DE102007011117A1 - Regulating process for programs of washing machines and dryers involves setting energy input by variation in entropy - Google Patents

Abstract

The regulating process is applied to washing machines and dryers which operate under different conditions, in particular for regulating the energy input during a laundering process. The regulation of energy during this process is achieved by setting the energy input in accordance with variations in the entropy.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Prozessen in Waschmaschinen und Trocknern insbesondere ein Verfahren zur Regelung des Energiemanagements. Dabei geht die Erfindung aus von einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner, die ausgerüstet sind mit einer steuerbaren Heizung und einer Vorrichtung zur Regelung des Wasch- bzw. Trockenprozesses.The The invention relates to a method for controlling processes in washing machines and dryers in particular a method for regulating the energy management. The invention is based on a washing machine or a Clothes dryers equipped with one controllable heating and a device for controlling the washing or drying process.

Aus der EP 0 859 304 ist ein Verfahren zur Einstellung der Temperatur des Prozessmediums in einer Waschmaschine bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Temperatur der zum Reinigen verwendeten Waschflotte im Laugenbehälter geregelt. Die Regelintervalle werden begrenzt durch eine obere Prozesstemperatur, bei der die Heizung unterbrochen wird und einer unteren Temperatur, bei der die Heizung wieder zugeschaltet wird.From the EP 0 859 304 For example, a method for adjusting the temperature of the process medium in a washing machine is known. In the known method, the temperature of the wash liquor used for cleaning is regulated in the tub. The control intervals are limited by an upper process temperature at which the heating is interrupted and a lower temperature at which the heating is switched on again.

Zur Sicherstellung eines ausreichenden Eintrags von Heizenergie in das Prozessmedium werden mehrere Einflussgrößen, insbesondere die Menge des Prozessmediums, die Durchflussrate an der Heizeinrichtung, die Wärmekapazität des Prozessmediums, sowie die Menge der zu reinigenden Wäsche, die Art der Wäsche und insbesondere deren Wasseraufnahmevermögen berücksichtigt.to Ensuring a sufficient input of heating energy in the Process medium are several factors, in particular the amount of process fluid, the flow rate at the heater, the heat capacity of the process medium, as well as the Amount of laundry to be cleaned, the type of laundry and in particular their water absorption capacity is taken into account.

Gemäß dem bekannten Verfahren wird die Zufuhr thermischer Energie beendet, wenn ein vorgegebener Prozessenergiewert überschritten ist. Dieser Wert wird unter Berücksichtigung der aufgeführten Einflussgrößen aus einer speicherhinterlegten Wertetabelle geräteintern ermittelt. Die Werte der Einflussgrößen können auch geräteintern durch Messung ermittelt werden.According to the known methods, the supply of thermal energy is terminated, when a given process energy value is exceeded is. This value is given taking into account the listed Influencing variables from a stored memory Value table determined internally. The values of the influencing variables can also be determined internally by measurement become.

Als Maß für die zugeführte thermische Energie gilt die Summe der über die Dauer der Heizintervalle eingebrachten Heizleistung. Die thermische Energie entspricht dem zeitlichen Integral der Heizleistung über dem Heizzeitintervall oder bei konstanter Heizleistung dem Produkt aus Heizleistung und Heizzeit.When Measure of the supplied thermal energy applies the sum of the over the duration of the heating intervals introduced Heating capacity. The thermal energy corresponds to the temporal integral the heating power over the heating time interval or at constant Heating power to the product of heating power and heating time.

Das bekannte Verfahren zur Regelung der Prozesstemperatur beruht darauf, dass alle seit dem Prozessbeginn zugeführten thermischen Energien aufsummiert werden. Die Zufuhr an thermischer Energie wird unterbunden, wenn ein gewisser experimentell ermittel ter und in Tabellenform hinterlegter Grenzwert überschritten wird. Nachteilig ist, dass die Energie keine Zustandsgröße ist und damit unmittelbar von der Verfahrensführung abhängig ist.The known method for controlling the process temperature is based on that all fed since the beginning of the process thermal Energies are summed up. The supply of thermal energy is prevented if some experimentally determined and in tabular form stored limit value is exceeded. The disadvantage is that the energy is not a state variable and thus directly dependent on the procedure is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativen Weg zur Prozessregelung vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, an alternative way to Propose process control.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils nachfolgenden Unteransprüchen enthalten, deren Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander oder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angewendet werden können.According to the invention this task with a method according to the features of claim 1. Other features and advantageous Embodiments are in the respective following subclaims contain their characteristics individually or in any combination with each other or with the features of claim 1 are applied can.

Wesentliches Merkmal des erfinderischen Verfahrens ist, dass zur Regelung der Prozessführung die Entropie eingeführt wird. Die Entropie ist eine thermische Zustandsgröße und hat damit den Vorteil, dass diese Größe von der jeweiligen Prozessführung unabhängig ist.essential Feature of the inventive method is that for the regulation of Litigation entropy is introduced. The Entropy is a thermal state quantity and has the advantage that this size of the respective process control is independent.

Die Entropie wird in der differentiellen Schreibweise wie folgt definiert: dS = dQ/T The entropy is defined in differential notation as follows: dS = dQ / T

Für die Energie in Flüssigkeiten gilt die Beziehung dQ = Cp·dT For energy in liquids the relation holds dQ = C p · dT

Durch Einsetzen und Integration ergibt sich weiter ΔS = Cp·InT1/T0 Insertion and integration continue ΔS = C p · InT 1 / T 0

Dabei ist ΔS das Maß für die Änderung des thermischen Zustands vom Start bis zum Beenden des Reinigungsprozesses. Start- und Endpunkt des Prozesses sind durch die Variablen T₀ bzw. T₁ bestimmt. In obiger Gleichung sind T₀ als Ausgangstemperatur und T₁ als Endtemperatur des Prozesses bekannt, die Wärmekapazität C_p jedoch eine unbekannte Größe. Daher wird die Entropie über den gesamten Eintrag der Energie aus Motor und Heizelement berechnet.ΔS is the measure for the change in the thermal state from the start to the end of the cleaning process. The start and end points of the process are determined by the variables T ₀ and T ₁ , respectively. In the above equation, T _{0 is known} as the initial temperature and T ₁ as the final temperature of the process, the heat Capacity C _p, however, an unknown size. Therefore, the entropy is calculated over the total energy input from the motor and heater.

Für die Wärmemenge ergibt sich Q = U·(IMotor·ΔtMotor + IHeizung·ΔtHeizung) For the amount of heat arises Q = U · (I engine · .DELTA.t engine + I heater · .DELTA.t heater )

Dividiert man nun diese Energie durch die Temperatur ergibt sich für die Erhöhung der Entropie ΔS = U/T·(IMotor·ΔtMotor + IHeizung·ΔtHeizung) Dividing this energy by the temperature results in an increase in entropy ΔS = U / T · (I engine · .DELTA.t engine + I heater · .DELTA.t heater )

Für die Regelung wird ΔS_max als Höchstwert festgelegt. Dieser Wert stellt für den Prozess eine charakteristische Kennziffer dar. Je niedriger diese Kennziffer, desto effizienter läuft der Prozess ab, in dem Sinne, dass Energie, die im Prozess nicht verwendet wird, für andere Arbeiten herangezogen werden kann.For the control, ΔS _{max is set} as the maximum value. This value represents a characteristic indicator for the process. The lower this indicator, the more efficient the process, in the sense that energy not used in the process can be used for other work.

Für die Regelung der Waschprozesse gilt, dass beim Überschreiten des aktuellen Wertes ΔS_aktuell über den festgelegten Wert ΔS_max die Heizung abgeschaltet wird.For the regulation of the washing processes, when the current value ΔS is exceeded, the heating is _currently switched off above the set value ΔS _max .

Von Vorteil ist bei dieser Prozessregelung, dass der zur Regelung herangezogene Wert ΔS nur aus vorhandenen Prozessgrößen ermittelt werden kann. Mit diesem Wert lässt sich auch eine direkte Beziehung zu der durch den Prozess erzielbare Reinigungswirkung herstellen, die nur eine Erhöhung der Entropie darstellt.From The advantage of this process control is that it is used for regulation Value ΔS only from existing process variables can be determined. With this value can also be a direct relationship to the cleaning effect achievable by the process which only represents an increase in entropy.

In Ausgestaltung der Erfindung wird auf der Grundlage der dargelegten Vorgehensweise ein Energiemanagement entwickelt. In Abhängigkeit von der bei einem bestimmten Reinigungsprozess zu ereichenden Zieltemperatur und der Menge des zu reinigenden Waschguts werden Maximalwerte für die Heizungseinschaltzeit festgelegt, die beim Aufheizen nicht überschritten werden dürfen. Diese Festwerte sind abgeleitet aus der Erhöhung der Entropie, die zum Erzielen einer bestimmten Reinigungswirkung notwendig ist.In Embodiment of the invention is based on the set forth Approach an energy management developed. Dependent on from the target temperature to be reached during a particular cleaning process and the amount of the laundry to be cleaned maximum values for set the heating on time, which did not exceed during heating be allowed to. These fixed values are derived from the Increase the entropy necessary to achieve a certain Cleaning effect is necessary.

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der Regelung einer Waschmaschine näher erläutert. Die Erläuterung beschränkt sich auf die Regelung der Aufheizphase, als den Programmabschnitt, der innerhalb des Reinigungsprozesses für den Energieeintrag bestimmend ist.The Invention will be described below using the example of the control of a washing machine explained in more detail. The explanation is limited to the regulation of the heating phase, as the program section, the within the cleaning process for the energy input is determinative.

In der Aufheizphase wird das Prozessmedium Temperatur geregelt auf einen thermischen Zustand gebracht, der für den Pflegeprozess als optimal ermittelt wurde. Der thermische Zustand zu Beginn und der am Ende der Heizphase sind bestimmt durch die Entropie und der Prozess durch die Entropieänderung, die das Prozessmedium durch die Zufuhr thermischer Energie erfährt. Aus der Entropieänderung wird die Endbedingung abgeleitet für den Regelprozess, der die Zufuhr der thermischen Energie bestimmt.In During the heating phase, the process medium temperature is regulated brought a thermal state for the care process was determined to be optimal. The thermal state at the beginning and at the end of the heating phase are determined by the entropy and the Process by the entropy change, which is the process medium experienced by the supply of thermal energy. From the entropy change the end condition is derived for the rule process, which determines the supply of thermal energy.

Für die als Beispiel gewählte Aufheizphase ist die Gesamtheizzeit die vorbestimmte Zielgröße, bei deren Überschreitung der Regelprozess beendet wird. Die Maximalgröße der Heizungseinschaltzeit ist zieltemperaturabhängig. In der nachstehenden Tabelle sind die zum Ausführen des Regelungsprozesses und für ein effektives Energiemanagement beim praktischen Waschmaschinenbetrieb geltenden Werte aufgeführt. Zieltemperatur Wassermenge in l [°C] 5 8 10 13 17 30 0 0 0 0 0 0 0 30 10 11 12 13 14 15 40 12 14 16 18 18 25 50 15 18 20 24 24 45 54 18 21 24 28 28 65 83 35 50 65 70 70 105 For the heating phase selected as an example, the total heating time is the predetermined target value, beyond which the control process is terminated. The maximum size of the heating on time is target temperature dependent. The table below shows the values that are used to perform the control process and for effective energy management in practical washing machine operation. target temperature Amount of water in l [° C] 5 8th 10 13 17 30 0 0 0 0 0 0 0 30 10 11 12 13 14 15 40 12 14 16 18 18 25 50 15 18 20 24 24 45 54 18 21 24 28 28 65 83 35 50 65 70 70 105

In der Energiemanagement-Tabelle sind für einen Waschprozess die maximalen Heizungseinschaltzeiten abgespeichert in Abhängigkeit von der für das Prozessmedium vorgesehene Arbeitstemperatur, der Zieltemperatur und der Befüllung der Trommel, der Beladungsmenge.In the energy management table are for a washing process the maximum heating switch-on times are stored depending on from the working temperature intended for the process medium, the target temperature and the filling of the drum, the load.

Die Tabelle ist in einem internen Speicher hinterlegt und für die Prozesssteuerung durch den Mikroprozessor auswertbar. Die für den Eingang in die Tabelle erforderlichen Parameterwerte für die Zieltemperatur und die Beladung werden durch externe Eingaben oder geräteintern ausgewertete Messwerte generiert. Bei Zwischenwerten, d. h. bei Zieltemperaturen oder Beladungsmengen, die in der Tabelle nicht explizit aufgeführt sind, wird die maximale Heizungseinschaltzeit über eine Interpolationsformel aus der Tabelle berechnet.The table is stored in an internal memory and for process control by the micro Processor evaluable. The parameter values for the target temperature and the load required for entry into the table are generated by external inputs or device-internally evaluated measured values. For intermediate values, ie at target temperatures or load quantities that are not explicitly listed in the table, the maximum heating switch-on time is calculated from the table using an interpolation formula.

Für den Einstieg in die Tabelle und Auswahl der relevanten Heizzeit müssen die Parameter bekannt sein. Die Prozesstemperatur ergibt sich automatisch durch die Programmauswahl. Regelmäßig kann der Nutzer die vom Programm vorgegebene Prozesstemperatur entsprechend seinen Wünschen nach oben oder unten verändern durch externe Eingaben. Als Prozesstemperatur gilt dann der eingegebene Wert. Der Wert für die Beladungsmenge kann ebenfalls extern vom Nutzer eingegeben werden oder wird in komfortablerer Weise durch Messung ermittelt. Derartige Verfahren sind bekannt, werden an dieser Stelle nicht näher erläutert.For the entry into the table and selection of the relevant heating time the parameters must be known. The process temperature results automatically by the program selection. Regularly the user can set the process temperature specified by the program accordingly change his wishes up or down through external inputs. The entered process temperature then applies Value. The value for the loading quantity can also be external be entered by the user or will be more comfortable through Measurement determined. Such methods are known in this Location not explained.

Nach dem Starten des ausgewählten Waschprogramms, zumindest vor Beginn der Heizphase, wird Rechner gesteuert die maximale Heizungseinschaltzeit als Endbedingung für den Prozess aus der Tabelle generiert. Während der Heizphase werden die einzelnen Heizungseinschaltzeiten aufaddiert und die kumulierte Heizzeit zyklisch mit dem aus der Tabelle generierten Höchstwert verglichen. Die Abbruchbedingung ist erfüllt, wenn die kumulierte Heizungseinschaltzeit den Kontrollwert, die maximale Heizungseinschaltzeit überschritten hat. Damit ist sichergestellt, dass der angestrebte optimale thermische Zustand für den Waschprozess erreicht ist, die Heizphase wird beendet.To starting the selected wash program, at least before the start of the heating phase, computer is controlled the maximum heating on time generated as end condition for the process from the table. During the heating phase, the individual heating on times become added up and the cumulative heating time cyclically with the from the Table generated maximum value compared. The termination condition is satisfied when the cumulative heating on time the control value that has exceeded the maximum heating on time. This ensures that the desired optimal thermal Condition for the washing process is reached, the heating phase will be terminated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - EP 0859304 [0002] EP 0859304 [0002]

Claims (9)

Verfahren zur Regelung von Prozessen in Waschmaschinen und Trocknern bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere zur Regelung des Energieeintrags während eines Wäschepflege-Prozesses, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag während des Wäschepflege-Prozesses über die Entropieänderung bestimmt wird.Method for controlling processes in washing machines and dryers under different operating conditions, in particular for controlling the energy input during a laundry care process, characterized in that the energy input during the laundry care process is determined by the Entropieänderung. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entropieänderung bestimmt wird für jeden Wäschepflege-Prozess, der zum Erreichen eines angestrebten Ergebnisses, z. B. einer bestimmten Reinigungswirkung, auszuführen ist.Method according to claim 1, characterized in that that the entropy change is determined for each Laundry care process to achieve a desired Result, z. B. a specific cleaning effect to perform is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Wäschepflege-Prozess die Entropieänderung unter verschiedenen Betriebsbedingungen bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that that for every laundry care process the entropy change under different operating conditions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Entropieänderung eine Zielgröße abgeleitet wird für den Prozess, über den der Energieeintrag geregelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that derived from the entropy change a target size is for the process over which the energy input is regulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zielgröße Maximalwerte für die kumulierten Heizungseinschaltzeiten festgelegt werden in Abhängigkeit von der der Zieltemperatur, d. h. von der für den Wäschepflege-Prozess vorgesehenen Arbeitstemperatur, und der Befüllung der Trommel, d. h. der Beladungsmenge.Method according to claim 1, characterized in that that as a target size maximum values for the Cumulative heating switch-on times are set depending on from the target temperature, d. H. from the for the laundry care process intended working temperature, and the filling of the drum, d. H. the load quantity. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Prozess die kumulierten Heizungseinschaltzeiten als Zielgröße festgelegt werden.Method according to claim 1, characterized in that that for each process the cumulative heating on times be set as the target size. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tabelle erstellt wird, in der die maximalen Heizungseinschaltzeiten in Abhängigkeit von der zu ereichenden Zieltemperatur und der Beladung enthalten sind.Method according to claim 1, characterized in that that a table is created in which the maximum heating on times depending on the target temperature to be reached and the loading are included. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabelle in einem internen Speicher hinterlegt wird und für die Prozesssteuerung durch den geräteinternen Mikroprozessor auswertbar ist.Method according to claim 1, characterized in that that the table is stored in an internal memory and for the process control by the device internal Microprocessor is evaluable. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Eingang in die Tabelle erforderlichen Parameterwerte durch das Programm, externe Eingaben oder geräteintern ausgewertete Messwerte generiert werden.Method according to claim 1, characterized in that that required for entry into the table Parameter values by the program, external inputs or device-internally evaluated measured values are generated.