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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der vorläufigen U. S.
Patent Anmeldung 61/077,402 mit dem Titel „Apparatus And
Method For Controlling Bulk Dispensing Of Wash Aid By Sensing Wash
Aid Concentration”, die am 1. Juli 2008 eingereicht wurde.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Konventionelle
automatische Reinigungsgeräte, wie etwa Waschmaschinen,
Spülmaschinen und dergleichen, befassen sich mit dem Mischen
eines Waschzusatzes mit Wasser, um eine Waschflüssigkeit
zu erzeugen, um den Reinigungsprozess zu erleichtern. Diese Waschzusätze
können Reinigungsmittel, Wasserenthärter, Weichspüler,
Weißtöner, Aufheller, Fleckentferner, die während
des Waschens wirken, farbsichere Bleichmittel, Peroxidbleichmittel
und dergleichen umfassen. Bei einem Abgabeverfahren wird von einem
Bediener eine geeignete Menge von Waschzusatz vor der Einleitung des
Waschzyklus in das Reinigungsgerät gegeben. Der Bediener
füllt den Waschzusatz in einen Dispenser, und der Waschzusatz
wird in einem vorbestimmten Schritt des Reinigungszyklus in das
Wasser eingebracht. Die Effektivität des Waschzusatzes
hängt, zumindest zum Teil, von der Menge von abgegebenem
Waschzusatz ab. Folglich ist die genaue Messung und Abgabe von Waschzusatz
sehr erstrebenswert.
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Bestimmte
Waschzusätze, besonders Waschmittel für Wäsche,
werden vermehrt in höheren Konzentrationen, wie etwa mit
einer zweifachen oder dreifachen Konzentration eines traditionellen Waschmittels,
an die Öffentlichkeit geliefert. Folglich kann zum Beispiel
ein Waschmittel, das eine zweifache oder dreifache Konzentration
aufweist, mit „2X” oder bzw. „3X” gekennzeichnet
werden, wenn ein traditionelles Waschmittel eine mit „1X” gekennzeichnete
Basiskonzentration hat. Da diese Waschmittel höher konzentriert
sind, wird eine kleinere Menge des hochkonzentrierten Waschmittels
benötigt, um die gleiche Reinigungseffektivität
wie ein 1X Waschmittel bereitzustellen.
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Die
Waschzusätze höherer Konzentration haben ein Abgabeproblem
erzeugt. Aktuelle Dispenser-Systeme sind für Waschzusätze
einer bekannten und standardisierten Konzentration konstruiert,
wie etwa die 1X Waschmittel-Konzentration. Wenn ein Waschzusatz
mit einer höheren Konzentration verwendet wird, ist das
Dispenser-System davon abhängig, dass der Nutzer eine geeignete
Menge von Waschzusatz in den Dispenser füllt. Unglücklicherweise
stellt der Verlass auf den Nutzer eine Quelle von Abgabefehlern
dar, von denen das Befüllen des Dispenser-Systems mit zu
viel eines Waschzusatzes höherer Konzentration der wahrscheinlichste
ist.
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Konventionelle
Reinigungsgeräte, wie etwa Waschmaschinen und Spülmaschinen,
erfordern eine spezifische Menge von Waschmittel, um die Reinigung
zu optimieren und die Bildung von überschüssigem
Schaum zu minimieren, der dem Reinigungsprozess und bestimmten Komponenten,
insbesondere den Pumpen, abträglich sein kann. Hohe Konzentrationen
von Waschmittel können auch für bestimmte Textilien
schädlich sein. Die benötigte Menge von Waschmittel
hängt von der Konzentration des Waschmittels ab. Folglich
kann zum Beispiel, wenn eine zu große Menge eines hoch konzentrierten Waschmittels
abgegeben wird, übermäßige Schaumbildung
auftreten, oder es können Textilien beschädigt
werden. Umgekehrt kann die Schmutzentfernung von den gewaschenen
Artikeln weniger effektiv sein, wenn eine zu geringe Menge eines
niedrigkonzentrierten Waschmittels verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Verfahren
zur Abgabe eines Behandlungszusatzes aus einem Behandlungszusatz-Großvorrat-Dispenser
in ein automatisches Behandlungsgerät in Übereinstimmung
mit einem gewählten Behandlungszyklus durch automatische
Ermittlung einer Konzentration eines Behandlungszusatzes, Bestimmung
eines Volumens des abzugebenden Behandlungszusatzes auf der Basis
der ermittelten Konzentration, Abgabe des bestimmten Volumens des
Behandlungszusatzes aus dem Behandlungszusatz-Großvorrat-Dispenser
und Einleitung des gewählten Behandlungszyklus.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
perspektivische, teilweise schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform
der Erfindung als eine automatische Waschmaschine für Kleidung
mit mindestens einem Konzentrationssensor in Form einer Brechungsindexsensor-Baugruppe zur
Bestimmung der Konzentration eines Waschzusatzes.
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2 eine
schematische Ansicht der in 1 dargestellten
automatischen Waschmaschine für Kleidung entsprechend einer
Ausführungsform der Erfindung.
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3 eine
Tabelle der Beziehung zwischen der Konzentration eines grenzflächenaktiven
Stoffes und dem Brechungsindex entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 eine
perspektivische Ansicht eines ersten Beispiels einer Waschzusatz-Dispenser-Schublade
entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, die mindestens
eine Brechungsindexsensor-Baugruppe zur Ermittlung der Konzentration eines
darin enthaltenen Waschzusatzes umfasst.
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5 eine
perspektivische Ansicht eines zweiten Beispiels einer Waschzusatz-Dispenser-Schublade
entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, die mindestens
eine Brechungsindexsensor-Baugruppe zur Ermittlung der Konzentration eines
Waschzusatzes umfasst, der in einer Großvorrat-Dispenser-Patrone
enthalten ist.
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6 eine
vergrößerte, teilweise im Schnitt dargestellte
Ansicht der in 5 dargestellten Waschzusatz-Dispenser-Schublade,
die die Brechungsindexsensor-Baugruppe zeigt.
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BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER
ERFINDUNG
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf eine Waschmaschine für Kleidung
beschrieben werden wird, ist die hierin offenbarte Erfindung zum
Gebrauch bei der Umwandlung eines Aspekts eines Artikels in einen
anderen unter Verwendung eines Behandlungszusatzes in jedem beliebigen
Behandlungsgerät geeignet. Beispiele für solche
Behandlungsgeräte können Waschmaschinen für
Kleidung, Wäschetrockner, Kombinationen von Waschmaschinen
für Kleidung und Trocknern, Spülmaschinen, Textilerfrischer,
Müllpressen und dergleichen umfassen. Beispiele für
Behandlungszusätze können Waschmittel zur Verwendung
in Waschmaschinen für Kleidung und Spülmaschinen,
antistatische Zusätze zur Verwendung in Trocknern, Düfte
zur Verwendung in Textilerfrischern und desodorierende Mittel/Desinfektionsmittel
zur Verwendung in Müllpressen umfassen. „Die Umwandlung
eines Aspekts von einem Artikel in einen anderen” kann
die Entfernung von Schmutz aus Kleidung oder von Küchenutensilien, Trocknen
von Kleidung oder von Küchenutensilien, Entfernen von Gerüchen
und von Falten aus Kleidung oder anderen Textilien und desodorieren
und desinfizieren von Müllpressen während der
Benutzung umfassen. Folglich sollten die Beschreibung und die Zeichnungen
der Waschmaschine für Kleidung nicht einschränkend
aufgefasst werden, sofern hier nichts Anderes angegeben ist.
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Waschmaschinen
für Kleidung können typischerweise entweder als
Vertikalachsen-Waschmaschine oder als Horizontalachsen-Waschmaschine kategorisiert
werden. Obwohl es Fälle gibt, in denen eine Technologie
nicht von Horizontalachsen-Maschinen auf Vertikalachsen-Maschinen übertragen werden
kann, kann die hierin offenbarte Erfindung für die Verwendung
sowohl in automatischen Horizontalachsen- als auch in Vertikalachsen-Waschmaschinen
für Kleidung geeignet sein.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet die „Vertikalachsen-” Waschmaschine
eine Waschmaschine mit einer rotierbaren Trommel, die um eine zur
Oberfläche, auf die sich die Waschmaschine abstützt,
generell vertikale Achse rotiert. Jedoch braucht die Rotationsachse
nicht vertikal sein. Die Trommel kann um eine Achse rotieren, die
gegenüber der vertikalen Achse geneigt ist. Wie hierin
verwendet, bezeichnet die „Horizontalachsen-” Waschmaschine
eine Waschmaschine mit einer rotierbaren Trommel, die um eine zur
Oberfläche, auf die sich die Waschmaschine abstützt,
generell horizontale Achse rotiert. In manchen Horizontalachsen-Waschmaschinen
rotiert die Trommel um eine horizontale Achse, die generell parallel
zur Oberfläche ist, auf die sich die Waschmaschine abstützt.
Jedoch braucht die Achse nicht horizontal sein. Die Trommel kann
um eine Achse rotieren, die gegenüber der horizontalen
Achse geneigt ist, wofür fünfzehn Grad Neigung
ein Beispiel ist.
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Vertikalachsen-
und Horizontalachsen-Maschinen werden häufig nach der Art
und Weise voneinander unterschieden, wie sie mechanische Energie
auf die Textilartikel übertragen. In Vertikalachsen-Maschinen
bewegt sich typischerweise ein textilbewegendes Element innerhalb
einer Trommel, um mechanische Energie direkt auf die Kleidung oder
indirekt durch die in der Trommel befindliche Waschflüssigkeit
zu übertragen. In Horizontalachsen-Maschinen wird mechanische
Energie typischerweise auf die Kleidung durch Trommel-Bewegung übertragen,
die durch das wiederholte Anheben und Fallen der Kleidung entsteht,
was typischerweise durch die rotierende Trommel realisiert wird.
Obwohl die hierin offenbarte Erfindung zur Verwendung sowohl in
automatischen Horizontalachsen- und Vertikalachsen-Waschmaschinen
für Kleidung geeignet ist, wird die Erfindung im Kontext
einer Horizontalachsen-Waschmaschine beschrieben.
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Bekannte
Horizontalachsen-Waschmaschinen werden auf der Basis ihres Waschvorgangs
und ihrer Wasserverwendung typischerweise in eine von zwei Arten
eingeteilt. Die erste Art ist als „Trommelwaschen”;
die zweite Art als „Rezirkulationswaschen” bekannt.
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Beim
Trommelwaschen wird Waschflüssigkeit in den Bottich eingeführt,
sodass der untere Teil der Trommel und in der Trommel ruhende Gegenstände
zumindest teilweise überschwemmt sind. Beim Trommelwaschen
wird Waschflüssigkeit in den Bottich eingeführt,
sodass der untere Teil der Trommel und die in der Trommel ruhenden
Gegenstände überschwemmt oder teilweise überschwemmt
sind. Wenn die Trommel rotiert, werden die Gegenstände hoch
gehoben und in die Waschflüssigkeit im unteren Teil der
Trommel fallen gelassen. Diese Bewegung überträgt
mechanische Energie auf die Gegenstände, um deren Reinigung
zu fördern.
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Beim
Rezirkulationswaschen erstreckt sich der Füllstand von
Waschflüssigkeit normalerweise nicht in die Trommel, obwohl
dies bei manchen Ausführungsformen sein könnte.
Vielmehr werden die zu waschenden Gegenstände rotiert während
Waschflüssigkeit von der Sammelwanne rezirkuliert und auf die
Gegenstände gespritzt wird. Die Kraft, mit der die Flüssigkeit
durch die Gegenstände gespritzt wird, fördert
deren Reinigung. Ein Vorteil des Rezirkulationswaschen ist, dass
weniger Wasser verwendet werden kann.
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In
der Beschreibung, die folgt, wird auf eine spezifische Funktionalität
hingewiesen, die sich entweder ausschließlich auf das Trommelwaschen
oder das Rezirkulationswaschen bezieht. Ansonsten wird die Funktionalität
als gleich geeignet für beide Wascharten angesehen.
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Wie
aus den Zeichnungen und insbesondere aus 1 ersichtlich
ist, ist eine erste Ausführungsform der Erfindung als automatische
Horizontalachsen-Waschmaschine 10 dargestellt. Die Waschmaschine
für Kleidung 10 kann ein Gehäuse 12 umfassen,
das Komponenten, die typischerweise in konventionellen Waschmaschinen
vorzufinden sind, beherbergt, wie etwa Motoren, Pumpen, Rohrleitungen, Bedienelemente,
Sensoren, Wandler und dergleichen. Solche Komponenten werden hier
nicht weiter beschrieben, es sei denn dass dies für ein
vollständiges Verständnis der Erfindung notwendig
ist.
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Eine
Tür 14 kann für den Zugang zum inneren
Bottich 16 und zur Trommel 14 (2)
vorgesehen sein, die im Inneren des Gehäuses 12 aufgehängt
sind. Das Innere der Trommel 17 definiert eine Reinigungskammer,
in die die Wäschestücke zur Reinigung gelegt werden.
Der Bottich 16 kann mit der Sammelwanne 18 verbunden
sein, um eine während des Waschzyklus verwendete Flüssigkeit
aufzunehmen.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, kann das Gehäuse 12 eine
Dispenser-Schublade 20 zur Abgabe von flüssigen
Behandlungszusätzen während eines Behandlungs-
oder Waschzyklus beherbergen, wobei die Behandlungszusätze
nachfolgend im Zusammenhang einer Waschmaschine als Waschzusätze bezeichnet
werden. Solche Waschzusätze können Waschmittel
für Wäsche, Weichspüler, Bleichmittel, Fleckentferner,
die während des Waschens wirken, farbsichere Bleichmittel,
Peroxidbleichmittel und dergleichen umfassen. Die Dispenser-Schublade 20 kann
für Dispenser zur einmaligen Verwendung oder mehrmaligen
Verwendung oder beidem konfiguriert sein, wobei (der Dispenser)
eine oder mehrere Schalen oder Fächer haben kann, von denen
jede/jedes einen anderen Waschzusatz enthalten kann, die zu bestimmten
Intervallen während des Waschzyklus ausgespült
werden können. Ein Dispenser zur einmaligen Verwendung
muss mit einer vorgewählten Menge eines oder mehrerer ausgewählter
Waschzusätze vor jedem Waschzyklus aufgefüllt
werden. Ein Dispenser zur mehrmaligen Verwendung, auch als Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser
bezeichnet, enthält normalerweise genug Waschzusatz für
mehrere Waschzyklen. Obwohl die Dispenser-Schublade als Dispenser
zur einmaligen Verwendung, als Großvorrat-Dispenser oder
als beides ausgestaltet sein kann, fokussiert sich die Ausführungsform
der Erfindung wie beschrieben auf einen Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser.
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Ein
geeigneter Dispenser zur Abgabe sowohl als einmaliger Waschzusatz-Dispenser
als auch als Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser kann in der gleichzeitig
eingereichten U. S. Patentanmeldung 12/165,712 gefunden werden,
die am 1. Juli 2008 unter dem Titel „A Household Cleaning
Appliance With A Dispensing System Operable Between A Single Use
Dispensing System And A Bulk Dispensing System” eingereicht
wurde, und die das interne Anmelder-Aktenzeichen
US20080054 trägt, auf die
hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
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Das
Gehäuse 12 kann eine Anwenderschnittstelle 22 mit
Bedienelementen umfassen, wie etwa Wählscheiben, Schalter
und Anzeigen, die es dem Anwender ermöglichen, Befehle
in ein Steuergerät 24 einzugeben und Informationen über
einen spezifischen Waschzyklus zu erhalten. Die Anwenderschnittstelle 22 kann
elektrisch leitend mit dem Steuergerät 24 durch
Anwenderschnittstellen-Anschlussleitungen 52 verbunden
sein.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, kann das Gehäuse 12 auch
eine Pumpe 30, die in Strömungsverbindung mit
einer Wasserversorgung 28 steht, und ein Paar von Ventilen 26, 27 umfassen.
Die einzelne Pumpe 30 ist dargestellt, um Frischwasser
von der Wasserversorgung 28 in den Bottich 16 oder
die Dispenser-Schublade 20 einzubringen. Die Strömungsverbindung
der Pumpe 30 zum Bottich 16 kann mit der Sammelwanne 18 direkt
mittels einer Sammelwannenleitung 34 erfolgen. Die Pumpe 30 ist
auch mittels einer Pumpenausgangsleitung 36 in Strömungsverbindung
mit einem Spülventil 27 dargestellt. Das Spülventil 27 kann
mittels einer Rezirkulationsleitung 42 in Strömungsverbindung
mit dem Bottich 16 stehen, um Waschflüssigkeit
von der Sammelwanne 18 zum Bottich 16 zu rezirkulieren.
Das Spülventil 27 kann auch mit der Dispenser-Schublade 20 in
Strömungsverbindung stehen, um Frischwasser von der Pumpe 30 zur
Dispenser-Schublade 20 zu fördern.
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Wenn
der Wasserdruck der Wasserversorgung groß genug ist, kann
die Pumpe 30 nicht notwendig sein und kann leicht durch
ein Ventil oder eine andere Art von Wasserumleiter ersetzt werden.
Dies trifft zu, selbst wenn Rezirkulation nach wie vor gewünscht
ist. In einem solchen Fall wird eine einfachere Pumpe nur zur Rezirkulation
verwendet werden, wobei das Ventil oder der Umleiter die Versorgung des
Bottichs 16 oder der Dispenser-Schublade 20 mit Wasser
steuert.
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Die
Dispenser-Schublade 20 kann auch mittels einer Abgabeleitung 38 mit
dem Dispenser-Ventil 26 in Strömungsverbindung
stehen, das wiederum mittels einer Abgabeleitung 40 mit
dem Bottich 16 in Strömungsverbindung steht. Frischwasser
kann von der Pumpe 30 durch das Spülventil 27 in
die Dispenser-Schublade 20 gefördert werden, um
Waschzusatz aus der Dispenser-Schublade 20 durch die Abgabeleitung 38,
das Abgabeventil 26 und die Abgabeleitung 40 in
den Bottich 16 zu spülen. Das Abgabeventil 26 kann
elektrisch mit dem Steuergerät 24 durch eine Abgabeventil-Steuerleitung 56 verbunden sein.
Das Steuergerät 24 kann den Betrieb der Ventile 26, 27 als
Reaktion auf die von der Anwenderschnittstelle 20 empfangenen
Instruktionen steuern, die das Ergebnis der Auswahl des Anwenders
sind, wie etwa der Waschzyklus, die Wassertemperatur, die Schleudergeschwindigkeit,
ein Extra-Spülgang und dergleichen. Das Abgabeventil 26 ist
außerhalb der Dispenser-Schublade 20 dargestellt.
Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass
das Abgabeventil 26 in der Dispenser-Schublade 20 oder
an anderer Stelle innerhalb des Gehäuses 12 eingebaut ist.
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Das
Dispenser-System braucht keine Schublade zu umfassen. Die einzelnen
Waschzusatz-Fächer können durch eine Tür
oder ein bewegliches Paneel im Gehäuse zugänglich
sein, was für eine von oben zu beschickende oder eine Vertikalachsen-Waschmaschine
geeigneter sein kann.
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Die
erste Ausführungsform der Waschmaschine 10 ist
nur ein Beispiel für eine Waschmaschinen-Konfiguration.
Es ist leicht ersichtlich, dass mehrere Pumpen für ausgewählte
Funktionen eingesetzt werden können, dass abhängig
von der gewählten Rohrleitungskonfiguration und dem gewünschten Grad
an Steuerung eine kleinere oder größere Zahl von
Ventilen verwendet werden kann, und dass abhängig von den
Komponenten, für die eine Steuerung durch das Steuergerät 24 gewünscht
ist, Steuerleitungen im Gerät enthalten sein können.
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Ein
Konzentrationssensor kann in dem Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser
zur Verfügung stehen, um die Konzentration des Waschzusatzes
zu bestimmen. Obwohl jeder geeignete Konzentrationssensor verwendet
werden kann, handelt es sich bei dem Konzentrationssensor um einen
Brechungsindexsensor, der einen Lichtstrahl-Sender 54 und
einen Sammelwannen-Empfänger 58 umfasst. Der Sammelwannen-Empfänger 58 kann
durch eine Sammelwannen-Empfänger-Ausgangsleitung elektrisch
leitend mit dem Steuergerät 24 verbunden sein, und
der Lichtstrahlsender 54 kann durch eine Lichtstrahlsender-Eingangsleitung 50 elektrisch
leitend verbunden sein, um einen Lichtstrahl zu steuern, der vom
Lichtstrahlsender 54 durch den Waschzusatz auf den Sammelwannen-Empfänger 58 projiziert wird.
Ein Lichtstrahl kann vom Sender 54 durch den Waschzusatz
auf dem Empfänger 58 projiziert werden, wodurch
ein Signal erzeugt wird, das die Konzentration des Waschzusatzes
anzeigt, (und) das dem Steuergerät 24 über
die Dispenser-Empfänger-Ausgangsleitung 74 zugeführt
werden kann. Ein geeigneter Sensor umfasst einen Brechungsindexsensor,
wie etwa das Model „DGWS1 liquid refractive index sensor”,
von Thorlabs, Newton, New Jersey.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Andere
Sensorarten können verwendet werden, um die Konzentration
eines Waschzusatzes in einer Waschflüssigkeit zu bestimmen.
Beispiele solcher Sensoren umfassen einen elektrischen Widerstandssensor,
der ein Elektrodenpaar in Kontakt mit der Waschflüssigkeit
umfasst, einen Oxidation-/Reduktion-Sensor, einen chemischen Sensor,
und dergleichen, die in der Lage sind, ein Signal zu erzeugen, das
proportional zur Konzentration des Waschzusatzes in der Waschflüssigkeit
ist.
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Die
Verwendung der Brechungsindexsensor-Baugruppe ermöglicht
eine präzise Steuerung des abgegebenen Volumens von Waschzusatz. Wenn
zum Beispiel ein gewählter Waschzyklus und eine Wasch-Ladungsgröße
mit einem vorbestimmten Volumen von Waschzusatz mit einer gewählten
Konzentration übereinstimmt, um eine optimale Wäsche bereitzustellen,
kann die Brechungsindexsensor-Baugruppe die Konzentration von Waschzusatz bestimmen
und das Steuergerät 24 kann das Abgabeventil 26 steuern,
um das vorbestimmte Volumen von Waschzusatz für den gewählten
Waschzyklus und die Wasch-Ladungsgröße abzugeben.
Wenn die Konzentration des Waschzusatzes durch einen Anwender über
die Anwenderschnittstelle 22 in das Steuergerät 24 eingegeben
wurde, kann die Brechungsindexsensor-Baugruppe bestätigen,
dass die Konzentration des Waschzusatzes in dem Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser
tatsächlich der vom Anwender eingegebenen Konzentration
entspricht. Wenn eine Anpassung des Volumen notwendig ist, um einen
Konzentrationsunterschied zu der in das Steuergerät 24 eingegebenen
Konzentration zu berücksichtigen, kann das Steuergerät 24 das
Abgabeventil 26 so steuern, dass das geeignete Volumen von
Waschzusatz abgegeben wird.
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Die
Brechungsindexsensor-Baugruppe kann auf ähnliche Weise
eingesetzt werden, um das aus einem großen Waschzusatz-Großvorrat-Behälter (nicht
dargestellt) abgegebene Volumen von Waschzusatz zu bestimmen. Der
Großvorrat-Behälter kann eine Menge von Waschzusatz
enthalten, die für eine relativ große Zahl von
Waschzyklen ausreichend ist. Der große Behälter
kann nicht mit einer Dispenser-Schublade verwendet werden, kann
aber mittels eines in die Waschmaschine eingefügten Dispenser-Anschlussstücks
in Strömungsverbindung mit der Waschmaschine stehen, in
dem der große Behälter sitzen kann. Der große
Behälter kann mit der Waschmaschine 10 mittels
einer flüssigkeitsdichten Ankopplung (nicht dargestellt)
in Strömungsverbindung stehen, wie etwa einer Schnellverbindungs-Ankopplungsbaugruppe.
Die Ankopplung kann in Strömungsverbindung mit dem Ventil 26 oder
einem in das Dispenser-Anschlussstück eingefügten
dedizierten Abgabeventil (nicht dargestellt) stehen.
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Das
Volumen von Waschzusatz in dem Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser
kann durch Einbau eines Flüssigkeitsstandsensors in den
Dispenser bestimmt werden. Solche Sensoren sind den gewöhnlichen
Fachleuten bekannt. Folglich kann die Steuerung des Betriebes der
Waschmaschine 10 mit der Höhe, und daher mit dem
Volumen, und der Konzentration des Waschzusatzes korreliert sein.
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Nach
dem Einfüllen eines Waschmittels mit einer gewählten
Konzentration in den Großvorrat-Waschzusatz-Dispenser und
dem Schließen der Dispenser-Schublade 20, kann
der Anwender einen Waschzyklus wählen und kann Optionen
wie etwa die Wassertemperatur, die Schleudergeschwin digkeit und
dergleichen einstellen. Nach der Einleitung des gewählten
Waschzyklus, kann die Konzentration des Waschmittels für
Wäsche im Dispenser wie oben beschriebenen bestimmt werden.
Das Steuergerät 24 kann dann die Menge des aus
dem Dispenser abzugebenden Waschmittels für Wäsche
bestimmen auf der Basis des Waschzyklus, des Gewichts der Wäscheladung
und anderer Faktoren bestimmen, die sich auf das Waschmittelvolumen
auswirken, wie etwa die Wassertemperatur.
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Wenn
der Anwender zum Beispiel alternativ ein 2X Waschmittel auf der
Anwenderschnittstelle 22 ausgewählt hat, kann
das Steuergerät 24 bestätigen, dass ein
Waschmittel der richtigen Konzentration, d. h. ein 2X Waschmittel
vorliegt, und mit dem Waschzyklus fortfahren. Wenn der Anwender
jedoch zum Beispiel ein 1X Waschmittel auf der Anwenderschnittstelle 22 gewählt
hat, stattdessen aber 4X Waschmittel in den Dispenser gefüllt
hat, kann das Steuergerät 24 bestimmen, welches
Volumen von 4X Waschmittel für einen gewählten
Waschzyklus, ein Ladungsgewicht und beliebige andere Faktoren abgegeben
werden soll. Alternativ kann das Steuergerät 24 den
Waschzyklus beenden, das Aussenden eines hörbaren oder
visuellen Warnsignals auslösen oder die Kombination von
Beendigung und (dem Aussenden) eines Warnsignals bewirken.
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Einen
Brechungsindexsensor-Baugruppe, die in einer Waschmaschinen mit
einem Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser kann zu einer genaueren Steuerung
der Abgabe des Waschzusatzes führen, da das Volumen des
abzugebenden Waschzusatzes auf den Eingaben der Brechungsindexsensor-Baugruppe
basierend genau durch das Steuergerät 24 bestimmt
werden kann und (da) das Steuergerät 24 das aus
dem Waschzusatz-Großvorrat-Dispenser abgegebene Volumen
von Waschzusatz unabhängig von der Konzentration genauer
steuern kann.
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3 ist
eine Tabelle, die den Brechungsindex für verschiedene Konzentrationen
von Waschmittel verschiedener Hersteller darstellt. Aus den tabellarischen
Daten ist ersichtlich, dass zwischen dem Prozentsatz des grenzflächenaktiven
Stoffes und dem Brechungsindex eines Waschmittels eine generelle
Korrelation existiert. Der Brechungsindex neigt dazu, mit steigendem
Prozentsatz des grenzflächenaktiven Stoffes zu steigen.
Diese generelle Korrelation ist stark genug, so dass der Brechungsindex
zur Unterscheidung zwischen Konzentrationsklassen, wie etwa 1X und
3X Waschmitteln, verwendet werden kann. Die Bestimmung des Brechungsindex
eines grenzflächenaktiven Stoffes ist nicht die einzige Art
und Weise zur Identifikation der Konzentration des Waschmittels.
Der Brechungsindex anderer Waschmittelkomponenten, wie etwa der
von Gerüstsubstanzen, Emulgatoren, schmutzlösenden
Mitteln, Enthärtungsmitteln, optischen Aufhellern, spezifischen
Gewichten und dergleichen können verwendet werden, um die
Konzentration solcher Komponenten zu bestimmen. Obwohl die generelle
Korrelation zwischen Brechungsindex und dem Prozentsatz des grenzflächenaktiven
Stoffes ausreicht, um zwischen Klassen zu unterscheiden, existiert
eine Variation innerhalb eines gegebenen Konzentrationsbereichs, die
nicht allein den Variationen des Prozentsatzes des grenzflächenaktiven
Stoffes zugeschrieben werden kann. Von diesen Variationen wird gedacht,
dass sie anderen Inhaltsstoffen in den Waschmitteln zugeschrieben
werden können. Diese Variationen können zum Teil
auch der Tatsache zugeschrieben werden, dass nicht alle Waschmittel
in einer bestimmten Klasse, d. h. 1X, 3X, etc., den selben identischen
Prozentsatz eines grenzflächenaktiven Stoffes aufweisen.
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Es
wurde festgestellt, dass jedes Waschmittel einen eindeutigen Brechungsindex
hat. Auf diese Weise kann der Brechungsindex als Identifizierungsmerkmal
für ein spezifisches Waschmittel verwendet werden. Der
Brechungsindex kann als „Fingerabdruck” verwendet
werden, um ein spezifisches Waschmittel unabhängig von
dessen Konzentration von grenzflächenaktivem Stoff zu identifizieren.
Eine Datenbank oder Tabelle mit Informationen, die den Brechungsindex
für jede Art von Waschmittel zeigen, kann erstellt werden.
Diese Datenbank kann von dem Steuergerät verwendet werden,
um auf der Basis des ermittelten Brechungsindex das spezifische
Waschmittel und die zugehörige Konzentration zu bestimmen.
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Folglich
kann die Brechungsindex-Information auf mindestens zwei Arten verwendet
werden, separat oder in Kombination, um die Konzentration des Waschmittels
zu bestimmen und diese Information zur Steuerung der Abgabe von
Waschmittel zu verwenden. Bei der ersten Art wird der Brechungsindex verwendet,
um eine generelle Bestimmung in Bezug auf die Klasse des Waschmittels
(1X, 2X, 3X, etc.) vorzunehmen. Die generelle Klassenbestimmung
ist nützlich, um generelle Unterscheidungen vorzunehmen,
aber sie liefert keine präzise Information über die
Konzentration eines bestimmten Waschmittels. Bei der zweiten Art
wird der Brechungsindex verwendet, um das Waschmittel zu identifizieren
und die zugehörige Konzentration nachzuschlagen. Das Nachschlageverfahren
ist nützlich, da die exakten Konzentrationswerte bestimmt
werden können. Zum Beispiel kann ein als 1X beworbenes
Waschmittel tatsächlich eine Konzentration von 1,2X oder
0,8X aufweisen.
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Das
Steuergerät 24 kann eine Technik implementieren,
um die Konzentration eines grenzflächenaktiven Stoffes
aus einem ermittelten Brechungsindex zu bestimmen, wie etwa direktes
Nachschlagen, Vergleich mit einem Referenzwert, lineare Regressionsanalyse
oder Interpolation zwischen gespeicherten Werten von Brechungsindizes,
die niedriger und größer als der ermittelte Brechungsindex
sind. Eine Ausführung dieses Verfahrens wäre,
zuerst den Brechungsindex zu verwenden, um das Waschmittel zu bestimmen, da
dies die genauesten Ergebnisse liefert. Das heißt, dass
das Steuergerät ein geeignetes Verfahren verwenden wird,
um eine Entsprechung für den bestimmten Brechungsindexwert
zu finden. Diese Methodik benötigt nicht eine exakte Entsprechung,
kann aber nach einem Bereich oder einer nahen Entsprechung suchen.
Wenn keine Entsprechung gefunden wird, dann kann der Brechungsindex
verwendet werden, um eine generelle Klassenbestimmung durchzuführen.
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4 zeigt
in größerem Detail eine Ausführungsform
des Dispensers, der die zur Verwendung mit einer automatischen Waschmaschine
für Kleidung 10 geeignete Dispenser-Schublade 20 aufweist.
Die Dispenser-Schublade 20 ist als generell boxartige Struktur
mit offener Oberseite dargestellt, die eine Vorderwand 130,
Rückwand 132, ein Paar von Seitenwänden 134, 136 und
eine Wand an der Unterseite 138 aufweist. Die Dispenser-Schublade 20 kann
mit inneren Wänden ausgestattet sein, die einen Patronenhohlraum 142 zur
Aufnahme einer Großvorrat-Dispenser-Patrone 140 aufweist.
Die Dispenser-Patrone 140 kann eine Menge von Waschzusatz
enthalten, wie etwa Waschmittel für Wäsche, die darin
hinter einer verschiebbaren Tür 143 (in 4 nicht
offen dargestellt) abgeschlossen ist, und die für mehrere
Waschzyklen ausreichend ist, etwa zum Beispiel 8–10 Waschzyklen.
Die Verwendung der Dispenser-Patrone 140 kann das Erfordernis,
ein definiertes Volumen von Waschzusatz für jeden Waschzyklus
abzumessen, für den Anwender beseitigen.
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Die
Dispenser-Patrone 140 kann ein generell rechteckiger, boxartiger
Behälter sein, der so bemessen ist, dass er in dem Patronenhohlraum 142 der Dispenser-Schublade 20 aufgenommen
werden kann. Die Patrone kann eine Vorderwand 144, ein Paar
von parallelen Seitenwänden 146, 148,
eine Rückwand 150, eine Wand an der Oberseite 151 mit einer
verschiebbaren Tür 143 und eine Wand an der Unterseite 152 haben,
die einen Patronenhohlraum definieren, in welchem der Waschzusatz
enthalten sein kann. Die verschiebbare Tür 143 kann
in der Wand an der Oberseite ausgebildet sein, um ein einfaches
Auffüllen der Patrone 140 zu ermöglichen. Jede
Seitenwand 146, 148 kann mit einem Sensorfenster 154 bzw. 156 ausgestattet
sein, wobei die Sensorfenster 154, 156 zur Übertragung
eines Brechungsindexsensor-Lichtstrahls durch den Waschzusatz in
einer Linie ausgerichtet sind.
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Obwohl
die Großvorrat-Dispenser-Patrone als ein rechteckiger,
boxartiger Behälter beschrieben wurde, kann die Großvorrat-Dispenser-Patrone
jede Art eines entfernbare Behälters sein, der gestaltet
ist, mehrere Dosen einer Behandlungschemikalie zu speichern. Die
Patrone kann jede Form und Größe haben, die im
Dispenser aufgenommen werden kann. Die entfernbare Patrone kann
flexibel, fest, ausdehnbar oder zusammenklappbar sein. Die Patrone
kann aus jeder Art von Material oder Kombination von Materialien
hergestellt sein. Einige Beispiele von geeigneten Patronen sind,
ohne Einschränkung hierauf, ein Plastikbehälter,
ein Kartonbehälter, ein beschichteter Kartonbehälter
und eine Blase, wobei alle geeignet sind, im Dispenser aufgenommen
zu werden.
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Die
Dispenser-Schublade 20 kann den Sender 48 und
den Sensor 50 eingebaut haben, um einen Lichtstrahl von
dem Sender 48 durch die Fenster 154, 156 und
durch den Waschzusatz zu projizieren, um vom Sensor 50 zur
Bestimmung des Brechungsindex des Waschzusatzes empfangen zu werden. Die
Dispenser-Schublade 20 kann auch mit einer geeigneten Flüssigkeitskupplung
zur Kupplung der Dispenser-Patrone 140 mit einer Waschzusatz-Abgabeleitung
ausgestattet sein, wie etwa der Abgabeleitung 38, die in 1 und 2 dargestellt
ist. Die Dispenser-Patrone 140 kann auch in Strömungsverbindung mit
einem Ventil zur Steuerung der Abgabe von einem Waschzusatz in die
Abgabeleitung stehen, wie etwa das Abgabeventil 26, das
in 1 und 2 dargestellt ist.
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Nachdem
die Dispenser-Patrone 140 richtig in der Dispenser-Schublade 20 installiert
wurde, kann ein gewähltes Volumen von Waschzusatz aus der
Dispenser-Patrone 140 durch Betrieb des Abgabeventils 26 unter
Steuerung des Steuergeräts 24 abgegeben werden.
Dies kann erreicht werden, indem ein Anwender ein Volumen von Waschzusatz auf
der Anwenderschnittstelle 22 wählt. Alternativ kann
dies (auch) durch Auswahl eines Waschzyklus auf der Anwenderschnittstelle 22 erreicht
werden. Der Brechungsindex des Waschzusatzes kann dann bestimmt
werden und in dem Steuergerät 24 mit der Konzentration
eines grenzflächenaktiven Stoffes korreliert werden, die
dann durch das Steuergerät zusammen mit der Bestimmung
der Größe der Ladung verarbeitet wird, um automatisch
das passende Volumen von Waschzusatz abzugeben.
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5 zeigt
eine alternative Ausführungsform eines Brechungsindexsensors 210 zum
Einbau in die Waschzusatz-Dispenser-Schublade 70. Die Dispenser-Schublade 70 kann
der Dispenser-Schublade 20 ähnlich sein mit der
Ausnahme, dass der Sender 48, der Sensor 50, die
Sender-Eingangsleitung 54 und die Dispenser-Sensor-Ausgangsleitung 58 nicht
verwendet werden. Eine Sensorkupplung 166 kann in die Seitenwand 134 integriert
und elektrisch mit dem Steuergerät 24 über
Sensorleitungen 168 verbunden sein. Die Großvorrat-Dispenser-Patrone 170 unterscheidet
sich von der Großvorrat-Dispenser-Patrone 140 darin,
dass die Sensorfenster 154, 156 nicht in die Seitenwände 146, 148 eingebaut
sind.
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Insbesondere
aus 6 ist ersichtlich, dass die Großvorrat-Dispenser-Patrone 170 mit
einer Zwischenwand 200 ausgestattet sein kann, die parallel und
intern beabstandet von der Rückwand 150 ist, um
eine Sensorkammer 202 zu definieren, in der ein Sensor 210 angeordnet
sein kann. Die Zwischenwand 200 kann mit einer Sensoröffnung 214 ausgestattet
sein.
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Die
Seitenwand 146 der Patrone 170 kann einen Sensor-Verteilerkasten 204 eingebaut
haben. Der Sensor-Verteilerkasten 204 kann einen oder mehrere
elektrische Kontakte 206 zur elektrischen Verbindung mit
entsprechenden elektrischen Kontakten (nicht dargestellt) umfassen,
die entlang der Innenseite der Seitenwand 134 der Dispenser-Schublade 70 angebracht
sind, wobei auch Teile der Sensorkupplung 166 umfasst sein
können. Der Verteilerkasten 204 kann mit dem Sensor 210 durch
einen geeigneten (aus dem Stand der Technik) bekannten Kabelbaum 208 verbunden
sein.
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Ein
geeigneter Brechungsindexsensor 210 kann ein SpreetaTM-R Sensor sein, der von der Firma Sensata
Technologies in Attleboro, Massachusetts hergestellt wird. Der Sensor 210 umfasst
eine Basis 216 und ein Gehäuse 218. Das
Gehäuse kann aus einem durchsichtigen Material, wie etwa
Plastik, hergestellt sein. Das Gehäuse 218 umfasst
eine Glasfühlschnittstelle 228 und einen Reflektor 230.
Die Basis 216 umfasst eine Lichtquelle 20 und
eine Fotodiodenanordnung 222. Die Lichtquelle 220 kann
eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) umfassen, die so gestaltet
sind, dass sie Licht in einem Winkel auf die Fühlschnittstelle 228 fokussieren.
Ein Fokussierungsvorrichtung 224 kann über der
Lichtquelle 220 positioniert sein und kann eine Öffnung 226 umfassen,
um einen Lichtstrahl 232 auf die Fühlschnittstelle 228 zur
fokussieren. Der Brechungsindexsensor 210 kann in der Waschzusatz-Dispenser-Schublade 20 so
befestigt sein, dass die Fühlschnittstelle 228 auf
die Sensoröffnung 214 ausgerichtet ist und mit dem
Waschzusatz in Kontakt sein kann.
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Der
Sensor 210 basiert auf dem optischen Phänomen
der Oberflächenplasmonresonanz, das auftritt, wenn Licht
mit einem freien Elektronenmaterial interagiert. Im Betrieb reflektiert
das Licht der Lichtquelle 220 intern von der Flüssigkeits-Glas-Grenzfläche
zwischen der Fühlschnittstelle 228 und dem Waschzusatz.
Das Licht reflektiert dann von einem Spiegel 230 und auf
die Fotodiodenanordnung 222. In Abhängigkeit vom
Brechungsindex der Flüssigkeit wird Licht, das die Oberfläche
mit einem größeren als einem bestimmten Winkel
trifft, durch die Flüssigkeits-Glas-Grenzfläche
hindurchtreten anstatt intern reflektiert zu werden. Dieser Winkel wird
als kritischer Winkel bezeichnet. Dieses Phänomen führt
zu einem dunklen Bereich oder einer Schattenlinie auf der Fotodiodenanordnung.
Der Ort der Schattenlinie zeigt den Brechungsindex an. Wenn sich
der Brechungsindex ändert, ändert sich auch der
kritische Winkel und wird als neuer Schattenlinienort erfasst.
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Wenn
die Patrone 170 in die Dispenser-Schublade 70 eingesetzt
wird, kann der Verteilerkasten 204 mit der Sensorkupplung 166 verbunden sein,
wodurch die Kommunikation zwischen dem Sensor 210 und dem
Steuergerät 24 ermöglicht wird. Daten
vom Sensor 210, die dem Brechungsindex und folglich der
Konzentration des Waschzusatzes entsprechen, können dem
Steuergerät 24 zur weiteren Verarbeitung und Steuerung
der Abgabe von Waschzusatz aus der Großvorrat-Dispenser-Patrone 170 zugeführt
werden.
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Der
Brechungsindexsensor 210 kann auch auf ähnliche
Weise in einem der Dispenser-Schublade 70 nachgelagerten
Reservoir (nicht dargestellt) angebracht und mit diesem in Strömungsverbindung stehen.
In einem solchen Fall kann eine Menge von Waschzusatz aus der Patrone 170 in
das Reservoir geliefert werden und die Konzentration des Waschzusatzes
wie oben beschrieben bestimmt werden. Das Steuergerät 24 wird
dann die geeignete Menge von abzugebendem Waschzusatz bestimmen.
Der Vorteil einer solchen Konfiguration ist, dass ein einfacher
Brechungsindexsensor permanent in der Dispenser-Schublade 70 befestigt
sein kann, statt in einer Patrone, wodurch die Kosten der Großvorrat-Dispenser-Patrone
reduziert werden.
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In
beiden Konfigurationen kann die Fühlvorrichtung gänzlich
auf einer Seite des Behälters, der den Waschzusatz enthält,
befestigt sein. Zusätzlich ist nur ein Fenster in dem Waschzusatz
erforderlich und es sind weniger elektrische Verbindungen erforderlich.
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Die
hierin dargestellte Waschmaschine 10 ist nur ein Beispiel
für eine Waschmaschinen-Konfiguration. Mehrere Pumpen können
für definierte Aufgaben verwendet werden, eine geringere
oder größere Zahl von Ventilen kann je nach der
gewählten Rohrleitungskonfiguration und dem gewünschten
Steuerungsgrad verwendet werden, und Steuerleitungen können
in der Waschmaschine 10 enthalten sein, und zwar je nach
den Komponenten, für die eine Steuerung durch die Steuereinheit 24 gewünscht sein
könnte.
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Obwohl
die Erfindung insbesondere in Verbindung mit einer bestimmten spezifischen
Ausführungsform derselben beschrieben wurde, ist es selbstverständlich,
dass dies der Erläuterung und nicht der Einschränkung
dienen soll. Vernünftige Variationen und Modifikationen
sind im Rahmen der vorhergehenden Offenbarung und der Zeichnungen möglich,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den angefügten
Ansprüchen definiert ist.
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- 10
- Automatische
Waschmaschine für Kleidung
- 12
- Gehäuse
- 14
- Tür
- 16
- Trommel
- 17
- Bottich
- 18
- Sammelwanne
- 20
- Dispenser-Schublade
- 22
- Anwenderschnittstelle
- 24
- Steuergerät
- 26
- Abgabeventil
- 27
- Spülventil
- 28
- Wasserversorgung
- 30
- Pumpe
- 32
- Pumpenversorgungsleitung
- 34
- Sammelwannenleitung
- 36
- Pumpenausgangsleitung
- 38
- Dispenser-Ausgangsleitung
- 40
- Abgabeleitung
- 42
- Rezirkulationsleitung
- 44
- Spülleitung
- 46
- Spülventil-Steuerleitung
- 48
- Sender
- 50
- Sensor
- 52
- Anwenderschnittstellen-Anschlussleitungen
- 54
- Sender-Eingangsleitung
- 56
- Dispenser-Ventil-Steuerungsleitungen
- 58
- Dispenser-Sensor-Ausgangsleitung
- 60
- Waschflüssigkeit
- 62
- Pumpen-Steuerungsleitung
- 64
- Dispenser-Leitung
- 66
-
- 68
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- 70
- Dispenser-Schublade
- 130
- Vorderwand
- 132
- Rückwand
- 134
- Seitenwand
- 136
- Seitenwand
- 138
- Wand
an der Unterseite
- 140
- Großvorrat-Dispenser-Patrone
- 142
- Patronenhohlraum
- 143
- verschiebbare
Tür
- 144
- Vorderwand
- 146
- Seitenwand
- 148
- Seitenwand
- 150
- Rückwand
- 151
- Wand
an der Oberseite
- 152
- Wand
an der Unterseite
- 154
- Sensorfenster
- 156
- Sensorfenster
- 158
-
- 160
-
- 162
-
- 164
-
- 166
- Sensorkupplung
- 168
- Sensorleitung
- 170
- Großvorrat-Dispenser-Patrone
- 172
- Waschmittel
A
- 174
- Waschmittel
B
- 176
- Waschmittel
C
- 178
- Waschmittel
D
- 180
- Waschmittel
E
- 182
- Waschmittel
F
- 184
- Waschmittel
G
- 186
-
- 188
-
- 190
-
- 192
-
- 194
-
- 196
-
- 198
-
- 200
- Zwischenwand
- 202
- Sensorkammer
- 204
- Sensor-Verteilerkasten
- 206
- elektrische
Kontakte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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