DE19961782A1 - Haushaltgerät mit einem Temperatursensor - Google Patents

Abstract

Eine Geschirrspülmaschine (1) mit einem Spülbehälter (2) zum Reinigen eines zu reinigenden Guts (30) weist Sendeelemente (31) und Empfangselemente (32) auf, um elektromagnetische Strahlung auf das Gut (30) einzustrahlen und reflektierte/transmittierte Strahlung zu empfangen, um daraus eine Information über Art und Stärke von Verunreinigungen zu gewinnen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung eines zu reinigendes Guts unter Einsatz elektromagnetischer Strahlung, bei dem die Strahlung Wellenlängen enthält, die durch Verunreinigungen auf der Oberfläche des zu reinigenden Guts absorbiert werden, bei dem die von dem Geschirr reflektierte und/oder transmittierte Strahlung gemessen wird, und bei dem aus der reflektierten bzw. der transmittierten Strahlung auf die Art und/oder die Menge der von Verunreinigungen auf dem Geschirr geschlossen wird.

Ebenso bezieht sich die Erfindung auf eine Spülmaschine zum Reinigen eines zu reini­ genden Guts oder ein Prüfgerät zum Prüfen eines zu reinigenden oder eines gereinigten Guts mit einer Einrichtung zur Erkennung von Verunreinigungen auf dem zu reinigenden bzw. dem gereinigten Gut.

Ziel der Behandlung von Geschirr in einer Spülmaschine ist es, Verunreinigungen von dem zu reinigenden Gut zu entfernen. Dazu wird im allgemeinen eine flüssige Spülflotte eingesetzt, die mit Reinigungsmitteln versetzt wird und insbesondere bei erhöhter Tempe­ ratur auf das zu reinigende Gut unter Druck aufgesprüht wird.

Es ist bereits bekannt, beispielsweise aus der DE 198 06 559 A1, optische Trübungssen­ soren für Spülmaschinen zu verwenden, bei denen elektromagnetische Strahlung in eine Spülflotte hineingestrahlt wird, wobei für wenigstens einen Wellenlängenbereich, vor­ zugsweise einer Wellenlänge, die Strahlungsmenge der unter jeweils einem vorbe­ stimmten Winkel wieder heraustretenden Strahlung ermittelt wird, woraus dann die Art und die Konzentration von Verschmutzungsanteilen und/oder Reinigungsmittelanteilen in der Spülflotte ermittelt werden und das Spülprogramm anhand dieser ermittelten Daten optimiert wird.

Dabei werden als Kenngrößen der wieder heraustretenden Strahlung beispielsweise die Strahlungsmenge oder -intensität, die Farbe oder Wellenlänge, die Polarisation oder das Spektrum der gestreuten Strahlung ermittelt. Dabei kann die wieder heraustretende Strahlungsmenge oder -stärke in Abhängigkeit von der hineingestrahlten Strahlungs­ menge bestimmt und so normiert werden, um insbesondere eine für die weitere Auswer­ tung einfach handhabbare Größe zu besitzen.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, daß die Verschmutzung des Geschirrs nicht erfaßt wird. Die zunehmende Verschmutzung der Spülflotte gibt nur einen indirekten Hin­ weis auf die Reinigung. Es läßt sich zwar erfassen, daß im Läufe des Spülprozesses die Spülflotte mehr und mehr mit Verunreinigungen beaufschlagt wird, wodurch auch die Reingungswirkung der Spülflotte abnimmt, jedoch läßt sich nicht ermitteln, ob das Ge­ schirr tatsächlich von allen Verschmutzungen gereinigt ist, oder ob Verunreinigungen auf seiner Oberfläche verblieben sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch das sich die Verunrei­ nigung des Geschirrs genau ermitteln läßt. Diese Aufgabe wird, wie in Patentanspruch 1 angegeben, gelöst.

Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, eine entsprechend diesem Verfahren einge­ richtete Spülmaschine sowie ein Prüfgerät zur Bestimmung der Verschmutzung von Ge­ schirr zu schaffen. Diese Aufgabe wird, wie in Patentanspruch 3 angegeben, gelöst.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich durch den Einsatz elektro­ magnetischer Strahlung und durch das unmittelbare Bestrahlen des Geschirrs selbst eine genaue Information über Art und Stärke der Verunreinigungen auf der Oberfläche des Geschirrs gewinnen läßt. Jede Art von Verschmutzung, beispielsweise Margarine, Eigelb, Spinat, Haferflocken, Hackfleisch, Milch und Tee weist bei Bestrahlung mit Licht, bei­ spielsweise mit Infrarot-Licht, charakteristische Absorptionslinien auf, so daß sich im Re­ flexionsspektrum bei diesen Wellenlängen Schwächungen der Intensität des reflektierten Signals ergeben, wobei die Schwächung ein Maß für die Stärke der Verschmutzung ist.

Somit läßt sich aus der Signalintensität des reflektierten Lichts auf die anfängliche oder auf die noch verbliebene Menge der jeweiligen Schmutzart rückschließen.

Wenn somit, etwa zu Beginn des Spülvorgangs in einer Spülmaschine, zunächst durch Bestrahlung des Geschirrs in einem Wellenlängenbereich, in dem die Absorption be­ stimmter Wellenlängen durch die Verschmutzungen zu erwarten ist, Licht auf das Ge­ schirr eingestrahlt wird und reflektiertes Licht gemessen wird, läßt sich bei Wiederholung dieses Meßvorgangs während des Spülprozesses erkennen, wie der Reinigungsvorgang fortgeschritten ist. Insbesondere läßt sich auch anhand des Reflexionsspektrums, das vor Beginn des Spülvorgangs gemessen worden ist, einstellen, wieviel Reinigungsmittel der Spülflotte zugesetzt werden muß, um einerseits bezogen auf die Art der Verschmutzun­ gen und andererseits bezogen auf die Menge der jeweiligen Verschmutzungen die Menge des Reinigungsmittels zu optimieren. Darüber hinaus läßt sich entsprechend der Art und Intensität der Verschmutzungen auch die Temperatur optimieren, bei der die Spülflotte auf das zu reinigende Gut einwirkt. Ebenso ist es möglich, mit Hilfe der über die Ver­ schmutzung des Geschirrs gewonnenen Meßdaten die Drehgeschwindigkeit des Sprüh­ arms sowie die von ihm auf das Geschirr gesprühte Wassermenge, d. h. die mechani­ sche Behandlung, zu steuern oder zu regeln.

Sonach werden erfindungsgemäß sowohl ein Verfahren zur Bestimmung der Verschmut­ zung als auch ein Verfahren zum Spülen von Geschirr in einer Spülmaschine als auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Verschmutzung sowie eine mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattete Spülmaschine geschaffen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschrei­ bung.

Zum Aussenden der elektromagnetischen Strahlung eignet sich jedes Sendeelement, das in dem für die Erkennung der Verschmutzung relevanten Wellenlängenbereich Strahlung emittiert, beispielsweise eine Glühlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilberdampf­ lampe, eine Leuchtdiode, eine Laserdiode, ein Gaslaser oder dergleichen. Besonders geeignet sind Sender, die ein schmalbandiges Spektrum emittieren, oder Sender, die monochromatisches Licht erzeugen. Dabei sind monochromatische oder schmalbandige Sender in Verbindung mit einem oder mehreren Empfängern geeignet, wobei diese breit­ bandig sein können, sofern sie nur die Bandbreite der von dem Sender oder den Sendern gesendeten Strahlung umfassen. Alternativ lassen sich breitbandige Strahler und zuge­ ordnete wellenlängenselektive Empfänger einsetzen. Statt wellenlängenselektiver Emp­ fänger können auch breitbandige Sender und/oder Empfänger eingesetzt werden, wenn entweder den Sendern oder den Empfängern schmalbandige Filter zugeordnet sind.

Vorzugsweise wird auch eine Mehrzahl von Senderelementen eingesetzt, wobei diese entweder verschiedene Spektren oder monochromatisches Licht verschiedener Wellen­ länge erzeugen. Entsprechend sind die Empfangselemente an die Sendeelemente ange­ paßt. Als Empfangselemente eignen sich insbesondere Fotodioden oder Fototransisto­ ren. Sofern das Sendeelement Strahlung in mehreren Wellenlängen emittiert, wird vor­ zugsweise eine Mehrzahl von Empfangselementen, insbesondere Fotodioden, beispiels­ weise mit einem vorgeschalteten Filter oder Gitter, oder ein Fotodiodenarray eingesetzt oder CCD's (Charged Coupled Devices), die Licht absorbieren und entsprechende elek­ trische Signale erzeugen, die vorzugsweise verstärkt und einer Auswerteschaltung zuge­ führt werden.

Im wesentlichen wird zur Feststellung der Verschmutzung vom Geschirr reflektierte Strahlung ausgenutzt, wobei jedoch auch die Verwendung von transmittierter Strahlung nicht ausgeschlossen ist, sofern die Geschirrteile für die Strahlung durchlässig sind, bei­ spielsweise im Infrarot- oder Ultraviolett-Bereich.

Eine Auswerteschaltung gewinnt aus den Meßsignalen eine Information für einen Bedie­ ner oder den Kundendienst. Bei der Prüfung in einem Prüfgerät wird die Information zur Überprüfung eines Spülprozesses ausgenutzt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine beweglich angeordnete Emp­ fangsvorrichtung vorgesehen, mit der das zu reinigende Gut nach Art eines Scanners abgefahren wird. Dadurch läßt sich auch eine Ortsinformation über die Verschmutzungen erhalten. Die bewegliche Anordnung wird beispielsweise mittels eines beweglichen Pris­ mas oder Spiegels realisiert. Vorteilhaft wird das Empfangselement auf dem Sprüharm angebracht.

Sofern eine Mehrzahl von Empfangselementen vorhanden ist, läßt sich die Strahlung, die integral über den Raum reflektiert wird, erfassen und, beispielsweise über den ausge­ messenen Raumwinkel integriert, auswerten.

Sende- und Empfangselemente werden vorzugsweise in Verbindung mit optischen Ein­ richtungen, insbesondere Fokussierlinsen, Lichtwellenleitern sowie optischen und/oder elektrischen Anordnungen zur Verstärkung optischer oder elektrischer Signale eingesetzt.

Vorteilhaft werden auch Filter verwendet, um schmale Spektralbereiche auszusondern. Hierfür eignen sich beispielsweise Beugungsgitter, die unter verschiedenen Winkeln für verschiedene Wellenlängen durchlässig sind, Prismen, holographische Filter, Gitter und dergleichen. Vorzugsweise werden auch Lichtwellenleiter eingesetzt, die es erlauben, Sende- und Empfangselemente an einem nur geringen thermischen und/oder mechani­ schen Belastungen ausgesetzten Ort innerhalb der Spülmaschine oder des Prüfgerätes anzuordnen und die elektromagnetische Strahlung in den Bereich, in dem das Geschirr gereinigt wird, über einen Lichtwellenleiter auszukoppeln, und/oder aus diesem Bereich über einen Lichtwellenleiter zu dem Empfangselement zu leiten.

Der Einsatz der Lichtwellenleiter hat den weiteren Vorteil, daß hohe Temperaturen, die oft beim Spülen von Geschirr eingesetzt werden, die optischen Elemente, wie z. B. die Sen­ de- und Empfangselemente selbst sowie die ihnen zugeordneten optischen Mittel, nicht beeinflussen, so daß keine Maßnahmen notwendig sind, um Temperaturschwankungen an den Sende- und/oder Empfangselementen auszugleichen oder zu kompensieren.

Vorteilhaft hieran ist auch, daß sich kostengünstige Sende- und/oder Empfangselemente verwenden lassen, die geringere Anforderungen an die Temperaturstabilität stellen und daher weniger stabil gegen die Einflüsse sein müssen, wie sie innerhalb eines Spülbe­ hälters herrschen. Vorzugsweise läßt sich auch ein Schutzglas vorsehen, das Sende- und/oder Empfangselemente gegenüber dem Spülbehälter abschirmt und vorzugsweise von dem Benutzer entnehmbar ist, so daß es gereinigt werden kann.

Vorzugsweise findet auch ein automatischer Abgleich zwischen einem Sendesignal und einem empfangenen Signal in Abwesenheit des zu reinigenden Geschirrs statt, so daß Fehler, die sich infolge von Verunreinigungen, wie auf dem Sende- und/oder Empfangs­ element oder auf dem sie abschirmenden Schutzglas verbleiben, bei einer nachfolgenden Messung an dem Geschirr als Differenzsignale von den dann gemessenen Signalen in Abzug gebracht werden können. Die Sende- und/oder Empfangselemente lassen sich beispielsweise jeweils beim Einschalten des Gerätes kalibrieren.

Bei der Auswertung der Spektren eignen sich verschiedene Eigenschaften der Spektren, beispielsweise deren Steigung, die Höhe der Peaks, das Höhenverhältnis verschiedener Peaks, Ableitungsfunktionen aus den Spektren, als aus den Spektren gewonnene Grö­ ßen. Vorzugsweise wird auch eine Faktorenanalyse der Spektren durchgeführt. Alle dabei gewonnenen Daten lassen sich in der Speichereinheit abspeichern und stehen dann zum Vergleich mit späteren Meßergebnissen zur Verfügung. Dadurch wird in der Auswerte­ schaltung auch erkannt, welche Menge an Verschmutzungen vorhanden ist, um die Men­ ge des Reinigungsmittels entsprechend zu dosieren. Sofern die Auswerteschaltung au­ ßerdem feststellt, welcher Schmutz überwiegend auf dem zu reinigenden Gut vorhanden ist, und wenn mehrere für verschiedene Schmutzarten geeignete Reinigungsmittel zur Vertilgung stehen, bestimmt die Auswerteschaltung ebenso, in welcher Menge jeweils das für die Verschmutzung geeignete Reinigungsmittel zu dosieren ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Auswerteein­ heit eine Fuzzy-Logik oder ein neuronales Netz, in dem verschiedene Spektren oder Teile von Spektren zur Erkennung von permanenten Eigenschaften von Verunreinigungen er­ kennbar sind. Vorzugsweise liegen Spektren für verschiedene Arten von Verschmutzun­ gen auf den Geschirrteilen in einer Speichereinheit vor oder werden während des Be­ triebs des Prüfgeräts oder der Spülmaschine sukzessiv abgespeichert, so daß sie an­ schließend bei der Überprüfung des Reinigungszustandes von Geschirrteilen bzw. bei der Reinigung von Geschirrteilen in der Spülmaschine berücksichtigt werden.

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Diese zeigt eine Geschirrspülmaschine im Querschnitt.

Eine erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine 1 (Figur) weist einen Spülbehälter 2 auf, in dem zu reinigendes Geschirr 30, d. h. in der Geschirrspülmaschine 1 zu reinigendes Gut, beispielsweise in Form von Tellern, Töpfen, Besteck etc., üblicherweise in Geschirr­ körben 3, 4 eingefüllt ist. Zwei Sprüheinrichtungen 5, 6 sind in dem Spülbehälter 2 ange­ ordnet, um das zu reinigende Gut 30 mit Flüssigkeit zu beaufschlagen. Diese Flüssigkeit, üblicherweise Spülflotte genannt, wird mittels einer Umwälzpumpe 7 in Flüssigkeitszulei­ tungen 8, 9 zu den Sprüheinrichtungen 5, 6 befördert.

Üblicherweise wird die in Geschirrspülmaschinen 1 geförderte Flüssigkeit zumindest in einem Teilprogrammabschnitt eines Spülprogrammes erwärmt, wozu ein Durchlauferhit­ zer 10 dient. Die geförderte Flüssigkeit wird von der Umwälzpumpe 7 zu einem Zulauf­ stutzen 11 des Durchlauferhitzers 10 und durch den Durchlauferhitzer 10 geleitet. Dieser weist wenigstens zwei Ausgangsstutzen 12, 13 auf, von denen die Flüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitungen 8, 9 den jeweiligen Sprüheinrichtungen 5, 6 zugeleitet wird. In dem Durchlauferhitzer 10 ist eine hier nicht dargestellte Heizung angeordnet.

Um die Verunreinigung des Geschirrs 30 zu messen, sind innerhalb des Spülraums 2 Sendeelemente 31 sowie Empfangselemente 32 angeordnet. Von den Sendeelementen 31 wird elektromagnetische Strahlung auf das Geschirr 30 eingestrahlt und von diesem auf die Empfangselemente 32 reflektiert. Die Sende- und Empfangselemente 31, 32 sind jeweils über Leitungen 33 bzw. 34 mit einer Auswerteschaltung 35 verbunden, in der ein Vergleich zwischen den gesendeten und den empfangenen Spektren vollzogen wird. An­ hand der verunreinigungsspezifischen Absorption von elektromagnetischer Strahlung läßt sich auf die Art der Verunreinigungen und aufgrund der Intensität der Absorptionen läßt sich auf die Menge der jeweiligen Verunreinigungen schließen.

Da vorzugsweise mehrere Sendeelemente 31 über die Innenseite von den Spülraum 2 begrenzenden Wänden 15, 16 Verteilt sind, läßt sich mindestens ein Teil der in der Ge­ schirrspülmaschine 1 eingebrachten Geschirrteile 30 erfassen. Bezogen auf die gesamte bestrahlte Oberfläche des Geschirrs 30 läßt sich dann der Auswerteschaltung 35 die von Verschmutzungen bedeckte Fläche der Geschirrteile 30, bezogen auf die Gesamtfläche der Geschirrteile 30, erfassen. Die reflektierte Strahlung läßt sich auch durch den Emp­ fangselementen 32 jeweils vorgeschaltete Filter, insbesondere optische Gitter, so auf­ spalten, daß die einzelnen Empfangselemente 32 jeweils verschiedene spektrale Anteile der reflektierten Strahlung erfaßt, wobei die Empfangselemente 32 vorzugsweise von Dioden, beispielsweise Silizium- oder InGaAs-Dioden, gebildet sind.

Das oben beschriebene Verfahren läßt sich auch in einem Prüfgerät einsetzen, mittels dessen Spül- und Waschprozesse in verschiedenen Geschirrspülern miteinander vergli­ chen werden. Dadurch lassen sich objektive Informationen über die Qualität von Spülpro-

Claims (13)

1. Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung eines zu reinigenden Guts (30) unter Einsatz elektromagnetischer Strahlung, bei dem die Strahlung Wellenlängen enthält, die durch Verunreinigungen auf der Oberfläche des zu reinigenden Guts (30) absorbiert werden, bei dem die von dem zu reinigenden Gut reflektierte und/oder transmittierte Strahlung gemessen wird und bei dem aus der reflektierten bzw. der transmittierten Strahlung auf die Art und die Menge der Verunreinigungen auf dem Gut (30) geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gut vor einem Spülprozeß und/oder während eines Spülprozesses mit elektromagneti­ scher Strahlung bestrahlt wird und daß aus der von dem zu reinigenden Gut (39) reflektierten und/oder transmittierten Strahlung auf das Vorhandensein von Verun­ reinigungen auf dem Gut (30) geschlossen wird und daß daraus die Dauer oder die Restdauer des Spülprozesses, die anzuwendende Temperatur, die Menge des hinzuzufügenden Reinigungsmittels und die Art der mechanischen Behandlung ermittelt wird.

3. Geschirrspülmaschine (1) zum Reinigen eines zu reinigenden Guts oder Prüfgerät zum Prüfen eines zu reinigenden oder eines gereinigten Guts (30) mit einer Ein­ richtung zur Erkennung von Verunreinigungen auf dem zu reinigenden bzw. dem gereinigten Gut (30), wobei die Einrichtung mindestens ein Sende- (31) und min­ destens ein Empfangselement (32) zum Senden bzw. Empfangen elektromagneti­ scher Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement (32) verbundene Auswer­ teschaltung (35) umfaßt, wobei die von dem Sendeelement (10) gesendete und von dem zu reinigenden bzw. gereinigten Gut (30) reflektierte und/oder transmit­ tierte Strahlung von dem Empfangselement (32) empfangbar und in der Auswer­ teschaltung (15) auswertbar ist.

4. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sendeelement (31) ein breitbandiger Strahler, insbesondere eine Glühbirne, eine Halogenlampe oder eine lichtemittierende Diode ist.

5. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Empfangselement (32) ein schmalbandiger Empfänger, insbesondere eine Fotodiode oder ein Fototransistor ist.

6. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (32) als Array einer Vielzahl von Empfangs-Bauelementen ausgebildet ist.

7. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (32) aus einer. Mehrzahl von Charged Coupled Devices (CCD's) besteht.

8. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (31) und/oder das Empfangsele­ ment (32) mit einem die elektromagnetische Strahlung einkoppelnden bzw. aus­ koppelnden optischen Bauelement, insbesondere einer Fokussierlinse, ausgebil­ det ist.

9. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (32) mit einem optischen Filter, einem Beugungsgitter oder einem Prisma zur spektralen Zerlegung der einfallen­ den elektromagnetischen Strahlung ausgestattet ist.

10. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (31) oder das Empfangselement (32) mit einem Lichtwellenleiter zum Auskoppeln bzw. zum Einkoppeln der elek­ tromagnetischen Strahlung ausgestattet ist.

11. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (34) mit einem Speicher (35) zum Abspeichern vorgegebener Spektren zu Kalibrierzwecken oder zum Abspei­ chern gemessener Spektren verbunden ist.

12. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (34) eine Fuzzy-Logik und/oder ein neuronales Netz aufweist.

13. Geschirrspülmaschine (1) oder Prüfgerät nach einem Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (32) beweglich angeordnet ist und das zu reinigende oder das gereinigte Gut (30) durch das Empfangselement (32) scannbar ist.