DE19806560B4

DE19806560B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Waschen und/oder Spülen von Wäsche in Waschmaschinen bzw. Waschtrocknern

Info

Publication number: DE19806560B4
Application number: DE19806560A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Phys. Klose
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: DE19806560A1

Abstract

Verfahren zum Waschen und/oder Spülen von Wäsche in Waschmaschinen bzw. Waschtrocknern, bei dem Licht (2) bzw. Strahlung in die Wasch- bzw. Spüllauge (13) hineingestrahlt wird, für wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich innerhalb eines Bandes etwas breiter als dem des sichtbaren Lichts vorzugsweise einer Wellenlänge die Lichtmenge der unter einem bestimmten Winkel wieder heraustretenden Strahlung (4, 6, 8) ermittelt bzw. erfasst wird, davon ausgehend die Art und die Konzentration der Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge (13) ermittelt werden und der Wasch- bzw. Spülprozess anhand dieser ermittelten Daten der Inhaltsstoffe optimiert wird, wobei die von der Wasch- bzw. Spüllauge (13) in im wesentlichen gerader Richtung hindurchgelassene Lichtmenge (4) bestimmt wird, und in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge (2) die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass. Licht (2) in dem schmalbandigen Wellenlängenbereich bzw. in den schmalbandigen Wellenlängenbereichen ausgesendet wird, in dem bzw. in denen der wenigstens eine Inhaltsstoff der Wasch-...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen und/oder Spülen von Wäsche in Waschmaschinen bzw. Waschtrocknern. Ziel des Waschprozesses ist es, Verunreinigungen aus den zu waschenden Gütern zu entfernen. Dazu wird im allgemeinen eine flüssige Wasch- bzw. Spüllauge eingesetzt, die mit Waschmitteln versetzt wird und insbesondere bei erhöhter Temperatur und mechanischer Bewegung auf die zu waschenden Güter einwirkt. Im Verlauf des Wasch- bzw. Spülprozesses nimmt die Wasch- bzw. Spüllauge die zu entfernenden Verunreinigungen auf, wobei die waschaktiven Substanzen verbraucht werden und die Waschkraft der Lauge abnimmt. Darüber hinaus vermindert bei wäßrigen Wasch- bzw. Spüllaugen auch der Kalkgehalt des Wassers die Waschkraft der Lauge durch die teilweise Ausfällung von waschaktiven Substanzen.
Zur näheren Bestimmung des Zustandes der Wasch- bzw. Spüllauge sind optische Trübungssensoren für Waschmaschinen vorgeschlagen worden, bei denen Licht durch die Wasch- bzw. Spüllauge gestrahlt wird und die einen optischen Empfänger für die geradlinig hindurchgelassene Lichtmenge besitzen. Diese bekannten Sensoren sprechen auf die Trübung der Wasch- bzw. Spüllauge an. Eine Bestimmung genauerer Kenngrößen der Wasch- bzw. Spüllauge, insbesondere über die Art und Menge von deren Inhaltsstoffen ist mit diesen Trübungssensoren nicht möglich, so daß diese Informationen auch nicht bei der Steuerung des Waschprozesses berücksichtigt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Optimierung des Waschprozesses bei Waschmaschinen bzw. Waschtrocknern zu schaffen, bei dem mittels eines optischen Verfahrens genauere Daten über die Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge bestimmt und bei der Optimierung beziehungsweise Steuerung des Waschprozesses berücksichtigt werden können.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens insbesondere unter Verwendung von kostengünstigen Bauteilen zu schaffen, die eine lange Lebensdauer besitzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben werden das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14. Bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Für den Patentanspruch 14 und die auf diesen rückbezogenen Patentansprüche wird nur Schutz im Zusammenhang mit den Patentansprüchen 1 bis 13 beansprucht.

Erfindungsgemäß wird dazu Licht bzw. Strahlung in die Wasch- bzw. Spüllauge hineingestrahlt und werden für wenigstens einen bestimmten schmalbandigen Wellenlängenbereich innerhalb eines Bandes etwas breiter als dem des sichtbaren Lichts vorzugsweise einer Wellenlänge die Kenngrößen der unter einem bestimmten Winkel wieder heraustretenden Lichtstrahlung ermittelt. Davon ausgehend werden die Art und Konzentration bestimmter Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge ermittelt und der Waschprozeß anhand dieser ermittelten Daten der Inhaltsstoffe optimiert. Wenn im vorliegenden Text allgemein von Lichtstrahlung oder Strahlung die Rede ist, soll damit immer ein Wellenlängenband gemeint sein, das etwas breiter ist als das des sichtbaren Lichts, also auch Wellenlängen umfaßt, die dem ultravioletten und dem infraroten Bandbereich zuzuordnen sind (z.B. 335 nm bis 865 nm).

Als Kenngrößen der wieder heraustretenden Lichtstrahlung können beispielsweise die Lichtmenge bzw. -intensität, die Farbe bzw. Wellenlänge, die Polarisation oder das Spektrum ermittelt werden. Dabei kann die wieder heraustretende Lichtmenge oder -stärke in Abhängigkeit von der hineingestrahlten Lichtmenge bestimmt und so normiert werden, um insbesondere eine für die weitere Auswertung einfach handhabbare Größe zu besitzen.

Die Analyse des wieder heraustretenden Lichtes wird für wenigstens eine bestimmte Wellenlänge durchgeführt, so daß je nach der verwendeten Wellenlänge bzw. den verwendeten Wellenlängen die Art und die Konzentration ganz bestimmter Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge erfassbar sind. Unabhängig davon können die Kenngrößen des wieder heraustretenden Lichtes für wenigstens einen bestimmten Austrittswinkel bestimmt werden, so daß die Anzahl der gemessenen Parameter und damit der ermittelbaren Informationen über die Inhaltsstoffe erhöht werden kann. Aus der Art und der Konzentration von Inhaltsstoffen ergibt sich schließlich der Zustand der Wasch- bzw. Spüllauge.

Der Zustand der Wasch- bzw. Spüllauge und insbesondere der Gehalt an Waschmitteln und bereits aufgenommenen Verunreinigungen ist zusammen mit anderen Parametern, wie beispielsweise Temperatur oder Bewegung der Waschflotte, ausschlaggebend für die Waschkraft und den Verlauf des Waschprozesses. Informationen über den Zustand der Wasch- bzw. Spüllauge sind daher für eine Optimierung des Waschprozesses besonders wertvoll. So kann bei Kenntnis der Waschmittelkonzentration in Abhängigkeit verschiedener Faktoren, wie beispielsweise der Wasserhärte, des Verschmutzungsgrades oder der Verschmutzungsart der Wäsche, das Waschmittel bedarfsgerecht dosiert werden und bei einer laufenden Überwachung der Waschmittelkonzentration sogar gegebenenfalls nachdosiert werden. Aus dem zeitlichen Verlauf der Waschmittelkonzentration, beispielsweise aus der Geschwindigkeit der Abnahme der Konzentration, kann auf die in der Wasch- bzw. Spüllauge enthaltene Schmutzmenge bzw. -art oder auch den momentanen Verunreinigungsstand der Wäsche geschlossen werden. Wenn beispielsweise der Waschmittelgehalt nicht mehr abnimmt bzw. die Verunreinigungen in der Wasch- bzw. Spüllauge nicht mehr zunehmen, kann daraus geschlossen werden, daß aus der Wäsche keine Verunreinigungen mehr entfernt werden können und der Waschvorgang an dieser Stelle beendet werden kann.

Ähnliches gilt auch für die Kenntnis der sonstigen Inhaltsstoffe in der Wasch- bzw. Spüllauge, insbesondere den verschiedenen Verunreinigungen. Dank der möglichen Bestimmung nicht nur der Menge sondern auch der Art der enthaltenen Verunreinigungen, müssen bei verschiedenen verfügbaren Waschmitteln diese ebenfalls nur bei Bedarf zugesetzt werden. Weiterhin ist es auch denkbar, die Wasch- bzw. Spüllauge bei Erreichen eines bestimmten Verschmutzungsgrades zu erneuern.

In die Optimierung des Waschprozesses anhand von verschiedenen Informationen über den Zustand der Wasch- bzw. Spüllauge können auch alle anderen Parameter mit einbezogen werden, wie beispielsweise die Temperatur der Wasch- bzw. Spüllauge, Art oder Dauer des Waschprogrammes, Wasserzugabe etc. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit einer Kontrollfunktion, wenn beispielsweise ein Inhaltsstoff in der Wasch- bzw. Spüllauge detektiert wird, bei dem die Gefahr besteht, daß er auf andere Wäschestücke abfärbt oder die anderen Wäschestücke auf andere Weise beeinträchtigt. In so einem Fall kann eine Warnung des Benutzers erfolgen bzw. der Waschvorgang sofort abgebrochen werden.

Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich bei einem optischen Verfahren, daß mit einfachen Mitteln ein direkter Kontakt der verwendeten Bauteile mit der Wasch- bzw. Spüllauge vermieden werden kann. So braucht dazu die Wasch- bzw. Spüllauge nur in einen für die verwendete Strahlung transparenten Behälter gebracht zu werden, um den herum an verschiedenen Stellen die Bauteile zum Aussenden des Lichtes bzw. zum Ermitteln der Kenngrößen der unter einem bestimmten Winkel wieder heraustretenden Lichtstrahlung angeordnet werden. Auf diese Weise kann Korrosion oder Verschmutzung der Bauelemente aufgrund der Berührung mit Wasch- bzw. Spüllauge vermieden werden.

In einer Ausführungsform kann für wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich vorzugsweise einer Wellenlänge die von der Wasch- bzw. Spüllauge in im wesentlichen gerader Richtung hindurchgelassene Lichtmenge in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge bestimmt und davon ausgehend die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff bestimmt werden. Bei diesem Fall der einfachen Durchlichtmessung wird die Transmission der Wasch- bzw. Spüllauge für wenigstens eine bestimmte Wellenlänge bestimmt, was schon mit sehr einfachen Mitteln durchführbar ist. Dennoch kann aus dem für eine bestimmte Wellenlänge bzw. für mehrere bestimmte Wellenlängen gemessenen Transmissionswert und insbesondere aus der daraus berechneten Extinktion zuverlässig die Konzentration von Inhaltsstoffen bestimmt werden.

In einer anderen Ausführungsform kann auch für wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich die Lichtmenge, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung, in der das Licht in die Wasch- bzw. Spüllauge hineingestrahlt wird, seitlich gestreut wird, in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge bestimmt werden, und davon ausgehend die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff und/oder die vorherrschende Größe der Schwebeteilchen in der Wasch- bzw. Spüllauge bestimmt werden.

Die seitliche Streuung aufgrund der Inhaltsstoffe hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie beispielsweise der Wellenlänge, der Teilchengröße, der Konzentration oder der Art der Inhaltsstoffe. Zur Bestimmung der verschiedenen Kenngrößen der Inhaltsstoffe können die Abhängigkeiten der seitlichen Streuung von den verschiedenen Faktoren ausgenutzt werden. So ist die Stärke der seitlichen Streuung insbesondere proportional zur Konzentration der Inhaltsstoffe, so daß aus der seitlich gestreuten Lichtmenge bei wenigstens einer bestimmten Wellenlänge auch die Konzentration von bestimmten Inhaltsstoffen bestimmt werden kann. Da die seitliche Streuung stark von der Größe der Schwebeteilchen bzw. von der Wellenlänge der verwendeten Strahlung abhängt, kann insbesondere durch die Verwendung von Strahlung stark unterschiedlicher Wellenlängen auf die Art und die Größe der Schwebeteilchen geschlossen werden.

Für Schwebeteilchen besteht also ein Zusammenhang zwischen dem Streumaß und der Wellenlänge; insbesondere nimmt die Streuung ab, wenn die Wellenlänge im Vergleich zur Teilchengröße zunimmt. Auf diese Weise kann durch Messung der seitlichen Streuung für mehrere verschiedene Wellenlängen die vorherrschende Größe der Schwebeteilchen bestimmt werden. Eine besonders auffällige Zunahme der seitlichen Streuung tritt insbesondere dann auf, wenn die Bedingung: "Teilchengröße kleiner Wellenlänge" erfüllt ist.

Ferner kann auch für wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich die Lichtmenge, die im wesentlichen entgegengesetzt zu der Richtung, in der das Licht in die Wasch- bzw. Spüllauge hineingestrahlt wird, zurückgestreut wird, in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge bestimmt werden, und davon ausgehend die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff und/oder die vorherrschende Größe der Schwebeteilchen in der Wasch- bzw. Spüllauge bestimmt werden. Für diesen Fall der Rückwärtsstreuung gilt im Prinzip das gleiche wie für die seitliche Streuung. Dabei können durch Messung der Rückwärtsstreuung zusätzliche Parameter gewonnen werden, die für die Bestimmung der Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge verwendet werden können.

Allgemein werden die in verschiedene Richtungen wieder heraustretenden Lichtmengen, aufgrund von Transmission oder von Streuung, für wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich bestimmt, so daß insgesamt abhängig von der Anzahl der verwendeten Wellenlängen und der ausgewerteten Austrittswinkel ein Satz von Werten gewonnen wird, der Anhand von Regeln ausgewertet wird. Im Ergebnis können daraus die Kenngrößen der Inhaltsstoffe bestimmt werden. Die Regeln zur Auswertung können insbesondere in der Praxis ermittelte Erfahrungswerte sein, die einmal für verschiedene bekannte Wasch- bzw. Spüllaugenzusammensetzungen für die im Verfahren verwendeten Wellenlängen und Austrittswinkel bestimmt werden, und mit denen dann die Meßergebnisse von unbekannten Wasch- bzw. Spüllaugenzusammensetzungen verglichen werden.

Zur Bestimmung der vorherrschenden Größe der Schwebeteilchen wird vorteilhafterweise die seitlich gestreute Lichtmenge in Abhängigkeit von der hindurchgelassenen Lichtmenge für mehrere verschiedene Wellenlängen bestimmt. Dadurch wird die seitlich gestreute Lichtmenge auf die hindurchgelassene normiert und bei den verschiedenen Wellenlängen ein einziger für die Größe der Schwebeteilchen signifikanter Wert erhalten, der für im wesentlichen diejenige Wellenlänge die stärkste Veränderung aufweist, die der Größe der Schwebeteilchen entspricht.

Die Auswertung bei wenigstens einem schmalbandigen Wellenlängenbereich wird dadurch erreicht, daß das ausgesendete Licht ausschließlich den wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich vorzugsweise einer Wellenlänge enthält, und die hindurchgelassene und/oder seitlich gestreute und/oder rückwärts gestreute Lichtmenge durch wenigstens einen breitbandigen, für alle ausgesendeten Wellenlängenbereiche empfindlichen Photoempfänger bestimmt wird. Dabei kann als Photoempfänger vorteilhafterweise ein gewöhnlicher breitbandiger Photoempfänger verwendet werden. Durch die Möglichkeit, auf bereits vorhandene, kostengünstige und erprobte Komponenten zurückgreifen zu können, wird ein Vorteil an Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit erreicht. Um die vom Photoempfänger erfaßten Lichtmengen den einzelnen Wellenlängen zuordnen zu können, sind im ausgesendeten Licht zu einem Zeitpunkt nur einzelne Wellenlängenbereiche oder wechselnde Kombinationen davon enthalten.

Vorzugsweise wird Licht in wenigstens einem schmalbandigen Wellenlängenbereich ausgesendet, in dem wenigstens der eine Inhaltsstoff der Wasch- bzw. Spüllauge, dessen Kenngrößen bestimmt werden sollen, zu einer ausgeprägten Abschwächung und/oder Streuung des hineingesendeten Lichtes führt. In einem solchen Fall läßt sich eine beobachtete Abschwächung und/oder Streuung des Lichtes im größtmöglichen Maße einem bestimmten Inhaltsstoff zuordnen, dessen Kenngrößen dann bei verringertem Einfluß von Störgrößen, wie beispielsweise auch andere Inhaltsstoffe, ermittelt werden können.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Licht mit wenigstens einem schmalbandigen Wellenlängenbereich vorzugsweise einer Wellenlänge von wenigstens einer schmalbandigen Lichtquelle erzeugt, wobei jeder schmalbandige Wellenlängenbereich von wenigstens einer schmalbandigen Lichtquelle erzeugt wird, die in diesem Wellenlängenbereich sendet. Somit kann dann durch die Wahl wenigstens der einen schmal bandigen Lichtquelle wenigstens die eine Wellenlänge festgelegt werden, bei der die Wasch- bzw. Spüllauge untersucht wird. Bei mehreren Lichtquellen werden vorteilhafterweise diese nacheinander oder in wechselnden Kombinationen angesteuert, um die erfaßten Lichtmengen den einzelnen Lichtquellen und damit Wellenlängenbereichen zuordnen zu können.

In besonders vorteilhafter Weise wird das Licht von Lichtemitterdioden erzeugt. Diese besitzen den Vorteil, bereits in einem sehr schmalbandigen Wellenlängenbereich zu senden, extrem kostengünstig zu sein und eine lange Lebensdauer bei gleichbleibenden Eigenschaften zu besitzen. Es sind verschiedene Typen von Lichtemitterdioden verfügbar, die in verschiedenen schmalbandigen Wellenlängenbereichen senden. Derzeit sind rote, grüne, gelbe, blaue oder infrarote Lichtemitterdioden verfügbar, wobei die Entwicklung von UV-Lichtemitterdioden bereits absehbar ist. Durch geeignete Typenwahl läßt sich so wenigstens der eine Wellenlängenbereich festlegen, in dem die Wasch- bzw. Spüllauge untersucht wird.

In einem besonders einfachen Fall kann Licht in einem einzigen schmalbandigen Wellenlängenbereich ausgesendet werden, der dann entsprechend dem zuvor Gesagten auf den zu ermittelnden Inhaltsstoff abgestimmt wird. Die ausgesendete Wellenlänge kann, um insbesondere die Waschmittelkonzentration in der Wasch- bzw. Spüllauge zu bestimmen, im wesentlichen 594 nm betragen. Diese Wellenlänge läßt sich vorteilhafterweise mittels einer kostengünstigen und zuverlässigen Lichtemitterdiode erzeugen und besitzt zusätzlich den Vorteil, daß Waschmittel, wie aus 3 ersichtlich, bei dieser Wellenlänge eine ausgeprägte Extinktion aufweist, so daß sich bei dieser Wellenlänge die Waschmittelkonzentration gut bestimmen läßt.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn wenigstens eine der Lichtemitterdioden gepulst wird. Auf diese Weise läßt sich bei in der Regel geringer Dauerleistung der Lichtemitterdioden eine erheblich höhere Lichtimpulsleistung erzielen, die zu höheren Signalstärken und einem verbesserten Signal-Rauschverhältnis führt. Insbesondere wenn die hindurchgelassene oder gestreute Lichtmenge gering ist, beispielsweise aufgrund einer starken Trübung oder eines geringen Streukoeffizienten, lassen sich auf diese Weise geringe Signalpegel anheben, was deren Verarbeitung vereinfacht und die Genauigkeit erhöht.

Die hindurchgelassene und/oder gestreute Lichtmenge kann vorteilhaft von wenigstens einer Photodiode bestimmt werden. Photodioden sind, ähnlich den Lichtemitterdioden, extrem kostengünstige Bauteile, die eine lange Lebensdauer bei gleichbleibenden Eigenschaften aufweisen. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit oder der Auswahlsicherheit können auch mehrere Photodioden bzw. Photoempfänger eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, das zur Wasch- bzw. Spüllauge hin ausgesendete Licht und/oder das von der Wasch- bzw. Spüllauge hindurchgelassene und/oder gestreute Licht zu dem wenigstens einen Photoempfänger über Lichtleiter zu führen. Auf diese Weise kann wenigstens eine der Lichtquellen und wenigstens einer der Photoempfänger räumlich unabhängig von der Wasch- bzw. Spüllauge angeordnet werden, die untersucht werden soll. Insbesondere ist es damit möglich, wenigstens eine der Lichtquellen und wenigstens einen der Photoempfänger in einer elektronischen Zentraleinheit zu integrieren. Damit kann eine höhere Betriebssicherheit sowie die Verringerung von in der Waschmaschine verlegten elektrischen Leitungen erreicht werden.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Waschmaschine oder einen Waschtrockner, die bzw. der mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstet ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist wenigstens eine schmalbandige Lichtquelle, einen für alle ausgesendeten Wellenlängen transparenten Behälter für die Wasch- bzw. Spüllauge, wenigstens einen Photoempfänger zur Bestimmung der hindurchgelassenen und/oder gestreuten Lichtmenge, und wenigstens eine Einheit zur Ansteuerung wenigstens einer der Lichtquellen und zur Auswertung des Signals wenigstens eines der Photoempfänger auf. Da heutige Waschmaschinen bzw. Waschtrockner in der Regel ohnehin über eine elektronische zentrale Steuereinheit verfügen, wird vorteilhafterweise die Einheit zur Ansteuerung wenigstens einer der Lichtquellen und zur Auswertung des Signals wenigstens eines der Photoempfänger in diese Zentraleinheit integriert bzw. wird die Ansteuerung wenigstens einer der Lichtquellen und die Auswertung des Signals wenigstens eines der Photoempfänger von der Zentraleinheit übernommen.

Vorteilhafterweise betragen, vom Wasch- bzw. Spüllaugenbehälter aus gesehen, die Winkel zwischen jeweils wenigstens einer der Lichtquellen und wenigstens eines der Photoempfänger zum Bestimmen der hindurchgelassenen Lichtmenge im wesentlichen 180°, zu wenigstens einem der Photoempfänger zum Bestimmen der seitlich gestreuten Lichtmenge im wesentlichen 90° und zu wenigstens einem der Photoempfänger zum Bestimmen der rückwärts gestreuten Lichtmenge im wesentlichen 0°. Dabei ist zu beachten, daß der Photoempfänger zum Bestimmen der rückwärts gestreuten Lichtmenge zwar so nah wie möglich an der einen zugeordneten Lichtquelle angeordnet werden sollte, jedoch ausreichend gegen diese abgeschirmt werden muß, um eine direkte Lichteinstrahlung zu vermeiden.

Als Lichtquellen können Lichtemitterdioden eingesetzt werden und als Photoempfänger Photodioden. Da in der Regel elektronische Steuereinheiten eingesetzt werden, ist bei Verwendung optoelektronischer Bauteile deren Anbindung an die Steuereinheit besonders einfach. In einer weiteren Ausführungsform kann das Licht von wenigstens einer der Lichtquellen zum Laugenbehälter und/oder vom Laugenbehälter zu wenigstens einem der Photoempfänger über Lichtleiter geführt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn wenigstens eine der Lichtquellen und wenigstens einer der Photoempfänger in der Zentraleinheit integriert ist, so daß bis zum Laugenbehälter nur Lichtleiter und keine elektrischen Leitungen verlegt werden müssen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In denen zeigen
1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer schmalbandigen Lichtquelle und einem Photoempfänger,
2 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei schmalbandigen Lichtquellen und drei Photoempfängern zur Messung der hindurchgelassenen und der seitlich bzw. rückwärts gestreuten Lichtmenge,
3 ein Extinktionsspektrum von mehreren unterschiedlichen Laugenproben bei unterschiedlicher Waschmittelzugabe im Wellenlängenbereich zwischen 585 und 865 nm, und
4 ein bei einer Wellenlänge von 594 nm aufgenommenes Diagramm, das die Abhängigkeit der Extinktion über die Waschmittelkonzentration zeigt.
In 1 ist eine sehr einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, in der im Laugenbehälter 11 einer nicht dargestellte Waschmaschine die Wasch- bzw. Spüllauge 13, auf der einen Seite des Laugenbehälters 11 eine Lichtemitterdiode 1 und auf der der Lichtemitterdiode gegenüberliegenden Seite des Laugenbehälters 11 eine Photodiode 3 angeordnet sind. Sowohl die Photodiode 3 als auch die Lichtemitterdiode 1 sind über Anschlußleitungen mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 9 verbunden.
Die Lichtemitterdiode 1 sendet Licht 2 in einem sehr schmalbandigen Wellenlängenbereich von im wesentlichen 594 nm in den Laugenbehälter 11 mit der Wasch- bzw. Spüllauge 13 hinein. Auf der anderen Seite tritt das hindurchgelassene Licht 4 in Richtung der Photodiode 3 aus. Der durch die Photodiode 3 fließende Photostrom ist der einfallenden Lichtmenge proportional und wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 9 gemessen. Zur Erhöhung der Signalpegel wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 9 die Lichtemitterdiode 1 im Impulsbetrieb betrieben. Die von der Photodiode 3 empfangende Lichtmenge wird dann synchron zu den ausgesendeten Lichtimpulsen gemessen. Die von der Photodiode 3 gemessene Lichtmenge entspricht wegen der räumlichen Anordnung von Lichtemitterdiode 1 und Photodiode 3 der von der Wasch- bzw. Spüllauge 13 und dem Laugenbehälter 11 hindurchgelassenen bzw. in Abhängigkeit von der Größe der Schwebeteilchen in Vorwärtsrichtung gestreuten Lichtmenge, wobei der Laugenbehälter 11 aus einem für die ausgesendete Wellenlänge transparenten Material gebildet ist, so daß dessen Absorption vernachlässigt werden kann. Die Steuer- und Auswerteeinheit 9 bestimmt dann die hindurchgelassene Lichtmenge in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge, berechnet anhand dieser Werte die Transmission (= hindurchgelassene Lichtmenge) im Verhältnis zur ausgesendete Lichtmenge und bestimmt daraus die Waschmittelkonzentration.
Das in 3 beispielweise dargestellte Diagramm der Extinktion von Laugenproben überdeckt nur den Bereich von 535 nm bis 865 nm. Darin bedeuten TW = Trinkwasser und WM = Waschmittel. Ein ähnliches Diagramm läßt sich auch für den Bereich von 335 nm bis 535 nm zeigen, bei dem die Extinktion für alle in 3 dargestellten Proben oberhalb des Wertes 0 liegt. Dabei liegen die Werte für die Proben "TW + WM gering" und "Trinkwasser" zwischen 0 und 1 und die Werte für die übrigen Proben z.T. weit über 3 bis nahe an 10.
In 4 ist beispielsweise der Verlauf der Extinktion [= In von (1/Transmission)] über die Waschmittelkonzentration dargestellt. Aus diesem Diagramm ist der annähernd lineare Verlauf der Extinktion über die Waschmittelkonzentration ersichtlich, so daß ausgehend von der Transmission bzw. der Extinktion die Waschmittelkonzentration einfach bestimmt werden kann.
In 2 ist eine erweiterte Ausführungsform dargestellt, bei der als Lichtquelle 1 drei verschiedenfarbige Lichtemitterdioden eingesetzt werden, die je nach Ansteuerung der jeweiligen Lichtemitterdiode Licht 2 mit bis zu drei verschiedenen schmalbandigen Wellenlängenbereichen in die Wasch- bzw. Spüllauge 13 im Laugenbehälter 11 hineinstrahlen. Dort wird das hineingestrahlte Licht entweder hindurchgelassen und gelangt als Lichtstrahlung 4 zur Photodiode 3, als seitlich gestreute Lichtstrahlung 6 zur Photodiode 5 oder als rückwärts gestreute Lichtstrahlung 8 zur Photodiode 7.
Die Lichtemitterdioden der Lichtquelle 1 sowie die Photodioden 3, 5 und 7 sind an eine Steuer- und Auswerteeinheit 9 angeschlossen. Diese steuert nacheinander die drei Lichtemitterdioden der Lichtquelle 1 an, so daß die jeweils mit den Photodioden 3, 5 und 7 gemessenen Lichtmengen eindeutig der gerade ausgesendeten Wellenlänge zugeordnet werden können.
Für jede Lichtemitterdiode der Lichtquelle 1 und der von ihr ausgesendeten Wellenlänge werden somit drei Lichtmengenwerte bestimmt, die hindurchgelassene, die seitlich gestreute und die rückwärts gestreute Lichtmenge. Bei drei verwendeten Lichtemitterdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen werden somit neun Werte bestimmt, anhand derer die Kenngrößen der Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge 13 bestimmt werden können. Anhand der ermittelten Kenngrößen der Inhaltsstoffe wird der Waschprozeß optimiert, beispielsweise durch Steuerung der Waschmittelzugabe, der Wassermenge, der Temperatur des Waschprogramms oder der Bewegung der Wäsche in der Waschmaschine bzw. dem Waschtrockner. Darüber hinaus kann beim Erkennen von bestimmten Inhaltsstoffen, die zu einer Beeinträchtigung des Waschergebnisses bzw. der Wäsche führen können, eine Warnung oder ein Abbruch des Waschprozesses erfolgen.
Wenn es die periphere Ausstattung der Waschmaschinen-Steuerungseinrichtung erlaubt, können statt nur drei auch mehrere, vorteilhafterweise beliebig viele Photoempfänger und ggf. auch Lichtleiter rund um den transparenten Behälter installiert sein. Mit jedem zusätzlichen Photoempfänger wird nämlich die Winkelauflösung für die empfangbaren Signale gesteigert und die Berechnung der Art und Größe der Schwebeteilchen immer exakter. Wenn in der Steuerungseinrichtung eine entsprechende Vorkehrung getroffen worden ist, lassen sich die so gewonnenen Meßdaten auch mit einem abgespeicherten theoretischen Modell vergleichen, um die Annäherung an ein exaktes Ergebnis noch weiter zu steigern.

Claims

Verfahren zum Waschen und/oder Spülen von Wäsche in Waschmaschinen bzw. Waschtrocknern, bei dem Licht (2) bzw. Strahlung in die Wasch- bzw. Spüllauge (13) hineingestrahlt wird, für wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich innerhalb eines Bandes etwas breiter als dem des sichtbaren Lichts vorzugsweise einer Wellenlänge die Lichtmenge der unter einem bestimmten Winkel wieder heraustretenden Strahlung (4, 6, 8) ermittelt bzw. erfasst wird, davon ausgehend die Art und die Konzentration der Inhaltsstoffe der Wasch- bzw. Spüllauge (13) ermittelt werden und der Wasch- bzw. Spülprozess anhand dieser ermittelten Daten der Inhaltsstoffe optimiert wird, wobei die von der Wasch- bzw. Spüllauge (13) in im wesentlichen gerader Richtung hindurchgelassene Lichtmenge (4) bestimmt wird, und in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge (2) die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass. Licht (2) in dem schmalbandigen Wellenlängenbereich bzw. in den schmalbandigen Wellenlängenbereichen ausgesendet wird, in dem bzw. in denen der wenigstens eine Inhaltsstoff der Wasch- bzw. Spüllauge (13), dessen Art und Konzentration bestimmt werden sollen, zu einer ausgeprägten Abschwächung und/oder Streuung des hineingesendeten Lichtes führt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtmenge (6) bestimmt wird, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung seitlich gestreut wird, in der das Licht (2) in die Wasch- bzw. Spüllauge (13) einstrahlt, und in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff und/oder die vorherrschende Größe der Schwebeteilchen in der Wasch- bzw. Spüllauge (13) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtmenge (8) bestimmt wird, die im wesentlichen entgegengesetzt zu derjenigen Richtung zurückgestreut wird, in der das Licht (2) in die Wasch- bzw. Spüllauge einstrahlt, und in Abhängigkeit von der ausgesendeten Lichtmenge die Konzentration von wenigstens einem Inhaltsstoff und/oder die vorherrschende Größe der Schwebeteilchen in der Wasch- bzw. Spüllauge (13) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtmenge (6), die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung seitlich gestreut wird, in der das Licht (2) in die Wasch- bzw. Spüllauge einstrahlt, in Abhängigkeit von der hindurchgelassenen Lichtmenge (4) für wenigstens zwei verschiedene schmalbandige Wellenlängenbereiche bestimmt wird, und davon ausgehend die vorherrschende Größe der Schwebeteilchen in der Wasch- bzw. Spüllauge (13) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgesendete Licht (2) ausschließlich den wenigstens einen schmalbandigen Wellenlängenbereich vorzugsweise einer Wellenlänge enthält, und die hindurchgelassene (4) und/oder seitlich gestreute (6) und/oder rückwärts gestreute (8) Lichtmenge durch wenigstens einen breitbandigen, für alle ausgesendeten Wellenlängenbereiche empfindlichen Photoempfänger (3) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (2) mit wenigstens einem schmalbandigen Wellenlängenbereich vorzugsweise einer Wellenlänge von wenigstens einer schmalbandigen Lichtquelle (1) erzeugt wird, wobei jeder schmalbandige Wellenlängenbereich von wenigstens einer schmalbandigen Lichtquelle (1) erzeugt wird, die in diesem Wellenlängenbereich sendet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht von Lichtemitterdioden (1) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (2) von roten und/oder grünen und/oder gelben und/oder blauen und/oder infraroten und/oder ultravioletten Lichtemitterdioden (1) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Lichtemitterdioden (1) gepulst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Licht (2) in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich im Wesentlichen einer Wellenlänge ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Licht (2) einer Wellenlänge von im Wesentlichen 594 nm ausgesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die hindurchgelassene (4) und/oder die gestreute (6, 8) Lichtmenge von wenigstens einer Photodiode (3) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgesendete Licht (2) zur Wasch- bzw. Spüllauge (13) und/oder das durch die Wasch- bzw. Spüllauge (13) hindurchgelassene (4) und/oder von der Wasch- bzw. Spüllauge (13) gestreute (6, 8) Licht zu wenigstens einem der Photoempfänger (3) über Lichtleiter geführt wird.
Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zur Bestimmung der Art und der Konzentration von Inhaltsstoffen in der Wasch- bzw. Spüllauge von Waschmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit – wenigstens einer Lichtquelle (1), die in wenigstens einem schmalbandigen Wellenlängenbereich vorzugsweise einer Wellenlänge Licht (2) aussendet, – einem für die ausgesendeten Wellenlängen transparenten Behälter (11) zur Aufnahme von Wasch- bzw. Spüllauge (13), – wenigstens einem Photoempfänger (3) zur Bestimmung der von der Wasch- bzw. Spüllauge hindurchgelassenen (4) und/oder seitlich gestreuten (6) und/oder rückwärts oder rundum gestreuten (8) Lichtmenge, und – wenigstens einer Einheit (9) zur Ansteuerung der wenigstens einen Lichtquelle (1) und zur Auswertung des Signals des wenigstens einen Photoempfängers (3).
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass, von dem Laugenbehälter (11) aus gesehen, der Winkel zwischen jeweils der wenigstens einen Lichtquelle (1) und – dem wenigstens einen Photoempfänger (3) zum Bestimmen der hindurchgelassenen Lichtmenge (4) im wesentlichen 180° beträgt, – dem wenigstens einen Photoempfänger (5) zum Bestimmen der seitlich gestreuten Lichtmenge (6) im wesentlichen 90° beträgt, und – dem wenigstens einen Photoempfänger (7) zum Bestimmen der rückwärts gestreuten Lichtmenge (8) im wesentlichen 0° beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtquelle eine Lichtemitterdiode (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Photoempfänger eine Photodiode (3) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Übertragen des Lichts (2) von der wenigstens einen Lichtquelle (1) zum Laugenbehälter (11) und/oder vom Laugenbehälter (11) zum wenigstens einen Photoempfänger (3) Lichtleiter vorgesehen sind.