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CN101896111B - 用于检测载水家用电器的与负载有关的热容量变化的方法 - Google Patents

用于检测载水家用电器的与负载有关的热容量变化的方法 Download PDF

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CN101896111B CN200880120222XA CN200880120222A CN101896111B CN 101896111 B CN101896111 B CN 101896111B CN 200880120222X A CN200880120222X A CN 200880120222XA CN 200880120222 A CN200880120222 A CN 200880120222A CN 101896111 B CN101896111 B CN 101896111B
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Abstract

本发明涉及用于检测载水家用电器的、尤其洗碗机的与负载有关的热容量变化的方法。根据本发明的方法其特征在于在待清洁的物品冷却过程中检测温度梯度。

Description

用于检测载水家用电器的与负载有关的热容量变化的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的方法。
背景技术
在诸如洗碗机的载水家用电器内，所述电器的热学特性随着清洗物品的含量以及类型而改变，也就是说，所装载的物品导致了热容量的变化，例如由此，冷却或干燥过程的持续时间被延长或缩短。
专利公开文献WO 2004/047608A1公开了一种用于检测洗碗机的清洗舱室(容器)内的物品的含量的方法。循环泵的电机运行参数以及洗碗机内的所谓的热学梯度(heating gradient)至少在预清洗阶段以及在加热阶段内被记录。所获得的实际值与所存储的设定值对比，并且清洗舱室内的物品的量由此被推断出。清洗程序然后被调整以适应所确定的物品的量。该方法需要高程度的开和闭环控制复杂性，这是因为大量的曲线或测量数据说明必须在一程序控制单元内被存储，并且与用于设定/实际比较的所获取的值进行比较。附加地，洗碗机的加热功率取决于各个地区可用的供电电压，因此，各个地区可用的供电电压中的差异可以歪曲测量结果。
发明内容
本发明的目的因此在于提供一种改进的方法。
本发明的目的通过用于检测载水家用电器、尤其洗碗机的与负载有关的热容量变化的方法实现，以优化干燥过程。
根据本发明设置成，获取清洗物品冷却过程中的温度趋势/温度变化曲线。例如，在主洗净循环的过程中，与清洗物品温度平衡的冷却的洗液的温度被测量。因为较大的负载比较小的负载降温更加缓慢，所以洗液的所获取的温度趋势可以被用于作为负载的测量结果。该温度趋势可以经由温度传感器以技术上简单的方式被获取，这是因为传感器可以没有很大技术复杂性地设置在循环路径上。可选地或附加地，在冷凝表面上、例如在门的内侧上或者在用作为临时存储水和/或洗液的容器的水箱的外侧上可以获取温度趋势。有利地，在用于确定温度趋势的改型例中，在电器的两个不同的部位处获取成对的温度值。第一值可以在清洗物品上游的区域内被确定，并且第二值可以在清洗物品下游的区域内被确定。因此，例如洗液的温差可以通过与清洗物品接触之前和之后的值被确定。由于清洗物品所造成的热容量的变化可以通过温差的变化被确定。类似地，温度趋势与热容量之间的相关也可以用于测量冷凝表面上的温度。
在本发明的另一实施例中，设置成温度趋势在洗液与清水混合之后被获取，也就是说，由于负载所造成的热容量的变化以量热的方式(calorimetrically)通过以下措施被确定，即测量洗液发生变化或至少部分变化的情况中两个温度值中的一个的混合温度。这可以例如在洗净循环或中间清洗循环的过程中完成。在利用温水的第一洗净循环结束时，温水可以整体地或部分地被泵出，并且冷的清水供应至清洗容器。清水通过与温的清洗物品接触被加热，并且可以通过与洗净循环中残留的温水混合被加热。与供应清水之前的清洗物品的温度无关地，热容量可以借助于量热计算从所供应的清水的温度和量、可以从由洗净循环剩余的清水的量和温度以及混合温度被确定。该数据还可以以技术上简单的方式被得到——在某些情况中，利用已经存在的装置，也就是说技术上复杂度较低地完成。
这种处理过程并不是方便的。在本发明的有利实施例中，表明清洗物品本身的温度的温度时间关系和/或表明冷凝表面的温度的温度时间关系被获取。清洗物品的或冷凝表面的温度时间关系将被理解为意味着温度趋势。作为干燥过程一部分的冷却的过程中清洗容器内的水分在冷凝表面上形成。特别地，确定冷凝表面上的温度提供了简单的以及与洗液和循环泵或其性能数据独立的获取可能性。本发明因此利用了这样的认识，即清洗物品温度的趋势、即该温度在特定时间段内的变化与清洗物品的热容量和温度直接相关。这提供了技术上简单的计算方法，以便间接地确定或者在精密的极限内估计很难完成的检测热容量的大小。
在上述实施例中，表明冷却或混合过程中温度时间关系的拟合函数可以与冷却或混合过程中的时间关系匹配，所述拟合函数具有作为拟合参数的清洗物品的热容量。在这种情况中，清洗物品的热容量还可以以简单的方式被确定作为负载的测量结果。
除了测量降温阶段过程中的温度趋势和/或混合温度以外，优选还可以设置成获取洗液加热阶段过程中的温度趋势、尤其再循环的洗液的温度趋势，从而通过将这些测量结果结合而增加精度。
本发明还涉及家用载水电器、尤其洗碗机，至少包括用于检测与负载有关的储热能力的装置。根据本发明，载水家用电器包括用于测量清洗物品冷却过程中的温度趋势的装置。当前的负载自动地、即没有操作者输入地被确定，因而明显地简化的洗碗机的操作。
根据本发明，负载可以间接地通过确定清洗物品的热容量被检测。为了确定热容量，洗碗机可以包括用于获取表明清洗物品的温度的温度传感器以及用于评价所获取的温度和/或其时间关系的装置。温度传感器可以安置在清洗舱室或循环路径内，并与洗净循环过程中循环的水接触，所述水反过来以换热的方式与清洗物品接触。因此，该温度传感器必须以其可以至少间接地获取清洗物品温度的方式被设置。还可以设置与评价装置相连的第二温度传感器，其用于测量新供应的、仍未加热的清水的温度。在结合有蓄热器的洗碗机的情况中，第二温度传感器可以与蓄热器换热接触。第二温度传感器和评价装置可以使得负载的热容量根据如上所述的方法被确定。
洗碗机可以包括控制单元，其中该控制单元被设置成处理温度传感器的数据，也就是说，完成如上所述的方法或者方法的一部分以及它们的改型。
附图说明
本发明的原理现在将利用实施例并参照附图更详细地说明，其中：
图1示出了洗碗机的容器内的温度趋势；
图2示出了针对不同负载的这种温度趋势；
图3示出了第一洗碗机的示意性剖视图；并且
图4示出了另一洗碗机的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了利用余热干燥的洗碗机内的已知的循环(操作)。这些循环包括预清洗2、加热阶段4、洗净循环6、中间清洗循环、冲洗10、以及干燥循环12，它们组成了操作的次序。在预清洗2中，冷的清水(大约3.4至3.9升)通过循环泵20被供应并被循环经过清洗容器14(见图3和4)大约15分钟的预定时间。液压回路内的加热器56(见图3和4)在大约13至14分钟内将预清洗2的清水加热至大约51℃的初始洗净温度。该加热器也加热位于容器14内的物品28。在随后的洗净循环6中，设有洗涤剂的被加热了的洗液被循环，因而基本上洗净了清洗物品28。
在洗净循环6与中间清洗循环8之间，洗液从容器14被泵出，并且清洁的、冷的清水被供应。在中间清洗循环8的过程中，清水被循环了大约5分钟的时间段，在这样做时，清水主要由于与自洗净循环6的仍温的清洗物品28的接触或传热并有可能由于换热器38(图4)而加热。为了从中间清洗循环8改变至随后的冲洗10，中间清洗水从容器14被泵出并且冷的清水被重新供应。
在利用余热干燥的传统的洗碗机内，所供应的冷的清水在冲洗循环10内被循环了例如大约15分钟的预定的固定时间，在此期间，所述冷的清水利用预定的固定加热功率被加热至针对最终干燥周期12的初始温度T0，例如被加热至65℃。
图2示出了特征温度的相对于时间的趋势、即冲洗10和干燥寻循环12的过程中针对不同的负载的容器内的温度时间关徐。图2中的中间的曲线示出了针对限定的标准负载B标准的容器内的温度趋势。图2中的上和下曲线分别示出了针对(与标准负载B标准相比)较高的负载B+：＝B标准+ΔB以及较低的负载B-：＝B标准-ΔB的容器内的温度趋势。由于热能的供应，所以容器14内的温度以及还有清洗物品28的温度基本上在冲洗10的过程中与时间t成比例地增加。图2中示出的较差的成比例的温度上升是由于经由容器14以及装载门16的壁等所造成的热传递损失。
对于标准负载B标准而言，冲洗10内的加热阶段过程中的温度被调整至根据图2的中间曲线的初始温度T0，标准。在此之后紧接着出现了余热干燥循环12，即清洗物品上的水膜的完全的蒸发。如果较高的或较低的负载被检测到，则针对余热干燥而言需要相应较大的或较小的热能输入。因此，加热阶段过程中的温度被设定为针对余热余热干燥周期12的较高的或较低的初始温度T0+ΔT或T0-ΔT。
随着取消冲洗10过程中供至所循环的洗液的加热功率，干燥循环12开始。容器内的温度基本上遵循着指数衰减函数，由此，在清洗物品28上出现的水膜蒸发并在一冷凝表面上冷凝。在时间t12，作为一特定特征达到了温度T12，该温度仅仅不明显地发生变化并且标志着基本上渐进状态的达到。清洗物品12上的水膜然后被完全地蒸发，并且干燥过程12可以被终止。因为时间t12的达到取决于负载，所以负载的检测对于能量输入以及时间趋势来控制干燥过程而言是特别重要的。
根据本发明，洗净循环6的降温阶段过程中的容器内的实际温度T1的时间关系T1(t)、即相对于时间t的温度趋势被获得。由此获得了负载的热容量，作为实际负载B实际的测量结果。降温阶段过程中的温度的时间关系T1(t)基本上遵循着时间t的指数函数
Figure GPA00001157409300051
其中，C总＝C(B实际)+C(水)是总热容量，其被理解为当前的负载B实际的热容量C(B实际)与所循环的水的热容量C(水)之和；t0是降温阶段开始时的时间。所循环的洗液的热容量C(水)取决于在容器充满清水时所测量的水的容许的量。总热容量C总通过将针对降温曲线T1(t)的拟合函数与作为拟合参数的C总匹配而被确定。最终，由于当前的负载B实际所造成的热容量C(B实际)的变化通过将所测量的热容量C(水)从由降温曲线T1(t)所得到的热量C总减去而得到。
根据用于确定由负载所造成的热容量的改变的本发明的可选实施例，在中间清洗循环8中获得的混合温度被测量。为此目的，一函数通过拟合被匹配至在中间清洗循环8中所测量的温度的时间关系而被匹配，并且在中间清洗循环8的开始所供应冷的清水之后与自洗净循环6仍是温的清洗物品28的温度平衡所导致的混合温度利用针对量热温度混合的已知的数学公式或模型被确定为中间循环8中温度-时间关系的渐进逼近。
如图3所示的洗碗机包括容器14，在该容器内，清洗物品28安置在一碗碟架30内；连接至所述容器14的装载门16；可枢转地安置在容器14内的旋转水喷洒臂24；在容器14的底壁19下方安置的用于循环洗液的循环泵20；将循环泵20连接至喷洒臂24的输送装置22a；位于容器14的底壁19内的与循环泵20的抽吸侧相连的排放装置22b；位于输送装置22a上的用于加热所循环的水的加热器56；第一温度传感器32和第二温度传感器34；用于控制洗碗机的循环以及装置的并用于读取和评价温度传感器32、34的测量信号的控制单元58；用于供应清水的供应管48；用于排除用过了的洗液的排放管52；以及位于输送装置22a上的具有连至控制单元58的控制线56s的加热装置56。
第一温度传感器32在循环泵20上设置，并用于获取循环路径中的水或洗液的温度T1。然而，该第一温度传感器还可以设置在循环路径中的其它位置，例如设置在输送装置22a中、设置在排放装置22b中、或者设置在容器14的底壁内靠近排放装置22b的开口的凹部中。第二温度传感器34与内壁接触地、即与装载门16的朝向容器的壁接触地设置，并且第二温度传感器被用于测量表明容器14内的冷表面的温度的基准温度T2。该第二温度传感器例如还可以安置在装载门16(sic)的控制面板18内。
循环泵20内的温度传感器32获取洗液的随着时间的温度趋势，并且将数据传输给控制装置58。一方面，洗液的温度通过来自家用供应管线的清水的出口温度被确定。因为清水在其被进一步泵送之前首先通入到循环泵20内，所以传感器32可以获取清水的温度。随后供应至清水的加热能量同样知道。经由管线22a以及容器14的壁的能量损失是基本上恒定的或至少仅仅相对稍微有所变化。控制装置58因此可以确定洗液的进入容器14时其与清洗物品28接触之前的温度。
同样影响洗液温度的是清洗物品28的温度，其中洗液在所述清洗物品上可以被加热或冷却。在洗液例如在加热阶段4(参看图1)的过程中被反复地循环时，在每次从容器14排放之后，洗液达到比其在输送管22a内更低的温度，这是因为洗液在清洗物品28上被冷却。控制装置58可以通过流入与流出容器14的洗液之间的所获取的温差并通过所述温差随着时间的变化而判断容器14的负载程度。对于较小量的清洗物品28而言，较低的热容积出现在容器14内，这意味着洗液冷却得较少。清洗物品28因此更加迅速地升温，因而使得加热阶段4缩短或者使得加热器56的功率降低。相反地，对于较大的负载而言，必须延长加热阶段4或者增加加热功率。
可选地或独立地，也就是说为了改进用于确定负载的控制单元58的数据设定，第二温度传感器34可以在装载门16内或上设置。装载门16在预热干燥循环12中构成了相对冷的冷凝表面。在之前的冲洗10中被加热的清洗物品28使得附着至其的水分蒸发，该水分在作为冷的冷凝表面的装载门16上冷凝。冷凝表面的温度趋势也表明了容器14的负载的程度，这是因为较大量的清洗物品28可以在其表面上结合相应较大量的水分。随后的冷凝与较小的负载相比将更多的热量输送至装载门16的冷凝表面。
如图4所示的洗碗机的第二实施例与如图3所示的第一实施例不同之处在于，其具有用作为蓄热器的储水器38。第一和第二实施例的相同的元件由相同的附图标记表示。
如图4所示的洗碗机包括设有可控制的阀50的供应管48，以便将换热器38充满清水；连接管40，其位于换热器38与循环泵20之间；以及在储水器38内设置的用于记录储水器38内的水的温度T3的第三温度传感器36。连接管40通过可控制的连接阀42被打开和关闭。阀42可以经由连至控制单元58的线路42s被控制。如果阀42关闭并且阀50打开，则储水器38充满冷的清水。如果阀设置被颠倒的话，则储水器可以从循环路径充满水，该水如果必要的话可以被加热。
储水器38设置成容器的形式，其中该容器与容器14的侧壁平行地并抵靠着所述侧壁地设置。第三温度传感器36与储水器38的朝向容器14的壁接触地设置。为了改进热干燥效果，储水器38在干燥循环12的过程中充满冷的清水，这意味着容器14的朝向储水器38的侧壁成为了冷却的冷凝表面。一方面，因此，温度传感器36实现了与前述实施例中的传感器34相同的功能。然而，因为该传感器可以仅仅位于循环泵20的清水流内，所以该传感器可以比温度传感器32更加精确地获取清水的出口温度。因此，该传感器提供了更好的数据结果，以便由控制单元58确定负载。
附图标记列表
2    预清洗
4    加热阶段/加热
6    洗净循环/洗净
8    中间清洗循环/中间清洗
10   冲洗
12   干燥循环/干燥
14   容器
16   装载门
18   控制面板
19   基板
20   循环泵
20s  用于循环泵的控制线
20a  输送装置
20b  排放装置
24   旋转喷洒臂
28   清洗物品
30   碗碟架
32   第一温度传感器(循环路径)
34   第二温度传感器冷凝表面(例如，装载门)
36   第三温度传感器(换热器)
38   换热器
40     连接管
42     连接阀
42s    用于连接阀的控制线
44     供应装置
48     供应管
52     排放管
56     加热器
56s    用于加热器的控制线
58     控制单元

Claims (13)

1.一种用于检测载水家用电器的与负载相关的热容量变化的方法，从而使得干燥过程优化，其特征在于，测量清洗物品的冷却过程中的温度趋势。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，洗液的温度趋势被获取。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，循环路径内的洗液的温度趋势被获取。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，冷凝表面(16)上的温度趋势被获取。
5.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，储水器(38)处的温度趋势被获取。
6.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，洗液与清水混合之后的温度趋势被获取。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，洗液与清水混合之后的温度趋势通过以下措施被获取，通过测量循环路径内的洗液的温度趋势或通过测量冷凝表面上的温度趋势或者通过测量储水器(38)处的温度趋势。
8.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述温度趋势在预定的时间段内被获取。
9.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述温度趋势的获取以预定的时间间隔进行。
10.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述温度趋势的获取被连续进行或以预定的周期离散地进行。
11.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，洗液加热阶段过程中的温度趋势被获取。
12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，洗液与清水混合之后的温度趋势通过以下措施被获取，通过测量循环路径内的洗液的温度趋势和通过测量冷凝表面上的温度趋势。
13.一种载水家用电器，至少包括用于检测与负载相关的存储热能的容量的装置，其特征在于，还包括用于测量清洗物品冷却的过程中的温度趋势的装置(32、34、36)。
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