DE102013012581A1

DE102013012581A1 - Bestimmung der Wäsche-Feuchte in Wäsche-Pflegegeräten

Info

Publication number: DE102013012581A1
Application number: DE201310012581
Authority: DE
Inventors: Kai Zirk; Harald Pötzschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Feuchte von Textilien, etc. (Trockengut) in einer Wäsche-Pflegeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abluft aus der Trockenkammer der Pflegeeinrichtung der Feuchtegehalt bestimmt, bei nicht bekanntem Gasstrom dieser ebenfalls bestimmt wird, aus dem Verlauf der so bestimmten Trockengas-Feuchte über dem bisher geströmten Trockengas-Volumen nach einer mathematischen Transformation der Bestimmungswert bei völlig trockener Wäsche ermittelt und als Bezugswert für die Steuerung der Trockenzeit verwendet wird.

Description

Technische Beschreibung
Hintergrund der Erfindung
Ein gegenüber einem (passiven) Trocknen an der Luft (beispielsweise durch Aufhängen) beschleunigtes Trocknen von Textilien jeglicher Art in Wäschepflegeeinrichtungen geschieht durch Durchleiten erwärmter/erhitzter Luft durch eine die Wäsche enthaltende Trockenkammer. Trockenprogramme der Wäschepflegeeinrichtung sind dabei oft Zeit-gesteuert, oder durch Erfassung der Feuchte mittels relativ ungenauer Sensorik, weil eine hinreichend genaue Bestimmung der (Rest-)Feuchte des Trockengutes nur mit hohem technischen Aufwand und deshalb für preiswerte Geräte (z. B. für den Haushaltsbereich) nicht realisierbar ist. Aber auch das Erwärmen weiterer Luft bei unangemessen zu langem Betrieb der Pflegeeinrichtung nach einer hinreichenden Trocknung der Wäsche ist für den Betreiber teuer, da hier bedeutende Mengen Energie überflüssig verbraucht werden. Deshalb ist ein sicherer Feuchte-gesteuerter Betrieb von Wäsche-Pflegeeinrichtungen immer wünschenswert, zugleich gibt es einen großen Bedarf für eine technisch einfache und für den genannten Zweck hinreichend genaue Messung oder Bestimmung des Feuchtegehaltes des Trockengutes, unabhängig von der Art des Trockengutes.
Stand der Technik
Eine in Wäsche-Pflegeeinrichtungen ganz überwiegend eingesetzte Feuchtbestimmung der Wäsche ist eine einfache elektrische Leitfähigkeitsmessung in der Wäsche, die Arbeitsweise ist beispielsweise in der Patentschrift DE 10 2011 052 847 A1 beschrieben. Der Sensor besteht im Wesentlichen aus zwei elektrischen Kontakten innerhalb der Trockenkammer, die Teil eines elektrischen Leitfähigkeitskreises sind. Die Kontakte können unterschiedlicher Gestalt und recht beliebig angeordnet sein. Berührt feuchtes Trockengut zugleich beide Kontakte, fließt ein elektrischer Strom und die elektrische Leitfähigkeit, die in einer direkten Beziehung zur Feuchte des Trockengutes steht, kann bestimmt werden. Leitfähigkeitsmessungen haben jedoch den Nachteil, dass der Leitwert von Wasser ganz überwiegend durch gelöste elektrisch geladene Substanzen verursacht wird und daher sehr starken von der Zusammensetzung des Wassers abhängt. Absolute Messungen der Feuchte sind deshalb nur bei gleichzeitiger Kenntnis des Ionengehaltes des Wassers in der Wäsche möglich. Die Konzentration der Ionen ändert sich zudem während des Trocknens fortwährend, weil Wasser als Lösungsmittel verdunstet.
DE 10 163 199 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem mittels der Permittivität (oder dielektrischen Leitfähigkeit, also der Durchlässigkeit für elektrische Felder), deren Wert ganz überwiegend durch die Menge der Wassermoleküle im Trockengut verursacht ist, auf den Grad der Feuchtigkeit des Trockengutes geschlossen wird. Zur Bestimmung der Permittivität wird ein so genannter Mikrowellensender und -sensor benötigt, wie er beispielsweise auch zur Bestimmung des Feuchtegrades von Schüttgütern, Mauerwerken, etc. bekannt ist. Mikrowellensensoren haben jedoch den Nachteil, dass ein hochfrequentes elektromagnetisches Streufeld in das Innere der Pflegeeinrichtung ein- und ausgekoppelt werden muss, welches auf das Nahfeld begrenzt sein muss. Damit ist der technische Aufwand der Realisierung eines zur Bestimmung der Feuchte von Trockengut geeigneten Mikrowellensensors relativ hoch, weshalb solche Sensoren technisch relativ aufwändig sind.
Aus der DE 19 961 459 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Feuchte von Wäsche bekannt, mit dem anhand von optischen Spektren – z. B. Reflexionsspektren – indirekt auf den Grad der Feuchtigkeit des Trockengutes geschlossen wird. Sämtliche optischen Verfahren haben jedoch den Nachteil – insbesondere dann, wenn sich die optische Einheit in der Nähe des Trockengutes befindet – dass sie sehr leicht durch Festkörperchen im Messgut – beispielsweise Staub, wie Flusen, Textilfasern, Salzkristalle, Waschmittelreste, etc. – gestört werden. Außerdem besitzen optische Verfahren zumeist eine sehr starke, für den genannten Zweck empfindlich störende Temperaturabhängigkeit.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Feuchte beliebiger Textilien, die in einer Wäsche-Pflegeeinrichtung getrocknet werden, mit Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik möglichst einfach, genau und zugleich hinreichend preiswert bestimmen zu können, unabhängig von der Art der Wäsche und deren Charakteristik der Abgabe von Wasser.
Beschreibung der Erfindung
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei der als Maß für den Feuchtegehalt des Trockengutes in der Trockenkammer in der Abluft aus der Trockenkammer der Pflegeeinrichtung der Feuchtegehalt bestimmt wird. Bei der erfindungsgemäßen Pflegeeinrichtung kann es sich um ein beliebiges Textil-Pflege-Gerät handeln, das am Textil einen Trocknungs-Arbeitszyklus ausführt, z. B. Wäsche-Trockner, Wasch-Trocken-Automat, etc. Das Gerät kann bezüglich der Trocknung der Wäsche auf dem Abluft-, Kondensations- oder Wärmepumpen-Trocknungsprinzip beruhen. Die Abluft aus der Trockenkammer kann – falls notwendig – gereinigt werden. Bei nicht bekanntem Gasstrom der Abluft aus der Trockenkammer wird dieser ebenfalls bestimmt. Aus dem Verlauf der bestimmten Feuchte über dem Trockengas-Volumen kann, ggf. nach einer angemessenen mathematischen Transformation, durch rechnerische Extrapolation der Endwert, also der Bestimmungswert bei zukünftig völlig trockener Wäsche (u. z. unabhängig von der Art der Wäsche) ermittelt werden. Sobald dieser Endwert, oder ein mit Kenntnis dieses Endwertes festlegbarer Schwellen-Feuchtewert der Wäsche erreicht ist, kann die Trocknung beendet werden.
Ausführliche Beschreibunq der Erfindung
In der Abluft nahe am Ausgang der Trockenkammer der Pflegeeinrichtung wird fortlaufend mit einem geeigneten Sensor für Wasser (also Wasserdampf) in Gasen der Feuchtegehalt bestimmt. In Frage kommen jede Art von Feuchtigkeits-Sensoren, v. a. Sensoren, die auf optischen Messungen beruhen, z. B. Messungen mit NIR-Strahlung Wasser-spezifischer Wellenlängen (z. B. bei 950, 1.240 oder 1.395 nm). Der Sensor kann sich dabei sowohl als eigenständige Anordnung innerhalb des Abluftstroms befinden oder direkt im Abluftkanal integriert sein.
Störende Einflüsse von Staub, textilen Flusen oder anderen partikulären Verunreinigungen können – falls notwendig – durch Filtration des Messgases eliminiert oder zeitgleich mittels Streustrahlung erfasst und Auswerte-technisch kompensiert werden.
Zur Elimination störender Einflüsse der erhöhten und möglicherweise schwankenden Temperatur des Messgutes wird der Sensor oder Bereiche des Abluftkanals in denen sich der Sensor befindet vorteilig konstant temperiert.
Der Trockengas-Strom kann entweder bei seiner Erzeugung geregelt werden, somit stehen Bestimmungswerte zur Verfügung und er ist bekannt, oder er wird ebenfalls in der Abluft (oder am Einlass) der Trockenkammer mit einem beliebigen geeigneten Sensor, wie z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser, bestimmt. Abhängigkeiten der Bestimmung durch die Feuchte können rechnerisch kompensiert werden, da die Feuchte zugleich bestimmt wird und ihre Werte somit bekannt sind.
Ein Rechner dient zur Steuerung der Wäsche-Pflegeeinrichtung, insbesondere zur Beendigung der Trocknung bei Erreichen eines hinreichenden Trocknungsgrades des Trocknungsgutes.
Bei nicht konstantem Trockengas-Strom integriert er das Ergebnis des Gasstrom-Sensors und errechnet so das Volumen des bisher geströmten Trockengases. Aus dem bisherigen Verlauf der Trockengas-Feuchte über diesem Trockengas-Volumen ermittelt er durch Regressionen (in bekannter Weise) die bestmögliche mathematische Abbildung der Charakteristik der Feuchte-Änderung, z. B. kann diese i. d. R. durch eine abnehmende e-Funktion oder Hyperbel, etc. beschrieben werden. Außerdem ermittelt er die Funktions-Koeffizienten dieser Feuchte-Abnahmecharakteristik-Funktion. Diese bestmögliche mathematische Abbildung kann ggfls. der Rechner lineariseren, z. B. durch Logarithmierung, Invertierung, etc. Allfällig extrapoliert er rechnerisch auf den Bestimmungswert bei völlig trockener Wäsche. Dies ist „universell” möglich, also insbesondere unabhängig von der Art der Wäsche und deren Charakteristik der Abgabe von Wasser möglich. Den Feuchte-Endwert verwendet der Rechner als Bezugswert für die Steuerung der Trockenzeit: Sobald dieser Endwert, oder ein mit Kenntnis dieses Endwertes vom Anwender festlegbarer Schwellen-Feuchtewert der Wäsche erreicht ist, kann die Trocknung beendet werden.
Ausgestaltungsbeispiele
Die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in den angegebenen Kombinationen oder Ausführungsformen, sondern auch in anderen Kombinationen, mit Merkmalen anderer Ausführungsformen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden exemplarisch Ausführungsformen Erfindungs-gemäßer Vorrichtungen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Wäsche-Feuchte in Wäsche-Pflegeeinrichtungen durchgeführt werden kann, näher beschrieben.
1 Schematische Darstellung einer möglichen Anordnung
2 Schematische Darstellung einer erweiterten möglichen Anordnung
3 Schematische Darstellung einer erweiterten möglichen Anordnung
4 Schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen rohrförmigen Abluftkanal 1, der sich unmittelbar am Ausgang der Trockenkammer befindet und in dem ein Feuchtesensor integriert ist. Der Sensor nutzt dabei ein optisches Messprinzip, wie z. B. eine einfache Transmissionsmessung. An den Längsseiten des Kanals 1 befinden sich ein Sender 2 und ein Empfänger 3 sowie eine Temperiereinheit 4. Die Temperiereinheit kann entweder nur den Abluftkanal oder zusätzlich auch den Sender sowie den Empfänger temperieren. Ein vom Sender 2 ausgesandter optischer Strahl 2.1 kann nach Durchqueren des Kanals direkt vom Empfänger 3 erfasst werden. Sender 2 und Empfänger 3 sind beide mit einer Steuerelektronik/Rechnereinheit 5 verbunden, welche einerseits den Sender 2 ansteuert und andererseits den Empfänger 3 ausliest und das Empfänger-Signal weiterverarbeitet.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erweiterten Anordnung aus 1. Dabei ist die Querschnittsfläche des Kanals mit einer Filtereinheit 6 versehen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren erweiterten Anordnung aus 1. Dabei befindet sich im Abluftkanal zusätzlich ein Flussmesser 7, dessen Ausgangssignal direkt an die Steuerelektronik/Rechnereinheit 5 weitergegeben wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung. Dabei sind neben dem Empfänger 3 ein (oder mehrere) Empfänger 8 unter einem Winkel bezüglich des Senders 2 angeordnet. Diese Empfänger können auf bekannter Art und Weise durch Partikel verursachte Streustrahlung 2.2 erfassen, so dass die Erkennung von störenden Partikeln möglich ist. Das (oder die) Ausgangssignal(e) des (der) weiteren Empfänge(r)s wird (werden) direkt an die Steuerelektronik/Rechnereinheit 5 weitergegeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011052847 A1 [0002]
DE 10163199 A1 [0003]
DE 19961459 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Feuchte von Textilien, etc. (Trockengut) in einer Wäsche-Pflegeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abluft aus der Trockenkammer der Pflegeeinrichtung der Feuchtegehalt bestimmt, bei nicht bekanntem Gasstrom dieser ebenfalls bestimmt wird, aus dem Verlauf der so bestimmten Trockengas-Feuchte über dem bisher geströmten Trockengas-Volumen nach einer mathematischen Transformation der Bestimmungswert bei völlig trockener Wäsche ermittelt und als Bezugswert für die Steuerung der Trockenzeit verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgas falls nötig vor der Messung in bekannter Weise von Staub, Flusen oder anderen partikulären Verunreinigungen gereinigt wird oder die Verunreinigungen zeitgleich mittels Streustrahlung erfasst und rechnerisch kompensiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom mit einem geeigneten Sensor für den Volumenstrom von Gasen bestimmt, und das Messgas falls nötig vor der Messung in bekannter Weise von Staub, Flusen oder anderen partikulären Verunreinigungen gereinigt wird oder die Verunreinigungen zeitgleich mittels Streustrahlung erfasst und rechnerisch kompensiert werden.
Vorrichtung zur fortlaufenden Bestimmung der Feuchte von Textilien, etc. (Trockengut) in einer Wäsche-Pflegeeinrichtung, bestehend aus einem Feuchte-Sensor für Gase in der Abluft der Trockenkammer, ggf. einem Gasstrom-Sensor, einer Temperier-Einheit sowie einem Rechner.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass sich vor dem Feuchte-Sensor ggf. eine Filtereinheit befindet oder sich ein Streustrahlungs-Sensor im Abluftkanal befindet.