CN101321999B - 具有水过滤器的家用设备 - Google Patents

Abstract

家用设备具有水管(2、3)、和用于计算代表水过滤器(1)的耗损程度的值的监测单元(9、10)，在水管(2、3)中设有可更换的水过滤器(1)和阀(17)，在每种情况下，监测单元在阀(17)打开后的第一延迟(t)时使代表值以给定步幅(n)累加、以及在阀(17)打开过程中以比延迟(t)长的时间间隔(2t)使代表值以给定步幅(n)累加。

Description

具有水过滤器的家用设备

技术领域

本发明涉及一种家用设备，尤其涉及一种在供水管中具有可更换的水过滤器的制冷器。

背景技术

在许多国家，在供水中添加氯以防止污染，或者由于其他原因用户会发现供水具有不佳的味道。在这些国家，所提供的用以制造饮料冰块或以其他方式供人们直接消耗的水大都例如借助于活性炭过滤器进行过滤，以去除氯或通常去除不希望的味道或气味的载体物质。称作吸附过滤器的这些类型的过滤器的使用寿命有限；如果超出使用寿命，则不再可保证除去不希望的物质，而且过滤器不仅不能捕获细菌，其自身还会成为细菌的滋生地。因此，为了便利和消费者健康，监测过滤器的耗损程度并确保必要时更换过滤器是重要的。

例如从US6355177B2和US6375834B1获知过滤器连接在内置制冰机或冷水分配点的上游的制冷器。这些公知装置中，也要监测过滤器的耗损程度。

US6355177B2提出，基于设置在向制冰机和分配器提供供应的水管中的阀的已知流量，记录该阀保持打开的累计时间。该累计时间乘以阀的流量，以获得过滤器的累计通过量，将该通过量与额定通过量相比，以估计过滤器是否已耗损掉。该过程需要精确测量时间并需多次相乘，以评估过滤器的耗损程度。

在从US6613236B1获知的制冷器中，处理器执行无限循环，在该循环中，定期检查供水管中的供应阀是否打开。如果阀是打开的，则水计数器被累加上与阀在无限循环的两次循环之间的水通过量对应的值。该系统还首先假定打开阀的流量基本恒定，而且程序一次循环的持续时间必须基本恒定。因此，执行程序的微处理器必须一直执行该操作，或至少相对于其他待执行的程序具有高的优先级，以保证两次循环之间的时间保持相同。这样，过滤器的监测对微处理器的处理能力是很大的负担。

尽管可设想通过降低检查阀是否打开的频率减轻微处理器的负担，但这又对检测准确性有不利的影响，一方面由于两次检测之间的间隔变长使所述短的持续时间变长而存在未检测到阀打开的危险，另一方面，是因为如果确定阀打开则水计数器每次必须累加的值必须随两次检测之间的间隔的变长而被选择为总是较大些。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有可更换的水过滤器的家用设备，其中，使监测装置部分以低的处理成本即可精确检测出通过过滤器的累计水通过量。

所述目的通过这样一种家用设备实现，所述家用设备具有水管、设置在水管中的可更换的水过滤器和第一阀、以及用于计算代表水过滤器的耗损程度的值的监测单元，其中，监测单元在第一阀打开后的第一延迟时使代表值以第一预定步幅累加、以及在该阀打开过程中以大于延迟的间隔使代表值以第一预定步幅累加。

由于监测单元不必一直检测阀是否打开，只有当阀确实打开时才占用其处理能力，以需监测水过滤器的耗损程度。在与家用设备整个工作时间相比较短暂的该时间中，不再存在监测水通过量需占用较大比重或甚至全部的监测单元处理能力的问题。

如果在阀打开时代表值立即被以第一给定步幅变化，这对应于在阀刚打开时就使代表值所代表的水量立即增大，而不管该水量此后是否实际流经过滤器。以此方式获得的代表值固有性地太大。另一方面，如果阀打开直至代表值的第一次累加之间的逝去时间与两次相继累加之间的逝去时间相同，则所检测的累计水通过量的值将固有性地太低。如果代表值在阀打开后的第一次累加相对于打开时刻是以比随后各次累加之间的时间差小的延迟执行的，则可避免这些系统误差。

如果假定阀的每次打开所分配的水量在统计上是均匀分布的，若将延迟选定为该时间间隔的一半，则不存在系统误差。然而，实际上通常并不是这种均匀分布；如果家用设备例如是制冷器且水管向该制冷器的冷却饮用水的分配器实现供应，则分配的水量通常与在分配器下方放置的容器的容量大致对应。因此，有必要选择不与时间间隔的一半准确对应、而是可具有时间间隔的四分之一至四分之三之间的值的延迟，且准确值一方面取决于所使用的容器尺寸，也取决于代表值的累加值所代表的水量。

为使容器尺寸对系统测量误差的影响小些，步幅所代表的水量应小于用于分配的典型容器的容积。优选地，步幅与不超过0.2L的水体积相对应。另一方面，如果步幅所代表的水量被选择成小于典型容器尺寸的约四分之一或五分之一，则可实现的测量精度的提高较小，从而该步幅将优选根据至少0.02L的水量选择。

经由第二阀供应的制冰机也可连接到水管。

为了控制充注制冰机的水量，第二阀优选配有定时器，以在阀打开预定时长后关闭第二阀。

可选地，制冰机也可以设有料位计，第二阀被构造成在料位计显示出制冰机达到给定料位时关闭。

对于带有制冰机的这种类型的家用设备，监测单元在第二阀的每次打开时使代表值优选以与第一步幅可不相同的第二给定步幅累加，在这种情况下，相对第二阀的打开时间，累加在何时发生并不非常重要。

为实现通过两个阀的水通过量的统一估算，第一阀的流量、时间间隔和第二给定步幅的乘积应等于制冰机的充注量和第一给定步幅的乘积。

附图说明

通过以下参考附图对示例性实施例所作的描述，本发明的其他特征和优点显而易见，附图包括：

图1是水分配器和制冰机的组合结构的示意图；

图2是水分配器处分配的水量或指定阀的打开时间相对于计数器两次累加之间的时间间隔的频数分布；以及

图3是在时间间隔增大的情况下的与图2相似的曲线图。

具体实施方式

图1是内置到包括水分配器和制冰机的制冷器中的结构的示意图。可更换的水过滤器1装设在制冷器的底部区域。过滤器1的输入连接件经由管2连接到家用供水管。管3从水过滤器1的输出连接件通向制冰机15的冰盘4。管3中设有控制水向制冰机15的流入的阀5。

冰盘4成圆柱段形状，其纵向轴线垂直于图1的图面延伸，且被与纵向轴线成直角定向的分隔壁分隔成多个隔间。该冰盘4能够借助于电机6绕纵向轴线转动。图中实线所示的冰盘4位置为冷冻位置，在该位置，分隔壁伸出到冰盘的隔间中的水位之上，以便可获得分离的冰块。所述冰盘还可暂时地处于略微倾斜的调节位置，在该位置，注入的水在分隔壁的一部分宽度上可溢过分隔壁，从而可调节隔间之间的水位。在如图中虚线轮廓所示的倾斜较大的位置，制成的冰块可被安装在冰盘4上方的拨爪14从冰盘4逐出而掉入到下面的容器7中，并按照使用者需要可从该容器取出冰块。

光帘8或相似类型的料位传感器设置在存放容器7上，用以向控制电路9发送存放容器7的料位不足的信号。当发生这种情况时，该控制电路9向单稳态触发器10和加法器23发送脉冲。该触发器10此后发送固定持续时间的脉冲传送至阀5。当脉冲到达时，阀5打开，水流过过滤器1和管3进入冰盘4。触发器10的输出脉冲的持续时间的大小根据阀5的额定流量确定，以便供应足够水量来充注冰盘4的隔间。

在充注完冰盘4之后，控制电路9初始时在短时间内旋转冰盘4达到调节位置，然后再回到所示位置。在控制电路9中预设的足以使冰盘4中的水冻结的时间内，该冰盘4一直保持在该位置处。随后制成的冰块被逐出，当光帘8再次发出料位不足的信号时，重复该过程。

在管3中，分支16形成在水过滤器1和制冰机的阀5之间，所述分支经由第一阀17向分配器19实施供应。阀17以公知的方式由杠杆18控制，所述杠杆通过设置在分配器19处的杯子等被致动。通过打开阀17，振荡器20被使得产生发送方波信号的动作，所述方波信号的低和高信号电平以相同时间t交替。

为进行描述，假定振荡器20在被阀17使得产生动作后首先以时间t发送低电平。然而，该定义完全是任意的；如果振荡器20首先发送高信号电平，所示系统的下面描述的工作方法显然也可以等效方式实现。

在阀17打开后的时间t内的源自振荡器20的信号的上升沿触发加法器21，固定整数值n或寄存器22的当前内容加到所述加法器21的两个数据输入端。加法器21的输出端连接到寄存器22的输入端，以将寄存器内容累加n后再写回到寄存器22。

加法器21被振荡器信号的其他每个上升沿触发，使得在每种情况下假如阀17打开则寄存器在t、3t、5t等时刻被累加。

第二加法器23接收来自制冰机15的触发信号，如图中所示，该触发信号可以是还控制阀5的相同信号，但也可能是触发器10的输入信号。加法器23的输入端对应于寄存器22的内容或固定值m；加法器23的输出端又连接到寄存器22的输入端，以将寄存器内容累加m后再写回到寄存器22。

累加值之比n/m是根据阀17在时长2t内的水通过量与冰盘4的充注容积的比值选定的。如果例如冰盘的充注容积总计0.2L且m＝5，则寄存器22的内容每增加1就对应于40cm³的过滤器1的水通过量。对于阀17的流量例如假定为240cm³/分钟的情况，如果阀17打开，则寄存器22将必须以6/分钟的速度累加。即，例如可设定n＝1且t＝5秒。

寄存器22的内容是过滤器1的累计水通过量的测量值。

比较器12、13连接到寄存器22的输出端，以将其内容与两个限定值L1、L2比较。如果内容超过两个限定值中的较低值L1，比较器12发送激活制冷器的壳体处的未示出的指示器的输出信号，以便通知使用者水过滤器1的寿命将到而将需更换过滤器。如果内容值还超过较高限值L2，比较器13发出在制冷器的壳体上显示的第二信号，以便通知使用者过滤器已达寿命。

图2显示了阀17的打开时长的典型频数分布的曲线图。所示的分布曲线在约11t的时长处具有最大值，其例如对应于充注饮用杯时所用的典型体积。如果阀17在多个时间间隔2t上保持打开，对于这些时间间隔，在这些时间间隔内何时检测到阀17的打开状态以及寄存器22何时累加并不非常重要。仅在阀17关闭的时间间隔中可能产生依赖于检测时刻的误差。阀17的关闭点在阀的打开状态的最后时间间隔中的概率分布可通过将图3的分布曲线分解为与时间间隔0至2t、2t至4t、4t至6t等对应的节段、并叠加这些节段而获得。因为加上了上升和下降节段，以此方式获得的阀的关闭点在时长0至2t中的概率分布往往随时间变化很小。所选t值越小，其分布更加均匀。如果充注典型的杯需要多个2t的阀打开时长，若打开阀后在每种情况下在时刻t、3t、5t等均检测到阀的打开或关闭状态，则所产生的系统测量误差可忽略。

图3显示时长2t长于最可能的分配时间τ的情况。虚线所示的与时间间隔2t至4t对应的分布曲线C的一段移到时间间隔0到2t并标示为C’。将节段C’与0到2t时间间隔内的曲线C相加所得的分布曲线标示为S。S从0到2t的积分被标准化成1；使S从0至t’的积分恰好为1/2时所对应的时刻t’是用于检测阀17的打开状态的理想点，这可使没有系统误差地进行通过量测量。如图所示，t与t’之间差别不大。通过经验确定分布曲线C，可准确限定t’并在每种情况下均可利用最佳延迟t’准确地检查阀的打开状态；替代地，可选择延迟准确地等于t，且可接受与其关联的小系统误差。

参考图1被描述为电路的分离部分的多个元件，例如控制电路、寄存器、加法器、比较器等显然可由例如程序控制电路实现。这种程序控制电路仅在阀5或17实际打开时才是需要的，以监测通过过滤器1的水通过量；在制冷器的主要运行时间中，它可不受限制地提供给其他任务。

Claims (8)

1.一种家用设备，所述家用设备具有水管(2、3)、设置在水管(2、3)中的可更换的水过滤器(1)和第一阀(17)、以及用于基于通过水过滤器(1)的累计水通过量计算代表水过滤器(1)的耗损程度的代表值的监测单元(9、10、12、13、21、22、23)，其特征在于，在每种情况下，监测单元(9、10、12、13、21、22、23)在第一阀(17)打开后的第一延迟(t)时使代表值以第一预定步幅(n)累加、以及在第一阀(17)打开过程中以大于延迟(t)的间隔(2t)使代表值以第一预定步幅(n)累加。

2.如权利要求1所述的家用设备，其特征在于，延迟(t)介于时间间隔(2t)的四分之一与四分之三之间。

3.如权利要求1所述的家用设备，其特征在于，第一阀(17)向冷却饮用水的分配器(19)实施供应。

4.如前述任一项权利要求所述的家用设备，其特征在于，它具有经由第二阀(5)实施供应的制冰机(15)。

5.如权利要求4所述的家用设备，其特征在于，第二阀(5)配有定时器(10)，所述定时器(10)用于在第二阀(5)打开预定时长后关闭第二阀(5)。

6.如权利要求4所述的家用设备，其特征在于，所述制冰机具有料位计，且第二阀被构造成在料位计显示出制冰机达到给定料位时关闭。

7.如权利要求4所述的家用设备，其特征在于，对于第二阀(5)的每次打开，监测单元(9、10、12、13、21、22、23)使代表值以第二预定步幅(m)累加。

8.如权利要求7所述的家用设备，其特征在于，第一阀的流量、时间间隔(2t)和第二给定步幅(m)的乘积等于制冰机(15)的充注容积与第一给定步幅(n)的乘积。

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