DE10064551A1

DE10064551A1 - Wasserführendes Haushaltsgerät mit Wasserzulauf-steuerung

Info

Publication number: DE10064551A1
Application number: DE10064551A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Klose
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine mit einer Wasserzulaufsteuerung. DOLLAR A Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wasserführendes Haushaltgerät derart weiterzubilden, dass sowohl der apparative Einsatz zur Überwachung sowie Beurteilung der Wassermenge beim Flüssigkeitseinlass als auch die einzusetzende Wassermenge selbst so gering wie möglich gehalten werden. Weiterhin sollen die Programmablaufzeit durch den effizienten zeitlichen Ablauf beim Wassereinlass minimiert und unnötige Programmstillstandszeiten vermieden werden. DOLLAR A Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass während des Wassereinlasses in Abhängigkeit des Wasserdruckes und Wasservolumenstromes Schwingungen entstehen, die Informationen über die Wasserfüllmenge enthalten. Somit wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schwingungen erfasst und die Signale verarbeitet werden, und dass im Ergebnis der Signalverarbeitung ein Ausgangssignal zur Steuerung des Wasserzulaufes ausgegeben wird, woraufhin der Wasserzulauf unterbrochen wird. DOLLAR A Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kein Zeitgeber im herkömmlichen Sinne und kein Füllstandssensor für eine effektive Wasserzulaufsteuerung nötig sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine mit einer Wasserzulaufsteuerung.

Bekannte Haushaltgeräte dieser Art verfügen meistenteils über eine Regelung oder Steuerung des Wasserzulaufes. Für einen funktionssicheren Betrieb solcher Geräte ist, abhängig vom Typ und von der Bauart, die Einhaltung der Befüllung mit einer Wassermenge erforderlich, welche in gewissen Grenzen zwischen einer minimalen und einer maximalen Wassermenge schwanken kann.

Wesentliche Qualitätskriterien für diese Geräte sind der Wasserverbrauch und der Energieverbrauch, so dass die Hersteller angehalten sind, diese so gering wie möglich zu halten und trotzdem die gewünschten Reinigungseffekte unbedingt sicherzustellen.

Der Bestimmung der optimalen Wassermenge wird deshalb große Aufmerksamkeit gewidmet. Schwierig ist es allerdings, eine solche als fixen Wert anzugeben, da in Abhängigkeit der Beladung des Haushaltgerätes die optimale Wassermenge variiert.

Herkömmliche Steuerungen, die einen festen Wert für das Zulaufvolumen oder Gewicht sicherstellen, sind somit zumeist nicht in der Lage, auf sich ändernde Bedingungen zu reagieren.

Beispielsweise ist die Zeitsteuerung des Wasserzulaufes häufig ungeeignet, da nicht sicher auszuschließende Schwankungen des Wasserdruckes in der Zulaufleitung zu unterschiedlichen Füllvolumina im Haushaltgerät führen.

Dies hat zur Folge, dass bei einer zu geringen Füllmenge mit Wasser vermehrt störende Schlürfgeräusche beim Pumpvorgang der Umwälzpumpe auftreten und dass darüber hinaus der gewünschte Reinigungseffekt nicht sicher gewährleistet ist.

Bei einer Überfüllung des Haushaltgerätes ist gleichfalls mit einem nicht einwandfreien Betrieb zu rechnen, da im schlimmsten Falle Wasser aus dem Gerät austreten kann oder auch, dass die sich mit den Wasch- oder Reinigungsmittel bildende Wasch- oder Reinigungsflüssigkeit zu stark verdünnt ist und wiederum der Reinigungseffekt nicht sicher gewährleistet ist.

Im Stand der Technik sind Haushaltgeräte der eingangs beschriebenen Art bekannt, die einen Wasserstandssensor aufweisen. So beispielsweise in DE 26 46 383. Die Signale des Wasserstandssensors werden dabei in die Steuerung oder Regelung des Wassereinlaufes in diese Geräte eingebunden.

Nachteilig daran ist, dass Wasserstandssensoren oder Niveauschalter gerade in flüssigkeitsführenden Geräten mit Verunreinigungsbestandteilen in der Flüssigkeit, wie beispielsweise Essensresten bei einer Geschirrspülmaschine, immer ein Risiko für die Funktionssicherheit der Niveauregelung darstellen. Die Sensoren können teilweise oder gänzlich in ihrer Funktion durch anhaftende Verunreinigungen beeinträchtigt sein.

Ein anderer Weg für die Steuerung des Wassereinlasses wird in DE 40 26 838 beschritten. Dabei wird bei Erreichen eines vorgebbaren Druckes mittels eines Drucksensors ein Steuergerät geschaltet, welches über ein wiederum vorgebbares Zeitintervall die Frischwasserzufuhr aufrechterhält. Somit wird nach dem Einfüllen einer Grundmenge an Flüssigkeit aus Sicherheitsgründen, um eine Unterfüllung des Gerätes bei zu starkem Flüssigkeitsrückhalt durch das Gut im Gerät zu vermeiden, über einen vorgebbaren Zeitraum eine zusätzliche Wassermenge in das Gerät eingebracht. Der Zeitraum ist dabei so bemessen, dass keine Überfüllung des Gerätes stattfinden kann.

Die Zulaufzeitsteuerung beinhaltet zwangsläufig das Vorsehen eines Zeitgebers, der das Gerät neben dem Drucksensor zusätzlich verteuert.

Außerdem wird in einer Vielzahl der Fälle aus erwähnten Sicherheitsgründen mit einer zu großen Wassermenge gewaschen bzw. gespült, was zu einem unnötigen Mehrverbrauch an Wasser und Energie darstellt.

Auch wird durch unnötigen Wassereinlass die Programmlaufzeit sowohl für den Flüssigkeitseinlass als auch für das Abpumpen verlängert, was ebenfalls eine unerwünschte Nebenwirkung für den Benutzer des Haushaltgerätes ist.

Damit stellt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wasserführendes Haushaltgerät derart weiterzubilden, dass sowohl der apparative Einsatz zur Überwachung sowie Beurteilung der Wassermenge beim Flüssigkeitseinlass als auch die einzusetzende Wassermenge selbst so gering wie möglich gehalten werden. Weiterhin sollen die Programmablaufzeit durch einen effizienten zeitlichen Ablauf beim Wassereinlass minimiert und unnötige Programmstillstandszeiten vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass während des Wassereinlasses in ein wasserführendes Haushaltgerät in Abhängigkeit des Wasserdruckes und Wasservolumenstromes Schwingungen entstehen, die Informationen über die Wasserfüllmenge enthalten. Somit wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schwingungen erfasst und die Signale verarbeitet werden, und dass im Ergebnis der Signalverarbeitung ein Ausgangssignal zur Steuerung des Wasserzulaufes ausgegeben wird, woraufhin der Wasserzulauf unterbrochen wird.

Das wasserführende Haushaltgerät weist mindestens einen Schwingungssensor zur Aufnahme von Schwingungen während des Wassereinlasses in das Haushaltgerät auf. Das Signal des Schwingungssensors beim Wassereinlass wird in einer Steuereinrichtung gemeinsam mit anderen Signalen oder allein verarbeitet und ausgewertet und im Ergebnis der Auswertung des Signals beim Wasserzulauf wird dieser bei Erreichen eines vorgebbaren Sollwertes unterbrochen.

Das Signal des Schwingungssensors enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform sowohl eine qualitative Information als auch eine quantitative Information über den Zustand des Wasserzulaufes, welche gemeinsam in der Steuereinrichtung verarbeitet werden. Die qualitative Information über den Zustand des Wasserzulaufes besteht in der Aussage, ob Wasser in das Haushaltgerät einfließt oder nicht. Die quantitative Information über den Zustand des Wasserzulaufes besteht in der Quantifizierung, wie stark der Wasserzufluss ist, dass heißt, wie groß der Volumen- oder Massestrom ist.

Die qualitative Information über den Zustand des Wasserzulaufes kann auch beispielsweise durch ein Signal direkt vom Wasserzulaufventil erhalten werden. Je nach Zustand eines Magnetventils beispielsweise kann diese Information auf einfache Art und Weise in die Steuereinrichtung des Haushaltgerätes integriert werden. Dabei werden die prozessabhängigen Signale, Wasserzulauf ja/nein und das Schwingungssignal des Sensors verglichen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kein Zeitgeber im herkömmlichen Sinne und kein Füllstandssensor für eine effektive Wasserzulaufsteuerung nötig sind. Damit sinkt der apparative Aufwand und außerdem wird eine störanfällige Komponente durch eine weniger störanfällige Komponente ersetzt.

Letztlich wird die einzusetzende Wassermenge so gering wie möglich gehalten, da kein Wasser unnötig zugeleitet wird. Weiterhin wird hierdurch die Programmablaufzeit durch den effizienten zeitlichen Ablauf beim Wassereinlass minimiert und unnötige Programmstillstandszeiten werden vermieden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1a Waschmaschine mit erfindungsgemäßer Zulaufsteuerung

Fig. 1b Signalverarbeitung vom Schwingungssensor bis zum Magnetventil

Fig. 2 Signale des Schwingungssensors mit qualitativem Informationsgehalt

Fig. 3 Signale des Schwingungssensors bei voll geöffnetem Zulauf

Fig. 4 Signale des Schwingungssensors bei halb geöffnetem Zulauf

Fig. 5 Signale des Schwingungssensors bei gering geöffnetem Zulauf

In Fig. 1a ist ein erfindungsgemäßes wasserführendes Haushaltgerät 1 schematisch dargestellt. Es handelt sich dabei beispielhaft um eine Trommelwaschmaschine. Die Wasserzulaufleitung 2 wird zum Gerät hin durch ein Wasserzulaufventil 3, häufig ein Magnetventil, abgesperrt. Beim Zulauf strömt das Wasser in eine schematisch dargestellte Einspülschale 4. Dabei werden für den Einströmvorgang typische Schwingungen erzeugt.

An einer geeigneten Stelle des Behälters, im vorliegenden Falle an der Einspülschale 4 ist ein Schwingungssensor 5 angeordnet, der diese Schwingungen aufnimmt und Signale 11 an die Steuereinrichtung 6 weitergibt.

Das Auftreten von Schwingungen einer bestimmten Art ist für den Einströmvorgang charakterisierend. Dies wird beispielhaft in Fig. 2 dargestellt. Dort sind die Signale 11 beispielsweise in Form einer Spannung als einer Funktion der Zeit dargestellt.

Auf der Abszisse in Fig. 2 ist die Zeit aufgetragen. Im Ruhezustand, dem Bereich A, treten keine nennenswerten Schwingungen auf. Der Beginn des Einströmvorgangs ist nach Öffnung des Wasserzulaufventils 3 an den Spannungsausschlägen des Sensors gut zu erkennen. Im zeitlichen Bereich B findet ein Wasserzulauf in das Haushaltgerät statt. Nach Beendigung des Wasserzulaufes wird der schwingungsarme Zustand, Bereich C in Fig. 2, schnell erreicht.

Die Schwingungen selbst liefern weiterhin noch quantitative Informationen über die Intensität des Wasserzulaufes und damit über den Wasservolumenstrom, bzw. den Massestrom.

Diese Informationen werden aus den Sensorsignalen 11 durch eine Analyse der Signalamplituden oder durch die Analyse der Oberwellen gewonnen.

In Fig. 1b ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Signalverarbeitung schematisch dargestellt. Der Schwingungssensor 5 nimmt die Schwingungen auf und wandelt diese beispielsweise in ein Spannungssignal um und gibt diese an die Steuereinrichtung 6 weiter. Diese Signale 11 werden beispielsweise innerhalb der Steuereinrichtung 6 in einem Mittelwertgleichrichter 7 verarbeitet. Der Mittelwert des Sensorsignals 11 beeinflusst die Zulaufzeit, indem mit einem vorgegebenen Produkt verglichen wird, welches proportional der gewünschten Wassermenge ist. Die Ausgangsspannung U2 wird dazu an ein vorgesehenes Produktbildungsglied 8 abgegeben, wo eine Verarbeitung dieses Signals mit dem Signal U1 des Sollwertabgleichers 9 erfolgt. Im Ergebnis der Signalverarbeitung wird eine Ausgangsspannung UA an einen spannungsgesteuerten Zeitgeber 10 ausgegeben, welcher die Signalverarbeitungskette innerhalb der Steuereinrichtung 6 abschließt. Im Ergebnis wird bei Erreichen eines vorgebbaren Sollwertes, beispielsweise einem Füllvolumen in Litern Wasser, entsprechend U1, der Wasserzulauf über ein Signal der Steuereinrichtung 6 an das Magnetventil 3 unterbrochen.

Wobei die Auswertung und Verarbeitung von U1 und U2 innerhalb der Steuereinrichtung 6 nach der Beziehung

erfolgt.

In den Fig. 3, 4 und 5 sind Spannungsverläufe für die Schwingungssignale 11 bei voll geöffnetem Wasserzulaufventil 3 in Fig. 3, bei halb geöffnetem Wasserzulaufventil 3 in Fig. 4 und bei gering geöffnetem Wasserzulaufventil 3 in Fig. 5 dargestellt.

Diese Abbildungen belegen die quantitative Abhängigkeit des Schwingungssignals 11 vom entsprechenden Wasserzulauf.

Somit kann mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform ohne Wasserstandsgeber und Zeitgeber der Wasserzulauf kontrolliert werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden mittels eines Spitzengleichrichters die Spitzenwerte der Signale 11 des Schwingungssensors 5 für die Signalverarbeitung herangezogen.

Der oder die Schwingungssensoren 5 werden bevorzugt am flüssigkeitsführenden Behälter angeordnet. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn mehrere Sensoren 5 an verschiedenen Stellen Signale 11 erfassen, welche anschließend gemeinsam verarbeitet werden. Damit lassen sich Fehlerquellen, wie Störgeräusche und nicht wasserzulaufbedingte Schwingungen effektiv eliminieren, wodurch die Sicherheit der Signalverarbeitung steigt.

Als Schwingungssensoren 5 sind Piezofilm-Sensoren oder auch Mikrophone mit nachgeschaltetem Analog-Digitalwandler vorteilhaft einsetzbar.

Claims

1. Wasserführendes Haushaltgerät mit Wasserzulaufsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schwingungssensor (5) zur Aufnahme von Schwingungen während des Wassereinlasses in das Haushaltgerät (1) vorgesehen ist und dass das Signal (11) des Schwingungssensors (5) beim Wassereinlass in einer Steuereinrichtung (6) gemeinsam mit anderen Signalen oder allein verarbeitet und ausgewertet wird und dass im Ergebnis der Auswertung des Signals (11) beim Wasserzulauf dieser bei Erreichen eines vorgebbaren Sollwertes unterbrochen wird.

2. Wasserführendes Haushaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (11) des Schwingungssensors (5) sowohl eine qualitative Information über den Zustand des Wasserzulaufes als auch eine quantitative Information enthält und dass diese Informationen in der Steuereinrichtung (6) verarbeitet werden.

3. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die qualitative Information über den Zustand des Wasserzulaufes von einem Signal des Wasserzulaufventils (3) gewonnen wird.

4. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalamplituden der Signale (11) des Schwingungssensors (5) verarbeitet werden.

5. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberwellen der Signale (11) des Schwingungssensors (5) verarbeitet werden.

6. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) einen Mittelwertgleichrichter (7) aufweist und der Mittelwert der Signale (11) des Schwingungssensors (5) durch Produktbildung und Vergleich mit einem vorgebbaren Sollwert verarbeitet wird.

7. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) einen Spitzengleichrichter aufweist und der Spitzenwert der Signale (11) des Schwingungssensors (5) durch Produktbildung und Vergleich mit einem vorgebbaren Sollwert verarbeitet wird.

8. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (5) am flüssigkeitsführenden Behälter angeordnet ist.

9. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (5) an der Einspülschale (4) eines Haushaltwaschgerätes (1) angeordnet ist.

10. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (5) ein Piezofilm-Sensor ist.

11. Wasserführendes Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (5) ein Mikrophon mit nachgeschaltetem Analog-Digitalwandler ist.