EP1344487B1 - Vorrichtung und Verfahren zur optischen Erfassung des Trockengrades in einem Haushaltsgerät - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur optischen Erfassung des Trockengrades in einem Haushaltsgerät Download PDF

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EP1344487B1
EP1344487B1 EP20030001673 EP03001673A EP1344487B1 EP 1344487 B1 EP1344487 B1 EP 1344487B1 EP 20030001673 EP20030001673 EP 20030001673 EP 03001673 A EP03001673 A EP 03001673A EP 1344487 B1 EP1344487 B1 EP 1344487B1
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EP
European Patent Office
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light
detection surface
sensor
container
domestic appliance
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EP20030001673
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EP1344487A2 (de
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Helmut Nüchter
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Electrolux Home Products Corp NV
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Electrolux Home Products Corp NV
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    • A47L2401/00—Automatic detection in controlling methods of washing or rinsing machines for crockery or tableware, e.g. information provided by sensors entered into controlling devices
    • A47L2401/19—Air humidity
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    • A47L2501/00—Output in controlling method of washing or rinsing machines for crockery or tableware, i.e. quantities or components controlled, or actions performed by the controlling device executing the controlling method
    • A47L2501/11—Air heaters

Definitions

  • the invention relates to a device and a method in a household appliance, in particular a dishwasher, with a humidity sensor for detecting the degree of dryness within a container or air duct of the household appliance.
  • the rinsing liquid is pumped off after the last rinse and the heating of the dishwasher is switched on for a fixed period of time.
  • the atmosphere in the dishwasher container stored therein items is heated so that it gives off increased moisture during the dry phase.
  • the humidity condenses on the cooler inner walls of the washing container and eventually runs off to the dishwasher sump.
  • the duration of heating is determined independently of the loading of the dishwasher and thus leads to an inefficient drying process, in which sometimes unnecessary heating energy is consumed.
  • the household appliance has a humidity sensor for detecting the degree of dryness within a container or air duct.
  • the humidity sensor detects the humidity of the atmosphere either directly within the container or in an air duct, which is in communication with the container. Through the air duct, for example, during the dry phase, the air circulates out of the container and the air moisture transported through the air duct is separated by means of a condensation device or discharged from the domestic appliance.
  • the humidity sensor detects the moisture adhering to it from a defined detection surface in the interior of the container or the air duct.
  • the humidity from the container interior of the household appliance is reflected at the detection surface in the form of condensation droplets or a moisture film. By detecting the moisture on the detection surface is determined whether the dry phase has progressed so far that the humidity from the container interior is already largely removed.
  • the detection surface With decreasing humidity, the detection surface also dries, so that in the absence of the moisture film or the drops on the detection surface on the end of the drying phase can be closed. This can be switched off at a reproducible degree of humidity in the container, the drying heater and possibly a circulating air blower. If, for example, a large number of items to be washed is disposed of in a dishwashing machine, this releases moisture to the dishwashing atmosphere for a longer period of time The moisture adheres to the detection surface for longer. Therefore, a longer drying phase is carried out until complete drying of the dishes. Few items to be washed accordingly less moisture to the Spülraumatmospreheat from and the moisture on the detection surface dries faster, so that based on the moisture detection, the drying phase is turned off earlier. The same applies, for example, to a tumble dryer depending on the loading state or the residual moisture of the laundry to be dried.
  • the detection surface is an inner surface of a defined wall portion of the container or the air channel, so no additional area within the household appliance for moisture detection must be provided.
  • the defined wall region is a plate element, which is arranged in or on an opening of the container or channel wall.
  • the plate element is connected by means of welding, thermal welding, gluing or by means of a sealing sleeve with the adjacent container or channel wall. This results in a tight and easy to install connection between the container or channel wall and the plate member.
  • the plate member is a glass sheet or a transparent plastic sheet, optical detection of the moisture on the detection surface is enabled. Depending on the optical wavelength during measurement is the plate element in the visible range, in the UV range or in the infrared range permeable.
  • the detection surface is assigned a condensation device.
  • the condenser accelerates the condensation of moisture on the detection surface by cooling it.
  • the detection surface is colder than the surrounding surface inside the container or the air duct and the existing humidity is reliably detected by the condensation.
  • the detection surface is in thermal contact with a Peltier element. The Peltier element is operated during the dry phase and extracts heat from the detection surface.
  • the detection surface communicates with a condensation device which is present anyway for accelerating the drying, for example a water container or a condensation dryer. By such a condensation device, the drying process is accelerated while removing heat of the detection surface.
  • a wear-free, non-contact sensing sensor By optically detecting the moisture adhering to the sensing surface, a wear-free, non-contact sensing sensor is provided. Especially in the case where the humidity sensor is disposed outside the atmosphere containing atmospheric moisture, the sensor is subject to a low thermal and chemical stress. In a dishwasher, the sensor is advantageously arranged and operated outside of the aggressive Spülraumatmospreheat.
  • the humidity sensor on a light sensor which detects a caused by the adhering moisture change in the lighting conditions. If no external light source (for example ambient light) is available in a container which is enclosed on all sides, the light to be detected by the light sensor is advantageously generated by a light source.
  • the light source and the light sensor are arranged at a distance from one another, wherein the light emitted by the light source passes to the light sensor after the reflection on the surface of the detection surface. In the presence / absence of a moisture film or drops on the detection surface, the reflection on the surface of the detection surface changes such that the intensity of the reflected light changes due to the humidity and this change is evaluable as the presence / absence of moisture.
  • the refractive index of air and the refractive index of the moisture a total reflection is achieved in the dry phase, in which maximum intensity occurs on the light sensor, while in the presence of a moisture film, the intensity is reduced by reflection losses , Or the total reflection is achieved conversely in the presence of moisture and in the absence of moisture, the intensity is attenuated by reflection losses.
  • At least one reference value for the Set and save maximum light intensity This may be done at the factory or during operation of the dishwasher at appropriate times and at various intervals.
  • the reference value of the intensity maximum is required in order to be able to calculate the reflection losses from the measured light intensities during the process and to draw conclusions for the required heating demand.
  • the measured values of the light intensities are transmitted to a control unit and evaluated there according to predetermined algorithms.
  • various evaluation methods are applicable, for example, a table be deposited, the average values of light intensity minimum residual maturity assigns the heating and / or heating demand, on the other hand, the drying process can be determined from the rate of change of the light intensities.
  • a combination of different evaluation methods is conceivable, the other parameters used during dishwasher operation. Depending on the selected evaluation method of the measurement results, it may be useful in terms of minimizing the heating demand, the heating continuously or clocked on and / or off.
  • the contiguously incoming measured values of the light intensity are averaged and recourse is made to a stored remaining running time of the heating, then it may be expedient to switch off the heating only after the remaining heating time has expired, if the measured light intensities after expiry of the predefined residual running time lie within a tolerance interval of the heating time
  • There is a clocked operation of the heater is driven, which is clocked in terms of its duration and its performance, so that in phases of low or no heating power, it is possible to compare the measured values of light intensity with its predetermined reference value, so a appropriate time to shut down the heater to determine.
  • Fig. 1 2 shows a schematic cross-sectional view of a washing container 1 of a dishwasher and an adjacent circulating air channel 2.
  • an upper dish rack 3, an upper spraying arm 4, a lower dish rack 5 and a lower spraying arm 6 are arranged in a manner known per se.
  • the dishwashing atmosphere containing moisture is sucked out of the washing container by a fan 7 in the lower washing compartment area into the air duct 2 and discharged from the latter into the washing compartment 1 in the upper washing compartment area.
  • a water tank 8 is arranged, which extracts heat from the warm Spülraumatmospreheat, whereby moisture is reflected on the container wall.
  • the container wall acting as a condensation surface is formed as a side wall of the air channel 2.
  • a first humidity sensor 10 is arranged at an opening 11 in the lower region of the washing container 1.
  • the first humidity sensor 10 comprises a glass plate 12 which rests on the opening 11, and a measuring head 13, which is arranged on the glass plate 12 on the side facing away from the Spül matterserinneren.
  • Fig. 2 shows a detailed view of the first humidity sensor 10.
  • the glass plate 12 is at its edge region with a elastic adhesive (not shown) adhered to an adjacent to the opening 11 inner wall 14 of the washing container 1.
  • the elastic adhesive compensates for stresses due to temperature changes during operation of the dishwasher between the glass plate 12 and the inner wall 14.
  • the measuring head 13 is formed in two parts from a Peltier element 15 and a detector element 16. In another embodiment, not shown here, the Peltier element 15 may also be integrated directly into the detector element 16, so that the measuring head 13 is integrally formed.
  • the Peltier element 15 and the detector element 16 are connected via a combined measuring and control line 17 with an in Fig. 1 shown control unit 18 connected to the signal evaluation.
  • the Peltier element 15 cools the area adjacent to the detector element 16 surface of the glass plate 12 and thereby preferably supports the condensation on the glass plate 12.
  • the moisture on the glass plate 12 evaporates only when almost all the humidity is removed from the rinsing atmosphere in the washing compartment 1 ,
  • Fig. 3a shows a detailed view of the detector element 16.
  • a light-emitting diode 20 and a photodiode 21 are arranged in a common housing of the detector element 16.
  • the wavelength or the wavelength band of the light emitting diode 20 and the photodiode 21 are matched to each other, so that the photodiode 21 at the wavelength or the wavelength band of the light emitting diode 20 provides maximum output power.
  • a partition 22 is provided within the housing.
  • the light emitting diode 20 and the photodiode 21 are aligned with each other so that the collimated light beam from the photodiode 20 into the glass plate 12 penetrates, where it is reflected on the detector element 16 opposite surface of the glass plate 12, exiting the glass plate 12 and reaches the photosensitive surface of the photodiode 21.
  • a transparent matching layer between the exit side of the light-emitting diode 20 and the surface of the glass plate 12 and between the. Surface of the glass plate 12 and the entrance side of the photodiode 21 are provided.
  • the angle ⁇ between the light beam within the glass plate 12 and the surface of the glass plate is chosen so that when dry surface of the glass plate 12 total reflection occurs.
  • the entire intensity is reflected on the washing container 1 facing surface of the glass plate 12 and deflected in the direction of photodiode 21.
  • Fig. 3b shows the course of the light beam of the arrangement of Fig. 3a when moisture is on the surface of the glass plate 12.
  • the refractive index transition glass plate / air is now a refractive index transition between the glass plate and water before. In this case, no total reflection occurs more and part of the light beam from the light emitting diode 20 is transmitted at the border crossing glass / water through the water droplets 23 out of the glass plate.
  • the reflected intensity of the light beam to the photodiode 21 is attenuated, so that the presence of water droplets 23 and a moisture film on the inner surface of the glass plate 12 is detected via the light intensity attenuation.
  • either the light beam from the light emitting diode 20 is radiated at a wide angle and detected via a correspondingly large photosensitive area of the photodiode 21 or a plurality of spatially distributed photodiodes. It can also be provided several light emitting diodes / photodiode pairs. Thus, the presence of moisture is detected over a larger spatial area or over several points of the glass plate, so that even when dropping the moisture is reliably detected.
  • Fig. 1 shows yet a second embodiment of the arrangement of a humidity sensor.
  • a second humidity sensor 30 is arranged in a moisture-sealed housing in the interior of the water tank 8.
  • the measuring head 31 of the second humidity sensor 30 is seated on the plastic wall of the water tank 8, which is part of the partition wall between the water tank 8 and air duct 2.
  • the plastic wall 32 is optically transparent to the wavelength which is emitted by a light-emitting diode 20 of the measuring head 31.
  • the inner structure of the measuring head 31 corresponds to that of the detector element 16.
  • the second humidity sensor 30 is compared to the in Fig. 3a and 3b shown arrangement, only the glass plate 12 replaced by the plastic wall 32.
  • the second humidity sensor 30 is connected via a measuring and control line 33 to the control unit 18.
  • the dishwasher has only the first humidity sensor 10, only the second humidity sensor 30 or both humidity sensors 10, 30.
  • the moisture measurement is activated by means of the first and / or second humidity sensor. Possibly. the measurement is started only delayed, so that after the start of the dry phase, ie the heating of the dishwasher interior, a condensate can form on the measuring surface.
  • the moisture is continuously monitored in the form of a moisture film or drop. After the moisture is largely removed from the purge atmosphere, the moisture on the sensor surface begins to evaporate and the intensity of the reflected light beam changes. This change is detected by the photodiode 21 and evaluated by the control device 18. After the decrease of the humidity has been detected, the heater and / or the fan 7 is turned off and the drying process is ended.
  • the fan 7 can still run for a predefined period of time.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren in einem Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine, mit einem Feuchtesensor zur Erfassung des Trockengrades innerhalb eines Behälters oder Luftkanals des Haushaltsgerätes.
  • Bei einer herkömmlichen Geschirrspülmaschine wird nach dem letzten Klarspülgang die Spülflüssigkeit abgepumpt und die Heizung der Geschirrspülmaschine für eine festgelegte Zeitdauer eingeschaltet. Durch das Aufheizen der Atmosphäre im Spülmaschinenbehälter wird das darin gelagerte Spülgut aufgeheizt, so daß dieses während der Trockenphase vermehrte Feuchtigkeit abgibt. Die Luftfeuchtigkeit kondensiert an den kühleren Innenwänden des Spülbehälters und läuft schließlich zum Spülmaschinensumpf hin ab. Dabei ist die Heizungsdauer unabhängig von der Beladung der Geschirrspülmaschine festgelegt und führt so zu einem ineffizienten Trockenvorgang, bei dem teilweise unnötig Heizungsenergie verbraucht wird.
  • Haushaltsgeräte, die gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Feuchtesensoren aufweisen, sind aus US 3,116,982 und US 3,870,417 bekannt.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Trockenphase bei einem Haushaltsgerät bedarfsabhängig zu steuern, so daß Heizenergie eingespart wird.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (Vorrichtung) und des Ansprüchs 10 (Verfahren) gelöst.
  • Gemäß Anspruch 1 weist das Haushaltsgerät einen Feuchtesensor zur Erfassung des Trockengrades innerhalb eines Behälters oder Luftkanals auf. Der Feuchtesensor erfaßt dabei die Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre entweder direkt innerhalb des Behälters oder in einem Luftkanal, der mit dem Behälter in Verbindung steht. Durch den Luftkanal wird beispielsweise während der Trockenphase die Luft aus dem Behälter zirkuliert und die durch den Luftkanal transportierte Luftfeuchtigkeit mittels einer Kondensationseinrichtung abgeschieden oder aus dem Haushaltsgerät ausgelassen. Der Feuchtesensor erfaßt von einer definierten Erfassungsfläche im Innern des Behälters oder des Luftkanals die dort anhaftende Feuchtigkeit. Während der Aufheiz- und/oder Trocken-phase schlägt sich die Luftfeuchtigkeit aus dem Behälterinnern des Haushaltsgeräts an der Erfassungsfläche in Form von Kondensationstropfen oder eines Feuchtigkeitsfilms nieder. Durch das Erfassen der Feuchtigkeit auf der Erfassungsfläche wird festgestellt, ob die Trockenphase so weit fortgeschritten ist, daß die Luftfeuchtigkeit aus dem Behälterinnern bereits weitgehend entfernt ist.
  • Mit sinkender Luftfeuchtigkeit trocknet die Erfassungsfläche ebenfalls ab, so daß bei Abwesenheit des Feuchtigkeitsfilms oder der Tropfen auf der Erfassungsfläche auf das Ende der Trocknungsphase geschlossen werden kann. Damit kann bei einem reproduzierbaren Feuchtigkeitsgrad im Behälter die Trocknungsheizung und ggf. ein Umluftgebläse abgeschaltet werden. Ist beispielsweise in einer Geschirrspülmaschine viel Spülgut abgestellt, so gibt dieses für einen längeren Zeitraum Feuchtigkeit an die Spülraumatmosphäre ab und die Feuchtigkeit haftet länger an der Erfassungsfläche. Daher wird eine längere Trockenphase bis zur vollständigen Trocknung des Spülguts ausgeführt. Wenig Spülgut gibt entsprechend weniger Feuchtigkeit an die Spülraumatmosphäre ab und die Feuchtigkeit auf der Erfassungsfläche trocknet schneller, so daß anhand der Feuchtigkeitserfassung die Trockenphase früher abgestellt wird. Entsprechendes gilt z.B. für einen Wäschetrockner in Abhängigkeit von dem Beladungszustand bzw. der Restfeuchtigkeit der zu trocknenden Wäsche.
  • Die Erfassungsfläche ist eine Innenfläche eines definierten Wandbereichs des Behälters oder des Luftkanals, so muß keine zusätzliche Fläche innerhalb des Haushaltsgeräts für die Feuchteerfassung bereitgestellt werden. Der definierte Wandbereich ist ein Plattenelement, welches in oder an einem Durchbruch der Behälter- oder Kanalwand angeordnet ist. Damit werden die Innenabmessungen und Innenkonturen des Behälters oder des Luftkanals zur Messung der Luftfeuchtigkeit im wesentlichen nicht verändert, so daß diese ihre volle Funktionsfähigkeit unverändert beibehalten. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Plattenelement mittels Schweißen, Thermoschweißen, Kleben oder mittels einer Dichtmanschette mit der angrenzenden Behälteroder Kanalwand verbunden. Dadurch ergibt sich eine dichte und einfach zu montierende Verbindung zwischen der Behälter- oder Kanalwand und dem Plattenelement.
  • Da das Plattenelement eine Glasscheibe oder eine transparente Kunststoffplatte ist, so wird eine optische Erfassung der Feuchtigkeit auf der Erfassungsfläche ermöglicht. In Abhängigkeit der optischen Wellenlänge beim Messen ist das Plattenelement im sichtbaren Bereich, im UV-Bereich oder im Infrarotbereich durchlässig.
  • Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Erfassungsfläche eine Kondensationseinrichtung beigeordnet. Solange Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre des Behälters vorhanden ist, beschleunigt die Kondensationseinrichtung die Kondensation der Feuchtigkeit auf der Erfassungsfläche durch deren Abkühlung. Dadurch ist die Erfassungsfläche kälter als die umgebende Fläche im Innern des Behälters oder des Luftkanals und die vorhandene Luftfeuchtigkeit wird durch die Kondensation sicher erfaßt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steht die Erfassungsfläche mit einem Peltier-Element in thermischem Kontakt. Das Peltier-Element wird während der Trockenphase betrieben und entzieht der Erfassungsfläche Wärme. Bei einer weiteren Ausgestaltung steht die Erfassungsfläche mit einer ohnehin zur Beschleunigung der Trocknung vorhandenen Kondensationseinrichtung in Verbindung, wie beispielsweise einem Wasserbehälter oder einem Kondensationstrockner. Durch eine solche Kondensationseinrichtung wird der Trockenvorgang beschleunigt und gleichzeitig Wärme der Erfassungsfläche entzogen.
  • Durch die optische Erfassung der an der Erfassungsfläche anhaftenden Feuchtigkeit wird ein verschleißfreier, berührungsloser Erfassungssensor zur Verfügung gestellt. Besonders in dem Fall, bei dem der Feuchtesensor außerhalb der Luftfeuchtigkeit enthaltenden Atmosphäre angeordnet ist, unterliegt der Sensor einer geringen thermischen und chemischen Belastung. Bei einer Geschirrspülmaschine wird der Sensor vorteilhaft außerhalb der aggressiven Spülraumatmosphäre angeordnet und betrieben.
  • Vorteilhaft weist der Feuchtesensor einen Lichtsensor auf, der eine durch die anhaftende Feuchtigkeit bewirkte Änderung der Lichtverhältnisse erfaßt. Steht dabei in einem allseits umschlossenen Behälter keine externe Lichtquelle (z.B. Umgebungslicht) zur Verfügung, so wird vorteilhaft das vom Lichtsensor zu erfassende Licht durch eine Lichtquelle erzeugt. Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Lichtquelle und der Lichtsensor beabstandet voneinander angeordnet, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht nach der Reflektion an der Oberfläche der Erfassungsfläche zum Lichtsensor gelangt. Bei Vorhandensein/Nichtvorhandensein eines Feuchtigkeitsfilms bzw. von Tropfen auf der Erfassungsfläche ändert sich die Reflektion an der Oberfläche der Erfassungsfläche derart, daß 'sich die Intensität des reflektierten Lichts durch die Feuchtigkeit ändert und diese Änderung als Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Feuchtigkeit auswertbar ist. In Abhängigkeit des Brechungsindex der Erfassungsfläche bzw. des Plattenelementmaterials der Erfassungsfläche, des Brechungsindex von Luft und des Brechungsindex der Feuchtigkeit wird in trockener Phase eine Totalreflektion erreicht, bei der auf dem Lichtsensor maximale Intensität auftritt, während bei Vorhandensein eines Feuchtefilms die Intensität durch Reflektionsverluste vermindert wird. Oder die Totalreflektion wird umgekehrt bei Vorhandensein der Feuchtigkeit erreicht und bei Abwesenheit der Feuchtigkeit die Intensität durch Reflektionsverluste abgeschwächt.
  • Unabhängig davon, ob bei vorstehend beschriebener Vorrichtung, diese bei feuchter oder trockener Kondensationsfläche des Feuchtesensors das einfallende Licht der Lichtquelle total reflektiert, ist zumindest ein Referenzwert für das Maximum der Lichtintensität festzulegen und abzuspeichern. Dies kann werkseitig oder während des Betriebes des Geschirrspülers zu geeigneten Zeitpunkten und in verschiedenen Zeitabständen wiederholt erfolgen. Der Referenzwert des Intensitätsmaximums wird benötigt, um während des Verfahrens aus den gemessenen Lichtintensitäten die Reflektionsverluste errechnen zu können und aus diesen Rückschlüsse für den benötigten Heizbedarf zu ziehen. Um sicher zu stellen, dass die vorhandene feuchtheiße Luft sichere Rückschlüsse auf den Trocknungsgrad innerhalb des Behälters zulässt, ist es vorteilhaft, die Erfassungsfläche des Feuchtesensors abzukühlen. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass vorhandene feuchtheiße Luft sich auf alle Fälle auf diesem niederschlägt und wenn die Erfassungsfläche kälter als die Umgebung ist, ist ausserdem davon auszugehen, dass diese als letzte abtrocknet und somit der Zeitpunkt an dem in jeder Stelle des Behälterinneren ein gewünschter Trocknungsgrad erzielt wird, sicher ermittelt werden kann. Die Kondensatbildung an der Erfassungsfläche des Feuchtesensors ist notwendige Voraussetzung um mit dem Trocknungsgrad des Behälterinneren korrespondierende Messwerte der erfassten Lichtintensitäten zu erhalten. Der zeitliche Verlauf des Trocknungsprozesses ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, z.B. der Beladungsmenge und dem Material des eingestellten Spülgutes, da diese nicht beeinflussbar sind, ist es sinnvoll, die ausgesendeten und an der Erfassungsfläche des Feuchtesensors reflektierten Lichtintensitäten kontinuierlich zu erfassen. Die gemessenen Werte der Lichtintensitäten werden an eine Steuereinheit übertragen und dort nach vorgegebenen Algorithmen ausgewertet. Um auf den erforderlichen Heizbedarf bis zur vollständigen Trocknung des Geschirrs schliessen zu können, sind verschiedene Auswertverfahren anwendbar, z.B. kann eine Tabelle hinterlegt sein, die Mittelwerten der Lichtintensität Mindestrestlaufzeiten der Heizung und/oder des Heizungsbedarfes zuordnet, andererseits kann der Trocknungsverlauf aus der Änderungsgeschwindigkeit der Lichtintensitäten bestimmt werden. Ferner ist eine Kombination verschiedener Auswertungsverfahren denkbar, die andere während des Geschirrspülerbetriebs bestimmte Parameter heranzieht. In Abhängigkeit von dem gewählten Auswertungsverfahren der Messergebnisse, kann es hinsichtlich einer Minimierung des Heizbedarfes sinnvoll sein, die Heizung kontinuierlich oder getaktes zu- und/oder abzuschalten. Werden z.B. die kontinurierlich eingehenden Messwerte der Lichtintensität gemittelt und aus diesen auf eine hinterlegte Restlaufzeit der Heizung zurückgegriffen, so kann es nach Ablauf dieser Restlaufzeit der Heizung sinnvoll sein, diese erst abzuschalten, wenn die gemessenen Lichtintensitäten nach Ablauf der vorgegebenen Restlaufzeit sich in einem Toleranzinterwall des vorgegebenen Referenzwertes befinden oder es wird ein getakteter Betrieb der Heizung gefahren, der hinsichtlich seiner Dauer als auch seiner Leistung getaktet ist, so dass in Phasen geringer oder keiner Heizleistung es möglich ist, die Messwerte der Lichtintensität mit ihrem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen, um so einen geeigneten Zeitpunkt zum Abschalten der Heizung zu bestimmen.
  • Anhand von Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Geschirrspülmaschine mit optischen Feuchtesensoren,
    • Fig. 2 eine Detailansicht eines der optischen Feuchtesensoren,
    • Fig. 3a die Reflektionsverhältnisse eines Lichtstrahls ohne Feuchtigkeit auf der Sensorfläche und
    • Fig. 3b die Reflektionsverhältnisse bei Feuchtigkeit auf der Sensorfläche.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Spülbehälters 1 einer Geschirrspülmaschine und eines angrenzenden Umluftkanals 2. Im Spülbehälter 1 sind auf an sich bekannte Weise,ein oberer Geschirrkorb 3, ein oberer Sprüharm 4, ein unterer Geschirrkorb 5 und ein unterer Sprüharm 6 angeordnet. Während der Trockenphase zum Trocknen des in die Geschirrkörbe 3, 5 eingestellten Spülguts wird Feuchtigkeit enthaltende Spülraumatmosphäre aus dem Spülbehälter durch ein Gebläse 7 im unteren Spülbehälterbereich in den Luftkanal 2 eingesaugt und aus diesem im oberen Spülbehälterbereich in den Spülbehälter 1 ausgelassen. Am Luftkanal 2 ist ein Wasserbehälter 8 angeordnet, der der warmen Spülraumatmosphäre Wärme entzieht, wodurch sich Luftfeuchtigkeit an der Behälterwand niederschlägt. Dabei ist die als Kondensationsfläche wirkende Behälterwand als Seitenwand des Luftkanals 2 ausgebildet.
  • Ein erster Feuchtesensor 10 ist an einer Öffnung 11 im unteren Bereich des Spülbehälters 1 angeordnet. Der erste Feuchtesensor 10 umfaßt eine Glasplatte 12, die auf der Öffnung 11 aufliegt, und einen Meßkopf 13, der an der Glasplatte 12 auf der dem Spülbehälterinneren abgewandten Seite angeordnet ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des ersten Feuchtesensors 10. Die Glasplatte 12 ist an ihrem Randbereich mit einem elastischen Kleber (nicht dargestellt) auf eine an die Öffnung 11 angrenzende Innenwand 14 des Spülbehälters 1 aufgeklebt. Der elastische Kleber gleicht Spannungen aufgrund von Temperaturänderungen während des Betriebs der Geschirrspülmaschinezwischen der Glasplatte 12 und der Innenwand 14 aus. Der Meßkopf 13 ist zweiteilig aus einem Peltier-Element 15 und einem Detektorelement 16 ausgebildet. Bei einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann das Peltier-Element 15 auch direkt in das Detektorelement 16 integriert sein, so daß der Meßkopf 13 einteilig ausgebildet ist. Das Peltier-Element 15 und das Detektorelement 16 sind über eine zusammengefaßte Meß- und Steuerleitung 17 mit einer in Fig. 1 dargestellten Steuereinheit 18 zur Signalauswertung verbunden. Das Peltier-Element 15 kühlt die an das Detektorelement 16 angrenzende Fläche der Glasplatte 12 und unterstützt dadurch bevorzugt die Kondensation an der Glasplatte 12. Die Feuchtigkeit auf der Glasplatte 12 verdunstet erst dann, wenn nahezu die gesamte Luftfeuchtigkeit aus der Spülatmosphäre im Spülbehälter 1 entfernt ist.
  • Fig. 3a zeigt eine Detailansicht des Detektorelements 16. In einem gemeinsamen Gehäuse des Detektorelements 16 sind eine Leuchtdiode 20 und eine Photodiode 21 angeordnet. Die Wellenlänge bzw. das Wellenlängenband der Leuchtdiode 20 und der Photodiode 21 sind aufeinander abgestimmt, so daß die Photodiode 21 auf der Wellenlänge bzw. dem Wellenlängenband der Leuchtdiode 20 maximale Ausgangsleistung liefert. Zur Vermeidung von Streulichteinfall auf die Photodiode 21 von der Leuchtdiode 20 ist innerhalb des Gehäuses eine Trennwand 22 vorgesehen. Die Leuchtdiode 20 und die Photodiode 21 sind so zueinander ausgerichtet, daß der gebündelte Lichtstrahl von der Photodiode 20 in die Glasplatte 12 eindringt, dort an der dem Detektorelement 16 gegenüberliegenden Oberfläche der Glasplatte 12 reflektiert wird, aus der Glasplatte 12 austritt und auf die photosensitive Oberfläche der Photodiode 21 gelangt. Bei einer weiteren Ausführungsform kann zur Vermeidung von Reflektionsverlusten eine transparente Anpassungsschicht zwischen der Austrittsseite der Leuchtdiode 20 und der Oberfläche der Glasplatte 12 sowie zwischen der. Oberfläche der Glasplatte 12 und der Eintrittsseite der Photodiode 21 vorgesehen werden.
  • Der Winkel α zwischen dem Lichtstrahl innerhalb der Glasplatte 12 und der Oberfläche der Glasplatte ist so gewählt, daβ bei trockener Oberfläche der Glasplatte 12 Totalreflektion auftritt. Dabei wird die gesamte Intensität an der dem Spülbehälter 1 zugewandten Oberfläche der Glasplatte 12 reflektiert und in Richtung Photodiode 21 umgelenkt. Fig. 3b zeigt den Verlauf des Lichtstrahls der Anordnung von Fig. 3a, wenn sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Glasplatte 12 befindet. Anstelle des Brechungsindexübergangs Glasplatte/Luft liegt jetzt ein Brechungsindexübergang zwischen der Glasplatte und Wasser vor. Dabei tritt keine Totalreflektion mehr auf und ein Teil des Lichtstrahls von der Leuchtdiode 20 wird am Grenzübergang Glas/Wasser durch den Wassertropfen 23 aus der Glasplatte heraus transmittiert. Die zur Photodiode 21 reflektierte Intensität des Lichtstrahls ist abgeschwächt, so daß über die Lichtintensitätsabschwächung das Vorhandensein von Wassertropfen 23 bzw. eines Feuchtigkeitsfilms auf der inneren Oberfläche der Glasplatte 12 erfaßt wird.
  • Bei der Bildung von einzelnen Wassertropfen auf der Glasplatte 12 anstelle eines Wasserfilms ist nicht für jeden Punkt auf der Glasplatte gewährleistet, daß ein Übergang Glas/Wasser vorhanden ist. Um diese statistische Fluktuation auszugleichen, wird bei weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen entweder der Lichtstrahl von der Leuchtdiode 20 unter einem breiten Winkel ausgestrahlt und über eine entsprechend große photoempfindliche Fläche der Photodiode 21 oder über eine Vielzahl von räumlich verteilten Photodioden erfaßt. Es können auch mehrere Leuchtdioden/Photodioden-Paare vorgesehen werden. Damit wird über einen größeren räumlichen Bereich bzw. über mehrere Stellen der Glasplatte das Vorhandensein der Feuchtigkeit erfaßt, so daß auch bei Tropfenbildung die Feuchtigkeit sicher nachgewiesen wird.
  • Fig. 1 zeigt noch eine zweite Ausführungsform der Anordnung eines Feuchtesensors. Dabei ist ein zweiter Feuchtesensor 30 in einem feuchtigkeitsgekapselten Gehäuse im Innern des Wasserbehälters 8 angeordnet. Der Meßkopf 31 des zweiten Feuchtesensors 30 sitzt auf der Kunststoffwand des Wasserbehälters 8, die Teil der Trennwand zwischen Wasserbehälter 8 und Luftkanal 2 ist. Die Kunststoffwand 32 ist optisch transparent für die Wellenlänge, die von einer Leuchtdiode 20 des Meßkopfes 31 ausgestrahlt wird. Der innere Aufbau des Meßkopfes 31 entspricht demjenigen des Detektorelements 16. Beim zweiten Feuchtesensor 30 ist im Vergleich zu der in Fig. 3a und 3b gezeigten Anordnung lediglich die Glasplatte 12 durch die Kunststoffwand 32 ersetzt. Der zweite Feuchtesensor 30 ist über eine Meß- und Steuerleitung 33 mit der Steuereinheit 18 verbunden. Wahlweise weist die Geschirrspülmaschine nur den ersten Feuchtesensor 10, nur den zweiten Feuchtesensor 30 oder beide Feuchtesensoren 10, 30 auf.
  • Zu Beginn der Trockenphase wird die Feuchtemessung mittels des ersten und/oder zweiten Feuchtesensor aktiviert. Ggf. wird die Messung erst zeitverzögert gestartet, so daß sich nach Beginn der Trockenphase, d.h. dem Aufheizen des Spülmaschineninnenraums, ein Kondensat auf der Meßoberfläche ausbilden kann. Während des Trocknens wird die Feuchtigkeit in Form eines Feuchtigkeitsfilms oder Tropfens laufend überwacht. Nachdem die Feuchtigkeit weitgehend aus der Spülraumatmosphäre entfernt ist, beginnt die Feuchtigkeit auf der Sensoroberfläche zu verdunsten und die Intensität des reflektierten Lichtstrahls ändert sich. Diese Änderung wird über die Photodiode 21 erfaßt und durch die Steuereinrichtung 18 ausgewertet. Nachdem die Abnahme der Feuchtigkeit erfaßt wurde, wird die Heizung und/oder das Gebläse 7 abgeschaltet und der Trockenvorgang beendet. Wahlweise kann das Gebläse 7 nach dem Erfassen der Trocknung bzw. der Luftfeuchtereduzierung noch für eine vordefinierte Zeitdauer nachlaufen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1: Spülbehälter
    • 2: Luftkanal
    • 3: oberer Geschirrkorb
    • 4: oberer Sprüharm
    • 5: unterer Geschirrkorb
    • 6: unterer Sprüharm
    • 7: Gebläse
    • 8: Wasserbehälter
    • 10 erster Feuchtesensor
    • 11: Öffnung
    • 12: Glasplatte
    • 13: Meßkopf
    • 14: Innenwand
    • 15: Peltier-Element
    • 16: Detektorelement
    • 17: Meß- und Steuerleitung
    • 18: Steuereinheit
    • 20: Leuchtdiode
    • 21: Photodiode
    • 22: Trennwand
    • 23: Wassertropfen
    • 30: zweiter Feuchtesensor
    • 31: Meßkopf
    • 32: Kunststoffwand
    • 33: Meß- und Steuerleitung

Claims (11)

  1. Haushaltsgerät, insbesondere Geschirrspülmaschine, mit einem Feuchtesensor (10, 30) zur Erfassung des Trockengrades innerhalb eines Behälters (1) oder Luftkanals (2) des Haushaltsgeräts, wobei der Feuchtesensor (10, 30) eine an einer Erfassungsfläche (12, 32) im Innern des Behälters (1) oder des Luftkanals (2) anhaftende Feuchtigkeit (23) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Erfassungsfläche (12, 32) eine Innenfläche einer in oder an einem Durchbruch (11) der Behälter- oder Kanalwand (14) angeordneten, in Abhängigkeit der optischen Wellenlänge beim Messen im sichtbaren Bereich, im UV-Bereich oder im Infrarotbereich durchlässigen Glasscheibe oder transparenten Kunststoffplatte ist und eine optische Erfassung der Luftfeuchtigkeit aus dem Behälterinneren, die sich während einer Aufheiz- und/oder Trockenphase an der Erfassungsfläche niederschlägt, ermöglicht ist.
  2. Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glas- oder Kunststoffplatte mittels Schweißen, Thermoschweißen, Kleben oder einer Dichtmanschette mit der angrenzenden Behälter- oder Kanalwand (14) verbunden ist.
  3. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsfläche (12, 32) eine Kondensationseinrichtung (15, 8) beigeordnet ist.
  4. Haushaltsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (15) ein mit der Erfassungsfläche (12) in thermischem Kontakt stehendes Peltier-Element, das der Erfassungsfläche (12) Wärme entzieht, oder einen mit der Erfassungsfläche (32) in thermischem Kontakt stehenden Wasserbehälter aufweist oder die Kondensationseinrichtung als Kondensationstrockner ausgebildet ist.
  5. Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtesensor (10, 30) zumindest einen Lichtsensor (21), insbesondere zumindest eine Photodiode, aufweist.
  6. Haushaltsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtesensor (10, 30) zumindest eine Lichtquelle (20), insbesondere zumindest eine Leuchtdiode, aufweist.
  7. Haushaltsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (21) auf das von der Lichtquelle (20) emittierte Licht anspricht.
  8. Haushaltsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von der Lichtquelle (20) zumindest einmal an einer Oberfläche der Erfassungsfläche (12, 32) reflektiert wird, bevor es zum Lichtsensor (21) gelangt.
  9. Haushaltsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von der Lichtquelle (20) unter einem solchen Winkel zur Oberfläche der Erfassungsfläche (12, 32) reflektiert wird, daß bei trockener Oberfläche Totalreflektion des Lichts auftritt und bei Feuchtigkeit auf der Oberfläche zumindest ein Teil des Lichts aus dem Lichtweg zum Lichtsensor (21) herausgebrochen wird, oder daß bei Feuchtigkeit auf der Oberfläche Totalreflektion des Lichts auftritt und bei trockener Oberfläche zumindest ein Teil des Lichts aus dem Lichtweg zum Lichtsensor (21) herausgebrochen wird.
  10. Verfahren zur Bestimmung des Trocknungsgrades innerhalb eines Behälters (1) oder Luftkanals (2) in einem Haushaltsgerät, insbesondere einem Geschirrspüler, mittels zumindest eines Feuchtesensors (10,30), der eine an einer Erfassungsfläche (12, 32) im Innern des Behälters (1) oder des Luftkanals (2) anhaftende Feuchtigkeit (23) optisch erfasst, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
    - Bestimmung und Abspeicherung zumindest eines Referenzwertes der Intensität des durch eine Lichtquelle (20) ausgesendeten Lichtes, welches an der trockenen Erfassungsfläche (12, 32) des Feuchtesensors (10, 30) reflektiert wird bevor es zu einem Lichtsensor (21) gelangt, wobei die Erfassungsfläche (12, 32) eine Innenfläche einer in oder an einem Durchbruch (11) der Behälter- oder Kanalwand (14) angeordneten, in Abhängigkeit der optischen Wellenlänge beim Messen im sichtbaren Bereich, im UV-Bereich oder im Infrarotbereich durchlässige Glasscheibe oder transparenten Kunststoffplatte ist,
    - Abkühlen der Erfassungsfläche (12, 32) der Feuchtesensoren (10, 30) und damit verbundener Niederschlag der feucht-heißen Luft auf der Erfassungsfläche (12, 32),
    - kontinuierliche Erfassung der Intensität des von der Lichtquelle (20) ausgesendeten Lichtes durch den Lichtsensor (21), wobei das Licht der Lichtquelle (20) an der Erfassungsfläche (12,32) des Feuchtesensors (10, 30) reflektiert wird bevor es zum Lichtsensor (21) gelangt,
    - Übertragung der Werte der gemessenen Lichtintensitäten eines Detektorelementes (16) über eine Meß- und Steuerleitung (17) zu einer Steuereinheit (18).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens einen der Verfahrensschritte
    - Auswertung der Messergebnisse der Lichtintensität und Ermitteln des sich daraus ergebenden Heizbedarfes bis zur vollständigen Trocknung eines Geschirrs.
    - Gesteuerte kontinuierliche oder getaktete Zu- und/oder Abschaltung einer Heizung durch die Steuereinheit (18).
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