DE19714695C2 - Wasch- oder Geschirrspülmaschine mit Trübungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasch- oder Geschirrspülmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Die dort beschriebenen Meßeinrichtungen werden auch als "Trübungssensor" bezeichnet. Eine solche Wasch- oder Geschirrspülmaschine ist aus der US 4 257 708 bekannt.

Bei Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen wird die Einsparung von Energie und Wasser ein immer wichtiger werdendes technisches Problem.

Beim Waschen und Geschirrspülen mit Maschinen hängt der erfor­ derliche Energie- und Wasserverbrauch weitgehend vom Verschmut­ zungsgrad der zu waschenden bzw. zu spülenden Güter ab. Je "schmutziger" das Wasch- bzw. Spülgut ist, umso mehr Wasser und/oder Energie ist erforderlich, um ein befriedigendes Wasch- bzw. Spülergebnis zu erzielen. Nach dem Vorwasch- bzw. Reini­ gungsgang erfolgen in der Regel bei Wasch- und Geschirrspülma­ schinen mehrere Spülgänge mit klarem Wasser. Auch die Zahl der erforderlichen Spülgänge hängt stark vom Verschmutzungsgrad der Wäsche bzw. des Geschirrs ab.

Mit einem Trübungssensor kann der Verschmutzungsgrad von in der Maschine gebrauchtem Wasser gemessen werden, um daraus eine In­ formation über den Verschmutzungsgrad des zu waschenden bzw. zu spülenden Gutes zu gewinnen und entsprechend dieser Information dann die Maschine hinsichtlich Energie- und Wasserverbrauch so zu steuern, daß letztere so gering als möglich und so hoch als notwendig sind.

Es gibt im Stand der Technik Lichtschranken als Trübungssensor, die an speziell präparierten Rohren der Wasserführung angebracht sind. Solche Lichtschranken erfordern die getrennte Montage von Sender und Empfänger und somit in der Regel auch mehrere Öffnun­ gen in wasserführenden Teilen. Dies macht den Aufwand an Bautei­ len und auch die Montage aufwendig und führt auch zu störanfäl­ ligen Trübungssensoren sowie erhöhten Aufwand bezüglich der Dichtungen.

Bei der eingangs genannten US 4 257 708 ist die Wegstrecke der Strahlung vom Sender zum Empfänger durch die Abmessung des Trä­ gers für die Bauteile vorgegeben. Es ist aber erstrebenswert, zur Erhöhung der Meßgenauigkeit eine möglichst lange Wegstrecke der Strahlung im Wasser vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasch- oder Ge­ schirrspülmaschine der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Meßgenauigkeit bei der Trübungsmessung erhöht ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Die Erfindung ermöglicht es, daß für die Trübungsmessung des Wassers keine zusätzliche weitere Öffnung im wasserführenden Bauteil (zum Beispiel dem Bottich) benötigt wird, so daß auch eine weitere Leckmöglichkeit ausgeschlossen ist. Die erfindungs­ gemäße Vorrichtung zum Messen der Wassertrübung ist preisgün­ stig, da sie nur wenige Bauteile benötigt und auch die Montage wenig aufwendig ist. Der erfindungsgemäße Trübungssensor kann in Spritzgußtechnik hergestellt werden und erlaubt eine sichere, insbesondere auch wasserdichte Montage in der Wasch- oder Spül­ maschine und auch eine einfache Prüfung.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht weiterhin, daß die Meßeinrichtung für die Wassertrübung sehr kompakt mit geringen Abmessungen gebaut werden kann und somit auch der in der Maschi­ ne erforderliche Einbauraum klein ist. Auch ermöglicht die er­ findungsgemäße Meßvorrichtung einen hohen Grad an Sicherheit, da stromführende Teile nur an unkritischen Stellen verwendet zu werden brauchen.

Gemäß einer Variante der Erfindung kann die Einrichtung zum Aus­ senden ein Strahlungserzeuger (Sender) sein (Anspruch 2), und die Einrichtung zum Empfangen von Strahlung kann ein Detektor sein, der entspre­ chend einfallender Strahlung ein elektrisches Signal erzeugt (Anspruch 3). In diesem Fall sind Strahlungserzeuger bzw. Strahlungsdetektor also direkt am gemeinsamen Träger befestigt. Alternativ ist es mög­ lich, daß die Einrichtung zum Aussenden von Strahlung zumindest ein Ende eines Lichtleiters ist (Anspruch 4), und auch die Einrichtung zum Empfangen von Strahlung kann zumindest ein Ende eines Lichtleil­ ters sein (Anspruch 5). In diesem Fall sind somit Sender und/oder Empfänger entfernt vom Träger angeordnet, und die Strahlung wird mittels des Lichtleiters vom Sender zum an einem wasserführenden Teil montierten Träger geleitet bzw. von diesem Träger zu einem ent­ fernt angeordneten Detektor geleitet, der das Strahlungssignal in ein elektrisch verarbeitbares Signal umwandelt.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Träger zumindest teilweise aus für die Strahlung transparentem Material besteht oder mit einem Körper aus für die Strahlung transparentem Material verbunden ist (Anspruch 6).

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß zum Reflektieren der Strahlung auf ihrem Weg von der Sendeeinrichtung zur Empfangs­ einrichtung ein Teil der Maschine vorgesehen ist, der eine re­ flektierende Oberfläche aufweist, insbesondere eine Trommel (Anspruch 7). Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann neben der Trü­ bungsmessung des Wassers auch eine weitere Messung mit der Em­ pfangs- und Sendeeinrichtung durchgeführt werden, zum Beispiel kann eine Information über die Position der Trommel der Maschine oder auch eines anderen Bauteiles, wie des Rotors bei einer Ge­ schirrspülmaschine gewonnen werden.

Um die bei den vorstehend genannten Ausgestaltungen der Erfin­ dung erforderlichen Reflektoren zum Umlenken des Lichtes vom Sender zum Empfänger derart, daß Brauchwasser durchstrahlt wird, gegen eine Verschmutzung und Alterung zu schützen, ist gemäß ei­ ner weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in dem transparenten Material das Trägers bzw. des Körpers ein Reflektor ausgeformt ist, dessen reflektierende Oberfläche nicht mit Schmutzwässer beim Betrieb der Maschine in Berührung kommt (Anspruch 8).

Gemäß einer Variante der Erfindung können auf der Trommel Mar­ kierungen mit unterschiedlichen Reflexionsgraden vorgesehen sein (Anspruch 9).

Der Träger oder der mit ihm verbundene Körper kann eine Ausneh­ mung aufweisen, durch die in der Maschine gebrauchtes Wasser und Strahlung auf dem Weg von der Sendeeinrichtung zur Empfangsein­ richtung durchtritt (Anspruch 10).

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen der Wassertrübung in einer Wasch- oder Ge­ schirrspülmaschine und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A

Der in Fig. 1 gezeigte Trübungssensor weist einen Körper 10 auf, der an einem Träger 12 befestigt ist. Körper 10 und Träger 12 können auch integral (einstückig) aus einem Material geformt sein, zum Beispiel durch Spritzguß. Beim gezeigten Ausführungs­ beispiel besteht der Körper 10 aus einem Material, das für die verwendete Strahlung transparent ist, zum Beispiel einem geeig­ neten Kunststoff. Das Material des Körpers 10 ist auch so ge­ wählt, daß es resistent gegen Beschädigungen bei Einsatz in Wasch- und Geschirrspülmaschinen ist, also insbesondere resi­ stent gegen Waschmittel und andere in diesem Bereich verwendete Chemikalien.

Im Körper 10 ist eine Ausnehmung 14 ausgeformt, durch die Wasser fließen kann (in Fig. 1 wäre die Strömungsrichtung des Wassers senkrecht zur Zeichnungsebene).

Der in Fig. 1 gezeigte Trübungssensor kann insgesamt als eine kompakte Baueinheit so in einer Wand eines wasserführenden Bau­ teils einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine montiert werden, daß der Körper 10 in das Wasser ragt und der Träger 12 in der Art eines Flansches eine Öffnung in der Wand abdichtet, insbe­ sondere mit Hilfe einer Dichtung 16. Die Mittel zum Befestigen des Trübungssensors an der Wand sind in den Figuren nicht näher dargestellt.

Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Träger 12 des Sensors ein Sender 18 für elektromagnetische Strahlung und ein Empfänger 20 für diese Strahlung angeordnet.

Vom Sender 18 erzeugte Strahlung wird entsprechend den Pfeilen in einem Lichtleiter 22 zur Ausnehmung 14 im Körper 10 geführt, passiert diese Ausnehmung 14 und durchstrahlt dabei mehr oder weniger getrübtes Wasser, wird an Reflektoren 26, 28 um 180° umge­ lenkt, tritt nach der Umlenkung wiederum durch die Ausnehmung 14 und gelangt über einen weiteren Lichtleiter 24 zum Strahlungs­ empfänger 20, der das empfangene Lichtsignal in ein elektrisches Signal umwandelt, das über (nicht dargestellte) Leitungen zu ei­ nem Prozessor übertragen wird, der das Signal auswertet und ent­ sprechend die Waschmaschine so steuert, daß in Abhängigkeit von der gemessenen Wassertrübung der Energie- und/oder Wasser­ verbrauch optimiert wird.

Als Sender 18 kommt insbesondere eine Licht aussendende Diode (LED) in Betracht. Die emittierte elektromagnetische Strahlung kann zum Beispiel im sichtbaren Bereich liegen oder auch IR- Strahlung sein. Als Empfänger 20 kommen insbesondere eine Foto­ diode oder ein Fototransistor in Betracht, um entsprechend der einfallenden Lichtmenge ein elektrisches Signal zu erzeugen.

Je nach der Wassertrübung wird die durch die Ausnehmung 14 tre­ tende Strahlung durch das ebenfalls in der Ausnehmung 14 befind­ liche Wasser mehr oder weniger abgeschwächt, insbesondere durch Absorption und Streuung an Schmutzteilchen. Die Intensität des am Empfänger 20 auftreffenden Lichtes ist somit ein Maß für den Verschmutzungsgrad des Wassers in der Ausnehmung 14 und ermög­ licht eine Steuerung der Wasch- bzw. Spülmaschine entsprechend dem Verschmutzungsgrad. Zum Beispiel kann die Anzahl der Wasch- und Spülgänge der Maschine entsprechend dem Verschmutzungsgrad eingestellt werden. Auch die Länge eines Waschganges und/oder eines Spülganges mit klarem Wasser können entsprechend dem ge­ messenen Verschmutzungsgrad eingestellt werden.

Zur Kalibrierung (Eichung) der Messung ist es zum Beispiel möge lich, zu Beginn eines Waschvorganges, wenn sich Luft in der Aus­ nehmung 14 befindet, eine Eichmessung durchzuführen, wobei dann eventuell aufgetretene Verschmutzungen der Oberflächen oder auch der Reflektoren berücksichtigt sind. Kommt getrübtes Wasser in die Ausnehmung 14, so bleiben die zuvor genannten eventuellen Verunreinigungen bestehen, und die Strahlung wird zusätzlich durch das getrübte Wasser abgeschwächt, sodaß durch Vergleich mit der zuvor genannten Referenzmessung (Eichmessung) ein von systematischen Fehlern befreites Meßsignal hinsichtlich der Trü­ bung des Wassers gewonnen werden kann. Auf diese Weise lassen sich Einflüsse auf das Meßergebnis, die durch die Veränderungen der optischen Elemente oder auch Niederschläge auf den optisch wirksamen Flächen bedingt sind, weitestgehend reduzieren.

Es ist auch möglich, die Kalibrierung der Meßvorrichtung so durchzuführen, daß am Ende eines Spülganges, wenn feststeht, daß das Waschgut weitestgehend gereinigt und das Spülwasser nahezu ungetrübt ist, die Referenzmessung erfolgt und das Meßergebnis im die Maschine steuernden Prozessor abgespeichert und für einen späteren Waschvorgang herangezogen wird. Auch mit dieser Art der Gewinnung eines Referenzsignals lassen sich durch dauernde Ver­ schmutzungen der Oberflächen der optischen Elemente bedingte sy­ stematische Meßfehler weitgehend eliminieren.

Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausneh­ mung 14 in der Art eines Durchgangs durch den Körper 10 gestal­ tet. Es ist auch möglich, eine Ausnehmung vorzusehen, die an zu­ mindest einer Seite offen ist, zum Beispiel eine U-förmige Aus­ nehmung. Entscheidend ist, daß die Strahlung auf dem Weg vom Sender 18 zum Empfänger 20 Wasser passiert, dessen Trübung gemessen werden soll. Für die Messung förderlich ist eine möglichst lange Wegstrecke der Strahlung im Wasser, was beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch erreicht wird, daß die Strahlung durch Um­ lenkung an Reflektoren 26, 28 das Wasser in unterschiedlichen Richtun­ gen passiert. Zur Verlängerung des Strahlungsweges im Wasser kann das Ausführungsbeispiel auch dahingehend abgewandelt wer­ den, daß eine mehrfache Umlenkung der Strahlung erfolgt, so daß die Strahlung die mit mehr oder weniger getrübtem Wasser gefüll­ te Ausnehmung 14 mehr als zweimal auf dem Weg vom Sender 18 zum Empfänger 20 passiert.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel mit Sender 18 und De­ tektor 20 kann auch so abgewandelt werden, daß ein Sender und ein Detektor entfernt vom Träger 12 positioniert werden und die Strahlung mit Lichtleitern 22; 24 zum Träger 12 und zum Körper 10 übertragen wird. So können zum Beispiel der Sender 18 und der Strah­ lungsdetektor 20 direkt auf der elektronischen Steuerplatine der Maschine angeordnet werden, also derjenigen Platine, die die Prozessoren und andere elektrische Bauteile zur Steuerung der Maschine aufnimmt. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trübungssensors hat den Vorteil, daß keine elektrischen Leitun­ gen zum Trübungssensor geführt werden müssen. Hierdurch wird die elektromagnetische Verträglichkeit der Anordnung verbessert und auch die elektrische Sicherheit der Vorrichtung erhöht.

In Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels kön­ nen die Reflektoren 22, 24 auch direkt in den Körper 10 so eingespritzt werden, daß sie nicht mit Schmutzwasser in Berührung kommen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vor­ gesehen, das abgestrahlte Licht an einem reflektierenden Bauteil im Inneren eines wasserführenden Behältnisses der Maschine zu reflektieren und so zu einem Detektor zurückzuführen. Auch dabei passiert die Strahlung mehr oder weniger getrübtes Wasser und eine Messung der Strahlungsabschwächung ermöglicht eine Aussage über den Verschmutzungsgrad des Wassers. Insbesondere kommt als Reflektor die Trommel zum Beispiel einer Waschmaschine in Be­ tracht, die regelmäßig aus reflektierendem Stahl oder derglei­ chen hergestellt ist. In diesem Falle könnte zum Beispiel der Trübungssensor die vorstehend beschriebene Struktur aufweisen, bei der das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 so abgewandelt ist, daß der Körper 10 entlang der Linie B-B abgeschnitten ist. Die Strahlung tritt dann, vom Lichtleiter 22 kommend, aus dem Sensor aus, wird an der Trommel reflektiert und gelangt nach der Refle­ xion nach Durchlaufen einer relativ langen Wegstrecke im getrüb­ ten Wasser wieder zum Lichtleiter 24 und von dort zum Fotodetek­ tor 20. Diese Variante der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß neben der Wassertrübung sich auch noch weitere Informationen gewinnen lassen, zum Beispiel über die Position der Trommel und deren Drehzahl. Hierzu können an der reflektierenden Oberfläche der. Trommel Markierungen vorgesehen werden, die sich im Refle­ xionsgrad von der nicht markierten Oberfläche unterscheiden.

Claims (10)

1. Wasch- oder Geschirrspülmaschine mit einer Einrichtung (18) zum Aussenden von Strahlung und einer Einrichtung (20) zum Emp­ fangen von Strahlung, wobei diese Einrichtungen zum Messen einer Wassertrübung so in der Maschine montierbar sind, daß die Strah­ lung auf dem Weg von der Sendeeinrichtung (18) zur Empfangsein­ richtung (20) in der Maschine gebrauchtes Wasser durchstrahlt und die Abschwächung der Strahlung durch getrübtes Wasser mit­ tels der Empfangseinrichtung (20) gemessen wird, und wobei die Einrichtungen (18, 20) zum Aussenden bzw. Empfangen der Strah­ lung an einem gemeinsamen Träger (12) angeordnet oder befestig­ bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) oder ein mit ihm verbundener Körper (10) mit zumindest einer Einrichtung (26, 28) versehen ist zum Umlenken oder Reflektieren der Strahlung.

2. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aussenden von Strahlung ein Strahlungs­ erzeuger (Sender) ist.

3. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen von Strahlung ein Detektor ist, der entsprechend einfallender Strahlung ein elektrisches Signal erzeugt.

4. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aussenden von Strahlung zumindest ein Ende eines Lichtleiters ist.

5. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach einem der Ansprü­ che 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen von Strahlung zumindest ein Ende eines Lichtleiters ist.

6. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) zumindest teilweise aus für die Strahlung transparentem Material besteht oder mit einem Körper (10) aus für die Strahlung transparentem Material verbunden ist.

7. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Reflektieren der Strahlung auf ihrem Weg von der Sende­ einrichtung zur Empfangseinrichtung ein Teil der Maschine vorge­ sehen ist, der eine reflektierende Oberfläche aufweist, insbe­ sondere eine Trommel.

8. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem transparenten Material des Trägers (12) bzw. des Kör­ pers (10) ein Reflektor ausgeformt ist, dessen reflektierende Oberfläche nicht mit Schmutzwasser beim Betrieb der Maschine in Berührung kommt.

9. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trommel Markierungen vorgesehen sind mit unter­ schiedlichen Reflexionsgraden.

10. Wasch- oder Geschirrspülmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) oder der mit ihm verbundene Körper (10) eine Ausnehmung (14) aufweist, durch die in der Maschine gebrauchtes Wasser und Strahlung auf dem Weg von der Sendeeinrichtung zur Empfangseinrichtung durchtritt.