专利名称：液体导引式的家用电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家用电器，它配有一个在该电器工作中至少部分地盛有液体的空腔，还配有一个由一马达驱动的泵，用于从空腔中抽吸液体。这种家用电器可以特别指的是一种洗涤机或洗碗机，泵是一种碱液泵，它将洗涤碱液从空腔的下部吸走，以便将之喷淋到放置在空腔中的待洗涤的物品上或者将之从空腔中抽走。
当空腔中的洗涤碱液的量太少时就可能导致不令人满意的洗涤结果，这是因为该泵除了洗涤碱液之外还会吸入空气，从而在泵的压力输出端达不到为获得充分的洗涤结果所需的充足的碱液压力。相反地，如果空腔中碱液的量大于所需时，就会由于不必要的高水费而一方面造成浪费，另一方面还会由于碱液量过大而增加能源消耗，以便将该碱液加热到所希望的洗涤温度。因此，重要的一点是，使碱液量正好与需要相适配。例如这一点可采取以下措施予以实现在空腔的进水导管上安装一个流量表，该流量表监控着放入的洁水量，并在达到预定的水量时促使进水导管上的一个阀锁闭。这种流量表不仅昂贵，而且也不会使放入的水量在个别情况下适配于使用洗涤机来洗涤的物品的脏污程度。例如当一台洗碗机装载着极脏的餐具时，在脏物中所含的蛋白质会导致洗涤液形成强烈的泡沫，其结果是，不仅是洗涤液而且还有泡沫都被泵吸走了。正如同在太低的碱液液位情况下被吸入的空气那样，泡沫也会妨碍在泵的输出端建立足够高的压力，从而妨碍获得令人满意的洗涤效应。泡沫的形成还可能通过放入较大的水量而起着不利的作用，正如上面所指出的，在那种洗涤过程中发生这种现象是不经济的。传统的洗涤机因此常具有程序控制键，这些键允许使用者根据所装入的餐具的脏污程度来选择以不同的水用量的不同冲洗程序。由于对脏污程度的判断在一定范围内是由使用者主观决定的，所以对相关选择键的使用也就容易被忘却，从而不能保证最佳的经济节约效果。
采用一种洗涤机，它能够将所用的水量在个别情况下分别适配于待洗涤物品的脏污程度，那么它又不仅为使用者确保获得舒服感，而且也可达到改进经济效益的目的。
若洗涤液被强烈地弄脏，则可能造成泵堵塞或泵的前后所安装的导管堵塞，这种堵塞会妨碍泵及电动机的运行。由于在这样一种情况下，电动机不做机械工，所以总的(在这种情况下有时甚至比正常运转有所提高的)被它所吸收的电功率便转变为热能，这会导致损害甚至毁坏电动机的后果。原则上说，当然有可能利用一个上面述及的那种与泵串联的流量表来掌握堵塞情况，但如所说的，这种传感器是很昂贵的，而且它在家用电器中要占一个可贵的位置。
本发明的任务是提供文首定义的那样一种家用电器，该家用电器能利用简单的、价格便宜的、可靠的装置来鉴定通过泵的液流的故障。
上述任务是通过具有权利要求1中所述特征的一种家用电器加以解决的。
本发明采取的措施是在电动机的转速和功率之间确立一种固定的相互关系，这种关系基本上是由泵的结构类型和导管的流体阻力所决定的，泵是通过这些导管来泵唧液体的。这种对于某种家用电器型号可根据经验确定的相互关系的向上或向下的误差，都能分别指出不同种类的故障。因此，该家用电器配有一个监控装置以用于掌握电动机的转速和功率，以便将所获的转速和功率的值同一个预定的特征值进行比较，如果从这一比较得出所获的值明显偏离该特征值时，则发出意外状态的信号。
如果在获得电动机的转速时所获得的电动机的功率明显地小于一个为所获得的转速而根据预定特征值所期待的功率时，则就表明这样一种情况不仅有液体而且有泡沫或空气被泵唧了。这两个问题都可以通过将附加的水放入到家用电器的空腔中的办法来加以补救。因此，该家用电器配有一个进入阀，用来将液体放入到所述空腔中，还配有一个控制装置，安装该控制装置的目的在于当监控装置发出第一个意外状态信号时使进入阀打开，在这种意外状态中，就所获得的转速而获得的功率明显地小于对上述转速根据特征值所期待的功率值。
与所获得的功率—即小于对于所获得的转速根据特征值所期待的功率—具有相同意义的是获得一种转速，该转速在一种给定的功率条件下明显地高于根据特征值所期待的转速。
家用电器可以配有多个循环线路，被泵所循环的液体可以有选择地经过这些线路导引，如在Wegner的“Elektrische Haushaltsgert/Technik und Service(《家用电器/技术和维修》)”一书中所介绍的洗涤机那样(Hüthig & Pflaum出版社，2000年)。由于那些不同的循环路线通常都有不同的流动阻力，所以有目的地安装监控装置，根据所选择的循环线路将一个对于所选之循环路线来说特殊的特征值作为所述比较的基础。
采用下述措施也是合适的将在家用电器工作过程中所变更的特征值作为所述比较的基础。因此，例如在一台洗碗机的工作过程的开始阶段，以下述假定为基础地确定第一个特征值在这个时间时与特征值的一个偏差表明，泵由于不足的洗涤液量之故而吸入了空气。在工作过程的一个较晚的阶段中，特别是当洗涤液量已根据上面述及的第一特征值进行调节后，为了掌握泡沫形成情况，可以考虑一个与功率和转速有差异的特征值。
当监控装置对第二个意外状态发出信号时，即在这种状态中与所获得的当时的转速一起获得的功率明显地高于根据预定的特征值所期待的功率，这就断定电动机的运行出现了故障。在这种情况下可做如下规定控制装置中止该家用电器的工作过程，借以保护电动机；或者控制装置发出警告信号，借以敦促使用者采取对应措施以保护电动机。
不言而喻，在泵的入口前要安置一个过滤器，借以截获泵液中的脏污物。电动机的一个与转速相比超高的功率也可证明该过滤器的堵塞，所以控制装置对一个由监控装置所获得的超高功率的一种有益反应还可能在于须控制或安排对该过滤器进行一次清理，特别是进行冲洗。
在本发明提出的家用电器中最好采用同步电动机来作为所述电动机。这种电动机可以较容易地掌握电动机的转数，为此只需要监控电动机的线圈中电动机动力的时间曲线，也就是通过对在电动机上所出现的电流或电压的时间曲线的监控便可达到目的，所以就不需要在电动机上或在泵上安置昂贵的、占地方的传感器来求得转速了。
最好将电动机的转子安置在泵的一个泵室中。这种也称之为湿转子的转子可以放弃转子和泵之间的轴上的密封，在该轴上可能会出现不能精确控制其强度的摩擦损失。这种构造类型的转子因此可以特别准确地由电动机接受的电功率推测出由泵所给出的机械功率。
本发明的其它特征和优点均见后面参照附图对一些实施例所做的说明。
附图表示
图1本发明提出的洗碗机的一个示意断面图；图2图1所示洗涤机的循环泵的电动机的方块图及其馈电线路；图3电动机控制基础的转速-功率特征曲线；图4泵、电动机、馈电线路所组合而成的组合体的断面图。
图1表示一台洗涤机的示意断面图，该洗涤机有一个洗涤室1，在该洗涤室中通常安置了篮子2、3，它们可以拉出来地在导轨上被导引。在洗涤腔机1底部上的凹穴中有一个洗涤水过滤器4，通过该过滤器，泵5(以后将参照图2予以详细说明)将洗涤水抽走，借以向可旋转地安置的喷淋臂6、7供给洗涤水，该喷淋臂分别安装在篮子2、3的下面，借以喷淋篮子中所装盛的洗涤物品。一个换向阀8安置在泵5的输出端和喷淋臂6或7之间，该换向阀可以通过一微型控制器31(见图2)周期地在两个位置之间进行转换，这两个位置的一个是图中所示的位置，在这个位置上，下喷淋臂7经过一条导管13获得洗涤水供给，在另一个位置处上喷淋臂6经过一条导管12获得洗涤水供给。
当然也可以采用较简单的设计，省去换向阀8，从而使这两个喷淋臂6、7同时获得洗涤水供给。但在此情况下，在这两个喷淋臂6、7工作时，两条导管12、13必须同时充水，使得对洗涤所需的总水量大于利用换向阀8使喷淋臂6、7交替工作时所需水量。
一个同样由微型控制器31所控制的进入阀10用来有控制地让洁水经过洁水导管11进入洗涤室中。
泵5是由一个无电刷的直流电动机9驱动的，该电动机由一个馈电系统20供给电能。电动机9和馈电系统20详细地绘示在图2中的一个方块图中。电动机9有三个定子绕组，以U、V、W表示之，这三个定子绕组在这里连接呈一星形结构。馈电系统20包含一个电力整流器21，借以提供一种中间直流电压。这种中间直流电压馈送给一个振动子换流器22的三个相，这三个相中每一个都包含两个串联的开关SU1、SU2或SV1、SV2或SW1、SW2，分别具有带平行自振荡二极管的大功率晶体管的形式。每个相位的两个开关之间的点都是与电动机所配置的定子绕组U、V或W相连的。每个开关的状态—开或关—是通过一个开关范式发讯器23加以控制的，该发讯器接收一个从一相位检波器24发出的一个代表电动机轴的瞬时相位的信号，并根据该相位信号如此确定电动机9的定子绕组U、V、W的电流馈送，使得由电动机9中的定子绕组U、V、W所产生的磁场具有某种在其转子相位之前的跃迁，并驱动该转子。
相位检波器24也可以由一个或多个磁场传感器如霍尔(Hall-)传感器构成，这些传感器处在转子的磁场下或者处在与转子相耦联地旋转的磁体的磁场之下。这里指的优选是一种纯电子的相位检波器，例如在US-A-5859520中所介绍的，这种相位检波器可以检定出一个零点通路，借以由此推导出转子的相位，该零点通路是属于在电动机的暂时未获电流的绕组U、V或W中通过转子的磁场所感应的电动机动力的。
由相位检波器24所提供的相位信号也可以被一个转速测量系统25所接收。该转速测量系统可以通过形成时间推导、时间周期的测量等而求得电动机9的转速n。
转速测量系统25向一监控系统26提供一个用于代表所获知的转速n的信号。
一个电流测量系统27具有两个输入端，这两个输入端与一测量电阻器28的两个接线端子相连接，该电阻器与电力整流器21的输出端子之间的振动子整流器22相串联。流过测量电阻器28的电流因此是流过振动子整流器22的三个相位的电流的总和，从而(以电力整流器21的输出端上的一个恒定的中间环路电压为先决条件)与被电动机9所接受的电功率成正比。依此，电流测量系统27的两个输入端子之间的电压差也与被电动机所接受的电功率成正比。电流测量系统27向监控系统26提供一个代表这一电功率的数码信号。
在一个与监控系统26相连的固定值存储器29中存储了许多转速-功率-特征值，这些特征值分别描述着转速n和所接受的电功率P之间相应于正常运行的一种相互关系。这些特征值(它们特别与洗涤水被泵唧所经过的路径的结构和流通横断面有关)都是事先在洗涤机的一个原型样机上求得的。图3表示两个这种特征值，以C1和C2表示之，于此，C2相当于一个高于C1的流动阻力，如它大致在上喷淋臂6工作时所出现的，这是因为须克服的扬程大于下喷淋臂7的情况所致。监控系统26选择一个为换向阀8的实际位置所配的特征值，例如在图1中所示的换向阀8的位置上选择特征值C1，从固定值存储器29中读出按照该特征值C1相应于一个由转速测量系统25所提供的实际转速的理论功率值，并将该理论功率值与一个根据一个同时由电流测量系统27所提供的电流强度值所计算出来的实际功率进行比较。如果实际功率值以大于允许程度偏离于理论功率值，则监控系统26便会产生一个故障信号，该故障信号被发送给一个程序自动装置30，并指定出偏离的方向。
如果所测量的功率明显地低于理论功率，这就是说，如果实际的转速和功率的数值对处在图3所示曲线图的上升阴影线范围内，则表示泵5不仅吸入水，而且也吸入泡沫或空气。如果这种状态在首次接通泵5时、在水放入之后，在开始一个洗涤过程时就觉察到了的话，则应归因于洗涤室1中的水量不够。于是，程序自动装置30打开进入阀10，将洁水放入洗涤室1中，直到监控系统26停止发出故障信号，或者直到一个预定的时间段期满。如果在这一个时间段期满之后，故障信号仍未消失，则程序自动装置30则关闭进入阀10并中断洗涤过程，借以避免由于所知故障而使洗涤室1充水太满。与此同时，程序自动装置30激活一个(图中未示出的)在洗涤机外壳上的警示灯，以提醒使用者出了故障。
如果在洗涤程序的一个较晚的时间点在加入洗涤剂用量之后，才觉察出一个与转速相比太低的电动机功率，那么故障通常不能一开始就归因于水位太低，而应归因于严重的泡沫形成，其导致的结果是泡沫被吸进到泵中。为了消除泡沫，程序自动装置30亦将进入阀10打开，不过仅在一个预定的短时间中打开。然后便可继续进行洗涤过程，于此，程序自动装置30在一个预定的时段内就不理睬故障信号了，借以给运行中的泡沫自行消散的机会，或者将洗涤机的运行中断几分钟，以便使泡沫自行消散。
如果监控系统26的故障信号指出，电动机9的功率对所测量的转速而言是太高，则在大多数情况下其原因是过滤器4的堵塞。在此情况下，程序自动装置30中断洗涤过程，并利用家用电器外壳上的一个信号灯以指示出洗涤程序的计划外的中止。如果过滤器4属于自清理型的，则在程序中止之后抽空洗涤水就足以清理过滤器4了，因此使用者只须重新起动洗涤机即可。否则使用者在重新起动洗涤机之前必须自己去清理过滤器4。
原则上说，可以将全部上面所述及的组成部分23至30(可能将测量电阻器28除外)汇合在一个共同的微型控制器中。如图2中所示，一个以虚线框架象征表示的微型控制器31包含了组成部分23至27和29；程序自动装置30不仅控制泵5，而且还控制远离它的部分如换向阀、(图中未示出的)加热装置、进入阀和放水阀，并且还处理使用者的指令；该程序自动装置30在空间位置上是与微型控制器31分开的。
微型控制器31、电动机9和泵5的组合体的优选型式见图4中的断面图所示。
泵5是一种叶轮泵，它配有一个外壳，该外壳由一个前外壳罩41和一个钵形的护盖42组成，它们限定一个一部式的泵室。在泵室中有一个叶轮43，与护盖42的钵形凹穴相啮合地安置了无电刷直流电动机9的一个转子44。该转子44浸入到由泵所泵唧的液体中，并通过此液体得到冷却。电动机9的支架45安装在一个外壳罩46上，一个板坯47亦锚固在该外壳罩中，该板坯承载着微型控制器31和测量电阻器28。由外壳罩46和支架45组成的结构单元在护盖42上方的外面像一杯体一样扣住。
权利要求
1.家用电器，它配有一个在该家用电器工作时至少部分地充有液体的室(1)，还配有一个由一电动机(9)驱动的泵(5)用于从室(1)中吸抽液体，其特征在于一个监控装置(31)，该监控装置用于掌握电动机(9)的转速和功率，用于将所掌握的转速和功率的值同预定的特征值(C1、C2)进行比较，以及当上述比较得出所掌握的值显著地偏离于特征时用于发出意外状况的信号。
2.按权利要求1所述的家用电器，其特征在于，它具有一个进入阀(10)，用来使液体进入室(1)中，还有一个控制装置(30)，安置该控制装置的目的是在下述情况下用来打开进入阀(10)监控装置(31)发出一个第一意外状况的信号，在此状况中就所掌握的转速而掌握的功率明显地小于一个为所掌握的转速根据预定的特征值(C1、C2)所期待的功率。
3.按权利要求1或2所述的家用电器，其特征在于，它具有多个循环线路(12，6；13，7)，经过这些循环线路，被泵(5)所循环的液体可以有选择地进行引导；安置了监控装置(31)，借以分别根据所选择的循环线路(12，6；13，7)将一个对于所选择的循环线路为特定的特征值(C1；C2)作为所述比较的基础。
4.按以上权利要求中的任一项所述的家用电器，其特征在于，安装监控装置(31)，借以在家用电器工作过程中将变更的特征值用作为所述比较的基础。
5.按以上权利要求中任一项所述的家用电器，其特征在于，安置了控制装置(30)，借以在下述情况下中止该家用电器的工作过程监控装置(31)发出涉及一个第二意外状况的信号，在此状况中就所掌握的转速而掌握的功率明显地高于一个对所掌握的转速根据预定的特征值(C1；C2)所期待的功率。
6.按以上权利要求中的任一项所述的家用电器，其特征在于，配置了控制装置(30)，借以在下述情况下发出警告信号监控装置(31)就一个第二意外状况发出信号，在此状况中就所掌握的转速而掌握的功率明显地高于一个对所掌握的转速根据预定的特征值(C1，C2)所期待的功率。
7.按以上权利要求中的任一项所述的家用电器，其特征在于，在泵(5)的进入口前面安置了一个过滤器(4)；配置了控制装置(30)，借以在下述情况下起动对过滤器(4)的冲洗监控装置(31)发出关于第二个意外状况的信号，在此状况中就所掌握的转速而掌握的功率明显地高于一个为所掌握的转速根据预定的特征值所期待的功率。
8.按以上权利要求中任一项所述的家用电器，其特征在于，电动机(9)是一同步电动机；配置了监控装置(31；24，25)，借以从电动机(9)的绕组(U、V、W)中电动机动力的时间曲线掌握电动机(9)的转速。
9.按以上权利要求中任一项所述的家用电器，其特征在于，电动机的转子(44)安置在泵(5)的一个泵室中。
10.按以上权利要求中任一项所述的家用电器，其特征在于，监控装置(31)上连接着一个传感器(27，28)，用于掌握电动机(9)的馈电电流的强度和/或电压。
11.按以上权利要求中任一项所述的家用电器，其特征在于，用于电动机(9)的能源馈给的振动子换流器(22)和监控装置和/或控制装置(30，31)组合成一个结构单元。
12.按以上权利要求中任一项所述的家用电器，其特征在于，它是一种餐具洗涤机。
全文摘要
一种家用电器，它配有一个在该家用电器工作时至少部分地充有液体的室，还配有一个由电动机(9)驱动的泵(5)用于从该室中抽吸液体；还配置了一个监控装置(31)，用于掌握电动机(9)的转速和功率，还用于将所掌握的转速和功率的值同一个预定的特征值进行比较，还用于当上述比较得出所掌握的值明显偏离于特征值时对一种意外状况发出信号。
文档编号D06F39/08GK1909822SQ200580003103
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月20日 优先权日2004年1月23日
发明者H·-W·克莱因 申请人:Bsh博施及西门子家用器具有限公司