CN108478156A - 器皿洗涤机化学品传感器以及相关的系统和方法 - Google Patents

器皿洗涤机化学品传感器以及相关的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种流通式化学传感器(flow through chemical sensor)(68，70，72)包括具有贯通通道(86)的壳体(80)，化学品能够沿该贯通通道流动，壳体的侧壁具有与贯通通道(86)连通的第一开口(88)和第二开口(90)。第一电极(92)安装在壳体(80)上并与第一开口(88)对齐，第一电极(92)为具有一体成型的凹陷部(108)的板构造，该凹陷部延伸穿过第一开口(88)并到达贯通通道(86)的外围边缘。第二电极(94)安装在壳体(80)上并与第二开口(90)对齐，第二电极为具有一体成型的凹陷部(110)的板构造，该凹陷部延伸穿过第二开口(90)并到达贯通通道(86)的外围边缘。还提供了检测化学品的存在与否的方法。

Description

器皿洗涤机化学品传感器以及相关的系统和方法
本申请是申请日为2013年08月02日、国际申请号PCT/US2013/053330、国家申请号为201380048733.6、发明名称为“器皿洗涤机化学品传感器以及相关的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
参见引用
本申请要求享有2012年8月21日提交的美国临时申请序列号61/691,581的权益，兹以参见方式引入。
技术领域
本申请总体上涉及利用化学品的器皿洗涤机的领域，并且更具体地，涉及一种用于检测用于器皿清洗操作的化学品的存在与否的化学传感器、系统以及方法。
背景技术
在固定的器皿洗涤器或洗碗器(例如批量式或厢式洗碗器)中，位于洗涤腔室的顶部和/或底部上的洗涤臂通过将洗涤溶液从位于臂上的喷嘴导出而洗涤位于盘架中的器皿。所喷射的洗涤溶液典型地是再循环溶液，一旦被喷射，该溶液落入并收集在腔室下方的坑中，通过泵从坑穿过过滤器抽出，并通过泵沿流动路径推入洗涤臂内，然后穿过喷嘴出来。也可提供一个或多个可旋转的冲洗臂用于喷射新鲜的冲洗液。在流经式器皿洗涤器(例如，连续式器皿洗涤器)中，当器皿被清洗时，器皿(例如，经由移动器皿的架的传送机或经由具有保持器皿的条板的传送机)移动穿过具有多个喷射区(例如，预洗涤区、洗涤区、后洗涤或预冲洗区和最后冲洗区，每个区具有各自的喷嘴)的腔室。
无论机器类型如何，在器皿清洗操作期间可将化学品添加到洗涤和/或冲洗液喷射器以增加该操作的有效性。例如，清洁剂、杀菌剂、洗助剂和/或除钙化学品可在不同时间用于器皿洗涤机。化学品典型地在希望的阶段并以希望的量从存储容器(例如瓶或槽)抽出。在商用器皿洗涤机上，告知机器操作者何时将其它的化学品添加到供给瓶或槽有时是需要的并且始终是有利的。当操作者准确地知道何时需要补充化学品时，对于终端使用者的结果将是最好的，因此目标是化学品的准确的并且响应的感测。而且，希望传感器为多种化学品品牌/配方工作。
发明内容
在一方面，器皿洗涤机包含：用于接收待洗涤的器皿的腔室，该腔室包含用于喷射液体的喷射喷嘴。第一化学品流动路径将第一化学品(例如，直接或间接地)馈送到腔室，其中，第一化学品流动路径包含沿着其的第一流通式化学传感器。第二化学品流动路径将第二化学品(例如，直接或间接地)馈送到腔室，第二化学品流动路径包含沿着其的第二流通式化学传感器。第一流通式化学传感器包含通过其的第一流体通道和在其上面的第一和第二电极，第一和第二电极与第一流体通道连通，第一和第二电极设置为电极平行构造。第二流通式化学传感器包含通过其的第二流体通道和在其上面的第三和第四电极，第三和第四电极与第二流体通道连通，第三和第四电极设置为电极相对构造。
在前述方面的一个实施方案中，第一化学品是清洁剂或杀菌剂之一，并且第二化学品是洗助剂。
第一化学品流动路径可以被连接以将第一化学品输送到器皿洗涤机的洗涤水再循环路径中，并且第二化学品流经路径可以被连接以将第二化学品输送到器皿洗涤机的冲洗管线路径中。
在根据前述三个段落的任一个的实施方案中，第一流通式化学传感器取向为使得(i)与第一流体通道的轴向流动路径平行延伸的轴线与竖直线和水平线两者都错开，以及(ii)第一和第二电极与第一流体通道的顶部和第一流体通道的侧部两者都错开；并且第二流通式化学传感器取向为使得(i)与第二流体通道的轴向流动路径平行延伸的轴线与竖直线和水平线两者都错开，以及(ii)第三和第四电极与第二流体通道的顶部和第二流体通道的侧部两者都错开。
在根据前述四个段落的任一个的实施方案中，第一电极和第二电极之间沿第一流体通道的距离是在第三和第四电极之间穿过第二流体通道的距离的至少两倍。
在根据前述五个段落的任一个的实施方案中，第一和第二电极中的每一个均是具有向内延伸到第一流体通道的一体成型的凹陷部的板构造；以及第三和第四电极中的每一个均是具有向内延伸到第二流体通道的一体成型的凹陷部的板构造。
在另一方面，流通式化学传感器包含具有贯通通道的壳体，化学品能够沿该贯通通道流动，壳体的侧壁具有与贯通通道连通的第一和第二开口。第一电极安装在壳体上并与第一开口对齐，第一电极为具有一体成型的凹陷部的板构造，该凹陷部延伸通过第一开口并到达贯通通道的外围边缘。第二电极安装在壳体上并与第二开口对齐，第二电极具有一体成型的凹陷部的板构造，该凹陷部延伸通过第二开口并到达贯通通道的外围边缘。
在前述段落的方面的一个实施方案中，第一O型环定位在壳体和第一电极之间，并且第一电极通过第一紧固件固定到壳体，该第一紧固件提供第一电极抵靠第一O型环的夹持力以用于密封，其中，第一电极的一体成型的凹陷部延伸穿过第一O型环的开口。类似地，第二O型环定位在壳体和第二电极之间，并且第二电极通过第二紧固件固定到壳体，该第二紧固件提供第二电极抵靠第二O型环的夹持力以用于密封，其中，第二电极的一体成型的凹陷部延伸穿过第二O型环的开口。
第一电极可包括配置成与配线端子连接的第一引导臂；以及第二电极可包括配置成与配线端子连接的第二引导臂。
在包括前述三个段落中的任一个的流通式化学传感器的洗涤机中，流通式化学传感器可位于用于将化学品直接或间接地输送到机器的腔室的化学品馈送管线中。
前述段落的机器的流通式化学传感器可经由第一和第二电极连接在机器的化学品检测回路中，其中，机器的控制器配置成将周期性的激励信号施加到化学品检测回路。化学品检测回路配置成使得流通式化学传感器根据化学品的阻抗水平而衰减周期性的激励信号，使得衰减水平与化学品的阻抗成反比变化，并且传感器在化学品不存在的情况下造成很少衰减或没有衰减。控制器还可配置成评估衰减信号以确定化学品的存在与否，并且在化学品不存在的情况下向操作者产生警报。
其中，在前述两个段落的任一个的器皿洗涤机包括使操作者能够识别正在使用的化学品的用户界面，控制器可配置成根据正在使用的化学品的操作者选择而自动地限定所施加的周期性的激励信号的频率。
在进一步的方面中，提供了一种检测器皿洗涤机的化学品馈送管线中化学品存在与否的方法，其中，该方法包括以下步骤：在化学品馈送管线中提供流经传感器，传感器包括贯通通道和一对与贯通通道连通的电极，传感器经由所述一对电极连接在化学品检测回路中；将周期性的激励信号施加到化学品检测回路；传感器根据化学品的阻抗水平衰减周期性的激励信号，使得衰减水平与化学品的阻抗成反比变化，并且传感器在化学品不存在的情况下造成很少衰减或没有衰减；以及评估衰减信号以确定化学品的存在与否。
评估步骤可涉及将衰减的激励信号转变为DC电压；以及评估DC电压以确定化学品的存在与否。
周期性的激励信号可以是方形波信号并且评估步骤涉及将DC电压与设定阈值进行比较。
该方法可包括进一步的步骤：根据化学品的一种或多种属性限定周期性的激励信号的频率；和/或根据化学品的一种或多种属性限定设定阈值。
在一个实施方案中，器皿洗涤机包含使操作者能够识别正在使用的化学品的用户界面；以及器皿洗涤机根据正在使用的化学品的操作者选择而自动地限定频率和/或限定设定阈值。
在上述实施方案中，器皿洗涤机可包括控制器，该控制器存储多种化学品类型，以及对于每种化学品类型存储相应的激励信号频率和/或设定阈值。
在下面的附图和实施方式中阐述了一个或多个实施例的细节。其它特征、目的和优点从实施方式和附图以及从权利要求中是显而易见的。
附图说明
图1是批式器皿洗涤机的示意图示；
图2A和2B示出一种传感器布置；
图3A和3B示出另一种传感器布置；
图4示出检测回路；
图5A至5F图示出检测回路的示例性波形/信号；
图6A和6B示出用于传感器的示例性安装取向；以及
图7是流通式器皿洗涤机的示意性侧面图。
具体实施方式
参照图1，示出了批量式器皿洗涤机10的示意性图示，并且该批量式器皿洗涤机10包括腔室12，在该腔室中，器皿经由枢转的进入门14的开口放入以便进行清洗。在腔室12的底部处，设置了可旋转洗涤臂16，并且该洗涤臂包括在清洗操作期间喷射洗涤液的多个喷嘴18。洗涤液接触器皿用于清洗，然后向下落回到收集坑20内，该收集坑可包括加热器元件22。再循环路径经由管路24、泵26和管路28提供以将洗涤液移回到洗涤臂16。还示出了具有喷嘴32的可旋转冲洗臂30，新鲜的冲洗液可经由冲洗管线馈送到该冲洗臂，该冲洗管线由新鲜水输入管线34、阀36、热水器38和管线40构成。还示出了控制器42，该控制器可典型地被编程以实施一个或多个可选择的器皿清洗循环，该器皿清洗循环通常分别包括至少洗涤步骤(例如，可运行30至150秒)，接下来是冲洗步骤(例如，可运行10至30秒)，但许多其它的变化也是可以的。用户界面43还与用于使操作者能够选择器皿清洗循环的控制器等相关联。虽然示出的机器10仅包括下臂，但该机器还可包括示意性地示出为44和46的上洗涤和冲洗臂。上述机器还可包括其它的特征，例如在器皿清洗循环结束处用于干燥步骤的排风机。与示出的枢转门相反的是，具有罩式门的机器也是已知的。并且流经式机器如上面所指出的也是已知的。例如，图7示意性地示出具有限定内部腔室202的壳体的流经式机器200，该内部腔室包括多个喷射区204、206和208，该流经式机器具有承载器皿穿过所述区域以进行清洗的传送机210。
如图1所示，系统包括沿各自的馈送管线56、58、60的一系列泵50、52、54以从供给瓶62、64、66输送化学品。举例来说，瓶62和64可分别容纳选择性地输送到机器坑20内的清洁剂和杀菌剂，并且瓶66可容纳选择性地输送到热水器38内的洗助剂。每个馈送管线56、58和60均包括各自的管线内化学传感器68、70、72，以当泵50、52、54正在运行时检测化学品是否沿馈送管线经过。管线内化学传感器具有下文更详细地描述的有益构造。示出馈送管线56和58(例如，分别用于清洁剂和杀菌剂)直接将化学品输送到坑20，但是馈送管线56和58可被选择地连接以将化学品馈送到腔室12中的的其它地方或馈送到再循环路径24、26、28的一部分。示出馈送管线60(例如用于洗助剂)将洗助剂直接输送到热水增压器38，但是馈送管线60可选择地将洗助剂输送到增压器38的上游或下游处的冲洗管线中的其它地方。虽然在图1中示出三个化学传感器，但是可以认识到的是，传感器的数量可以根据在任何特定的机器中所使用的化学品或化学品馈送管线的数量而改变。例如，也可以包含具有相应的化学传感器的除钙化学品馈送管线。类似的化学品馈送系统和传感器可与图7的机器的一个或多个喷射区相关联。
现在参照图2A和图2B，示出了化学传感器的一种布置。化学传感器包括具有一体成型的安装臂或柱82的壳体80，该安装臂或柱具有开口84，紧固件可穿过该开口用于将壳体安装在器皿洗涤机内。壳体还包括贯通通道86，化学品可沿该贯通通道流动。壳体可以是聚丙烯或其它塑料材料，并形成为具有开口侧壁区域88、90的成型体，该开口侧壁区域允许各自的电极92、94例如通过拧入壳体80内的紧固件96、98(例如，螺钉)来安装。电极92、94由传导材料制成，该传导材料耐受正在感测的化学品的化学腐蚀，为了上述目的，可对该材料先进行钝化处理。尤其是，电极92、94具有伸出的引导端100、102，该引导端配置成使配线直接通过配线端子连接到传感器。电极安装构造还通过在电极和壳体之间的O型环104、106的使用而有效地密封开口区域88、90，并且压力通过由紧固件96、98提供的夹持载荷施加到其上面(例如，提供O型环压缩)。电极还通过延伸到管状通道86内足够深的凸起或一体成型的凹陷部108、110(例如，如通过冲压操作形成的)成形，使得当通道86在化学品泵操作期间充满化学品时，化学品与凹陷部直接接触。图2A和图2B示出的传感器布置表示可被认为或称为电极平行结构的构造，其中，电极92、94彼此并排位于壳体上并且在两个电极之间的电接触路径通常平行于化学品贯通通道86的流动方向112延伸。如这里所使用的，术语“一体成型的”当指的是部件的一部分时，意味着部件的该部分与部件共同形成，而不是分别形成，然后附接在部件上。
现在参照图3A和图3B，示出了化学传感器的另一布置，其可以被认为或称为电极相对构造，因为电极以彼此相对的关系定位并且在两个电极之间的电气接触路径通常横穿化学品穿过壳体通道86的流动方向112延伸。传感器壳体80’与图2A和图2B中的80大致一样，除了前者的开口区域90是封锁的，如在120处所示。开口区域90’相反地从开口区域88横穿定位，并且保持电极94’，该电极94’通过具有O型环密封件106’的紧固件98’保持就位。尤其是，示出的电极相对构造将电极比电极平行构造彼此更靠近。在这方面，在一个实施方案中，在电极平行构造中电极之间的距离(即，沿流动通道)可以是在电极相对构造中的电极之间的距离(即，横穿流动通道)的至少两倍大(例如，至少三次或在两次至六次之间)，但其他变化也是可以的。
在两种传感器布置的情况下，传感器壳体的一端配置有锥形连接部件122，该连接部件适于插入刚性或柔性管路(未示出)，并且传感器壳体的另一端配置有弹性的连接插入件124，该连接插入件可接收和保持刚性或柔性管路。尤其是，可通过限定是否产生开口区域90或开口区域90’的插入件的选择性使用而利用相同的模制刀具来产生传感器壳体80或传感器壳体80’。
每个传感器68、70、72的电极均连接到例如在图4中示出的感测电路。为了获得来自传感器的反馈，激励信号150从微控制器152产生并应用到化学品检测电路154。该激励信号150可以是具有50％占空因数的方形波。10kHz可以是默认频率，但是该频率可以(例如，通过借助用户界面43进入服务菜单)从5kHz调整到50kHz。
当化学品与两个电极都接触时，由于化学品的属性，传感器起阻抗的作用。生成激励信号并且化学品衰减方形波。衰减的方形波穿过倍压电路156和运算放大缓冲器158。运算放大器的输出电压是范围在0-2.2VDC之间的模拟电压。运算放大器的输出将模拟之一连接到微控制器152的数字化端口。2.2VDC的输出电压表示化学品与传感器的两个电极都不接触。0VDC的电压表示化学品与两个电极都接触并且化学品具有低阻抗。在化学品存在的情况下，电压可根据化学品的阻抗在0VDC和2.2VDC之间变化。
传感器和电路通过在化学品馈送管线中提供流通传感器来提供在化学品馈送管线中检测化学品存在与否的方法，该传感器经由其一对电极连接在化学品检测电路中。在用于监控的希望时间期间(例如当与化学品馈送管线相关联的泵正在操作时)将周期性的激励信号施加到化学品检测电路。传感器根据化学品的阻抗水平衰减周期性的激励信号，使得衰减水平与化学品的阻抗呈反比变化。在化学品不存在的情况下，传感器还造成很少或没有衰减。将衰减的激励信号转变为DC电压并进行评估以确定化学品的存在与否。如上所述，周期性的激励信号可以是方形波信号，以及评估步骤可涉及将DC电压与设定阈值进行比较。
每个传感器以及相关联的电路可适用于检测不同的化学品类型。在这方面，所施加的激励信号的频率可以是可改变的程序特征，该程序特征对于每种化学品进行优化以提供最佳检测。例如，周期性的激励信号的频率可以根据化学品的一种或多种属性(例如，如通过对化学品的测试而确定)而限定和/或用于评估目的的设定阈值可根据化学品的一种或多种属性而限定。在一种实施方案中，频率和设定阈值可基于将要使用的化学品的类型的机器操作者的沟通由服务人员通过访问控制器的控制逻辑设定。在另一实施方案中，机器可根据所存储的信息将该特征自动化。具体地，器皿洗涤机可包括使操作者(例如通过呈现化学品类型列表，操作者经由触摸屏显示器或其它输入可从该列表中进行选择)能够识别正在使用的化学品的用户界面。然后器皿清洗机根据操作者选择自动地限定频率和/或限定设定阈值。为了上述目的，器皿清洗机控制器存储多种化学品类型以及对于每种化学品类型相应的激励信号频率和/或设定阈值。
图5A至图5F分别表示示例性方形波输入信号150、在两个电极处存在高阻抗化学品的情况下施加到运算放大器158的输出波形160、在波形160的情况下的运算放大器输出170、在两个电极处存在低阻抗化学品的情况下施加到运算放大器158的输出波形172、在波形172的情况下的运算放大器输出174和由化学品未接触两个电极造成的运算放大器输出176。
参照图6A和图6B，通过在与竖直线和水平线错开的限定取向上设置或安装化学传感器来获得有利的操作。具体地，如图6A所示，与穿过传感器壳体的流动路径平行的轴线180与竖直线和水平线182两者错开，并且如图6B所示，传感器壳体倾斜成使得电极既不处于流动路径的正顶部处也不处于流动路径的正侧面边缘处。图6A示出的角度确保当化学品没有被泵送时化学品从传感器排出，因此确保化学品不会在延长的时间段(例如，通宵)内处于传感器中。在图6B中示出的取向有助于限制在电极的区域中气泡的捕捉。举例来说，角度θ可在约15度至75度之间。在示出的实施例中，电极也不位于流动路径的正底端。如图6B所示，安装臂82的表面可配置成使得当表面在示出的竖直取向上时(例如，如当安装到竖直延伸的表面或结构时)，传感器壳体包括适当的倾斜以将电极按照所希望的放置。
要清楚地理解的是，上述描述旨仅在示意和示例，并不旨在用来限制，并且可以进行其它的变化和改进。例如，虽然上面主要在批量式器皿洗涤机的情况下对化学品检测传感器和回路进行了描述，但是可以预期的是，传感器、回路和方法也可在传送式器皿洗涤机(例如在通过具有一系列喷射区的腔室传送器皿的器皿洗涤机)中实施。此外，虽然主要描述了利用通过紧固件附接到传感器壳体的电极的传感器构造，然而可以认识到的是，在另一实施例中，电极可模制到壳体中。作为另一实例，取代将衰减的激励信号转变为DC电压，信号可使用同步比较器进行评估。

Claims (13)

1.一种检测器皿洗涤机的化学品馈送管线中化学品存在与否的方法，该方法包括以下步骤：
在化学品馈送管线中提供流通式传感器，所述流通式传感器包括壳体，所述壳体具有贯通通道和与所述贯通通道流体连通的第一和第二电极，其中所述第一电极具有穿过所述壳体内第一开口向内延伸的第一一体成型的凹陷部的板结构，从而当化学品流入所述贯通通道时，所述第一一体成型的凹陷部面向内部的表面能够接触所述化学品，其中所述第二电极具有穿过所述壳体内第二开口向内延伸的第二一体成型的凹陷部的板结构，从而当所述化学品流入所述贯通通道时，所述第二一体成型的凹陷部面向内部的表面能够接触所述化学品，并且所述第一和第二电极电连接在化学品检测回路中；
将周期性的激励信号施加到所述化学品检测回路；
评估所述化学品检测回路的输出信号以确定所述化学品是否存在于所述贯通通道内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述评估步骤包括：
将所述输出信号转变为DC电压；以及
评估所述DC电压以确定所述化学品的存在与否。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述周期性的激励信号是方形波信号，并且所述评估步骤包括将所述DC电压与设定阈值进行比较。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
根据所述化学品的一种或多种属性限定所述周期性的激励信号的频率；和/或
根据所述化学品的一种或多种属性限定所述设定阈值。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述器皿洗涤机包括使操作者能够识别正在使用的所述化学品的用户界面；以及
所述器皿洗涤机的控制器根据操作者对正在使用的所述化学品的选择而自动地限定所述周期性的激励信号的频率和/或限定所述设定阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述控制器存储多种化学品类型，以及对于每种化学品类型存储相应的激励信号频率和/或设定阈值。
7.一种监测器皿洗涤机的化学品馈送管线的方法，该方法包括以下步骤：
利用在所述化学品馈送管线中的流通式传感器，所述流通式传感器包括贯通通道和与所述贯通通道流体连通的第一和第二电极，其中所述第一电极包括穿过壳体内第一开口向内延伸的第一板状凹陷部，从而当化学品流入所述贯通通道时，所述第一板状凹陷部面向内部的表面能够接触所述化学品，其中所述第二电极包括穿过所述壳体内第二开口向内延伸的第二板状凹陷部，从而当所述化学品流入所述贯通通道时，所述第二板状凹陷部面向内部的表面能够接触所述化学品，并且所述第一和第二电极电连接在化学品检测回路中；
将周期性的激励信号施加到所述化学品检测回路，其中所述化学品检测回路的输出信号根据沿着所述贯通通道的所述第一板状凹陷部和所述第二板状凹陷部之间的阻抗而变化；以及
评估所述输出信号以确定所述化学品是否存在于所述贯通通道内。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述评估步骤包括：
将所述输出信号转变为DC电压；以及
评估所述DC电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述周期性的激励信号是方形波信号，并且所述评估步骤包括将所述DC电压与设定阈值进行比较。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：
根据所述化学品的一种或多种属性限定所述周期性的激励信号的频率；和/或
根据所述化学品的一种或多种属性限定所述设定阈值。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述器皿洗涤机包括使操作者能够识别正在使用的所述化学品的用户界面；以及
所述器皿洗涤机的控制器根据操作者对正在使用的所述化学品的选择而自动地限定所述周期性的激励信号的频率和/或限定所述设定阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述控制器存储多种化学品类型，以及对于每种化学品类型存储相应的激励信号频率和/或设定阈值。
13.一种监测器皿洗涤机的化学品馈送管线的方法，该方法包括以下步骤：
利用在所述化学品馈送管线中的流通式传感器，所述流通式传感器包括贯通通道和与所述贯通通道流体连通的第一和第二电极，其中所述第一电极包括穿过壳体内第一开口向内延伸的第一部分，从而当化学品流入所述贯通通道时，所述第一部分能够接触所述化学品，其中所述第二电极包括穿过所述壳体内第二开口向内延伸的第二部分，从而当所述化学品流入所述贯通通道时，所述第二部分能够接触所述化学品，并且所述第一和第二电极电连接在化学品检测回路中；
将周期性的激励信号施加到所述化学品检测回路，其中所述化学品检测回路的输出信号根据沿着所述贯通通道的所述第一部分和所述第二部分之间的阻抗而变化；以及
评估所述输出信号以确定所述化学品是否存在于所述贯通通道内。
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