DE19825982A1 - Verfahren zur Temperaturmessung in einem wasserführenden Haushaltsgerät und wasserführendes Haushaltsgerät - Google Patents

Abstract

Das wasserführende Haushaltsgerät weist einen Behandlungsbehälter (1) sowie eine Heizung (3) zum Erwärmen von Wasser oder Luft im Behandlungsbehälter (1) auf eine vorgebbare Endtemperatur (Tend) auf. Ausgehend davon, daß zumindest ein Temperaturfühler (5, 6) zur Messung der Temperatur (T) und zur Steuerung eines Abschaltzeitpunkts (tab) für die Heizung (3) bei Erreichen der Endtemperatur (Tend) vorgesehen ist, wird gemäß dem Gegenstand der Erfindung der Abschaltzeitpunkt (tab) für die Heizung (3) unter Berücksichtigung des thermischen Verhaltens des Temeperaturfühlers (5, 6) korrigiert. Damit läßt sich einerseits die Wasser- bzw. Lufttemperatur genauer bestimmen und andererseits der Energieverbrauch durch Vermeidung einer zu langen Heizdauer optimieren. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß durch die Ausnutzung des thermischen Verhaltens des Temperaturfühlers zur Korrektur des Abschaltzeitpunkts die Abhängigkeit der Temepraturmessung von der Gerätebauart, dem Gerätezustand und/oder den Umgebungsfaktoren eliminiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturmessung in einem wasserführen­ den Haushaltsgerät und ein entsprechendes wasserführendes Haushaltsgerät.

Es ist allgemein bekannt, bei Betrieb wasserführender Haushaltsgeräte - wie beispiels­ weise Wasch- oder Geschirrspülmaschinen - eine Messung der Temperatur während unterschiedlicher Programmabschnitte eines Programmablaufs vorzunehmen. So offenbart die DE 42 25 614 A1 beispielsweise eine Geschirrspülmaschine, bei der das üblicherweise in einen Behandlungsbehälter, im Falle einer Geschirrspülmaschine Spülbehälter genannt, eingebrachte Wasser während eines Programmabschnitts "Aufheizen" auf eine vorgebbare Endtemperatur erwärmt wird. Dazu weist das Haushaltsgerät eine elektrische Heizung, beispielsweise bestehend aus einem oder mehreren Heizstäben, im Behandlungsbehälter auf. Temperaturfühler messen die Temperatur der Spülflüssigkeit und steuern Schalter zum Öffnen bzw. Schließen eines Stromkreises für das Weiterschalten eines Programmsteuergeräts zu einem darauffolgenden Programmabschnitt.

Temperaturfühler können grundsätzlich sowohl zur Messung der Temperatur von er­ wärmtem Wasser als auch zur Messung der Temperatur von erwärmter Luft im Haushaltsgerät eingesetzt werden und beispielsweise als NTC(Negative Temperature Coefficient)-Element oder Bimetallschalter ausgebildet sein. Ein optimal arbeitender Temperaturfühler reagiert bei der Erfassung der Temperatur theoretisch unendlich schnell, d. h. mit gegen Null gehender Verzögerung. Die thermische Trägheit des Tem­ peraturfühlers und Wärmeübergangswiderstände im Temperaturfühler lassen jedoch in der Praxis Abweichungen entstehen, die das Messergebnis beeinflussen. Dies führt dazu, daß der Abschaltzeitpunkt für das Aufheizen verspätet erfolgt und die Heizung durch diesen Nachlauf des Temperaturfühlers üblicherweise länger als erforderlich betrieben wird. Die Abweichungen bei der Temperaturmessung fallen unterschiedlich aus, abhängig jeweils von der Gerätebauart, dem Gerätezustand und/oder den Umge­ bungsfaktoren wie Ladegut und Geräuschdämmung im Behandlungsbehälter.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein wasserführendes Haushaltsgerät anzugeben, durch das die Temperaturmessung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 hinsicht­ lich des Haushaltsgeräts gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Das wasserführende Haushaltsgerät weist einen Behandlungsbehälter - bei Geschirrspülmaschinen Spülbehälter, bei Waschmaschinen Laugenbehälter genannt - sowie eine Heizung zum Erwärmen von Wasser oder Luft auf eine vorgebbare Endtemperatur auf. Ausgehend davon, daß zumindest ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur und zur Steuerung eines Abschaltzeitpunkts für die Heizung bei Erreichen der Endtemperatur vorgesehen ist, wird gemäß dem Gegenstand der Erfindung der Abschaltzeitpunkt für die Heizung unter Berücksichtigung des thermischen Verhaltens des Temperaturfühlers korrigiert. Damit läßt sich einerseits die Wasser- bzw. Lufttemperatur genauer bestimmen und andererseits der Energieverbrauch durch Vermeidung einer zu langen Heizdauer optimieren. Insbesondere ein Überhitzen der Spülflüssigkeit oder der Luft im Behandlungsbehälter kann durch die Erfindung sicher ausgeschlossen werden. Ein optimiertes Spülergebnis ist die Folge. Darüber hinaus wird die Gesamtprogrammlaufzeit durch Vermeidung des Nachlaufs verkürzt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß durch die Ausnutzung des thermischen Verhaltens des Temperaturfühlers zur Korrektur des Abschaltzeitpunkts die Abhängigkeit der Temperaturmessung von der Gerätebauart, dem Gerätezustand und/oder den Umgebungsfaktoren eliminiert ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der korrigierte Abschaltzeitpunkt anhand einer Temperaturkurve, in der jeweils die vom Temperaturfühler gemessene Tempera­ tur und eine auf Grund des thermischen Verhaltens gegebene Temperaturabweichung überlagert sind, ermittelt. Damit wird vorab bereits eine korrigierte Temperatur zur Bestimmung des exakten Abschaltzeitpunkts benutzt, so daß der unerwünschte Nach­ lauf z. B. auf Grund der Trägheit des Temperaturfühlers nicht erfolgt.

Vorzugsweise erfolgt eine programmgesteuerte Korrektur des Abschaltzeitpunkts, was zu einer automatischen Anpassung führt.

Es hat sich als günstig erwiesen, für den Temperaturfühler ein Fühlermaterial mit be­ kanntem thermischen Verhalten einzusetzen. Vorzugsweise kann das thermische Ver­ halten des Temperaturfühlers durch Messung der Veränderung seiner Länge oder Bie­ gung oder seines Widerstands bestimmt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht von oben auf den Behandlungsbehälter eines wasserführenden Haushaltsgeräts,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Temperaturmessung gemäß der Erfindung, und

Fig. 3, 4 beispielhafte Temperaturverläufe zur Erwärmung einer Spülflüssigkeit in dem wasserführenden Haushaltsgerät.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen aufgeschnittenen Behandlungsbehälter 1, im Ausführungsbeispiel auf einen Spülbehälter, eines wasserführenden Haushaltsgeräts am Beispiel einer nicht näher erläuterten Geschirrspülmaschine. Im unteren Bereich des Spülbehälters 1 befindet sich eine Heizung 3, die im vorliegenden Beispiel aus ei­ nem schleifenförmig verlegten Heizstab 4 besteht. Es sind mindestens ein Tempera­ turfühler - im vorliegenden Beispiel zwei voneinander räumlich getrennte Temperatur­ fühler 5 und 6 - angeordnet und an dem Spülbehälter 1 befestigt. Die Temperaturfühler 5,6 sind beispielsweise jeweils als NTC-Element oder als Bimetallschalter ausgebildet. Die Geschirrspülmaschine weist darüber hinaus eine nicht näher dargestellte Programmsteuerung auf, die während eines Programmabschnitts "Aufheizen" das Erwärmen einer in den Spülbehälter 1 eingeflossenen Spülflüssigkeit oder während eines Programmabschnitts "Trocknen" das Erwärmen der im Spülbehälter 1 vorhan­ denen Luft veranlaßt und überwacht. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf das Aufheizen des umgewälzten Wassers, gelten jedoch ebenso analog für das Erwärmen von Luft.

Fig. 2 zeigt anhand eines schematischen Blockschaltbilds die erfindungsgemäße Temperaturmessung für die in der Geschirrspülmaschine erwärmte Spülflüssigkeit. Darin involviert sind die aus dem Heizstab 4 bestehende Heizung 3, die Tempera­ turfühler 5 und 6 zur Messung der Temperatur gemäß einer Funktion f(T) und die Programmsteuerung PST. Die Programmsteuerung PST startet zunächst das Aufhei­ zen des Wassers gemäß dem zugehörigen Programmabschnitt, indem sie ausgangs­ seitig einen Anschaltzeitpunkt tan für die Heizung 3 zu deren Inbetriebnahme an sie abgibt. Es folgt bekanntermaßen das sukzessive Erwärmen der Spülflüssigkeit durch den Heizstab 4 nach einer Temperaturkurve bestimmter Steigung. Von den Tempera­ turfühlern 5 und 6 wird die erreichte Temperatur der erwärmten Spülflüssigkeit ein­ gangsseitig fortlaufend gemessen und ausgangsseitig die gemessene Temperatur Tmes an die Programmsteuerung PST abgegeben. Ein Abschaltzeitpunkt tab für die Heizung wird von der Programmsteuerung üblicherweise dann abgegeben, wenn das Wasser die vorgebbare Endtemperatur Tend erreicht hat. Gemäß der Erfindung wird das für den kompletten Temperaturfühler 5, 6 bekannte spezifische thermische Verhalten ausgenutzt und daraus ein korrigierter Abschaltzeitpunkt tabk für die Heizung 3 erzeugt. Vorzugsweise wird der neue Abschaltzeitpunkt tabk programm­ gesteuert - von der Programmsteuerung PST - anhand einer Temperaturkurve, in der jeweils die vom Temperaturfühler empfangenen gemessene Temperatur Tmes und die auf Grund des thermischen Verhaltens gegebene Temperaturabweichung Tkor über­ lagert sind, ermittelt. Die Ermittlung der Temperaturabweichung Tkor zur Korrektur der gemessenen Temperatur Tmes basiert auf der Verwendung eines Fühlermaterials mit bekanntem thermischen Verhalten. Dieses Temperaturverhalten des Fühlers in Form der Temperaturabweichung Tkor kann vorab der Programmsteuerung PST zur Verfü­ gung gestellt und zur exakten Bestimmung der Spülflüssigkeitstemperatur eingesetzt werden. Dabei besteht eine günstige und aufwandsarme Methode zur Ermittlung des thermischen Verhaltens des Temperaturfühlers darin, die Veränderung seines Wider­ stands wie bei einem NTC-Element oder die Veränderung seiner Länge oder Biegung oder zu bestimmen. Ein Nachlauf der Heizung, bedingt durch die thermische Trägheit und Wärmeübergangswiderstände des Temperaturfühlers, der zu einem unnötigen Energieverbrauch und gegebenenfalls zur Überhitzung der Spülflüssigkeit führt, wird durch Berücksichtigung des Temperaturverhaltens beim korrigierten Abschaltzeitpunkt tabk sicher vermieden.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen beispielhafte Temperaturverläufe zur Erwärmung der Spül­ flüssigkeit in dem wasserführenden Haushaltsgerät. Die Temperaturkurven verlaufen gemäß einer Exponential-Funktion, sind jedoch der Einfachheit halber linear dar­ gestellt. Der Verlauf der Temperatur T über der Zeit t in Fig. 3 gilt beispielsweise für eine freistehende Geschirrspülmaschine, die in einer kalten Küche steht. Demgegen­ über zeigen die Temperaturkurven gemäß Fig. 4 andere Umgebungsbedingungen der­ art, daß es sich um eine Einbau-Geschirrspülmaschine handelt, die sich in einer auf Zimmertemperatur aufgewärmten Küche befindet. Beiden Darstellungen ist gemein­ sam, daß die Aufheizperiode für die Spülflüssigkeit mit dem Anschaltzeitpunkt tan bei einer Anfangstemperatur Tan beginnt und bei Erreichen der Endtemperatur Tend endet. Das Aufheizen folgt in Fig. 3 bzw. Fig. 4 einer Temperaturkurve, die jeweils die von den Temperaturfühlern ermittelte gemessene Temperatur Tmes bzw. Tmes* über der Zeit t angibt. Für die unterschiedlichen Umgebungsbedingungen weisen die Temperaturkurven unterschiedliche Steigungen auf. So steigt die gemessene Tempe­ ratur Tmes* gemäß der steileren Kurve in Fig. 3 schneller an als die gemessene Temperatur Tmes gemäß der flacheren Kurve in Fig. 4. Die reale Temperatur ergibt sich aus einer Temperaturkurve, in der jeweils die vom Temperaturfühler gemessene Temperatur Tmes bzw. Tmes* und eine auf Grund des thermischen Verhaltens gegebene Temperaturabweichung in Form der korrigierten Temperatur Tkor bzw. Tkor* überlagert sind. Diese reale Temperaturkurve mit der korrigierten Temperatur Tkor bzw. Tkor* weist eine Steigung auf, die aus dem Quotient von Temperaturunter­ schied DT zu Zeitunterschied Dt gebildet wird. Die Steigung der realen Temperatur­ kurve gemäß Fig. 3 ist ebenfalls steiler als die Steigung der realen Temperaturkurve gemäß Fig. 3. Es ergäbe sich ohne Korrektur, d. h. nur anhand der Kurve mit der gemessenen Temperatur Tmes bzw. Tmes*, ein Abschaltzeitpunkt tab bzw. tab*, mit dem die Heizung zu lange betrieben und die bereits beschriebenen Nachteile entste­ hen würden. Durch die Berücksichtigung des fühlerindividuellen spezifischen Tempera­ turverhaltens, das zu der realen Temperaturkurve mit korrigierten Temperatur Tkor bzw. Tkor* führt, kann der Abschaltzeitpunkt tab bzw. tab* korrigiert werden, so daß ein früherer Abschaltzeitpunkt tabk bzw. tabk* das Ende der Aufheizperiode steuert. Damit läßt sich einerseits die Spülflüssigkeitstemperatur genauer bestimmen und andererseits der Energieverbrauch durch Vermeidung einer zu langen Heizdauer optimieren. Insbesondere ein Überhitzen der Spülflüssigkeit im Spülbehälter kann durch den korrigierten Abschaltzeitpunkt tabk bzw. tabk* sicher ausgeschlossen werden. Ein optimiertes Spülergebnis ist die Folge. Darüber hinaus wird die Gesamtprogrammlaufzeit durch Vermeidung des Nachlaufs verkürzt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß durch die Ausnutzung des thermischen Verhaltens des gesamten Temperaturfühlers zur Korrektur des Abschaltzeitpunkts die Abhängigkeit der Temperaturmessung von der Gerätebauart, dem Gerätezustand und/oder den Umgebungsfaktoren - siehe die beispielhaften Temperaturverläufe in Fig. 3 und Fig. 4 für unterschiedliche Umgebungsbedingungen - eliminiert ist.

Claims (10)

1. Verfahren zur Temperaturmessung in einem wasserführenden Haushaltsge­ rät, das einen Behandlungsbehälter (1) sowie eine Heizung (3) zum Erwär­ men von Wasser oder Luft im Behandlungsbehälter (1) auf eine vorgebbare Endtemperatur (Tend) aufweist, mit zumindest einem Temperaturfühler (5, 6), von dem die Temperatur (T) gemessen und ein Abschaltzeitpunkt (tab) für die Heizung (3) bei Erreichen der Endtemperatur (Tend) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltzeitpunkt (tab) für die Heizung (3) unter Berücksichtigung des thermischen Verhaltens des Temperaturfühlers (5, 6) korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der korrigierte Abschaltzeitpunkt (tabk) anhand einer Temperaturkurve, in der jeweils die vom Temperaturfühler (5, 6) gemessene Temperatur (Tmes) und eine auf Grund des thermischen Verhaltens gegebene Temperaturabweichung über­ lagert sind, ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der korri­ gierte Abschaltzeitpunkt (tabk) programmgesteuert ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den Temperaturfühler (5, 6) ein Fühlermaterial mit bekann­ tem thermischen Verhalten benutzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das thermische Verhalten des Temperaturfühlers (5, 6) durch Messung der Veränderung seiner Länge oder Biegung oder seines Wider­ stands bestimmt wird.

6. Wasserführendes Haushaltsgerät mit einem Behandlungsbehälter (1) sowie einer Heizung (3) zum Erwärmen von Wasser oder Luft im Behandlungs­ behälter (1) auf eine vorgebbare Endtemperatur (Tend) aufweist und mit zumindest einem Temperaturfühler (5, 6) zur Messung der Temperatur (T) und zur Steuerung eines Abschaltzeitpunkts (tab) für die Heizung (3) bei Erreichen der Endtemperatur (Tend), dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltzeitpunkt (tab) für die Heizung (3) unter Berücksichtigung des thermischen Verhaltens des Temperaturfühlers (5, 6) korrigierbar ist.

7. Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der korrigierte Abschaltzeitpunkt (tabk) anhand einer Temperatur­ kurve, in der jeweils die vom Temperaturfühler gemessene Temperatur (Tmes) und eine auf Grund des thermischen Verhaltens gegebene Tempe­ raturabweichung überlagert sind, ermittelbar ist.

8. Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Programmsteuerung (PST) zur Ermittlung des korrigierten Abschaltzeitpunkts (tabk) vorgesehen ist.

9. Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (5, 6) ein Fühlermaterial mit bekanntem thermischen Verhalten aufweist.

10. Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als Geschirrspülmaschine ausgebildet ist.