专利名称：用于液体的加热设备和家用器具的制作方法
用于液体的加热设备和家用器具
本发明涉及一种用于液体的加热设备，尤其在洗碗机中使用，包 括加热元件，其阻值是其温度的函数，并且该加热元件经由开关装置耦合到电源；和保护设备，用于防止该加热元件过热，所述保护设备 配置为根据加热元件的温度的函数来致动开关装置。
本发明还涉及一种家用器具，尤其洗碗机，包括用于洗涤餐具的 设备，和包括加热设备，用于加热要加热的液体，尤其诸如洗涤液的 处理液。
在用于加热液体的加热部件中所使用的加热元件能够在加热部 件干烧或者水沸溢时遭到永久损坏。为了在例如热水器、咖啡机、洗 碗机以及洗衣机的家用器具中对水加热，尤其将基于厚膜技术的电阻 加热器用作加热元件。这些都必须满足特定的安全性要求。例如，必 须作出对在加热元件上防止着火、防止渗漏以及防止电压击穿的规 定。尤其，根据适用标准，经由现有建筑物或者家用熔断器并不一定 提供对电压击穿的防护。为了满足这种要求，通常使用热保护开关、 检测液体存在的压力开关、或者安全熔断器，所述安全熔断器在加热 元件干烧(在这种情况下导致加热元件持续加热)时熔断并且切断加 热器电路。
然而，这种熔断器具有明显的缺点。上述压力开关具有相对迟缓 的响应特性。安全熔断器在受到触发时导致不可逆的加热电路断开， 从而引起加热设备出现故障,并且导致需要高成本的客户服务事件。
因此，对于熔断器系统的期望是，以简单、快速以及经济的方式 来保护前述类型的加热设备，并且期望熔断器系统独立于任何现存器 具的控制。
在EP 0845119 Bl中公开了一种通用加热设备。加热设备配置成 这样使得其能够使用脉冲-暂停原理来调节加热元件的加热温度。对加热温度的预先选择通过实施为分压器的縮放(scaling)装置来规定， 其中电阻能够由用户改变。
本发明解决了指定一种用于液体的加热设备的问题，所述加热设 备具有简单并且经济的保护设备，用于防止加热设备的加热元件过 热。本发明还解决了指定一种家用器具的问题，其中实现了以简单、 可靠以及经济的方式来监测加热设备是否过热。
这些问题借助于一种具有权利要求1所述特征的加热设备以及借 助于一种具有权利要求10所述特征的家用器具来解决。优选实施例 从从属权利要求获得。
根据本发明，用于液体的加热设备的保护设备实施为集成电路， 尤其在洗碗机中使用。该集成电路优选实施为微控制器，其允许以算 术方式间接确定和监测加热元件的温度，使得在超过预设温度时致动 开关装置。对分立构建的监测电路的拒绝并且用集成电路将其替代具 有特别经济并且最重要的是特别灵活的监测优点。尤其，例如，能够 在集成电路中提供任何想要的监测算法，其中能够基于所述算法以算 术方式确定加热元件的温度。尤其，借助于对程序顺序的简单修改， 能够修改阈值温度或者考虑加热元件的温度曲线图的时间相关方面。 需要的算法和阈值能够存储在集成电路的存储器中。因此，加热设备 能够以相同的结构安装在各种类型的家用器具、尤其洗碗机中，其中 在每种情况下只有根据家用器具所修改的参数需要存储在集成电路 中。
将根据流过加热元件的电流导出的电压供给保护设备作为输入 变量。这能够通过提供耦合到加热元件的电流传感器装置来实现，在 其输出处能够输出(tap off)与流过加热元件的电流成比例的(电压) 信号，其中电流传感器装置以分流器(shunt)形式实施为分立组件。在 支路处能够输出模拟信号，将其由集成电路使用模数转换器转换成数 字信号，用于集成电路作进一步处理。为了评价该信号，需要能够如 从集成电路的存储器中读出比较值。
或者，该比较值也能够供应给保护设备，以参考电压形式作为另 一输入变量。这优选通过提供縮放装置来实现，在其输出处能够输出
与加热元件的电源电压成比例的信号，其中縮放装置以耦合到电源的 分流器形式实施为分立组件。因此，通过测量分压器的阻值，将永久 地设置参考电压的所需电平。通过使用参考电压，有利地能够避免由 于输入电压的波动引起的不精确性。在这种情况下，并不必须在集成 电路的存储器中保留参考电压或者参考值。因此，该变型允许集成电 路的使用，其只包括一个用于评价输入信号的算法的存储器。
根据优选变型，提供用于在过热情况下断开加热电路的开关装 置，其实施为功率半导体开关。这有利地允许在较小空间内安置用于 监测所必须的组件。
在这种情况下，尤其优选将开关装置与保护设备一起实施在集成 电路中。
保护设备优选用于检测加热元件阻值的变化，以及将电阻变化与优选从电源电压导出的参考k进行比较，使得在超过参考值时加热电 路能够通过致动开关装置来中断。根据该优选变型，基于对阻值变化 的观测，使用基于程序的装置由集成电路执行对加热元件的温度曲线 图的分析。
一种根据本发明的家用器具，尤其是洗碗机，包括用于洗涤餐具 的设备和用于加热需要加热的液体的加热设备，该液体尤其是诸如洗 涤液的处理液，其中加热设备以保护设备为特征，该保户设备实施为 集成电路的形式，用于监测并且在超过加热设备的加热元件的指定温 度值时断开加热设备。对加热设备进行电子监测确保加热设备在过热 时的可靠断开。在这种情况下，加热设备一旦重新冷却就能够再次操 作洗碗机。电子监测还考虑到了用于断开加热设备的其它影响变量。例如，还能够考虑对加热设备中洗涤液的填充液位(fill-levd)进行监 测。如果填充液位测量仪发射电子信号以表示填充液位低于预设值， 那么电子保护设备能够在加热设备达到临界温度值前就已经断开加 执设备。
该家用器具优选包括如上所述的加热设备。
该家用器具的加热设备的加热元件优选实施为厚膜加热实体，其 阻值是其温度的函数。由此，特别容易允许进行电子监测，因为加热
元件的阻值能够通过保护设备算术获得。
本发明对加热设备进行温度监测的基本原理基于本申请人的DE 10360533.3，其内容并入本申请文件中。尤其，阻值的算术确定能够 基于本申请所述的方法来完成。在这种情况下，建议不要依赖对加热 元件的电阻的直接测量，而是经由对流过加热元件的电流和加热元件 上电压的测量间接地计算阻值。这涉及借助于泰勒级数展开来逼近除 法，并且将第二项之后的去除。因此，除法由减法所取替，减法很容 易用算术进行模拟。虽然在DE 10360553.3中泰勒级数展开建议使用 分立组件，但是根据本发明的改进方案，提供了在集成电路中对输入 变量进行基于程序的分析。在这种情况下，除了所述的泰勒级数展开， 原则上能够采用任何分析算法。这使得能够以简单并且经济的方式对 阻值进行极其精确的确定。
下面将结合附图
进一步说明本发明，附图示出了一种根据本发明 的用于液体的加热设备的基本结构。
实施为电阻式加热部件的加热元件1，使用开关装置2和以分流 器形式的电流传感器装置4，串联在第一电源端VA1和第二电源端 VA2之间。输入电压UE存在于电源端VA1、 VA2之间。
开关装置2能够经由开关控制电路3来控制。开关装置2能够实 施为继电器的形式，若加热元件l没有超过预设温度值，则其切换为 导电的，而一旦超过加热元件1的临界温度值就马上切换为不导电 的。然而，开关装置2还能够实施为功率半导体的形式，其与开关控 制电路3 —起集成在集成电路中。
电源200 (其在下面不再进一步详细描述)将电源电压加载到开 关控制电路3和实施为集成电路的保护设备300。电源200本质上以 整流器电路为特征，所述整流器电路用于整流在电源端VA1、 VA2处 存在的交流电压信号或者交流电流信号，并且将其转换成相应的电压 电平，以便给开关控制电路3和保护设备300供应能量。
在加热元件1和电流传感器装置4之间形成的节点形成电流传感 器装置4的输出41。电压Us存在于输出41和电源端VA2之间。输 出端41耦合到保护设备300的第一输入63。这表示为微处理器。保
护设备300的第二输入62连接到縮放装置5，其由包括电阻51、 52 的分压器形成。更精确地，在电阻51、 52之间形成的节点53连接到 保护设备300的第二输入62。保护设备300的输出106耦合到开关 控制电路3的控制输入31。当在输出106处存在相应的控制信号时， 开关控制电路3受到感应以将开关设备2从其闭合状态(其中电源给 加热元件l)切换到打开状态，以便中断加热电路。
根据本示意性实施例的加热设备具有作为分立组件的电流传感 器装置4和缩放装置5。在这些组件上能够输出模拟信号，将其在保 护设备300中经由与输入端63、 62连接的模数转换器转换成数字信 号，以便允许对相应的输入变量进行算术处理。根据这些输入变量， 如在本申请人的文献DE 103 60 553.3中所述，将相当于加热元件1 温度值的阻值与参考值作比较，其中参考值通过縮放装置5来设置。 根据所确定的加热元件l的阻值可以确定，加热元件1的温度是否处 于在技术要求之外的温度范围内，这可以推出加热设备或者内部安装 有加热设备的器具故障。在这种情况下，保护设备300在其输出106 处发射信号，该信号促使开关控制电路3将开关设备2打开。
基于阻值的确定和所采集信号的算术分析对加热元件1的温度 进行电子监测允许对加热设备进行特别简单、经济以及可靠的监测， 这特别适用于在洗碗机中使用。因此，提供了一种特别可靠的用于液 体的加热设备，其中在干烧的情况下可以避免加热设备的机械损坏。附图标记列表
1 加热元件
2 开关装置
3 开关控制电路 31 输入端
4 电流传感器装置 41输出
5 縮放装置
51 电阻
52 电阻 62输入 63输入 106输出 200电源 300保护设备 UE输入电压 Us电压
Uv 电压 VAl电源端 VA2电源端
权利要求
1、一种用于液体的加热设备，尤其在洗碗机中使用，包括加热元件(1)，其阻值是其温度的函数，并且所述加热元件(1)经由开关装置(2)耦合到电源(200)；和保护设备(300)，用于防止所述加热元件(1)过热，所述保护设备配置为根据所述加热元件(1)的所述温度的函数来致动所述开关装置(2)，其特征在于，所述保护设备(300)实施为集成电路。
2、 根据前述权利要求的任一项所述的加热设备，其特征在于， 所述保护设备(300)实施成以算术方式间接地确定所述加热元件(1)的 所述温度，并且在超出预设温度时致动所述开关装置(2)。
3、 根据权利要求1或2所述的加热设备，其特征在于，能够将 从流过所述加热元件(l)的电流导出的电压供应给所述保护设备(300) 作为输入变量。
4、 根据权利要求3所述的加热设备，其特征在于，提供耦合到 所述加热元件(1)的电流传感器装置(4)，在其输出处能够输出与流过 所述加热元件(l)的所述电流成比例的信号，所述电流传感器装置(4) 以分流器形式实施为分立组件。
5、 根据前述权利要求任一项所述的加热设备，其特征在于，能 够将参考电压供应给所述保护设备(300)作为另 一输入变量。
6、 根据权利要求5所述的加热设备，其特征在于，提供缩放装 置(5)，在其输出处能够输出与所述加热元件(l)的电源电压成比例的 信号，所述縮放装置(5)以耦合到所述电源电压的分压器形式实施为分立组件。
7、 根据前述权利要求任一项所述的加热设备，其特征在于，所 述幵关装置(2)实施为功率半导体开关。
8、 根据权利要求7所述的加热设备，其特征在于，所述开关装 置与所述保护设备(300)—起实施在集成电路中。
9、 根据前述权利要求任一项所述的加热设备，其特征在于，所 述保护设备(300)实施用于检测所述加热元件(1)的所述阻值的变化， 并且用于将所述电阻变化与优选从所述电源电压导出的参考值进行 比较，以便在超过所述参考值时能够通过致动所述开关装置(2沐中断 所述加热电路。
10、 一种家用器具，尤其是洗碗机，包括用于洗涤餐具的设备， 和加热设备，其用于加热需要加热的液体，尤其是诸如洗涤液的处理 液，其特征在于，所述加热设备具有以集成电路形式实施的保护设备 (300)，用于监测并且在超过所述加热设备的加热元件的指定温度值的 情况下断开所述加热设备。
11、 根据权利要求10所述的家用器具，其特征在于，所述加热 设备是根据权利要求1至9中任一项进行实施的。
12、 根据权利要求10或11所述的家用器具，其特征在于，所述 加热设备的所述加热元件(l)实施为厚膜加热实体，其阻值是其温度的 函数。
全文摘要
本发明涉及一种用于液体的加热设备，尤其在洗碗机中使用，包括加热元件(1)，其阻值是其温度的函数，并且该加热元件(1)经由开关装置(2)耦合到电流源(200)。此外，该加热设备具有保护部件(300)，其防止加热元件过热。所述保护部件设计以根据加热元件的温度来致动开关装置(2)。根据本发明，保护部件(300)配置为集成电路。
文档编号G05D23/24GK101203819SQ200680022293
公开日2008年6月18日 申请日期2006年3月8日 优先权日2005年6月22日
发明者F-J·瓦格纳, M·施蒂克尔, P·施魏尔 申请人:Bsh博世和西门子家用器具有限公司