DE4325453A1 - Elektrisches Bügeleisen - Google Patents
Elektrisches BügeleisenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Bügeleisen
mit einer Bügeleisensohle, die eine geringe Wärmekapazität
aufweist und die mittels Lichtenergie aus Lampen
aufheizbar ist, wobei Reflektoren vorgesehen sind, die das
Licht auf die Bügeleisensohle reflektieren, und wobei ein
Sensor die Temperatur der Bügeleisensohle überwacht.
Ein derartiges Bügeleisen ist aus der US-A 30 98 922
bekannt. Innerhalb des Bügeleisengehäuses ist oberhalb der
Bügeleisensohle eine langgestreckte Lampe angeordnet,
deren Licht auf die Bügeleisensohle abgestrahlt wird. Ein
Reflektor sorgt dafür, daß alles von der Lampe abgegebene
Licht zu der Bügeleisensohle reflektiert wird.
Im Bereich der als Leichtgewichtsohle ausgebildeten
Bügeleisensohle befindet sich ein Sensor, mit dem die
Temperatur der Bügeleisensohle abgetastet wird. Der Sensor
arbeitet auf einen Leistungsschalter der die Lampe an- und
abschaltet.
Aus der DE 35 41 424 A1 ist ein weiteres Bügeleisen mit
der Sohlenaufheizung dienender Lampe vorgesehen, welches
allerdings als Dampfbügeleisen ausgebildet ist. Das Wasser
wird von der Wärmestrahlung der Lampe aufgeheizt und
verdampft.
Die bekannten, mit Lichterhitzung arbeitenden Bügeleisen
regeln auf herkömmliche Weise und damit nicht feinfühlig
genug. Der Vorteil einer Lichtheizung besteht an sich
darin, daß beim Abschalten des Lichtes die Wärmezufuhr
sofort gestoppt wird. Dieser Vorteil, der z. B. zur
Vermeidung von Beschädigungen des Stoffes bei längerem
Stillstand des Eisens eingesetzt werden kann, wird bei den
bekannten Regelmechanismen nicht ausreichend ausgenutzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Bügeleisen
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die
Wärmezufuhr zu der Bügeleisensohle sehr fein dosiert
zugeführt wird.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
einen Mikroprozessor, der die Meßwerte des Sensors erfaßt,
der diese Meßwerte mit voreinstellbaren Sollwerten einer
Temperaturstelleinrichtung vergleicht und der mit einer
Leistungssteuereinheit verbunden ist, die in Form einer
Halbwellensteuerung die Lampen einzeln, in Reihe oder
parallel, entsprechend dem aktuellen Leistungsbedarf
steuert.
Bei einer derartigen Beschaltung der Lampen innerhalb des
Bügeleisens ist es möglich, die Bügeleisensohle in der
schnellstmöglichen Zeit auf die vorgewählte Temperatur zu
bringen, und zwar ohne jedes Überschwingen bei Einhaltung
aller Netznormen. Der Vorteil besteht hier in einer extrem
schnellen Verfügbarkeit.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Wärmekapazität der Bügeleisensohle
etwa 0,5 bis 1,5×10-4 Wh/Kcm² beträgt. Eine Bügeleisensohle
mit einer derart geringen Wärmekapazität eignet sich
besonders für eine mikroprozessorgesteuerte
Temperaturregelung.
Die Kombination von geringer Wärmekapazität mit
mikroprozessorgesteuerter genauer und schneller Regelung
ermöglicht per Software festzustellen, ob Leistung
nachgefragt (gebügelt) wird oder sich das Eisen im
Stillstand befindet, abgeschaltet werden sollte, wobei die
geringe Wärmekapazität ein schnelles Absinken der
Temperatur auf eine für den Stoff ungefährliche
Vorhaltetemperatur ermöglicht oder nach einer vom
Mikroprozessor vorgegebenen Zeit total abgeschaltet wird,
so daß das Eisen ohne Beschädigung des Gutes im
eingeschalteten Zustand auf dem Gut stehend vergessen
werden darf.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß innerhalb des Bügeleisengehäuses im
Abstand von der Innenseite der Bügeleisensohle zwischen
den Lampen und der Bügeleisensohle eine lichtdurchlässige
Zwischenwand vorgesehen ist, zwischen der und der
Bügeleisensohle sich eine Dampfkammer ausbildet, in die
Wasser oder Wasserdampf einleitbar ist. Der Wasserdampf
wird also unmittelbar oberhalb der Bügeleisensohle
bereitgehalten und großflächig an den Wänden und durch
Eigenabsorption des Wasser erwärmt, verdampft und
nacherhitzt. Gefördert werden diese Vorgänge durch eine
absorbierend ausgelegte Sohleninnenseite und die
transparente Abdeckung. In weiterer Ausgestaltung der
Erfindung besteht die Zwischenwand deshalb aus
Borosilikatglas oder Glaskeramik.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß der Mikroprozessor ein Zeitglied aufweist,
welches nach bestimmten Zeitabständen prüft, ob sich die
Soll-Temperatur der Bügeleisensohle gegenüber ihrer
Ist-Temperatur verändert hat, und der beim Auftreten einer
Differenz zwischen Soll- und Ist-Temperatur durch Zu- oder
Abschaltung der Lichtleistung die Temperatur der
Bügeleisensohle auf die neue Soll-Temperatur einregelt.
Hiermit wird eine sehr feinfühlige Aufheizung erreicht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß der Wasserdampf aus einer separaten
Wassererhitzungsvorrichtung zugeführt wird. Es kann auf
diese Weise wesentlich mehr Wasserdampf zugeführt und beim
Bügeln eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Dampfbügeleisen nach der Erfindung im
Längsschnitt,
Fig. 2 das Dampfbügeleisen nach Fig. 1 im Querschnitt,
Fig. 3 das Dampfbügeleisen von der Bügelfläche der
Bügeleisensohle her,
Fig. 4 ein Zeittemperaturdiagramm der Bügeleisensteuerung
und
Fig. 5 ein Zeitleistungsdiagramm der Bügeleisensteuerung
entsprechend Fig. 4.
Das kapazitätsarme Bügeleisen besteht aus einem Gehäuse 1,
das an der Unterseite mittels einer Bügelsohle 2
abgeschlossen ist. Die Bügelsohle ist kapazitätsarm und im
Durchmesser sehr dünn gehalten, was durch das Anbringen
von Versteifungsrippen 3 möglich ist. Die Dicke der Sohle
3 beträgt beispielsweise 1 mm.
Die Bügeleisensohle 2 ist oberhalb der Versteifungsrippen
3 mit einer Zwischenwand aus Glaskeramik oder Borosilikat
abgedeckt, wodurch sich ein Hohlraum 3b ausbildet, der als
Dampf- oder Verdampfungskammer dient, vor allem wenn die
Verdampfung des Wassers im Bügeleisen selbst erfolgt. Die
Wasserzufuhr ist für diese Ausbildungsart nicht
dargestellt.
Es sind in der Bügeleisensohle 2 Dampfaustrittsöffnungen 4
vorgesehen, die sich im Bereich eines Dampfraumes 5
befinden, der auf nicht dargestellte Weise aus der Dampf-
oder Verdampfungskammer 3b versorgt wird. Die
Dampfaustrittsöffnungen können sich auch in der Sohle im
direkten Strahlungsfeld von Lampe und Reflektor befinden.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine
Dampfleitung 8 vorgesehen, die sowohl zu dem Dampfraum 5
als auch zu einer Dampfstrahldüse 9 führt. Mittels eines
Ventiles 10 ist die Dampfleitung 8 verschließbar. Der
Wasserdampf wird bei dieser Ausführungsform von einem
getrennten Dampferzeuger über eine Leitung 11 in das
Bügeleisen eingeführt.
Parallel zur Ebene der Bügeleisensohle 2 erstrecken sich
zwei Halogenlampen 6, die mittels Reflektoren 7 nach oben
hin abgedeckt sind, um das ganze von den Halogenlampen
abgegebene Licht auf die Bügeleisensohle 2 abzustrahlen.
Die Reflektoren 6 bestehen aus Aluminium.
An der Bügeleisensohle, die an ihrer Innenseite
absorbierend ausgebildet ist, ist ein Temperatursensor 12
vorgesehen, mit dem die Temperatur der Bügeleisensohle
abgetastet wird. Der Sensor 12 ist mit einem
Mikroprozessor 13 verbunden, dem wiederum eine
Temperaturstelleinrichtung 14 zugeordnet ist. Der
Mikroprozessor vergleicht die von dem Sensor 12 gemessene
Ist-Temperatur mit der von Hand eingestellten
Temperaturstelleinrichtung 14 vorgegebenen
Soll-Temperatur. Eine Leistungssteuereinheit 15 erhält
dann von dem Mikroprozessor 13 Steuerkommandos zum
Anschalten und Abschalten der Lampen 6.
Die Temperaturstelleinrichtung wird von dem Benutzer auf
die für den jeweiligen Bügelvorgang bzw. für das Bügelgut
erforderliche Temperatur eingestellt. Diese ist identisch
mit der Temperatur δ0 in Fig. 4. Auf dem
Temperaturzeitdiagramm nach Fig. 4 sind über den
Betriebszeiten die jeweiligen Temperaturen der
Bügeleisensohle aufgetragen. Der Zeitabschnitt t0 bis t1
stellt den Beginn des Aufheizungsvorganges des Bügeleisens
dar. Die Leistung wird zu dieser Zeit nach einem Softstart
mit einer Halbwellensteuerung voll durchgeschaltet auf die
Leistung P0 im Diagramm nach Fig. 5. Dieses Diagramm zeigt
über der Zeitachse entsprechend Fig. 4 die jeweils zum
Aufheizen eingesetzte Leistung. Die Anschaltung der Lampe
6 erfolgt einzeln, in Reihe oder parallel.
Die Leistungsregelung sorgt also zunächst dafür, daß die
Bügeleisensohle auf die Temperatur δ0 aufgeheizt wird.
Diese Sohle ist zu diesem Zeitpunkt beispielsweise nicht
belastet und nimmt keine Wärme ab. Deshalb wird die
Leistung zurückgeregelt auf die Stillstandsleistung P1 zur
Deckung der Stillstandsverluste. Zum Zeitpunkt t1 beginnt
dann der Bügelvorgang, wozu erneut die Leistung P0
eingeschaltet, jedoch mit zunehmender Trocknung des Gutes
wieder zurückgefahren wird auf P1. Ab dem Zeitpunkt t2
steht das Bügeleisen bewegungslos auf dem trockenen Gut
und überschreitet im weiteren Verlauf die Temperatur δ1 in
Richtung auf δ0.
Registriert der Mikroprozessor 13, daß nach einer Zeit
t3 minus t2 die Temperatur δ1 nicht unterschritten wurde,
so interpretiert er dies als Stillstand und reduziert die
Soll-Temperatur von δ0 auf die Bereitschaftstemperatur δ2.
Das bedeutet, daß die Leistungssteuereinheit bis zum
Erreichen von δ2 die Leistung P = 0 Null setzt. Die
Temperatur δ2 wird mit reduzierter Leistung P2 so lange
konstant gehalten, bis wieder gebügelt wird. Der
Bügelanfang ist in Fig. 4 bei t5 angegeben.
Wird während der Abklingzeit des Eisens von δ0 auf δ2
= 0; keine Leistungszufuhr) das Eisen bügelnd bewegt
(zur Zeit t8), so erkennt dies der Mikroprozessor aufgrund
eines plötzlichen Leistungsbedarfs. Zu diesem Zweck wird
immer aus den letzten vier Temperaturwerten die Steigung
berechnet und mindestens mit der des vorigen Meßzyklus
verglichen.
Nach dem Abschalten der Leistung (Stillstand) wird
aufgrund der thermischen Verhältnisse die Abklingkurve der
Bügeleisentemperatur über der Zeit immer flacher. Die in
festen Zeitabständen gemessene Sohlentemperatur wird in
einen Speicher geschrieben, der immer die letzten vier
Werte in der zeitlichen Reihenfolge beinhaltet. Daraus
wird die aktuelle Steigung (zeitlicher Temperaturabfall)
berechnet und ebenfalls in einen Speicher geschrieben.
Nach dem nächsten Meßzyklus werden die alten Meßwerte im
Speicher durchgeschoben, d. h. der älteste durch den
zweitältesten ersetzt (usw.) und daraus erneut die
aktuelle Steigung unter Hinzunahme des letzten aktuellen
Wertes ermittelt und mit der im Speicher vorhandenen
vorigen Steigung verglichen. Unter Berücksichtigung der
Genauigkeit der Temperaturmessung ist z. B. eine
Steigungsänderung von 20% ein sicheres Zeichen für einen
erneuten Start des Bügelns, so daß der Mikroprozessor in
diesem Fall von der Vorhaltetemperatur wieder auf die alte
Soll-Temperatur hochschaltet.
Aufgrund der geringen Wärmekapazität der Bügelsohle
beträgt der Temperaturanstieg pro 1000 W Anschlußleistung
etwa 7 K/sec. Daraus ergibt sich eine erforderliche
Zykluszeit von etwa 0,4 bis 0,5 sec. Diese Zykluszeit läßt
sich mit folgenden Regelparametern ermitteln. Bei einer
Regelverstärkung von Rv = 60 W/K und einer Vorlaufzeit
Tv = 1,2 sec läßt sich dabei eine wirkungsvolle Regelung
durchführen zwischen den Temperaturwerten δ0 und
δ0-0,36×(δ0-20).
Dabei gilt diese Vorlaufzeit nur in dem eingeschränkten
Bereich unterhalb der Soll-Temperatur bis zu einer
Temperatur, die 64% der Soll-Temperatur minus 7,2 K
(Raumtemperaturkorrektur) entspricht. Außerhalb dieses
Bereiches regelt der Regler rein proportional zur
Abweichung.
Die Wärmekapazität der Bügeleisensohle soll bei nur etwa
0,5 bis 1,5 × 10-4 Wh/Kcm² gegenüber einer konventionellen
Bügeleisensohle von etwa 6 × 10-4 Wh/Kcm² betragen.
Claims (10)
1. Elektrisches Bügeleisen mit einer Bügeleisensohle (3),
die eine geringe Wärmekapazität aufweist und die mittels
Lichtenergie aus Lampen (6) aufheizbar ist, wobei
Reflektoren (7) vorgesehen sind, die das Licht auf die
Bügeleisensohle (3) reflektieren, und wobei ein Sensor die
Temperatur der Bügeleisensohle (3) überwacht,
gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (13), der die
Meßwerte des Sensors (12) erfaßt, der diese Meßwerte mit
voreinstellbaren Soll-Werten einer
Temperaturstelleinrichtung (14) vergleicht und der mit
einer Leistungssteuereinheit (15) verbunden ist, die in
Form einer Halbwellensteuerung die Lampen (6) einzeln, in
Reihe oder parallel schaltet.
2. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität der Bügeleisensohle
(3) etwa 0,5 bis 1,5 × 10-4 Wh/Kcm² beträgt.
3. Elektrisches Bügeleisen, nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (13) bei
einem ununterbrochenen Unterschreiten der Differenz der
Ist-Temperatur zur Soll-Temperatur von z. B. 1 K (abhängig
von der Höhe der Soll-Temperatur) über eine Zeitdauer von
z. B. zwölf Meßzyklen dies als Stillstand des Eisens
erkennt und auf eine niedrigere, für das Bügelgut
ungefährliche Haltetemperatur zurückschaltet.
4. Elektrisches Bügeleisen nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mikroprozessor (13) nach der Stillstandserkennung die
letzten, z. B. vier Sohlentemperaturen speichert und
laufend aktualisiert, daraus eine Steigung berechnet und
abspeichert und mit der vorherigen vergleicht und aus
deutlichen Änderungen (z. B. 20%) die Einleitung des
Bügelvorganges erkennt und wieder auf die alte
Soll-Temperatur hochschaltet.
5. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Bügeleisengehäuses
(1) im Abstand von der Innenseite der Bügeleisensohle (3)
zwischen den Lampen (6) und der Bügeleisensohle (3) eine
lichtdurchlässige Zwischenwand (3a) vorgesehen ist,
zwischen der und der Bügeleisensohle (3) sich eine
Dampfkammer (3b) ausbildet, in die Wasser oder Wasserdampf
einleitbar ist.
6. Elektrisches Bügeleisen nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenwand (3a) aus Glaskeramik oder Borosilikatglas
besteht.
7. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenseite der Bügeleisensohle
eine wärmeabsorbierende Oberfläche aufweist.
8. Elektrisches Bügeleisen nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mikroprozessor (13) ein Zeitglied aufweist, welches nach
bestimmten Zeitabständen prüft, ob sich die
Soll-Temperatur der Bügeleisensohle (3) gegenüber ihrer
Ist-Temperatur verändert hat, und der beim Auftreten einer
Differenz zwischen Soll- und Ist-Temperatur durch Zu- oder
Abschaltung der Lichtleistung die Temperatur der
Bügeleisensohle auf die neue Soll-Temperatur einregelt.
8. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wasserdampf aus einer separaten
Wassererhitzungsvorrichtung zugeführt wird.
9. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Dampfaustrittsöffnungen in
der Sohle im direkten Strahlungsfeld von Lampe und
Reflektor befinden.
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