СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА, В ЧАСТНОСТИ СТИРАЛЬНАЯ ИЛИ СТИРАЛЬНО-СУШИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ БЕЛЬЯ, ИЛИ ПОСУДОМОЕЧНАЯ МАШИНА, СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРУЖЕННОГО ИЛИ ВЫСТУПАЮЩЕГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЕ, СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ИЗВЕСТКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
WASHING MACHINE, IN PARTICULAR, WASHING OR WASHING-DRYING MACHINE FOR LAUNDRY OR DISHWASHER, METHOD OF DETERMINING SUBMERGED OR PROTRUDING CONDITION OF ELECTRICAL RESISTANCE USED IN WASHING MACHINE, METHOD FOR REMOVAL OF LIME DEPOSITS FROM ELECTRICAL RESISTANCE

Настоящее изобретение относится к стиральной машине, в частности стиральной или стирально-сушильной машине для белья, или посудомоечной машине, оснащенной устройством для измерения температуры электрического сопротивления, используемого для нагревания моющей жидкости. Стиральные и стирально-сушильные машины обычно содержат бак, который вмещает вращающийся барабан, в котором размещают белье для стирки. Бак заполняется водой, полученной из водопровода, в которую добавляются моющие средства, такие как стиральные порошки или смягчители.
Для повышения эффективности стирки известное решение включает в себя повышение температуры моющей жидкости (т.е. воды и моющих средств) до значений, которые могут изменяться между приблизительно 30°C и 90°C в зависимости от заданного типа стирки. Это повышение температуры обеспечивают с помощью электрического сопротивления, закрепленного на стенке бака, при этом сопротивление включено, когда оно погружено в моющие жидкости (т.е. только в воде или воде и моющих средствах) для осуществления теплообмена с последней и доведения ее до заданной температуры, которая измеряется специальным датчиком температуры, установленным внутри бака.
Посудомоечные машины оснащены баком, который вмещает контейнеры, в которые размещают посуду для мытья. В этом случае также моющая жидкость нагревается электрическим сопротивлением, расположенным в нижней части бака.
Известно, что такое электрическое сопротивление содержит металлическую нить накаливания (которая становится горячей за счет эффекта Джоуля при прохождении через нее тока) и защитное наружное покрытие или «защитный экран», выполненное с возможностью электроизоляции нити накаливания от окружающей среды. С целью предотвращения перегрева сопротивления были созданы устройства для измерения пороговой температуры сопротивления и выключения сопротивления, когда оно достигнет упомянутого порогового значения температуры, таким образом, предотвращая риск повреждения самого сопротивления, машины или груза (белье или посуда, в зависимости от случая), а также риск короткого замыкания или пожара.
Под «температурой перегрева» обычно подразумевают температуру, при которой сопротивление получает повреждение под действием тепла. Эта температура может изменяться в соответствии со случаем в зависимости от параметров конструкции самого сопротивления. Обычно температура, при которой сопротивление стиральной машины повреждается под действием тепла, составляет приблизительно 800°C, но пороговое значение температуры, заданное для запуска устройств, выполненных с возможностью выключения источника питания, обычно ниже для предотвращения любого повреждения бака, который часто выполнен из пластмассы.
Некоторые из этих устройств косвенно определяют температуру сопротивления, например, посредством использования датчика, плавкого предохранителя, расположенных последовательно с электрическим сопротивлением, так что когда ток, потребляемый сопротивлением, достигает определенного значения, предохранитель будет плавиться и прерывать подачу питания на сопротивление.
Из-за простоты и эффективности данное решение не позволяет поддерживать температуру под контролем, достигнутую непосредственно сопротивлением. Дело в том, что плавление предохранителя происходит в зависимости от тепла, создаваемого за счет эффекта Джоуля в результате прохождения тока через него, по этой причине показание температуры сопротивления может в некоторых случаях быть неточным.
Стремясь обеспечить более точное измерение пороговой температуры сопротивления, были предложены другие устройства, которые содержат датчик температуры, способный определять, когда достигнута упомянутая температура.
Некоторые из этих устройств содержат микровыключатели, управляемые металлическим стержнем, который расширяется при нагревании, таким образом, размыкая цепь источника питания, как только температура сопротивления достигает порогового значения.
Другие устройства, в общем, оснащены термостатическим переключателем, который определяет, когда сопротивление достигает пороговой температуры, при этой температуре он будет размыкать цепь источника питания.
Еще одна система описана в европейской заявке на патент, опубликованной под номером EP 0579170 на имя CEBI S.p.A, в которой источник питания выключается с помощью упругого элемента, удерживаемого в положении за счет опоры, выполненной с возможностью плавления, как только достигнута пороговая температура сопротивления.
Обычно стиральные машины основаны на принципе использования устройств для определения достижения пороговой температуры и предотвращения перегрева сопротивления, эти устройства содержат чувствительный элемент, специально предназначенный для такой задачи и расположенный на водонепроницаемом участке машины, на наружной стороне бака.
Кроме того, хотя эти устройства выполняют свои функции правильно, тем не менее необходимо использовать специальный корпус в машине и заранее оснастить машину схемой, специально предназначенной для этой цели.
Когда датчик содержит элементы, выполненные с возможностью плавления под действием тепла, это влечет за собой дополнительный недостаток. По существу, каждый раз, когда сопротивление достигает своей пороговой температуры, будет необходимо восстанавливать электрическую непрерывность посредством замены расплавленной части, что является относительно трудоемкой задачей.
Проблема перегрева электрического сопротивления также особенно чувствуется, когда машина включает в себя цикл обработки паром, в котором пар создается при помощи того же самого электрического сопротивления, расположенного в баке, как описано, например, в европейском патенте EP 1275767 фирмы V-Zug AG. В таком случае, по существу, производство пара вызывает пропорциональное понижение уровня воды в баке с большим риском, что сопротивление останется выступающем из нее.
Другая известная проблема, возникающая в стиральных машинах, в частности стиральных или стирально-сушильных машинах для белья, или посудомоечных машинах, заключается в том, что известковые отложения накапливаются на поверхности сопротивления, таким образом, уменьшая эффективность последнего до момента, когда необходимо полностью заменить устройство.
Как известно, накипь образуется из осажденных кальция и магния, присутствующих в воде, подаваемой из водопровода, и образующих тип покрытия в виде «рукава» или трубки, которое покрывает сопротивление.
Для уменьшения явления известковых отложений обычно добавляют в моющие средства химическое противонакипное средство, способное уменьшать упомянутые отложения.
В качестве альтернативы, используются сопротивления, наружное покрытие которых выполнено из керамики, и оно является подходящим для уменьшения отложений кальция и магния.
Оказывается, что эти решения являются эффективными в уменьшении скорости, при которой осаждаются кальций и магний. Однако они не являются оптимальными решениями, так как принято периодически удалять отложения, которые, тем не менее, накопились, или даже заменять все сопротивление в зависимости от обстоятельств. Кроме того, не следует игнорировать тот факт, что добавление химического противонакипного средства в моющее средство в первом случае и использование специального сопротивления, являющегося более дорогим в изготовлении, в последнем случае, влекут за собой недостатки с экономической точки зрения.
Первой целью настоящего изобретения является создание машины, такой как стиральная или стирально-сушильная машина для белья или посудомоечная машина, содержащей устройство для измерения температуры электрического сопротивления, размещенного в баке и выполненного с возможностью нагревания моющей жидкости, которое позволяет уменьшить количество элементов, необходимых для такой задачи.
Другой целью настоящего изобретения является создание простого и недорогого способа удаления известковых отложений с электрического сопротивления стиральной машины, в частности стиральной или стирально-сушильной машины для белья, или посудомоечной машины.
Другие предпочтительные аспекты или варианты также указаны в прилагаемой формуле изобретения, которая составляет неотъемлемую часть настоящего описания.
Идеей, которая используется в качестве основы для настоящего изобретения, является использование датчика температуры, обычно установленного в баке, для измерения температуры моющей жидкости, для измерения также температуры сопротивления, так что последнее может быть предотвращено от перегрева за счет соответствующих действий. Следовательно, больше не потребуется специальная схема, таким образом, обеспечивая меньшее количество элементов и низкие затраты на производство.
Датчик температуры, обычно установленный в баке, выполнен с возможностью измерения температуры моющей жидкости в баке.
В соответствии с идеями настоящего изобретения между сопротивлением и датчиком расположен так называемый «тепловой мост», т.е. датчик и сопротивление осуществляют теплообмен за счет проводимости.
Как будет подробно описано ниже, тепловым мостом может просто быть тонкий стержень или фольга, прикрепленные как к датчику, так и сопротивлению. Материал, используемый для изготовления теплового моста, предпочтительно, является хорошим проводником тепла, например металл. В этом отношении, можно использовать для получения преимущества нержавеющую сталь, бронзу, медь или подобные металлы, отличающиеся высоким сопротивлением химическому травлению, вызываемому моющей жидкостью.
Другой целью настоящего изобретения является создание способа удаления известковых отложений, накопленных на поверхности сопротивления. По существу, как известно, все сопротивления стиральных машин, посудомоечных машин и им подобных обычно покрываются накипью с течением времени, таким образом, требуя технического обслуживания и ремонта или удаления.
Следует заметить, что известковая накипь уменьшает теплообмен между моющей жидкостью и сопротивлением с вытекающими последствиями.
Настоящее изобретение обеспечивает удаление известковых отложений посредством одного или более тепловых циклов нагревания и охлаждения сопротивления, которые, предпочтительно, выполняются, в то время как сопротивление находится над моющей жидкостью.
Сочетание стиральной машины, оснащенной устройством для измерения температуры сопротивления, и способа удаления известковых отложений в соответствии с настоящим изобретением дает замечательные преимущества. По существу, обеспечивают нагревание сопротивления, чтобы вызвать его расширение, при обеспечении контроля его температуры для предотвращения его от перегрева выше предварительно установленного значения температуры простым, надежным и недорогим способом.
Эти признаки, а также другие преимущества настоящего изобретения станут понятными из нижеследующего описания его варианта осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах, которые даны в качестве неограничивающего примера, где
Фиг.1 изображает электрическое сопротивление и датчик, соединенные с тепловым мостом в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - схематичный вид в разрезе стиральной машины, в которой установлено сопротивление на фиг.1, с баком в трех разных состояниях заполнения;
фиг.3 - вид в разрезе электрического сопротивления на фиг.1;
фиг.4a и 4b - два разных вида первого варианта осуществления теплового моста на фиг.1;
фиг.5a и 5b - два разных вида второго варианта осуществления теплового моста на фиг.1;
фиг.6a и 6b - два разных вида третьего варианта осуществления теплового моста на фиг.1;
фиг.7a и 7b - два разных вида четвертого варианта осуществления теплового моста на фиг.1;
фиг.8 изображает электрическое сопротивление в расширенном и нейтральном состояниях;
фиг.9 и 10 изображают сечения сопротивления на фиг.8 в нейтральном и расширенном состояниях;
фиг.11 иллюстрирует цикл нагревания и охлаждения для удаления известковых отложений в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.12 иллюстрирует другой цикл нагревания и охлаждения для удаления известковых отложений, который включает в себя несколько этапов нагревания и охлаждения;
фиг.13 изображает кривую зависимости температуры от времени, которая получена в стиральной машине при приложении питания к сопротивлению, когда последнее находится над моющей жидкостью;
фиг.14 изображает этап нагревания жидкости в баке в соответствии со способом определения выступающего или погруженного состояния сопротивления;
фиг.15 - таблица, которая показывает достигнутую скорость нагревания при использовании бронзового теплового моста;
фиг.16 - таблица, которая показывает достигнутую скорость нагревания при использовании стального теплового моста.
Ссылаясь на фиг.1 и 2, изображено электрическое сопротивление 1 для стиральных машин 2, в частности для стиральных или стирально-сушильных машин 2 для белья, типа, подходящего для размещения в баке 3 машины 2 с целью нагревания моющей жидкости 4, содержащейся в нем.
Упомянутая моющая жидкость 4 может быть простой водой или водой и моющими средствами (например, смягчители и/или стиральные порошки) в соответствии с разными рабочими режимами машины. На фиг.2 изображена поверхность моющей жидкости в трех разных положениях заполнения бака, соответствующих стольким же положениям сопротивления 1, ниже или выше уровня моющей жидкости.
Когда поверхность 40 моющей жидкости 4 находится выше самой верхней точки сопротивления 1, последнее полностью погружено. Когда поверхность 42 моющей жидкости 4 находится ниже самой нижней точки сопротивления 1, последнее полностью выступает. Когда поверхность 41 моющей жидкости 4 перекрывает сопротивление только частично, последнее только частично погружено.
Как уже отмечено, сопротивление 1 предпочтительно проходит со своей осью, слегка наклоненной относительно поверхности воды для обеспечения преимуществ, которые будут обсуждены ниже. Другими словами, свободный конец сопротивления размещен в баке на вертикальной высоте от нижней части, которая меньше высоты участка сопротивления, соединенного с вертикальной стенкой, поддерживающей его. Следовательно, участок сопротивления, расположенный непосредственно рядом с опорной пластиной, является участком, который выступает первым из моющей жидкости, когда уровень последней в баке уменьшается, таким образом, предлагая ряд преимуществ, которые будут описаны ниже.
Электрическое сопротивление 1 известно само по себе и обычно является так называемым типом с «защитой», т.е. оно содержит водонепроницаемое наружное покрытие 10, внутри которого расположена нить 11 накала, окруженная изоляционным материалом 12, как показано схематично на фиг.3.
Водонепроницаемое покрытие 10 обычно выполнено из материала, такого как титан, нержавеющая сталь или им подобное, обеспечивающее сопротивление к химическому травлению, вызываемого моющей жидкостью. Сопротивление 1 изображено на чертежах и имеет, по существу, форму спирали, но, в самых общих чертах, оно может иметь любую форму. Предпочтительно, его форма является такой, что оно лежит в плоскости и установлено на нижнем участке бака 3 таким образом, что упомянутая плоскость слегка наклонена относительно поверхности моющей жидкости 4, как показано схематично на фиг.2. Водонепроницаемое покрытие может также состоять из двух покрытий, выполненных из разных материалов, одно поверх другого, хотя для целей настоящего изобретения они будут обработаны как одно покрытие.
Свободные концы сопротивления 1 расположены на наружной стороне бака и содержат соединители (известные сами по себе и, следовательно, не показаны) для подачи питания на нить 11 накаливания, содержащуюся в покрытии 10.
Фиг.1 также изображает датчик 5 температуры известного самого по себе типа, установленный в стиральных машинах с целью измерения температуры моющей жидкости 4. Такой датчик является типом, который включает в себя терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, также называемый терморезистором с отрицательным ТКС, т.е., электрический элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от рабочей температуры.
Терморезисторы с отрицательным ТКС являются, в частности, терморезисторами, в которых величина электрического сопротивления уменьшается при повышении температуры. Как уже упомянуто, датчики, содержащие терморезистор с отрицательным ТКС и пригодные для погружения в жидкость с целью измерения изменений ее температуры, известны сами по себе. Вкратце, они содержат термочувствительный элемент, который расположен внутри бака и который осуществляет теплообмен с данным терморезистором с отрицательным ТКС.
Прилагаемые чертежи показывают только термочувствительный элемент 5a, поскольку терморезистор с отрицательным ТКС является гораздо меньше, и он установлен на основании или внутри термочувствительного элемента 5a в соответствии с выбранным типом.
В любом случае, терморезистор с отрицательным ТКС измеряет температуру на поверхности термочувствительного элемента 5a, который может быть выполнен из латуни, нержавеющей стали или им подобного. Если температура поверхности является неравномерной (присутствие более горячих участков и более холодных участков), можно ожидать, что такая неравномерность будет стремиться исчезнуть (материал термочувствительного элемента является фактически хорошим проводником тепла).
Термочувствительный элемент 5a изображен на чертежах и имеет круглое поперечное сечение и заостренную часть свободного конца. В самых общих чертах, он может иметь любую форму.
Датчик 5 расположен рядом с сопротивлением на, по существу, той же вертикальной высоте, таким образом, находясь в том же погруженном или выступающем состоянии.
Более конкретно, датчик 5 и сопротивление 1 установлены на опорной пластине 14, которая, в свою очередь, прикреплена к стенке бака для создания водонепроницаемого соединения с ней. Опорная пластина 14 обычно включает в себя центральный участок 14A, выполненный из эластомера, такого как резина или ей подобное, и расположена в сопрягаемом отверстии, специально образованном в стенке бака. Эластомер, таким образом, сжимается в осевом направлении, так что его деформация создает уплотнение на кромках отверстия при одновременном поддержании как сопротивления, так и датчика 5.
В соответствии с идеями настоящего изобретения электрическое сопротивление 1 осуществляет теплообмен за счет проводимости датчика 5, так что последний может также измерять температуру сопротивления. Это достигается за счет теплового моста 6.
Более подробно, фиг.1, а также фиг.4a и 4b показывают, что сопротивление 1 и датчик 5 соединены фольгой 6, которая образует действительный «тепловой мост» между ними, таким образом, помещая их в условии теплообмена за счет проводимости. С этой целью, фольга 6 должна быть выполнена из материала, который является хорошим проводником тепла, такого как металл.
Следует заранее указать, что тепловой мост может также быть получен за счет размещения датчика 5 непосредственно в контакте с сопротивлением 1 (например, посредством сварки первого с последним), или с помощью провода или другого элемента, являющегося хорошим проводником тепла и имеющим любую форму. Однако использование фольги или, в самых общих чертах, слоистого материала, дает ряд преимуществ, которые будут описаны ниже.
Использование металла для создания теплового моста является предпочтительным во многих отношениях. В дополнении к тому, что металлы являются в основном хорошими проводниками тепла, их можно легко обрабатывать, и они являются стойкими к химическому травлению, вызываемому моющей жидкостью. В этом отношении предпочтительно возможно использовать металлы, такие как бронза, сталь, медь, титан или им подобное, все из которых могут быть покрыты защитным слоем.
Могут быть определены два основных рабочих состояния: первое состояние, в котором сопротивление 1 и датчик 5 полностью погружены в моющие жидкости (изображено на фиг.1, где поверхность 40 находится над сопротивлением 1), и второе состояние, в котором сопротивление 1 и датчик 5 выступают из моющей жидкости (изображено на фиг.1, где поверхность 42 находится под сопротивлением 1). В первом состоянии (сопротивление 1 и датчик 5 полностью погружены), когда сопротивление включено, датчик 5 подвергается теплообмену за счет проводимости теплового моста и за счет конвекции моющей жидкости. В свою очередь, тепловой мост подвергается теплообмену за счет проводимости как сопротивления 1, так и датчика 5 и за счет конвекции моющей жидкости 4. В этом случае небольшие размеры теплового моста 6 (по сравнению с размерами сопротивления) наряду с его слоистостью (с большой теплообменной поверхностью на единицу объема) заставляют большое количество тепла, переданного сопротивлением 1 тепловому мосту 6, обмениваться между последним и моющей жидкостью 4.
Следовательно, можно утверждать, что в этом состоянии эффекты теплообмена за счет конвекции между датчиком 5 и моющей жидкостью 4 преобладают над эффектами теплообмена за счет проводимости между датчиком и тепловым мостом 6. В результате, показание температуры, полученное датчиком 5, можно считать при хорошем приближении почти равным истинной температуре моющей жидкости 4.
Во втором состоянии (сопротивление 1 и датчик 5 выступают), когда сопротивление включено, датчик 5 подвергается теплообмену за счет проводимости теплового моста и за счет конвекции воздуха. В свою очередь, тепловой мост 6 подвергается теплообмену за счет проводимости как сопротивления 1, так и датчика 5 и за счет конвекции воздуха. В этом случае большое количество тепла, переданного сопротивлением 1 тепловому мосту, обменивается между последним и датчиком 5.
Следовательно, можно утверждать, что в этом состоянии показание температуры, полученное датчиком 5, можно считать при хорошем приближении почти равной температуре сопротивления 1.
Важно подчеркнуть, что этот эффект улучшен и оптимизирован за счет теплового моста, выполненного из фольги. Другими словами, последний образован в виде (более или менее изогнутого) плоского металлического тела, проходящего между датчиком и сопротивлением и расположенного таким образом, что наибольшая поверхность плоского тела является поверхностью, которая находится в контакте с сопротивлением и датчиком, особенно, когда тепловой мост выполнен из титана, стали и им подобного. Если используется материал, имеющий лучшие характеристики теплопроводности, такой как медь, тепловой мост может иметь другие формы, как показано в качестве примера на следующих фиг.7a и 7b.
Так как перегрев сопротивления происходит в основном, когда сопротивление находится в выступающем состоянии, благодаря идеям настоящего изобретения, также можно, посредством использования только одного датчика 5, предотвратить перегрев электрического сопротивления 1. Действительно, таким образом, можно измерять температуру, достигаемую сопротивлением, а также обеспечить то, что при достижении пороговой температуры источник питания будет отключаться с помощью подходящего переключателя.
Предпочтительно, это делает возможным использование одного датчика температуры для измерения как температуры моющей жидкости, так и температуры сопротивления. Датчик 5 находится в соединении с устройством управления или микропроцессором, или электрической схемой, так что источник питания сопротивления может отключаться, как только температура моющей жидкости достигнет предварительно установленного значения, и/или температура сопротивления будет превышать выбранное безопасное значение. Датчик не может непосредственно определять, погружено ли сопротивление или нет. Это определение, тем не менее, может быть получено косвенно. Действительно, когда сопротивление погружено, температура, измеренная датчиком, не может превышать 100°C (при этой температуре моющая жидкость испаряется), тогда как, когда сопротивление выступает, температура может повыситься до 140°C и выше. Очень предпочтительное изменение способа управления будет описано ниже более подробно со ссылкой на фиг.13-15. В третьем рабочем состоянии поверхность 41 моющей жидкости находится, по существу, на той же высоте, что и сопротивление 1.
В этом состоянии выступающий участок сопротивления 1 будет обычно перегреваться, в то время как погруженный участок будет оставаться в нормальном рабочем состоянии.
Во время работы стиральной машины, фактически, могут возникать ситуации, когда сопротивление остается выступающим только частично, например, поскольку поверхность 41 моющей жидкости 4 находится на примерно той же высоте, что и сопротивление 1. Такое состояние может возникнуть или вследствие нарушения нормальной работы электромагнитного клапана для подачи воды, который становится причиной недостаточной подачи воды, или вследствие нарушения нормальной работы системы слива, которая, например, допускает утечку некоторого количества моющей жидкости в сливную трубу. Это состояние может также возникнуть в тех машинах, которые включают в себя цикл обработки паром, в котором пар образуется посредством нагревания моющей жидкости за счет сопротивления 1.
Во всех этих случаях верхние участки сопротивления остаются выступающими и потенциально подвергаются перегреву, так как больше не происходит теплообмен между ними и моющей жидкостью.
Для предотвращения перегрева в этом промежуточном состоянии предусмотрено, чтобы тепловой мост 6 был расположен на такой высоте, чтобы, как только поверхность 41 жидкости 4 начинает открывать сопротивление 1, он переходил из погруженного состояния в выступающее состояние.
Это может быть достигнуто, например, за счет установки сопротивления 1 слегка под углом, как показано на фиг.2, так чтобы его конец, который соединен с тепловым мостом 6, был выше противоположного конца.
На фиг.1 тепловой мост 6 расположен рядом с пластиной 14, таким образом, соединяя сопротивление 1 и датчик 5 на участке сопротивления, который также находится рядом с пластиной 14. В таком положении узел, состоящий из сопротивления 1, пластины 14 и теплового моста 6, установлен таким образом, что последний находится выше сопротивления и остается в выступающем состоянии.
В этом состоянии присутствие теплового моста 6 (который выполнен с возможностью соединения более высокого участка поверхности сопротивления 1 с датчиком 5) позволяет датчику обнаруживать повышение температуры сопротивления, и, следовательно, позволяет устройству управления осуществлять соответствующие действия, например отключение сопротивления или добавление воды (из водопровода). Тепловой мост 6 на фиг.4a и 4b имеет, по существу, плоскую форму и приварен или приклеен к сопротивлению 1 и датчику 5 на двух кромках. Как можно видеть, тепловой мост 6 соединен с сопротивлением 1 и датчиком 5 для соединения вместе их наружных поверхностей, которые в собранном (рабочем) состоянии расположены максимально высоко.
Ссылаясь на фиг.5a, 5b и 6a, 6b, изображены два альтернативных варианта осуществления 6' и 6'' теплового моста и его участков, которые взаимодействуют с сопротивлением 1 и датчиком 5.
Тепловой мост 6' содержит два посадочных места 61 и 62, причем каждое имеет углубление, выполненное с возможностью соединения за счет посадки с натягом с сопротивлением 1 и датчиком 5, соответственно. Этот тепловой мост 6' обеспечивает преимущество в том, что он не требует сложной работы по установке и может устанавливаться после того, как элементы уже установлены на месте. Кроме того, он также может быть установлен в имеющихся стиральных машинах без необходимости в конкретной предварительной подготовке.
Преимущество, достигнутое за счет использования этого типа теплового моста 6', является довольно важным, когда мы рассматриваем, каким образом установлены различные части. Концы сопротивления и датчик сначала вставляются на место в отверстия, образованные в эластомере 14A, установленном на пластине 14. Затем, пластину вставляют в отверстие в стенке бака, и эластомер сжимается в осевом направлении (например, посредством затягивания болтов, гаек и фланцев), так что эластомер деформируется по периферии и прижимается к кромкам отверстия стенки, таким образом, оказывая уплотняющее и поддерживающее действие.
Следовательно, установка теплового моста 6' является очень легкой, так как достаточно расположить его на сопротивлении и датчике и нажать на него для соединения его за счет взаимодействия с последним. По существу, благодаря его материалу и форме, подобной фольге, тепловой мост слегка деформируется под действием усилия, оказываемого рабочим, таким образом, образуя защелкивающееся соединение с сопротивлением и датчиком без необходимости в дополнительных операциях соединения (сварки, склеивания или им подобного).
С другой стороны, тепловой мост 6'' просто состоит из кольца или ленты, проходящей между сопротивлением 1 и датчиком 5, таким образом, помещая их в условии теплообмена за счет проводимости, как объяснено выше.
Фиг.7a и 7b изображают тепловой мост 6''', выполненный в виде, по существу, плоской пластины, расположенной поперек между сопротивлением 1 и датчиком 5, так что только его меньшая поверхность, т.е., толщина, касается упомянутых элементов.
Данный вариант осуществления, как оказалось, является предпочтительным, особенно, когда тепловой мост 6''' выполнен из меди, так как он обеспечивает достаточную проводимость тепла для целей настоящего изобретения, даже если контактная площадь является очень маленькой.
Тепловой мост 6''' содержит отверстие 62''' на одном конце, через которое вставляется датчик 5. Для достижения хорошего контакта соединение между тепловым мостом 6''' и датчиком должно быть обеспечено за счет посадки с натягом, таким образом, обеспечивая два преимущества: фактически, теплопроводность оптимизирована (за счет обеспечения контакта между двумя поверхностями), и датчик 5 и тепловой мост 6''' могут быть легко установлены без необходимости в дополнительных соединительных средствах. На конце, противоположном концу с отверстием 62''', тепловой мост 6''' имеет выемку, которая вмещает сопротивление 1. Выемка является полукруглой и проходит к одной из сторон теплового моста 6''', так что установка сопротивления 1 оказывается очень легкой задачей. С целью соединения сопротивления 1 с тепловым мостом 6''' на площади, вмещающей выемки 61''', образуется уплотнение между упомянутыми двумя элементами, которое предотвращает от случайного отсоединения друг от друга. Тепловой мост 6''' соединен с датчиком 5, а противоположные участки, которые образуют вмещающую выемку 61''', прижаты к сопротивлению для предотвращения проникновения жидкости на площадь взаимодействия между сопротивлением и самим тепловым мостом.
В любом случае следует отметить, что все из тепловых мостов 6, 6', 6'', 6''' проходят между сопротивлением 5 и датчиком 6 и соединяют вместе, по меньшей мере, их верхние участки.
Кроме того, как сопротивление 1, так и датчик 5 расположены на, по существу, одной и той ж высоте внутри бака и, предпочтительно, лежат в одной и той же плоскости. Это является предпочтительным, когда сопротивление 1 только частично выступает, как описано выше. Для этой цели, сопротивление 1 и датчик 5, расположенные на одной прямой, предпочтительно установлены на пластине 14.
По существу, в стиральной машине, подобной стиральной или стирально-сушильной машине для белья или посудомоечной машине, датчик 5 температуры используется для измерения как температуры моющей жидкости, так и температуры сопротивления 1, таким образом, позволяя предотвращать перегрев сопротивления недорогим и надежным способом при уменьшении количества элементов и облегчении работ по сборке машины.
Возвращаясь к тепловому мосту, сопротивлению и термочувствительному элементу датчика, уместно отметить, что использование стали, предпочтительно нержавеющей стали, для изготовления этих элементов дает дополнительные преимущества для настоящего изобретения. Фактически, упомянутые элементы будут, таким образом, иметь одинаковый коэффициент теплового расширения, так что при подвергании изменениям температуры они будут деформироваться подобным образом, таким образом, всегда обеспечивая хорошее механическое соединение. Это также подразумевает, что условие теплообмена за счет проводимости будет оптимальным всегда, таким образом, позволяя датчику правильно измерять температуру с единственными ограниченными отклонениями или совсем без отклонений.
В этом отношении следует отметить, что когда тепловым мостом является тип 6' (т.е. он может соединяться с датчиком и сопротивлением без необходимости в дополнительных соединительных средствах в дополнение к посадке с натягом, обеспечиваемой только формами), если материалы теплового моста и материал сопротивления или термочувствительного элемента являются разными, будет образовываться зазор после повышения температуры. Этот зазор, образованный за счет разного теплового расширения разных материалов, будет обуславливать неточную теплопередачу за счет проводимости и, следовательно, будет приводить к неточным показаниям. Кроме того, моющая жидкость будет естественно проходить в образованный зазор, таким образом, приводя к риску, связанному с тем, что накипь образуется на участке соединения. Так как накипь является изолятором, понятно, что любое образование известковых отложений на соединительных участках между тепловым мостом и термочувствительным элементом или сопротивлением является особенно нежелательным, так как оно будет уменьшать теплообмен за счет проводимости и приводить к неточным показаниям.
Как упомянуто выше, эти проблемы устранены за счет использования одинакового материала для изготовления сопротивления с защитой, теплового моста и термочувствительного элемента датчика, таким образом, обеспечивая оптимальную теплопроводность и точные показания температуры датчиком. Более конкретно, целесообразно использовать сталь, предпочтительно нержавеющую сталь, так как при температурах, достигаемых в стиральной машине, этот материал деформируется меньше, чем другие обычно используемые материалы, такие как бронза.
Фиг.13 иллюстрирует способ определения рабочих состояний (погруженного или выступающего состояния) сопротивления стиральной машины, при этом способ использует сопротивление, тепловой мост и датчик, как описано выше.
Способ основан на идее установки параметра, на основании которого оценивается, находится ли сопротивление в выступающем состоянии, и осуществляются действия для приведения его обратно в погруженное состояние. Для этой цели, нагревание жидкости в баке происходит поэтапно, посредством включения сопротивления в течение множества периодов времени, причем в конце каждого периода включения температура, измеренная датчиком, считывается для того, чтобы знать, находится ли сопротивление в погруженном или выступающем состоянии. В первом случае сопротивление включается снова для того, чтобы выполнить новый этап нагревания, тогда как в последнем случае в дополнение к включению сопротивления способ также обеспечивает подачу питания на электромагнитный клапан, который подает воду из водопровода, с которым соединено бытовое устройство, для повторного погружения сопротивления.
В соответствии с первым вариантом осуществления способа, описанного в данном документе со ссылкой на фиг.13 и 14, цикл нагревания моющей жидкости, содержащейся в баке, идеально подразделяется на множество этапов, причем каждый соответствует повышению температуры жидкости приблизительно на 10°C.
Как показано на фиг.14, цикл начинается посредством подачи воды в бак в течение около 2 минут, пока уровень воды не станет выше уровня сопротивления. Во время этого этапа температура, измеренная датчиком, составляет приблизительно 15°C.
В конце этапа подачи воды, т.е. по истечении двух минут, электрическое сопротивление включено в течение около одной минуты для повышения измеренной температуры до значения приблизительно 40°C.
Затем, электрическое сопротивление выключено в течение некоторого периода времени, например двух минут, таким образом, приводя к падению температуры, которое можно видеть на фиг.14 между тремя и пятью минутами, если сопротивление погружено. В этом случае температура опускается приблизительно на три градуса до значения 37°C.
Если сопротивление выступает, возникнет ситуация, изображенная на фиг.13, причем температура превышает 40°C и достигает порогового значения.
График на фиг.13, по существу, иллюстрирует состояние, в котором сопротивление не погружено. Ось X обозначает время, и ось Y обозначает температуру, выраженную в °C. Кривая 90 изображает изменение температуры, измеренной датчиком 5, кривая 91 изображает включение сопротивления, кривые 93 показывают включения электромагнитного клапана, который управляет подачей воды в бак из водопровода (с которым стиральная машина соединена с помощью упомянутого электромагнитного клапана).
В результате включения электрического сопротивления (в течение определенного периода времени, как указано кривой 91), температура (кривая 90) начинает повышаться.
При выключении сопротивления могут возникнуть две ситуации: или температура продолжает повышаться до порогового значения, или она остается ниже порогового значения. Этот последний случай соответствует ситуации, в которой сопротивление погружено, как показано на фиг.14. В первом случае, изображенном на фиг.13, так как сопротивление выступает, датчик определяет, что температура продолжает повышаться даже после выключения сопротивления, пока она не достигнет предварительно заданного порогового значения.
Это состояние, т.е. определение повышения температуры за пределы определенного порогового значения при выключении сопротивления, означает, что сопротивление, по меньшей мере, частично выступает. Следовательно, как только пороговая температура (в этом случае установлена приблизительно 47°C) достигнута, электромагнитный клапан для подачи воды также управляется, как указано двумя последовательными его включениями 93, для повторного погружения сопротивления, так что температура начинает понижаться.
Значение температуры измеряется датчиком во время периода приостановки. Если упомянутое значение равно или больше первого порогового значения (причем, например, упомянутое пороговое значение устанавливается заранее равным приблизительно 47°C), будет выдан сигнал, что сопротивление, по меньшей мере, частично погружено, так что вода будет подаваться в бак в количестве, рассматриваемом достаточным для покрытия электрического сопротивления или, по меньшей мере, для вызывания понижения температуры.
Напротив, вода не будет подаваться в бак, если показание температуры меньше упомянутого первого порогового значения, как в случае, изображенном на фиг.14.
Ссылаясь на этот последний чертеж, на пятой минуте электрическое сопротивление включается снова в течение одной минуты, т.е. до шестой минуты, на которой измеренная температура должна составлять около 50°C.
Затем, от шестой минуты до восьмой минуты, т.е. в течение двух минут, происходит повторение вышеописанного этапа, на котором сопротивление выключено, и измеряется изменение температуры для проверки, осталось ли сопротивление, по меньшей мере, частично выступающим (в этом случае сравнение выполняется между показанием температуры и вторым пороговым значением, причем упомянутое второе пороговое значение предварительно установлено приблизительно равным 55°C. Кроме того, если упомянутое второе пороговое значение достигнуто или превышено измеренным значением температуры, предварительно заданное количество воды будет подано в бак). Затем, сопротивление снова включено в течение одной минуты, пока температура приблизительно 60°C не будет достигнута на девятой минуте.
Затем, сопротивление снова выключено в течение двух минут до одиннадцатой минуты для проверки рабочих параметров машины, как описано выше со ссылкой на предыдущие выключения сопротивления (в этом случае сравнение выполняется между показанием температуры и третьим пороговым значением, причем упомянутое третье пороговое значение предварительно устанавливается приблизительно равным 65°C. Кроме того, если упомянутое третье пороговое значение достигнуто или превышено измеренным значением температуры, предварительно заданное количество воды будет подано в бак). На одиннадцатой минуте сопротивление включится снова в течение двух минут, так что температура воды повышается приблизительно до 86°C, и начинается режим стирки.
Если для режима стирки требуется более низкая температура, вышеописанный цикл нагревания просто должен быть прекращен раньше.
Также важно отметить, что температура обработки может быть получена, например, за счет разного количества этапов последовательных включений и выключений сопротивления, например одного, двух, трех, четырех, пяти или более этапов, при необходимости без отхода от идей и объема настоящего изобретения.
В качестве альтернативы, в соответствии с изменением способа выступающее состояние сопротивления проверяется посредством определения скорости повышения температуры, которая будет отличаться в зависимости от того, выступает ли сопротивление из моющей жидкости или погружено в моющую жидкость.
Фиг.15 и 16 - две таблицы, относящиеся, соответственно, к бронзовому тепловому мосту и стальному тепловому мосту.
Эти таблицы указывают предельные значения, ниже или выше которых сопротивление предположительно находится, соответственно, в погруженном или выступающем состоянии. Такие значения получены в зависимости от напряжения питания сопротивления. Например, когда напряжение питания составляет 230 В, вплоть до значения 0,287°C/сек, считают, что сопротивление погружено, за пределами упомянутого значения считают, что сопротивление, по меньшей мере, выступает, пока не будет достигнуто значение 0,526°C/сек, при котором считают, что сопротивление полностью выступает.
В качестве альтернативы тому, что было описано выше со ссылкой на фиг.14, следовательно, способ может определять скорость, при которой температура повышается, когда сопротивление включено, и сравнивать упомянутую скорость с пороговыми скоростями, таким образом, определяя состояния, в которых сопротивление погружено, выступает или частично выступает, и, следовательно, осуществляя действия для предотвращения его от перегрева, например, за счет подачи холодной воды в бак.
В данном варианте больше не нужно сравнивать показание температуры с пороговыми значениями, так как достаточно проанализировать, как температура изменяется с течением времени, таким образом, исключая или существенно уменьшая периоды времени, в течение которых сопротивление остается выключенным, для обеспечения определения повышения температуры (как описано выше), приводя к более быстрому циклу нагревания.
Ссылаясь на фиг.8, 9 и 10, изображено электрическое сопротивление 1 для стиральных машин в двух рабочих состояниях. Непрерывная линия обозначает сопротивление, когда оно находится при температуре окружающей среды, тогда как пунктирная линия обозначает сопротивление, когда оно подвергнуто нагреванию. Как известно, по существу, металлический материал расширяется при нагревании.
Следует отметить, что на фиг.8, 9 и 10 отношение размеров между сопротивлением при температуре окружающей среды и нагретым сопротивлением было увеличено для более понятной иллюстрации этого явления.
Накипь 17, накопленная на наружной поверхности сопротивления, является жестким материалом, и его тепловое расширение меньше теплового расширения металла корпуса сопротивления 1.
Сопротивлением является вышеупомянутый тип с «защитой», и его наружный корпус 10 предпочтительно выполнен из титана, стали или им подобного и содержит нить 11 накаливания, через которую проходит ток для создания тепла за счет эффекта Джоуля.
Выбор титана в качестве материала для наружного корпуса 10 оказывается очень предпочтительным, так как он имеет высокий коэффициент теплового расширения (он расширяется больше других металлов для одного и того же повышения температуры).
В соответствии с идеями настоящего изобретения удаления известковых отложений 17, накопленных на наружной поверхности сопротивления, как показано на фиг.9, осуществляется при помощи, по меньшей мере, одного цикла нагревания сопротивления, которое вызывает большее расширение, чем обычно достигается во время нормальной работы, когда сопротивление находится в погруженном состоянии. Таким образом, известковые отложения разрушаются, и удаление накипи облегчается, как показано на фиг.10.
Это достигается, например, за счет нагревания сопротивления до температуры в пределах от 150°C до 300°C для достижения достаточного расширения. Этот эффект может предпочтительно быть получен, когда сопротивление выступает, чтобы вызвать большее расширение, чем обычно достигается во время нормальной работы (в погруженном состоянии).
В результате, размеры сопротивления 1 (т.е. наружного корпуса 10 в данном конкретном примере) будут превышать соответствующие размеры, достигнутые во время нормальной работы. Так как накипь не расширяется, или, по крайней мере, она расширяется меньше, сопротивление будет давить на окружающие известковые отложения, следовательно, вызывая их разрушение и, по меньшей мере, частичное удаление, как можно понять посредством сравнения фиг.9 и 10.
Было установлено, что самые лучшие эффекты достигаются за счет нагревания и охлаждения сопротивления несколько раз, в частности, по меньшей мере, подряд три раза.
Предпочтительный способ нагревания сопротивления последовательно включает в себя использование простого реле, расположенного вверх по потоку от сопротивления, причем реле может управлять подачей питания сопротивления, так что сопротивление подвергается одному или более циклам нагревания и охлаждения.
Способ удаления известковых отложений в соответствии с настоящим изобретением, следовательно, включает в себя следующие этапы:
- приведение сопротивления в выступающее состояние;
- включение сопротивления, пока оно не достигнет температуры Tdil, которая выше рабочей температуры в погруженном состоянии;
- выключение сопротивления для его охлаждения до температуры Trest.
Более конкретно, опыты показали, что наилучший эффект достигается, когда температуры Tdil находится между 150°C и 300°C, и температурой Trest является температура окружающей среды.
Следует заметить, что в любом случае температура Tdil ниже температура перегрева сопротивления, подразумевая под этим температуру, при которой сопротивление повреждается под действием создаваемого тепла, при этом температура может изменяться в соответствии со случаем в зависимости от параметров конструкции самого сопротивления.
Пример этому изображен на графиках на фиг.11 и 12.
Фиг.11 изображает изменение температуры сопротивления с течением времени. Ось X обозначает время, и ось Y обозначает температуру. Состояние включено/выключено сопротивления 1 указано выше.
По существу, начиная от начальной температуры Trest, например, соответствующей температуре 20°C окружающей среды, сопротивление (в погруженном состоянии) включено в течение времени t1 (например, 45 сек), пока оно не достигнет температуры Tdil (например, 300°C). При достижении упомянутой температуры, сопротивление отключается и охлаждается в течение времени t2-t1 (например, 600 сек), пока сопротивление 1 не вернется к температуре Trest.
Фиг.12 изображает тепловой цикл, который включает в себя три этапа нагревания и охлаждения, по существу, подобный тепловому циклу на фиг.11.
В качестве примера температура Tdil может иметь значения в пределах 150-300°C, тогда как температура Trest может иметь значения в пределах 10-50°C.
Все еще возможны многие изменения. Например, можно принудительно охлаждать сопротивление 1 посредством подачи воды в бак, в этом случае скорость охлаждения сопротивления будет значительно выше, но за счет большого увеличения потребления воды.
В соответствии с другим возможным вариантом, возможно, чтобы температура Tdil достигла и поддерживалась в течение определенного периода времени перед началом охлаждения (с помощью воздуха или воды).
Цикл удаления накипи, состоящий или из одного этапа нагревания с последующим этапом охлаждения, или множества этапов, может запускаться вручную пользователем, например, за счет воздействия на устройство управления машины, или он может быть автоматическим и запускаться после заданного количества циклов стирки.
В принципе, можно использовать известные способы для измерения температуры сопротивления для предотвращения его от перегрева выше температуры Tdil и повреждения, например, посредством использования защитного плавкого предохранителя, и для обеспечения того, чтобы температура не превышала предварительно установленных значений.
В качестве альтернативы, можно использовать для получения преимущества устройство обнаружения в соответствии с настоящим изобретением в способе, описанным выше, таким образом, получая замечательные преимущества с точки зрения удаления известковых отложений и измерения максимальной температуры, достигнутой сопротивлением.
В этом отношении следует отметить, что за счет использования вышеописанного устройства для измерения температуры в соответствии с настоящим изобретением можно определять не только достижение пороговой температуры сопротивления, но также достижение температур Tdil и Trest, а также изменения температуры сопротивления с течением времени, все из которых является выгодным для оптимального управления.