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Die
Erfindung betrifft eine Haushaltmaschine, wie Geschirrspüler, Waschmaschine,
Getränkeautomat
oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige
Haushaltsmaschinen sind in der Regel mit einer Anzeige für den Füllstand
einer Betriebsflüssigkeit,
beispielsweise im Falle einer Geschirrspülmaschine für flüssigen Klarspüler ausgestattet.
Um den Füllstand
anzeigen zu können,
ist zunächst
eine Erfassung des Füllstands
erforderlich. Eine solche Füllstandserfassung
ist beispielsweise in der Schrift WE 102 01 767 A1 beschrieben.
Bei dem Gegenstand nach dem Stand der Technik ist eine Lichtquelle
vorgesehen, die die Wand eines Behälters unter einem Winkel transmittiert
und anschließend
wiederum außerhalb
des Behälters
auf einen lichtempfindlichen Sensor trifft. Durch den Brechungsindex
des Wandmaterials einerseits und des Behälterinhalts andererseits ist
das Reflexions- bzw. Transmissionsverhalten der Behälterwand
abhängig vom
Inhalt des Behälters.
Nachteilig am Stand der Technik ist der Umstand, dass sowohl Sender
als auch der Empfänger
außerhalb
des Behälters
anzuordnen sind, wobei die Wandung in den Zwischenbereich zwischen
Sender und Empfänger
ragen muss. Darüber
hinaus kann mit einer solchen Vorrichtung zwar ein Füllstand
erfasst, jedoch nur durch Ansteuerung einer separaten Anzeige einem
Benutzer angezeigt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Maschine wie ein Geschirrspüler, eine
Waschmaschine, eine Getränkemaschine,
insbesondere im Haushaltsbereich, mit einer Niveauerfassung einer
Betriebsflüssigkeit
vorzuschlagen, bei der die Vorrichtung zur Niveauerfassung wenigstens
teilweise innerhalb eines Behälters
zur Aufnahme der Betriebsflüssigkeit
untergebracht werden kann.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Maschine nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
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Durch
die in den Unteransprüchen
genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich eine erfindungsgemäße Maschine
mit Niveau-Anzeige durch einen Transmissionskörper für die Transmission von Licht
aus, wobei der Transmissionskörper
als Lichtleiter ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es unter Nutzung
der Abhängigkeit
des Reflexions- bzw. Transmissionsverhaltens, die des Lichts durch
eine Grenzfläche
des Transmissionskörpers
für den
Kontakt mit der Betriebsflüssigkeit
vorgesehen ist, möglich,
den Füllstand
zu erfassen. Dabei kann der Transmissionskörper ohne weiteres im Inneren
eines Flüssigkeitsbehälters untergebracht
werden und gegebenenfalls auch wenigstens teilweise in eine Flüssigkeit
eintauchen.
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Durch
die Ausgestaltung des Transmissionskörpers als Lichtleiter, kann
zudem reflektiertes Licht unmittelbar an den Ort geleitet werden,
wo das Licht für
eine optische Anzeige genutzt werden soll.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird eine Endfläche
des Transmissionskörpers
als Austrittsfläche
des für
die optische Anzeige vorgesehenen Lichts ausgebildet.
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Diese
Austrittsfläche
kann unmittelbar als Anzeige dienen oder einem separaten Anzeigeelement
gegenüberliegen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird weiterhin ein Leuchtmittel vorgesehen, um das
für die
Füllstandserfassung
verwendete Licht in den Transmissionskörper einzuleiten. Die Eintrittfläche für das Licht
wird dabei bevorzugt an anderer Stelle wie die Austrittfläche vorgesehen.
Auf diese Weise ist eine vom Ort der optischen Anzeige oder eines
Sensors beabstandete Anordnung des Leuchtmittels möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, den Brechungsindex des Transmissionskörpers so
zu wählen,
dass er näher
am Brechungsindex der anzuzeigenden Flüssigkeit als am Brechungsindex
von Luft liegt. Durch eine solche Auswahl des Brechungsindex wird gewährleistet,
dass das Reflexions- bzw. Transmissionsverhaltens einer benetzten
Grenzfläche
im Verhältnis
zu einer unbenetzten Grenzfläche
einen signifikanten Unterschied aufweist, der für eine Füllstandserfassung und bei Bedarf
auch für
eine optische Anzeige unter Nutzung des verwendeten Lichts ausreicht.
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In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung werden zwei oder mehr Grenzflächen als Kontaktflächen des
Transmissionskörpers
mit der zu erfassenden Flüssigkeit
vorgesehen. Auf diese Weise ist eine mehrfache Umlenkung des zur
Anzeige verwendeten Lichts durch Reflexion an diesen Grenzflächen möglich, so
dass eine größere Gestaltungsmöglichkeit
im Hinblick auf die Anordnung des Leuchtmittels einerseits und die
Anordnung des Ortes der optischen Anzeige oder eines Sensors andererseits
möglich
ist.
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Zu
diesem Zweck werden vorteilhafterweise eine oder mehrere Grenzflächen als
Reflexionsflächen
im Strahlegang zwischen dem Leuchtmittel und dem Ort der optischen
Anzeige oder des Sensors angeordnet. Der Strahlengang kann somit
ausgehend vom Leuchtmittel in nahezu beliebiger Richtung bis hin
zum Ort der Anzeige ausgestaltet werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung wird im Transmissionskörper eine Ausnehmung für die Anordnung
des Leuchtmittels vorgesehen. Auch hierdurch werden die Gestaltungsmöglichkeiten
für eine
erfindungsgemäße Füllstandserfassung
insbesondere in Verbindung mit einer optischen Anzeige erweitert.
So kann beispielsweise eine stab- oder stiftförmige Ausgestaltung des Transmissionskörpers mit
integriertem Leuchtmittel vorgesehen werden. Der Verlauf des Strahlengang
kann somit in Richtung einer, bevorzugt zweier Reflexionsgrenzflächen ausgebildet
werden, so dass im Falle der Reflexion der reflektierte Strahl entgegengesetzt
zur Ausgangsrichtung an dem Leuchtmittel vorbei durch den Transmissionskörper geleitet
wird. Der Transmissionskörper
kann dabei insgesamt sehr kompakt, z. B. stab- oder säulenförmig mit
quer oder schräg
zur Längsachse
ausgerichteten Grenzflächen
ausgebildet werden. Der reflektierende Endbereich mit den Grenzflächen bildet
somit ein Prisma dessen Reflexionsverhalten abhängig von dem Brechungsindex
in der Umgebung des Transmissionskörpers, dass heißt abhängig davon
ist, ob eine Grenzfläche
benetzt ist oder frei liegt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Trennscheibe zwischen dem Transmissionskörper und dem Leuchtmittel vorgesehen.
In dieser Ausführungsform
ist es möglich, den
Transmissionskörper
im Inneren eines Behälters zur
Aufnahme der zu erfassenden Flüssigkeit
und das Leuchtmittel außerhalb
davon anzuordnen. Bevorzugt wird dabei die für den Lichteintritt in den Transmissionskörper vorgesehene
Fläche
parallel zur Trennscheibe angeordnet, die hierzu wiederum bevorzugt
mit parallelen Außenflächen versehen
ist. Auf diese Weise kann ein Strahlengang nahezu geradlinig oder
mit einem Parallelversatz in den Transmissionskörper eingebracht werden.
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Wie
bereits oben angedeutet kann die Lichtaustrittfläche des Transmissionskörpers unmittelbar
die optische Anzeige darstellen. In einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird in Strahlrichtung hinter der Austrittfläche ein
separater Anzeigekörper
vorgesehen. Dieser Anzeigekörper
wird wiederum bevorzugt mit parallelen Grenzflächen versehen, so dass ein
geradliniger oder lediglich parallel versetzter Durchtritt des Lichts
stattfinden kann. Zu diesem Zweck wird weiterhin ein solcher Anzeigekörper bevorzugt
rechtwinklig zur Strahlrichtung bzw. zur Austrittsachse des Lichts
aus dem Transmissionskörper
angeordnet, so dass der Anzeigekörper
im Falle des Lichtaustritts aus dem Transmissionskörper in
Richtung der Anzeige maximal ausgeleuchtet wird. Dabei wird bevorzugt
die Austrittsfläche
des Transmissionskörpers
wiederum parallel zur Eintrittsfläche des Anzeigekörpers angeordnet.
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Ein
solcher Anzeigekörper
kann beispielsweise in einer Trennscheibe angeordnet werden, die das
Innere des Flüssigkeitsbehälters von
der äußeren Umgebung
trennt. Dies ist dann von Vorteil der Transmissionskörper ganz
oder teilweise bei vollem Behälter
in das flüssige,
anzuzeigende Medium eingetaucht ist.
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Als
Lichtquelle wird vorzugsweise eine sogenannte LED verwendet, die
den Vorteil gegenüber herkömmlichen
Leuchtquellen bietet, dass das abgestrahlte Frequenzspektrum innerhalb
eines schmalen Bandes gewählt
werden kann. Da das Reflexions- bzw. Brechungsverhalten an Grenzflächen frequenzabhängig ist,
lässt sich
mit Hilfe einer solchen Begrenzung der Lichtfrequenz die Symmetrie
des Strahlengangs besser definiert gestalten.
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Darüber hinaus
kann eine LED als gerichtete LED ausgebildet werden, so dass die
Richtung der in den Transmissionskörper eingeleiteten Strahlung ohne
weitere optische Elemente wie Blenden, Linsen oder dergleichen verwendet
werden kann.
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Vorzugsweise
wird für
eine erfindungsgemäße Haushaltsmaschine
mit optischer Füllstandsanzeige
sichtbares Licht verwendet. Auf dieser Weise kann das über den
Transmissionskörper
an dem Ort der Anzeige geleitete Licht unmittelbar für die Anzeige
verwendet werden. Denkbar wäre
jedoch ohne weiteres auch eine Ausführungsform unter Verwendung
nicht sichtbaren Lichts, beispielsweise von Infrarotlicht, wobei
ein entsprechender Leuchtschirm als optische Anzeige verwendet werden
kann. Anstelle eines solchen Leuchtschirms kann auch ein anderweitig
gearteter Sensor angeordnet werden, um eine separate Anzeige anzusteuern.
Auch für
eine Fernmeldung des Füllzustands
ist ein derartiger Sensor von Vorteil. Ein solcher Sensor kann beispielsweise
als Fotodiode oder Fototransistor ausgebildet sein.
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Die
im Zusammenhang mit der Verwendung in einer Haushaltsmaschine geschriebene
Füllstandsanzeige
kann auch ?? in anderen Anwendungsbereichen, insbesondere auch in
Geschirrspülmaschinen,
Waschmaschinen oder Getränkeautomaten
außerhalb
des Haushaltsbereichs, z. B. bei gewerblichen Maschinen oder Kleingeräten vorteilhaft
eingesetzt werden, wo die Erfassung eines Füllstands eines flüssigen Mediums
durch Benetzung eines Transmissionskörpers ebenfalls sinnvoll ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der
Figuren nachfolgend näher
erläutert.
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Im
Einzelnen zeigen
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1 eine
schematische Schnittdarstellung durch eine Füllstandsmessvorrichtung für eine erfindungsgemäße Haushaltsmaschine,
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2 eine
Darstellung gemäß 1 einer zweiten
Ausführungsform,
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3 eine
entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform und
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4 eine
entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform.
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In 1 ist
der Innenraum 2 eines Klarspülbehälters 1 schraffiert
dargestellt. Im Innenraum 2 ist ein stabförmiger Transmissionskörper 3 aus
einem hochtransparenten Material mit hohem Brechungsindex, wie z.
B. Glas, Polycarbonat, etc. angeordnet, der als Lichtleiter ausgebildet
ist. Der Transmissionskörper 3 weist
eine Ausnehmung 4 auf, in der eine Lichtquelle angeordnet
ist. Der Lichtquelle gegenüberliegend
ist eine Lichteintrittsfläche 6 quer
zum vorgesehenen Strahlengang 7 angeordnet. Der Strahlengang 7 des
durch die Lichteintrittsfläche 6 der Lichtquelle 5 eintretenden
Licht trifft endseitig auf eine geneigte Grenzfläche 8.
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Ist
diese Grenzfläche 8 von
Flüssigkeit
im Innenraum 2 benetzt, so tritt das Licht unter einem
entsprechenden Brechungswinkel aus dem Transmissionskörper 3 aus,
was mit den Pfeilen A dargestellt ist. Der reflektierte Teil trifft
auf eine benachbarte ebenfalls geneigt angeordnete Grenzfläche 9,
wo sich der Vorgang wiederholt. Durch die zweifache Reflexion unter
einem Winkel von 90° verläuft der
Strahlengang 7' anschließend entgegen
der Lichteintrittsrichtung zur gegenüberliegenden Stirnseite 10,
die eine Lichtaustrittsfläche
bildet.
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Die
Anteile des Lichts, die an den Grenzflächen 8, 9 aus
dem Transmissionskörper
austreten bzw. reflektiert werden, sind stark abhängig davon, ob
die Grenzflächen 8, 9 von
Flüssigkeit
benetzt sind oder nicht. Stehen die Grenzflächen 8, 9 frei
im Raum, so wird der Anteil der Reflexion signifikant größer, ist
die Grenzfläche 8, 9 hingegen
von Flüssigkeit
benetzt, so sinkt der reflektierte Anteil entscheidend ab.
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Somit
kann eine solche Anordnung als digitaler Grenzwertschalter für die Füllstandshöhe verwendet
werden.
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2 zeigt
eine Ausführungsvariante
mit anderweitig geformten Transmissionskörper 11. Die Lichteintrittsfläche 12 liegt
hier gegenüber
einer Trennscheibe 13, die beispielsweise Bestandteil einer
Behälterwandung
sein kann. Die Eintrittsfläche 12 liegt
parallel zur Trennscheibe 13, so dass der Strahlengang 14 ausgehend
von einer Lichtquelle 15, die auf der dem Transmissionskörper 11 gegenüberliegenden
Seite der Trennscheibe 13 angeordnet ist, geradlinig in
den Transmissionskörper 11 eintritt.
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Er
trifft dort auf eine geneigte Grenzfläche 16, wo der reflektierte
Anteil des auftreffenden Lichts um 90° abgelenkt wird. Der Bereich 14' des Strahlengangs 14 verläuft in dieser
Ausführungsform
entlang der Trennscheibe 13 bis zur nächsten Grenzfläche 17,
die so angeordnet ist, das reflektierte Teil des Lichtes wiederum
um 90° abgelenkt
wird, so dass der Bereich 14'' des Strahlengangs
wieder gleichgerichtet mit einem Parallelversatz zu dem von der
Lichtquelle 15 ausgehenden Strahlengang 14 liegt.
Das Licht tritt anschließend
durch eine Austrittsfläche 18 aus
dem Transmissionskörper
aus.
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2 zeigt
demnach ein Beispiel, wie das zur Anzeige zu verwendete Licht ausgehend
von der Lichtquelle 15 an eine davon beabstandete Anzeigeposition
oder Sensorposition über
den als Lichtleiter ausgebildeten Transmissionskörper 11 geleitet wird.
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3 zeigt
eine Variante, bei der ein Transmissionskörper 19 wiederum durch
eine Trennscheibe 20, die wiederum Bestandteil einer Behälterwandung
sein kann, von der Lichtquelle getrennt ist. Der Strahlengang 21 wird
im Vergleich zur 2 nunmehr über eine größere Distanz geradlinig durch
den Transmissionskörper 19 geleitet,
bis er auf die erste Grenzfläche 22 trifft.
Der reflektierte Anteil des auf der Grenzfläche 22 auftreffenden
Lichtes wird um 90° abgelenkt,
wie anhand des Abschnitts 21 des Strahlengangs veranschaulicht
ist. Bis zu dieser Stelle entspricht diese Ausführungsform im Wesentlichen
der gemäß 2.
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Nunmehr
ist die zweite Grenzfläche 23 so angeordnet,
dass der reflektierte Teil des Licht entgegengesetzt zur Eintrittsrichtung
im eintretendem Strahlengangbereich 21 parallel zu diesem
abgelenkt wird. Dies ist im Abschnitt 21'' des
Strahlengangs ersichtlich. Der Strahlengang trifft sodann wieder
auf die Trennscheibe 20, wo in diesem Fall ein Anzeigekörper 24 integriert
ist. Der Anzeigekörper 24 kann beispielsweise
als Leuchtschirm ausgebildet sein, so dass bei ausreichendem Anteil
reflektierten Lichts eine optische Leuchtanzeige realisiert ist.
Der Anzeigekörper 24 kann
jedoch auch als Sensor zur Ansteuerung separater Anzeigemittel,
einer Fernmeldevorrichtung oder auch einer Maschinensteuerung ausgebildet
sein.
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Wie
in den vorgenannten Ausführungsbeispielen
hängt der
Anteil des reflektierten Lichts vom nicht reflektierten Licht maßgeblich
von der Umgebung des Transmissionskörpers 19 ab. Sind
die Grenzflächen 22, 23 benetzt,
so kommt kein signifikanter reflektierter Anteil zur Austrittsfläche 25 des Transmissionskörpers 19.
Stehen die Grenzfläche 22, 23 frei
ohne Flüssigkeitsbenetzung,
so ergibt sich im Gegensatz hierzu ein signifikanter Anteil reflektierten
Lichts.
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Die
Ausführungsform
gemäß 4 entspricht
im Wesentlichen der Ausführung
gemäß 2,
weshalb hier die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Funktionselemente
gewählt
wurde. Abweichend ist lediglich die Form des Transmissionskörpers 11 im
Bereich des Lichteintritts. Anstelle des Absatzes 25 in 2 wird
in der Ausführung
gemäß 4 das
Licht von der Lichtquelle 15 unmittelbar in die Seitenwand 26 des
Transmissionskörpers 11 eingeleitet,
so dass die Seitenfläche
unmittelbar als Eintrittfläche 12 dient.
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Eine
erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung
kann wie bereits erwähnt
bei unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden. Im Bereich von
Geschirrspülern
ist der Anwendungsbereich dabei nicht auf den Haushaltsbereich beschränkt, eine entsprechende
Niveauanzeige, beispielsweise für den
Klarspülerreservoir
eines Geschirrspülers
kann auch im Kleingerätebereich
sowie auch bei gewerblichen Geräten
ebenso Verwendung finden, wie in technischen Bereichen außerhalb
von Geschirrspülern
oder Waschmaschinen oder dergleichen.
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- 1
- Klarspülbehälter
- 2
- Innenraum
- 3
- Transmissionskörper
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Lichteintrittfläche
- 7
- Strahlengang
- 8
- Grenzfläche
- 9
- Grenzfläche
- 10
- Stirnseite
- 11
- Transmissionskörper
- 12
- Eintrittsfläche
- 13
- Trennscheibe
- 14
- Strahlengang
- 15
- Lichtquelle
- 16
- Grenzfläche
- 17
- Grenzfläche
- 18
- Austrittsfläche
- 19
- Transmissionskörper
- 20
- Trennscheibe
- 21
- Strahlengang
- 22
- Grenzfläche
- 23
- Grenzfläche
- 24
- Anzeigekörper
- 25
- Absatz
- 26
- Seitenfläche