WO2005070275A1 - Flüssigkeitsführendes elektrisches haushaltsgerät - Google Patents

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WO2005070275A1
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Hans-Wilhelm Klein
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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 , If the amount of wash liquor in the chamber is too low, unsatisfactory cleaning results are achieved because the pump sucks in addition to the cleaning liquor and air sufficient for sufficient cleaning results Laaugruck the pressure outlet of the pump is not achieved.
  • the object of the invention is to provide an electrical domestic 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 invention assumes that there is a fixed relationship between the speed and power of the engine, which is essentially determined by the design of the pump and the flow resistance of lines through which the pump pumps the liquid. Deviations from these up, or down, empirical ascertainable relationships for a given model of home appliance all indicate different types of disturbances. Therefore, the home appliance has a monitor for detecting the speed and power of the motor, comparing detected values of speed and power with a predetermined characteristic, and signaling a state of exception when the comparison reveals that the detected values deviate significantly from the characteristic. If the engine power detected at a detected engine speed is significantly less than a performance expected for the detected engine speed from the given characteristic, this is an indication that not only liquid but also foam or air is being pumped become.
  • the home appliance includes an inlet valve for introducing liquid into the chamber and a controller configured to open the inlet valve when the monitoring device signals a first exception state in which the sensed speed detected power is significantly lower than one for them Speed based on the characteristic expected power value.
  • Equivalent to a detected power that is less than expected for the detected speed based on the characteristic is the detection of a speed that is significantly higher for a given power than expected from the characteristic.
  • the household appliance may have a plurality of Umisselzdorf, over which the circulated by the pump liquid is selectively feasible, as described in Wegner, Electrical Appliances / Technology and Service, Verlag Wegig & Pflaum, 2000, for a dishwasher. Since such different internal recirculation branches generally have different flow resistances, the monitoring device is expediently set up, based on the selected recirculation path, for a characteristic specific to the respective recirculation path selected for the 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 motor in the domestic appliance according to the invention.
  • Such 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 wet-running rotor allows the '-' waiver of a seal on the shaft between the rotor and the pump, at the friction losses could not occur precisely controlling strength.
  • 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 is a block diagram of the motor of the circulation pump of the dishwasher of FIG. 1 and of its supply electronics;
  • FIG. 3 shows examples of speed-power characteristics underlying the control of the engine
  • Fig. 4 is 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 which baskets 2, 3 guided on rails are arranged in a pull-out manner in the usual way.
  • a flushing water filter 4 In a recess at the bottom of the washing chamber 1 is a flushing water filter 4 through which a later with reference to FIG. 2 explained in more detail pump 5 rinsing rinsing water to rotatably mounted nozzle arms 6, 7 to feed, respectively under the baskets 2, 3 are mounted 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 connected by a microcontroller 31 (see Fig. 2) between the position shown in the figure, in which the lower nozzle arm 7 via a line 13 is supplied with flushing water, and a periodically switchable position 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 also 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 shown in greater detail in FIG. 2 in a block diagram.
  • the motor 9 has three stator windings, designated U, V, W, which are connected here in a star 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 parallel-freewheeling diode power transistor. 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, supplies the current to the stator.
  • the windings U, V, W of the motor 9 are determined so that the magnetic field generated by the stator windings U, V, W in the motor 9 has a certain advantage over the phase of its rotor and drives it.
  • the phase detector 24 may be formed by one or more magnetic field sensors, such as Hall sensors, exposed to the magnetic field of the rotor or of magnets coupled to the rotor.
  • it is a purely electronic phase detector, e.g. in US-A-5859520, which evaluates a zero crossing of the electromotive force induced in a temporarily de-energized winding U, V or W of the motor by the magnetic field of the rotor to thereby derive the phase ⁇ of the rotor.
  • 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 electric 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 afferent electric power.
  • the current measuring circuit 27 supplies a digital signal representative of this power to the monitoring circuit 26.
  • a read-only memory 29 connected to the monitor circuit 26, there are stored a plurality of speed-power characteristics 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 CI and C2, where C2 corresponds to a higher flow resistance than CI, as it occurs during 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, eg. B. in the position shown in Fig.
  • the characteristic CI reads the according to this characteristic CI one of the speed measurement 25 delivered current speed corresponding theoretical power value from the read-only memory 29 and compares this with a reference to a simultaneously from the current measuring circuit 27th supplied current value calculated current power. If the current power value deviates by more than an allowable amount from the theoretical power value, the monitoring sound 26 generates a fault message, which is output to a programmer 30 and specifies the direction of the deviation.
  • the disturbance is usually not due to a priori z u u low water level, but on a strong foam, which causes foam to be sucked into the pump.
  • 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 disturbance signal of the monitoring sound 26 indicates that the power of the motor 9 for the measured speed is too high, in most cases a clogging of the filter 4 is the cause.
  • the programmer 30 aborts the flushing process and indicates the unscheduled abort of the wash program with the aid of a signal light on the instrument panel. 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.
  • a microcontroller 31 symbolized as a dashed frame comprises the components 23 to 27 and 29; the programmer 30, which controls not only the pump 5 but also components removed therefrom, such as the directional control valve 8, heaters (not shown), intake and exhaust valves, and processes user's commands, is spatially separated from the microcontroller 31.
  • FIG. 4 A preferred embodiment of an assembly in which the microcontroller 31, the motor 9 and the pump 5 are combined is shown in section in FIG. 4.
  • the pump 5 is a vane pump with a nozzle consisting of a front bowl 41 and a cup-shaped shield 42 defining a one-piece pumping chamber.
  • a rotor 44 of the brushless DC motor 9 accommodated in the 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 GeMuseschale 46, in which a circuit board 47 is anchored, which carries the microcontroller 31 and the measuring resistor 28.
  • the assembly of GeMuseschale 46 and stand 45 is placed in the manner of a cup on the outside over the plate 42.

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Abstract

Ein elektrisches Haushaltsgerät mit einer im Betrieb des Geräts wenigstens zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Kammer and einer von einem Motor (9) angetriebenen Pumpe (5) zum Ansaugen von Flüssigkeit aus der Kammer ist versehen mit einer Überwachungseinrichtung (31) zum Erfassen von Drehzahl and Leistung des Motors (9), zum Vergleichen erfasster Werte von Drehzahl and Leistung mit einer vorgegebenen Charakteristik and zum Signalisieren eines Aus­nahmezustandes, wenn der Vergleich ergibt, dass die erfassten Werte signifikant von der Cha­rakteristik abweichen.

Description

Flüssigkeitsführendes elektrisches Haushaltsgerät
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. 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 Lauge 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 Reinigungstemperalur zunimmt. Es ist daher wichtig, die Laugenmenge exakt an den Bedarf anzupassen. Dies kann z.B. geschehen, indem in einer Einlassleitaig der Kammer ein Durchflussmesser eingebaut wird, der die eingelassene Frischwassermenge überwacht und das Sperren eines Ventils in der Ein- lasslenung veranlasse 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 Reinigungswirkαng. 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.
[003] 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 ach eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
[004] Wenn die Reinigungslauge stark verschmutzt ist, kann es zu einer Verstopfimg 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.
[005] 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.
[006] Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Haushaltsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
[007] 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 Überwachungseinrichluiig 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. [008] 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 Überwachungseinrichlung 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.
[009] 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.
[010] 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 derartig;enιnterschiedliche 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.
[011] 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.
[012] 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.
[013] 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 Steuereinrichlung auf eine von der Überwachungseinrichtung erfasste überhöhte Leistung auch darin liegen kann, eine Reinigung, insbesondere ein Spülen dieses Filters zu steuern bzw. zu veranlassen.
[014] 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.
[015] 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.
[016] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
[017] Es zeigen:
[018] Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine;
[019] Fig. 2 ein Blockdiagramm des Motors der Umwälzpumpe der Spülmaschine aus Fig. 1 sowie von dessen Versorgungselektronik;
[020] Fig. 3 Beispiele von der Steuerung des Motors zxigrunde liegenden Drehzahl- Leistung-Charakteristiken; und
[021] Fig. 4 einen Schnitt durch eine Baugruppe, in der die Pumpe, der Motor und die Versorgungselektronik zusammengefasst sind.
[022] 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.
[023] 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.
[024] Ein ebenfalls von dem Mikrocontroller 31 gesteuertes Einlassventil 10 dient dem kontrollierten Einlass von Frischwasser in die Spülkammer über eine Frischwasserleitung 11.
[025] 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 Sternkonfiguration verschaltet sind. Der Versorgungselektronikblock 20 umfasst einen Netzgleichrichter 21, der eine Zwischengleichspannung liefert. Diese ZwischengleichD 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 Stän- derwicklungen 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.
[026] 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 darais die Phase ö des Läufers abzuleiten.
[027] 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.
[028] Die Drehzahlmessschaltung 25 liefert ein für die erfasste Drehzahl n repräsentatives Signal an eine Überwachungsschaltung 26.
[029] 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 Leisting. Dementsprechend ist auch die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Eingangsklemmen der Strommessschaltung 27 zur afgenommenen elektrischen Leistung proportional. Die Strommessschaltung 27 liefert ein für diese Leistung repräsentatives digitales Signal an die ÜberwachungsschalDtung 26.
[030] 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 CI und C2 bezeichnet, wobei C2 einem höheren Strömungswiderstand als CI 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 CI, liest den gemäß dieser Charakteristik CI einem von der Drehzahlmessschallung 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 Überwachungsschallung 26 eine Störungsmeldung, die an einen Programmautomaten 30 ausgegeben wird und die die Richtung der Abweichung spezifiziert.
[031] Wenn die gemessene Leistung signifikant niedriger als die theoretische ist, d.h. wenn das Wertepaar von aktueller 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 ausreicht. Der Programmautomat 30 öffnet daraufhin das Ein¬
,w lassventil 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.
[032] 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 z;u 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.
[033] Wenn das Störungssignal der Überwachungsschallung 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 GerätegeMuse 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.
[034] 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. •'*•'
[035] 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.
[036] Die Pumpe 5 ist eine Flügelpumpe mit einem GeMuse aus einer vorderen Ge- Museschale 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 GeMuseschale 46 montiert, in der auch eine Platine 47 verankert ist, die den Mikrocontroller 31 und den Messwiderstand 28 trägt. Die Baueinheit aus GeMuseschale 46 und Ständer 45 ist in Art eines Bechers außen über den Schild 42 gestülpt.
[037]

Claims

Ansprüche
[001] 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 Übei-wachungseinrichlung (31) zum Erfassen von Drehzahl und Leistung des Motors (9), zum Vergleichen erfasster Werte von Drehzahl und Leistung mit einer vorgegebenen Charakteristik (CI, C2) und zom Signalisieren eines Ausnahmezustandes, wenn der Vergleich ergibt, dass die erfassten Werte signifikant von der Charakteristik abweichen.
[002] 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 (CI, C2) zu erwartende Leistung ist.
[003] 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 (CI; C2) dem Vergleich zugrunde zu legen.
[004] 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.
[005] Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, einen Ar- beitsablauf 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 (CI; C2) zu erwartende Leistung ist.
[006] 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 (CI, C2) zu erwartende Leislung ist.
[007] 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 Überwachungseinrichlung (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.
[008] Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (9) ein Synchronmotor ist und dass die Überwachungseinrichtung (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.
[009] Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (44) des Motor in einer Pumpkammer der Pumpe (5) angeordnet ist.
[010] Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungseinrichlung (31) ein Sensor (27, 28) zum Erfassen von Stärke und/oder Spannung eines Versorgungsstroms des Motors (9) angeschlossen ist.
[011] 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.
[012] Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Geschirrspülmaschine ist.
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