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WO2009033828A1 - Dosiersystem zur abgabe von fliess- oder streufähigen zubereitungen - Google Patents

Dosiersystem zur abgabe von fliess- oder streufähigen zubereitungen Download PDF

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Publication number
WO2009033828A1
WO2009033828A1 PCT/EP2008/054461 EP2008054461W WO2009033828A1 WO 2009033828 A1 WO2009033828 A1 WO 2009033828A1 EP 2008054461 W EP2008054461 W EP 2008054461W WO 2009033828 A1 WO2009033828 A1 WO 2009033828A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensors
dispensing
temperature
dosing
delta
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/054461
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arnd Kessler
Karl-Heinz Hohenadel
Christian Nitsch
Johannes Zipfel
Nadine Warkotsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of WO2009033828A1 publication Critical patent/WO2009033828A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/0018Controlling processes, i.e. processes to control the operation of the machine characterised by the purpose or target of the control
    • A47L15/0055Metering or indication of used products, e.g. type or quantity of detergent, rinse aid or salt; for measuring or controlling the product concentration
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    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47L15/44Devices for adding cleaning agents; Devices for dispensing cleaning agents, rinsing aids or deodorants
    • A47L15/4445Detachable devices
    • A47L15/4454Detachable devices with automatic identification means, e.g. barcodes, RFID tags or magnetic strips
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    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F33/00Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • D06F33/30Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/32Control of operational steps, e.g. optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry
    • D06F33/37Control of operational steps, e.g. optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of metering of detergents or additives
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    • A47L2401/00Automatic detection in controlling methods of washing or rinsing machines for crockery or tableware, e.g. information provided by sensors entered into controlling devices
    • A47L2401/12Water temperature
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    • A47L2401/00Automatic detection in controlling methods of washing or rinsing machines for crockery or tableware, e.g. information provided by sensors entered into controlling devices
    • A47L2401/30Variation of electrical, magnetical or optical quantities
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A47L2501/00Output in controlling method of washing or rinsing machines for crockery or tableware, i.e. quantities or components controlled, or actions performed by the controlling device executing the controlling method
    • A47L2501/07Consumable products, e.g. detergent, rinse aids or salt
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F2103/00Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2103/20Washing liquid condition, e.g. turbidity
    • D06F2103/22Content of detergent or additives

Definitions

  • the invention relates to a dispensing and dosing system for dispensing flowable or spreadable preparations, in particular preparations containing detergents or cleaners, in dishwashers, washing machines, dryers or the like, wherein the temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t is used to determine the amount of detergent to be dispensed.
  • the precise and appropriate dosage of active substances is relevant for a variety of applications.
  • the dosage of active substances is of increasing importance, which is primarily based on the exact and demand-controlled dosage of the corresponding active ingredients, which on the one hand protects the environment by conserving resources and avoiding overdose and overdoses, on the other hand, the efficiency of the drugs so dosed is optimized.
  • Detergents for dishwashers are often used today in the form of detergent tablets. Although the application and dosage for the user is relatively simple and convenient, the drug release from the tablets is not optimized in terms of rinsing and drying cycles of the respective dishwasher.
  • Dosing devices for dispensing cleaning agents during the washing cycles of a dishwasher are known, for example, from WO2006 / 021764.
  • the dispensing of cleaning agents is controlled by a bimetal that triggers a spring mechanism upon reaching a predetermined temperature, which causes the release of cleaning agents in the dishwasher.
  • a major disadvantage of this metering device is its complex mechanical structure, whereby the cost of their production are high. It is therefore regularly desirable to provide a metering device with the simplest possible mechanical configuration.
  • the device known from WO2006 / 021764 is not suitable for liberating liquid or gelatinous preparations. However, this would be particularly advantageous because usually in liquids or gels higher drug concentrations than in solid dosage forms such as powders or tablets can be realized.
  • a corresponding metering device could in particular identify the program steps of a dishwasher in order to realize a dosage adapted and optimized to the corresponding program step.
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages known from the prior art and to provide a dispensing and metering device that realizes a needs-based, load-dependent release of a metered amount of a flowable or spreadable product.
  • a conclusion on the loading condition of a dishwasher is possible. If a dishwasher is almost fully loaded then the temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t is smaller than in a weakly loaded dishwasher. This can be explained by the different heat capacities that an almost fully loaded dishwasher has compared to a weakly loaded dishwasher inside the dishwasher. Due to the comparatively high heat capacity of a fully loaded dishwasher, it heats up more slowly than a dishwasher, which is only lightly loaded.
  • a comparatively low temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t thus suggests a high loading of the dishwasher and thus a high dirt load.
  • the cleaning program must be provided a correspondingly high amount of detergent.
  • a comparatively high temperature gradient ⁇ T / ⁇ t is a parameter for a low loading of the dishwasher, so that a correspondingly low amount of dirt load and amount of necessary cleaning agent can be expected.
  • Such a determination according to the invention of the loading state of a dishwashing machine makes it possible to realize a demand-based, load-dependent metering of cleaning substances without the need for a connection between the metering device and the dishwasher.
  • the first heating period of the dishwasher in which a first water temperature T1 is less than a subsequently measured water temperature T2, is used to determine the temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t.
  • the temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t is determined equal to the beginning of a cleaning program, so that in all subsequent program steps, especially in Hauptsonssgang, already a needs-based, the temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t aligned metering of cleaning substances can be done.
  • the doses to be released V dos of at least one first flowable or spreadable product is discharged into the dishwasher at at least two mutually different times.
  • the dispensing and metering detects the operating condition or program flow of the dishwasher, in particular without being connected to the dishwasher.
  • At least one sound pressure sensor can be provided in the dispensing and metering system, which is suitable for detecting sound spectra or sound frequencies in the interior of a washing or dishwashing machine.
  • the sound pressure sensor may be suitable for detecting sound spectra or sound frequencies emitted by sewage pumps, circulating pumps and / or valves in the interior of a washing machine or dishwashing machine. From the determined sound spectra and frequencies as well as their temporal occurrence can be concluded on the respective operating condition or on the program sequence of the machine. For this purpose, typical spectra, frequencies and their possible sequences are stored in the control unit, which are then compared with the measured values of the sound pressure sensor in order to determine the operating state or the respective program sequence.
  • the dispensing and metering system according to the invention is mobile. Movable in the sense of this application means that the dispensing and dosing system is not permanently connected to a device such as a dishwasher, washing machine, laundry dryer or the like, but can be removed, for example, from a dishwasher or positioned in a dishwasher.
  • a control unit, a sensor unit and at least actuator and dispenser is integrated.
  • the dosing device consists of a splash-proof housing, that the penetration of splashing water, as may occur, for example, when using the dosing device according to the invention in a dishwasher, prevents the interior of the dosing.
  • the metering device may be formed from materials that are dimensionally stable up to a temperature of 120 0 C.
  • the preparations to be dosed may have a pH between 2 and 12, depending on the intended use, all components of the dosing device which come into contact with the preparations should have a corresponding acid and / or alkali resistance. Furthermore, these components should be largely chemically inert by a suitable choice of material, for example against nonionic surfactants, enzymes and / or fragrances.
  • potting materials for example, multicomponent epoxy, and acrylate potting compounds such as methacrylate esters, urethane-metha and cyanoacrylates or two-component materials can be used with polyurethanes, silicones, epoxy resins.
  • An alternative or supplement to encapsulation is the encapsulation of the components in a suitably designed, moisture-proof housing.
  • a sensor is a measuring sensor or measuring sensor which can quantitatively record certain physical or chemical properties and / or the material quality of its environment qualitatively or as a measured variable.
  • the dosing unit has at least one sensor which is suitable for detecting a temperature T.
  • the temperature sensor is designed in particular for detecting a water temperature.
  • the dosing unit has a sensor which can determine physical, chemical and / or mechanical parameters from the surroundings of the dosing unit.
  • the sensor unit may comprise one or more active and / or passive sensors for the qualitative and / or quantitative detection of mechanical, electrical, physical and / or chemical variables, which are passed as control signals to the control unit.
  • the sensors of the sensor unit from the group of timers, temperature sensors, infrared sensors, brightness sensors, temperature sensors, motion sensors, strain sensors, speed sensors, proximity sensors, flow sensors, color sensors, gas sensors, vibration sensors, pressure sensors, conductivity sensors, turbidity sensors, Schall Bateldrucksensoren, "Lab-on-a -Chip "- sensors, force sensors, acceleration sensors, inclination sensors, pH sensors, moisture sensors, magnetic field sensors, RFID sensors, magnetic field sensors, Hall sensors, biochips, odor sensors, hydrogen sulfide sensors and / or MEMS sensors be selected.
  • Suitable flow sensors can be selected from the group of orifice flow sensors, electromagnetic flowmeters,
  • Mass flow measurement according to the Coriolis method Mass flow measurement according to the Coriolis method, vortex meter flow measurement method, ultrasonic flow measurement method, variable area flow measurement, annular piston flow measurement, thermal mass flow measurement or differential pressure flow measurement.
  • a temperature-dependent viscosity curve of at least one preparation to be deposited in the control unit, wherein the dosage is adjusted by the control unit according to the temperature and thus the viscosity of the preparation.
  • an apparatus for direct determination of the viscosity of the preparation is provided.
  • the alternatives listed above for determining the metered quantity or the viscosity of a preparation serve to generate a control signal that is processed by the control unit in such a way for controlling a dispenser that essentially a constant metering of a preparation is effected.
  • the data line between the sensor and the control unit can be realized via an electrically conductive cable or wirelessly.
  • a wirelessly formed data line is formed in particular by the transmission of electromagnetic waves. It is preferable to form a wireless data line according to standardized standards such as Bluetooth, IrDA, IEEE 802, GSM, UMTS, etc.
  • the energy source provides electrical energy.
  • the energy source may be, for example, a battery, a power supply, solar cells or the like.
  • mechanical energy sources consisting of one or more coil spring, torsion spring or torsion bar spring, spiral spring, air spring / gas spring and / or elastomer spring.
  • batteries and accumulators can be provided as the electrical energy source.
  • a battery may be selected from the group consisting of alkaline manganese batteries, zinc carbon batteries, nickel oxyhydroxide batteries, lithium batteries, lithium iron sulfide batteries, zinc air batteries, zinc chloride batteries, Mercury oxide zinc batteries and / or silver oxide zinc batteries.
  • Lead accumulators (lead dioxide / lead), nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, lithium-ion batteries, lithium-polymer batteries, alkaline-manganese batteries, silver-zinc batteries, nickel Hydrogen batteries, zinc bromine batteries, sodium nickel chloride batteries and / or nickel-iron batteries.
  • the accumulator may in particular be designed in such a way that it is by loading wide up lad bar.
  • means for energy conversion can be provided in or on the dosing unit, which generate a voltage by means of which the accumulator is charged.
  • these means may be designed as a dynamo, which is driven by the water flows during a rinse cycle in a dishwasher and emits the voltage thus generated to the accumulator.
  • a control unit in the sense of this application is a device that is suitable, the
  • control unit influences actuators with the aid of information which it processes in the sense of the control target.
  • control unit may be a programmable microprocessor.
  • a plurality of dosing programs are stored on the microprocessor, which can be selected and executed according to the container coupled to the dosing device.
  • the control unit has, in a preferred embodiment, no connection to the possibly existing control of the household appliance. Accordingly, no information, in particular electrical or electromagnetic signals, is exchanged directly between the control unit and the control of the household appliance.
  • control unit is coupled to the existing control of the household appliance.
  • this coupling is wireless.
  • a sensor on or in a dishwashing machine, preferably on or at the dosing chamber embedded in the door of the dishwasher, which wirelessly transmits a signal to the dosing unit when the control of the domestic appliance controls the dosing, for example, of a detergent from the dosing unit Dosing or rinse aid causes.
  • control unit can store several programs for releasing different preparations or releasing products in different applications.
  • the call of the corresponding program is carried out, can be effected in a preferred embodiment of the invention by appropriate RFID label or molded on the container geometric information carrier.
  • appropriate RFID label or molded on the container geometric information carrier can be used, for example, to use the same control unit for a plurality of applications, for example for metering detergent in dishwashers, for dispensing perfumes in room fragrancing, for applying cleaning substances to a toilet bowl, etc.
  • the call of a dosing program by the assignment of a determined temperature gradient can be made to a corresponding metering program.
  • control unit can be configured in such a way that on the one hand the dosing takes place in a sufficiently short time to ensure a good cleaning result and on the other hand the dosing of the preparation does not occur so quickly.
  • This can be realized for example by an interval-like release, wherein the individual dosing intervals are set so that the corresponding metered amount completely dissolve during a cleaning cycle.
  • the invention further comprises a method for dosing at least one first flowable or spreadable product, in particular for use in the dispensing and dosing system according to the invention.
  • the dosing process comprises the following steps:
  • Measurement of the temperature T in particular the water temperature, inside a dishwasher, ii. Measurement of the time t at which one of the measured temperatures T is present iii. Forming a temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t from the recorded temperature and time data, which is suitable, the loading state of a washing or
  • At least one heating-up period in which a first temperature T1 is less than a subsequently measured temperature T2 is used to determine the temperature gradient .DELTA.T / .DELTA.t. It is particularly preferred that the first heating-up period, in which a first temperature T1 is less than a subsequently measured temperature T2, be used to determine the temperature gradient ⁇ T / ⁇ t.
  • the metering process is carried out in such a way that the metered dose V dos to be released is discharged into the dishwasher at least for the first flowable or spreadable product at at least two mutually different times.
  • an actuator is a device which converts an input variable into a different output quantity and with which an object is moved or whose movement is generated, wherein the actuator is coupled to at least one dispenser such that the release of product from at least indirectly one of the containers can be effected.
  • the actuator may be driven by drives selected from the group of gravity drives, ion drives, electric drives, motor drives, hydraulic drives, pneumatic drives, gear drives, threaded spindle drives, ball screws, linear drives, roller screws, tooth worm drives, piezoelectric actuators, chain drives, and / or recoil drives.
  • drives selected from the group of gravity drives, ion drives, electric drives, motor drives, hydraulic drives, pneumatic drives, gear drives, threaded spindle drives, ball screws, linear drives, roller screws, tooth worm drives, piezoelectric actuators, chain drives, and / or recoil drives.
  • the actuator may be formed of an electric motor coupled to a transmission that converts the rotational movement of the motor into a linear motion of a carriage coupled to the transmission. This is particularly advantageous for a slim, plate-shaped design of the dosing unit.
  • At least one magnet element may be arranged on the actuator such that, with an identically polarized magnet element on a dispenser, a product discharge from the container is effected as soon as the two magnet elements are positioned relative to one another in such a way that a causes magnetic repulsion of the Gleichpoligen magnetic elements and a non-contact release mechanism is realized.
  • the carriage described at the outset or else the magnetic element for actuating the dispenser is preferably arranged between the container openings in a configuration of the metering element with two containers in the rest or initial position. As a result, the operation of the dispenser can be realized solely by the change of the drive direction.
  • a dispenser is a component in which the actuator acts and, as a result of this action, causes the opening or the closure of the product discharge opening of the container.
  • the dispenser may be valves that may be brought into a product dispensing position or closed position by the actuator.
  • the embodiment of the dispenser and the actuator in the form of a solenoid valve, wherein the dispenser are configured by the valve and the actuator by the electromagnetic or piezoelectric drive of the solenoid valve.
  • the amount and timing of the dosage can be controlled very accurately by the use of solenoid valves.
  • An indicator in the sense of this application is an element arranged on the dosing device which is suitable for visually, acoustically and / or haptically indicating the reaching or leaving of certain physical, chemical, electrical or mechanical states in the dosing device or its surroundings to a user.
  • an indicator in the form of a luminous means such as an LED, or acoustic signal transmitter can be provided for monitoring the voltage of a battery.
  • an indicator for level monitoring of the container in particular when the container is opaque.
  • the dispensing and metering device according to the invention is particularly suitable for use in dishwashers.
  • the dispensing and dosing unit in any other applications in which a controlled release of active ingredient is desired, such as in washing machines, clothes dryers, fragrance dispensers, toilet cleaning and / or disinfecting devices or the like.
  • FIG. 1 Schematic block diagram of the dispensing and metering device
  • FIG. 2 Schematic cross-sectional view of the dispensing and metering device
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of the dosing unit 1.
  • the dosing unit 1 comprises the control unit 2 and a container 3 which can be coupled to the control unit 2.
  • the control unit 2 Within the control unit 2 is at least one energy source 6, optionally one or more control elements 7, at least one sensor 8, a control unit 9, an actuator 10, optionally an indicator 11 and a dispenser 12 are arranged.
  • the control unit 2 is enclosed by a housing, so that the housing interior is protected from the entry of moisture.
  • the sensor 8 is connected to the control unit 9. It can, depending on the nature of the sensor 8, be fed from the energy source 6 with the energy possibly required to operate the sensor 8. The signals of the sensor 8 are transmitted to the control unit 9.
  • the control unit 9 which is preferably designed as a programmable microprocessor and may have various retrievable programs forms from the sensor information manipulated variables, which are forwarded to the actuator 10.
  • the control unit 9 is powered by the power source 6, which is a battery or accumulator, with electrical voltage.
  • the actuator 10 actuated by the control unit 9 converts the control signals of the control unit 9 into a movement which causes actuation of the dispenser 12 to release product from the container 3 or to close the container 3. The eventual necessary energy receives the actuator 10 from the power source. 6
  • the actuator 10 and / or the control unit 9 may be connected to an indicator 11.
  • the indicator 11 indicates operating states of the control unit 2 in a visual acoustic or other perceptible manner.
  • the control unit 2 can be operated or controlled by one or more control elements 7 by a user.
  • the controls 7 may be formed, for example, program selector switch for selecting a corresponding control program in the control unit 9 or as an on-off switch for the control unit 2.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the dosing unit 1 consisting of the container 3 and the control unit 2.
  • the container 3 is constructed from two individual containers 3a and 3b. The inner of this container 3b is thereby from the outer container 3a enclosed. In the interior of the container 3b is a product 4b, which has a greater heat sensitivity than the product 4a in the outer container 3a.
  • both containers 3a and 3b each have an outlet opening 5a and 5b.
  • a gravity-induced release of the products 4a and 4b from the containers 3a and 3b is possible.
  • the discharge ports 5a and 5b of the container 3 are coupled to the inlet ports 13a and 13b of the controller 2.
  • the discharge opening 5a and 5b and the inlet opening 13a and 13b are configured in such a way that forms a liquid-tight connection between the openings, which prevents unintentional leakage of the products 4a and 4b from the container 3 coupled to the control unit 2.
  • the dispensing opening and the inlet opening 13 may provide means opening the first time the container 3 in the control unit 2 to the discharge openings 5a and 5b arranged tamper-evident closures (not shown).
  • To secure the container 3 in the control unit 2 can further be formed snap, detent or plug connections.
  • the power source 6 may be formed in particular as an electrical energy source, for example as a battery or accumulator.
  • the electrical energy source 6 is connected to the sensor 8, the control unit 9, and the actuator 10 and supplies these components with an electrical voltage.
  • the control element 7 the voltage supply of the battery can be interrupted to the electrical consumers down.
  • the sensor 8 is connected to the control unit 9, wherein the control unit 9 is in turn connected to the actuator 10.
  • the actuator 10 in turn is connected to the two dispensers 12a and 12b.
  • the dispensers 12a and 12b can be designed as pumping elements, for example in the form of microdosing pumps or solenoid valves.
  • Fig. 3 shows the temperature profile in the interior of an unloaded dishwasher over time. The temperature profile was recorded with a dishwashing machine of the company Siemens with the type designation SE20T294EU at the end of the program "Fast".
  • the heating phases of the respective cleaning cycles are limited analogously to the heating phases known from FIG. 3 by the time intervals t1-t2, t3-t4 and t5-t6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Washing And Drying Of Tableware (AREA)

Abstract

Abgabe- und Dosiersystem (1), insbesondere für Wasch- und Reinigungsmittel enthaltende Zubereitungen, umfassend wenigstens einen Behälter (3) zur Aufnahme wenigstens eines ersten fliess- oder streufähigen Produkts (4), ein mit der Abgabeöffnung (5) des Behälters (3) koppelbares Steuergerät (2), das eine Dosierung und Freisetzung wenigstens des ersten fliess- oder streufähigen Produktes (4) aus dem Behälter (3) in die Umgebung steuert, umfassend wenigstens einen Sensor (8), wobei wenigstens ein Sensor (8) zur Erfassung einer Temperatur T geeignet ist, das vom Temperatursensor (8) erzeugte Signal in einer Steuereinheit (9) zu einem den Beladungszustand einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine repräsentierenden Temperaturgradienten ?T/?t gewandelt wird und der Temperaturgradienten ?T/?t in der Steuereinheit (9) zur Bestimmung der freizusetzenden Dosiermenge Vdos wenigstens eines ersten fliess- oder streufähigen Produkts (4) verwendet wird.

Description

Dosiersystem zur Abgabe von fließ- oder streufähigen Zubereitungen
Die Erfindung betrifft ein Abgabe- und Dosiersystem zur Abgabe von fließ- oder streufähigen Zubereitungen, insbesondere für Wasch- oder Reinigungsmittel enthaltene Zubereitungen, in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen, Wäschetrockner oder dergleichen, wobei der Temperaturgradient ΔT/Δt zur Bestimmung der zu dosierenden Reinigungsmittelmenge verwendet wird.
Stand der Technik
Die genaue und bedarfsgerechte Dosierung von Aktivsubstanzen ist für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten von Relevanz. Insbesondere im Haushaltsbereich erfährt die Dosierung von Aktivsubstanzen eine steigende Bedeutung, was voranging in der exakten und bedarfsgesteuerten Dosierung der entsprechenden Wirkstoffe begründet ist, wodurch zum einen die Umwelt durch Ressourcenschonung und Vermeidung von Fehl- und Überdosierungen geschont, zum anderen die Effizienz der so dosierten Wirkstoffe optimiert wird.
Reinigungsmittel für Geschirrspülmaschinen werden heute häufig in Form von Spülmitteltabletten verwendet. Obwohl die Anwendung und Dosierung für den Anwender vergleichsweise einfach und konvenient ist, erfolgt die Wirkstofffreisetzung aus den Tabletten jedoch nicht optimiert hinsichtlich der Spül- und Trocknungszyklen der jeweiligen Spülmaschine.
Dosiervorrichtungen zur Abgabe von Reinigungsmitteln während der Spülzyklen einer Geschirrspülmaschine sind beispielsweise aus WO2006/021764 bekannt. Die Abgabe von Reinigungsmitteln wird hierbei durch ein Bimetall gesteuert, das bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur einen Federmechanismus auslöst, der die Freigabe von Reinigungsmitteln in die Geschirrspülmaschine bewirkt.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Dosiervorrichtung ist ihr komplexer mechanischer Aufbau, wodurch die Kosten für ihre Herstellung hoch sind. Es ist daher regelmäßig wünschenswert, eine Dosiervorrichtung mit einer möglichst einfachen mechanischen Konfiguration bereitzustellen.
Des Weiteren ist die aus WO2006/021764 bekannte Vorrichtung nicht geeignet, um flüssige oder gelförmige Zubereitungen freizusetzen. Dies wäre jedoch insbesondere deshalb von Vorteil, da sich üblicherweise in Flüssigkeiten oder Gelen höhere Wirkstoffkonzentrationen als in festen Darreichungsformen wie etwa Pulvern oder Tabletten realisieren lassen.
Insbesondere durch eine einmalige, schwallartige Dosierung (oftmals auch als „One-Shot" bezeichnet), wie sie heute weitestgehend z.B. durch Wasch-/ oder Reinigungstabletten üblich ist, kann es passieren, dass bei der Zufuhr derartiger Tensidzubereitungen beispielsweise während eines Reinigungszyklus einer Spülmaschine, die Zubereitungen unmittelbar nach der Dosierung in den Spülmaschineninnenraum und dem Kontakt mit Wasser von Gelschichten überzogen werden, die dann eine rasche Auflösung auch der von der Gelschicht eingeschlossenen Zubereitung verhindern. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je größer die Dosiermenge ist, die einmalig schwallartig abgegeben wird und je kälter das Wasser ist, in dem die Zubereitung aufgelöst werden soll.
Dies kann dazu führen, dass am Ende des Spülprogramms vergelte Zubereitungsreste in der Spülmaschine oder auf dem Geschirr zurückbleiben und eventuell nicht genügend Tensid während des Spülprogramms freigesetzt wird, um eine befriedigende Reinigungsleistung der Zubereitung, insbesondere bei Niedertemperaturwasch- und -reinigungsprogrammen, zu bewirken.
Es ist daher des Weiteren eine Dosiervorrichtung wünschenswert, die zur Vergelung neigende Tensidgemische derart freisetzt, dass eine Vergelung weitestgehend unterbunden oder zumindest deutlich reduziert wird.
Hierzu ist es auch erforderlich, die Freisetzung derartiger Zubereitungen bei einer definierten Temperatur zu bewirken, so dass ein rasches sowie vollständiges Auflösen der Zubereitungen in warmem Spülwasser erreicht wird.
Ein wichtiger Parameter im Hinblick auf eine bedarfsgerechte Dosierung von Reinigungssubstanzen in Geschirrspülmaschinen ist der Beladungszustand der Maschine. Es ist ersichtlich, dass eine vollständig gefüllte Geschirrspülmaschine prinzipiell eine größere Menge an Geschirrspülmittel benötigt als eine nur teilweise befüllte. Daher ist eine Dosiervorrichtung wünschenswert, die eine bedarfsgerechte Dosierung von Reinigungsmittel in Abhängigkeit des Beladungszustandes der Maschine bereitstellt.
Ferner wäre es vorteilhaft, dass eine entsprechende Dosiervorrichtung insbesondere die Programmschritte einer Geschirrspülmaschine identifizieren könnte, um eine dem entsprechenden Programmschritt angepasste und optimierte Dosierung zu realisieren. Aufqabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden und eine Abgabe- und Dosiervorrichtung bereitzustellen, die eine bedarfsgerechte, beladungsabhängige Freisetzung einer Dosiermenge eines fließ- oder streufähigen Produktes realisiert.
Die Aufgabe wird durch eine Abgabe- und Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt ist ein Rückschluss auf den Beladungszustand einer Geschirrspülmaschine möglich. Ist eine Geschirrspülmaschine nahezu voll beladen so ist der Temperaturgradient ΔT/Δt kleiner als bei einer nur schwach beladenen Geschirrspülmaschine. Dies lässt sich durch die unterschiedlichen Wärmekapazitäten erklären, die eine nahezu voll beladene Geschirrspülmaschine im Vergleich zu einer nur schwach beladenen Geschirrspülmaschine im Inneren der Geschirrspülmaschine aufweist. Durch die vergleichsweise hohe Wärmekapazität einer voll beladenen Geschirrspülmaschine, heizt sich diese langsamer auf, als eine Geschirrspülmaschine, welche nur schwach beladen ist.
Ein vergleichsweise geringer Temperaturgradienten ΔT/Δt lässt demnach auf eine hohe Beladung der Geschirrspülmaschine und somit auf eine hohe Schmutzfracht schließen. Somit muss dem Reinigungsprogramm eine entsprechend hohe Menge an Reinigungsmittel bereitgestellt werden.
Ein vergleichsweise hoher Temperaturgradient ΔT/Δt ist dahingegen ein Parameter für eine geringe Beladung der Geschirrspülmaschine, so dass eine entsprechend geringe Schmutzfracht und Menge an notwendigem Reinigungsmittel erwartet werden kann.
Durch eine derartige, erfindungsgemäße Bestimmung des Beladungszustandes einer Geschirrspülmaschine ist es möglich, eine bedarfsgerechte, beladungsabhängige Dosierung von Reinigungssubstanzen zu realisieren, ohne dass eine Verbindung zwischen dem Dosiergerät und der Geschirrspülmaschine existieren muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erste Aufheizperiode der Geschirrspülmaschine, in der eine erste Wassertemperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Wassertemperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet wird. Hierdurch wird der Temperaturgradient ΔT/Δt gleich zu Beginn eines Reinigungsprogramms ermittelt, so dass in allen nachfolgenden Programmschritten, insbesondere im Hauptreinigungsgang, bereits eine bedarfsgerechte, am Temperaturgradient ΔT/Δt ausgerichtete Dosierung von Reinigungssubstanzen erfolgen kann. - A -
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausformung der Erfindung, wird die freizusetzende Dosiermenge Vdos wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts zu wenigstens zwei voneinander verschiedenen Zeitpunkten in die Geschirrspülmaschine abgegeben. Dies hat zum einen den Vorteil, dass eine Vergelung wie sie bei einer Dosierung einer vergleichsweise großen Portion an tensidhaltigem Reinigungsmittel vorkommen kann, durch ein sequenzielles Dosieren einer Mehrzahl von kleineren Dosierportionen vermieden werden kann.
Es ist des Weiteren bevorzugt, die Freisetzung der Dosiermenge Vdos vollständig oder portionsweise in den Vorspülgang, Hauptreinigungsgang, Zwischenspülgang und/oder Klarspülgang zu realisieren. So wäre es beispielsweise denkbar, durch den im Vorspülgang über den Temperaturgradienten ermittelten Beladungszustand der Geschirrspülmaschine eine portionsweise Abgabe der ermittelten Dosiermenge Vdos in den Hauptreinigungsgang und den Klarspülgang zu bewirken.
Um insbesondere die portionsweise Abgabe der Dosiermenge hinsichtlich Reinigungsleistung und sparsamen Reinigungsmitteleinsatz zu optimieren, ist es vorteilhaft, dass das Abgabe- und Dosiersystem den Betriebszustand bzw. den Programmablauf der Geschirrspülmaschine erkennt, insbesondere ohne mit der Geschirrspülmaschine verbunden zu sein.
Hierzu kann in dem Abgabe- und Dosiersystem wenigstens ein Schallwechseldrucksensor vorgesehen sein, der geeignet ist, Schallspektren oder Schallfrequenzen im Inneren einer Waschoder Geschirrspülmaschine zu erfassen. Insbesondere kann der Schallwechseldrucksensor dazu geeignet sein, von Abwasserpumpen, Umwälzpumpen und/oder Ventilen emittierten Schallspektren oder Schallfrequenzen im Inneren einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine zu erfassen. Aus den ermittelten Schallspektren und Frequenzen sowie ihrem zeitlichen Auftreten kann auf den jeweiligen Betriebszustand bzw. auf den Programmablauf der Maschine geschlossen werden. Hierzu sind in der Steuereinheit typische Spektren, Frequenzen und deren mögliche Abfolgen hinterlegt, die dann mit den Messwerten des Schallwechseldrucksensors verglichen werden um so den Betriebszustand bzw. den jeweiligen Programmablauf zu bestimmen.
Es ist ferner bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Abgabe- und Dosiersystem beweglich ist. Beweglich im Sinne dieser Anmeldung bedeutet, dass das Abgabe- und Dosiersystem nicht unlösbar mit einer Vorrichtung wie beispielsweise einer Geschirrspülmaschine, Waschmaschine, Wäschtrockner oder dergleichen verbunden ist, sondern beispielsweise aus einer Geschirrspülmaschine entnehmbar oder in einer Geschirrspülmaschine positionierbar ist. In dem Dosiergerät ist die zum Betrieb der Dosiervorrichtung notwendige Energiequelle, eine Steuereinheit, eine Sensoreinheit sowie wenigstens Aktuator und Spender integriert. Vorzugsweise besteht das Dosiergerät aus einem spritzwassergeschütztem Gehäuse, dass das Eindringen von Spritzwasser, wie es beispielsweise bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einer Geschirrspülmaschine auftreten kann, in das Innere des Dosiergeräts verhindert.
Um den Betrieb bei erhöhten Temperaturen, wie sie beispielsweise in einzelnen Waschzyklen einer Geschirrspülmaschine auftreten, zu gewährleisten, kann die Dosiervorrichtung aus Materialen geformt sein, die bis zu einer Temperatur von 1200C formstabil sind.
Da die zu dosierenden Zubereitungen je nach beabsichtigtem Verwendungszweck einen pH-Wert zwischen 2 und 12 aufweisen können, sollten alle Komponenten der Dosiervorrichtung, die in Kontakt mit den Zubereitungen kommen, eine entsprechende Säure- und/oder Alkaliresistenz aufweisen. Ferner sollten die diese Komponenten durch eine geeignete Materialauswahl weitestgehend chemisch inert, beispielsweise gegen nichtionische Tenside, Enzyme und/oder Duftstoffe sein.
Besonders vorteilhaft ist es, insbesondere die Energiequelle, die Steuereinheit sowie die Sensoreinheit derart zu vergießen, dass das Dosiergerät im Wesentlichen wasserdicht, das Dosiergerät also auch bei vollständigem Umschluss mit Flüssigkeit funktionsfähig ist. Als Vergussmaterialien können beispielsweise mehrkomponentige Epoxyd-, und Acrylat- Vergußmassen wie Methacrylatester, Urethan-Metha und Cyanacrylate oder Zweikomponenten- Materialien mit Polyurethanen, Silikonen, Epoxydharzen verwendet werden.
Eine Alternative oder Ergänzung zum Vergießen stellt das Verkapseln der Bauteile in einem entsprechend ausgestalteten, feuchtigkeitsdichten Gehäuse dar.
Sensor
Ein Sensor im Sinne dieser Anmeldung ist ein Messgrößenaufnehmer oder Messfühler, der bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann.
Die Dosiereinheit weist wenigstens einen Sensor auf, der zur Erfassung einer Temperatur T geeignet ist. Der Temperatursensor ist insbesondere zur Erfassung einer Wassertemperatur ausgebildet. Die Dosiereinheit in einer Weiterentwicklung der Erfindung einen Sensor aufweisen, der physikalische, chemische und/oder mechanische Parameter aus der Umgebung der Dosiereinheit bestimmen kann. Die Sensoreinheit kann einen oder mehrere aktive und/oder passive Sensoren zur qualitativen und/oder quantitativen Erfassung mechanischer, elektrischer, physikalischer und/oder chemischer Größen umfassen, die als Steuersignale an die Steuereinheit geleitet werden.
Insbesondere können die Sensoren der Sensoreinheit aus der Gruppe der Zeitgeber, Temperatursensoren, Infrarotsensoren, Helligkeitssensoren, Temperatursensoren, Bewegungssensoren, Dehnungssensoren, Drehzahlsensoren, Näherungssensoren, Durchflusssensoren, Farbsensoren, Gassensoren, Vibrationssensoren, Drucksensoren, Leitfähigkeitssensoren, Trübungssensoren, Schallwechseldrucksensoren, „Lab-on-a-Chip"- Sensoren, Kraftsensoren, Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, pH-Wert-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren, Magnetfeldsensoren, RFID-Sensoren, Magnetfeldsensoren, Hall- Sensoren, Bio-Chips, Geruchssensoren, Schwefelwasserstoffsensoren und/oder MEMS- Sensoren ausgewählt sein.
Insbesondere bei Zubereitungen deren Viskosität temperaturabhängig stark schwankt, ist es zur Volumen- bzw. Massenkontrolle der dosierten Zubereitungen von Vorteil, Durchflusssensoren in der Dosiervorrichtung vorzusehen. Geeignete Durchflusssensoren können aus der Gruppe der Blenden-Durchflusssensoren, magnetisch-induktiven Durchflussmessern,
Massendurchflussmessung nach dem Coriolis-Verfahren, Wirbelzähler-Durchflussmessverfahren, Ultraschalldurchflussmessverfahren, Schwebekörperdurchflussmessung, Ringkolbendurchflussmessung, thermische Massendurchflussmessung oder Wirkdruckdurchflussmessung ausgewählt sein.
Es ist auch denkbar, dass in der Steuereinheit eine von der Temperatur abhängige Viskositätskurve wenigstens einer Zubereitung hinterlegt ist, wobei die Dosierung entsprechend der Temperatur und somit der Viskosität der Zubereitung durch die Steuereinheit angepasst wird.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur direkten Bestimmung der Viskosität der Zubereitung vorgesehen.
Die vorab aufgeführten Alternativen zur Bestimmung der Dosiermenge bzw. der Viskosität einer Zubereitung dienen zur Erzeugung eines Steuersignals, dass durch die Steuereinheit derart zur Steuerung eines Spenders verarbeitet wird, dass im wesentlichen eine konstante Dosierung einer Zubereitung bewirkt wird. Die Datenleitung zwischen Sensor und Steuereinheit kann über ein elektrisch leitendes Kabel oder kabellos realisiert sein.
Eine kabellos ausgebildete Datenleitung ist insbesondere durch die Übertragung elektromagnetischer Wellen ausgebildet. Es ist bevorzugt, eine kabellose Datenleitung nach normierten Standards wie beispielsweise Bluetooth, IrDA, IEEE 802, GSM, UMTS etc. auszubilden.
Energiequelle
Im Sinne dieser Anmeldung wird als Energiequelle ein Bauelement der Dosiervorrichtung verstanden, welches zweckmäßig ist, eine zum autarken Betrieb der Dosiervorrichtung geeignete Energie bereit zu stellen.
Vorzugsweise stellt die Energiequelle elektrische Energie zur Verfügung. Bei der Energiequelle kann es sich beispielsweise um eine Batterie, ein Netzgerät, Solarzellen oder dergleichen handeln.
Besonders vorteilhaft ist es, die Energiequelle austauschbar auszuführen, zum Beispiel in Form einer auswechselbaren Batterie.
Es ist jedoch auch denkbar, mechanische Energiequellen bestehend aus einer oder mehrerer Schraubenfeder, Torsionsfeder oder Drehstabfeder, Biegefeder, Luftfeder/Gasdruckfeder und/oder Elastomerfeder auszubilden.
Als elektrische Energiequelle können insbesondere Batterien und Akkumulatoren vorgesehen sein.
Eine Batterie kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Alkali-Mangan-Batterien, Zink-Kohle-Batterien, Nickel-Oxyhydroxid-Batterien, Lithium-Batterien, Lithium-Eisensulfid- Batterien, Zink-Luft-Batterien, Zink-Chlorid-Batterien, Quecksilberoxid-Zink-Batterien und/oder Silberoxid-Zink-Batterien.
Als Akkumulator eignen sich beispielsweise Bleiakkumulatoren (Bleidioxid/Blei), Nickel-Cadmium- Akkus, Nickel-Metallhydrid-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus, Lithium-Polymer-Akkus, Alkali-Mangan- Akkus, Silber-Zink-Akkus, Nickel-Wasserstoff-Akkus, Zink-Brom-Akkus, Natrium-Nickelchlorid- Akkus und/oder Nickel-Eisen-Akkus. Der Akkumulator kann insbesondere in derart ausgestaltet sein, dass er durch Induktion wide rauf lad bar ist.
Ferner können in oder an der Dosiereinheit Mittel zur Energieumwandlung vorgesehen sein, die eine Spannung erzeugen, mittels derer der Akkumulator aufgeladen wird. Beispielsweise können diese Mittel als Dynamo ausgebildet sein, der durch die Wasserströme während eines Spülgangs in einer Geschirrspülmaschine angetrieben wird und die so erzeugte Spannung an den Akkumulator abgibt.
Steuereinheit
Eine Steuereinheit im Sinne dieser Anmeldung ist eine Vorrichtung, die geeignet ist, das
Transportieren von Material, Energie und/oder Information zu beeinflussen. Die Steuereinheit beeinflusst hierzu Aktuatoren mit Hilfe von Informationen, die sie im Sinne des Steuerungsziels verarbeitet.
Insbesondere kann es sich bei der Steuereinheit um einen programmierbaren Mikroprozessor handeln. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf dem Mikroprozessor eine Mehrzahl von Dosierprogrammen gespeichert, die entsprechend dem an das Dosiergerät gekoppelten Behälter auswählbar und ausführbar sind.
Die Steuereinheit weist in einer bevorzugten Ausführungsform keine Verbindung zur möglicherweise vorhandenen Steuerung des Haushaltsgeräts auf. Es werden demnach keine Informationen, insbesondere elektrische oder elektromagnetischen Signale, direkt zwischen der Steuereinheit und der Steuerung des Haushaltsgeräts ausgetauscht.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit mit der vorhandenen Steuerung des Haushaltsgeräts gekoppelt. Bevorzugt ist diese Kopplung kabellos ausgeführt. Beispielsweise ist es möglich, einen Sensor an oder in einer Geschirrspülmaschine, vorzugsweise auf oder an der in der Tür der Geschirrspülmaschine eingelassenen Dosierkammer zu positionieren, der drahtlos ein Signal an die Dosiereinheit überträgt, wenn die Steuerung des Haushaltsgeräts die Dosierung bspw. eines Reinigungsmittels aus der Dosierkammer oder von Klarspüler bewirkt.
Häufig werden derartige Dosierkammern in Geschirrspülmaschinen durch Magnetaktuatoren angesteuert, so dass das Öffnen der Dosierkammer beispielsweise durch einen Hall-Sensor zu erfassen ist. In der Steuereinheit können mehrere Programme zur Freigabe von unterschiedlichen Zubereitungen oder zur Freigabe von Produkten in unterschiedlichen Anwendungsfällen gespeichert sein.
Der Aufruf des entsprechenden Programms erfolgt, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch entsprechende RFID-Label oder am Behälter ausgeformte geometrische Informationsträger bewirkt sein. So ist es beispielsweise möglich, die gleiche Steuereinheit für eine Mehrzahl von Anwendungen zu verwenden, beispielsweise zur Dosierung von Reinigungsmittel in Geschirrspülmaschinen, zur Abgabe von Parfümen bei der Raumbeduftung, zur Applikation von Reinigungssubstanzen in ein Toilettenbecken etc.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführung, kann der Aufruf eines Dosierprogramms durch die Zuordnung eines ermittelten Temperaturgradienten zu einem entsprechenden Dosierprogramm erfolgen.
Zur Dosierung von insbesondere zur Vergelung neigenden Zubereitungen kann die Steuereinheit derart konfiguriert sein, dass einerseits die Dosierung in hinreichend kurzer Zeit erfolgt um ein gutes Reinigungsergebnis zu gewährleisten und andererseits die Zubereitung nicht so schnell dosiert, dass Vergelungen des Zubereitungsschwalls auftreten. Dies kann beispielsweise durch eine intervallartige Freisetzung realisiert sein, wobei die einzelnen Dosierungsintervalle so eingestellt sind, das sich die entsprechend dosierte Menge vollständig während eines Reinigungszyklus auflösen.
Dosierverfahren
Neben dem erfindungsgemäßen Abgabe- und Dosiersystem umfasst die Erfindung des Weiteren ein Verfahren zur Dosierung wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts, insbesondere zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Abgabe- und Dosiersystem.
Das Dosierverfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
i. Messung der Temperatur T, insbesondere der Wassertemperatur, im Inneren einer Geschirrspülmaschine, ii. Messung der Zeit t, zu der eine der gemessenen Temperatur T vorliegt iii. Bildung eines Temperaturgradienten ΔT/Δt aus den erfassten Temperatur- und Zeitdaten, der geeignet ist, den Beladungszustand einer Wasch- oder
Geschirrspülmaschine zu repräsentieren, iv. Zuordnung des Temperaturgradienten ΔT/Δt zu einem in der Steuereinheit (9) gespeicherten Dosierprogramm, v. Erzeugung eines Steuersignals zur Freisetzung einer Dosiermenge Vdos wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4).
In einer bevorzugten Ausführungsform des Dosierverfahrens wird wenigstens eine Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet. Besonders bevorzugt ist es, dass die erste Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt zu verwenden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dosierverfahren in derart ausgeführt, dass die freizusetzende Dosiermenge Vdos wenigstens des ersten fließ- oder streufähigen Produkts zu wenigstens zwei voneinander verschiedenen Zeitpunkten in die Geschirrspülmaschine abgegeben wird.
Aktuator
Im Sinne dieser Anmeldung ist ein Aktuator eine Vorrichtung die eine Eingangsgröße in eine andersartige Ausgangsgröße umwandelt und mit der ein Objekt bewegt oder dessen Bewegung erzeugt wird, wobei der Aktuator derart mit wenigstens einem Spender gekoppelt ist, dass mittelbar oder unmittelbar die Freigabe von Produkt aus wenigstens einem der Behälter bewirkt werden kann.
Der Aktuator kann mittels Antrieben ausgewählt aus der Gruppe der Schwerkraftantriebe, lonenantriebe, Elektroantriebe, Motorenantriebe, Hydraulikantriebe, pneumatischen Antriebe, Zahnradantriebe, Gewindespindelantriebe, Kugelgewindetriebe, Linearantriebe, Rollengewindetriebe, Zahnschneckenantriebe, piezoelektrische Antriebe, Kettenantriebe, und/oder Rückstoßantriebe angetrieben sein.
Insbesondere kann der Aktuator aus einem Elektromotor, der mit einem Getriebe gekoppelt ist, dass die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung eines an das Getriebe gekoppelten Schlittens umwandelt, ausgebildet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einer schlanken, tellerförmigen Ausbildung der Dosiereinheit.
An dem Aktuator kann wenigstens ein Magnetelement angeordnet sein, dass mit einem gleichgepolten Magnetelement an einem Spender eine Produktabgabe aus dem Behälter bewirkt, sobald die beiden Magnetelemente derart gegeneinander positioniert sind, dass eine magnetische Abstoßung der gleichpoligen Magnetelemente bewirkt und ein berührungsloser Freisetzungsmechanismus realisiert ist.
Der eingangs beschriebene Schlitten oder auch das Magnetelement zur Betätigung des Spenders ist bei einer Konfiguration des Dosierelements mit zwei Behältern in der Ruhe- bzw. Ausgangsposition bevorzugt zwischen den Behälteröffnungen angeordnet. Hierdurch kann die Betätigung des Spenders alleine durch die Änderung der Antriebsrichtung realisiert werden.
Spender
Bei einem Spender im Sinne dieser Anmeldung handelt es sich um ein Bauelement, auf dass der Aktuator einwirkt und dass als Folge dieses Einwirkens die Öffnung bzw. den Verschluss der Produktabgabeöffnung des Behälters bewirkt.
Bei dem Spender kann es sich beispielsweise um Ventile handeln, die durch den Aktuator in eine Produktabgabestellung oder Verschlussstellung gebracht werden können.
Besonders bevorzugt ist die Ausführung des Spenders und des Aktuators in Form eines Magnetventils, bei der der Spender durch das Ventil und der Aktuator durch den elektromagnetischen oder piezoelektrischen Antrieb des Magnetventils ausgestaltet sind. Insbesondere bei der Verwendung einer Mehrzahl von Behältern und somit zu dosierenden Substanzen, lässt sich durch die Verwendung von Magnetventilen die Menge sowie die Zeitpunkte der Dosierung sehr genau regeln.
Es ist daher vorteilhaft, die Abgabe von Produkt aus jeder Produktabgabeöffnung eines Behälters mit einem Magnetventil zu steuern, indem das Magnetventil mittelbar oder unmittelbar die Freigabe von Produkt aus der Produktabgabeöffnung bestimmt.
Indikator
Ein Indikator im Sinne dieser Anmeldung ist ein an der Dosiervorrichtung angeordnetes Element, dass geeignet ist, das Erreichen oder Verlassen bestimmter physikalischer, chemischer, elektrischer oder mechanischer Zustände in der Dosiervorrichtung oder deren Umgebung einem Benutzer optisch, akustisch und/oder haptisch anzuzeigen.
Beispielsweise kann ein Indikator in Form eines Leuchtmittels, wie eine LED, oder akustischen Signalgebers zur Überwachung der Spannung einer Batterie vorgesehen sein. Des Weiteren ist es vorteilhaft, einen Indikator zur Füllstandsüberwachung der Behälter vorzusehen, insbesondere wenn der Behälter opak ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Abgabe- und Dosiervorrichtung ist insbesondere zur Verwendung in Geschirrspülmaschinen geeignet. Es ist jedoch auch denkbar, die Abgabe- und Dosiereinheit in beliebigen weiteren Anwendungsfällen, in denen eine gesteuerte Wirkstofffreisetzung erwünscht ist, zu verwenden, wie beispielsweise in Waschmaschinen, Wäschetrocknern, Duftstoffabgabevorrichtungen, WC-Reinigungs- und/oder Desinfektionsvorrichtungen oder dergleichen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Dabei werden auch besonders bevorzugte Ausgestaltungen und besonders bevorzugte Kombinationen von Merkmalen im Einzelnen weiter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Schematisches Blockschaltbild der Abgabe- und Dosiervorrichtung
Fig. 2 Schematische Querschnittsansicht der Abgabe- und Dosiervorrichtung
Fig. 3 Temperaturverlauf im Inneren einer unbeladenen Geschirrspülmaschine über der
Zeit Fig. 4 Temperaturverlauf im Inneren einer beladenen Geschirrspülmaschine über der
Zeit
Bezuqszeichen
1 Dosiereinheit
2 Steuergerät
3 Behälter
4 Produkt
5 Abgabeöffnung
6 Energiequelle
7 Bedienelement
8 Sensor
9 Steuereinheit
10 Aktuator
11 Indikator
12 Spender
13 Einlassöffnung
14 Auslassöffnung
15 Dosierkammer
16 Motor
17 Getriebe
18 Schlitten
19 Kolben
20 Federelement
21 Dichtungselement
22 Dichtungselement
23 Magnetelement
24 Magnetelement
25 Wand
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Dosiereinheit 1. Die Dosiereinheit 1 besteht aus dem Steuergerät 2 sowie einen mit dem Steuergerät 2 koppelbaren Behälter 3. Innerhalb des Steuergerätes 2 ist mindestens eine Energiequelle 6, optional ein oder mehrere Bedienelemente 7, wenigstens ein Sensor 8, eine Steuereinheit 9, ein Aktuator 10, optional ein Indikator 11 sowie ein Spender 12 angeordnet.
Das Steuergerät 2 ist von einem Gehäuse umschlossen, so dass das Gehäuseinnere vor dem Eintritt von Feuchtigkeit geschützt ist.
Der Sensor 8 ist mit der Steuereinheit 9 verbunden. Er kann, je nach Art des Sensors 8, aus der Energiequelle 6 mit der zum Betrieb des Sensors 8 eventuell erforderliche Energie gespeist werden. Die Signale des Sensors 8 werden an die Steuereinheit 9 übermittelt.
Die Steuereinheit 9, die bevorzugt als programmierbarer Mikroprozessor ausgebildet ist und über verschiedene abrufbare Programme verfügen kann, bildet aus den Sensorinformationen Stellgrößen, die an den Aktuator 10 weitergeleitet werden. Die Steuereinheit 9 wird durch die Energiequelle 6, bei der es sich um eine Batterie bzw. Akkumulator handelt, mit elektrischer Spannung versorgt.
Der von der Steuereinheit 9 angesteuerte Aktuator 10 formt die Stellsignale der Steuereinheit 9 in eine Bewegung um, die eine Betätigung des Spenders 12 zur Freigabe von Produkt aus dem Behälter 3 oder zum Verschluss des Behälters 3 bewirkt. Die hierzu eventuelle notwendige Energie erhält der Aktuator 10 von der Energiequelle 6.
Zur Kontrolle des Betriebszustandes des Steuergerätes 2 können der Aktuator 10 und/oder die Steuereinheit 9 mit einem Indikator 11 verbunden sein. Der Indikator 11 gibt Betriebszustände des Steuergerätes 2 auf optische akustische oder sonstige wahrnehmbare Weise wieder.
Das Steuergerät 2 kann durch ein oder mehrere Bedienelemente 7 von einem Benutzer bedient bzw. gesteuert werden. Die Bedienelemente 7 können beispielsweise Programmwahlschalter zur Auswahl eines entsprechenden Steuerprogramms in der Steuereinheit 9 oder aber als Ein- und Ausschalter für das Steuergerät 2 ausgebildet sein.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Dosiereinheit 1 bestehend aus dem Behälter 3 und dem Steuergerät 2. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist der Behälter 3 aus zwei Einzelbehältern 3a und 3b aufgebaut. Der innere dieser Behälter 3b wird dabei von dem äußeren Behälter 3a umschlossen. In dem inneren des Behälters 3b befindet sich ein Produkt 4b, welches eine größere Hitzeempfindlichkeit aufweist, als das Produkt 4a in dem äußeren Behälter 3a.
Durch diese Konfiguration bildet der äußere Behälter 3a mit der in dem Behälter 3a bevorrateten Zubereitung 4a eine Isolation aus, die den inneren Behälter 3b vor thermischen Einflüssen schützt. Bodenseitig weisen beide Behälter 3a und 3b jeweils eine Auslassöffnung 5a und 5b auf. Durch die bodenseitige Anordnung der Abgabeöffnung 5a und 5b ist eine schwerkraftbewirkte Freisetzung der Produkte 4a und 4b aus den Behältern 3a und 3b ermöglicht.
Die Abgabeöffnung 5a und 5b des Behälters 3 sind den Einlassöffnungen 13a und 13b des Steuergerätes 2 kuppelbar. Die Abgabeöffnung 5a und 5b sowie die Einlassöffnung 13a und 13b sind dabei in derart konfiguriert, daß sich zwischen den Öffnungen eine flüssigkeitsdichte Verbindung ausbildet, die ein unbeabsichtigtes Auslaufen der Produkte 4a und 4b aus dem an dem Steuergerät 2 gekoppelten Behälter 3 verhindert ist.
Des weiteren kann die Abgabeöffnung und die Einlaßöffnung 13 Mittel vorsehen, die beim erstmaligen Einsetzen des Behälters 3 in das Steuergerät 2 an den Abgabeöffnungen 5a und 5b angeordnete Originalitätsverschlüsse (nicht abgebildet) öffnet. Zur Sicherung des Behälters 3 in der Steuereinheit 2 können des weiteren Schnapp-, Rast-, oder Steckverbindungen ausgebildet sein.
Innerhalb des Steuergerätes 2 befindet sich eine Energiequelle 6. Die Energiequelle 6 kann insbesondere als elektrische Energiequelle beispielsweise als Batterie oder Akkumulator ausgebildet sein. Die elektrische Energiequelle 6 ist mit dem Sensor 8, der Steuereinheit 9, sowie dem Aktuator 10 verbunden und versorgt diese Bauelemente mit einer elektrischen Spannung. Durch das Bedienelement 7 kann die Spannungszufuhr der Batterie zu den elektrischen Verbrauchern hin unterbrochen werden.
Der Sensor 8 ist mit dem Steuergerät 9 verbunden, wobei das Steuergerät 9 wiederum in Verbindung mit dem Aktuator 10 steht. Der Aktuator 10 wiederum ist mit den beiden Spendern 12a und 12b verbunden. Wie in Figur 2 gezeigt können die Spender 12a und 12b als Pumpelemente, beispielsweise in Form von Mikrodosierpumpen oder Magnetventilen, ausgebildet sein.
Die Produktfreisetzung aus den Behältern 3a, 3b erfolgt durch die durch die Steuereinheit 9 angesteuerten Spender 12a und 12b. Die Produkte 4a und 4b werden in der Abgabeposition der Spender 12a, 12b aus den Auslassöffnungen 14a und 14b an die Umgebung abgegeben. Fig. 3 zeigt den Temperaturverlauf im Inneren einer unbeladenen Geschirrspülmaschine über der Zeit. Der Temperaturverlauf wurde mit einer Geschirrspülmaschine der Fa. Siemens mit der Typenbezeichnung SE20T294EU unter Ablauf des Programms „Schnell" aufgenommen.
Man erkennt den Beginn des Hauptreinigerprogramms zum Zeitpunkt t1 , dessen Aufheizphase zum Zeitpunkt t2 endet. Es ist besonders vorteilhaft, den Temperaturgradienten ΔT/Δt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 zu ermitteln. Analog hierzu ist eine Ermittlung ebenfalls zwischen den Zeitpunkten t3 und t4, die die Aufheizphase im Zwischenreinigungsgang, sowie zwischen den Zeitpunkten t5 und t6, die die Aufheizphase im Klarspülgang begrenzen, möglich.
Fig. 4 zeigt den Temperaturverlauf im Inneren einer mit 12 Maßgedecken beladenen Geschirrspülmaschine über der Zeit. Der Temperaturverlauf wurde mit einer Geschirrspülmaschine der Fa. Siemens mit der Typenbezeichnung SE20T294EU unter Ablauf des Programms „Schnell" aufgenommen.
Die Aufheizphasen der jeweiligen Reinigungsgänge sind analog zu den aus Fig. 3 bekannten Aufheizphasen durch die Zeitintervalle t1-t2, t3-t4 bzw. t5-t6 begrenzt.
Man erkennt durch die Bildung des Temperaturgradienten in den Intervallen t1-t2, t3-t4 und/oder t5-t6 und deren Vergleich zwischen dem beladenen und unbeladenen Zustand, dass der Temperaturgradient im unbeladenen Zustand größer ist als der Temperaturgradient im beladenen Zustand, so dass der Temperaturgradient ein geeigneter Parameter ist, um auf den Beladungszustand einer Geschirrspülmaschine rückschließen zu können.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den in den Ansprüchen definierten Bereich zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Abgabe- und Dosiersystem (1 ), insbesondere für Wasch- und Reinigungsmittel enthaltende Zubereitungen, umfassend
D Wenigstens einen Behälter (3) zur Aufnahme wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4),
D ein mit der Abgabeöffnung (5) des Behälters (3) koppelbares Steuergerät (2), das eine Dosierung und Freisetzung wenigstens des ersten fließ- oder streufähigen Produktes (4) aus dem Behälter (3) in die Umgebung steuert, umfassend
o wenigstens einen Sensor (8)der physikalische und/oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfasst,
o Eine Steuereinheit (9), die die Signale des Sensors (8) mittels wenigstens eines in der Steuereinheit (9) gespeicherten Steuerprogramms in wenigstens ein für einen Aktuator (10) verwendbares Steuersignal umwandelt,
o Einen Aktuator (10), der ein Steuersignal der Steuereinheit (9) in eine andersartige Ausgangsgröße umwandelt mit der ein Objekt (12, 18, 24) bewegt oder dessen Bewegung erzeugt wird, wobei der Aktuator (10) auf wenigstens einem Spender (12) mittelbar oder unmittelbar einwirkt,
o Wenigstens einen Spender (12), auf den der Aktuator (10) mittelbar oder unmittelbar einwirkt, wobei als Folge dieses Einwirkens die Öffnung bzw. der Verschluss der Abgabeöffnung (5) des Behälters (3) bewirkt ist
o Wenigstens eine Energiequelle (6), die wenigstens die Steuereinheit (9) und den Aktuator (10) mit einer geeigneten Energieform versorgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
■ Wenigstens ein Sensor (8) zur Erfassung einer Temperatur T geeignet ist,
■ das vom Temperatursensor (8) erzeugte Signal in der Steuereinheit (9) zu einem den Beladungszustand einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine repräsentierenden Temperaturgradienten ΔT/Δt gewandelt wird und ■ der Temperaturgradient ΔT/Δt in der Steuereinheit (9) zur Bestimmung der freizusetzenden Dosiermenge Vdos wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4) verwendet wird.
2. Abgabe- und Dosiersystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet wird.
3. Abgabe- und Dosiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet wird.
4. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freizusetzende Dosiermenge Vdos wenigstens des ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4) zu wenigstens zwei voneinander verschiedenen Zeitpunkten in die Geschirrspülmaschine abgegeben wird
5. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freizusetzende Dosiermenge Vdos vollständig oder portionsweise in den Vorspülgang, Hauptreinigungsgang, Zwischenspülgang und/oder Klarspülgang abgegeben wird.
6. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Sensor ausgewählt ist aus der Gruppe der Zeitgeber, Temperatursensoren, Infrarotsensoren, Helligkeitssensoren, Temperatursensoren, Bewegungssensoren, Dehnungssensoren, Drehzahlsensoren, Näherungssensoren, Durchflusssensoren, Farbsensoren, Gassensoren, Vibrationssensoren, Drucksensoren, Leitfähigkeitssensoren, Trübungssensoren, Schallwechseldrucksensoren, „Lab-on-a-Chip"- Sensoren, Kraftsensoren, Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, pH-Wert-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren, Magnetfeldsensoren, RFID-Sensoren, Magnetfeldsensoren, Hall- Sensoren, Bio-Chips, Geruchssensoren, Schwefelwasserstoffsensoren und/oder MEMS- Sensoren.
7. Abgabe- und Dosiersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor ein Schallwechseldrucksensor ist, der geeignet ist, Schallspektren oder Schallfrequenzen im Inneren einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine zu erfassen.
8. Abgabe- und Dosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwechseldrucksensor geeignet ist, von Abwasserpumpen, Umwälzpumpen und/oder Ventilen emittierten Schallspektren oder Schallfrequenzen im Inneren einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine zu erfassen.
9. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (6) als elektrische Energiequelle, insbesondere als Batterie oder Akkumulator, ausgebildet ist.
10. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) ein programmierbaren Mikroprozessor umfasst.
11. Abgabe- und Dosiersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Mikroprozessor eine Mehrzahl von Dosierprogrammen gespeichert sind.
12. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgradient ΔT/Δt zur Auswahl eines auf dem Mikroprozessor gespeicherten Dosierprogramms verwendet wird.
13. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) als Elektromotor, insbesondere als bidirektional drehender Elektromotor, ausgebildet ist.
14. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spender (12) und der Aktuator (10) als Magnetventil ausgestaltet sind.
15. Abgabe- und Dosiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgabe- und Dosiersystem beweglich, d.h. nicht fest mit der Wasch- oder Geschirrspülmaschine verbunden ist.
16. Verfahren zur Dosierung wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4), insbesondere zur Verwendung in einem Abgabe- und Dosiersystem nach Anspruch 1 , umfassend die folgenden Schritte: vi. Messung der Temperatur T, insbesondere der Wassertemperatur, im Inneren einer Geschirrspülmaschine, vii. Messung der Zeit t, zu der eine der gemessenen Temperatur T vorliegt viii. Bildung eines Temperaturgradienten ΔT/Δt aus den erfassten Temperatur- und Zeitdaten, der geeignet ist, den Beladungszustand einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine zu repräsentieren, ix. Zuordnung des Temperaturgradienten ΔT/Δt zu einem in der Steuereinheit (9) gespeicherten Dosierprogramm, x. Erzeugung eines Steuersignals zur Freisetzung einer Dosiermenge Vdos wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4).
17. Verfahren zur Dosierung wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet wird.
18. Verfahren zur Dosierung wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet wird.
19. Verfahren zur Dosierung wenigstens eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, dass die freizusetzende Dosiermenge Vdos wenigstens des ersten fließ- oder streufähigen Produkts (4) zu wenigstens zwei voneinander verschiedenen Zeitpunkten in die Geschirrspülmaschine abgegeben wird
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