DE102008031495A1

DE102008031495A1 - Bestimmung eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses

Info

Publication number: DE102008031495A1
Application number: DE102008031495A
Authority: DE
Inventors: Uwe-Jens Krausch; Ulrich Nehring
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Bestimmen eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses, durch welchen in einen mit einer Wärmepumpe ausgerüsteten Trockner eingebrachte Wäschestücke gepflegt werden, bei welchem ein Verlauf einer Gesamtheizenergie für die Pflege der Wäschestücke und eine über einem elektrischen Widerstand der Wäschestücke durch einen elektrischen Strom vorgegebener Stärke abfallende elektrische Spannung während des Pflegeprozesses ermittelt werden und abhängig von dem Verlauf der Gesamtheizenergie während des Pflegeprozesses und dem aktuellen Wert der elektrischen Spannung der Wäschestücke der Abschaltzeitpunkt bestimmt wird, wobei ein Bestimmen der Gesamtheizenergie ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen mindestens einer Temperatur des Prozessfluids der Wärmepumpe umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses, durch welchen in einen mit einer Wärmepumpe ausgerüsteten Trockner eingebrachte Wäschestücke gepflegt werden, sowie ein Trocknungsgerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf die Bestimmung eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses, insbesondere bei Erreichen einer vorgegebenen Endfeuchte der Wäschestücke. Einer von der Anmelderin stammenden Methode zufolge wird die Bestimmung der Restfeuchte der Wäschestücke mittels einer Messung eines elektrischen Widerstands der Wäschestücke durchgeführt. Hierzu wird verwiesen auf die beiden Dokumente EP 0 942 094 B1 und WO 2004/059072 A1 , welche vorliegender Offenbarung jeweils in vollem Umfange zuzurechnen sind. Allerdings führte der Übergang von Mitnehmerelektroden mit einer großen Kontaktfläche auf Lagerschildelektroden mit einer geringeren Kontaktfläche zu einer Verschlechterung des gemessenen Signals und damit zu einer relativ hohen Streuung der ermittelten Endfeuchte.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses vorzuschlagen, bei welchem der Abschaltzeitpunkt des Pflegeprozesses besonders exakt bestimmt werden kann, wobei insbesondere eine Feuchtesensierung mittels Widerstandsmessung in Wärmepumpenwäschetrocknern deutlich verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und einen Wärmepumpentrockner nach den Merkmalen des jeweils unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Das Verfahren ist zum Bestimmen eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses, durch welchen in einen Trockner eingebrachte Wäschestücke gepflegt werden, ausgelegt. Bei dem Verfahren wird ein Verlauf einer Gesamtheizenergie für die Pflege der Wäschestücke und eine durch einen elektrischen Strom vorgegebener Stärke über einem elektrischen Widerstand der Wäschestücke abfallende elektrische Spannung während des Pflegepro zesses ermittelt, wobei abhängig von dem Verlauf der Gesamtheizenergie während des Pflegeprozesses und dem aktuellen Wert der elektrischen Spannung der Wäschestücke der Abschaltzeitpunkt bestimmt wird.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die in einer Prozessoreinheit des Hausgeräts vorliegenden Informationen zu der für den spezifischen Pflegeprozess benötigten Gesamtheizenergie sowie die über den Wäschestücken bei Durchleiten eines elektrischen Stroms von vorgegebener Stärke abfallende momentane Wäschespannung zur Entscheidung über die Abschaltung des Pflegeprozesses heranzuziehen. Insbesondere wird der Pflegeprozess bei Erreichen einer vorgegebenen Endfeuchte beendet. In vorteilhafter Weise wird durch die Auswertung der an den Wäschestücken abfallenden Spannung sowie der benötigten Gesamtheizenergie erreicht, dass eine definierte Beladung des Hausgeräts mit zu pflegenden Wäschestücken erkannt wird und die Wäschestücke zielgerichtet getrocknet werden können.
Unter einem Trockner wird sowohl ein Trockner als Einzelgerät als auch ein Waschtrockner verstanden.
Bei herkömmlichen Trocknern ohne Wärmepumpe, z. B. üblichen Kondensationstrocknern, könnte zur Erfassung der eingebrachten Energie eine bekannte Heizleistung von Heizwendeln in Zusammenhang mit der Zeit ausgewertet werden. Dieser Weg ist bei Verwendung einer Wärmepumpe nicht gangbar, da die Wärmeübertragungsleistung auf die Prozessluft während der Trocknung stark veränderlich ist und von dem jeweiligen Prozessabschnitt abhängt.
Es wird daher vorgeschlagen, dass ein Bestimmen der Gesamtheizenergie (des zur Wäschepflege aufgewandten Gesamtwärmeübertrags auf die Prozessluft) ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen mindestens einer Temperatur eines Prozessfluids (Prozessluft und/oder Kältemittel) der Wärmepumpe umfasst. Dadurch können der Wärmeübertrag und folgend der Abschaltzeitpunkt mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, wie weiter unten genauer ausgeführt.
Vorzugsweise kann die Gesamtheizenergie bezüglich der durch die Wärmepumpe eingebrachten Heizenergie durch Kumulieren von zu unterschiedlichen zeitlichen Abschnitten des Pflegeprozesses von der Wärmepumpe eingebrachten Teilheizenergien ΔE bestimmt werden, wobei jede der Teilheizenergien ΔE aus mindestens einer im zugehörigen zeitlichen Abschnitt bestimmten Temperatur T eines Prozessfluids ermittelt wird.
Dabei wird unter einem Kumulieren von Teilheizenergien ΔE sowohl ein Bestimmen der zu unterschiedlichen zeitlichen Abschnitten ermittelten Teilheizenergien und folgendes Addieren verstanden, als auch ein Aufintegrieren von zu unterschiedlichen zeitlichen Abschnitten des Pflegeprozesses bestimmten Heiz- bzw. Wärmeübertragungsleistungen. Insbesondere können die Teilheizenergien in regelmäßigen Zeitintervallen auf der Grundlage mindestens ebenso häufiger Temperaturmessungen bestimmt und entsprechend kumuliert bzw. aufintegriert werden.
Wird zur Aufheizung der Prozessluft zusätzlich eine Heizung verwendet, so wird deren Beitrag zur Gesamtheizenergie hinzuaddiert. Der Energieanteil der Heizung kann insbesondere über eine zeitliche Integration der Teilheizenergie und/oder analog über eine Betriebsdauer während des Trocknungsprozesses ermittelt werden.
Mittels einer gemessenen Temperaturdifferenz ΔT kann die Teilheizenergie ΔE insbesondere auf der Grundlage der Gleichung ΔE = m·cp·ΔTabgeschätzt werden. m gibt dabei die Masse an, cp die spezifische Wärme (die z. B. für Luft 1005 [J/(kg·K)] beträgt. Die Masse m lässt sich für das Prozessfluid aus dem zugehörigen Volumenstrom ableiten. Die Heizleistung ergibt sich daraus durch zeitlich finite Betrachtung. Diese allgemeine Gleichung kann durch weitere Näherungen verfeinert werden.
Es kann zur Einsparungen von Sensoren und einer vereinfachten Auswertung vorteilhaft sein, wenn die Teilheizenergien aus jeweils genau einer Temperatur mindestens eines Prozessfluids im zugehörigen zeitlichen Abschnitt bestimmt werden. In anderen Worten umfasst ein Bestimmen der Gesamtheizenergie E ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen einer Temperatur eines Prozessfluids der Wärmepumpe. Bei Messung nur jeweils eines Temperaturwerts statt einer Temperaturdifferenz kann die obige Beziehung angenähert werden, vorzugsweise unter Verwendung von T-ΔE-Kennlinien. Dabei wird eine Temperatur des Prozessfluids einer zugehörigen, zuvor experimentell bestimmten Teilheizenergie bzw. Wärmeübertrag zugeordnet. Die Kennlinien können insbesondere in einer Nachschlagetabelle in einem Speicher abgelegt werden, auf welchen eine Steuereinheit des Trockners zugreifen kann.
Zur Erhöhung der Messgenauigkeit können Teilheizenergien auch unabhängig für mehrere Messpunkte ermittelt werden, ggf. für unterschiedliche Prozessfluide, und entsprechend gemittelt werden.
Es kann zur genaueren Bestimmung der Teilheizenergie bzw. des Wärmeübertrags vorteilhaft sein, wenn die Teilheizenergien aus jeweils einer Temperaturdifferenz eines Prozessfluids im zugehörigen zeitlichen Abschnitt bestimmt werden. In anderen Worten umfasst dann ein Bestimmen der Gesamtheizenergie ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen einer Temperaturdifferenz eines Prozessfluids der Wärmepumpe.
Dies kann insbesondere durch zwei Messpunkte geschehen, welche bezüglich einer Strömungsrichtung des jeweiligen Prozessfluids an beiden Seiten einer Wärmeübertragungseinrichtung, z. B. dem Kondensator, angeordnet sind.
Unter einem Gesichtspunkt kann das Prozessfluid der Prozessluft entsprechen, wird die zumindest eine Temperatur also der Prozessluft gemessen. Dies kann direkt im Prozessluftstrom geschehen oder indirekt an angrenzenden Elementen wie einer Außenwand eines Prozessluftkanals.
Es wird dann zur Messung eines besonders hohen Wärmeübertrags und damit zur Erhöhung der Messgenauigkeit besonders bevorzugt, wenn die zumindest eine Temperatur an einem Kondensator des Wärmepumpenkreislaufs gemessen wird, genauer gesagt an einem Prozessluftbereich des Kondensators als Wärmeübertragungseinrichtung.
Insbesondere wird bei es bevorzugt, wenn eine Temperaturdifferenz über den Kondensator hinweg gemessen wird, also mindestens eine erste Temperatur vor und mindestens eine zweite Temperatur vor oder hinter dem Kondensator. Bei nur einem Temperaturmessort wird eine Position direkt oder kurz hinter dem Kondensator bevorzugt.
Unter einem alternativen oder zusätzlichen Gesichtspunkt kann das Prozessfluid dem Kältemittel entsprechen, wird die zumindest eine Temperatur also des Kältemittels gemessen. Dies kann direkt im Kältemittelstrom geschehen oder indirekt an angrenzenden Elementen wie einer Außenwand eines Kältemittelkanals.
Es wird dann zur Messung eines besonders hohen Wärmeübertrags und damit zur Erhöhung der Messgenauigkeit besonders bevorzugt, wenn die zumindest eine Temperatur an einem kältemittelseitigen Bereich des Kondensators gemessen wird.
Insbesondere wird bei es bevorzugt, wenn eine Temperaturdifferenz über den Kondensator hinweg gemessen wird, also mindestens eine erste Temperatur des Kältemittels vor und mindestens eine zweite Temperatur hinter dem Kondensator. Bei nur einem Temperaturmessort wird eine Position bezüglich der Strömungsrichtung des Kältemittels direkt oder kurz hinter dem Kondensator bevorzugt.
Da der Volumenstrom des Kältemittels am Kompressor aufgrund der Drehzahl des Motors und des konstanten Volumens über den gesamten Prozess bekannt ist, kann mittels der vorliegenden Temperatur auf den Massenstrom geschlossen und, ggf. zusammen mit der Temperaturdifferenz, auf den Wärmeeintrag in die Prozessluft geschlossen werden.
Zudem kann eine Teilheizenergie sowohl über eine Messung der Prozesslufttemperatur(en) als auch über eine Messung der Kühlmitteltemperatur(en) ermittelt werden, welche dann zur Erhöhung der Messgenauigkeit z. B. gemittelt werden können oder für verschiedene Prozessabschnitte einzeln verwendet werden können.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren die für den gesamten Pflegeprozess bis zu einem gegebenen Messzeitpunkt aufgewendete Gesamtheizenergie durch ein Kumulieren der Teilheizenergien über die Zeit, während der der Pflegeprozess angedauert hat, bestimmt. Liegen in der Mikroprozessoreinheit des Hausgeräts Informationen über den Verlauf der Teilheizenergie vor, so ist die Gesamtheizenergie, die für eine vordefinierte Menge an Wäschestücken in Kombination mit der Anfangsfeuchte benötigt wird, gegeben bzw. ermittelbar. Dadurch werden die Information über den Verlauf der Teilheizenergie während des Trocknungsprozesses und das Signal der Wäschespannung zur Entscheidung über die Abschaltung des Pflegeprozesses herangezogen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden ein Intervall der Gesamtheizenergie zwischen einem niedereren ersten und einem höheren zweiten Gesamtheizenergiewert und ein Intervall der Spannung der Wäschestücke zwischen einem niedereren ersten und einem höheren zweiten Spannungswert vorgegeben, wobei dann beim Erreichen des zweiten Gesamtheizenergiewerts der Abschaltzeitpunkt bestimmt wird, wenn ein momentaner Wert der Spannung während des Pflegeprozesses innerhalb des Intervalls der Spannung und ein momentaner Wert der Gesamtheizenergie innerhalb des Intervalls der Gesamtheizenergie liegt. Mit anderen Worten wird somit ein Spannungs-Energie-Cluster definiert, der einerseits durch das Intervall der Gesamtheizenergie zwischen dem ersten und dem zweiten Gesamtheizenergiewert und andererseits durch das Intervall der Spannung über den Wäschestücken zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungswert begrenzt wird. Durchläuft die an den Wäschestücken abfallende Spannung den Spannungs-Energie-Cluster, so wird der Pflegeprozess genau zu dem Zeitpunkt beendet, zu welchem der zweite Gesamtheizenergiewert erreicht wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der Pflegeprozess jedes Mal erst dann beendet wird, wenn der minimale, also der erste, Spannungswert überschritten ist.
Bei dem Verfahren wird bevorzugt der Abschaltzeitpunkt auf den aktuellen Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Spannungswert vor dem Erreichen des ersten Gesamtheizenergiewerts über den zweiten Spannungswert ansteigt. Somit wird der Pflegeprozess sofort beendet im Falle, dass der vor dem Erreichen des ersten Gesamtheizenergiewerts ermittelte Spannungswert der an den Wäschestücken abfallenden Spannung bereits den zweiten, höheren Spannungswert erreicht hat. Dadurch wird erreicht, dass beispielsweise bei kleiner Beladung des Hausgeräts beim Erreichen der vorgegebenen Endfeuchte der Pflegeprozess nicht unnötig fortgefahren wird. In vorteilhafter Weise kann somit elektrische Energie gespart werden.
Bei dem Verfahren wird in bevorzugter Weise der Abschaltzeitpunkt auf den Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Spannungswert auf einen Schwellwert, insbesondere einen Wert gleich oder größer dem zweiten Spannungswert, steigt, wenn der Wert der Spannung nach dem Erreichen des zweiten Gesamtheizenergiewerts unter dem ersten Spannungs wert liegt. Insbesondere wird der Pflegeprozess dann beendet, wenn die an den Wäschestücken abfallende Spannung den zweiten, höheren Spannungswert erreicht hat im Falle, dass der nach dem Erreichen des zweiten Gesamtheizenergiewerts ermittelte Wert der an den Wäschestücken abfallenden Spannung kleiner ist als der erste Spannungswert. In vorteilhafter Weise wird somit gewährleistet, dass die vorgegebene Endfeuchte der Wäschestücke jederzeit erreicht wird, selbst wenn die für den Pflegeprozess benötigte Gesamtheizenergie, insbesondere der zweite Gesamtheizenergiewert, bereits überschritten wird.
Der erste Spannungswert wird bevorzugt durch eine Multiplikation des zweiten Spannungswerts mit einem Faktor kleiner als 1 vorgegeben, wobei der Faktor vorzugsweise in einer Entwicklungsphase des Hausgeräts abhängig vom Trocknungsprogramm definiert wird. Insbesondere in der Entwicklungsphase kann die einer vorgegebenen Endfeuchte der Wäschestücke entsprechende Wäschespannung exakt ermittelt werden, und zwar in Abhängigkeit von dem Trocknungsprogramm. Für die Bestimmung des Faktors, und somit des Spannungsintervalls, werden insbesondere Parameter herangezogen, wie Beladung, Umgebungstemperatur, Anfangsfeuchte der Wäschestücke und dergleichen.
Der Wärmepumpentrockner ist dazu eingerichtet und angeordnet, das obige Verfahren ablaufen zu lassen.
Insbesondere weist der Trockner eine Steuereinheit, z. B. einen Mikrocontroller, zur Berechnung der Teilheizenergien, der daraus kumulierten Gesamtenergie und des Abschaltzeitpunkts des Pflegeprozesses auf.
Insbesondere kann der Trockner einen Speicher zum Speichern von T-ΔE-Kennlinien aufweisen, der mit der Steuereinheit funktional verbunden ist.
Der Trockner weist ferner mindestens einen Temperatursensor zum – direkten oder indirekten – Messen mindestens einer Temperatur eines Prozessfluids, nämlich der Prozessluft und/oder des Kältemittels auf. Vorzugsweise weist der Trockner zwei Sensoren prozessluftseitig und/oder kältemittelseitig vor und hinter einem Kondensator auf.
Unter einem Gesichtspunkt wird somit die an die Prozessluft übertragene Wärmeleistung mittels mindestens einer Temperaturmessung am Kältemittelkreislauf und/oder am Prozessluftkreislauf ermittelt und über die Zeit integriert, um daraus eine Aussage über die in den Trocknungsprozess eingebrachte Teilheizenergie der Wärmepumpe zu erhalten.
Bevorzugt werden zwei Sensoren am Kältekreislauf verwendet. Hierbei sind ein Sensor vor dem (Kältemittel-)Kondensator und der zweite Sensor dahinter angeordnet. Da der Volumenstrom des Kältemittels am Kompressor aufgrund der Drehzahl des Motors und des konstanten Volumens über den gesamten Prozess bekannt ist, kann mittels der vorliegenden Temperatur auf den Massenstrom geschlossen und zusammen mit der Temperaturdifferenz auf den Wärmeeintrag in die Prozessluft geschlossen werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Temperaturdifferenzmessung der Prozessluft vor bzw. hinter dem Kondensator, um auf dem genannten thermodynamischen Wege den Wärmeeintrag in die Prozessluft zu ermitteln.
Die Information über den Wärmeeintrag wird in Zusammenhang mit dem Feuchtesensorsignal über die Widerstandsmessung der Wäsche ausgewertet und zur Entscheidung über den Feuchtegrad der Wäsche herangezogen.
Bisher bestand keine Möglichkeit zur Feuchtesensierung mittels Clusterung. Mit dem hier genannten Vorgehen kann die Soll-Endfeuchte auch in Wärmepumpentrocknern genauer, d. h., mit geringerer Abweichung des Mittelwertes bei kleinerer Streubreite der Einzelwerte, auch bei unterschiedlichen Wasserqualitäten erreicht werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten können mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockbild eines erfindungsgemäßen Wärmepumpen-Trockners;
2 zeigt einen beispielhaften Verlauf einer Wäschespannung über eine Gesamtheizenergie in KWh für einen Wärmepumpen-Trockner.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein als Ablufttrockner 1 ausgebildetes Wäschetrocknungsgerät in einem schematischen Blockbild gezeigt, wobei lediglich die für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Komponenten gezeigt sind. Der Trockner 1 umfasst einen Wärmepumpenkreis 2, 3, 4, 10 mit einem Kondensator 2, einem Kompressor 3, einem Verdampfer 4 und einer Drossel 10.
Durch ein Gebläse 6 aus der Umgebung des Trockners 1 angesaugte Zuluft wird zunächst durch den Prozessluftteil des Kondensators 2 geleitet. Im Kondensator 2 verflüssigt sich dadurch das im Kältekreislauf strömende Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird anschließend zu dem Drosselventil 10 und über dieses zum Verdampfer 4 geleitet. Vom Verdampfer 4 aus wird das Kältemittel durch die Drossel zurück zum Kondensator 2 geführt. Dadurch ist der Kältemittelkreis geschlossen.
Die Prozessluft strömt nach dem Austritt aus dem Kondensator 2 durch entsprechende Luftkanäle gemäß der Pfeildarstellung in eine als Trocknungskammer fungierende Trommel 8. Nach dem Austritt aus der Trommel 8 wird die mit Feuchtigkeit beladene Prozessluft gemäß der Pfeildarstellung durch den Verdampfer 4, und nach dem Austritt aus dem Verdampfer 4 über die Rückwand 7 aus dem Trockner 1 in die Umgebung abgeleitet.
Allgemein gibt es unterschiedliche Ausgestaltungen für die Führung der Prozessluft, je nachdem, ob es sich um ein „drückendes System”, d. h. ein Prozessluftventilator sitzt in Strömungsrichtung vor der Trommel bzw. die größten Druckverluste liegen in Strömungsrichtung hinter dem Ventilatorrad, oder um ein „saugendes System” handelt, bei dem die Verhältnisse entsprechend invers sind. 1 zeigt diesbezüglich ein drückendes System.
Der Antrieb der Trommel 8 und des Gebläses 6 erfolgt über einen gemeinsamen Motor. In der Strömungsrichtung der Prozessluft vor dem Verflüssiger 2 ist ein reversibel und zerstörungsfrei einsetzbarer und wieder entnehmbarer Filter 11 angeordnet.
Aufgrund der Führung der Prozessluft ist der Trockner 1 richtig als Ablufttrockner bezeichnet; es ist aber zu bemerken, dass es in diesem Trockner 1 doch Kondensation von Feuchte geben kann: am Verdampfer 4 wird die von den zu trocknenden Gegenständen abströmende Prozessluft abgekühlt, deshalb ist dort mit Kondensation von Feuchtigkeit zu rechnen. Es ist also Vorsorge zu treffen, um anfallendes Kondensat aufzufangen. Wenn nicht anders vorgesehen, kann solches Kondensat in herkömmlicher Weise in einem Sammelbehälter zur späteren Entsorgung gesammelt werden. Entsprechende Mittel sind allgemein bekannt; sie sind der Übersicht halber vorliegend nicht dargestellt.
Der Trockner 1 ist zur übersichtlicheren Beschreibung ferner mit vier Temperatursensoren 12, 13, 14, 15 ausgestattet gezeigt, von denen in der Praxis alle oder nur eine Teilmenge tatsächlich vorhanden sein zu braucht. In einzelnen ist ein Paar von Temperatursensoren 12, 13 nahe vor bzw. hinter dem Kondensator 2 im Prozessluftkanal angeordnet. Diese Sensoren 12, 13 sind mit einer Steuereinheit 16 verbunden (nicht gezeigt), in welcher die Sensorsignale oder daraus abgeleitete Temperaturdaten T1 bzw. T2 zur Ermittlung eines Wärmeübertrags bzw. einer Teilheizenergie ΔE über eine zugehörige Zeitdauer verarbeitet. Dann wird die Teilheizenergie ΔE über eine zugehörige Zeitdauer Δt grundsätzlich berechnet zu: ΔE ≈ m·cp·ΔT ~ m·cp·(T2 – T1).
Die Masse m ergibt sich über den Prozessluft-Volumenstrom während der Zeitdauer Δt, der sich – z. B. experimentell – durch die Förderleistung des Gebläses 6 abschätzen lässt. Bei einem Gebläse mit variabler Drehzahl sollte daher die Drehzahl des Gebläses bei der Berechnung der Teilheizenergie ΔE vorteilhafterweise mitberücksichtigt werden. Die Gesamtheizenergie E ergibt sich dann durch Summierung der zeitlich aufeinanderfolgenden Teilheizenergien ΔE. Alternativ kann die Gesamtheizenergie E über ein Aufintegrieren der Heizleistungen bzw. Wärmeübertragungsleistungen durchgeführt werden.
Analog kann alternativ oder zusätzlich ein Paar von Temperatursensoren 14, 15 nahe vor bzw. hinter dem Kondensator 2 im Kühlmittelkanal angeordnet sein. Auch diese Sensoren 14, 15 sind mit der Steuereinheit 16 verbunden (nicht gezeigt), in welcher die Sensorsignale oder daraus abgeleitete Temperaturdaten T3 bzw. T4 zur Ermittlung eines Wärmeübertrags bzw. einer Teilheizenergie ΔE über eine zugehörige Zeitdauer verarbeitet. Bei den zwei so angeordneten Sensoren 14, 15 wird die Teilheizenergie ΔE über eine Zeitdauer Δt berechnet zu: ΔE ≈ m·cp·ΔT ~ m·cp·(T4 – T3)für die Zeitdauer Δt. Die Masse m ergibt sich über den Kühlluft-Volumenstrom während der Zeitdauer Δt. Da der Volumenstrom des Kältemittels am Kompressor 3 aufgrund der Drehzahl des Motors und des konstanten Volumens über den gesamten Prozess bekannt ist, kann also mittels der vorliegenden Temperatur auf den Massenstrom geschlossen und zusammen mit der Temperaturdifferenz auf den Wärmeeintrag ΔE in die Prozessluft geschlossen werden. Die Gesamtheizenergie E ergibt sich dann durch Summierung der zeitlich aufeinanderfolgenden Teilheizenergien ΔE.
Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung von Sensorpaaren 12, 13 bzw. 14, 15 kann auch ein einzelner Temperatursensor 12, 13, 14, 15 verwendet werden. Dann weist die Steuereinheit 16 (z. B. ein Mikrocontroller) vorzugsweise eine Nachschlagetabelle zur Speicherung von Kennlinien auf, welche der gemessenen Temperatur einen abgelegten Werte einer Teilheizenergien ΔE zuweist. Die Nachschlagetabelle kann auch in einem von der Steuereinheit 16 separaten, aber damit funktional verbundenen Speicher (nicht dargestellt), z. B. einem EEPROM, abgelegt sein.
Alternativ können die Sensoren 12, 13, 14, 15 auch an anderen Positionen angeordnet sein, oder es können mehr oder weniger Sensoren vorhanden sein.
Aus den Teilheizenergien ΔE ermittelt die Steuereinheit 16 eine aktuelle Gesamtheizenergie E und schaltet den Pflegeprozess, hier: den Trocknungsprozess, auf der Grundlage des aktuellen Werts der Gesamtheizenergie E und einer Wäschespannung ab, wie im folgenden anhand eines möglichen Ausführungsbeispiels genauer beschrieben wird.
2 zeigt einen beispielhaften Verlauf einer an in ein Hausgerät eingebrachten Wäschestücken abfallenden Wäschespannung über eine für eine vordefinierte Menge an Wäschestücken einschließlich deren Anfangsfeuchte benötigte Gesamtheizenergie in KWh.
Das Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken kann ein Trockner oder ein Waschtrockner sein, welcher eine Steuereinheit aufweist, die zur Ausführung des nachfolgend zu beschriebenen Verfahrens eingerichtet, insbesondere programmiert, ist und welche mit entsprechenden Sensoren zur Messung der notwendigen Daten zur Durchführung des Verfahrens verbunden ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses, durch welchen in ein Hausgerät eingebrachte Wäschestücke gepflegt werden, werden elf erster und ein zweiter Wert einer an den Wäschestücken abfallenden Wäschespannung definiert. Dabei ergibt sich der erste Wert der Wäschespannung F·U_{W_Ende} durch eine Multiplikation des zweiten Werts der Wäschespannung U_{W_Ende} mit einem Faktor F kleiner 1. Die beiden Werte der Wäschespannung sind auf dem in der Figur dargestellten Diagramm gezeigt. Des Weiteren liegt gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Information über den Verlauf einer Teilheizenergie vor, und zwar abhängig von dem ausgewählten Trocknungsprogramm. Durch ein Aufintegrieren des Verlaufs der Teilheizenergie ergibt sich eine Gesamtheizenergie E_Target, die für das vorgewählte Trocknungsprogramm und für eine vordefinierte Menge an Wäschestücken einschließlich einer Anfangsfeuchte für den Pflegeprozess benötigt wird. Des Weiteren ist eine minimale Gesamtheizenergie E_Check vorgegeben, die innerhalb einer Entwicklungsphase des Hausgeräts bereits für jedes Trocknungsprogramm, jede Beladung, Umgebungstemperatur und Anfangsfeuchte bereits ermittelt wurde. Die zwei Werte der Gesamtheizenergie E_Check und E_Target sind auf dem Diagramm eingezeichnet.
Durch Festlegen der beiden Werte der Wäschespannung U_{W_Ende} und F·U_{W_Ende} sowie der beiden Werte der Gesamtheizenergie E_Check und E_Target wird ein Energie-Spannungs-Cluster 1 gebildet. Eine beispielhafte Stellung des Energie-Spannungs-Clusters 1 ist in Figur dargestellt, wobei die Position des Energie-Spannungs-Clusters 1 abhängig vom ausgewählten Trocknungsprogramm und den oben genannten Parametern ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der Pflegeprozess nach Erreichen einer vorgegebenen Endfeuchte der Wäschestücke beendet. Wie aus Figur zu erkennen ist, verläuft die Wäschespannung innerhalb des Energie-Spannungs-Clusters 1. In dem Fall wird der Pflegeprozess zu dem Zeitpunkt beendet, zu welchem die Gesamtheizenergie E_Target erreicht wird.
Ist ein anderes Trocknungsprogramm ausgewählt bzw. eine andere Menge von Wäschestücken erkannt, so wird beispielsweise ein anderer Energie-Spannungs-Cluster 2, wie dies aus dem Diagramm zu erkennen ist, definiert. Dem Energie-Spannungs-Cluster-2 liegen folgende Werte der Wäschespannung bzw. der Gesamtheizenergie zugrunde: U_{W_Ende_2}, F2·U_{W_Ende_2} sowie E_{Check_2} und E_{Target_2}. Aus der Figur ist erkennbar, dass die Wäschespannung nunmehr außerhalb des Energie-Spannungs-Clusters verläuft. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird somit der Pflegeprozess dann beendet, wenn die Wäschespannung den maximalen Wert U_{W_Ende_2} erreicht hat.
Ein weiterer Energie-Spannungs-Cluster 3 ist für ein weiteres Trocknungsprogramm durch die Gesamtheizenergien E_{Check_3} und E_{Target_3} sowie durch die Wäschespannungen U_{W_Ende_3} und F3·U_{W_Ende_3} definiert. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, dass die Wäschespannung bereits vor dem Erreichen der Gesamtheizenergie E_{Check_3} die maximale Wäschespannung U_{W_Ende_3} erreicht hat. In diesem Fall wird der Pflegeprozess vorzeitig beendet und zwar direkt nach dem Erreichen der maximalen Wäschespannung U_{W_Ende_3}. Dadurch wird vermieden, dass der Pflegeprozess unnötig fortgesetzt wird im Falle, dass die vorgegebene Endfeuchte der Wäschestücke bereits erreicht wurde.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt.

1: Ablufttrockner
2: Kondensator
3: Kompressor
4: Verdampfer
5: Frontwand
6: Gebläse
7: Rückwand
8: Trommel
9: Klappe
10: Drosselventil
11: Filter
12: prozessluftseitiger Temperatursensor
13: prozessluftseitiger Temperatursensor
14: kältemittelseitiger Temperatursensor
15: kältemittelseitiger Temperatursensor
16: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0942094 B1 [0002]
- WO 2004/059072 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Abschaltzeitpunkts eines Pflegeprozesses, durch welchen in einen mit einer Wärmepumpe (2, 3, 4, 10) ausgerüsteten Trockner (1) eingebrachte Wäschestücke gepflegt werden, bei welchem ein Verlauf einer Gesamtheizenergie (E) für die Pflege der Wäschestücke und eine über einem elektrischen Widerstand der Wäschestücke durch einen elektrischen Strom vorgegebener Stärke abfallende elektrische Spannung (U_W) während des Pflegeprozesses ermittelt werden, und abhängig von dem Verlauf der Gesamtheizenergie (E) während des Pflegeprozesses und dem aktuellen Wert der elektrischen Spannung (U_W) der Wäschestücke der Abschaltzeitpunkt bestimmt wird, wobei ein Bestimmen der Gesamtheizenergie (E) ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen mindestens einer Temperatur (T1; T2; T3; T4) eines Prozessfluids der Wärmepumpe (2, 3, 4, 10) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Bestimmen der Gesamtheizenergie (E) ein Kumulieren von zu unterschiedlichen zeitlichen Abschnitten des Pflegeprozesses gehörigen Teilheizenergien (ΔE) umfasst, wobei jede der Teilheizenergien (ΔE) aus mindestens einer im zugehörigen zeitlichen Abschnitt (Δt) bestimmten Temperatur (T1; T2; T3; T4) eines Prozessfluids ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Bestimmen der Gesamtheizenergie (E) ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen einer Temperatur eines Prozessfluids der Wärmepumpe (2, 3, 4, 10) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Bestimmen der Gesamtheizenergie ein zeitlich nacheinander durchgeführtes Messen einer Temperaturdifferenz (T1; T2; T3; T4) eines Prozessfluids der Wärmepumpe (2, 3, 4, 10) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Prozessfluid der Prozessluft entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Prozessfluid dem Kältemittel entspricht.
Verfahren Anspruch 5 oder 6, bei dem die zumindest eine Temperatur (T1; T2; T3; T4) an einem Kondensator (2) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem eine erste Temperatur (T1; T3) vor und eine zweite Temperatur (T2; T4) hinter dem Kondensator (2) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Intervall der Gesamtheizenergie (E) zwischen einem ersten (E_Check) und einem höheren zweiten (E_Target) Gesamtheizenergiewert und ein Intervall der Spannung (U_W) der Wäschestücke zwischen einem ersten (F·U_{W_Ende}) und einem höheren zweiten (U_{W_Ende}) Spannungswert vorgegeben werden, wobei dann beim Erreichen des zweiten Gesamtheizenergiewerts (E_Target) der Abschaltzeitpunkt bestimmt wird, wenn ein momentaner Wert der Spannung (U_W) während des Pflegeprozesses innerhalb des Intervalls der Spannung (F·U_{W_Ende}, U_{W_Ende}) und ein momentaner Wert der Gesamtheizenergie (E) innerhalb des Intervalls der Gesamtheizenergie (E) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Intervall der Gesamtheizenergie (E) zwischen einem ersten (E_Check) und einem höheren zweiten (E_Target) Gesamtheizenergiewert und ein Intervall der Spannung (U_W) der Wäschestücke zwischen einem ersten (F·U_{W_Ende} ₎ und einem höheren zweiten (U_{W_Ende}) Spannungswert vorgegeben werden, wobei der Abschaltzeitpunkt auf den aktuellen Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem der Spannungswert (U_W) vor dem Erreichen des ersten Gesamtheizenergiewerts (E_Check) über den zweiten Spannungswert (U_{W_Ende}) ansteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Intervall der Gesamtheizenergie (E) zwischen einem ersten (E_Check) und einem höheren zweiten (E_Target) Gesamtheizenergiewert und ein Intervall der Spannung (U_W) der Wäschestücke zwischen einem ersten (F·U_{W_Ende} ₎ und einem höheren zweiten (U_{W_Ende}) Spannungswert vorgegeben werden, wobei der Abschaltzeitpunkt auf den Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem der Spannungswert auf einen Schwellwert, insbesondere einen Wert gleich oder größer dem zweiten Spannungswert (U_{W_Ende}), steigt, wenn der Wert der Spannung (U_W) nach dem Erreichen des zweiten Gesamtheizenergiewerts (E_Target) unter dem ersten Spannungswert (F·U_{W_Ende}) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem der erste Spannungswert (F·U_{W_Ende}) durch eine Multiplikation des zweiten Spannungswerts (U_{W_Ende}) mit einem Faktor (F) kleiner 1 vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Faktor (F) in einer Entwicklungsphase des Hausgeräts abhängig vom Trocknungsprogramm definiert wird.
Wärmepumpentrockner (1), der dazu eingerichtet und angeordnet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ablaufen zu lassen.