EP0948015A2 - Elektro-Hausgerät, insbesondere elektrischer Durchlauferhitzer - Google Patents

Elektro-Hausgerät, insbesondere elektrischer Durchlauferhitzer Download PDF

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EP0948015A2
EP0948015A2 EP99105888A EP99105888A EP0948015A2 EP 0948015 A2 EP0948015 A2 EP 0948015A2 EP 99105888 A EP99105888 A EP 99105888A EP 99105888 A EP99105888 A EP 99105888A EP 0948015 A2 EP0948015 A2 EP 0948015A2
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EP
European Patent Office
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controller
circuit
household appliance
appliance according
relay
Prior art date
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Withdrawn
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EP99105888A
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Karl-Heinz Hemmerich
Thomas Lorenz
Paul Schneider-Hohendorf
Werner Wenzel
Jörg Zill
Eugen Dinkel
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Forbach GmbH and Co KG
Original Assignee
Forbach GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Forbach GmbH and Co KG filed Critical Forbach GmbH and Co KG
Publication of EP0948015A2 publication Critical patent/EP0948015A2/de
Publication of EP0948015A3 publication Critical patent/EP0948015A3/de
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    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2028—Continuous-flow heaters
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    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
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    • F24H15/238—Flow rate
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    • F24H15/40—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers
    • F24H15/407—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electrical switching, e.g. TRIAC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits

Definitions

  • the invention relates to an electrical household appliance, in particular an electric instantaneous water heater, with a Power supply and a safety switch to disconnect the device from the power supply.
  • a safety device equip which includes a safety switch and with this the power supply to the Device interrupts. This is achieved, for example, by that an electromagnet is activated in the event of a fault, which in turn actuates the safety switch.
  • the temperature monitor is designed so that at an impermissibly high temperature, for example due to a missing or deficient water supply at the same time closed circuit breaker what an electrical Instantaneous water heater represents a serious error, the contact closes and thus the coil of the electromagnet to the mains voltage or one generated in the device Supply voltage is connected.
  • German Offenlegungsschrift 41 42 838 which the goal is an impermissibly high pressure rise or a to avoid considerable excess temperature in the event of a fault and proposes a security device that fails ensures operational shutdown of the energy supply and quickly recognizes and switches off quickly in the event of danger leads. This is mainly achieved by that the water throughput and energy supply are evaluated is, with an obvious disproportion in the event of an error the safety switch is triggered.
  • German patent 44 01 670 specified, the task being solved here as well an arrangement for controlling the heating energy supply the heating coils of an electric instantaneous water heater to improve in that the number of moving and power components susceptible to faults are thus reduced and the reliability of the heating energy interruption accordingly is increased.
  • the connection is one operational switch with a safety switch provided, the operational switch the heating energy depending on a flow and controls the safety switch the supply of heating energy only stops if there is an electrical potential on the heating coils is scanned while the water flow one falls below the specified safety-related minimum value.
  • Safety switch is triggered in the event of an error to separate the heating coils from the supply network.
  • This not only ensures that the device about suitable means for disconnecting from the power supply but also has a mechanism the cyclical functioning of all of these agents checked. This mechanism also separates the device functional state of the power supply when a safety-relevant component is defective, the defect however, only later with a certain corresponding one Operating status does not have to be switched off of the device from the power supply.
  • a Check the release chains in the device by means of a test Falling of the relay can be checked without this electrical during stand-by operation of the device Power to the main consumer using the circuit breakers must be switched through.
  • a controller is expediently provided which switches the relay as a test and at the same time ensures that none of the circuit breakers have the potential is switched through.
  • the device is safety-related is equipped anyway that in the case of a defective, for example blown circuit breaker the relay drops out and the safety switch triggers.
  • the test switching of the relay by cyclical switching off of a transistor during stand-by operation performed, with a series connection of one Phase monitoring circuit, the driver coil of the electromagnet and the normally closed contact of the relay connected to a main consumer one-sided potential from a circuit breaker monitoring device can be queried.
  • the driver coil of the electromagnet and the normally closed contact of the relay connected to a main consumer one-sided potential from a circuit breaker monitoring device can be queried.
  • the one-sided contact with the main consumer Potential from the circuit breaker monitoring device can be queried and from this to the Controller can be passed on for further evaluation.
  • the controller is two of each other independent monoflops with downstream Assigned transistor, the transistors by means of associated monoflops cyclically one after the other, however cannot be switched off at the same time. It is by means of of the two monoflops possible, the controller redundantly Monitor functionality.
  • controller has both monoflops monitored for functionality.
  • Embodiments of the invention are based on a Drawing explained in more detail.
  • the drawing shows a Function block diagram of an electric instantaneous water heater DE.
  • the electrical instantaneous water heater DE is on the power side to a power supply SV with three phases L1, L2, L3 connected.
  • the three phases are L1, L2, L3 via a load disconnector LT, which is part of a safety switch SS is, right on the triacs Circuit breakers LS connected.
  • the electrical power is direct fed to a heating block HB, in which incoming cold Water to a preset by a machine operator Temperature is heated.
  • the one described above Current path represents the load circuit of the electric instantaneous water heater DE represents.
  • the actual temperature control and sensor circuit comprises a connection to the control of the circuit breakers LS that originates from a controller C that is part of an electronic circuit board EP.
  • the controller C receives the signals from two temperature sensors S1 and S2 and from a flow sensor V D as control variables.
  • the controller C regulates the temperature of the water emerging from the heating block HB to the target temperature TS specified by the device operator.
  • the electrical power drawn from the voltage supply network SV is transmitted to the heating block HB by the controller C switching through the triacs operating as semiconductor valves.
  • the electrical continuous flow heater DE has a sensor circuit as a third circuit via a safety circuit, of its electrical power via a phase monitoring circuit PH takes from the power supply network EV.
  • a phase monitoring circuit PH Diode matrix not shown here provided by means of which the three phases L1, L2, L3 on a common Point.
  • the last circle to be explained is a so-called Trigger chain identifiable safety control circuit.
  • the main characteristics are in this circle embodies the present invention. Belong to this circle the connection from the phase monitoring PH to the controller C and the connection of a circuit breaker monitoring device LE to controller C, the circuit breaker monitoring device LE their signal in Load circuit between circuit breaker LS and heating block HB taps.
  • This also includes two monoflops MF1, MF2 which are bidirectionally connected to the controller C and each with its own downstream transistors T1 and T2 feature.
  • a third transistor T3 next to the controller C is a third transistor T3 connected, the three transistors T1, T2, T3 between ground and one not described here Coil of the relay R connected to an operating voltage UB are.
  • Controller C basically uses transistor T3 to trigger the safety switch. It is by the Blocking the transistor T3 the coil of the relay R is de-energized, whereby this switches and thus mains voltage is applied to the driver coil of the electromagnet EM as soon as one or more of the triacs electrical power switched through to have.
  • An inherent defect of the transistor T3 leads of course bring about the above-mentioned effect, since the coil of the relay R can also be optionally switched through the transistors T1 and T2 are switched off can.
  • the trigger chain is monitored somewhat differently on functionality during stand-by operation of the electric instantaneous water heater DE.
  • the controller C can be checked redundantly for functionality. Detects at least one of the two monoflops MF1, MF2 an error of the controller C, then at least one of the two transistors T1 and T2 blocked. With the next switching electrical power through the circuit breaker LS on the heating block automatically becomes the safety switch SS triggered.
  • the Controllers can check the monoflops MF1, MF2 for functionality check.
  • the next step will be now cyclically, but not together the transistors T1, T2 or T3 switched off so that the relay drops out, ie the NC contact closes and now based on plausibility queries the functionality of the phase monitoring PH, the Circuit breaker LS and the circuit breaker monitoring device LE can be checked.
  • Defects Triacs, d. H. alloyed triacs are based on the from the phase monitoring PH and the circuit breaker monitoring device LE coming signals in the controller C detected.
  • a defective phase monitoring PH is based on the signal the circuit breaker monitoring device LE and based the switching state of the circuit breaker LS detected.
  • the circuit breaker monitoring device intervenes their input signal on the output side of the heating block HB.
  • the temperature control and sensor circuit using the controller C sure that the circuit breaker LS, provided that their proper function the one attached to them Supply voltage depending on phase L1, L2 or L3 do not connect to the heating block HB, which is otherwise to an unwanted triggering of the safety switch SS due to the closed break contact of relay R. would.
  • This not only ensures that the device about suitable means for disconnecting from the power supply but also has a mechanism the cyclical functioning of all of these agents checked. This mechanism also separates the device functional state of the power supply SV, if a safety-relevant component is defective, its Defect, however, only later with a certain corresponding one Operating status does not have to be switched off of the device from the power supply.

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektro-Hausgerät, insbesondere einen elektrischen Durchlauferhitzer, anzugeben, bei dem der Geräte- und Bedienerschutz weiter besonders hoch ist. Diese Aufgabe wird bei dem Elektro-Hausgerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Komponente, die geeignet ist, ein ordnungsgemäßes Auslösen des Sicherheitsschalters herbeizuführen, ohne ein Auslösen des Sicherheitsschalters zyklisch auf ihre bestimmungsgemäße Funktion überprüfbar ist. Auf diese Weise ist nicht nur sichergestellt, daß das Gerät über geeignete Mittel zum Trennen von der Spannungsversorgung verfügt, sondern auch über einen Mechanismus verfügt, der die Funktionsfähigkeit aller dieser Mittel zyklisch überprüft. Dieser Mechanismus trennt auch das Gerät im noch funktionsfähigen Zustand von der Spannungsversorgung, wenn eine sicherheitsrelevante Komponente defekt ist, deren Defekt jedoch erst später bei einem bestimmten dazu korrespondierenden Betriebszustand nicht zwingend zu einem Abschalten des Geräts von der Spannungsversorgung führen würde. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektro-Hausgerät, insbesondere einen elektrischen Durchlauferhitzer, mit einer Spannungsversorgung und einem Sicherheitsschalter zum Trennen des Geräts von der Spannungsversorgung.
Bei einem elektrische Leistung aufnehmenden Hausgerät besteht grundsätzlich die Anforderung, daß sich das Hausgerät im Falle einer sicherheitsrelevanten Unregelmäßigkeit von der versorgenden Spannungsquelle spannungsfrei schaltet.
Hierzu ist es bekannt, das Gerät mit einer Sicherheitsvorrichtung auszurüsten, die einen Sicherheitsschalter umfaßt und mit diesem im Fehlerfall die Spannungsversorgung zum Gerät unterbricht. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß im Fehlerfall ein Elektromagnet aktiviert wird, der wiederum den Sicherheitsschalter betätigt.
Der Elektromagnet kann beispielsweise dadurch aktiviert werden, daß die Spule des Elektromagneten von einem Temperaturwächter mit einem Schließerkontakt angesteuert wird. Der Temperaturwächter ist dabei derart ausgelegt, daß bei einer unzulässig hohen Temperatur, beispielsweise aufgrund eines fehlenden oder mangelhaften Wasserzulaufs bei gleichzeitig geschlossenem Leistungsschalter, was bei einem elektrischen Durchlauferhitzer einen gravierenden Fehler darstellt, der Kontakt schließt und somit die Spule des Elektromagneten an die Netzspannung oder eine im Gerät generierte Versorgungsspannung angeschlossen wird.
Bei einer anderen vorbekannten Lösung ist der Sicherheitsschalter nicht mit einem Elektromagneten versehen, sondern verfügt über einen Druckauslöser, der bei einer Überhitzung aufgrund des dann in ihm entstehenden Überdrucks anspricht. Infolge dieses Überdrucks wird ein das Gerät vom Versorgungsnetz trennender Schalter, meist Lasttrenner genannt, betätigt.
Die vorbekannten Lösungen weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. So ist es bei einem defekten Temperaturwächter möglich, daß dieser auch bei einer unzulässig hohen Temperatur nicht schließt, was für den Gerätebediener ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt. Weiter kann die Verbindung zur Spule des Elektromagneten trotz ansprechenden Temperaturwächters unterbrochen sein, so daß auch in diesem Fall der Sicherheitsschalter nicht zum Ausschalten gebracht werden kann, was die vorstehend beschriebenen Sicherheitsrisiken in sich birgt. Bei der zweitgenannten Variante kann ein Druckschlag im Rohrleitungsnetz dazu führen, daß der Druckauslöser ein ungewolltes Abschalten des Sicherheitsschalters bewirkt. Die gesamte Funktionsfähigkeit des Auslösestromkreises kann bei bekannten Lösungen nur durch einen Fachmann geprüft werden.
Hinsichtlich der Sicherheitsabschaltung ist es bei einem elektrischen Durchlauferhitzer aus dem deutschen Patent 41 03 373 bekannt, daß im normalen Zapfbetrieb des Durchlauferhitzers einer oder mehrere der Leistungsschalter, insbesondere der elektronischen Triacs, durchgeschaltet sind, so daß an den betreffenden Heizkörpern, die zur Erwärmung des durchfließenden Wassers dienen, das Netzspannungspotential anliegt. Ein im Gerät vorgesehener Überwachungsschalter führt in diesem Normalfall nicht zu einem Abschalten oder Verhindern eines Einschaltens der Heizkörper, weil ein weiteres Signal, das wiederum die Überwachungsschaltung überwacht, ordnungsgemäß als Einschaltsignal für die Heizkörper vorliegt. Bildet jedoch einer der elektronischen Schalter, insbesondere Triacs, wegen Defekts einen Kurzschluß, so liegt an dem betreffenden Heizkörper das Netzspannungspotential auch dann an, wenn an sich das Abschaltsignal vorliegt und das Netzspannungspotential eigentlich an keinem der Heizkörper anliegen dürfte. Diesen Zustand erkennt die Überwachungsschaltung und verhindert dann ein Einschalten der Heizkörper, selbst wenn ein Einschaltsignal auftritt. Der Durchlauferhitzer schaltet dann, selbst wenn der Gerätebediener ihn in Betrieb zu nehmen versucht, nicht mehr ein. Der Benutzer erkennt daraus, daß ein Wartungsfall vorliegt. Auf diese Weise ist es vermieden, daß ein defekter Leistungsschalter längere Zeit unbemerkt bleibt. Es besteht also nicht die Gefahr, daß Korrosion im Durchlauferhitzer auftritt, oder später ein zweiter Leistungsschalter durchschlägt, insbesondere ein zweiter Triac durchlegiert. Werden gleichzeitig zwei oder mehrere Triacs zerstört, dann führt die Überwachungsschaltung in gleicher Weise zum Abschalten der Heizkörper.
Eine Alternative zu dieser Sicherheitsabschaltung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 41 42 838 offenbart, die zum Ziel hat, einen unzulässig hohen Druckanstieg oder eine beträchtliche Übertemperatur im Fehlerfall zu vermeiden und eine Sicherheitseinrichtung vorschlägt, die eine unterbliebene betriebsmäßige Abschaltung der Energiezufuhr sichert und rasch erkennt und zu einer raschen Abschaltung im Gefahrenfalle führt. Dies wird vorwiegend dadurch erreicht, daß der Wasserdurchsatz und die Energiezufuhr ausgewertet wird, wobei bei einem augenfälligen Mißverhältnis im Fehlerfall der Sicherheitsschalter ausgelöst wird.
Eine weitere Alternative ist in der deutschen Offenlegungsschrift 43 34 162 aufgezeigt. Auch hier wird die Aufgabe gelöst, eine sichere Abschaltung der Leistungszufuhr zu gewährleisten, wenn ein ungenügender Durchfluß gegeben ist, um auch eine länger dauernde Belastung mit einem erhöhten Druck im Fehlerfall zu vermeiden. Die Lösung wird durch einen Anschluß der Spule des Elektromagneten eines Sicherheitsschalters an eine an den Heizwendeln angeschlossene Diodenmatrix erreicht, wodurch sichergestellt ist, daß die Spannungsversorgung der Spule des Elektromagneten vorliegt, wenn eine der Heizwendeln mit der Versorgungsspannung beaufschlagt ist. Das eigentliche Auslösen des Sicherheitsschalters wird wie bei der vorangegangenen Alternative durch einen Schalter herbeigeführt, der von einem Durchflußmesser gesteuert ist.
Eine weitere, den beiden vorstehend genannten Alternativen nahestehende Alternative ist in dem deutschen Patent 44 01 670 angegeben, wobei auch hier die Aufgabe gelöst werden soll, eine Anordnung zum Steuern der Heizenergiezufuhr zu den Heizwicklungen eines elektrischen Durchlauferhitzers dahingehend zu verbessern, daß die Zahl der beweglichen und damit störanfälligen Leistungskomponenten verringert und die Zuverlässigkeit der Heizenergieunterbrechung entsprechend erhöht wird. Auch hierbei ist die Verbindung eines betriebsmäßigen Schalters mit einem Sicherheitsabschalter vorgesehen, wobei der betriebsmäßige Schalter die Heizenergie in Abhängigkeit eines Durchflusses steuert und der Sicherheitsabschalter die Zufuhr der Heizenergie nur dann unterbricht, wenn an den Heizwicklungen ein elektrisches Potential abgetastet wird, während der Wasserdurchfluß einen vorgegebenen sicherheitsrelevanten Minimalwert unterschreitet. Dies führt dazu, daß trotz eines Versagens des betriebsmäßigen Schalters der dazu im Strompfad in Reihe liegende Sicherheitsschalter ausgelöst wird, um in diesem Fehlerfall die Heizwendeln vom Versorgungsnetz zu trennen.
All den vorgenannten Lösungen ist es gemeinsam, daß gewisse Maßnahmen zur Sicherheitsabschaltung im Fehlerfall des Geräts vorgesehen sind. Bei einem ordnungsgemäßen Funktionieren der den jeweiligen Sicherheitsabschaltungsmethoden zugrunde liegenden Auslösekette ist sicher auch ein angemessener, umfangreicher Schutz des Gerätebedieners gegeben. Erst jedoch dann, wenn einzelne Komponenten innerhalb der Auslösekette fehlerhaft sind, kann es trotz der vorstehend genannten Maßnahmen zu einer Gefährdung für den Gerätebediener kommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektro-Hausgerät, insbesondere einen elektrischen Durchlauferhitzer, anzugeben, bei dem der Geräte- und Bedienerschutz weiter verbessert ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Elektro-Hausgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Komponente, die geeignet ist, ein ordnungsgemäßes Auslösen des Sicherheitsschalters herbeizuführen, ohne ein Auslösen des Sicherheitsschalters zyklisch auf ihre bestimmungsgemäße Funktion überprüfbar ist.
Auf diese Weise ist nicht nur sichergestellt, daß das Gerät über geeignete Mittel zum Trennen von der Spannungsversorgung verfügt, sondern auch über einen Mechanismus verfügt, der die Funktionsfähigkeit aller dieser Mittel zyklisch überprüft. Dieser Mechanismus trennt auch das Gerät im noch funktionsfähigen Zustand von der Spannungsversorgung, wenn eine sicherheitsrelevante Komponente defekt ist, deren Defekt jedoch erst später bei einem bestimmten dazu korrespondierenden Betriebszustand nicht zwingend zu einem Abschalten des Geräts von der Spannungsversorgung führen würde.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß der Sicherheitsschalter einen Elektromagneten umfaßt, dessen Treiberspule mittels eines Relais an das von einem oder mehreren der Leistungsschalter durchgeschaltete Potential anschließbar ist. Auf diese Weise kann eine Überprüfung der Auslöseketten im Gerät durch ein testmäßiges Abfallen des Relais überprüft werden, ohne daß hierzu während des Stand-By-Betriebs des Geräts tatsächlich elektrische Leistung an dem Hauptverbraucher mittels der Leistungsschalter durchgeschaltet sein muß.
Hierzu ist in zweckmäßiger Weise ein Controller vorgesehen, der testweise das Relais schaltet und gleichzeitig sicherstellt, daß von keinem der Leistungsschalter das Potential durchgeschaltet ist. Es sei angemerkt, daß das Gerät sicherheitstechnisch ohnehin dahingehend ausgestattet ist, daß bei einem defekten, beispielsweise durchgebrannten Leistungsschalter das Relais abfällt und den Sicherheitsschalter auslöst.
In schaltungstechnisch einfach zu realisierender Weise wird das testweise Schalten des Relais durch das zyklische Ausschalten eines Transistors während des Stand-By-Betriebs durchgeführt, wobei durch eine Reihenschaltung von einer Phasenüberwachungsschaltung, der Treiberspule des Elektromagneten und dem Öffner des Relais, das an einem Hauptverbraucher einseitig anliegende Potential von einer Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung abfragbar ist. Auf diese Weise ist durch die Auswertung der nach dem Ausschalten des Transistors anstehenden Signale der Phasenüberwachungsschaltung das an dem Hauptverbraucher einseitig anliegenden Potential von der Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung abfragbar und von dieser an den Controller zur weiteren Auswertung weitergebbar.
Dabei ist es nun in zweckmäßiger Weise vorgesehen, daß mittels des Controllers durch eine Plausibilitätsabfrage zwischen der Phasenüberwachungsschaltung, der Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung und dem Schaltzustand der Leistungsschalter die Funktionsfähigkeit dieser drei Komponenten abfragbar ist. Dabei wird immer kreuzweise durch das Auswerten von zwei dieser drei genannten Komponenten die jeweils Dritte auf Funktionsfähigkeit überprüft. Eine gleichzeitige Fehlfunktion von zwei dieser drei Komponenten bereits vor Beginn der Plausibilitätsabfrage führt schaltungstechnisch realisiert sofort ohne weitere Überprüfungen zum Trennen des Geräts von der Spannungsversorgung.
Um auch die Funktion des Controllers in zyklischen Abständen überprüfen zu können, sind dem Controller zwei voneinander unabhängige Monoflops mit jeweils nachgeschaltetem Transistor zugewiesen, wobei die Transistoren mittels des jeweils zugehörigen Monoflops zyklisch nacheinander, aber nicht gleichzeitig ausschaltbar sind. Dabei ist es mittels der beiden Monoflops möglich, den Controller redundant auf Funktionsfähigkeit zu überwachen.
Weiter ist es zweckmäßig, wenn der Controller beide Monoflops auf Funktionsfähigkeit überwacht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung ein Funktionsblockdiagramm eines elektrischen Durchlauferhitzers DE. Der elektrische Durchlauferhitzer DE ist leistungsseitig an eine Spannungsversorgung SV mit drei Phasen L1, L2, L3 angeschlossen. Die drei Phasen L1, L2, L3 sind über einen Lasttrenner LT, der Bestandteil eines Sicherheitsschalters SS ist, direkt an den als Triacs ausgeführten Leistungsschaltern LS angeschlossen. Ausgehend von den Leistungsschaltern LS wird die elektrische Leistung direkt einem Heizblock HB zugeführt, in dem einströmendes kaltes Wasser auf eine von einem Gerätebediener voreingestellte Temperatur erwärmt wird. Der vorstehend beschriebene Strompfad stellt den Laststromkreis des elektrischen Durchlauferhitzers DE dar.
Der eigentliche Temperaturregelungs- und Sensorikkreis umfaßt eine von einem Controller C, der Bestandteil einer Elektronikplatine EP ist, ausgehende Verbindung zur Steuerung der Leistungsschalter LS. Als Regelgrößen empfängt der Controller C die Signale von zwei Temperatursensoren S1 und S2 und von einem Durchflußgeber VD. Der Controller C regelt dabei die Temperatur des aus dem Heizblocks HB austretenden Wassers auf die vom Gerätebediener vorgegebene Solltemperatur TS. Die aus dem Spannungsversorgungsnetz SV entnommene elektrische Leistung wird durch das vom Controller C erfolgte Durchschalten der als Halbleiterventile arbeitenden Triacs an den Heizblock HB übertragen.
Neben dem Laststromkreis und dem Temperaturregelungs- und Sensorikkreis verfügt der elektrische Durchlainferhitzer DE als dritten Schaltkreis über einen Sicherheitsschaltkreis, der seine elektrische Leistung über eine Phasenüberwachungsschaltung PH aus dem Spannungsversorgungsnetz EV entnimmt. Dabei ist in der Phasenüberwachungsschaltung PH eine hier nicht weiter dargestellte Diodenmatrix vorgesehen, mittels derer die drei Phasen L1, L2, L3 auf einen gemeinsamen Punkt gelegt werden. Ausgehend von der Phasenüberwachungsschaltung PH ist in diesen Sicherheitsschaltkreis ein Elektromagnet EM mit hier nicht weiter dargestellter Treiberspule, und ein Öffnerkontakt eines Relais R angeordnet, von dem ausgehend der Sicherheitsschaltkreis zwischen Leistungsschaltern LS und Heizblock HB auf den Laststromkreis mündet.
Bei geöffnetem Kontakt des Relais R kann kein Strom über die Treiberspule des Elektromagneten EM fließen. Anders ist dies, wenn das Relais R schließt und die Treiberspule mit der Netzspannung beaufschlagt wird, wodurch der elektrische Durchlauferhitzer mittels des Lasttrenners augenblicklich vom Spannungsversorgungsnetz SV abgetrennt wird. Dieser Mechanismus stellt zugleich auch den Sicherheitsmechanismus des elektrischen Durchlauferhitzers DE dar.
Der letzte noch zu erläuternde Kreis ist ein auch als sogenannte Auslösekette bezeichenbarer Sicherheitssteuerkreis. In diesem Kreis sind letztendlich die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert. Zu diesem Kreis gehören die Verbindung von der Phasenüberwachung PH zum Controller C und die Verbindung einer Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung LE zum Controller C, wobei die Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung LE ihr Signal im Laststromkreis zwischen Leistungsschalter LS und Heizblock HB abgreift. Weiter gehören hierzu zwei Monoflops MF1, MF2 die bidirektional mit dem Controller C verbunden sind und jeweils über eigene nachgeschaltete Transistoren T1 bzw. T2 verfügen. Weiter ist an den Controller C ein dritter Transistor T3 angeschlossen, wobei die drei Transistoren T1, T2, T3 zwischen Masse und einer hier nicht näher beschriebenen Spule des Relais R an eine Betriebsspannung UB gelegt sind.
Im Fall einer beim herkömmlichen Betrieb auftretenden Störung nutzt der Controller C grundsätzlich den Transistor T3 zum Auslösen des Sicherheitsschalters. Dabei wird durch das Sperren des Transistors T3 die Spule des Relais R spannungsfrei, wodurch dieses schaltet und damit Netzspannung an der Treiberspule des Elektromagneten EM anliegt, sobald einer oder mehrere der Triacs elektrische Leistung durchgeschaltet haben. Ein Eigendefekt des Transistors T3 führt selbstverständlich diesen vorstehend genannten Effekt herbei, da ggf. die Spule des Relais R auch wahlweise durch die Transistoren T1 und T2 spannungsfrei geschaltet werden kann.
Etwas anders vollzieht sich die Überwachung der Auslösekette auf Funktionsfähigkeit während des Stand-By-Betriebs des elektrischen Durchlauferhitzers DE. Mittels der Monoflops MF1 und MF2, die als Watch-Dog-Timer arbeiten, ist zum einen der Controller C redundant auf Funktionsfähigkeit überprüfbar. Erkennt mindestens einer der beiden Monoflops MF1, MF2 einen Fehler des Controllers C, so wird mindestens einer der beiden Transistoren T1 und T2 gesperrt. Mit dem nächsten Durchschalten elektrischer Leistung durch die Leistungsschalter LS an den Heizblock wird automatisch der Sicherheitsschalter SS ausgelöst. Darüber hinaus kann der Controller können sich die Monoflops MF1, MF2 auf Funktionsfähigkeit überprüfen. In einem nächsten Schritt werden nun zyklisch, aber nicht gemeinsam die Transistoren T1, T2 bzw. T3 ausgeschaltet, so daß das Relais abfällt, also der Öffnerkontakt schließt und nun anhand von Plausibilitätsabfragen die Funktionsfähigkeit der Phasenüberwachung PH, der Leistungsschalter LS und der Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung LE überprüft werden kann. Defekte Triacs, d. h. durchlegierte Triacs werden anhand der von der Phasenüberwachung PH und der Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung LE kommenden Signale im Controller C detektiert.
Eine defekte Phasenüberwachung PH wird anhand des Signals der Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung LE und anhand des Schaltzustandes der Leistungsschalter LS erkannt. Andersherum wird ein Defekt der Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung LE anhand des Signals der Phasenüberwachung PH und dem Schaltzustand der Leistungsschalter LS erkannt. Dabei greift die Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung ihr Eingangssignal an der Ausgangsseite des Heizblocks HB ab. Während dieser Tests im Stand-By-Betrieb des elektrischen Durchlauferhitzers DE stellt der Temperaturregelungs- und Sensorikkreis mittels des Controllers C sicher, daß die Leistungsschalter LS, unter Voraussetzung ihrer ordnungsgemäßen Funktion die an ihnen anliegende Versorgungsspannung je nach Phase L1, L2 oder L3 nicht an den Heizblock HB durchschalten, was ja ansonsten zu einem ungewollten Auslösen des Sicherheitsschalters SS infolge des geschlossenen Öffnerkontaktes des Relais R führen würde.
Auf diese Weise ist nicht nur sichergestellt, daß das Gerät über geeignete Mittel zum Trennen von der Spannungsversorgung verfügt, sondern auch über einen Mechanismus verfügt, der die Funktionsfähigkeit aller dieser Mittel zyklisch überprüft. Dieser Mechanismus trennt auch das Gerät im noch funktionsfähigen Zustand von der Spannungsversorgung SV, wenn eine sicherheitsrelevante Komponente defekt ist, deren Defekt jedoch erst später bei einem bestimmten dazu korrespondierenden Betriebszustand nicht zwingend zu einem Abschalten des Geräts von der Spannungsversorgung führen würde.
Die hier für den elektrischen Durchlauferhitzer DE beschriebenen Ausführungsformen sind selbstverständlich auch auf andere Geräte übertragbar, bei denen von der Konstellation ähnliche Verhältnisse herrschen. Mögliche Geräte können beispielsweise alle in einem Haushalt eingesetzten Geräte mit dreiphasiger Spannungsversorgung sein, wie z. B. Herd, Backofen, Werkzeugmaschinen.

Claims (8)

  1. Elektro-Hausgerät, insbesondere elektrischer Durchlauferhitzer (DE), mit einer Spannungsversorgung (SV) und einem Sicherheitsschalter (SS) zum Trennen des Geräts von der Spannungsversorgung (SV), dadurch gekennzeichnet, daß jede Komponente, die geeignet ist, ein ordnungsgemäßes Auslösen des Sicherheitsschalters (SS) herbeizuführen, ohne ein Auslösen des Sicherheitsschalters (SS) zyklisch auf ihre bestimmungsgemäße Funktion überprüfbar ist.
  2. Elektro-Hausgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsschalter (SS) einen Elektromagneten (EM) umfaßt, dessen Treiberspule mittels eines Öffnerkontaktes des Relais (R) an das von einem oder mehreren der Leistungsschalter (LS) durchgeschaltete Potential anschließbar ist.
  3. Elektro-Hausgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Controller (C) vorgesehen ist, der testweise das Relais (R) schaltet, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß von keinem der Leistungsschalter (LS) das Potential durchgeschaltet ist.
  4. Elektro-Hausgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das testweise Schalten des Relais (R) durch das zyklische Ausschalten eines Transistors (T1, T2, T3) während des Stand-By-Betriebs erfolgt, wobei durch eine Reihenschaltung von einer Phasenüberwachungschaltung (PH), der Treiberspule und dem Öffner des Relais (R) das an einem Hauptverbraucher einseitig anliegende Potential von einer Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung (LE) abgefragt wird.
  5. Elektro-Hausgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Controllers (C) durch eine Plausibilitätsabfrage zwischen einer Phasenüberwachungsschaltung (PH), einer Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung (LE) und dem Schaltzustand der Leistungsschalter (LS) die Funktionsfähigkeit dieser drei Komponenten abfragbar ist.
  6. Elektro-Hausgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Controller (C) zwei voneinander unabhängige Monoflops (MF1, MF2) mit nachgeschalteten Transistoren (T1, T2) zugewiesen sind, wobei die Transistoren (T1, T2) mittels des jeweils zugehörigen Monoflops (MF1, MF2) zyklisch nacheinander, aber nicht gleichzeitig ausschaltbar sind.
  7. Elektro-Hausgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der beiden Monoflops (MF1, MF2) der Controller (C) redundant auf Funktionsfähigkeit überwacht ist.
  8. Elektro-Hausgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller die Monoflops auf Funktionsfähigkeit überwacht.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1016345C2 (nl) * 2000-10-06 2002-04-10 Nedap Nv Elektronisch systeem voor het waarborgen van de veiligheid van elektronisch gestuurde apparaten.
WO2006099935A1 (de) * 2005-03-22 2006-09-28 Pilz Gmbh & Co. Kg Sicherheitsschaltvorrichtung zum sicheren abschalten eines elektrischen verbrauchers
EP2489949A1 (de) * 2011-02-21 2012-08-22 Gerdes OHG Blankdrahtdurchlauferhitzer mit allpolig schaltbarer Blankdrahtheizeinrichtung
EP3037741A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-29 Vaillant GmbH Verfahren zur vermeidung von trockenbrand bei elektrischen durchlauferhitzern
EP3065011A1 (de) * 2015-03-03 2016-09-07 BSH Hausgeräte GmbH Sicherheits-steuereinheit für ein elektrisches gerät

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012200570A1 (de) * 2012-01-16 2013-07-18 Webasto Ag Elektrische Heizung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4142838A1 (de) 1991-01-03 1992-07-09 Vaillant Joh Gmbh & Co Sicherheitseinrichtung
DE4334162A1 (de) 1992-10-02 1994-04-07 Vaillant Joh Gmbh & Co Wasser-Durchlauferhitzer
DE4401670A1 (de) 1994-01-21 1995-08-17 Kulmbacher Klimageraete Anordnung zum Steuern der Heizenergiezufuhr zu den Heizwicklungen eines elektrischen Durchlauferhitzers

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4103373C2 (de) * 1991-02-05 1994-06-16 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Durchlauferhitzer
DE4416798A1 (de) * 1994-05-07 1995-11-16 Clage Gmbh Steuer- und Sicherheitseinrichtung für einen Durchlauferhitzer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4142838A1 (de) 1991-01-03 1992-07-09 Vaillant Joh Gmbh & Co Sicherheitseinrichtung
DE4334162A1 (de) 1992-10-02 1994-04-07 Vaillant Joh Gmbh & Co Wasser-Durchlauferhitzer
DE4401670A1 (de) 1994-01-21 1995-08-17 Kulmbacher Klimageraete Anordnung zum Steuern der Heizenergiezufuhr zu den Heizwicklungen eines elektrischen Durchlauferhitzers

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1016345C2 (nl) * 2000-10-06 2002-04-10 Nedap Nv Elektronisch systeem voor het waarborgen van de veiligheid van elektronisch gestuurde apparaten.
WO2006099935A1 (de) * 2005-03-22 2006-09-28 Pilz Gmbh & Co. Kg Sicherheitsschaltvorrichtung zum sicheren abschalten eines elektrischen verbrauchers
US7439639B2 (en) 2005-03-22 2008-10-21 Pilz Gmbh & Co. Kg Safety switching apparatus for safe disconnection of an electrical load
EP2489949A1 (de) * 2011-02-21 2012-08-22 Gerdes OHG Blankdrahtdurchlauferhitzer mit allpolig schaltbarer Blankdrahtheizeinrichtung
EP3037741A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-29 Vaillant GmbH Verfahren zur vermeidung von trockenbrand bei elektrischen durchlauferhitzern
EP3065011A1 (de) * 2015-03-03 2016-09-07 BSH Hausgeräte GmbH Sicherheits-steuereinheit für ein elektrisches gerät

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