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Die
Erfindung betrifft ein Hausgerät
mit einem Energieverbraucher und einer Steuerelektronik zum Steuern
des Energieverbrauchers, welche Steuerelektronik ein Schaltelement
zum Schalten des Energieverbrauchers aufweist.
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Gesteuerte
Energieverbraucher, insbesondere Heizvorrichtungen, sind beispielsweise
in Wäschetrocknern
oder Waschtrocknern eingesetzt, um einen Prozessluftstrom zu erwärmen. in
diesem Zusammenhang sind einstufige Heizvorrichtungen bekannt, welche
getaktet betrieben werden können. Beispielsweise
ist aus der
EP 1 108
812 B1 eine Heizeinrichtung eines Wäschetrockners bekannt, welche
zur Temperaturregelung ein- und
ausgeschaltet wird. Die Prozesslufttemperatur wird auf diese Weise zwischen
vorgebbaren Temperaturschwellwerten gehalten.
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Darüber hinaus
ist aus der
EP 0 719
885 B1 eine Heizeinrichtung eines Wäschetrockners bekannt, welche
so angesteuert wird, dass sie zu Beginn des Trocknungsprozesses
periodisch auf die volle und auf die halbe Heizleistung hin- und
hergeschaltet wird.
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Des
Weiteren sind Wäschetrockner
bekannt, bei denen die Heizleistung durch Relais gesteuert wird.
Bei einer einstufigen Heizung wird dazu ein Relais verwendet, bei
einer zwei- oder mehrstufigen Heizung werden mindestens zwei Relais
verwendet. Durch eine solche Relaissteuerung können diskrete Heizstufen erreicht
werden. Mit jeder zusätzlichen Heizstufe
steigt der bauliche Aufwand, bei erweiterten Möglichkeiten der Steuerung und
Regelung des Trocknungsprozesses. Lösungen mit quasi stationären Leistungsregelungen
sind bei industriellen Temperaturregelungen mit sogenannten Solid-State-Relais und
Nullspannungsschaltcharakteristik bekannt.
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Beim
Betrieb einer solchen Heizung kann bei den Schaltelementen der Steuerelektronik
Wärme auftreten,
welche zuverlässig
abgeführt
werden muss. Dazu werden aufwändige
separate Kühlkörper verwendet,
wodurch die Anzahl der Bauteile im Wäschetrockner ansteigt und erheblicher
Platz benötigt wird.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hausgerät zu schaffen,
mit welchem die Wärmeabfuhr
einer zum Betreiben eines Energieverbrauchers des Hausgeräts vorgesehenen
Steuerelektronik effizienter erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Hausgerät, welches
die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Hausgerät zur Pflege
von Wäschestücken umfasst
einen Energieverbraucher und eine Steuerelektronik zum Steuern des Energieverbrauchers.
Unter einer Steuerelektronik wird auch eine Elektronik verstanden,
welche zur Regelung sowie zur prinzipiellen Inbetriebnahme des Hausgeräts vorgesehen
sein kann. Die Steuerelektronik umfasst ein Schaltelement zum Schalten
des Energieverbrauchers. Das Schaltelement ist an einem Multifunktionselement
des Hausgeräts
angeordnet, welches Multifunktionselement zur Wärmeabfuhr der beim Betrieb
des Schaltelements erzeugten Abwärme
ausgebildet ist. Durch eine derartige Anordnung des Schaltelements
kann eine stets zuverlässige
Wärmeabfuhr
erreicht werden. Indem das Anbringen an einem Multifunktionselement
vorgesehen ist, können
Bauteile, insbesondere ein separater Kühlkörper, eingespart werden. Unter
einem Multifunktionselement wird eine Komponente verstanden, welche
in ihrer Ausgestaltung und Anordnung im Hausgerät zumindest für zwei unterschiedliche
Aufgaben und Funktionalitäten
vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung
ist das Multifunktionselement somit einerseits zur Wärmeabfuhr
des daran angeordneten Schaltelements und andererseits für eine weitere Funktion
ausgebildet. Neben einer Bauteileeinsparung kann dadurch auch eine
Kostenreduzierung erzielt werden. Nicht zuletzt benötigt eine
derartige Ausgestaltung auch einen geringeren Platzbedarf.
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Ein
erfindungsgemäßes Hausgerät ist insbesondere
als Wäschetrockner
oder als Waschtrockner ausgebildet.
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In
bevorzugter Weise ist der Energieverbraucher als Heizvorrichtung
ausgebildet. In besonders bevorzugter Weise ist die Heizvorrichtung
als einstufige Heizung ausgebildet und kann mittels des Schaltelements
getaktet angesteuert werden. Es reicht somit lediglich ein einziges
Schaltelement aus, um die Heizleistung entsprechend zu steuern.
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Bevorzugt
ist das Schaltelement als Halbleiterbauelement, insbesondere als
Triac oder Thyristor ausgebildet. Besonders ein solches Schaltelement ermöglicht ein
sehr präzises
Takten, erzeugt jedoch im Betrieb relativ viel Wärme. Durch die erfindungsgemäße Anordnung
kann gerade bei einem derartigen Schaltelement eine besonders effektive
und effiziente Wärmeabfuhr
gewährleistet
werden. Ein sonst üblicher,
zusätzlicher
und separater Kühlkörper ist nicht
mehr erforderlich.
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Bevorzugt
ist das Multifunktionselement zumindest im Bereich, an dem das Schaltelement
angeordnet ist, aus einem hochwärmeleitfähigen Material ausgebildet.
Insbesondere ist das Schaltelement an einem aus Metall ausgebildeten
Bereich des Multifunktionselements angeordnet. Das Multifunktionselement
kann dazu zumindest teilweise aus Stahl oder Aluminium ausgebildet
sein. Neben einer hohen Wärmeleitfähigkeit
kann dadurch auch eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet werden und das Multifunktionselement
dadurch für
eine Mehrzahl weiterer Funktionen im Hausgerät verwendet werden.
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Bevorzugt
ist das Multifunktionselement zur Luftführung des Hausgeräts ausgebildet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Multifunktionselement
zur Prozessluftführung
und besonders bevorzugt zur Abluftführung ausgebildet ist. Das
Schaltelement, insbesondere ein Triac, wird bevorzugt von außen auf
diesem Abluftrohr des dann bevorzugt als Wäschetrockner ausgebildeten
Hausgeräts
befestigt. Durch die Wärmeleitung
wird dieser Triac dann gekühlt.
Die Wärmeabfuhr
wird durch die Luftströmung im
Abluftrohr zusätzlich
verbessert, da durch Konvektion gekühlt wird. Die Ablufttemperatur
beträgt
typischer Weise zwischen etwa 45° und
etwa 50°,
maximal 70°.
Somit ist stets eine ausreichende Kühlwirkung gewährleistet.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass das Multifunktionselement als Verstärkungsstrebe
des Hausgeräts
ausgebildet ist. Neben der Funktionalität zur Wärmeabfuhr des Schaltelements
ist dann vorgesehen, dass zusätzlich
die Funktion einer mechanischen Versteifung oder Verstärkung erfüllt wird.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstrebe an einer Vorderwand
des Hausgeräts angeordnet
ist. Durch diese Ausgestaltung kann die Vorderwand mechanisch stabilisiert
werden. Darüber hinaus
kann dadurch erreicht werden, dass die Steuerelektronik und somit
auch das Schaltelement benachbart zu an der Vorderwand angeordneten
Bedienelementen angeordnet werden kann. Auch dadurch kann eine Bauraumoptimierung
und Verkürzung
der Signalleitungen erreicht werden.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das Schaltelement benachbart zu einem
Schaltungsträger,
auf dem die Steuerelektronik angeordnet ist, an dem Multifunktionselement
angeordnet ist. Bevorzugt ist das Schaltelement beabstandet zu dem
Schaltungsträger
angeordnet und insbesondere über
eine Signalverbindung mit der Steuerelektronik verbunden. Durch
eine derartige Anordnung kann in günstiger Weise das Schaltelement
in räumlicher
Nähe zur Elektronikplatine
des Hausgeräts
zur Pflege von Wäschestücken angeordnet
werden. Beim Einsatz einer Verstärkungsstrebe
als Multifunktionselement zur Anordnung des Schaltelements kann
die Wärmeabfuhr
durch die Ausbildung aus Aluminium verstärkt werden. Der Wärmeleitungskoeffizient
von Aluminium ist etwa drei- bis viermal höher wie derjenige von Stahl.
Darüber
hinaus entstehen durch die Verwendung von Aluminium nur geringe
Mehrkosten gegenüber
einer Ausgestaltung aus Stahl.
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Neben
der unmittelbaren Anbringung des Schaltelements an dem Multifunktionselement
kann auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement zunächst an
einem Befestigungselement angeordnet ist, welches Befestigungselement
dann an dem Multifunktionselement angebracht ist. Beispielsweise kann
vorgesehen sein, dass das Schaltelement über einen Befestigungswinkel
oder ein Blechelement an das Multifunktionselement montiert ist.
Auch diese Befestigungselemente sind bevorzugt aus hochwärmeleitfähigem Material,
beispielsweise aus Metall, ausgebildet.
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Durch
die Erfindung kann ein zusätzlicher Kühlkörper eingespart
werden, indem vorhandene Bauteile die Wärmeabfuhr zusätzlich mit übernehmen
und eine Abfuhr durch Wärmeleitung
und Strahlung ermöglichen.
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Durch
die Ausgestaltung des Energieverbrauchers als einstufige Heizvorrichtung,
welche getaktet gesteuert wird, kann die Leistung der Trocknung
durch diese Form der Ansteuerung mittels Pulsweitenmodulation quasi
stufenlos eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Heizleistung
zur Erzielung der maximalen Trocknungsgeschwindigkeit optimal geregelt
werden. Zur Begrenzung von Temperaturen kann die Heizleistung in
der Wäsche
optimal geregelt werden, wodurch eine Schonung der Wäschestücke erreicht
werden kann. Darüber
hinaus kann die Heizleistung an schwankenden Netzspannungen angepasst
bzw. bei Überspannung
begrenzt werden. Im Vergleich zu einer Relaissteuerung können die
Materialkosten bei derartig ausgebildeten Heizvorrichtungen mit
einem Triac oder Thyristor als Schaltelement reduziert werden. Durch
die Einstufigkeit kann auch eine relativ einfach ausgeführte Heizvorrichtung
bereitgestellt werden. Durch eine Wellenpaketsteuerung und eine
Ein- und Ausschaltung der Leistung im Nulldurchgang der Wechselspannung
(Nullspannungsschalter) werden Rückwirkungen
auf das Stromnetz vermieden bzw. minimiert.
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Die
Frequenz der Taktung einer einstufigen Heizvorrichtung wird bevorzugt
in Relation zum vergleichsweise niederfrequenten Verlauf des Trocknungsprozesses
(Temperaturänderungen
im Prozessverlauf mit großer
Zeitkonstante) hinreichend schnell ausgeführt. Als hinreichend schnell
werden hier Frequenzen angesehen, die etwa dem 10-fachen der Grenzfrequenz
des zu regelenden Systems entsprechen (Taktfrequenz beispielsweise
1 Hz). Die Nullspannungserkennung kann durch einen Mikroprozessor
softwareunterstützt
oder durch andere Hardware erfolgen. Darüber hinaus kann auch ein zusätzliches
Relais zur Abschaltung der Heizvorrichtung vorgesehen werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Teilbereichs eines Hausgeräts;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Teilbereich eines Hausgeräts gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
und
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3 eine
schematische Draufsicht auf ein Hausgerät, welches gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
in 2 ausgebildet ist.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
ein Teilbereich eines Hausgeräts I (vgl. 3),
welches als Wäschetrockner
ausgebildet ist, gezeigt. Der Wäschetrockner
umfasst einen Energieverbraucher 10 in Form einer eine
Heizvorrichtung 10 und eine Steuerelektronik 7 zum
Steuern dieser Heizvorrichtung 10. Zum Schalten der Heizvorrichtung 10 umfasst
die Steuerelektronik 7 ein Schaltelement 2, welches
im Ausführungsbeispiel
als Triac 2 ausgebildet ist. Das Schaltelement 2 ist
an einem Multifunktionselement 1 angeordnet. Das Multifunktionselement 1 ist
im Ausführungsbeispiel
eine Abluftführung 1 bzw.
ein Abluftrohr 1 des Wäschetrockners,
mit welchem Abluft L geführt
wird. Wie aus der Darstellung in 1 zu erkennen
ist, ist das Schaltelement 2 an einer Außenseite 11 dieses
Abluftrohrs 1 unmittelbar angeordnet. Es kann auch vorgesehen
sein, dass ein zusätzliches
Befestigungselement vorgesehen ist, an welchem das Schaltelement 2 befestigt
ist, und welches Befestigungselement dann an der Außenseite 11 angebracht
ist.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist das Abluftrohr 1 aus Aluminium ausgebildet. Die Multifunktionalität des Abluftrohrs 1 ergibt
sich somit zumindest daraus, dass einerseits die im Betrieb des
Schaltelements 2 erzeugte Wärme abgeführt wird und andererseits die Abluft
L abgeführt
wird.
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Das
Schaltelement 2 ist über
eine Signalleitung 3 mit der nicht gezeigten Steuerelektronik 7 (vgl. dazu 2)
verbunden.
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In 2 ist
eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
gezeigt, in der ein Teilbereich des Wäschetrockners dargestellt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist an einer Vorderwand 4 des Wäschetrockners eine Bedienblende 5 mit
Bedienelementen angebracht. An einer Innenseite 41 dieser
Vorderwand 4 ist eine Steuerelektronik 7 angeordnet.
Die Steuerelektronik 7 ist auf einem Schaltungsträger angebracht,
welche an dieser Innenseite 41 befestigt ist. An einem
oberen Endbereich grenzt an diese Innenseite 41 der Vorderwand 4 ein
Multifunktionselement 6 an, welches in der gezeigten Ausführung als
Verstärkungsstrebe 6 ausgebildet
ist. An einer Unterseite 61 dieser Verstärkungsstrebe 6 ist
bei dieser Ausführung
das Schaltelement 2 angebracht. Auch hier kann vorgesehen sein,
dass dieses Schaltelement 2 entweder unmittelbar oder über ein
Befestigungselement an dieser Unterseite 61 angeordnet
ist.
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Die
Verstärkungsstrebe 6 ist
in ihrer Multifunktionalität
einerseits zur Versteifung des Geräts und somit des Wäschetrockners,
und andererseits zur Wärmeabfuhr
der beim Betrieb des Schaltelements 2 erzeugten Abwärme ausgebildet.
Bevorzugt ist die Verstärkungsstrebe 6 aus
Aluminium ausgebildet.
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Darüber hinaus
kann in der Darstellung gemäß 2 erkannt
werden, dass auch hier das Schaltelement 2 separiert zum
Schaltungsträger 7 und
der daran angeordneten Steuerelektronik 7 angeordnet ist.
Es besteht somit eine beabstandete und dennoch räumlich nahe Anordnung zwischen
dem Schaltelement 2 und der Steuerelektronik 7 des
Wäschetrockners.
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In 3 ist
eine Draufsichtdarstellung auf einen Wäschetrockner I gezeigt,
welcher das als Verstärkungsstrebe 6 ausgebildete
Multifunktionselement 6 umfasst. Wie zu erkennen ist, erstreckt
sich diese Verstärkungsstrebe 6 über die
gesamte Breite des Wäschetrockners I.
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Die
Heizvorrichtung 10, vgl. 1, des Wäschetrockners I ist
in beiden Ausführungsbeispielen einstufig
ausgebildet, welche über
das als Triac ausgebildete Schaltelement 2 getaktet und
somit quasi stufenlos angesteuert werden kann.