EP1896917A1 - Heizvorrichtung für fluide und haushaltsgerät - Google Patents

Heizvorrichtung für fluide und haushaltsgerät

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Publication number
EP1896917A1
EP1896917A1 EP06724972A EP06724972A EP1896917A1 EP 1896917 A1 EP1896917 A1 EP 1896917A1 EP 06724972 A EP06724972 A EP 06724972A EP 06724972 A EP06724972 A EP 06724972A EP 1896917 A1 EP1896917 A1 EP 1896917A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
heating element
heating device
switching means
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06724972A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Schweier
Franz-Josef Wagner
Martin Stickel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1896917A1 publication Critical patent/EP1896917A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
    • G05D23/2401—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor using a heating element as a sensing element

Definitions

  • the invention relates to a heating device for fluids, in particular for use in dishwashers, with a heating element whose resistance value is a function of its temperature and which is coupled via a switching means to a power supply, and with a protective device for protecting the heating element against overheating, which is set to operate the switching means in dependence of the temperature of the heating element.
  • the invention further relates to a domestic appliance, in particular a dishwasher with devices for washing dishes, with a heating device for heating liquid to be heated, in particular treatment liquid, for. B. rinse liquor.
  • Heating elements that are used in heaters for heating fluids can be permanently damaged in a drying cycle of the heater and the boiling over of water.
  • household appliances such as Kettles, coffee machines, dishwashers, washing machines, are used, among other things based on thick-film technology electrical resistance heaters as heating elements.
  • electrical resistance heaters as heating elements.
  • These are subject to certain security requirements. For example, there must be protection against fire, against leaks and against voltage flashovers on the heating element. In particular, voltage flashovers may not be protected by the existing building or house fuses according to a valid standard.
  • thermal circuit breakers, pressure switches, which detect the presence of a fluid, or fuses are used, which come in the case of a drying path and the resulting constant heating of the heating element to melt and separate the heating circuit.
  • the heater is configured to control the heating temperature of the heating element using a pulse-pause principle.
  • the preselection of the heating temperature is determined by a scaling means, which is designed as a voltage divider, in which a resistance is variable by a user.
  • the object of the present invention is to provide a heating device for fluids, which has a simple and inexpensive protection device for protecting a heating element of the heater from overheating. It is a further object of the present invention to provide a household appliance in which the monitoring of a heater is realized on overheating in a simple, reliable and cost-effective manner.
  • the protective device of the heating device for fluids, in particular for use in dishwashers is designed as an integrated circuit.
  • the integrated circuit is preferably designed as a microcontroller, which indirectly enables a determination and monitoring of the temperature of the heating element in a mathematical manner in order to actuate the switching means when a predetermined temperature is exceeded.
  • the departure of a discrete monitoring circuit and the replacement by an integrated circuit have the advantage of a particularly cost-effective and especially very flexible monitoring.
  • the necessary algorithms and threshold values can be stored in a memory of the integrated circuit.
  • the heater can thus be used identically in the widest variety of domestic appliances, in particular dishwashers, whereby in each case only parameters adapted to the domestic appliance need to be stored in the integrated circuit.
  • the protection device is supplied with a voltage derived from the current flowing through the heating element.
  • a current sensor means coupled to the heating element, at the output of which a current-proportional (voltage) signal flowing through the heating element can be tapped off, wherein the current sensor means is designed as a discrete component in the form of a shunt.
  • the analog signal which can be tapped off at the shunt is converted by the integrated circuit into a digital signal for further processing by means of the integrated circuit, using an analog-to-digital converter. To evaluate this signal, a comparison value is necessary, e.g. can be read from a memory of the integrated circuit.
  • the comparison value can also be supplied as a further input variable of the protective device in the form of a reference voltage.
  • a scaling means at the output of which a signal proportional to the supply voltage of the heating element can be tapped off, wherein the scaling means is designed as a discrete component in the form of a voltage divider coupled to the supply voltage.
  • the switching means for separating the heating circuit in the event of overheating is designed as a power semiconductor switch.
  • the switching means is formed together with the protective device in an integrated circuit.
  • the protection device is designed to detect a change in the resistance value of the heating element and to compare the resistance change with a reference value, preferably derived from the supply voltage, in order to be able to interrupt the heating circuit by driving the switching means when the reference value is exceeded.
  • a reference value preferably derived from the supply voltage
  • An inventive household appliance in particular dishwasher has devices for washing dishes and a heating device for heating liquid to be heated, in particular treatment liquid, for.
  • B. rinsing liquor wherein the heater comprises a formed as an integrated circuit protection device for monitoring and deactivation of the heater, in the event of exceeding a predetermined temperature value of a heating element of the heater.
  • the electronic monitoring of the heater ensures a reliable shutdown in case of overheating of the heater. In this case, operation of the dishwasher is made possible again as soon as the heating device has cooled down again.
  • the electronic monitoring makes it possible to incorporate further influencing variables for switching off the heating device.
  • a monitoring of the fill level of the rinsing liquor in the heating device can additionally be taken into account. If an electronic signal is emitted by a level gauge that the level has fallen below a predetermined value, the electronic protection device can already cause the heating device to be switched off before the critical temperature value of the heating device has been reached.
  • the household appliance comprises a heating device as described above.
  • the heating element of the heating device of the household appliance is preferably designed as a thick film heater whose resistance value is a function of its temperature. In this way, electronic monitoring can be made possible in a particularly simple manner, since the resistance value of the heating element can be calculated by the protective device.
  • the principle underlying the invention of temperature monitoring of the heater is based on the DE 103 60 553.3 of the applicant, the content of which is incorporated in the present application.
  • the computational determination of the resistance value can take place on the basis of the method described in this application. It is proposed not to resort to a direct measurement of the resistance of the heating element, but to calculate the resistance indirectly via a measurement of the current through the heating element and the voltage across the heating element. It is based on an approximation of the ratio formation (division) by a Taylor series development and terminated after the second term. The division is thus replaced by a subtraction, which is mathematically very easy to replicate.
  • the switching means 2 is controllable via a switch control circuit 3.
  • the switching means 2 may be in the form of a relay, which is turned on when the heating element 1 has not exceeded a predetermined temperature value, and is not turned on, as soon as a critical temperature value of the heating element 1 is exceeded.
  • the switching means 2 could also be in the form of a power semiconductor switch, which is integrated together with the switch control circuit 3 in an integrated circuit.
  • the switch control circuit 3 and a protective device 300 designed as an integrated circuit are supplied with a supply voltage by a power supply 200, which will not be further described below.
  • the power supply 200 basically comprises a rectifier circuit that rectifies and transposes the AC signal present at the supply terminals VA1, VA2 to a corresponding voltage level to power the switch control circuit 3 and the protection device 300.
  • the node formed between the heating element 1 and the current sensor means 4 forms an output 41 of the current sensor means 4. Between the output 41 and the supply terminal VA2 is applied to a voltage U s .
  • the output 41 is coupled to a first input 63 of the protection device 300. This is represented by a microprocessor.
  • a second input 62 of the protection device 300 is connected to a scaling means 5, which is formed by a voltage divider consisting of the resistors 51, 52. More specifically, the node 53 formed between the resistors 51, 52 is connected to the second input 62 of the protection device 300.
  • An output 106 of the protection device 300 is coupled to a control input 31 of the switch control circuit 3. Upon application of a corresponding control signal at the output 106, the switch control circuit 3 is caused to set the switching means 2 from its closed state, in which the heating element 1 is energized, to an open state to interrupt the heating circuit.
  • the heating device has the current sensor means 4 and the scaling means 5 as discrete components.
  • the at this Components which can be tapped off from components are converted in the protective device 300 into digital signals by means of analog-to-digital converters connected to the inputs 63, 62, in order to enable computational further processing of the corresponding input variables. From these, as described in the applicant's DE 103 60 553.3, a resistance value corresponding to the temperature value of the heating element 1 is compared with a reference value, the reference value being set by the scaling means 5. From the determined resistance value of the heating element 1, it can be decided whether the temperature of the heating element 1 is in a temperature range outside the specification, which is indicative of a defect of the heating device or the device in which the heating device is installed. In this case, the protection device 300 outputs a signal at its output 106, which causes the switch control circuit 3 to open the switching means 2.
  • the electronic monitoring of the temperature of the heating element 1 based on a determination of the resistance value and a mathematical evaluation of the signals obtained allows a particularly simple, inexpensive and reliable monitoring of the heater, which is particularly suitable for use in a dishwasher. This provides a particularly reliable heating device for fluids in which mechanical damage to the heating device is excluded in the case of a drying path.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Heizvorrichtung für Fluide, insbesondere für den Einsatz in Geschirrspülmaschinen, mit einem Heizelement (1 ) beschrieben, dessen Widerstandswert eine Funktion seiner Temperatur ist und das über ein Schaltmittel (2) mit einer Stromversorgung (200) gekoppelt ist. Die Heizvorrichtung weist ferner eine Schutzvorrichtung (300) zum Schutz des Heizelements vor Überhitzung auf, welche dazu eingerichtet ist, das Schaltmittel (2) in Abhängigkeit der Temperatur des Heizelements zu betätigen. Erfindungsgemäß ist die Schutzvorrichtung (300) als integrierter Schaltkreis ausgebildet.

Description

Heizvorrichtung für Fluide und Haushaltsgerät
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Fluide, insbesondere für den Einsatz in Geschirrspülmaschinen, mit einem Heizelement, dessen Widerstandswert eine Funktion seiner Temperatur ist und das über ein Schaltmittel mit einer Stromversorgung gekoppelt ist, und mit einer Schutzvorrichtung zum Schutz des Heizelements vor Überhitzung, welches dazu eingerichtet ist, das Schaltmittel in Abhängigkeit der Temperatur des Heizelements zu betätigen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine mit Vorrichtungen zum Spülen von Geschirr, mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen von zu erwärmender Flüssigkeit, insbesondere Behandlungsflüssigkeit, z. B. Spülflotte.
Heizelemente, die in Heizeinrichtungen zum Erhitzen von Fluiden zum Einsatz kommen, können bei einem Trockengang der Heizeinrichtung sowie beim Überkochen von Wasser bleibend geschädigt werden. Zur Wassererwärmung in Haushaltsgeräten, wie z.B. Wasserkochern, Kaffeemaschinen, Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen, werden unter anderem auf Dickschichttechnik basierende elektrische Widerstandsheizungen als Heizelemente eingesetzt. An diese werden bestimmte Sicherheitsanforderungen gestellt. Zum Beispiel muss eine Absicherung gegen Brand, gegen Undichtheit und gegen Spannungsüberschläge auf das Heizelement gegeben sein. Insbesondere Spannungsüberschläge dürfen nach einer gültigen Norm nicht über die bestehenden Gebäude- oder Haussicherungen abgesichert werden. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, werden üblicherweise Thermoschutzschalter, Druckschalter, welche die Anwesenheit eines Fluids detektieren, oder Schmelzsicherungen eingesetzt, die im Falle eines Trockenganges und der dabei entstehenden ständigen Erwärmung des Heizelementes zum Schmelzen gelangen und den Heizkreis auftrennen.
Diese Sicherungen weisen jedoch beträchtliche Nachteile auf. Der oben erwähnte Druckschalter hat ein relativ träges Ansprechverhalten. Schmelzsicherungen führen bei einem Auslösen zu einem irreversiblen Auftrennen des Heizkreises, wodurch die Heizvorrichtung einen Defekt aufweist und somit zu einem Kundendienstfall, der hohe Kosten nach sich zieht, führt. Wünschenswert wäre deshalb ein Sicherungssystem, das auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise eine Heizvorrichtung der vorher genannten Art unabhängig von einer eventuell vorhandenen Gerätesteuerung schützt.
Aus der EP 0 845 119 B1 ist eine gattungsgemäße Heizvorrichtung bekannt. Die Heizvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Heiztemperatur des Heizelements unter Verwendung eines Puls-Pausen-Prinzips zu regeln. Die Vorwahl der Heiztemperatur wird durch ein Skaliermittel bestimmt, welches als Spannungsteiler ausgebildet ist, bei dem ein Widerstand durch einen Nutzer veränderbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizvorrichtung für Fluide anzugeben, welche eine einfache und kostengünstige Schutzvorrichtung zum Schutz eines Heizelements der Heizvorrichtung vor Überhitzung aufweist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Haushaltsgerät anzugeben, bei welcher die Überwachung einer Heizvorrichtung auf Überhitzung auf einfache, zuverlässige und kostengünstige Weise realisiert ist.
Diese Aufgaben werden mit einer Heizvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 und mit einer Haushaltsgerät mit den Merkmalen des
Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Erfindungsgemäß ist die Schutzvorrichtung der Heizvorrichtung für Fluide, insbesondere für den Einsatz in Geschirrspülmaschinen, als integrierter Schaltkreis ausgebildet. Der integrierte Schaltkreis ist vorzugsweise als Mikrocontroller ausgebildet, welcher eine Ermittlung und Überwachung der Temperatur des Heizelements indirekt auf rechnerische Weise ermöglicht, um beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur das Schaltmittel zu betätigen. Die Abkehr einer diskret aufgebauten Überwachungsschaltung und der Ersatz durch einen integrierten Schaltkreis weisen den Vorteil einer besonders kostengünstigen und vor allem besonders flexiblen Überwachung auf. So ist es insbesondere möglich, beliebige Überwachungsalgorithmen in dem integrierten Schaltkreis vorzusehen, anhand denen eine rechnerische Ermittlung der Temperatur des Heizelements ermöglicht wird. Es ist insbesondere möglich, durch einfache Veränderungen an einem Programmablauf, Schwellwert-Temperaturen zu ändern oder auch zeitliche Aspekte des Temperaturverlaufs des Heizelements zu berücksichtigen. Die notwendigen Algorithmen und Schwellwerte können in einem Speicher des integrierten Schaltkreises hinterlegt sein. Die Heizvorrichtung lässt sich damit baugleich in den verschiedensten Haushaltgeräten, insbesondere Geschirrspülmaschinen, einsetzen, wobei jeweils lediglich an das Haushaltgerät angepasste Parameter in dem integrierten Schaltkreis hinterlegt zu werden brauchen.
Als Eingangsgröße wird der Schutzvorrichtung eine aus dem durch das Heizelement fließenden Strom abgeleitete Spannung zugeführt. Dies kann dadurch geschehen, dass ein mit dem Heizelement gekoppeltes Stromsensormittel vorgesehen ist, an dessen Ausgang ein dem durch das Heizelement fließenden stromproportionales (Spannungs-) Signal abgreifbar ist, wobei das Stromsensormittel als diskretes Bauelement in Form eines Shunts ausgebildet ist. Das an dem Shunt abgreifbare analoge Signal wird durch den integrierten Schaltkreis unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers in ein digitales Signal zur Weiterverarbeitung durch den integrierten Schaltkreis umgewandelt. Zur Bewertung dieses Signals ist ein Vergleichswert notwendig, der z.B. aus einem Speicher des integrierten Schaltkreises ausgelesen werden kann.
Alternativ kann der Vergleichswert auch als weitere Eingangsgröße der Schutzvorrichtung in Form einer Referenzspannung zugeführt werden. Dies geschieht bevorzugt dadurch, dass ein Skaliermittel vorgesehen ist, an dessen Ausgang ein der Versorgungsspannung des Heizelements proportionales Signal abgreifbar ist, wobei das Skaliermittel als diskretes Bauelement in Form eines mit der Versorgungsspannung gekoppelten Spannungsteilers ausgebildet ist. Durch die Bemessung der Widerstandswerte des Spannungsteilers wird somit einmal fest eingestellt, welchen Betrag die Referenzspannung aufweisen soll. Durch die Verwendung einer Referenzspannung können vorteilhaft Ungenauigkeiten aufgrund von Schwankungen der Eingangsspannung vermieden werden. Das Vorhalten von Referenzspannungen bzw. Referenzwerten in einem Speicher des integrierten Schaltkreises ist hierbei nicht notwendig. Diese Variante ermöglicht deshalb die Verwendung eines integrierten Schaltkreises, welcher lediglich einen Speicher für den Algorithmus zur Bewertung der Eingangssignale aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass das Schaltmittel zur Auftrennung des Heizkreises im Falle einer Überhitzung, als Leistungshalbleiterschalter ausgebildet ist. - A -
Dies ermöglicht es, in vorteilhafter Weise, die zur Überwachung notwendigen Komponenten auf kleinem Raum unterzubringen.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Schaltmittel zusammen mit der Schutzvorrichtung in einer integrierten Schaltung ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die Schutzvorrichtung dazu ausgebildet, eine Veränderung des Widerstandswerts des Heizelements zu detektieren und die Widerstandsänderung mit einem, vorzugsweise aus der Versorgungsspannung abgeleiteten, Referenzwert zu vergleichen, um den Heizkreis durch Ansteuerung des Schaltmittels bei Überschreitung des Referenzwerts unterbrechen zu können. Die Auswertung des Temperaturverhaltens des Heizelements anhand einer Beobachtung der Veränderung des Widerstandswerts erfolgt gemäß dieser bevorzugten Variante auf programmtechnische Weise durch den integrierten Schaltkreis.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät, insbesondere Geschirrspülmaschine weist Vorrichtungen zum Spülen von Geschirr und eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von zu erwärmender Flüssigkeit, insbesondere Behandlungsflüssigkeit, z. B. Spülflotte auf, wobei die Heizvorrichtung eine als integrierten Schaltkreis ausgebildete Schutzvorrichtung zur Überwachung und Abschaltung der Heizvorrichtung aufweist, für den Fall der Überschreitung eines festgelegten Temperaturwerts eines Heizelements der Heizvorrichtung. Die elektronische Überwachung der Heizvorrichtung sorgt im Falle einer Überhitzung der Heizvorrichtung für eine zuverlässige Abschaltung. Dabei wird ein Betrieb der Geschirrspülmaschine wieder ermöglicht, sobald die Heizvorrichtung wieder abgekühlt ist. Die elektronische Überwachung ermöglicht es darüber hinaus, weitere Einflussgrößen zur Abschaltung der Heizvorrichtung einfließen zu lassen. So kann beispielsweise zusätzlich eine Überwachung des Füllstandes der Spülflotte in der Heizvorrichtung berücksichtigt werden. Wird durch einen Füllstandsmesser ein elektronisches Signal abgegeben, dass der Füllstand unterhalb eines vorgegebenen Wertes gesunken ist, so kann die elektronische Schutzvorrichtung bereits ein Abschalten der Heizvorrichtung bewirken, bevor der kritische Temperaturwert der Heizvorrichtung erreicht wurde.
Vorzugsweise umfasst das Haushaltsgerät eine Heizvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde. Das Heizelement der Heizvorrichtung des Haushaltsgeräts ist bevorzugt als Dickschichtheizung ausgebildet, dessen Widerstandswert eine Funktion seiner Temperatur ist. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Weise eine elektronische Überwachung ermöglichen, da der Widerstandswert des Heizelements rechnerisch durch die Schutzvorrichtung ermittelbar ist.
Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip der Temperaturüberwachung der Heizvorrichtung basiert auf der DE 103 60 553.3 der Anmelderin, deren Inhalt in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist. Insbesondere kann die rechnerische Ermittlung des Widerstandswerts anhand des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens erfolgen. Dabei wird vorgeschlagen, nicht auf eine direkte Messung des Widerstands des Heizelements zurückzugreifen, sondern den Widerstandswert indirekt über eine Messung des Stroms durch das Heizelement und der Spannung an dem Heizelement zu errechnen. Es wird auf eine Annäherung der Verhältnisbildung (Division) durch eine Taylorreihenentwicklung zurückgegriffen und nach dem zweiten Glied abgebrochen. Die Division wird damit durch eine Subtraktion ersetzt, die rechnerisch sehr einfach nachzubilden ist. Während in der DE 103 60 553.3 die Taylorreihenentwicklung unter Verwendung diskreter Bauelemente vorgeschlagen wurde, sieht die Weiterbildung gemäß der vorliegenden Erfindung vor, eine programmtechnische Auswertung der Eingangsgrößen in dem integrierten Schaltkreis vorzunehmen. Neben der genannten Taylorreihenentwicklung sind dabei prinzipiell beliebige Auswertealgorithmen möglich. Dies ermöglicht es, auf eine einfache und kostengünstige Weise eine äußerst präzise Ermittlung des Widerstandswerts vorzunehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur weiter erläutert, die den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung für Fluide zeigt.
Ein Heizelement 1 , das als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt ist, ist mit einem Schaltmittel 2 und einem Stromsensormittel 4 in Form eines Shunts seriell zwischen einem ersten Versorgungsanschluss VA1 und einem zweiten Versorgungsanschluss VA2 verschalten. Zwischen den Versorgungsanschlüssen VA1 , VA2 liegt eine Eingangsspannung UE an. Das Schaltmittel 2 ist über eine Schaltersteuerungsschaltung 3 steuerbar. Das Schaltmittel 2 kann in Form eines Relais ausgebildet sein, welches leitend geschalten ist, wenn das Heizelement 1 einen vorgegebenen Temperaturwert nicht überschritten hat, und nicht leitend geschalten wird, sobald ein kritischer Temperaturwert des Heizelements 1 überschritten ist. Das Schaltmittel 2 könnte jedoch auch in Form eines Leistungshalbleiterschalters ausgebildet sein, welcher zusammen mit der Schaltersteuerungsschaltung 3 in einem integrierten Schaltkreis integriert ist.
Die Schaltersteuerungsschaltung 3 sowie eine als integrierter Schaltkreis ausgebildete Schutzvorrichtung 300 werden von einer Energieversorgung 200, die nachfolgend nicht weiter beschrieben wird, mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt. Die Energieversorgung 200 weist im Wesentlichen eine Gleichrichterschaltung auf, die das an den Versorgungsanschlüssen VA1 , VA2 anliegende Wechselspannungs- bzw. Wechselstromsignal gleichrichtet und auf ein entsprechendes Spannungsniveau transferiert, um die Schaltersteuerungsschaltung 3 und die Schutzvorrichtung 300 mit Energie zu versorgen.
Der zwischen dem Heizelement 1 und dem Stromsensormittel 4 gebildete Knotenpunkt bildet einen Ausgang 41 des Stromsensormittels 4. Zwischen dem Ausgang 41 und dem Versorgungsanschluss VA2 liegt eine Spannung Us an. Der Ausgang 41 ist mit einem ersten Eingang 63 der Schutzvorrichtung 300 gekoppelt. Diese ist durch einen Mikroprozessor dargestellt. Ein zweiter Eingang 62 der Schutzvorrichtung 300 ist mit einem Skaliermittel 5 verbunden, das durch einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 51,52, gebildet ist. Genauer ist der zwischen den Widerständen 51,52 gebildete Knotenpunkt 53 mit dem zweiten Eingang 62 der Schutzvorrichtung 300 verbunden. Ein Ausgang 106 der Schutzvorrichtung 300 ist mit einem Steuereingang 31 der Schaltersteuerungsschaltung 3 gekoppelt. Beim Anliegen eines entsprechenden Steuersignals am Ausgang 106 wird die Schaltersteuerungsschaltung 3 dazu veranlasst, das Schaltmittel 2 von seinem geschlossenen Zustand, in welchem das Heizelement 1 mit Energie versorgt wird, in einen geöffneten Zustand zu versetzen, um den Heizkreis zu unterbrechen.
Die Heizvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist als diskrete Bauelemente das Stromsensormittel 4 sowie das Skaliermittel 5 auf. Die an diesen Bauelementen abgreifbaren analogen Signale werden in der Schutzvorrichtung 300 über mit den Eingängen 63,62 verbundene Analog-Digital-Wandler in digitale Signale umgewandelt, um eine rechnerische Weiterbehandlung der entsprechenden Eingangsgrößen zu ermöglichen. Aus diesen wird, wie in der DE 103 60 553.3 der Anmelderin beschrieben, ein dem Temperaturwert des Heizelements 1 entsprechender Widerstandswert mit einem Referenzwert verglichen, wobei der Referenzwert durch das Skaliermittel 5 eingestellt ist. Aus dem ermittelten Widerstandswert des Heizelements 1 kann entschieden werden, ob sich die Temperatur des Heizelements 1 in einem außerhalb der Spezifikation befindlichen Temperaturbereich befindet, was auf einen Defekt der Heizvorrichtung oder des Geräts, in welchem die Heizvorrichtung eingebaut ist, schließen lässt. In diesem Fall gibt die Schutzvorrichtung 300 ein Signal an ihrem Ausgang 106 ab, welches die Schaltersteuerungsschaltung 3 veranlasst, das Schaltmittel 2 zu öffnen.
Die elektronische Überwachung der Temperatur des Heizelements 1 anhand einer Ermittlung des Widerstandswerts und einer rechnerischen Auswertung der gewonnenen Signale ermöglicht eine besonders einfache, kostengünstige und zuverlässige Überwachung der Heizvorrichtung, die sich insbesondere für den Einsatz in einer Geschirrspülmaschine eignet. Damit wird eine besonders zuverlässige Heizvorrichtung für Fluide bereitgestellt, bei der im Fall eines Trockenganges eine mechanische Beschädigung der Heizvorrichtung ausgeschlossen bleibt.
Bezugszeichenliste
1 Heizelement
2 Schaltmittel
3 Schaltersteuerungsschaltung
31 Eingangsanschluss
4 Stromsensormittel
41 Ausgang
5 Skaliermittel
51 Widerstand
52 Widerstand
53 Ausgang
62 Eingang
63 Eingang
106 Ausgang
200 Energieversorgung
300 Schutzvorrichtung
UE Eingangsspannung
Us Spannung
Uv Spannung
VA1 Versorgungsanschluss
VA2 Versorgungsanschluss

Claims

Patentansprüche
1. Heizvorrichtung für Fluide, insbesondere für den Einsatz in Geschirrspülmaschinen, mit einem Heizelement (1), dessen Widerstandswert eine Funktion seiner Temperatur ist und das über ein Schaltmittel (2) mit einer Stromversorgung (200) gekoppelt ist, und mit einer Schutzvorrichtung (300) zum Schutz des Heizelements (1) vor Überhitzung, welche dazu eingerichtet ist, das Schaltmittel (2) in Abhängigkeit der Temperatur des Heizelements (1) zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (300) als integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.
2. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Heizelements (1) indirekt auf rechnerische Weise zu ermitteln und beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur das Schaltmittel (2) zu betätigen.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzvorrichtung (300) als Eingangsgröße eine aus dem durch das Heizelement (1) fließenden Strom abgeleitete Spannung zuführbar ist.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Heizelement (1) gekoppeltes Stromsensormittel (4) vorgesehen ist, an dessen Ausgang ein dem durch das Heizelement (1) fließenden Strom proportionales Signal abgreifbar ist, wobei das Stromsensormittel (4) als diskretes Bauelement in Form eines Shunts ausgebildet ist.
5. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzvorrichtung (300) als weitere Eingangsgröße eine Referenzspannung zuführbar ist.
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Skaliermittel (5) vorgesehen ist, an dessen Ausgang ein der Versorgungsspannung des Heizelements (1) proportionales Signal abgreifbar ist, wobei das Skaliermittel (5) als diskretes Bauelement in Form eines mit der Versorgungsspannung gekoppelten Spannungsteilers ausgebildet ist.
7. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (2) als Leistungshalbleiterschalter ausgebildet ist.
8. Heizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel zusammen mit der Schutzvorrichtung (300) in einer integrierten Schaltung ausgebildet ist.
9. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (300) dazu ausgebildet ist, eine Veränderung des Widerstandswerts des Heizelements (1) zu detektieren und die Widerstandsänderung mit einem, vorzugsweise aus der Versorgungsspannung abgeleiteten, Referenzwert zu vergleichen, um den Heizkreis durch Ansteuerung des Schaltmittels (2) bei Überschreitung des Referenzwerts unterbrechen zu können.
10. Haushaltsgerät, insbesondere Geschirrspülmaschine mit Vorrichtungen zum Spülen von Geschirr, und mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen von zu erwärmender Flüssigkeit, insbesondere Behandlungsflüssigkeit, z. B. Spülflotte, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung eine als integrierten Schaltkreis ausgebildete Schutzvorrichtung (300) zur Überwachung und Abschaltung der Heizvorrichtung im Falle der Überschreitung eines festgelegten Temperaturwerts eines Heizelements der Heizvorrichtung aufweist.
11. Haushaltsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
12. Haushaltsgerät nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) der Heizvorrichtung als Dickschichtheizung ausgebildet ist, dessen Widerstandswert eine Funktion seiner Temperatur ist.
EP06724972A 2005-06-22 2006-03-08 Heizvorrichtung für fluide und haushaltsgerät Withdrawn EP1896917A1 (de)

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