WO1995016378A1 - Verfahren zur erkennung der verkalkung von warmwassererzeugenden geräten - Google Patents

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Shahryar Reyhanloo
Markus Hermann
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    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/44—Parts or details or accessories of beverage-making apparatus
    • A47J31/54—Water boiling vessels in beverage making machines
    • A47J31/542—Continuous-flow heaters
    • A47J31/545—Control or safety devices

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the calcification of hot water generating devices according to the preamble of patent claim 1.
  • the early detection and display of the calcification of such devices has a high priority.
  • thermoblock aluminum block with spiral water flow and heating device
  • the limescale Heat transfer between the thermoblock and water is impaired, causing the water at the thermoblock outlet to become colder all the time.
  • the water which is no longer at the optimum temperature, is now fed into the brewing unit of the coffee machine, where it produces an increasingly colder coffee. Since the deterioration of the coffee produced is gradual, it is recognized by the user only poorly - and moreover not necessarily as caused by the calcification.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention has for its object to provide a method for user-independent detection of the calcification of hot water generating devices that is simple, safe and inexpensive on the one hand, and on the other hand does not interfere with or stop the operation of the device.
  • the invention achieves the stated object with a method which has the features of claim 1 and a device which has the features of claim 11.
  • the advantages achieved by the invention can essentially be seen in the fact that, thanks to the relative (instead of absolute) temperature measurement, great adaptability and operational reliability can be achieved.
  • Another advantage The method consists in that when the calcification that has occurred is not interrupted. With a coffee machine, for example, coffee can thus continue to be produced; the device is never blocked.
  • the measurement of the temperature T ⁇ of the water heated for the operation of the device is expediently carried out each time after a cold start of the device (usually coffee machines are switched off overnight and switched on again in the morning.
  • the optimum time for the temperature measurement is immediately after the water pump of the Automatic coffee machines, ie the water pump has conveyed approx. 50 ml of water through the thermoblock (hot water generator) and transported the water heated up there to the brewing unit (water consumer), where the coffee powder compacted in the brewing unit flows through the water and the coffee is produced.
  • the temperature T is measured by means of a temperature sensor arranged between the hot water generator and the hot water consumer.
  • the values measured by the temperature sensor are stored by the device's microprocessor or microchip in the EEPROM ("electrically erasable programmable read only memory").
  • a comparison value is required which corresponds to the uncalcified condition of the device, ie the new condition.
  • the number N is preferably in the range from 1-50.
  • the temperature sensor of the coffee machine now measures the temperature T "of the water after each cold start and forwards this value to the computer, where a comparison is made with the initial temperature value T a . If a predetermined difference value AT is exceeded after a certain operating time, the computer generates a signal which is applied to a display device, for example an acoustic alarm, LED ("light emitting diode”), a screen or an LCD display (“liquid crystal display”) is fed to the front plate of the coffee machine and the calcification of the device is displayed there.
  • a display device for example an acoustic alarm, LED ("light emitting diode"), a screen or an LCD display (“liquid crystal display”) is fed to the front plate of the coffee machine and the calcification of the device is displayed there.
  • the signal is expediently generated after a repeated, successive exceeding of the predetermined difference value * T, preferably after a 2 to 10 repetition.
  • the predefined difference value AT can be selected within wide limits, which also takes into account user habits. Differential values - * T in the range from 2 ° to 10 ° C., preferably 5 ° to 8 ° C., have proven to be expedient. If the calcification of the device is shown on the display, the operation of the device is not affected. The user can therefore continue to take coffee from the device. It is up to the user to carry out the decalcification process (according to the device manufacturer) or not.
  • the number of coffee brews are summed up and stored after the calcification has been displayed in the computer of the device, so that it can be determined how long the device has been used in the calcified state .
  • FIG. 1 is a schematic representation of a coffee machine for carrying out the method according to the invention.
  • the coffee machine shown schematically in FIG. 1 essentially consists of a water heater 1 designed as a thermoblock, a hot water consumer 2 designed as a brewing unit.
  • a water heater 1 designed as a thermoblock
  • a hot water consumer 2 designed as a brewing unit.
  • the further details of such a coffee Vending machines which are not of particular importance in connection with the method according to the invention are described in detail in EP-Bl 0 312 901, for example.
  • the fresh water supplied to the hot water generator 1 by means of the pump 9 through the supply line 7 is warmed up in the latter to the operating temperature deemed optimal by the manufacturer and is supplied to the hot water consumer 2 through the hot water line 8.
  • a temperature sensor 5 is arranged directly in the hot water line 8, which measures the temperature g after each cold start of the coffee machine, supplies the measured value to the computer 4 via the electrical line 10, and forms it as an EEPROM Stores 3.
  • any rapidly reacting temperature sensor is suitable as the temperature sensor 5.
  • a sensor has proven to be advantageous, which is installed in a thermally uncontrollable special housing made of plastic, so that the temperature sensor 5 exposed to the hot water flow can signal the smallest temperature changes of the water via corresponding electrical resistance changes in a short reaction time to the computer 4.
  • An initial temperature value T a is used as the comparison value for the temperature value T 1 currently measured by the temperature sensor 5, which is the temperature after five cold starts of the device measured temperature T "and is also stored in memory 3.
  • the value T 1 is now compared with T a and compared with a difference value A of 7 ° C. (also stored in the memory 3 by the manufacturer). If this difference value is exceeded three times in succession, the calcification of the device is shown acoustically and / or optically on the display 6 of the coffee machine. The user should now start the descaling process on the coffee machine. If he omits this, he can continue to take coffee from the automatic coffee machine, but every reference will be recorded in memory 3 after the decalcification alarm has taken place.

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Abstract

Das Verfahren dient zur Erkennung der Verkalkung von warmwassererzeugenden Geräten, insbesondere von Kaffeeautomaten, welche einen Warmwassererzeuger (1) und einen Warmwasserverbraucher (2) umfassen. Die Temperatur Tg des für den Betrieb des Gerätes erwärmten Wassers wird wiederholt gemessen und mit einem Anfangstemperaturwert Ta verglichen. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzwertes DELTA T wird die Verkalkung des Gerätes akustisch oder optisch angezeigt. Dank der relativen Temperaturmessung wird eine grosse Adaptationsfähigkeit und Betriebssicherheit des Verfahrens erreicht.

Description

Verfahren zur Erkennung der Verkalkung von war wassererzeugenden Geräten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung der Verkalkung von warmwassererzeugenden Geräten gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer grossen Anzahl von Geräten im Haushalt und in der Industrie, beispielsweise Warmwasserboiler, Dampfbügeleisen, Dampfreiniger, Geschirrspülautomaten Kaffeeautomaten, Klima¬ geräten und Waschautomaten spielt die durch den Warmwasser¬ betrieb verursachte Verkalkung der wasserführenden Bereiche eine grosse Rolle, indem dadurch der Betrieb dieser Geräte einer graduellen Verschlechterung bis hin zur eigentlichen Funktionsstörung unterworfen ist.
Der frühzeitigen Erkennung und Anzeige der eingetretenen Verkalkung solcher Geräte kommt somit ein hoher Stellenwert zu.
Bisher musste die Verkalkung solcher Geräte vom Benutzer aufgrund der verschlechterten Funktion selbst erkannt werden. Bei Kaffeeautomaten beispielsweise wird der sogenannte Thermo- block (Aluminiumblock mit spiralförmiger Wasserführung und Aufheizvorrichtung) durch die zunehmende Verkalkung für den Durchtritt des Wassers immer weniger durchlässig (Verengung des Leitungsquerschnitts). Des weiteren wird durch den Kalk die Wärmeübertragung zwischen Thermoblock und Wasser beeinträchtigt, wodurch das Wasser am Thermoblockausgang laufend kälter wird. Das nicht mehr die optimale Temperatur aufweisende Wasser wird nun der Brüheinheit des Kaffeeautomaten zugeführt und erzeugt dort einen immer kälteren Kaffee. Da die eintretende Verschlechterung des erzeugten Kaffees eine graduelle ist, wird sie vom Benutzer nur schlecht - und überdies nicht unbedingt als von der Verkalkung verursacht - erkannt.
Das oben anhand eines Kaffeeautomaten erörterte Problem der zunehmenden Verkalkung tritt auch bei allen anderen warmwassererzeugenden Geräten in dieser oder ähnlicher Form auf.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur benutzerunabhängigen Erkennung der Verkalkung von warmwassererzeugenden Geräten zu schaffen, das einerseits einfach, sicher und kostengünstig ist, anderseits den Betrieb des Gerätes nicht stört oder einstellt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist und einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 11 aufweist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daεs dank der relativen (statt absoluten) Temperaturmessung eine grosse Adaptationsfähigkeit und Betriebssicherheit erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass bei einer Anzeige der eingetretenen Verkalkung kein Betriebεunterbruch erfolgt. Bei einem Kaffeeautomaten beispielsweise, kann somit weiterhin Kaffee erzeugt werden; das Gerät wird in keinem Fall blockiert.
Die Messung der Temperatur T^ des für den Betrieb des Gerätes erwärmten Wassers erfolgt zweckmässigerweise jedesmal nach einem Kaltstart des Gerätes (üblicherweise werden Kaffeeautomaten über Nacht abgestellt und am Morgen wieder eingeschaltet. Der optimale Zeitpunkt für die Temperaturmesεung ist unmittelbar nach Ende der Betätigung der Wasserpumpe des Kaffeeautomaten, d.h. die Wasserpumpe hat ca. 50 ml Wasser durch den Thermoblock (Warmwaεsererzeuger) gefördert und das dort aufgeheizte Wasser zur Brüheinheit (War wasεerverbraucher) transportiert, wo das in der Brüheinheit kompaktierte Kaffeepulver vom Wasser durchströmt und der Kaffee erzeugt wird.
Die Messung der Temperatur T„ erfolgt mittels eines zwischen dem Warmwassererzeuger und dem Warmwasserverbraucher angeordneten Temperaturεenεors. Die vom Temperatursensor gemessenen Werte werden durch den Mikroprozessor oder Mikrochip des Gerätes im EEPROM ( "electrically erasable programmable read only memory") abgespeichert.
Um aus dem gemessenen Temperaturwert Tg eine Ausεage über den Verkalkungεgrad des Gerätes gewinnen zu können, benötigt man einen Vergleichswert, der dem unverkalkten Zustand des Gerätes, d.h. dem Neuzustand entspricht. Zu diesem Zweck ist der Rechner (Mikrochip oder Mikroprozeεεor) des Kaffeeautomaten derart programmiert, daεε nach einer vorbestimmten Anzahl N (N = ganze Zahl) Kaltεtartε (was gleichbedeutend mit einer entsprechenden Anzahl von Spülvorgängen ist) , der dann gemessene Wert als Anfangεtemperaturwert Ta im EEPROM geεpeichert wird. Die Zahl N liegt dabei vorzugεweiεe im Bereich von 1 - 50. Dieser einmal gespeicherte Vergleichswert Ta kann vom Benutzer nicht mehr verändert werden und bleibt auch nach einer von diesem durchgeführten Entkalkungsoperation unverändert beεtehen.
Der Temperatursensor des Kaffeeautomaten misst nun nach jedem Kaltstart die Temperatur T„ des Wassers und leitet diesen Wert dem Rechner zu, wo ein Vergleich mit dem Anfangstemperaturwert Ta durchgeführt wird. Wird nach einer bestimmten Betriebsdauer ein vorgegebener Differenzwert AT überschritten, erzeugt der Rechner ein Signal, welches einer Anzeigevorrichtung, z.B. einem akustischen Alarm, LED ("light emitting diode"), einem Bildschirm oder einer LCD-Anzeige ("liquid crystal display") auf der Frontplatte des Kaffeeautomaten zugeführt wird und dort die Verkalkung des Gerätes angezeigt. Zweckmäsεigerweiεe erfolgt die Signalerzeugung erεt nach einer wiederholten, aufeinander¬ folgenden Überεchreitung deε vorgegebenen Differenzwertes *T, vorzugsweise nach einer 2-fachen bis 10-fachen Wiederholung.
Der vorgegebene Differenzwert AT kann innerhalb weiter Grenzen gewählt werden, welche auch den Benutzergewohnheiten Rechnung trägt. Als zweckmässig haben sich Differenzwerte -*T im Bereich von 2° - 10°C, vorzugsweise 5° - 8°C erwiesen. Wird die Verkalkung deε Geräteε auf der Anzeige angezeigt, εo wird der Betrieb deε Geräteε dadurch nicht beeinflusst. Der Benutzer kann also weiterhin dem Gerät Kaffee entnehmen. Es ist dem Benutzer überlasεen den Entkalkungsprozess (nach den Angaben deε Geräteherεtellerε) durchzuführen oder auch nicht. Um die Berechtigung von Garantieanεprüchen bei einer späteren Revision des Gerätes eindeutig abklären zu können, werden die Anzahl Bezüge von Kaffee, nach erfolgter Anzeige der Verkalkung im Rechner des Gerätes summiert und gespeichert, so dass sich feststellen läsεt wie lange das Gerät im verkalkten Zustand weiterbenutzt wurde.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematiεchen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels für eine Kaffeemaschine noch näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine εchematische Darεtellung eineε Kaffeeautomaten zur Durchführung deε erfindungsgemäεsen Verfahrens.
Der in Fig. 1 schematiεch dargeεtellte Kaffeeautomat besteht im wesentlichen aus einem als Thermoblock ausgebildeten Wasser¬ erhitzer 1, einem als Brüheinheit auεgebildeten Warmwasser¬ verbraucher 2. Die weiteren Details eineε solchen Kaffee- automaten, welche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäsεen Verfahren nicht von beεonderer Bedeutung εind, εind beiεpielsweise in der EP-Bl 0 312 901 im Detail beschrieben.
Das mittels der Pumpe 9 durch die Zufuhrleitung 7 dem Warmwasεererzeuger 1 zugeführte Frischwasεer wird in letzterem auf die vom Hersteller als optimal erachtete Betriebεtemperatur aufgewärmt und durch die Warmwasserleitung 8 dem Warmwasεerverbraucher 2 zugeführt. Zwischen dem Warmwasεer¬ erzeuger 1 und dem Warmwasserverbraucher 2 ist direkt in der Warmwasserleitung 8 ein Temperatursenεor 5 angeordnet, der nach jedem Kaltεtart des Kaffeeautomaten die Temperatur g misεt, den gemessenen Wert über die elektrische Leitung 10 dem Rechner 4 zugeführt und in dessen als EEPROM ausgebildeten Speicher 3 abspeichert.
Als Temperatursenεor 5 ist jeder schnell reagierende Temperatursenεor geeignet. Alε vorteilhaft hat sich ein Senεor erwiesen, der in einem, thermisch unbeeinflussbaren Spezial- gehäuεe aus Kunstεtoff eingebaut wird, derart dass der dem Warmwasserstrom ausgesetzte Temperatursensor 5 kleinste Temperaturänderungen des Wasserε, über entεprechende elektriεche Widerεtandsveränderungen, in kurzer Reaktionszeit dem Rechner 4 εignaliεieren kann.
Alε Vergleichεwert für den vom Temperaturεenεor 5 aktuell gemeεsenen Temperaturwert T„ wird ein Anfangstemperaturwert Ta verwendet, welcher der nach fünf Kaltstarts des Gerätes gemessenen Temperatur T„ entspricht und ebenfalls im Speicher 3 abgespeichert wird. Bei jeder Temperaturmessung wird nun der Wert T„ mit Ta verglichen und mit einem (vom Hersteller) ebenfalls im Speicher 3 abgespeicherten Differenzwert A von 7°C verglichen. Wird dieser Differenzwert dreimal hintereinander überschritten, so wird die Verkalkung deε Geräteε an der Anzeige 6 deε Kaffeeautomaten akuεtisch und/oder optisch angezeigt. Der Benutzer sollte nun den Entkalkungsvorgang des Kaffeeautomaten einleiten. Unterläsεt er dieε, εo kann er weiterhin Kaffee dem Kaffeeautomaten entnehmen, doch wird jeder Bezug nach erfolgtem Entkalkungεalar im Speicher 3 festgehalten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung der Verkalkung von warmwassererzeugenden Geräten, welche einen Warmwasεererzeuger
(1) und einen Warmwasserverbraucher (2) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dasε die Temperatur T~ deε für den Betrieb deε Geräteε erwärmten Waεεers wiederholt gemesεen und mit einem Anfangεtemperaturwert Ta verglichen wird und bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzwertes T die Verkalkung des Gerätes angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasε die Meεεung der Temperatur T„ nach jedem Kaltεtart deε Geräteε erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dasε der Anfangstemperaturwert Ta der nach N (N = ganze Zahl) Kaltstarts des Geräteε gemessenen Temperatur Tg entspricht, wobei die Zahl N vorzugsweise im Bereich von 1 - 50 liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biε 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verkalkung des Geräteε erεt nach einer wiederholten, aufeinanderfolgenden Überεchreitung deε vorgegebenen Differenzwerteε T erfolgt, vorzugsweise nach einer 2-fachen biε 10-fachen Wiederholung.
5. Verfahren nach einem der Anεprüche 1 biε 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Differenzwert T im Bereich von 2° - 10°C, vorzugsweise 5° - 8°C liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der Verkalkung deε Geräteε akustisch oder optisch, vorzugsweise auf einem Bildschirm, LED oder einer LCD-Anzeige, erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daεε der Anfangstemperaturwert Ta in einem elektronischen Speicher (3) des Gerätes, vorzugsweiεe in einem EEPROM, geεpeichert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biε 7, dadurch gekennzeichnet, daεε der Vergleich der gemessenen Temperatur T„ mit dem Anfangstemperaturwert Ta und die Erzeugung des Signalε für die Anzeige der Verkalkung deε Geräteε elektronisch erfolgt, vorzugsweiεe in einem Rechner (4) des Gerätes.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daεε die Anzeige der Verkalkung des Gerätes in einem elektronischen Speicher (3) des Geräteε, vorzugsweiεe in einem EEPROM, geεpeichert wird.
10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9 auf Vorrichtungen zur Waεsererwärmung, inεbesondere Boiler, Dampfbügeleiεen, Dampfreiniger, Geεchirrspülautomaten, Kaffeeautomaten, Klimageräten und Waschautomaten.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9, gekennzeichnet durch einen Warmwassererzeuger (1), einen Warmwaεεerverbraucher (2), einen zwiεchen dem Warm¬ wasεererzeuger (1) und dem Warmwasserverbraucher (2) ange¬ ordneten Temperatursenεor (5), einem Rechner (4), dem die vom Temperatursensor (5) erzeugten Signale zur Speicherung, Vergleichung und Verarbeitung zugeführt werden und einer Anzeigevorrichtung (6), welche ein vom Rechner (4) erzeugtes Signal für das Bestehen einer Verkalkung optisch oder akustiεch darstellt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (5) direkt in der den Warmwassererzeuger (1) mit dem Warmwasεerverbraucher (2) verbindenden Warmwaεεerleitung (8) angebracht iεt und mittelε eines Kunststoffgehäuses thermisch geschützt, elektriεch jedoch nicht vom Waεεer iεoliert iεt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daεε εie eine Betätigungεvorrichtung umfaεεt um den Entkalkungεvorgang einzuleiten.
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