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Die
Erfindung betrifft ein Abgabe- und Dosiersystem zur Abgabe von fließ-
oder streufähigen Zubereitungen, insbesondere für
Wasch- oder Reinigungsmittel enthaltene Zubereitungen, in Geschirrspülmaschinen,
Waschmaschinen, Wäschetrockner oder dergleichen, wobei
der Temperaturgradient ΔT/Δt zur Bestimmung der
zu dosierenden Reinigungsmittelmenge verwendet wird.
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Stand der Technik
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Die
genaue und bedarfsgerechte Dosierung von Aktivsubstanzen ist für
eine Vielzahl von Anwendungsgebieten von Relevanz. Insbesondere
im Haushaltsbereich erfährt die Dosierung von Aktivsubstanzen
eine steigende Bedeutung, was voranging in der exakten und bedarfsgesteuerten
Dosierung der entsprechenden Wirkstoffe begründet ist, wodurch
zum einen die Umwelt durch Ressourcenschonung und Vermeidung von
Fehl- und Überdosierungen geschont, zum anderen die Effizienz
der so dosierten Wirkstoffe optimiert wird.
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Reinigungsmittel
für Geschirrspülmaschinen werden heute häufig
in Form von Spülmitteltabletten verwendet. Obwohl die Anwendung
und Dosierung für den Anwender vergleichsweise einfach
und konvenient ist, erfolgt die Wirkstofffreisetzung aus den Tabletten
jedoch nicht optimiert hinsichtlich der Spül- und Trocknungszyklen
der jeweiligen Spülmaschine.
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Dosiervorrichtungen
zur Abgabe von Reinigungsmitteln während der Spülzyklen
einer Geschirrspülmaschine sind beispielsweise aus
WO2006/021764 bekannt.
Die Abgabe von Reinigungsmitteln wird hierbei durch ein Bimetall
gesteuert, das bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur einen
Federmechanismus auslöst, der die Freigabe von Reinigungsmitteln
in die Geschirrspülmaschine bewirkt.
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Ein
wesentlicher Nachteil dieser Dosiervorrichtung ist ihr komplexer
mechanischer Aufbau, wodurch die Kosten für ihre Herstellung
hoch sind. Es ist daher regelmäßig wünschenswert,
eine Dosiervorrichtung mit einer möglichst einfachen mechanischen Konfiguration
bereitzustellen.
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Des
Weiteren ist die aus
WO2006/021764 bekannte
Vorrichtung nicht geeignet, um flüssige oder gelförmige
Zubereitungen freizusetzen. Dies wäre jedoch insbesondere
deshalb von Vorteil, da sich üblicherweise in Flüssigkeiten
oder Gelen höhere Wirkstoffkonzentrationen als in festen
Darreichungsformen wie etwa Pulvern oder Tabletten realisieren lassen.
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Insbesondere
durch eine einmalige, schwallartige Dosierung (oftmals auch als „One-Shot"
bezeichnet), wie sie heute weitestgehend z. B. durch Wasch-/ oder
Reinigungstabletten üblich ist, kann es passieren, dass
bei der Zufuhr derartiger Tensidzubereitungen beispielsweise während
eines Reinigungszyklus einer Spülmaschine, die Zubereitungen
unmittelbar nach der Dosierung in den Spülmaschineninnenraum
und dem Kontakt mit Wasser von Gelschichten überzogen werden,
die dann eine rasche Auflösung auch der von der Gelschicht
eingeschlossenen Zubereitung verhindern. Dieser Effekt ist umso
ausgeprägter, je größer die Dosiermenge ist,
die einmalig schwallartig abgegeben wird und je kälter
das Wasser ist, in dem die Zubereitung aufgelöst werden
soll.
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Dies
kann dazu führen, dass am Ende des Spülprogramms
vergelte Zubereitungsreste in der Spülmaschine oder auf
dem Geschirr zurückbleiben und eventuell nicht genügend
Tensid während des Spülprogramms freigesetzt wird,
um eine befriedigende Reinigungsleistung der Zubereitung, insbesondere
bei Niedertemperaturwasch- und -reinigungsprogrammen, zu bewirken.
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Es
ist daher des Weiteren eine Dosiervorrichtung wünschenswert,
die zur Vergelung neigende Tensidgemische derart freisetzt, dass
eine Vergelung weitestgehend unterbunden oder zumindest deutlich reduziert
wird.
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Hierzu
ist es auch erforderlich, die Freisetzung derartiger Zubereitungen
bei einer definierten Temperatur zu bewirken, so dass ein rasches
sowie vollständiges Auflösen der Zubereitungen
in warmer Spülwasser erreicht wird.
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Ein
wichtiger Parameter im Hinblick auf eine bedarfsgerechte Dosierung
von Reinigungssubstanzen in Geschirrspülmaschinen ist der
Beladungszustand der Maschine. Es ist ersichtlich, dass eine vollständig
gefüllte Geschirrspülmaschine prinzipiell eine größere
Menge an Geschirrspülmittel benötigt als eine
nur teilweise befüllte. Daher ist eine Dosiervorrichtung
wünschenswert, die eine bedarfsgerechte Dosierung von Reinigungsmittel
in Abhängigkeit des Beladungszustandes der Maschine bereitstellt.
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Ferner
wäre es vorteilhaft, dass eine entsprechende Dosiervorrichtung
insbesondere die Programmschritte einer Geschirrspülmaschine
identifizieren könnte, um eine dem entsprechenden Programmschritt
angepasste und optimierte Dosierung zu realisieren.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, die aus dem Stand der Technik bekannten
Nachteile zu überwinden und eine Abgabe- und Dosiervorrichtung
bereitzustellen, die eine bedarfsgerechte, beladungsabhängige
Freisetzung einer Dosiermenge eines fließ- oder streufähigen
Produktes realisiert.
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Die
Aufgabe wird durch eine Abgabe- und Dosiervorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt
ist ein Rückschluss auf den Beladungszustand einer Geschirrspülmaschine
möglich. Ist eine Geschirrspülmaschine nahezu
voll beladen so ist der Temperaturgradient ΔT/Δt
kleiner als bei einer nur schwach beladenen Geschirrspülmaschine.
Dies lässt sich durch die unterschiedlichen Wärmekapazitäten
erklären, die eine nahezu voll beladene Geschirrspülmaschine
im Vergleich zu einer nur schwach beladenen Geschirrspülmaschine
im Inneren der Geschirrspülmaschine aufweist. Durch die vergleichsweise
hohe Wärmekapazität einer voll beladenen Geschirrspülmaschine,
heizt sich diese langsamer auf, als eine Geschirrspülmaschine,
welche nur schwach beladen ist.
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Ein
vergleichsweise geringer Temperaturgradienten ΔT/Δt
lässt demnach auf eine hohe Beladung der Geschirrspülmaschine
und somit auf eine hohe Schmutzfracht schließen. Somit
muss dem Reinigungsprogramm eine entsprechend hohe Menge an Reinigungsmittel
bereitgestellt werden.
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Ein
vergleichsweise hoher Temperaturgradient ΔT/Δt
ist dahingegen ein Parameter für eine geringe Beladung
der Geschirrspülmaschine, so dass eine entsprechend geringe
Schmutzfracht und Menge an notwendigem Reinigungsmittel erwartet
werden kann.
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Durch
eine derartige, erfindungsgemäße Bestimmung des
Beladungszustandes einer Geschirrspülmaschine ist es möglich,
eine bedarfsgerechte, beladungsabhängige Dosierung von
Reinigungssubstanzen zu realisieren, ohne dass eine Verbindung zwischen
dem Dosiergerät und der Geschirrspülmaschine existieren
muss.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
erste Aufheizperiode der Geschirrspülmaschine, in der eine
erste Wassertemperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene
Wassertemperatur T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt
verwendet wird. Hierdurch wird der Temperaturgradient ΔT/Δt
gleich zu Beginn eines Reinigungsprogramms ermittelt, so dass in
allen nachfolgenden Programmschritten, insbesondere im Hauptreinigungsgang,
bereits eine bedarfsgerechte, am Temperaturgradient ΔT/Δt
ausgerichtete Dosierung von Reinigungssubstanzen erfolgen kann.
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Gemäß einer
weiteren, bevorzugten Ausformung der Erfindung, wird die freizusetzende
Dosiermenge Vdos wenigstens eines ersten
fließ- oder streufähigen Produkts zu wenigstens
zwei voneinander verschiedenen Zeitpunkten in die Geschirrspülmaschine
abgegeben. Dies hat zum einen den Vorteil, dass eine Vergelung wie
sie bei einer Dosierung einer vergleichsweise großen Portion
an tensidhaltigem Reinigungsmittel vorkommen kann, durch ein sequenzielles
Dosieren einer Mehrzahl von kleineren Dosierportionen vermieden
werden kann.
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Es
ist des Weiteren bevorzugt, die Freisetzung der Dosiermenge Vdos vollständig oder portionsweise
in den Vorspülgang, Hauptreinigungsgang, Zwischenspülgang und/oder
Klarspülgang zu realisieren. So wäre es beispielsweise
denkbar, durch den im Vorspülgang über den Temperaturgradienten ermittelten
Beladungszustand der Geschirrspülmaschine eine portionsweise
Abgabe der ermittelten Dosiermenge Vdos in
den Hauptreinigungsgang und den Klarspülgang zu bewirken.
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Um
insbesondere die portionsweise Abgabe der Dosiermenge hinsichtlich
Reinigungsleistung und sparsamen Reinigungsmitteleinsatz zu optimieren, ist
es vorteilhaft, dass das Abgabe- und Dosiersystem den Betriebszustand
bzw. den Programmablauf der Geschirrspülmaschine erkennt,
insbesondere ohne mit der Geschirrspülmaschine verbunden
zu sein.
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Hierzu
kann in dem Abgabe- und Dosiersystem wenigstens ein Schallwechseldrucksensor
vorgesehen sein, der geeignet ist, Schallspektren oder Schallfrequenzen
im Inneren einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine zu erfassen.
Insbesondere kann der Schallwechseldrucksensor dazu geeignet sein, von
Abwasserpumpen, Umwälzpumpen und/oder Ventilen emittierten
Schallspektren oder Schallfrequenzen im Inneren einer Wasch- oder
Geschirrspülmaschine zu erfassen. Aus den ermittelten Schallspektren
und Frequenzen sowie ihrem zeitlichen Auftreten kann auf den jeweiligen
Betriebszustand bzw. auf den Programmablauf der Maschine geschlossen werden.
Hierzu sind in der Steuereinheit typische Spektren, Frequenzen und
deren mögliche Abfolgen hinterlegt, die dann mit den Messwerten
des Schallwechseldrucksensors verglichen werden um so den Betriebszustand
bzw. den jeweiligen Programmablauf zu bestimmen.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass das erfindungsgemäße
Abgabe- und Dosiersystem beweglich ist. Beweglich im Sinne dieser
Anmeldung bedeutet, dass das Abgabe- und Dosiersystem nicht unlösbar mit
einer Vorrichtung wie beispielsweise einer Geschirrspülmaschine,
Waschmaschine, Waschtrockner oder dergleichen verbunden ist, sondern
beispielsweise aus einer Geschirrspülmaschine entnehmbar
oder in einer Geschirrspülmaschine positionierbar ist.
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In
dem Dosiergerät ist die zum Betrieb der Dosiervorrichtung
notwendige Energiequelle, eine Steuereinheit, eine Sensoreinheit
sowie wenigstens Aktuator und Spender integriert. Vorzugsweise besteht
das Dosiergerät aus einem spritzwassergeschütztem
Gehäuse, dass das Eindringen von Spritzwasser, wie es beispielsweise
bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
in einer Geschirrspülmaschine auftreten kann, in das Innere des
Dosiergeräts verhindert.
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Um
den Betrieb bei erhöhten Temperaturen, wie sie beispielsweise
in einzelnen Waschzyklen einer Geschirrspülmaschine auftreten,
zu gewährleisten, kann die Dosiervorrichtung aus Materialen
geformt sein, die bis zu einer Temperatur von 120°C formstabil
sind.
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Da
die zu dosierenden Zubereitungen je nach beabsichtigtem Verwendungszweck
einen pH-Wert zwischen 2 und 12 aufweisen können, sollten
alle Komponenten der Dosiervorrichtung, die in Kontakt mit den Zubereitungen
kommen, eine entsprechende Säure- und/oder Alkaliresistenz
aufweisen. Ferner sollten die diese Komponenten durch eine geeignete
Materialauswahl weitestgehend chemisch inert, beispielsweise gegen
nichtionische Tenside, Enzyme und/oder Duftstoffe sein.
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Besonders
vorteilhaft ist es, insbesondere die Energiequelle, die Steuereinheit
sowie die Sensoreinheit derart zu vergießen, dass das Dosiergerät im
Wesentlichen wasserdicht, das Dosiergerät also auch bei
vollständigem Umschluss mit Flüssigkeit funktionsfähig
ist. Als Vergussmaterialien können beispielsweise mehrkomponentige
Epoxyd-, und Acrylat-Vergußmassen wie Methacrylatester,
Urethan-Metha und Cyanacrylate oder Zweikomponenten-Materialien
mit Polyurethanen, Silikonen, Epoxydharzen verwendet werden.
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Eine
Alternative oder Ergänzung zum Vergießen stellt
das Verkapseln der Bauteile in einem entsprechend ausgestalteten,
feuchtigkeitsdichten Gehäuse dar.
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Sensor
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Ein
Sensor im Sinne dieser Anmeldung ist ein Messgrößenaufnehmer
oder Messfühler, der bestimmte physikalische oder chemische
Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung
qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen
kann.
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Die
Dosiereinheit weist wenigstens einen Sensor auf, der zur Erfassung
einer Temperatur T geeignet ist. Der Temperatursensor ist insbesondere zur
Erfassung einer Wassertemperatur ausgebildet.
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Die
Dosiereinheit in einer Weiterentwicklung der Erfindung einen Sensor
aufweisen, der physikalische, chemische und/oder mechanische Parameter aus
der Umgebung der Dosiereinheit bestimmen kann. Die Sensoreinheit
kann einen oder mehrere aktive und/oder passive Sensoren zur qualitativen und/oder
quantitativen Erfassung mechanischer, elektrischer, physikalischer
und/oder chemischer Größen umfassen, die als Steuersignale
an die Steuereinheit geleitet werden.
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Insbesondere
können die Sensoren der Sensoreinheit aus der Gruppe der
Zeitgeber, Temperatursensoren, Infrarotsensoren, Helligkeitssensoren, Temperatursensoren,
Bewegungssensoren, Dehnungssensoren, Drehzahlsensoren, Näherungssensoren,
Durchflusssensoren, Farbsensoren, Gassensoren, Vibrationssensoren,
Drucksensoren, Leitfähigkeitssensoren, Trübungssensoren,
Schallwechseldrucksensoren, „Lab-on-a-Chip"-Sensoren, Kraftsensoren,
Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, pH-Wert-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren, Magnetfeldsensoren,
RFID-Sensoren, Magnetfeldsensoren, Hall-Sensoren, Bio-Chips, Geruchssensoren,
Schwefelwasserstoffsensoren und/oder MEMS-Sensoren ausgewählt
sein.
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Insbesondere
bei Zubereitungen deren Viskosität temperaturabhängig
stark schwankt, ist es zur Volumen- bzw. Massenkontrolle der dosierten
Zubereitungen von Vorteil, Durchflusssensoren in der Dosiervorrichtung
vorzusehen. Geeignete Durchflusssensoren können aus der
Gruppe der Blenden-Durchflusssensoren, magnetisch-induktiven Durchflussmessern,
Massendurchflussmessung nach dem Coriolis-Verfahren, Wirbelzähler-Durchflussmessverfahren,
Ultraschalldurchflussmessverfahren, Schwebekörperdurchflussmessung,
Ringkolbendurchflussmessung, thermische Massendurchflussmessung
oder Wirkdruckdurchflussmessung ausgewählt sein.
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Es
ist auch denkbar, dass in der Steuereinheit eine von der Temperatur
abhängige Viskositätskurve wenigstens einer Zubereitung
hinterlegt ist, wobei die Dosierung entsprechend der Temperatur und
somit der Viskosität der Zubereitung durch die Steuereinheit
angepasst wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung
zur direkten Bestimmung der Viskosität der Zubereitung
vorgesehen.
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Die
vorab aufgeführten Alternativen zur Bestimmung der Dosiermenge
bzw. der Viskosität einer Zubereitung dienen zur Erzeugung
eines Steuersignals, dass durch die Steuereinheit derart zur Steuerung
eines Spenders verarbeitet wird, dass im wesentlichen eine konstante
Dosierung einer Zubereitung bewirkt wird.
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Die
Datenleitung zwischen Sensor und Steuereinheit kann über
ein elektrisch leitendes Kabel oder kabellos realisiert sein.
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Eine
kabellos ausgebildete Datenleitung ist insbesondere durch die Übertragung
elektromagnetischer Wellen ausgebildet. Es ist bevorzugt, eine kabellose
Datenleitung nach normierten Standards wie beispielsweise Bluetooth,
IrDA, IEEE 802, GSM, UMTS etc. auszubilden.
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Energiequelle
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Im
Sinne dieser Anmeldung wird als Energiequelle ein Bauelement der
Dosiervorrichtung verstanden, welches zweckmäßig
ist, eine zum autarken Betrieb der Dosiervorrichtung geeignete Energie
bereit zu stellen.
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Vorzugsweise
stellt die Energiequelle elektrische Energie zur Verfügung.
Bei der Energiequelle kann es sich beispielsweise um eine Batterie,
ein Netzgerät, Solarzellen oder dergleichen handeln.
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Besonders
vorteilhaft ist es, die Energiequelle austauschbar auszuführen,
zum Beispiel in Form einer auswechselbaren Batterie.
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Es
ist jedoch auch denkbar, mechanische Energiequellen bestehend aus
einer oder mehrerer Schraubenfeder, Torsionsfeder oder Drehstabfeder, Biegefeder,
Luftfeder/Gasdruckfeder und/oder Elastomerfeder auszubilden.
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Als
elektrische Energiequelle können insbesondere Batterien
und Akkumulatoren vorgesehen sein.
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Eine
Batterie kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe
der Alkali-Mangan-Batterien, Zink-Kohle-Batterien, Nickel-Oxyhydroxid-Batterien,
Lithium-Batterien, Lithium-Eisensulfid-Batterien, Zink-Luft-Batterien,
Zink-Chlorid-Batterien, Quecksilberoxid-Zink-Batterien und/oder
Silberoxid-Zink-Batterien.
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Als
Akkumulator eignen sich beispielsweise Bleiakkumulatoren (Bleidioxid/Blei),
Nickel-Cadmium-Akkus, Nickel-Metallhydrid-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus,
Lithium-Polymer-Akkus, Alkali-Mangan-Akkus, Silber-Zink-Akkus, Nickel-Wasserstoff-Akkus,
Zink-Brom-Akkus, Natrium-Nickelchlorid-Akkus und/oder Nickel-Eisen-Akkus.
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Der
Akkumulator kann insbesondere in derart ausgestaltet sein, dass
er durch Induktion wideraufladbar ist.
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Ferner
können in oder an der Dosiereinheit Mittel zur Energieumwandlung
vorgesehen sein, die eine Spannung erzeugen, mittels derer der Akkumulator
aufgeladen wird. Beispielsweise können diese Mittel als
Dynamo ausgebildet sein, der durch die Wasserströme während
eines Spülgangs in einer Geschirrspülmaschine
angetrieben wird und die so erzeugte Spannung an den Akkumulator
abgibt.
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Steuereinheit
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Eine
Steuereinheit im Sinne dieser Anmeldung ist eine Vorrichtung, die
geeignet ist, das Transportieren von Material, Energie und/oder
Information zu beeinflussen. Die Steuereinheit beeinflusst hierzu Aktuatoren
mit Hilfe von Informationen, die sie im Sinne des Steuerungsziels
verarbeitet.
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Insbesondere
kann es sich bei der Steuereinheit um einen programmierbaren Mikroprozessor handeln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist auf dem Mikroprozessor eine Mehrzahl von Dosierprogrammen gespeichert, die
entsprechend dem an das Dosiergerät gekoppelten Behälter
auswählbar und ausführbar sind.
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Die
Steuereinheit weist in einer bevorzugten Ausführungsform
keine Verbindung zur möglicherweise vorhandenen Steuerung
des Haushaltsgeräts auf. Es werden demnach keine Informationen,
insbesondere elektrische oder elektromagnetischen Signale, direkt
zwischen der Steuereinheit und der Steuerung des Haushaltsgeräts
ausgetauscht.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit
mit der vorhandenen Steuerung des Haushaltsgeräts gekoppelt.
Bevorzugt ist diese Kopplung kabellos ausgeführt. Beispielsweise ist
es möglich, einen Sensor an oder in einer Geschirrspülmaschine,
vorzugsweise auf oder an der in der Tür der Geschirrspülmaschine
eingelassenen Dosierkammer zu positionieren, der drahtlos ein Signal
an die Dosiereinheit überträgt, wenn die Steuerung
des Haushaltsgeräts die Dosierung bspw. eines Reinigungsmittels
aus der Dosierkammer oder von Klarspüler bewirkt.
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Häufig
werden derartige Dosierkammern in Geschirrspülmaschinen
durch Magnetaktuatoren angesteuert, so dass das Öffnen
der Dosierkammer beispielsweise durch einen Hall-Sensor zu erfassen ist.
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In
der Steuereinheit können mehrere Programme zur Freigabe
von unterschiedlichen Zubereitungen oder zur Freigabe von Produkten
in unterschiedlichen Anwendungsfällen gespeichert sein.
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Der
Aufruf des entsprechenden Programms erfolgt, kann in einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung durch entsprechende RFID-Label oder
am Behälter ausgeformte geometrische Informationsträger
bewirkt sein. So ist es beispielsweise möglich, die gleiche
Steuereinheit für eine Mehrzahl von Anwendungen zu verwenden,
beispielsweise zur Dosierung von Reinigungsmittel in Geschirrspülmaschinen,
zur Abgabe von Parfümen bei der Raumbeduftung, zur Applikation
von Reinigungssubstanzen in ein Toilettenbecken etc.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführung, kann der Aufruf
eines Dosierprogramms durch die Zuordnung eines ermittelten Temperaturgradienten zu
einem entsprechenden Dosierprogramm erfolgen.
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Zur
Dosierung von insbesondere zur Vergelung neigenden Zubereitungen
kann die Steuereinheit derart konfiguriert sein, dass einerseits
die Dosierung in hinreichend kurzer Zeit erfolgt um ein gutes Reinigungsergebnis
zu gewährleisten und andererseits die Zubereitung nicht
so schnell dosiert, dass Vergelungen des Zubereitungsschwalls auftreten. Dies
kann beispielsweise durch eine intervallartige Freisetzung realisiert
sein, wobei die einzelnen Dosierungsintervalle so eingestellt sind,
das sich die entsprechend dosierte Menge vollständig während eines
Reiniungszyklus auflösen.
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Dosierverfahren
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Neben
dem erfindungsgemäßen Abgabe- und Dosiersystem
umfasst die Erfindung des Weiteren ein Verfahren zur Dosierung wenigstens
eines ersten fließ- oder streufähigen Produkts,
insbesondere zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen
Abgabe- und Dosiersystem.
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Das
Dosierverfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
- i. Messung der Temperatur T, insbesondere der Wassertemperatur,
im Inneren einer Geschirrspülmaschine,
- ii. Messung der Zeit t, zu der eine der gemessenen Temperatur
T vorliegt
- iii. Bildung eines Temperaturgradienten ΔT/Δt
aus den erfassten Temperatur- und Zeitdaten, der geeignet ist, den
Beladungszustand einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine
zu repräsentieren,
- iv. Zuordnung des Temperaturgradienten ΔT/Δt
zu einem in der Steuereinheit (9) gespeicherten Dosierprogramm,
- v. Erzeugung eines Steuersignals zur Freisetzung einer Dosiermenge
Vdos wenigstens eines ersten fließ-
oder streufähigen Produkts (4).
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Dosierverfahrens
wird wenigstens eine Aufheizperiode, in der eine erste Temperatur
T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur T2, zur
Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt verwendet. Besonders
bevorzugt ist es, dass die erste Aufheizperiode, in der eine erste
Temperatur T1 kleiner ist als eine nachfolgend gemessene Temperatur
T2, zur Ermittlung des Temperaturgradienten ΔT/Δt
zu verwenden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist das Dosierverfahren in derart ausgeführt,
dass die freizusetzende Dosiermenge Vdos wenigstens
des ersten fließ- oder streufähigen Produkts zu
wenigstens zwei voneinander verschiedenen Zeitpunkten in die Geschirrspülmaschine
abgegeben wird.
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Aktuator
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Im
Sinne dieser Anmeldung ist ein Aktuator eine Vorrichtung die eine
Eingangsgröße in eine andersartige Ausgangsgröße
umwandelt und mit der ein Objekt bewegt oder dessen Bewegung erzeugt wird,
wobei der Aktuator derart mit wenigstens einem Spender gekoppelt
ist, dass mittelbar oder unmittelbar die Freigabe von Produkt aus
wenigstens einem der Behälter bewirkt werden kann.
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Der
Aktuator kann mittels Antrieben ausgewählt aus der Gruppe
der Schwerkraftantriebe, Ionenantriebe, Elektroantriebe, Motorenantriebe,
Hydraulikantriebe, pneumatischen Antriebe, Zahnradantriebe, Gewindespindelantriebe,
Kugelgewindetriebe, Linearantriebe, Rollengewindetriebe, Zahnschneckenantriebe,
piezoelektrische Antriebe, Kettenantriebe, und/oder Rückstoßantriebe
angetrieben sein.
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Insbesondere
kann der Aktuator aus einem Elektromotor, der mit einem Getriebe
gekoppelt ist, dass die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung
eines an das Getriebe gekoppelten Schlittens umwandelt, ausgebildet
sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einer schlanken, tellerförmigen Ausbildung
der Dosiereinheit.
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An
dem Aktuator kann wenigstens ein Magnetelement angeordnet sein,
dass mit einem gleichgepolten Magnetelement an einem Spender eine Produktabgabe
aus dem Behälter bewirkt, sobald die beiden Magnetelemente
derart gegeneinander positioniert sind, dass eine magnetische Abstoßung
der gleichpoligen Magnetelemente bewirkt und ein berührungsloser
Freisetzungsmechanismus realisiert ist.
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Der
eingangs beschriebene Schlitten oder auch das Magnetelement zur
Betätigung des Spenders ist bei einer Konfiguration des
Dosierelements mit zwei Behältern in der Ruhe- bzw. Ausgangsposition
bevorzugt zwischen den Behälteröffnungen angeordnet.
Hierdurch kann die Betätigung des Spenders alleine durch
die Änderung der Antriebsrichtung realisiert werden.
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Spender
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Bei
einem Spender im Sinne dieser Anmeldung handelt es sich um ein Bauelement,
auf dass der Aktuator einwirkt und dass als Folge dieses Einwirkens
die Öffnung bzw. den Verschluss der Produktabgabeöffnung
des Behälters bewirkt.
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Bei
dem Spender kann es sich beispielsweise um Ventile handeln, die
durch den Aktuator in eine Produktabgabestellung oder Verschlussstellung
gebracht werden können.
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Besonders
bevorzugt ist die Ausführung des Spenders und des Aktuators
in Form eines Magnetventils, bei der der Spender durch das Ventil
und der Aktuator durch den elektromagnetischen oder piezoelektrischen
Antrieb des Magnetventils ausgestaltet sind. Insbesondere bei der
Verwendung einer Mehrzahl von Behältern und somit zu dosierenden
Substanzen, lässt sich durch die Verwendung von Magnetventilen
die Menge sowie die Zeitpunkte der Dosierung sehr genau regeln.
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Es
ist daher vorteilhaft, die Abgabe von Produkt aus jeder Produktabgabeöffnung
eines Behälters mit einem Magnetventil zu steuern, indem
das Magnetventil mittelbar oder unmittelbar die Freigabe von Produkt
aus der Produktabgabeöffnung bestimmt.
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Indikator
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Ein
Indikator im Sinne dieser Anmeldung ist ein an der Dosiervorrichtung
angeordnetes Element, dass geeignet ist, das Erreichen oder Verlassen
bestimmter physikalischer, chemischer, elektrischer oder mechanischer
Zustände in der Dosiervorrichtung oder deren Umgebung einem
Benutzer optisch, akustisch und/oder haptisch anzuzeigen.
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Beispielsweise
kann ein Indikator in Form eines Leuchtmittels, wie eine LED, oder
akustischen Signalgebers zur Überwachung der Spannung einer Batterie
vorgesehen sein.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, einen Indikator zur Füllstandsüberwachung
der Behälter vorzusehen, insbesondere wenn der Behälter
opak ausgebildet ist.
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Die
erfindungsgemäße Abgabe- und Dosiervorrichtung
ist insbesondere zur Verwendung in Geschirrspülmaschinen
geeignet. Es ist jedoch auch denkbar, die Abgabe- und Dosiereinheit
in beliebigen weiteren Anwendungsfällen, in denen eine
gesteuerte Wirkstofffreisetzung erwünscht ist, zu verwenden, wie
beispielsweise in Waschmaschinen, Wäschetrocknern, Duftstoffabgabevorrichtungen,
WC-Reinigungs- und/oder Desinfektionsvorrichtungen oder dergleichen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Dabei
werden auch besonders bevorzugte Ausgestaltungen und besonders bevorzugte
Kombinationen von Merkmalen im Einzelnen weiter beschrieben. Es
zeigen:
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1 Schematisches
Blockschaltbild der Abgabe- und Dosiervorrichtung
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2 Schematische
Querschnittsansicht der Abgabe- und Dosiervorrichtung
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3 Temperaturverlauf
im Inneren einer unbeladenen Geschirrspülmaschine über
der Zeit
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4 Temperaturverlauf
im Inneren einer beladenen Geschirrspülmaschine über
der Zeit
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild der Dosiereinheit 1.
Die Dosiereinheit 1 besteht aus dem Steuergerät 2 sowie
einen mit dem Steuergerät 2 koppelbaren Behälter 3.
Innerhalb des Steuergerätes 2 ist mindestens eine
Energiequelle 6, optional ein oder mehrere Bedienelemente 7,
wenigstens ein Sensor 8, eine Steuereinheit 9,
ein Aktuator 10, optional ein Indikator 11 sowie
ein Spender 12 angeordnet.
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Das
Steuergerät 2 ist von einem Gehäuse umschlossen,
so dass das Gehäuseinnere vor dem Eintritt von Feuchtigkeit
geschützt ist.
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Der
Sensor 8 ist mit der Steuereinheit 9 verbunden.
Er kann, je nach Art des Sensors 8, aus der Energiequelle 6 mit
der zum Betrieb des Sensors 8 eventuell erforderliche Energie
gespeist werden. Die Signale des Sensors 8 werden an die
Steuereinheit 9 übermittelt.
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Die
Steuereinheit 9, die bevorzugt als programmierbarer Mikroprozessor
ausgebildet ist und über verschiedene abrufbare Programme
verfügen kann, bildet aus den Sensorinformationen Stellgrößen,
die an den Aktuator 10 weitergeleitet werden. Die Steuereinheit 9 wird
durch die Energiequelle 6, bei der es sich um eine Batterie
bzw. Akkumulator handelt, mit elektrischer Spannung versorgt.
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Der
von der Steuereinheit 9 angesteuerte Aktuator 10 formt
die Stellsignale der Steuereinheit 9 in eine Bewegung um,
die eine Betätigung des Spenders 12 zur Freigabe
von Produkt aus dem Behälter 3 oder zum Verschluss
des Behälters 3 bewirkt. Die hierzu eventuelle
notwendige Energie erhält der Aktuator 10 von
der Energiequelle 6.
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Zur
Kontrolle des Betriebszustandes des Steuergerätes 2 können
der Aktuator 10 und/oder die Steuereinheit 9 mit
einem Indikator 11 verbunden sein. Der Indikator 11 gibt
Betriebszustände des Steuergerätes 2 auf
optische akustische oder sonstige wahrnehmbare Weise wieder.
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Das
Steuergerät 2 kann durch ein oder mehrere Bedienelemente 7 von
einem Benutzer bedient bzw. gesteuert werden. Die Bedienelemente 7 können beispielsweise
Programmwahlschalter zur Auswahl eines entsprechenden Steuerprogramms
in der Steuereinheit 9 oder aber als Ein- und Ausschalter
für das Steuergerät 2 ausgebildet sein.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht der Dosiereinheit 1 bestehend
aus dem Behälter 3 und dem Steuergerät 2.
Wie aus 2 ersichtlich, ist der Behälter 3 aus
zwei Einzelbehältern 3a und 3b aufgebaut.
Der innere dieser Behälter 3b wird dabei von dem äußeren
Behälter 3a umschlossen. In dem inneren des Behälters 3b befindet
sich ein Produkt 4b, welches eine größere
Hitzeempfindlichkeit aufweist, als das Produkt 4a in dem äußeren
Behälter 3a.
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Durch
diese Konfiguration bildet der äußere Behälter 3a mit
der in dem Behälter 3a bevorrateten Zubereitung 4a eine
Isolation aus, die den inneren Behälter 3b vor
thermischen Einflüssen schützt. Bodenseitig weisen
beide Behälter 3a und 3b jeweils eine
Auslassöffnung 5a und 5b auf. Durch die
bodenseitige Anordnung der Abgabeöffnung 5a und 5b ist eine
schwerkraftbewirkte Freisetzung der Produkte 4a und 4b aus
den Behältern 3a und 3b ermöglicht.
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Die
Abgabeöffnung 5a und 5b des Behälters 3 sind
den Einlassöffnungen 13a und 13b des
Steuergerätes 2 kuppelbar. Die Abgabeöffnung 5a und 5b sowie
die Einlassöffnung 13a und 13b sind dabei
in derart konfiguriert, daß sich zwischen den Öffnungen eine
flüssigkeitsdichte Verbindung ausbildet, die ein unbeabsichtigtes
Auslaufen der Produkte 4a und 4b aus dem an dem
Steuergerät 2 gekoppelten Behälter 3 verhindert
ist.
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Des
weiteren kann die Abgabeöffnung und die Einlaßöffnung 13 Mittel
vorsehen, die beim erstmaligen Einsetzen des Behälters 3 in
das Steuergerät 2 an den Abgabeöffnungen 5a und 5b angeordnete
Originalitätsverschlüsse (nicht abgebildet) öffnet. Zur
Sicherung des Behälters 3 in der Steuereinheit 2 können
des weiteren Schnapp-, Rast-, oder Steckverbindungen ausgebildet
sein.
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Innerhalb
des Steuergerätes 2 befindet sich eine Energiequelle 6.
Die Energiequelle 6 kann insbesondere als elektrische Energiequelle
beispielsweise als Batterie oder Akkumulator ausgebildet sein. Die
elektrische Energiequelle 6 ist mit dem Sensor 8,
der Steuereinheit 9, sowie dem Aktuator 10 verbunden
und versorgt diese Bauelemente mit einer elektrischen Spannung.
Durch das Bedienelement 7 kann die Spannungszufuhr der
Batterie zu den elektrischen Verbrauchern hin unterbrochen werden.
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Der
Sensor 8 ist mit dem Steuergerät 9 verbunden,
wobei das Steuergerät 9 wiederum in Verbindung
mit dem Aktuator 10 steht. Der Aktuator 10 wiederum
ist mit den beiden Spendern 12a und 12b verbunden.
Wie in 2 gezeigt können die Spender 12a und 12b als
Pumpelemente, beispielsweise in Form von Mikrodosierpumpen oder
Magnetventilen, ausgebildet sein.
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Die
Produktfreisetzung aus den Behältern 3a, 3b erfolgt
durch die durch die Steuereinheit 9 angesteuerten Spender 12a und 12b.
Die Produkte 4a und 4b werden in der Abgabeposition
der Spender 12a, 12b aus den Auslassöffnungen 14a und 14b an die
Umgebung abgegeben.
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3 zeigt
den Temperaturverlauf im Inneren einer unbeladenen Geschirrspülmaschine über der
Zeit. Der Temperaturverlauf wurde mit einer Geschirrspülmaschine
der Fa. Siemens mit der Typenbezeichnung SE20T294EU unter Ablauf
des Programms „Schnell" aufgenommen.
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Man
erkennt den Beginn des Hauptreinigerprogramms zum Zeitpunkt t1,
dessen Aufheizphase zum Zeitpunkt t2 endet. Es ist besonders vorteilhaft, den
Temperaturgradienten ΔT/Δt zwischen den Zeitpunkten
t1 und t2 zu ermitteln. Analog hierzu ist eine Ermittlung ebenfalls
zwischen den Zeitpunkten t3 und t4, die die Aufheizphase im Zwischenreinigungsgang,
sowie zwischen den Zeitpunkten t5 und t6, die die Aufheizphase im
Klarspülgang begrenzen, möglich.
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4 zeigt
den Temperaturverlauf im Inneren einer mit 12 Maßgedecken
beladenen Geschirrspülmaschine über der Zeit.
Der Temperaturverlauf wurde mit einer Geschirrspülmaschine
der Fa. Siemens mit der Typenbezeichnung SE20T294EU unter Ablauf
des Programms „Schnell" aufgenommen.
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Die
Aufheizphasen der jeweiligen Reinigungsgänge sind analog
zu den aus 3 bekannten Aufheizphasen durch
die Zeitintervalle t1–t2, t3–t4 bzw. t5–t6
begrenzt.
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Man
erkennt durch die Bildung des Temperaturgradienten in den Intervallen
t1–t2, t3–t4 und/oder t5–t6 und deren
Vergleich zwischen dem beladenen und unbeladenen Zustand, dass der
Temperaturgradient im unbeladenen Zustand größer
ist als der Temperaturgradient im beladenen Zustand, so dass der Temperaturgradient
ein geeigneter Parameter ist, um auf den Beladungszustand einer
Geschirrspülmaschine rückschließen zu
können.
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Natürlich
ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich,
ohne den in den Ansprüchen definierten Bereich zu verlassen.
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- 1
- Dosiereinheit
- 2
- Steuergerät
- 3
- Behälter
- 4
- Produkt
- 5
- Abgabeöffnung
- 6
- Energiequelle
- 7
- Bedienelement
- 8
- Sensor
- 9
- Steuereinheit
- 10
- Aktuator
- 11
- Indikator
- 12
- Spender
- 13
- Einlassöffnung
- 14
- Auslassöffnung
- 15
- Dosierkammer
- 16
- Motor
- 17
- Getriebe
- 18
- Schlitten
- 19
- Kolben
- 20
- Federelement
- 21
- Dichtungselement
- 22
- Dichtungselement
- 23
- Magnetelement
- 24
- Magnetelement
- 25
- Wand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/021764 [0004, 0006]