-
Die Erfindung betrifft eine Haushaltmaschine, wie Geschirrspüler, Waschmaschine, Getränkeautomat oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige Haushaltsmaschinen sind in der Regel mit einer Anzeige für den Füllstand einer Betriebsflüssigkeit, beispielsweise im Falle einer Geschirrspülmaschine für flüssigen Klarspüler ausgestattet. Um den Füllstand anzeigen zu können, ist zunächst eine Erfassung des Füllstands erforderlich. Eine solche Füllstandserfassung ist beispielsweise in der Schrift
DE 102 01 767 A1 beschrieben. Bei dem Gegenstand nach dem Stand der Technik ist eine Lichtquelle vorgesehen, die die Wand eines Behälters unter einem Winkel transmittiert und anschließend wiederum außerhalb des Behälters auf einen lichtempfindlichen Sensor trifft. Durch den Brechungsindex des Wandmaterials einerseits und des Behälterinhalts andererseits ist das Reflexions- bzw. Transmissionsverhalten der Behälterwand abhängig vom Inhalt des Behälters. Nachteilig am Stand der Technik ist der Umstand, dass sowohl Sender als auch der Empfänger außerhalb des Behälters anzuordnen sind, wobei die Wandung in den Zwischenbereich zwischen Sender und Empfänger ragen muss. Darüber hinaus kann mit einer solchen Vorrichtung zwar ein Füllstand erfasst, jedoch nur durch Ansteuerung einer separaten Anzeige einem Benutzer angezeigt werden.
-
Aus der
DE 29 20 199 A1 ist eine Niveauerfassungsanzeige mit einer Lichtquelle und einem fotoempfindlichen Element bekannt geworden.
-
Die
DE 10 2004 003 077 A1 offenbart eine Haushaltsmaschine, insbesondere ein Geschirrspüler, wobei ein Transmissionskörper zur Niveauerfassung einer Betriebsflüssigkeit verwendet wird. Hierbei werden Grenzflächen zur Transmission bzw. Reflexion verwendet, um ein entsprechendes Niveau der Betriebsflüssigkeit zu detektieren.
-
Gemäß der
DE 199 10 203 A1 wird die Leuchtquelle in einer Ausnehmung angeordnet und der Transmissionskörper umfasst eine optische Anzeigefläche.
-
Die Druckschrift
DE 199 36 574 A1 offenbart, das Niveau mittels eines Transmissionselementes zu erfassen.
-
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist der Umstand, dass sowohl Sender als auch der Empfänger außerhalb des Behälters anzuordnen sind, wobei die Wandung in den Zwischenbereich zwischen Sender und Empfänger ragen muss. Darüber hinaus kann mit einer solchen Vorrichtung zwar ein Füllstand erfasst, jedoch nur durch Ansteuerung einer separaten Anzeige einem Benutzer angezeigt werden, was konstruktiv und wirtschaftlich aufwändig ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine wie ein Geschirrspüler, eine Waschmaschine, eine Getränkemaschine, insbesondere im Haushaltsbereich, mit einer Niveauerfassung einer Betriebsflüssigkeit vorzuschlagen, die mit geringerem Aufwand und/oder kostengünstiger hergestellt und betrieben werden kann sowie eine lange Lebensdauer aufweist.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
-
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
-
Dementsprechend ist eine erfindungsgemäße Maschine derart ausgebildet, dass der Anzeigekörper in einer Behälterwand integriert ist, dass eine Trennscheibe zwischen dem Transmissionskörper und dem Leuchtmittel vorgesehen ist, dass die Trennscheibe als Teil der Behälterwand eines Behälters zur Aufnahme der anzuzeigenden Flüssigkeit ausgebildet ist und dass der Anzeigekörper parallele Grenzflächen aufweist.
-
Auf diese Weise ist es unter Nutzung der Abhängigkeit des Reflexions- bzw. Transmissionsverhaltens, die des Lichts durch eine Grenzfläche des Transmissionskörpers für den Kontakt mit der Betriebsflüssigkeit vorgesehen ist, möglich, den Füllstand zu erfassen. Dabei kann der Transmissionskörper ohne weiteres im Inneren eines Flüssigkeitsbehälters untergebracht werden und gegebenenfalls auch wenigstens teilweise in eine Flüssigkeit eintauchen.
-
Durch die Ausgestaltung des Transmissionskörpers als Lichtleiter, kann zudem reflektiertes Licht unmittelbar an den Ort geleitet werden, wo das Licht für eine optische Anzeige genutzt werden soll.
-
Gemäß der Erfindung wird eine Trennscheibe zwischen dem Transmissionskörper und dem Leuchtmittel vorgesehen. So ist es möglich, den Transmissionskörper im Inneren eines Behälters zur Aufnahme der zu erfassenden Flüssigkeit und das Leuchtmittel außerhalb davon anzuordnen. Bevorzugt wird dabei die für den Lichteintritt in den Transmissionskörper vorgesehene Fläche parallel zur Trennscheibe angeordnet, die hierzu wiederum bevorzugt mit parallelen Außenflächen versehen ist. Auf diese Weise kann ein Strahlengang nahezu geradlinig oder mit einem Parallelversatz in den Transmissionskörper eingebracht werden.
-
Auch ist gemäß der Erfindung wird in Strahlrichtung hinter der Austrittfläche ein separater Anzeigekörper vorgesehen. Dieser Anzeigekörper wird erfindungsgemäß mit parallelen Grenzflächen versehen, so dass ein geradliniger oder lediglich parallel versetzter Durchtritt des Lichts stattfinden kann. Zu diesem Zweck wird weiterhin ein solcher Anzeigekörper bevorzugt rechtwinklig zur Strahlrichtung bzw. zur Austrittsachse des Lichts aus dem Transmissionskörper angeordnet, so dass der Anzeigekörper im Falle des Lichtaustritts aus dem Transmissionskörper in Richtung der Anzeige maximal ausgeleuchtet wird. Dabei wird bevorzugt die Austrittsfläche des Transmissionskörpers wiederum parallel zur Eintrittsfläche des Anzeigekörpers angeordnet.
-
Ein solcher Anzeigekörper kann beispielsweise in einer Trennscheibe angeordnet werden, die das Innere des Flüssigkeitsbehälters von der äußeren Umgebung trennt. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Transmissionskörper ganz oder teilweise bei vollem Behälter in das flüssige, anzuzeigende Medium eingetaucht ist.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Endfläche des Transmissionskörpers als Austrittsfläche des für die optische Anzeige vorgesehenen Lichts ausgebildet.
-
Diese Austrittsfläche kann unmittelbar als Anzeige dienen oder einem separaten Anzeigeelement gegenüberliegen.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird weiterhin ein Leuchtmittel vorgesehen, um das für die Füllstandserfassung verwendete Licht in den Transmissionskörper einzuleiten. Die Eintrittfläche für das Licht wird dabei bevorzugt an anderer Stelle wie die Austrittfläche vorgesehen. Auf diese Weise ist eine vom Ort der optischen Anzeige oder eines Sensors beabstandete Anordnung des Leuchtmittels möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist es, den Brechungsindex des Transmissionskörpers so zu wählen, dass er näher am Brechungsindex der anzuzeigenden Flüssigkeit als am Brechungsindex von Luft liegt. Durch eine solche Auswahl des Brechungsindex wird gewährleistet, dass das Reflexions- bzw. Transmissionsverhaltens einer benetzten Grenzfläche im Verhältnis zu einer unbenetzten Grenzfläche einen signifikanten Unterschied aufweist, der für eine Füllstandserfassung und bei Bedarf auch für eine optische Anzeige unter Nutzung des verwendeten Lichts ausreicht,
-
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Grenzflächen als Kontaktflächen des Transmissionskörpers mit der zu erfassenden Flüssigkeit vorgesehen. Auf diese Weise ist eine mehrfache Umlenkung des zur Anzeige verwendeten Lichts durch Reflexion an diesen Grenzflächen möglich, so dass eine größere Gestaltungsmöglichkeit im Hinblick auf die Anordnung des Leuchtmittels einerseits und die Anordnung des Ortes der optischen Anzeige oder eines Sensors andererseits möglich ist.
-
Zu diesem Zweck werden vorteilhafterweise eine oder mehrere Grenzflächen als Reflexionsflächen im Strahlengang zwischen dem Leuchtmittel und dem Ort der optischen Anzeige oder des Sensors angeordnet. Der Strahlengang kann somit ausgehend vom Leuchtmittel in nahezu beliebiger Richtung bis hin zum Ort der Anzeige ausgestaltet werden.
-
Als Lichtquelle wird vorzugsweise eine sogenannte LED verwendet, die den Vorteil gegenüber herkömmlichen Leuchtquellen bietet, dass das abgestrahlte Frequenzspektrum innerhalb eines schmalen Bandes gewählt werden kann. Da das Reflexions- bzw. Brechungsverhalten an Grenzflächen frequenzabhängig ist, lässt sich mit Hilfe einer solchen Begrenzung der Lichtfrequenz die Symmetrie des Strahlengangs besser definiert gestalten.
-
Darüber hinaus kann eine LED als gerichtete LED ausgebildet werden, so dass die Richtung der in den Transmissionskörper eingeleiteten Strahlung ohne weitere optische Elemente wie Blenden, Linsen oder dergleichen festgelegt werden kann.
-
Vorzugsweise wird für eine erfindungsgemäße Haushaltsmaschine mit optischer Füllstandsanzeige sichtbares Licht verwendet. Auf dieser Weise kann das über den Transmissionskörper an dem Ort der Anzeige geleitete Licht unmittelbar für die Anzeige verwendet werden. Denkbar wäre jedoch ohne weiteres auch eine Ausführungsform unter Verwendung nicht sichtbaren Lichts, beispielsweise von Infrarotlicht, wobei ein entsprechender Leuchtschirm als optische Anzeige verwendet werden kann. Anstelle eines solchen Leuchtschirms kann auch ein anderweitig gearteter Sensor angeordnet werden, um eine separate Anzeige anzusteuern. Auch für eine Fernmeldung des Füllzustands ist ein derartiger Sensor von Vorteil. Ein solcher Sensor kann beispielsweise als Fotodiode oder Fototransistor ausgebildet sein.
-
Die im Zusammenhang mit der Verwendung in einer Haushaltsmaschine beschriebene Füllstandsanzeige kann auch in anderen Anwendungsbereichen, insbesondere auch in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder Getränkeautomaten außerhalb des Haushaltsbereichs, z.B. bei gewerblichen Maschinen oder Kleingeräten, vorteilhaft eingesetzt werden, wo die Erfassung eines Füllstands eines flüssigen Mediums durch Benetzung eines Transmissionskörpers ebenfalls sinnvoll ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
-
Im Einzelnen zeigen
- 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Füllstandsmessvorrichtung für eine nichterfindungsgemäße Haushaltsmaschine,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Füllstandsmessvorrichtung einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung,
- 3 eine entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung und
- 4 eine entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
-
In 1 ist der Innenraum 2 eines nicht-erfindungsgemäßen Klarspülbehälters 1 schraffiert dargestellt. Im Innenraum 2 ist ein stabförmiger Transmissionskörper 3 aus einem hochtransparenten Material mit hohem Brechungsindex, wie z.B. Glas, Polycarbonat, etc. angeordnet, der als Lichtleiter ausgebildet ist. Der Transmissionskörper 3 weist eine Ausnehmung 4 auf, in der eine Lichtquelle 5 angeordnet ist. Der Lichtquelle 5 gegenüberliegend ist eine Lichteintrittsfläche 6 quer zum vorgesehenen Strahlengang 7 angeordnet. Der Strahlengang 7 des durch die Lichteintrittsfläche 6 der Lichtquelle 5 eintretenden Lichts trifft endseitig auf eine geneigte Grenzfläche 8.
-
Ist diese Grenzfläche 8 von Flüssigkeit im Innenraum 2 benetzt, so tritt das Licht unter einem entsprechenden Brechungswinkel aus dem Transmissionskörper 3 aus, was mit den Pfeilen A dargestellt ist. Der reflektierte Teil trifft auf eine benachbarte ebenfalls geneigt angeordnete Grenzfläche 9, wo sich der Vorgang wiederholt. Durch die zweifache Reflexion unter einem Winkel von 90° verläuft der Strahlengang 7' anschließend entgegen der Lichteintrittsrichtung zur gegenüberliegenden Stirnseite 10, die eine Lichtaustrittsfläche bildet.
-
Die Anteile des Lichts, die an den Grenzflächen 8, 9 aus dem Transmissionskörper austreten bzw. reflektiert werden, sind stark abhängig davon, ob die Grenzflächen 8, 9 von Flüssigkeit benetzt sind oder nicht. Stehen die Grenzflächen 8, 9 frei im Raum, so wird der Anteil der Reflexion signifikant größer, ist die Grenzfläche 8, 9 hingegen von Flüssigkeit benetzt, so sinkt der reflektierte Anteil entscheidend ab.
-
Somit kann eine solche Anordnung als digitaler Grenzwertschalter für die Füllstandshöhe verwendet werden.
-
2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante mit anderweitig geformtem Transmissionskörper 11. Die Lichteintrittsfläche 12 liegt hier gegenüber einer Trennscheibe 13, die beispielsweise Bestandteil einer Behälterwandung sein kann. Die Eintrittsfläche 12 liegt parallel zur Trennscheibe 13, so dass der Strahlengang 14 ausgehend von einer Lichtquelle 15, die auf der dem Transmissionskörper 11 gegenüberliegenden Seite der Trennscheibe 13 angeordnet ist, geradlinig in den Transmissionskörper 11 eintritt.
-
Er trifft dort auf eine geneigte Grenzfläche 16, wo der reflektierte Anteil des auftreffenden Lichts um 90° abgelenkt wird. Der Bereich 14' des Strahlengangs 14 verläuft in dieser Ausführungsform entlang der Trennscheibe 13 bis zur nächsten Grenzfläche 17, die so angeordnet ist, dass der reflektierte Teil des Lichtes wiederum um 90° abgelenkt wird, so dass der Bereich 14'' des Strahlengangs wieder gleichgerichtet mit einem Parallelversatz zu dem von der Lichtquelle 15 ausgehenden Strahlengang 14 liegt. Das Licht tritt anschließend durch eine Austrittsfläche 18 aus dem Transmissionskörper aus.
-
2 zeigt demnach ein Beispiel, wie das zur Anzeige zu verwendete Licht ausgehend von der Lichtquelle 15 an eine davon beabstandete Anzeigeposition oder Sensorposition über den als Lichtleiter ausgebildeten Transmissionskörper 11 geleitet wird.
-
3 zeigt eine erfindungsgemäße Variante, bei der ein Transmissionskörper 19 wiederum durch eine Trennscheibe 20, die wiederum Bestandteil einer Behälterwandung sein kann, von der Lichtquelle getrennt ist. Der Strahlengang 21 wird im Vergleich zur 2 nunmehr über eine größere Distanz geradlinig durch den Transmissionskörper 19 geleitet, bis er auf die erste Grenzfläche 22 trifft. Der reflektierte Anteil des auf der Grenzfläche 22 auftreffenden Lichtes wird um 90° abgelenkt, wie anhand des Abschnitts 21 des Strahlengangs veranschaulicht ist. Bis zu dieser Stelle entspricht diese Ausführungsform im Wesentlichen der gemäß 2.
-
Nunmehr ist die zweite Grenzfläche 23 so angeordnet, dass der reflektierte Teil des Lichts entgegengesetzt zur Eintrittsrichtung im eintretendem Strahlengangbereich 21 parallel zu diesem abgelenkt wird. Dies ist im Abschnitt 21" des Strahlengangs ersichtlich. Der Strahlengang trifft sodann wieder auf die Trennscheibe 20, wo in diesem Fall ein Anzeigekörper 24 integriert ist. Der Anzeigekörper 24 kann beispielsweise als Leuchtschirm ausgebildet sein, so dass bei ausreichendem Anteil reflektierten Lichts eine optische Leuchtanzeige realisiert ist. Der Anzeigekörper 24 kann jedoch auch als Sensor zur Ansteuerung separater Anzeigemittel, einer Fernmeldevorrichtung oder auch einer Maschinensteuerung ausgebildet sein.
-
Wie in den vorgenannten Ausführungsbeispielen hängt der Anteil des reflektierten Lichts vom nicht reflektierten Licht maßgeblich von der Umgebung des Transmissionskörpers 19 ab.
-
Sind die Grenzflächen 22, 23 benetzt, so kommt kein signifikanter reflektierter Anteil zur Austrittsfläche 25 des Transmissionskörpers 19. Stehen die Grenzfläche 22, 23 frei ohne Flüssigkeitsbenetzung, so ergibt sich im Gegensatz hierzu ein signifikanter Anteil reflektierten Lichts.
-
Die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß 2, weshalb hier die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Funktionselemente gewählt wurde. Abweichend ist lediglich die Form des Transmissionskörpers 11 im Bereich des Lichteintritts. Anstelle des Absatzes 25 in 2 wird in der Ausführung gemäß 4 das Licht von der Lichtquelle 15 unmittelbar in die Seitenwand 26 des Transmissionskörpers 11 eingeleitet, so dass die Seitenfläche unmittelbar als Eintrittfläche 12 dient.
-
Eine erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung kann wie bereits erwähnt bei unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden. Im Bereich von Geschirrspülern ist der Anwendungsbereich dabei nicht auf den Haushaltsbereich beschränkt, eine entsprechende Niveauanzeige, beispielsweise für den Klarspülerreservoir eines Geschirrspülers kann auch im Kleingerätebereich sowie auch bei gewerblichen Geräten ebenso Verwendung finden, wie in technischen Bereichen außerhalb von Geschirrspülern oder Waschmaschinen oder dergleichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Klarspülbehälter
- 2
- Innenraum
- 3
- Transmissionskörper
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Lichteintrittfläche
- 7
- Strahlengang
- 8
- Grenzfläche
- 9
- Grenzfläche
- 10
- Stirnseite
- 11
- Transmissionskörper
- 12
- Eintrittsfläche
- 13
- Trennscheibe
- 14
- Strahlengang
- 15
- Lichtquelle
- 16
- Grenzfläche
- 17
- Grenzfläche
- 18
- Austrittsfläche
- 19
- Transmissionskörper
- 20
- Trennscheibe
- 21
- Strahlengang
- 22
- Grenzfläche
- 23
- Grenzfläche
- 24
- Anzeigekörper
- 25
- Absatz
- 26
- Seitenfläche
