CN107635641A - 用于电器，特别是干燥机/洗涤‑干燥机的智能过滤器结构，制造该结构的方法，以及实时检测该结构部分或全部堵塞和残留水分值以优化该电器的操作循环的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于家用电器特别是干燥/洗涤‑干燥机的用于将固体颗粒与液态或气态流体分离的智能过滤器结构包括经纬纱类型的合成单丝精密织物材料，与其整体相关的是电容式传感器，该电容式传感器适于实时测量通过织物材料的气流中的水分值，从而优化家用电器操作循环。

Description

用于电器，特别是干燥机/洗涤-干燥机的智能过滤器结构，制 造该结构的方法，以及实时检测该结构部分或全部堵塞和残 留水分值以优化该电器的操作循环的方法

发明背景

根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于家用电器特别是用于干燥机和洗涤-干燥机的智能过滤器结构。

在其第二方面，本发明涉及一种用于制造根据本发明的智能过滤器结构的方法。

在其第三方面，本发明涉及一种用于实时检测本发明的智能过滤器结构的部分或完全堵塞的方法。

在其第四方面，本发明涉及一种用于检测操作环境中的残留水分值以优化家用电器的操作或工作循环的方法。

如已知的，用于干燥机和洗涤-干燥机的过滤元件通常包括一个或更多个过滤介质，其适于分离/捕获不同粒径的固体颗粒。

上述过滤介质通常由不同的制作工艺和材料制成，从而具有不同的过滤/保持/排出/清洁能力。

在所提及的现有过滤装置的非常广泛的范围内，可以提及非织造织物、泡沫、膜、纸材料、多线织物、金属单丝或合成单丝精密织物。

过滤介质(如纸和膜材料)即使在亚微米颗粒的情况下也具有非常高的过滤效率；然而，它们具有几乎为零的保持能力和非常低的排出特性，如果将上述介质用于上述家用电器或电器中，则对能耗的影响非常大。

实际上，诸如多线织物材料的介质由于其固有的精度不够，不适合以恒定的方式提供给定的过滤效率。

另一方面，非织造/泡沫材料即使具有高的颗粒抑制能力，也不适合针对在给定的粒径范围内的颗粒提供高的和恒定的过滤效率，因为这些材料的孔的分布不能被适当地控制，并且因为它们通常具有非常高的分散性。而且，后一种过滤介质的颗粒抑制能力由三维结构提供，使得尺寸大于孔的尺寸的颗粒被捕获在其中。

此外，应该指出的是，对于所有上述的现有过滤装置来说都是如此，在过滤介质使用之后将过滤介质恢复到它们的初始状况的可能性需要去除任何堵塞的颗粒，这是非常难以执行。

此外，还要指出的是，在现有的电器或家用电器中，操作循环的结束通常由专用计时器来确定，或者作为替代方案，通过监测残留水分来确定，目前该监测是相当近似的，这是因为它基于测量布置在家用电器篮或滚筒内的湿度传感器接触到的亚麻制品的残留水分。

因此，上述的现有残留水分监测仅提供了指示性结果或测量结果，因为在家用电器的输出处，将存在不同地干燥的亚麻制品，因此具有不同的残留水分量，这取决于家用电器滚筒内的所述亚麻制品的物理几何特性以及所有其他制品的分布。

而且，对于现有的干燥机和洗涤-干燥机，通常建议在每个设备操作循环结束时适当地清洁过滤元件。

这样的方法不仅对于用户来说是不方便的，而且仅仅是保守的类型，因为过滤器可能继续以高效的方式进行几个其他的循环，而不会使家用电器的正常操作恶化。

因此，现有技术没有教导或建议用于实时检测家用电器过滤器的堵塞水平(部分或完全)以便通知用户有效地需要适当地清洁过滤器的过程或方法。

发明概述

因此，鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供这样一种用于家用电器或电器特别是干燥机和洗涤-干燥机的智能过滤器结构，其适于对于给定的粒径范围始终提供良好的过滤效率，从而防止所述颗粒通过过滤器结构，这将阻止下游的家用电器正常操作。

在上述目的的范围内，本发明的主要目的是提供这样的智能过滤器结构，其可以容易地恢复到其开始的操作状态，即可以适当地清除积聚在其上的污染物质，并且这通过家用电器用户的简单的手动操作，或者也通过自动清洁操作在合适的和必要的时间专门完成。

本发明的另一个目的是提供这样一种智能过滤器结构，其中过滤元件本身的几何特性可以以适于不仅保证给定的过滤效率而且同时保证家用电器的正常运行所需的空气流的预设值，并始终保持所述电器的原始功率效率的方式被预设。

本发明的另一个目的是提供一种用于制造本发明的过滤器结构的方法，该方法非常简单、廉价和可靠，特别是单丝经纱和纬纱类型的编织方法，而且可能容易地在所获得的纺织品结构中集成感测装置，用于实时检测通过过滤器的水分，从而优化家用电器的操作。

本发明的又一个目的是提供一种监测方法，用于实时监测过滤器结构的堵塞程度，允许用户在其堵塞达到这样一个值以致阻止家用电器正常运转时专门适当地清洁过滤器结构。

根据本发明，上述目标和目的以及其它目的在下文将变得更加明显，其通过用于上述类型的家用电器或电器的智能过滤器结构、通过用于制造所述过滤器结构的方法及用于实时检测所述过滤器结构的部分或完全堵塞的方法来实现，如所附权利要求所要求的。

附图简述

根据在附图中以指示性而非限制性例子的方式示出的当前优选实施例的以下详细公开内容，本发明的另外的特征和优势将会变得更明显，在附图中：

图1示出了智能过滤器结构的优选实施例，该智能过滤器结构由合成单丝精密织物材料构成，以纬纱和经纱结构构造，并且构造有相关的湿度电容传感器元件，其被布置在精密织物片的角落且仅覆盖该角落(图中的右上角)。

图2是图1的按比例放大的局部细节图，其示出了图1中所示的电容式湿度传感器的优选实施例，根据本发明，该电容式湿度传感器被“集成”或“嵌入”在精密织物材料内。

图3是示出本发明的包括电容式传感器元件的过滤器结构的又一个更优选的实施例的示意图。

图4A和图4B示出了在20℃和70℃的预设温度条件下智能过滤器结构的输出，其中预设的相对湿度从10％变化到95％；图4A示出了电容式传感器的输出，即其电容量随着湿度的变化而实时变化；以及图4B示出了相对电容量随着相对湿度的变化而变化的图，4A和4B的图或曲线图是通过在“内置”在精密的织物材料内的具有25mm×25mm尺寸的电容元件的过滤元件上进行测量而获得的。

图5示出了在可变的温度条件下的智能过滤器结构的另外的输出图，针对三个不同的尺寸或大小的过滤元件，即25×25mm²、50×50mm²和100×100mm²，以及预设的水分量。如图中清楚显示的，输出是恒定的，因此与温度值无关。

图6A至图6D示出了在70℃的温度和变化的湿度条件下，对于两种不同尺寸的过滤元件(即25×25mm²和50×50mm²)，在堵塞状态下的智能过滤器结构的另外的输出曲线图或图。

从这些图中可以看出，在过滤器堵塞的情况下，电容变化(粗体曲线)和相应的湿度读数与显示非堵塞过滤器的曲线有很大不同。

图7示出了根据本发明的另一主要方面的用于理解用于实时确定本发明的智能过滤器结构的部分和/或完全堵塞的方法的可能实施例的示意性框图/操作图。

优选实施例的描述

参照以上所提到的图，更具体地参照图1，根据本发明的智能过滤器结构在这里一般由附图标记1表示。

图1中的箭头A示出了通过过滤器结构1的气流的方向，而箭头B示出了内置电容式传感器2的输出，根据本发明，该内置电容式传感器2集成在过滤器织物材料T内，并被专门设计用于检测通过过滤器的气流中的水分含量，并构成本发明的核心。

在优选实施例中，织物材料T是由合成单丝制成的经纬型精密织物材料，如上所述，该织物材料由导电图案部分涂覆以提供电容式传感器元件2。

在图1中，所述导电图案或传感器2仅覆盖或涂覆过滤器织物的一部分，特别是织物材料T的角落部分或区域。

有利地，在优选实施例中，织物T是由PET材料制成的合成单丝精密织物，具有53μm的网孔，40％的自由表面和48μm的厚度，扁平电容元件优选通过使用基于银的导电油墨的丝印工艺制成，电容元件具有100mm×100mm的总尺寸，以及具有25个导电相互交叉的指(finger)，导电迹线厚度为2mm，指间距为2mm。

导电图案或传感器2在图2中以放大比例示出，并且在所公开的实施例中包括由第一和第二直的端或侧的外部导电元件(或迹线)3和4限定的实质上矩形的导电/电容图案。

如图所示，直的或直线元件3和4实质上限定电容器的板，从其中的每一个分别延伸第一多个和第二多个的所述导电的直的或直线指状元件5和6，指状元件5和6彼此相互隔开，所述第一多个指状元件5在第二多个相应的指状元件6之间可操作地相互交叉。

此外有利地，每个侧端元件3和4包括末端或端底部自由部分3'和4'，用于提供与用于处理和比较水分值的处理装置的电耦合，这将在下文以更详细的方式公开。

因此，由于在过滤器结构1中提供了所述“内置的”电容式传感器2，所述过滤器结构将适于实时检测通过其中的空气的水分值，并且因此检测过滤器本身可能的部分或完全堵塞。

此外，所述过滤器可用于确定操作环境中的残留水分值，并因此恢复有用的值以优化家用电器或电器的操作循环。

根据本发明，如上所述，织物材料T是精密的织物材料，因此被设计以对尺寸大于织物材料网孔的固体颗粒(在亚麻制品的情况下为所谓的“棉绒”)提供非常高的和选择性的过滤。

根据本发明的另一方面，过滤织物或介质T可至少包括与金属和/或塑料支撑元件(未示出)共同模制或不共同模制的第一织物层。

从上面的公开内容应明显的是，根据本发明的智能过滤器结构1不仅可以用在上述的家用电器或电器中，而且也可以用于所有应用中，其中除了过滤固体、液体或气体之外，还将有必要检测过滤器操作环境的环境湿度水平以及过滤器堵塞水平，以指示将过滤器恢复到其起始配置的实际要求，并且仅在必要时也就是过滤器过度堵塞时才需要专门这样做，从而使用户免于如在现有技术过滤器发生那样的在家用电器的每个操作循环之后清洁过滤器的繁琐工作。

根据本发明的另一方面，与塑料和/或金属支撑件共同模制或者不共同模制的合成单丝精密织物材料T也可以部分适当地由上述导电图案2涂覆，在所述精密织物材料T上以整体的方式，在任何需要的位置，和以任何合适的尺寸进行，从而如已经提及的那样提供适于实时检测工作或操作环境水分值以及过滤器的部分/完全堵塞的平面或扁平的电容元件。

所述精密织物材料T可以优选地但非排他地开始由PET、PA、PP、PPS、PEEK、PLA、PTFE、PVDF、PE、PVDC、PEN单丝而制成，其具有15至500微米的线或丝直径，每厘米单丝密度为4至260，以及单丝厚度为35μm至1mm。

此外，所述织物材料T可以优选具有5μm至1mm的网孔，更优选具有通常35μm至200μm的网孔，顶部自由表面超过30％。

此外，如果需要的话，织物材料T也可以通过适于提供特定的表面特性的任何期望的涂覆工艺(例如浸涂、等离子涂覆、喷涂、泡沫涂覆、刮刀涂覆、溶胶凝胶、喷墨涂覆)进行涂覆，所述表面特性如疏水性、抗静电性、亲水性、以及污垢释放和抗菌特性。

所述织物材料T也可以通过物理或化学沉积工艺涂覆有诸如银、铜、铝、钢、钛等的薄导电材料层。

此外，可以通过不同的施加方法将针对预期应用被适当设计的所述电容式传感器元件2施加在基底织物材料T上。

具体地，在织物表面上制作适合的金属材料层之后，为了选择性地去除金属材料并提供期望的图案，特别是使用高密度能量或功率源是可能的。

作为替代，在执行导电材料的沉积过程之前，可以通过涂覆掩模来部分地涂覆织物材料T。

在涂覆导电图案2之后，可以去除掩模，从而提供期望的导电传感器。

根据用于制造本发明的电容式传感器2的又一种方法，可以通过导电材料薄层将织物材料完全涂覆/层压，然后可以通过化学蚀刻工艺去除不需要的部分。

作为替代方案，织物材料T也可以借助于通过使用导电油墨材料的喷墨印刷方法由导电材料部分涂覆。

在本发明的优选实施例中，导电图案即电容式传感器2通过丝网印刷工艺，通过使用适合于衬底织物类型的模板并进一步使用导电丝印油墨材料来沉积。

所使用的模板应提供所需的丝网印刷精度，从而提供传感器2的预设几何形状，并因此提供给定的湿度变化能力和响应。

涂覆在织物材料上的扁平电容式传感器2将如上所述仅部分地封闭织物网孔，并且可以通过电介质涂层进一步保护免受任何氧化和可能的机械磨损现象。

就此而言，应明显的是，通过其中内置有本发明的电容式传感器系统2的过滤器织物材料T的气流将具有预设的残留水分值，确定其介电常数并且相应地确定由电容式传感器2读取的电容值。

因此，当湿度变化时，上述物理性质也将发生变化，传感器2将实时测量气流中的实际残留水分值。

根据本发明，来自智能过滤器输出的残留水分值可被进一步处理以优化家用电器操作循环。

显然，如此读取的电容绝对值将是图案2的尺寸的函数，而根据本发明的智能过滤器的灵敏度将随着扁平电容式传感器2的网格密度而增加；换句话说，一旦设置好传感器2的尺寸，其灵敏度将通过减小上述指状元件之间的间隔和后者的尺寸来增加。

更具体地说，由传感器2读取的水分值将相应地与温度变化无关，由此所述传感器将特别适合于在本文中考虑的家用电器中使用，因为在后者的正常操作期间将发生温度变化，否则，这可能使用于实时检测过滤器结构的堵塞情况的方法不太有效。

因此，根据本发明的智能过滤器将通过抑制随着时间推移将沉积在过滤织物材料T的表面上的固体颗粒来提供其过滤操作。

由于在过滤器的感测区域上(即在传感器2本身上)发生沉积，所以与在标准条件下气流中另外测量的值相比，由所述传感器测量的相对湿度值将改变。

换句话说，累积在过滤器的敏感区域上(即在传感器2上)的沉积物将作为垫子(吸收给定的水分量)起作用，从而提供更高的读取的湿度值。

根据本发明的主要方面，并且参照图6A和图6C，用于实时检测通过过滤器的空气的水分值并相应地检测所述过滤器的部分或完全堵塞的方法在开始提供了对于给定的操作或工作负荷形成的家用电器(即相对于操作循环时间的空气湿度)的平均校准曲线，并且连续地将校准曲线与由传感器2读取的值进行比较。

如果读取了异常的电容/湿度值，则将处理相应的信号以提供警报输出，以通知用户过滤器被堵塞的事实，由此所述用户将能够在适当的时间以手动或自动方式执行必要的清洁操作。

换句话说，本发明的用于实时检测过滤器结构的部分或完全堵塞的方法通过设置初始或开始负载条件(即，重量和湿度值)，以将气流残留水分的典型值与给定的时间段相关联，来提供了形成家用电器校准曲线的第一操作步骤。

图7中的操作图更好地示出了上述本发明的实时检测本发明的智能过滤器的部分或完全堵塞的方法或过程，其中智能过滤器1的输出被施加到处理器比较器块P的输入端，在块C中处理的家用电器的平均校准曲线被施加到该处理器比较器块P的另一输入端。

处理器比较器P的输出端可操作地连接到警报块A，因此，当处理器P检测到(来自过滤器1输出的)气流水分超过(与家用电器的平均校准曲线有关的)预设值时，警报器A将被激励以向用户发出信号，以适当地手动或自动清洁堵塞的过滤器。

应明显的是，过滤器的部分或完全堵塞将对应于由传感器2读取的水分/电容值的明显变化；换句话说，即使操作区域中的平均水分值总是相同的，但是颗粒的积聚将导致气流的局部变化，直到传感器完全堵塞，由此所述传感器将具有连续降低的对气流水分值的灵敏度，因为它将由于积聚颗粒而被隔离，并且将对积聚颗粒中保持的特定水分值越来越敏感，结果是由过滤器测量的水分值将会大大地异常。

关于这一点，应该指出的是，例如可以设置(在预设负载条件下)作为时间函数的相对电容变化的阈值，由此在由传感器2读取的相对变化将超过所提到的阈值时，过滤器将提供所述输出，该输出如处理块P中所指示的那样被处理，将激励所述警报器以发信号通知用户清洁过滤器，但是仅在所述警报的情况下，而不是在每次使用家用电器之后。

由上述内容应明显看出，本发明完全达到了预期的目标和目的。

实际上，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种智能过滤器结构，尤其是用于家用电器领域的智能过滤器结构，其允许实时测量通过其中的气流的水分，结果是可以优化家电电器的操作循环。

此外，根据本发明的智能过滤器结构允许用户省去繁琐的连续清洁操作，并且允许所述用户在必要时专门清洁过滤器结构，这取决于真实的过滤器堵塞，其由构成本发明的另一重要方面的堵塞确定方法实时确定。

此外，根据本发明的智能过滤器结构允许为家用电器提供非常简单的处理器装置，该装置由本发明的电容式传感器可操作地驱动，以实时处理过滤器堵塞数据，并驱动警报系统以在/当必要时手动或自动地专门清洁过滤器。

尽管以上参照本发明的当前优选实施例公开了根据本发明的智能过滤器结构，但是所公开的实施例易于进行都在本发明的范围内的多种修改和变化。

例如，所公开的精密织物的材料以及电容式传感器的材料、根据本发明的智能过滤器的传感器电容的尺寸值和任何其他尺寸参数可以根据偶然的要求和智能过滤器结构的具体用途(除了上述在所述洗涤-干燥机中的使用之外)来选择。

因此，本发明的范围将由所附权利要求的等同范围来限定，而不是由前面的公开内容来限定。

Claims (27)

1.一种用于从流体或气体中分离固体颗粒的用于家用电器特别是干燥机/洗涤-干燥机的智能过滤器结构，其特征在于，所述过滤器结构由经纬纱类型的合成单丝精密织物材料构成，以及在所述织物材料中是限定电容系统的内置传感器装置，所述传感器装置适于实时测量通过所述织物材料的气流中包含的水分的值，从而优化所述家用电器的操作循环。

2.根据权利要求1所述的过滤器结构，其特征在于，所述传感器装置与所述精密织物整体关联，并且限定了扁平电容式传感器，所述扁平电容式传感器用于实时测量通过所述织物材料的气流中的水分的值，并用于实时确定所述织物材料的堵塞水平，以便定义清洁所述织物材料的实际要求。

3.根据权利要求1和2所述的过滤器结构，其特征在于，所述织物材料的所述单丝由选自包括PET、PA、PP、PPS、PEEK、PTFE、PVDF、PE、PVDC、PEN的组的聚合物材料构成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述织物材料具有15μm至500μm的线直径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述合成单丝织物材料具有4至260的每厘米线密度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述智能过滤器与塑料或者金属支撑元件共同模制或者非共同模制并与其组装在一起。

7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述智能过滤器结构耦合到另一层过滤介质。

8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述传感器装置包括限定扁平电容式系统的导电图案。

9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述导电图案由扁平的构造限定并且包括第一端部直线导电迹线元件和第二端部直线导电迹线元件，所述第一端部直线导电迹线元件和第二端部直线导电迹线元件实质上限定两个电容器板，并且从其中的每一个分别延伸第一多个和第二多个的直线且平行的相互隔开的导电指状元件，所述第一多个中的指状元件与所述第二多个中相应的指状元件可操作地相互交叉。

10.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述导电图案仅覆盖或涂覆所述精密织物材料的一部分。

11.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述导电图案由聚合物油墨材料构成，由选自铜、银、铝、镍、锌和金的导电颗粒加载。

12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述导电图案由选自由铜、铝、钢、银、金、锌、钛和镍组成的组的金属材料构成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，所述导电图案由电材料涂层涂覆，所述电材料涂层适于保护所述图案免受氧化和机械/磨损应力。

14.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的智能过滤器结构的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：编织根据权利要求1至5所述的织物材料，并且在所述织物材料上施加或集成根据权利要求8至13中任一项所述的导电-电容图案。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过丝网印刷工艺制造所述导电图案的步骤。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过喷墨印刷工艺制造所述导电图案的步骤。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过化学或物理沉积制造所述导电图案的步骤。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过层压操作和随后的选择性去除操作制造所述导电图案的步骤。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述层压操作和随后的选择性去除操作是通过高能量或功率源进行的。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述层压操作和随后的选择性去除操作是通过化学蚀刻操作进行的。

21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过对所述织物材料进行部分掩模，随后进行沉积导电材料的进一步的化学/物理沉积步骤和随后去除所述织物材料的所述部分掩模的步骤，来制造所述导电图案的步骤。

22.根据权利要求14至21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过选自浸涂、等离子涂覆、喷涂、泡沫涂覆、刮刀涂覆、溶胶-凝胶涂覆和喷墨涂覆的涂覆方法涂覆所述织物材料，以向所述织物材料提供目标表面特性的步骤。

23.一种用于实时检测根据权利要求1至13所述的智能过滤器结构的部分和/或完全堵塞的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：提供所述家用电器的平均校准曲线；在所述传感器处实时检测和测量通过所述过滤器结构的气流中的残留水分的实际值，实时比较表示所述过滤器结构的所述部分和/或完全堵塞的所述残留水分值与所述平均校准曲线，如果所述残留水分值超过预设的阈值，则生成警报信号；只有当超过所述预设的阈值时，才从所述过滤器结构中去除所述堵塞。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述家用电器的所述平均校准曲线是相对于针对所述家用电器的预设操作或工作负载的、所述家用电器的循环时间的空气湿度曲线。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述操作或工作负载是基于重量和湿度参数预设的。

26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述检测或感测方法包括以下步骤：提供至少具有第一输入端、第二输入端和输出端的处理和比较装置；提供可操作地连接到所述处理装置的所述输出端的警报装置，提供适于形成所述家用电器的平均校准曲线的装置；如果由所述过滤器结构的所述传感器装置实时检测到的检测水分值与所述校准曲线相差超过预设的阈值，将所述过滤器结构的所述传感器装置的表示警报空气湿度的输出信号施加到所述第一处理装置的所述第一输入端，所述警报阈值激励所述警报装置以向用户发信号通知所述过滤器结构的堵塞状况。

27.一种干燥和/或洗涤-干燥设备，包括根据权利要求1至13所述的智能过滤器结构，以及执行根据权利要求23所述的方法的处理和警报装置。