DE10053030A1

DE10053030A1 - Verfahren zur Erkennung der Beladung einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10053030A1
Application number: DE10053030A
Authority: DE
Inventors: Andre Bertram; Erik Ekelhoff; Guenther Ennen; Rainer Schultz; Stefan Tiekoetter
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: DE10053030B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erkennung der Beladung einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine mit Spülgut, welches in Geschirrkörben und dgl. im Spülbehälter des Gerätes abgelegt und von den Körben zugeordneten Sprüharmen mit Spülflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei die Beladung der Geschirrspülmaschine sensorisch erfasst und davon abhängig eine entsprechende Anpassung und/oder Auswahl des Spülprogramms durchgeführt wird, ist der Spülbehälter als elektrischer Schwingkreis verwendet oder Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises. Abhängig vom Schwingungszustand des Kreises kann eine Aussage über die jeweilige Beladung des Spülbehälters getroffen werden. Es wird die Verstimmung des Spülbehälters als Schwingkreis oder Schwingkörper sensiert und mit in einem Speicher der Geräteelektronik abgespeicherten Resonanz- und/oder Spannungswerten eines unbeladenen und/oder voll- oder teilbeladenen Spülbehälters verglichen, wobei die Ausprägung der Verstimmung als ein Maß für die Geschirrbeladung hinsichtlich der Menge, Art sowie der Verschmutzung des Spülguts gewertet wird. Von dem Ergebnis ausgehend, kann dann rechnergesteuert der Spülbetrieb hinsichtlich einer optimalen wirtschaftlichen und energiesparenden Arbeitsweise des Gerätes eingestellt bzw. ausgewählt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Beladung einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine mit Spülgut, welches in Geschirrkörben und dergl. im Spülbehälter des Gerätes abgelegt und von den Körben zugeordneten Sprüharmen mit Spülflüssigkeit beauf schlagt wird, wobei die Beladung der Geschirrspülmaschine sensorisch erfasst und davon abhängig eine entsprechende Anpassung und/oder Auswahl des Spülprogramms durchgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Geschirrspülmaschine zur Durchführung des Verfahrens.

Programmgesteuerte Geschirrspülmaschinen können energiesparend betrieben werden, indem der Strom- und Wasserverbrauch in Relation zur Menge des zum Spülen in den Spülbehälter geladenen Geschirrs oder Spülgutes gesetzt wird. So ist es aus der EP 0 943 287 A1 bekannt, im Spülbehälter des Gerätes elektromagnetische Wellen und/oder Schallwellen erkennende Sensoren in großem Abstand voneinander, insbesondere auf einer Raumdiagonalen anzu ordnen, wobei den Sensoren jeweils Sender zugeordnet sind, die Lichtsignale oder akustische Signale aussenden. Schickt der Sender nun Signale aus, so werden diese vom eingeladenen Spülgut teilweise reflektiert und/oder gelangen gegebenenfalls zeitlich verzögert zum Empfänger (Sensor). Die zeitliche Auswertung der von den Sensoren empfangenen Signale gibt dann über die Anordnung des Spülguts bzw. die Geschirrmenge Aufschluss. Die jeweils ermittelte Geschirrmenge oder Spülgutbeladung wird registriert und das angewählte Spülpro gramm in seinem Ablauf beeinflusst. Dies kann beispielsweise durch eine der Beladung entsprechende Zugabe an Spülflüssigkeit in den Spülbehälter und durch ein an die Beladungs menge angepasstes Aufheizen der Spülflüssigkeit geschehen.

Die Beladungserkennung erfolgt immer dann, wenn sich die beladenen Geschirrkörbe innerhalb des Spülbehälters befinden. Das Verfahren arbeitet schon deshalb ungenau, weil die von den Sendern abgegebenen elektromagnetischen Wellen oder Schallwellen jeweils sofort an dem ersten im Sendestrahl liegenden Hindernis (Geschirrteil) reflektieren und abgelenkt werden. Somit wird ggf. dahinter positioniertes Spülgut im Geschirrkorb oder das im Korb darunter liegende Geschirr von Sender und Empfänger nicht erkannt. Auch die in der EP 0 943 287 A1 noch beschriebene Erkennung der Beladungsmenge durch Kapazitätsmessung bietet hier keine praktikable Lösung. Eine ebenfalls mit Akustik-Sensoren ausgestattete Geschirrspülma schine gemäß der DE 40 10 066 A1 benutzt Akustik-Sensoren zur Überwachung der Dreh bewegung der Sprüharme, wofür die beim Geschirrspülen im Spülbehälter erzeugten Schwingungen oder Geräusche der Sprühstrahlen ausgewertet werden. Eine automatische Beladungserkennung ist durch diesen Technikstand nicht nahegelegt.

Ferner zählt zum Stand der Technik eine Geschirrspülmaschine, bei welcher die beim Spülwasserumlauf in die Bodenwanne des Spülbehälters zurückfließende Spülwassermenge gemessen und daraus auf die Beladungsmenge des Gerätes rückgeschlossen wird. Ein solches Verfahren ist nachteilig, weil die dem Spülbehälter zum Geschirrspülen zuzuführende Wassermenge nicht der tatsächlichen Beladung angepasst werden kann, sondern diese ist jeweils für eine volle Beladung auszulegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Geschirrspülmaschine zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit welchem in die Geschirrspülmaschine geladenes Spülgut der Menge nach sowie nach der Spülgutart und der Geschirranschmutzung erkannt und der Spülbetrieb entsprechend angepasst werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verfahrensmerkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Durchführung des Verfahrens erfolgt dabei mittels einer Geschirrspülmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5. Eine weitere Lösung ist durch Anspruch 9 gekenn zeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der Erfindung ist vorteilhaft einfach sowohl die Menge des zu spülenden Geschirrs als auch die jeweilige Geschirrart und der Verschmutzungsgrad automatisch feststellbar. Hierzu wird die Verstimmung des Spülbehälters als Schwingkreis oder Schwingkörper sensiert und mit in einem Speicher der Geräteelektronik abgespeicherten Resonanz- und/oder Spannungswerten eines unbeladenen und/oder voll- oder teilbeladenen Spülbehälters verglichen, wobei die Ausprägung der Verstimmung als ein Maß für die Geschirrbeladung hinsichtlich der Menge, Art sowie der Verschmutzung des Spülguts gewertet wird. Von dem Ergebnis ausgehend kann dann rechnergesteuert der Spülbetrieb hinsichtlich einer optimalen wirtschaftlichen und energiesparenden Arbeitsweise des Gerätes eingestellt bzw. ausgewählt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen als Hohlraumresonator modifizierten elektrischen Schwingkreis im vereinfachten Schaltbild,

Fig. 2 eine Sensoreinrichtung als elektrische Schwingkreis-Schaltung zur Erfassung einer Spülbehälterbeladung.

Die Erfindung geht aus von einer an sich bekannten Geschirrspülmaschine (nicht dargestellt). Charakteristisch für das im Haushalt oder auch gewerblich genutzte wasserführende Gerät ist ein mit Geschirrkörben ausgestatteter metallischer Spülbehälter, in dem die Körbe für das Spülgut oder Geschirr (Teller, Tassen, Bestecke usw.) in übereinanderliegenden Spülebenen separat bewegbar zwischen zugeordneten rotierenden Sprüharmen angeordnet sind. Die Geschirrspülmaschine ist in ihrem Programmlauf variabel an die Menge und Art des zum Spülen geladenen Geschirrs sowie an dessen jeweiligen Verschmutzungsgrad anpassbar. Dies erfolgt im Zusammenwirken des nachstehend näher beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens mit der geräteeigenen elektronischen Programmsteuerung, die zur Ver- und Bearbeitung der entsprechenden spültechnischen Parameter mit Speicher und Rechenwerk ausgebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt die Geschirrspülmaschine bzw. deren Spülbehälter (Sp), sh. Fig. 2, einen Hohlraumresonator dar, der Bestandteil elektrischen Schwingkreises ist oder selbst einen Schwingkreis verkörpert.

Bekanntlich entsteht ein Hohlraumresonator aus einem Hohlleiter (endseitig offenes Rohr), dessen Rohrenden als verschlossen anzusehen sind. Analog gesehen ist ein Hohlleiter aber auch mit quadratischem Querschnitt, wie es beim metallischen Spülbehälter einer Geschirrspül maschine der Fall ist, vorstellbar. Hier setzt die Erfindung ein.

Wird ein solcher Spülbehälter (Sp) durch die Gerätetür mit ihrem metallischen Türinnenblech verschlossen, so entsteht ein Hohlraumresonator in Form eines rechteckigen Kastens aus Metall. Dieser Hohlraumresonator hat ein diskretes Spektrum von Eigenschwingungen gemäß nachstehender Formel:

hierbei ist c = 3 × 10⁸ m/s (Lichtgeschwindigkeit), wobei H = Höhe, T = Tiefe, B = Breite des Metallkastens ist.

Somit kann erfindungsgemäß der metallische Spülbehälter als Hohlraumresonator betrachtet werden. Dieser hat dann mit seinen spülmaschinentypischen Abmessungen von beispielsweise H × T × B = 0,62 m × 0,5 m × 0,54 m eine Grundfrequenz (n_H = n_T = n_B = 1) von:

Für alle Werte von n_H, n_T, n_B < 1 ergeben sich höhere Frequenzen; alle zusammen bilden das vorgenannte diskrete Spektrum von Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen.

Dieses Frequenzspektrum gilt streng genommen nur für ein Vacuum innerhalb des Resonators, aber in guter Näherung auch noch für isolierende Materialien mit einer relativen Dielektrizitätkonstante ε ≈ 1 und einer magnetischen Permeabilität µ ≈ 1 (z. B. Luft).

Jedes Material mit einer gewissen Leitfähigkeit, einem ε ≠ 1 oder µ ≠ 1 jedoch ändert das Frequenzspektrum und/oder die Güte des Resonators, wenn es in den Hohlraum eingebracht wird. Es wurde gefunden, dass insbesondere wasserhaltige Anschmutzungsreste zu einer starken Bedämpfung von Frequenzen im Mikrowellenbereich führen, so dass vorteilhaft auch Geschirranschmutzungen erfasst werden können.

Die Fig. 1 zeigt in der vereinfachten Darstellung das Schaftbild eines Hohlraumresonators (Schwingkreis S) mit seinen in Reihe liegenden Bauelementen, wie Kapazität (C), Induktivität (L) und rein ohmscher Widerstand (R). So entspricht beispielsweise der Spülbehältermantel der Induktivität (L) und dem ohmschen Widerstand (R), während die Kondensatorplatten des Kondensators (C) durch Deckel und Boden des Spülbehälters (Sp) bestimmt sind. Der Schwingkreis (S) wird von einem Frequenzgenerator mit der Frequenz (F) gespeist. Wird ein solcher Schwingkreis mit Resonanzfrequenz angeregt, stellen sich hohe Werte der elektrischen sowie der magnetischen Feldstärke ein. Sofern der erfindungsgemäß als Hohlraumresonator fungierende Spülbehälter beladen wird, führt dies bei gleicher Anregefrequenz f zu einer Verstimmung des Schwingkreises. Die Verstimmung stellt ein Maß für die Beladung und/oder Verschmutzung bzw. die Geschirrart dar. Die Schwingkreisverstimmung kann z. B. als Spannung U über dem Kondensator oder einem Widerstand eines elektrisch in Reihe mit dem Spülbehälter (Sp) liegenden externen Schwingkreises (S-ext), Fig. 2, ermittelt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine aus Schwingkreisen gebildete Schaltungsvariante zur sensorischen Er fassung der Spülbehälterbeladung sowie des Geschirrverschmutzungsgrades. Dabei sind der vorerwähnte externe Reihenschwingkreis (S-ext) aus (Re), (Le) und (Ce) mit den Schwingkreis elementen (R-gsa), (L-gsa) und (C-gsa) des Hohlraumresonators (Schwingkreis S-int; Spülbehälter Sp) durch Reihenschaltung miteinander verbunden. Die so gebildete Schwing kreiskombination wird von einer Wechselspannungsquelle mit der Spannung (U) und der Frequenz (f) gespeist. Ist die Geschirrspülmaschine nicht beladen, so schwingt der Kreis in Resonanzfrequenz. Sobald Geschirrteile hinzugefügt werden, werden die Elemente (R-gsa), (L-gsa), (C-gsa) in ihren Werten verstimmt und die Frequenz entspricht nicht mehr der Resonanzfrequenz. Das Maß der Verstimmung bestimmt die Beladung nach Art und Menge sowie die Verschmutzung des Geschirrs. Gemessen wird die Verstimmung vorzugsweise als Spannungsabfall über dem Widerstand (Re) des vorgeschalteten Schwingkreises (S-ext).

Der Spülbehälter (Sp) als Hohlraumresonator verwirklicht nach vorstehender Beschreibung einen elektrischen Schwingkreis, wobei Körper- und Luftschall hierbei nicht ausgewertet werden.

Das Verfahren nach der Erfindung funktioniert vorteilhaft bei hohen Frequenzen im Megaherz bereich und höher. Bei solch hohen Frequenzen ist zu berücksichtigen, dass sich ohmsche Widerstände teilweise kapazitiv und induktiv darstellen. Der verstimmte Schwingkreis kann durch Verändern der Frequenz wieder in Resonanz gebracht werden.

Bei dem Verfahren werden die Schwingkreisverstimmungen (Änderungen von C und L) sensiert, worauf abhängig von den vorzugsweise nach Amplitude und Frequenz erfassten Signalen (Resonanz- und/oder Spannungswerte) die mit der Sensorschaltung (Fig. 2) zusammenwirkende Programmsteuerung (P) des Gerätes auf die jeweilige Beladung und/oder auf den Verschmutzungsgrad des Geschirrs der Geschirrspülmaschine schließt und eine entsprechende Anpassung und/oder Auswahl des Spülprogramms durchführt. Das Schwingungsverhalten des beladenen Spülbehälters (Sp) wird mit in einem Speicher der Geräteelektronik (Ge) abgespeicherten Werten für einen unbeladenen und/oder teilbeladenen Behälter verglichen. Die jeweils im Speicher hinterlegten Werte entsprechen also bestimmten Schwingkreisverstimmungen bzw. Spannungs- und/oder Frequenzwerten.

Durch einen Vergleich vorhergehender früherer Messungen der verschiedenen Resonanz frequenzen und der Güte des Resonators bei leerem Spülbehälter (Sp) kann aus der Änderung dieser Werte auch ein Rückschluss auf die Spülgewohnheiten des Kunden hinsichtlich der Art und Menge des jeweils zum Spülen eingebrachten Geschirrs/Bestecks als auch auf die Anschmutzung erfolgen. Die Beladungserkennung erfolgt vorteilhaft am Anfang des Spülpro gramms, so dass die spültechnischen Parameter, wie Wassermenge, Temperatur, Chemie, Druck, Spüldauer, Wasserwechsel und dergl. durch entsprechenden Datenaustausch mit der elektronischen Programmsteuerung (P) schon frühzeitig einstellbar sind. Die Sensoreinrichtung (Fig. 2) kommuniziert mit der Geschirrspülerelektronik. In Verbindung mit einem Automatik programm ist eine so ausgebildete Geschirrspülmaschine mit niedrigem Wasser- und Energieverbrauch zu betreiben.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung sieht vor, den Spülbehälter (Sp) als "luftgefüllten" Behälter als mechanischen durch Körper- und Luftschall angeregten Schwingkreis oder Schwingkörper zu verwenden, um ein diskretes akustisches Spektrum von Resonanz frequenzen auszubilden. Abhängig vom Schwingungszustand wird eine Aussage über die jeweilige Beladung des Spülbehälters (Sp) zumindest hinsichtlich der Menge des Spülguts getroffen. Zur Berechnung muss in der obigen Formel nur die Lichtgeschwindigkeit gegen die Schallgeschwindigkeit in Luft (ca. 330 m/s) ausgetauscht werden. Das sich ergebende akustische Spektrum beginnt im kHz-Bereich und ist damit technisch gut handhabbar. Hierbei erzeugen die beim Geschirrspülen auf die Spülbehälterwandungen und/oder Geschirrteilen auftreffenden Sprühstrahlen der Sprüharme Schwingungen (Schallwellen), die sensormäßig (bspw. über Drucksensoren) erfasst werden, worauf abhängig von den erfassten Signalen die mit dem Sensor zusammenwirkende Programmsteuerung des Gerätes auf die jeweilige Beladung der Geschirrspülmaschine schließt und eine entsprechende Anpassung und/oder Auswahl des Spülprogramms durchführt. Dabei wird entsprechend der zweiten Lösung das Schwingungsverhalten des Spülbehälters erfasst. Das Schwingungsverhalten des beladenen Spülbehälters kann mit im Speicher der Geräteelektronik hinterlegten Schwingungsmustern oder Resonanzfrequenzen eines unbeladenen und/oder teilbeladenen Behälters verglichen werden, wobei die Ausprägung der Verstimmung bzw. das jeweils erzeugte diskrete akustische Spektrum von Resonanzfrequenzen als ein Maß für die Geschirrbeladung hinsichtlich der Menge, Art sowie des Verschmutzungsgrades des Spülguts gewertet wird.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung der Beladung einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine mit Spülgut, welches in Geschirrkörben und dergl. im Spülbehälter des Gerätes abgelegt und von den Körben zugeordneten Sprüharmen mit Spülflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei die Beladung der Geschirrspülmaschine sensorisch erfaßt und davon abhängig eine entsprechende Anpassung und/oder Auswahl des Spülprogramms durchgeführt wird. dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbehälter (Sp) als elektrischer Schwingkreis (S-int) verwendet oder Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises (S; S-ext) ist, und dass abhängig vom Schwingungs zustand des Kreises eine Aussage über die jeweilige Beladung des Spülbehälters (Sp) zumindest hinsichtlich der Menge des Spülguts getroffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstimmung des Schwingkreises (S; S-int, S-ext) sensiert wird und mit in einem Speicher der Geräteelektronik (Ge) abgespeicherten Resonanz- und/oder Spannungswerten eines unbeladenen und/oder voll- oder teilbeladenen Spülbehälters (Sp) verglichen wird, wobei die Ausprägung der Verstimmung als ein Maß für die Geschirrbeladung hinsichtlich der Menge, Art sowie der Verschmutzung des Spülguts gewertet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geräteeigene Programmsteuerung (P) von den sensierten Schwingkreis verstimmungen die Auswahl eines geeigneten Spülprogramms für die erkannte Beladung veranlasst oder das Spülprogramm modifiziert.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils im Speicher hinterlegten Werte von Schwingkreisverstimmungen bestimmten Spannungs- und/oder Frequenzwerten (Resonanzfrequenzen) entsprechen.

5. Programmgesteuerte Geschirrspülmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbehälter (Sp) im elektrischen Schwingkreis als Hohlraumresonator ausgebildet ist.

6. Programmgesteuerte Geschirrspülmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbehälter (Sp) selbst Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises ist, der je nach Geschirrbeladung und/oder Geschirrverschmutzung verstimmt wird.

7. Programmgesteuerte Geschirrspülmaschine nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem Spülbehälter (Sp) als Bestandteil (Hohlraumresonator) des elektrischen Schwingkreises (S-int) ein externer Schwingkreis (S-ext) geschaltet ist, an dem die Verstimmung des Kreises gemessen wird.

8. Programmgesteuerte Geschirrspülmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das dis Schwingkreisschaltung (S; S-ext, S-int) als Sensoreinrichtung mit der Geräteelektronik (Ge) bzw. der Programmsteuerung (P) kommuniziert.

9. Verfahren zur Erkennung der Beladung einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine mit Spülgut, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbehälter (Sp) als mechanischer durch Körper- und Luftschall angeregter Schwingkreis oder Schwingkörper verwendet ist, um ein diskretes akustisches Spektrum von Resonanzfrequenzen auszubilden, und dass abhängig vom jeweils erzeugten Frequenzspektrum eine Aussage über die jeweilige Beladung des Spülbehälters (Sp) zumindest hinsichtlich der Menge des Spülguts getroffen wird.