用于液體的加熱設備和家用器具的制作方法

專利名稱：用于液體的加熱設備和家用器具的制作方法
用于液體的加熱設備和家用器具
本發明涉及一種用于液體的加熱設備，尤其在洗碗機中使用，包 括加熱元件，其阻值是其溫度的函數，并且該加熱元件經由開關裝置耦合到電源；和保護設備，用于防止該加熱元件過熱，所述保護設備 配置為根據加熱元件的溫度的函數來致動開關裝置。
本發明還涉及一種家用器具，尤其洗碗機，包括用于洗滌餐具的 設備，和包括加熱設備，用于加熱要加熱的液體，尤其諸如洗滌液的 處理液。
在用于加熱液體的加熱部件中所使用的加熱元件能夠在加熱部 件干燒或者水沸溢時遭到永久損壞。為了在例如熱水器、咖啡機、洗 碗機以及洗衣機的家用器具中對水加熱，尤其將基于厚膜技術的電阻 加熱器用作加熱元件。這些都必須滿足特定的安全性要求。例如，必 須作出對在加熱元件上防止著火、防止滲漏以及防止電壓擊穿的規 定。尤其，根據適用標準，經由現有建筑物或者家用熔斷器并不一定 提供對電壓擊穿的防護。為了滿足這種要求，通常使用熱保護開關、 檢測液體存在的壓力開關、或者安全熔斷器，所述安全熔斷器在加熱 元件干燒(在這種情況下導致加熱元件持續加熱)時熔斷并且切斷加 熱器電路。
然而，這種熔斷器具有明顯的缺點。上述壓力開關具有相對遲緩 的響應特性。安全熔斷器在受到觸發時導致不可逆的加熱電路斷開， 從而引起加熱設備出現故障,并且導致需要高成本的客戶服務事件。
因此，對于熔斷器系統的期望是，以簡單、快速以及經濟的方式 來保護前述類型的加熱設備，并且期望熔斷器系統獨立于任何現存器 具的控制。
在EP 0845119 Bl中公開了一種通用加熱設備。加熱設備配置成 這樣使得其能夠使用脈沖-暫停原理來調節加熱元件的加熱溫度。對加熱溫度的預先選擇通過實施為分壓器的縮放(scaling)裝置來規定， 其中電阻能夠由用戶改變。
本發明解決了指定一種用于液體的加熱設備的問題，所述加熱設 備具有簡單并且經濟的保護設備，用于防止加熱設備的加熱元件過 熱。本發明還解決了指定一種家用器具的問題，其中實現了以簡單、 可靠以及經濟的方式來監測加熱設備是否過熱。
這些問題借助于一種具有權利要求1所述特征的加熱設備以及借 助于一種具有權利要求10所述特征的家用器具來解決。優選實施例 從從屬權利要求獲得。
根據本發明，用于液體的加熱設備的保護設備實施為集成電路， 尤其在洗碗機中使用。該集成電路優選實施為微控制器，其允許以算 術方式間接確定和監測加熱元件的溫度，使得在超過預設溫度時致動 開關裝置。對分立構建的監測電路的拒絕并且用集成電路將其替代具 有特別經濟并且最重要的是特別靈活的監測優點。尤其，例如，能夠 在集成電路中提供任何想要的監測算法，其中能夠基于所述算法以算 術方式確定加熱元件的溫度。尤其，借助于對程序順序的簡單修改， 能夠修改閾值溫度或者考慮加熱元件的溫度曲線圖的時間相關方面。 需要的算法和閾值能夠存儲在集成電路的存儲器中。因此，加熱設備 能夠以相同的結構安裝在各種類型的家用器具、尤其洗碗機中，其中 在每種情況下只有根據家用器具所修改的參數需要存儲在集成電路 中。
將根據流過加熱元件的電流導出的電壓供給保護設備作為輸入 變量。這能夠通過提供耦合到加熱元件的電流傳感器裝置來實現，在 其輸出處能夠輸出(tap off)與流過加熱元件的電流成比例的(電壓) 信號，其中電流傳感器裝置以分流器(shunt)形式實施為分立組件。在 支路處能夠輸出模擬信號，將其由集成電路使用模數轉換器轉換成數 字信號，用于集成電路作進一步處理。為了評價該信號，需要能夠如 從集成電路的存儲器中讀出比較值。
或者，該比較值也能夠供應給保護設備，以參考電壓形式作為另 一輸入變量。這優選通過提供縮放裝置來實現，在其輸出處能夠輸出
與加熱元件的電源電壓成比例的信號，其中縮放裝置以耦合到電源的 分流器形式實施為分立組件。因此，通過測量分壓器的阻值，將永久 地設置參考電壓的所需電平。通過使用參考電壓，有利地能夠避免由 于輸入電壓的波動引起的不精確性。在這種情況下，并不必須在集成 電路的存儲器中保留參考電壓或者參考值。因此，該變型允許集成電 路的使用，其只包括一個用于評價輸入信號的算法的存儲器。
根據優選變型，提供用于在過熱情況下斷開加熱電路的開關裝 置，其實施為功率半導體開關。這有利地允許在較小空間內安置用于 監測所必須的組件。
在這種情況下，尤其優選將開關裝置與保護設備一起實施在集成 電路中。
保護設備優選用于檢測加熱元件阻值的變化，以及將電阻變化與優選從電源電壓導出的參考k進行比較，使得在超過參考值時加熱電 路能夠通過致動開關裝置來中斷。根據該優選變型，基于對阻值變化 的觀測，使用基于程序的裝置由集成電路執行對加熱元件的溫度曲線 圖的分析。
一種根據本發明的家用器具，尤其是洗碗機，包括用于洗滌餐具 的設備和用于加熱需要加熱的液體的加熱設備，該液體尤其是諸如洗 滌液的處理液，其中加熱設備以保護設備為特征，該保戶設備實施為 集成電路的形式，用于監測并且在超過加熱設備的加熱元件的指定溫 度值時斷開加熱設備。對加熱設備進行電子監測確保加熱設備在過熱 時的可靠斷開。在這種情況下，加熱設備一旦重新冷卻就能夠再次操 作洗碗機。電子監測還考慮到了用于斷開加熱設備的其它影響變量。例如，還能夠考慮對加熱設備中洗滌液的填充液位(fill-levd)進行監 測。如果填充液位測量儀發射電子信號以表示填充液位低于預設值， 那么電子保護設備能夠在加熱設備達到臨界溫度值前就已經斷開加 執設備。
該家用器具優選包括如上所述的加熱設備。
該家用器具的加熱設備的加熱元件優選實施為厚膜加熱實體，其 阻值是其溫度的函數。由此，特別容易允許進行電子監測，因為加熱
元件的阻值能夠通過保護設備算術獲得。
本發明對加熱設備進行溫度監測的基本原理基于本申請人的DE 10360533.3，其內容并入本申請文件中。尤其，阻值的算術確定能夠 基于本申請所述的方法來完成。在這種情況下，建議不要依賴對加熱 元件的電阻的直接測量，而是經由對流過加熱元件的電流和加熱元件 上電壓的測量間接地計算阻值。這涉及借助于泰勒級數展開來逼近除 法，并且將第二項之后的去除。因此，除法由減法所取替，減法很容 易用算術進行模擬。雖然在DE 10360553.3中泰勒級數展開建議使用 分立組件，但是根據本發明的改進方案，提供了在集成電路中對輸入 變量進行基于程序的分析。在這種情況下，除了所述的泰勒級數展開， 原則上能夠采用任何分析算法。這使得能夠以簡單并且經濟的方式對 阻值進行極其精確的確定。
下面將結合附圖
進一步說明本發明，附圖示出了一種根據本發明 的用于液體的加熱設備的基本結構。
實施為電阻式加熱部件的加熱元件1，使用開關裝置2和以分流 器形式的電流傳感器裝置4，串聯在第一電源端VA1和第二電源端 VA2之間。輸入電壓UE存在于電源端VA1、 VA2之間。
開關裝置2能夠經由開關控制電路3來控制。開關裝置2能夠實 施為繼電器的形式，若加熱元件l沒有超過預設溫度值，則其切換為 導電的，而一旦超過加熱元件1的臨界溫度值就馬上切換為不導電 的。然而，開關裝置2還能夠實施為功率半導體的形式，其與開關控 制電路3 —起集成在集成電路中。
電源200 (其在下面不再進一步詳細描述)將電源電壓加載到開 關控制電路3和實施為集成電路的保護設備300。電源200本質上以 整流器電路為特征，所述整流器電路用于整流在電源端VA1、 VA2處 存在的交流電壓信號或者交流電流信號，并且將其轉換成相應的電壓 電平，以便給開關控制電路3和保護設備300供應能量。
在加熱元件1和電流傳感器裝置4之間形成的節點形成電流傳感 器裝置4的輸出41。電壓Us存在于輸出41和電源端VA2之間。輸 出端41耦合到保護設備300的第一輸入63。這表示為微處理器。保
護設備300的第二輸入62連接到縮放裝置5，其由包括電阻51、 52 的分壓器形成。更精確地，在電阻51、 52之間形成的節點53連接到 保護設備300的第二輸入62。保護設備300的輸出106耦合到開關 控制電路3的控制輸入31。當在輸出106處存在相應的控制信號時， 開關控制電路3受到感應以將開關設備2從其閉合狀態(其中電源給 加熱元件l)切換到打開狀態，以便中斷加熱電路。
根據本示意性實施例的加熱設備具有作為分立組件的電流傳感 器裝置4和縮放裝置5。在這些組件上能夠輸出模擬信號，將其在保 護設備300中經由與輸入端63、 62連接的模數轉換器轉換成數字信 號，以便允許對相應的輸入變量進行算術處理。根據這些輸入變量， 如在本申請人的文獻DE 103 60 553.3中所述，將相當于加熱元件1 溫度值的阻值與參考值作比較，其中參考值通過縮放裝置5來設置。 根據所確定的加熱元件l的阻值可以確定，加熱元件1的溫度是否處 于在技術要求之外的溫度范圍內，這可以推出加熱設備或者內部安裝 有加熱設備的器具故障。在這種情況下，保護設備300在其輸出106 處發射信號，該信號促使開關控制電路3將開關設備2打開。
基于阻值的確定和所采集信號的算術分析對加熱元件1的溫度 進行電子監測允許對加熱設備進行特別簡單、經濟以及可靠的監測， 這特別適用于在洗碗機中使用。因此，提供了一種特別可靠的用于液 體的加熱設備，其中在干燒的情況下可以避免加熱設備的機械損壞。附圖標記列表
1 加熱元件
2 開關裝置
3 開關控制電路 31 輸入端
4 電流傳感器裝置 41輸出
5 縮放裝置
51 電阻
52 電阻 62輸入 63輸入 106輸出 200電源 300保護設備 UE輸入電壓 Us電壓
Uv 電壓 VAl電源端 VA2電源端
權利要求
1、一種用于液體的加熱設備，尤其在洗碗機中使用，包括加熱元件(1)，其阻值是其溫度的函數，并且所述加熱元件(1)經由開關裝置(2)耦合到電源(200)；和保護設備(300)，用于防止所述加熱元件(1)過熱，所述保護設備配置為根據所述加熱元件(1)的所述溫度的函數來致動所述開關裝置(2)，其特征在于，所述保護設備(300)實施為集成電路。
2、 根據前述權利要求的任一項所述的加熱設備，其特征在于， 所述保護設備(300)實施成以算術方式間接地確定所述加熱元件(1)的 所述溫度，并且在超出預設溫度時致動所述開關裝置(2)。
3、 根據權利要求1或2所述的加熱設備，其特征在于，能夠將 從流過所述加熱元件(l)的電流導出的電壓供應給所述保護設備(300) 作為輸入變量。
4、 根據權利要求3所述的加熱設備，其特征在于，提供耦合到 所述加熱元件(1)的電流傳感器裝置(4)，在其輸出處能夠輸出與流過 所述加熱元件(l)的所述電流成比例的信號，所述電流傳感器裝置(4) 以分流器形式實施為分立組件。
5、 根據前述權利要求任一項所述的加熱設備，其特征在于，能 夠將參考電壓供應給所述保護設備(300)作為另 一輸入變量。
6、 根據權利要求5所述的加熱設備，其特征在于，提供縮放裝 置(5)，在其輸出處能夠輸出與所述加熱元件(l)的電源電壓成比例的 信號，所述縮放裝置(5)以耦合到所述電源電壓的分壓器形式實施為分立組件。
7、 根據前述權利要求任一項所述的加熱設備，其特征在于，所 述幵關裝置(2)實施為功率半導體開關。
8、 根據權利要求7所述的加熱設備，其特征在于，所述開關裝 置與所述保護設備(300)—起實施在集成電路中。
9、 根據前述權利要求任一項所述的加熱設備，其特征在于，所 述保護設備(300)實施用于檢測所述加熱元件(1)的所述阻值的變化， 并且用于將所述電阻變化與優選從所述電源電壓導出的參考值進行 比較，以便在超過所述參考值時能夠通過致動所述開關裝置(2沐中斷 所述加熱電路。
10、 一種家用器具，尤其是洗碗機，包括用于洗滌餐具的設備， 和加熱設備，其用于加熱需要加熱的液體，尤其是諸如洗滌液的處理 液，其特征在于，所述加熱設備具有以集成電路形式實施的保護設備 (300)，用于監測并且在超過所述加熱設備的加熱元件的指定溫度值的 情況下斷開所述加熱設備。
11、 根據權利要求10所述的家用器具，其特征在于，所述加熱 設備是根據權利要求1至9中任一項進行實施的。
12、 根據權利要求10或11所述的家用器具，其特征在于，所述 加熱設備的所述加熱元件(l)實施為厚膜加熱實體，其阻值是其溫度的 函數。
全文摘要
本發明涉及一種用于液體的加熱設備，尤其在洗碗機中使用，包括加熱元件(1)，其阻值是其溫度的函數，并且該加熱元件(1)經由開關裝置(2)耦合到電流源(200)。此外，該加熱設備具有保護部件(300)，其防止加熱元件過熱。所述保護部件設計以根據加熱元件的溫度來致動開關裝置(2)。根據本發明，保護部件(300)配置為集成電路。
文檔編號G05D23/24GK101203819SQ200680022293
公開日2008年6月18日 申請日期2006年3月8日 優先權日2005年6月22日
發明者F-J·瓦格納, M·施蒂克爾, P·施魏爾 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司