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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkalkungsüberwachung von in wasserführenden Haushaltgeräten eingesetzten Heizvorrichtungen für das Aufheizen von Wasser, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Programm- und Verfahrensabläufe, mit einer Steuereinheit mittels der der im Gebrauch eintretende Verkalkungsgrad der jeweiligen Heizelemente in der Heizvorrichtung des Gerätes erfasst wird.
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In wasserführenden Haushaltgeräten, wie zum Beispiel Wasch- oder Spülmaschinen, Kaffeeautomaten, Gargeräten oder Bügelmaschinen mit einer Dampferzeugungsvorrichtung, kommt es im Laufe der Zeit bekanntlich zu einer Verkalkung der in der Heizvorrichtung des Gerätes angeordneten Heizelemente. In allen Haushaltgeräten, in denen im aktiven Betrieb Wasser in einer Heizvorrichtung aufgeheizt wird, ist es deshalb erforderlich, dass beim Überschreiten eines bestimmten Verkalkungsgrades ein Entkalkungsvorgang eingeleitet wird oder dass dem Benutzer durch eine Anzeigeeinrichtung die Notwendigkeit zur Durchführung eines manuellen Entkalkungsvorgangs angezeigt wird.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Vorschläge bekannt geworden, die darauf ausgerichtet sind, den Verkalkungsgrad der Heizelemente in einer Heizvorrichtung für wasserführende Haushaltgeräte feststellen zu können. So wird u. a. beispielsweise in
DE 10 2004 014 024 B4 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verkalkungserkennung eines Heizkörpers in einem Heißwasserbereiter beschrieben, wobei der heiße Heizkörper abgeschaltet und an eine Messbrücke gelegt wird. Während der Abkühlung wird dann die am Heizkörper der Heizvorrichtung abfallende Spannung gemessen und der daraus resultierende Spannungsverlauf wird mit einem Ideal-Spannungsverlauf ohne Verkalkung verglichen. Aus dem Vergleichsergebnis kann daraus ein Verkalkungssignal abgeleitet werden.
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Es ist als nachteilig anzusehen, dass alle bisher aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsvorschläge sowohl steuerungstechnisch als auch vom Bauteileaufwand her aufwändig gestaltet sind. Zudem haben die bekannten Ausführungsformen ihre Funktionstauglichkeit nicht immer in zufriedenstellender Weise erfüllt.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem ein Verfahren zur Verkalkungsüberwachung bereitzustellen, welches die Nachteile des bisherigen Standes der Technik vermeidet und sich nahezu in allen wasserführenden Haushaltgeräten in einfacher Weise realisieren lässt.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf eine Verkalkungsüberwachung von in wasserführenden Haushaltgeräten eingesetzten Heizvorrichtungen für das Aufheizen von Wasser, bei denen in der Regel durch eine Steuereinrichtung die Steuerung der gerätespezifische Programm- und Verfahrensabläufe durchgeführt wird. Diese Steuereinrichtung steht dabei mit einer Steuereinheit in Verbindung, mittels der der im Gebrauch des Gerätes eintretende Verkalkungsgrad der Heizelemente in der jeweiligen Heizvorrichtung erfasst wird.
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Dabei beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf der bekannten physikalischen Eigenschaft von Metallen, die im kalten und im erhitzten Zustand unterschiedliche Leitwerte aufweisen. Dies führt dazu, dass sich dementsprechend auch die Stromaufnahme während der Aufheizung des Wassers durch die üblicherweise aus Metall bestehenden Heizelemente verändert. Und zwar steigt der spezifische Widerstand an einem Heizkörper mit seiner Betriebstemperatur an, so dass sich bei gleicher Spannung die Stromstärke verringert.
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Wenn also die Verkalkung im Laufe der Zeit an einem Heizelement der Heizvorrichtung zunimmt, wird der Wärmeabfluss verhindert und damit steigt zwangsläufig die Temperatur im Heizelement, so dass sich damit auch sein Leitwert gegenüber einem nicht verkalkten Heizelement verändert. Die Änderung des Leitwertes hat bei gleichbleibender Spannung zwangsläufig auch eine Änderung der Stromstärke zur Folge und kann somit dazu dienen, die Verkalkung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit der sich ändernden Stromaufnahme der Heizvorrichtung zu erfassen.
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Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass mit dem bestimmungsgemäßen Einschalten der Heizvorrichtung zunächst deren betriebsgemäße Stromaufnahme erfasst wird, solange sich die in der Heizvorrichtung vorhandenen Heizelemente noch im kalten Zustand befinden. Deshalb muss die Erfassung dieses Messwertes bereits in einem kurzen Zeitraum nach dem Einschaltvorgang abgeschlossen sein, bevor sich die Heizelemente erwärmen können.
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Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt dann nach einer vorbestimmten Aufheizzeit eine weitere Erfassung der Stromaufnahme der eingeschalteten Heizvorrichtung. Der Unterschied zwischen den beiden Messwerten für die Stromaufnahme wird dann als Referenzwert für den Verkalkungsgrad der Heizelemente in der Heizvorrichtung herangezogen und in Abhängigkeit eines voreingestellten Referenzwertes wird je nach Gerät entweder automatisch ein Entkalkungsvorgang eingeleitet oder es wird alternativ eine Anzeigevorrichtung aktiviert, um dem Benutzer die Notwendigkeit zur Durchführung eines manuellen Entkalkungsvorgangs anzuzeigen.
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Wie vorstehend bereits angedeutet, muss bei der praktischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders darauf geachtet werden, dass die Zeitdauer zur Erfassung der Stromaufnahme nach dem Einschalten der Heizvorrichtung derart kurz bemessen wird, dass noch keine oder nur eine geringfügige Erwärmung der Heizelemente in der Heizvorrichtung erfolgen kann. Die für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Zeitdauer kann vorzugsweise empirisch ermittelt werden, da die in den einzelnen Haushaltgeräten zum Einsatz kommenden Heizvorrichtungen unterschiedliche Aufbaubauformen und verschiedenartig gestaltete Heizelemente aufweisen. Die in Frage kommende Zeitdauer kann deshalb beispielsweise nur eine oder mehrere hundertstel Sekunden betragen. Sie kann aber auch eine oder einige wenige Sekunden betragen, sofern sich bei dem jeweiligen Heizelement noch keine nennenswerte Erwärmung und somit noch keine ins Gewicht fallende Änderung des Leitwertes ergibt. Die konkrete Zeitdauer kann somit unter den individuellen Betriebsbedingungen und mit den jeweils verwendeten Heizelementen empirisch ermittelt werden.
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Um den möglichen Spannungsschwankungen im Netzbetrieb Rechnung zu tragen, besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, dass eine mit der Steuereinheit für die Verkalkungsüberwachung zusammenwirkende Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die eine mehrmalige Ermittlung des Referenzwertes für den Verkalkungsgrad erfolgt, und dass dann der Entkalkungsvorgang eingeleitet wird oder die Anzeigevorrichtung für die Verkalkungsüberwachung aktiviert wird, wenn dabei die überwiegende Anzahl der ermittelten Referenzwerte einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Wenn somit mehrere der als überhöht ermittelten Grenzwerte den gleichen oder näherungsweise den gleichen Wert aufweisen, spricht dies dafür, dass tatsächlich bereits eine kritische Verkalkung vorliegt, währenddessen die noch unterhalb des maßgeblichen Grenzwertes gemessenen Werte auf kurzzeitige Spannungsschwankungen im Stromversorgungsnetz zurückzuführen sind.
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Durch die mehrmalige, kurz hintereinander folgende Erfassung des Referenzwertes wird gewährleistet, dass der Entkalkungsvorgang für die Heizelemente in dem jeweils in Betracht kommenden Haushaltgerät nicht zu früh erfolgt aber auch nicht zu spät eingeleitet wird.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insgesamt darin, dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren mehr oder weniger nur auf zwei einfachen Strommessungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Einschaltbetriebes der gerätespezifischen Heizvorrichtung beruht. Dadurch kann dieses Verfahren mit einem geringen steuerungstechnischen Aufwand in fast allen Haushaltgeräten mit einer Einrichtung zum Aufheizen von Wasser eingesetzt werden.
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Da in einigen Geräten ohnehin eine Strommesseinrichtung zur besseren Fehlerindikation vorhanden ist, wird dadurch zudem der zusätzliche Aufwand für die Verkalkungsüberwachung minimiert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Verfahren zur Verkalkungserkennung des Heizkörpers in einer Waschmaschine rein schematisch beschrieben.
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Die in einer Waschmaschine übliche Steuereinrichtung zur Steuerung der Programm- und Verfahrensabläufe wird steuerungstechnisch mit einer Steuereinheit verbunden, mittels der der im Gebrauch eintretende Verkalkungsgrad der jeweiligen Heizelemente in der Heizvorrichtung des Gerätes erfasst wird. Diese Steuereinheit weist eine Messeinrichtung zur Erfassung der Stromaufnahme des während des laufenden Programms bestimmungsgemäß eingeschalteten Heizkörpers auf. Die Steuereinheit ist dabei derart konfiguriert und eingerichtet, dass damit die betriebsgemäße Stromaufnahme zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wird.
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Die erste Messwerterfassung wird dabei quasi direkt mit dem Einschalten des Heizkörpers ausgelöst und soll möglichst in einem kurzen Zeitraum erfolgen, und zwar solange sich der Heizkörper noch im kalten Zustand befindet. Da dieser mit seinen Anschlusswerten in der Regel derart ausgelegt ist, dass ein schnelles Aufheizen der Waschflüssigkeit ermöglicht wird, kann die Zeitdauer der ersten Messung sehr kurz eingestellt werden. Beispielsweise kann die Messwertaufnahme bereits nach einer hundertstel Sekunde ab dem Einschalten des Heizkörpers abgeschlossen sein, um einen verwertbaren Messwert erzeugen zu können.
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Der zweite Zeitpunkt der Messwerterfassung für die Stromaufnahme des Heizkörpers wird anschließend durch die Steuereinheit nach einer vorbestimmten Aufheizzeit ausgelöst, und zwar vorzugsweise wenn sich die betriebsgemäß eingestellte Heiztemperatur eingependelt hat.
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Der Unterschied zwischen den beiden Messwerten für die Stromaufnahme kann dann als Referenzwert für den aktuellen Verkalkungszustand am Heizkörper ausgewertet werden, indem dieser einer in der Steuereinheit zur Verkalkungsüberwachung integrierten Vergleichseinheit zugeführt wird. In dieser Vergleichseinheit ist mindestens ein empirisch ermittelter Messwert abgelegt, der den Grenzwert bestimmt, ab dessen Überschreiten eine Entkalkung des Heizkörpers erfolgen sollte.
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Wird somit dieser Grenzwert überschritten, wird durch die Steuereinheit zur Verkalkungsüberwachung eine Anzeigeeinrichtung aktiviert, mittels der dem Benutzer die Notwendigkeit zur Durchführung eines Entkalkungsvorgangs angezeigt wird. Die Anzeigeeinrichtung kann zum Beispiel in einfacher Weise von einer Leuchtdiodenanzeige dargestellt werden. Gegebenenfalls kann dieses optische Signal noch zusätzlich durch ein akustisches Signal unterstützt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit in besonders vorteilhafter Weise bei einer Waschmaschine eingesetzt werden, da die Änderung des Stromwertes im kalten und im warmen Zustand einen sicheren Hinweis für den Verkalkungszustand des Heizkörpers liefert.
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Mit zunehmender Verkalkung wird der Abfluss der Wärme verhindert und der Heizkörper selbst wird deutlich heißer, wodurch sich zwangsläufig auch sein Leitwert verändert, was demzufolge auch eine Änderung der Stromaufnahme nach sich zieht.
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Somit kann durch die zwei vorbeschriebenen Messungen der Stromaufnahme, durch die Auswertung des Unterschiedsbetrags und durch den Vergleich mit einem demgegenüber empirisch ermittelten Grenzwert mit einfachen steuerungstechnischen Mitteln eine Überwachung des Verkalkungszustandes am Heizkörper einer Waschmaschine realisiert werden.
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Um den möglichen Spannungsschwankungen im Netzbetrieb Rechnung zu tragen, kann eine mit der Steuereinheit für die Verkalkungsüberwachung zusammenwirkende Steuereinrichtung vorgesehen werden, durch die eine mehrmalige Ermittlung des Referenzwertes für den Verkalkungsgrad erfolgt.
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Die Anzeigeinrichtung für die Verkalkungsüberwachung wird dadurch erst dann aktiviert, wenn die überwiegende Anzahl der ermittelten Referenzwerte den vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Wenn somit mehrere der als überhöht ermittelten Grenzwerte den gleichen oder näherungsweise den gleichen Wert aufweisen, spricht dies dafür, dass tatsächlich bereits eine zu hohe Verkalkung vorliegt.
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Demgegenüber sind eventuell einige wenige, noch unterhalb des kritischen Grenzwertes gemessenen Werte auf kurzzeitige Spannungsschwankungen im Stromversorgungsnetz zurückzuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004014024 B4 [0003]