DE4447270A1

DE4447270A1 - Verfahren zum Steuern von Trockenvorgängen in Haushalt-Wäschetrocknern

Info

Publication number: DE4447270A1
Application number: DE4447270A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Ing Wentzlaff; Harald Dipl Ing Moschuetz; Ulrich Dipl Ing Nehring
Original assignee: Individual
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1994-12-30
Publication date: 1996-07-04
Also published as: GB2296793A; EP0719885A1; EP0719885B1; GB9526725D0; US5682684A; GB2296793B; DE59506787D1; HK29197A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Steuern von Trockenvorgängen in Haushalt-Wäschetrocknern mit einer um eine wenigstens waagerechte Achse drehbaren Wäschetrommel, die einen Zulufteingang und einen Abluftausgang aufweist, mit einem Gebläse im Luftkanal und einer Heizeinrichtung vor dem Zulufteingang und mit Temperatur- und Feuchtigkeitssen soren sowie mit einem Speicher für Meßwerte und Prozeßab lauf-Varianten und einem elektronischen Programmsteuergerät.

Ein derartiges Verfahren ist aus der deutschen Offenlegungs schrift 37 03 671 bekannt. Das bekannte Verfahren beginnt mit einer Aufheizphase bis zur Solltemperatur (z. B. 60° C), während der der positive Temperaturgradient Δϑ/Δt ermittelt wird. In einer anschließenden Zwischenkühlungsphase wird der negative Temperaturgradient ermittelt. Da eine genügend ge naue Einschätzung der Trocknungsdauer zu Beginn des Trock nungsprozesses nicht möglich ist, wird zunächst eine fiktive Zeitangabe auf das voraussichtliche Ende des Trocknungspro zesses gemacht. Diese Zeitangabe resultiert aus vorher ge wonnenen Erfahrungen. Der negative Temperaturgradient läßt dann aber eine Berechnung der voraussichtlichen Trocknungs dauer zu, die zwar noch mit Unsicherheiten behaftet ist, aber die Toleranzbreite in der die fiktive Zeitangabe erset zenden Restzeit-Anzeige schon vermindern kann. Der den Trocknungsprozeß ebenfalls beeinflussende Parameter "Wä scheart" muß der Steuerung vor Beginn des Trocknungsprozes ses über eine Eingabe durch die Bedienungsperson mitgeteilt werden. Über den Einfluß der Menge des in den Trocknungspro zeß eingeführten Wäschepostens wird in der genannten Offen legungsschrift nichts ausgesagt. Der weitere Trocknungspro zeß soll dann unter dem Einfluß der ständig gemessenen Rest feuchte bekanntermaßen gesteuert werden. Die Ermittlung der jeweils verbleibenden Restzeit soll durch Berechnung des ne gativen Restfeuchte-Gradienten unter Berücksichtigung der Ziel-Restfeuchte und der vorgegebenen Wäscheart weiterge führt werden. Über den Restfeuchte-Meßwert von, z. B., 8% entsprechend "gering feucht" hinausgehende Trocknungsprozes se müssen dann allerdings zeitlich gesteuert werden, wofür die verbleibende Dauer aus dem vorher berechneten Restfeuch te-Gradienten extrapoliert wird.

Das bekannte Verfahren hat vor allem einen Nachteil, der im Abwarten der etwa 10- bis 15-minütigen Aufheizphase zu sehen ist, bevor ein halbwegs zuverlässiger Wert für die noch ver bleibende Restzeit des Trocknungsprozesses errechnet werden kann. Ferner stört die unsichere Restfeuchte-Messung außer halb eines relativ sicheren Meßwert-Bereiches zwischen den Grenzwerten von ca. 30% bis ca. 8%. Die Zuverlässigkeit der Steuerung des Trockenprozesses allein aus den gemessenen Restfeuchte-Werten ist insgesamt zu gering. Das liegt einer seits daran, daß die Wäschemenge ein zuverlässig meßbarer Korrektur-Parameter ist. Außerdem kann auch auf mehrere Um feld-Parameter nicht reagiert werden; denn das bekannte sta tische Steuerungsverfahren kann während der frühen Phase ei nes Trocknungsprozesses keine Rücksicht auf unterschiedliche Umgebungstemperaturen oder auf unterschiedliche Anfangs- Restfeuchtegehalte und auf eine gegebenenfalls vorliegende Vorerwärmung der Maschine durch vorangegangene Trocknungs prozesse nehmen. Für die Dauer von etwa 10 bis 15 Minuten ist daher sowohl die Prozeßsteuerung wie auch die Restzeit anzeige auf reine Schätzungen oder unsichere Erfahrungswerte angewiesen. Auch die innerhalb dieser Phase vorgenommenen Messungen der positiven und negativen Tempraturgradienten werden durch solche Unwägbarkeiten beeinflußt und mit Feh lern behaftet, die den Verfahrensablauf verfälschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Nutzung der technischen Möglichkeiten moderner elektronischer Mittel die erforderliche Trockenzeit einer Wäschefüllung eines Wäsche trockners durch ein technisch einfaches und kostengünstiges Verfahren zu bestimmen, ohne daß äußere Einflüsse, wie z. B. veränderliche Umgebungstemperaturen oder unterschiedliche Anfangs-Restfeuchtegehalte, die Genauigkeit des Verfahrens ablaufs, der Trockenzeit-Bestimmung und der Restzeitanzeige in Frage stellen können.

Zwar wird diese Aufgabe bereits durch das in unserer älteren deutschen Patentanmeldung P 44 42 250.4 beschriebenen Ver fahren gelöst. Der bei diesem Steuerungsverfahren erforder liche Aufwand an Rechnerleistung ist jedoch erheblich und kann durch abgespeicherte, erfahrungsgemäß immer wiederkeh rende, standardisierte Prozeßabläufe ersetzt werden, in die, je nach gerade vorliegendem physikalischem Zustand des zu steuernden Prozesses, mit wenigen Parameter-Meßwerten vari ierend eingegriffen werden kann.

Die Erfindung löst die obenstehend genannte Aufgabe in neuer Weise dadurch, daß zum Startzeitpunkt des Trockenvorganges die Abluft-Temperatur am Abluftausgang gemessen wird, daß während mindestens eines Zeitabschnittes am Beginn des Troc kenvorganges ein Teil oder die gesamte Heizeinrichtung peri odisch ein- und ausgeschaltet wird, daß nach Ablauf einer Startphase, deren Dauer an der Zeitspanne von ein bis drei Heizungsperioden bemessen wird, Lufttemperatur-Messungen am Eingang der Heizeinrichtung, vor dem Zulufteingang und un mittelbar hinter dem Abluftausgang vorgenommen werden und aus den Meßwerten einerseits in der Abluft und am Eingang der Heizeinrichtung und andererseits in der Zuluft und am Eingang der Heizeinrichtung Differenzen gebildet und abge speichert werden, daß außerdem Prozeßvariable - wie die tat sächlich abgelaufene Zeit seit Programmstart, Temperaturwer te und Feuchtigkeitswerte der zu trocknenden Wäsche - stän dig oder wenigstens periodisch mit Frequenzen von mehreren Malen je Sekunde gemessen werden und beim Erreichen vorgege bener Schwellenwerte in Abhängigkeit von eingegebenen Pro grammparametern die Wäscheart, -menge und/oder -Anfangs rechtfeuchte betreffend je ein Aufruf von mehreren abgespei cherten Prozeßabläufen an die Speichereinheit zur Ausgabe und Verarbeitung im Programmsteuergerät ergeht.

Die sofortige Messung der Ablufttemperatur zum Startzeit punkt registriert die vorliegende Maschinen-Systemtempera tur, in der auch im Falle eines Ablufttrockners die Umge bungstemperatur der Maschine durch die angesaugte Umgebungs luft enthalten ist. Unsicherheiten über derartige Umfeld-Pa rameter sind daher eliminiert. Im anfänglichen Zeitabschnitt der periodischen Ein- und Ausschaltung der Heizeinrichtung oder eines Teils von ihr gemessene Lufttemperaturen an den drei genannten Orten geben Aufschluß über die sogenannte thermische Übertragungsfunktion, die sich als Quotient einer Eingangs- und einer Ausgangsgröße bilden läßt. Die thermi sche Eingangsgröße wird aus der Differenz der Temperaturen am Eingang zur Heizeinrichtung und am Zulufteingang der Trommel gebildet. Diese Größe ist sowohl bei einem sogenann ten Ablufttrockner, der die Luft aus der Umgebung ansaugt und die Abluft auch wieder in die Umgebung entläßt, wie auch bei einem Kondensationstrockner sehr ausgeprägt, der einen geschlossenen Prozeßluftkanal aufweist, zwischen dem Ausgang der Trommel und Eingang der Heizeinrichtung jedoch einen Kondensationskühler aufweist. Die thermische Ausgangsgröße repräsentiert das Verhalten des Wärmeverbrauchers - nämlich des Wäschepostens - und wird aus den Differenzen der Tempe raturen gemessen am Ausgang der Trommel und am Eingang der Heizeinrichtung und/oder am Ausgang der Trommel und am Ein gang der Trommel gebildet. Diese aus den thermischen Ein gangs- und Ausgangsgrößen gebildete thermische Übertragungs funktion berücksichtigt automatisch alle Umfeldbedingungen, wie Netzspannungsschwankungen, Wäscheart und -menge sowie Anfangsrestfeuchte, deren einzelne Meßwerte die thermische Eingangsgröße wie auch die thermische Ausgangsgröße beein flussen. Beispielsweise steigt die thermische Ausgangsgröße schneller an, je größer die Heizleistung - abhängig von der Netzspannung - und je kleiner die Wäschemengen und die An fangs-Restfeuchte sind. Diese thermische Übertragungsfunkti on gestattet eine erste Einschätzung der zu erwartenden Pro grammdauer, die einen während des ersten Zeitabschnittes des Trockenprozesses angezeigten Erfahrungswert für die Trock nungsdauer ersetzen kann.

Im Fortgang des Trocknungsprozesses greifen Meßwerte der Temperaturen bzw. deren Differenzen, gemessene Feuchtig keitswerte und die jeweils tatsächlich abgelaufene Zeit im mer wieder in den Trocknungsprozeß dadurch ein, daß sie ei nerseits abgespeicherte Prozeßabläufe abrufen und anderer seits diese Prozeßabläufe unter Verwendung von zu den erfah rungsgemäß normalerweise vorliegenden Parameter-Meßwerten abweichende tätsächliche Meßwerte variieren. Diese Variatio nen drücken sich außerdem in veränderten und zu korrigieren den Restzeit-Anzeigen aus.

In besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weitergebildet werden, daß als eine Pro zeßvariable die tatsächlich abgelaufene Zeit seit Programm start bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Meß wertes der Ablufttemperatur während der quasistationären Phase registriert und abgespeichert wird, bei welcher der Wärmeeintrag durch die Heizeinrichtung sich mit dem Wär meentzug durch Verdampfung der Feuchtigkeit aus der Wäsche in etwa die Waage hält. Der besagte Zeitpunkt ist am besten geeignet, um eine Entscheidung zu treffen, welche der abge speicherten Prozeßabläufe für die weitere Behandlung des Wä schepostens in Frage kommt. Zu diesem Zeitpunkt liegen näm lich die relevanten Entscheidungsdaten vor, das sind die Pa rameter über die Wäschemenge und Anfangs-Restfeuchte, über die System- und die Umgebungstemperatur, über die tatsäch lich eingebrachte Heizleistung sowie die durch anfängliche Meßungenauigkeiten abweichend errechnete Restzeit im Ver gleich zur tatsächlich abgelaufenen Zeit. In diesem Zeit punkt besteht eine erste Korrekturmöglichkeit durch die Be obachtung des Anstiegs der Ablufttemperatur bis zur quasi stationären Phase.

Vorteilhafterweise kann als eine Prozeßvariable die tatsäch lich abgelaufene Zeit seit Programmstart bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Meßwertes für eine vorbestimmte Restfeuchte der Wäsche registriert und abgespeichert werden, die als erstmals im Verlaufe des Trocknungsprozesses aus physikalischen Gründen sicher meßbar klassifiziert werden kann. Alle Restfeuchtewerte, die über diesem gemittelten Meßwert von ca. 30% liegen, können nur unsicher bestimmt und daher für eine zweifelsfreie Steuerung des Trockenpro zesses nicht verwendet werden. Da jedoch bis zur Registrie rung der tatsächlich abgelaufenen Zeit bis zum erstmaligen Erreichen dieser Rest feuchte periodisch immer wieder die Temperaturen an den oben genannten Orten überwacht werden, kann der Trocknungsprozeß, sofern keine eine Temperaturab weichung hervorrufenden Störungen eintreten, gleichmäßig und unverändert weiter ablaufen. Das Erreichen des gemittelten Meßwertes von ca. 30% für die Restfeuchte des Wäschepostens läßt nach einer Phase ausschließlicher Subtraktion von Zeit schritten seit Erreichen der quasistationären Phase nun auch wieder eine Überprüfung der bis hierhin angezeigten Rest zeit-Werte zu. Der Meßzeitpunkt bei Erreichen der Restfeuch te von 30% seit Programmstart gibt nämlich noch weiteren Aufschluß über die Zusammensetzung des Wäschepostens im Hin blick auf die Gewebearten. Beispielsweise ist aus einem dichten Baumwollgewebe aus dicken Fäden Feuchtigkeit schwie riger zu Verdampfen als aus einem dünneren und leichteren Baumwollgewebe. In geringerem Umfang verlängert sich auch die quasistationäre Phase bei hohem Anteil an großen Wäsche stücken im Wäscheposten im Vergleich zu kleineren Wäsche stücken, die beim Umherfallen der bewegten Wäschetrommel leichter und öfter auseinander fallen und dem Heißluftstrom ausgesetzt werden als große Wäschestücke. Abhängig davon wird der Meßwert von ca. 30% für die Restfeuchte des Wä schepostens früher oder erst später erreicht. Ein neuer sich an den bisherigen Prozeßablauf anschließender Prozeßablauf wird daher erst früher oder später gestartet.

Der neue Prozeßabschnitt läuft bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Meßwertes (von z. B. 20%) für eine vorbe stimmte Restfeuchte der Wäsche, die einer Festlegung des Be griffes "mangelfeucht" entspricht. Dann wird die tatsächlich abgelaufene Zeit seit Erreichen des Meßwertes für die erst mals sicher meßbare Restfeuchte (RF = 30%) registriert und gespeichert. Zu diesem neu ermittelten Zeitpunkt kann wie derum ein neuer Prozeßabschnitt angeregt werden.

Vorteilhafterweise wird der erfindungsgemäße Trocknungspro zeß folgerichtig durch eine weitere Prozeßvariable gesteu ert, welche die tatsächlich abgelaufene Zeit seit Erreichen des Meßwertes für die erstmals sicher meßbare Restfeuchte bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Mittelwertes (von z. B. 13%) für eine vorbestimmte Restfeuchte der Wä sche kennzeichnet, die einer Festlegung des Begriffs "bügel feucht" entspricht. Auch diese Größe wird registriert und abgespeichert. Hierdurch kann der Trocknungsprozeß in einem weiteren Prozeßabschnitt korrigiert werden, sollte sich eine Fehlbeurteilung der bisherigen Prozeßabschnitte ergeben ha ben.

Sinnvollerweise sollte auch der letzte durch definitiv er faßbare Fakten bestimmbare Prozeßabschnitt durch eine Pro zeßvariable beeinflußbar sein, die von der tatsächlich abge laufenen Zeit seit Erreichen des Meßwertes für die erstmals sicher meßbare Rest feuchte bis zum erstmaligen Erreichen ei nes gemittelten Meßwertes (von z. B. 8%) für eine vorbe stimmte Restfeuchte der Wäsche bestimmt wird, die einer Festlegung des Begriffs "leicht trocken" entspricht. Auch dieser Meßwert kann registriert und abgespeichert werden. Er ist ebenfalls geeignet, den zugeordneten Prozeßabschnitt gleichermaßen zu korrigieren wie in den vorherigen Prozeßab schnitten.

Als wesentliche Weiterbildung der Erfindung hat sich heraus gestellt, daß für die Temperatur- und Feuchtigkeits-Meßwerte Mittelwerte aus einer begrenzten Anzahl von seit einem Startsignal periodisch wiederkehrenden Einzel-Meßwerten ge bildet und abgespeichert werden. Erfahrungsgemäß verändern sich die Temperatur- und die Feuchtigkeits-Meßwerte inner halb kurzer Zeitspannen, so daß eine Einzelmessung u. U. ein falsches Bild von dem derzeit herrschenden physikalischen Zustand abgeben könnte. Beispielsweise könnten Temperatur werte pro Sekunde 60 mal erfaßt werden. Beispielsweise vier Messungen, die auf eine kurze Zeitspanne von maximal 4 Se kunden stochastisch verteilt sein können, ergeben eine gute Basis für eine den derzeit herrschenden physikalischen Zu stand wenigstens annähernd treffende Mittelung der Meßwerte. Länger als vier Sekunden sollte die angegebene Zeitspanne für den Meßabschnitt nicht sein, da sich sonst prozeßbeding te Fehler ergeben können. Die minimale Zeitspanne bei 60 Messungen pro Sekunde kann bei unmittelbar aufeinanderfol genden Messungen daher rund 67 Millisekunden betragen. Vor teilhafterweise werden die oben genannten Differenzen aus den Temperatur-Messungs-Mittelwerten gebildet und abgespei chert.

Für die Erhöhung der Meßgenauigkeit ist es von Vorteil, wenn bei einer Speichereinrichtung, die nur ganze Zahlen der Meß werte speichern kann, die Meßwerte der Temperaturen der Ab luft und am Eingang der Heizeinrichtung vor der Differenz bildung verdoppelt werden. Bei der Verdoppelung können sich Brüche der Meßwerte zur nächsthöheren ungeraden ganzen Zahl verdoppeln, so daß Ungenauigkeiten beim Unterschlagen von Dezimalbrüchen vermindert werden.

Zum Aufrufen von abgespeicherten Prozeßabläufen ist es von besonderem Vorteil, wenn nach einer Weiterbildung der Erfin dung beim jeweiligen Erreichen von Meßwerten jeweils sich unterscheidende Steuersignale einen Fuzzy-Prozessor gegeben werden, der Fuzzy-Prozessor in Abhängigkeit von dem Inhalt des jeweiligen Steuersignals einen vorbestimmten Prozeßab lauf aufruft und einen Wert für die Dauer des Trockenprozes ses ausgibt. Für die einzelnen Prozeßabschnitte können so unterschiedliche, standardisierte Prozeßabläufe abgespei chert sein, die durch laufend gemessene Parameter gegebenen falls variiert werden können. Beim Aufruf eines solchen Pro zeßablaufes kann gleichzeitig ein Wert für die Dauer des Trockenprozesses respektive für die jeweils noch verbleiben de Restzeit (Dauer des Trockenprozesses minus tatsächlich bisher abgelaufene Zeit seit Programmstart) ausgegeben wer den.

Die Genauigkeit des Trockenprozesses kann weiterhin gestei gert werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Fuzzy-Prozessor in Abhängigkeit von einem automatisch ermittelten oder eingegebenen Wert für die-Bela dungsmenge die Schwellenwerte von meßbaren Prozeßparametern, hier der Temperatur-Differenzen, gezielt verändert werden. Einzugebende Werte für die Beladungsmenge sind von der Fä higkeit zur zutreffenden Schätzung durch die Bedienungsper son abhängig. Oben wurde bereits erläutert, daß in der An laufphase des Trockenprozesses beobachtete Temperaturverläu fe einen Rückschluß auf die Beladungsmenge zulassen, der ge nauer als die Schätzung der Bedienungsperson sein kann. Es ist daher von Vorteil, wenn ein solchermaßen ermittelter Wert für die Beladungsmenge einen Einfluß auf den Schwellen wert der jeweils zu beobachtenden Temperatur-Differenz nimmt.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn der Fuzzy-Prozessor in Abhängigkeit vom aufgerufenen Prozeßablauf und vom Wert für die Dauer des Trockenprozesses sowie von Eingabeparametern für Wäscheart und/oder -menge und Trocknungsziel eine Rest zeit errechnet und an eine Ausgabeeinheit abgibt.

Zusätzlich kann der Fuzzy-Prozessor vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einem automatisch ermittelten oder eingege benen Wert für die Beladungsmenge die Schwellenwerte der Restfeuchte, bei denen die Zeitregistrierungen erfolgen, ge zielt verändern. Da das Trocknungsverhalten von unterschied lich großen Wäscheposten unterschiedlich verläuft, kann un ter Beibehaltung der abgespeicherten Prozeßabläufe für die einzelnen Prozeßabschnitte die Startbedingung für den jewei ligen Prozeßablauf, nämlich das Erreichen des Schwellenwer tes der Restfeuchte, veränderlich eingerichtet sein. Bei ei ner Anzeige der Restzeit ist es von besonderem Vorteil, wenn die ausgegebene Restzeit bis zu ihrer erneuten Berechnung aufgrund neuer Steuersignale und Meßwerte durch Subtraktion des Zeitfortschritts dekremental korrigiert wird. Wegen der relativ hohen Ungenauigkeit und der Länge des noch abzuar beitenden Trockenprozesses ist es vernünftig, die Dekremente bis zu einer absoluten Restzeit von ungefähr 30 Minuten auf 5 Minuten festzulegen, während gegen Ende (ab etwa 30 Minu ten Restzeit) die Berechnungsgenauigkeit und die Kürze der noch verbleibenden Restzeit Dekremente von einer Minute rechtfertigen. Alternativ können die einzelnen Dekremente je nach Korrektur-Erfordernis kürzer oder länger als die vorge sehenen Dekremente sein. Bei einer errechneten Korrektur, die eine größere Restzeitanzeige als die tatsächliche Anzei ge erforderte, ist es zur Vermeidung von Irritationen der Bedienungsperson von Vorteil, die bisherige Restzeitanzeige solange stehen zu lassen, bis der Korrekturwert mindestens um das vorgesehene Dekrement niedriger liegt als die gerade angezeigte Restzeit.

Von besonderem Vorteil für die Handhabung des Haushalt-Wä schetrockners ist es, wenn der Fuzzy-Prozessor aus den frü her abgelaufenen Trocknungsprozessen in Abhängigkeit von eingegebenen Programmparametern Erfahrungswerte für die Zu sammensetzung des jeweiligen Trocknungsprozesses sowie für deren Gesamtdauer abspeichert. Dann kann nämlich beim Start des Programmablaufes ein in Abhängigkeit von der eingegebe nenn Wäscheart und/oder -menge und vom eingegebenen Trock nungsziel stehender Erfahrungswert für die gesamte Programm ablauf-Dauer ausgegeben werden. Da die Erfahrungen über län gere Zeit, d. h. über mehrere gleichartige Trocknungsprozes se, eine immer größere Zielgenauigkeit für die Dauer des je weiligen Trocknungsprozesses ergeben können, ist die Chance, eine zutreffende Programmablaufdauer schon zu Beginn des Trocknungsprozesses anzuzeigen, mit zunehmender Erfahrung des Fuzzy-Prozessors größer.

Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn der Erfahrungswert mit nachfolgend bei gleichartigen Programmparametern ablau fenden Programmen aufgrund der Berechnungen des Fuzzy-Pro zessors tatsächlich festgestellten Programmablauf-Zeitspanne verglichen, korrigiert und der korrigierte Erfahrungswert gegen den bisherigen Erfahrungswert im Speicher ausgetauscht wird. Dazu ist es zweckmäßig, wenn zur Korrektur des Erfah rungswertes dieser und eine bestimmte Anzahl nachfolgend festgestellter Programmablauf-Zeitspannen gemittelt werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels ist das erfindungsgemäße Verfahren nachstehend erläu tert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Seitendurchblick durch einen erfindungsgemäß ausgestatteten Wäschetrockner,

Fig. 2 ein Diagramm der Leistungsstufen der Heizeinrich tung über die Zeit,

Fig. 3 ein Diagramm der Temperaturen an den drei in Fig. 1 angegebenen Meßpunkten über die Zeit und

Fig. 4 ein Diagramm des Restfeuchte-Verhaltens eines zu trocknenden Wäschepostens über der Zeit.

Die für das dargestellte Ausführungsbeispiel angegebenen Restfeuchtewerte beziehen sich auf eine Basis von 0% rela tiver Feuchte, bei der ein absoluter Wasserinhalt in einem beliebigen Gewebe bei 20°C Temperatur und 65% relativer Feuchte der Umgebungsluft enthalten ist.

Der Wäschetrockner in Fig. 1 hat im oberen Teil eine Pro grammsteuer-Einrichtung 1, die von einer Bedienungshandhabe 6 einstellbar ist und - nicht dargestellt - eine Fuzzy-Pro zessor-Steuerung enthält. An der unteren Rückseite des Wä schetrockners ist eine Zuluftöffnung 7 angeordnet, die über ein Gebläse 8, den Zuluftkanal 9 und die Heizeinrichtung 5 an den Eingang 11 der Wäschetrommel 10 angeschlossen ist. Der Ausgang 12 der Wäschetrommel 10 ist über den Topf 13 der Beschickungstür 14 und den Abluftkanal 15 mit dem Abluftaus gang 16 an der Frontseite des Wäschetrockners verbunden.

Zum möglichen Schließen des Trockenluft-Kreises über einen hier nur gestrichelt dargestellten Kondensator 17 sind das Gebläse 8 und der Krümmer 18 des Abluftkanals 15 umzudrehen und an die jeweiligen Stutzen 19 und 20 des Kondensators 17 anzuschließen.

In Strömungsrichtung vor der Heizeinrichtung 5, die in zwei Heizungsstufen schaltbar ausgebildet ist, ist in den Zuluft kanal 9 ein Frischluft-Temperaturgeber 2 eingebaut, der im Falle der Ausstattung als Ablufttrockner die Temperatur der angesaugten Umgebungsluft mißt. Im Falle der Ausstattung des Wäschetrockners als Kondensationstrockner mißt dieser Tempe raturgeber die gegebenenfalls mit Restwärme behaftete Aus gangsluft des Kondensators 17. Im Zuluftkanal zwischen der Heizeinrichtung 5 und dem Eingang 11 der Wäschetrommel 10 ist ein Zuluft-Temperaturgeber angeordnet. Er mißt die Tem peratur der von der Heizeinrichtung 5 erwärmten Zuluft. In Strömungsrichtung hinter dem Ausgang 12 der Wäschetrommel 10 ist im Abluftkanal 15 der Temperaturgeber 4 angeordnet, der die Temperatur der Abluft mißt.

Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm zeigt, daß die Heizein richtung 5 zu Beginn des Trocknungsprozesses periodisch auf die volle und auf die halbe Heizleistung hin- und herge schaltet wird. Dies wird vorzugsweise während der ersten vier Minuten je zweimal durchgeführt. Dadurch entsteht ein im Diagramm der Fig. 3 deutlich sichtbares Auf- und Ab schwingen der am Temperaturgeber 3 gemessenen Temperatur ϑ₃ am Zulufteingang der Wäschetrommel 10. Vom Zeitpunkt t₂ = 4 Minuten an wird dann mit voller Heizleistung dauerhaft ge heizt, bis der Temperaturgeber 3 eine unzulässig hohe Tempe ratur feststellt, um dann, was hier nicht näher dargestellt ist, zwischen der vollen und der halben Heizleistung hin- und herzuschalten je nach Erreichen oder Unterschreiten ei ner zulässigen Höchst- bzw. Niedrigsttemperatur.

Zum Startzeitpunkt t₀ des Trockenvorganges wird die Abluft- Temperatur ϑ_4S am Temperaturgeber 4 im Abluftausgang gemes sen. Diese Temperatur repräsentiert den Ausgangszustand des Wäschetrockners und berücksichtigt auch die Temperatur der in die Zuluftöffnung 7 eingesaugten Umgebungsluft. Da die Heizeinrichtung 5 zu diesem Zeitpunkt noch kalt ist, bezieht sich die gemessene Temperatur nur auf den Zustand der Umge bung und einer gegebenenfalls vorliegenden Vorerwärmung des Wäschetrockners aus einem vorher abgelaufenen Trocknungspro zeß. Zum Startzeitpunkt t₀ wird außerdem die Heizeinrichtung 5 auf volle Heizleistung und die nicht dargestellten Antrie be für das Gebläse 8 und die Wäschetrommel 10 geschaltet.

Beim Start aus kaltem Zustand des Wäschetrockners muß die von der Heizeinrichtung 5 eingebrachte Wärmemenge zunächst auch die mit dem warmen Luftstrom in Kontakt tretenden Teile des Wäschetrockners zusammen mit dem Wäscheposten aufheizen. Im Beispiel der Fig. 3 erreicht die Temperatur ϑ₃ am Geber 3 im Zulufteingang 11 nach einer Minute etwa 75°, während die Temperatur ϑ₄ am Geber 4 im Abluftausgang 12 nur etwa 30° erreicht. Im nächsten Minutenintervall wird die Heizeinrich tung 5 auf halbe Heizleistung zurückgeschaltet, wodurch die Temperaturen ϑ₃ und ϑ₄ wieder sinken, ϑ₃ bis auf etwa 55° und ϑ₄ bis auf etwa 25°. Bei der zweiten vollen Einschaltpe riode der Heizeinrichtung 5 im dritten Minutenintervall er reicht die Temperatur ϑ₃₁ zum Zeitpunkt t₁ etwa 80°, während ϑ₄₁ etwa 35° erreicht. Die Temperatur ϑ₂₁ am Geber 2 vor dem Eingang der Heizeinrichtung 5 beträgt zu diesem Zeitpunkt immer noch angenommenerweise 20° C, das ist die Temperatur der angesaugten Umgebungsluft. Im Verlaufe des Trocknungs prozesses steigt natürlich auch die Temperatur der Umge bungsluft an, weil der Wäschetrockner zumindest einen Teil seiner abgegebenen Wärmemenge auch in den Aufstellungsraum abgibt. Dies betrifft selbst Ablufttrockner, bei denen die ϑ₄ warme Abluft durch einen Abluftschlauch ins Freie geführt wird. Leckverluste und Rückkopplungseffekte führen dazu, daß selbst dabei die Umgebungsluft erwärmt wird. Erheblich höher ist die Erwärmung der Umgebungsluft allerdings bei einem so genannten Kondensationstrockner, dessen Kondensator 17 durch Kühlluft gekühlt wird, die aus dem Kondensator Wärmemenge entnimmt und in den Aufstellraum überträgt.

Zum Zeitpunkt t₁, an dem die Temperaturen ϑ₂₁, ϑ₄₁ und ϑ₃₁ gemessen und gemittelt werden, werden auch sofort die Diffe renzen ϑ_4-2 = ϑ₄₁-ϑ₂₁, ϑ_3-4 = ϑ₃₁-ϑ₄₁ und ϑ_3-2 = ϑ₃₁-ϑ₂₁ gebildet. Aus den nun vorliegenden Variablen, der Starttemperatur ϑ_4s, den Temperaturdifferenzen ϑ_4-2, ϑ_3-4 und ϑ_3-2 sowie der bis hierhin abgelaufenen Zeit für t₁ = 3 Minuten errechnet der Fuzzy-Prozessor eine Gesamttrocknungszeit, die zusammen mit einem nun per Aufruf A1 abgerufenen Algorithmus 1 für den voraus liegenden Prozeßabschnitt zur Korrektur der bisher ge schätzten Restanzeige verwendet wird. Die anzuzeigende Rest zeit wird durch folgende Gleichung errechnet.

t_Rest = t_Fuzzygesxf₁-t_Plz + t₁ (1)

Darin bedeuten
t_Rest die anzuzeigende Restzeit bis zum gewählten Trocknungsziel,
t_Fuzzyges die vom Fuzzy-Prozessor aufgrund der im Zeitpunkt des Aufrufes vorliegenden Varia blen berechnete Gesamttrocknungszeit,
f₁ ein trocknungszielabhängiger Korrekturfaktor als Prozentsatz für die unterschiedlichen Trocknungsziele "mangelfeucht", "bügel feucht" für Baumwolle, "bügelfeucht" für pflegeleichte Textilien, "leicht trocken" für Baumwolle und "leicht trocken" für pfle geleichte Textilien.

t_Plz Die aktuelle abgelaufene Prozeßlaufzeit und
t₁ eine Konstante für die Trocknungsziele "sehr trocken" und "extra trocken".

Diese Berechnungsart wird zusammen mit den Algorithmen bei den Aufrufen A1, A2 und A3 angewendet.

Für den Aufruf A2 wird ab dem Zeitpunkt t2 = 4 Minuten abge laufene Prozeßlaufzeit) ein Schwellenwert von beispielsweise 60° C wirksam gemacht, der durch die Temperatur ϑ₄ erreicht sein muß, damit der Fuzzy-Algorithmus 2 aufgerufen wird. Zur Korrektur der anzuzeigenden Restzeit wird nun die tatsäch lich abgelaufene Zeit t₆₀ seit Programmstart zum erstmaligen Erreichen des gemittelten Meßwertes der Ablufttemperatur ϑ₄₂ = 60° registriert, abgespeichert und zur Korrektur verwen det. Bei dieser Ablufttemperatur ϑ₄₂ = 60° beginnt die soge nannte quasistationäre Phase des Trocknungsprozesses. Inner halb dieser Phase bleibt der Wärmeeintrag durch die Heizein richtung in etwa gleich dem Wärmeentzug durch Verdampfung der Feuchtigkeit aus der Wäsche. Am Ende der quasistatio nären Phase steigt die Temperatur ϑ₄ der Abluft über 60° an. Zur Schonung der Wäsche dürfen hier bestimmte Schwellenwerte der Ablufttemperatur nicht überschritten werden, wofür die Heizeinrichtung 5 gegebenenfalls auf halbe Heizleistung zu rück- oder gänzlich ausgeschaltet wird.

Im Verlaufe der quasistationären Phase des Trocknungspro zesses wird eine nicht dargestellte Einrichtung zur unmit telbaren Messung der in der Wäsche vorhandenen Restfeuchtig keit, die nach der Leitwert-Meßmethode arbeitet, wirksam ge schaltet. Sobald diese Leitwert-Meßeinrichtung, die ähnlich wie die Temperaturgeber mehrmals pro Sekunde abgefragt und ihr Meßwert entsprechend gemittelt wird, den Restfeuchtig keitswert RF = 30% ermittelt hat, wird die tatsächlich abge laufene Zeit bis zum erstmaligen Erreichen dieses Mittelwer tes registriert und abgespeichert und beim Aufruf 3 des Al gorithmus 3 im Fuzzy-Prozessor zur Korrektur der Restzeitan zeige (Gleichung 1) herangezogen.

Für die Berechnungen der Restzeiten ab den Aufrufen A4 bis A6 gilt die folgende Gleichung 2:

t_Rest = t_Fuzzyrest×(1-f₂) + t₁ + 8 min (2)

Darin bedeuten
t_Rest die Restzeit bis zum gewählten Trocknungs ziel,
t_Fuzzyrest die unter Anwendung der vorliegenden Varia blen durch den Fuzzy-Prozessor berechnete Restzeit bis zum Erreichen einer Restfeuch te von 8%,
f₂ ein trocknungszielabhängiger Korrekturfak tor,
t₁ eine Kontante für die Trocknungsziele "sehr trocken" und "extra trocken".

Da der zeitliche Verlauf der Abnahme der Restfeuchte im Be reich zwischen 30% und 8% sich mit hinreichender Genauig keit als Gerade annehmen läßt, gilt für die Trocknungsab schnitte ab dem Aufruf A4 dieselbe Gleichung 2.

Zweckmäßigerweise wird in einem dem Fuzzy-Prozessor zugeord neten Speicherbereich eine Möglichkeit vorgesehen, weitere Korrekturfaktoren abzulegen, welche auf die Eingangsvariab len ϑ_4s, ϑ₂₁, ϑ₃₁, ϑ₄₁, ϑ₄₂, t₆₀, t_RF30, t_RF13 und t_RF8 bzw. auf die Ausgangsvariablen t_Fuzzyges und t_Rest so wie t_Fuzzyrest einwirken können.

Bei der Korrektur der Anzeige wird wie folgt verfahren: Nach den jeweiligen Algorithmusaufrufen an den Fuzzy-Prozessor werden die noch verbleibenden Restzeiten wie beschrieben be rechnet und die Ergebnisse angezeigt. Von diesem Zeitpunkt an bis zum nächsten Aufruf werden die Restanzeigen oberhalb von 30 Minuten in 5 Minuten-Schritten dekrementiert, wobei die Anzeige in ganzzahlig durch fünf teilbaren Werten er folgt. Ab Erreichen einer Restzeitanzeige von 30 Minuten wird die Anzeige in Eine-Minuten-Schritten dekrementiert. Sind für die Anzeige der Restzeit nur zwei Stellen vorgese hen, so wird bei Restzeiten größer als 95 Minuten die Zahl 99 angezeigt und mit einem blinkenden Dezimalpunkt dokumen tiert, daß die Zeit geschätzt ist und über 99 Minuten liegt.

Ergibt sich bei der Neuschätzung der jeweiligen Restzeit bzw. beim Übergang in den zeitlich gesteuerten Abschnitt nach Erreichen der Restfeuchte RF = 0% eine Abweichung zur momentan angezeigten Restzeit, so springt die Anzeige auf einen neuen kleineren Anzeigewert, sofern die Anzeige größer ist als die noch verbleibende Restzeit oder der angezeigte Wert bleibt bis zur Übereinstimmung von Anzeige und Vorher sage stehen, wenn die Anzeige kleiner ist als die errechnete verbleibende Restzeit. Dann allerdings blinkt der rechte De zimalpunkt als Hinweis auf die momentane Ungenauigkeit.

Zur Erreichung der Trocknungsziele "sehr trocken" und "extra trocken" wird wegen der angenommenen Geradlinigkeit des noch verbleibenden Trocknungsverlaufes eine zeitliche Steuerung angeschlossen. Während dieser zeitlich gesteuerten Programm abschnitte wird die Anzeige bis auf 0 dekrementiert. Am Ende der Abkühlphase, die noch in die Restzeitberechnung einge rechnet wird, wird die Restzeitanzeige abgeschaltet. Hier durch ist ohne weiteres erkennbar: Das Trockenprogramm ist beendet. Hier schließt sich dann die sogenannte Knitter schutzphase an, die nicht mehr zum eigentlichen Trocknungsprozeß gehört.

Claims

1. Verfahren zum Steuern von Trockenvorgängen in Haus halt-Wäschetrocknern mit einer um eine wenigstens waagerechte Achse drehbaren Wäschetrommel, die einen Zulufteingang und einen Abluftausgang aufweist, mit einem Gebläse im Luftkanal und einer Heizeinrichtung vor dem Zulufteingang und mit Temperatur- und Feuch tigkeitssensoren sowie mit einem Speicher für Meß werte und Prozeßablauf-Varianten und einem elektro nischen Programmsteuergerät, dadurch gekennzeichnet, daß zum Startzeitpunkt (t₀) des Trockenvorganges die Abluft-Temperatur (ϑ_4s) am Abluftausgang (12) (Geber 4) gemessen wird, daß während mindestens eines Zeit abschnitts (t0 bis t2) am Beginn des Trockenvorgan ges ein Teil oder die gesamte Heizeinrichtung (5) periodisch ein- und ausgeschaltet wird, daß nach Ab lauf einer Startphase (t0 bis t2), deren Dauer an der Zeitspanne von ein bis drei Heizungsperioden be messen wird, Lufttemperatur-Messungen am Eingang (Geber 2) der Heizeinrichtung (5), vor dem Zuluft eingang (11) (Geber 3) und unmittelbar hinter dem Abluftausgang (12) (Geber 4) vorgenommen werden und aus den Meßwerten (ϑ₄, ϑ₃, ϑ₂) in der Abluft, am Eingang der Heizeinrichtung und (ϑ₃; ϑ₂) in der Zu luft Differenzen (ϑ_4-2, ϑ_3-4, ϑ_3-2) gebildet und ab gespeichert werden, daß außerdem Prozeßvariable - wie die tatsächlich abgelaufene Zeit (t) seit Pro grammstart, Temperaturwerte (ϑ) und Feuchtigkeits werte (RF) der zu trocknenden Wäsche - ständig oder wenigstens periodisch mit Frequenzen von mehreren Malen je Sekunde gemessen werden und beim Erreichen vorgegebener Schwellenwerte in Abhängigkeit von ein gegebenen Programmparametern die Wäscheart, -menge und/oder -Anfangsrestfeuchte betreffend je ein Auf ruf (A1 bis A6) von mehreren abgespeicherten Prozeß abläufen an die Speichereinheit zur Ausgabe an das und Verarbeitung im Programmsteuergerät (1) ergeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Prozeßvariable die tatsächlich abgelau fene Zeit (t60) seit Programmstart bis zum erstmali gen Erreichen eines gemittelten Meßwertes (ϑ₄₂) der Ablufttemperatur (z. B. 60°C) während der quasista tionären Phase registriert und abgespeichert wird, bei welcher der Wärmeeintrag durch die Heizeinrich tung sich mit dem Wärmeentzug durch Verdampfung der Feuchtigkeit aus der Wäsche in etwa die Waage hält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Prozeßvariable die tatsächlich abgelau fene Zeit (t_RF30) seit Programmstart bis zum erstma ligen Erreichen eines gemittelten Meßwertes (30%) für eine vorbestimmte Restfeuchte (RF) der Wäsche, die als erstmals im Verlaufe des Trocknungsprozesses aus physikalischen Gründen sicher meßbar klassifi ziert ist, registriert und abgespeichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Prozeßvariable die tatsächlich abgelau fene Zeit (tRF20) seit Erreichen des Meßwertes (30%) für die erstmals sicher meßbare Restfeuchte (RF) bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Meß wertes (20%) für eine vorbestimmte Restfeuchte (RF) der Wäsche, die einer Festlegung des Begriffs "man gelfeucht" entspricht, registriert und abgespeichert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Prozeßvariable die tatsächlich abgelau fene Zeit (t_RF13) seit Erreichen des Meßwertes (30%) für die erstmals sicher meßbare Restfeuchte (RF) bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Meßwertes (13%) für eine vorbestimmte Restfeuchte (RF) der Wäsche, die einer Festlegung des Begriffs "bügelfeucht" entspricht, registriert und abgespei chert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Prozeßvariable die tatsächlich abgelau fene Zeit (t_RF8) seit Erreichen des Meßwertes (30%) für die erstmals sicher meßbare Restfeuchte (RF) bis zum erstmaligen Erreichen eines gemittelten Meßwer tes (8%) für eine vorbestimmte Restfeuchte (RF) der Wäsche, die einer Festlegung des Begriffs "leicht trocken" entspricht, registriert und abgespeichert wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Tempera tur- und Feuchtigkeits-Meßwerte Mittelwerte aus ei ner begrenzten Anzahl von seit einem Startsignal pe riodisch wiederkehrenden Einzelmeßwerten gebildet und abgespeichert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz aus den Temperaturmessungs-Mittel werten gebildet und abgespeichert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der Temperaturen (ϑ₄, ϑ₂) in der Abluft und am Eingang der Heizeinrichtung (5) vor der Differenzbildung verdoppelt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim jeweiligen Erreichen von Meßwerten jeweils sich unterscheidende Steuersignale an einen Fuzzy-Prozessor gegeben werden, der Fuzzy- Prozessor in Abhängigkeit von dem Inhalt des jewei ligen Steuersignals einen vorbestimmten Prozeßablauf aufruft und einen Wert für die Dauer (t_Fuzzyges, t_Rest bzw. t_FuzzyRest) des Trockenprozesses aus gibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuzzy-Prozessor in Abhängigkeit von einem automatisch ermittelten oder eingegebenen Wert für die Beladungsmenge die Schwellenwerte der Tempera tur-Differenz gezielt verändert.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fuzzy-Prozessor in Abhängigkeit von einem automatisch ermittelten oder eingegebenen Wert für die Beladungsmenge die Schwellenwerte (30%, 20%, 13%, 8%) der Restfeuchte (RF), bei denen die Zeitregistrierungen erfolgen, gezielt verändert.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die ausgegebene Restzeit (t_Rest) bis zu ihrer erneuten Berechnung aufgrund neuer Steuersignale und Meßwerte durch Subtraktion des Zeitfortschritts dekremental korrigiert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß beim Start (S) des Pro grammablaufs ein in Abhängigkeit von der eingegebe nen Wäscheart und/oder -menge und vom eingegebenen Trocknungsziel stehender Erfahrungswert für die ge samte Programmablauf-Dauer (t_Fuzzyges) ausgegeben wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfahrungswert mit nachfolgend bei gleichar tigen Programmparametern ablaufenden Programmen auf grund der Berechnungen des Fuzzy-Prozessors tatsäch lich festgestellten Programmablauf-Zeitspannen ver glichen, korrigiert und der korrigierte Erfahrungs wert gegen den bisherigen Erfahrungswert im Speicher ausgetauscht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur des Erfahrungswertes dieser und eine bestimmte Anzahl nachfolgend festgestellter Programmablauf-Zeitspannen gemittelt werden.