DE2911366A1

DE2911366A1 - Verfahren und anordnung zur ueberwachung des fuellstandes des salzvorrats in der wasserenthaertungseinrichtung von geschirrspuel- oder waschmaschinen

Info

Publication number: DE2911366A1
Application number: DE19792911366
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Chem Dr Rer Jostan; Anton Knoll; Anita Ing Grad Marten
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE2911366C2

Description

Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Füll-
standes des Salzvorrats in der Wasserenthärtungseinrichtung von Geschirrspiil- oder Waschmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung des Füllstandes des zur Regenerierung eines Ionenaustauschers verwendeten Salzvorrates eines Salzgefäßes in einer Geschirrsptil- oder Waschmaschine.
Elektrische Haushaltsmaschinen wie Seschirrspülmaschinen sind meistens mit einem Ionenaustauscher zum Wasserenthärten ausgerüstet. Dieser Ionenaustauscher wird mit Kochsalz regeneriert, welches in einen Salzbehälter eingefüllt ist und von Zeit zu Zeit ergänzt werden muß. Um zu erkennen, wann eine Salznachfüllung erforderlich ist, gibt es verschiedenartige Anzeigemethoden und Vorrichtungen.
Es sind Signaleinrichtungen bekannt, die darauf beruhen, daß iiber ein Zählwerk der theoretisch errechnete Verbrauchszeitpunkt erfaßt wird. Damit wird zwar turnusmäßig an die Saiznachfüllung erinnert, jedoch ist eine solche Anzeige nicht vom tatsächlichen Füllstand im Salzbehälter abhängig.
Auch sind echte, in Abhängigkeit von der tatsächlichen Salzvorratsmenge betätigte Anzeigevorrichtungen bekannt. Eine bekannte Vorrichtung besitzt einen Salzvorratsbehälter, dessen Innenraum durch ein Sieb in einen das Salz enthaltenden oberen Teilraum und einen nur die Salzsole aufnehmenden unteren Teilraum abgeteilt ist, wobei an den unteren Teilraum einerseits die Frischwasserzuleituna und die Soleablaufleitung sowie andererseits iiber eine weitere Leitung eine Druckdose angeschlossen sind, welche in Abhängigkeit von der Konzentration der Salzsole eine Anzeigevorrichtung betätigt. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie eine gesonderte Leituna benötigt und die Druckdose durch die Berührung mit der Salzsole zum Verkrusten neigt (DE-GM 67 52 882).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglichen, ein Minimum an noch vorhandenem Regeneriersalz anzuzeigen und eine Nachfüllaufforderung zu signalisieren, wodurch die Wartungsfreiheit erhöht und die durch Salzmangel verursachten Fehlerquellen, wie schlechte Spülergebnisse oder Schädigung des Austauscherharzes im Ionenaustauscher, beseitigt werden. Die Anordnung soll Habe. einfach, robust und störunanfällig ausgelegt sein und ihr Elnbau keine wesentlichen Veränderunoen am bekannten Aufbau der GeschirrsDiil- oder Waschmaschinen mit Wasserenthärtungseinrichtungen erfordern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Salzgefäß mit Licht oder Schall durchstrahlt bzw. bestrahlt bzw. beschallt wird, daß die Licht-oder Schallwellen vom Inhalt des Salzgefäßes reflektiert werden und/ oder gedämpft hindurchtreten, und daß bei einer Abweichung des Reflexions- und/ oder des Durchgangswertes von einem Sollwert eine Nachfüllaufforderunq ffir Salz signalisiert wird.
Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des erfindunosgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein Lihtstrahlen oder Schallwellen auf das Salzgefäß abgebender Sender und ein Empfänger vorgesehen sind, daß der Empfänger die Intensität des Lichtes bzw.
Schalles nach der Reflexion am Inhalt des Salzgefäßes oder nach dem Durchtritt durch den Inhalt des Salzgefäßes registriert und in elektrische Istsignale umwandelt, und daß eine Auswerteschalteinrichtung die Istsignale mit einem Sollwertsignal vergleicht und über eine angeschlossene Ausgabeschaltung beim Unterschreiten des Sollwertes die Nachfilllaufforderung optisch und/ oder akustisch signalisiert.
BevorOuate Aus\:ildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen.
Das erfindnsße Verfangen basiert auf dem Prinzip einer Licht- oder Schallschranke, wahlweise nach einem Durchstrah##Ings oder Reflexionsverfahren, und ermöglicht die Ermittlung des tatsächlichen Füllstandes an Reqeneriersalz von außerhalb des üblicherweise verwendeten Kunststoff-Sa! zgeräßcslso daß keine BeriJ'hrunq der Uberwachungselemente mit der Salzlösung stattfindet.
Die im Falle der Lichtschranke verwendeten Wellenlängen entstammen alternativ aus dem UV-, sichtbaren oder vorzuqsweise IR-Bereich, im Falle einer Schallschranke vorzugsweise dem Ultraschallbereich. In beiden Fällen, sowohl dem Durchlicht- als auch dem Reflexionsverfahren, wird der Intensitätsunterschied ausgenützt, der sich beim Durch- oder Bestrahlen bzw. Beschallen von Wasser oder Salzlösung gegenüber dem festen Salz, das in Wasser bzw. Salzlösung suspendiert ist, ergibt.
Dabei ist die Richtung des Intensitätssprungs beim Durchstrahlungsverfahren genau entgegengesetzt dem des Reflexionsverfahrens. So werden die jeweiligen Strahlen oder Wellen durch die reine Flüssigkeit (Wasser oder Salzlösung) übertragen, während sie im Falle der Salzsuspension reflektiert werden. Daraus folgt, daß - jeweils bezogen auf die Lösung ohne Feststoffanteil - bei Anwendung der Durchlichtmethode bei der Suspension vom Empfänger kleinere im Falle der Reflexionsmethode dagegen größere Intensitäten registriert werden.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindunq näher erläutert.
Es zeiat: Fiq. 1 in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Überwachung des Salzfüllstandes nach dem Durch-1 ichtverfahren, Fig. 2 in Draufsicht eine Anordnung zur Überwachung des Salzfüllstandes nach dem Reflexionsverfahren, Fig. 3 in Seitenansicht eine Anordnung mit IR-Strahlunq nach Fig. 1 und 2.
Bei der Anordnuna zur Überwachung des Salzfüllstandes eines Salzgefäßes 2 der nicht gezeichneten Wasserenthärtungseinrichtung einer Geschirrspill- oder Waschmaschine werden von einem Sender 1 Lichtstrahlen oder Schallwellen ausgesendet, die nach Durchtritt durch die Geräßwand des Salzgefäßes 2 auf das zu überwachende Medium 3 (Salz bzw. Salzlösung) treffen und bei Transmission nach erneutem Durchtritt durch die Gefäßwand von einem entsprechend angeordneten Empfänqer 4 anteilig registriert werden (Fig. 1).
Bei der Anordnung gemäß Figur 2 sind Sender 1 und Empfänger 4 so nebeneinander angeordnet, daß deren optische Achsen in einem geeigneten Winkel a zueinander stehen. Wie bei Fig. 1 treffen die vom Sender 1 ausgesandten Strahlen oder Wellen nach Durchtritt durch die Wand des Salzgefäßes 2 auf dessen Inhalt 3, werden aber - im Gegensatz zu der Anordnung in Fig. 1 -nur bei eintretender Reflexion am Medium 3 vom Empfänger 4 nach erneutem Durchlaufen der Gefäßwand anteilig registriert. Für die richtige Funktion dieser Anordnung sind Maßnahmen zu treffen, daß die Reflexion innerhalb des Salzgefäßes an dem zu überwachenden Inhalt 3 stattfindet. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Licht für Sender 1 und Empfänger 4 durch getrennte Lichtkanäle geführt wird und diese eng am Gefäß anliegen. Außerdem wird ein geeigneter Einfallwinkel b von z.B. etwa 90° gewählt.
An Hand von Figur 3 wird eine Anordnung zur Salzstandsfiberwachung nach dem Durchlichtverfahren unter Verwendung einer IR-Strahlung näher erläutert. Bei der Verwendung einer Lichtschranke eignet sich der nahe Infrarotbereich (ca. 800 - 900 Nanometer), da in diesem Bereich kaum potentielle Störquellen vorhanden sind. Beispielsweise werden durch alle in Betracht kommenden kürzerwelligen Lichtsender (z.B, Raumbeleuchtung) keine wesentlichen Störungen verurv sacht. Auch die stets vorhandene Wärmestrahlung übt, da ihre Energiemaxima überwiegend in noch längerwelligen Bereichen als dem erfindungsgemäß verwendeten Bereich liegen, keinen maßgeblichen Einfluß aus. Vorteilhaft ist außerdem, daß in diesem Bereich leistungsfähige und preiswerte Lichtsender und -empfänger zur Verfügung stehen.
Eine Ansteuerschaltung 21 regt durch Stromfluß in uurchlanrichtung eine lichtemittierende Diode 22 zur Lumineszenz (lnjektionslumineszenz) in einem bestimmten Freauenzbereich an. Als Lichtsender sind für den ciewählten nahen IR-Bereich bisnilswise Dioden des GaAs-Typs geeignet. Ihr spektrales Emissionsmaximum liegt bei ca. 925 Nanometer. Die Diode besitzt außerdem, um Intensitätsverluste einzuschränken, eine linsenförmige Vergußmasse, d einen Halbwertswlnkel von + 30° ermöglicht. Zur weiteren Erhöhung der Strahlstarke in der Nähe der optischen Achse wird ein Konkavreflektor 23 eingebaut, der z.B. aus geschwärztem Aluminium besteht. Das ausgesandte iR-Licht tritt so auf kürzestem Wege durch die Wand des Salzgefäßes 24, das in der Regel aus Kunststoff besteht, in den Behälter mit der stark reflektierenden Salzfiillung 25 bzw. der schwächer reflektierenden Salzlösung 26 ein.
Solange der Füllstand 27 (Schalthöhe) der Salzfüllung 25 in oder oberhalb der optischen Achse des Strahlengangs liegt, findet eine erhöhte Reflexion (bzw. Streuung) der Strahlung an den Salzkristallen statt, so daß nur ein schwacher Lichtstrom ein Filter 28 durchsetzt. Das Filter bewirkt eine erhöhte A3orption im für die Messung uninteressanten bzw. sogar störend wirkenden sichtbaren Bereich, also für Wellenlängen C 800 nm. Das Filter 28 kann z.B. aus schwarz eingefärbtem Kunststoff bestehen. Längerwellige Strahlungen müssen damit nicht erfaßt werden, da die dazu geeigneten Empfänger aufgrund ihrer beschränkten Bandbreite, die größenordnungsmäßig nur wenige Hundert Nanometer beträgt, selbst eine .;selektion apr einallenden TR-Strahlen vornehmen. Die hinter dem Filter 28 austretende und in der Bandbreite eines Lichtempfängers 29 liegende Strahlung wird von diesem detektiert, wodurch ein Signal in Form einer elektrischen Größe vom Empfänger an eine Auswerteshltuny 10 abgegeben wird. Der Empfänger 29 ist ein photosensitives Bauelement und kann z.B. aus einer Photodiode, einem Photoe]ement oder einem Phototransistor bestehen. Fiir die Empfänger kommen die bekannten Betriebsarten "Photoelementenbetrieb" oder "Photodiodenbetrieb" zur Anwendung, je nach dem, ob alternativ die Leerlaufspannunq oder der Kurzschlußstrorn des Photoempfingers ausgenutzt wird. Die Auswerteschaltung 1C besteht im wesentlichen aus einem Schwellwertschalter mit einstellbarer Vergleicherschwelle, z.B. einem Komparator oder einem bistabilen Flip-Flop.
Die Schaltung erzeugt ein bistabiles Ausgangssignal, dessen Lage A oder B von der Lichtstärke der empfangenen Strahluna im Vergleich zum eingestellten Schwellniveau abhängt. Beispielsweise wird die Lage A eingenommen, wenn sich die Salzfüllung 25 im Strahlengang befindet, und Lage B, wenn sich die Lösung 26 im Strahlengang befindet. An die Auswerteschaltung 10 schließt sich noch eine Ausgabeschaltung 11 an, die je nach der eingenommenen Lage A oder B der Auswerteschaltung beispielsweise ein akustisches oder optisches Signal erzeugt oder nicht und somit darüber Auskunft gibt, ob der angestrebte Füllstand 27 der Salzfüllung 25 unterschritten ist oder nicht. Diese Schalthöhe 27 ist variabel und durch Verschieben der Licht- oder Schallschranke auf den gewünschten Wert einstellbar.
Die Zuverlässiakeit dieser Anordnunq gegenüber Störeinflüjssen kann neben der erwähnten Strahlbündelung durch Konkavlinsen 23, aer Selektion von Wellenlngen durch Filter 28 und Empfänger 29, durch eine Erhöhung der Lichtstärke des Senders erfolgen. Wenn die Senderdiode 22 im Impulsbetrieb mit relativ kurzen Einschaitzeiten betrieben wird, so kann statt des vorqesehenerl Durchlaßdauerstroms mit einem dazu um ein Mehrfaches erhöhten Impulsdurchlaßstrom qearbeitet werden. Die dadurch erzielte Erhöhung der Lichtstärke bewirkt eine Verbesserunq des Störabstandes gegenüber Störquellen, solange die Auswerteschaltung eine höhere Einstellzeit besitzt als die Imoulspausendauer beträgt. Außerdem kann senderseitiq eine Frequenzmodulation vorgenommen werden, die empfängerseitig, z.B. durch einen abgestimmten Schwinqkreis ausgefiltert wird, wobei insbesondere die modulierten Störlichtquellen wie Glühbirnen oder Leuchtstcfflamnen an Einfluß verlieren.
Leerseite

Claims

Patentansprcne Verfahren zur Überwachung des Füllstandes des zur Regenerierung eines Ionenaustauschers verwendeten Salzvorrates eines Salzqefäes in einer Geschirrspiil- oder Waschmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das ãalzqefäß mit Licht oder Schall durchstrahlt bzw.

bestrahlt bzw. beschallt wird, daß die Licht- oder Schallwellen vom Inhalt des Salzgefäßes reflektiert werden und/ oder gedämpft hindurchtreten, und daß bei einer Abweichung des Reflexions- und/ oder des Durchqanqswertes von einem Sollwert eine Nachfüllaufforderung für Salz signalisiert wird.
2. Anordnunq zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahlen oder Schallwellen auf das Salzgefäß (2) abgebender Sender (1) und ein Empfänger (4) vorgesehen sind, daß der Empfänger die Intensität des Lichtes bzw.

Schalles nach der Reflexion am Inhalt (3) des Salze faßes oder nach dem Durchtritt durch den Inhalt des Salzgefäßes registriert und in elektrische Istsignale umwandelt, und daß eine Auswerteschalteinrichtung (10) die Istsiqnale mit einem Sollwertsignal vergleicht und über eine angeschlossene Ausgabeschaltung (11) beim Über- oder Unterschreiten des Sollwertes die Nachfüllaufforderung optisch und/ oder akustisch signalisiert.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durch- oder Bestrahlen des Salzgefäßes (2) mit Inhalt (3) eine sichtbare, eine UV-Strahlunq oder eine IR-Strahlunq aussendende Lichtquelle als Sender (1) vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender (1) eine Lichtquelle für nahe IR-Strahlen im Wellenlängenbereich der Größenordnung von 900 Nanometer vorgesehen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl für den Sender (1) und Empfänger (4) durch getrennte Lichtkanäle qeführt ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß die Lichtkanäle eng am Salzgefäß (2) anliegen.
7 Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bestrahlen oder Beschallen des Salzqefaßes (2) und dessen Inhaltes (3) der Empfänaer (4) für die Reflexionswerte in einem Winkel (a) ungleich 1800 zum Sender (1) und der Sender in einem Winkel (b) vorzugsweise um 900 zum Salzgefäß angeordnet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender aus einer von einem Steuergerät der Maschine an das Stromnetz legbaren Ansteuerschaltunq (21) besteht, durch die eine lichtemittierende Diode (22) zur Lumineszenz in einem bestimmten Frequenzbereich anregbar ist, daß der Diode ein Reflektor (23) zuaeordnet und das ausgestrahlte Licht gegen das aus Kunststoff od. dgl. bestehende Salze fäß (24) und dessen stark reflektierende Salzfüllung (25) bzw. eine schwächer reflektierende Lösung (26) gerichtet ist, daß der aus einer Photodiode (29) od. dgl. bestehende Empfänger mit zugeordnetem Reflektor die aus dem Salzqefäß austretenden und ein Filter (28) passierenden Lichtstrahlen einer bestimmten Bandbreite detektiert und ein elektrisches Signal an die im wesentlichen von einem Schwellwertschalter mit einstellbarer Verqleicherschwelle gebildete Auswerteschalteinrichtung (10) abgibt.
9. Anordnung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Lichtstärke des Senders der Diodenstrom von Dauer- auf Impulsbetrieb umstellbar und der Diodenstrom von der für die Diode (22) zulässigen Dauerstromstärke auf die mehrfach höhere Spitzenstromstärke erhöhbar ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Störabstandes eine senderseitige Frequenzmodulation und gleichzeitig eine Frequenzselektion im Empfänger vorgesehen ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalthöhe (27) für den Salzstand im Salzgefäß (24), in deren Bereich der Intensitätsunterschied der beim Empfänger ankommenden, beim Durchgang oder Auftreffen durch bzw.

auf die Salzfülluna (25) oder die darüber stehende Lösung (26) mehr oder weniger stark reflektierten Licht- oder Schallwellen auftritt, durch Verschieben der Licht- oder Schallschranke auf eine qewünscht Höhe einstellbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch aekennzeichnet, daß ein Ultraschall-Sender und -empfänger vorgesehen sind.