EP2178337A1

EP2178337A1 - Household device with heating system and method for controlling the heating energy in a household device

Info

Publication number: EP2178337A1
Application number: EP08018234A
Authority: EP
Inventors: Ian David Hopkin; Michael Caspers
Original assignee: DBK David and Baader GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-21

Abstract

The household device has a heating system (1) which is operated by an alternating current having alternating current cycle. A heating circuit (3) comprises a heating element (4) and a control device which emits a control signal. The heat energy is delivered to the heating element, where a wave modulated device is switched in series with the heating element. The wave modulated device is integrated in the heating circuit. The control signal is supplied by a control cable. Independent claims are included for the following: (1) an electromagnetically compatible household device; and (2) a method for controlling an alternating current operated heating circuit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einem Heizsystem, das mit einem eine Wechselstromperiode aufweisenden Wechselstrom betreibbar ist und das wenigstens einen zumindest ein Heizelement umfassenden Heizkreis und eine Steuereinrichtung, mit der mindestens ein Steuersignal ausgebbar ist, umfasst, wobei in Abhängigkeit vom Steuersignal eine durch das zumindest eine Heizelement tatsächlich abgegebene Heizenergie steuerbar ist.The invention relates to a household appliance having a heating system which is operable with an alternating current having an alternating current and the at least one at least one heating element comprehensive heating circuit and a control device with which at least one control signal can be output comprises, depending on the control signal by the at least a heating element actually emitted heating energy is controllable.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der von einem mit Wechselstrom betreibbaren Heizkreis eines Haushaltsgerätes abgegebenen Heizenergie mit einem Heizelement, dessen tatsächlich abgegebene Heizenergie während des Betriebs gesteuert wird.Furthermore, the invention relates to a method for controlling the energy supplied by an AC operated heating circuit of a household appliance heat energy with a heating element, the actual output heat energy is controlled during operation.

Heizsysteme für Haushaltsgeräte sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden vielfach eingesetzt, um durch das Haushaltsgerät strömende Medien, wie beispielsweise Luft oder Wasser, bis zu einem vorgegebenen Zieltemperaturbereich zu erwärmen. Auch können mit diesen Heizsystemen stationäre Medien erwärmt oder deren Temperatur innerhalb des Zieltemperaturbereichs gehalten werden.Domestic appliance heating systems are known in the art and are widely used to heat domestic appliance flowing media, such as air or water, to a predetermined target temperature range. It is also possible with these heating systems to heat stationary media or to keep their temperature within the target temperature range.

Liegt die Temperatur des Mediums im Zieltemperaturbereich, kann das Haushaltsgerät die ihm gestellte Aufgabe, zum Beispiel das Trocknen von Kleidung, das Reinigen von Geschirr oder das Aufbrühen von Kaffee, optimal erfüllen.If the temperature of the medium in the target temperature range, the household appliance can fulfill the task set him, for example, the drying of clothing, the cleaning of dishes or the brewing of coffee, optimally.

Um die Heizsysteme mit wenigen Komponenten und somit preiswert aufbauen zu können, werden diese oft an einer Betriebswechselspannung beziehungsweise mit Wechselstrom betrieben, wie er durch die üblichen Versorgungsnetze zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise liegt die Betriebswechselspannung als eine sinusförmige Spannung mit einem Nennwert von 230 V bei 50 Hz vor. Die Länge einer aus einer positiven und einer negativen Halbwelle bestehenden Periode des Wechselstroms beträgt hier 20 ms.In order to build the heating systems with few components and thus inexpensive, they are often operated on an AC operating voltage or AC, as it is provided by the usual utility grids available. For example, the AC operating voltage is present as a sinusoidal voltage with a nominal value of 230 V at 50 Hz. The length of one of a positive and a negative half wave period of the alternating current is 20 ms here.

Zur Änderung der durch das Heizsystem abgegebenen Heizenergie weisen gängige Heizsysteme mehrer Heizkreise auf, die wahlweise mit Betriebsenergie versorgt werden. Wird die Betriebsenergie beispielsweise im Normalfall durch nur einen Heizkreis geleitet, wird das Medium im Mittel auf eine Temperatur in einem niedrigen Zieltemperaturbereich erwärmt. Der Heizkreis wandelt den Wechselstrom in eine vorbestimmte maximale Heizenergie.To change the heat energy emitted by the heating system, common heating systems have several heating circuits, which are optionally supplied with operating energy. If the operating energy, for example, normally passed through only one heating circuit, the Medium heated on average to a temperature in a low target temperature range. The heating circuit converts the alternating current into a predetermined maximum heating energy.

Zur Erhöhung der abgegebenen Heizenergie wird ein weiterer Heizkreis, der beispielsweise mit dem ersten Heizkreis parallel geschaltet sein kann, über einen Schalter in den Betriebsenergiefluss aufgenommen, so dass nun beide Heizkreise jeweils die vorbestimmte maximale Heizenergie, also die summierte Heizenergie, abgeben. Mit der erhöhten Heizenergie kann das Medium beispielsweise auf eine in einem hohen Zieltemperaturbereich gelegene Temperatur erwärmt werden. Die Amplitude des den wenigstens zwei parallel zueinander geschalteten Heizkreisen zugeführten Wechselstroms ist bei Abgabe der erhöhten Heizenergie im Vergleich zur Schaltung mit nur einem aktiven Heizkreis proportional erhöht.To increase the heat energy emitted, a further heating circuit, which may be connected in parallel, for example, with the first heating circuit, received via a switch in the operating power flow, so that now both heating circuits each give the predetermined maximum heating energy, ie the summed heating energy. For example, with the increased heating energy, the medium may be heated to a temperature within a high target temperature range. The amplitude of the alternating current supplied to the at least two heating circuits connected in parallel to one another is proportionally increased when the increased heating energy is output in comparison to the circuit with only one active heating circuit.

Nachteilig bei diesen weit verbreiteten Vorrichtungen ist, dass zur Erhöhung der abgegebenen Heizenergie zusätzliche Heizkreise zum Heizsystem hinzugeschaltet werden, die bei Abgabe einer Heizenergie, die geringer als die maximale Heizenergie ist, ungenutzt bleiben. Die zusätzlichen Heizkreise benötigen Raum und sind daher vielfach beabstandet von den ursprünglich in das Heizsystem integrierten und im Betrieb aktiven Heizkreisen angeordnet. Sind die zusätzlichen Heizkreise nicht aktiv, wird das Medium nur lokal im Bereich der aktiven Heizkreise erwärmt.A disadvantage of these widely used devices is that additional heating circuits are added to the heating system to increase the heat output, which remain unused when a heating energy that is less than the maximum heating energy. The additional heating circuits require space and are therefore often spaced from the originally integrated in the heating system and active in operation heating circuits. If the additional heating circuits are not active, the medium is heated only locally in the area of the active heating circuits.

Wird beispielsweise nur eine Hälfte der vorhandenen Heizkreise genutzt, wird das Medium im Mittel mit der halben maximalen Heizenergie erwärmt. Die Heizenergieverteilung ist lokal stark unterschiedlich, da das Medium nur durch einzelne Heizkreise lokal erwärmt wird. Die aktiven Heizelemente werden mit ihrer maximalen Heizenergie beziehungsweise ihrer maximalen Heizleistung betrieben und heizen das sie umgebene Medium entsprechend stark auf. Im Bereich der nicht aktiven Heizelemente wird das Medium nicht nennenswert erwärmt.If, for example, only one half of the existing heating circuits is used, the medium is heated on average with half the maximum heating energy. The heating energy distribution is locally very different, since the medium is heated locally only by individual heating circuits. The active heating elements are operated with their maximum heating energy or their maximum heating power and heat the surrounding medium accordingly strong. In the area of the non-active heating elements, the medium is not heated appreciably.

Erst nach einer Durchmischung der erwärmten und der nicht erwärmten Anteile des Mediums läge dessen Temperatur überall im Zieltemperaturbereich. Jedoch ist eine Durchmischung des Mediums nicht in allen Fällen möglich.Only after a thorough mixing of the heated and unheated portions of the medium would its temperature be anywhere in the target temperature range. However, mixing of the medium is not possible in all cases.

Ist die Durchmischung unzureichend oder kann das Medium nicht durchmischt werden, entstehen begrenzte Gebiete im Medium, die entweder oberhalb oder unterhalb des angestrebten Temperaturbereichs liegen. Weicht die tatsächliche Medientemperatur absolut, also nicht nur im Mittel, von der vorgegebenen Zieltemperatur ab, so kann unter Umständen das Haushaltsgerät seine Aufgabe nicht mehr erfüllen. In Einzelfällen können die vom Haushaltsgerät zu verarbeitenden Gegenstände Schaden nehmen. So können beispielsweise zu hohe Lufttemperaturen in Wäschetrocknern zu Beschädigungen der zu trocknenden Wäsche führen, so dass zum Beispiel Kleidungsstücke aus Baumwolle Schaden nehmen können, wenn sie während des Trocknungsprozesses überhitzt werden.If the mixing is insufficient or if the medium can not be mixed, there are limited areas in the medium which are either above or below the desired temperature range. If the actual temperature of the medium deviates absolutely, ie not only on average, from the specified target temperature, then under certain circumstances this may be the case Home appliance no longer fulfill its task. In some cases, the items to be processed by the household appliance may be damaged. For example, too high air temperatures in clothes dryers can damage the laundry to be dried so that, for example, cotton garments can be damaged if overheated during the drying process.

In Waschmaschinen können Kleidungsstücke durch zu hohe Wassertemperaturen beschädigt werden. Auch Oberflächen von Gläsern in einer Spülmaschine können beschädigt werden, wenn die Temperatur einer aus Reinigungssalz und Wasser bestehenden Reinigungslösung zu hoch ist..In washing machines garments can be damaged by excessive water temperatures. Even surfaces of glasses in a dishwasher can be damaged if the temperature of a cleaning solution consisting of cleaning salt and water is too high.

Ist die Temperatur von zur Kaffeeherstellung verwendetem Wasser zu hoch, wird der Kaffee bitter. Bei zu niedriger Wassertemperatur büßt der Kaffee sein Aroma ein. Auch kann eine Kaffeemaschine den bereits gebrühten Kaffee nicht mehr durchmischen, so dass eine ungleichmäßige Temperaturverteilung einer den Kaffee wärmenden Warmhalteplatte zu einem lokal überhitzten Kaffee führen kann.If the temperature of water used to make coffee is too high, the coffee becomes bitter. If the water temperature is too low, the coffee loses its aroma. Also, a coffee maker can no longer mix the already brewed coffee, so that a non-uniform temperature distribution of a hot plate warming the coffee can lead to a locally overheated coffee.

Ferner wird mit den bekannten Systemen Energie verschwendet, da keine oder nur grobe Schaltstufen für die Heizenergieerzeugung möglich sind.Furthermore, energy is wasted with the known systems, since no or only rough switching stages are possible for the heating energy production.

Bekannte Heizsysteme mit mehreren zu- und wegschaltbaren Heizkreisen zur Heizenergiesteuerung werden den Ansprüchen an eine gleichmäßige Wärmeerzeugung in zu erwärmenden Medien nicht gerecht.Known heating systems with several supply and wegschaltbaren heating circuits for heating energy control will not meet the demands of a uniform heat generation in media to be heated.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Haushaltsgerät bereitzustellen, dessen Heizsystem vom Haushaltsgerät verarbeitete Medien gleichmäßiger erwärmt, wobei die tatsächlich vom Heizsystem abgegebene Heizenergie steuerbar ist.Therefore, it is the object of the present invention to provide a household appliance whose heating system heats media processed by the household appliance more uniformly, whereby the heat energy actually emitted by the heating system can be controlled.

Für das eingangs genannte Haushaltsgerät wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in den wenigstens einen Heizkreis eine mit dem zumindest einen Heizelement in Reihe geschaltete erste Wellenmoduliervorrichtung integriert ist, der über eine Steuerleitung das Steuersignal zuführbar ist und durch die in Abhängigkeit vom Steuersignal zumindest ein Abschnitt der Wechselstromperiode des an das Heizelement als ein Heizstrom geleiteten Wechselstroms ausblendbar ist.For the household appliance mentioned above, the object is achieved in that in the at least one heating integrated with the at least one heating element series Wellenmoduliervorrichtung is integrated, which is supplied via a control line, the control signal and by the function of the control signal at least a portion of AC period of the guided to the heating element as a heating current alternating current can be faded out.

Für das eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Steuerung der Heizenergie Abschnitte des in Heizenergie gewandelten Wechselstroms vor dem Heizelement ausgeblendet werden.For the aforementioned method, the object is achieved in that for controlling the heating energy portions of the converted in heating energy alternating current are hidden in front of the heating element.

Die erfindungsgemäße Lösung ist konstruktiv einfach und hat den Vorteil, dass zur Steuerung der gewandelten und abgegebenen Heizenergie keine Heizkreise zu- oder weggeschaltet werden müssen. Mit einem derartig ausgestalteten beziehungsweise funktionierenden Haushaltsgerät kann die tatsächliche Heizenergie vollständig mit dem wenigstens einen Heizkreis gesteuert werden. Alle Heizelemente des wenigstens einen Heizkreises erwärmen unabhängig von der tatsächlichen Heizenergie gleichmäßig das Medium. Lokale, vom Zieltemperaturbereich abweichende Bereiche im Medium sind zumindest stark verkleinert, so dass zum Beispiel in einem Wäschetrockner zu trocknende Wäsche keine räumlich begrenzten überhitzten Luftströme erfährt, durch welche die Kleidung beschädigt wird. Ist das Heizsystem mit mehreren Heizkreisen ausgestaltet, so können auch bei Heizleistungen, die geringer als die maximale Heizleistung sind, alle Heizkreise an der Erwärmung des Mediums beteiligt sein.The solution according to the invention is structurally simple and has the advantage that no heating circuits have to be switched on or off to control the converted and discharged heating energy. With such a household appliance designed or functioning, the actual heating energy can be completely controlled by the at least one heating circuit. All heating elements of the at least one heating circuit uniformly heat the medium, regardless of the actual heating energy. Local, deviating from the target temperature range areas in the medium are at least greatly reduced, so that, for example, in a tumble dryer to be dried laundry undergoes no spatially limited superheated air currents through which the clothing is damaged. If the heating system is designed with a plurality of heating circuits, all heating circuits that are less than the maximum heating power can also be involved in heating the medium.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig kombinierbare Ausgestaltungsformen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden eingegangen.The solution according to the invention can be further improved by various, each advantageous, arbitrarily combinable embodiments. These refinements and the advantages associated with them will be discussed below.

So kann das Heizsystem mindestens einen weiteren, zweiten Heizkreis umfassen, der eine zweite Wellenmoduliervorrichtung und zumindest ein weiteres, mit der Wellenmoduliervorrichtung in Reihe geschaltetes Heizelement beinhaltet. Dieser weitere Heizkreis kann mit dem ersten Heizkreis parallel geschaltet eine Heizkreisgruppe bilden. Auch hier ist durch die zweite Wellenmoduliervorrichtung zumindest ein Abschnitt der Wechselstromperiode des an das weitere Heizelement als Heizstrom geleiteten Wechselstroms in Abhängigkeit von Steuersignal ausblendbar. Durch ein Heizsystem mit mehreren Heizkreisen kann beispielsweise die erzeugte Wärme gleichmäßiger im zu temperierenden Medium verteilt werden.Thus, the heating system may comprise at least one further, second heating circuit which includes a second wave-modulating device and at least one further heating element connected in series with the wave-modulating device. This additional heating circuit can be connected in parallel with the first heating circuit to form a heating circuit group. Here too, at least a portion of the alternating current period of the alternating current conducted as a heating current to the further heating element as a function of the control signal can be faded out by the second wave modulating device. By a heating system with multiple heating circuits, for example, the heat generated can be distributed more evenly in the medium to be tempered.

Um die Heizenergie gleichmäßig oder auch großflächig verteilen zu können, kann die Heizkreisgruppe eine geradzahlige oder eine ungeradzahlige Anzahl von Heizkreisen aufweisen. Für einige Ausführungsformen, die im folgenden beschrieben sind, hat sich eine Heizkreisgruppe mit einer geradzahligen Anzahl von parallel zueinander geschalteten Heizkreisen als besonders vorteilhaft erwiesen.In order to distribute the heating energy evenly or over a large area, the heating circuit group may have an even or an odd number of heating circuits. For some embodiments, which are described below, a heating circuit group with an even number of parallel heating circuits has proved to be particularly advantageous.

Auch kann das Heizsystem eine weitere Wellenmoduliervorrichtung umfassen, die der Heizkreisgruppe in Reihe vorgeschaltet ist. Mit dieser weiteren Wellenmoduliervorrichtung kann die abgegebene Heizenergie der gesamten Heizkreisgruppe steuerbar sein.Also, the heating system may comprise a further Wellenmoduliervorrichtung, which is connected upstream of the heating circuit group in series. With this further wave-modulating device, the heat energy emitted can be controllable for the entire heating circuit group.

Zumindest eine der Wellenmoduliervorrichtungen kann als Halbwellenblockiervorrichtung ausgebildet sein und eine vom Steuersignal abhängende elektrische Leitfähigkeit aufweisen, also in Abhängigkeit des Steuersignals eine ausgewählte von zwei Halbwellen jeweils einer Wechselstromperiode über einen Heizstromanschluss zum Heizelement und die andere Halbwelle nicht zum Heizelement durchleiten. Die andere Halbwelle wird ausgeblendet oder blockiert. Im zeitlichen Mittel entspricht die tatsächliche Heizenergie der halben maximalen Heizenergie. Lässt die Halbwellenblockiervorrichtung beide Wellen passieren, so wird der Wechselstrom vollständig als Heizstrom durch das Heizelement geleitet und in die maximale Heizenergie gewandelt. Diese tatsächliche Heizenergie kann über das Heizelement direkt oder indirekt an das zu wärmende Medium abgegeben werden.At least one of the Wellenmoduliervorrichtungen may be formed as a half-wave blocking device and having a control signal dependent electrical conductivity, so in response to the control signal do not pass a selected of two half-waves each an AC period via a Heizstromanschluss to the heating element and the other half-wave to the heating element. The other half-wave is hidden or blocked. In terms of time, the actual heating energy corresponds to half the maximum heating energy. If the half-wave blocking device allows both shafts to pass, the alternating current is conducted completely as a heating current through the heating element and converted into the maximum heating energy. This actual heating energy can be delivered via the heating element directly or indirectly to the medium to be heated.

Durch die im Wesentlichen vollständige Blockierung einer einzelnen Halbwelle einer jeden Periode des durch das Heizelement als Heizstrom fließenden Wechselstroms kann die durch das Heizsystem aufgenommene Heizleistung bei halbierter Heizenergie stark von der Sinusform der Netzspannung abweichen. Auf die Netzspannung übertragende elektromagnetische Störungen wären die Folge, wenn ein solcher Heizkreis direkt am Netz betrieben würde. Zur Unterdrückung dieser an das Versorgungsnetz abgegebenen Störungen kann das Heizsystem eine Entstörungseinrichtung aufweisen. Diese Entstörungseinrichtung ist jedoch womöglich aufwendig zu realisieren und teuer, so dass sie nicht für alle Haushaltsgeräte infrage kommt.By substantially completely blocking a single half wave of each period of the alternating current flowing through the heating element as the heating current, the heating power consumed by the heating system can greatly deviate from the sine wave of the mains voltage at half the heating energy. On the mains voltage transmitting electromagnetic interference would be the result if such a heating circuit would be operated directly on the grid. To suppress this output to the power grid interference, the heating system may have a suppression device. However, this suppression device is possibly expensive to implement and expensive, so that it is not suitable for all household appliances.

Um das Heizsystem auch ohne eine solche Entstörungseinrichtung am Netz betreiben zu können, kann das Heizsystem mindestens zwei Heizkreise mit einer ersten und einer zweiten Wellenmoduliervorrichtung aufweisen, die beide als Halbwellenblockiervorrichtungen ausgebildet und mit zumindest einem Heizelement in Reihe geschalteten sind. Die beiden Heizkreise können insbesondere parallel zu der Heizkreisgruppe zusammengeschaltet sein. Durch den Heizstromausgang der zweiten Halbwellenblockiervorrichtung kann im Betrieb in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Steuersignal die nicht durch den ersten Heizkreis geleitete Halbwelle der Wechselstromperiode fließen und hier gesondert in Heizenergie gewandelt werden. Mit den beiden Halbwellenblockiervorrichtungen sind in Abhängigkeit vom Steuersignal jeweils beide Halbwellen der Wechselstromperiode getrennt ausblendbar; mit der einen Halbwellenblockiervorrichtung zum Beispiel die erste Halbwelle und mit der anderen Halbwellenblockiervorrichtung die zweite Halbwelle.In order to operate the heating system without such a suppression device on the network, the heating system may have at least two heating circuits with a first and a second Wellenmoduliervorrichtung, both of which are designed as half-wave blocking devices and connected in series with at least one heating element. The two heating circuits can be interconnected in particular parallel to the heating circuit group. During operation, as a function of the at least one control signal, the half-wave of the alternating current period, which is not passed through the first heating circuit, can flow through the heating current output of the second half-wave blocking device and be converted here separately into heating energy. With the two half-wave blocking devices, in each case both half-waves of the alternating current period can be separately faded out as a function of the control signal; With one half-wave blocking device, for example, the first half-wave and with the other half-wave blocking the second half-wave.

Beide Halbwellen des sinusförmigen Wechselstroms werden also abwechselnd als Heizstrom durch jeweils einen der Heizkreise geleitet. Der sinusförmige Wechselstrom fließt vollständig durch die Heizkreisgruppe und wird gleichmäßig zur Erzeugung der Heizenergie genutzt, auch wenn das Heizsystem mit weniger als der maximalen Heizenergie betrieben wird. Alle Heizkreise tragen gleichmäßig zur Erwärmung des Mediums bei.Both half-waves of the sinusoidal alternating current are thus alternately passed as a heating current through each one of the heating circuits. The sinusoidal alternating current flows completely through the heating circuit group and is used evenly to generate the heating energy, even if the heating system is operated with less than the maximum heating energy. All heating circuits contribute evenly to the heating of the medium.

Bei dieser unabhängigen Ausführungsform werden Störungen vermindert und können vernachlässigbar gering ausfallen. Die Steuerung und insbesondere die Reduzierung der Heizenergie verursacht nur geringe elektromagnetische Störungen, da die durch die Heizkreisgruppe geleiteten Heizströme in Summe im Wesentlichen dem vollständigen Wechselstrom entsprechen. Die elektromagnetische Verträglichkeit ist gut; auf eine womöglich aufwendige Entstörungseinrichtung kann verzichtet werden. Vor allem wenn sich die Heizelemente der Heizkreise elektrisch jeweils gleich verhalten, sind die Störungen vernachlässigbar. Die Summe der Heizströme entspricht im Wesentlichen einem symmetrischen und sinusförmigen Strom der öffentlichen Versorgungsnetze.In this independent embodiment, noise is reduced and can be negligible. The control and in particular the reduction of the heating energy causes only low electromagnetic interference, since the heating currents passed through the heating circuit group in total substantially correspond to the complete alternating current. The electromagnetic compatibility is good; On a possibly complex suppression device can be dispensed with. Especially if the heating elements of the heating circuits behave electrically the same in each case, the disturbances are negligible. The sum of the heating currents essentially corresponds to a symmetrical and sinusoidal flow of public utility networks.

Insbesondere ein Haushaltsgerät mit einem mit Wechselstrom betreibbaren Heizsystem, das eine geradzahlige Anzahl parallel zueinander zu der Heizkreisgruppe geschalteter Heizkreise aufweist, wobei die Heizkreise jeweils eine Halbwellenblockiervorrichtung und zumindest ein mit dieser in Reihe geschaltetes Heizelement umfassen, kann als eigenständige vorteilhafte Ausführungsform angesehen werden. Im Betrieb kann in Abhängigkeit vom Steuersignal der Steuereinrichtung durch eine erste Hälfte der Heizkreise die erste von zwei Halbwellen jeweils einer Wechselstromperiode und durch eine zweite Hälfte der Heizkreise die zweite von zwei Halbwellen jeweils einer Wechselstromperiode als Heizstrom fließen. Der vollständige sinusförmige Wechselstrom kann unabhängig von der tatsächlichen Heizenergie komplett durch die Heizkreisgruppe fließen; Störungen werden vermieden und alle Heizkreise erwärmen das Medium gleichmäßig.In particular, a domestic appliance with a heating system which can be operated with an alternating current and has an even number of heating circuits connected in parallel to the heating circuit group, wherein the heating circuits each comprise a half-wave blocking device and at least one heating element connected in series, can be regarded as an independent advantageous embodiment. In operation, depending on the control signal of the control device through a first half of the heating circuits, the first of two half-waves each an AC period and flow through a second half of the heating circuits the second of two half-waves each an AC period as a heating current. The complete sinusoidal alternating current can flow completely through the heating circuit group, regardless of the actual heating energy; Faults are avoided and all heating circuits heat the medium evenly.

Die in Abhängigkeit vom Steuersignal abgegebene Heizenergie kann entweder der maximalen Heizenergie oder der Hälfte der maximalen Heizenergie entsprechen.The output in response to the control signal heating energy can either correspond to the maximum heating energy or half of the maximum heating energy.

Eine Heizkreisgruppe mit mehr als zwei Heizkreisen bietet den Vorteil, dass die Heizenergie großflächiger abgegeben werden kann. Ist zur Verteilung der Heizenergie jedoch eine ungerade Anzahl von Heizkreisen nötig, so können sich die Heizelemente der Heizkreise, durch die eine der Halbwellen geleitet wird, elektrisch in Summe gleich wie die Heizelemente der Heizkreise verhalten, durch die die andere Halbwelle geleitet wird.A heating circuit group with more than two heating circuits offers the advantage that the heating energy can be released over a larger area. Is the distribution of heating energy, however, an odd Number of heating circuits necessary, the heating elements of the heating circuits, through which one of the half-waves is passed, electrically behave in total equal to the heating elements of the heating circuits through which the other half-wave is passed.

Die symmetrische Sinusform der in Summe aufgenommenen Heizleistung bleibt auch hier im Wesentlichen erhalten. Die Heizkreisgruppe kann aus zwei Heizkreisteilgruppen bestehen, die zueinander parallel geschaltet sind. Die Heizkreisteilgruppen können aus mehreren Heizkreisen bestehen, die so zu Heizkreisnetzen zusammengeschaltet sind, dass sich die beiden Heizkreisteilgruppen elektrisch im Wesentlichen gleich verhalten. Durch eine der beiden Heizkreisgruppen kann nur eine der Halbwellen des Wechselstroms geleitet werden, durch die zweite Heizkreisteilgruppe die andere Halbwelle. Insbesondere der elektrische Wechselstromwiderstand der beiden Heizkreisteilgruppen kann gleich sein, so dass durch jede der parallel zueinander geschalteten Heizkreisteilgruppen der Heizstrom im Betrieb betragsmäßig mit der gleichen Amplitude fließt.The symmetrical sinusoidal shape of the sum of the heating power absorbed remains here, too. The heating circuit group may consist of two heating circuit sub-groups, which are connected in parallel with each other. The heating circuit sub-groups may consist of several heating circuits, which are interconnected to Heizkreisnetzen so that the two Heizkreisteilgruppen behave electrically substantially the same. By one of the two heating circuit groups, only one of the half-waves of the alternating current can be passed through the second heating circuit subgroup, the other half-wave. In particular, the electrical alternating current resistance of the two heating circuit sub-groups may be the same, so that the heating current in operation flows in terms of amount with the same amplitude through each of the heating circuit sub-groups connected in parallel.

In einer besonders einfachen Ausführungsform können die Halbwellenblockiervorrichtungen jeweils wenigstens eine Diode und ein Schaltelement umfassen, die zueinander parallel geschaltet sein können, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Schaltelementes abhängig vom Steuersignal sein kann. Das Schaltelement kann beispielsweise ein Bedienelement des Haushaltsgerätes in Form eines rein mechanischen Schalters sein. Ist der Schalter geschlossen, kann praktisch der vollständige Wechselstrom als Heizstrom durch den Schalter und durch das Heizelement fließen. Es wird die maximale Heizenergie gewandelt und abgegeben. Die Diode ist durch den Schalter kurzgeschlossen und kann hier als nicht aktiver Bestandteil des Heizsystems angesehen werden.In a particularly simple embodiment, the half-wave blocking devices may each comprise at least one diode and a switching element, which may be connected in parallel with each other, wherein the electrical conductivity of the switching element may be dependent on the control signal. The switching element may for example be an operating element of the household appliance in the form of a purely mechanical switch. When the switch is closed, virtually the full alternating current can flow as heating current through the switch and through the heating element. The maximum heating energy is converted and discharged. The diode is short-circuited by the switch and can be seen here as a non-active part of the heating system.

Ist das Schaltelement jedoch nicht leitfähig und beispielsweise als ein geöffneter Schalter ausgeformt, kann der Wechselstrom nicht mehr durch das Schaltelement, sondern nur noch durch die Dioden zum Heizelement fließen, die jedoch jede nur für jeweils eine der Halbwellen beziehungsweise nur eine Flussrichtung des Wechselstroms leitfähig ist. Da nur die Hälfte der Halbwellen zu den jeweiligen Heizelementen geleitet wird, wandeln diese die Hälfte der maximalen Heizenergie. Es wird also eine der beiden Halbwellen einer jeden Periode des Wechselstroms für das Heizelement ausgeblendet, wobei das Ausblenden dem Blockieren eines Stromflusses entspricht, der gemäß dem Vorzeichen der Amplitude der Halbwelle des Wechselstrom beziehungsweise der Betriebsspannung in Sperrrichtung der Diode fließen würde.However, if the switching element is not conductive and shaped, for example, as an open switch, the alternating current can no longer flow through the switching element, but only through the diodes to the heating element, but each is conductive only for one of the half-waves or only one flow direction of the alternating current , Since only half of the half-waves are conducted to the respective heating elements, these convert half of the maximum heating energy. Thus, one of the two half-waves of each period of the alternating current for the heating element is hidden, the fading corresponds to the blocking of a current flow which would flow according to the sign of the amplitude of the half-wave of the alternating current or the operating voltage in the reverse direction of the diode.

Das Schaltelement kann auch als ein elektromechanischer Schalter, beispielsweise in Form eines Relais, oder als ein elektronischer Schalter in Form einer Transistorschaltung oder eines Halbleiterventils ausgebildet sein, dem wenigstens eines der Steuersignale von der Steuereinrichtung zugeführt ist.The switching element can also be designed as an electromechanical switch, for example in the form of a relay, or as an electronic switch in the form of a transistor circuit or a semiconductor valve, to which at least one of the control signals is supplied by the control device.

Um nun beide Halbwellen des sinusförmigen Wechselstroms durch das Heizsystem fließen zu lassen, kann die Durchlassrichtung der Dioden einer ersten Hälfte der Heizkreise zu der Durchlassrichtung der Dioden einer zweiten Hälfte der Heizkreise der Heizkreisgruppe entgegengesetzt ausgerichtet sein.In order now to allow both half-waves of the sinusoidal alternating current to flow through the heating system, the forward direction of the diodes of a first half of the heating circuits can be aligned opposite to the forward direction of the diodes of a second half of the heating circuits of the heating circuit group.

Entspricht die Flussrichtung des Wechselstroms der Durchlassrichtung der ersten Diode, fließt diese Halbwelle des Wechselstroms mit der maximalen Amplitude durch diese Diode und deren Heizelement. Liegt später eine andere Halbwelle der Betriebsspannung an, fließt der Strom in der anderen Richtung. Die erste Diode sperrt und der Strom fließt durch die zweite Diode und das mit dieser in Reihe geschaltete Heizelement.If the flow direction of the alternating current corresponds to the forward direction of the first diode, this half-wave of the alternating current with the maximum amplitude flows through this diode and its heating element. If another half-wave of the operating voltage is applied later, the current flows in the other direction. The first diode blocks and the current flows through the second diode and the heating element connected in series with it.

Die Heizkreise werden abwechselnd mit dem maximalen Heizstrom betrieben und nehmen kurzzeitig die gleiche, maximale Leistung auf, wie bei geschlossenen Schaltern. Jedoch wird diese Leistung nur halb so lange aufgenommen, so dass die abgegebene Heizenergie eines jeden der Heizkreise der Hälfte der maximalen Heizenergie entspricht. Bei mit 50 Hz betriebenen Versorgungsnetzen fließt der Heizstrom bei halber Heizenergie 50 mal pro Sekunde für einen Zeitraum von 10 ms durch das jeweilige Heizelement.The heating circuits are operated alternately with the maximum heating current and briefly record the same maximum power as closed switches. However, this power is absorbed only half as long, so that the heat energy delivered by each of the heating circuits corresponds to half of the maximum heating energy. For 50 Hz supply networks, the heating current flows at half the heating energy 50 times per second for a period of 10 ms through the respective heating element.

Die absolute Amplitude des zur Heizkreisgruppe fließenden Wechselstroms kann vom Betriebszustand des Heizsystems abhängen. Wird vom Heizsystem die maximale Heizenergie abgegeben, so kann die Amplitude des Wechselstroms größer und insbesondere im Wesentlichen doppelt so groß wie die Amplitude des Wechselstroms bei Abgabe der halben Heizenergie sein.The absolute amplitude of the alternating current flowing to the heating circuit group may depend on the operating state of the heating system. If the maximum heating energy is output by the heating system, the amplitude of the alternating current can be greater and in particular substantially twice as large as the amplitude of the alternating current when half the heat energy is output.

Um die gewandelte Heizenergie einzelner Heizkreise unabhängig von den verbleibenden Heizkreisen der Heizkreisgruppe steuern zu können, können die Schaltelemente dieser Heizkreise individuelle und von dem wenigstens einen Steuersignal abhängende Schaltzustände aufweisen. Somit kann die Heizenergie lokal begrenzt oder im Ganzen in kleineren Stufen steuerbar sein. Sind zum Beispiel die Schaltelemente einer Hälfte der Heizkreise geschlossen, so dass der Wechselstrom vollständig mit beiden Halbwellen durch die jeweiligen Heizelemente fließen kann und die Schaltelemente der zweiten Hälfte der Heizkreise nicht leitfähig geschaltet, so dass nur eine der Halbwellen durch die Heizelemente dieser Heizkreise fließen kann, gibt das Heizsystem insgesamt 75 % der maximalen Heizenergie ab. Jedoch ist die aufgenommene Heizleistung in diesem Fall nicht mehr symmetrisch und die elektromagnetischen Störungen nehmen mit dem Anteil unterschiedlich geschalteter Schaltelemente zu.In order to control the converted heating energy of individual heating circuits independently of the remaining heating circuits of the heating circuit group, the switching elements of these heating circuits may have individual and dependent on the at least one control signal switching states. Thus, the heating energy can be limited locally or controllable as a whole in smaller stages. For example, the switching elements of one half of the heating circuits are closed, so that the alternating current can flow completely with both half-waves through the respective heating elements and the switching elements of the second half of the heating circuits switched not conductive, so that only one of the half-waves can flow through the heating elements of these heating circuits, the heating system gives a total of 75% of the maximum heating energy. However, the absorbed heating power in this case is no longer symmetrical and the electromagnetic interference increase with the proportion of different switching elements switched.

Weisen die Schaltelemente der Heizkreisgruppe gemeinsame und von den wenigstens einem Steuersignal abhängende Schaltzustände auf, sind die Störungen vernachlässigbar. Jedoch ist hier die Steuerung der Heizkreise auf 75 % des Maximalwertes nicht möglich; die Schaltstufen liegen bei 100 %, 50 % und 0 % der Maximalenergie.If the switching elements of the heating circuit group have common switching states which depend on the at least one control signal, the disturbances are negligible. However, the control of the heating circuits to 75% of the maximum value is not possible here; the switching levels are 100%, 50% and 0% of the maximum energy.

Einzelne Heizkreise oder Heizkreisteilgruppen können zur weiteren Steuerung der Heizenergie über zusätzliche Schaltelemente vom Heizstromfluss getrennt werden. Um das Medium trotz einiger abgeschalteter Heizkreise weitestgehend gleichmäßig erwärmen zu können, können die abgeschalteten Heizkreise beziehungsweise deren Heizelemente gleichmäßig in einem Heizbereich, in dem das Medium erwärmt werden soll, oder in der Nähe von aktiven Heizkreisen verteilt angeordnet sein.Individual heating circuits or heating circuit sub-groups can be separated from the heating current flow by additional switching elements for further control of the heating energy. In order to be able to heat the medium largely uniformly despite some switched-off heating circuits, the switched-off heating circuits or their heating elements can be arranged evenly distributed in a heating area in which the medium is to be heated, or in the vicinity of active heating circuits.

Die Wellenmoduliervorrichtung kann alternativ als eine Vollwellenblockiervorrichtung ausgestaltet sein, durch die in Abhängigkeit vom Steuersignal ausgewählte Wechselstromperioden des als Heizstrom an das Heizelement geleiteten Wechselstroms womöglich wiederholt ausblendbar sind. Zum Beispiel kann jede dritte Wechselstromperiode in Abhängigkeit vom Steuersignal im Wesentlichen vollständig ausgeblendet werden. Die Vollwellenblockiervorrichtung kann zumindest ein Halbleiterventil umfassen und in einem Heizzeitraum eine vorbestimmte Anzahl von Wechselstromperioden des vollständigen Wechselstroms zu dem wenigstens einen Heizkreis oder zu der Heizkreisgruppe fließen lassen, um anschließend wenigstens eine ausgewählte Wechselstromperiode, also eine Vollwelle, des Wechselstroms zu blockieren.Alternatively, the wave modulating device may be configured as a full wave blocking device by which alternating current periods of the alternating current conducted as a heating current to the heating element may be repeatedly faded out as a function of the control signal. For example, every third AC period may be substantially completely faded out in response to the control signal. The full-wave blocking device may include at least one semiconductor valve and, in a heating period, allow a predetermined number of alternating current periods of the complete alternating current to flow to the at least one heating circuit or group to subsequently block at least one selected alternating current period, ie, a full wave, of the alternating current.

Die aufgenommene Heizleistung weicht hier insgesamt von der Sinusform ab. Beträgt der Heizzeitraum jedoch wenigstens zwei Periodenlängen des vollständigen Wechselstroms und wird der vollständige Wechselstrom außerhalb des periodisch wiederkehrenden Heizzeitraums während nur einer Periodenlänge nicht als Heizstrom durch den Heizkreis geleitet, sind die Störungen jedoch gering.The recorded heating power deviates here in total from the sinusoidal shape. However, if the heating period is at least two full cycle AC periods and the full AC current outside the periodic heating period is not passed through the heating circuit as a heating current for only one period length, the disturbances will be low.

Die Steuerstufen können von dem Verhältnis zwischen den durchgelassenen und den blockierten Perioden abhängen. Im oben beschriebenen Verhältnis sind mit der Heizkreisgruppe mit zwei Halbwellenblockiervorrichtungen und der Vollwellenblockiervorrichtung Steuerstufen von 100 %, 66 %, 50 %, 33 % und 0 % möglich. Auch hier sind alle Heizkreise gleichmäßig an der Erwärmung des Mediums beteiligt.The control levels may depend on the ratio between the transmitted and the blocked periods. In the above-described relationship, with the heating circuit group having two half-wave blocking devices and the full-wave blocking device, control levels of 100%, 66%, 50%, 33% and 0% are possible. Again, all heating circuits are equally involved in the heating of the medium.

Das Steuersignal für die Vollwellenblockiervorrichtung kann beispielsweise als ein periodisches Rechtecksignal ausgebildet sein, dessen Tastverhältnis einer Vollwellensteuerstufe entsprechen. Das Steuersignal kann mit der Betriebsspannung oder dem Betriebsstrom in Phase ausgerichtet sein, wodurch das Ausblenden oder Blockieren einer zumindest eine Wechselstromperiode aufweisenden Vollwelle begünstigt wird. Beispielsweise kann das Steuersignal im Heizzeitraum über einem vorgegeben Schwellwert und außerhalb des Heizzeitraums unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegen. Die zeitliche Länge des Heizzeitraums wie auch die des zwischen den Heizzeiträumen gelegenen Abschnitts können einem ganzzahligen Vielfachen einer Periode des vollständigen Wechselstroms entsprechen. Je größer das Verhältnis von Heizzeitraum zum Abschnitt zwischen den Heizzeiträumen ist, desto geringer sind die Störungen und desto höher ist die tatsächliche Heizenergie.The control signal for the full-wave blocking device may be formed, for example, as a periodic rectangular signal whose duty cycle correspond to a full-wave control stage. The control signal may be in phase with the operating voltage or current, thereby fading or blocking a full wave having at least one alternating current period. For example, the control signal in the heating period above a predetermined threshold and outside the heating period below a predetermined threshold. The length of time of the heating period as well as the portion between the heating periods may correspond to an integer multiple of a period of the complete alternating current. The larger the ratio of the heating period to the section between the heating periods, the lower the disturbance and the higher the actual heating energy.

Alternativ kann der Heizkreisgruppe eine Amplitudenabsenkungsvorrichtung, zum Beispiel in Form eines Leistungsverstärkers vorgeschaltet sein, der als Gegentaktendstufe mit Transistoren die vom Heizsystem aufgenommene Heizleistung in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Steuersignal steuern kann. Die Sinusform des Wechselstroms bleibt hier im Wesentlichen erhalten, so dass womöglich durch diese Steuerung hervorgerufene Störungen vernachlässigbar sein können. Insbesondere zur gleichmäßigen und stufenlosen Steuerung der durch alle Heizkreise abgegebenen Gesamtheizenergie kann der Leistungsverstärker mit den Heizkreisen oder dem Heizkreisnetz in Reihe geschaltet im Heizsystem integriert sein.Alternatively, the heating circuit group can be preceded by an amplitude reduction device, for example in the form of a power amplifier, which as a push-pull output stage with transistors can control the heating power received by the heating system as a function of the at least one control signal. The sinusoidal form of the alternating current is essentially preserved here, so that disturbances possibly caused by this control can be negligible. In particular, for the uniform and continuous control of the total heating energy delivered by all the heating circuits, the power amplifier can be integrated in series with the heating circuits or the heating circuit network in the heating system.

Das Steuersignal kann hier im Wesentlichen ein Gleichstrom oder eine Gleichspannung sein.The control signal may here be essentially a direct current or a direct voltage.

Eine weitere Möglichkeit zur stufenlosen Steuerung der Heizenergie besteht darin, dass die Wellenmoduliervorrichtung als eine Teilwellenblockiervorrichtung, zum Beispiel in Form einer Phasenan- oder -abschnittsteuerung, ausgebildet ist. Mit der Teilwellenblockiervorrichtung kann ein Abschnitt wenigstens einer der Halbwellen der Wechselstromperiode des als Heizstrom an das Heizelement geleiteten Wechselstroms in Abhängigkeit vom Steuersignal ausblendbar sein. Dabei kann der ausgeblendete Abschnitt insbesondere kürzer als die Hälfte der Wechselstromperiode sein und somit einen Bruchteil der Länge der Halbwelle andauern.Another possibility for stepless control of the heating energy is that the wave-modulating device is designed as a partial wave blocking device, for example in the form of a phase or section control. With the part shaft locking device For example, a portion of at least one of the half cycles of the alternating current period of the alternating current conducted as a heating current to the heating element may be fade out in dependence on the control signal. In this case, the hidden portion may in particular be shorter than half the AC period and thus last a fraction of the length of the half-wave.

Die Teilwellenblockiervorrichtung kann einen Thyristor oder einen Triac umfassen, dem ein pulsförmiges Steuersignal zugeführt wird und der den Wechselstrom nur zwischen dem Puls und einem folgenden oder vorhergehenden Erreichen eines Schwellwertes der Wechselstromamplitude beziehungsweise der Betriebsspannung leitet. Durch die Verschiebung der Phasenlage zwischen dem periodischen und pulsförmigen Steuersignal und der Betriebsspannung kann die Länge des durch das Heizelement geleiteten Abschnitts oder Heizzeitraums einer jeden Halbwelle gesteuert werden. Jedoch weicht auch hier die aufgenommene Heizleistung von der Sinusform ab und eine Entstörungseinrichtung kann notwendig werden.The partial wave blocking device may comprise a thyristor or a triac to which a pulse-shaped control signal is supplied and which conducts the alternating current only between the pulse and a subsequent or previous reaching of a threshold value of the alternating current amplitude or the operating voltage. By shifting the phase position between the periodic and pulse-shaped control signal and the operating voltage, the length of the section or heating period of each half-wave guided by the heating element can be controlled. However, here too, the absorbed heating power deviates from the sinusoidal shape and a suppression device may be necessary.

Mit den beschriebenen Ausführungsformen des Heizsystems, jeweils einzeln oder beliebig kombiniert, kann die Erwärmung von Medien in Haushaltsgeräten in Stufen oder stufenlos gesteuert werden. Wie beschrieben, können so alle im Heizsystem vorhandenen Heizkreise das Medium unabhängig von der gewählten Heizenergie gleichmäßig erwärmen.With the described embodiments of the heating system, each individually or arbitrarily combined, the heating of media in household appliances in stages or steplessly controlled. As described above, all heating circuits in the heating system can heat the medium evenly, regardless of the heating energy selected.

Insbesondere kann das beschriebene Heizsystem die abgegebene Heizenergie mit einer geringen Anzahl von Komponenten in wenigstens drei Stufen steuern, wobei alle vorhandenen Heizkreise aktiv sind und das Medium gleichmäßig erwärmen können. Daher ist es für Haushaltsgeräte, die eine gleichmäßige. Erwärmung benutzter Medien benötigen, verwendbar und besonders vorteilhaft in Wäschetrocknern, Geschirrspülern, Kaffeemaschinen oder Waschmaschinen einsetzbar.In particular, the described heating system can control the output heating energy with a small number of components in at least three stages, all existing heating circuits are active and can heat the medium evenly. Therefore, it is for household appliances that have a uniform. Heating used media need, usable and particularly advantageous in tumble dryers, dishwashers, coffee machines or washing machines used.

Ein weiterer Vorteil des Heizsystems liegt darin, dass durch die gestufte oder stufenlose Steuerung der Heizkreise der Energieverbrauch des Heizsystems optimierbar ist. Die abgegebene Heizenergie ist nun gezielt steuerbar, ohne dass komplette Heizkreise an- oder abgeschaltet werden müssen, was, auch durch die womöglich benötigte Durchmischung unterschiedlich erwärmter Medienbereiche, einen erhöhten Energieverlust nach sich zieht.Another advantage of the heating system is that the energy consumption of the heating system can be optimized by the stepped or stepless control of the heating circuits. The heat energy delivered can now be selectively controlled without the need to switch on or off complete heating circuits, which also leads to an increased loss of energy due to the possibly required mixing of differently heated media areas.

Insbesondere die Verwendung des Heizsystems mit einem Wäschetrockner, wobei mit dem Heizsystem die zur Trocknung von nasser Wäsche verwendete Luft beheizt wird, ist vorteilhaft. Die Temperatur der Trocknungsluft, kann gezielt an die Art der Wäsche, beispielsweise an die Stoffe, oder auch an den Trocknungsgrad angepasst werden. Hierzu kann zum Beispiel die Steuereinrichtung durch den Benutzer des Wäschetrockners auf den Kleidungstyp eingestellt werden, so dass die Steuereinrichtung beispielsweise ein vorgegebenes und im Heizsystem zur Verfügung stehendes zeitliches Temperaturprofil für Baumwolle erzeugen kann. Auch kann der Wäschetrockner einen Beladungssensor, einen Feuchtesensor oder einen Gewichtssensor aufweisen, die Menge und/oder Trocknungszustand der zu trocknenden Wäsche bestimmen können, wobei diese Information zur Steuerung des Heizsystems der Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt werden kann.In particular, the use of the heating system with a tumble dryer, wherein the heating system used for the drying of wet laundry air is heated, is advantageous. The temperature of the drying air can be tailored to the type of laundry, for example, to the substances, or to the degree of drying. For this purpose, for example, the control device can be set by the user of the clothes dryer on the type of clothing, so that the control device can produce, for example, a predetermined and available in the heating system temporal temperature profile for cotton. The tumble dryer may also have a loading sensor, a moisture sensor or a weight sensor, which can determine the amount and / or drying state of the laundry to be dried, this information being able to be used to control the heating system of the control device.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.In the following the invention will be explained by means of embodiments with reference to the drawings. The different features of the embodiments can be combined independently of each other, as has already been explained in the individual advantageous embodiments.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Heizsystems;
Fig. 2: eine schematische Darstellung des Heizsystems mit einer Beispielschaltung für eine Halbwellenblockiervorrichtung;
Fig. 3a, b: eine schematische Darstellung eines durch den Heizkreis geleiteten vollständigen Wechselstroms und eines als ein Heizstrom durch den Heizkreis geleiteten Wechselstroms;
Fig. 4: eine weitere Ausführungsform des Heizsystems mit zwei zu einer Heizkreisgruppe zusammengeschalteten Heizkreisen;
Fig. 5: das Heizsystem der Figur 4 mit Beispielschaltungen für die Halbwellenblockiervorrichtungen der beiden Heizkreise;
Fig. 6a, b: eine schematische Darstellung des vollständigen Wechselstroms sowie des als Heizstrom durch die Heizkreise der Heizkreisgruppe der Figuren 4 und 5 geleiteten Wechselstroms;
Fig. 7a, b, c: eine schematische Darstellung des vollständigen Wechselstroms sowie des als Heizstrom durch die Heizkreise der Heizkreisgruppe der Figuren 4 und 5 geleiteten Wechselstroms und eines Steuersignals;
Fig. 8a, b, c: eine schematische Darstellung des vollständigen Wechselstroms sowie des als Heizstrom durch die Heizkreise der Heizkreisgruppe der Figuren 4 und 5 geleiteten Wechselstroms und eines Steuersignals.

Show it:

Fig. 1: a schematic representation of a heating system according to the invention;
Fig. 2: a schematic representation of the heating system with an example circuit for a half-wave blocking device;
Fig. 3a, b: a schematic representation of a guided through the heating circuit complete alternating current and a guided as a heating current through the heating circuit alternating current;
Fig. 4: a further embodiment of the heating system with two interconnected to a heating circuit group heating circuits;
Fig. 5: the heating system of FIG. 4 with example circuits for the half-wave blocking devices of the two heating circuits;
Fig. 6a, b: a schematic representation of the complete alternating current and the heating current through the heating circuits of the heating circuit of the FIGS. 4 and 5 conducted alternating current;
Fig. 7a, b, c: a schematic representation of the complete alternating current and the heating current through the heating circuits of the heating circuit of the FIGS. 4 and 5 guided alternating current and a control signal;
Fig. 8a, b, c: a schematic representation of the complete alternating current and the heating current through the heating circuits of the heating circuit of the FIGS. 4 and 5 guided AC and a control signal.

Zunächst sind Aufbau und Funktion eines erfindungsgemäßen Heizsystems mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1 beschrieben.First, the structure and function of a heating system according to the invention with reference to the embodiment of FIG. 1 described.

Figur 1 zeigt eine schematische elektrische Schaltung eines Heizsystems 1 mit einer Wechselstromquelle 2 und einem Heizkreis 3. Der Heizkreis 3 umfasst ein Heizelement 4 sowie eine mit dem Heizelement 4 in Reihe geschaltete Wellenmoduliervorrichtung 5. Der Wellenmoduliervorrichtung 5 wird von der Wechselstromquelle 2 über eine Leitung 6 ein Wechselstrom zugeführt. Eine Leitung 7 verbindet einen als ein Heizstromanschluss C ausgebildeter Heizstromausgang der Wellenmoduliervorrichtung 5 mit dem Heizelement 4, das wiederum über eine Leitung 8 mit der Wechselstromquelle 2 verbunden ist und somit den Schaltkreis des Heizsystems 1 schließt. Mit einem im Verlauf der Leitung 6 angeordneten Schalter 9 lässt sich der Schaltkreis des Heizsystems 1 schließen oder unterbrechen. Der Schalter 9 ist hier offen gezeigt, so dass vom Heizsystem 1 keine Heizenergie abgegeben werden kann. Die Wellenmoduliervorrichtung 5 weist einen Steueranschluss 10 auf, der mit einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung verbindbar ist, die ein Steuersignal S generieren kann. FIG. 1 1 shows a schematic electrical circuit of a heating system 1 with an alternating current source 2 and a heating circuit 3. The heating circuit 3 comprises a heating element 4 and a wave-modulating device 5 connected in series with the heating element 4. The wave-modulating device 5 becomes an alternating current from the alternating current source 2 via a line 6 fed. A line 7 connects a heating current output of the wave modulating device 5 designed as a heating current connection C to the heating element 4, which in turn is connected to the alternating current source 2 via a line 8 and thus closes the circuit of the heating system 1. With a arranged in the course of the line 6 switch 9 can be the circuit of the heating system 1 close or interrupt. The switch 9 is shown here open, so that heating energy from the heating system 1 can not be delivered. The wave-modulating device 5 has a control connection 10, which can be connected to a control device, not shown here, which can generate a control signal S.

In Abhängigkeit vom über den Steueranschluss 10 an die Wellenmoduliervorrichtung 5 geleiteten Steuersignal S ändert die Wellenmoduliervorrichtung 5 ihre elektrische Leitfähigkeit. Dabei kann die Wellenmoduliervorrichtung 5 den Wechselstrom in Abhängigkeit vom Steuersignal S vollständig von der Wechselstromquelle 2 zum Heizelement 4 fließen lassen oder jeweils zumindest einen Abschnitt einer Periode des Wechselstroms zum Heizelement 4 leiten.As a function of the control signal S conducted via the control connection 10 to the wave modulating device 5, the wave modulating device 5 changes its electrical conductivity. In this case, the wave-modulating device 5, the alternating current in response to the control signal S can flow completely from the AC power source 2 to the heating element 4 or each guide at least a portion of a period of the alternating current to the heating element 4.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels der Figur 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wir auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 eingegangen. FIG. 2 shows a further embodiment, wherein for elements that are in function and structure of the elements of the embodiment of FIG. 1 correspond, the same reference numerals are used. For the sake of brevity we will focus on the differences from the embodiment of FIG. 1 received.

Figur 2 zeigt das Heizsystem 1 der Figur 1, wobei die Wellenmoduliervorrichtung 5 in einer Beispielschaltung als Halbwellenblockiervorrichtung mit einer Diode 11 und einem mit der Diode 11 parallel geschalteten Schaltelement 12 dargestellt ist. Der Schaltzustand des Schaltelementes 12 hängt vom Steuersignal S ab. Ist das Schaltelement 12 geschlossen, so ist die Diode 11 praktisch kurzgeschlossen. Ist auch der Schalter 9 geschlossen, so fließt der Wechselstrom der Wechselstromquelle 2 im Wesentlichen vollständig und ausschließlich über das Schaltelement 12 zum Heizelement 4. Das Heizelement 4 gibt nun eine maximale Heizenergie ab. FIG. 2 shows the heating system 1 of FIG. 1 wherein the wave modulating device 5 is shown in an example circuit as a half-wave blocking device having a diode 11 and a switching element 12 connected in parallel with the diode 11. The switching state of the switching element 12 depends on the control signal S. If the switching element 12 is closed, the diode 11 is practically short-circuited. If the switch 9 is also closed, the alternating current of the alternating current source 2 flows substantially completely and exclusively via the switching element 12 to the heating element 4. The heating element 4 now emits a maximum heating energy.

Ist das Schaltelement 12 hingegen wie dargestellt offen, so ist die Diode 11 in Reihe mit dem Heizelement 4 geschaltet und lässt bei geschlossenem Schalter 9 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Sperrrichtung der Diode 11 entweder positive oder negative Halbwellen des Wechselstroms zum Heizelement 4 fließen. Bei geöffnetem Schaltelement 12 gibt das Heizsystem 1 also im Vergleich zum geschlossenen Schaltelement 12 nur die Hälfte der maximalen Heizenergie ab.On the other hand, if the switching element 12 is open as shown, the diode 11 is connected in series with the heating element 4 and allows either positive or negative half-waves of the alternating current to flow to the heating element 4 when the switch 9 is closed in response to a predetermined blocking direction of the diode 11. When the switching element 12 is open, the heating system 1 is therefore only half of the maximum heating energy in comparison to the closed switching element 12.

Die Figuren 3a und 3b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 oder 2 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 eingegangen.The FIGS. 3a and 3b show a further embodiment, wherein for elements that are in function and structure of the elements of the embodiments of the Figures 1 or 2 correspond, the same reference numerals are used. For the sake of brevity, the differences to the embodiments of the Figures 1 and 2 received.

Die Figur 3a zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des vollständigen Wechselstroms Hmax, der als ein Heizstrom durch den Heizstromanschluss C fließt, wenn das parallel zu der Diode 11 geschaltete Schaltelement 12 geschlossen ist. Der vollständige Wechselstrom Hmax ist als eine vollständige Sinuswelle mit einer Amplitude Amax dargestellt, der sowohl positive Halbwellen H+ als auch negative Halbwellen H- umfasst. Die positiven beziehungsweise negativen Halbwellen H+, H- erstrecken sich zwischen den die Zeitachse schneidenden Nulldurchgängen des vollständigen Wechselstroms Hmax.The FIG. 3a schematically shows the time course of the full alternating current Hmax, which flows as a heating current through the Heizstromanschluss C when the parallel connected to the diode 11 switching element 12 is closed. The complete AC Hmax is represented as a complete sine wave with an amplitude Amax that includes both positive halfwaves H + and negative halfwaves H-. The positive and negative half-waves H +, H- extend between the time axis intersecting zero crossings of the full alternating current Hmax.

Ist das Schaltelement 12 offen, so fließt der Heizstrom H, wie in Figur 3b dargestellt, durch das Heizelement 4. Die Amplitude A entspricht im Wesentlichen der Amplitude Amax des vollständigen Heizstroms Hmax. Jedoch fließen hier nur positive Halbwellen H+ des Wechselstroms als Heizstrom H durch das Heizelement 4. Negative Halbwellen H- können die Diode 11 bis auf eventuelle Leckströme nicht passieren. Auf eine Darstellung der Leckströme oder anderer Auswirkungen nicht linearer Eigenschaften der Diode 11 wird hier aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Alternativ kann die Diode 11 auch so in der HalbWellenmoduliervorrichtung 5 angeordnet sein, dass nur negative Halbwellen H- durch den Heizkreis 3 geleitet und positive Heizwellen H+ blockiert werden.If the switching element 12 is open, the heating current H flows, as in FIG FIG. 3b represented by the heating element 4. The amplitude A substantially corresponds to the amplitude Amax of the complete heating current Hmax. However, only positive half waves H + of the alternating current flow here as a heating current H through the heating element 4. Negative half-waves H- can not pass the diode 11 up to possible leakage currents. An illustration of the leakage currents or other effects of nonlinear characteristics of the diode 11 will be made here For clarity omitted. Alternatively, the diode 11 may also be arranged in the half-wave modulating device 5 so that only negative half-waves H- are conducted through the heating circuit 3 and positive heating waves H + are blocked.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele der vorherigen Figuren entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen der schon beschriebenen Figuren eingegangen. FIG. 4 shows a further embodiment, wherein for elements that correspond in function and structure to the elements of the embodiments of the previous figures, the same reference numerals are used. For brevity, the differences to the embodiments of the already described figures will be discussed.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Heizsystems 1, wobei das Heizsystem 1 neben dem Heizkreis 3 noch einen weiteren Heizkreis 3' umfasst. Die Heizkreise 3, 3' umfassen jeweils eine erste bzw. eine zweite Wellenmoduliervorrichtung 5, 5' mit Heizstromanschlüssen C, C' und Heizelemente 4, 4', die jeweils miteinander in Reihe geschaltet die Heizkreise 3, 3' ausbilden. Ferner zeigt die Figur 4 noch eine Steuereinrichtung 13 sowie eine dritte Wellenmoduliervorrichtung 14. FIG. 4 shows a further embodiment of the heating system 1, wherein the heating system 1 in addition to the heating circuit 3 still another heating circuit 3 'includes. The heating circuits 3, 3 'each comprise a first or a second wave-modulating device 5, 5' with Heizstromanschlüssen C, C 'and heating elements 4, 4', each connected in series with each other form the heating circuits 3, 3 '. Furthermore, the shows FIG. 4 a control device 13 and a third wave modulating device 14.

Die Heizkreise 3, 3' sind parallel zueinander zu einer Heizkreisgruppe 15 geschaltet, wobei die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 mit der Heizkreisgruppe 15 in Reihe geschaltet ist. Die Steuereinrichtung 13 weist hier drei Signalausgänge 16a, b, c auf, über die Steuersignale Sa, b, c für die Wellenmoduliervorrichtungen 5, 5', 14 ausgebbar sind. Die Steuersignale Sa, b, c werden dabei über die Leitungen 17, 18, 19 von der Steuereinrichtung 13 an die Wellenmoduliervorrichtungen 5, 5', 14 geleitet.The heating circuits 3, 3 'are connected in parallel with each other to a heating circuit group 15, wherein the third Wellenmoduliervorrichtung 14 is connected in series with the heating circuit 15. The control device 13 here has three signal outputs 16a, b, c, via the control signals Sa, b, c for the Wellenmoduliervorrichtungen 5, 5 ', 14 can be output. The control signals Sa, b, c are thereby conducted via the lines 17, 18, 19 from the control device 13 to the Wellenmoduliervorrichtungen 5, 5 ', 14.

Figur 5 zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 4, wobei auch hier für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels der Figur 4 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Figur 4 eingegangen. FIG. 5 shows the embodiment of the FIG. 4 , whereby also here for elements, which in function and structure the elements of the embodiment of the FIG. 4 correspond, the same reference numerals are used. For brevity, the differences to the embodiment of the FIG. 4 received.

Die Figur 5 zeigt das Heizsystem der Figur 4, wobei die Wellenmoduliervorrichtungen 5, 5' hier beispielhaft als Halbwellenblockiervorrichtungen mit Dioden 11, 11' und parallel zu diesen geschalteten Schaltelementen 12, 12' dargestellt sind. Die Diode 11' des Heizkreises 3' ist dabei entgegengesetzt zur Diode 11 des Heizkreises 3 geschaltet. Somit fließt bei geöffneten Schaltelementen 12, 12' durch den Heizkreis 3 beispielsweise nur eine positive Halbwelle H+ des vollständigen Wechselstroms Hmax und durch den Heizkreis 3' nur eine negative Halbwelle H- des vollständigen Wechselstroms Hmax. Im Mittel wird also nur die halbe Heizenergie von den Heizelementen 4, 4' abgegeben, obwohl der vollständige Wechselstrom Hmax komplett mit beiden Halbwellen einer jeden Wechselstromperiode durch die Heizkreisgruppe 15 fließt. Die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 kann zum Beispiel als Teil- oder als Vollwellenblockiervorrichtung, die mit der Heizkreisgruppe 15 in Reihe geschaltet gezeigt ist, ausgestaltet sein.The FIG. 5 shows the heating system of FIG. 4 wherein the wave modulating devices 5, 5 'are shown here by way of example as half-wave blocking devices with diodes 11, 11' and switching elements 12, 12 'connected in parallel therewith. The diode 11 'of the heating circuit 3' is opposite to the diode 11 of the heating circuit 3 connected. Thus, when the switching elements 12, 12 'are open, only one positive half-wave H + of the complete alternating current Hmax flows through the heating circuit 3 and only one negative half-wave H- of the complete alternating current Hmax through the heating circuit 3'. On average, so only half the heating energy of the heating elements 4, 4 'is discharged, although the full alternating current Hmax flows completely through the heating circuit group 15 with both half-waves of each alternating current period. The third wave modulating device 14 may be configured, for example, as a partial or full wave blocking device shown connected in series with the heating circuit group 15.

Weitere Ausführungsbeispiele zeigen die Figuren 6a und 6b, wobei auch hier für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele der vorherigen Figuren entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen der schon beschriebenen Figuren eingegangen.Further embodiments show the Figures 6a and 6b , wherein the same reference numerals are used here for elements that correspond in function and structure to the elements of the embodiments of the previous figures. For brevity, the differences to the embodiments of the already described figures will be discussed.

Die Figur 6a zeigt wieder den zeitlichen Verlauf des als vollständige Sinuswelle dargestellten vollständigen Wechselstroms Hmax, der sowohl positive Halbwellen H+ als auch negative Halbwellen H- mit der Amplitude Amax umfasst. Bei geschlossenen Schaltelementen 12, 12' fließt der vollständige Wechselstrom Hmax sowohl durch das Heizelement 4 als auch durch das Heizelement 4', die somit im zeitlichen Mittel die maximale Heizenergie abgeben.The FIG. 6a again shows the time course of the complete alternating current Hmax shown as a complete sine wave, which includes both positive half-waves H + and negative half-waves H- with the amplitude Amax. When the switching elements 12, 12 'are closed, the complete alternating current Hmax flows both through the heating element 4 and through the heating element 4', which thus deliver the maximum heating energy in the time average.

Die Figur 6b zeigt den zeitlichen Verlauf des durch die Heizkreise 3, 3' fließenden Wechselstroms H bei geöffneten Schaltelementen 12, 12'. Positive Halbwellen H+ sind hier parallel zur Zeitachse t, negative Halbwellen H- sind senkrecht zur Zeitachse t schraffiert gezeigt. Sowohl positive Halbwellen H+ als auch negative Halbwellen H- haben betragsweise die Amplitude A, die im Wesentlichen der Amplitude Amax des vollständigen Wechselstroms Hmax entspricht, wobei die Amplitude A absolut jedoch von der Amplitude des vollständigen Wechselstroms Hmax bei geschlossenen Schaltelementen 12, 12' abweichen kann. Positive Halbwellen H+ werden nur durch einen der Heizkreise 3, 3' geleitet. Negative Heizwellen H-werden durch den jeweils anderen Heizkreis 3', 3 geleitet. Beispielsweise lässt die Diode 11 bei geöffnetem Schaltelement 12 nur positive Halbwellen H+ durch das Heizelement 4 des Heizkreises 3 fließen und die Diode 11' lässt bei geöffnetem Schaltelement 12' nur negative Halbwellen H- durch das Heizelement 4' des Heizkreises 3' fließen.The FIG. 6b shows the time course of the current flowing through the heating circuits 3, 3 'alternating current H with open switching elements 12, 12'. Positive halfwaves H + are here parallel to the time axis t, negative halfwaves H- are shown hatched perpendicular to the time axis t. Both positive half-waves H + and negative half-waves H- have in amplitude the amplitude A, which essentially corresponds to the amplitude Amax of the complete alternating current Hmax, but the amplitude A may deviate absolutely from the amplitude of the complete alternating current Hmax when the switching elements 12, 12 'are closed , Positive half waves H + are only passed through one of the heating circuits 3, 3 '. Negative heating waves H-are passed through the respective other heating circuit 3 ', 3. For example, with the switching element 12 open, the diode 11 only allows positive half-waves H + to flow through the heating element 4 of the heating circuit 3, and the diode 11 'allows only negative half-waves H- to flow through the heating element 4' of the heating circuit 3 'when the switching element 12' is open.

Im zeitlichen Mittel geben die Heizelemente 4, 4' bei geöffneten Schaltelement 12, 12' also jeweils nur die Hälfte der maximalen Heizenergie ab, wobei insgesamt durch die Heizkreisgruppe 15 der vollständige Wechselstrom Hmax geleitet wird. Die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 leitet in diesem Ausführungsbeispiel den vollständigen Wechselstrom Hmax.In terms of time, the heating elements 4, 4 'with open switching element 12, 12' so in each case only half of the maximum heating energy from, with a total of the heating circuit 15 of the full alternating current Hmax is passed. The third wave modulating device 14 derives the complete alternating current Hmax in this embodiment.

Die Figuren 7a, b und c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele der vorherigen Figuren entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen der schon beschriebenen Figuren eingegangen.The FIGS. 7a, b and c show a further embodiment, wherein for elements which correspond in function and structure to the elements of the embodiments of the previous figures, the same reference numerals are used. For brevity, the differences to the embodiments of the already described figures will be discussed.

Die Figuren 7a-c stellen den zeitlichen Verlauf des Heizstroms H dar, wenn die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 eine sogenannte Vollwellenblockiervorrichtung umfasst.The FIGS. 7a-c illustrate the time course of the heating current H when the third wave modulating device 14 comprises a so-called full-wave blocking device.

Die Figur 7a zeigt wieder den zeitlichen Verlauf des vollständigen Wechselstroms Hmax, wobei hier acht Wechselstromperioden dargestellt sind.The Figure 7a again shows the time course of the complete alternating current Hmax, where eight alternating current periods are shown here.

Die erste Heizstromperiode P1 des durch die Heizkreisgruppe 15 geleiteten Heizstroms H der Figur 7b umfasst eine durch den Heizkreis 3 geleitete Halbwelle H+, die auch hier parallel zur Zeitachse t schraffiert ist, und eine durch den Heizkreis 3' geleitete Halbwelle H-, die wiederum senkrecht zur Zeitachse t schraffiert ist. Die Halbwellen H+ und H- weisen beide betragsweise die gleiche Amplitude A auf, die der Amplitude Amax des vollständigen Wechselstroms Hmax entspricht. Auch die Halbwellen H+, H- einer der ersten Periode P1 folgenden Periode P2 des Heizstroms H erreicht die Amplitude A. Die beiden Perioden P1 und P2 werden in Abhängigkeit vom Steuersignal Sa durch die Amplitudenabsenkungsvorrichtung 14 zu der Heizkreisgruppe 15 geleitet. Während einer der zweiten Periode P2 folgenden dritten Periode P3 ist die Amplitude A des Heizstroms im Wesentlichen 0; die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 blendet diese ausgewählte Periode des Wechselstroms Hmax aus und lässt sie nicht als Heizstrom H zur Heizkreisgruppe 15 fließen. Jeweils drei Perioden P1, P2, P3 bilden ein Heizstrompaket P. Im hier gezeigten Beispiel entspricht die abgegebene Heizenergie 33 % der maximalen Heizenergie.The first heating current period P1 of the heating current H conducted through the heating circuit group 15 FIG. 7b comprises a guided through the heating circuit 3 half-wave H +, which is also hatched here parallel to the time axis t, and a guided through the heating circuit 3 'half-wave H-, which in turn is hatched perpendicular to the time axis t. The half-waves H + and H- both have the same amplitude A in amplitude, which corresponds to the amplitude Amax of the complete alternating current Hmax. The half-waves H +, H- one of the first period P1 following period P2 of the heating current H reaches the amplitude A. The two periods P1 and P2 are passed in dependence on the control signal Sa by the amplitude reduction device 14 to the heating circuit group 15. During a third period P3 following the second period P2, the amplitude A of the heating current is substantially 0; the third wave modulating device 14 suppresses this selected period of the alternating current Hmax and does not flow it as a heating current H to the heating circuit group 15. Each three periods P1, P2, P3 form a Heizstrompaket P. In the example shown here, the output heat energy corresponds to 33% of the maximum heating energy.

Figur 7c zeigt beispielhaft das Steuersignal Sa, das hier die Form eines periodischen Rechtecksignals aufweist, dessen Amplitude entweder 1 oder 0 beträgt. Die Periodenlänge Ps des Steuersignals Sa entspricht der Periodenlänge des Heizstrompaketes P. Die Periode Ps kann jedoch auch jedes natürlichzahlige Vielfache der ersten Periode P1 des Heizstroms H beziehungsweise einer Wechselstromperiodenlänge des vollständigen Wechselstroms Hmax betragen. Das Steuersignal Sa ist mit dem vollständigen Wechselstrom Hmax beziehungsweise der hier nicht dargestellten Betriebsspannung in Phase; die Phasenverschiebung zwischen dem Steuersignal Sa und dem vollständigen Wechselstrom Hmax ist im Wesentlichen gleich null. FIG. 7c shows by way of example the control signal Sa, which here has the form of a periodic square wave signal whose amplitude is either 1 or 0. The period length Ps of the control signal Sa corresponds to the period length of the heating current packet P. However, the period Ps can also be any natural multiple of the first period P1 of the heating current H or of an alternating current cycle length of the complete alternating current Hmax. The control signal Sa is in phase with the complete alternating current Hmax or the operating voltage, not shown here; the phase shift between the control signal Sa and the full alternating current Hmax is substantially equal to zero.

Über einen Zeitraum, der zwei Dritteln der Periode Ps entspricht, weist das Steuersignal Sa die Amplitude von 1 auf, im restlichen Drittel der Periode Ps ist die Amplitude im Wesentlichen 0. Das Tastverhältnis des Steuersignals Sa beträgt also zwei Drittel.Over a period corresponding to two-thirds of the period Ps, the control signal Sa has the amplitude of 1, in the remaining third of the period Ps, the amplitude is substantially 0. The duty cycle of the control signal Sa is thus two-thirds.

Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann die abgegebene Heizenergie in Abhängigkeit von den Steuersignalen Sa, Sb, Sc in mehreren Stufen gesteuert werden. Lässt die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 den vollständigen Wechselstrom Hmax passieren und sind die Schaltelemente 12, 12' geschlossen, so gibt das Heizsystem 100 % der maximalen Heizenergie ab. Lässt die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 nur zwei von drei Perioden P1, P2, P3 des vollständigen Wechselstroms Hmax als Heizstrom H zur Heizkreisgruppe 15 passieren und sind die Schaltelemente 12, 12' geschlossen, stehen 66 % der Heizenergie zur Verfügung. Lässt jedoch die Wellenmoduliervorrichtung 14 den vollständigen Wechselstrom Hmax passieren und sind die Schaltelemente 12, 12' nicht leitend geschaltet, wird nur jeweils eine von zwei Halbwellen H+, H- zu einem der Heizelemente 4, 4' geleitet und nur die Hälfte der maximalen Heizenergie wird gewandelt. Sind sowohl die ersten 5 und die zweiten 5' als auch die dritte 14Halbwellenblockiervorrichtung aktiv und lassen nur ausgewählte Abschnitte des vollständigen Wechselstroms Hmax passieren, so erzeugt das Heizsystem 33 % der maximalen Heizenergie. Ist schließlich der Schalter 9 geöffnete und fließt kein Heizstrom H durch das Heizsystem, werden 0 % der maximalen Heizenergie erzeugt.In the embodiment shown here, the heat energy emitted can be controlled in several stages as a function of the control signals Sa, Sb, Sc. If the third wave modulating device 14 passes the complete alternating current Hmax and the switching elements 12, 12 'are closed, the heating system emits 100% of the maximum heating energy. If the third wave modulating device 14 passes only two out of three periods P1, P2, P3 of the complete alternating current Hmax as heating current H to the heating circuit group 15 and if the switching elements 12, 12 'are closed, 66% of the heating energy is available. However, if the wave modulating device 14 passes the complete alternating current Hmax and the switching elements 12, 12 'are not turned on, only one of two half-waves H +, H- is conducted to one of the heating elements 4, 4' and only half of the maximum heating energy is passed changed. When both the first 5 and second 5 'and third 14 wave blocking devices are active and allow only selected portions of the full alternating current Hmax to pass, the heating system generates 33% of the maximum heating energy. Finally, if the switch 9 is open and no heating current H flows through the heating system, 0% of the maximum heating energy is generated.

Schließlich zeigen die Figuren 8a, b und c ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen der Ausführungsbeispiele der vorherigen Figuren entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen der schon beschriebenen Figuren eingegangen.Finally, the show FIGS. 8a, b and c a further embodiment, wherein for elements which correspond in function and structure to the elements of the embodiments of the previous figures, the same reference numerals are used. For brevity, the differences to the embodiments of the already described figures will be discussed.

Die Figuren 8 a bis c stellen den zeitlichen Verlauf des Heizstroms H und das Steuersignal Sa dar, wenn die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 eine sogenannte Teilwellenblockiervorrichtung umfasst.The FIGS. 8 a to c illustrate the time course of the heating current H and the control signal Sa when the third wave modulating device 14 comprises a so-called partial wave blocking device.

Die Figur 8a zeigt wieder den zeitlichen Verlauf des vollständigen Wechselstroms Hmax, wobei hier zwei Wechselstromperioden dargestellt sind.The FIG. 8a again shows the time course of the complete alternating current Hmax, where two alternating current periods are shown here.

In der Figur 8b ist der durch die Heizkreisgruppe 15 geleitete Heizstrom H dargestellt. Die durch den ersten Heizkreis 3 geleitete Halbwelle H+ ist auch hier parallel zur Zeitachse t schraffiert, und die durch den zweiten Heizkreis 3' geleitete Halbwelle H- ist senkrecht zur Zeitachse t schraffiert. Wie aus dem Kurvenverlauf des Heizstroms H ersichtlich, sind die Halbwellen H+, H- unvollständig. Ein führender Abschnitt Z einer jeden Halbwelle H+, H- ist durch die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 ausgeblendet. Die verbleibenden und zur Heizkreisgruppe 15 geleiteten Abschnitte der Halbwellen H+, H- haben eine Länge R, die der halben Wechselstromperiode P abzüglich der Länge des Abschnitts Z entspricht.In the FIG. 8b the heating current H routed through the heating circuit group 15 is shown. The half-wave H + conducted through the first heating circuit 3 is also hatched here parallel to the time axis t, and the half-wave H- guided through the second heating circuit 3 'is perpendicular to the Timeline t hatched. As can be seen from the curve of the heating current H, the half waves H +, H- are incomplete. A leading portion Z of each half wave H +, H- is blanked by the third wave modulating device 14. The remaining sections of the half-waves H +, H-, which are routed to the heating circuit group 15, have a length R which corresponds to half the alternating current period P minus the length of the section Z.

Figur 8c zeigt beispielhaft das Steuersignal Sa, das hier in Form eines periodischen Pulssignals dargestellt ist. Die Periode Ps des Steuersignals Sa entspricht der halben Wechselstromperiode P. Zwischen dem vollständigen Wechselstrom Hmax und dem Steuersignal Sa besteht eine konstante Phasenbeziehung, wobei der vollständige Wechselstrom Hmax und das Steuersignal Sa um die Länge des Abschnitts Z zueinander verschobene Phasen aufweisen. Zwischen den einzelnen Pulsen T ist die Amplitude des Steuersignals Sa kleiner als ein Grenzwert und insbesondere null. Die Amplitudenhöhe der Pulse T liegt über einem Sollwert. FIG. 8c shows by way of example the control signal Sa, which is shown here in the form of a periodic pulse signal. The period Ps of the control signal Sa corresponds to half the alternating current period P. There is a constant phase relationship between the complete alternating current Hmax and the control signal Sa, the complete alternating current Hmax and the control signal Sa being phases shifted by the length of the section Z. Between the individual pulses T, the amplitude of the control signal Sa is less than a limit value and in particular zero. The amplitude height of the pulses T is above a desired value.

Die Dauer R der von der dritten Wellenmoduliervorrichtung 14 zu der Heizkreisgruppe 15 geleiteten Halbwellen H+, H- hängt dabei direkt von der Phasenverschiebung zwischen dem Steuersignal Sa und dem vollständigen Wechselstrom Hmax ab. Die Phasenverschiebung entspricht der Dauer des ausgeblendeten Abschnitts Z.The duration R of the half-waves H +, H- conducted by the third wave modulating device 14 to the heating circuit group 15 depends directly on the phase shift between the control signal Sa and the complete alternating current Hmax. The phase shift corresponds to the duration of the hidden section Z.

Sind das Steuersignal Sa und der vollständige Wechselstrom Hmax in Phase, so dass deren Phasenverschiebung gleich null ist, so blockiert die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 den vollständigen Wechselstrom Hmax nicht. Nimmt die Phasenverschiebung zu, so wird der ausgeblendete Abschnitt Z größer und die Länge R der zu der Heizkreisgruppe 15 geleiteten Teile der Halbwellen H+, H- nimmt ab. Die abgegebene Heizleistung wird minimal, wenn die Phasenverschiebung einen möglichst großen Wert annimmt, der jedoch kleiner als 180° ist.If the control signal Sa and the full alternating current Hmax are in phase so that their phase shift is equal to zero, then the third wave modulating device 14 does not block the complete alternating current Hmax. If the phase shift increases, the hidden section Z becomes larger and the length R of the parts of the half-waves H +, H- conducted to the heating circuit group 15 decreases. The output heating power is minimal, if the phase shift takes on the largest possible value, which is smaller than 180 °.

Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann die abgegebene Heizenergie in Abhängigkeit vom Steuersignal Sa stufenlos gesteuert werden.In the embodiment shown here, the heat energy delivered can be steplessly controlled as a function of the control signal Sa.

Claims

Haushaltsgerät mit einem Heizsystem (1), das mit einem eine Wechselstromperiode aufweisenden Wechselstrom betreibbar ist und das wenigstens einen zumindest ein Heizelement (4) umfassenden Heizkreis (3) und eine Steuereinrichtung (13), mit der mindestens ein Steuersignal (S) ausgebbar ist, umfasst, wobei in Abhängigkeit vom Steuersignal (S) eine durch das zumindest eine Heizelement (4) tatsächlich abgegebene Heizenergie steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den wenigstens einen Heizkreis (3) eine mit dem zumindest einen Heizelement (4) in Reihe geschaltete erste Wellenmoduliervorrichtung (5) integriert ist, der über eine Steuerleitung (17, 18, 19) das Steuersignal (S) zuführbar ist und durch die in Abhängigkeit vom Steuersignal (S) zumindest ein Abschnitt der Wechselstromperiode des an das Heizelement als ein Heizstrom geleiteten Wechselstroms ausblendbar ist.Household appliance with a heating system (1) which can be operated with an alternating current having an alternating current period and the at least one heating element (4) comprising at least one heating element (3) and a control device (13) with which at least one control signal (S) can be output, in which, depending on the control signal (S), a heating energy actually emitted by the at least one heating element (4) is controllable, characterized in that in the at least one heating circuit (3) a first connected in series with the at least one heating element (4) Wellenmoduliervorrichtung (5) is integrated, via a control line (17, 18, 19), the control signal (S) can be supplied and by in response to the control signal (S) at least a portion of the AC period of the heater to the heating element as a heating current conducted alternating current can be faded out is.

Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (1) mindestens einen weiteren Heizkreis (3') mit mindestens einer weiteren Wellenmoduliervorrichtung (5') und mit zumindest einem weiteren, mit dieser in Reihe geschalteten Heizelement (4'), umfasst, der mit dem ersten Heizkreis (3) parallel zu einer Heizkreisgruppe (15) zusammengeschaltet ist, wobei durch die weitere Wellenmoduliervorrichtung (5') in Abhängigkeit vom Steuersignal (S) zumindest einen Abschnitt der Wechselstromperiode des an das weitere Heizelement (4') als Heizstrom geleiteten Wechselstroms ausblendbar ist.Domestic appliance according to Claim 1, characterized in that the heating system (1) comprises at least one further heating circuit (3 ') with at least one further wave-modulating device (5') and with at least one further heating element (4 ') connected in series therewith, which is connected in parallel to a Heizkreisgruppe (15) with the first heating circuit (3), wherein the further Wellenmoduliervorrichtung (5 ') in response to the control signal (S) at least a portion of the AC period of the further heating element (4') as a heating current guided alternating current can be faded out.

Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkreisgruppe (15) eine geradzahlige Anzahl von parallel zueinander geschalteten Heizkreisen (3, 3') umfasst.Domestic appliance according to claim 2, characterized in that the heating circuit group (15) comprises an even number of parallel heating circuits (3, 3 ').

Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (1) eine dritte Wellenmoduliervorrichtung (14) umfasst, die der Heizkreisgruppe (15) in Reihe vorgeschaltet ist.Domestic appliance according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating system (1) comprises a third Wellenmoduliervorrichtung (14), which is preceded by the Heizkreisgruppe (15) in series.

Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Wellenmoduliervorrichtungen (5, 5', 14) als eine Halbwellenblockiervorrichtung ausgebildet ist, durch die in Abhängigkeit vom Steuersignal jeweils eine ausgewählte Halbwelle (H+, H-) der Wechselstromperiode des als Heizstrom an das Heizelement geleiteten Wechselstroms ausblendbar ist.Domestic appliance according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the Wellenmoduliervorrichtungen (5, 5 ', 14) is designed as a half-wave blocking device, through which in dependence on the control signal in each case one selected half-wave (H +, H-) of the AC period of the current conducted as a heating current to the heating element alternating current can be faded out.

Elektromagnetisch verträgliches Haushaltsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Wellenmoduliervorrichtung (5, 5') als Halbwellenblockiervorrichtung ausgebildet ist, wobei mit der ersten Wellenmoduliervorrichtung (5) eine erste Halbwelle (H+) und mit der zweiten Wellenmoduliervorrichtung (5') eine zweite Halbwelle (H-) der Wechselstromperiode des als Heizstrom an das jeweilige Heizelement geleiteten Wechselstroms ausblendbar ist.Electromagnetically acceptable household appliance according to claim 5, characterized in that the first and the second Wellenmoduliervorrichtung (5, 5 ') is designed as half-wave blocking device, wherein the first Wellenmoduliervorrichtung (5) has a first half-wave (H +) and with the second Wellenmoduliervorrichtung (5'. ) a second half-wave (H) of the alternating current period of the alternating current conducted as a heating current to the respective heating element can be faded out.

Haushaltsgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbwellenblockiervorrichtung (5, 5', 14) wenigstens eine Diode (11, 11') und ein Schaltelement (12, 12') umfasst, die miteinander parallel geschaltet sind, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Schaltelementes (12, 12') abhängig vom Steuersignal (S) ist.Domestic appliance according to claim 5 or 6, characterized in that the half-wave blocking device (5, 5 ', 14) comprises at least one diode (11, 11') and a switching element (12, 12 ') which are connected in parallel with each other, wherein the electric Conductivity of the switching element (12, 12 ') depends on the control signal (S).

Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Wellenmoduliervorrichtungen (5, 5', 14) als eine Vollwellenblockiervorrichtung ausgebildet ist, durch die in Abhängigkeit vom Steuersignal ausgewählte Wechselstromperioden des als Heizstrom an das Heizelement geleiteten Wechselstroms ausblendbar sind.Domestic appliance according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the Wellenmoduliervorrichtungen (5, 5 ', 14) is designed as a Vollwellenblockiervorrichtung, are selected by the selected as a function of the control signal AC periods of the current supplied to the heating element as the alternating current ausblendbar.

Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Wellenmoduliervorrichtungen (5, 5', 14) als eine Teilwellenblockiervorrichtung ausgebildet ist, durch die in Abhängigkeit vom Steuersignal ein Abschnitt wenigstens einer der Halbwellen (H+, H-) der Wechselstromperiode des als Heizstrom an das Heizelement geleiteten Wechselstroms ausblendbar ist.Domestic appliance according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the Wellenmoduliervorrichtungen (5, 5 ', 14) is designed as a Teilwellenblockiervorrichtung, through which in response to the control signal, a portion of at least one of the half-waves (H +, H-) of AC period of the current conducted as a heating current to the heating element alternating current can be faded out.

Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät ein Wäschetrockner ist.Domestic appliance according to one of claims 1 to 9, characterized in that the household appliance is a tumble dryer.

Verfahren zur Steuerung der von einem mit Wechselstrom betreibbaren Heizkreis (3) eines Haushaltsgerätes abgegebenen Heizenergie mit einem Heizelement (4), dessen tatsächlich abgegebene Heizenergie während des Betriebs gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Heizenergie Abschnitte des Wechselstroms vor dem Heizelement (4) ausgeblendet werden.Method for controlling the heating energy delivered by an AC-operated heating circuit (3) of a domestic appliance with a heating element (4) whose actually emitted heating energy is controlled during operation, characterized in that for controlling the heating energy portions of the alternating current upstream of the heating element (4 ) are hidden.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Halbwellen (H+, H-) jeweils einer Wechselstromperiode ausgeblendet werden.A method according to claim 11, characterized in that individual half-waves (H +, H-) are each blanked out an AC period.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeblendeten Halbwellen (H+, H-) in einem weiteren Heizkreis (3') in Heizenergie gewandelt werden.A method according to claim 12, characterized in that the hidden half-waves (H +, H-) in a further heating circuit (3 ') are converted into heating energy.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt wenigstens einer Halbwelle (H+, H-) jeweils einer Wechselstromperiode ausgeblendet wird.A method according to claim 11, characterized in that a portion of at least one half-wave (H +, H-) of each one AC period is hidden.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Wechselstromperioden ausgeblendet werden.A method according to claim 11, characterized in that selected AC periods are hidden.