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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektrisch beheizbaren Gerätes mit Dampferzeuger, insbesondere eines Dampfbügeleisens, wobei ein Benutzungszustand des Gerätes ermittelt wird und ohne Eingriff des Benutzers die Dampfproduktion des Gerätes bei festgestellter Benutzung aktiviert werden kann und bei festgestellter Nichtbenutzung deaktiviert werden kann. Zudem betrifft die Erfindung ein elektrisch beheizbares Gerät mit Dampferzeuger, insbesondere ein Dampfbügeleisen, das einen Sensor aufweist, der eine Benutzung des Gerätes feststellen kann, wobei ohne Eingriff des Benutzers bei festgestellter Benutzung des Gerätes die Dampfproduktion aktiviert und bei festgestellter Nichtbenutzung des Gerätes die Dampfproduktion deaktiviert werden kann.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Verwendung von Bügeleisen zur Glättung von Textilien oder ähnlichen Flächengebilden im privaten und kommerziellen Bereich ist gängige Praxis. Dabei wird eine ebene, glatte Oberfläche des Bügeleisens erhitzt und manuell auf das zu glättende Flächengebilde aufgesetzt. Durch Druck und Bewegung des Bügeleisens relativ zu dem Flächengebilde, häufig unterstützt durch gleichzeitige Dampfzufuhr, werden Falten aus dem Flächengebilde entfernt. Dabei wird die Bügeltemperatur zum Erzielen eines guten Glätteffekts innerhalb einer möglichst kurzen Zeit üblicherweise so gewählt, dass das Flächengebilde bei der vorgesehenen Kontaktzeit mit der erhitzten Oberfläche des Bügeleisens gerade nicht beschädigt wird. Die Temperatur wird in der Regel durch einen mechanischen Thermostaten geregelt, durch welchen die Stromzufuhr zum Heizelement des Bügeleisens in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur geöffnet oder geschlossen wird.
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Aus der Praxis sind Dampfbügeleisen bekannt, die abhängig von einer Benutzeraktion Dampf erzeugen können. Dies gelingt zum Beispiel mittels eines Steuerknopfes, der am Bügeleisen angebracht ist. Je nach Wunsch des Benutzers kann so beim Bügeln die gewünschte Dampfmenge appliziert werden. Die wiederholte, erforderliche Benutzeraktion kann jedoch bei einem längeren Bügelvorgang zu einer Ermüdung des Benutzers führen. Die europäische Patentschrift
EP 0 645 488 B1 beschreibt ein Verfahren zum Bügeln eines Textilstücks und ein Bügeleisen, an dem ein Programm in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu bügelnden Stücks auszuwählen ist und im Verlauf eines Bügelzyklus ein Dampfstoß automatisch und ohne Eingreifen seitens des Benutzers gewährleistet wird. Hierzu enthält das Gerät einen Sensor, der durch Kontakt, beispielsweise mittels berührungsempfindlicher Tasten, die am Griff befestigt sind, die Anwesenheit des Benutzers feststellt, der beabsichtigt, den Bügelvorgang durchzuführen. Durch einfaches Ergreifen des Bügeleisens per Hand am Griff wird ohne weiteres Zutun der Dampfstoß gemäß dem ausgewählten Programm in Gang gesetzt. Sobald der Benutzer den Griff loslässt, wird der Dampfausstoß unterbrochen. Wenn innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls keine Anwesenheit festgestellt wurde, wird die Stromversorgung der Dampfproduktions- und Ausstoßmittel automatisch unterbrochen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 195 42 916 A1 offenbart ein elektrisches Bügeleisen, bei dem am Handgriff oder zumindest im Bereich der den Handgriff erfassenden Hand ein Sensor angeordnet ist, der mit einem Schalter im Stromkreis der elektrischen Heizung des Bügeleisens verbunden ist und die Stromzufuhr unterbricht, sobald die Hand den Einflussbereich des Sensors verlässt. Hierdurch wird verhindert, dass das Bügeleisen während einer längeren oder auch einer kurzzeitigen Abwesenheit des Benutzers die Standfläche aufheizt und beschädigt.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 95/32551 offenbart eine automatische Schaltvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Handgerät, insbesondere ein Bügeleisen. Die Schaltvorrichtung ist innerhalb des Gehäuses des Bügeleisens angeordnet. Die Schaltvorrichtung enthält eine erste Zeitschaltung und einen berührungsempfindlichen Schalter, die so zusammenwirken, dass wenn der Benutzer den Kontakt mit dem berührungsempfindlichen Schalter, der sich am Griffteil des Bügeleiseins befindet, beendet, die erste Zeitschaltung aktiviert wird, um das Heizelement des Bügeleisens abzuschalten, wenn der Kontakt mit dem berührungsempfindlichen Schalter für eine bestimmte Zeit unterbrochen wurde.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung eines elektrisch beheizbaren Gerätes und ein verbessertes elektrisch beheizbares Gerät mit Dampferzeuger, insbesondere ein Dampfbügeleisen, bereitzustellen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines elektrisch beheizbaren Gerätes mit Dampferzeuger, wobei ein Benutzungszustand des Gerätes ermittelt wird und ohne Eingriff des Benutzers die Dampfproduktion des Gerätes bei festgestellter Benutzung aktiviert wird und bei festgestellter Nichtbenutzung deaktiviert wird, wobei der Fluss des zur Dampfproduktion verwendeten Wassers in die Dampfkammer in Abhängigkeit von einer gemessenen oder einer geschätzten Temperatur der Dampfkammer gesteuert wird.
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Zudem wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisch beheizbares Gerät mit Dampferzeuger, insbesondere ein Dampfbügeleisen, das einen Sensor, der eine Benutzung des Gerätes feststellen kann, aufweist, wobei ohne Eingriff des Benutzers bei festgestellter Benutzung die Dampfproduktion aktiviert und bei festgestellter Nichtbenutzung die Dampfproduktion deaktiviert werden kann und wobei der Fluss des zur Dampfproduktion verwendeten Wassers in die Dampfkammer in Abhängigkeit von einer gemessenen oder einer geschätzten Temperatur gesteuert werden kann.
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Erfindungsgemäß gibt es lediglich zwei einander ausschließende Benutzungszustände des Gerätes, nämlich die Benutzung und die Nichtbenutzung. Wird durch den Sensor, der eine Benutzung des Gerätes feststellen kann, ein Betriebszustand festgestellt, der darauf hindeutet, dass das Gerät gegenwärtig für den vorgesehenen Gebrauch eingesetzt wird, so liegt eine Benutzung, andernfalls eine Nichtbenutzung vor.
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Wenn die Dampfproduktion des Gerätes bei festgestellter Benutzung aktiviert wird oder bei festgestellter Nichtbenutzung deaktiviert wird, bedeutet das, dass aufgrund eines Benutzungszustandes die Dampfproduktion aktiviert oder deaktiviert wird. Das Aktivieren oder Deaktivieren der Dampfproduktion aufgrund eines Benutzungszustandes erfolgt sofort nach der Änderung des Benutzungszustandes oder verzögert.
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Das erfindungsgemäße Gerät kann mit einem Temperatursensor ausgestattet sein, so dass die Temperatur der Dampfkammer gemessen werden kann. Die gemessene Temperatur der Dampfkammer wird in der Dampfkammer, an der Wand der Dampfkammer oder in einem Teil des Gerätes, der mit der Dampfkammer thermisch leitend verbunden ist, gemessen.
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Die geschätzte Temperatur wird in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand zu einem Ereignis ermittelt. Das Ereignis hat einen Einfluss auf die Temperatur der Dampfkammer. Das Ereignis kann z. B. aus dem Aktivieren der Heizung bestehen. Nach dem Aktivieren der Heizung nimmt die Temperatur der Dampfkammer zu, bis sie eine Betriebstemperatur erreicht hat. Das Ereignis kann auch z. B. aus dem Deaktivieren der Heizung bestehen. Nach dem Deaktivieren der Heizung nimmt die Temperatur der Dampfkammer ab, bis sie die Umgebungstemperatur erreicht hat. Das Ereignis kann z. B. auch darin resultieren, dass die Heizung aktiviert oder deaktiviert wird, z. B. wenn das Ereignis die Benutzung des Gerätes, das Betätigen eines Schalters des Gerätes oder das Verbinden des Gerätes mit dem Stromnetz ist. Da das Ereignis die Temperatur der Dampfkammer beeinflusst, wird zu der Schätzung der Temperatur der zeitliche Abstand zu dem Ereignis herangezogen. Damit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass die geschätzte Temperatur die tatsächliche Temperatur mit hoher Genauigkeit schätzt. Die geschätzte Temperatur kann auch von weiteren Einflussgrößen abhängen, wie z. B. von der Bauart des Gerätes, insbesondere von der Leistung der Heizung des Gerätes.
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Der erfindungsgemäße Fluss von Wasser in die Dampfkammer entspricht dem Volumen des Wassers, das pro Zeiteinheit in die Dampfkammer gelangt.
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Erfindungsgemäß ist die Dampfproduktion abhängig von dem Benutzungszustand und ohne Eingriff des Benutzers aktivierbar und deaktivierbar. So kann mit Vorteil erreicht werden, dass die Dampfkammer nur dann mit Wasser versorgt wird, wenn das Gerät benutzt wird. Dies kann zu einer Einsparung von Wasser und Energiekosten führen.
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Zudem kann durch die Erfindung mit Vorteil erreicht werden, dass der Fluss des Wassers in die Dampfkammer an die gemessene oder geschätzte Temperatur der Dampfkammer angepasst werden kann. So kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass die Wassermenge, die in die Dampfkammer gelangt, groß genug ist, um bezogen auf die Temperatur der Dampfkammer eine möglichst große Dampfmenge zu erzeugen. Zugleich kann mit Vorteil erreicht werden, dass die Wassermenge, die in die Dampfkammer gelangt, klein genug ist, um in der Dampfkammer vollständig verdampft zu werden. So wird vermieden, dass Wasser aus der Dampfkammer heraustropft oder herausläuft.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
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Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgen das Aktivieren und das Deaktivieren der Heizung abhängig von dem Benutzungszustand des Gerätes und ohne Eingriff des Benutzers. So kann mit Vorteil erreicht werden, dass die Heizung nur dann mit Strom versorgt wird, wenn sie auch tatsächlich zur Verwendung des Gerätes benötigt wird. Dies kann zu einer Einsparung von Energiekosten führen. Zugleich kann das Deaktivieren der Heizung bei Nichtbenutzung zu einer geringeren Temperatur des Gerätes führen, wodurch sich die Verbrennungs- und Brandgefahr durch das Gerät verringert, was eine Erhöhung der Sicherheit des Gerätes bedeutet.
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In einer Ausführung der Erfindung wird bei einer auf ein Anschließen des elektrischen Gerätes an eine Stromquelle, beispielsweise durch ein Einstecken des Netzkabels, oder Anschalten des Gerätes, z. B. mittels eines Ein-/Ausschalters, folgenden Nichtbenutzung die elektrische Heizung nicht deaktiviert, bevor die Zeit T1 abgelaufen ist. Bevorzugt ist T1 dabei die Zeit, die das erfindungsgemäße Gerät benötigt, um von einer vorbestimmten oder gemessenen Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur aufzuheizen. Vor der Verwendung des erfindungsgemäßen Gerätes ist es erwünscht, dass die Betriebstemperatur zunächst erreicht wird. Die vorgesehene Betriebstemperatur ist vorzugsweise am Gerät einstellbar, z. B. an einem Betriebstemperaturwählschalter oder -regler. In dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, dass das Gerät nach dem Anschließen oder Anschalten ohne weitere Aktion des Benutzers die Betriebstemperatur erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in dem Fall, in dem die Nichtbenutzung einen zeitlichen Schwellenwert S überschreitet, durch die nachfolgende Benutzung eine Aktivierung der Heizung für mindestens eine Zeit T1 bewirkt. Besonders bevorzugt ist T1 dabei die Zeit, die das erfindungsgemäße Gerät benötigt, um von einer vorbestimmten oder gemessenen Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur aufzuheizen. Wenn das erfindungsgemäße Gerät als Dampfbügeleisen ausgeführt ist, beträgt der Schwellenwert S vorzugsweise weniger als 30 Minuten, besonders vorzugsweise weniger als 20 Minuten, ganz besonders vorzugsweise weniger als 15 Minuten. Bevorzugt ist der Schwellenwert S größer als 2 Minuten, besonders bevorzugt größer als 5 Minuten, ganz besonders bevorzugt größer als 7 Minuten. In dieser Ausführungsform ist nach einer längeren Nichtbenutzung und einer darauffolgenden kurzen Benutzung keine weitere Benutzeraktion nötig, um das Bügeleisen auf die Betriebstemperatur zu heizen.
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Das Steuern des Flusses von Wasser in die Dampfkammer kann so geschehen, dass der Fluss nur zwei Werte annehmen kann, nämlich null und einen festen Wert, der größer ist als null. Vorzugsweise wird der Fluss jedoch stufenlos oder in einer oder mehreren Stufen gesteuert. Dadurch kann mit Vorteil die Wassermenge in der Dampfkammer optimiert werden, so dass die größtmögliche Dampfproduktion in Bezug auf die Temperatur der Dampfkammer gewährleistet wird.
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In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird das zu verdampfende Wasser mittels einer Pumpe in die Dampfkammer des Gerätes gepumpt. Besonders vorzugsweise ist diese Pumpe als Membranpumpe ausgeführt. Durch die Pumpe kann mit Vorteil erreicht werden, dass der Fluss in die Dampfkammer besonders genau gesteuert werden kann und so eine effiziente Verdampfung gewährleistet wird. Die Förderrate der Pumpe ist das Volumen von Wasser, das die Pumpe pro Zeiteinheit fördert. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung fördert die Pumpe das Wasser ausschließlich direkt in die Dampfkammer und die Dampfkammer hat keinen weiteren Wasserzufluss, so dass die Förderrate der Pumpe gleich dem Fluss des Wassers in die Dampfkammer ist.
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Vorzugsweise wird die Pumpe erst verzögert um eine Zeit T2 nach einer erfolgten Aktivierung der Heizung des Gerätes angesteuert, vorzugsweise beträgt T2 weniger als 60 Sekunden, besonders vorzugsweise weniger als 30 Sekunden und ganz besonders vorzugsweise weniger als 15 Sekunden. T2 ist bevorzugt größer als 2 Sekunden, besonders bevorzugt größer als 5 Sekunden und ganz besonders bevorzugt grösser als 7 Sekunden. Damit kann bewirkt werden, dass die Dampfkammer eine zur Verdampfung ausreichende Temperatur erreicht hat, bevor Wasser in die Dampfkammer gefördert wird. So werden ein unvollständiges Verdampfen und ein Herauslaufen von Wasser aus der Dampfkammer mit Vorteil vermieden.
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Die Pumpe kann vorzugsweise nach einer erfolgten Aktivierung der Heizung so angesteuert werden, dass die Pumpe eine ansteigende Förderrate erbringt, besonders vorzugsweise ist die Förderrate monoton ansteigend. Durch eine anfangs niedrige Förderrate kann vorteilhafterweise vermieden werden, dass zu viel Wasser in eine noch nicht ausreichend erhitzte Dampfkammer gerät. Einige Zeit nach der Aktivierung der Heizung hat die Dampfkammer jedoch ihre Betriebstemperatur erreicht, so dass die Pumpe jetzt mit einer höheren Förderrate Wasser in die Dampfkammer pumpen kann und entsprechend mit Vorteil eine größere Dampfmenge in der Dampfkammer erzeugt werden kann. Die ansteigende Förderrate kann vorzugsweise durch einen Anstieg der Versorgungsspannung der Pumpe erreicht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Pumpe mit pulsierender Gleichspannung mit variierender Frequenz angesteuert werden, insbesondere gilt dies, wenn die Pumpe als Membranpumpe ausgeführt ist. In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Membranpumpe steigt die Förderrate mit steigender Frequenz der versorgenden pulsierenden Gleichspannung an. Die pulsierende Gleichspannung kann z. B. durch Gleichrichten der Netzspannung erzeugt werden, so dass die pulsierende Gleichspannung eine Frequenz aufweist, die gleich der Netzfrequenz, z. B. 50 Hz, ist. Die Frequenz der pulsierenden Gleichspannung kann z. B. durch eine Filtereinheit verringert werden, die nicht jeden, sondern z. B. nur jeden zehnten Spannungspuls durchlässt, so dass eine pulsierende Gleichspannung mit einer Frequenz von z. B. 5 Hz entsteht und die Förderrate der Pumpe sinkt. So lässt sich mit geringem konstruktivem Aufwand die variable Förderrate der Pumpe realisieren.
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Die gemessene Temperatur der Dampfkammer wird bevorzugt mit einem Temperatursensor in der Dampfkammer gemessen. Wenn die Erfindung als Bügeleisen ausgeführt ist, kann die Temperaturmessung auch an der Bügelsohle stattfinden, da die Dampfkammer mit der Bügelsohle thermisch leitend verbunden ist. Die Temperatur der Dampfkammer wird bevorzugt durch einen temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand bestimmt.
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Die geschätzte Temperatur der Dampfkammer wird vorzugsweise durch einen Algorithmus bestimmt, der als Eingabewert die Dauer der letzten Aktivierung der Heizung und – falls die Heizung bereits wieder deaktiviert ist – auch die Dauer der letzten Deaktivierung hat. Besonders vorzugsweise berücksichtigt der Algorithmus den Aktivierungszustand der Heizung ab einem Zeitpunkt T3, der vor dem Zeitpunkt T4, für den die geschätzte Temperatur gilt, liegt. Das Zeitintervall T3–T4 beträgt dabei vorzugsweise mehr als 2 Minuten, besonders vorzugsweise mehr als 5 Minuten. Das Zeitintervall T3–T4 ist bevorzugt kleiner als 30 Minuten, besonders bevorzugt ist es kleiner als 20 Minuten. Für den Fall, dass die Aktivierung der Heizung ohne Eingriff des Benutzers vom Benutzungszustand des Gerätes geschieht, kann der Algorithmus anstatt des Aktivierungszustands der Heizung den Benutzungszustand des Gerätes als Eingabewert verwenden. Der Algorithmus berücksichtigt vorzugsweise auch gerätespezifische Parameter der Heizung, so z. B. die Heizungsleistung des Gerätes.
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Der Algorithmus ist vorzugsweise als Programm auf einem Mikroprozessor realisiert, er kann aber auch durch z. B. eine analoge Schaltung realisiert sein, die z. B. durch das Aufladen eines Kondensators bei einer Aktivierung der Heizung eine ansteigende Spannung erzeugt, mit der die Pumpe versorgt wird, die Wasser in die Dampfkammer fördert.
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Dass das Gerät eine Betriebstemperatur erreicht hat, bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass eine Komponente des Gerätes, deren Temperatur zur gewöhnlichen Benutzung des Gerätes geregelt wird, z. B. die Bügelsohle eines Dampfbügeleisens, eine angestrebte Temperatur erreicht hat. Vorzugsweise ist diese Temperatur am Gerät einstellbar. So ist bei einem bevorzugten Dampfbügeleisen eine von mehreren Temperaturstufen an einem dafür vorgesehenen Einstellmittel wählbar.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Sensor, der den Benutzungszustand feststellen kann, ein kapazitiver Berührungssensor, Infrarotsensor, Beschleunigungssensor, Lagesensor, Sensor zur Bestimmung des Hautwiderstandes, eine Lichtschranke, ein Quecksilberschalter oder mechanischer Schalter ist. Auch andere Sensoren, die eine Benutzung oder Nichtbenutzung feststellen können, werden in einer bevorzugten Ausführungsform des Gerätes verwendet. Je nach Ausführungsform des Gerätes kann ein oder mehrere Sensoren und Sensorarten gewählt werden, um den Benutzungszustand so festzustellen, dass er der tatsächlichen Benutzung entspricht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes kann durch einen ersten Schalter die Dampfmenge eingestellt werden kann, die abgegeben wird, wenn eine Benutzung vorliegt und durch einen zweiten Schalter die Dampfproduktion zumindest bei festgestellter Benutzung und zumindest in einer Schaltposition des ersten Schalters verändert werden. Der erste Schalter dient dabei der Einstellung einer gewünschten Dampfproduktion, so dass bei ausreichender gemessener beziehungsweise geschätzter Temperatur der Dampfkammer und bestehender Benutzung die gewünschte Dampfproduktion erreicht werden kann. Der zweite Schalter dient dazu, zusätzlich zu der durch den ersten Schalter eingestellten Dampfproduktion bei Betätigung noch mehr Dampf zur Verfügung zu stellen, falls durch den ersten Schalter nicht schon die maximale Dampfproduktion eingestellt ist. So übt der Benutzer über den zweiten Schalter eine zusätzliche Kontrolle über die Dampfproduktion aus und kann je nach Verwendung des Gerätes die für ihn beste Einstellung der Dampfproduktion vornehmen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der erste Schalter mindestens drei Schaltpositionen. Besonders bevorzugt schließen die Schaltpositionen drei Stellungen ein. In der ersten Stellung, z. B. mit der Beschriftung ”Max”, wird bei Benutzung eine maximale Dampfproduktion erzeugt. In der zweiten Stellung, z. B. mit der Beschriftung ”Eco”, wird bei Benutzung nur ein Teil der maximal möglichen Dampfproduktion, z. B. 75%, erzeugt. Dies setzt jeweils eine ausreichende gemessene beziehungsweise geschätzte Temperatur der Dampfkammer voraus. In der dritten Stellung, z. B. mit der Beschriftung ”Off”, findet bei Benutzung keine Dampfproduktion statt. Sowohl in der Stellung ”Eco” als auch ”Off” kann vorteilhafterweise gegenüber der Stellung ”Max” Energie und Wasser eingespart werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der zweite Schalter als Taster ausgeführt und führt während seiner Betätigung zu einer maximalen Dampfproduktion. Insbesondere wenn der erste Schalter in der Stellung ”Eco” oder ”Off” ist kann so durch Benutzeraktion schnell eine maximale Dampfproduktion zur Verfügung gestellt werden, sofern die geschätzte beziehungsweise gemessene Temperatur dazu ausreicht. In einer bevorzugten Ausführung führt die Betätigung des ersten Schalters ausschließlich für die Dauer der Betätigung zu einer maximalen Dampfproduktion. In einer alternativen Ausführungsform führt die Betätigung noch über die Dauer der Betätigung hinaus zu einer maximalen Dampfproduktion. So kann eine definierte Mindestmenge an Dampf erzeugt werden, auch wenn die Betätigung des zweiten Schalters nur sehr kurz ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das erfindungsgemäße Gerät ein Dampfbügeleisen oder ein Bügeleisen mit einer getrennten Dampfbügelstation, in der der Dampf erzeugt wird und aus der der Dampf dann in das Bügeleisen geleitet wird. Das erfindungsgemäße Gerät kann jedoch auch z. B. ein Dampfreiniger sein.
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Durch die Erfindung kann ein verbessertes Verfahren zur Steuerung eines elektrisch beheizbaren Gerätes mit Dampferzeuger und ein verbessertes elektrisch beheizbares Gerät mit Dampferzeuger, insbesondere ein verbessertes Dampfbügeleisen, bereitgestellt werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Wassermenge, die in die Dampfkammer gelangt, groß genug ist, um bezogen auf die Temperatur der Dampfkammer eine möglichst große Dampfmenge zu erzeugen. Zugleich kann mit Vorteil erreicht werden, dass die Wassermenge, die in die Dampfkammer gelangt, vollständig verdampft werden kann.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bügeleisens,
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2: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bügeleisens,
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3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch beheizbaren Gerätes mit Dampferzeuger, das als ein Bügeleisen mit einer getrennten Dampfbügelstation ausgeführt ist,
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4a: ein Diagramm, in dem in einem zeitlichen Verlauf der Benutzungszustand, die Temperatur und der Aktivierungszustand der Pumpe eines erfindungsgemäßen Bügeleisens unmittelbar nach dem Einschalten dargestellt wird,
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4b: ein Diagramm, in dem in einem zeitlichen Verlauf der Benutzungszustand, die Temperatur und der Aktivierungszustand der Pumpe eines erfindungsgemäßen Bügeleisens nach einer Nichtbenutzung und einer darauffolgenden Benutzung dargestellt wird, und
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5: einen Schaltplan des erfindungsgemäßen Gerätes.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Das in 1 dargestellte Dampfbügeleisen 1 besteht aus einer aus Aluminium gefertigten, planen und glatten Grundplatte 2 als Bügelsohle, welche zum Glätten eines Textils oder dergleichen auf dieses aufgesetzt wird und von seiner Oberseite her durch eine nicht sichtbare, elektrische Heizung 18 erhitzt wird. Die Grundplatte 2 ist thermisch isoliert an einem aus Kunststoff spritzgegossenen Gehäuse 3 angeordnet. Das Gehäuse 3 weist oberseitig ein Griffstück 4 auf, welches während des Bügelvorganges von der Hand des Benutzers umgriffen wird. Das Gehäuse 3 weist ferner einen Tank 5 zur Bereitstellung von Wasser für die Dampfproduktion und für eine Spritzdüse 6 auf. Durch einen im Bereich des Griffstücks 4 angeordneten Druckknopf zum Bedienen der Spritzdüse 7 wird Wasser aus dem Tank 5 in die Spritzdüse 6 gepumpt und von dort verspritzt. Das Gehäuse 3 ist außerdem mit Bedieneinrichtungen 8 für die Einstellung der Dampfproduktion und der durch einen Thermostaten geregelten Bügeltemperatur versehen. Ein in das Gehäuse 3 einmündendes Netzkabel 10 kann über einen nicht gezeigten Stecker mit der Steckdose eines üblichen Wechselspannungsnetzes – z. B. mit einer Wechselspannung von 230 V – verbunden werden, welches die Heizung 18 und andere elektrische Komponenten des Dampfbügeleisens mit elektrischer Energie speist.
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Innerhalb des Gehäuses 3 ist eine elektronische Steuerung angeordnet. Am Griffstück 4 ist ein berührungsempfindlicher Sensor 10 vorgesehen, der beispielsweise zur Bestimmung des Hautwiderstandes geeignet ist und bei einer Berührung des Griffstücks 4 durch den Benutzer eine Benutzung signalisiert. Die Signale werden vom Sensor 10 an die Steuerung des Dampfbügeleisens 1 übermittelt. Wird eine Benutzung festgestellt, so wird die Dampfproduktion des Dampfbügeleisens 1 aktiviert. Zusätzlich wird in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens 1 bei festgestellter Benutzung auch die Heizung 18 aktiviert. Löst sich die Hand des Benutzers vom Griffstück 4, erlischt das Benutzungssignal. Somit wird eine Nichtbenutzung signalisiert. Bei festgestellter Nichtbenutzung des Dampfbügeleisens 1 wird die Dampfproduktion sofort deaktiviert. Die Heizung 18 wird mit dem Einschalten des Dampfbügeleisens 1 aktiviert und bei Nichtbenutzung, die innerhalb von 3 Minuten nach dem Einschalten des Dampfbügeleisens 1 stattfindet, um 5 Minuten verzögert deaktiviert, so dass das Dampfbügeleisen 1 zunächst seine Betriebstemperatur erreichen kann. Wenn im späteren Betrieb eine Nichtbenutzung von mindestens 10 Minuten stattfindet und daraufhin das Dampfbügeleisen 1 nur kurz benutzt wird und dann wieder nicht benutzt wird, so findet eine verzögerte Deaktivierung der Heizung 18 statt, so dass die Betriebstemperatur des Dampfbügeleisens 1 erneut erreicht werden kann.
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In 2 ist das erfindungsgemäße elektrisch beheizbare Gerät mit Dampferzeuger 11 in einer Ausführungsform als Dampfbügeleisen 1 dargestellt. Das Dampfbügeleisen 1 weist einen ersten Schalter 12 auf, der die Dampfproduktion kontrolliert, die bei Benutzung erzeugt wird. In dieser Ausführung weist der erste Schalter drei Schaltpositionen auf: ”Off”, ”Eco” und ”Max”. Bei Benutzung ist die Dampfproduktion bei ”Off” ausgeschaltet, bei ”Eco” 50% der maximal möglichen Dampfproduktion und bei ”Max” maximal.
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Unmittelbar nach dem Anschalten des Dampfbügeleisens 1 befindet sich das Dampfbügeleisen 1 in der Schaltposition ”Eco”. In der Schaltposition ”Eco” leuchtet die Eco-Anzeige 13. Wird der erste Schalter 12 einmal betätigt, so wird das Dampfbügeleisen 1 in die Schaltposition ”Max” gebracht. In der Schaltposition ”Max” leuchtet die Max-Anzeige 14, die Eco-Anzeige 13 hingegen leuchtet nicht.
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Wird der erste Schalter 12 ein zweites Mal betätigt, wird das Dampfbügeleisen 1 in die Schaltposition ”Off” geschaltet und keine der beiden Anzeigen 21 leuchtet. Es können in der Schaltposition ”Off” einzelne Dampfstöße durch den zweiten Schalter 15 ausgelöst werden. Der zweite Schalter ist bevorzugt unterhalb des Griffstücks 4 angebracht, so dass er mit dem Zeigefinger betätigt werden kann. Bei jedem weiteren Betätigen des ersten Schalters 12 wird das Dampfbügeleisen 1 in die nächste Schaltposition in der Reihenfolge ”Eco”, ”Max”, ”Off” umgeschaltet, wobei durch das Betätigen des ersten Schalters 12 in der Schaltposition ”Off” die Reihenfolge wieder von vorne mit der Schaltposition ”Eco” beginnt. Das Dampfbügeleisen 1 ist im Griffstück 4 mit einem Sensor 10 ausgestattet, der als kapazitiver Berührungssensor 16 ausgeführt ist, der beim Ergreifen des Griffstückes 4 eine Benutzung feststellt. Das Dampfbügeleisen 1 weist darüber hinaus noch einen Druckknopf zum Bedienen der Spritzdüse 7 auf, mit dem Wasser durch die Spritzdüse 6 auf zu behandelnde Textilien gespritzt werden kann.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung das erfindungsgemäße elektrisch beheizbare Gerät mit Dampferzeuger 11, das als ein Bügeleisen mit einer getrennten Dampfbügelstation 17 ausgeführt ist. Diese Ausführung des Gerätes 11 enthält eine durch eine Heizung 18 beheizte Dampfkammer 19, in die Wasser mittels einer Pumpe 20 aus einem Tank 5 gefördert wird. Das Wasser verdampft in der Dampfkammer 19 und tritt durch Öffnungen in der Grundplatte 2 des Bügeleisens aus, wobei die Grundplatte 2 sich unmittelbar an die Dampfkammer 19 anschließt. Die Pumpe 20 ist stufenlos steuerbar, so dass der Fluss von Wasser in die Dampfkammer 19 variiert werden kann und an die Temperatur der Dampfkammer 19 angepasst werden kann. In dieser Ausführung des Gerätes 11 wird nach einer Aktivierung der Heizung 18 die Pumpe 20 um 10 Sekunden verzögert angesteuert. Die Pumpe 20 wird nach diesen 10 Sekunden mit pulsierender Gleichspannung von monoton ansteigender Frequenz angesteuert, so dass die Förderrate der Pumpe 20 nach diesen 10 Sekunden monoton ansteigt.
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4a zeigt einen zeitlichen Verlauf während eines Arbeitens mit einem erfindungsgemäßen Dampfbügeleisen 1 unmittelbar nach dem Anschalten des Dampfbügeleisens 1. Die horizontale Linie A signalisiert die Aktivierung der Heizung 18 für die Dauer von einer Minute nach dem Anschalten des Dampfbügeleisens 1. Die Kurve B beschreibt den Benutzungszustand des Dampfbügeleisens 1, wobei B1 Nichtbenutzung und B2 Benutzung bedeutet. Die Kurve C beschreibt die gemessene Temperatur der Dampfkammer 19 des Dampfbügeleisens 1, wobei C1 die Umgebungstemperatur und C2 die eingestellte Betriebstemperatur ist. Kurve D beschreibt die gemessene, tatsächliche Förderrate der Pumpe 20 zwischen dem Wert null bei D1 und dem Wert D2, der die maximal erreichbare Förderrate darstellt. Kurve E beschreibt den Zustand einer LED, die von außen sichtbar im Gehäuse 3 des Dampfbügeleisens 1 untergebracht ist, wobei bei E1 die LED ausgeschaltet ist und bei E2 die LED leuchtet.
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Unmittelbar nach dem Anschalten wird die Heizung 18 für eine Minute aktiviert, wobei diese Aktivierung unabhängig vom Benutzungszustand des Dampfbügeleisens 1 ist. Die Heizung 18 wird unabhängig vom Benutzungszustand aktiviert, damit das Dampfbügeleisen 1 nach dem Einschalten auch ohne Benutzung seine Betriebstemperatur erreicht, ohne dass also der Benutzer das Dampfbügeleisen 1 anfassen muss. Entsprechend zeigt die Kurve C die ansteigende gemessene Temperatur der Dampfkammer 19 von der Umgebungstemperatur C1 bis zur Betriebstemperatur C2 und kurz über diese Betriebstemperatur C2 hinaus, woraufhin die Dampfkammer 19 geringfügig abkühlt und ihre gemessene Temperatur mit niedriger Amplitude dann um die Betriebstemperatur oszilliert.
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Die geschätzte Temperatur der Dampfkammer 19 wird nach einem Algorithmus bestimmt, der den Aktivierungszustand der Heizung 18 der letzten 20 Minuten berücksichtigt. Aus der geschätzten Temperatur wird eine optimale Förderrate der Pumpe 20 berechnet. Während einer Benutzung wird die Pumpe 20 so betrieben, dass die tatsächliche Förderrate der Pumpe 20 der optimalen Förderrate gleicht. Während einer Nichtbenutzung ist die Förderrate der Pumpe 20 null, unabhängig von dem Wert der optimalen Förderrate. Die Pumpe 20 ist nach dem Anschalten des Dampfbügeleisens 1 zunächst ausgeschaltet, da eine Nichtbenutzung vorliegt. Mit dem Beginn der Benutzung des Dampfbügeleisens 1 steigt die tatsächliche Förderrate der Pumpe 20 von null ausgehend linear an, bis sie ihre maximale Förderrate D2 erreicht hat. Der lineare Anstieg der tatsächlichen Förderrate der Pumpe 20 geschieht mit einer geringen Steigung, so dass gewährleistet ist, dass keine zu große Menge an Wasser in die Dampfkammer 19 gerät, bevor diese ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Mit steigender gemessener oder geschätzter Temperatur der Dampfkammer 19 wird mit einer zunehmenden tatsächlichen Förderrate Wasser in die Dampfkammer 19 gepumpt, so dass eine für die gemessene Temperatur möglichst große Dampfmenge erzeugt werden kann. Die maximale Förderrate D2 wird erst erreicht, nachdem die geschätzte Temperatur der Dampfkammer 19 einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem die optimale Förderrate die maximale Förderrate der Pumpe 20 erreicht, blinkt die LED, danach leuchtet sie durchgehend, was in Kurve E dargestellt ist.
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In 4b wird der zeitliche Verlauf des Arbeitens mit einem Dampfbügeleisen 1 dargestellt, das nach einer längeren Nichtbenutzung fast vollständig auf seine Umgebungstemperatur abgekühlt ist. Nach einem kurzen Anfassen des Dampfbügeleisens 1 über wenige Sekunden wird die Heizung 18 für 45 Sekunden aktiviert, wie die horizontale Linie A zeigt. Die Aktivierung der Heizung 18 für 45 Sekunden nach einer nur sehr kurzen Benutzung geschieht, so dass die Betriebstemperatur des Dampfbügeleisens 1 erreicht werden kann, ohne dass der Benutzer das Dampfbügeleisen 1 über die gesamte Aufwärmphase hinweg anfassen muss.
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Das Dampfbügeleisen 1 wird 35 Sekunden nach der ersten Benutzung erneut benutzt und diese erneute Benutzung dauert bis zum Ende der in dem Diagramm dargestellten Zeitspanne an. Sobald die erneute Benutzung beginnt, wird die Pumpe 20 aktiviert. Die Förderrate der Pumpe 20 ist auf eine geschätzte Temperatur der Dampfkammer 19 angepasst. Die geschätzte Temperatur wird abhängig vom Zeitpunkt der Aktivierung der Heizung 18 berechnet. Entsprechend der geschätzten Temperatur wird eine optimale Förderrate der Pumpe 20 berechnet. Die optimale Förderrate ist in Kurve D gestrichelt eingezeichnet, die tatsächliche Förderrate entspricht der durchgezogenen Linie. Die Pumpe 20 wird erst dann angesteuert, wenn eine Benutzung vorliegt. Sobald diese vorliegt wird die Pumpe 20 so angesteuert, dass sie die optimale Förderrate erbringt, also die tatsächliche gleich der optimalen Förderrate ist. Kurze Zeit nach der Aktivierung der Heizung, entspricht die optimale Förderrate der maximalen Förderrate der Pumpe 20. Aus Kurve E sieht man, dass die LED bis zu dem Zeitpunkt, an dem die gewünschte Förderrate der maximalen Förderrate entspricht, blinkt und danach durchgehend leuchtet.
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In 5 ist das Schaltdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. Dabei ist der erste Schalter 12 dargestellt, der in dieser Ausführung drei Schaltpositionen hat. Im dargestellten Zustand ist der erste Schalter 12 so eingestellt, dass keine benutzungsabhängige Dampfproduktion stattfindet, dies entspricht der Schaltposition ”Off”. In der mittleren Schaltposition des ersten Schalters 12 wird die Pumpe 20 über den Sensor 10 und einen elektrischen Widerstand mit Strom versorgt, so dass die Pumpe 20 eine submaximale Förderleistung erbringt, dies entspricht der Schaltposition ”Eco”. Die dritte Schaltposition des ersten Schalters 12 verbindet die Pumpe 20 über den Sensor 10 mit der Spannungsquelle, dies entspricht der Schaltposition ”Max”. Über einen zweiten Schalter 15 kann unabhängig vom Benutzungszustand die Pumpe 20 aktiviert werden. Dazu wird Strom vor dem Sensor 10 abgezweigt und bei geschlossenem zweiten Schalter 15 über einen weiteren Widerstand der Pumpe 20 zugeführt. Dabei kann der weitere Widerstand auch den Wert 0 Ohm einnehmen. In diesem Fall wird bei Betätigung des zweiten Schalters 15 eine maximale Dampfproduktion ausgelöst, die unabhängig von der Benutzung ist. In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Schalter 15 so in dem Gerät 11 verschaltet, dass der Strom, der durch den zweiten Schalter 15 fließt, nach dem Sensor 10 abgezweigt wird (gestrichelt dargestellt). Die Betätigung des zweiten Schalters 15 führt in diesem Fall nur bei gleichzeitiger Benutzung zu einer Dampfproduktion. Wenn der Sensor 10 eine Nichtbenutzung feststellt, so fließt kein Strom durch den Sensor 10 zur Pumpe 20 und die Dampfproduktion des Gerätes 11 wird bei geöffnetem zweiten Schalter 15 deaktiviert, so dass in diesem Fall der Sensor 10 die Mittel, um die Dampfproduktion bei Nichtbenutzung zu deaktivieren (22), darstellt.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dampfbügeleisen
- 2
- Grundplatte
- 3
- Gehäuse
- 4
- Griffstück
- 5
- Tank
- 6
- Spritzdüse
- 7
- Druckknopf zum Bedienen der Spritzdüse
- 8
- Bedieneinrichtung
- 9
- Netzkabel
- 10
- Sensor
- 11
- elektrisch beheizbares Gerät mit Dampferzeuger
- 12
- erster Schalter
- 13
- Eco-Anzeige
- 14
- Max-Anzeige
- 15
- zweiter Schalter
- 16
- kapazitiver Berührungssensor
- 17
- Bügeleisen mit einer getrennten Dampfbügelstation
- 18
- Heizung
- 19
- Dampfkammer
- 20
- Pumpe
- 21
- Anzeige
- 22
- Mittel, um die Dampfproduktion bei Nichtbenutzung zu deaktivieren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0645488 B1 [0003]
- DE 19542916 A1 [0004]
- WO 95/32551 [0005]