清洁设备和用于操控清洁设备的方法与流程

1.本发明涉及一种清洁设备，具有液体容器、用于加热液体的电流驱动的加热装置和用于操控加热装置的控制单元。本发明还涉及一种用于操控这种清洁设备的方法。


背景技术：

2.现有技术
3.具有液体容器和加热装置的家用设备例如是清洁设备，如蒸汽清洁设备、熨斗、蒸汽锅或咖啡机。
4.为了清洁面、诸如地板，已知有极为不同的清洁设备。用于清洁硬面的特别有效的方法在于使用蒸汽。例如在wo 2016/046554 a1中描述了一种蒸汽清洁设备，其具有蒸汽发生器和清洁元件。在清洁元件与待清洁的面的接触区域中施加蒸汽。为了加热位于容器中的水并且生成蒸汽，蒸汽发生器具有加热装置，例如锅炉。
5.只有当达到运行温度并且产生蒸汽时，清洁设备才能用于清洁。为此，在现有技术中已知的是，在每次关断或关停清洁设备之后，在确定的时间时间间隔内激活加热装置并且给加热装置供应电流。
6.在此不利的是，由于原则上的加热，在不考虑对操作者的实际要求的情况下产生不必要的等待时间。另外的缺点是伴随不必要的加热而产生的能量浪费。
7.由现有技术原则上也已知，家用设备为了其监控和操控而设有传感器。因此也存在的可行方案是，为家用设备设置温度传感器并且监控锅炉温度并且从而间接地确定水温。
8.直接确定水温在实践中是很少见的，因为这在实施中要复杂很多倍。通过间接或直接地监控水温，可以实现仅在需要时激活加热装置。然而，这种解决方案的缺点是，需要传感器的线路的繁琐的绝缘。传感器的线路在锅炉的区域中必须实施成热稳定的，也就是说，必须使用具有高熔化温度的较昂贵的材料。否则，在线路熔化后可能存在短路的危险。因此这种解决方案伴随着家用设备的构造中的更高的复杂性以及更高的成本。


技术实现要素：

9.任务提出
10.本发明的任务在于，提供一种清洁设备和一种用于操控清洁设备的方法，其中，尽可能避免加热装置的不必要的激活并且清洁设备在结构上不会变得更复杂，以便因此至少部分地消除现有技术的缺点。
11.技术方案
12.该任务通过如下文所述和所要求保护的清洁设备和用于操控清洁设备的方法来解决。
13.根据本发明，被认为有利的是提供电子电路，其中，加热装置的热特性被建模。
14.清洁设备配备有清洁元件、液体容器、用于加热液体的电流驱动的尤其是具有蒸
汽发生器的加热装置并且配备有用于操控所述加热装置的控制单元。清洁设备例如连接到电压源、如家用插座上。
15.根据本发明，所述控制单元具有电子电路并且所述电子电路被构造成使得对电路中的加热装置的热特性进行建模。更准确地：不是对整个加热装置建模，而是仅对其热特性建模，因此可以说是仿真。在此，加热装置关于时间的温度变化曲线(δt/t)以及由此间接地液体的温度变化曲线通过电子电路中的电压关于时间的电压变化曲线(δu/t)反映。在能量输入时和在能量输入结束之后对于加热装置特定的温度变化曲线在此称为热特性，热特性可以在热模型中反映。
16.这种清洁设备具有的优点是，可以得到关于加热装置中存在的温度的信息并且可以据此进行清洁设备的操控。清洁设备例如可以被实施为蒸汽清洁设备或用于地面清洁的地面清洁设备，并且清洁元件可以被实施为织物拖把。
17.规定的是，所述电子电路以硬件实施并且所述电子电路包括不同的电子部件，至少一个电能量储存器。电能量储存器可以例如电容、电感或化学地存储能量。作为电容式能量储存器已知有电容器，作为电感式能量储存器已知有线圈，并且作为化学能量储存器已知有可充电的电池或蓄电池。如果使用至少一个电容器，则也可以与该电容器一起使用电阻，从而形成所谓的rc环节。在此如此选择所述至少一个电容器和所述至少一个电阻，使得所述电子电路中的电压的关于时间的变化曲线形成所述加热装置的热特性的电子等效模型。如果加热过程和冷却过程具有相同的温度变化曲线，则在电子电路中为了反映温度变化曲线在rc环节的上述实施例中除了电容器还设置电阻。如果加热过程和冷却过程具有不同的温度变化曲线，则在上述实施例中除了电容器外也可以在充电电路中设置一个电阻并且在放电电路中设置另一个电阻。然后存在用于加热过程的rc环节和用于冷却过程的rc环节。在此，电阻可以作为电子构件实现。备选地，电阻中的一个电阻也可以通过电子电路的内部电阻形成。
18.如果清洁设备以交流电压运行(例如通过连接到具有电网电压的家用插座上)，那么至少一个电整流器也能够应用在电子电路中。
19.在使用rl环节(电阻和线圈)的情况下的备选的设计方案也是可能的。此外，也可想到使用可充电电池和电阻或微控制器(电池支持的ic)。
20.然而，rc环节的备选方案是优选的，因为它是特别简单、成本有利且稳健的解决方案。
21.在清洁设备的特别有利并且因此优选的改进方案中，在电子电路中反映电功率、加热装置的热绝缘和加热装置的比储热能力，这些全部一起确定了加热装置的热特性，其中，在电子电路中，加热装置的加热过程和冷却过程以电子等效模型示出，即反映随时间的可能的温度变化曲线。比储热能力也被称为比热容量。加热装置的电功率基本确定了加热过程并且加热装置的热绝缘和比储热能力基本确定了冷却过程。因为加热过程和冷却过程通常具有不同的温度变化曲线，所以在电子电路中为了反映温度变化曲线可以使用不同的电子部件。因此，在rc环节的上述实施例中，除了电容器外，也可以在充电电路中设置一个电阻并且在放电电路中设置另一个电阻。
22.在清洁设备的可能的改进方案中，电子电路被设计为pt1环节。
23.pt1环节的特性是，在输入电压的阶跃式变化(接通或关断清洁设备)时，输出电压
(电子电路中的电压)跟随该阶跃，然而有延迟并且其变化曲线是根据具有时间常数τ的指数函数。在使用rc环节时，时间常数被确定成τ＝r
·
(c)。例如，pt1环节也可以被实施为一阶低通滤波器。
24.备选的pt1环节是rl环节。其时间常数计算成τ＝l/r。
25.本发明还涉及一种用于操控如上所述的清洁设备的方法，
26.其中，所述加热装置和所述电子电路能由电流源供应能量，其中，只要也向所述加热装置加载电压，那就总是向所述电子电路加载电压。
27.用于操控的方法具有以下步骤：
28.a)在激活清洁设备时，即例如在接通或与电流源连接时，检查电子电路中的实际电压。
29.b)在低于对应于该加热装置的极限温度t
min
、例如110℃的极限电压u
min
的情况下，该加热装置被供应电流以便加热该液体。这意味着通过加热装置对液体进行预热。
30.这种方法具有的优点是，只有当需要时才进行预热。由此，一方面能够节约能量。另一方面，缩短了操作者的直到清洁设备的使用就绪的等待时间。
31.在方法的第一设计变型方案中，在步骤b)中，在低于所述极限电压u
min
时，在固定的时间时间间隔的持续时间内为所述加热装置供应电流。在此，根据加热装置的性能，例如可以涉及10至20秒的时间时间间隔。
32.在该方法的第二设计变型方案中，在步骤b)中，在低于极限电压u
min
时在可变时间时间间隔的持续时间内为加热装置供应电流，其中，所述时间时间间隔由直至达到所述电路中的额定电压u
max
的期望时间得出。额定电压在此对应于加热装置的额定温度t
max
，例如130℃。除了加热装置的电功率和比热容量外，加热装置的状态和加热装置的环境条件也可以一起影响时间时间间隔的确定。该状态例如可以是加热装置的加热元件的实际的或计算的钙化程度。钙化取决于在清洁设备中使用的水的水硬度和用户的脱钙的频次。环境条件例如可以是环境温度和/或周围环境中的气压。
33.在完成对加热装置的供电之后，接下来重新检查电路中的实际电压，并且在低于额定电压u
max
时对加热装置在可变时间时间间隔的持续时间内供应电流。这个过程可以称为中间加热。在此，该时间时间间隔由直至达到额定电压u
maximum
的期望时间得出。
34.作为这个中间加热的备选，也可以有意地考虑冷却：
35.在此，在达到额定电压u
max
之后，加热装置在可变时间间隔的持续时间内不被供应电流。在此，该时间时间间隔由直至达到额定电压u
min
的期望时间得出。
36.在用于操控清洁设备的方法的改进方案中，可以在下一步骤中产生用于操作者的释放信号，以用信号传递清洁设备的使用准备状态。释放信号可以是听觉的、视觉的或触觉的。
37.例如，警告灯可能熄灭，绿色信号可能亮起，或者信号音可能鸣响。
38.所描述的本发明和所描述的本发明的有利的改进方案也彼此组合地反映本发明的有利的改进方案，只要这在技术上是有意义的即可。
39.关于本发明的另外的优点和在结构和功能方面有利的设计方案参考从属权利要求以及参照附图对实施例进行的描述。
附图说明
40.实施例
41.本发明还将借助附图更详细地阐述。
42.在此，示出：
43.图1示出用于对比加热装置和其模型的示意图
44.图2示出加热装置的温度变化曲线与模型的电压变化曲线的对比
45.图3示出电子电路的可能的实施方式。
具体实施方式
46.图1示出用于对比加热装置和其模型(即，电子电路)的示意图。
47.本发明的构思是，加热装置通过作为模型的电子电路来描绘。通过仿真加热装置的特征来反映加热装置的特征。
48.加热装置的当前相关的主要特征是其热容量。该热容量通过电容反映为电子电路的主要特征。热容量的测量参量是δt/t，即关于时间的温度变化曲线，而电容的测量参量是δu/t，即关于时间的电压变化曲线。温度变化曲线或电压变化曲线可以以温度变化曲线或电压变化曲线来示出。在此，作为模型的电子电路被构造成使得模型的电压变化曲线相应于实际的加热装置的温度变化曲线。
49.图2示出加热装置的温度变化曲线与模型、即电子电路的电压变化曲线的对比。
50.温度变化曲线在上面的图表中反映。在时间段t＝0至t1中进行加热装置的加热：也就是说，加热装置被供应电流并且出现液体的加热。加热进行直到达到额定温度t
max
为止。然后清洁设备可以由操作者使用。这在时间段t1至t2中进行。在该时间段期间，保持额定温度t
max
。如果清洁设备被关断(时间点t2)并且加热装置与电流断开，则加热装置冷却。这通过下降的温度曲线表明。在时间点t3，加热装置例如具有温度t
min
。此后，加热装置持续冷却，直至该加热装置达到环境温度。因此，t＝0不反映0℃而是反映环境温度。
51.在电子电路中的电压的变化曲线相应地如从下面的曲线中得出的那样：
52.在时间段t＝0到t1中进行所述电子电路的充电：也就是说，给电子电路加载电压并且出现对例如电子电路中的电容器的充电。充电进行直到达到额定电压u
max
为止。然后清洁设备可以由操作者使用。这在时间段t1至t2中进行。在该时间段期间，保持额定电压u
max
。如果清洁设备被关断(时间点t2)并且电子电路与电压源断开，电子电路放电。这通过下降的电压曲线表明。在时间点t3，在电子电路中例如存在电压u
min
。此后，电压继续下降直到电子电路完全放电。因此u＝0反映u＝0v。
53.为了避免在接通清洁设备时基本在从t＝0至t1的持续时间内给加热装置供应电流并且加热持续进行，可以检查加热装置的实际温度并且据此进行更短的加热。该检查不是通过测量加热装置中的温度来进行的，而是通过与电子电路中的实际电压进行比较来进行的。
54.如果实际电压例如处于极限电压u
min
和额定电压u
max
之间，则可以直接无需另外的预热地进行清洁设备的运行。这可以通过使用公知的信号(例如声音信号或显示)来用信号传递操作者。如果实际电压处于极限电压u
min
以下，则必须进行预热。通过给加热装置加载电流而进行的预热可以要么在固定的时间时间间隔内进行。在此，选择持续时间，其中确保
至少达到极限温度t
min
。由温度变化曲线得出，在此涉及时间间隔t＝0至t0。备选地，预热可以在可变时间时间间隔内进行。可变时间时间间隔在此可以由变化曲线求取，这些变化曲线可存储在清洁设备的控制单元中。
55.在清洁设备运行期间也可以通过检测模型上的电压来进行温度检查。
56.如果实际电压处于u
min
和u
max
之间，即实际温度处于t
min
和t
max
之间，那么可以通过控制单元促使中间加热。
57.在图3中，电子电路的可能的实施方式反映为rc环节或者更准确地说：具有用于充电电路的描绘加热的rc环节和用于放电电路的描绘冷却的rc环节。
58.电路的左半部分形成了具有电压源u
quelle
、充电电阻rv和电容器c的充电电路。右半部分构成具有电容器c和放电电阻r
l
的放电电路。电压u直接在电容器c上测量。充电电路用于反映加热过程并且放电电路用于反映冷却过程。

技术特征：
1.一种清洁设备，所述清洁设备具有清洁元件、液体容器、用于加热液体的电流驱动的加热装置、尤其是具有蒸汽发生器的加热装置，并且所述清洁设备具有用于操控所述加热装置的控制单元，其特征在于，所述控制单元具有电子电路，并且电子电路被构造成，使得在电子电路中对加热装置的热特性进行建模，其中，加热装置的温度变化曲线(δt/t)通过所述电子电路中的电压变化曲线(δu/t)反映。2.根据权利要求1所述的清洁设备，其特征在于，所述电子电路包括不同的电子部件，至少一个电能量储存器。3.根据前述权利要求中任一项所述的清洁设备，其特征在于，在所述电子电路中反映加热装置的电功率、热绝缘和储热能力。4.根据前述权利要求中任一项所述的清洁设备，其特征在于，所述电子电路被实施为pt1环节。5.一种用于操控根据前述权利要求中任一项所述的清洁设备的方法，其中，加热装置和电子电路能由电流源供应能量，其中，当向加热装置加载电压时，向电子电路加载电压，a)其中，在激活清洁设备时，检查在电子电路中的实际电压(u)，并且b)其中，在低于极限电压(u
min
)时，向加热装置供应电流，以便加热液体。6.根据权利要求5所述的方法，b')其中，在低于极限电压(u
min
)时，在固定时间间隔的持续时间内为加热装置供应电流。7.根据权利要求5所述的方法，b”)其中，在低于极限电压(u
min
)时，在可变时间间隔的持续时间内为加热装置供应电流，并且所述时间间隔由直至达到额定电压(u
max
)的期望时间得出。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在低于额定电压(u
max
)时，所述加热装置在可变时间间隔的持续时间内被供应电流，并且所述时间间隔由直至达到额定电压(u
max
)的期望时间得出。9.根据权利要求6、7或8所述的用于操控清洁设备的方法，其中，在下一步骤中产生释放信号，以用于用信号传递所述清洁设备的使用准备状态。

技术总结
本发明涉及一种清洁设备，具有液体容器、用于加热液体的电流驱动的加热装置和用于操控加热装置的控制单元。根据本发明，所述控制单元具有电子电路并且所述电子电路被构造成使得对所述加热装置的热特性进行建模，其中，所述加热装置中的液体的温度变化曲线(ΔT/t)通过所述电子电路中的电压变化曲线(ΔU/t)反映。本发明还涉及一种用于操控这种清洁设备的方法。通过本发明避免了加热装置的不必要的激活并且同时不会使清洁设备在结构上变得更复杂。杂。杂。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：卡尔
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2023/8/13