EP3268528A1 - Verfahren zum betrieb einer waschmaschine mit einem impedanzsensor sowie hierzu geeignete waschmaschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer waschmaschine mit einem impedanzsensor sowie hierzu geeignete waschmaschine

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EP3268528A1
EP3268528A1 EP16704247.2A EP16704247A EP3268528A1 EP 3268528 A1 EP3268528 A1 EP 3268528A1 EP 16704247 A EP16704247 A EP 16704247A EP 3268528 A1 EP3268528 A1 EP 3268528A1
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EP
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surfactant
impedance
concentration
nsid
aqueous liquid
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EP16704247.2A
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Dirk Aurich
Andreas Bischof
Michael Munick
Hartmut Schaub
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/32—Control of operational steps, e.g. optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry
    • D06F33/37—Control of operational steps, e.g. optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of metering of detergents or additives
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    • D06F2105/00—Systems or parameters controlled or affected by the control systems of washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2105/42—Detergent or additive supply

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a washing machine with an impedance sensor (also referred to as electrochemical impedance sensor) and a washing machine suitable for this purpose.
  • the invention relates to a method for operating a washing machine with a container, a drum for receiving laundry, a drive motor for the drum, an impedance sensor in the container for determining an impedance signal in dependence on a composition of an aqueous liquid in the container, and a control device, and a washing machine suitable for carrying out this method.
  • laundry In a washing machine, laundry is generally treated in a washing phase for cleaning with a detergent containing wash liquor.
  • a treatment of the laundry with a fabric softener is frequently carried out.
  • laundry treatment agent in particular laundry detergent and softener. An overdose but also an underdose should be avoided.
  • an incorrect dosage of the detergent can lead to effervescence (overdosing) or to a poor washing performance (underdosing). It is therefore desirable to have a method of operating a washing machine that recognizes such conditions so that appropriate countermeasures can be taken.
  • washing machine which has an optimum amount of e.g. Detect detergent and a user of the washing machine on a display display a dosage recommendation with a precise indication of an amount to be used, for example. Can give detergent.
  • WO 03/029550 A1 describes a process-controlled domestic appliance with a microcomputer and a display for texts, in which a display panel for the Display of the expected in a work process (eg a wash program) required amount of additives (eg detergent) is present.
  • the household appliance has a device by means of which, for example, a washing process additive can be supplied, the dosage must be made by an operator.
  • a detergent dosage optimally adapted to a lot of items of laundry leads, in addition to a saving of energy and water, in particular also to a lower load on the wastewater.
  • DE 29 17 859 describes a method for monitoring and controlling the program, in particular the water inlet and / or the cleaning or detergent addition in automatic washing machines and dishwashers, wherein the surface tension and / or the water hardness and / or the electrical conductivity of the Washing liquid responsive sensors are provided in the machine, which intervene via an electrical control circuit in the program flow and control the amount of water, the water change and / or the dosage of cleaning or detergent addition.
  • EP 0 797 761 B1 describes a method for determining the surface tension of a liquid by generating gas bubbles in the liquid, whereafter the surface tension in the liquid is determined by monitoring gas bubbles and wherein the gas bubbles are formed from gas generated in situ.
  • EP 2 533 035 A1 describes a device for detecting material properties of a medium, comprising a measuring device including a sensor device, which is in communication with the medium, and a control device for controlling the sensor device with signals of a predetermined frequency range, and a control device for controlling the Operation of the measuring device and specification of the predetermined frequency range, wherein the driving means is provided for determining the course of the impedance Z of the medium corresponding to the predetermined frequency range in dependence on the frequency, and for outputting a detection signal, and the control means is provided for evaluating the detection signal of the drive means, determining a plurality of characteristic points (P1 to P4) of the course of the impedance Z and generating a result signal with respect to the properties of the medium. It should thus be possible, for example, to determine whether a wash solution requires a further addition of wax.
  • Detergents contain surfactants as surface-active substances to form a wash liquor for cleaning laundry items, these reducing the surface tension of the water in the aqueous solution formed (wash liquor), since the surfactants preferentially adsorb to the surface and thus to an interface.
  • surfactants from a certain concentration in the wash liquor store in the form of micelles, since they are energetically favorable. This concentration is called critical micelle concentration (CCMC) -
  • EP 2 767 825 A1 describes a method and an apparatus for determining a micelle formation concentration. The process is carried out in a washing device which has a quantity of water required for carrying out a washing process, with the steps
  • step 2 Detecting an amount Z and a phase angle ⁇ of an impedance of the wash liquor for a predetermined number of frequencies of drive signals and generating a corresponding number of respective measured values (step 2),
  • the object of the present invention was to provide a method for operating a washing machine, which is improved with regard to the optimal use of detergents.
  • the method should preferably allow the simplest possible and / or accurate monitoring and control of a wash program.
  • the object of the invention is also to provide a suitable for carrying out this method washing machine.
  • the invention thus relates to a method for operating a washing machine with a container, a drum for receiving items of laundry, a drive motor for the drum, an electrochemical impedance sensor in the container for determining an impedance signal in dependence on a composition of an aqueous liquid in the container, and a control device in which the following steps are performed:
  • step (b) measuring the surfactant concentration c Te nsid in the surfactant-containing aqueous liquid provided in step (a) by recording and evaluating impedance signals of the impedance sensor using a relationship between the impedance signals and the surfactant concentration stored in the controller;
  • CTensid ⁇ Cgrenz satisfies ISt
  • c gre nz means a maximum permissible micelle concentration. Their value generally depends on the movement program of the drum provided for the washing phase and the type or composition of the detergent, in particular the surfactants contained in it. The default of c gre nz serves, for example, to avoid unwanted foaming.
  • the maximum permissible micelle concentration C limit can be defined as an absolute value or as a ratio to the critical micelle concentration C C MC.
  • a container is understood to be a suds container, a part of the container or a component in which the surfactant-containing liquid provided during operation of the washing machine is located or flows past.
  • the impedance sensor in the tub of a washing machine as well as in a measuring container which is communicatively connected to the tub, or in a liquid line through which the surfactant-containing liquid flows during operation of the washing machine may be arranged.
  • the latter could be particularly advantageous if the washing machine has a pumping system, which dissipates the surfactant-containing liquid during operation of the washing machine from a tub and feeds again.
  • the surfactant-containing aqueous liquid is provided with a surfactant concentration Crensid in such a way that the relationship C C MC c c Te nsid ⁇ c gre nz is satisfied, characterized in that the surfactant concentration c Te nsid in the surfactant-containing aqueous liquid in step (a) by recording and evaluation of impedance signals of the impedance sensor, ie the impedance signals measured by the impedance sensor, is tracked, wherein the deposited in the control device relationship between impedance signals and surfactant concentrations is used.
  • the surfactant-containing aqueous liquid is preferably provided in such a way that the surfactant concentration in the surfactant-containing aqueous liquid is increased continuously until the critical micelle concentration C C MC is reached, the measured impedance signals being evaluated with respect to a change in the surface tension o sur in order to determine one no longer increasing with increasing surfactant surface tension o sur determine that the critical micelle concentration C C MC is reached.
  • the surfactant concentration can be continuously increased.
  • surfactant means a single surfactant as well as a mixture of different surfactants.
  • step (a) it is preferable to carry out step (a) in a wetting phase.
  • Wetting phase is understood to mean the phase in a washing program in which items of laundry to be cleaned and in particular to be washed with wash liquor are wetted with a wash liquor to be used, generally up to a saturation of the laundry items with the wash liquor.
  • wash liquor and " surfactant-containing aqueous liquor " have the same meaning in general.
  • a laundry drum in a wetting phase is preferably not rotated at a speed greater than 25 revolutions per minute.
  • step (b) is carried out taking into account the type and / or amount of soiling of the items of laundry, wherein in the control means a correlation between the impedance signals and the surfactant concentrations for different types and / or amounts of soiling of the items is deposited.
  • contamination with oil would mean that, in particular, nonionic surfactants can dissolve more or less pronouncedly in the oil and are no longer available for micelle formation.
  • ionic surfactants can be trapped to some extent by ion-containing contaminants, i. be consumed so that they are no longer available for a micelle formation.
  • Type and / or amount of contamination can be set by a user of the washing machine or measured by suitable sensors.
  • the inventively provided impedance sensor is suitable for this purpose.
  • other sensors such as a turbidity sensor can also be used.
  • step (c2) with a determined surfactant concentration c Te nsi d ⁇ C C MC is that a duration of the washing phase is greater and / or the input of kinetic energy is greater than in a washing phase in which the surfactant concentration c Te nsid the relationship C C MC ⁇ c Te nsid ⁇ c gre nz met.
  • the recording and evaluation of the impedance signals is generally carried out by the electrical impedance of the impedance sensor being subjected to varying frequencies and the impedance signals being evaluated with respect to the phase angle ⁇ and the magnitude of the impedance. Phase angle ⁇ and the amount of impedance can then turn be evaluated in terms of the type, amount and concentration of surfactants and beyond of micelle concentrations.
  • an impedance spectrum is generally recorded using a suitable electrode system as the impedance sensor.
  • the impedance of an electrochemical system is investigated as a function of the frequency of an alternating voltage.
  • various representations are known to those skilled in the art, such as the Nyquist representation, in which the real part or the imaginary part of the impedance is represented as a function of the applied AC voltage frequency.
  • the Nyquist representation in which the real part or the imaginary part of the impedance is represented as a function of the applied AC voltage frequency.
  • a few characteristic points are generally suitable when examining wash liquors, for example at the maximum of the imaginary part in a lower frequency range or at the minimum of the imaginary part in an upper frequency range.
  • typical parameters for a wash liquor can generally be derived.
  • the conductivity of the wash liquor can be determined from the real part of a point.
  • the capacitance of the so-called conductivity measuring cell formed by the impedance sensor and the wash liquor is determined.
  • Another measure, which depends on the properties of the wash liquor, is the flattening of a semicircle in the Nyquist representation, which can be determined by the ratio of height to width of the semicircle. The evaluation is done using formulas known to those skilled in the art.
  • the impedance signals are evaluated in terms of electrical conductivity as a measure of a water hardness.
  • a method according to the invention is preferred in which, in step (a), the provision of a surfactant-containing aqueous liquid in the container is introduced into the container dependent on a loading amount with items of laundry and a filled amount of water amount of surfactant.
  • the determination of the amount of loading can be made by measuring the weight gain of the drum due to the loading of laundry or by analyzing the absorbency of water by analyzing the change in hydrostatic pressure during addition of water to dry laundry.
  • a hydrostatic sensor is advantageously present in a washing machine according to the invention.
  • a water meter ie a measuring device for determining the amount of water charged, or the amount of charged wash liquor available.
  • the hydrostatic pressure p measured with the aid of the hydrostatic sensor can be compared with the filled-in amount of water.
  • the laundry in the drum absorbs water.
  • the absorbed water can not contribute to an increase of the hydrostatic pressure.
  • a wash phase generally follows a wetting phase. If a washing program is signaled that sufficient wetting of the laundry is given, for example, by reaching a predetermined threshold p-1 for the hydrostatic pressure p and a predetermined threshold value ( ⁇ / ⁇ ) for the time gradient of the hydrostatic pressure p, generally starts the washing phase.
  • the impedance signals are evaluated with regard to the composition of a detergent, in particular the surfactants contained in it, wherein in the control device for various components and amounts of a detergent impedance signals are stored. This may be an evaluation in terms of the type and the proportionate amounts of the components contained in the detergent, for example, proportion of nonionic and ionic surfactants, proportion of bleach and / or enzymes.
  • the amount of detergent to be used can be better adapted to a laundry item to be washed in the drum.
  • an impedance sensor may be disposed in an induction bowl, or at another location in the washing machine where possible contaminants have little or no influence on such analysis.
  • a respective maximum surfactant concentration c max and / or maximum permissible micelle concentration c gre nz is stored in the control device for certain rotational speeds of the drum to avoid disturbing foam generation in the washing machine.
  • the surfactant concentration generally ranges from the simple to five times the critical micelle concentration, more preferably from the single to the double critical micelle concentration.
  • a method is also preferred in which a dilution of the surfactant-containing aqueous liquid is carried out in step (c1) at a determined surfactant concentration c Te nsid ⁇ c gre nz such that (i) a predetermined amount M- ⁇ of the surfactant-containing aqueous liquid (ii) adding a predetermined amount of water to M 2 from the water supply, and (iii) thereafter measuring and evaluating an impedance signal with respect to the surfactant concentration present, steps (i) to (iii) be carried out until the condition C C MC ⁇ c Te nsid ⁇ c gre nz is met.
  • the invention also relates to a washing machine with a container, a drum for receiving laundry, a drive motor for the drum, an impedance sensor in the container for determining an impedance signal in dependence on a composition of an aqueous liquid in the container, and a control device, wherein the control device is arranged to carry out a method comprising the following steps:
  • step (B) Measurement of the surfactant concentration c Te nsid in the surfactant-containing aqueous liquid provided in step (a) by recording and evaluation of impedance signals of the impedance sensor using a in the Controllers deposited the relationship between the impedance signals and the surfactant concentrations;
  • CTensid ⁇ Cg re nz satisfies ISt
  • a washing machine is preferred in which a temperature sensor is arranged in the container and a relationship between impedance signals and surfactant concentrations is stored in the control device for various temperature values measured with the temperature sensor.
  • the washing machine according to the invention makes it possible to dispense with the turbidity sensor often present in a washing machine.
  • embodiments of the washing machine according to the invention may also be supplemented by a turbidity sensor.
  • a washing machine used herein generally also has a heater and a liquor drain system with a drain pump located at the bottom of a tub.
  • a washing machine used herein also generally includes laundry drippers and / or scooping devices.
  • the washing machine according to the invention may be a washing machine as such or a washer-dryer, ie a device which has the functions of a dryer and a washing machine.
  • the washing machine according to the invention preferably has an acoustic and / or optical display means for displaying one or more operating states.
  • An optical display means may be, for example, a liquid crystal display on which certain prompts or hints are given. It can also or Alternatively, light emitting diodes in one or more colors light up. For example, it can be displayed on the basis of differently colored representations whether a washing phase takes place at an optimum detergent concentration or not.
  • an underdosage of detergent especially in the presence of the condition of a detected surfactant concentration c Te nsi d ⁇ C C MC > can be given to a user of the washing machine an indication to replenish detergent, in which case also a quantity can be specified.
  • the dosage recommendation is displayed on the display as such or a display field thereof (collectively referred to herein as a "display").
  • the dosage recommendation can be displayed on the display in the form of a text and / or a sign.
  • An appropriate text would be, for example, the direct prompt "please dose” green "", where "green” is an indication of a dispensing aid, other colors may be mentioned or other indications may be given in textual form a color or a symbol may be displayed, for example a circle which may be filled to differentiate individual detergent quantities to different extents
  • a method according to the invention as described under method step (c2) is continued, in which case the reaction of the user is, in particular, the triggering of a flushing in of detergent.
  • the knowledge of the amount of water flowing into the container or water liquor is important.
  • a measuring device for determining the filled amount of water is present, for example, a timing device for determining the opening period of a feed valve for the water or a liquid amount measuring device for measuring the amount of water filled.
  • the invention makes it possible to determine the properties of a large number of different detergents (in particular via their composition), so that the amount of detergent used or to be used can be determined even better.
  • the invention is illustrated below with reference to a non-limiting embodiment shown in the single figure for a washing machine according to the invention. Shown is a schematic representation of relevant to the invention parts of the first embodiment of a washing machine according to the invention, in which a method according to the invention can be performed.
  • the washing machine 1 of the figure has a tub 2, in which a drum
  • the axis of rotation 19 of the drum 3 is directed from the horizontal by a small angle (e.g., 13 °) forwardly upwards so that the user of the washing machine 1 has easier access and insight into the interior of the drum 3.
  • a small angle e.g. 13 °
  • the axis of rotation 19 of the drum 3 is directed from the horizontal by a small angle (e.g., 13 °) forwardly upwards so that the user of the washing machine 1 has easier access and insight into the interior of the drum 3.
  • an impedance sensor 10 is arranged, which is generally an electrode system of a plurality of electrodes, for example, two capacitor plates. With the aid of impedance sensor 10, an existing in the dispenser 12 detergent or an aqueous liquid containing this detergent can be analyzed to obtain information about the detergent and thus on the design of a washing program.
  • the washing machine 1 also has a liquor inlet system comprising a water connection fitting for the domestic water network 20, an electrically controllable valve 21 and a supply line 13 to the tub 2, which may optionally also be guided over the Waschstoffein réelleschale 12, from the incoming water detergent portions in the Lye container 2 can transport.
  • the valve 21 as well as the heater 16 can be controlled by a control device 8 in response to a program flowchart, the time program and / or the achievement of certain Measured values of parameters such as liquor level, liquor temperature, speed of the drum, etc. may be bound within the washing machine 1.
  • 6 means a pressure sensor, ie a sensor for the measurement of the hydrostatic pressure, in the tub 2.
  • the hydrostatic pressure p results from the level of the forming in the tub 2 free fleet 7.
  • the washing machine 1 comprises a measuring device 15 for determining the filled amount of water. It can be used, for example, as a water meter or as a flowmeter be educated. In the case of a flow meter, the amount of water flowed in is calculated in conjunction with a detected filling time. The flow can also be determined by measuring the time to reach a given level height, which corresponds to a certain fixed amount of water. 18 means a drain pump for pumping off the wash liquor 7.
  • 9 denotes an impedance sensor in the tub 2, wherein the structure of electrodes is not shown here in detail.
  • the signals of the impedance sensors 9 and 10 as well as the rotational speed of the drum, its loading with laundry items, the hydrostatic pressure, etc., and the measured values are fed to the control device 8.
  • 1 1 means a display device, with the process parameters, in particular a drainage of a washing program under optimal detergent use (eg represented by a green photodiode) or under non-optimal detergent use (eg represented by a red photodiode) can be displayed.
  • a dosage recommendation for a user of the washing machine can also be displayed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine 1 mit einem Behälter 2, einer Trommel 3 zur Aufnahme von Wäschestücken 4, einem Antriebsmotor 5 für die Trommel 3, einem Impedanzsensor 9 im Behälter 2 zur Bestimmung eines Impedanzsignals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit 7 im Behälter 2, und einer Steuereinrichtung 8, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: (a) Bereitstellung im Behälter 2 einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit 7 mit einer Tensidkonzentration cTensid derart, dass die Beziehung CCMC ≤ cTensid < Cgrenz erfüllt ist, wobei CCMC eine kritische Mizellbildungskonzentration ist; (b) Messung der Tensidkonzentration CTensid in der im Schritt (a) bereitgestellten tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors 9 unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung 8 hinterlegten Zusammenhangs zwischen den Impedanzsignalen und der Tensidkonzentration; (c) Durchführung einer Waschphase derart, dass (c1) bei einer festgestellten Tensidkonzentration CTensid ≥ Cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durchgeführt wird, bis die Beziehung CCMC ≤ CTensid< Cgrenz erfüllt ist; (c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration CTensid< CCMC eine Nachdosierung von Waschmittel durchgeführt wird und/oder ein für diese Tensidkonzentration in der Steuereinrichtung 8 hinterlegtes Bewegungsprogramm der Trommel 3 durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Waschmaschine 1.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine mit einem Impedanzsensor
sowie hierzu geeignete Waschmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine mit einem Impedanzsensor (auch als elektrochemischer Impedanzsensor bezeichnet) sowie eine hierzu geeignete Waschmaschine. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine mit einem Behälter, einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem Impedanzsensor im Behälter zur Bestimmung eines Impedanzsignals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit im Behälter, und einer Steuereinrichtung, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Waschmaschine.
In einer Waschmaschine wird Wäsche im Allgemeinen in einer Waschphase zur Reinigung mit einer Waschmittel enthaltenden Waschlauge behandelt. Nach einer Spülphase mit Wasser, in der in oder an der Wäsche befindliche Waschlauge und/oder Verschmutzungen entfernt werden, wird außerdem häufig eine Behandlung der Wäsche mit einem Weichspüler vorgenommen. Hierbei ist es aus Kosten- und Umweltschutzgründen sinnvoll, dass eine optimale Menge an Wäschebehandlungsmittel (insbesondere Waschmittel und Weichspüler) eingesetzt wird. Eine Überdosierung aber auch eine Unterdosierung sollte vermieden werden.
Insbesondere kann es durch eine Fehldosierung des Waschmittels zum Überschäumen (Überdosierung) oder zu einer schlechten Waschleistung (Unterdosierung) kommen. Es ist daher ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine wünschenswert, welches derartige Zustände erkennt, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
Es wurde daher eine Waschmaschine vorgeschlagen, die eine optimale Menge an z.B. Waschmittel ermitteln und einem Benutzer der Waschmaschine auf einem Anzeigedisplay eine Dosierungsempfehlung mit einer genauen Angabe einer einzusetzenden Menge an z.B. Waschmittel geben kann.
Die WO 03/029550 A1 beschreibt ein prozessgesteuertes Haushaltsgerät mit einem Mikrocomputer und einem Anzeigedisplay für Texte, in dem auch ein Anzeigefeld für die Anzeige der in einem Arbeitsprozess (z.B. einem Waschprogramm) voraussichtlich erforderlichen Menge an Zusatzmittel (z.B. Waschmittel) vorhanden ist. Das Haushaltsgerät hat eine Einrichtung, durch die beispielsweise einem Waschverfahren Zusatzmittel zugeführt werden können, deren Dosierung von einer Bedienungsperson vorgenommen werden muss.
Zur Einsparung von Waschmitteln ist es sinnvoll, eine Waschmittelmenge in Abhängigkeit von Art und Stärke der Verschmutzung der zu waschenden Wäschestücke zu dosieren. Eine optimal auf einen Posten mit Wäschestücken abgestimmte Waschmitteldosierung führt neben einer Einsparung an Energie und Wasser insbesondere auch zu einer geringeren Belastung des Abwassers.
Die DE 29 17 859 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen und Steuern des Programmes, insbesondere des Wasserzulaufs und/oder der Reinigungs- bzw. Spülmittelzugabe bei automatischen Wasch- und Geschirrspülmaschinen, wobei auf die Oberflächenspannung und/oder die Wasserhärte und/oder die elektrische Leitfähigkeit der Waschflüssigkeit ansprechende Sensoren in der Maschine vorgesehen sind, die über eine elektrische Steuerschaltung in den Programmablauf eingreifen und die Wasserfüllmenge, die Wasserwechsel und/oder die Dosierung der Reinigungs- bzw. Spülmittelzugabe steuern.
Die EP 0 797 761 B1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit durch Erzeugen von Gasbläschen in der Flüssigkeit, wonach die Oberflächenspannung in der Flüssigkeit durch Überwachung von Gasbläschen bestimmt wird und wobei die Gasbläschen aus in situ erzeugtem Gas gebildet werden.
Die EP 2 533 035 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erfassung von Materialeigenschaften eines Mediums, mit einer Messeinrichtung einschließlich einer Sensoreinrichtung, die mit dem Medium in Verbindung steht, und einer Ansteuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Sensoreinrichtung mit Signalen eines vorbestimmten Frequenzbereichs, und einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Messeinrichtung und Vorgabe des vorbestimmten Frequenzbereichs, wobei die Ansteuerungseinrichtung vorgesehen ist zur Bestimmung des Verlaufs der Impedanz Z des Mediums entsprechend dem vorbestimmten Frequenzbereich in Abhängigkeit von der Frequenz, und zur Ausgabe eines Erfassungssignals, und die Steuerungseinrichtung vorgesehen ist zur Auswertung des Erfassungssignals der Ansteuerungseinrichtung, Bestimmung einer Mehrzahl von charakteristischen Punkten (P1 bis P4) des Verlaufs der Impedanz Z und Erzeugung eines Ergebnissignals bezüglich der Eigenschaften des Mediums. Es soll damit z.B. möglich sein, festzustellen, ob eine Waschlauge eine weitere Wachmittelzugabe benötigt.
Waschmittel enthalten zur Bildung einer Waschlauge zur Reinigung von Wäschestücken Tenside als oberflächenaktive Substanzen, wobei diese die Oberflächenspannung des Wassers in der gebildeten wässrigen Lösung (Waschlauge) herabsetzen, da die Tenside bevorzugt an der Oberfläche und damit an einer Grenzfläche adsorbieren. Insbesondere lagern sich Tenside ab einer bestimmten Konzentration in der Waschlauge in Form von Mizellen zusammen, da diese energetisch günstig sind. Diese Konzentration wird als kritische Mizellbildungskonzentration bezeichnet (CCMC)-
Die EP 2 767 825 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Mizellbildungskonzentration. Das Verfahren wird in einer Wascheinrichtung durchgeführt, welche eine zur Durchführung eines Waschvorgangs erforderliche Wassermenge aufweist, mit den Schritten
- Zuführen einer Teilmenge eines Waschmittels zu der Wassermenge zur Bildung einer Waschlauge (Schritt 1 ),
- Erfassen eines Betrags Z und eines Phasenwinkels φ einer Impedanz der Waschlauge für eine vorbestimmte Anzahl von Frequenzen von Ansteuerungssignalen und Erzeugen einer entsprechenden Anzahl jeweiliger Messwerte (Schritt 2),
- Ermitteln einer Steigung aus jedem Messwert des Phasenwinkels (Schritt 3),
- Berechnen eines jeweiligen Mittelwertes aus der Anzahl der Steigungen und den Beträgen der Impedanz (Schritt 4),
- Ermitteln eines Bestimmungsproduktes MBP aus dem Mittelwert der Steigungen und dem Mittelwert der Beträge der Impedanzen (Schritt 5B),
- Vergleichen des Bestimmungsproduktes mit einem vorbestimmten Schwellenwert (Schritt 6B), und
- Wiederholen der Schritte 1 bis 6B, bis das Bestimmungsprodukt gleich oder größer als der Schwellenwert (XB) ist (Schritt 7). Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es vor diesem Hintergrund, ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine bereitzustellen, das in Hinblick auf einen optimalen Einsatz von Waschmitteln verbessert ist. Das Verfahren soll dabei vorzugsweise eine möglichst einfache und/oder genaue Überwachung und Steuerung eines Waschprogramms ermöglichen. Aufgabe der Erfindung ist außerdem die Bereitstellung einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Waschmaschine.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Waschmaschine gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens entsprechen bevorzugte Ausgestaltungen der Waschmaschine, auch wenn hierin nicht jeweils gesondert darauf hingewiesen wird.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine mit einem Behälter, einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem elektrochemischen Impedanzsensor im Behälter zur Bestimmung eines Impedanzsignals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit im Behälter, und einer Steuereinrichtung, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:
(a) Bereitstellung im Behälter einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit mit einer Tensidkonzentration cTensid derart, dass die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist, wobei CcMc eine kritische Mizellbildungskonzentration ist;
(b) Messung der Tensidkonzentration cTensid in der im Schritt (a) bereitgestellten tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Zusammenhangs zwischen den Impedanzsignalen und der Tensidkonzentration;
(c) Durchführung einer Waschphase derart, dass
(c1 ) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ^ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durchgeführt wird, bis die Beziehung CCMC ^
CTensid < Cgrenz erfüllt ISt;
(c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC eine Nachdosierung von Waschmittel durchgeführt wird und/oder ein für diese Tensidkonzentration in der Steuereinrichtung hinterlegtes Bewegungsprogramm der Trommel durchgeführt wird.
Hierin bedeutet cgrenz eine maximal zulässige Mizellkonzentration. Deren Wert hängt im Allgemeinen von dem für die Waschphase vorgesehenen Bewegungsprogramm der Trommel und der Art bzw. Zusammensetzung des Waschmittels ab, insbesondere der in ihm enthaltenen Tenside. Die Vorgabe von cgrenz dient beispielsweise dazu, eine unerwünschte Schaumbildung zu vermeiden. Die maximal zulässige Mizellkonzentration Cgrenz kann als Absolutwert oder als Verhältniszahl zur kritischen Mizellkonzentration CCMC festgelegt sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass hierin zwar aus Gründen der Vereinfachung der Begriff „Mizellkonzentration" verwendet wird, dieser Begriff aber hier allgemein für „Assoziationskolloide" steht.
Ferner wird im Sinne der Erfindung unter einem Behälter ein Laugenbehälter, ein Teil des Behälters oder eine Komponente verstanden, in dem/der die sich die während des Betriebs der Waschmaschine bereitgestellte tensidhaltige Flüssigkeit befindet bzw. vorbeiströmt. Somit kann der Impedanzsensor im Laugenbehälter einer Waschmaschine wie auch in einem Messbehälter, der kommunizierend mit dem Laugenbehälter verbunden ist, oder in einer Flüssigkeitsleitung, durch die die tensidhaltige Flüssigkeit während des Betriebs der Waschmaschine fließt, angeordnet sein. Letzteres könnte insbesondere von Vorteil sein, wenn die Waschmaschine ein Umpumpsystem aufweist, welches die tensidhaltige Flüssigkeit während des Betriebs der Waschmaschine aus einem Laugenbehälter abführt und wieder zuführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bereitstellung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit mit einer Tensidkonzentration Crensid derart, dass die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist, dadurch, dass die Tensidkonzentration cTensid in der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit im Schritt (a) durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors, d.h. der vom Impedanzsensor gemessenen Impedanzsignale, verfolgt wird, wobei der in der Steuereinrichtung hinterlegte Zusammenhang zwischen Impedanzsignalen und Tensidkonzentrationen herangezogen wird. Hierbei wird vorzugsweise die tensidhaltige wässrige Flüssigkeit derart bereitgestellt, dass die Tensidkonzentration in der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit kontinuierlich erhöht wird, bis die kritische Mizellbildungskonzentration CCMC erreicht ist, wobei die gemessenen Impedanzsignale in Hinblick auf eine Veränderung der Oberflächenspannung osur ausgewertet werden, um anhand einer sich bei zunehmender Tensidkonzentration nicht mehr erhöhenden Oberflächenspannung osur festzustellen, dass die kritische Mizellbildungskonzentration CCMC erreicht ist. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass im Schritt (a) zunächst Wasser oder eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration Ci in den Behälter gegeben wird und anschließend eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration c2 > Ci oder ein unverdünnt vorliegendes Tensid in den Behälter gegeben wird. Damit kann die Tensidkonzentration kontinuierlich erhöht werden.
Der hierin verwendete Begriff „Tensid" steht für ein einzelnes Tensid sowie für eine Mischung verschiedener Tenside.
Eine besonders genaue Messung der Tensidkonzentration kann erfolgen, wenn Faktoren wie eine mögliche Schmutzbelastung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit ausgeschlossen werden können. Geht dies nicht, sollten in der Waschmaschine möglichst Vorkehrungen getroffen werden, um den Einfluss von Schmutz auf die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens abschätzen zu können. Vorzugsweise wird aus diesen Gründen der Schritt (a) in einer Benetzungsphase durchgeführt. Unter Benetzungsphase wird hierbei die Phase in einem Waschprogramm verstanden, in welcher zu reinigende und insbesondere mit Waschlauge zu waschende Wäschestücke mit einer dazu zu verwendenden Waschlauge benetzt werden, im Allgemeinen bis zu einer Sättigung der Wäschestücke mit der Waschlauge. Hierin haben „Waschlauge" und „tensidhaltige wässrige Flüssigkeit" im Allgemeinen die gleiche Bedeutung. Hierbei werden die Wäschestücke im Allgemeinen nur schwach oder überhaupt nicht bewegt. Es kommt daher in einer Benetzungsphase im Allgemeinen nur zu einer geringen Ablösung von Schmutz von den zu waschenden Wäschestücken. Insbesondere wird eine Wäschetrommel in einer Benetzungsphase vorzugsweise nicht mit einer Umdrehungszahl von mehr als 25 Umdrehungen pro Minute gedreht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt (b) unter Berücksichtigung von Art und/oder Menge an Verschmutzungen der Wäschestücke durchgeführt, wobei in der Steuereinrichtung ein Zusammenhang zwischen den Impedanzsignalen und den Tensidkonzentrationen für verschiedene Arten und/oder Mengen an Verschmutzungen der Wäschestücke hinterlegt ist. Beispielsweise würde es bei einer Verschmutzung mit Öl dazu kommen, dass sich insbesondere nichtionische Tenside mehr oder weniger ausgeprägt im Öl lösen können und für eine Mizellbildung nicht mehr zur Verfügung stehen. Andererseits können ionische Tenside durch Ionen enthaltende Verschmutzungen in gewissem Umfang abgefangen, d.h. verbraucht werden, so dass sie für eine Mizellbildung nicht mehr zur Verfügung stehen. Art und/oder Menge an Verschmutzung können von einem Benutzer der Waschmaschine eingestellt oder aber durch geeignete Sensoren gemessen werden. Hierzu eignet sich insbesondere der erfindungsgemäß vorgesehene Impedanzsensor. Ergänzend können allerdings auch andere Sensoren wie beispielsweise ein Trübungssensor mit verwendet werden.
Bevorzugt ist zudem ein Verfahren, bei dem das im Schritt (c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC durchgeführte Bewegungsprogramm der Trommel darin besteht, dass eine Dauer der Waschphase größer ist und/oder der Eintrag von Bewegungsenergie größer ist als bei einer Waschphase, in welcher die Tensidkonzentration cTensid die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt. Hierdurch wird die Verwendung einer geringeren Menge an Tensiden durch eine verstärkte Bewegung der Wäsche, d.h. durch einen größeren Eintrag an mechanischer Energie zur Unterstützung der Waschwirkung, d.h. der Ablösung von Schmutz, ausgeglichen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Allgemeinen die Aufnahme und Auswertung der Impedanzsignale durchgeführt, indem der Impedanzsensor mit elektrischer Wechselspannung mit variierenden Frequenzen beaufschlagt wird und die Impedanzsignale in Hinblick auf den Phasenwinkel φ und den Betrag der Impedanz ausgewertet werden. Phasenwinkel φ und Betrag der Impedanz können dann wiederum in Hinblick auf Art, Menge und Konzentration von Tensiden sowie darüber hinaus von Mizellkonzentrationen ausgewertet werden.
Zur Messung wird im Allgemeinen unter Verwendung eines geeigneten Elektrodensystems als Impedanzsensor ein Impedanzspektrum aufgenommen. Dabei wird im Allgemeinen die Impedanz eines elektrochemischen Systems in Abhängigkeit von der Frequenz einer Wechselspannung untersucht. Zur Darstellung sind dem Fachmann verschiedene Darstellungen bekannt, wie beispielsweise die Nyquist-Darstellung, bei welcher der Realteil bzw. der Imaginärteil der Impedanz in Abhängigkeit von der angewandten Wechselspannungsfrequenz dargestellt werden. Zur Charakterisierung des Impedanzspektrums eignen sich bei der Untersuchung von Waschlaugen im Allgemeinen wenige charakteristische Punkte (vgl. EP 2 767 825 A1 ), beispielsweise am Maximum des Imaginärteils in einem unteren Frequenzbereich oder am Minimum des Imaginärteils in einem oberen Frequenzbereich. Aus den Impedanz- und Frequenzwerten an den charakteristischen Punkten lassen sich im Allgemeinen für eine Waschlauge typische Parameter ableiten. Beispielsweise lässt sich die Leitfähigkeit der Waschlauge aus dem Realteil eines Punktes bestimmen. Durch die Auswertung der Impedanz an diesem Punkt und der Frequenz an einem anderen Punkt lässt sich im Allgemeinen die Kapazität der durch den Impedanzsensor und die Waschlauge gebildeten sogenannten Leitfähigkeitsmesszelle bestimmen. Ein weiteres Maß, das von den Eigenschaften der Waschlauge abhängt, ist die Abflachung eines Halbkreises in der Nyquist-Darstellung, welche über das Verhältnis von Höhe zu Weite des Halbkreises bestimmt werden kann. Die Auswertung geschieht unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Formeln. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Impedanzsignale in Hinblick auf eine elektrische Leitfähigkeit als Maß für eine Wasserhärte ausgewertet.
Überdies ist ein Verfahren erfindungsgemäß bevorzugt, bei dem im Schritt (a) der Bereitstellung einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit im Behälter eine von einer Beladungsmenge mit Wäschestücken und einer eingefüllten Wassermenge abhängige Tensidmenge in den Behälter eingetragen wird. Die Bestimmung der Beladungsmenge kann durch Messung der Gewichtszunahme der Trommel aufgrund der Beladung mit Wäschestücken erfolgen oder aber durch Analyse des Saugverhaltens von Wasser, indem während einer Zugabe von Wasser zu trockenen Wäschestücken die Änderung des hydrostatischen Drucks analysiert wird. Hierzu ist in einer erfindungsgemäßen Waschmachine vorteilhaft ein hydrostatischer Sensor vorhanden. Besonders vorteilhaft ist dann ebenfalls ein Wassermengenzähler, d.h. eine Messvorrichtung zum Ermitteln der eingefüllten Wassermenge, oder der Menge an eingefüllter Waschlauge, vorhanden. So kann beispielsweise der mit Hilfe des hydrostatischen Sensors gemessene hydrostatische Druck p mit der eingefüllten Wassermenge verglichen werden. Die in der Trommel befindliche Wäsche saugt Wasser auf. Das aufgesaugte Wasser kann nicht zu einer Erhöhung des hydrostatischen Drucks beitragen. Durch den Vergleich des gemessenen hydrostatischen Drucks p und der zugelaufenen Wassermenge - der absoluten Werte und deren zeitlicher Änderung - mit entsprechenden, in der Steuereinrichtung der Waschmaschine gespeicherten Werten für die Durchfeuchtung von Wäsche lässt sich die Beladungsmenge an Wäsche und ggf. deren Durchfeuchtungsgrad (Benetzungsgrad) ermitteln.
Eine Waschphase schließt sich im Allgemeinen an eine Benetzungsphase an. Sofern einem Waschprogramm signalisiert wird, dass eine ausreichende Benetzung der Wäsche gegeben ist, indem beispielsweise ein vorgegebener Schwellenwert p-ι für den hydrostatischen Druck p und ein vorgegebener Schwellenwert (Δρ/Δί)·ι für den zeitlichen Gradienten des hydrostatischen Druckes p erreicht sind, beginnt im Allgemeinen die Waschphase. In einer ganz bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Impedanzsignale in Hinblick auf die Zusammensetzung eines Waschmittels, insbesondere der in ihm enthaltenen Tenside, ausgewertet, wobei in der Steuereinrichtung für verschiedene Komponenten und Mengen eines Waschmittels Impedanzsignale hinterlegt sind. Hierbei kann es sich um eine Auswertung hinsichtlich der Art sowie der anteiligen Mengen der im Waschmittel enthaltenen Komponenten handeln, z.B. Anteil an nichtionischen und ionischen Tensiden, Anteil von Bleichmitteln und/oder von Enzymen. Auf diese Weise kann die zu verwendende Menge an Waschmittel noch besser an einen zu waschenden Wäscheposten in der Trommel angepasst werden. Wenn die Zusammensetzung eines Waschmittels anhand der Messung einer Impedanz bestimmt werden soll, kann vorteilhaft ein Impedanzsensor in einer Einspülschale angeordnet sein, oder an einer anderen Stelle in der Waschmaschine, an welcher mögliche Verschmutzungen keinen oder einen möglichst geringen Einfluss auf eine solche Analyse haben. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist zur Vermeidung einer störenden Schaumerzeugung in der Waschmaschine für bestimmte Drehzahlen der Trommel eine jeweils maximale Tensidkonzentration cmax und/oder maximal zulässige Mizellkonzentration cgrenz in der Steuereinrichtung hinterlegt. Vorzugsweise liegt daher im Allgemeinen die Tensidkonzentration in einem Bereich von der einfachen bis zur fünffachen kritischen Mizellkonzentration, besonders bevorzugt im Bereich von der einfachen bis zur zweifachen kritischen Mizellkonzentration.
Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahren bevorzugt, bei dem im Schritt (c1 ) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ^ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit derart durchgeführt wird, dass (i) eine vorgegebene Menge M-ι an der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit abgepumpt wird und anschließend (ii) eine vorgegebene Menge M2 an Wasser aus der Wasserversorgung zugefügt wird, und (iii) danach eine Messung und Auswertung eines Impedanzsignals in Hinblick auf die vorliegende Tensidkonzentration durchgeführt wird, wobei die Schritte (i) bis (iii) so oft durchgeführt werden, bis die Bedingung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Waschmaschine mit einem Behälter, einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem Impedanzsensor im Behälter zur Bestimmung eines Impedanzsignals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit im Behälter, und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, welches die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellung im Behälter einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit mit einer Tensidkonzentration cTensid derart, dass die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist, wobei cCMc eine kritische Mizellbildungskonzentration ist;
(b) Messung der Tensidkonzentration cTensid in der im Schritt (a) bereitgestellten tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Zusammenhangs zwischen den Impedanzsignalen und den Tensidkonzentrationen;
(c) Durchführung einer Waschphase derart, dass
(c1 ) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ^ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durchgeführt wird, bis die Beziehung CCMC ^
CTensid < Cgrenz erfüllt ISt;
(c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC eine Nachdosierung von Waschmittel durchgeführt wird und/oder ein für diese Tensidkonzentration in der Steuereinrichtung hinterlegtes Bewegungsprogramm der Trommel durchgeführt wird.
Erfindungsgemäß ist eine Waschmaschine bevorzugt, bei der im Behälter ein Temperatursensor angeordnet ist und in der Steuereinrichtung für verschiedene mit dem Temperatursensor gemessene Temperaturwerte ein Zusammenhang zwischen Impedanzsignalen und Tensidkonzentrationen hinterlegt ist.
Die erfindungsgemäße Waschmaschine ermöglicht es, auf den häufig in einer Waschmaschine vorhandenen Trübungssensor zu verzichten. Allerdings kann in Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Waschmaschine zur Ergänzung ebenfalls ein Trübungssensor vorhanden sein.
Eine hierin verwendete Waschmaschine weist im Allgemeinen auch eine Heizung sowie ein am Boden eines Laugenbehälters angeordnetes Laugenablaufsystem mit einer Laugenpumpe auf. Außerdem weist eine hierin verwendete Waschmaschine im Allgemeinen auch Wäschemitnehmer und/oder Schöpfvorrichtungen auf.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Waschmaschine eine Waschmaschine als solche sein oder ein Waschtrockner, also ein Gerät, das die Funktionen eines Trockners und einer Waschmaschine aufweist.
Die erfindungsgemäße Waschmaschine weist vorzugsweise ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel zur Anzeige von einem oder mehreren Betriebszuständen auf. Ein optisches Anzeigemittel kann beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay sein, auf dem bestimmte Aufforderungen oder Hinweise angegeben sind. Es können zudem oder alternativ Leuchtdioden in einer oder mehreren Farben aufleuchten. Beispielsweise kann anhand verschiedenfarbiger Darstellungen angezeigt werden, ob eine Waschphase bei einer optimalen Waschmittelkonzentration abläuft oder nicht. Im Falle einer Unterdosierung von Waschmittel, insbesondere bei Vorliegen der Bedingung einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC > kann einem Benutzer der Waschmaschine ein Hinweis gegeben werden, Waschmittel nachzudosieren, wobei hierbei auch eine Mengenangabe erfolgen kann. Die Anzeige der Dosierungsempfehlung erfolgt dabei auf dem Anzeigedisplay als solchem oder einem Anzeigefeld davon (hierin zusammenfassend als„Anzeigedisplay" bezeichnet).
Die Dosierungsempfehlung kann auf dem Anzeigedisplay in der Form eines Textes und/oder Zeichens dargestellt werden. Ein geeigneter Text wäre beispielsweise die direkte Aufforderung „Bitte dosieren Sie „Grün"", wobei „Grün" ein Hinweis auf eine Dosierhilfe ist. Es können auch andere Farben genannt oder andere Hinweise in Textform gegeben werden. Alternativ oder in Ergänzung hierzu könnte als Zeichen eine Farbe oder ein Symbol angezeigt werden, beispielsweise ein Kreis, der zur Unterscheidung einzelner Waschmittelmengen in jeweils unterschiedlichem Ausmaß ausgefüllt sein kann. Für den Fall, dass einem Benutzer eine Dosierempfehlung gegeben wird, kann vorteilhaft in der Waschmaschine vorgesehen sein, dass bei einer fehlenden Reaktion des Benutzers, insbesondere bei einer fehlenden Nachdosierung, während eines vorgegebenen Zeitraumes, z.B. 3-5 Minuten, ein erfindungsgemäßes Verfahren wie unter Verfahrensschritt (c2) beschrieben fortgeführt wird. Die Reaktion des Benutzers ist hierbei insbesondere das Auslösen einer Einspülung von Waschmittel.
In Ausführungsformen der Erfindung ist die Kenntnis der Menge der in den Behälter einfließenden Wassermenge oder Wasserlauge von Bedeutung. Vorzugsweise ist daher in der erfindungsgemäßen Waschmaschine eine Messvorrichtung zum Ermitteln der eingefüllten Wassermenge vorhanden, beispielsweise eine Zeitmessvorrichtung zum Bestimmen des Öffnungszeitraums eines Zulaufventils für das Wasser oder eine Flüssigkeitsmengenmessvorrichtung zur Messung der eingefüllten Menge an Wasser. Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine bereitgestellt, das in Hinblick auf einen optimalen Einsatz von Waschmitteln verbessert ist. Das Verfahren ermöglicht dabei eine einfache und genaue Überwachung und Steuerung eines Waschprogramms.
Durch die Ermittlung der tatsächlichen Waschmittelkonzentration in einem Waschprogramm und darauf bezogene Maßnahmen kann rechtzeitig Einfluss auf eine Über- oder Unterdosierung von Waschmittel genommen werden. Es kann einerseits verhindert werden, dass es zu einem Überschäumen der Waschmaschine kommt, welches mit einem Wasserschaden in einer Wohnung verbunden sein kann. Andererseits kann eine übermäßige Verwendung von Spülwasser vermieden werden, welches erforderlich wäre, wenn überschüssiges Waschmittel aus den Wäschestücken entfernt werden müsste. Es wird auch beispielsweise die Bestimmung der Konzentration von ionischen Tensiden sowie die Einstellung und Aufrechterhaltung eines Konzentrationsbereiches für ionische Tenside ermöglicht. Zudem ermöglicht die Erfindung auf einfache Weise die Ermittlung und Berücksichtigung der Wasserhärte. Schließlich können auch organische Verschmutzungen bestimmt werden, die beispielsweise mit einem optischen Sensor wie einem Trübungssensor nur schlecht detektiert werden können, wie beispielsweise solche mit einem hohen lonenanteil wie Schweiß.
Überdies ermöglicht die Erfindung in Ausführungsformen, dass die Eigenschaften einer Vielzahl verschiedener Waschmittel (insbesondere über deren Zusammensetzung) ermittelt werden können, so dass die eingesetzte oder einzusetzende Menge an Waschmittel noch besser bestimmt werden kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer in der einzigen Figur gezeigten nicht einschränkenden Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Waschmaschine illustriert. Gezeigt ist eine schematische Darstellung der für die Erfindung relevanten Teile der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschmaschine, in der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Die Waschmaschine 1 der Figur weist einen Laugenbehälter 2 auf, in dem eine Trommel
3 drehbar gelagert und durch den Antriebsmotor 5 antreibbar ist. Für eine verbesserte Ergonomie ist die Drehachse 19 der Trommel 3 aus der Horizontalen um einen kleinen Winkel (z.B. 13°) nach vorne oben gerichtet, so dass der Benutzer der Waschmaschine 1 einen leichteren Zugang und Einblick in das Innere der Trommel 3 hat. Durch diese Anordnung wird im Zusammenwirken mit besonders geformten Wäschemitnehmern 14 und Schöpfeinrichtungen 17 für die Waschlauge 7 an der Innenfläche des Trommelmantels außerdem auch eine Intensivierung der Durchflutung der Wäschestücke
4 mit Waschlauge 7 erreicht.
In der Einspülschale 12 ist ein Impedanzsensor 10 angeordnet, der im Allgemeinen ein Elektrodensystem aus mehreren Elektroden ist, beispielsweise zwei Kondensatorplatten. Mit Hilfe von Impedanzsensor 10 kann ein in der Einspülschale 12 vorhandenes Waschmittel bzw. eine dieses Waschmittel enthaltende wässrige Flüssigkeit analysiert werden, um Informationen über das Waschmittel und damit über die Gestaltung eines Waschprogrammes zu erhalten.
Die Waschmaschine 1 weist zudem ein Laugenzulaufsystem auf, das eine Wasseranschlussarmatur für das Hauswassernetz 20, ein elektrisch steuerbares Ventil 21 und eine Zuleitung 13 zum Laugenbehälter 2 umfasst, die gegebenenfalls auch über die Waschmitteleinspülschale 12 geführt sein kann, aus der das zulaufende Wasser Waschmittelportionen in den Laugenbehälter 2 transportieren kann. Außerdem befindet sich im Laugenbehälter 2 eine Heizeinrichtung 16 zur Erwärmung von Wasser oder Waschlauge 7. Das Ventil 21 wie auch die Heizeinrichtung 16 können durch eine Steuereinrichtung 8 in Abhängigkeit von einem Programmablaufplan gesteuert werden, der an ein Zeitprogramm und/oder an das Erreichen von gewissen Messwerten von Parametern wie Laugenniveau, Laugentemperatur, Drehzahl der Trommel usw. innerhalb der Waschmaschine 1 gebunden sein kann. 6 bedeutet einen Drucksensor, d.h. einen Sensor für die Messung des hydrostatischen Druckes, im Laugenbehälter 2. Der hydrostatische Druck p ergibt sich aus dem Füllstand der sich im Laugenbehälter 2 ausbildenden freien Flotte 7. Darüber hinaus umfasst die Waschmaschine 1 eine Messeinrichtung 15 zum Ermitteln der eingefüllten Wassermenge. Sie kann beispielsweise als ein Wassermengenzähler oder als ein Durchflussmesser ausgebildet sein. Im Falle einen Durchflussmessers wird die eingeflossene Wassermenge in Verbindung mit einer erfassten Füllzeit berechnet. Der Durchfluss kann auch durch Messung der Zeit bis zum Erreichen einer vorgegeben Niveauhöhe, die einer bestimmten festen Wassermenge entspricht, bestimmt werden. 18 bedeutet eine Laugenpumpe zum Abpumpen der Waschlauge 7.
In der Figur bezeichnet 9 einen Impedanzsensor im Laugenbehälter 2, wobei dessen Aufbau aus Elektroden hier nicht näher dargestellt ist. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und von Ausführungsformen davon werden die Signale der Impedanzsensoren 9 und 10 sowie die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, deren Beladung mit Wäschestücken, der hydrostatische Druck usw. sowie die Messwerte der Messeinrichtung 15 der Steuereinrichtung 8 zugeführt.
1 1 bedeutet eine Anzeigevorrichtung, mit der Verfahrensparameter, insbesondere ein Ablaufen eines Waschprogramms unter optimaler Waschmittelverwendung (z.B. durch eine grüne Fotodiode darstellbar) oder aber unter nicht optimaler Waschmittelverwendung (z.B. durch eine rote Fotodiode darstellbar) angezeigt werden können. Es kann insbesondere auch eine Dosierempfehlung für einen Benutzer der Waschmaschine angezeigt werden.
Bezugszeichenliste
1 Waschmaschine
2 Laugenbehälter
3 Trommel
4 Wäschestücke
5 Antriebsmotor
6 Drucksensor
7 wässrige Flüssigkeit, freie Flotte, Waschlauge
8 Steuereinrichtung
9 Impedanzsensor im Laugenbehälter; Elektrodenanordnung zur Messung der Impedanz
10 Impedanzsensor in der Einspülschale; Elektrodenanordnung zur Messung der Impedanz
1 1 Anzeigevorrichtung
12 (Waschmittel)Einspülschale
13 Zuleitung zum Laugenbehälter
14 Wäschemitnehmer
15 Messvorrichtung zum Ermitteln der eingefüllten Wassermenge
16 Heizeinrichtung
17 Schöpfeinrichtung
18 Pumpe, Laugenpumpe
19 Drehachse
20 Wasserzuleitung, Hauswassernetz, Wasserversorgung
21 (elektrisch steuerbares) Ventil
22 Temperatursensor

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine (1 ) mit einem Behälter (2), einer Trommel (3) zur Aufnahme von Wäschestücken (4), einem Antriebsmotor (5) für die Trommel (3), einem Impedanzsensor (9) im Behälter (2) zur Bestimmung eines Impedanzsignals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit (7) im Behälter (2), und einer Steuereinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden:
(a) Bereitstellung im Behälter (2) einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) mit einer Tensidkonzentration cTensid derart, dass die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist, wobei CCMC eine kritische Mizellbildungskonzentration und cgrenz eine vorbestimmte maximal zulässige Mizellkonzentration ist;
(b) Messung der Tensidkonzentration cTensid in der im Schritt (a) bereitgestellten tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors (9) unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung (8) hinterlegten Zusammenhangs zwischen den Impedanzsignalen und den Tensidkonzentrationen;
(c) Durchführung einer Waschphase derart, dass
(c1 ) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ^ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) durchgeführt wird, bis die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist;
(c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC eine Nachdosierung von Waschmittel durchgeführt wird und/oder ein für diese Tensidkonzentration in der Steuereinrichtung (8) hinterlegtes Bewegungsprogramm der Trommel (3) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) mit einer Tensidkonzentration cTensid derart, dass die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist, dadurch erfolgt, dass die Tensidkonzentration cTensid in der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) im Schritt (a) durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors (9) erfolgt, wobei der in der Steuereinrichtung (8) hinterlegte Zusammenhang zwischen Impedanzsignalen und Tensidkonzentrationen herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tensidhaltige wässrige Flüssigkeit (7) derart bereitgestellt wird, dass die Tensidkonzentration in der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) kontinuierlich erhöht wird, bis die kritische Mizellbildungskonzentration CCMC erreicht ist, wobei die gemessenen Impedanzsignale in Hinblick auf eine Veränderung der Oberflächenspannung osur ausgewertet werden, um anhand einer sich mit zunehmender Tensidkonzentration nicht mehr erhöhenden Oberflächenspannung osur festzustellen, dass die kritische Mizellbildungskonzentration CCMC erreicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a) zunächst Wasser oder eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration Ci in den Behälter (2) gegeben wird, und anschließend eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration c2 > Ci oder ein unverdünnt vorliegendes Tensid in den Behälter (2) gegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) in einer Benetzungsphase durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b) unter Berücksichtigung von Art und/oder Menge an Verschmutzungen der Wäschestücke (4) durchgeführt wird, wobei in der Steuereinrichtung (8) ein Zusammenhang zwischen den Impedanzsignalen und den Tensidkonzentrationen für verschiedene Arten und/oder Mengen an Verschmutzungen der Wäschestücke (4) hinterlegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das im Schritt (c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC durchgeführte Bewegungsprogramm der Trommel (3) darin besteht, dass eine Dauer der Waschphase größer ist und/oder der Eintrag von Bewegungsenergie größer ist als bei einer Waschphase, in welcher die Tensidkonzentration cTensid die Beziehung
CcMC ^ Crensid < Cgrenz erfüllt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme und Auswertung der Impedanzsignale durchgeführt wird, indem der Impedanzsensor mit elektrischer Wechselspannung mit variierenden Frequenzen beaufschlagt wird und die Impedanzsignale in Hinblick auf den Phasenwinkel φ und den Betrag der Impedanz ausgewertet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzsignale in Hinblick auf eine elektrische Leitfähigkeit als Maß für eine Wasserhärte ausgewertet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a) der Bereitstellung einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) im Behälter (2) eine von einer Beladungsmenge mit Wäschestücken (4) und einer eingefüllten Wassermenge abhängige Tensidmenge in den Behälter (2) eingetragen wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzsignale in Hinblick auf die Zusammensetzung eines Waschmittels, insbesondere der in ihm enthaltenen Tenside, ausgewertet werden, wobei in der Steuereinrichtung (8) für verschiedene Komponenten und Mengen eines Waschmittels Impedanzsignale hinterlegt sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer störenden Schaumerzeugung in der Waschmaschine (1 ) für bestimmte Drehzahlen der Trommel (3) jeweils eine maximale Tensidkonzentration Cmax und/oder eine maximal zulässige Mizellkonzentration cgrenz in der Steuereinrichtung (8) hinterlegt ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (c1 ) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ^ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit derart durchgeführt wird, dass (i) eine vorgegebene Menge M-ι an der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit abgepumpt wird und anschließend (ii) eine vorgegebene Menge M2 an Wasser aus der Wasserversorgung (20) zugefügt wird, und (iii) danach eine Messung und Auswertung eines Impedanzsignals in Hinblick auf die vorliegende Tensidkonzentration durchgeführt wird, wobei die Schritte (i) bis (iii) so oft durchgeführt werden, bis die Bedingung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist.
14. Waschmaschine (1 ) mit einem Behälter (2), einer Trommel (3) zur Aufnahme von Wäschestücken (4), einem Antriebsmotor (5) für die Trommel (3), einem Impedanzsensor (6) im Behälter (2) zur Bestimmung eines Impedanzsignals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit (7) im Behälter (2), und einer Steuereinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, welches die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellung im Behälter (2) einer tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) mit einer Tensidkonzentration cTensid derart, dass die Beziehung CCMC ^ cTensid < cgrenz erfüllt ist, wobei CCMC eine kritische Mizellbildungskonzentration und cgrenz eine vorbestimmte maximal zulässige Mizellkonzentration ist;
(b) Messung der Tensidkonzentration cTensid in der im Schritt (a) bereitgestellten tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des Impedanzsensors (9) unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung (8) hinterlegten Zusammenhangs zwischen den Impedanzsignalen und den Tensidkonzentrationen;
(c) Durchführung einer Waschphase derart, dass
(c1 ) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ^ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durchgeführt wird, bis die Beziehung
CcMC ^ Cjensid < Cgrenz erfüllt ist;
(c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < CCMC eine Nachdosierung von Waschmittel durchgeführt wird und/oder ein für diese Tensidkonzentration in der Steuereinrichtung (8) hinterlegtes Bewegungsprogramm der Trommel (3) durchgeführt wird.
15. Waschmaschine (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (2) ein Temperatursensor (22) angeordnet ist und in der Steuereinrichtung (8) für verschiedene mit dem Temperatursensor (22) gemessene Temperaturwerte ein Zusammenhang zwischen den Impedanzsignalen und den Tensidkonzentrationen hinterlegt ist.
EP16704247.2A 2015-03-13 2016-02-15 Verfahren zum betrieb einer waschmaschine mit einem impedanzsensor sowie hierzu geeignete waschmaschine Active EP3268528B1 (de)

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