DE10251872B3

DE10251872B3 - Vorrichtung und Verfahren mit einer Sensoreinheit

Info

Publication number: DE10251872B3
Application number: DE2002151872
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. Fränzel
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-11-08

Abstract

Die Erfindung geht insbesondere aus von einer Vorrichtung mit einer Sensoreinheit (10) zur Erfassung einer Kenngröße, insbesondere zur Steuerung einer Wasserenthärtung. DOLLAR A Um insbesondere eine gattungsgemäße Vorrichtung mit besonders hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Einrichtung (11) zur Ausfällung eines gelösten Kalks in einer Wasserprobe (12) in einer über die Wasserprobe (12) verteilten Form aufweist, wobei über die Sensoreinheit (10) die Kenngröße für einen Trübungsgrad der Wasserprobe (12) erfassbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Sensoreinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit einer Sensoreinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Aus der DE 198 25 981 A1 ist eine gattungsbildende Vorrichtung und ein gattungsbildendes Verfahren mit einer optischen Sensoreinheit zur Ermittlung einer Kenngröße zur Steuerung einer Wasserenthärtung bekannt. Über die Sensoreinheit ist die eine Kalkablagerungen an einer lichtdurchlässigen Fläche repräsentierende Kenngröße erfassbar, von der auf eine Veränderung einer vorliegenden Wasserhärte geschlossen wird.

Die Aufgaben der Erfindung bestehen insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren mit jeweils besonders hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen. Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den weiteren Ansprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Sensoreinheit zur Erfassung einer Kenngröße, insbesondere zur Steuerung einer Wasserenthärtung.

Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Ausfällung eines gelösten Kalks in einer Wasserprobe in einer über die Wasserprobe verteilten Form aufweist, wobei über die Sensoreinheit die Kenngröße für einen Trübungsgrad der Wasserprobe, insbesondere infolge des ausgeschiedenen Kalks, erfassbar ist. Durch die Ausfällung des Kalks in entsprechender Form, insbesondere in fein kristalliner Form, können ablagerungsbedingte Störungen sicher vermieden und es kann eine hohe Zuverlässigkeit erreicht werden. Es kann eine zumindest weitgehend wartungsfreie Vorrichtung erzielt werden.

Besonders vorteilhaft ist die Sensoreinheit von einer optischen Einheit gebildet. Mit einer optischen Sensoreinheit kann eine Kenngröße für den vorliegenden Trübungsgrad be sonders einfach erfasst und die Sensoreinheit kann besonders kostengünstig ausgeführt werden. Die Kenngröße kann dabei insbesondere von einem Transmissionsgrad der Wasserprobe im Hinblick auf einen Lichtstrahl oder von einem Ausleuchtungsgrad der Wasserprobe infolge diffuser Lichtstreuung am in kristalliner Form ausgeschiedenen Kalk gebildet sein.

Grundsätzlich sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensoreinheiten denkbar, beispielsweise könnte die Sensoreinheit auch von einer Ultraschalleinheit gebildet sein, über die von einer Reflexion an dem kristallin ausgeschiedenen Kalk auf eine Kenngröße des vorliegenden Trübungsgrads geschlossen werden kann.

Die Ausfällung des Kalks in verteilter Form über die Wasserprobe, insbesondere in fein kristalliner Form, zumindest weitgehend, ohne dass sich der Kalk an Wänden eines Behälters der Wasserprobe absetzt, kann grundsätzlich durch verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende chemische und/oder physikalische Prozesse und mit einer dementsprechend ausgebildeten Einrichtung hervorgerufen werden. Die Ausfällung des Kalks an sich kann jedoch einfach, zuverlässig und mit kostengünstigen Mitteln erreicht werden, wenn die Einrichtung eine Wärmequelle zur Erhitzung der Wasserprobe und zur Ausfällung des Kalks aufweist. Die Ausfällung könnte jedoch auch zusätzlich oder alternativ durch über die Einrichtung hinzugeführte Chemikalien hervorgerufen werden usw.

Die Wärmequelle kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bauteilen gebildet sein, beispielsweise von einer sich durch die Wasserprobe erstreckenden Heizspirale usw. Besonders vorteilhaft wird die Wärmequelle jedoch von einem Dickschichtheizelement gebildet, das besonders kostengünstig herstellbar sowie besonders platzsparend ausführbar ist und über das einfach eine effiziente, flächenhafte Wärmeeinkopplung erreichbar ist.

Ferner kann die Ablagerung des Kalks an den Wänden einfach, zuverlässig und mit kostengünstigen Mitteln vermieden werden, wenn die Einrichtung eine Ultraschallquelle zur Erreichung der verteilten Form des ausgeschiedenen Kalks über die Wasserprobe aufweist. Mit der Ultraschallquelle kann eine vorteilhafte gleichmäßige Verteilung erzielt und es kann ferner eine vorteilhafte Selbstreinigung und eine dadurch bedingte Steigerung der Zuverlässigkeit erreicht werden. Die Ultraschallquelle kann dabei eine Verteilung und/oder eine Beibehaltung einer bereits vorliegenden vorteilhaften Verteilung bewirken.

Die Ultraschallquelle kann auf verschiedenen, dem Fachmann als geeignet erscheinenden Technologien basierend ausgeführt sein, beispielsweise kann eine piezokeramische und/oder eine magnetostriktive Ultraschallquelle verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ zu einer Ultraschallquelle könnten auch die Wände des Behälters der Wasserprobe mit einer Oberfläche versehen sein, die eine Ablagerung des Kalks an denselben zumindest weitgehend vermeidet, beispielsweise könnten die Wände mit einer auf einer Nanotechnologie basierenden Schicht beschichtet sein.

Die Ultraschallquelle ist besonders vorteilhaft in einem Bodenbereich des Behälters der Wasserprobe angeordnet, wodurch vorteilhaft ein infolge der Schwerkraft hervorgerufenes Absinken und Ablagern des Kalks im Bodenbereich des Behälters vermieden werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit wenigstens einen Reflektor aufweist. Es kann eine gesteigerte Empfindlichkeit durch mehrfaches Durchlaufen der Wasserprobe erreicht und insbesondere kann vorteilhaft wenigstens ein Senderelement und ein Empfängerelement der Sensoreinheit in einer gemeinsamen Montageeinheit integriert werden, wodurch Montageaufwand, Bauraum und Kosten eingespart werden können. Grundsätzlich ist jedoch auch möglich, ein Senderelement auf einer ersten und ein Empfängerelement auf einer zweiten Seite des Behälters anzuordnen.

Die erfindungsgemäße Lösung kann grundsätzlich bei sämtlichen wasserbrauchenden Vorrichtungen eingesetzt werden, wie beispielsweise im industriellen Bereich bei Fertigungsvorrichtungen, jedoch besonders vorteilhaft bei Haushaltsgeräten, in denen entsprechende Vorrichtungen platzsparend integriert und einfach zumindest teilautomatisiert, komfortabel betrieben werden können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
1 zeigt eine Vorrichtung mit einer optischen Sensoreinheit 10 zur Erfassung einer Kenngröße zur Steuerung einer Wasserenthärtung in einer Spülmaschine. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung 11 zur Ausfällung eines gelösten Kalks in einer Wasserprobe 12 in einer über die Wasserprobe 12 verteilten Form, wobei über die Sensoreinheit 10 die Kenngröße für einen Trübungsgrad der Wasserprobe 12 infolge des ausgeschiedenen Kalks erfassbar ist.
Die Einrichtung 11 weist an einer Deckseite innerhalb eines Behälters 15 eine von einem Dickschichtheizelement gebildete Wärmequelle 13 zur Erhitzung der Wasserprobe 12 und zur Ausfällung des Kalks auf. Ferner weist die Einrichtung 11 in einem der Deckseite gegenüberliegenden Bodenbereich des Behälters 15 an einer Außenseite eines Behälterbodens 19 eine Ultraschallquelle 14 zur Verteilung bzw. zur Beibehaltung einer Verteilung des ausgeschiedenen Kalks über die Wasserprobe 12 auf. Durch die Anordnung der Ultraschallquelle 14 und der Wärmequelle 13 auf gegenüberliegenden Seiten können ungewünschte Wechselwirkungen zwischen diesen Einheiten vorteilhaft zumindest weitgehend vermieden werden. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, die Ultraschallquelle 14 und die Wärmequelle 13 auf einer gemeinsamen Seite, beispielsweise vorteilhaft im Bodenbereich des Behälters 15 anzuordnen, wodurch eine Verkalkung der Wärmequelle 13 sicher vermieden werden könnte.
Der Behälterboden 19 ist über eine von einem Gummiring gebildete Schallentkopplung 20 vom restlichen Teil des Behälters 15 entkoppelt, wodurch über die Ultraschallquelle 14 eine effiziente Schalleinkopplung erreicht werden kann. Der Behälterboden 19 wird als Schwingungselement genutzt.
Die Sensoreinheit 10 weist an einer Außenseite einer ersten Seitenwand mit einem transparenten Wandteil 21 des Behälters 15 ein in einer Montageeinheit integriertes Senderelement 17 und ein integriertes Empfängerelement 18 auf. Über das Senderelement 17 kann Licht ausgesendet und über das Empfängerelement 18 kann Licht empfangen werden. An einer Innenseite einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Sei tenwand ist ein Reflektor 16 der Sensoreinheit 10 angeordnet, über den vom Senderelement 17 ausgesendetes Licht zum Empfängerelement 18 reflektiert werden kann.
Im Betrieb ist der Behälter 15 stets vollständig mit Wasser gefüllt, das über ein Zuflussventil 23 dem Behälter 15 gesteuert zugeführt und über ein Abflussventil 24 aus dem Behälter 15 gesteuert abgeführt werden kann. Die Einrichtung 11 bzw. die Wärmequelle 13, die Ultraschallquelle 14 sowie die Sensoreinheit 10 werden dabei über eine Steuereinheit 22 angesteuert, die zusätzlich eine Auswerteeinheit bildet, über die von einer erfassten Lichtintensität am Empfängerelement 18 auf einen Transmissionsgrad und damit auf die Kenngröße für einen Trübungsgrad der Wasserprobe 12 geschlossen wird, der mit der vorliegenden Wasserhärte korreliert.

10: Sensoreinheit
11: Einrichtung
12: Wasserprobe
13: Wärmequelle
14: Ultraschallquelle
15: Behälter
16: Reflektor
17: Senderelement
18: Empfängerelement
19: Behälterboden
20: Schallentkopplung
21: Wandteil
22: Steuereinheit
23: Zuflussventil
24: Abflussventil

Claims

Vorrichtung mit einer Sensoreinheit (10) zur Erfassung einer Kenngröße, insbesondere zur Steuerung einer Wasserenthärtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (11) zur Ausfällung eines gelösten Kalks in einer Wasserprobe (12) in einer über die Wasserprobe (12) verteilten Form, wobei über die Sensoreinheit (10) die Kenngröße für einen Trübungsgrad der Wasserprobe (12) erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (10) von einer optischen Einheit gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) eine Wärmequelle (13) zur Erhitzung der Wasserprobe (12) und zur Ausfällung des Kalks aufweist.
Vorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (13) von einem Dickschichtheizelement gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) eine Ultraschallquelle (14) zur Erreichung der verteilten Form des ausgeschiedenen Kalks über die Wasserprobe (12) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallquelle (14) in einem Bodenbereich eines Behälters (15) der Wasserprobe (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (10) wenigstens einen Reflektor (16) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Senderelement (17) und ein Empfängerelement (18) der Sensoreinheit (10) in einer gemeinsamen Montageeinheit integriert sind.
Verfahren mit einer Sensoreinheit (10) zur Erfassung einer Kenngröße, insbesondere zur Steuerung einer Wasserenthärtung, gekennzeichnet durch eine Ausfällung eines gelösten Kalks in einer Wasserprobe (12) in einer über die Wasserprobe (12) verteilten Form, wobei über die Sensoreinheit (10) die Kenngröße für einen Trübungsgrad der Wasserprobe (12) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausfällung des gelösten Kalks in der Wasserprobe (12) die Wasserprobe (12) mittels einer Wärmequelle (13) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserprobe (12) mittels einer Ultraschallquelle (14) mit Ultraschall beaufschlagt wird.
Haushaltsgerät mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.