EP3268528B1 - Verfahren zum betrieb einer waschmaschine mit einem impedanzsensor sowie hierzu geeignete waschmaschine - Google Patents

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EP3268528B1
EP3268528B1 EP16704247.2A EP16704247A EP3268528B1 EP 3268528 B1 EP3268528 B1 EP 3268528B1 EP 16704247 A EP16704247 A EP 16704247A EP 3268528 B1 EP3268528 B1 EP 3268528B1
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EP
European Patent Office
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tenside
concentration
cmc
impedance
aqueous liquid
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EP16704247.2A
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EP3268528A1 (de
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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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Publication date
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    • D06F33/00—Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06F39/022—Devices for adding soap or other washing agents in a liquid state
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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 an electrochemical impedance sensor) and a washing machine suitable for this purpose.
  • the invention relates in particular 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 impedance sensor in the container for determining an impedance signal as a function of a composition of an aqueous liquid in the container, and a control device, and a washing machine suitable for carrying out this process.
  • laundry In a washing machine, laundry is generally treated in a washing phase for cleaning with a washing liquor containing detergent. After a rinsing phase with water, in which the suds and/or soiling present in or on the laundry are removed, the laundry is also frequently treated with a fabric softener. For reasons of cost and environmental protection, it makes sense here that an optimal amount of laundry treatment agent (in particular detergent and fabric softener) is used. Overdosing but also underdosing should be avoided.
  • a method for operating a washing machine is therefore desirable which recognizes such states so that suitable countermeasures can be taken.
  • a washing machine has therefore been proposed that can determine an optimum amount of, for example, detergent and can give a user of the washing machine a dosage recommendation on a display with precise information about the amount of detergent, for example, to be used.
  • the WO 03/029550 A1 describes a process-controlled household appliance with a microcomputer and a display for texts, in which a display panel for the Display of the quantity of additives (eg detergent) likely to be required in a work process (eg a washing program).
  • the household appliance has a device through which, for example, additives can be supplied to a washing process, the dosage of which must be carried out by an operator.
  • the DE 29 17 859 describes a method for monitoring and controlling the program, in particular the water supply and/or the addition of detergent or detergent in automatic washing machines and dishwashers, with sensors responding to the surface tension and/or the water hardness and/or the electrical conductivity of the washing liquid in the Machine are provided, which intervene via an electrical control circuit in the program sequence and control the amount of water, the water change and / or the dosage of cleaning or detergent addition.
  • the EP 0 797 761 B1 describes a method for determining the surface tension of a liquid by generating gas bubbles in the liquid, after which the surface tension in the liquid is determined by monitoring gas bubbles and wherein the gas bubbles are formed from gas generated in situ.
  • the EP 2 533 035 A1 describes a device for detecting material properties of a medium, with a measuring device including a sensor device that is connected to 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 control device is provided for determining the course of the impedance Z of the medium corresponding to the predetermined frequency range as a function of the frequency, and for outputting a detection signal, and the control device is provided for evaluating the detection signal of the control device, determining a plurality of characteristic points (P1 to P4) of the course of the impedance Z and generating a result signal relating to the properties of the medium. This should make it possible, for example, to determine whether a wash suds requires additional detergent.
  • Detergents contain surfactants as surface-active substances to form a wash suds for cleaning laundry items, these reducing the surface tension of the water in the aqueous solution formed (wash suds), since the surfactants preferentially adsorb on the surface and thus on an interface.
  • surfactants accumulate in the wash suds in the form of micelles, since these are energetically favorable. This concentration is called the critical micelle concentration (c CMC ).
  • the object of the present invention was to provide a method for operating a washing machine which is improved with regard to optimal use of detergents.
  • the method should preferably enable a washing program to be monitored and controlled as simply and/or precisely as possible.
  • the object of the invention is also the provision of a washing machine suitable for carrying out this method.
  • c limit means a maximum allowable micelle concentration. Its value generally depends on the drum movement program planned for the washing phase and the type or composition of the detergent, in particular the surfactants it contains. The specification of c limit is used, for example, to avoid unwanted foam formation.
  • the maximum permissible micelle concentration c limit can be specified as an absolute value or as a ratio to the critical micelle concentration c CMC .
  • a container is understood to mean a tub, a part of the container or a component in which the liquid containing surfactants provided during operation of the washing machine is located or flows past.
  • the impedance sensor can be arranged in the tub of a washing machine as well as in a measuring container that communicates with the tub, or in a liquid line through which the surfactant-containing liquid flows during operation of the washing machine. The latter could be particularly advantageous if the washing machine has a pumping system which removes the surfactant-containing liquid from a tub and feeds it back in while the washing machine is in operation.
  • the surfactant-containing aqueous liquid is provided with a surfactant concentration c surfactant such that the relationship c CMC ⁇ c surfactant ⁇ c limit is satisfied, in that the surfactant concentration c surfactant in the surfactant-containing aqueous liquid in step ( a) is monitored by recording and evaluating impedance signals from the impedance sensor, ie the impedance signals measured by the impedance sensor, the relationship between impedance signals and surfactant concentrations stored in the control device being used.
  • the surfactant-containing aqueous liquid is preferably provided in such a way that the surfactant concentration in the surfactant-containing aqueous liquid is continuously increased until the critical micelle formation concentration c CMC is reached, the measured impedance signals being evaluated with regard to a change in surface tension ⁇ sur in order to use a surface tension ⁇ sur , which no longer increases with increasing surfactant concentration, indicates that the critical micelle concentration c CMC has been reached.
  • step (a) first water or a surfactant-containing solution with a surfactant concentration c 1 is added to the container and then a surfactant-containing solution with a surfactant concentration c 2 > c 1 or an undiluted surfactant is added to the container .
  • the surfactant concentration can thus be continuously increased.
  • surfactant means a single surfactant as well as a mixture of different surfactants.
  • a particularly precise measurement of the surfactant concentration can be carried out if factors such as possible contamination of the surfactant-containing aqueous liquid can be ruled out. If this is not possible, precautions should be taken in the washing machine in order to be able to estimate the influence of dirt on the implementation of the method according to the invention.
  • step (a) is preferably carried out in a wetting phase.
  • the wetting phase is the phase in a washing program understood, in which items of laundry to be cleaned and in particular to be washed with suds are wetted with a suds to be used for this purpose, generally until the items of laundry are saturated with the suds.
  • wash suds and "surfactant-containing aqueous liquid” generally have the same meaning.
  • the items of laundry are generally moved only slightly or not at all. Therefore, in a wetting phase, there is generally only a slight detachment of dirt from the items of laundry to be washed.
  • a washing drum is preferably not rotated at a speed of more than 25 revolutions per minute in a wetting phase.
  • step (b) is carried out taking into account the type and/or amount of soiling of the laundry items, with a connection between the impedance signals and the surfactant concentrations for different types and/or amounts of soiling of the laundry items being recorded in the control device is deposited.
  • contamination with oil would result in nonionic surfactants in particular being able to dissolve to a greater or lesser extent in the oil and no longer being available for micelle formation.
  • ionic surfactants can be intercepted to a certain extent by soiling containing ions, i.e. consumed, so that they are no longer available for micelle formation.
  • the type and/or amount of soiling can be set by a user of the washing machine or can be measured by suitable sensors.
  • the impedance sensor provided according to the invention is particularly suitable for this purpose. In addition, however, other sensors such as a turbidity sensor can also be used.
  • the movement program of the drum carried out in step (c2) at a determined surfactant concentration c surfactant ⁇ c CMC is that the duration of the washing phase is longer and/or the input of kinetic energy is greater than in a washing phase in which the surfactant concentration c surfactant satisfies the relationship c CMC ⁇ c surfactant ⁇ c limit .
  • the recording and evaluation of the impedance signals is generally carried out by applying electrical AC voltage with varying frequencies to the impedance sensor and evaluating the impedance signals with regard to the phase angle ⁇ and the absolute value of the impedance.
  • the phase angle ⁇ and the magnitude of the impedance can then in turn be evaluated with regard to the type, amount and concentration of surfactants and also of micelle concentrations.
  • an impedance spectrum is generally recorded using a suitable electrode system as an impedance sensor.
  • the impedance of an electrochemical system is examined as a function of the frequency of an AC voltage.
  • Various representations are known to the person 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 AC voltage frequency used.
  • a few characteristic points are suitable for characterizing the impedance spectrum when examining suds (cf. EP 2 767 825 A1 ), 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 washing solution can generally be derived from the impedance and frequency values at the characteristic points.
  • the conductivity of the washing suds 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 washing liquor is generally possible to determine the capacitance of the so-called conductivity measuring cell formed by the impedance sensor and the washing liquor.
  • Another measure that depends on the properties of the wash liquor is the flattening of a semicircle in the Nyquist representation, which can be determined via the ratio of the height to the width of the semicircle. The evaluation is carried out using formulas known to those skilled in the art.
  • the impedance signals are evaluated with regard to electrical conductivity as a measure of water hardness.
  • a method is preferred according to the invention in which, in step (a) of providing a surfactant-containing aqueous liquid in the container, a surfactant quantity dependent on the amount of laundry items loaded and the amount of water filled in is introduced into the container.
  • the load quantity can be determined by measuring the increase in weight of the drum due to the load of items of laundry or by analyzing the absorption behavior of water by analyzing the change in hydrostatic pressure while water is being added to dry items of laundry.
  • a hydrostatic sensor is advantageously present in a washing machine according to the invention.
  • a water meter i.e. a measuring device for determining the amount of water filled in or the amount of washing suds filled in, is then also particularly advantageous.
  • the hydrostatic pressure p measured with the aid of the hydrostatic sensor can be compared with the amount of water that has been filled in.
  • the laundry in the drum absorbs water. The absorbed water cannot contribute to an increase in hydrostatic pressure.
  • the load quantity of laundry and, if applicable, its degree of moisture penetration can be determined. determine.
  • a washing phase generally follows a wetting phase. If a washing program is signaled that the laundry is sufficiently wetted, for example by a predetermined threshold value p 1 for the hydrostatic pressure p and a predetermined threshold value ( ⁇ p/ ⁇ t) 1 for the time gradient of the hydrostatic pressure p being reached, im Generally the washing phase.
  • the impedance signals are evaluated with regard to the composition of a detergent, in particular the surfactants it contains, with impedance signals being stored in the control device for various components and quantities of a detergent.
  • This can be an evaluation with regard to the type and proportionate amounts of the components contained in the detergent, e.g. proportion of nonionic and ionic surfactants, proportion of bleaching agents and/or enzymes.
  • the amount of detergent to be used can be adapted even better to a batch of laundry to be washed in the drum.
  • an impedance sensor can advantageously be arranged in a dispenser bowl or at another point in the washing machine where possible soiling has little or no influence on such an analysis.
  • a maximum surfactant concentration c max and/or maximum permissible micelle concentration c limit is stored in the control device to avoid disruptive foam generation in the washing machine for specific drum speeds.
  • the surfactant concentration is preferably in a range from 1 to 5 times the critical micelle concentration, particularly preferably in the range from 1 to 2 times the critical micelle concentration.
  • a method is also preferred in which, in step (c1), at a determined surfactant concentration c surfactant ⁇ c limit , the surfactant-containing aqueous liquid is diluted in such a way that (i) a predetermined amount M 1 of the surfactant-containing aqueous liquid is pumped off and then (ii) a predetermined amount M 2 of water from the water supply is added, and (iii) thereafter a measurement and evaluation of an impedance signal with regard to the surfactant concentration present is carried out, steps (i) to (iii) being carried out as often as required until the condition c CMC ⁇ c surfactant ⁇ c limit is met.
  • a washing machine is preferred in which a temperature sensor is arranged in the container and in the control device for various values measured with Impedance signals and surfactant concentrations is stored.
  • the washing machine according to the invention makes it possible to dispense with the turbidity sensor that is often present in a washing machine.
  • a turbidity sensor can also be present as a supplement in embodiments of the washing machine according to the invention.
  • a washing machine used herein also generally has a heater and a suds drainage system with a suds pump arranged at the bottom of a tub.
  • a washing machine used herein also generally includes clothes agitators and/or scoop devices.
  • the washing machine according to the invention can be a washing machine as such or a washer-dryer, ie a device that has the functions of a dryer and a washing machine.
  • the washing machine according to the invention preferably has an acoustic and/or visual display means for displaying one or more operating states.
  • a visual display means can be a liquid crystal display, for example, on which specific requests or instructions are given. It can also or alternatively, light-emitting diodes light up in one or more colors. For example, different colored representations can be used to indicate whether or not a washing phase is taking place at an optimal detergent concentration.
  • a user of the washing machine can be advised to add more detergent, with the amount also being able to be specified.
  • the dosage recommendation is displayed on the display as such or a display field thereof (referred to collectively as “display display” herein).
  • the dosage recommendation can be presented on the display in the form of text and/or characters.
  • a suitable text would be, for example, the direct request "Please dose "Green ⁇ , where "Green” is a reference to a dosing aid.
  • Other colors can also be named or other information can be given in text form.
  • a color or a symbol could be displayed as a sign, for example a circle, which can be filled in to different extents in order to distinguish between individual amounts of detergent.
  • a method according to the invention as under Method step (c2) is continued as described.
  • the user's reaction here is in particular the triggering of washing-in detergent.
  • a measuring device for determining the amount of water filled is therefore preferably present in the washing machine according to the invention, for example a time measuring device for determining the opening period of an inlet valve for the water or a liquid quantity measuring device for measuring the amount of water filled in.
  • the invention has numerous advantages.
  • a method for operating a washing machine is provided which is improved with regard to optimal use of detergents.
  • the method enables simple and precise monitoring and control of a washing program.
  • the washing machine can be prevented from overflowing with foam, which can be associated with water damage in an apartment.
  • excessive use of rinsing water which would be required if excess detergent had to be removed from the laundry items, can be avoided.
  • the concentration of ionic surfactants and to set and maintain a concentration range for ionic surfactants.
  • the invention enables the water hardness to be determined and taken into account in a simple manner.
  • organic contamination can also be determined which, for example, can only be detected poorly with an optical sensor such as a turbidity sensor, such as those with a high proportion of ions, such as sweat.
  • the invention enables the properties of a large number of different detergents to be determined (in particular via their composition), so that the amount of detergent used or to be used can be determined even better.
  • FIG. 1 A schematic representation of the parts relevant to the invention of the first embodiment of a washing machine according to the invention, in which a method according to the invention can be carried out, is shown.
  • the washing machine 1 in the figure has a tub 2 in which a drum 3 is rotatably mounted and can be driven by the drive motor 5 .
  • the axis of rotation 19 of the drum 3 is directed upwards from the horizontal by a small angle (e.g. 13°), so that the user of the washing machine 1 has easier access and insight into the interior of the drum 3.
  • This arrangement in cooperation with specially shaped laundry drivers 14 and scooping devices 17 for the washing suds 7 on the inner surface of the drum shell, also intensifies the flooding of the laundry items 4 with washing suds 7 .
  • An impedance sensor 10 which is generally an electrode system made up of a plurality of electrodes, for example two capacitor plates, is arranged in the dispensing bowl 12.
  • a detergent present in the dispenser bowl 12 or an aqueous liquid containing this detergent can be analyzed with the aid of the impedance sensor 10 in order to obtain information about the detergent and thus about the design of a washing program.
  • the washing machine 1 also has a suds supply system, which includes a water connection fitting for the domestic water supply system 20, an electrically controllable valve 21 and a supply line 13 to the suds container 2, which can also be routed via the detergent dispenser bowl 12, from which the incoming water dispenses detergent portions into the Tub 2 can transport.
  • the valve 21 and the heating device 16 can be controlled by a control device 8 depending on a program flow chart that is based on a time program and/or on the achievement of certain Measured values of parameters such as liquor level, liquor temperature, drum speed, etc. within the washing machine 1 can be bound.
  • the washing machine 1 means a pressure sensor, ie a sensor for measuring the hydrostatic pressure, in the tub 2.
  • the hydrostatic pressure p results from the fill level of the free liquor 7 forming in the tub 2.
  • the washing machine 1 includes a measuring device 15 for determining the amount of water filled in. It can be used, for example, as a water meter or as a flow meter be trained. In the case of a flow meter, the amount of water that has flowed in is calculated in connection with a recorded filling time. The flow can also be determined by measuring the time it takes to reach a predetermined level, which corresponds to a certain fixed volume of water.
  • 18 means a suds pump for pumping out the washing suds 7.
  • 9 designates an impedance sensor in the tub 2, the structure of which electrodes is not shown in detail here.
  • the signals from the impedance sensors 9 and 10 and the rotational speed of the drum, its load with items of laundry, the hydrostatic pressure etc. and the measured values of the measuring device 15 are fed to the control device 8 .
  • a display device with which process parameters, in particular a washing program running with optimal use of detergent (eg, represented by a green photodiode) or under non-optimal use of detergent (eg, represented by a red photodiode) can be displayed.
  • a dosing recommendation for a user of the washing machine can also be displayed.

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Description

  • 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:
    1. (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, und wobei die kritische Mizellbildungskonzentration (cCMC) die Tensidkonzentration cTensid ist, ab der sich die Tenside in der Waschlauge in Form von Mizellen zusammenlagern;
    2. (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;
    3. (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 s 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,
    und 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.
  • 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 cTensid 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 σsur ausgewertet werden, um anhand einer sich bei zunehmender Tensidkonzentration nicht mehr erhöhenden Oberflächenspannung σsur 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 c1 in den Behälter gegeben wird und anschließend eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration c2 > c1 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.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht das im Schritt (c2) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid < cCMC durchgeführte Bewegungsprogramm der Trommel darin, 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 Waschmaschine 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 p1 für den hydrostatischen Druck p und ein vorgegebener Schwellenwert (Δp/Δt)1 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 M1 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:
    1. (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, und wobei die kritische Mizellbildungskonzentration (cCMC) die Tensidkonzentration cTensid ist, ab der sich die Tenside in der Waschlauge in Form von Mizellen zusammenlagern;
    2. (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;
    3. (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,
      und 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.
  • Erfindungsgemäß ist eine Waschmaschine bevorzugt, bei der im Behälter ein Temperatursensor angeordnet ist und in der Steuereinrichtung für verschiedene mit dem 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 "Grünʺʺ, 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.
  • 11 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
    11
    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 (14)

  1. 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 und cgrenz eine vorbestimmte maximal zulässige Mizellkonzentration ist, und wobei die kritische Mizellbildungskonzentration (cCMC) die Tensidkonzentration cTensid ist, ab der sich die Tenside in der Waschlauge in Form von Mizellen zusammenlagern;
    (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
    (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;
    dadurch gekennzeichnet, 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,
    und 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 ≤ cTensid < cgrenz erfüllt.
  2. 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.
  3. 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 σsur ausgewertet werden, um anhand einer sich mit zunehmender Tensidkonzentration nicht mehr erhöhenden Oberflächenspannung σsur festzustellen, dass die kritische Mizellbildungskonzentration cCMC erreicht ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a) zunächst Wasser oder eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration c1 in den Behälter (2) gegeben wird, und anschließend eine tensidhaltige Lösung mit einer Tensidkonzentration c2 > c1 oder ein unverdünnt vorliegendes Tensid in den Behälter (2) gegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) in einer Benetzungsphase durchgeführt wird.
  6. 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.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzsignale in Hinblick auf eine elektrische Leitfähigkeit als Maß für eine Wasserhärte ausgewertet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 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 M1 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.
  13. 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), wobei 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, und wobei die kritische Mizellbildungskonzentration (cCMC) die Tensidkonzentration cTensid ist, ab der sich die Tenside in der Waschlauge in Form von Mizellen zusammenlagern;
    (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
    (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;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (c1) bei einer festgestellten Tensidkonzentration cTensid ≥ cgrenz eine Verdünnung der tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durchgeführt wird, bis die Beziehung cCMC ≤ cTensid < cgrenz erfüllt ist; und 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 ≤ cTensid < cgrenz erfüllt.
  14. Waschmaschine (1) nach Anspruch 13, 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.
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