DE102016210169A1

DE102016210169A1 - Verfahren zur verbesserten Steuerung eines wasserführenden Haushaltsgerätes und hierzu geeignetes Haushaltsgerät

Info

Publication number: DE102016210169A1
Application number: DE102016210169.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Neumaier; Hartmut Schaub; Gudrun Schliecker
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts 1 mit einer Steuereinrichtung 23, einem Spektrometer 24, welches mindestens eine Strahlungsquelle 4, eine Probeneinheit 5, mindestens einen Strahlungsdetektor 6 und eine Auswerteeinheit 29 umfasst, wobei Auswerteeinheit 29 und Steuereinrichtung 23 zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer 24 und Steuereinrichtung 23 ausgetauscht werden können, wobei es die folgenden Schritte umfasst: (a) In Kontakt bringen der Probeneinheit 5 mit wässriger Flüssigkeit; (b1) Vermessen der wässrigen Flüssigkeit mit dem Spektrometer 24, indem von der mindestens einen Strahlungsquelle 4 Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ1 bis λ2 in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit 5 damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor 6 die von der Probeneinheit 5 reflektierte Strahlung als Flüssigkeits-Messsignal registriert; (b2) Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit von der Probeneinheit 5 und Vermessen des Rückstands mit dem Spektrometer 24, indem von der mindestens einen Strahlungsquelle 4 Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ1 bis λ2 in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit 5 damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor 6 die von der Probeneinheit 5 reflektierte Strahlung als Feststoff-Messsignal registriert; und (c) Übermitteln des Messsignals oder der Messsignale an die Auswerteeinheit 29, Auswerten des Messsignals mit einer in der Auswerteeinheit 29 hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung 23, wobei die Schritte (a) bis (c) einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Haushaltsgerät.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts mit einer Steuereinrichtung, einem Spektrometer, welches mindestens eine Strahlungsquelle, eine Probeneinheit, mindestens einen Strahlungsdetektor und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei Auswerteeinheit und Steuereinrichtung zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer und Steuereinrichtung ausgetauscht werden können. Die Erfindung betrifft außerdem ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes wasserführendes Haushaltsgerät.
Zur Reinigung von Gegenständen in wasserführenden Haushaltsgeräten werden in der Regel Wasch- und Reinigungsmittel eingesetzt. Die Zusammensetzung solcher Wasch- und Reinigungsmittel ist in der Regel komplex, neben waschaktiven Substanzen, sogenannten Tensiden, sind häufig auch Bleichmittel, Enzyme, Wasserenthärter usw. enthalten. Beim Reinigungsprozess sind jedoch insbesondere die Tenside von großer Bedeutung, da sie die Grenzflächenspannung an der Wasser-Fett Grenzfläche erniedrigen und so maßgeblich sind für eine optimale Entfernung von Verschmutzungen aus beispielsweise Textilien oder von Haushaltsgegenständen, wie etwa Geschirr. Man unterscheidet grundsätzlich drei Tensidklassen, nämlich ionische, nichtionische und amphotere Tenside. In Wasch- und Reinigungsmitteln werden dabei insbesondere anionische Tenside, vor allem Alkylbenzolsulfate, verwendet.
Die Entfernung von beispielsweise fetthaltigen Verschmutzungen erfolgt in der Regel durch die Anlagerung von Tensiden an die Verschmutzungen. Diese werden dann von Tensid umschlossen und gehen als Tensid/Schmutz-Aggregat in Lösung, d.h. der Fettschmutz wird so beispielsweise in Form einer Fett-Wasser Emulsion im Wasser gelöst und kann mit der Waschlauge oder Reinigungsflüssigkeit abtransportiert werden.
Die für einen optimalen Reinigungsprozess erforderliche Menge an Wasch- oder Reinigungsmittel (im Folgenden zusammenfassend als Behandlungsmittel bezeichnet) kann im Allgemeinen nicht vorhergesagt werden, da sie von Faktoren wie der Art und dem Grad der Verschmutzung, der Beladungsmenge oder auch vom Material der zu behandelnden Gegenstände, beispielsweise der Textilart, abhängt. Bei der haushaltsüblichen Anwendung von Behandlungsmitteln erfolgt derzeit im Allgemeinen noch keine genaue Bestimmung des tatsächlichen Bedarfs. Oft wird durch einen Benutzer überdosiert, da beispielsweise die Verschmutzung oder auch die Beladungsmenge überbewertet wird. Die Folge ist eine hohe Umweltbelastung durch einen zu hohen Verbrauch an Behandlungsmitteln. Außerdem können bei einer Überdosierung auch unerwünschte Restmengen auf den Gegenständen nach der Reinigung verbleiben. Insbesondere für Menschen mit Allergien kann dies nachteilig sein. Entsprechend ist auch eine Unterdosierung nachteilig, da ggf. eine unzureichende Reinigung vorgenommen wird.
Es wäre daher wünschenswert, den Verlauf eines Reinigungsprozesses verfolgen und in diesen Eingreifen zu können.
Wasserführende Haushaltsgeräte mit verbesserter Steuerung sind bereits bekannt. Die Veröffentlichung DE 10 2012 017 323 A1 beschreibt ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere ein Wäschebehandlungsgerät zum Waschen von Wäsche, mit einem Behandlungsbereich, einer Dosierpumpe, zumindest einem Behandlungsmittelbehälter und einer Anzeigeeinrichtung, wobei der Behandlungsmittelbehälter zum Aufnehmen einer Menge eines fließfähigen Behandlungsmittels dient, die für mehrere Behandlungen in dem Behandlungsbereich ausreicht. Die von der Dosierpumpe geförderte Menge des Behandlungsmittels wird von der Anzeigeeinrichtung angezeigt und/oder eine Restmenge des Behandlungsmittels im Behandlungsmittelbehälter wird von der Anzeigeeinrichtung angezeigt.
Die Veröffentlichung DE 10 2010 002 773 A1 beschreibt ein Dosiersystem, umfassend ein im Inneren eines wasserführenden Haushaltsgeräts positionierbares Dosiergerät zur Abgabe von wenigstens einer Zubereitung ins Innere des wasserführenden Haushaltsgeräts, eine mit dem Dosiergerät koppelbare Kartusche zur Bevorratung von wenigstens einer fließfähigen Zubereitung, und einen Leitfähigkeitssensor, der so im oder am Dosiergerät positioniert ist, dass eine Leitfähigkeitsbestimmung von Wasch- bzw. Spülwasser während des Betriebs des wasserführenden Haushaltsgeräts möglich ist. Das Dosiersystem umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, die zumindest mit dem Leitfähigkeitssensor gekoppelt ist, wobei wenigstens eine Zubereitung eine Leitfähigkeit von wenigstens 500 µS/cm, bevorzugt wenigstens 750 µS/cm, insbesondere bevorzugt wenigstens 1.000 µS/cm, ganz besonders bevorzugt wenigstens 2.500 µS/cm aufweist und das Dosiergerät so konfiguriert ist, dass wenigstens 20 ml, bevorzugt wenigstens 30 ml, insbesondere bevorzugt wenigstens 50 ml dieser Zubereitung während des Betriebs des wasserführenden Haushaltsgeräts aus dem Dosiergerät ins Innere des wasserführenden Haushaltsgeräts abgegeben wird.
Die Veröffentlichung DE 10 2010 039 611 A1 beschreibt eine Geschirrspülmaschine, insbesondere Haushaltsgeschirrspülmaschine, mit einer Steuereinrichtung, bei der wenigstens ein Spülprogramm zur Ausführung eines mehrere Teilspülgänge umfassenden Spülgangs zum Reinigen und/oder Trocknen von Spülgut hinterlegt ist, und mit einer Bedieneinrichtung zur Eingabe von Bedienbefehlen für die Steuereinrichtung. An der Bedieneinrichtung ist wenigstens ein Bedienbefehl zum Ausführen einer oder mehrerer Anpassungsmaßnahmen an wenigstens einem der Spülprogramme eingebbar, mittels der oder denen die Vermeidung von Flecken am Spülgut und/oder das Trocknungsergebnis am Spülgut bei der Durchführung des Spülgangs auf der Basis des angepassten Spülprogramms verbessert ist.
Die Veröffentlichung DE 10 2014 212 294 A1 beschreibt ein wasserführendes Haushaltsgerät, mit einer Anzahl von Aktuatoren zum Durchführen einer Mehrzahl von Spülprogrammen, einer Benutzerschnittstelle zum Wählen eines der Mehrzahl der Spülprogramme, einem Sensor zum Bereitstellen eines Sensorsignals zur Angabe eines Parameters einer zum Spülen von Spülgut verwendeten Spülflotte, eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Sensoreinstellung aus einer Mehrzahl vorbestimmter Sensoreinstellungen für den Sensor, einer Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Aktuatoren zur Durchführung des gewählten Spülprogramms mittels einer das Sensorsignal verwendenden Signalverarbeitung anzusteuern, und einer Anpassungseinheit zum Anpassen der Signalverarbeitung in Abhängigkeit von der bestimmten Sensoreinstellung.
Die Verwendung von Strahlungssensoren, z.B. IR-Sensoren, zur Erkennung von Textilarten, Füllstand und Wassermenge in der Trommel von Waschmaschinen und Wäschetrocknern ist bekannt.
Die Veröffentlichung WO 2001/046509 A1 beschreibt ein Gerät zur Behandlung von Textilien mit einer Einrichtung zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie, wobei die Einrichtung mindestens ein Sende- und mindestens ein Empfangselement zum Senden bzw. Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement verbundene Auswerteschaltung umfasst, wobei die von dem Sendeelement gesendete und von der Textilie reflektierte und/oder transmittierte Strahlung vom Empfangselement empfangbar und in der Auswerteschaltung auswertbar ist.
Die Veröffentlichung DE 10 2015 100 395 A1 beschreibt ein Spektrometer, insbesondere für den Einbau in ein Sensormodul mit einer Strahlungsquelle und folgenden, einen Strahlengang definierenden bzw. entlang des Strahlengangs angeordneten Komponenten: einem Probenraum für ein zu untersuchendes Fluid, einer ersten Linse, einem Beugungselement, einer zweiten Linse, und einem Detektor. Zwischen dem Probenraum und dem Beugungselement ist eine Beschränkungsapertur zur Beschränkung des effektiven Durchmessers des auf das Beugungselement auftreffenden Strahlbündels vorgesehen.
Die Veröffentlichung EP 0 816 551 B1 offenbart eine infrarote Temperaturerfassung für eine Trommeltrocknersteuerung, insbesondere einen Trockner mit einer Rotationstrommel zur Aufnahme und zum Schleudern von feuchten, zu trocknenden Artikeln, einer Heizvorrichtung zum Aufheizen der Artikel, einer Gebläseeinheit zum Durchführen von Luft über die Artikel in der Trommel und einer Infraroterfassungsvorrichtung, die ein der Temperatur der Artikel in der Trommel entsprechendes Steuersignal zur Verfügung stellt. Es wird auch ein Verfahren zur Erfassung der Vollständigkeit eines Trocknungsdurchganges in einem Trockner mit einer rotierenden Trommel und einer Infraroterfassungsvorrichtung offenbart, die eine Messung der Temperatur der Artikel in der Trommel zur Verfügung stellt.
Die Veröffentlichung EP 1242665 B1 beschreibt ein Gerät zur Behandlung von Textilien mit einer Auswerteschaltung zur Erkennung der Textilart und/oder der Feuchte eines Wäschestücks. Das Gerät verwendet Sende- und Empfangselemente zum Senden bzw. Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement verbundene Auswerteschaltung. Beschrieben ist auch ein Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften eines Textilstückes beispielsweise in einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner.
Das US-Patent Nr. 5,396,715 beschreibt einen Mikrowellen-Wäschetrockner und eine Methode mit Feuerschutz, bei der mittels eines IR-Sensors die Temperatur innerhalb der Trommel registriert und bei Erreichen eines vorbestimmten Wertes, der das Brennen von Wäsche anzeigt, die Operation des Trockners unterbrochen wird.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine verbesserte Steuerung des Haushaltsgeräts ermöglicht. Vorzugsweise soll dabei eine Klassifizierung und/oder Quantifizierung von mindestens einer in einer Behandlungsflüssigkeit vorliegenden Substanz ermöglicht werden. Außerdem soll ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Haushaltsgerät bereitgestellt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch ein Verfahren sowie ein zu dessen Durchführung geeignetes Haushaltsgerät mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts und umgekehrt, auch wenn dies hierin nicht explizit festgestellt ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts mit einer Steuereinrichtung, einem Spektrometer, welches mindestens eine Strahlungsquelle, eine Probeneinheit, mindestens einen Strahlungsdetektor und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei Auswerteeinheit und Steuereinrichtung zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer und Steuereinrichtung ausgetauscht werden können, wobei es die folgenden Schritte umfasst:

(a) In Kontakt bringen der Probeneinheit mit wässriger Flüssigkeit;
(b1) Vermessen der wässrigen Flüssigkeit mit dem Spektrometer, indem von der mindestens einen Strahlungsquelle Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor die von der Probeneinheit reflektierte Strahlung als Flüssigkeits-Messsignal registriert; und/oder
(b2) Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit von der Probeneinheit und Vermessen des Rückstands mit dem Spektrometer, indem von der mindestens einen Strahlungsquelle Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor die von der Probeneinheit reflektierte Strahlung als Feststoff-Messsignal registriert; und
(c) Übermitteln des Messsignals oder der Messsignale an die Auswerteeinheit, Auswerten des Messsignals oder der Messsignale mit einer in der Auswerteeinheit hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung, wobei die Schritte (a) bis (c) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.

Die Schritte (b1) und (b2), die hierin auch zusammenfassend als Schritt (b) bezeichnet werden, können nacheinander oder alternativ durchgeführt werden. Welcher oder welche der Schritte (b1) und (b2) durchgeführt werden, hängt insbesondere von dem Wellenbereich der im Spektrometer eingesetzten Strahlung ab. So hat Wasser im IR-Wellenlängenbereich breite Absorptionsbanden, so dass IR-Strahlung bereits bei einem Durchgang durch eine wässrige Lösung von wenigen Millimetern teilweise oder komplett absorbiert werden kann. Insbesondere bei der Verwendung von IR-Strahlung wird im Schritt (b1) daher eine möglichst konzentrierte wässrige Flüssigkeit eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt wird bei der Verwendung von IR-Strahlung allerdings nur der Schritt (b2) durchgeführt. Sofern in einem gegebenen System möglich, kann allerdings vorteilhaft auch eine Kombination der Schritte (b1) und (b2) durchgeführt werden, um möglichst viele Informationen und damit ein genaueres Bild von der Zusammensetzung beispielsweise einer Waschlauge zu erhalten.
Die Probeneinheit kann mit Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers beaufschlagt werden, wenn sie in Kontakt mit der zu vermessenden wässrigen Flüssigkeit steht. Das registrierte Flüssigkeits-Messsignal entspricht dann der Wechselwirkung der Strahlung mit der Flüssigkeit. Die Probeneinheit kann nach Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit alternativ oder nochmals mit Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers beaufschlagt werden, so dass das registrierte Feststoff-Messsignal der Wechselwirkung der Strahlung mit dem Verdampfungsrückstand entspricht. In der Regel wird der Verdampfungsrückstand ein Feststoffgemisch sein. Alternativ kann nur die wässrige Flüssigkeit oder der Verdampfungsrückstand mit dem Spektrometer vermessen werden. Bevorzugt wird dann der Verdampfungsrückstand vermessen.
Wässrige Flüssigkeit bedeutet hierin jede während des Betriebs eines wasserführenden Haushaltsgeräts erzeugte und/oder in das Haushaltsgerät eingebrachte und/oder im Haushaltsgerät gespeicherte wässrige Flüssigkeit. Die wässrige Flüssigkeit kann somit Frischwasser sein, das beispielsweise zu Beginn eines Behandlungsprogramms in einen Behandlungsraum des Haushaltsgeräts eingeleitet wird. Es kann sich aber auch um Brauchwasser handeln, wie etwa Grauwasser, das in einem Behälter im wasserführenden Haushaltsgerät zur Wiederverwendung gespeichert wird. Die wässrige Flüssigkeit kann insbesondere auch eine Behandlungsflüssigkeit sein, die während des Betriebs eines wasserführenden Haushaltsgeräts erzeugt wird, also beispielsweise eine Waschlauge, eine Reinigungsflüssigkeit oder auch eine Spülflüssigkeit.
Bevorzugt ist die wässrige Flüssigkeit eine Behandlungsflüssigkeit.
Besonders bevorzugt ist die Behandlungsflüssigkeit eine Waschlauge in einer Waschmaschine oder einem Waschtrockner.
In der Regel enthält die wässrige Flüssigkeit daher Substanzen in unterschiedlicher Zusammensetzung und Konzentration. Der Begriff Substanz ist hierin breit auszulegen. Substanzen im Sinne der Erfindung können die Komponenten von Wasch- und Reinigungsmitteln sein, wie Tenside, Bleichmittel, Enzyme und dergleichen. Substanzen können aber auch Verschmutzungen von zu behandelnden Gegenständen sein, wie Öle, Fette, Proteine, Farbstoffe und dergleichen, oder aber auch Toxine und/oder Allergene, welche etwa von Textilfasern stammen können.
Wird also erfindungsgemäß die wässrige Flüssigkeit auf der Probeneinheit verdampft bzw. eingedampft, so entsteht je nach Zusammensetzung und Konzentration der in der wässrigen Flüssigkeit vorliegenden Substanzen ein Verdampfungsrückstand. Dieser wird im Allgemeinen ein Feststoffgemisch sein oder ein Gemisch aus Feststoff und hochviskoser Flüssigkeit, wie etwa einem Öl. Jedenfalls findet durch das Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit auf der Probeneinheit eine Löslichkeitsminderung statt.
In der Regel fällt eine wässrige Flüssigkeit in einem wasserführenden Haushaltsgerät während der Durchführung eines Behandlungsprogramms an.
Ein Behandlungsprogramm im Sinne der Erfindung kann ein in einem wasserführenden Haushaltsgerät werkseitig implementiertes Behandlungsprogramm sein, eine oder mehrere Zusatzoptionen oder auch ein benutzerdefiniertes Behandlungsprogramm. Der Begriff Behandlungsprogramm ist also hierin sehr breit auszulegen. Je nach Art und Ausgestaltung des wasserführenden Haushaltsgeräts werden unterschiedlich viele Behandlungsprogramme in der Steuereinrichtung hinterlegt sein. So wird beispielsweise ein hochpreisiges Haushaltsgerät mehr Behandlungsprogramme aufweisen, als ein preisgünstiges.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt eines Behandlungsprogramms durchgeführt werden oder auch mehrmals während eines Behandlungsprogramms.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die wässrige Flüssigkeit eine Waschlauge und das erfindungsgemäße Verfahren wird während einer Waschphase mindestens zwei Mal im Abstand eines Zeitintervalls von Δt = 5 bis 15 min. durchgeführt.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch beispielsweise am Ende einer Spülphase durchgeführt, so kann etwa eine in der Spülflüssigkeit noch vorhandene Restmenge an Behandlungsmittel bestimmt werden und gegebenenfalls, bei Überschreiten eines festgelegten Schwellenwertes, erneut ein Spülvorgang durch die Steuereinrichtung eingeleitet werden. Hierzu ist vorzugsweise ein Schwellenwert C_Bmin für eine Restmenge an Behandlungsmittel in der Steuereinrichtung hinterlegt.
Werden am Ende einer Spülphase Toxine oder Allergene in der wässrigen Flüssigkeit festgestellt, so kann vorteilhaft über eine Anzeigeeinrichtung eine Warnung an einen Benutzer durch die Steuereinrichtung ausgegeben werden und ggf. eine weitere Spülphase initiiert werden.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise während einer Wasch- oder Reinigungsphase durchgeführt, so kann insbesondere mehrmals ein Verhältnis von Behandlungsmittel zu Schmutz bestimmt werden oder auch eine Behandlungsmittelkonzentration in der Waschlauge. Anhand des sich ändernden Verhältnisses oder der sich ändernden Konzentration des Behandlungsmittels kann dann beispielsweise beurteilt werden, ob die Menge an Behandlungsmittel für den gewünschten Wasch- bzw. Reinigungseffekt ausreichend ist und gegebenenfalls durch die Steuereinrichtung nachdosiert werden muss.
Hierzu ist in der Steuereinrichtung vorzugsweise eine optimale Konzentration C_opt für das des Behandlungsmittels hinterlegt.
Die optimal dosierte Menge an Behandlungsmittel kann dabei vom Material und der Menge an zu behandelnden Gegenständen abhängen, sowie von der Art und dem Grad der Verschmutzung. Es ist daher bevorzugt, dass diese Abhängigkeiten in der Steuereinrichtung durch die Hinterlegung mehrerer Werte für C_opt berücksichtigt werden. Besonders bevorzugt ist daher werkseitig eine Kalibration für optimale Behandlungsmittelmengen für unterschiedliche Standard-Materialien, wie beispielsweise Wolle und Seide, und Standard-Verschmutzungen, wie beispielsweise Eiweiß, Fett und Rotwein in der Steuereinrichtung einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners als Beispiele für ein erfindungsgemäßes wasserführendes Haushaltsgerät hinterlegt.
Das in Kontakt bringen der Probeneinheit mit wässriger Flüssigkeit in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf beliebige Art und Weise erfolgen und hängt von der Positionierung der Probeneinheit ab und der Art des wasserführenden Haushaltsgeräts.
Ist die Probeneinheit beispielsweise in einem Behandlungsraum eines wasserführenden Haushaltsgeräts angeordnet, der während einer Behandlungsphase mit wässriger Flüssigkeit gefüllt ist, so kann auf diese Weise der Kontakt zwischen wässriger Flüssigkeit und Probeneinheit gemäß Schritt (a) hergestellt werden.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Probeneinheit nach dem Abpumpen der wässrigen Flüssigkeit oberhalb des Flüssigkeitsniveaus befindet. Dann kann nämlich neben Schritt (b1) auch Schritt (b2) alternativ oder im Anschluss durchgeführt werden.
Ist die Probeneinheit in einem Leitungssystem einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners angeordnet, welches durch eine Trommelbewegung mit Wasch-/Spülwasser versorgt wird, so kann auch auf diese Weise der Kontakt zwischen wässriger Flüssigkeit und Probeneinheit gemäß Schritt (a) hergestellt werden.
Die Probeneinheit kann aber auch in einem separaten Behälter, vorzugsweise mit einem definierten Volumen, angeordnet sein, wobei der Behälter dann über Zufluss- und Abflussleitungen mit wässriger Flüssigkeit gespeist werden kann.
Sofern das wasserführende Haushaltsgerät einen Umpumpkreislauf aufweist, kann die Probeneinheit auch im Umpumpkreislauf platziert und auf diese Weise bei Flutung des Umpumpkreislaufs der Kontakt zwischen wässriger Flüssigkeit und Probeneinheit gemäß Schritt (a) hergestellt werden.
Befindet sich der Auslass des Umpumpkreislaufs in einem oberen Teil eines Behandlungsraums, also beispielsweise im oberen Bereich eines Laugenbehälters, so ist eine Positionierung der Probeneinheit in der Nähe des Auslasses vorteilhaft, da beim Umpumpen die Probeneinheit durch Spritzwasser mit der wässrigen Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden kann.
Sofern das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner ist, kann die Probeneinheit auch in einem oberen Bereich des Laugenbehälters angeordnet sein, wo sie durch Schleudern mit Spritzwasser in Kontakt gebracht werden kann.
Beinhaltet eine Behandlungsphase eine Wasch- oder Reinigungsdynamik, wie beispielsweise die Rotation einer Trommel, so ist es für den Fall, dass die Probeneinheit davon beeinflusst wird, also beispielsweise in Schwingung versetzt wird, vorteilhaft, Schritt (a) während einer dynamischen Phase und Schritt (b) während einer Ruhephase, also beispielsweise bei Stillstand der Trommel, durchzuführen.
Nachdem die Probeneinheit gemäß Schritt (a) mit wässriger Flüssigkeit in Kontakt gebracht wurde, schließt sich im erfindungsgemäßen Verfahren Schritt (b) an, wobei in Schritt (b1) die wässrige Flüssigkeit auf der Probeneinheit mit Strahlung aus der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers beaufschlagt wird und/oder in Schritt (b2) die wässrige Flüssigkeit zunächst verdampft wird und der Verdampfungsrückstand mit Strahlung aus der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers beaufschlagt wird. Die Durchführung der Schritte (b1) und (b2) kann dabei alternativ erfolgen, es kann Schritt (b2) aber auch im Anschluss an Schritt (b1) durchgeführt werden. In Abhängigkeit hiervon wird in der Steuereinrichtung eine Auswertung des Flüssigkeits-Messsignals und/oder des Feststoff-Messsignals vorgenommen. Vorzugsweise wird dieser Umstand für die vorzugsweise in der Steuereinrichtung hinterlegten Referenzwerte für verschiedene Substanzen berücksichtigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (b2) die Probeneinheit zur Eindampfung der wässrigen Flüssigkeit aufgeheizt. Die Art und Weise wie dies erfolgt, ist nicht eingeschränkt. Ist das wasserführende Haushaltsgerät beispielsweise ein Waschtrockner oder Trockner, so kann vorteilhaft der Umstand ausgenutzt werden, dass eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft im Haushaltsgerät vorhanden ist. Mittels der warmen Luft kann dann beispielsweise auch die wässrige Flüssigkeit auf der Probeneinheit verdampft werden. Die Probeneinheit kann alternativ aber auch zusätzlich mit einer Heizung ausgestattet sein, beispielsweise in der Form einer auf die Probeneinheit aufgebrachten Metallstruktur oder in Form eines Peltierelements.
Wird eine Heizung zur Verdampfung der wässrigen Flüssigkeit in Schritt (b2) eingesetzt, so wird die Temperatur, auf welche die Probeneinheit aufgeheizt wird, im Allgemeinen so gewählt, dass durch die Messung zu erfassende Substanzen nicht zersetzt werden. Sie hängt davon ab, wie die wässrige Flüssigkeit zusammengesetzt sein kann, welche Informationen aus der Messung erhalten werden sollen und wie schnell die Messung erfolgen soll. Dabei gilt im Allgemeinen, dass je höher die Aufheiztemperatur, desto schneller kann der Verdampfungsrückstand in Schritt (b2) vermessen werden. Eine hohe Aufheiztemperatur kann jedoch auch unvorteilhaft sein. Proteine beispielsweise zersetzen sich in einem Temperaturbereich oberhalb 70°C. Andere Substanzen, vor allem andere organische Substanzen, können ebenfalls zu temperaturbedingter Zersetzung neigen. Wenn die Temperatur der Probeneinheit während der Eindampfung der wässrigen Flüssigkeit also zu hoch ist, kann ein gewünschtes Messergebnis verfälscht werden. Wird also eine Heizung zur Verdampfung der wässrigen Flüssigkeit in Schritt (b2) eingesetzt, so ist es bevorzugt, dass in der Steuereinrichtung Schwellenwerte T_max für die Bestimmung von temperaturempfindlichen Substanzen hinterlegt sind.
Das Vermessen der wässrigen Flüssigkeit und/oder des Verdampfungsrückstands in Schritt (b) kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Der Begriff „Messsignal“ ist daher zusätzlich zur Unterteilung in Flüssigkeits- und Feststoff-Messsignale breit auszulegen. Das Messsignal kann beispielsweise eine Momentaufnahme sein oder das Ergebnis von mehreren zeitlich hintereinander durchgeführten Messungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in Schritt (b) die Bestrahlung im gesamten Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ_2.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in Schritt (b) die Bestrahlung im Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ bei mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereichen innerhalb dieses Wellenlängenbereiches.
Als Messsignal wird die von der Probeneinheit jeweils bei diesen Wellenlängen und/oder Teilbereichen reflektierte oder transmittierte Strahlung registriert. Reflektierte Strahlung umfasst hierin die diffuse Reflexionsmessung, die Spiegelreflexmessung, sowie die Messung mit evaneszentem Feld.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn in der Steuereinrichtung und/oder in einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens einer in der wässrigen Flüssigkeit möglicherweise vorliegenden Substanz hinterlegt sind.
Bevorzugt sind dabei Daten zum wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten eines Behandlungsmittels hinterlegt und die mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereiche innerhalb des Wellenlängenbereiches von λ₁ bis λ₂ umfassen mindestens eine Wellenlänge, in welcher das Behandlungsmittel keine Strahlung absorbiert oder reflektiert. Dabei ist es wiederum bevorzugt, dass die mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereiche innerhalb des Wellenlängenbereiches von λ₁ bis λ₂ mindestens fünf Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche umfassen.
Vorzugsweise umfasst der Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ mindestens zwei Absorptionsbanden eines Behandlungsmittels. Dies ermöglicht eine präzisere Bestimmung eines Gehalts an Behandlungsmittel.
Der Begriff „Behandlungsmittel“ ist erfindungsgemäß breit auszulegen. Er umfasst jede feste und/oder flüssige Zubereitung, welche geeignet ist, ein Behandlungsergebnis an zu behandelnden Gegenständen in einem wasserführenden Haushaltsgerät herbeizuführen. Behandlungsmittel sind also beispielsweise Wasch- oder Reinigungsmittel. Im Allgemeinen wird dabei der Anteil an Tensiden, insbesondere an anionischen Tensiden, wie Alkylbenzolsulfaten, in solchen Zubereitungen hoch sein, in der Regel meist über 80%. So kann beispielsweise eine Tensidkonzentration zur Bestimmung einer Menge an Behandlungsmittel herangezogen werden.
Es gibt zahlreiche unterschiedliche Behandlungsmittel, die sich insbesondere auch in Hinblick auf das Schwingungsverhalten ihrer Moleküle unterscheiden. Daher werden die Messsignale sehr stark vom Behandlungsmittel abhängen. Vorteilhaft sind in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server die Reflexions- und Absorptionseigenschaften für mindestens ein, vorzugsweise mehrere Behandlungsmittel hinterlegt, so dass diese Eigenschaften für das Vermessen in Schritt (b) sowie die Auswertung in Schritt (c) herangezogen werden können.
Zur Vereinfachung ist es allerdings auch möglich, sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf besonders übliche Behandlungsmittel, insbesondere Waschmittel, zu beschränken und diese ggf. als Anhaltspunkt für die Menge an Behandlungsmittel anzunehmen.
Besonders verbreitet sind als Tenside Alkylbenzolsulfonate (LAS = lineare Alkylbenzolsulfonate). Diese weisen eine an einen Benzolring gebundene Sulfongruppe auf. Die S=O-Schwingung der Sulfongruppe ist IR-aktiv. Besonders bevorzugt umfasst daher der Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ zwei Schwingungsbanden für eine Sulfongruppe, die im Bereich von 1,03 bis 1,18 µm sowie von 1,14 bis 1,37 µm liegen. Damit ist eine besonders gute quantitative Detektion insbesondere dieser Tenside möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Wellenlängenbereich λ₁ bis λ₂ daher im Infraroten.
Überdies ist es vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server zusätzlich oder alternativ die Reflexions- und Absorptionseigenschaften für mindestens eine, bevorzugt aber mehrere Standardverschmutzungen hinterlegt sind, so dass diese beim Vermessen in Schritt (b) sowie der Auswertung in Schritt (c) erfasst werden können.
Standardverschmutzungen im Sinne der Erfindung sind Verschmutzungen, die in ihren Eigenschaften den gesamten Bereich möglicher Verschmutzungen auf zu behandelnden Gegenständen abdecken. Standardverschmutzungen sind also beispielsweise Fette bzw. Öle aus Speiseresten, Farbstoffe wie etwa aus Tomate oder Rotwein oder Gras, eiweißhaltige Verschmutzungen wie etwa Eigelb usw.
Insbesondere ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server zusätzlich oder alternativ die Reflexions- und Absorptionseigenschaften für mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Toxine und/oder Allergene hinterlegt sind, so dass diese Eigenschaften für deren Bestimmung durch das Vermessen in Schritt (b) sowie die Auswertung in Schritt (c) herangezogen werden können. Auf diese Weise kann ein Benutzer auf das Vorhandensein solcher Stoffe aufmerksam gemacht werden.
Bevorzugt ist es insbesondere auch, dass ein Benutzer über eine Bedieneinheit in der wässrigen Flüssigkeit zu detektierenden Allergene auswählen kann. Auf diese Weise kann er das erfindungsgemäße Verfahren nach seinen Bedürfnissen modifizieren.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden im Schritt (b) die wässrige Flüssigkeit und/oder der Verdampfungsrückstand auf der Probeneinheit mit dem Spektrometer in mindestens einem Zeitintervall Δτ vermessen.
Das Vermessen der wässrigen Flüssigkeit und/oder des Verdampfungsrückstandes auf der Probeneinheit mit dem Spektrometer kann dabei im Allgemeinen zeitabhängig oder ortsabhängig erfolgen. Erfindungsgemäß ist die Art der Messung diesbezüglich nicht eingeschränkt.
Die Anzahl und die Länge der Zeitintervalle Δτ, in welchen das Spektrometer misst, sind dabei erfindungsgemäß ebenfalls nicht eingeschränkt. Bevorzugt sollte das mindestens eine Zeitintervall Δτ jedoch so lang sein, dass Messsignale erhalten werden können, welche für eine Auswertung mit der Auswerteeinheit geeignet sind.
Im Allgemeinen wird sich dabei die Länge des Zeitintervalls Δτ an der Allan-Varianz orientieren. Die Allan-Varianz setzt den Mittelwert von Messsignalen, erhalten in einem ersten Zeitintervall i der Länge Δτ, mit dem Mittelwert der Messsignale, erhalten in einem zweiten Zeitintervall i + 1 der Länge Δτ, und der Anzahl der Zeitintervalle M entsprechend der nachfolgenden Formel (1) in Beziehung. ó(τ) = 1 / 2(M – 1)Σ M-1 / i=1(u -_i+1)(∆τ)) – (u -_i(∆τ)) (1)
In Abhängigkeit von der Zeitintervall-Länge Δτ lässt sich dabei das statistische Rauschen von Messsignalen bis auf das 1/f-Rauschen reduzieren. Auf diese Weise kann über eine Variation der Länge eines Zeitintervalls Δτ bis τ_Allan das Signal-Rausch-Verhältnis vorteilhaft eingestellt werden und somit die Qualität der Messsignale verbessert werden.
Zur Auswertung der Messsignale erzeugt die Auswerteeinheit in der Regel zunächst aus den spektralen Messsignalen mindestens ein Spektrum. Die Anzahl der erzeugten Spektren ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, sie wird jedoch insbesondere von der Anzahl und Länge der Zeitintervalle Δτ abhängen.
Um eine quantitative Auswertung eines Spektrums durchführen zu können, wird ein Spektrum im Allgemeinen auf einen Standard normiert. Auf diese Weise wird ein Abgleich eines aufgenommenen Spektrums mit beispielsweise einem Kalibrationsspektrum möglich, es können aber auch mehrere aufgenommene Spektren miteinander abgeglichen werden, beispielsweise um die Abnahme einer bestimmten Menge einer Substanz zu verfolgen.
Liegt der Wellenlängenbereich λ₁ bis λ₂ im Infraroten, dann wird als Standard vorzugsweise Spectralon verwendet.
Besonders bevorzugt sind Kalibrationsspektren für unterschiedliche Materialien, Behandlungsmittel, Standardverschmutzungen und/oder Toxine und/oder Allergene in der Auswerteeinheit hinterlegt.
Materialien können dabei beispielsweise Textilien sein, Keramiken, Kunststoffe oder auch Metalle bzw. deren Legierungen. Behandlungsmittel können beispielsweise Wasch- oder Reinigungsmittel sein. Standardverschmutzungen können Fette, Öle, Farbstoffe oder auch Eiweiße sein. Toxine können insbesondere gesundheitsschädliche oder toxische chemische Substanzen sein und Allergene können beispielsweise sensibilisierende Substanzen sein. Die Auswahl der Materialien, Behandlungsmittel, Standardverschmutzungen und/oder Toxine und/oder Allergene hängt von der Art des wasserführenden Haushaltsgeräts ab.
Sind Kalibrationsspektren für unterschiedliche Materialien in der Auswerteeinheit hinterlegt, dann umfassen diese bevorzugt nicht nur die reinen Materialien, sondern auch diese Materialien beaufschlagt mit unterschiedlichen Mengen an mindestens einem Behandlungsmittel, mindestens einer Standardverschmutzung und/oder mindestens einem Toxin und/oder Allergen.
Auswerteroutinen zur qualitativen und quantitativen Auswertung von Spektren sind in der Regel vielfältig und werden im Allgemeinen von den erhaltenen Messsignalen abhängen.
Erfindungsgemäß ist die Auswerteroutine daher ebenfalls nicht eingeschränkt. Bevorzugt wird eine Auswertung auf der Grundlage des Lambert-Beer-Gesetzes mittels multivariater Datenanalyse durchgeführt, also beispielsweise eine Principal-Components-Analysis mit dem Non-linear-Iterative Partial Least Squares-Algorithmus und anschließender Partial Least Squares Regression, aus welcher eine Responsematrix erhalten werden kann.
Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet, die ausgewerteten Messsignale zu speichern. Die Steuereinrichtung kann somit auch Erfahrungswerte sammeln, durch welche der Betrieb des wasserführenden Haushaltsgeräts laufend optimiert werden kann. Auf diese Weise können die Bedürfnisse eines Nutzers individuell berücksichtigt werden und ein möglichst umweltschonender Betrieb des Haushaltsgeräts realisiert werden.
Nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es überdies vorteilhaft, wenn die Probeneinheit rekalibriert wird. Rekalibirieren bedeutet hierin das Reinigen der Probeneinheit und/oder das Vermessen der Probeneinheit zur Aufnahme einer Basislinie.
Ein Reinigen der Probeneinheit ist dabei im Allgemeinen notwendig, wenn in Schritt (b2) der Verdampfungsrückstand der wässrigen Flüssigkeit vermessen wird. Dann ist es vorteilhaft, wenn die Probeneinheit nach der Durchführung des Verfahrens nochmals mit wässriger Flüssigkeit, beispielsweise Frischwasser, in Kontakt gebracht wird, um den Verdampfungsrückstand wieder in der wässrigen Flüssigkeit aufzulösen. Das in Kontakt bringen kann dabei auch analog zu Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen.
Die Aufnahme einer Basislinie kann vorteilhaft vor jeder Durchführung des Verfahrens erfolgen. Die Basislinie dient dazu, eventuelle nicht von der zu untersuchenden Flüssigkeit oder dem zu untersuchenden Verdampfungsrückstand stammende Substanzen zu identifizieren. Durch eine Subtraktion der Basislinie von den ausgewerteten Messsignalen kann insbesondere eine genauere Analyse erreicht werden.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein wasserführendes Haushaltsgerät mit einer Steuereinrichtung, einem Spektrometer, welches mindestens eine Strahlungsquelle, eine Probeneinheit, mindestens einen Strahlungsdetektor und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei Auswerteeinheit und Steuereinrichtung zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer und Steuereinrichtung ausgetauscht werden können, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, das die folgenden Schritte umfasst:

(a) In Kontakt bringen der Probeneinheit mit wässriger Flüssigkeit;
(b1) Vermessen der wässrigen Flüssigkeit mit dem Spektrometer, indem von der mindestens einen Strahlungsquelle Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor die von der Probeneinheit reflektierte Strahlung als Flüssigkeits-Messsignal registriert;
(b2) Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit von der Probeneinheit und Vermessen des Rückstands mit dem Spektrometer, indem von der mindestens einen Strahlungsquelle Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor die von der Probeneinheit reflektierte Strahlung als Feststoff-Messsignal registriert; und
(c) Übermitteln des Messsignals oder der Messsignale an die Auswerteeinheit, Auswerten des Messsignals mit einer in der Auswerteeinheit hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung; wobei die Schritte (a) bis (c) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß ist das wasserführende Haushaltsgerät vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Waschmaschine, einen Waschtrockner, einen Wäschetrockner und eine Geschirrspülmaschine. Bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner. Ganz besonders bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät weist im Allgemeinen einen Behandlungsmittelbehälter und vorzugsweise auch eine Dosiereinheit auf. Die Art und Ausgestaltung der Dosiereinheit ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann sich dabei um eine Dosiereinheit zur manuellen Dosierung von Behandlungsmittel handeln oder um eine automatisierte Dosiereinheit.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Dosiereinheit eine automatisierte Dosiereinheit, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist und von dieser gesteuert werden kann, um Behandlungsmittel zu dosieren, beispielsweise bei einem Unterschreiten einer optimalen Dosiermenge C_opt.
Insbesondere für einen Haushalt mit vernetzten Geräten weist das wasserführende Haushaltsgerät vorzugsweise zusätzlich eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung auf, wobei die Auswerteeinheit und die Steuereinrichtung zum drahtlosen Informationsaustausch miteinander eingerichtet sind. Die Auswerteeinheit kann dann auch bevorzugt ein externer Server sein oder auf diesem implementiert sein. Auf diese Weise ist bei dieser Ausführungsform das wasserführende Haushaltsgerät auch zum Betrieb in einem Netzwerk geeignet und kann mittels einer externen Bedieneinheit, beispielsweise einem Handy und/oder einem Tablet-PC vorzugsweise über eine App bedient werden.
Die Anordnung von Spektrometer-Komponenten im wasserführenden Haushaltsgerät ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Die Anordnung kann je nach Ausführungsform des Haushaltsgeräts gewählt werden und hängt von der Art und dem Aufbau des Haushaltsgeräts ab.
Die Anordnung der mindestens einen Strahlungsquelle, der Probeneinheit und des mindestens einen Strahlungsdetektors relativ zueinander ist vorzugsweise so gewählt, dass reflektierte Strahlung in Form diffuser Reflexion und/oder Spiegelreflexion detektiert werden kann, sowie eine Emission/Detektion mit evaneszentem Feld und/oder die Detektion transmittierter Strahlung möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spektrometer ein Evaneszensspektrometer.
Material, Form, Größe und Beschaffenheit der Probeneinheit sind erfindungsgemäß ebenfalls nicht eingeschränkt. Material, Größe und Beschaffenheit hängen sowohl vom Spektrometer-Typ, d.h. vom Aufbau und der verwendeten Wellenlänge, ab, sowie von der Umgebung. Die Probeneinheit wird bevorzugt so gewählt, dass ein Signal-Rausch-Verhältnis maximal ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Probeneinheit ein Lichtleiter. Dieser kann beispielsweise eine Glasfaser sein. Auf diese Weise kann durch Einkoppelung von Strahlung aus der mindestens einen Strahlungsquelle eine Messung mit evaneszentem Feld durchgeführt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Probeneinheit aus einem Quarzglasplättchen oder einer Quarzglaslinse und einem optischen Spiegel gefertigt. Der optische Spiegel ist dabei vorzugsweise so angeordnet, dass die von der Probe transmittierte Strahlung durch das Quarzglas zurückreflektiert wird und dann von dem mindestens einen Strahlungsdetektor, welcher in Reflexion positioniert ist, detektiert werden kann. Auf diese Weise kann neben dem reflexiven auch der transmissive Anteil der Strahlung detektiert werden. Durch den doppelten Probendurchgang kann zudem die Signalintensität gesteigert werden und damit die Nachweisgrenze für Substanzen in der wässrigen Lösung verbessert werden.
Die Probeneinheit kann aber auch beispielsweise nur eine Quarzglaslinse, ein Quarzglasplättchen oder ein optischer Spiegel sein.
Ist die Probeneinheit eine Quarzglaslinse oder ein Quarzglasplättchen, so kann die Oberfläche des Quarzglases insbesondere auch auf einer Seite mikrostrukturiert sein, wodurch von der gegenüberliegenden Seite her eingestrahlte Strahlung besser verteilt werden kann.
Bezüglich der Anordnung des Spektrometers im wasserführenden Haushaltsgerät kann mindestens die Probeneinheit an einer Stelle in einem Behandlungsraum angeordnet sein.
Die Art des Behandlungsraumes hängt allerdings vom Haushaltsgerät ab. Ist der Behandlungsraum beispielsweise eine Trommel wie bei einer Waschmaschine, einem Waschtrockner oder einem Trockner, kann die Anordnung des Spektrometers oder der Probeneinheit innerhalb des Behandlungsraumes schwierig sein. Insbesondere ist zur Vermeidung von Beschädigungen oder Beeinträchtigungen der Messung aufgrund eines Schleuderbetriebes, z.B. bei einer Waschmaschine, eine geeignete Anbringung besonders wichtig.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner mit einem Laugenbehälter und einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken und die Probeneinheit ist im Mantel des Laugenbehälters angeordnet.
In diesem Fall ist die Probeneinheit vorzugsweise derart im Mantel des Laugenbehälters positioniert, dass sie bei einer Drehung der Trommel mit wässriger Flüssigkeit aus dem Laugenbehälter in Kontakt gebracht wird und sich bei Stillstand der Trommel oberhalb der Flüssigkeitsgrenze befindet.
Ist die Probeneinheit ein Lichtleiter, so kann überdies der Lichtleiter auch flexibel, beispielsweise mäanderförmig, im Behandlungsraum, insbesondere in einem Bodenbereich, platziert werden, der ständig mit wässriger Flüssigkeit gefüllt ist.
Ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner, so kann das Spektrometer oder die Probeneinheit auch in einem oberen Bereich des Laugenbehälters angeordnet sein. Dreht sich die im Laugenbehälter angeordnete Trommel mit Schleuderdrehzahl, dann wird die Probeneinheit mit Spritzwasser in Kontakt gebracht. Bei Stillstand der Trommel befindet sich die Probeneinheit dann automatisch oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Laugenbehälter. Ist das wasserführende Haushaltsgerät insbesondere ein Waschtrockner, so kann zusätzlich vorteilhaft der Umstand ausgenutzt werden, dass eine Prozessluftheizung vorhanden ist. Die warme Luft kann dann zur Verdampfung der wässrigen Flüssigkeit auf der Probeneinheit in Schritt (b2) des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden.
Ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine, ein Waschtrockner oder ein Trockner, so kann das Spektrometer oder die Probeneinheit auch in der Tür oder dem Türrahmen angebracht sein.
Insbesondere vorteilhaft ist es auch, wenn das Spektrometer oder die Probeneinheit in einem Umpumpsystem oder einem Leitungssystem platziert ist. In einem Behandlungsraum kann es zu lokal unterschiedlichen Konzentrationen an Substanzen in der wässrigen Flüssigkeit kommen, beispielsweise dann, wenn mehrere unterschiedlich verschmutzte Gegenstände an unterschiedlichen Stellen im Behandlungsraum platziert sind und die wässrige Flüssigkeit nicht stark bewegt ist. Solche Konzentrationsunterschiede treten in Umpumpsystemen oder Leitungssystemen im Allgemeinen nicht auf.
Das Spektrometer oder die Probeneinheit kann vorteilhaft aber auch in einem separaten Behälter angeordnet sein, welcher über Zulauf- und Ablaufleitungen mit wässriger Flüssigkeit aus dem Haushaltsgerät gespeist werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Behälter ein definiertes Flüssigkeitsvolumen besitzt, so dass über die Kenntnis des Flüssigkeitsvolumens leicht auf eine Konzentration in der wässrigen Flüssigkeit geschlossen werden kann.
Andernfalls kann das Volumen an wässriger Flüssigkeit aber auch anhand der Grenzflächenspannung und dem daraus resultierenden Benetzungsverhalten der wässrigen Flüssigkeit in Verbindung mit der Größe der Probeneinheit bestimmt werden. Hierzu können in der Steuereinrichtung für unterschiedliches Benetzungsverhalten, d.h. für unterschiedliche Zusammensetzungen der wässrigen Flüssigkeit, Referenzwerte hinterlegt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts weist die Probeneinheit zusätzlich eine Heizung auf. Die Art der Heizung ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, sie kann beispielsweise ein Peltierelement sein oder auch eine metallische Heizschlaufe. Ist die Probeneinheit ein Lichtleiter, so kann dieser auch vorteilhaft um einen Heizstab oder eine Heizschlange gewickelt sein. Die Heizung dient jedenfalls dazu, das Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit bzw. das Verdampfen des Wasseranteiles in Schritt (b2) zu unterstützen.
Insbesondere bevorzugt ist die Probeneinheit mit einer metallischen Heizschlaufe beschichtet.
Vorteilhaft weist die Probeneinheit auch einen Temperatursensor auf.
Die mindestens eine Strahlungsquelle ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, so dass beispielsweise eine Infrarot(IR)-, Ultraviolett(UV)- oder UV-VIS(Ultravioletter und sichtbarer Bereich)-Strahlungsquelle eingesetzt werden kann.
Die mindestens eine Strahlungsquelle kann eine Breitbandquelle sein, eine durchstimmbare Strahlungsquelle, aber auch eine schmalbandige Strahlungsquelle, wie z.B. eine IR-LED. Die Strahlungsquelle kann zusätzlich auch optische Hilfsmittel aufweisen, wie etwa eine fokussierende Optik, Filterplättchen, Filterfolien oder -lackierungen oder auch einen MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter, welche eine Einstellung eines Wellenlängenbereichs ermöglichen können. Das Spektrometer kann auch mehrere solcher Strahlungsquellen aufweisen, welche auch unterschiedlich sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die mindestens eine Strahlungsquelle eine Breitbandquelle zur Emission von Strahlung im Infrarotbereich.
Besonders bevorzugt wird die Strahlungsquelle zur Emission von Strahlung im Nahinfrarotbereich verwendet und ist ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Wolfram-Halogen Lampe und einen MOEMS-Schwarzkörperstrahler.
Auch der mindestens eine Strahlungsdetektor ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Der Strahlungsdetektor kann beispielsweise ein Breitbanddetektor sein, mit mindestens einer sensitiven Detektorfläche N. Der Strahlungsdetektor kann aber auch mehrere sensitive Flächen N aufweisen, oder auch ein lineares Array an Detektorflächen N, beispielsweise in Form von Pixeln. Auch der Detektor kann zusätzlich optische Hilfsmittel aufweisen, wie einen MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter, schmalbandige Filter oder auch einen dispersiven Keil. Auch das Material, aus welchem der Strahlungsdetektor besteht, ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Bevorzugt besteht der Strahlungsdetektor jedoch mindestens aus einem halbleitenden Material.
Ist das Spektrometer ein IR-Spektrometer, dann kann die Strahlungsquelle eine Wolfram-Halogenlampe mit 5 Filterplättchen zur schmalbandigen Anregung sein. Der Strahlungsdetektor weist dann im Allgemeinen 5 sensitive Detektorflächen auf, um die rückreflektierte Strahlung zu detektieren.
Im Falle eines IR-Spektrometers kann die Strahlungsquelle auch schmalbandige IR-LEDs umfassen, wobei vorzugsweise 5 solcher LEDs mit Multiplexing vorgesehen sind. Der Strahlungsdetektor weist dann sensitive Detektorflächen N auf und besteht zumindest teilweise aus Indium-Gallium-Arsenid.
Die Strahlungsquelle des Spektrometers kann auch ein MOEMS-Schwarzkörperstrahler sein. Der Strahlungsdetektor besteht dann vorzugsweise aus einer sensitiven Detektorfläche N und weist einen MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter auf. Auf diese Weise kann ein Schmalband-Frequenz-Sweep durch das breite Band durchgeführt werden.
Ebenso kann die Strahlungsquelle ein DFB-Laser sein und der Strahlungsdetektor eine sensitive Detektorfläche N aufweisen. Die sensitive Detektorfläche besteht dabei vorzugsweise zumindest teilweise aus Germanium. Auf diese Weise kann vorzugsweise zeitabhängig gemessen werden.
Im Allgemeinen weisen Haushaltsgeräte mindestens eine Anzeigeeinheit auf, welche zur Ausgabe von Information in Form von Text, Bild und/oder Zeichen, farbig und/oder schwarz-weiß, statisch und/oder animiert ausgebildet sein können. Die Anzeigeeinheit(en) kann/können für einen Benutzer Informationen zu Art und/oder Menge von Verschmutzungen und/oder Behandlungsmitteln anzeigen. Vorzugsweise kann über die Anzeigeeinrichtung eine Warnung an einen Benutzer ausgegeben werden, falls Toxine oder Allergene in der wässrigen Flüssigkeit im Haushaltsgerät detektiert werden.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Bislang war es nur möglich, Behandlungsmittelmengen indirekt zu bestimmen. Die Bestimmung von anderen Substanzen, Verschmutzungen, Toxinen und Allergenen war bislang nicht möglich. Die Erfindung ermöglicht hingegen eine direkte Messung solcher Substanzen, in Ausführungsformen auch ohne in den Betrieb eines wasserführende Haushaltsgeräts eingreifen zu müssen, beispielsweise durch das Anhalten einer Trommel oder das Abpumpen von Flüssigkeit. Auf diese Weise kann das laufende Behandlungsprogramm individuell gesteuert werden und so beispielsweise in einer Spülphase Wasser gespart werden, wenn die Behandlungsmittelmenge in der Spülflüssigkeit bereits gering ist. Außerdem kann die Behandlungsmittelmenge in der Dosierphase individuell an die vorliegenden Bedingungen, d.h. beispielsweise an Beladungsmenge und Verschmutzungsgrad von Wäschestücken, angepasst werden. Denn es hat sich gezeigt, dass ein Benutzer tendenziell das Behandlungsmittel zu hoch dosiert. Auf diese Weise kann die Behandlung von Gegenständen in einem wasserführenden Haushaltsgerät wie einer Waschmaschine mit der Erfindung umweltschonender durchgeführt werden. Desweiteren wird auch die Sicherheit für einen Benutzer erhöht, da Restmengen an Behandlungsmittel minimiert werden können und auch Toxine oder Allergene bestimmt werden können und somit Gesundheitsschäden vermieden werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen. Hierbei wird Bezug genommen auf die 1, 2, 3 und 4.
1 zeigt eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten wasserführenden Haushaltsgeräts in Form einer Waschmaschine, in welcher das Spektrometer im Laugenbehältermantel oberhalb eines oberen Flüssigkeitsniveaus bei Stillstand der Trommel positioniert ist.
2 zeigt eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten wasserführenden Haushaltsgeräts in Form einer Waschmaschine, in welcher das Spektrometer im Laugenbehältermantel unterhalb eines oberen Flüssigkeitsniveaus positioniert ist.
3 zeigt eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten wasserführenden Haushaltsgeräts in Form einer Waschmaschine, in welcher das Spektrometer in einem separaten Behälter angeordnet ist.
4 zeigt eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten wasserführenden Haushaltsgeräts in Form einer Waschmaschine, in welcher das Spektrometer in einer Laugenbehälterablaufleitung positioniert ist.
1 zeigt ein als Waschmaschine ausgestaltetes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes wasserführendes Haushaltsgerät 1. Die Waschmaschine 1 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Laugenbehälter 2 angeordnet ist, in welchem eine Trommel 3 zur Aufnahme von Wäschestücken um eine senkrecht zur Figurenebene stehende Achse drehbar gelagert ist. Das höchste im Laugenbehälter 2 erreichbare Wasserniveau 20 bei Stillstand der Trommel 3 ist durch eine horizontal gestrichelte Linie schematisch dargestellt. Dreht sich die Trommel 3 in eine der beiden Drehrichtungen, so erfolgt eine einseitige Anhebung bzw. Absenkung des Wasserniveaus, exemplarisch dargestellt für eine Drehrichtung durch die gestrichelte Linie 21.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist an eine Ablauföffnung 30 in einem Boden 16 des Laugenbehälters 2 eine Laugenbehälterablaufleitung 17 angeschlossen, die über einen Flusenabscheider 19 zu einer Saugseite einer Pumpe 14 hinführt. An eine Druckseite der Pumpe 14 ist eine Abflussleitung 13 angeschlossen. Die Pumpe 14 ist antriebswirksam mit einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor 22 verbunden, welcher beispielsweise als permanenterregter, mehrsträngiger Synchronmotor mit MOSFET-Bauelement und einem Leistungserfasser 15 ausgestaltet sein kann. Die Abflussleitung 13 mündet außerhalb des Gehäuses hier nicht gezeigt in eine Hausabwasserleitung oder eine Fußbodenentwässerung.
1 zeigt außerdem eine automatisierte Dosiereinheit 8 für Behandlungsmittel, welche an eine Einspülschale 11 angeschlossen ist. Über die Einspülschale 11 ist dem Laugenbehälter 2 von einer Frischwasserleitung 10 herrührend Wasser zuführbar. Hierzu befindet sich in der Frischwasserleitung 10 ein Sperrventil 9, das von einer Steuereinrichtung 23 entsprechend einem Behandlungsprogrammablauf angesteuert wird.
Im Mantel des Laugenbehälters 2 ist ein IR-Spektrometer 24 angebracht. Das IR-Spektrometer 24 umfasst eine breitbandige Strahlungsquelle 4, welche IR-Strahlung im Nahinfrarotbereich emittieren kann und die hier in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform als eine Wolfram-Halogenlampe realisiert ist. Auf diese Weise kann vom IR-Spektrometer 24 Strahlung in einem kontinuierlichen Spektrum von 300 nm bis 3 μm emittiert werden. Mittels der IR-Breitbandquelle sollen dabei in dieser Ausführungsform die Absorptionsbanden einer Sulfon-Gruppe sowie ein Bereich bei höheren und niedrigeren Wellenlängen breitbandig angeregt werden. Die Sulfon-Gruppe, die insbesondere im Tensid LAS (lineare Alkylbenzolsulfonate) vorkommt, zeigt zwei charakteristische Absorptionsbanden, eine erste im Wellenlängenbereich von 1,03 μm bis 1,18 μm und eine zweite im Wellenlängenbereich von 1,14 μm bis 1,37 μm. Insgesamt reicht der Messbereich (λ₁ bis λ₂) von 0,90 μm bis 1,70 μm.
Das IR-Spektrometer 24 weist ebenfalls einen Strahlungsdetektor 6 auf, welcher in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform ein ungekühlter Einzel-Pixel-Detektor aus Indium-Gallium-Arsenid ist. Es kann auch ein Matrixdetektor verwendet werden, insbesondere ein Matrixsensor mit einem linearen Zeilenarray. Dem Detektor 6 vorgeschaltet ist ein MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter (nicht gezeigt). Auf diese Weise kann in dieser Ausführungsform das zeitabhängige Breitbandspektrum im Schwingungsfrequenzbereich der Sulfon-Gruppe über eine Variation des Resonatorplattenabstandes erhalten werden. Der Detektor 6 ist dabei so angeordnet, dass er von der Probeneinheit 5 rückreflektierte IR-Strahlung detektieren kann.
Die Messsignale werden hierin in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens als Sensorsignal (Reflexion) in Abhängigkeit von der Zeit t erhalten und können dann mit Hilfe einer in der Auswerteeinheit 29 hinterlegten Auswerteroutine in das Breitbandspektrum konvertiert und ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit 29 ist hierin als Mikrocomputer in das Spektrometer 24 integriert.
Die Probeneinheit 5 ist in dieser Ausführungsform ein Quarzglasplättchen, welches auf der von der Strahlungsquelle 4 und dem Detektor 6 abgewandten Seite einen optischen Spiegel aufweist. Auf diese Weise kann durch Rückreflexion des transmittierten Strahlungsanteils durch den optischen Spiegel auch dieser durch den Detektor 6 erfasst werden. Der doppelte Probendurchgang der transmittierten Strahlung (bei Rückreflexion) erhöht dabei vorteilhaft die Signalintensität.
Die Probeneinheit 5 ist in dieser Ausführungsform derart im Mantel des Laugenbehälters 2 angeordnet, dass bei Stillstand der Trommel 3 die Probeneinheit 5 oberhalb des höchsten erreichbaren Wasserniveaus 20 liegt. Dreht sich die Trommel 3 jedoch in die erforderliche Drehrichtung, hier gegen den Uhrzeigersinn, so hebt sich der Wasserspiegel in Drehrichtung auf das Wasserniveau 21 an. Die Probeneinheit 5 ist so angeordnet, dass sie dann von der wässrigen Flüssigkeit gemäß Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeckt ist. Schritt (b1) kann dann bereits während der Rotation der Trommel 3 durchgeführt werden oder bei Stillstand der Trommel 3. Bevorzugt wird Schritt (b1) aber bei Stillstand der Trommel 3 durchgeführt. Schritt (b2) wird erfindungsgemäß im Allgemeinen bei Stillstand der Trommel 3 durchgeführt. Zur Beschleunigung der Verdampfung der wässrigen Flüssigkeit von der Probeneinheit 5 weist diese zusätzlich auch eine Heizung 28 auf.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts 1 aus 1. Da sich das Haushaltsgerät 1 in 2 lediglich durch die Positionierung des Spektrometers 24 unterscheidet, wird auf eine sich wiederholende Beschreibung des Haushaltsgeräts 1 an dieser Stelle verzichtet.
In dieser nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Spektrometer 24 ein Evaneszensspektrometer. Die Probeneinheit 5 ist ein Lichtschlauch, in welchen durch eine als IR-LED ausgebildete Strahlungsquelle 4 IR-Strahlung eingekoppelt werden kann. Der Detektor 6 hat eine sensitive Detektorfläche und besteht zumindest teilweise aus Galliumarsenid. Der Lichtschlauch 5 ist hierin in mäanderförmigen Schlaufen im unteren Bereich des Laugenbehälters 2 angeordnet, wo er während des Betriebs der Waschmaschine 1 ständig von wässriger Flüssigkeit bedeckt wird. Vorzugsweise erfolgt hier eine Messung gemäß Schritt (b1) des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Messsignale aus Wechselwirkungen des evaneszenten Feldes mit der wässrigen Flüssigkeit resultieren.
3 zeigt ebenfalls eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts 1 aus 1, die sich lediglich durch die Positionierung des Spektrometers 24 unterscheidet.
Die in 3 gezeigte Waschmaschine 1 weist zusätzlich einen separaten Behälter 27 auf, welcher durch die Zulaufleitung 26 mit wässriger Flüssigkeit aus dem Laugenbehälter 2 gespeist werden kann. Diese kann dann über die Ablaufleitung 25 wieder aus dem Behälter entfernt werden, um das Verfahren erneut durchzuführen. In dieser nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Spektrometer 24 ein IR-Spektrometer. Die Strahlungsquelle 4 ist ein DFB-Laser und der Detektor 6 weist eine Detektorfläche auf, die zumindest teilweise aus Germanium besteht. Der Aufbau des IR-Spektrometers 24 entspricht einem Reflexionsspektrometer. Die Probeneinheit 5 besteht aus einem Quarzglasplättchen, welches auf der von der Strahlungsquelle 4 und dem Detektor 6 abgewandten Seite einen optischen Spiegel aufweist, um den transmissiven Anteil der Strahlung nach Probendurchgang in Richtung des Detektors 6 rückreflektieren zu können. Zudem weist die Probeneinheit 5 eine Heizung 28 auf, welche in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform als ein Peltierelement ausgebildet ist. Die Auswerteeinheit 29 ist hierin auf einem externen Server implementiert und die Steuereinrichtung 23 und die Auswerteeinrichtung 29 sind zur drahtlosen Datenkommunikation eingerichtet.
4 zeigt ebenfalls eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts 1 aus 1, die sich lediglich durch die Positionierung des Spektrometers 24 unterscheidet.
In 4 ist das Spektrometer 24 ein IR-Spektrometer mit Reflexionsaufbau. Die Strahlungsquelle 4 ist ein MOEMS-Schwarzkörperstrahler und der Strahlungsdetektor 6 besteht aus einer sensitiven Detektorfläche N und weist einen MOEMS-Fabry-Perot Frequenzfilter auf. Die Probeneinheit 5 ist eine mikrostrukturierte Quarzglaslinse. Das Spektrometer 24 ist in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform in der Laugenbehälterablaufleitung 17 angeordnet. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann diese über die Pumpe 14 mit Flüssigkeit aus dem Laugenbehälter 2 geflutet werden. Zur schnelleren Verdampfung der wässrigen Flüssigkeit in Schritt (b2) kann auch hierin die Probeneinheit 5 zusätzlich eine Heizung 28 aufweisen, beispielsweise in Form einer metallischen Heizschlaufe. Die Auswerteeinheit 29 ist in dieser Ausführungsform als ein separater Mikrocomputer ausgebildet, welcher im oberen Bereich der Waschmaschine 1 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Wasserführendes Haushaltsgerät, Waschmaschine
2: Laugenbehälter
3: Trommel
4: Strahlungsquelle, IR-Strahlungsquelle
5: Probeneinheit
6: Strahlungsdetektor
7: Anzeigevorrichtung
8: (automatische) Dosiereinheit
9: Sperrventil
10: Frischwasserleitung
11: Einspülschale
12: Gehäuse
13: Abflussleitung
14: Pumpe
15: Leistungserfasser
16: Boden
17: Laugenbehälterablaufleitung
18: Unteres Wasserniveau
19: Flusenabscheider
20: Oberes Wasserniveau bei Stillstand der Trommel
21: Oberes Wasserniveau bei Trommelrotation
22: Antriebsmotor
23: Steuereinrichtung
24: Spektrometer, IR-Spektrometer
25: Behälterablaufleitung, Ablaufleitung
26: Behälterzulaufleitung, Zulaufleitung
27: Behälter
28: Heizung
29: Auswerteeinheit
30: Ablauföffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012017323 A1 [0006]
DE 102010002773 A1 [0007]
DE 102010039611 A1 [0008]
DE 102014212294 A1 [0009]
WO 2001/046509 A1 [0011]
DE 102015100395 A1 [0012]
EP 0816551 B1 [0013]
EP 1242665 B1 [0014]
US 5396715 [0015]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts (1) mit einer Steuereinrichtung (23), einem Spektrometer (24), welches mindestens eine Strahlungsquelle (4), eine Probeneinheit (5), mindestens einen Strahlungsdetektor (6) und eine Auswerteeinheit (29) umfasst, wobei Auswerteeinheit (29) und Steuereinrichtung (23) zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer (24) und Steuereinrichtung (23) ausgetauscht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: (a) In Kontakt bringen der Probeneinheit (5) mit wässriger Flüssigkeit; (b1) Vermessen der wässrigen Flüssigkeit mit dem Spektrometer (24), indem von der mindestens einen Strahlungsquelle (4) Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit (5) damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (6) die von der Probeneinheit (5) reflektierte Strahlung als Flüssigkeits-Messsignal registriert; und/oder (b2) Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit von der Probeneinheit (5) und Vermessen des Rückstands mit dem Spektrometer (24), indem von der mindestens einen Strahlungsquelle (4) Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit (5) damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (6) die von der Probeneinheit (5) reflektierte Strahlung als Feststoff-Messsignal registriert; und (c) Übermitteln des Messsignals oder der Messsignale an die Auswerteeinheit (29), Auswerten des Messsignals mit einer in der Auswerteeinheit (29) hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung (23), wobei die Schritte (a) bis (c) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b1) oder (b2) die Bestrahlung im Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ bei mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereichen innerhalb dies Wellenlängenbereiches erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b1) oder (b2) die Bestrahlung im gesamten Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b2) die Probeneinheit (5) zum Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b1) oder (b2) der Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ im Infraroten liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ mindestens zwei Absorptionsbanden eines Behandlungsmittels umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Flüssigkeit eine Waschlauge ist und das Verfahren während einer Waschphase mindestens zwei Mal im Abstand eines Zeitintervalls von Δt = 5 bis 15 min. durchgeführt wird.
Wasserführendes Haushaltsgerät (1) mit einer Steuereinrichtung (23), einem Spektrometer (24), welches mindestens eine Strahlungsquelle (4), eine Probeneinheit (5), mindestens einen Strahlungsdetektor (6) und eine Auswerteeinheit (29) umfasst, wobei Auswerteeinheit (29) und Steuereinrichtung (23) zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer (24) und Steuereinrichtung (23) ausgetauscht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, das die folgenden Schritte umfasst: (a) In Kontakt bringen der Probeneinheit (5) mit wässriger Flüssigkeit; (b1) Vermessen der wässrigen Flüssigkeit mit dem Spektrometer (24), indem von der mindestens einen Strahlungsquelle (4) Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit (5) damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (6) die von der Probeneinheit (5) reflektierte Strahlung als Flüssigkeits-Messsignal registriert; und/oder (b2) Eindampfen der wässrigen Flüssigkeit von der Probeneinheit (5) und Vermessen des Rückstands mit dem Spektrometer (24), indem von der mindestens einen Strahlungsquelle (4) Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ₁ bis λ₂ in mindestens einem Zeitintervall Δτ emittiert wird, so dass die Probeneinheit (5) damit beaufschlagt wird, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (6) die von der Probeneinheit reflektierte Strahlung als Feststoff-Messsignal registriert; und (c) Übermitteln des Messsignals oder der Messsignale an die Auswerteeinheit (29), Auswerten des Messsignals mit einer in der Auswerteeinheit (29) hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung (23), wobei die Schritte (a) bis (c) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1) einen Behandlungsmittelbehälter und eine automatisierte Dosiereinheit (8) zur Dosierung von Behandlungsmittel aufweist, welche mit der Steuereinrichtung (23) verbunden sind.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeneinheit (5) des Spektrometers (24) zusätzlich eine Heizung (28) aufweist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer (24) ein Evaneszensspektrometer ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeneinheit (5) eine Quarzglasfläche mit einem optischen Spiegel umfasst.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (4) eine Breitbandquelle zur Emission von Strahlung im Infrarotbereich ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (29) ein externer Server ist und der Informationsaustausch zwischen Auswerteeinheit (29) und Steuereinrichtung (23) drahtlos erfolgt.
Haushaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserführende Haushaltsgerät (1) eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner mit einem Laugenbehälter (2) und einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Wäschestücken ist und die Probeneinheit (5) im Mantel des Laugenbehälters (2) angeordnet ist.