Haushaltsgerät mit Heizsystem und Verfahren zur Steuerung der Heizenergie in einem Haushaltsgerät

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einem mit einem Wechselstrom (Hmax) betreibbaren Heizsystem (1) und ein Verfahren zur Steuerung einer Heizenergie in einem Haushaltsgerät. Um ein im Haushaltsgerät verwendetes Medium möglichst gleichmäßig und steuerbar mit dem Heizsystem (1) erwärmen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Wellenmoduliervorrichtung (5, 5', 14) in Abhängigkeit von wenigstens einem Steuersignal (S) einen Abschnitt jeweils einer Wechselstromperiode (P) ausblendet.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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..

[0013] 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.

[0014] Ferner wird mit den bekannten Systemen Energie verschwendet, da keine oder nur grobe Schaltstufen für die Heizenergieerzeugung möglich sind.

[0015] Bekannte Heizsysteme mit mehreren zu- und wegschaltbaren Heizkreisen zur Heizenergiesteuerung werden den Ansprüchen an eine gleichmäßige Wärmeerzeugung in zu erwärmenden Medien nicht gerecht.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] Die in Abhängigkeit vom Steuersignal abgegebene Heizenergie kann entweder der maximalen Heizenergie oder der Hälfte der maximalen Heizenergie entsprechen.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] 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.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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.

[0040] 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.

[0041] 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.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] Das Steuersignal kann hier im Wesentlichen ein Gleichstrom oder eine Gleichspannung sein.

[0049] 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.

[0050] 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.

[0051] 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.

[0052] 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.

[0053] 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.

[0054] 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.

[0055] 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.

[0056] 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.

[0057] Zunächst sind Aufbau und Funktion eines erfindungsgemäßen Heizsystems mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1 beschrieben.

[0058] 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.

[0059] 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.

[0060] 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.

[0061] 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.

[0062] 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.

[0063] 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.

[0064] 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.

[0065] 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.

[0066] 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.

[0067] 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.

[0068] 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.

[0069] 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.

[0070] 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.

[0071] 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.

[0072] 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.

[0073] 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.

[0074] 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.

[0075] 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.

[0076] Die Figuren 7a-c stellen den zeitlichen Verlauf des Heizstroms H dar, wenn die dritte Wellenmoduliervorrichtung 14 eine sogenannte Vollwellenblockiervorrichtung umfasst.

[0077] Die Figur 7a zeigt wieder den zeitlichen Verlauf des vollständigen Wechselstroms Hmax, wobei hier acht Wechselstromperioden dargestellt sind.

[0078] 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.

[0079] 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.

[0080] 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.

[0081] 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.

[0082] 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.

[0083] 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.

[0084] Die Figur 8a zeigt wieder den zeitlichen Verlauf des vollständigen Wechselstroms Hmax, wobei hier zwei Wechselstromperioden dargestellt sind.

[0085] 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.

[0086] 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.

[0087] 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.

[0088] 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.

[0089] Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann die abgegebene Heizenergie in Abhängigkeit vom Steuersignal Sa stufenlos gesteuert werden.

Ansprüche

1. 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.

2. 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.

3. Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkreisgruppe (15) eine geradzahlige Anzahl von parallel zueinander geschalteten Heizkreisen (3, 3') umfasst.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät ein Wäschetrockner ist.

11. 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.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Halbwellen (H+, H-) jeweils einer Wechselstromperiode ausgeblendet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeblendeten Halbwellen (H+, H-) in einem weiteren Heizkreis (3') in Heizenergie gewandelt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt wenigstens einer Halbwelle (H+, H-) jeweils einer Wechselstromperiode ausgeblendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Wechselstromperioden ausgeblendet werden.

Zeichnung