Gargerät mit einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren Heißluftmotor

Abstract

 Gargerät (11), aufweisend ein Heißluftgebläse (13) mit einem Heißluftmotor (15) und einer getaktet betreibbaren Heizung (16), wobei eine Drehrichtung des Heißluftmotors (15) umkehrbar ist, wobei das Gargerät (11) dazu eingerichtet ist, die Drehrichtung insbesondere gezielt nur während einer Ausphase (apv; ap) der Heizung (16) umzukehren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Gargerät, aufweisend ein Heißluftgebläse mit einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren Heißluftmotor und mit einer getaktet betreibbaren Heizung.

[0002] Bei einem bekannten Heißluftgebläse der betreffenden Art werden der Heißluftmotor und die Heizung miteinander eingeschaltet, wobei der Motor permanent läuft. Der Heißluftmotor ist typischerweise mit einem Laufrad verbunden, meist über eine Antriebswelle. Die Heizung wird zur Vermeidung einer Überhitzung oder zum Zwecke einer Temperaturregelung getaktet betrieben. Eine Drehrichtungsumkehr des Motors kann mehrere Sekunden andauern. Während der Drehrichtungsumkehr des Motors kann der Heizkörper jedoch mangels Wärmeabfuhr überhitzen. Um eine solche Überhitzung der Heizung zu vermeiden ist es bisher bekannt, ihre Leistung ausreichend weit zu reduzieren. Eine Leistungsreduktion ist jedoch nachteilig, weil sie das Garverhalten des Gargeräts stark verändern kann.

[0003] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur verbesserten Drehrichtungsumkehr eines Heißluftmotors bereitzustellen.

[0004] Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gargerät, aufweisend ein Heißluftgebläse mit einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren Heißluftmotor und mit einer getaktet betreibbaren Heizung, wobei eine Drehrichtung des Heißluftmotors umkehrbar ist. Das Gargerät ist dazu eingerichtet, die Drehrichtung während einer Ausphase der Heizung umzukehren.

[0006] Dieses Gargerät weist den Vorteil auf, dass eine Überhitzung bei der Drehrichtungsumkehr vermieden werden kann, da währenddessen die Heizung in ihrer Ausphase keine oder eine nur unwesentliche Menge an Wärme erzeugt. Dadurch wiederum mag z.B. vorteilhafterweise auf einen direkten Fühler zur Temperaturerfassung in der Nähe der Heizung verzichtet werden bzw. kann die Heizung ohne Gefahr einer Überhitzung in gewohnter Leistungsstärke ausgelegt werden.

[0007] Mit anderen Worten ist ein solches Gargerät, beispielsweise ein Backofen, mit einer Steuerung derart ausgestaltet, dass die Drehrichtung nicht oder nicht wesentlich während einer Einphase der Heizung umgekehrt wird, sondern zumindest überwiegend während einer Ausphase der Heizung umgekehrt wird.

[0008] Dass das Gargerät dazu eingerichtet ist, die Drehrichtung während einer Ausphase der Heizung umzukehren, kann insbesondere bedeuten, dass der Heißluftmotor von einer ersten Drehzahl in einer ersten Drehrichtung in eine zweite Drehzahl in einer zweiten Drehrichtung überführt wird. Die erste Drehrichtung und die zweite Drehrichtung sind zueinander umgekehrt und können z.B. einer Drehung im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn entsprechen, oder umgekehrt. Die erste Drehzahl und die zweite Drehzahl können sich entsprechen oder unterschiedlich sein.

[0009] Der Heißluftmotor ist typischerweise mit einem Laufrad verbunden, meist über eine Antriebswelle. Durch die Drehrichtungsumkehr kann beispielsweise eine Richtung der durch den Heißluftmotor geförderten und erwärmten Luft umgekehrt werden. Die Heizung kann insbesondere mindestens einen Ringheizkörper aufweisen. Der Heizringkörper kann beispielsweise das Laufrad umgeben.

[0010] Unter der getaktet betreibbaren Heizung wird insbesondere eine Heizung verstanden, welche über Ein- und Ausphasen mit elektrischer Leistung versorgt bzw. nicht versorgt wird. Eine Taktdauer der Einphasen kann sich beispielsweise von einer Taktdauer der Ausphasen unterscheiden. Eine Taktdauer ist dabei nicht zwingend als gleichmäßig konstant anzusehen. Insbesondere können die Taktdauern optional auch abhängig von momentan laufenden Betriebsarten oder Betriebsparametern (z.B. einer Soll-Betriebstemperatur) modifiziert werden. Auch brauchen die Taktdauern nicht einem Systemtakt des Gargeräts zu entsprechen, sondern können auch davon abweichen, insbesondere ein Vielfaches davon betragen.

[0011] Unter einer Einphase kann insbesondere eine Zeitdauer verstanden werden, während der eine elektrische Leistung an der Heizung anliegt und diese erhitzt. Unter einer Ausphase kann analog insbesondere eine Zeitdauer verstanden werden, während welcher keine Leistung an der Heizung anliegt. Optional kann unter der Ausphase auch eine Phase verstanden werden, während derer eine vernachlässigbar geringe Heizleistung an der Heizung anliegt, welche nicht zu einer Überhitzung führen kann.

[0012] Es ist eine Ausgestaltung, dass das Gargerät dazu eingerichtet ist, die Umkehr der Drehrichtung mit Beginn der Ausphase zu beginnen oder zu initiieren. Insbesondere umfasst dies auch eine Initiierung kurz vor oder nach dem Beginn der Ausphase. Ermöglicht wird dadurch eine möglichst lange Ausnutzung der Dauer der Auszeit für die Umkehr der Drehrichtung und somit eine möglichst lange Zeitdauer, während der keine Heizleistung abgegeben und weggekühlt bzw. wegtransportiert werden muss. Eine Weiterbildung kann jedoch auch darin bestehen, dass das Gargerät dazu eingerichtet ist, die Drehrichtung nur oder ausschließlich während einer Ausphase der Heizung umzukehren. Mit anderen Worten wird bei einer solchen Ausgestaltung eine Umschaltung oder Initiierung der Umschaltung der Drehrichtungsumkehr während einer Einphase verhindert. Dies stellt sicher, dass ein zu frühes Umschalten der Drehrichtung, was zu einer Überhitzung durch zu hohe Restwärme der Heizung führt, vermieden wird.

[0013] Eine andere Ausgestaltung besteht darin, dass das Gargerät dazu eingerichtet ist, die Ausphase zu verlängern, falls die Drehrichtung noch nicht umgekehrt worden ist. Vorteilhafterweise kann so verhindert werden, dass durch Einschalten der Einphase und damit Einschalten der Heizung vor Abschluss der Umkehr der Drehrichtung eine Überhitzung eintritt.

[0014] Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Gargerät dazu eingerichtet ist, die Ausphase zu verlängern, falls ein der umgekehrten Drehrichtung zugeordneter Schwellwert, insbesondere Drehzahlschwellwert, noch nicht erreicht ist. So kann die Heizung wieder aktiviert werden, auch wenn z.B. ein Ziel-Drehzahlwert noch nicht erreicht ist, aber die Heizung bei dem Drehzahlschwellwert oder darüber bereits sicher betreibbar ist. Dadurch kann eine ggf. verlängerte Ausphase der Heizung kürzer gehalten werden, um eine Störung eines Garbetriebs noch weiter zu vermeiden.

[0015] Der Schwellwert kann ein fest vorgegebener Wert sein oder mag beispielsweise abhängig von einem Betriebszustand des Gargeräts sein, z.B. von einer Heizleistung, einer Garraumtemperatur usw.

[0016] Es ist eine Ausgestaltung davon, dass zumindest ein solcher Schwellwert abhängig von einer Betriebsart bestimmt ist. So mag ein Schwellwert beispielsweise bei Betrieb mit geringer Heizleistung (insbesondere betragsmäßig) niedriger angesetzt werden als ein Schwellwert bei einer Betriebsart mit hoher Heizleistung. Dadurch kann eine Überhitzung noch sicherer verhindert werden. Die Heizleistung kann beispielsweise direkt als solche erfasst werden oder abhängig von einer Soll-Heizstufe, die an einer oder durch eine Steuereinheit eingestellt ist, bestimmt werden.

[0017] Es ist auch eine Ausgestaltung davon, dass zumindest ein solcher Schwellwert abhängig von einer Garraumtemperatur ist. Beispielsweise mag der Schwellwert (insbesondere betragsmäßig) umso höher eingestellt sein, je höher die Garraumtemperatur ist, um eine Überhitzung besonders sicher zu verhindern. Die Garraumtemperatur kann beispielsweise als eine Ist-Temperatur, die über einen üblichen Temperaturfühler im Garraum gemessen wird, oder als ein vorgegebener Temperaturwert-Sollwert der Steuereinheit bestimmt werden.

[0018] Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Gargerät einen Backofen aufweist, z.B. ein Einbau-Backofen oder ein Herd ist.

[0019] Das Gargerät ist insbesondere ein Haushaltsgargerät.

[0020] Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts, bei dem eine Heizung getaktet betrieben wird und bei dem ein Heißluftgebläse mit einem Heißluftmotor angetrieben wird, wobei eine Drehrichtung des Heißluftmotors umgekehrt wird und wobei eine Umkehr der Drehrichtung während einer Ausphase der Heizung durchgeführt wird. Dieses Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie ein derart bevorzugt ausgestaltetes Gargerät und kann analog ausgestaltet werden. Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie das Gargerät und kann auch analog ausgestaltet werden. Insbesondere kann das Verfahren zum Betreiben eines solchen Gargeräts vorgesehen sein.

[0021] In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.1

zeigt schematisch einzelne Komponenten eines erfindungsgemäßen Gargeräts;

Fig.2

zeigt einen beispielhaften Drehzahlverlauf und eine Taktung von Ein- und Ausphasen des erfindungsgemäßen Gargeräts.

[0022] Fig.1 zeigt ein Gargerät 11 mit einem Garraum 12, insbesondere einen Backofen mit einem Ofenraum. Zum Erhitzen eines im Garraum 12 befindlichen Garguts weist das Gargerät 11 ein Heißluftgebläse 13 auf.

[0023] Das Heißluftgebläse 13 befindet sich insbesondere hinter einer Prallwand 14, die rückseitig an dem Garraum 12 angeordnet ist. Heißluft kann durch das Heißluftgebläse 13 und Öffnungen in der Prallwand 14 je nach Drehrichtung in den Garraum 12 hineingeblasen oder aus dem Garraum 12 herausgesaugt werden.

[0024] Das Heißluftgebläse 13 weist einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren Heißluftmotor 15 in Form eines bürstenlosen Gleichstrommotors auf. Der Heißluftmotor 15 treibt ein Laufrad 18 an.

[0025] Eine Heizung 16 des Heißluftgebläses 13 kann insbesondere als ein ringförmiger Heizkörper um das Laufrad 18 herum angeordnet sein und so durch das Laufrad 18 strömende Luft erhitzen. Die Heizung 16 wird mit Ein- und Ausphasen getaktet angesteuert.

[0026] Das Gargerät 11 weist auch eine Steuereinheit 17 auf, welche dazu eingerichtet ist, allgemeine Steuerfunktionen durchzuführen. Die Steuereinheit 17 dient insbesondere zum Ansteuern des Heißluftgebläses 13, insbesondere zur Erzeugung einer Taktung der Heizung 16 (insbesondere Steuern von Umschaltzeitpunkten zwischen den Ein- und Ausphasen der Heizung 16), zum Einstellen einer Drehzahl D des Heißluftmotors 15 und damit des Laufrads 18 und zum Durchführen einer Umkehr einer Drehrichtung des Heißluftmotors 15.

[0027] Fig.2 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Drehzahl D des Heißluftmotors 15 über eine fortschreitende Zeit t und eine Taktung oder Taktverlauf T der Heizung 16, z.B. einer an die Heizung 16 angelegten Heizleistung, Stroms, Spannung o.ä.

[0028] Anfänglich dreht sich der Heißluftmotor 15 im Wesentlichen konstant mit einem ersten Wert -De (Ziel-Drehzahl), wobei das Vorzeichen die Drehrichtung angibt, z.B. gegen den Uhrzeigersinn. Während dieser Zeit wird die Heizung 16 mittels regelmäßig abfolgender Ausphasen ap und Einphasen ep z.B. des angelegten Stroms oder der angelegten Spannung bestromt.

[0029] Mit Beginn einer bestimmten (hier: vierten) Ausphase zum Zeitpunkt tap wird eine Umkehr der Drehrichtung des Heißluftmotors 15 eingeleitet. Ab dem Zeitpunkt tap nimmt die Drehzahl D folglich zunächst kontinuierlich bis zum Stillstand des Heißluftgebläses 13 betragsmäßig ab, um dann wieder kontinuierlich betragsmäßig zunehmen, jedoch in umgekehrter Drehrichtung (positives Vorzeichen, z.B. im Uhrzeigersinn). Dabei ist ein linearer Verlauf der Drehzahl D hier nur beispielhaft eingezeichnet und kann auch andere Verlaufsformen aufweisen.

[0030] Da die übliche Dauer der Ausphasen ap nicht ausreicht, um die Drehrichtung umzukehren und eine zur Vermeidung einer Überhitzung ausreichend hohe Drehzahl D zu erreichen, wird die Ausphase ap verlängert, wie dies anhand der verlängerten Ausphase apv dargestellt ist. Es ist eine Variante, dass die Auszeit apv so lange ausgedehnt wird, bis die Drehzahl betragsmäßig wieder ihren für einen Normalbetrieb vorgesehene Drehzahl De erreicht hat. Es ist eine zur Verkürzung der Ausphase apv bevorzugte Variante, dass die (verlängerte) Ausphase apv dann endet und in eine erneute Einphase ep übergeht, wenn die Drehzahl betragsmäßig einen (oberen) Schwellwert Ds erreicht oder überschreitet, wobei dieser Schwellwert Ds einen geringeren Wert aufweist als der Ziel-Wert De der Drehzahl D. Der Schwellwert Ds stellt insbesondere eine Drehzahl dar, ab welcher der Heißluftmotor 15 und das Laufrad 18 bereits so schnell drehen, dass eine Überhitzung vermieden werden kann. Der Schwellwert Ds bzw. -Ds kann ein fest vorgegebener Wert sein oder mag beispielsweise abhängig von einem Betriebszustand des Gargeräts 11 sein, z.B. von einer Heizleistung, einer Garraumtemperatur usw.

[0031] Bei erneuter Umkehr der Drehrichtung würde ein Einschalten der Einphase ep dann dementsprechend bei Erreichen bzw. betragsmäßigem Überschreiten des (unteren) Schwellwerts -Ds erfolgen.

[0032] Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.

[0033] So kann, z.B. bei einer Betriebsart mit geringer Heizleistung oder bei ausreichend langer Dauer der Ausphasen ap, auf deren Verlängerung verzichtet werden, falls sich eine ausreichende Drehrichtungsumkehr auch innerhalb einer regulären Ausphase ap erreichen lässt.

[0034] Auch kann der Beginn der Richtungsumkehr auf einen anderen Zeitpunkt kurz vor oder nach dem skizzierten Beginn tap der Ausphase apv gelegt werden.

[0035] Die Zieldrehzahlen De und -De und/oder die Schwellwerte Ds und -Ds können betragsmäßig gleich sein oder mögen sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung unterscheiden.

Bezugszeichenliste

[0036] 

11

Gargerät

12

Garraum

13

Heißluftgebläse

14

Prallwand

15

Heißluftmotor

16

Heizung

17

Steuereinheit

18

Laufrad

ap

Ausphase

apv

verlängerte Ausphase

D

Drehzahl

De

erste Zieldrehzahl

-De

zweite Zieldrehzahl

Ds

oberer Schwellwert der Drehzahl

-Ds

unterer Schwellwert der Drehzahl

ep

Einphase

t

Zeit

tap

Beginn einer Ausphase

tep

Beginn einer Einphase

T

Taktverlauf

Ansprüche

1. Gargerät (11), aufweisend ein Heißluftgebläse (13) mit einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren Heißluftmotor (15) und einer getaktet betreibbaren Heizung (16),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gargerät (11) dazu eingerichtet ist, die Drehrichtung während einer Ausphase (apv; ap) der Heizung (16) umzukehren.

2. Gargerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (11) dazu eingerichtet ist, die Umkehr der Drehrichtung mit Beginn der Ausphase (tap) zu beginnen.

3. Gargerät (11) nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (11) dazu eingerichtet ist, die Ausphase (apv; ap) zu verlängern, falls die Drehrichtung noch nicht umgekehrt worden ist.

4. Gargerät (11) nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (11) dazu eingerichtet ist, die Ausphase (apv; ap) zu verlängern, falls ein der umgekehrten Drehrichtung zugeordneter Schwellwert (-Ds; Ds), insbesondere Drehzahlschwellwert, noch nicht erreicht ist.

5. Gargerät (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein solcher Schwellwert (-Ds; Ds) abhängig von einer Betriebsart ist.

6. Gargerät (11) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein solcher Schwellwert (-Ds; Ds) abhängig von einer Garraumtemperatur ist.

7. Gargerät (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (11) einen Backofen aufweist.

8. Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts (11),

- bei dem eine Heizung (16) getaktet betrieben wird und

- bei dem ein Heißluftgebläse (13) mit einem Heißluftmotor (15) angetrieben wird, wobei eine Drehrichtung des Heißluftmotors (15) umgekehrt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Umkehr der Drehrichtung während einer Ausphase (apv; ap) der Heizung (16) durchgeführt wird.

Zeichnung