DE102005015754A1

DE102005015754A1 - Lüftungsgerät

Info

Publication number: DE102005015754A1
Application number: DE102005015754A
Authority: DE
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-04-27
Also published as: EP1802919B1; US7442119B2; ES2408255T3; EP1802919A1; WO2006042758A1; PL1802919T3; US20070184771A1

Abstract

Ein als Dunstabzugshaube (10) ausgebildetes Lüftungsgerät weist einen Antrieb (20) zur Erzeugung eines Luftstroms, ein Steuergerät oder eine Steuerschaltung zur Steuerung des Antriebs (20) und eine Messstrecke mit einer Sendeeinrichtung (22) und einer Empfangseinrichtung (24) auf. Das Steuergerät bzw. die Steuerschaltung ist zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit eines von der Empfangseinrichtung (24) erzeugten Signals ausgebildet. Die Sendeeinrichtung (22) verfügt über ein Lasermodul, welches unmittelbar auf die Empfangseinrichtung (24) gerichtet sein kann. Es erzeugt einen Laserstrahl (25), der in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Kochwrasen wie Wasserdampf abgelenkt wird. Die jeweilige Ablenkung nimmt Einfluss auf das von der Empfangseinrichtung (24) erzeugte Signal, so dass das Signal dem Steuergerät bzw. der Steuerschaltung Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Kochwrasen wie Wasserdampf oder Luftbewegungen und damit eine bedarfsgerechte Steuerung des Antriebs (20) erlaubt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüftungsgerät, insbesondere eine Dunstabzugshaube, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 195 09 612 C1 sind Dunstabzugshauben bekannt, die über einen Sender und einen Empfänger verfügen, wobei der Sender Strahlung abgibt, die vom Empfänger registriert wird. Dabei wird die vom Empfänger aufgenommene Strahlung dahingehend zur Steuerung eines Lüfters der Dunstabzugshaube genutzt, dass die Differenz zwischen der abgegebenen Strahlung und dem empfangenen Strahlungsanteil als Maß für die Menge von Abgasen im Abluftstrom interpretiert wird. In Abhängigkeit davon wird die Leistungszufuhr zum Lüfter gesteuert.

Die EP 0 443 141 B1 beschreibt eine Dunstabzugshaube mit einem Ultraschallsender und einer Ultraschallsensorik, bei der die Signalschwankungen, die von der Ultraschallsensorik aufgenommen werden, für die Steuerung einer Lüfterstufe zugrundegelegt werden. Als nachteilig wird hierbei angesehen, dass die Ultraschallsensorik teuer ist und daher die Anwendung nur bei Dunstabzugshauben des gehobenen Preissegmentes in Frage kommt.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüftungsgerät der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine preisgünstige und zuverlässige Möglichkeit zur Erfassung eines Kochvorgangs und der damit einhergehender Luftverunreinigungen wie beispielsweise von Kochwrasen oder Luftbewegungen über einer Kochmulde möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Lüftungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäß ist die Sendeeinrichtung zur Abgabe eines Laserstrahls ausgebildet. Die Verwendung eines Laserstrahls hat sich sowohl wirtschaftlich als auch technisch als vorteilhaft herausgestellt. Durch die Abgabe von nahezu parallelem Laserlicht durch einen Laserlichtsender kann eine bezogen auf die Querschnittsfläche des Laserstrahls klar definierte Intensität erreicht werden. Dadurch ist es möglich, auch längere Messstrecken innerhalb des Lüfters zu realisieren, ohne dass eine vernünftige Auswertung aufgrund einer zu weiten Aufweitung des Lichtkegels erschwert wird. Wenn der von der Sendeeinrichtung abgegebene Laserstrahl auf Luftverunreinigungen wie Kochwrasen oder auf schwankende Luftdichtegradienten trifft, wird er gebrochen, gebeugt, abgelenkt und/oder gestreut. Dies führt dazu, dass die von der Empfangseinrichtung registrierte Leistung sich gegenüber der Ausgangsleistung der Sen deeinrichtung verändert. Diese Veränderungen der Leistung sowie die Frequenz der Leistungsschwankungen sind von der Menge an Luftverunreinigungen und/oder dem Maß an Luftbewegung auf der Messstrecke abhängig, im Falle von Dunstabzugshauben von der Menge an Kochwrasen wie Kochdunst und Wasserdampf sowie sogenannten Luftschlieren in Folge der Hitzeentwicklung auf der Kochmulde. Die gute Erkennbarkeit von Luftschlieren und Luftbewegungen beim erfindungsgemäßen Lüftungsgerät ist insbesondere deshalb von Vorteil, da dadurch gegenüber einer Partikelerkennung früher ein Betrieb des Lüftungsgerätes eingeleitet oder angepasst werden kann. Wenn erst das Auftreten von Partikeln den Betrieb auslöst, ist die Gefahr groß, dass Luftverunreinigungen bzw. Kochwrasen schon entstanden und entwichen sind, so dass sie vom Lüftungsgerät nicht mehr erfasst werden.

Die Verwendung eines Laserstrahls bietet besondere Vorteile, da beim Laserstrahl die Frequenz weitgehend einheitlich ist, so dass Empfangseinrichtungen eingesetzt werden können, die insbesondere auf die spezifische Laserfrequenz oder einen engen Frequenzbereich eingerichtet sind. Dadurch wird erreicht, dass Umgebungslicht, welches üblicherweise in einem breiten Frequenzspektrum auftritt, nicht zu Fehlinterpretationen durch ein Steuergerät oder eine Steuerschaltung führt. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung eines Laserstrahls auch lange und mehrfach umgelenkte Messstrecken, die eine besonders feinmaschige Erkennung von Luftverunreinigungen zulässt. Auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Verwendung eines Laserstrahls sehr vorteilhaft. Lasermodule sind heutzutage Massenprodukte und daher sehr zuverlässig und sind auch preisgünstig erhältlich.

In einer Weiterbildung der Erfindung hängt das von der Empfangseinrichtung erzeugte Signal bezüglich elektrischer Kennwerte wie seiner Frequenz, seiner Spannung oder seiner Stromstärke von der Leistung oder Intensität der empfangenen Strahlung ab. Entsprechende Senso ren und Empfangsmodule, die in Abhängigkeit von Lichteinstrahlung entsprechende elektrische Signale erzeugen sind heutzutage bekannt. Bei der Verwendung eines Steuergerätes mit einem Mikrokontroller kann z.B. eine Empfangseinrichtung genutzt werden, deren abgegebenes Signal bezüglich der Spannung vom einfallenden Licht abhängt. Dieses Signal wird an einen A/D-Wandlereingang des Mikrokontrollers angeschlossen und ist so von ihm zu verarbeiten. Zweckmäßig kann auch ein Sensor sein, dessen Frequenz von der Leistung der empfangenen Strahlung abhängt, da für eine solche Frequenzmessung kein A/D-Wandler erforderlich ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung hängt das von der Empfangseinrichtung erzeugte Signal lediglich von der einfallenden Strahlung in einem Frequenzbereich ab, der dem Frequenzbereich des Laserstrahls weitgehend entspricht. Dadurch werden Störeinflüsse durch Umgebungslicht oder beispielsweise eine in eine Dunstabzugshaube integrierte Beleuchtung vermieden. Technisch realisierbar ist die Einschränkung auf einen solchen Frequenzbereich beispielsweise mittels eines Filters der vor einem Sensor in der Empfangseinrichtung angeordnet ist oder mittels spezieller Sensoren, die für einen ausschließlichen Empfang von Licht im entsprechenden Frequenzbereich ausgebildet sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Empfangseinrichtung einen photoelektrischen Sensor auf, der vorzugsweise über einen Photosensor oder eine Photodiode verfügt. Solche Sensoren sind Stand der Technik und wirtschaftlich günstig.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Empfangseinrichtung mit Filtermitteln ausgestattet, die den Winkelbereich einschränken, in dem einfallendes Licht durch die Empfangseinrichtung registriert wird. Neben der Verwendung von entsprechenden flächigen Filtern ist es insbesondere auch zweckmäßig, die Empfangseinrichtung mit einer Winkelver engungsvorrichtung zu versehen, die einen Lichteinfall nur in einem engen Winkelbereich zulässt, beispielsweise mit einem in Richtung des Laserstrahls ausgerichteten Hohlkanal. Ähnliches wird erreicht, indem die Empfangseinrichtung am Grund einer dafür vorgesehenen Bohrung angeordnet wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Antrieb von der Steuerschaltung bzw. dem Steuergerät aktivierbar und deaktivierbar sowie bezüglich seiner Leistung steuerbar, vorzugsweise stufenlos. Dabei sind vielerlei Kombinationen denkbar und zweckmäßig. Beispielsweise kann das Steuergerät so ausgebildet sein, dass es vollkommen selbstständig den Antrieb zur Erzeugung des Luftstroms aktiviert, sofern ein entsprechender Bedarf registriert wurde, und auch die erforderliche Leistung entsprechend anpasst. Möglich ist jedoch auch, dass lediglich die Leistung des Antriebs automatisch gesteuert wird, die Aktivierung und Deaktivierung der Lüftung jedoch von einem Bediener manuell getätigt wird. Eine stufenlose Steuerung der Leistung ermöglicht einen besonders bedarfsgerechten Betrieb. Dagegen ist es bei einer Steuerung der Leistung mit verschiedenen diskreten Stufen von Vorteil, dass eine solche Steuerung einfacher und preisgünstiger ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät zur Auswertung des von der Empfangseinrichtung erzeugten Signals in Hinblick auf Luftschlieren oder Luftbewegungen mit unterschiedlichen Dichtegradienten in der Messstrecke ausgebildet. Das Steuergerät ist hierbei so ausgeführt, dass es geringere Dämpfungen dahingehend interpretiert, dass eine geringere Partikelmenge und/oder Luftschlieren auf der Messstrecke erkannt werden. Inwieweit die Dämpfung auf Partikel oder Luftschlieren zurückzuführen ist, kann aus weiteren Parametern wie der Oszillationsfrequenz geschlossen werden. Ein zur Auswertung des Signals in Hinblick auf Luftschlieren oder Luftbewegung ausgebildetes Steuergerät aktiviert ein Lüftungsgerät grundsätzlich schon bei geringeren Dämpfungen und gestattet so insbesondere in einem Zeitraum zu Beginn oder sogar vor der Luftverunreinigungen eine sehr zweckmäßige Lüftungssteuerung. Vorzugsweise ist das Lüftungsgerät bzgl. seines Verhaltens einstellbar, um abhängig von variierenden Umgebungssituationen – beispielsweise der Verwendung oberhalb von Kochplatten oder Gasflammen – in der richtigen Situation und in richtigem Maße betrieben zu werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät zur Steuerung des Antriebs in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung registrierten Intensität bzw. registrierten Leistung ausgebildet. Die Leistung wird zu diesem Zweck mit der von der Sendeeinrichtung abgegebenen Leistung bzw. Intensität oder einer festgelegten Soll-Leistung oder Soll-Intensität verglichen, wobei eine Verringerung als Hinweis auf Absorption, Brechung und/oder Beugung in Folge von Kochwrasen oder Luftschlieren bzw. Luftbewegung interpretiert wird. Die Steuerung kann dabei so ausgebildet sein, dass eine verringerte registrierte Leistung als erhöhter Grad an Verunreinigung der Luft, beispielsweise durch Kochwrasen, interpretiert wird und in der Folge die Leistung des Antriebs erhöht wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät zur Steuerung des Antriebs in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung registrierten Intensität bzw. Leistung über der Zeit ausgebildet. Insbesondere die Verwendung der ersten Ableitung der Leistung nach der Zeit ist einer reinen Steuerung der Lüftung anhand der registrierten Leistung überlegen. Schnelle Änderungen der Leistung sind auf Turbulenzen allgemein oder des Kochwrasens im Bereich der Messstrecke zurückzuführen und sind ein Zeichen für eine hohe Konzentration von Luftverunreinigungen wie Kochwrasen oder Luftbewegungen. Eine Steuerung des Antriebs in Abhängigkeit der Veränderung der registrierten Intensität bzw. der registrierten Leistung kann auch mit einer Auswertung der Intensität oder der Leistung selbst kombiniert werden. So werden sowohl Frequenz als auch Amplitude des Leistungsverlaufes über der Zeit zur Analyse der Verunreinigungen auf der Messstrecke herangezogen. Die Einbeziehung der Veränderung der Leistung über der Zeit führt zu einer besonders gut am Bedarf orientierten Steuerung des Antriebs. Eine derartige Steuerung anhand der Frequenz der Leistungsschwankungen kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Anzahl der Intensitätsmaxima oder -minima in einem Zeitabschnitt definierter Länge gezählt wird und die Steuerung der Lüftung anhand des dabei ermittelten Wertes erfolgt. Im Zusammenhang mit Dunstabzugshauben für den Küchenbereich hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, eine hohe Signaldämpfung bei schwachem Oszillieren des Signals als Indiz für eine große Menge an Dämpfen oder starke Luftbewegung zu interpretieren, die eine hohe Lüftungsleistung erfordert. Eine starke Oszillation kann abhängig vom Grad der Dämpfung als Normalkochbetrieb oder allmähliche Beendigung des Kochbetriebs interpretiert werden, so dass der Lüfter zweckmäßigerweise in eine Hauptgebrauchsstufe bzw. in eine Restabsaugstufe versetzt wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung sich gegenüberliegend beidseitig des Luftstroms im Lüftungsgerät angeordnet und die Sendeeinrichtung strahlt in Richtung der Empfangseinrichtung. Dies stellt den einfachsten Aufbau von Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung dar. Die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung sind dabei vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Luftstroms angeordnet, insbesondere mittig über der Kochmulde, so dass die Messstrecke den Luftstrom durchkreuzt. Eine solche Anordnung mit unmittelbarer Ausrichtung von Sende- und Empfangseinrichtung zueinander ist einfach und wenig störanfällig.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung so angeordnet, dass ein von der Sendeeinrichtung ausgehender Laserstrahl von mindestens einer Reflektionseinrichtung reflektiert zur Empfangseinrichtung gelangt. Die Verwendung einer solchen Reflektionseinrichtung ist zweckmäßig, da sie zum einen die Messstrecke verlängert und dadurch eine genauere Messung zulässt. Zum anderen gestattet sie, einen größeren Bereich des Lüfters in die Messung mit einzubeziehen. Darüber hinaus erlaubt eine Reflektionseinrichtung die Anordnung von Sende- und Empfangseinrichtung in unmittelbarer Nähe zueinander, indem Sende- und Empfangseinrichtung an einer Seite des Lüfters angeordnet werden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die Reflektionseinrichtung angeordnet. Auf diese Art und Weise ist es auch möglich, Sende- und Empfangseinrichtung als ein Modul auszubilden, wodurch der Montage- und Justageaufwand gegenüber der Verwendung von zwei separaten Modulen deutlich verringert wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind mindestens zwei Reflektionseinrichtung vorgesehen, die so angeordnet und ausgerichtet sind, dass ein von der Sendeeinrichtung ausgehender Laserstrahl von mindestens einer Reflektionseinrichtung mindestens zweimal reflektiert zur Empfangseinrichtung gelangt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, mit einer geringen Zahl von Reflektionseinrichtungen, vorzugsweise mit zwei Reflektionseinrichtungen, eine lange Messstrecke zu realisieren, die einen verlässlichen Rückschluss auf Verunreinigungen in der Luft wie Kochwrasen sowie Bewegungen der Luft zulässt.

In einer darauf aufbauenden Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Reflektionseinrichtungen einander zugewandt und parallel zueinander angeordnet. So ist es möglich, den Laserstrahl von beiden Reflektionseinrichtungen jeweils mehrfach reflektieren zu lassen. Die Reflektionseinrichtungen können z.B. an der vorderen und hinteren bzw. an der linken und rechten Innenseite des Lüftungsgeräts bzw. der Dunstabzugshaube angeordnet sein. Durch entsprechend angeordnete und ausgerichtete Sende- und Empfangseinrichtungen ist es möglich, den La serstrahl so mehrfach von einer Seite zur anderen reflektieren zu lassen und damit nahezu den gesamten Querschnitt des Lüftungsgeräts einer anschließenden Auswertung durch das Steuergerät oder die Steuerschaltung zugrunde zu legen.

In einer Weiterbildung der Erfindung verfügt die Sendeeinrichtung über eine Laserdiode zur Abgabe des Laserstrahls, insbesondere über eine Multimode-Laserdiode. Multimode-Laserdioden geben Licht unterschiedlicher Frequenz ab und sind aus technischen und wirtschaftlichen Erwägungen für die vorgeschlagenen Lüftungsgeräte gut geeignet. Einerseits handelt es sich um sehr preisgünstige Laserdioden, andererseits weist das von ihnen abgegebene Strahlenbündel eine verglichen mit Singlemode-Laserdioden erhöhte Divergenz und eine erhöhte Beugungsneigung aufgrund erhöhter Wellenlängenstreuung auf. Diese führen zu einer besonders zuverlässigen Auswertung und erlauben somit eine besonders gut bedarfsangepasste Lüftersteuerung. Die erhöhte Divergenz ist insbesondere bei der Erkennung von Luftschlieren von Vorteil. Besonders geeignet für eine gute Auswertbarkeit ist ein Leuchtpunktdurchmesser von 5 mm bis 15 mm, insbesondere 10 mm. Eine zu scharfe Bündelung des Laserstrahls kann für eine Luftschlierenerkennung von Nachteil sein. Zur Verbesserung der Luftschlieren- und Luftbewegungserkennung kann es zweckmäßig sein, Mittel vorzusehen, um die Divergenz der Multimode-Laserdiode weiter zu erhöhen.

In einer Weiterbildung weist die Sendeeinrichtung eine Kollimatorlinse auf. Diese Kollimatorlinse erlaubt über die Anpassung der Lage ihres Brennpunktes eine zweckmäßige Optimierung der Sendeeinrichtung. Über die Lage der Kollimatorlinse und/oder des Brennpunktes der Kollimatorlinse kann die Aufweitung des Laserstrahls im Bereich der Empfangseinrichtung variiert werden. Der Laserstrahl kann auch etwas divergent gemacht werden. Eine vergrößerte Aufweitung erhöht die Empfindlichkeit der Empfangseinrichtung insbesondere in Hinblick auf Luft bewegungen, so dass dem Steuergerät ein besser interpretierbares Signal geliefert wird. Das Steuergerät steuert dementsprechend den Lüfter sehr bedarfsgerecht. Allerdings führt eine Aufweitung des Laserstrahls auch zu einer geringeren, von der Empfangseinrichtung empfangenen Lichtleistung. Durch die Anpassung der Kollimatorlinse bzgl. Lage und Art kann eine bzgl. Lichtleistung sowie Luftschlieren- und Kochwrasenerkennung optimale Divergenz des Laserstrahls hergestellt werden. Bei Verwendung einer separaten Linse kann auf ein fertiges Lasermodul verzichtet werden und ein kostengünstiger Aufbau aus Laserdiode und Linse vorgesehen sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Divergenz des Laserstrahls vom Steuergerät oder der Steuerschaltung einstellbar. Da die Dämpfung von Laserstrahlen geringerer Divergenz durch Luftschlieren geringer ist als die Dämpfung von Laserstrahlen hoher Divergenz, kann durch eine Einstellbarkeit der Divergenz erreicht werden, dass besonders sicher zwischen Dämpfungen aufgrund von Dämpfen bzw. Partikeln einerseits und Luftschlieren bzw. Luftbewegungen andererseits unterschieden werden kann. Das Steuergerät eines derartigen Lüftungsgeräts kann daher beispielsweise wechselnd die Dämpfung bei hoher und niedriger Divergenz messen und im Falle einer geringen Dämpfung, die lediglich auf Luftschlieren zurückzuführen ist, den Lüfter in Betrieb setzen. Die Einstellbarkeit wird vorzugsweise über eine verstellbare Linse erreicht.

In einer Weiterbildung sind mindestens zwei Sendeeinrichtungen zur Abgabe von Laserstrahlen unterschiedlicher Divergenz vorgesehen. Auch durch zwei Sendeeinrichtungen kann bei unterschiedlicher Divergenzeinstellung erreicht werden, dass die Ursache für eine Dämpfung auf der Messstrecke sicher erkannt wird. Gegenüber einer Ausführungsform mit einem bezüglich seiner Divergenz einstellbaren Laserstrahl kann dadurch die Einstellbarkeit und die daraus resultierenden erhöhte Komplexität der Sendeeinrichtung vermieden werden. Vorzugsweise sind beide Sendeeinrichtungen auf nur eine Empfangseinrichtung gerichtet, die die eintreffende Leistung der Laserstrahlen entweder zeitgleich oder alternierend misst. Zweckmäßig kann es aber auch sein, jeder Sendeeinrichtung eine eigene Empfangseinrichtung zuzuordnen.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gegen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
1 und 2 teilweise geschnittene Ansichten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube, bei welcher Sende- und Empfangseinrichtung an gegenüberliegenden Innenseiten der Dunstabzugshaube angeordnet sind und bei der ein Laserstrahl unmittelbar in Richtung der Empfangseinrichtung abgestrahlt wird,
3 eine Detailansicht der Empfangseinrichtung der in den 1 und 2 dargestellten Dunstabzugshaube,
4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube, bei der die Sende- und Empfangseinrichtungen als einheitliches Modul an einer Innenseite der Dunstabzugshaube angeordnet sind und bei der auf der gegenüberliegenden Seite der Dunstabzugshaube eine Reflektionseinrichtung vorgesehen ist,
5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube, bei der die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung ebenfalls an der gleichen Innenseite der Dunstabzugshaube angeordnet sind, wobei es sich um getrennte und voneinander beabstandete Module handelt,
6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube, bei der zwei parallele Reflektionseinrichtungen an gegenüberliegenden Innenseiten der Dunstabzugshaube vorgesehen sind,
7 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts für ein erfindungsgemäßes Lüftungsgerät und mit diesem Steuergerät verbundener Komponenten und
8a und 8b den Strahlengang eines Laserstrahls im Bereich einer Messstrecke.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 und 2 zeigen in jeweils teilweise geschnittener Weise eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts in Form einer Dunstabzugshaube 10. Die Dunstabzugshaube 10 ist oberhalb einer Kochmulde 12 mit vier Kochstellen 14 angeordnet. Die Dunstabzugshaube 10 erstreckt sich nahezu über die vollständige Breite der Kochmulde 12 und überdeckt ca. drei Viertel von deren Tiefe. Die Dunstabzugshaube 10 selbst besteht aus einem kastenförmigen, an der Unterseite offenen Unterteil 16 und einem Oberteil 18, wobei das Unterteil 16 und das Oberteil 18 derart miteinander verbunden sind, das von der Kochmulde 12 ausgehende Kochwrasen wie Wasserdampf und Kochdunst in das Unterteil 16 der Dunstabzugshaube 10 gelangen und von dort in das Oberteil 18 weitergeleitet werden. Im Übergangsbereich zwischen dem Unterteil 16 und dem Oberteil 18 sind eine Filtermatte 19 und ein Ventilator 20 angeordnet, der die Küchendämpfe durch die Filtermatte 19 in das Oberteil 18 saugt. Im Unterteil 16 sind eine Sendeeinrichtung 22 mit Laser und eine Empfangseinrichtung 24 an der rechten bzw. linken Innenseite angeordnet. Die Sendeeinrichtung 22 ist dabei derart ausgerichtet, dass ein von ihr ausgehender Laserstrahl 25 direkt auf die Empfangseinrichtung 24 gerichtet ist.
Wenn im Kochbetrieb Kochwrasen von den Kochstellen 14 der Kochmulde 12 aufsteigen, gelangen diese in das Unterteil 16 der Dunstabzugshaube 10. Der permanent oder in periodischen Abständen aktivierte Laserstrahl 25 wird durch diese Kochwrasen teilweise absorbiert sowie teilweise gebeugt und gebrochen. Dadurch kommt es zu einer gegenüber der Ausgangsleistung verminderten Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung 24.
Aber auch schon bevor Kochwrasen entstanden oder in den Bereich der Messstrecke zwischen Sendeeinrichtung 22 und Empfangseinrichtung 24 gelangt sind, kommt es aufgrund der von der Kochstelle 14 ausgehenden Hitze zu Luftbewegungen im Bereich der Messtrecke, die eine Beugung des Laserstrahls zur Folge haben. Auch dies vermindert die Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung 24.
In einer in den 1 und 2 nicht dargestellten Art und Weise wird ein von der Empfangseinrichtung 24 erzeugtes Signal einem Steuerge rät zugeführt, welches anhand der Leistungsdifferenz zwischen Ausgangsleistung der Sendeeinrichtung 22 und Eingangsleistung der Empfangseinrichtung 24 sowie anhand der zeitlichen Veränderung dieser Leistungsdifferenz Rückschlüsse auf den Grad der Luftbewegungen und das Vorliegen und die Menge an Kochwrasen ermöglicht. In Abhängigkeit der so ermittelten Menge an Luftschlieren und/oder Kochwrasen steuert dieses Steuergerät die dem Ventilator 20 zugeführte Leistung, wobei die Leistung erhöht wird, wenn die Luftbewegung intensiv oder die Menge an Kochwrasen hoch ist. Wenn die Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung 24 sich im Zuge der Bereinigung der Luft wieder an die Ausgangsleistung der Sendeeinrichtung 22 angenähert hat und keinen großen Schwankungen mehr unterliegt, kann der Ventilator 20 vom Steuergerät wieder gedrosselt oder vollständig deaktiviert werden.
Die 3 zeigt die Empfangseinrichtung der in den 1 und 2 dargestellten Dunstabzugshaube in einer vergrößerten Darstellung. Die Empfangseinrichtung verfügt über einen röhrenförmigen Abschnitt 29a, dessen Hauptachse mit der Einfallsachse des Laserstrahls 25 übereinstimmt. Am Grund dieses röhrenförmigen Abschnitts 29a ist ein photoelektrischer Sensor 26 angeordnet, der in Abhängigkeit der einfallenden Leistung ein korrespondierendes Signal erzeugt. Am gegenüberliegenden Ende des röhrenförmigen Abschnitts 29a ist ein Filter 29b angeordnet, der der Filterung des einfallenden Lichts dient und nur in einem bestimmten, auf den Laserstrahl 25 abgestimmten Frequenzbereich einfallendes Licht passieren lässt. Wenn Licht eines anderen Frequenzbereichs einfällt, wird es vom Filter 29b absorbiert und erreicht daher den photoelektrischen Sensor nicht. Gleiches gilt für Licht jeglicher Frequenz, welches aus einer deutlich von der Laserausbreitungsrichtungsrichtung abweichenden Richtung 28 auf die Empfangseinrichtung 24 trifft. Durch diese beiden Maßnahmen, den röhrenförmigen Abschnitt 29a und den Filter 29b, wird erreicht, dass das vom photoelektrischen Sensor 26 abgegebene Signal ausschließlich oder nahezu ausschließ lich von der einfallenden Leistung des Laserstrahls und nicht vom Umgebungslicht bestimmt wird.
Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind bei dieser die Sende- und die Empfangseinrichtung in einem gemeinsamen Funktionsmodul 29 untergebracht, welches an einer Innenseite des Unterteils 16 der Dunstabzugshaube 10 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Innenseite des Unterteils 16 ist eine Reflektionseinrichtung 30 angeordnet. Diese Reflektionseinrichtung kann beispielsweise ein Spiegel oder auch ein Katzenauge sein. Der Laserstrahl 31, der von dem Funktionsmodul 29 abgestrahlt wird, ist in Richtung der Reflektionseinrichtung 30 ausgerichtet. Von dieser wird er derart reflektiert, dass er nur leicht von seinem Verlauf vor der Reflektion abweichend zurück zum Funktionsmodul 29 gelangt. Die in diesem Funktionsmodul 29 integrierte Empfangseinrichtung registriert die zurückgelangte Leistung und gibt in gleicher Art wie beim ersten Ausführungsbeispiel ein davon abhängiges Signal an ein nicht dargestelltes Steuergerät ab. Vorteil dieser Ausführungsform mit einem die Sende- und Empfangseinrichtung umfassendem Funktionsmodul 29 an der einen Innenseite des Unterteils 16 und eine Reflektionseinrichtung 30 an der gegenüberliegenden Seite ist, dass nur ein Modul mit dem Steuergerät verbunden werden muss. Dadurch werden Kosten für Verkabelung gespart und konstruktive Schwierigkeiten umgangen. Darüber hinaus ist bei der dargestellten zweiten Ausführungsform die Messstrecke gegenüber der Ausführungsform, die in den 1 und 2 dargestellt ist, in etwa doppelt so lang, was zu verlässlicheren Ergebnissen führt.
Die 5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube. Gegenüber der zweiten Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform dadurch, dass die Sendeeinrichtung 32 und die Empfangseinrichtung 34 als separate Module, jedoch auf der gleichen Innenseite des Unterteils 16 der Dunstabzugshaube 10 angeordnet sind. Wiederum ist auf der gegenüberliegenden Innenseite eine Reflektionseinrichtung 36 vorgesehen, wobei diese so angeordnet und ausgerichtet ist, dass ein von der Sendeeinrichtung 32 ausgehender Laserstrahl 38 nach der Reflektion auf die Empfangseinrichtung 34 trifft. Die dargestellte Ausführungsform weist zwar den Nachteil auf, dass Sende- und Empfangseinrichtung getrennt voneinander mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden sein müssen. Vorteilhaft ist jedoch die Tatsache, dass der Laserstrahl 38 vor und nach der Reflektion durch die Reflektionseinrichtung 36 nicht nahezu parallel verläuft. Dadurch ist der Bereich vergrößert, den der Laserstrahl durchläuft. Infolgedessen ist es eher möglich, Kochwrasen von allen Kochplatten zuverlässig wahrzunehmen und die Steuerung des Ventilators 20 entsprechend gut angepasst vorzunehmen.
Die 6 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube. Diese verfügt über eine Sendeeinrichtung 40 und eine Empfangseinrichtung 42, welche wiederum an der gleichen Innenseite des Oberteils 16 der Dunstabzugshaube 10 angeordnet sind. Von den Ausführungsformen, die in den 4 und 5 dargestellt sind, unterscheidet sich diese Ausführungsform dadurch, dass sowohl auf der Innenseite der Sende- und Empfangseinrichtungen 40, 42 als auch auf der gegenüberliegenden Seite jeweils eine Reflektionseinrichtung 44, 46 angeordnet ist. Die beiden Reflektionseinrichtungen sind parallel zueinander ausgerichtet. Die Sendeeinrichtung 40 ist so ausgerichtet, dass ein von ihr ausgehender Laserstrahl 48 mehrfach von den Reflektionseinrichtungen 44, 46 reflektiert wird, bevor er die Empfangseinrichtung 42 erreicht. Dies führt zu einer verhältnismäßig langen Messstrecke, welche besonders präzise Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Kochwrasen und ähnlichem erlaubt. Darüber hinaus ist es mit einem solchen oder einem ähnlichen Aufbau möglich, den Bereich über den Kochplatten 14 weitgehend flächendeckend abzudecken, so dass auch ein örtliches begrenztes Auftreten von Kochwrasen schnell und zuverlässig registriert werden kann. Gerade bei einem solchen Aufbau ist die Verwendung eines Lasers ideal. Durch die geringe Aufweitung des Laserstrahls 48 sind selbst lange Messstrecken unproblematisch realisierbar.
Die 7 zeigt ein Steuergerät einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube sowie daran angeschlossene Komponenten. Das Steuergerät weist einen Steuerschaltkreis 50 auf, der über verschiedene Anschlüsse verfügt. Eine Sendeeinrichtung 52 ist an einem PWM-Ausgang 54 (Pulsweitenmodulations-Ausgang) des Steuerschaltkreises 50 angeschlossen. Auf diese Art und Weise ist es dem Steuerschaltkreis möglich, die Leistung der Sendeeinrichtung 52 sowie insbesondere des in die Sendeeinrichtung 52 integrierten Lasers, gezielt zu steuern. Dies erlaubt eine Grundjustierung, bei der der Laser so eingestellt wird, dass eine gewünschte Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung registriert wird, beispielsweise die Eingangsleistung, die bei vollständiger Bestrahlung der gesamten Fläche des Sensors der Empfangseinrichtung auftritt. An einem Analog/Digital-Wandlereingang 56 ist eine Empfangseinrichtung 58 angeschlossen, die über mindestens einen photoelektrischen Sensor verfügt, der in Abhängigkeit der einfallenden Lichtmenge die dem Steuerschaltkreis 50 zugeführte Spannung variiert. Anhand der so empfangenen Messwerte der Empfangseinrichtung 58 wird mittels einer dafür vorgesehenen Schaltung oder eines dafür vorgesehenen Programms im Steuerschaltkreis 50 erkannt, ob Kochwrasen auf der Messstrecke zwischen der Sendeeinrichtung 52 und der Empfangseinrichtung 58 vorliegen und welche Dichte bzw. welches Maß an Turbulenzen sie aufweisen. Abhängig von dem Ergebnis dieser Analyse wird ein Ventilatormotor 60 angesteuert, dessen Leistung vom Steuerschaltkreis 50 beeinflusst werden kann. Wenn die Menge an Kochwrasen hoch ist, wird der Ventilatormotor 60 derart angesteuert, dass dieser Kochwrasen mit hoher Leistung absaugt.
Die 8a und 8b zeigen den Strahlengang eines Laserstrahls 62 eines erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts im Bereich einer Messstrecke zwischen einer Sendeeinrichtung 64 und einer Empfangseinrichtung 66. Die Sendeeinrichtung 64 verfügt über ein Lasermodul 68 und eine Kollimatorlinse 70, die den vom Lasermodul 68 ausgehenden Laserstrahl 62 etwas aufweitet. Der Laserstrahl 62 durchläuft die Messstrecke und trifft in der Empfangseinrichtung auf die den photoelektrischen Sensor 72. Der photoelektrische Sensor 72 ist bezüglich seiner Fläche so ausgebildet und der Laserstrahl 62 so eingestellt, dass der Laserstrahl 62 in einem ungebrochenen und nicht abgelenkten Zustand vollständig vom photoelektrischen Sensor 72 erfasst wird und dessen Fläche weitgehend vollständig bestrahlt. Der photoelektrische Sensor 72 erzeugt in Abhängigkeit der registrierten Leistung ein Ausgangssignal für ein Steuergerät des Lüftungsgeräts. Dieses Signal kann auf verschiedene Art und Weise die Information über die registrierte Leistung weitergeben, beispielsweise durch eine entsprechend angepasste Spannung, durch eine angepasste Frequenz oder mittels anderweitiger elektrischer Kenngrößen.
In 8a ist der ungebrochene und nicht abgelenkte Zustand des Laserstrahls 62 dargestellt. In diesem Zustand wird die maximale Leistung vom photoelektrischen Sensor 72 registriert und ein entsprechendes Signal an das nicht dargestellte Steuergerät weitergegeben. Wenn ein solches Signal gleichbleibend an das Steuergerät weitergegeben wird, wird dieses vom Steuergerät dahingehend interpretiert, dass keine Kochwrasen und Wasserdämpfe auf der Messstrecke vorhanden sind und dass keine Aktivierung eines Ventilators des Lüftungsgeräts erforderlich ist.
Die 8b zeigt einen zweiten Zustand derselben Messstrecke. In diesem zweiten Zustand befindet sich Wasserdampf 74 auf der Messstrecke. Der von der Sendeeinrichtung 64 ausgehende Laserstrahl 62 wird durch die verschiedenen Wasserdampfkonzentrationen gebrochen und trifft daher abgelenkt und somit nur teilweise auf den photoelektrischen Sensor 72. Ein Anteil 62a trifft den photoelektrischen Sensor 72 nicht, so dass die vom photoelektrischen Sensor 72 registrierte Leistung nur die eines verbleibenden Anteils 62b ist. Eine elektrische Kenngröße, die Auskunft über die Größe dieses Anteils gibt, wird an das Steuergerät in Form eines entsprechenden Signals weitergegeben. Dieses kann dann dementsprechend mittels einer Aktivierung bzw. einer Leistungssteuerung des Ventilators das Absaugen des Wasserdampfs hervorrufen. Ebenso könnten mit dem Bezugszeichen 74 auch Luftschlieren bezeichnet sein, die teilweise auch mit bloßem Auge sichtbar sind.
Aus den 8a und 8b ist die reine Ablenkung des Laserstrahls 62 und die daraus folgende Veränderung der registrierten Leistung ersichtlich. Die Ventilatorsteuerung kann derart erfolgen, dass dieser Anteil unmittelbar als Kriterium zur Registrierung von Luftbewegungen oder Luftverunreinigungen wie Kochwrasen herangezogen wird und ein unmittelbares Verhältnis zwischen registrierter Leistung und Luftbewegungen bzw. Luftverunreinigungen angenommen wird. Die Steuerung des Ventilators kann aber zusätzlich oder ausschließlich auch anhand der dynamischen Veränderung der registrierten Leistung erfolgen. Bei einer derartigen Steuerung wird vom Steuergerät beispielsweise ausgewertet, mit welcher Frequenz und/oder welcher Amplitude sich die registrierte Leistung verändert. Die Frequenz der Leistung ist bei einer großen Menge an Kochwrasen besonders hoch, so dass eine Steuerung des Ventilators in Abhängigkeit der Frequenz zu sehr guten Ergebnissen führt.

Claims

Lüftungsgerät, insbesondere eine Dunstabzugshaube (10), mit einem Antrieb (20) zur Erzeugung eines Luftstroms, einem Steuergerät (50) oder einer Steuerschaltung zur Steuerung des Antriebs (20) und einer Messstrecke im Lüftungsgerät im Bereich des Luftstroms mit einer Sendeeinrichtung (22; 29; 32; 40; 52; 64) und einer Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66), wobei das Steuergerät (50) bzw. die Steuerschaltung zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit eines von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugten Signals ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (22; 29; 32; 40; 52; 64) zur Abgabe eines Laserstrahls (25; 31; 38; 48) ausgebildet ist.
Lüftungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugte Signal bezüglich elektrischer Kennwerte wie seiner Frequenz, seiner Spannung oder seiner Stromstärke von der Intensität oder von der Leistung der empfangenen Strahlung abhängt.
Lüftungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugte Signal lediglich von der Strahlung in einem Frequenzbereich abhängt, der dem Frequenzbereich des Laserstrahls (25; 31; 38; 48) weitgehend entspricht.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) einen photoelektrischen Sensor (26; 72) aufweist, der vorzugsweise über eine Photodiode oder einen Photosensor verfügt.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (24) mit Filtermitteln (29a), vorzugsweise einem Hohlkanal (29a), ausgestattet ist, wobei diese Filtermittel (29a) den Winkelbereich einschränken, in dem einfallendes Licht (25, 28) durch die Empfangseinrichtung registriert wird.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) von der Steuerschaltung bzw. dem Steuergerät (50) anhand des von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) empfangenen Signals aktivierbar und deaktivierbar sowie bezüglich seiner Leistung steuerbar ist, vorzugsweise stufenlos.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät (50) zur Auswertung des von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugten Signals im Hinblick auf Luftschlieren in der Messstrecke ausgebildet ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät (50) zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) registrierten Intensität bzw. registrierten Leistung ausgebildet ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät (50) zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) registrierten Intensität bzw. Leistung über der Zeit ausgebildet ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (22; 64) und die Empfangseinrichtung (24; 66) sich gegenüberliegend beidseitig des Luftstroms im Lüftungsgerät (10) angeordnet sind und die Sendeeinrichtung (22; 64) in Richtung der Empfangseinrichtung (24; 66) strahlt.
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (29; 32; 40) und die Empfangseinrichtung (29; 34; 42) so angeordnet sind, dass ein von der Sendeeinrichtung (29; 32; 40) ausgehender Laserstrahl (31; 38; 48) von mindestens einer Reflexionseinrichtung (30; 36; 44, 46) reflektiert zur Empfangseinrichtung (29; 34; 42) gelangt.
Lüftungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Reflexionseinrichtungen (44, 46) vorgesehen sind, die so angeordnet und ausgerichtet sind, dass ein von der Sendeeinrichtung (40) ausgehender Laserstrahl (48) von mindestens einer Reflexionseinrichtung (44, 46) mindestens zweimal reflektiert zur Empfangseinrichtung (42) gelangt.
Lüftungsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reflexionseinrichtungen (44, 46) einander zugewandt und parallel zueinander angeordnet sind.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung eine Laserdiode zur Abgabe des Laserstrahls (25, 48) aufweist, insbesondere eine Multimode-Laserdiode.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung eine optische Einrich tung, vorzugsweise eine Kollimatorlinse (70), im Ausbreitungsweg des Laserstrahls (25, 48) aufweist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Divergenz des Laserstrahls (25, 48) vom Steuergerät (50) oder der Steuerschaltung einstellbar ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Sendeeinrichtungen zur Abgabe von Laserstrahlen (25, 48) unterschiedlicher Divergenz.