EP1711099B1 - Flüssigkeitsführendes elektrisches haushaltsgerät - Google Patents

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EP1711099B1
EP1711099B1 EP05701571A EP05701571A EP1711099B1 EP 1711099 B1 EP1711099 B1 EP 1711099B1 EP 05701571 A EP05701571 A EP 05701571A EP 05701571 A EP05701571 A EP 05701571A EP 1711099 B1 EP1711099 B1 EP 1711099B1
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EP
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domestic appliance
rotational speed
motor
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pump
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Hans-Wilhelm Klein
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a household electrical appliance having a chamber at least partially filled with liquid during operation of the apparatus and a pump driven by a motor for drawing liquid from the chamber.
  • a household appliance may be a dishwasher or washing machine
  • the pump is a drain pump which draws cleaning liquor from a lower part of the chamber to spray it on to be cleaned in the chamber, or to pump it out of the chamber
  • Such a dishwasher is eg from JP 06 014862 A known.
  • a flow meter is installed in an inlet line of the chamber, which monitors the amount of fresh water introduced and causes the blocking of a valve in the inlet line when a designated amount of water is reached.
  • a flowmeter is not only costly, it is also not able to adjust the amount of water taken in each case to the degree of contamination of the machine to be cleaned with the goods. For example, if a dishwasher is loaded with heavily soiled dishes, so contained in the dirt proteins lead to a strong foam formation of the rinse liquor, with the result that not only rinsing liquor, but also foam is sucked by the pump.
  • the foam prevents the build-up of a sufficiently high pressure at the pump outlet and thus a satisfactory cleaning effect. Foaming may be counteracted by ingesting a larger amount of water, but this, when done during each cleaning operation, is uneconomical, as stated above. Conventional dishwashers therefore often have program buttons, the allow a user, depending on the degree of contamination of the invited dishes to select different washing programs with different water use. Since the assessment of the degree of contamination by the user to some extent is subjective and the use of the appropriate selection key is also easily forgotten, optimal profitability can not be guaranteed.
  • the cleaning solution may cause blockage of the pump or its upstream or downstream lines blocking the movement of the pump and thus of the motor. Since in such a case, the engine does not perform any mechanical work, the entire - under such circumstances may even increased compared to the normal operation - absorbed by him electrical power is converted into heat, which may cause damage or even destruction of the engine.
  • a flow meter connected in series with the pump of the type mentioned above, such a sensor is, as stated, expensive and blocks valuable space in the household appliance.
  • the object of the invention is to provide an electrical household appliance of the type defined, which allows the detection of disturbances of the liquid flow through the pump with simple, inexpensive and reliable means.
  • the home appliance includes a monitor for detecting the speed and power of the motor, comparing detected values of speed and power with a predetermined characteristic, and for signaling a state of exception when the comparison reveals that the detected values deviate significantly from the characteristic.
  • the home appliance includes an inlet valve for introducing liquid into the chamber and a controller configured to open the inlet valve when the monitor signals a first exception in which the sensed speed is significantly less than one for that Speed based on the characteristic expected power value.
  • the household appliance may have a plurality of Umisselzdorf, over which the circulated by the pump liquid is selectively feasible, as described in Wegner, Household Appliances / Technology and Service, Publisher Wegig & Pflaum, 2000, for a dishwasher. Since such different Umisselzwege usually have different flow resistance, the monitoring device is advantageously set up, depending on the selected Umisselzweg a specific for each selected Umisselzweg characteristic comparison.
  • a first characteristic based on the assumption that at this time a deviation from the characteristic indicates that the pump sucks in air due to insufficient amount of liquor.
  • a different characteristic of power and rotational speed can be used to detect the foaming.
  • the control device stops the operation of the household appliance to protect the engine, or that it outputs a warning signal to prompt a user to take countermeasures to protect the engine.
  • a synchronous motor is used as the engine in the household appliance according to the invention.
  • a motor allows comparatively simple detection of its speed solely by monitoring the time course of the electromotive force in the windings of the motor, i. the currents or voltages occurring at the motor, so that costly and space-consuming sensors on the engine or the pump to determine the speed are not required.
  • the rotor of the motor is arranged in a pump chamber of the pump.
  • a runner also referred to as a wet runner, makes it possible to dispense with a seal on the shaft between the rotor and the pump, at which friction losses in strength which can not be precisely controlled could occur.
  • This design of the rotor therefore allows a particularly accurate inference of the electrical power absorbed by the engine to the mechanical power delivered by the pump.
  • Fig. 1 a schematic section through a dishwasher according to the invention
  • Fig. 2 a block diagram of the motor of the circulation pump of the dishwasher Fig. 1 as well as its supply electronics;
  • Fig. 4 a section through an assembly in which the pump, the engine and the Supply electronics are summarized.
  • Fig. 1 shows a schematic section through a dishwasher with a rinsing chamber 1, in the usual way baskets 2, 3 are guided out on rails pulled out arranged.
  • a rinsing water filter 4 In a recess at the bottom of the rinsing chamber 1 is a rinsing water filter 4 through the one later with respect to Fig. 2
  • pump 5 sucks rinse water to feed rotatably mounted nozzle arms 6, 7, which are each mounted below the baskets 2, 3, to spray the items contained therein.
  • a directional control valve 8, which is mounted between the outlet of the pump 5 and the nozzle arm 6 or 7, is controlled by a microcontroller 31 (see FIG. Fig. 2 ) between the position shown in the figure, in which the lower nozzle arm 7 is supplied via a line 13 with rinse water, and a position switchable periodically, in which the upper nozzle arm 6 is supplied via a line 12.
  • valve 8 could also be omitted, so that both nozzle arms 6, 7 are supplied simultaneously. In this case, however, during operation of the nozzle arms 6, 7, both lines 12, 13 must be filled with water at the same time, so that the total amount of water required for rinsing is greater than during alternating operation of the spray arms 6, 7 with the aid of the valve 8.
  • An inlet valve 10, which is likewise controlled by the microcontroller 31, serves for the controlled admission of fresh water into the rinsing chamber via a fresh water line 11.
  • the pump 5 is driven by a brushless DC motor 9, which is powered by a supply electronics block 20 with electrical energy.
  • the motor 9 and the supply electronics block 20 are in Fig. 2 shown in more detail in a block diagram.
  • the motor 9 has three stator windings, designated U, V, W, which are interconnected here in a stem configuration.
  • the supply electronics block 20 comprises a mains rectifier 21, which supplies an intermediate DC voltage. This intermediate DC voltage feeds three phases of an inverter 22, each comprising two series-connected switches SU1, SU2 and SV1, SV2 and SW1, SW2, each in the form of a power transistor with a parallel freewheeling diode. The point between two switches of each phase is connected to the associated winding U, V or W of the motor.
  • each switch is controlled by a switching pattern generator 23, which receives a signal representative of the instantaneous phase ⁇ of the motor shaft from a phase detector 24 and, based on this phase signal, the energization of the stator windings U, V, W of the motor 9 so determines that the magnetic field generated by the stator windings U, V, W in the motor 9 has a certain projection before the phase of the rotor and this drives.
  • the phase detector 24 may be formed by one or more magnetic field sensors, such as Hall sensors, which are exposed to the magnetic field of the rotor or of magnets coupled to the rotor.
  • it is a purely electronic phase detector, such as in US-A-5859520 described, which evaluates a zero crossing of the induced in a temporarily de-energized winding U, V or W of the motor by the magnetic field of the rotor electromotive force to derive therefrom the phase ö of the rotor.
  • the phase signal supplied from the phase detector 24 is also received by a speed measuring circuit 25 which determines the rotational speed n of the motor 9 therefrom by taking a time derivative, measuring the period or the like.
  • the speed measuring circuit 25 supplies a signal representative of the detected speed n to a monitoring circuit 26.
  • a current measuring circuit 27 has two inputs, which are connected to the two terminals of a measuring resistor 28 which is connected in series with the inverter 22 between the output terminals of the mains rectifier 21.
  • the current flowing through the measuring resistor 28 is therefore the sum of the currents flowing through the three phases of the inverter 22 and is thus - assuming a constant intermediate circuit voltage at the output of the rectifier 21 - proportional to the electrical power absorbed by the motor 9. Accordingly, the voltage difference between the two input terminals of the current measuring circuit 27 is proportional to the received electric power.
  • the current measuring circuit 27 supplies a digital signal representative of this power to the monitoring circuit 26.
  • a plurality of speed-power characteristics are stored, each describing a relationship between speed n and absorbed electric power P corresponding to normal operation. These characteristics, which depend in particular on the shape and passage cross-section of the paths over which the rinse water is pumped, have been determined in advance on a prototype of the dishwasher.
  • Fig. 3 shows two such characteristics, denoted by C1 and C2, where C2 corresponds to a higher flow resistance than C1, as occurs approximately in the operation of the upper spray arm 6, because the head to be overcome is greater than in the case of the lower spray arm 7.
  • the monitoring circuit 26 selects each one of the current position of the directional control valve 8 associated characteristic, for. B. at the in Fig.
  • the characteristic C1 reads the according to this characteristic C1 corresponding to a current speed supplied by the speed measurement circuit 25 theoretical power value from the read-only memory 29 and compares this with a calculated using a simultaneously supplied by the current measuring circuit current value 27 current performance. If the current power value deviates by more than an allowable amount from the theoretical power value, the monitoring circuit 26 generates a fault message, which is output to a programmer 30 and which specifies the direction of the deviation.
  • the pump 5 sucks not only water, but also foam or air. If this condition is detected at the first start of the pump 5 after the introduction of water at the beginning of a rinse, this is due to the fact that the amount of water in the rinsing chamber 1 is not evasive.
  • the programmer 30 then opens the inlet valve 10 to admit fresh water into the wash chamber 1 until the monitor circuit 26 stops reporting the disturbance or until a predetermined amount of time has elapsed.
  • the programmer 30 locks the inlet valve 10 and stops the flushing operation to preclude the flushing chamber 1 from being overfilled with water due to a detection error. At the same time, the programmer 30 activates an indicator light (not shown) on the housing of the dishwasher to alert a user of the failure.
  • the programmer 30 also opens the inlet valve 10, but only for a predetermined short time. Thereafter, the purging operation may continue, with the programmer 30 then ignoring the fault message for a predetermined period of time to allow the foam in operation to dissipate, or the operation of the machine is interrupted for a few minutes to allow the foam to dissolve.
  • the programmer 30 aborts the flushing process and indicates by means of a signal light on the device housing on the unscheduled termination of the wash program. If the filter 4 is of the self-cleaning type, pumping out the rinse water after the program termination may already be sufficient to clean the filter 4, so that a user only needs to restart the machine. Otherwise, it must clean the filter 4 itself before restarting the machine.
  • FIG. 4 A preferred embodiment of an assembly, in which the microcontroller 31, the motor 9 and the pump 5 are combined, is in Fig. 4 shown in section.
  • the pump 5 is a vane pump with a housing of a front housing shell 41 and a pot-shaped plate 42 which define a one-piece pump chamber.
  • the rotor 44 is immersed in and cooled by the liquid pumped by the pump.
  • the stator 45 of the motor 9 is mounted on a housing shell 46, in which a circuit board 47 is anchored, which carries the microcontroller 31 and the measuring resistor 28.
  • the assembly of housing shell 46 and stand 45 is slipped outside over the plate 42 in the manner of a cup.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Haushaltsgerät mit einer im Betrieb des Geräts wenigstens zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Kammer und einer von einem Motor angetriebenen Pumpe zum Ansaugen von Flüssigkeit aus der Kammer. Bei einem solchen Haushaltsgerät kann es sich insbesondere um eine Spülmaschine oder Waschmaschine handeln, und die Pumpe ist eine Laugenpumpe, die Reinigungslauge aus einem unteren Teil der Kammer absaugt, um sie auf in der Kammer angeordnetes, zu reinigendes Gut zu sprühen oder aus der Kammer abzupumpen. Eine solche Spülmaschine ist z.B. von JP 06 014862 A bekannt.
  • Wenn die Menge an Waschlauge in der Kammer zu gering ist, werden unbefriedigende Reinigungsergebnisse erreicht, weil die Pumpe neben der Reinigungslauge auch Luft ansaugt und ein für ausreichende Reinigungsergebnisse ausreichender Laugendruck am Druckausgang der Pumpe nicht erreicht wird. Wenn hingegen die Menge an Lange in der Kammer größer ist als nötig, führt dies zu einem unwirtschaftlichen Betrieb einerseits wegen unnötig hoher Wasserkosten, andererseits, weil zusammen mit der Laugenmenge auch der Energiebedarf zum Aufheizen der Lauge auf eine gewünschte Reinigungstemperatur zunimmt. Es ist daher wichtig, die Laugenmenge exakt an den Bedarf anzupassen. Dies kann z.B. geschehen, indem in einer Einlassleitung der Kammer ein Durchflussmesser eingebaut wird, der die eingelassene Frischwassermenge überwacht und das Sperren eines Ventils in der Einlassleitung veranlasst, wenn eine vorgesehene Wassermenge erreicht ist. Ein solcher Durchflussmesser ist nicht nur kostspielig, er ist darüber hinaus auch nicht in der Lage, die eingelassene Wassermenge im Einzelfall an den Verschmutzungsgrad des mit der Maschine zu reinigenden Gutes anzupassen. Wenn beispielsweise eine Geschirrspülmaschine mit stark verschmutztem Geschirr beladen wird, so können in dem Schmutz enthaltene Eiweißstoffe zu einer starken Schaumbildung der Spüllauge führen, mit der Folge, dass nicht nur Spüllauge, sondern auch Schaum von der Pumpe angesaugt wird. Genauso wie bei zu niedrigem Laugenstand angesaugte Luft verhindert der Schaum den Aufbau eines ausreichend hohen Drucks am Pumpenausgang und damit eine befriedigende Reinigungswirkung. Der Schaumbildung kann durch Einlassen einer größeren Wassermenge entgegengewirkt werden, doch ist dies, wenn es bei jedem Reinigungsvorgang geschieht, unwirtschaftlich, wie oben dargelegt. Herkömmliche Spülmaschinen weisen daher häufig Programmtasten auf, die es einem Benutzer erlauben, je nach Verschmutzungsgrad des eingeladenen Geschirrs unterschiedliche Spülprogramme mit unterschiedlichem Wassereinsatz auszuwählen. Da die Beurteilung des Verschmutzungsgrades durch den Benutzer in gewissem Umfang subjektiv ist und die Benutzung der entsprechenden Auswahltaste auch leicht vergessen wird, ist eine optimale Wirtschaftlichkeit so nicht zu gewährleisten.
  • Mit einer Maschine, die in der Lage ist, die verwendete Wassermenge in jedem Einzelfall individuell an den Verschmutzungsgrad des zu reinigenden Gutes anzupassen, wäre nicht nur ein Zugewinn an Komfort für den Benutzer, sondern auch eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
  • Wenn die Reinigungslauge stark verschmutzt ist, kann es zu einer Verstopfung der Pumpe oder ihr vor- oder nachgelagerter Leitungen kommen, die die Bewegung der Pumpe und damit des Motors blockiert. Da in einem solchen Fall der Motor keine mechanische Arbeit leistet, wird die gesamte - unter solchen Umständen evtl. sogar gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte - von ihm aufgenommene elektrische Leistung in Wärme umgesetzt, was eine Beschädigung oder gar Zerstörung des Motors zur Folge haben kann. Im Prinzip ist es zwar möglich, eine solche Verstopfung mit Hilfe eines mit der Pumpe in Reihe geschalteten Durchflussmessers der oben erwähnten Art zu erfassen, doch ist ein solcher Sensor, wie gesagt, kostspielig und er blockiert wertvollen Platz in dem Haushaltsgerät.
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein elektrisches Haushaltsgerät der eingangs definierten Art zu schaffen, das die Erkennung von Störungen des Flüssigkeitsstroms durch die Pumpe mit einfachen, preiswerten und zuverlässigen Mitteln gestattet.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Haushaltsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung geht davon aus, dass zwischen Drehzahl und Leistung des Motors ein fester Zusammenhang besteht, der im wesentlichen durch die Bauart der Pumpe und die Strömungswiderstände von Leitungen bestimmt ist, durch welche die Pumpe die Flüssigkeit pumpt. Abweichungen von diesen für ein gegebenes Modell von Haushaltsgerät empirisch feststellbaren Zusammenhang, nach oben oder nach unten, weisen jeweils auf unterschiedliche Arten von Störungen hin. Deswegen weist das Haushaltsgerät eine Überwachungseinrichtung auf zum Erfassen von Drehzahl und Leistung des Motors, zum Vergleichen erfasster Werte von Drehzahl und Leistung mit einer vorgegebenen Charakteristik und zum Signalisieren eines Ausnahmezustandes, wenn der Vergleich ergibt, dass die erfassten Werte signifikant von der Charakteristik abweichen.
  • Wenn die bei einer erfassten Drehzahl des Motors erfasste Leistung des Motors signifikant geringer als eine für die erfasste Drehzahl anhand der vorgegebenen Charakteristik zu erwartenden Leistung ist, so ist dies ein Hinweis darauf, dass nicht nur Flüssigkeit, sondern auch Schaum oder Luft gepumpt werden. Beiden Problemen kann abgeholfen werden durch Einlassen von zusätzlichem Wasser in die Kammer des Haushaltsgeräts. Deswegen weist das Haushaltsgerät ein Einlassventil zum Einlassen von Flüssigkeit in die Kammer und eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, das Einlassventil zu öffnen, wenn die Überwachungseinrichtung einen ersten Ausnahmezustand signalisiert, in welchem die zur erfassten Drehzahl erfasste Leistung signifikant geringer ist als ein für diese Drehzahl anhand der Charakteristik zu erwartender Leistungswert.
  • Gleichbedeutend mit einer erfassten Leistung, die geringer ist als für die erfasste Drehzahl anhand der Charakteristik zu erwarten, ist die Erfassung einer Drehzahl, die bei einer gegebenen Leistung signifikant höher ist als anhand der Charakteristik zu erwarten.
  • Das Haushaltsgerät kann eine Mehrzahl von Umwälzwegen aufweisen, über die die von der Pumpe umgewälzte Flüssigkeit wahlweise führbar ist, wie in Wegner, Elektrische Haushaltsgeräte/Technik und Service, Verlag Hüthig & Pflaum, 2000, für eine Spülmaschine beschrieben. Da derartige unterschiedliche Umwälzwege in der Regel unterschiedliche Strömungswiderstände haben, ist die Überwachungseinrichtung zweckmäßigerweise eingerichtet, je nach ausgewähltem Umwälzweg eine für den jeweils ausgewählten Umwälzweg spezifische Charakteristik dem Vergleich zugrunde zu legen.
  • Es kann auch zweckmäßig sein, im Laufe des Arbeitsablaufs des Haushaltsgeräts wechselnde Charakteristiken dem Vergleich zugrunde zu legen. So kann z.B. in einer Anfangsphase des Arbeitsablaufs einer Spülmaschine eine erste Charakteristik unter der Annahme zugrunde gelegt werden, dass zu dieser Zeit eine Abweichung von der Charakteristik darauf hinweist, dass die Pumpe wegen unzureichender Laugenmenge Luft einsaugt. In einer späteren Phase des Ablaufs, insbesondere, wenn eine Einstellung der Laugenmenge anhand der oben erwähnten ersten Charakteristik bereits stattgefunden hat, kann zum Erfassen der Schaumbildung eine abweichende Charakteristik von Leistung und Drehzahl herangezogen werden.
  • Wenn die Überwachungseinrichtung einen zweiten Ausnahmezustand signalisiert, in welchem die zusammen mit einer erfassten momentanen Drehzahl erfasste Leistung signifikant höher ist, als anhand der vorgegebenen Charakteristik zu erwarten, so lässt dies auf eine Störung der Bewegung des Motors schließen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung den Arbeitsablauf des Haushaltsgeräts abbricht, um den Motor zu schützen, oder dass sie ein Warnsignal ausgibt, um einen Benutzer aufzufordern, Gegenmaßnahmen zum Schutz des Motors zu treffen.
  • Es ist an sich bekannt, dem Einlass der Pumpe einen Filter zum Abfangen von Verunreinigungen der Pumpflüssigkeit vorzuschalten. Eine im Verhältnis zur Drehzahl überhöhte Leistung des Motors kann auch auf eine Verstopfung dieses Filters hinweisen, so dass eine zweckmäßige Reaktion der Steuereinrichtung auf eine von der Überwachungseinrichtung erfasste überhöhte Leistung auch darin liegen kann, eine Reinigung, insbesondere ein Spülen dieses Filters zu steuern bzw. zu veranlassen.
  • Vorzugsweise wird als Motor in dem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät ein Synchronmotor eingesetzt. Ein solcher Motor erlaubt auf vergleichsweise einfache Art und Weise eine Erfassung seiner Drehzahl allein durch Überwachung des zeitlichen Verlaufs der elektromotorischen Kraft in den Wicklungen des Motors, d.h. der an dem Motor auftretenden Ströme bzw. Spannungen, so dass kostspielige und platzverbrauchende Sensoren am Motor oder der Pumpe zur Ermittlung der Drehzahl nicht erforderlich sind.
  • Vorzugsweise ist der Läufer des Motors in einer Pumpenkammer der Pumpe angeordnet. Ein solcher auch als Nassläufer bezeichneter Läufer ermöglicht den Verzicht auf eine Dichtung an der Welle zwischen dem Läufer und der Pumpe, an der Reibungsverluste in nicht genau zu kontrollierender Stärke auftreten könnten. Diese Bauart des Läufers ermöglicht daher einen besonders genauen Rückschluss von der vom Motor aufgenommenen elektrischen Leistung auf die von der Pumpe abgegebene mechanische Leistung.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine;
  • Fig. 2 ein Blockdiagramm des Motors der Umwälzpumpe der Spülmaschine aus Fig. 1 sowie von dessen Versorgungselektronik;
  • Fig. 3 Beispiele von der Steuerung des Motors zugrunde liegenden Drehzahl-Leistung-Charakteristiken; und
  • Fig. 4 einen Schnitt durch eine Baugruppe, in der die Pumpe, der Motor und die Versorgungselektronik zusammengefasst sind.
  • Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Spülmaschine mit einer Spülkammer 1, in der in üblicher Weise Körbe 2, 3 auf Schienen geführt herausziehbar angeordnet sind. In einer Vertiefung am Boden der Spülkammer 1 befindet sich ein Spülwasserfilter 4 durch das hindurch eine später mit Bezug auf Fig. 2 genauer erläuterte Pumpe 5 Spülwasser absaugt, um damit drehbar gelagerte Düsenarme 6, 7 zu speisen, die jeweils unter den Körben 2, 3 montiert sind, um das darin enthaltene Spülgut anzusprühen. Ein Wegeventil 8, das zwischen dem Ausgang der Pumpe 5 und dem Düsenarm 6 bzw. 7 angebracht ist, ist durch einen Mikrocontroller 31 (s. Fig. 2) zwischen der in der Figur gezeigten Stellung, in welcher der untere Düsenarm 7 über eine Leitung 13 mit Spülwasser versorgt wird, und einer Stellung periodisch umschaltbar, in welcher der obere Düsenarm 6 über eine Leitung 12 versorgt wird.
  • Selbstverständlich könnte in einer einfacheren Ausgestaltung das Ventil 8 auch fortgelassen sein, so dass beide Düsenarme 6, 7 gleichzeitig versorgt werden. In diesem Fall müssen aber beim Betrieb der Düsenarme 6, 7 beide Leitungen 12, 13 gleichzeitig mit Wasser gefüllt sein, so dass die zum Spülen insgesamt benötigte Wassermenge größer ist als bei alternierendem Betrieb der Sprüharme 6, 7 mit Hilfe des Ventils 8.
  • Ein ebenfalls von dem Mikrocontroller 31 gesteuertes Einlassventil 10 dient dem kontrollierten Einlass von Frischwasser in die Spülkammer über eine Frischwasherleitung 11.
  • Die Pumpe 5 ist durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor 9 angetrieben, der durch einen Versorgungselektronikblock 20 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Motor 9 und der Versorgungselektronikblock 20 sind in Fig. 2 detaillierter in einem Blockdiagramm dargestellt. Der Motor 9 hat drei Ständerwicklungen, mit U, V, W bezeichnet, die hier in einer Stemkonfiguration verschaltet sind. Der Versorgungselektronikblock 20 umfasst einen Netzgleichrichter 21, der eine Zwischengleichspannung liefert. Diese Zwischengleich spannung speist drei Phasen eines Wechselrichters 22, von denen jede zwei in Reihe geschaltete Schalter SU1, SU2 bzw. SV1, SV2 bzw. SW1, SW2, jeweils in Form eines Leistungstransistors mit paralleler Freilaufdiode, umfasst. Der Punkt zwischen zwei Schaltern jeder Phase ist mit der zugeordneten Wicklung U, V oder W des Motors verbunden. Der Zustand, offen oder geschlossen, jeden Schalters, ist durch einen Schaltmustergenerator 23 gesteuert, der ein für die momentane Phase ö der Motorwelle repräsentatives Signal von einem Phasendetektor 24 empfängt und anhand dieses Phasensignals die Bestromung der Ständerwicklungen U, V, W des Motors 9 so festlegt, dass das von den Ständerwicklungen U, V, W im Motor 9 erzeugte Magnetfeld einen gewissen Vorsprung vor der Phase von dessen Läufer hat und diesen antreibt.
  • Der Phasendetektor 24 kann durch einen oder mehrere Magnetfeldsensoren wie etwa Hall-Sensoren gebildet sein, die dem Magnetfeld des Läufers oder von gekoppelt mit dem Läufer rotierenden Magneten ausgesetzt sind. Vorzugsweise handelt es sich um einen rein elektronischen Phasendetektor, wie z.B. in US-A-5859520 beschrieben, der einen Nullpunktdurchgang der in einer zeitweilig unbestromten Wicklung U, V oder W des Motors durch das Magnetfeld des Läufers induzierten elektromotorischen Kraft auswertet, um daraus die Phase ö des Läufers abzuleiten.
  • Das vom Phasendetektor 24 gelieferte Phasensignal wird auch von einer Drehzahlmessschaltung 25 empfangen, die die Drehzahl n des Motors 9 daraus durch Bilden einer zeitlichen Ableitung, Messen der Periode oder dgl. ermittelt.
  • Die Drehzahlmessschaltung 25 liefert ein für die erfasste Drehzahl n repräsentatives Signal an eine Überwachungsschaltung 26.
  • Eine Strommessschaltung 27 hat zwei Eingänge, die mit den zwei Anschlussklemmen eines Messwiderstandes 28 verbunden sind, der in Reihe mit dem Wechselrichter 22 zwischen die Ausgangsklemmen des Netzgleichrichters 21 geschaltet ist. Der durch den Messwiderstand 28 fließende Strom ist daher die Summe der durch die drei Phasen des Wechselrichters 22 fließenden Ströme und ist somit - eine konstante Zwischenkreisspannung am Ausgang des Gleichrichters 21 vorausgesetzt - proportional zur vom Motor 9 aufgenommenen elektrischen Leistung. Dementsprechend ist auch die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Eingangsklemmen der Strommessschaltung 27 zur aufgenommenen elektrischen Leistung proportional. Die Strommessschaltung 27 liefert ein für diese Leistung repräsentatives digitales Signal an die Überwachungsschaltung 26.
  • In einen mit der Überwachungsschaltung 26 verbundenen Festwertspeicher 29 ist eine Mehrzahl von Drehzahl-Leistungs-Charakteristiken gespeichert, die jeweils einen normalem Betrieb entsprechenden Zusammenhang zwischen Drehzahl n und aufgenommener elektrischer Leistung P beschreiben. Diese Charakteristiken, die insbesondere von Gestalt und Durchlassquerschnitt der Wege abhängen, über die das Spülwasser gepumpt wird, sind vorab an einem Prototyp der Spülmaschine ermittelt worden. Fig. 3 zeigt zwei solche Charakteristiken, mit C1 und C2 bezeichnet, wobei C2 einem höheren Strömungswiderstand als C1 entspricht, wie er etwa beim Betrieb des oberen Sprüharms 6 auftritt, weil die zu überwindende Förderhöhe größer ist als im Falle des unteren Sprüharms 7. Die Überwachungsschaltung 26 wählt jeweils eine der aktuellen Stellung des Wegeventils 8 zugeordnete Charakteristik, z. B. bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Wegeventils 8 die Charakteristik C1, liest den gemäß dieser Charakteristik C1 einem von der Drehzahlmessschaltung 25 gelieferten aktuellen Drehzahl entsprechenden theoretischen Leistungswert aus dem Festwertspeicher 29 und vergleicht diesen mit einem anhand eines gleichzeitig von der Strommessschaltung 27 gelieferten Stromstärkewert berechneten aktuellen Leistung. Wenn der aktuelle Leistungswert um mehr als ein zulässiges Maß vom theoretischen Leistungswert abweicht, erzeugt die Überwachungsschaltung 26 eine Störungsmeldung, die an einen Programmautomaten 30 ausgegeben wird und die die Richtung der Abweichung spezifiziert.
  • Wenn die gemessene Leistung signifikant niedriger als die theoretische ist, d.h. wenn das Wertepaar von aktuelle Drehzahl und Leistung im ansteigend schraffierten Bereich des Diagramms aus Fig. 3 liegt, so bedeutet dies, dass die Pumpe 5 nicht nur Wasser, sondern auch Schaum oder Luft ansaugt. Wenn dieser Zustand bei erstmaligem Anschalten der Pumpe 5 nach dem Einlassen von Wasser zu Beginn eines Spülvorgangs erfasst wird, so ist dies darauf zurückzuführen, dass die Wassermenge in der Spülkammer 1 nicht ausweicht. Der Programmautomat 30 öffnet daraufhin das Einlassventil 10, um Frischwasser in die Spülkammer 1 einzulassen, bis die Überwachungsschaltung 26 aufhört, die Störung zu melden, oder bis eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. Wenn nach Ablauf dieser Zeitspanne die Störungsmeldung noch nicht verschwunden ist, sperrt der Programmautomat 30 das Einlassventil 10 und bricht den Spülvorgang ab, um auszuschließen, dass aufgrund eines Erfassungsfehlers die Spülkammer 1 mit Wasser überfüllt wird. Gleichzeitig aktiviert der Programmautomat 30 eine (nicht dargestellte) Anzeigeleuchte am Gehäuse der Spülmaschine, um einen Benutzer auf die Störung hinzuweisen.
  • Wenn eine im Verhältnis zur Drehzahl zu geringe Leistung des Motors erst zu einem späteren Zeitpunkt des Spülprogramms, nach dem Zudosieren von Spülmittel, erfasst wird, so ist die Störung in der Regel nicht auf von vornherein zu geringen Wasserstand zurückzuführen, sondern auf eine starke Schaumbildung, die dazu führt, dass Schaum in die Pumpe gesaugt wird. Um den Schaum abzubauen, öffnet der Programmautomat 30 ebenfalls das Einlassventil 10, allerdings nur für eine vorgegebene kurze Zeit. Anschließend kann der Spülvorgang fortgesetzt werden, wobei der Programmautomat 30 die Störungsmeldung dann während einer vorgegebenen Zeitspanne ignoriert, um so dem Schaum im Betrieb Gelegenheit zu geben, sich aufzulösen, oder der Betrieb der Maschine wird für einige Minuten unterbrochen, um den Schaum sich aufzulösen zu lassen.
  • Wenn das Störungssignal der Überwachungsschaltung 26 anzeigt, dass die Leistung des Motors 9 für die gemessene Drehzahl zu hoch ist, so ist in den meisten Fällen eine Verstopfung des Filters 4 die Ursache. In diesem Fall bricht der Programmautomat 30 den Spülvorgang ab und weist mit Hilfe einer Signalleuchte am Gerätegehäuse auf den außerplanmäßigen Abbruch des Spülprogramms hin. Wenn das Filter 4 vom selbstreinigenden Typ ist, so kann das Abpumpen des Spülwassers nach dem Programmabbruch bereits ausreichend sein, um das Filter 4 zu reinigen, so dass ein Benutzer die Maschine lediglich neu zu starten braucht. Anderenfalls muss er vor einem Neustart der Maschine das Filter 4 selbst reinigen.
  • Im Prinzip ist es möglich, sämtliche oben erwähnten Komponenten 23 bis 30, evtl. mit Ausnahme des Messwiderstandes 28, in einem gemeinsamen Mikrocontroller zu implementieren. In der Darstellung der Fig. 2 umfasst ein als gestrichelter Rahmen symbolisierter Mikrocontroller 31 die Komponenten 23 bis 27 und 29; der Programmautomat 30, der nicht nur die Pumpe 5, sondern auch von ihr entfernte Komponenten wie das Wegeventil 8, (nicht dargestellte) Heizeinrichtungen, Ein- und Auslassventile steuert und Befehle eines Benutzers verarbeitet, ist von dem Mikrocontroller 31 räumlich getrennt.
  • Eine bevorzugte Gestaltung einer Baugruppe, in welcher der Mikrocontroller 31, der Motor 9 und die Pumpe 5 zusammengefasst sind, ist in Fig. 4 im Schnitt gezeigt.
  • Die Pumpe 5 ist eine Flügelpumpe mit einem Gehäuse aus einer vorderen Gehäuseschale 41 und einem topfförmigen Schild 42, die eine einteilige Pumpenkammer begrenzen. In der Pumpenkammer ist ein Flügelrad 43 und, in die topfförmige Einbuchtung des Schildes 42 eingreifend, ein Läufer 44 des bürstenlosen Gleichstrommotors 9 untergebracht. Der Läufer 44 ist in die von der Pumpe gepumpte Flüssigkeit eingetaucht und durch diese gekühlt. Der Ständer 45 des Motors 9 ist an einer Gehäuseschale 46 montiert, in der auch eine Platine 47 verankert ist, die den Mikrocontroller 31 und den Messwiderstand 28 trägt. Die Baueinheit aus Gehäuseschale 46 und Ständer 45 ist in Art eines Bechers außen über den Schild 42 gestülpt.

Claims (12)

  1. Elektrisches Haushaltsgerät mit einer im Betrieb des Geräts wenigstens zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Kammer (1) und einer von einem Motor (9) angetriebenen Pumpe (5) zum Ansaugen von Flüssigkeit aus der Kammer (1), gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (31) zum Erfassen von Drehzahl und Leistung des Motors (9), zum Vergleichen erfasster Werte von Drehzahl und Leistung mit einer vorgegebenen Charakteristik (C1, C2) und zum Signalisieren eines Ausnahmezustandes, wenn der Vergleich ergibt, dass die erfassten Werte signifikant von der Charakteristik abweichen.
  2. Elektrisches Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Einlassventil (10) zum Einlassen von Flüssigkeit in die Kammer (1) und eine Steuereinrichtung (30) aufweist, die eingerichtet ist, das Einlassventil (10) zu öffnen, wenn die Überwachungseinrichtung (31) einen ersten Ausnahmezustand signalisiert, in welchem die bei einer erfassten Drehzahl erfasste Leistung signifikant geringer als eine für die erfasste Drehzahl anhand der vorgegebenen Charakteristik (C1, C2) zu erwartende Leistung ist.
  3. Elektrisches Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl von Umwälzwegen (12, 6; 13, 7) aufweist, über die die von der Pumpe (5) umgewälzte Flüssigkeit wahlweise führbar ist, und dass die Überwachungseinrichtung (31) eingerichtet ist, je nach ausgewähltem Umwälzweg (12, 6; 13, 7) eine für den jeweils ausgewählten Umwälzweg spezifische Charakteristik (C1; C2) dem Vergleich zugrunde zu legen.
  4. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (31) eingerichtet ist, im Verlauf eines Arbeitsablaufs des Haushaltsgeräts wechselnde Charakteristiken dem Vergleich zugrunde zu legen.
  5. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, einen Arbeitsablauf des Haushaltsgeräts abzubrechen, wenn die Überwachungseinrichtung (31) einen zweiten Ausnahmezustand signalisiert, in welchem die bei einer erfassten Drehzahl erfasste Leistung signifikant höher als eine für die erfasste Drehzahl anhand der vorgegebenen Charakteristik (C1; C2) zu erwartende Leistung ist.
  6. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, ein Warnsignal auszugeben, wenn die Überwachungseinrichtung (31) einen zweiten Ausnahmezustand signalisiert, in welchem die bei einer erfassten Drehzahl erfasste Leistung signifikant höher als eine für die erfasste Drehzahl anhand der vorgegebenen Charakteristik (C1, C2) zu erwartende Leistung ist.
  7. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Einlass der Pumpe (5) ein Filter (4) vorgeschaltet ist, und dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, ein Spülen des Filters (4) zu veranlassen, wenn die Überwachungseinrichtung (31) einen zweiten Ausnahmezustand signalisiert, in welchem die bei einer erfassten Drehzahl erfasste Leistung signifikant höher als eine für die erfasste Drehzahl anhand der vorgegebenen Charakteristik zu erwartende Leistung ist.
  8. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (9) ein Synchronmotor ist und dass die Überwachungseinrichung (31; 24,25) eingerichtet ist, die Drehzahl des Motors (9) aus dem zeitlichen Verlauf der elektromotorischen Kraft in den Wicklungen (U, V, W) des Motors (9) zu erfassen.
  9. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (44) des Motor in einer Pumpkammer der Pumpe (5) angeordnet ist.
  10. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungseinrichtung (31) ein Sensor (27, 28) zum Erfassen von Stärke und/oder Spannung eines Versorgungsstroms des Motors (9) angeschlossen ist.
  11. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselrichter (22) für die Energieversorgung des Motors (9) und die Überwachungs- und/oder Steuereinrichtung (30, 31) in einer Baueinheit zusammengefasst sind.
  12. Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Geschirrspülmaschine ist.
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