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Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit mehreren elektrischen Verbrauchern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Kühllüfters eines Gargeräts.
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Bei den Gargeräten, um die es hier geht, handelt es sich um Gargeräte für den professionellen Einsatz, beispielsweise in Kantinen, Restaurants und der Großgastronomie. Der Unterschied zu Haushalts-Gargeräten besteht insbesondere darin, dass mit sehr viel höherer Leistung gearbeitet wird und verschiedene Bauteile, die eine erhebliche Menge an Abwärme produzieren, auf sehr engem Bauraum angeordnet sind.
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Es ist allgemein bekannt, einen Kühllüfter zu verwenden, der Kühlluft in das Gerät hineindrückt bzw. heraussaugt, um innerhalb des Geräts einen Kühlluftstrom zu erzeugen. Dieser Kühlluftstrom nimmt einen mehr oder weniger großen Teil der Abwärme der verschiedenen Komponenten innerhalb des Gargeräts auf und führt diese Abwärme nach außen ab.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Abwärme eines Gargeräts zuverlässig abzuführen, ohne dass hohe Kosten für ein aufwendiges Kühlsystem entstehen und ohne dass beim Betrieb des Kühlsystems laute Hintergrundgeräusche auftreten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Gargerät mit mehreren elektrischen Verbrauchern vorgesehen, denen jeweils ein Temperatursensor zugeordnet ist, wobei auch ein Steuermodul, ein Bussystem, über das das Steuermodul Signale der Temperatursensoren empfangen kann, und mindestens ein Kühllüfter vorgesehen sind, der mit dem Steuermodul so verbunden ist, dass er von diesem mit variabler Drehzahl betrieben werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kühllüfters eines Gargeräts vorgesehen, wobei ein Steuermodul ein Temperatursignal von mehreren Temperatursensoren im Gargerät empfängt, die jeweils einem elektrischen Verbraucher zugeordnet sind, und wobei das Steuermodul ein Ansteuersignal für mindestens einen Kühllüfter auf der Basis aller Temperatursignale errechnet und den Kühllüfter entsprechend ansteuert.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den (bzw. falls mehrere vorhanden sind: die) Kühllüfter mit einer Geschwindigkeit und damit einem Volumendurchsatz zu betreiben, die bzw. der angepasst ist an die aktuelle Temperaturbelastung der zu kühlenden Bauteile. Hierbei werden die Signale von mehreren Temperatursensoren empfangen, sodass der Kühllüfter unter Berücksichtigung der Temperaturbelastung aller relevanten Bauteile angesteuert werden kann. Der besondere Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass anders als bei einem zentralen Temperatursensor, der ein mehr oder weniger repräsentatives Temperatursignal liefert, die verschiedenen Temperatursignale individuell gewichtet werden können. Beispielsweise kann, wenn einer der Temperatursensoren eine sehr hohe Temperatur signalisiert, der Kühllüfter mit vergleichsweise hoher Drehzahl betrieben werden, auch wenn alle anderen Temperatursensoren eine vergleichsweise niedrige Temperatur signalisieren, die an sich nur einen niedrigeren Volumendurchsatz an Kühlluft erfordern würde.
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Bei den elektrischen Verbrauchern des Gargeräts kann es sich um verschiedene Bauteile handeln, beispielsweise eine Pumpe oder einen Lüftermotor.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Halbleiter-Relais vorgesehen, dem ein vorzugsweise ungeregelter Kühlerlüfter zugeordnet ist. Ein solches Halbleiter-Relais kann dazu verwendet werden, elektrische Heizelemente anzusteuern. Da hierbei eine vergleichsweise große Menge an Abwärme anfällt, ist es sinnvoll, einen separaten Kühlerlüfter vorzusehen, der separat betrieben wird. Wenn dieser ungeregelt ist, ergeben sich Kostenvorteile.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens einem der elektrischen Verbraucher ein Derating-Modul zugeordnet, das die Leistungsaufnahme des elektrischen Verbrauchers verringert, wenn ein vordefinierter Temperaturgrenzwert überschritten wird. Verfahrensseitig ist dabei vorgesehen, dass der elektrische Verbraucher automatisch seine Leistungsaufnahme verringert, wenn der ihm zugeordnete Temperatursensor eine Temperatur signalisiert, die einen vordefinierten Temperaturgrenzwert überschreitet. Mit dem Derating-Modul kann unabhängig vom Steuermodul die Leistungsaufnahme und damit die anfallende Abwärme eines elektrischen Verbrauchers dann verringert werden, wenn dort eine sehr hohe Temperaturbelastung gemessen wird. Anstatt das Gargerät gleich vollständig abzuschalten, wird lediglich die Leistung eines elektrischen Verbrauchers etwas reduziert, sodass das Gargerät grundsätzlich unverändert weiterbetrieben wird; die Verringerung der Leistungsaufnahme des betroffenen elektrischen Verbrauchers macht sich für einen Benutzer möglicherweise gar nicht oder nur geringfügig bemerkbar, beispielsweise weil bestimmte Verfahrensschritte etwas länger dauern.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuermodul einen PWM-Wert errechnet, mit dem der Kühllüfter angesteuert wird. Mit Pulsweitenmodulation kann der Kühllüfter mit vergleichsweise geringem Aufwand mit der gewünschten Drehzahl betrieben werden, wobei die Drehzahl in gewissen Stufen gesteuert oder stufenlos gesteuert werden kann.
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Für jeden Temperatursensor kann ein Grenzwert hinterlegt sein, wobei bei der Berechnung des Ansteuersignals der Abstand zwischen der aktuellen Temperatur jedes Temperatursensors und dem individuellen Grenzwert berücksichtigt wird. Es ist insbesondere möglich, das Temperatursignal desjenigen elektrischen Verbrauchers stärker zu gewichten, bei dem der Abstand zwischen dem aktuellen Temperaturwert und dem individuellen Grenzwert klein ist.
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Das Drehzahlsignal des Kühllüfters kann überwacht werden. Dies ermöglicht es, eine Service- oder Fehlermeldung zu erzeugen, wenn sich der Kühllüfter trotz eines Ansteuersignals nicht dreht.
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Der Kühllüfter kann insgesamt in einer Regelschleife betrieben werden, die verschiedene Arten von Reglertypen verwendet, beispielsweise Stufenregler, Pl-Regler oder PID-Regler.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für mindestens einen der Temperatursensoren eine Temperaturgrenze definiert ist und dass ein Warnsignal ausgelöst wird, wenn diese Temperaturgrenze überschritten wird. Mit dem Warnsignal kann der Nutzer des Gargeräts oder ein Servicetechniker darüber informiert werden, dass möglicherweise der Luftfilter gereinigt werden muss. Das Gargerät kann jedoch weiterbetrieben werden, solange nicht anderweitig definierte Grenztemperaturen überschritten werden
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Für mindestens einen der Temperatursensoren ist ein Abschalttemperaturwert definiert, wobei das Gargerät abgeschaltet wird, wenn der Abschalttemperaturwert überschritten wird. Hierdurch wird verhindert, dass Bauteile des Gargeräts durch übermäßig hohe Temperaturen dauerhaft geschädigt werden.
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Vorzugsweise schaltet sich der elektrische Verbraucher ab, wenn der ihm zugeordnete Temperatursensor eine Temperatur signalisiert, die einen vordefinierten Ausschalttemperaturwert überschreitet. Durch das Abschalten des überhitzten elektrischen Verbrauchers wird verhindert, dass dieser dauerhaft geschädigt wird. Dennoch ist es unter Umständen möglich, das Gargerät mit vermindertem Funktionsumfang weiter zu betreiben.
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Vorzugsweise berücksichtigt das Steuermodul bei der Berechnung des Ansteuersignals die angeforderte Heizleistung von Heizelementen des Gargeräts. Die Abstrahlung der Heizelemente auch in den Technikraum des Gargeräts hinein führt nämlich dort, wenn die Heizelemente mit hoher Leistung betrieben werden, zu einer erhöhten Wärmebelastung. Um diese abzuführen, kann bereits unter Umständen vorbeugend der Kühlluftdurchsatz erhöht werden, damit es gar nicht erst zu einer Erhöhung der Temperatur bei den elektrischen Verbrauchern des Gargeräts kommt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in der beigefügten einzigen Zeichnung dargestellt ist. In dieser ist schematisch in einer Seitenansicht ein Gargerät dargestellt, wobei nur die im Hinblick auf die Kühlung relevanten Bauteile wiedergegeben sind. Andere Bauteile wie ein Garraum, eine den Garraum verschließende Tür, etc. sind nicht gezeigt.
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Das in der Figur gezeigte Gargerät 5 weist ein Gehäuse 10 auf, in dem verschiedene Bauteile angeordnet sind.
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Bei einem Teil der Bauteile handelt es sich um elektrische Verbraucher, insbesondere um Elektromotoren. Beispielhaft sind hier Elektromotoren 12, 14, 16 gezeigt, die beispielsweise Lüfter antreiben können oder Pumpen. Die Position der elektrischen Verbraucher ist hier nur beispielhaft dargestellt. Wenn es sich um eine Pumpe handelt (beispielsweise um Waschflotte umzuwälzen oder abzupumpen), ist diese meist am Boden des Gargeräts angeordnet.
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Weiterhin vorgesehen ist eine Pumpenelektronik 18, die zur Ansteuerung der Pumpen des Gargeräts 5 dient.
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Beispielhaft ist hier auch eine Zündvorrichtung 20 gezeigt, die bei Gasgeräten dazu dient, einen Gasbrenner zu zünden.
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Das Gargerät 5 weist einen Kühllufteinlass 22 auf, dem ein Kühllüfter 24 zugeordnet ist. Dieser saugt, wenn er betrieben wird, Umgebungsluft ein, die durch den sogenannten Technikraum strömt, in dem ein Großteil der Bauteile des Gargeräts angeordnet sind, insbesondere die elektrischen Verbraucher 12, 14, 16. Die vom Kühllüfter 24 in das Gehäuse 10 des Gargeräts gezogene Kühlluft tritt im gezeigten Ausführungsbeispiel an einem Kühlluftauslass 26 aus.
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Beim gezeigten Gargerät 5 befindet sich der Kühllufteinlass 22 an der Unterseite des Gehäuses 10, während sich der Kühlluftauslass 26 an der Oberseite befindet.
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Es ist jedoch grundsätzlich auch eine andere Anordnung des Kühllufteinlasses 22 und des Kühlluftauslasses 26 möglich. Beispielsweise kann der Lufteinlass an der Vorderseite des Gargeräts angeordnet sein, während sich der Luftauslass an der Rückseite befindet.
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Es ist auch nicht zwingend notwendig, den Kühllüfter am Kühllufteinlass 22 anzuordnen.
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Der Kühllüfter 24 wird mit variabler Drehzahl betrieben, nämlich vorzugsweise pulsweitenmoduliert. Das entsprechende Ansteuersignal stammt von einer I/O-Karte 28, die mit einem eigenen Netzteil versehen ist.
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Die I/O-Karte 28 steht mit einem Steuerrechner 30 in Verbindung, der ebenfalls im Gargerät angeordnet ist.
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Für die kommunikationstechnische Verbindung aller elektronischen Komponenten untereinander ist hier ein Bussystem 32 vorgesehen, das hier symbolisiert ist durch die Verbindungslinien 32 zwischen den verschiedenen Komponenten.
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Auch die elektrischen Verbraucher 12, 14, 16 sind an das Bussystem 32 angeschlossen. Genauer gesagt weist jeder der elektrischen Verbraucher 12, 14, 16 einen Temperatursensor 34 auf, dessen Temperatursignal über das Bussystem 32 an den Steuerrechner 30 geliefert wird.
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Der Steuerrechner 30 bildet zusammen mit der I/O-Karte 28 ein Steuermodul, das für die Drehzahl verantwortlich ist, mit der der Kühllüfter 24 betrieben wird. Wesentlich dabei ist, dass das Temperatursignal der Temperatursensoren 34 berücksichtigt wird, um das Ansteuersignal und damit die „richtige“ Drehzahl des Kühllüfters 24 zu errechnen. Um das Ansteuersignal für den Kühllüfter 24 zu errechnen, wird sowohl die absolute Temperatur berücksichtigt, die die Temperatursensoren 34 an den Steuerrechner 30 liefern, als auch der Abstand der Temperatur zu einem Grenzwert. Dieser kann individuell für jeden elektrischen Verbraucher 12, 14, 16 hinterlegt sein. Je geringer der Abstand zwischen der aktuellen Temperatur und dem Grenzwert ist, desto höher wird die Drehzahl sein, mit der der Kühllüfter 24 betrieben wird.
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Jeder elektrische Verbraucher 12, 14, 16 kann mit einem vom Steuermodul 28, 30 unabhängigen Derating-Modul ausgestattet sein, das die Leistungsaufnahme des elektrischen Verbrauchers dann herunterregelt, wenn ein vordefinierter Temperaturgrenzwert überschritten wird. Hierdurch kann unabhängig von der jeweiligen Kühlung durch den Kühlluftstrom versucht werden, zu verhindern, dass die Temperatur für einen elektrischen Verbraucher den Grenzwert überschreitet, der für diesen Verbraucher festgelegt ist.
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Wenn dennoch die Temperatur weiter ansteigt, kann der entsprechende elektrische Verbraucher abgeschaltet werden, wenn ein vordefinierter Ausschalttemperaturwert überschritten wird. Dieser Ausschalttemperaturwert muss nicht notwendigerweise identisch mit dem Grenzwert sein, der für die Berechnung des Kühlluftstroms zugrunde gelegt wird.
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Bei der Berechnung des Ansteuersignals für den Kühllüfter 24 kann auch ein Signal 36 berücksichtigt werden, das die angeforderte Heizleistung von elektrischen Heizelementen des Gargeräts berücksichtigt.
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Unabhängig und getrennt vom Steuermodul 28, 30 ist ein Kühlerlüfter 38 vorgesehen, der verschiedenen Halbleiter-Relais 40 zugeordnet ist. Diese dienen zur Ansteuerung von elektrischen Heizelementen. Der Kühlerlüfter 38 ist nicht drehzahlgeregelt.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass auch der Kühlerlüfter 38 mit dem Steuermodul 28, 30 gekoppelt ist, so dass seine Drehzahl geregelt werden kann.
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Gemäß einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Variante kann auf den Kühlerlüfter verzichtet werden, indem die Halbleiter-Relais 40 so angeordnet werden, dass ihre Kühlkörper so im Volumenstrom des Kühllüfters 24 liegen, dass die entstehende Verlustwärme gut abgeführt werden kann, andererseits aber der Volumenstrom des Kühllüfter möglichst wenig reduziert wird.
