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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für Gegenstände in Form von Geschirr, Besteck oder Wäsche, sowie eine Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des Reinigungsverfahrens, insbesondere eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine.
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Bei Reinigungsverfahren in Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen besteht einerseits der Wunsch danach, dass die zu reinigenden Gegenstände möglichst sauber bzw. rein werden. Die vorgenannten Gegenstände dienen immerhin entweder der Nahrungsaufnahme, kommen also mit Lebensmitteln in Berührung, oder werden auf der Haut getragen. Somit gelten hier jeweils erhöhte Anforderungen.
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Andererseits gibt es gerade bei Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen zunehmende Bestrebungen, Wasserverbrauch und Energieverbrauch zu minimieren bzw. gering zu halten. Es ist schwierig, diese beiden scheinbar gegensätzlichen Aspekte möglichst gut zu vereinigen.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Reinigungsverfahren sowie eine eingangs genannte Reinigungsvorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, ein Reinigungsverfahren sowohl möglichst effizient als auch möglichst mit gutem Ergebnis durchführen zu können, dass also die zu reinigenden Gegenstände möglichst sauber werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Reinigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Reinigungsverfahren oder nur für die Reinigungsvorrichtung beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Reinigungsverfahren als auch für die Reinigungsvorrichtung selbständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass das Reinigungsverfahren in mindestens einer ersten Reinigungskammer oder Reinigungszone durchgeführt wird bzw. dass die Reinigungsvorrichtung mindestens eine erste Reinigungskammer aufweist, unter Umständen nur diese eine. Darin werden die Gegenstände gereinigt. In einem ersten Schritt werden die Gegenstände für eine erste Reinigungszeit gereinigt. Diese erste Reinigungszeit kann so bemessen sein, dass üblicherweise ein signifikanter Anteil der Gegenstände, beispielsweise mindestens 50% bis 80%, basierend auf Erfahrungswerten, ausreichend gereinigt bzw. sauber ist. Diese erste Reinigungszeit ist vorteilhaft relativ kurz bemessen bzw. absehbar zu kurz für alle zu reinigenden Gegenstände, gleichzeitig aber wiederum so lang, dass eben ein signifikanter Anteil der Gegenstände bereits ausreichend gereinigt ist.
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In einem zweiten Schritt zur Überprüfung des Sauberkeits-Zustands werden Markierungsmittel zugegeben bzw. werden Markierungsmittel auf die zu reinigenden Gegenstände gegeben. Dazu kann eine Ausgabevorrichtung für die Markierungsmittel vorgesehen sein in der Reinigungsvorrichtung bzw. in der ersten Reinigungskammer. Die Markierungsmittel können pulverförmig oder flüssig sein, wobei flüssige Markierungsmittel voraussichtlich einfach ausgegeben werden können. Sie können auch bereits in einem Wasch- oder Spülmittel enthalten sein und einen Überzug aufweisen, der sich nach einiger Zeit im Wasser auflöst, und zwar vorteilhaft nach einer Zeit, die in etwa der ersten Reinigungszeit entspricht. Die Markierungsmittel sind derart ausgebildet, dass sie an Verunreinigungen an den Gegenständen hängen bleiben bzw. diese detektierbar machen, beispielsweise optisch detektierbar.
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In einem dritten Schritt werden die Markierungsmittel erkannt mit einer Detektionsvorrichtung der Reinigungsvorrichtung. So kann bestimmt werden, welche der zu reinigenden Gegenstände bereits ausreichend sauber sind und welche der zu reinigenden Gegenstände noch Verunreinigungen aufweisen, die entfernt werden müssen. Diese Detektionsvorrichtung arbeitet vorteilhaft optisch, unter Umständen mit Verwendung von Licht spezieller Wellenlänge, beispielsweise mit einer UV-Lichtquelle in Form einer UV-LED odgl., welche die Markierungsmittel zum Leuchten anregen kann. So können noch verbliebene Verunreinigungen sichtbar gemacht und erkannt werden.
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In einem vierten Schritt werden dann die Gegenstände, die noch zu entfernende Verunreinigungen aufweisen, für eine weitere zweite Reinigungszeit weiter bzw. erneut gereinigt.
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Somit wird also mit der Erfindung nach einer gewissen Zeit geschaut bzw. geprüft, welche der zu reinigenden Gegenstände bereits ausreichend sauber sind. So müssen nicht mehr alle Gegenstände weiterhin bzw. noch einmal gereinigt werden, was den Aufwand erwartungsgemäß senkt. Es müssen eben nur diejenigen Gegenstände, die dies nötig haben. Mittels der Markierungsmittel und der vorteilhaft automatisch arbeitenden Detektionsvorrichtung können die noch zu reinigenden Gegenstände erkannt werden. Dabei ist es möglich, dass das weitere Reinigungsverfahren für die weitere zweite Reinigungszeit nur für solche Gegenstände durchgeführt wird, die noch Verunreinigungen aufweisen, die zu entfernen sind. Die bereits sauberen Gegenstände, welche anhand der Markierungsmittel und der Detektionsvorrichtung erkannt werden können, können von diesen weiteren Reinigungsverfahren ausgenommen sein. Somit kann vorhersehbar das weitere Reinigungsverfahren und somit auch das gesamte Reinigungsverfahren mit weniger Aufwand durchgeführt werden.
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Markierungsmittel, die für die Erfindung geeignet sind, haben vorteilhaft zwei Eigenschaften. Zum Einen müssen sie an den Verunreinigungen haften. Zum Anderen müssen sie mittels der Detektionsvorrichtung erkannt werden können. Um diese beiden Eigenschaften zu erreichen wird vorteilhaft eine Komponente für die Haftung an einer gewünschten Verunreinigung und eine Komponente für die Erkennung mittels der Detektionsvorrichtung vorgesehen und diese beiden als Markierungsmittel verbunden bzw. zusammensynthetisiert. Als Komponente für die Haftung können vorteilhaft Enzyme vorgesehen werden, die an Verunreinigungen selbst, insbesondere an organischen Verunreinigungen, gut anhaften. Es werden beispielsweise von der Fa. AMODIA Bioservice GmbH in Braunschweig entsprechende Mittel angeboten zum Anhaften an Bakterien oder Pilzen. Es kann nämlich angenommen werden, dass in Verunreinigungen, zumindest in organische Verunreinigungen wie vor allem Speiseresten, immer auch Bakterien bzw. Pilze vorhanden sind. Diese sind eben besonders leicht zu entdecken. Ansonsten gibt es auch Enzyme die direkt an Verunreinigungen anhaften können.
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Als Komponente für die Erkennung mittels der Detektionsvorrichtung können entsprechende Chemikalien als Markierungsmittel aus dem Bereich der Medizin verwendet werden. Solche sind beschrieben in dem Buch von Fan Zhang „Photon upconversion nanomaterials", Springer 2015, ISBN: 978-3-662-45596-8. Eine Liste mit fluoreszierenden Waschmitteln kann gefunden werden in ASTM Data Series DS 53 A. Ein konkretes Beispiel ist der optische Aufheller TINOPAL der Fa. BASF in Ludwigshafen. Dieser leuchtet bei UV-Anregung blau und ist gut erkennbar. Entsprechende Markierungsmittel mit Quanteneigenschaften werden angeboten von der Fa. CAN GmbH in Hamburg.
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Gemäß einer ersten Alternative der Erfindung werden zumindest einige der Gegenstände für das weitere Reinigungsverfahren bzw. für die zweite Reinigungszeit bewegt. Dabei können sie bevorzugt vor Beginn des weiteren Reinigungsverfahrens räumlich separiert werden von anderen Gegenständen, besonders bevorzugt aus der ersten Reinigungskammer bzw. Reinigungszone entfernt werden. Dafür sind Bewegungsmittel vorgesehen, beispielsweise eine Art Roboterarm oder auch Schienen, Bänder, Greifer odgl..
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Hier ist es dann möglich, dass die sauberen Gegenstände bzw. solche Gegenstände, die nicht mehr gereinigt werden müssen, aus der ersten Reinigungskammer entfernt werden. Gegenstände, die noch Verunreinigungen aufweisen, also noch einmal gereinigt werden müssen, verbleiben in der ersten Reinigungskammer für das weitere Reinigungsverfahren. Es kann vorgesehen sein, dass das weitere Reinigungsverfahren grundsätzlich so abläuft wie das erste Reinigungsverfahren. Parameter wie Temperatur und/oder Dauer können dabei ähnlich sein wie beim ersten Reinigungsverfahren. Alternativ könnten diese Parameter auch so verändert werden, dass das weitere Reinigungsverfahren intensiver abläuft als das erste Reinigungsverfahren, also entweder bei höheren Temperaturen und/oder mit längerer Dauer.
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Es ist möglich, dass das Reinigungsverfahren ein Waschverfahren für Wäschestücke als Gegenstände ist, wobei hierzu eine Waschmaschine als vorgenannte Reinigungsvorrichtung verwendet wird. Diese Waschmaschine kann unter Umständen nur eine einzige Reinigungskammer bzw. Reinigungszone aufweisen, nämlich die vorgenannte erste Reinigungskammer. Nach dem ersten Reinigungsverfahren wird dann saubere bzw. nicht mehr zu reinigende Wäsche aus der Waschmaschine entnommen, wobei diese Wäsche anhand der Markierungsmittel und der Detektionsvorrichtung erkannt werden konnte. Vorteilhaft erfolgt dies automatisch. Alternativ kann das Reinigungsverfahren für Geschirr oder Besteck verwendet werden und eine Spülmaschine als Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein. Auch hier kann nur eine einzige Reinigungskammer vorgesehen sein, wie dies für eine Spülmaschine bekannt ist, wobei in dieser einzigen Reinigungskammer ein, zwei oder drei Körbe bzw. übliche Auflagen vorgesehen sein können. Diese unterschiedlichen Körbe können dann bei einer Spülmaschine jeweils unterschiedliche Reinigungszonen bilden, da es bei einer Spülmaschine möglich ist, in einer einzigen Reinigungskammer solche unterschiedlichen Zonen unterschiedlich zu behandeln. In einer Reinigungszone kann eine weitere Reinigung stattfinden, in einer anderen Reinigungszone nicht bzw. nur nebensächlich bzw. zufällig.
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Die noch zu reinigenden Gegenstände verbleiben dann jeweils in der ersten Reinigungskammer und werden dem zweiten Reinigungsverfahren unterzogen. Dann kann entweder nach einer vorgegebenen zweiten Reinigungszeit das Reinigungsverfahren beendet werden, ohne zu überprüfen, ob noch Verunreinigungen vorhanden sind. Alternativ kann dann noch einmal ein Schritt des Aufbringens von Markierungsmitteln und des Einsatzes der Detektionsvorrichtung erfolgen, um zu überprüfen, ob die Reinigung tatsächlich ausreichend ist.
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Bei diesem Verfahren kann es unter Umständen vorkommen, dass an den an sich ausreichend sauberen Gegenständen noch Markierungsmittel anhaften, was natürlich nicht gewünscht ist. Dann könnte vorgesehen sein, dass nach dem Abschluss des eigentlichen hauptsächlichen Reinigungsvorgangs gegen Ende der zweiten Reinigungszeit diese Gegenstände noch einmal gereinigt werden, um in einem abschließenden Spülvorgang die Markierungsmittel zu entfernen. Des Weiteren gilt ja auch gerade bei einem Spülverfahren mit einer Geschirrspülmaschine, dass Geschirr und Besteck am Ende getrocknet werden müssen. Dies ist am Ende der ersten Reinigungszeit noch nicht vorgenommen worden, da dieser Trocknungsvorgang dann ja für diejenigen Gegenstände, die noch einmal gereinigt werden müssen, noch einmal durchgeführt werden müsste. Des Weiteren würde neben dem erhöhten Energieaufwand hier auch noch der durch die Behandlung mit Wasser bereits angelöste Schmutz durch die Trocknung wieder stärker anhaften, was natürlich auch nicht gewünscht ist. Somit könnte dann am Ende der gesamten Reinigung das getrocknete Geschirr und Besteck aus der Spülmaschine entnommen werden.
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Für ein Waschverfahren mit einer Waschmaschine kann bezüglich des Schleuderns Ähnliches gelten, so dass die Wäsche vor dem Aufbringen der Markierungsmittel eventuell nur leicht geschleudert wird, wobei dadurch bereits ein Großteil, vorteilhaft mehr als 50%, des aufgenommenen Wassers entfernt werden kann. Hier könnte dann die bereits saubere und noch sehr feuchte Wäsche entnommen werden, bis das zweite Waschverfahren durchgeführt worden ist. Danach könnte die vorher entnommene Wäsche wieder eingebracht werden, um dann die Markierungsmittel in einem abschließenden Spülvorgang zu entfernen, woraufhin dann die Wäsche noch wie üblich geschleudert werden könnte zur ersten Trocknung.
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In einer zweiten grundsätzlichen Alternative der Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für das zweite bzw. weitere Reinigungsverfahren die noch zu reinigenden Gegenstände und auch die nicht mehr zu reinigenden Gegenstände in derselben Reinigungskammer verbleiben. Dann wird das weitere Reinigungsverfahren nur noch für einen Bereich oder in einem Bereich bzw. eine Reinigungszone dieser ersten Reinigungskammer durchgeführt. Dies ist natürlich vor allem für eine Spülmaschine denkbar, wo ein nur partiell in der Reinigungskammer, nämlich nur für eine Reinigungszone, durchgeführter Reinigungsvorgang möglich ist. So könnte eine Reinigung beispielsweise für einen vorderen Bereich oder einen hinteren Bereich der Reinigungskammer durchgeführt werden, besonders vorteilhaft natürlich für einen oberen Bereich oder einen unteren Bereich bzw. in einem oberen Korb oder einem unteren Korb. Üblicherweise ist für jeden eines solchen Korbes ein eigener Sprüharm bzw. eine eigene Wasserausbringung vorgesehen, so dass hier eine lokal begrenzte weitere Reinigung gut möglich ist.
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Wenn das Reinigungsverfahren ein Waschverfahren ist mit einer Waschmaschine als Reinigungsvorrichtung, dann kann diese Waschmaschine auch eine erste Reinigungskammer und eine zweite Reinigungskammer aufweisen bzw. zwei Trommeln. Derartige Waschmaschinen werden beispielsweise von der Fa. LG Electronics angeboten unter der Bezeichnung Twin Wash. Dann kann saubere bzw. nicht mehr zu reinigende Wäsche aus der ersten Reinigungskammer in die zweite Reinigungskammer bewegt werden, wo sie verbleiben kann, bis sie durch eine Bedienperson entnommen wird. Dabei kann sie entweder ohne jegliche Behandlung in der zweiten Reinigungskammer verbleiben. Alternativ können zumindest Grundfunktionen eines Reinigungsverfahrens darin durchgeführt werden, beispielsweise Spülen zum Entfernen von eventuell noch vorhandenen Markierungsmitteln und/oder Schleudern bzw. Entfernen von aufgesaugter Feuchtigkeit. In der ersten Reinigungskammer wird dann das vorgenannte weitere Reinigungsverfahren durchgeführt.
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In einer anderen Ausgestaltung als der zuvor beschriebenen kann für ein Waschverfahren mit einer Waschmaschine gelten, dass diese Waschmaschine zwar wiederum zwei Reinigungskammern aufweist. Dann kann aber noch zu reinigende Wäsche, die durch die vorbeschriebene Verwendung der Markierungsmittel und der Detektionsvorrichtung erkannt worden ist, aus der ersten Reinigungskammer entnommen werden und in die zweite Reinigungskammer bewegt werden. Auch dort verbleibt sie bis zur Entnahme, wobei das weitere bzw. zweite Reinigungsverfahren dann in der zweiten Reinigungskammer durchgeführt wird. Somit verlagert sich also im Gegensatz zu der vorbeschriebenen Ausgestaltung der Ort, wo das weitere bzw. zweite Reinigungsverfahren durchgeführt wird.
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Für eine Spülmaschine gilt bei der hier diskutierten grundsätzlichen zweiten Alternative der Erfindung, dass sie nur eine einzige Reinigungskammer aufweist. Geschirr oder Besteck, das nach dem ersten Reinigungsverfahren bereits sauber ist und somit keine Markierungsmittel mehr aufweist oder nur noch so wenige Markierungsmittel, dass es als sauber gilt, kann dann aus der Spülmaschine entnommen werden. Dieses kann dann so lange in einem eigenen Aufnahmebehälter bleiben, bis das noch zu reinigende Geschirr und Besteck ausreichend sauber ist, was wiederum mittels der Markierungsmittel und der Detektionsvorrichtung überprüft werden kann. Dann kann es wieder eingebracht werden zum Abschluss des Reinigungsverfahrens samt Trocknung.
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Des Weiteren ist es auch möglich, dass eine Spülmaschine so konstruiert ist, dass sie zwei voneinander getrennte Reinigungskammern aufweist, also nicht nur mehrere separate Körbe oder Ablagen. Hier kann, ähnlich wie zuvor für eine Waschmaschine beschrieben, auch eine Aufteilung von Geschirr und Besteck stattfinden in bereits sauberes und in noch zu reinigendes.
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Eine der beiden Gruppen kann dann von einer Reinigungskammer in die andere bewegt werden, und das noch schmutzige Geschirr und Besteck wird dann in der entsprechenden Reinigungskammer noch einmal in einem weiteren zweiten Reinigungsschritt gereinigt.
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In einer grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bewegen bzw. Entnehmen oder Umsortieren der Gegenstände von Hand durchgeführt wird. Dabei können die Markierungsmittel entweder schon so mit dem bloßen Auge sichtbar sein, alternativ können sie, wie eingangs genannt, mit speziellem Licht sichtbar gemacht werden, so dass sie für das bloße Auge sichtbar sind. Ein solche manuelles Bewegen der Gegenstände ist natürlich konstruktiv am leichtesten durchführbar, erfordert aber zu einem bestimmten Zeitpunkt das Eingreifen einer Bedienperson, was einen gewissen Aufwand darstellt. Alternativ kann eine automatische Erkennung der Markierungsmittel bzw. von noch zu reinigenden Gegenständen erfolgen mit einer Detektionsvorrichtung, die dann vorteilhaft optische Sensoren bzw. eine Kamera aufweist. Gerade wenn mittels fluoreszierender Markierungsmittel oder UV-anregbarer Markierungsmittel, beispielsweise mittels Materialien mit Quanteneigenschaften bzw. mit Quantendots, eine Markierung erfolgt, können solche Kameras oder optischen Sensoren vorteilhaft als Detektionsvorrichtung verwendet werden.
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Eine einfache Ausgestaltung einer vorgenannten Detektionsvorrichtung ist ein optischer Farbsensor, der nur eine solche Farbe erkennen kann bzw. innerhalb der ersten Reinigungskammer lokalisieren kann, die die Markierungsmittel erzeugen bzw. abgeben, wenn sie beispielsweise beleuchtet werden, insbesondere mit Licht einer bestimmten Wellenlänge. Alternativ können auch einfach ausgebildete Videokameras mit einer entsprechenden Auflösung und Farbempfindlichkeit verwendet werden ebenso wie einfache CCD-Chips oder CMOS-Chips.
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Für ein automatisiertes Bewegen der Gegenstände können Bewegungsmittel vorgesehen sein, welche beispielsweise Greifer oder Roboterarme odgl. sein können. Derartige Roboterarme sind grundsätzlich bekannt, siehe beispielsweise die
DE 19744488 A1 . Sie können zwei bis vier Gelenke aufweisen, so dass sie sicher und zuverlässig sowie für die Gegenstände schonend jeglichen Gegenstand in der Reinigungskammer erfassen können und entsprechend bewegen können. Entweder kann dies aus der Reinigungskammer heraus bzw. in eine zweite Reinigungskammer hinein sein, alternativ auch zwischen verschiedenen Ablagen oder Körben einer Spülmaschine als Reinigungsvorrichtung. Zum Ergreifen bzw. für das Bewegen der Gegenstände kann ein Bewegungsmittel, insbesondere ein genannter Roboterarm, mindestens zwei Greiffinger aufweisen.
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Die Bewegungsmittel können so ausgebildet sein, dass sie die Gegenstände entweder nur innerhalb der Reinigungsvorrichtung bewegen können, also innerhalb der genannten ersten Reinigungskammer oder zwischen zwei Reinigungskammern hin und her oder von der genannten ersten Reinigungskammer in eine zweite Reinigungskammer. Alternativ können die Bewegungsmittel auch so ausgebildet sein, dass sie die Gegenstände, insbesondere bereits ausreichend gereinigte und als solche erkannte Gegenstände, aus der Reinigungsvorrichtung bzw. aus der ersten Reinigungskammer heraus bewegt, so dass sie eine Bedienperson leicht in Empfang nehmen und aufräumen bzw. weiterbewegen kann.
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Neben der Möglichkeit, ein Bewegungsmittel als im Wesentlichen frei bewegbaren, mehrgliedrigen und mehrgelenkigen Roboterarm auszubilden, kann auch ein Bewegungsmittel vorgesehen sein, welches an Schienen odgl. innerhalb der Reinigungsvorrichtung bzw. innerhalb der ersten Reinigungskammer verfahren werden kann. So kann ein Bewegungsmittel unter Umständen einfacher ausgebildet sein und gleichzeitig in den üblicherweise sehr beengten Platzverhältnissen in einer Spülmaschine oder einer Waschmaschine ausreichend gut arbeiten.
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Vorteilhaft werden am Ende eines Reinigungsvorgangs bzw. bevor die Gegenstände als fertig gereinigt entnommen werden können noch die Markierungsmittel entfernt bzw. abgewaschen oder abgespült. Vor allem bei Verwendung in einer Spülmaschine ist dies von Bedeutung.
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Vorteilhaft können die Markierungsmittel aus dem Spül- bzw. Waschwasser entfernt oder herausgefiltert werden, bevor dieses in das Abwasser gelangt. So können schädliche oder als bedenklich eingestufte Markierungsmittel, insbesondere vorgenannte Materialien mit Quanteneigenschaften bzw. mit Quantendots, zurückgehalten werden. Hierfür können spezielle Filter verwendet werden, die vorzugsweise direkt in die Reinigungsvorrichtung eingebaut sind.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in Zwischen-Überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spülmaschine mit zwei Körben, Düsen für erfindungsgemäße Markierungsmittel und einer Detektionsvorrichtung,
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2 in schematischer Darstellung ein zweistufiger Prozess des Aufbringens von Markierungsmitteln auf Teller, anschließendes Erkennen von Verunreinigungen und Trennen der Teller,
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3 eine abgewandelte Darstellung der Spülmaschine aus 1 mit einem Roboterarm in der Reinigungskammer und
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4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Waschmaschine mit zwei Reinigungskammern und Düsen für Markierungsmittel sowie einer Detektionsvorrichtung an einer ersten Reinigungskammer.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der 1 ist eine erfindungsgemäße Spülmaschine als Reinigungsvorrichtung dargestellt samt funktionalem Innenleben. Die Spülmaschine 11 weist ein Gehäuse 12 auf und darin eine erste Reinigungskammer 13. In der Reinigungskammer 13 ist ein im Wesentlichen üblicher unterer Korb 16 angeordnet, darüber ist ein oberer Korb 17 angeordnet. Im unteren Korb 16 sind hier mehrere Teller 19 dargestellt in der Seitenansicht, die Verunreinigungen aufweisen und die gereinigt werden müssen. Diese beiden Körbe 16 und 17 bilden zwei unterschiedliche Reinigungszonen wie zuvor beschrieben.
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Unter dem unteren Korb 16 ist in der ersten Reinigungskammer 13 ein unterer Sprüharm 21 angeordnet, wie er bei Spülmaschinen üblich ist. Oberhalb des oberen Korbs 17 ist ein oberer Sprüharm 22 angeordnet. An der Oberseite sind eine erste Düse 25 und eine zweite Düse 26 vorgesehen, die bereits zur Erfindung gehören und dazu dienen, mittels einer Düsenvorrichtung 27 die vorgenannten Markierungsmittel auszubringen auf zu reinigendes Geschirr bzw. Besteck darunter in der ersten Reinigungskammer 13. Die erste Düse 25 soll, durch ihre Länge dargestellt, dazu dienen, Gegenstände im unteren Korb 16 mit den Markierungsmitteln zu versehen bzw. zu besprühen. Die zweite Düse 26 soll dies für Gegenstände im oberen Korb 17 tun. Diese Düsen 25 und 26 können auch in noch größerer Anzahl oder auch als nur eine einzige Düse vorgesehen sein. Des Weiteren müssen sie nicht an der Oberseite der Reinigungskammer 13 vorgesehen sein, sie können auch an einer Seitenwand oder sogar unten vorgesehen sein. Alternativ könnten die Markierungsmittel dem eingesprühten Wasser zugemischt werden.
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An der Rückwand der Reinigungskammer 13 ist eine Bestrahlungsquelle 31 angeordnet, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode bzw. einer Leuchtdioden-Einrichtung. Die Bestrahlungsquelle 31 kann Licht im sichtbaren Bereich ausstrahlen oder im nicht oder sogar nur teilweise sichtbaren Bereich. Vorteilhaft ist eine UV-Beleuchtung mit UV-LED mit Wellenlängen im Bereich zwischen 250 nm und 400 nm vorgesehen. Dazu wird nachfolgend noch Näheres ausgeführt.
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Neben der Bestrahlungsquelle 31 ist eine Kamera 32 als weiterer Teil der vorbeschriebenen Detektionsvorrichtung angeordnet. Die Kamera 32 kann ausgebildet sein wie zuvor erläutert, beispielsweise als relativ einfache CCD- oder CMOS-Kamera. Sie braucht keine besonders hohe Auflösung zu haben. Vor allem aber sollte sie zur Erfassung von Licht im Wellenlängenbereich der Bestrahlungsquelle 31 bzw. derjenigen Wellenlänge ausgebildet sein, die die mit der Bestrahlungsquelle 31 angeleuchteten Markierungsmittel abgeben, wenn sie an Verunreinigungen haften. Dies ist zuvor hier erläutert worden. Die Bestrahlungsquelle 31 und die Kamera 32 sind mit einer Steuerung 29 verbunden. Dies kann eine Zentralsteuerung für die Spülmaschine 11 sein oder eine zusätzliche Steuerung. Sie ist auch mit der Düsenvorrichtung 27 verbunden.
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Anhand der 1 und 2 soll schematisch der Ablauf des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens erläutert werden. Zuerst werden verunreinigte Teller 19 in den unteren Korb 16 eingebracht. Im oberen Korb 17 können auch zu reinigende Gegenstände vorhanden sein, dies muss aber nicht so sein. Dann wird mittels der Sprüharme 21 und 22 ein normaler Reinigungsvorgang durchgeführt, wie er für eine Spülmaschine 11 üblich ist. Hier ist es, wie zuvor erläutert worden ist, im Rahmen der Erfindung möglich, diesen Reinigungsvorgang kürzer durchzuführen als es normalerweise der Fall wäre, beispielsweise um 20% bis 50% kürzer. Nach Beendigung dieses Reinigungsvorgangs, wenn im Prinzip davon ausgegangen werden kann, dass ein gewisser Teil, vorteilhaft mindestens die Hälfte, der eingebrachten Teller 19 oder der sonstigen Gegenstände sauber bzw. gereinigt ist, wird sozusagen unterbrochen. Allerdings wird vorteilhaft das Geschirr bzw. werden die Teller 19 noch nicht getrocknet, da dies, wie zuvor erläutert worden ist, einen weiteren Reinigungsvorgang erschwert und vor allem einen großen Energieverbrauch darstellt.
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Anschließend werden, wie in 2 links dargestellt ist, aus der ersten Düse 25 Markierungsmittel 36 ausgebracht. Diese können pulverförmig oder als vernebelte Flüssigkeit ausgebracht werden, so dass sie eine gute Verteilung aufweisen. Alternativ können die Markierungsmittel 36 auch in den normalen Zulauf für die Sprüharme 21 und 22 eingemischt werden, und dann mit normalem Wasser verdünnt aufgebracht werden.
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In der sehr schematischen 2 ist der linke Teller 19a sauber und weist keine Verunreinigungen auf, während der rechte Teller 19b die durch Punkte 34 dargestellten Verunreinigungen aufweist. Die Markierungsmittel 36 sind so ausgebildet, dass sie an diesen Verunreinigungen 34 haften, insbesondere bezüglich ihrer Partikelgröße und bezüglich ihrer chemischen Eigenschaften. Beispiele hierfür sind Nanomaterialien, auch mit fluoreszierenden Eigenschaften. Es können auch Proteine sein, die fluoreszieren. Die Markierungsmittel 36 können dabei Quanteneigenschaften aufweisen, um vor allem dieses Beleuchten nach Anstrahlen mit der Bestrahlungsquelle 31 zu bewirken. Vorteilhaft sind die Markierungsmittel zum Anhaften an Verunreinigungen und zu deren Sichtbarmachung ausgebildet, vorteilhaft durch Zusammensynthetisieren. Hierzu wird auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen.
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In der 2 ist dann der weitere Schritt dargestellt, in dem eben die Bestrahlungsquelle 31 mit entsprechender Strahlung, beispielsweise dem vorgenannten UV-Licht, auf die Teller 19a und 19b leuchtet. Da der Teller 19a keine Verunreinigungen mehr aufweist, kann hier von der Kamera 32 nichts festgestellt werden oder nur sehr wenige Spuren, was auf einen ausreichend gereinigten Zustand schließen lässt. Beim verunreinigten Teller 19b sind sichtbare Verunreinigungen 35 vorhanden, die nun eben durch die Markierungsmittel sehr gut sichtbar gemacht werden können. Mit diesem Verfahren geht dies besser als die normalen Verunreinigungen selbst sichtbar zu machen. Dies sind eben die wichtigen Eigenschaften der Markierungsmittel 36. Die Kamera 32 kann diese sichtbaren Verunreinigungen 35 gut erkennen, wobei dies nicht zwingend bedeutet, dass sie auch für das menschliche Auge erkennbar sind.
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Die Kamera 32 kann also zusammen mit der Steuerung 29 dazu helfen zu entscheiden, ob ein Teller schon ausreichend gereinigt ist. Der saubere Teller 19a kann dann sozusagen in die eine Richtung weg bewegt werden, er muss nicht weiter gereinigt werden. Der noch verunreinigte Teller 19b wird sozusagen in eine andere Richtung bewegt und muss noch einmal weiter gereinigt werden.
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Für die weitere Reinigung ist in 3 dargestellt, wie in der Spülmaschine 11 ein Roboterarm 39 samt Greifer 40 am freien Ende vorgesehen ist. Dieser Roboterarm 39 ist in der 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt, sowie in der 3 die Düsen 25 und 26 sowie Strahlungsquelle 31 und Kamera 32 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Der Roboterarm 39 kann mit dem Greifer 40 einzelne Teller 19 ergreifen und bewegen abhängig von dem weiteren Verfahren und ihrem Verunreinigungsgrad. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass saubere Teller 19a vom unteren Korb 16 in den oberen Korb 17 gestellt werden und dort dann nicht mehr gespült werden bzw. der dafür zustände obere Sprüharm 22 nicht mehr benutzt wird.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Roboterarm 39 mit dem Greifer 40 jeden Teller 19 nimmt und vor die Kombination aus Bestrahlungsquelle 31 und Kamera 32 hält, um die durch die Markierungsmittel 36 sichtbar gemachten Verunreinigungen 35 zu erkennen. Dies bestimmt dann, wo der Teller von dem Roboterarm 39 hin bewegt wird.
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Somit ist es möglich, dass Bestrahlungsquelle 31 und Kamera 32 entweder durch ihre Anbringung und Ausbildung sämtliche Gegenstände bzw. Teller 19 auf Verunreinigungen hin dort untersuchen können, wo diese Gegenstände sind. Alternativ werden die Gegenstände von dem Roboterarm oder einer sonstigen ähnlichen Vorrichtung vor die Kamera 32 gebracht und nach der Untersuchung bestimmungsgemäß weiter bewegt.
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Für die Markierung von Verunreinigungen kann alternativ auch vorgesehen sein, dass beispielsweise in einer Spülmaschine 11 die Markierungsmittel gegen Ende eines Spülgangs als Reinigungsverfahren dem Wasser zugesetzt werden. Dies kann dann ein relativ kurzer Spülgang sein, beispielsweise mit einer Zeitdauer von zwanzig bis dreißig Minuten, bei dem eben vermutet werden kann, dass ein geringer Anteil von Geschirr oder Besteck noch nicht gesäubert ist.
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Sind in dem hier beschriebenen Beispiel die bereits ausreichend gereinigten Teller 19a ohne Verunreinigungen im oberen Korb 17 angebracht und die übrigen Teller 19b im unteren Korb 16, so wird ein weiterer Spülvorgang durchgeführt. Dieser kann prinzipiell ähnlich ablaufen wie der erste, also auch mit ähnlicher Temperatur und für eine ähnliche Dauer. Alternativ kann er kürzer oder länger dauern, was sogar abhängig davon gemacht werden kann, wie viele und wie objektiv hartnäckige Verunreinigungen die Kamera 32 feststellt.
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Ist der zweite Spülgang beendet, kann entweder davon ausgegangen werden, dass nun sämtliche Teller 19 gereinigt sind. Alternativ können erneut, quasi entsprechend dem ersten Reinigungsvorgang, wieder Markierungsmittel auf die Teller aufgebracht werden und nach Verunreinigungen gesucht werden.
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Dann kann bei dem hier beschriebenen Spülverfahren für Geschirr die übliche Trocknung des Geschirrs bzw. Bestecks innerhalb der Spülmaschine 11 stattfinden. Dieser energie- und zeitintensive Schritt wird also nur einmal durchgeführt.
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In der 4 ist als Alternative für eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung eine Waschmaschine 111 schematisch dargestellt. Diese weist innerhalb des Gehäuses 112 sozusagen als Alternativen zu den beiden Körben der Spülmaschine 11 eine erste Reinigungskammer 113 und zusätzlich eine zweite Reinigungskammer 114 auf. Diese Reinigungskammern müssen nicht unbedingt rotierende Trommeln sein, wie man es von üblichen Waschmaschinen kennt, es ist aber natürlich auch nicht ausgeschlossen.
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In der ersten Reinigungskammer 113 befinden sich Wäschestücke 120, die gewaschen werden müssen. Oberhalb der ersten Reinigungskammer 113 ist eine erste Düse 125 einer Düsenvorrichtung 127 dargestellt, welche vorgenanntes Markierungsmittel auf die Wäschestücke 120 bzw. in deren Waschwasser bringen kann. Ebenfalls darüber angeordnet sind eine Bestrahlungsquelle 131 und eine Kamera 132, die mit einer Steuerung 129 verbunden sind. Daneben bzw. zwischen der ersten Reinigungskammer 113 und der zweiten Reinigungskammer 114 ist wiederum ein mehrgelenkiger Roboterarm 139 angeordnet, der an dem freien Ende einen Greifer 140 aufweist. Der Roboterarm 139 kann mit dem Greifer 114 Wäschestücke 120 aus der ersten Reinigungskammer 113 in die zweite Reinigungskammer 114 bringen.
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Bei einem Waschverfahren als erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren kann vorgesehen sein, dass ein relativ kurzer Waschgang stattfindet, der ähnlich wie zuvor für das Geschirrspülen mit großer Wahrscheinlichkeit 80% der Wäschestücke 120 ausreichend reinigt, einige aber auch nicht. Dann kann wiederum Markierungsmittel zugegeben werden, entweder über die erste Düse 125 direkt auf die Wäschestücke 120 oder in das Waschwasser. Alternativ können die Markierungsmittel auch einfach nur in das Waschwasser zudosiert werden.
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Vor allem bei einer erfindungsgemäßen Waschmaschine 111 wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Roboterarm 139 mit dem Greifer 140 einzelne Wäschestücke 120, die mit Markierungsmitteln versehen worden sind, aufnimmt und vor die Kamera 132 hält, wobei sie von der Bestrahlungsquelle 131 beleuchtet wird. Dann kann diese untersuchen, ob auf dem betreffenden Wäschestück noch Verunreinigungen sind, die durch die speziellen Markierungsmittel mit den fluoreszierenden bzw. Quanteneigenschaften sichtbar gemacht werden. Dann kann die Waschmaschine bzw. deren Steuerung 129 entscheiden, ob dieses Wäschestück noch einmal gereinigt werden muss oder ob es bereits ausreichend gereinigt ist. Hierbei kann insgesamt eine Aufteilung der Wäschestücke auf die beiden Reinigungskammern 113 und 114 stattfinden.
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Vorteilhaft wird ein Wäschestück, auf dem noch sichtbar gemachte Verunreinigungen zu sehen sind, in die zweite Reinigungskammer 114 gebracht werden. Dort braucht aber keine Reinigung mehr durchgeführt zu werden, hier kann die Wäsche beispielsweise einfach abtropfen.
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Die Verwendung von bestimmten Markierungsmitteln sollte sich vor allem daran orientieren, welche davon geeignet sind, an bestimmten oder an allgemein durchschnittlichen Verunreinigungen möglichst gut zu haften bzw. diese möglichst gut sichtbar zu machen für eine automatisierte Erkennung, nämlich mittels Bestrahlungsquelle und Kamera. Vor allem die Eigenschaft, an Verschmutzungen hängenzubleiben, ist von großer Bedeutung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Fan Zhang „Photon upconversion nanomaterials“, Springer 2015, ISBN: 978-3-662-45596-8 [0012]
- ASTM Data Series DS 53 A [0012]
