniveaus einen oberen Reedkontakt schaltet. Dadurch kann ein zwischen dem unteren Füllstandsniveau und dem oberen Füllstandsniveau befindlicher Füllstandsbereich mit hoher Genauigkeit eingehalten werden.
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass ein Füllstand in der Dampferzeugungseinheit dadurch reguliert wird, dass in der Füllstandsdetektionseinheit ein Schwimmer bei einem Erreichen eines vorbestimmten Füllstandsniveaus einen Reedkontakt schaltet, worauf die Dampferzeugungseinheit für eine vorbestimmte Zeitdauer mit Wasser befüllt wird. So kann ein Reedkontakt oder Reedschalter eingespart werden.
Es ist noch eine alternative Weiterbildung, dass ein Füllstand in der Dampferzeugungseinheit dadurch reguliert wird, dass die Dampferzeugungseinheit mit Wasser befüllt wird, bis ein in der Füllstandsdetektionseinheit befindlicher Schwimmer bei einem Erreichen eines vorbestimmten Füllstandsniveaus einen Reedkontakt schaltet, worauf das Befüllen unterbrochen wird, wobei das Befüllen wieder aufgenommen wird, wenn eine vorbestimmte Wassermenge verdampft worden ist. So kann ebenfalls ein Reedkontakt oder Reedschalter eingespart werden.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.1: zeigt in Seitenansicht eine Dampferzeugungseinheit für ein Haushaltsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Fig.2: zeigt in Frontalansicht eine Rückwand eines Haushaltsgeräts mit der daran angebrachten Dampferzeugungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig.3: zeigt in einer Ansicht schräg von der Seite eine Dampferzeugungseinheit für ein Haushaltsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Fig.1 zeigt eine Dampferzeugungseinheit 1 für ein Haushaltsgerät in Form eines Dampfgargeräts D. Die Dampferzeugungseinheit 1 weist einen Zuflusskanal 2 auf, welcher zu einer Eingangsseite ED eines Durchlauferhitzers 3 führt. An seiner Ausgangsseite AD ist der Durchlauferhitzer 3 mit einem Dampfauslasskanal 4 verbunden. Der Dampfauslasskanal 4 erweitert sich ab einer vorbestimmten Strecke hinter dem Durchlauferhitzer 3 (dampfabwärts) zu einem Dampfkanal 18. Durch den Zuflusskanal 2 in den Durchlauferhitzer 3 gelangendes Wasser wird in dem Durchlauferhitzer 3 unter Bildung von Wasserdampf V erhitzt und durch den Dampfauslasskanal 4 ausgegeben. Die Strömungsrichtung des Wasserdampfs V ist durch den zugehörigen Pfeil angedeutet. Das Wasser kann mittels einer Pumpe (o.Abb.) durch den Zuflusskanal 2 gefördert werden. Alternativ kann, falls ein Füllstand (oder Wasserstand oder Pegel) in einem Wasserreservoir oberhalb eines gewünschten Füllstands N in dem Durchlauferhitzer 3 liegt, das Wasser durch ein wahlweises Öffnen und Schließen eines Ventils, welches einen Strömungsquerschnitt zu dem Wasserreservoir steuert, herangeführt werden.
Vor der Eingangsseite ED des Durchlauferhitzers 3 befindet sich in dem Zuflusskanal 2 ein Verteilerstück 6, das an ein unteres Ende UE einer Füllstandsdetektionseinheit 7 hydraulisch angeschlossen ist. Ein oberes Ende OE der Füllstandsdetektionseinheit 7 ist über einen Kondensatrücklaufkanal 8 fluidisch mit dem Dampfkanal 18 verbunden, genauer gesagt öffnet sich der Kondensatrücklaufkanal 8 in eine Unterseite des Dampfkanals 18.
Der Durchlauferhitzer 3 und die Füllstandsdetektionseinheit 7 sind somit nach dem Prinzip kommunizierender Röhren fluidisch parallel geschaltet und bilden hydraulisch eine Einheit. Der (geodätische) Füllstand N in dem Durchlauferhitzer 3 entspricht somit im Wesentlichen dem Füllstand in der Füllstandsdetektionseinheit 7. Während der Durchlauferhitzer 3 für eine kompakte Bauweise leicht schräg in Richtung der Füllstandsdetektionseinheit 7 ausgerichtet ist, steht die Füllstandsdetektionseinheit 7 senkrecht.
Die Füllstandsdetektionseinheit 7 weist ein Gehäuse 9 mit einem darin befindlichen Schwimmer (o.Abb.) auf, der auf dem Wasser schwimmt. Die Position des Schwimmers ist somit auch ein Maß für das Füllstandsniveau in dem Durchlauferhitzer 3. Der Schwimmer ist mit mindestens einem magnetischen Element ausgestattet. Die Füllstandsdetektionseinheit 7 weist ferner hier zwei an dem Gehäuse 9 zueinander beabstandet angeordnete Reedkontakte oder Reedschalter auf, nämlich einen unteren Reedkontakt 10 und einen oberen Reedkontakt 11. Die Reedkontakte 10 und 11 reagieren auf eine Annäherung des Schwimmers.
Während eines Betriebs sollte der Füllstand N in dem Durchlauferhitzer 3 zwischen einem unteren Füllstandsniveau Nu und einem oberen Füllstandsniveau No (optimaler Füllstandsbereich) gehalten werden, um eine hochgradig gleichmäßige Dampferzeugung und gute Dampfqualität (weitgehende Freiheit von Wassertröpfchen) zu gewährleisten. Das Einhalten des optimalen Füllstandsbereichs gewährleistet auch, dass der Durchlauferhitzer 3 einfach innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches bzw. auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt werden kann. Bei einem Überschreiten des oberen Füllstandsniveaus No und/oder bei einem Unterschreiten des unteren Füllstandsniveaus Nu kann der Durchlauferhitzer 3 zudem beschädigt werden, z.B. durch ein Trockengehen bei dem Unterschreiten des unteren Füllstandsniveaus Nu. Das Einhalten des optimalen Füllstandsbereichs durch eine entsprechende Regelung der Füllstandshöhe als einer Regelgröße kann durch eine Erkennung der Füllstandshöhe mittels der Füllstandsdetektionseinheit 7 erreicht werden.
Das Einhalten des optimalen Füllstandsbereichs kann auf mehrere Arten geschehen:
In einer Ausgestaltung ist die Füllstandsdetektionseinheit 7 wie gezeigt mit den beiden Reedkontakten 10 und 11 ausgestattet. Die Reedkontakte 10 und 11 werden über den magnetischen Schwimmer, der sich entsprechend dem Füllstand innerhalb der Füllstandsdetektionseinheit 7 bewegt, geschaltet. Steigt der Füllstand in der Füllstandsdetektionseinheit 7 bis zu dem oberen Füllstandsniveau No, schaltet der obere Reedkontakt 11, und eine Wasserzufuhr über den Zuflusskanal 2 wird unterbrochen, z.B. durch ein Stoppen der Pumpe oder ein Schließen des Ventils. Dadurch wird eine Befüllung des Durchlauferhitzers 3 gestoppt. Sinkt andererseits der Füllstand in der Füllstandsdetektionseinheit 7 durch das Verdampfen bis auf das untere Füllstandsniveau Nu ab, schaltet der untere Reedkontakt 10, und eine Wasserzufuhr über den Zuflusskanal 2 wird wieder aufgenommen bzw. aktiviert.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, auch nur eine einzige Position des Schwimmers bzgl. nur ein Schalten eines der Reedkontakte 10 und 11 zu detektieren und den zweiten Schaltpunkt der Pumpe oder des Ventils über empirisch ermittelte Werte abzuleiten. So kann in einer ersten alternativen Ausgestaltung der Füllstand auf das obere Füllstandsniveau No steigen, worauf ein (oberer) Reedkontakt 11 schaltet und so die Wasserzufuhr bzw. die Befüllung gestoppt wird. Das Fallen des Füllstandes z.B. bis auf das untere Füllstandsniveau Nu (oder darüber) ergibt sich aus der verdampften Wassermenge. Die verdampfte Wassermenge wiederum lässt sich aus der Leistung des Durchlauferhitzers 3 (hier ca. 1100 Watt) und der eingeschalteten Zeitdauer des Durchlauferhitzers 3 abschätzen. Der Schaltpunkt für das Wiederbefüllen erfolgt folglich nicht durch ein Schalten eines (unteren) Reedkontakts 10, sondern nach einer gewissen Zeitdauer bei bekannter Verdampfungsleistung und folgend der Dampfmenge des Durchlauferhitzers 3. Eine zweite alternative Ausgestaltung ist in Fig.3 gezeigt.
Fig.2 zeigt in Frontalansicht eine Rückseite R des Dampfgargeräts D mit der daran angebrachten Dampferzeugungseinheit 1. Die Dampferzeugungseinheit 1 ist ausgangsseitig bzw. dampfseitig durch einen Verbindungsschlauch 13 mit einem in einen Garraum G führenden Dampfeinlass 14 verbunden. Die Kontur einer Zwischenrückwand RW des Dampfgargeräts D auf Höhe des Garraums G ist hier gestrichpunktet angedeutet. Der Dampfeinlass 14 kann mit einer Düse ausgerüstet sein. Die Dampferzeugungseinheit 1 ist eingangsseitig über den Zuflusskanal 2 mit einer Pumpe 15 oder Ventil 16 verbunden, welche bzw. welches wiederum mit einem Wasserreservoir 17 verbunden ist.
Ein Auslass 20 des Wasserreservoirs 17 liegt auf einer Höhe hR geodätisch höher als die Pumpe 15 oder das Ventil 16, die Dampferzeugungseinheit 1 und der Dampfeinlass 14. Die Dampferzeugungseinheit und damit ein mittlerer Füllstand N der Dampferzeugungseinheit 1 liegen demgegenüber tiefer, während der Dampfeinlass 14 auf einer geodätischen Höhe hD liegt, welche tiefer liegt als die Höhe hR, aber höher als die Dampferzeugungseinheit 1 und deren Füllstand N.
Das Wasserreservoir 17 ist insbesondere oberhalb des Garraums G angeordnet, so dass es einer nur geringen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Das Wasserreservoir 17 ist ferner benachbart zu oder in der Nähe einer Seitenwand S des Dampfgargeräts D angeordnet, z.B. einem rechtsseitigen Bereich (wie hier bei rückwärtiger Betrachtung gezeigt) oder einem linksseitigen Bereich. Von dem Wasserreservoir 17 führt der Zuflusskanal 2 zunächst senkrecht nach unten bis zu einem unteren Randbereich der Zwischenrückwand RW und biegt dann waagerecht, entlang des unteren Rands der Zwischenrückwand RW, zu der anderen Seite ab (hier der linken Seite) ab. Auf der anderen Seite befindet sich an der Zwischenrückwand RW die Dampferzeugungseinheit 1, welche sich wieder im Wesentlichen nach oben in Richtung des Dampfeinlasses 14 erstreckt. Der Dampfeinlass 14 befindet sich an einem oberen Rand der Zwischenrückwand RW. Alternativ kann der Dampfeinlass 14 sich in einer Decke des Garraums G befinden.
Insgesamt weist das von dem Wasserreservoir 17 bis zu dem Dampfeinlass 14 reichende Dampferzeugungssystem im Wesentlichen eine U-Form auf, welche in ihrer Mitte Platz für eine Montage weiterer Bauteile, z.B. eines Lüfters, lässt. Die Höhen des Wasserreservoirs 17, der Dampferzeugungseinheit 1 und des Dampfeinlasses 14 zeigen eine Abfolge 'hoch-tief-mittel'. Alternativ kann das Dampferzeugungssystem im Wesentlichen eine V-Form aufweisen. Eine alternative Position der Pumpe 15 oder des Ventils 16 befindet sich direkt an dem Wasserreservoir 17.
In einem Bereich zwischen dem Durchlauferhitzer 3 und dem Dampfeinlass 14 können sich aus Kondensat Wassertröpfchen bilden. Um zu vermeiden, dass diese Wassertröpfchen mit dem Wasserdampf V in Richtung des Dampfeinlasses 14 getrieben werden, schließt sich an den vergleichsweise kurzen Dampfauslasskanal 4 der Dampfkanal 18 mit seinem größeren Strömungsquerschnitt an, welcher wiederum an den Verbindungsschlauch 13 angeschlossen ist. Der Verbindungsschlauch 13 weist ebenfalls einen vergleichsweise großen Strömungsquerschnitt auf. Aufgrund des großen Strömungsquerschnitts des Dampfkanals 18 und des Verbindungsschlauchs 13 strömt der Wasserdampf V darin mit einer relativ geringen Geschwindigkeit, so dass die Wassertröpfchen aus Kondensat K nicht in Richtung des Dampfeinlasses 14 mitgerissen werden. Vielmehr laufen die Wassertröpfchen aufgrund der Schwerkraft in dem Verbindungsschlauch 13 und in dem Dampfkanal 18 gegen die Strömungsrichtung des Wasserdampfs V zurück und weiter durch den Kondensatrücklaufkanal 8 in die Füllstandsdetektionseinheit 7. Die Füllstandsdetektionseinheit 7 dient somit gleichzeitig als ein Kondensatrücklauf oder Kondensatauffangeinheit, wodurch eine besonders kompakte Bauform ermöglicht wird.
Durch den vergleichsweise kleinen Strömungsquerschnitt des Dampfauslasskanals 4 wird in dessen Bereich eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfs V erreicht, was verhindert, dass kondensierte Wassertröpfchen zurück in den Durchlauferhitzer 3 gelangen. Dadurch wird verhindert, dass sich der aus dem Durchlauferhitzer 3 austretende Dampf V mit den Wassertröpfchen, die dann mitgerissen werden, vermischt und es so zu einer verschlechterten Dampfqualität kommt.
Fig.3 zeigt in einer Ansicht schräg von der Seite eine Dampferzeugungseinheit 21 für ein Haushaltsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Gegensatz zu der Dampferzeugungseinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform weist die Dampferzeugungseinheit 21 nun nur noch einen Reedkontakt 10 auf. Dabei schaltet der Reedkontakt 10 bei einem Erreichen des unteren Füllstandsniveaus Nu. Die Befüllung z.B. bis auf das obere Füllstandsniveau No (oder darunter) geschieht innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls bzw. einer bestimmten Aktivierungszeitdauer der Pumpe oder des Magnetventils bzw. allgemein durch ein zeitlich begrenztes Erzeugen eines Volumenflusses durch den Zuflusskanal 2.
Der Verbindungsschlauch 13 ist eingangsseitig mit dem Dampfkanal 18 verbunden und ausgangsseitig mit dem Dampfeinlass 14, welcher in Form einer Düse ausgestaltet ist. Der sich direkt an das Auslassende oder die Ausgangsseite AD des Durchlauferhitzers 3 anschließende Dampfauslasskanal 4 weist einen Durchmesser von ca. 6 mm bis 8 mm auf, insbesondere von ca. 6 mm. Dieser vergleichsweise geringe Strömungsquerschnitt sorgt für eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfs V. Dies wiederum verhindert ein Rückfließen des Kondensats in den Durchlauferhitzer 3, da eventuell vorhandene Wassertropfen durch den Wasserdampf V "weggeblasen" werden.
Der Dampfkanal 18 und der Verbindungsschlauch 13 weisen beide eine Erweiterung des Strömungsquerschnittes im Vergleich zu dem Dampfauslasskanal 4 auf. Dadurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfs V, so dass sich nun Kondensat bzw. Wassertropfen absetzen können, welche mit der Schwerkraft zurücklaufen. Es wird bevorzugt, dass sich ein an den geringen Strömungsquerschnitt direkt hinter dem Durchlauferhitzer 3 anschließender erweiterter Strömungsquerschnitt (hier des Dampfkanals 18 und des Verbindungsschlauchs 13) durch einen Durchmesser von mindestens 10 mm realisiert wird. Insbesondere ist ein Durchmesser zwischen 15 mm und 20 mm bevorzugt.
An dem Dampfeinlass 14 zum Garraum G findet wieder eine Reduktion des Strömungsquerschnitts statt, wodurch Kondensat und Wassertropfen zurückgehalten werden und nicht in den Garraum G eindringen. Bevorzugt wird ein Durchmesser des Dampfauslasses auf 8 mm oder weniger, insbesondere auf ca. 6 mm.
Der Kondensatrücklaufkanal 8 weist einen Durchmesser von mindestens 8 mm, insbesondere mindestens 10 mm auf, damit das Kondensat ungehindert und im Wesentlichen vollständig in die Füllstandsdetektionseinheit 7 zurückfließen kann.
Sowohl bei der Dampferzeugungseinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform als auch bei der Dampferzeugungseinheit 21 gemäß der zweiten Ausführungsform zeichnen sich durch eine sehr gute Dampfqualität aus, bei welcher der erzeugte bzw. ausgelassene Dampf keine oder eine nur geringe Menge an Wassertropfen aufweist. Zudem ist ein gleichmäßiger Betrieb der Dampferzeugung möglich, da der Füllstand gleichmäßig (im Wesentlichen konstant oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs) eingehalten werden kann. Aufgrund des gleichmäßigen Füllstands ist auch eine Temperaturregelung des Durchlauferhitzers 3 leicht möglich. Ferner wird die Befüllung des Durchlauferhitzers 3 auf eine einfache und robuste Weise ermöglicht. Die Befüllung des Durchlauferhitzers 3 ist regelbar. Die Gefahr, dass der Durchlauferhitzers 3 überläuft oder mit zu wenig Wasser beschickt wird (trockengeht), wird ausgeschlossen.
Unter dem Dampfgargerät D kann insbesondere ein dedizierter Dampfgarer oder eine Ofen/Dampfgar-Kombination, z.B. ein Backofen mit einer Dampfgarfunktion, verstanden werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Dampferzeugungseinheit (1) für ein Haushaltsgerät (D), aufweisend
- mindestens einen Durchlauferhitzer (3),

- eine Füllstandsdetektionseinheit (7), welche zu dem Durchlauferhitzer (3) fluidisch parallel geschaltet ist und

- einen Kondensatrücklauf (8), wobei

- der Kondensatrücklauf (8) so in die Füllstandsdetektionseinheit (7) integriert ist, dass Kondensat in die Füllstandsdetektionseinheit (7) zurückfließt, wobei

- an einem Auslassende (AE) des Durchlauferhitzers (3) ein Dampfauslasskanal (4) angeschlossen ist, welcher im weiteren Verlauf in einen Dampfkanal (18) übergeht, wobei ein Strömungsquerschnitt des Dampfkanals (18) zumindest abschnittsweise größer ist als ein Strömungsquerschnitt des Dampfauslasskanals (4), und wobei

- ein oberes Ende (OE) der Füllstandsdetektionseinheit (7) über einen Kondensatrücklaufkanal (8) fluidisch mit dem Dampfkanal (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Durchlauferhitzer (3), der Dampfkanal (18) und der Dampfauslasskanal (4) schräg stehen und die Füllstandsdetektionseinheit (7) senkrecht steht.
Dampferzeugungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Dampfkanals (18) zu dem Strömungsquerschnitt des Dampfauslasskanals (4) zumindest abschnittsweise mindestens 1,5 beträgt, insbesondere in einem Bereich zwischen 2,5 und 3,5 liegt.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfkanal (18) einen Strömungsquerschnitt in einem Bereich zwischen 175 mm² und 325 mm² aufweist und/oder der Dampfauslasskanal (4) einen Strömungsquerschnitt in einem Bereich zwischen 25 mm² und 50 mm² aufweist.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfkanal (18) mit einem in einen Garraum (G) führenden Dampfeinlass (14) verbunden ist, wobei der Dampfeinlass (14) einen bezüglich des Dampfkanals (18) verringerten Querschnitt aufweist, insbesondere einen um einen Faktor 0,25 bis 0,4 verringerten Strömungsquerschnitt.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsdetektionseinheit (7) dampfseitig mit einer Unterseite des Dampfkanals (18) fluidisch verbunden ist.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsdetektionseinheit (7) mindestens einen Schwimmer aufweist, welcher mindestens einen Reedkontakt (10, 11) bei Annäherung schaltet.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampferzeugungseinheit (1) an einer Rückwand, insbesondere Zwischenrückwand (RW) des Haushaltsgeräts (D) anordenbar ist.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampferzeugungseinheit (1) dampfseitig mit einem in einen Garraum (G) führenden Dampfeinlass (14) verbindbar ist, wobei der Dampfeinlass (14) an einem oberen Rand einer Rückwand des Garraums (G) oder an einer Decke des Garraums anordenbar ist.
Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampferzeugungseinheit (1) einlassseitig mit einem Wasserreservoir (17) hydraulisch verbindbar ist, wobei das Wasserreservoir (17) oberhalb eines Garraums (G) anordenbar ist.
Verfahren zum Erzeugen von Wasserdampf (V) für ein Gargerät, insbesondere Dampfgarer (D) mittels einer Dampferzeugungseinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dampferzeugungseinheit (1) eine Dampferzeugungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist,

- der erzeugte Wasserdampf (V) zunächst durch einen Dampfauslasskanal (4) mit einem geringeren Strömungsquerschnitt und dann durch einen Dampfkanal (18) mit einem größeren Strömungsquerschnitt strömt und

- sich hinter dem Dampfauslasskanal (4) bildendes Kondensat (K) im Wesentlichen in eine Füllstandsdetektionseinheit (7) fließt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstand in der Dampferzeugungseinheit (1) dadurch reguliert wird, dass in der Füllstandsdetektionseinheit (7) ein Schwimmer bei einem Erreichen eines unteren Füllstandsniveaus (Nu) einen unteren Reedkontakt (10) schaltet, worauf der Dampferzeugungseinheit (1) Wasser zugeführt wird, bis der Schwimmer bei einem Erreichen eines oberen Füllstandsniveaus (No) einen oberen Reedkontakt (11) schaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstand in der Dampferzeugungseinheit (1) dadurch reguliert wird, dass in der Füllstandsdetektionseinheit (7) ein Schwimmer bei einem Erreichen eines vorbestimmten Füllstandsniveaus (Nu) einen Reedkontakt (10) schaltet, worauf die Dampferzeugungseinheit (1) für eine vorbestimmte Zeitdauer mit Wasser befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstand in der Dampferzeugungseinheit (1) dadurch reguliert wird, dass die Dampferzeugungseinheit (1) mit Wasser befüllt wird, bis ein in der Füllstandsdetektionseinheit (7) befindlicher Schwimmer bei einem Erreichen eines vorbestimmten Füllstandsniveaus (No) einen Reedkontakt (11) schaltet, worauf das Befüllen unterbrochen wird, wobei das Befüllen wieder aufgenommen wird, wenn eine vorbestimmte Wassermenge verdampft worden ist.