Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, eine
Filterpatrone vorzuschlagen, bei der die o.a. Nachteile vermeidbar
sind.
Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Filterpatrone der einleitend genannten
Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch
die in den Unteransprüchen
genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend
zeichnet sich eine erfindungsgemäße Filterpatrone
dadurch aus, dass ein Kommunikationselement vorgesehen ist, mittels
dem eine patronenspezifische Information für ein entsprechendes Kommunikationselement
außerhalb
des Innenraums des Tanks, im Folgenden auch externes Kommunikationselement
genannt, zugänglich
ist.
Unter
einem Kommunikationselement ist hierbei jedes Element zu verstehen,
mittels dem eine Information von der Filterpatrone für ein externes Kommunikationselement
lesbar oder übertragbar
ist.
Auf
diese Weise ist eine Kontrolle möglich, inwieweit
die Filterpatrone zur gewünschten
Verwendung in der Lage oder geeignet ist.
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird hierbei ein berührungslos lesbares Kommunikationselement
vorgesehen. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass beim
Einsetzen der Filterpatrone in den Tank kein Anschluss für das Kommunikationselement
vorgesehen werden muss. Dies ist insbesondere auch im Hinblick darauf
von Vorteil, dass die Filterpatrone im Regelfall wenigstens teilweise
in dem im Tank bevorrateten Fluid steht.
Das
Kommunikationselement kann auf unterschiedlichen technischen Übermittlungsprinzipien beruhen.
So kann ein magnetisches, ein elektromagnetisches, ein optisches
und/oder auch ein auf Schall bzw. Ultraschall beruhendes Kommunikationselement
vorgesehen werden. Alle diese Funktionsprinzipien bieten die Möglichkeit,
eine Information von der Filterpatrone drahtlos für ein externes
Kommunikationselement zugänglich
zu machen.
Eine
besonders einfache Ausführung
kann beispielsweise darin bestehen, dass ein Magnet an der Filterpatrone
angebracht wird, der beim Einsetzen in den Tank einen am Tank oder
außerhalb
des Tanks angeordneten Reedschalter oder Hall-Sensor betätigt. Mittels dieser Anordnung
kann als Information z.B. übertragen
werden, ob eine Filterpatrone eingesetzt ist und ob diese korrekt
eingesetzt ist. Grundsätzlich
kann auf diesem Funktionsprinzip basierend auch eine Verschlüsselung
mit mehr Informationen vorgesehen werden. Beispielsweise können verschiedene
Reedschalter in unterschiedlichen Positionen angebracht sein, sodass
Filterpatronen unterschiedlichen Typs, die an unterschiedlichen
Stellen mit einem entsprechenden Magneten markiert sind, erkannt
werden können.
Auch die Eigenschaften solcher Filterpatronen können auf diese Weise einfach kodiert
werden.
Ein
einfaches optisches Kommunikationselement wäre beispielsweise mit Hilfe
einer Lichtschranke oder dergleichen realisierbar. Auch eine optische Leseeinheit
unter Verwendung einer entsprechenden Kodierung, z.B. eines Barcodes
an der Filterpatrone wäre
erfindungsgemäß verwendbar.
In
einer Weiterbildung der Erfindung wird jedoch das Kommunikationselement
mit einem Sender für
die Informationsübertragung
zu einem externen Empfänger,
z.B. eines Gerätes
oder einer Maschine, versehen. Auf diese Weise kann ein Datenübertragungskanal
realisiert werden, wodurch eine größere Menge an Informationen übertragbar
ist.
In
einer Weiterbildung dieser Ausführungsform
wird ein Datenaustausch zwischen dem Kommunikationselement und der
Filterpatrone vorgesehen. Dies ermöglicht eine größere Flexibilität hinsichtlich
des Umfangs und der Art der auszutauschenden Informationen.
Durch
einen Datenaustausch zwischen dem Kommunikationselement der Filterpatrone
und dem externen Kommunikationselement, z.B. eines Gerätes, ist
eine weitgehend fälschungssichere
Authentifizierung der Filterpatrone möglich. Auf diese Weise kann
sichergestellt werden, dass nur zugelassene und geeignete Filterpatronen
bei der entsprechenden Anwendung zum Einsatz kommen.
Die
Sicherheit der Authentifizierung kann beispielsweise dadurch gewährleistet
werden, dass wenigstens zwei Informationen im Informationsspeicher
der Filterpatrone hinterlegt werden, die miteinander mit einem Authentifizierungsalgorithmus
verknüpft
sind. Ein externes Kommunikationselement, das mit dem passendem
Algorithmus programmiert ist, kann somit feststellen, ob die beiden
ausgelesenen Informationen in der vorgesehenen Weise miteinander
verknüpft
sind. Die Informationen selbst können
dabei für
jede Filterpatrone verschieden sein, da das externe Kommunikationselement
stets nur die Verknüpfung über den
Algorithmus überprüft. So könnte eine
der Informationen beispielsweise die Seriennummer und die zugehörige zweite
Information eine entsprechend verschlüsselte Prüfziffer sein.
Ein
Datenaustausch zwischen dem Kommunikationselement der Filterpatrone
und dem externen Kommunikationselement ermöglicht z.B. auch den Einsatz
von Filtertypen, die spezifisch, z.B. nach Übermittlung der Information,
um welche Anwendung es sich handelt, die erforderlichen Daten übermitteln. Eine
Datenbank auf Seiten des externen Kommunikationselementes, die mögliche Filtertypen
beinhaltet, braucht dabei nicht mehr vorgesehen zu werden oder zumindest
nicht regelmäßig aktualisiert
werden, da diese Informationen bei einem Datenaustausch beispielsweise
durch die Filterpatrone vorgenommen werden können.
Vorzugsweise
findet eine drahtlose Energieversorgung für das Kommunikationselement
der Filterpatrone statt. Eine solche Energieübertragung kann beispielsweise
durch Induktion über
eine Magnetspule erfolgen, sodass kein Energiespeicher oder allenfalls
ein Kondensator im Kommunikationselement selbst erforderlich ist.
Dies ist insbesondere auch im Hinblick darauf von Bedeutung, dass
die Filterpatrone unter anderem auch in einer Trinkwasser-Umgebung
eingesetzt werden kann.
Weiterhin
ist es möglich,
Funktionselemente an der Filterpatrone anzubringen, z.B. Sensoren,
die den Beladungs- oder
Erschöpfungsgrad
oder den Verbrauch des Füllmaterials
der Filterpatrone messen, um diese Daten dem externen Kommunikationselement
zu übermitteln.
Vorteilhafterweise
wird das patronenseitige Kommunikationselement mit einem Informationsspeicher versehen.
In einem solchen Informationsspeicher können alle relevanten Daten
der Filterpatrone abgelegt und dem externen Kommunikationselement
somit zur Verfügung
gestellt werden. Hierbei kommen bevorzugt patronenspezifische Daten,
wie beispielsweise eine Seriennummer, die Größe, Filterkapazität oder die
Art des Filtergemisches in Frage.
Ein
solches patronenseitiges Kommunikationselement wird vorzugsweise
mit einem mikroelektronischen Chip versehen. Auf diese Weise ist
ein "intelligenter" Datenaustausch möglich. Neben
ausschließlich
patronenspezifischen Daten, wie Seriennummern oder dergleichen,
wie oben angeführt,
können
beispielsweise mittels eines solchen "intelligenten" Kommunikationselementes auch Steuersignale für ein das
externe Kommunikationselement aufweisendes Gerät abhängig vom Patronenzustand an das
Gerät übermittelt
werden.
Insbesondere
ist ein solches Kommunikationselement auch wiederbeschreibbar oder
programmierbar gestaltbar, sodass beispielsweise im Falle einer
Aufarbeitung einer solchen Filterpatrone durch Austausch der Füllung oder
dergleichen das patronenseitige Kommunikationselement wieder mit
der entsprechenden aktuellen Information versehen werden kann. Die
Flexibilität
hinsichtlich der Beschreibbarkeit bzw. Programmierbarkeit macht
darüber
hinaus eine Anpassung von derart ausgebildeten Filterpatronen für den Einsatz
in modifizierten oder neuen Gerätetypen
sehr einfach möglich.
Im
Falle der Verwendung eines Kommunikationselementes mit einem Sender,
der Signale mittels Schwingungen überträgt, beispielsweise eines elektromagnetischen
Senders, wird vorzugsweise die Frequenz des Senders abgestimmt auf
die Transmission durch das entsprechende Fluid, z.B. Wasser, das
eine solche Filterpatrone zumindest bei vollem Tank umgeben kann.
Durch eine entsprechende Frequenzauswahl können Störeffekte des Fluids, z.B. von
Wasser, in der Umgebung der Filterpatrone reduziert oder ganz vermindert
werden.
Im
Falle eines elektromagnetischen Senders wird die Sendefrequenz beispielsweise
in einem Intervall zwischen 110 Kilohertz und 140 Kilohertz gewählt. Bevorzugt
wird die Sendefrequenz dabei auf ca. 125 Kilohertz eingestellt,
da sich diese Frequenz als besonders störungsfrei für einen Übertragungskanal im Wasser
herausgestellt hat. Auch ein Frequenzbereich zwischen 11 MHz und
15 MHz, vorzugsweise von 13 MHz ist für diese Anwendung geeignet.
Bei
der Transmission eines Fluids, z.B. durch Wasser kann eine Frequenzverschiebung
eintreten. Vorzugsweise wird in diesem Fall bei der Fertigung bzw.
der Einstellung der Sende- und/oder
Empfangsfrequenzen eine gezielte Verstimmung zwischen dem filterpatronenseitigen
Kommunikationselement und dem externen Kommunikationselement vorgesehen,
um eine solche Frequenzverschiebung zu kompensieren.
Das
externe Kommunikationselement kann beispielsweise seitlich am Tank,
z.B. neben dem Tank oder in die Tankwand integriert, angeordnet werden.
In Frage kommt beispielsweise Unterbringung in einem Hohlraum der
Tankwand. In diesen Ausführungen
wird die Filterpatrone bevorzugt nahe an der Seitenwand des Tanks
positioniert.
Das
Kommunikationselement wird vorzugsweise im Bereich des Anschlusselements
der Filterpatrone angebracht. Auf diese Weise ist die Übertragungsstrecke
kurz, sodass die Sendeleistung und somit auch der Energieverbrauch
klein gehalten werden kann.
Die
Anordnung im Bereich des Anschlusselementes bietet darüber hinaus
auch die Möglichkeit, die Übertragungsstrecke
durch das Material des Patronengehäuses bzw. dessen Anschlusselementes zu
legen, sodass keine oder nur eine kurze Übertragungsstrecke durch das
Fluid vorliegt.
In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung wird dabei das Kommunikationselement benachbart zur
Dichtung der Ausgangsleitung, vorzugsweise oberhalb der Dichtung
im Anschlussbereich angeordnet. Im Falle einer Axialdichtung ist
die Anordnung oberhalb dieser Dichtung die Position, in der das
Kommunikationselement dem geräteseitigen Anschluss
am nächsten
liegend angeordnet werden kann. Im Falle einer Radialdichtung könnte das
Kommunikationselement auch unterhalb der Dichtung in der Nähe zum geräteseitigen
Anschluss angeordnet werden. In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung kann das Kommunikationselement auch in die Dichtung
selbst integriert werden.
Eine
besonders montagefreundliche Anordnung des Kommunikationselementes
ergibt sich durch Ausbildung einer Auflage im Anschlussbereich,
auf die das Kommunikationselement aufgelegt werden kann. Diese Auflage
kann dabei vorteilhafterweise zugleich als Trennelement für das Filterbett, z.B.
als Einlass- oder Auslasssieb ausgebildet werden. In einer besonderen
Ausführungsform
kann sodann unterhalb dieses Trennelementes unmittelbar die Dichtung
der Ausgangsleitung angebracht sein.
Vorzugsweise
wird das Kommunikationselement zentrisch zur Ausgangsleitung angeordnet.
Auf diese Weise ist unter anderem eine gute Ausrichtung gegenüber einer
geräteseitigen
Gegenantenne möglich,
die sich in ihrer Position ebenfalls an der Ausgangsleitung orientieren
kann.
Darüber hinaus
kann in einer solchen Ausführungsform
das Kommunikationselement von einer Fluidleitung, beispielsweise
der Ausgangsleitung durchsetzt sein. Auf diese Weise lässt sich
die Antenne des Kommunikationselementes mit größerem Querschnitt unter günstiger
Ausnutzung der Raumverhältnisse im
Anschlussbereich ausbilden. Die Antennenspule kann dabei mit wenigstens
einer Windung um die Anschlussleitung herumgewunden werden. Durch
die Art der Anordnung ist auch problemlos eine Antennenspule mit
einer Vielzahl von Windungen möglich,
da die Anschlussgeometrie in dieser Ausgestaltung durch die Antennenspule
nicht beeinträchtigt
wird.
Vorteilhafterweise
wird das gesamte Kommunikationselement ringförmig ausgebildet, so dass es
die Ausgangsleitung der Filterpatrone umschließen kann, ohne die Anordnung
der Anschlusselemente zu beeinträchtigen.
In
einer Weiterbildung dieser Ausführungsform
wird das Kommunikationselement in einem separat von der Filterpatrone
fluiddicht gefertigten Einbauteil angeordnet. Dieses Einbauteil
kann bei der Montage der Filterpatrone mit dieser verbunden werden.
Diese Ausgestaltung eines separaten Einbauteils bietet den Vorteil,
dass die Fertigung des Kommunikationselementes leicht automatisierbar
ist. Darüber
hinaus kann ein einfacher Fremdbezug mit klarer Garantieabgrenzung
bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Filterpatrone vorgesehen
werden. Die Handhabung derartiger separater Einbauteile wird ebenfalls
erleichtert, da diese als Schüttgut
zu beziehen sind.
Ein
solches Einbauteil kann an beliebiger Stelle innen oder außen, lösbar oder
nicht lösbar
mit der Filterpatrone verbunden, z. B. auf- oder eingesteckt, werden.
Vorteilhafterweise
wird das separate Einbauteil jedoch als Einlegeteil, z.B. als ringförmiges Einlegeteil
zur Anordnung im Innern der Patrone ausgebildet. Die Außengeometrie
wird dabei bevorzugt an die Innenkontur des Patronengehäuses angepasst,
so dass sich beim Einführen
dieses separaten Einbauteils durch Anpassung an die Gehäusekontur
die Einbaulage quasi selbst positionierend ergibt. Im Falle einer
Patrone mit kreisförmigem
Querschnitt wird das Einlegeteil daher bevorzugt kreisringförmig aufgebaut,
so dass das Einlegeteil beim Einlegen zentriert ist.
Die
Fixierung in axialer Richtung kann beispielsweise dadurch erfolgen,
dass eine Rohrleitung mit einem radialen Vorsprung, beispielsweise
einer Ringschulter, einem Nocken oder dergleichen nach dem Einlegen
des Einbauteils durch die Innenöffnung des
Einbauteils gesteckt wird und dabei mit dem radialen Vorsprung das
Einbauteil in axialer Richtung fixiert.
Zum
leichteren Einführen
des Einbauteils können
dabei auch Führungselemente
im Patronengehäuse,
beispielsweise Führungsrippen
oder dergleichen vorgesehen werden.
Generell
kann auch die Formgebung der Patrone in dieser Bauform der Form
und Einbaulage des das Kommunikationselement umfassenden Einbauteils
angepasst werden. In Idealfall findet dieses Einbauteil seine Endlage
durch einfaches Einwerfen in das Gehäuse.
Durch
die erfindungsgemäße Einbaulage des
Kommunikationselementes kann die Antenne problemlos als Spule mit
einer Drahtwicklung ausgebildet werden. Eine solche Spule kann mit
hoher Windungszahl kostengünstig
als Automatenwicklung erzeugt und auch fluiddicht versiegelt werden.
So kann beispielsweise das Kommunikationselement und/oder das komplette
Einbauteil mit Kunststoff fluiddicht umspritzt oder mit einem entsprechenden Dichtmaterial
vergossen werden.
Die
Verwendung eines separat gefertigten Einbauteils ermöglicht auch
eine flexiblere Fertigung der Filterpatrone mit und ohne erfindungsgemäßem Kommunikationselement.
In einem Fall wird lediglich das Einbauteil bei der Herstellung
weggelassen. Außerdem
ist eine Wiederverwertung des Kommunikationselementes in dieser
Bauweise problemlos möglich.
Vorteilhafterweise
wird das Kommunikationselement fluiddicht und insbesondere wasserdicht innen
oder außen
an der Filterpatrone angebracht. So kann das Kommunikationselement
z.B. in einer fluiddichten, beispielsweise einer wasserdichten Hülle verbaut
sein, die ihrerseits an der Filterpatrone befestigt ist. Eine solche
Ausführung
ermöglicht
beispielsweise auch ein austauschbares Kommunikationselement, das
lösbar
von der Filterpatrone ausgebildet wird.
In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird das Kommunikationselement fluiddicht, z.B. wasserdicht,
in die Wandung des Filterpatronengehäuses bzw. in das Material deren
Anschlusselementes eingeformt. Zum einen ist bei dieser Ausführungsform
die Fertigung und Abdichtung besonders einfach, zum anderen ist
bei einer solchen Bauweise gewährleistet,
dass die patronenspezifischen Informationen stets auf die mit dem
Kommunikationselement verbundene Filterpatrone auch zutreffen.
Die
Antenne des externen Kommunikationselementes kann (um eine möglichst
optimale Reichweite zu erlangen) direkt in das Anschlusselement des
zugehörigen
Gerätes,
welches die Fluiddichtung und Fluidführung des Tanks sicherstellt,
eingebaut werden. Dadurch ist der Umbau an dem das externe Kommunikationselement
aufweisenden Gerät
minimal und die Reichweite maximal. Weder am Tank noch am Gerät müssen gravierende Änderungen
gemacht werden. Schnelles und billiges Umrüsten ist dadurch möglich.
Durch
die Anordnung des Kommunikationselementes im Anschlussbereich der
Filterpatrone und die gegenüberliegende
Anordnung der Gegenantenne auf der Geräteseite kann eine sehr kurze
Signalübertragungsstärke bewerkstelligt
werden.
Hierdurch
ist eine Energieeinsparung zu erzielen, d.h. die Komponenten können im
Hinblick auf die Energieübertragung
kleiner ausgelegt werden. Dies wiederum ermöglicht eine kleiner Bauart,
beispielsweise eine integrierte Chiplösung mit kleinerer Antenne,
beispielsweise kleinerem Durchmesser und/oder weniger Wicklungen.
Eine derartige Bauform benötigt
weniger Platz, so dass mehr Raum für die Abdichtung, beispielsweise
für einen
umgebenden Kunststoff oder anderes Dichtmaterial vorhanden ist.
Diese Vorteile gelten sowohl auf Seite der Patrone im Bezug auf
das Kommunikationselement sowie auf das geräteseitige Kommunikationselement, insbesondere
dessen Gegenantenne.
Auch
auf der Geräteseite
wird vorteilhafterweise die Gegenantenne ringförmig um die Fluidleitung im
Anschlussbereich des Gerätes
angeordnet. Dabei kann die Gegenantenne beispielsweise um den Auslassstutzen
des Tanks angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch,
wenn die Gegenantenne auch bei einer Tankentnahme im Gerät verbleibt,
so dass sie ohne lösbare
Kontakte verdrahtet werden kann. Die Gegenantenne kann dabei vorteilhafterweise
ebenfalls so angeordnet werden, dass sie ein geräteseitiges Anschlusselement
und gegebenenfalls ein darin aufgenommenes Anschlusselement des
Tanks umschließt.
Unter anderem kann in einer vorteilhaften Ausführungsform auch ein Ventil im
Innenraum einer solchen ringförmigen
Gegenantenne im Bereich der hindurchführenden Fluidleitung angeordnet
werden. Wie aus den obigen Beschreibungen ersichtlich ist, wird
durch eine derartige, ringförmige
Gegenantenne der Aufbau der Fluidleitung im Anschlussbereich kaum
beeinträchtigt.
Auch
eine derartige Gegenantenne kann in einem separat fluiddicht gefertigten,
anschließend
in das Gerät montierbaren
Einlegeteil vorgenommen werden. Hieraus ergeben sich wiederum die
oben genannten Vorteile eines separat fluiddicht gefertigten Einbauteils
im Hinblick auf die Dichtigkeit, der Flexibilität des Einbaus oder der Umrüstung, der
Handhabung als Schüttgut,
der automatisierbaren Fertigung, des Fremdbezugs, der leichten Montage,
beispielsweise durch Einklipsen usw. Auch eine Ausschusserkennung
und Sortierung ist bei separaten, nachträglich montierbaren Einbauteilen
sowohl im Hinblick auf das patronenseitige als auch auf das geräteseitige Kommunikationselement
leichter und insbesondere mit weniger Verlust erreichbar.
Insbesondere
kann die Gegenantenne in der beschriebenen Bauform über eine
Drahtwicklung aufgebaut werden. Diese Drahtwicklung, die wenigstens
eine Windung, bevorzugt jedoch eine Vielzahl von Windungen umfasst,
wird in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform
aus einem Draht hergestellt. Die Enden dieser Eindrahtwicklung stellen
sodann zugleich die Anschlussdrähte
zum Verdrahten der Gegenantenne auf der Geräteseite dar.
Bevorzugt
wird eine solche Antennenwicklung durch einen wenigstens im Bereich
der Anschlussdrähte
fluiddicht isolierten Draht hergestellt. Wird ein vollisolierter
Draht für
die Fertigung der Wicklung verwendet, so ist die Gegenantenne bereits dadurch
fluiddicht isoliert. Für
eine gut handhabbare Bauform empfiehlt sich in jedem Fall eine Ummantelung,
beispielsweise das Umspritzen mit Kunststoff oder das Vergießen mit
einem Vergussmaterial.
Bei
Verwendung fluiddicht isolierter Anschlussdrähte wird beim Vergießen oder
Umspritzen mit geeignetem Material die Durchführung der Anschlussdrähte ohne
weiteres gegen alle in Frage kommenden Fluide gedichtet.
Wie
bereits mehrfach erwähnt,
wird eine Filterpatrone gemäß der Erfindung
mit einem Anschlusselement versehen, das auf ein entsprechendes
Anschlusselement des Tanks eines fluidführenden Gerätes passt. Um eine Filterpatrone
für verschiedene Geräte mit unterschiedlichen
Anschlusselementen verwendbar zu machen, wird in einer bestimmen Ausführungsform
der Erfindung die Filterpatrone mit einem Adapterstück versehen.
Zur Anpassung an ein bestimmtes Gerät muss demnach nicht das komplette
Patronengehäuse
angepasst werden, sondern lediglich ein geeignetes Adapterstück eingesetzt
werden. Eine solche Bauform ermöglicht
größere Stückzahlen
der eigentlichen Filterpatrone zum Einsatz in verschiedenen Geräten.
In
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Filterpatrone einen
Sensor zur Erfassung eines oder mehrerer Zustandsparameter. So kann
der Sensor beispielsweise dazu geeignet sein, die Einbaulage der
Patrone zu erfassen und über
entsprechende geräteseitige
Rückmeldung
dafür sorgen,
dass die Patrone durch eine Bedienperson korrekt eingesetzt wird.
Ein
anderer sensorisch zu erfassender Betriebsparameter wären beispielsweise
der Beladungsgrad bzw. der Erschöpfungsgrad
der Filterpatrone. Ein derartiger Sensor könnte beispielsweise als Leitwertsensor
ausgebildet sein. Eine andere Variante wäre durch einen Ortsensor möglich, der
mit dem Filtermaterial beweglich angebracht wird und damit Bewegungen
des Filtermaterials nachvollzieht. Das Volumen von Filtermaterialien
wie z.B. Ionentauscherharzen kann je nach Beladungszustand verschieden
sein, so dass über
einen solchen Sensor letztendes der Beladungszustand erfassbar ist.
Ein
derartiger Sensor kann beispielsweise auch als Füllstandsensor oder als Durchflusssensor für das entsprechende
Gerät eingesetzt
werden.
Vorzugsweise
wird ein solcher Sensor als passives Sensorelement ohne Energiespeicher
ausgebildet, wobei geräteseitig
ein aktives Sensorelement mit Sender und Empfänger vorgesehen wird. Durch
die drahtlose Energieübertragung
auf das passive Sensorelement erübrigen
sich in diesem Fall ebenso wie bei der entsprechenden Ausführung des Kommunikationselementes
Energiespeicher oder elektrische Leitungen zur Filterpatrone.
In
einer Weiterbildung dieser Ausführungsform
wird wenigstens ein elektrischer Schwingkreis in der Filterpatrone
vorgesehen. Ein solcher Schwingkreis kann durch elektromagnetische
Strahlung angeregt werden und die für den Betrieb eines Sensorelementes
und/oder eines Kommunikationselementes notwendige Energie aufnehmen.
Ein elektrischer Schwingkreis hat darüber hinaus den Vorteil, dass
er auf eine Resonanzfrequenz abstimmbar ist, d.h. es können ohne
Weiteres für
verschiedene Zwecke mehrerer Schwingkreise verschiedenen Kommunikations-
und/oder Sensorelementen zugeordnet werden und parallel nebeneinander
betrieben werden.
In
einer Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist die elektrische Eigenschaft des Schwingkreises durch das Kommunikationselement
beeinflussbar. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein gemeinsamer
Schwingkreis für
ein Sensorelement und ein Kommunikationselement vorgesehen wird. So
ist beispielsweise durch Einstrahlen der Resonanzfrequenz eine Ortserkennung
eines zugehörigen
Schwingkreises der Filterpatrone realisierbar, so dass hierdurch
ein ortsauflösender
Lagesensor in passiver Bauweise, d.h. ohne eigene Energieversorgung,
vorliegt. Durch kodierte Beeinflussung der elektrischen Eigenschaft
des Schwingkreises kann zusätzlich
zu dieser Sensorfunktion eine Informationsübertragung stattfinden. So
kann beispielsweise über
den Chip eines Kommunikationselementes die Dämpfung des Schwingkreises in
einer kodierten Sequenz beeinflusst und extern detektiert werden.
Auf der Seite des das externe Kommunikationselement aufweisenden
Gerätes
ist eine Sendeantenne zur Einstrahlung der Resonanzschwingung sowie
eine Empfangsantenne zum Empfang der durch Induktion in dem Schwingkreis
der Filterpatrone hervorgerufenen Strahlung vorzusehen. Mit Hilfe
der empfangenen Antwort von der Filterpatrone kann die zu übertragende
Information entschlüsselt
werden.
In
der beschriebenen Bauweise kann nicht nur ein ortsauflösendes Sensorelement,
sondern über
sukzessive Ortserkennung in Verbindung mit einer Zeiterfassung auch
ein Bewegungssensor realisiert werden. Eine derartige Sensoranordnung
mit Schwingkreisortungssystem und einem zu ortenden Ortungsschwingkreis
ist z.B. in der WO 03/038380 A1 beschrieben. Das Schwingkreisortungssystem
einer solchen Anordnung kann dabei mehrere Sende- und Empfangseinheiten
aufweisen und/oder mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen arbeiten
und so mit mehreren Ortungsschwingkreisen und/oder erfindungsgemäßen Kommunikationselementen
zusammenwirken.
Kommunikationselemente,
die über
eine kodierte Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften eines
Schwingkreises arbeiten sind beispielsweise als sogenannte RFID
bekannt.
Die
Steuerung und Auswertung einer solchen Sensoranordnung und der Kommunikationseinheit
kann maschinenseitig durch einen gemeinsamen Mikroprozessor vorgenommen
werden. Insbesondere kann auch der Hauptrechner eines Gerätes wie z.B.
einer Getränkemaschine
diese Aufgabe übernehmen.
Mit
Hilfe eines erfindungsgemäßen Kommunikationselementes
kann eine Vielzahl von Vorteilen erzielt werden.
So
kann zum einen der Verbrauch an Filterkapazität, die Wasserhärte oder
die Laufzeit einer Filterpatrone überwacht werden. Hierdurch
ergibt sich eine optimale Nutzung der Filterpatrone sowie ein Schutz
von Anwendern und der entsprechenden Geräte vor fehlerhaftem Betrieb.
Eine
Authentifizierung einer Patrone ist möglich, sodass die Geräte vor Filterpatronen
minderer Qualität
geschützt
werden kann.
Über eine
entsprechende Kodierung können Filterpatronen
spezifisch nach Geräteherstellern
gekennzeichnet werden. Weiterhin ist auch das Anwenderverhalten
mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Technik
erfassbar.
In
vielen Anwendungen, z.B. bei Getränkemaschinen, insbesondere
in Verbindung mit Filterpatronen ist die Kombination der Schwingkreisortungstechnik
mit der RFID-Technik
in allen technischen Bereichen von Vorteil, denen die Schwingkreisortungstechnik
sinnvollerweise verwendet wird. Die Kombination dieser beiden Techniken
durch Verwendung eines RFID-Chips im Schwingkreis eines Ortungssensorelementes
ist für
jede gewünschte
Art der Anwendung eine Authentifizierung und/oder eine sonstige
Datenübertragung
mit geringem Aufwand realisierbar.
Eine
bei der Transmission elektromagnetischer Wellen durch verschiedene
Medien oder Fluide, z.B. durch Wasser eintretende Frequenzverschiebung
kann sowohl bei der Sensortechnik als auch bei der Kommunikationstechnik
durch gezielte Verstimmung der Resonanzfrequenzen kompensiert werden.
Im Falle der oben angegebenen Kombination von Ortungsschwingkreis
mit RFID-Technik genügt
hierbei die gezielte Verstimmung einer einzigen Resonanzfrequenz,
z.B. des Ortungsschwingkreises.
Vorteilhafterweise
weist die Filterpatrone ein Gehäuse
auf, das eine oder mehrere Eintrittsöffnungen für den Eintritt eines Fluids
aus der Umgebung aufweist. Ist das Fluid eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, so bestimmt
deren Form und/oder Position in montiertem Zustand der Filterpatrone
den Leerpegel des zugehörigen
Tanks. Durch eine derartige Ausgestaltung der Filterpatrone sind
keine Anschlüsse
für den Zufluss
erforderlich, wobei zugleich gewährleistet
ist, dass der zugehörige
Tank auch bei Nutzung der Erfindung bei einer Flüssigkeit weitgehend entleerbar ist.
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird eine Axialdichtung für die Abdichtung der Abflussleitung
der Filterpatrone mit dem tankseitigen Anschluss vorgesehen. Eine
Axialdichtung bietet den Vorteil, dass die Abdichtung gegenüber einer ebenen
Bodenfläche
bewerkstelligt werden kann, wodurch zugleich die Eintrittsöffnungen
weiter unten angebracht werden können.
Darüber
hinaus verursacht eine Axialdichtung beim Einsetzen der Filterpatrone
keinerlei Reibungskräfte
zur Erzeugung der Dichtung, wie dies beispielsweise bei einer Radialdichtung
der Fall wäre.
Auch eine Radialdichtung ist jedoch grundsätzlich in Kombination mit der
Erfindung einsetzbar.
In
einer Weiterbildung der Erfindung wird weiterhin eine Verschnitteinrichtung
bei der Filterpatrone vorgesehen, die das Verschneiden von aufbereiteter
Flüssigkeit
mit nicht aufbereiteter Flüssigkeit oder
mit einer auf andere Weise aufbereiteten Flüssigkeit vorsieht. So kann
beispielsweise im Falle der Verwendung von Wasser ein nach dem Durchlauf
einer Filterstrecke mit Ionentauscher enthärtetes Wasser mit nicht enthärtetem Wasser
vorgenommen werden. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise
enthärtetes
Wasser über
eine Filterstrecke und entkarbonisiertes Wasser über eine zweite Filterstrecke
erzeugt und gemischt werden. Bei anderen Anwendungen sind ebenfalls
unterschiedliche Aufbereitungsarten mit anschließendem Verschnitt denkbar.
Darüber hinaus
kann vorteilhafterweise auch der Tank mit einem Kommunikationselement
versehen werden, mittels dem eine tankspezifische Information für ein entsprechendes
Kommunikationselement außerhalb
des Tanks zugänglich
ist.
Über ein
solches externes Kommunikationselement kann ein entsprechendes Gerät oder eine zugehörige Anlage
demnach nicht nur die Daten der Filterpatrone, sondern auch des
Tanks erfassen und auswerten. So ist beispielsweise auch eine Authentifizierung
des Tanks oder eine der im Bezug zur Filterpatrone vorbeschriebenen
Anwendungen der Datenerkennung oder -übertragung auch in Bezug auf den
Tank nutzbar.
Vorteilhafterweise
umfasst der Tank eine Einheit zur Positionserkennung der Filterpatrone,
wobei hierbei insbesondere deren axiale Ausrichtung, deren Höhe und/oder
deren Einbauwinkel von Interesse ist. Die axiale Ausrichtung kann
beispielsweise kontrolliert werden, um eine gute Dichtigkeit einer Axialdichtung
zu gewährleisten.
Die Höhe
der Filterpatrone kann als Aussage über die korrekte Einstecktiefe
in den Tank interpretiert werden. Auch der Einbauwinkel kann bei
entsprechender Bauart, beispielsweise bei einem Schraubanschluss
von Interesse sein, um den korrekten Anschluss zu überprüfen. Auch
weitere vorteilhafte Nutzungen einer solchen Positionserkennung
sind denkbar. Im einfachsten Fall wird durch eine solche Positionserkennung einfach
nur die Anwesenheit einer Filterpatrone am richtigen Ort identifiziert.
Weiterhin
kann auch ein Füllstandsensor
in einem Tank gemäß der Erfindung
vorgesehen werden. Ein solcher Füllstandsensor
kann dabei beispielsweise auch die Möglichkeiten des tankseitigen und/oder
des filterpatronenseitigen Kommunikationselementes nutzen. Insbesondere
kann die Möglichkeit
der Informationsübertragung
bei diesen Kommunikationselementen genutzt werden, um den Füllstand
einem Gerät
oder einer Anlage zu übermitteln. Auch
die Beeinflussung der Übertragungsstrecken durch
ein im Tank befindliches Fluid kann beispielsweise zur Erkennung
eines Füllstands
genutzt werden.
In
einer besondere Ausführungsform
umfasst der Füllstandsensor
eine drahtlose Signalübertragungsstrecke.
Dieser zufolge, dass bei der Entfernung des Tanks und/oder der Filterpatrone
beispielsweise zum Nachfüllen
oder zum Austausch keine Kontakte für eine verdrahtete Signalübertragung
getrennt oder geschlossen werden müssen.
Ein
Tank der vorbeschriebenen Art mit einer erfindungsgemäßen Filterpatrone
kann in einer Vielzahl von Geräten
und Anlagen Anwendung finden. Insbesondere werden die erfindungsgemäßen Vorteile
dabei in wasserführenden
Haushaltsgeräten und
Geräten
zur Aufbereitung von Speisen und Getränken, wie beispielsweise Kaffeeautomaten,
Trinkwasserspender, Kochgeräte
aber auch Dampf- und/oder Hochdruckreiniger, Luftreiniger und -konditionierer
oder derartigen Geräten
erzielt.
Im
Falle einer Anwendung zur Wasserfiltration wird vorteilhafterweise
wenigstens eine Filterstrecke zur Wasserenthärtung und/oder zur Wasserentkarbonisierung
vorgesehen. Darüber
hinaus sind natürlich
auch Filterstufen zur mechanischen Reinigung, d.h. zur Entfernung
von Schwebeteilchen und/oder die Verwendung von Stoffen zur Geschmacksverbesserung,
beispielsweise von Aktivkohle sinnvoll.
Die
beschriebene Filterpatrone ist vor allem im Falle der Anwendung
bei Flüssigkeiten
bei Geräten
mit Saugpumpe von Vorteil, die die Flüssigkeit durch die Filterpatrone
aus dem Tank saugt. Im Falle der Nutzung der erfindungsgemäßen Filterpatrone bei
einem Gas kann ebenfalls eine Saugpumpe verwendet werden. Wird in
diesem Fall allerdings der Tank zur Aufnahme eines größeren Vorrats
unter Überdruck
gesetzt, so kann eine derartige Saugpumpe entfallen.
Vorteilhafterweise
wird zudem eine unabhängig
vom Kommunikationselement der Filterpatrone arbeitende Filtererkennung
vorgesehen. Ein solches Filtererkennungselement kann beispielsweise im
Tank und/oder geräteseitig
angeordnet werden. Mit einem patronenunabhängig arbeitenden Filtererkennungssystem
kann unter anderem zuverlässig festgestellt
werden, ob eine Filterpatrone, eingesetzt ist oder nicht, auch wenn
diese selbst kein Kommunikationselement aufweist. Dies ist vor allem
dann von Bedeutung, wenn nur Filterpatronen mit Kommunikationselement
für den
Betrieb des zugehörigen
Gerätes
zugelassen sein sollen. In diesem Fall kann mit der unabhängigen Patronenerkennung
eine Fremdpatrone ohne Kommunikationselement erkannt werden.
Im
Falle einer nicht zugelassenen Filterpatrone kann der Betrieb des
zugehörigen
Gerätes
gestoppt oder blockiert werden. Die Ursache hierfür kann,
z.B. akustisch oder optisch, angezeigt und der Betrieb nach der
Entfernung der nicht zugelassenen Patrone wieder freigegeben werden.
Die
Erfindung ist bei allen Arten von Filterpatronen unabhängig davon
verwendbar, wie das Filterbett durchströmt wird. Sowohl die Aufstrom-
und Abstrompatronen oder bei Mischformen oder sonstiger Strömungsführung bietet
die Erfindung die beschriebenen Vorteile.