Beschreibung Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Hausgeräte mit einem Netzkabel, das einen Netzstecker zum Anschließen des Hausgeräts an eine Energieversorgung aufweist, und einer Steuerungseinrichtung zur Betriebssteuerung des Hausgeräts, wobei der Netzstecker eine Schutzschaltung aufweist.

Stand der Technik

Hausgeräte wie beispielsweise Warmwasserbereiter, und insbesondere Warmwasserspeicher, sind leistungsstarke Verbraucher, die mögliche Stromfehlfunktionen erfassen und verarbeiten sollen. Durch Fehler in der Hausanlage oder in der Elektrik des Warmwasserbereiters können Fehlerströme entstehen, die z.B. Teile, die im Normalbetrieb ohne Spannung beaufschlagt sind, unter Spannung setzen, was zu Verletzungen einer Person führen kann. Ähnliche Fehlerfälle können beim Betrieb aller Hausgeräte in einem Haushalt entstehen.

Um die Sicherheit von Personen zu gewährleisten ist es üblich, dass sogenannte Fehlerstromschutzschaltungen eingesetzt werden, die Stromfehler erfassen und entsprechend eine Notabschaltung bewirken. Auch bekannt ist der Einsatz von Schmelzsicherungen oder dergleichen. Fehlerstromschutzschaltungen werden eingesetzt, um Kriechströme in den Erdleitungen zu detektieren, was im schlimmsten Fall eine Person verletzen kann oder indirekt zu Hausbränden führen könnte.

Die Fehlerstromschutzschaltungen trennt bei Überschreiten eines bestimmten Differenzstroms, in Hausanlagen und öffentlichen Gebäuden den überwachten Stromkreis üblicherweise allpolig, das heißt alle Leiter bis auf den Schutzleiter, vom restlichen Netz. Differenzströme können auftreten, wenn etwa durch den menschlichen Körper oder über eine schadhafte Isolierung ein (Fehler-)Strom fließt. Die Summe aller durch den Fehlerstromschutzschalter fließenden Ströme muss bei einer intakten Anlage Null sein. Anders ausgedrückt muss der Strom zum Verbraucher genauso groß sein wie der Strom, der vom Verbraucher zurückfließt.

Der Vergleich erfolgt beispielsweise in einem Summen-Stromwandler. Dieser hat zwei oder mehr durchlaufende Leitungsadern (Primärwicklungen). Sie sind so geführt, dass ihre Induktionswirkung sich im Normalfall gegenseitig aufhebt, kein Magnetfluss im Wandlerkern induziert wird und kein Sekundärstrom fließt. Der Wandler berechnet die Summe aller Ströme, die im Normalfall Null ist, und im Falle eines Fehlers erfolgt eine allpolige Abschaltung des Verbrauchers, d.h. des Hausgeräts.

Zwischen Verbraucher und Fehlerstromschutzschaltung kann aber keine direkte Kommunikation aufgebaut werden, damit beispielsweise signalisiert werden kann, dass das Steuergerät der Fehlerstromschutzschaltung einen internen Fehler oder desgleichen aufweist.

Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Hausgerät bereitzustellen, das sicher betrieben werden kann und mögliche Fehler der elektrischen Funktionskomponenten erfasst und entsprechend signalisiert. Erfindungsgemäße Lösung

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Hausgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Hausgerät ist mit einem Netzkabel versehen, das einen Netzstecker zum Anschließen des Hausgeräts an eine Energieversorgung aufweist, und weiter eine Steuerungseinrichtung zur Betriebssteuerung des Hausgeräts umfasst, wobei der Netzstecker eine Schutzschaltung aufweist, wobei zwischen Steuerungseinrichtung und Schutzschaltung ein Kommunikationskanal zur Signalvermittlung aufbaubar ist. Bei der Schutzschaltung kann sich insbesondere um einen Fehlerstromschutzschalter, ebenfalls als ELCB bekannt, handeln. Ferner kann die Schutzschaltung auch als Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter oder ein Fehlerstromschutzschalter mit integriertem Leitungsschutzschalter ausgebildet sein. Der Fehlerstromschutzschalter, der auch als Fl-Schalter oder RCD (Residual Current protective Device) bekannt ist, überwacht das Netz auf eine Differenzstromstärke und trennt gegebenenfalls allpolig den Fehlerstromkreis ab. Mittels des Kommunikationskanals zwischen Schutzschaltung und Steuerungseinrichtung des Hausgeräts kann eine gegenseitige Signalisierung bereitgestellt werden, um somit Fehlfunktionen aller Art zu erfassen. So kann insbesondere die Schutzschaltung einen internen Fehler (der Schutzschaltung) zu der Steuerungseinrichtung des Hausgeräts signalisieren, um somit eine Inbetriebnahme des Hausgeräts mit fehlerhafter Schutzschaltung zu vermeiden. Im Stand der Technik war bisher die Inbetriebnahme mit defekter Schutzschaltung möglich, welches zu einem unsicheren und gefährlichen Betrieb für einen möglichen Benutzer des Hausgeräts geführt hat. Folglich können insbesondere Klasse I Hausgeräte für den Haushalt betriebssicherer hergestellt werden. Die Klasse I Geräteklasse umfasst unter anderem Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen, Kühlgeräte, Dunstabzugshauben etc. Somit können alle diese beispielhaft aufgeführten Gerätearten mittels der vorliegenden Erfindung sicherer für einen Benutzer hergestellt und bereitgestellt werden.

Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung

Bevorzugt weist die Steuerungseinrichtung eine erste Kommunikationsschnittstelle für den Kom m u n i kationskanal auf, d ie ei ngeri chtet ist el ektrische Sig nal e zwischen Steuerungseinrichtung und Schutzschaltung zu vermitteln. B e i d e r Kommunikationsschnittstelle kann es sich um eine Software oder eine Hardwareschnittstelle handeln, die es der Steuerungseinrichtung erlaubt, mögliche Kontrollsignale an die Schutzschaltung zu versenden. Die Schnittstelle weist ein geeignetes Protokoll auf, das die Signalisierung steuert. Entsprechend weist die Schutzschaltung ein Steuergerät mit einer zweiten Kommunikationsschnittstelle auf, um geeignete Signale zwischen Schutzschaltung und Steuerungseinrichtung zu vermitteln. Somit kann eine effektive Datenkommunikation mittels eines geeigneten Protokolls zwischen Schutzschaltung und Steuerungseinrichtung des Hausgeräts gewährleistet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Netzkabel eine Zusatzleitung auf, über welche der Kommunikationskanal zwischen Steuerungseinrichtung des Hausgeräts und Schutzschaltung aufbaubar ist. In vorteilhafter Weise ist die Zusatzleitung eingerichtet, um ein dediziertes Signal vom Steuergerät der Schutzschaltung zur Steuerungseinrichtung des Hausgeräts zu vermitteln. Bei dem Signal kann es sich um ein Fehlersignal in Form eines einzelnen Pulses handeln, das eine Fehlfunktion der Schutzschaltung signalisiert. Infolgedessen kann die Steuerungseinrichtung des Hausgeräts beispielsweise eine Abschaltung bewirken oder alternativ die Fehlfunktion einem Benutzer signalisieren.

Es ist bevorzugt dass der Kommunikationskanal mittels mindestens einer Versorgungsleitung eines mehrpoligen Netzkabels des Hausgeräts bereitstellbar ist. Somit kann insbesondere der Nullleiter des Netzkabels für die Kommunikation zwischen Steuerungsgerät der Schutzschaltung und Steuerungseinrichtung des Hausgeräts eingesetzt werden. Insbesondere kann auch der Erdleiter bzw. der Schutzleiter zur Kommunikation eingesetzt werden.

Denkbar ist auch die Implementierung einer„Powerline"-Datenkommunikation zwischen den Teilnehmern oder sogar eine Funkverbindung zur Kommunikation.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Schutzschaltung eingerichtet, um eine Fehlfunktion des Hausgeräts zu erfassen. Somit kann beispielsweise ein Leckstrom über die Erdleitung erfasst und signalisiert werden. Die Fehlfunktion wird bevorzugt mittels eines Fehlersignals aufgezeigt, welches z.B. zu einer Notabschaltung des Hausgeräts führen kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Schutzschaltung eine interne Spannungsversorgung, beispielsweise einen Akkumulator, auf. Folglich ist die Schutzschaltung auch im Falle eines Stromausfalls funktionsbereit. Erfindungsgemäß bevorzugt weist das Hausgerät eine Anzeige und/oder eine akustische Anzeigevorrichtung auf, die eingerichtet sind, eine Fehlfunktion der Schutzschaltung zu signalisieren. Falls das Steuergerät der Schutzschaltung ein Fehlersignal für die Steuerungseinrichtung des Hausgeräts abgibt, kann folglich mittels der Anzeigen einem Benutzer der Fehlerfall angezeigt werden. Infolgedessen kann eine Reparatur oder eine Geräteaustausch durchgeführt werden. Weiter kann im Fehlerfall einem Benutzer signalisiert werden, dass er alle am Netz angeschlossenen Geräte vom Netz trennen soll. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Hausinstallation einen Stromfehler aufweist und Erdleitungen oder Nullleiter plötzlich mit Strom beaufschlagt sind, welches beispielsweise Gehäuseteile der angeschlossenen Verbraucher unter Spannung setzten würde. Somit können Verletzungen oder Brände vorgebeugt werden.

Die Schutzschaltung kann ferner ausgebildet sein um den Erdleiter bzw. Schutzleiter im Fehlerfall aufzutrennen. Dies kann ebenfalls zu einem sicheren Betrieb führen, da mögliche Fehlerströme über die Erdleitung nicht zurück in die Hausanlage gespeist werden würden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.

Fig. 1 ein als Warmwasserbereiter ausgebildetes Hausgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Gerätesteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ausführliche Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels

Bei der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

In der Beschreibung wird die vorliegende Erfindung anhand eines als Warmwasserbereiter ausgebildetes Hausgerät beschrieben, jedoch ist diese Beschreibung lediglich als eine mögliche Ausführungsform zu verstehen. Die vorliegende Erfindung ist auf alle mögliche Typen von Hausgeräten anwendbar. So kann das erfindungsgemäße Hausgerät als: Geschirrspülmaschine, Dunstabzugshaube, Herd, Backofen, Waschmaschine oder auch handgeführtes Kleingerät ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft hat sich die Implementierung der Erfindung für Klasse I Geräte für den Haushalt im Allgemeinen herausgestellt.

Fig. 1 zeigt einen Warmwasserbereiter 1 ausgebildet als Warmwasserspeicher gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Warmwasserspeicher 1 weist beispielsweise eine Zylinderform auf, in welcher das zu erwärmende Wasser in einem Gehäuse 10 eingeschlossen ist. Das Gehäuse 10 kann beispielsweise aus metallischem Material bestehen aber andere Materialien sind ebenfalls möglich. Das Gehäuse 10 kann beispielsweise von einer Isolationsschicht umgeben werden, welches zu einer verbesserten Speicherung des bereits erwärmten Wassers führen kann. Gemäß dieser Ausführungsform stellt der Warmwasserspeicher eine horizontale Montage dar, jedoch andere Formen der Montage an einer Wand sind auch möglich, z.B. vertikal.

Der Warmwasserspeicher 1 weist einen Zulauf und einen Ablauf (beide nicht gezeigt) auf, aus welchem das erwärmte Wasser entnommen werden kann. Der Zulauf wird an einem Wassernetz angeschlossen, so dass der Warmwasserspeicher 1 Frischwasser zur Erwärmung und Speicherung erhalten kann. Innerhalb des Warmwasserspeichers ist eine Heizeinrichtung 20 angeordnet, welche wiederum mit Netzspannung mittels eines Netzkabels 2 gespeist werden kann. Die Heizeinrichtung 20 kann verschiedene Ausgestaltungen aufweisen. In der Fig. 1 ist die Heizeinrichtung 20 schematisch dargestellt. Der Warmwasserspeicher 1 wird im Betrieb mit Frischwasser befüllt, welches anschließend mit Hilfe der Heizeinrichtung 20 erwärmt bzw. erhitzt wird.

Der Netzstecker 3 weist einen Fl-Schutzschalter (ELCB) 5 auf, der mögliche Leckströme über die Erdleitung der Hausanlage erfassen kann. Falls der Schutzschalter 5 eine Fehlfunktion aufweist wird erfindungsgemäß ein Fehlersignal generiert, welches über den Kommunikationskanal 6 an eine Steuerungseinrichtung 4 des Warmwasserbereiters 1 vermittelt wird. Die Steuerungseinrichtung 4 kann den Fehlerfall signalisieren oder sogar die Abschaltung des Warmwassergeräts bewirken. Die Kommunikation zwischen Steuergerät 9 des Schutzschalters 5 kann gemäß der vorliegenden Erfindung über eine dedizierte Signalleitung 6.1 am Netzkabel 2 ausgeführt werden, aber auch eine Kom muni kation über den N ull leiter PE mit H ilfe eines geeigneten Protokolls ist implementierbar.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der Steuerungselektronik des erfindungsgemäßen Warmwasserbereiters als eine erste mögliche Ausführungsform.

Die dargestellte Steuerelektronik könnte auch die Steuerung eines Kühlgeräts, einer Waschmaschine, einer Geschirrspülmaschine oder desgleichen darstellen. Die Beschreibung der Steuerung eines Warmwasserbereites stellt lediglich eine erste mögliche nichteinschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der Warmwasserbereiter weist ein Hauptmodul 21 auf, welches die Leistungselektronik umfasst. Das Netzkabel 2 versorgt die Leistungselektronik des Hauptmoduls 21 des Warmwasserbereiters mit elektrischer Energie. An dem Hauptmodul 21 ist die Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters angeschlossen, so dass das Frischwasser auf den gewünschten Wert erhitzt werden kann.

Das Netzkabel 2 ist hier als dreiadriges Kabel mit vier Versorgungsleitungen 10 implementiert. Der Netzstecker 3 weist einen Schutzschalter 5 mit einem Steuergerät 9 auf. Die Signalkommunikation zwischen Steuergerät 9 und Steuerungseinrichtung des Warmwasserspeichers geschieht in dieser Ausführungsform über eine Versorgungsleitung 10 des Netzkabels, nämlich über den Nullleiter. Bei einem Fehler des Schutzschalters 5 kann die Steuerungseinrichtung 4 ein Fehlersignal über z.B. den Nullleiter empfangen und entsprechend auswerten. Folglich kann über die Anzeige 1 1 der Fehler angezeigt werden, oder über den Lautsprecher 12 am Warmwasserbereiter die Fehlfunktion mittels eines Alarms dem Benutzer vermittelt werden.

Das erfindungsgemäße Hausgerät gewährleistet einen sicheren Betrieb, der auch Fehlfunktionen des Schutzschalters im Netzstecker des Netzkabels erkennt und entsprechend verarbeitet. Folglich können insbesondere Klasse I Hausgeräte für den Haushalt betriebssicherer hergestellt werden. Die Klasse I Geräteklasse umfasst unter anderem Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen, Kühlgeräte, Dunstabzugshauben, Herde, Backöfen etc. Somit können alle diese beispielhaft aufgeführten Gerätearten mittels der vorliegenden Erfi ndung sicherer für einen Benutzer hergestel lt und bereitgestellt werden.