EP4262508A1 - Reinigungsgerät und verfahren zur ansteuerung eines reinigungsgeräts - Google Patents

Reinigungsgerät und verfahren zur ansteuerung eines reinigungsgeräts

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Publication number
EP4262508A1
EP4262508A1 EP21835615.2A EP21835615A EP4262508A1 EP 4262508 A1 EP4262508 A1 EP 4262508A1 EP 21835615 A EP21835615 A EP 21835615A EP 4262508 A1 EP4262508 A1 EP 4262508A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
voltage
electronic circuit
cleaning device
heating
Prior art date
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Pending
Application number
EP21835615.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Denys Maiier
Christian Stenglein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of EP4262508A1 publication Critical patent/EP4262508A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0252—Domestic applications
    • H05B1/0275—Heating of spaces, e.g. rooms, wardrobes
    • H05B1/0283—For heating of fluids, e.g. water heaters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4011—Regulation of the cleaning machine by electric means; Control systems and remote control systems therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47L11/408—Means for supplying cleaning or surface treating agents
    • A47L11/4083—Liquid supply reservoirs; Preparation of the agents, e.g. mixing devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/408—Means for supplying cleaning or surface treating agents
    • A47L11/4086—Arrangements for steam generation

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device with a liquid container, a flow-operated heating device for heating a liquid and with a control unit for controlling the heating device.
  • the invention also relates to a method for controlling such a cleaning device.
  • Household appliances with a liquid container and heating device are, for example, cleaning appliances such as steam cleaning appliances, irons, steam cookers or coffee machines.
  • WO 2016/046554 A1 describes a steam cleaning device which has a steam generator and a cleaning element. Steam is applied in the contact area of the cleaning element with the surface to be cleaned.
  • the steam generator In order to heat the water in a container and to generate steam, the steam generator has a heating device, such as a boiler.
  • the cleaning device can only be used for cleaning when the operating temperature has been reached and steam is generated.
  • the disadvantage here is that the basic heating without taking into account the actual requirement for the operator results in unnecessary waiting times.
  • Another disadvantage is the waste of energy associated with the unnecessary heating.
  • a direct determination of the water temperature is rare in practice, since this is many times more complicated to implement. Direct or indirect monitoring of the water temperature would make it possible to activate the heating device only when this is necessary.
  • a disadvantage of such a solution is that complex insulation of the sensor lines is required. The sensor lines in the area of the boiler would have to be thermally stable, ie a more expensive material with a high melting point would have to be used. Otherwise there would be a risk of short circuits after the lines had melted. Such a solution is therefore associated with greater complexity in the construction of the household appliance and with higher costs.
  • the object of the present invention is to create a cleaning device and to describe a method for controlling a cleaning device, with unnecessary activation of the heating device being avoided as far as possible and the cleaning device not becoming more complicated in construction, in order to at least partially eliminate the disadvantages of the prior art .
  • This object is achieved by a cleaning device and a method for controlling a cleaning device as described and claimed below.
  • the cleaning device is equipped with a cleaning element, a liquid container, a flow-operated heating device, in particular with a steam generator for heating a liquid, and with a control unit for controlling the heating device.
  • the cleaning device is connected to a voltage source such as a household socket.
  • the control unit has an electronic circuit and the electronic circuit is constructed in such a way that the thermal behavior of the heating device is modeled in the circuit. More precisely: the entire heating device is not modeled, only its thermal behavior, which is why one can speak of an emulation.
  • the temperature curve of the heating device over time (AT/t) and thus indirectly the temperature curve of the liquid is determined by a voltage curve of the electrical voltage in the electronic circuit over time (All/t).
  • thermal behavior which can be mapped in a thermal model.
  • Such a cleaning device has the advantage that a statement can be made about the temperature prevailing in the heating device and the cleaning device can be activated depending on this.
  • the cleaning device can, for example, be designed as a steam cleaning device or as a floor cleaning device for floor cleaning and the cleaning element can be designed as a textile mop.
  • the electronic circuit can be embodied in hardware and for the electronic circuit to include various electronic components, at least one electrical energy store.
  • the electrical energy store can store energy, for example capacitively, inductively or chemically. Capacitors are known as capacitive energy stores, coils are known as inductive energy stores, and chargeable batteries or accumulators are known as chemical energy stores. If at least one capacitor is used, electrical resistances can also be used together with this, so that a so-called RC element is formed.
  • the at least one capacitor and the at least one resistor are selected in such a way that the course of the electrical voltage in the electronic circuit over time forms an electronic equivalent model of the thermal behavior of the heating device.
  • a resistor can also be provided in addition to a capacitor in the electronic circuit for mapping the temperature curves in the above-mentioned exemplary embodiment of the RC element. If the heating process and the cooling process have different temperature profiles, above-mentioned embodiment, in addition to a capacitor, a resistor can also be provided in the charging circuit and another resistor in the discharging circuit. Then there is an RC circuit for the heating process and an RC circuit for the cooling process.
  • the resistors can be implemented as electronic components. Alternatively, one of the resistors could also be formed by the internal resistance of the electronic circuit.
  • At least one electrical rectifier can also be used in the electronic circuit.
  • the alternative of the RC element is preferred because it is a particularly simple, inexpensive and robust solution.
  • the electrical power, the thermal insulation of the heating device and the specific heat storage capacity of the heating device are mapped in the electronic circuit, all of which together determine the thermal behavior of the heating device, with the heating process and the cooling process of the heating device is represented in an electronic substitute model, i.e. the possible temperature profile over time is shown.
  • the specific heat storage capacity is also referred to as specific heat capacity.
  • the electrical output of the heating device essentially determines the heating process and the thermal insulation and specific
  • Heat storage capacity of the heating device essentially determine the cooling process. Since the heating process and the cooling process usually have different temperature profiles, different electronic components can be used in the electronic circuit to map the temperature profiles.
  • a resistor can also be provided in the charging circuit and another resistor can be provided in the discharging circuit in the above-mentioned exemplary embodiment of the RC element.
  • the electronic circuit is designed as a PT1 element.
  • the invention also relates to a method for controlling a cleaning device as described above, wherein the heating device and the electronic circuit can be supplied with energy from an electrical power source, wherein the electronic circuit is always supplied with voltage when the heating device is also supplied with voltage.
  • the control method has the following steps: a) when the cleaning device is activated, ie when it is switched on or connected to a power source, for example, the actual voltage in the electronic circuit is checked. b) when the voltage falls below a limit voltage Umin, which corresponds to a limit temperature Tmin of the heating device, eg 110° C., the heating device is supplied with electricity to heat the liquid. This means that the liquid is preheated by the heating device.
  • Such a method has the advantage that preheating only takes place when this is necessary. On the one hand, this saves energy. On the other hand, the waiting time of the operator until the cleaning device is ready for use is reduced.
  • step b) the heating device is supplied with current for a fixed time interval when the voltage falls below the limit value Umin. Depending on the performance of the heating device, this can be a time interval of 10 to 20 seconds, for example.
  • step b) the heating device is supplied with current when the voltage falls below the limit voltage Umin for a variable time interval, the time interval resulting from the expected time until a setpoint voltage Umax is reached in the electrical circuit.
  • the target voltage corresponds to a target temperature Tmax of the heating device, eg 130°C.
  • the condition of the heating device and the ambient conditions of the heating device can also be included in the determination of the time interval.
  • the condition may be, for example, an actual or calculated level of calcification of heating elements of the heater. The calcification depends on the water hardness of the water used in the cleaning device and the frequency of decalcification by the user.
  • the ambient conditions can be, for example, the ambient temperature and/or the air pressure in the area.
  • the actual voltage in the electrical circuit is next checked again and, if the voltage falls below a setpoint value Umax, the heating device is supplied with power for a variable time interval. This process can be referred to as intermediate heating.
  • the time interval results from the expected time until the setpoint voltage Umax is reached.
  • cooling can also be deliberately accepted:
  • the heating device is not supplied with current for the duration of a variable interval.
  • the time interval results from the expected time until the target voltage Umin is reached.
  • a release signal for the operator can be generated in a next step to signal that the cleaning device is ready for use.
  • the release signal can be acoustic, optical or haptic.
  • a warning lamp may go out, a green signal may light up, or a signal tone may sound.
  • 1 is a diagram for comparing the heating device and its model
  • Fig. 1 shows a diagram for comparison of the heating device and its
  • Model namely the electronic circuit.
  • the idea of the invention is to use an electronic heating device
  • the heater features are mapped by an emulation of heater features.
  • the main characteristic of the heater that is relevant here is its thermal capacity. This is represented by the electrical capacitance as the main feature of the electronic circuit. While the measurand of the thermal capacitance is ⁇ T/t, i.e. the temperature curve over time, the measurand of the electrical capacitance is All/t, i.e. the voltage curve over time. Temperature progression or stress progression can be displayed in temperature progression curves or stress progression curves.
  • the electronic circuit as a model is constructed in such a way that the voltage curve of the model corresponds to the temperature curve of the real heating device.
  • Fig. 2 shows a comparison of the temperature profile curve
  • the heating device and the voltage curve of the model, i.e. the electronic circuit.
  • the temperature curve is shown in the upper diagram.
  • the heating device is heated: the heating device is supplied with electricity and the liquid is heated. It is heated until a target temperature Tmax is reached. Thereafter, the cleaning device can be used by the operator. This takes place in the period ti to t2. During this period, the target temperature Tmax is maintained. If the cleaning device is switched off (time t2) and the heating device is disconnected from the power supply, then the heating device cools down. This is illustrated by the falling temperature curve.
  • the cleaning device can be operated directly without further preheating. This can be signaled to the operator using well known signals such as audible signals or displays. If the actual voltage is below the limit voltage Umin, then preheating must take place.
  • a temperature check can also be carried out during operation of the cleaning device by recording the electrical voltage on the model.
  • a possible embodiment of an electronic circuit is shown as an RC element or more precisely: with an RC element for the Charging circuit, which depicts the heating up, and an RC element for the discharging circuit, which depicts the cooling down.
  • the left half of the circuit forms the charging circuit with a voltage source Uoueiie, a charging resistor Rv and the capacitor C.
  • the right half forms the discharging circuit with the capacitor C and the discharging resistor RL.
  • the voltage U is measured directly at the capacitor C.
  • the charging circuit is used to map the heating process and the discharging circuit is used to map the cooling process.

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsgerät mit einem Flüssigkeitsbehälter, einer strombetriebenen Heizeinrichtung zur Erhitzung einer Flüssigkeit und mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Heizeinrichtung. Erfindungsgemäß verfügt die Steuereinheit über eine elektronische Schaltung und die elektronische Schaltung ist derart aufgebaut, dass das thermische Verhalten der Heizeinrichtung modelliert ist, wobei der Temperaturverlauf (∆T/t) der Flüssigkeit in der Heizeinrichtung durch einen Spannungsverlauf (∆U/t) in der elektronischen Schaltung abgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Reinigungsgeräts. Durch die Erfindung wird eine unnötige Aktivierung der Heizeinrichtung vermieden und gleichzeitig das Reinigungsgerät im Aufbau nicht komplizierter.

Description

Reinigungsgerät und Verfahren zur Ansteuerung eines Reinigungsgeräts
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Reinigungsgerät mit einem Flüssigkeitsbehälter, einer ström betriebenen Heizeinrichtung zur Erhitzung einer Flüssigkeit und mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Heizeinrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Reinigungsgeräts.
Stand der Technik
Haushaltsgeräte mit Flüssigkeitsbehälter und Heizeinrichtung sind beispielsweise Reinigungsgeräte wie Dampfreinigungsgeräte, Bügeleisen, Dampfgarer oder Kaffeemaschinen.
Zur Reinigung von Flächen, wie z.B. Fußböden, sind die unterschiedlichsten Reinigungsgeräte bekannt. Eine besonders wirksame Methode zur Reinigung von Hartflächen besteht in der Verwendung von Dampf. So ist beispielsweise in der WO 2016/046554 A1 ein Dampfreinigungsgerät beschrieben, welches einen Dampferzeuger und ein Reinigungselement besitzt. Im Kontaktbereich des Reinigungselements mit der zu reinigenden Fläche wird Dampf aufgebracht.
Um das sich in einem Behälter befindliche Wasser zu erhitzen und Dampf zu generieren verfügt der Dampferzeuger über eine Heizeinrichtung, wie z.B. einen Boiler. Das Reinigungsgerät kann nur dann zur Reinigung eingesetzt werden, wenn die Betriebstemperatur erreicht ist und Dampf erzeugt wird. Dazu ist es im Stand der Technik bekannt, nach jedem Ausschalten bzw. Deaktivieren des Reinigungsgeräts die Heizeinrichtung für ein festgelegtes Zeitintervall zu aktivieren und mit elektrischem Strom zu versorgen.
Nachteilig dabei ist, dass durch das grundsätzliche Aufheizen ohne Berücksichtigung des tatsächlichen Erfordernisses für den Bediener unnötige Wartezeiten entstehen. Weiter nachteilig ist die mit der unnötigen Aufheizung einhergehende Energieverschwendung.
Aus dem Stand der Technik ist es auch grundsätzlich bekannt, Haushaltsgeräte zu deren Überwachung und Ansteuerung mit Sensoren zu versehen. So besteht auch die Möglichkeit das Haushaltsgerät mit einem Temperatursensor zu versehen und die Boilertemperatur zu überwachen und so mittelbar die Wassertemperatur zu bestimmen.
Eine direkte Bestimmung der Wassertemperatur ist in der Praxis selten, da dies um ein Vielfaches komplizierter in der Umsetzung ist. Durch die mittelbare oder unmittelbare Überwachung der Wassertemperatur würde ermöglicht, eine Aktivierung der Heizeinrichtung nur dann vorzunehmen, wenn dies erforderlich ist. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass eine aufwändige Isolierung der Leitungen des Sensors erforderlich ist. Es müssten die Leitungen des Sensors im Bereich des Boilers thermisch stabil ausgeführt sein, d.h. es müsste ein teureres Material mit hoher Schmelztemperatur Verwendung finden. Anderenfalls bestünde nach Aufschmelzen der Leitungen die Gefahr von Kurzschlüssen. Eine solche Lösung geht somit einher mit einer höheren Komplexität im Aufbau des Haushaltsgeräts sowie mit höheren Kosten. Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Reinigungsgerät zu schaffen und ein Verfahren zur Ansteuerung eines Reinigungsgeräts zu beschreiben, wobei eine unnötige Aktivierung der Heizeinrichtung möglichst vermieden und das Reinigungsgerät im Aufbau nicht komplizierter wird, um so die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu beheben.
Technische Lösung
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Reinigungsgerät und ein Verfahren zur Ansteuerung eines Reinigungsgeräts wie nachfolgend beschrieben und beansprucht.
Erfindungsgemäß wurde als vorteilhaft erkannt eine elektronische Schaltung vorzusehen, in welcher das thermische Verhalten der Heizeinrichtung modelliert ist.
Das Reinigungsgerät ist mit einem Reinigungselement, einem Flüssigkeitsbehälter, einer ström betriebenen Heizeinrichtung insbesondere mit Dampferzeuger zur Erhitzung einer Flüssigkeit und mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Heizeinrichtung ausgestattet. Das Reinigungsgerät ist z.B. angeschlossen an eine Spannungsquelle wie eine Haushaltssteckdose.
Erfindungsgemäß verfügt die Steuereinheit über eine elektronische Schaltung und die elektronische Schaltung ist derart aufgebaut, dass das thermische Verhalten der Heizeinrichtung in der Schaltung modelliert ist. Genauer: es wird nicht die ganze Heizeinrichtung modelliert, sondern nur deren thermisches Verhalten, weshalb von einer Emulation gesprochen werden kann. Dabei wird der Temperaturverlauf der Heizeinrichtung über der Zeit (AT/t) und damit mittelbar der Temperaturverlauf der Flüssigkeit durch einen Spannungsverlauf der elektrischen Spannung in der elektronischen Schaltung über der Zeit (All/t) abgebildet. Der für die Heizeinrichtung spezifische Temperaturverlauf bei Energiezuführung und nach beendeter Energiezuführung wird hier als thermisches Verhalten bezeichnet, welches in einem thermischen Modell abgebildet werden kann.
Ein solches Reinigungsgerät hat den Vorteil, dass eine Aussage über die in der Heizeinrichtung vorherrschende Temperatur getroffen werden und abhängig davon eine Ansteuerung des Reinigungsgerätes erfolgen kann. Das Reinigungsgerät kann z.B. als Dampfreinigungsgerät oder als Bodenreinigungsgerät zur Bodenreinigung und das Reinigungselement kann als textiler Wischmop ausgeführt sein.
Es ist vorgesehen, dass die elektronische Schaltung in Hardware ausgeführt ist und die elektronische Schaltung verschiedene elektronische Komponenten umfasst, zumindest einen elektrischen Energiespeicher. Der elektrische Energiespeicher kann Energie z.B. kapazitiv, induktiv oder chemisch speichern. Als kapazitive Energiespeicher sind Kondensatoren, als induktive Energiespeicher sind Spulen und als chemische Energiespeicher sind aufladbare Batterien bzw. Akkus bekannt. Wird mindestens ein Kondensator verwendet, so können mit diesem zusammen auch elektrische Widerstände zum Einsatz kommen, sodass ein sogenanntes RC-Glied gebildet wird. Der mindestens eine Kondensator und der mindestens eine Widerstand werden dabei so gewählt, dass der Verlauf der elektrischen Spannung in der elektronischen Schaltung über der Zeit ein elektronisches Ersatzmodell des thermischen Verhaltens der Heizeinrichtung bildet. Wenn Aufheizprozess und Abkühlprozess gleiche Temperaturverläufe aufweisen, kann in der elektronischen Schaltung zur Abbildung der Temperaturverläufe im oben genannten Ausführungsbeispiel des RC-Gliedes neben einem Kondensator auch ein Widerstand vorgesehen sein. Wenn Aufheizprozess und Abkühlprozess unterschiedliche Temperaturverläufe aufweisen, können im oben genannten Ausführungsbeispiel neben einem Kondensator auch ein Widerstand im Ladekreis und ein anderer Widerstand im Entladekreis vorgesehen sein. Dann gibt es ein RC-Glied für den Aufheizprozess und ein RC-Glied für den Abkühlprozess. Die Widerstände können dabei als elektronische Bauteile realisiert sein. Alternativ könnte einer der Widerstände auch durch den inneren Widerstand der elektronischen Schaltung gebildet werden.
Sofern das Reinigungsgerät mit Wechselspannung betrieben wird (z.B. durch Anschließen an eine Haushaltssteckdose mit Netzspannung), so kann auch mindestens ein elektrischer Gleichrichter in der elektronischen Schaltung Verwendung finden.
Alternative Ausgestaltungen unter Verwendung eines RL-Gliedes (elektrische Widerstände und Spule) sind auch möglich. Daneben ist auch die Verwendung einer aufladbaren Batterie und Widerständen oder eines Mikrokontrollers (batteriegestützter IC) denkbar.
Die Alternative des RC-Gliedes wird jedoch bevorzugt, weil es sich um eine besonders einfache, kostengünstige und robuste Lösung handelt.
In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung des Reinigungsgeräts sind in der elektronischen Schaltung die elektrische Leistung, die thermische Isolation der Heizeinrichtung und die spezifische Wärmespeicherfähigkeit der Heizeinrichtung abgebildet, welche alle zusammen das thermische Verhalten der Heizeinrichtung bestimmen, wobei in der elektronischen Schaltung der Aufheizprozess und der Abkühlprozess der Heizeinrichtung in einem elektronischen Ersatzmodell dargestellt sind, d.h. der mögliche Temperaturverlauf über der Zeit wird abgebildet. Die spezifische Wärmespeicherfähigkeit wird auch als spezifische Wärmekapazität bezeichnet. Die elektrische Leistung der Heizeinrichtung bestimmt im Wesentlichen den Aufheizprozess und die thermische Isolation und spezifische
Wärmespeicherfähigkeit der Heizeinrichtung bestimmen im Wesentlichen den Abkühlprozess. Da Aufheizprozess und Abkühlprozess in der Regel unterschiedliche Temperaturverläufe aufweisen, können in der elektronischen Schaltung zur Abbildung der Temperaturverläufe unterschiedliche elektronische Komponenten eingesetzt werden. So kann im oben genannten Ausführungsbeispiel des RC-Gliedes neben einem Kondensator auch ein Widerstand im Ladekreis und ein anderer Widerstand im Entladekreis vorgesehen sein.
In einer möglichen Weiterbildung des Reinigungsgeräts ist die elektronische Schaltung als PT1 -Glied ausgelegt.
Die Eigenschaft des PT1 -Glieds ist, dass bei einer sprunghaften Änderung einer Eingangsspannung (Ein- bzw. Ausschalten des Reinigungsgeräts) die Ausgangsspannung (Spannung in der elektronischen Schaltung) diesem Sprung folgt, jedoch verzögert und in ihrem Verlauf gemäß einer Exponentialfunktion mit einer Zeitkonstante T. Bei Verwendung eines RC- Gliedes bestimmt sich die Zeitkonstante zu T = R ■ C. Das PT1 -Glied kann beispielsweise auch als Tiefpass 1 . Ordnung ausgeführt sein.
Ein alternatives PT1 -Glied ist ein RL-Glied. Dessen Zeitkonstante berechnet sich zu T = L / R.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung eines wie vorstehend beschriebenen Reinigungsgerät, wobei die Heizeinrichtung und die elektronische Schaltung von einer elektrischen Stromquelle mit Energie versorgbar sind, wobei die elektronische Schaltung immer dann mit Spannung beaufschlagt wird, wenn auch die Heizeinrichtung mit Spannung beaufschlagt wird.
Das Verfahren zur Ansteuerung weist folgende Schritte auf: a) beim Aktivieren des Reinigungsgeräts, also z.B. beim Einschalten oder Verbinden mit einer Stromquelle, wird die Ist-Spannung in der elektronischen Schaltung überprüft. b) bei Unterschreiten einer Grenzspannung Umin , welche einer Grenztemperatur Tmin der Heizeinrichtung entspricht, z.B. 110°C, wird die Heizeinrichtung mit Strom versorgt zur Erhitzung der Flüssigkeit. Dies bedeutet ein Vorheizen der Flüssigkeit durch die Heizeinrichtung.
Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass nur dann ein Vorheizen erfolgt, wenn dies erforderlich ist. Dadurch kann zum einen Energie gespart werden. Zum anderen wird die Wartezeit des Bedieners bis zur Einsatzbereitschaft des Reinigungsgeräts verkürzt.
In einer ersten Ausgestaltungsvariante des Verfahrens wird in Schritt b) die Heizeinrichtung bei Unterschreiten der Grenzspannung Umin für die Dauer eines fixen Zeitintervalls mit Strom versorgt. Dabei kann es sich - abhängig von der Leistungsfähigkeit der Heizeinrichtung - beispielsweise um ein Zeitintervall von 10 bis 20 Sekunden handeln.
In einer zweiten Ausgestaltungsvariante des Verfahrens wird in Schritt b) die Heizeinrichtung bei Unterschreiten der Grenzspannung Umin für die Dauer eines variablen Zeitintervalls mit Strom versorgt, wobei sich das Zeitintervall aus der erwarteten Zeit bis zur Erreichung einer Sollspannung Umax in der elektrischen Schaltung ergibt. Die Sollspannung entspricht dabei einer Solltemperatur Tmax der Heizeinrichtung, z.B. 130°C. Neben der elektrischen Leistung und der spezifischen Wärmekapazität der Heizeinrichtung kann auch der Zustand der Heizeinrichtung und die Umgebungsbedingungen der Heizeinrichtung mit in die Bestimmung des Zeitintervalls einfließen. Beim Zustand kann es sich zum Beispiel um einen tatsächlichen oder berechneten Grad der Verkalkung von Heizelementen der Heizeinrichtung handeln. Die Verkalkung ist abhängig von der Wasserhärte des in dem Reinigungsgerät verwendeten Wassers und der Häufigkeit der Entkalkung durch den Anwender. Bei den Umgebungsbedingungen kann es sich beispielsweise um die Umgebungstemperatur und/oder den Luftdruck in der Umgebung handeln. Nach erfolgter Stromversorgung der Heizeinrichtung wird als nächstes erneut die Ist-Spannung in der elektrischen Schaltung geprüft und bei Unterschreiten einer Sollspannung Umax wird die Heizeinrichtung für die Dauer eines variablen Zeitintervalls mit Strom versorgt. Dieser Vorgang kann als Zwischenheizen bezeichnet werden. Das Zeitintervall ergibt sich dabei aus der erwarteten Zeit bis zur Erreichung der Sollspannung Umax.
Alternativ zu diesem Zwischenheizen kann auch bewusst ein Abkühlen in Kauf genommen werden:
Dabei wird nach Erreichen einer Sollspannung Umax die Heizeinrichtung für die Dauer eines variablen Intervalls nicht mit Strom versorgt. Das Zeitintervall ergibt sich dabei aus der erwarteten Zeit bis zur Erreichung der Sollspannung Umin ergibt.
In Weiterbildung des Verfahrens zur Ansteuerung eines Reinigungsgeräts kann in einem nächsten Schritt ein Freigabesignal für den Bediener erzeugt werden zum Signalisieren der Nutzungsbereitschaft des Reinigungsgeräts. Das Freigabesignal kann akustisch, optisch oder haptisch sein.
So kann beispielsweise eine Warnlampe erlöschen, ein grünes Signal aufleuchten oder ein Signalton ertönen.
Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander - soweit dies technisch sinnvoll ist - vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen. Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll anhand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 ein Schaubild zur Gegenüberstellung von der Heizeinrichtung und ihrem Modell
Fig. 2 eine Gegenüberstellung der Temperaturverlaufskurve der Heizeinrichtung und der Spannungsverlaufskurve des Modells
Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform einer elektronischen Schaltung
Fig 1 zeigt ein Schaubild zur Gegenüberstellung der Heizeinrichtung und ihrem
Modell, nämlich der elektronischen Schaltung.
Idee der Erfindung ist es, die Heizeinrichtung durch eine elektronische
Schaltung als Modell abzubilden. Die Merkmale der Heizeinrichtung werden durch eine Emulation von Merkmalen der Heizeinrichtung abgebildet. Das vorliegend relevante Hauptmerkmal der Heizeinrichtung ist deren thermische Kapazität. Diese wird durch die elektrische Kapazität als Hauptmerkmal der elektronischen Schaltung abgebildet. Während die Messgröße der thermischen Kapazität AT/t ist, also der Temperaturverlauf über der Zeit, ist die Messgröße der elektrischen Kapazität All/t, also der Spannungsverlauf über der Zeit. Temperaturverlauf bzw. Spannungsverlauf können in Temperaturverlaufskurven bzw. Spannungsverlaufskurven dargestellt werden. Die elektronische Schaltung als Modell ist dabei so aufgebaut, dass die Spannungsverlaufskurve des Modells der Temperaturverlaufskurve der realen Heizeinrichtung entspricht.
Fig 2 zeigt eine Gegenüberstellung der Temperaturverlaufskurve der
Heizeinrichtung und der Spannungsverlaufskurve des Modells, also der elektronischen Schaltung. Die Temperaturverlaufskurve ist im oberen Diagramm abgebildet. Im Zeitraum t=0 bis ti erfolgt ein Aufheizen der Heizeinrichtung: die Heizeinrichtung wird mit Strom versorgt und es kommt zu einem Aufheizen der Flüssigkeit. Es wird solange aufgeheizt, bis eine Solltemperatur Tmax erreicht ist. Danach kann das Reinigungsgerät von dem Bediener genutzt werden. Dies erfolgt in dem Zeitraum ti bis t2. Während dieses Zeitraums wird die Solltemperatur Tmax gehalten. Wird das Reinigungsgerät abgeschaltet (Zeitpunkt t2) und die Heizeinrichtung vom Strom getrennt, dann kühlt die Heizeinrichtung ab. Dies wird durch die fallende Temperaturkurve verdeutlicht. Zum Zeitpunkt ts hat die Heizeinrichtung beispielsweise die Temperatur Tmin. Danach kühlt die Heizeinrichtung immer weiter ab, bis sie Umgebungstemperatur erreicht. T=0 meint somit nicht 0°C sondern Umgebungstemperatur.
Die Verlaufskurve der Spannung, in der elektronischen Schaltung ist entsprechend, wie sich aus der unteren Kurve ergibt:
Im Zeitraum t=0 bis ti erfolgt ein Aufladen der elektronischen Schaltung: die elektronische Schaltung wird mit Spannung beaufschlagt und es kommt zu einem Aufladen beispielsweise eines Kondensators in der elektronischen Schaltung. Es wird solange aufgeladen, bis eine Sollspannung Umax erreicht ist. Danach kann das Reinigungsgerät von dem Bediener genutzt werden. Dies erfolgt in dem Zeitraum ti bis t2. Während dieses Zeitraums wird die Sollspannung Umax gehalten. Wird das Reinigungsgerät abgeschaltet (Zeitpunkt t2) und die elektronische Schaltung von der Spannungsquelle getrennt, dann entlädt sich die elektronische Schaltung. Dies wird durch die fallende Spannungskurve verdeutlicht. Zum Zeitpunkt ts liegt in der elektronischen Schaltung beispielsweise die Spannung Umin an. Danach fällt die Spannung immer weiter ab, bis sie gänzlich entladen ist. U=0 meint somit U = 0 V.
Um zu vermeiden, dass beim Einschalten des Reinigungsgeräts die Heizeinrichtung grundsätzlich für die Dauer von t=0 bis ti mit Strom versorgt wird und solange ein Aufheizen erfolgt, kann die tatsächliche Temperatur der Heizeinrichtung überprüft und abhängig davon ein kürzeres Aufheizen erfolgen. Die Überprüfung erfolgt nicht durch eine Messung der Temperatur in der Heizeinrichtung, sondern durch einen Abgleich mit der Ist-Spannung in der elektronischen Schaltung.
Liegt die Ist-Spannung beispielsweise zwischen der Grenzspannung Umin und der Sollspannung Umax, so kann direkt ohne weiteres Vorheizen ein Betrieb des Reinigungsgeräts erfolgen. Dies kann dem Bediener signalisiert werden durch Verwendung allgemein bekannter Signale, wie Tonsignale oder Anzeigen. Liegt die Ist-Spannung unterhalb der Grenzspannung Umin, dann muss ein Vorheizen erfolgen. Das Vorheizen durch Strombeaufschlagung der Heizeinrichtung kann entweder für ein fixes Zeitintervall erfolgen. Dabei ist eine Dauer zu wählen, bei welcher sichergestellt ist, dass zumindest die Grenztemperatur Tmin erreicht wird. Aus der Temperaturverlaufskurve ergibt sich, dass es sich dabei um das Intervall t=0 bis to handelt. Alternativ kann das Vorheizen für ein variables Zeitintervall erfolgen. Das variable Zeitintervall kann dabei aus den Verlaufskurven ermittelt werden, welche in der Steuereinheit des Reinigungsgeräts hinterlegt sein können.
Auch während des Betriebs des Reinigungsgeräts kann eine Temperaturprüfung erfolgen durch Erfassung der elektrischen Spannung am Modell.
Liegt die Ist-Spannung zwischen Umin und Umax, die Ist-Temperatur also zwischen Tmin und Tmax, so kann ein Zwischenheizen durch die Steuereinheit veranlasst werden.
In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform einer elektronischen Schaltung als RC-Glied dargestellt bzw. genauer: mit einem RC-Glied für den Ladenstromkreis, welcher das Aufheizen abbildet, und einem RC-Glied für den Entladestromkreis, welcher das Abkühlen abbildet.
Die linke Hälfte der Schaltung bildet den Ladestromkreis mit einer Spannungsquelle Uoueiie, einem Ladewiderstand Rv und dem Kondensator C. Die rechte Hälfte bildet den Entladestromkreis mit dem Kondensator C und dem Entladewiderstand RL. Die Spannung U wird direkt am Kondensator C gemessen. Der Ladestromkreis dient der Abbildung des Aufheizvorganges und der Entladestromkreis dient der Abbildung des Abkühlvorganges.

Claims

Ansprüche Reinigungsgerät mit einem Reinigungselement, einem Flüssigkeitsbehälter, einer ström betriebenen Heizeinrichtung, insbesondere mit einem Dampferzeuger, zur Erhitzung einer Flüssigkeit und mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit über eine elektronische Schaltung verfügt und die elektronische Schaltung derart aufgebaut ist, dass darin das thermische Verhalten der Heizeinrichtung modelliert ist, wobei der Temperaturverlauf (AT/t) der Heizeinrichtung durch einen Spannungsverlauf (All/t) in der elektronischen Schaltung abgebildet ist. Reinigungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung verschiedene elektronische Komponenten umfasst, zumindest einen elektrischen Energiespeicher. Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Schaltung die elektrische Leistung, die thermische Isolation und die Wärmespeicherfähigkeit der Heizeinrichtung abgebildet sind. Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung als PT1 -Glied ausgeführt ist. Verfahren zur Ansteuerung eines Reinigungsgeräts nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung und die elektronische Schaltung von einer elektrischen Stromquelle mit Energie versorgbar sind, wobei die elektronische Schaltung mit Spannung beaufschlagt wird, wenn die Heizeinrichtung mit Spannung beaufschlagt wird, a) wobei beim Aktivieren des Reinigungsgeräts die Ist-Spannung (II) in der elektronischen Schaltung überprüft wird und b) wobei bei Unterschreiten einer Grenzspannung (Umin) die Heizeinrichtung mit Strom versorgt wird zur Erhitzung der Flüssigkeit. Verfahren nach Anspruch 5, b‘) wobei die Heizeinrichtung bei Unterschreiten der Grenzspannung (Umin) für die Dauer eines fixen Intervalls mit Strom versorgt wird. Verfahren nach Anspruch 5 b“) wobei die Heizeinrichtung bei Unterschreiten der Grenzspannung (Umin) für die Dauer eines variablen Intervalls mit Strom versorgt wird und sich das Intervall aus der erwarteten Zeit bis zur Erreichung einer Sollspannung (U max ) ergibt. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei Unterschreiten einer Sollspannung (Umax) die Heizeinrichtung für die Dauer eines variablen Intervalls mit Strom versorgt wird, und sich das Intervall aus der erwarteten Zeit bis zur Erreichung der Sollspannung (U max ) ergibt. Verfahren zur Ansteuerung eines Reinigungsgeräts nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei in einem nächsten Schritt ein Freigabesignal erzeugt wird zum Signalisieren der Nutzungsbereitschaft des Reinigungsgeräts.
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