EP3268529A1 - Verfahren zum betrieb einer waschmaschine mit einem elektrochemischen sensor sowie hierzu geeignete waschmaschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer waschmaschine mit einem elektrochemischen sensor sowie hierzu geeignete waschmaschine

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EP3268529A1
EP3268529A1 EP16704234.0A EP16704234A EP3268529A1 EP 3268529 A1 EP3268529 A1 EP 3268529A1 EP 16704234 A EP16704234 A EP 16704234A EP 3268529 A1 EP3268529 A1 EP 3268529A1
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EP
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detergent
aqueous liquid
drum
electrochemical
sensor
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Andreas Bischof
Michael Munick
Hartmut Schaub
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BSH Hausgeraete GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a washing machine with an electrochemical 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 electrochemical sensor in the container for determining an electrochemical signal as a function of a composition of an aqueous liquid in the container, and a Control device, and a suitable for carrying out this method washing machine.
  • laundry is generally treated in a washing phase for cleaning with a detergent containing wash liquor.
  • 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 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 response to 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.
  • 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),
  • step 7 Repeating steps 1 to 6B until the product of determination is equal to or greater than the threshold value (XB) (step 7).
  • optical or electrochemical sensors are generally employed, e.g. Turbidity sensors, impedance sensors.
  • Turbidity sensors e.g. Turbidity sensors
  • impedance sensors e.g. Turbidity sensors, impedance sensors.
  • detergents for forming a wash liquor for cleaning laundry items in particular contain surfactants as surface-active substances, which reduce the surface tension of the water in the aqueous solution formed (wash liquor), since the surfactants preferably on the surface and thus at an interface adsorb. In particular, it is therefore necessary to monitor a surfactant concentration in an aqueous liquid in the tub.
  • the signals of the sensors can be falsified and, if necessary, can only be evaluated poorly or not at all if the aqueous liquid to be measured is present is not sufficiently calm and / or too much foam is present in the aqueous liquid. This can lead, in particular when using impedance sensors as electrochemical sensors, to the fact that no evaluable results are obtained.
  • EP 0 383 218 B1 describes a method for controlling the rinsing of a program-controlled washing machine, which carries out a plurality of rinse programs following a washing process, wherein the electrical conductivity of the rinse water is measured and the rinse is ended when the difference between the measured conductance and a reference conductance falls below a predetermined level, wherein the conductance measurement is carried out in a section of the drain line, in which after emptying the washing machine room still liquid, and the conductivity measurement is carried out after completion of a rinse on the standing in the section rinse water, and in dependence on the result of conductance measurement It is decided whether another rinsing process is carried out.
  • the conductivity measurement is carried out in a calmed pump sump.
  • the object of the present invention was to provide a method for operating a washing machine, which is improved with regard to the measurement of electrochemical signals, in particular of impedance signals of an impedance sensor.
  • the method should preferably allow the simplest possible and / or accurate monitoring of a wash program.
  • the object of the invention was 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 laundry, a drive motor for the drum, an electrochemical sensor in the container for measuring a electrochemical signal in dependence on a composition of an aqueous liquid in the container, and a control device, wherein the following steps are carried out:
  • step (D) Measurement of the concentration c th of a detergent in the provided in step (a) detergent-containing aqueous liquid by recording and evaluation of electrochemical signals of the electrochemical sensor using a stored in the controller relationship between electrochemical signals and detergent concentrations.
  • detergent-containing aqueous liquid is to be interpreted broadly as detergent, including its components surfactants, enzymes, bleaching agents, etc., as well as fabric softeners Washing program in which this is incurred, referred to as a wash liquor, such as free liquor, or rinse.
  • a container is understood to mean a suds container, a part of the container or a component in which the aqueous 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 aqueous 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 discharges the aqueous liquid during operation of the washing machine from a tub and feeds again.
  • the contribution of convection to the transport processes in the aqueous liquid can be used as a measure for a given, calmed state.
  • the fact that many electrochemical measurement methods in the quiescent state of the aqueous liquid produce electrochemical signals whose faraday proportion is determined by the diffusion of electroactive species in the aqueous liquid can be taken into account.
  • the transport of electroactive species to the electrode is no longer just diffusion-dependent, but also influenced by convection. This generally results in characteristic changes in the electrochemical signal, the changes being a measure of the contribution of convection.
  • Suitable electrochemical signals can be measured for example by means of voltammetric methods. Such electrochemical signals can be obtained, for example, by the use of cyclic voltammetry, chronoamperometry or Doppelpulschronoamperometrie, but also by impedance spectroscopy.
  • a voltage jump is generally made to a suitable voltage, which is sufficient for an oxidation or reduction process, and then, depending on the time, a current drop is measured and evaluated.
  • a convective contribution generally leads to a weakening of the current drop.
  • Doppelpulschronoamperometrie is then jumped back to the starting voltage and at the starting gear voltage in turn, depending on the time a current drop is measured and evaluated.
  • a current-voltage curve is recorded as a measure of a calmed state in step (c) and evaluated with regard to a current component not caused by diffusion to the electrochemical sensor.
  • a cyclic voltammogram is particularly advantageously recorded and the peak current I p at Hinsweep is evaluated to a reversal potential ⁇ ⁇ and the current ⁇ ⁇ at the reversal potential ⁇ ⁇ with respect to the current component not caused by diffusion to the electrochemical sensor.
  • a potential jump can be performed using the electrochemical sensor and a current-time curve obtained thereby to a non-diffusion-related proportion as a measure of a calmed state, i. a lack of reassurance, the aqueous liquid are evaluated.
  • the potential jump occurs in particular to a potential at which a component in the aqueous liquid is oxidized or reduced reversibly or irreversibly.
  • step (c) the resting of the detergent-containing aqueous liquid for a predetermined period At set .
  • the amount of which is in this case for determining At set an amount of the aqueous liquid, a loading amount of laundry and / or in step (b) by guided movement program takes into account, wherein a stored in the control device associated between the period At se t, aqueous fluid, the amount of laundry items and / or the movement program performed in step (b) is used.
  • the amount of aqueous liquid can be determined, for example, by measuring an amount of water introduced into the container by means of a water meter, taking into account the fraction of water introduced and the so-called free liquor can be determined if, for example, a hydrostatic pressure sensor is arranged in the container is and used to measure the hydrostatic pressure as a measure of the free fleet.
  • the load of laundry may be adjusted by a user or preferably determined automatically in the washing machine.
  • the determination of the loading amount by measuring the increase in weight of the drum due to the loading of laundry done or by analyzing the suction behavior of water by the change of hydrostatic pressure is analyzed during an 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 items in the drum absorb water.
  • the absorbed water can not contribute to an increase of the hydrostatic pressure.
  • the absolute values and their temporal change - with corresponding, stored in the control device of the washing machine values for the moistening of laundry can be the load of laundry and possibly their fürfeuchtungsgrad (degree of wetting) determine.
  • the resting of the detergent-containing aqueous liquid until a predetermined, soaked state of the detergent-containing aqueous liquid has been reached takes into account the dependence of the electrochemical signals on an existing amount or concentration of foam. The presence and amount of foam can be determined in different ways.
  • the detection of foam in a washing machine can take place via a conductance measurement with two electrodes in the lower region of a container.
  • a foam detection when spinning a drum by means of an evaluation of the target / actual speed difference is possible.
  • foam can brake a rotating drum, whereby there is a difference between the target and the actual speed.
  • the association between a specific foam concentration and the target / actual speed difference is generally stored in the control device of the washing machine.
  • the presence of foam is detected by a pressure build-up during washing or spinning or by a much slower pressure decrease during pumping.
  • a pressure sensor in particular a hydrostatic pressure sensor, is used, which is also suitable for determining the water level in the container as described above.
  • a pressure sensor in particular a hydrostatic pressure sensor, is used, which is also suitable for determining the water level in the container as described above.
  • This can lead to measurement errors due to the imbalance of laundry and existing residual water that accumulates during spin, by simulating an apparent pressure increase. By the occurrence of pressure peaks, the presence of foam can be indicated, even if there is no foam. This is due to variations in pressure measurement with a sensor, with the errors in signal acquisition, conversion or processing also depending on whether a digital or analog controller is used.
  • foam can be detected in a washing machine by a signal S n measured by a sensor for determining a signal of a liquid contained in the container and possibly containing foam during rotation of the drum at a high speed U n and at a speed U n stored in the program control associated value are compared W n, wherein in the control device for at least two speeds pairs of values U n, and W are n (n> 1) are stored, and upon reaching or exceeding the value W n, that is, when the condition S n sW n , the presence of foam is registered.
  • the sensor can be an optical measuring system, a conductometric measuring system or a capacitive measuring system.
  • a hydrostatic pressure sensor in which a hydrostatic pressure p and / or a negative time gradient of the hydrostatic pressure (dp / dt), preferably a hydrostatic pressure p, of a liquid-air mixture in the container are measured as a signal.
  • the signal S n and the associated value W n are then in particular pressure values.
  • the presence of foam in the aqueous liquid is therefore determined with a hydrostatic pressure sensor and taken into account for the determination of the calmed state of the aqueous liquid.
  • the presence of foam also manifests itself in electrochemical signals. If foam is in front of the electrode, a measured current will normally drop. The number and duration of such sudden power drops can therefore be taken into account as a measure of existing foam, and the time period At for reassurance (also referred to as "reversing break” or "drum standstill phase”) can then be suitably extended until the foam concentration decreases to an acceptable level is.
  • the method used for the detection of foam will generally depend on which phase of a washing program, ie, in particular in a wetting phase, washing phase, rinsing phase or fabric softening phase, a sufficient calming of the aqueous solution is to be ensured so that meaningful electrochemical signals can be recorded.
  • a pressure sensor in particular a hydrostatic pressure sensor, is present in the washing machine used, a measured pressure increase during a settling phase, ie drum standstill phase, can be used as a measure for calming the aqueous liquid due to aqueous liquid dripping from the laundry items. The amount of dripping liquid will decrease with increasing time.
  • the predetermined period of time At set it can advantageously be provided according to the invention that it is checked with the aid of the electrochemical sensor whether there has actually been a sufficient calming of the aqueous liquid. As mentioned above, this can be done by determining a convection-related proportion of mass transport to the working electrode. If this is not the case, the predetermined period of time At set can be adapted and, in particular, extended. It can be advantageously provided that a maximum period At se t max is not exceeded. On reaching or exceeding of At se t max , the movement program of the drum is advantageously adapted and in particular the entry of mechanical energy is reduced. This can be achieved that for the rotational breaks of the drum no too long period is needed.
  • the entry of mechanical energy takes place via a suitable movement program of the drum.
  • the movement program in step (b) of the method according to the invention comprises in particular a switch-on time [in%], a duration of a reversing cycle [in seconds] and a rotational speed [rpm] of the drum.
  • the turn-on time is the temporal portion of a phase of a wash program during which the drum rotates.
  • This switch-on time is preferably 60 to 70%, for example, in a first rinsing step.
  • a reversing cycle is generally the period that results from the periods: rotating the drum in one direction, resting the drum, rotating the drum in the opposite direction, resting the drum.
  • step (d) For the determination of a sufficient calming and in particular the definition of a predetermined period of time at set , the type of electrochemical measuring method used in step (d) is advantageously also used, since electrochemical Measurement methods may require different measurement times and quiescent states of the aqueous liquid.
  • steps (c) and (d) are carried out in a wetting phase and / or in a rinsing 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.
  • the laundry items are generally weak or not at all moved. It is therefore in a wetting phase generally only a small separation of dirt from the laundry to be washed.
  • a laundry drum in a wetting phase is preferably not rotated at a speed greater than 25 revolutions per minute.
  • wash liquor and " surfactant-containing aqueous liquor " have the same meaning in general.
  • surfactant as used herein means a single surfactant as well as a mixture of different surfactants.
  • the extent to which an aqueous fluid is moved by a program of motion and therefore a subsequent drum stoppage phase is required also depends on the presence and shape of laundry drivers in the drum. If the shape of the laundry pickups is asymmetrical, their contribution to the movement of the aqueous liquid at a given rotational speed of the drum will depend on the direction of rotation. Preferably, therefore, in an asymmetrical shape of laundry pickers inserted in the drum, at least the rotational direction of the drum is taken into account before a drum standstill phase.
  • step (c) and / or step (d) are taken into account taking into account the type and / or amount of soiling of the items of laundry performed, wherein in the control device, a relationship between the electrochemical signals and the detergent concentrations for different types and / or amounts of contaminants of the laundry is deposited.
  • contamination with oil would mean that, in particular, nonionic surfactants could dissolve more or less pronouncedly in the oil and would no longer be detected in a measurement of the detergent concentration.
  • ionic surfactants can be trapped to some extent by ion-containing contaminants, ie consumed, so that they are no longer detected in a measurement of electrochemical signals.
  • Type and / or amount of contamination can be set by a user of the washing machine or measured by suitable sensors.
  • the electrochemical sensor provided according to the invention e.g. Impedance sensor.
  • other sensors such as a turbidity sensor can also be used.
  • the electrochemical sensor is generally an electrode system of at least two electrodes.
  • a three-electrode arrangement consisting of a working electrode, a counter electrode and a reference electrode
  • the potential at the working electrode which is responsible for receiving the electrochemical signals, can be adjusted very precisely.
  • a single electrode system can be used for recording different electrochemical signals, that is, for example, for cyclic voltammetry or impedance spectroscopy, in which the electrochemical sensor is also referred to as an impedance sensor.
  • the electrochemical sensor in step (d) is preferably used as an impedance sensor.
  • the impedance sensor receives as electrochemical signals impedance signals.
  • 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 are evaluated in terms of the phase angle ⁇ and the amount of impedance.
  • Phase angle ⁇ and the amount of impedance can then in turn be evaluated with regard to the type, amount and concentration of detergents, in particular of surfactants and, moreover, 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 examined as a function of the frequency of an alternating voltage at the working electrode.
  • 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 characterization of the impedance spectrum only a few characteristic points (see EP 2 767 825 A1) 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.
  • parameters typical for a detergent-containing aqueous liquid can generally be derived.
  • the conductivity of the liquid 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 aqueous medium containing detergent is the flattening of a semicircle in the Nyquist plot, 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 of the aqueous liquid.
  • impedance signals are recorded with the impedance sensor, the recording and evaluation of the impedance signals being performed is by the electrical impedance sensor with varying frequencies is applied to the impedance sensor and the impedance signals are evaluated in terms of the phase angle ⁇ and the amount of impedance. It is particularly preferred that the recording of the impedance signal is carried out at a predetermined frequency of the AC voltage.
  • 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.
  • a washing program in a washing phase, the monitoring of a detergent concentration with an electrochemical sensor makes sense. As a result, the consumption of detergent and thus a possible requirement for a subsequent dosing of detergent can be determined.
  • a washing program can be optimally adapted to a detected detergent concentration.
  • the invention also relates to a washing machine with a container, a drum for receiving laundry, a drive motor for the drum, an electrochemical sensor in the container for measuring an electrochemical signal in response to a composition of an aqueous liquid in the container, and a control device, wherein the control device is set up to carry out a method comprising the following steps:
  • step (D) Measurement of the concentration c th of a detergent in the provided in step (a) detergent-containing aqueous liquid by recording and evaluation of electrochemical signals of the electrochemical sensor using a stored in the controller relationship between electrochemical signals and detergent concentrations.
  • a washing machine is preferred in which a temperature sensor is arranged in the container and a relationship between electrochemical signals, for example impedance signals, and detergent 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 may also or alternatively light LEDs 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. Moreover, it can also be displayed whether the measurements with the electrochemical sensor are carried out in a sufficiently calmed aqueous liquid.
  • a user of the washing machine can be given an indication to nachzudosieren detergent, which in this case can also be a quantity.
  • the dosage recommendation is displayed on the display panel as such or a display panel thereof (collectively referred to as "display 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 varying degrees.
  • 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 has numerous advantages.
  • a method for operating a washing machine in which the monitoring of, for example, the detergent concentration in the wash liquor by means of an electrochemical sensor, in particular an impedance sensor, takes place particularly accurately.
  • This is possible according to the invention by taking into account that an electrochemical measurement and in particular the measurement of an impedance signal with an impedance sensor can be disturbed and thus the measured impedance signal can be corrupted if the solution has not sufficiently calmed down at the time of measurement.
  • the invention makes it possible to precisely determine the surfactant concentration and the water hardness by means of an electrochemical sensor in a detergent-containing, in particular surfactant-containing aqueous liquid by especially impedance spectroscopy and cyclic voltammetry by adjusting pauses when reversing the drum during wetting, washing and rinsing Incorrect measurements by air bubbles trapped in the aqueous liquid, foam and currents to avoid.
  • an electrochemical sensor in a detergent-containing, in particular surfactant-containing aqueous liquid by especially impedance spectroscopy and cyclic voltammetry by adjusting pauses when reversing the drum during wetting, washing and rinsing
  • Incorrect measurements by air bubbles trapped in the aqueous liquid, foam and currents to avoid.
  • By more accurate determination of the actual detergent concentration in a wash program and related measures can be taken in good time on an over or under dosage of detergent. It can be prevented on the one hand, that it comes to a foaming of the washing machine
  • 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 3 is rotatably mounted and driven by the drive motor 5.
  • 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 aqueous medium containing detergent e.g. Washing liquor
  • the Wäschemit clergy 16 are asymmetrical in the embodiment shown here, so that the aqueous liquid 7 is brought in the tub 2 at the same rotational speed of the drum 3 for the two possible directions of rotation of the drum 3 to varying degrees in motion. This influence is taken into account in the control device 8, so that a method according to the invention can be carried out even more precisely.
  • an impedance sensor 10 which is generally an electrode system of a plurality of electrodes, for example, two capacitor plates or a three-electrode arrangement.
  • 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, which includes 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 be performed on 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.
  • the washing machine 1 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, such as a water meter or a flow meter. 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 denotes a drain pump for pumping off the wash liquor 7.
  • 9 denotes an electrochemical sensor in the tub 2, with which various electrochemical measurements can be performed, such as voltammetric measurements or impedance measurements.
  • the electrochemical sensor is used as an impedance sensor, wherein the structure of electrodes and the implementation and evaluation of the impedance sensor measured impedance signals is not shown here in detail.
  • the electrochemical signals of the electrochemical sensor 9 and optionally of the impedance sensor 10 and the rotational speed of the drum 2, their loading with laundry items 4, the hydrostatic pressure, etc., and the measured values are fed to the control device 8.
  • the implementation of the method according to the invention includes the following steps:
  • step (D) Measurement of the concentration c th of a detergent in the provided in step (a) detergent-containing aqueous liquid 7 by recording and evaluation of electrochemical signals of the electrochemical sensor 9 using a stored in the controller 8 relationship between electrochemical signals and detergent concentrations.
  • step (c) the resting of the detergent-containing liquid 7 is preferably monitored by the electrochemical sensor 9, whereby a measurement by cyclic voltammetry, chronoamperometry or impedance spectroscopy is preferably carried out to determine a predetermined calmed state of the detergent-containing liquid 7.
  • step (d) in the embodiment shown here, the measurement of the concentration c th of a detergent in the aqueous liquid 7 containing detergent takes place by recording and evaluating impedance signals of the electrochemical sensor 9 functioning as an impedance sensor 9, wherein a control device 8 in the control device 8 deposited relationship between impedance signals and
  • 1 1 means a display device with which process parameters, in particular a drainage of a washing program with optimal use of detergent (eg represented by a green light-emitting diode) or under non-optimal use of detergent (eg represented by a red light-emitting diode), can be displayed.
  • a dosage recommendation for a user of the washing machine can also be displayed.
  • electrochemical sensor in the tub e.g. Impedance sensor

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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 elektrochemischen Sensor (9) im Behälter (2) zur Messung eines elektrochemischen Signals 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 waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7); (b) Drehung der Trommel (3) nach einem vorbestimmten Bewegungsprogramm; (c) Beenden einer Drehbewegung der Trommel (3) und Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7), bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) erreicht ist; und (d) Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der im Schritt (a) bereitgestellten waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) durch Aufnahme und Auswertung von elektrochemischen Signalen deselektrochemischen Sensors (9) unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung (8) hinterlegten Zusammenhangs zwischenelektrochemischen Signalen und Waschmittelkonzentrationen. Die Erfindung betrifft außerdem eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Waschmaschine (1).

Description

Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine mit einem elektrochemischen Sensor sowie hierzu geeignete
Waschmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine mit einem elektrochemischen Sensor 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 elektrochemischen Sensor im Behälter zur Bestimmung eines elektrochemischen Signals 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. Damit dies nicht geschieht, ist eine Überwachung und optimale Einstellung einer Waschmittelkonzentration wünschenswert.
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 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.
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).
Zur Überwachung der Konzentration von Waschmittel oder anderen Zusatzmitteln in der wässrigen Flüssigkeit in einem Laugenbehälter werden im Allgemeinen optische oder elektrochemische Sensoren eingesetzt, z.B. Trübungssensoren, Impedanzsensoren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Waschmittel zur Bildung einer Waschlauge zur Reinigung von Wäschestücken insbesondere Tenside als oberflächenaktive Substanzen enthalten, 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. Es ist also insbesondere eine Tensidkonzentration in einer wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter zu überwachen.
Die Signale der Sensoren können verfälscht und gegebenenfalls nur schlecht oder überhaupt nicht auswertbar sein, wenn sich die zu vermessende wässrige Flüssigkeit nicht ausreichend beruhigt ist und/oder zu viel Schaum in der wässrigen Flüssigkeit vorhanden ist. Dies kann insbesondere bei Verwendung von Impedanzsensoren als elektrochemischen Sensoren dazu führen, dass keine auswertbaren Ergebnisse erhalten werden.
Die EP 0 383 218 B1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung der Spülung einer programmgesteuerten Waschmaschine, die im Anschluss an einen Waschvorgang mehrere Spülprogramme ausführt, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Spülwassers gemessen und die Spülung beendet wird, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Leitwert und einem Referenzleitwert ein vorgegebenes Maß unterschreitet, wobei die Leitwertmessung in einem Abschnitt der Ablaufleitung erfolgt, in dem nach Entleerung des Waschmaschinenraums noch Flüssigkeit steht, und die Leitwertmessung nach Beendigung eines Spülvorgangs an dem in dem Abschnitt stehenden Spülwasser vorgenommen wird, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Leitwertmessung entschieden wird, ob ein weiterer Spülvorgang ausgeführt wird. Vorzugsweise wird dabei die Leitfähigkeitsmessung in einem beruhigten Pumpensumpf durchgeführt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es vor diesem Hintergrund, ein Verfahren zum Betrieb einer Waschmaschine bereitzustellen, das in Hinblick auf die Messung von elektrochemischen Signalen, insbesondere von Impedanzsignalen eines Impedanzsensors, verbessert ist. Das Verfahren soll dabei vorzugsweise eine möglichst einfache und/oder genaue Überwachung eines Waschprogramms ermöglichen. Aufgabe der Erfindung war 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 Sensor im Behälter zur Messung eines elektrochemischen Signals in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung einer wässrigen Flüssigkeit im Behälter, und einer Steuereinrichtung, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:
(a) Bereitstellung im Behälter einer waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit;
(b) Drehung der Trommel nach einem vorbestimmten Bewegungsprogramm;
(c) Beenden einer Drehbewegung der Trommel und Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit, bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit erreicht ist; und
(d) Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der im Schritt (a) bereitgestellten waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit durch Aufnahme und Auswertung von elektrochemischen Signalen des elektrochemischen Sensors unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Zusammenhangs zwischen elektrochemischen Signalen und Waschmittelkonzentrationen. Der Begriff „waschmittelhaltige wässrige Flüssigkeit" ist hierbei breit auszulegen. Waschmittel steht hierbei für ein Waschmittel als solches, einschließlich seiner Komponenten Tenside, Enzyme, Bleichmittel usw., wie auch Weichspüler. Überdies kann die waschmittelhaltige wässrige Flüssigkeit auch in Abhängigkeit von einer Phase in einem Waschprogramm, in der diese anfällt, als Waschlauge, z.B. freie Flotte, oder Spülflüssigkeit bezeichnet werden.
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 wässrige 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 wässrige Flüssigkeit während des Betriebs der Waschmaschine fließt, angeordnet sein. Letzteres könnte insbesondere von Vorteil sein, wenn die Waschmaschine ein Umpumpsystem aufweist, welches die wässrige Flüssigkeit während des Betriebs der Waschmaschine aus einem Laugenbehälter abführt und wieder zuführt. Als Maß für einen vorgegebenen beruhigten Zustand kann beispielsweise der Beitrag von Konvektion zu den Transportprozessen in der wässrigen Flüssigkeit herangezogen werden. Für die Bestimmung eines ausreichend beruhigten Zustandes der wässrigen Flüssigkeit kann der Umstand berücksichtigt werden, dass viele elektrochemische Messmethoden im Ruhezustand der wässrigen Flüssigkeit elektrochemische Signale erzeugen, deren faradayscher Anteil durch die Diffusion von in der wässrigen Flüssigkeit befindlichen elektroaktiven Spezies bestimmt ist. Sofern sich die wässrige Flüssigkeit nicht in Ruhe befindet, ist der Transport von elektroaktiven Spezies zur Elektrode nicht mehr nur diffusionsbedingt, sondern auch durch Konvektion beeinflusst. Dies führt im Allgemeinen zu charakteristischen Änderungen des elektrochemischen Signals, wobei die Änderungen ein Maß für den Beitrag der Konvektion sind. Durch Auswertung der elektrochemischen Signale kann somit auf einen Beitrag von Konvektion und damit auf einen gegebenenfalls nicht ausreichend beruhigten Zustand der wässrigen Flüssigkeit geschlossen werden. Geeignete elektrochemische Signale können beispielsweise mit Hilfe von voltammetrischen Methoden gemessen werden. Solche elektrochemischen Signale können dabei beispielsweise durch Anwendung der Cyclovoltammetrie, der Chronoamperometrie oder der Doppelpulschronoamperometrie, aber auch durch Impedanzspektroskopie, erhalten werden.
Bei der Cyclovoltammetrie wird ausgehend von einer Startspannung mit einer im Allgemeinen konstanten Geschwindigkeit die Spannung an einer Arbeitselektrode des elektrochemischen Sensors bis zu einer sogenannten Umkehrspannung υλ, die für einen Oxidations- oder Reduktionsvorgang ausreichend ist, geändert (so genannter „Hinsweep"). Anschließend wird die Richtung der Spannungsänderung umgekehrt und die Spannung wieder hin zur Startspannung geändert („Rücksweep"). Der sich dabei einstellende Strom steigt beim Hinsweep im Allgemeinen bis zu einem Spitzenwert lp an, um dann bis zum Umkehrpotential υλ auf einen Wert Ιλ abzufallen. Das Verhältnis Ιρ/Ιλ ist dabei bei Diffusionskontrolle der Elektrodenvorgänge häufig eine charakteristische Größe lp/lAtheor. Ist eine voltammetrisch zu untersuchende Lösung in Bewegung, bedeutet dies das Vorhandensein von Konvektion, die im Allgemeinen zu einer Abnahme von Ιρ/Ιλ führt. Im Ergebnis kann ein dann gemessener Wert Ιρ/Ιλ ΓΘ3' bzw. die Differenz ΔΙ = lp/lAtheor - Ir als Maß für einen Beitrag der Konvektion und damit als Maß für einen beruhigten Zustand der wässrigen Flüssigkeit angesehen und verwendet werden.
Bei der Chronoamperometrie wird im Allgemeinen ein Spannungssprung zu einer geeigneten Spannung, die für einen Oxidations- oder Reduktionsvorgang ausreichend ist, vorgenommen und anschließend in Abhängigkeit von der Zeit ein Stromabfall gemessen und ausgewertet. Ein konvektiver Beitrag führt dabei im Allgemeinen zu einer Abschwächung des Stromabfalls. Bei der Doppelpulschronoamperometrie wird anschließend zur Startspannung zurückgesprungen und bei der Startgangsspannung in wiederum in Abhängigkeit von der Zeit ein Stromabfall gemessen und ausgewertet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher als Maß für einen beruhigten Zustand im Schritt (c) eine Stromspannungskurve aufgenommen und in Hinblick auf einen nicht durch Diffusion zum elektrochemischen Sensor bedingten Stromanteil ausgewertet.
Besonders vorteilhaft wird hierzu ein Cyclovoltammogramm aufgenommen und der Spitzenstrom lp beim Hinsweep zu einem Umkehrpotential ΙΙλ sowie der Strom Ιλ beim Umkehrpotential υλ in Hinblick auf den nicht durch Diffusion zum elektrochemischen Sensor bedingten Stromanteil ausgewertet.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann unter Verwendung des elektrochemischen Sensors ein Potentialsprung durchgeführt werden und eine dabei erhaltene Strom-Zeit- Kurve auf einen nicht diffusionsbedingten Anteil als Maß für einen beruhigten Zustand, d.h. eine fehlende Beruhigung, der wässrigen Flüssigkeit ausgewertet werden. Dabei erfolgt der Potentialsprung insbesondere zu einem Potential, bei dem eine Komponente in der wässrigen Flüssigkeit reversibel oder irreversibel oxidiert oder reduziert wird.
Wenn hierin von Potentialänderungen am elektrochemischen Sensor die Rede ist, ist insbesondere eine Potentialänderung an der Arbeitselektrode des den elektrochemischen Sensor bildenden elektrochemischen Sensors gemeint. Entsprechend sind Diffusion und Konvektion bezüglich des Stofftransportes zur Arbeitselektrode gemeint. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Schritt (c) das Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit für einen vorbestimmten Zeitraum Atset. Vorzugsweise wird hierbei zur Bestimmung von Atset eine Menge an der wässrigen Flüssigkeit, eine Beladungsmenge an Wäschestücken und/oder das im Schritt (b) durchgeführte Bewegungsprogramm berücksichtigt, wobei ein in der Steuereinrichtung hinterlegter Zusammenhang zwischen dem Zeitraum Atset, der Menge an der wässrigen Flüssigkeit, der Menge an Wäschestücken und/oder dem im Schritt (b) durchgeführten Bewegungsprogramm herangezogen wird. Die Menge an wässriger Flüssigkeit kann beispielsweise durch Messung einer in den Behälter eingeführten Wassermenge mit Hilfe eines Wassermengenzählers ermittelt werden, wobei der von den Wäschestücken aufgenommene Anteil am eingeführten Wasser berücksichtigt und die sogenannte freie Flotte ermittelt werden kann, wenn beispielsweise im Behälter ein hydrostatischer Drucksensor angeordnet ist und zur Messung des hydrostatischen Druckes als Maß für die freie Flotte herangezogen wird.
Die Beladungsmenge mit Wäschestücken kann von einem Benutzer eingestellt oder aber vorzugsweise automatisch in der Waschmaschine bestimmt werden. Hierbei kann die Bestimmung der Beladungsmenge 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 befindlichen Wäschestücke saugen 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 Wäschestücken lässt sich die Beladungsmenge an Wäschestücken und ggf. deren Durchfeuchtungsgrad (Benetzungsgrad) ermitteln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für das Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit, bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit erreicht ist, die Abhängigkeit der elektrochemischen Signale von einer vorhandenen Menge oder Konzentration an Schaum berücksichtigt. Die Anwesenheit sowie Menge an Schaum kann dabei auf unterschiedliche Weise ermittelt werden.
Beispielsweise kann die Detektion von Schaum in einer Waschmaschine über eine Leitwertmessung mit zwei Elektroden im unteren Bereich eines Behälters erfolgen. Darüber hinaus ist eine Schaumdetektion beim Schleudern einer Trommel mittels einer Auswertung der Soll/Ist-Drehzahldifferenz möglich. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass Schaum eine sich drehende Trommel bremsen kann, wodurch es zu einem Unterschied zwischen der Soll- und der Ist-Drehzahl kommt. Hierbei ist die Zuordnung zwischen einer bestimmten Schaumkonzentration und der Soll/Ist-Drehzahldifferenz im Allgemeinen in der Steuereinrichtung der Waschmaschine hinterlegt. Häufig wird die Anwesenheit von Schaum (Flüssigkeit-Luft-Gemisch) über einen Druckaufbau beim Waschen oder Schleudern oder über eine stark verlangsamte Druckabnahme beim Abpumpen detektiert.
Im Allgemeinen wird zur Erkennung der Bildung von Schaum mittels eines Sensors der hydrostatische Druck in einem Behälter gemessen. Üblicherweise wird hierfür ein Drucksensor, insbesondere ein hydrostatischer Drucksensor, verwendet, der auch zur Bestimmung des Wasserniveaus im Behälter wie oben beschrieben geeignet ist. Dabei kann es aufgrund der Unwucht von Wäsche und vorhandenem restlichen Wasser, das während des Schleuderns anfällt, durch Vortäuschung eines scheinbaren Druckanstiegs zu Messfehlern kommen. Durch das Auftreten von Druckspitzen kann die Anwesenheit von Schaum angezeigt werden, selbst wenn es keinen Schaum gibt. Dies ist auf Schwankungen bei der Druckmessung mit einem Sensor zurückzuführen, wobei die Fehler bei der Signalaufnahme, -Wandlung oder -Verarbeitung auch davon abhängen, ob ein digitaler oder analoger Regler verwendet wird. Da bisweilen negative Werte von einem Sensor nicht erfasst werden, wird nicht der wahre mittlere Wert ermittelt, der sich ergeben würde, wenn auch negative Anteile erfasst würden, sondern ein erhöhter Druck der schwingenden Wassermenge. Die vom Drucksensor gemessenen Signale steigen überdies mit der Drehzahl an, so dass es zu einer vorzeitigen Überschreitung des für die Schaumerkennung vorgegebenen Druckschwellenwertes kommt. Vorteilhaft kann daher Schaum in einer Waschmaschine erkannt werden, indem von einem Sensor zur Bestimmung eines Signals einer im Behälter befindlichen und ggf. Schaum enthaltenden Flüssigkeit während des Drehens der Trommel mit einer hohen Drehzahl Un ein Signal Sn gemessen und mit einem dieser Drehzahl Un in der Programmsteuerung gespeicherten zugeordneten Wert Wn verglichen werden, wobei in der Steuereinrichtung für mindestens zwei Drehzahlen Wertepaare Un und Wn (n>1 ) gespeichert sind und bei einem Erreichen oder Überschreiten des Wertes Wn, d.h. bei Erfüllung der Bedingung SnsWn, das Vorhandensein von Schaum registriert wird. Zwar kann dabei der Sensor ein optisches Messsystem, ein konduktometrisches Messsystem oder ein kapazitives Messsystem sein. Bevorzugt ist ein hydrostatischer Drucksensor, bei dem als Signal vorzugsweise ein hydrostatischer Druck p und/oder ein negativer zeitlicher Gradient des hydrostatischen Drucks (dp/dt), vorzugsweise ein hydrostatischer Druck p, einer im Behälter befindlichen Flüssigkeit-Luft-Mischung gemessen wird. Das Signal Sn und der zugeordnete Wert Wn sind dann insbesondere Druckwerte.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher mit einem hydrostatischen Drucksensor das Vorhandensein von Schaum in der wässrigen Flüssigkeit ermittelt und für die Bestimmung des beruhigten Zustandes der wässrigen Flüssigkeit berücksichtigt.
Überdies zeigt sich die Anwesenheit von Schaum auch in elektrochemischen Signalen. Ist nämlich Schaum vor der Elektrode, fällt ein gemessener Strom normalerweise ab. Anzahl und Dauer solcher plötzlichen Stromabfälle können daher als Maß für einen vorhandenen Schaum berücksichtigt werden, wobei die Zeitspanne At für die Beruhigung (auch als „Reversierpause" oder„Trommelstillstandsphase" bezeichnet) dann geeignet verlängert werden kann, bis die Schaumkonzentration auf ein akzeptables Maß zurückgegangen ist. Die zur Detektion von Schaum angewandte Methode wird im Allgemeinen davon abhängen, in welcher Phase eines Waschprogramms, d.h. insbesondere ob in einer Benetzungsphase, Waschphase, Spülphase oder Weichspülphase für eine ausreichende Beruhigung der wässrigen Lösung gesorgt werden soll, damit aussagekräftige elektrochemische Signale aufgenommen werden können. Sofern ein Drucksensor, insbesondere ein hydrostatischer Drucksensor, in der verwendeten Waschmaschine vorhanden ist, kann auch eine gemessene Druckerhöhung während einer Beruhigungsphase, d.h. Trommelstillstandsphase, aufgrund von aus den Wäschestücken abtropfender wässriger Flüssigkeit als Maß für eine Beruhigung der wässrigen Flüssigkeit herangezogen werden. Mit zunehmender Zeit wird nämlich die Menge an abtropfender Flüssigkeit abnehmen.
Bei Vorgabe eines vorbestimmten Zeitraums Atset kann erfindungsgemäß vorteilhaft vorgesehen sein, dass mit Hilfe des elektrochemischen Sensors überprüft wird, ob tatsächlich eine ausreichende Beruhigung der wässrigen Flüssigkeit stattgefunden hat. Dies kann wie oben erwähnt unter Ermittlung eines konvektionsbedingten Anteils am Stofftransport zur Arbeitselektrode erfolgen. Ist dies nicht der Fall, kann der vorbestimmte Zeitraum Atset angepasst und insbesondere verlängert werden. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein maximaler Zeitraum Atsetmax nicht überschritten wird. Bei Erreichen oder Überschritten von Atsetmax wird vorteilhaft das Bewegungsprogramm der Trommel angepasst und insbesondere der Eintrag an mechanischer Energie herabgesetzt. Damit kann erreicht werden, dass für die Drehpausen der Trommel kein zu langer Zeitraum benötigt wird.
Der Eintrag an mechanischer Energie findet über ein geeignetes Bewegungsprogramm der Trommel statt. Das Bewegungsprogramm im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst insbesondere eine Einschaltzeit [in %], eine Dauer eines Reversierzyklus [in sec] und eine Drehzahl [U/min] der Trommel. Die Einschaltzeit ist derjenige zeitliche Anteil an einer Phase eines Waschprogramms, während dessen sich die Trommel dreht. Diese Einschaltzeit beträgt beispielsweise in einem ersten Spülschritt vorzugsweise 60 bis 70 %. Ein Reversierzyklus ist im Allgemeinen der Zeitraum, der sich ergibt durch die Zeitabschnitte: Rotieren der Trommel in eine Richtung, Ruhen der Trommel, Rotieren der Trommel in die entgegen gesetzte Richtung, Ruhen der Trommel.
Für die Bestimmung einer ausreichenden Beruhigung und insbesondere die Festlegung eines vorbestimmten Zeitraumes Atset wird vorteilhaft auch die Art der in Schritt (d) verwendeten elektrochemischen Messmethode herangezogen, da elektrochemische Messmethoden unterschiedliche Messzeiten und Ruhezustände der wässrigen Flüssigkeit benötigen können.
Die Aufnahme von elektrochemischen Signalen ist besonders genau, wenn in der zu untersuchenden wässrigen Flüssigkeit vergleichsweise wenig Schmutz und/oder Schaum vorhanden sind. Dies ist insbesondere in einer Benetzungsphase und in einer Spülphase der Fall. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher die Schritte (c) und (d) in einer Benetzungsphase und/oder in einer Spülphase 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. 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. Hierin haben „Waschlauge" und „tensidhaltige wässrige Flüssigkeit" im Allgemeinen die gleiche Bedeutung. Der hierin verwendete Begriff „Tensid" steht für ein einzelnes Tensid sowie für eine Mischung verschiedener Tenside.
Das Ausmaß, in welchem eine wässrige Flüssigkeit durch ein Bewegungsprogramm bewegt wird und daher eine anschließende Trommelstillstandsphase erforderlich ist, hängt auch von der Anwesenheit und Form von Wäschemitnehmern in der Trommel ab. Ist die Form der Wäschemitnehmer unsymmetrisch, so wird deren Beitrag zur Bewegung der wässrigen Flüssigkeit bei einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit der Trommel von der Drehrichtung abhängen. Vorzugsweise wird daher bei einer unsymmetrischen Form von in der Trommel eingesetzten Wäschemitnehmern zumindest die Drehrichtung der Trommel vor einer Trommelstillstandsphase berücksichtigt.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Schritt (c) und/oder Schritt (d) unter Berücksichtigung von Art und/oder Menge an Verschmutzungen der Wäschestücke durchgeführt, wobei in der Steuereinrichtung ein Zusammenhang zwischen den elektrochemischen Signalen und den Waschmittelkonzentrationen 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 bei einer Messung der Waschmittelkonzentration nicht mehr erfasst würden. Andererseits können ionische Tenside durch Ionen enthaltende Verschmutzungen in gewissem Umfang abgefangen, d.h. verbraucht werden, so dass sie bei einer Messung von elektrochemischen Signalen nicht mehr erfasst werden.
Art und/oder Menge an Verschmutzungen können von einem Benutzer der Waschmaschine eingestellt oder aber durch geeignete Sensoren gemessen werden. Hierzu eignet sich insbesondere auch der erfindungsgemäß vorgesehene elektrochemische Sensor, z.B. Impedanzsensor. Ergänzend können allerdings auch andere Sensoren wie beispielsweise ein Trübungssensor mit verwendet werden.
Der elektrochemische Sensor ist im Allgemeinen ein Elektrodensystem aus mindestens zwei Elektroden. Bei Verwendung einer Dreielektrodenanordnung, bestehend aus einer Arbeitselektrode, einer Gegenelektrode und einer Bezugselektrode, kann das Potential an der Arbeitselektrode, welche dabei für die Aufnahme der elektrochemischen Signale zuständig ist, besonders genau eingestellt werden.
Jedenfalls kann erfindungsgemäß ein einziges Elektrodensystem für die Aufnahme von unterschiedlichen elektrochemischen Signalen verwendet werden, also beispielsweise für die Cyclovoltammetrie oder die Impedanzspektroskopie, bei welcher der elektrochemische Sensor auch als Impedanzsensor bezeichnet wird. Erfindungsgemäß wird der elektrochemische Sensor im Schritt (d) vorzugweise als Impedanzsensor eingesetzt. Dabei nimmt der Impedanzsensor als elektrochemische Signale Impedanzsignale auf.
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 Waschmitteln, insbesondere 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 in der Regel die Impedanz eines elektrochemischen Systems in Abhängigkeit von der Frequenz einer Wechselspannung an der Arbeitselektrode 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 waschmittelhaltige wässrige Flüssigkeit typische Parameter ableiten. Beispielsweise lässt sich die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 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 waschmittelhaltige wässrige Flüssigkeit gebildeten sogenannten Leitfähigkeitsmesszelle bestimmen. Ein weiteres Maß, das von den Eigenschaften der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit 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 der wässrigen Flüssigkeit ausgewertet.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden daher mit dem Impedanzsensor Impedanzsignale aufgenommen, wobei 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. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Aufnahme des Impedanzsignals bei einer vorgegebenen Frequenz der Wechselspannung durchgeführt wird.
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. Insbesondere in einer Waschphase ist die Überwachung einer Waschmittelkonzentration mit einem elektrochemischen Sensor sinnvoll. Dadurch kann der Verbrauch an Waschmittel und damit ein eventuelles Erfordernis für eine Nachdosierung von Waschmittel festgestellt werden. Außerdem kann ein Waschprogramm optimal auf eine festgestellte Waschmittelkonzentration abgestimmt werden.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Waschmaschine mit einem Behälter, einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem elektrochemischen Sensor im Behälter zur Messung eines elektrochemischen Signals 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 waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit;
(b) Drehung der Trommel nach einem vorbestimmten Bewegungsprogramm;
(c) Beenden der Drehbewegung der Trommel und Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit, bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit erreicht ist; und
(d) Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der im Schritt (a) bereitgestellten waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit durch Aufnahme und Auswertung von elektrochemischen Signalen des elektrochemischen Sensors unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Zusammenhangs zwischen elektrochemischen Signalen und Waschmittelkonzentrationen. 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 elektrochemischen Signalen, beispielsweise Impedanzsignalen, und Waschmittelkonzentrationen 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. Überdies kann auch angezeigt werden, ob die Messungen mit dem elektrochemischen Sensor in einer ausreichend beruhigten wässrigen Flüssigkeit durchgeführt werden.
Im Falle einer Unterdosierung von Waschmittel 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.
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, bei dem die Überwachung beispielsweise der Waschmittelkonzentration in der Waschlauge mittels eines elektrochemischen Sensors, insbesondere eines Impedanzsensors, besonders genau erfolgt. Dies ist erfindungsgemäß möglich, indem berücksichtigt wird, dass eine elektrochemische Messung und insbesondere die Messung eines Impedanzsignals mit einem Impedanzsensor gestört und somit das gemessene Impedanzsignal verfälscht sein kann, wenn sich die Lösung zum Messzeitpunkt nicht ausreichend beruhigt hat. Insbesondere ermöglicht die Erfindung, durch Anpassung von Pausen beim Reversieren der Trommel während des Benetzens, des Waschens und des Spülens, die Tensidkonzentration und die Wasserhärte mittels eines elektrochemischen Sensors in einer waschmittelhaltigen, insbesondere tensidhaltigen wässrigen Flüssigkeit durch vor allem Impedanzspektroskopie und Cyclovoltammetrie genau zu bestimmen und Fehlmessungen durch in der wässrigen Flüssigkeit eingeschlossene Luftbläschen, Schaum und Strömungen zu vermeiden. Durch die genauere 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 eine genauere Bestimmung der Konzentration von ionischen Tensiden sowie eine genauere Einstellung und Aufrechterhaltung eines Konzentrationsbereiches für ionische Tenside ermöglicht.
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 Wäschemitnehmern 14 und Schöpfeinrichtungen 17 für die waschmittelhaltige wässrige Flüssigkeit, z.B. Waschlauge, 7 an der Innenfläche des Trommelmantels außerdem auch eine Intensivierung der Durchflutung der Wäschestücke 4 mit Waschlauge 7 erreicht. Die Wäschemitnehmer 14 sind bei der hier gezeigten Ausführungsform unsymmetrisch, so dass die wässrige Flüssigkeit 7 im Laugenbehälter 2 bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 3 für die beiden möglichen Drehrichtungen der Trommel 3 in unterschiedlichem Ausmaß in Bewegung gebracht wird. Dieser Einfluss ist in der Steuervorrichtung 8 berücksichtigt, so dass ein erfindungsgemäßes Verfahren noch präziser durchgeführt werden kann.
In der Einspülschale 12 ist als elektrochemischer Sensor ein Impedanzsensor 10 angeordnet, der im Allgemeinen ein Elektrodensystem aus mehreren Elektroden ist, beispielsweise zwei Kondensatorplatten oder eine Dreielektrodenanordung. 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, z.B. ein Wassermengenzähler oder ein Durchflussmesser. Im Falle eines 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 elektrochemischen Sensor im Laugenbehälter 2, mit dem verschiedene elektrochemische Messungen durchgeführt werden können, beispielsweise voltammetrische Messungen oder Impedanzmessungen. Vorzugsweise wird der elektrochemische Sensor als Impedanzsensor eingesetzt, wobei dessen Aufbau aus Elektroden sowie die Durchführung und Auswertung von mit dem Impedanzsensor gemessenen Impedanzsignalen hier nicht näher dargestellt ist. Zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden die elektrochemischen Signale des elektrochemischen Sensors 9 und gegebenenfalls des Impedanzsensors 10 sowie die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 2, deren Beladung mit Wäschestücken 4, der hydrostatische Druck usw. sowie die Messwerte der Messeinrichtung 15 der Steuereinrichtung 8 zugeführt.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet hierbei die folgenden Schritte:
(a) Bereitstellung im Laugenbehälter 2 einer waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit 7;
(b) Drehung der Trommel 3 nach einem vorbestimmten Bewegungsprogramm, das in Abhängigkeit von einer Benetzungsphase, Waschphase oder Spülphase unterschiedliche Reversierschritte, Schleuderschritte usw. bei unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten der Trommel 3 umfassen kann;
(c) Beenden der Drehbewegung der Trommel 3 und Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit 7, bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit 7 erreicht ist; und
(d) Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der im Schritt (a) bereitgestellten waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit 7 durch Aufnahme und Auswertung von elektrochemischen Signalen des elektrochemischen Sensors 9 unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung 8 hinterlegten Zusammenhangs zwischen elektrochemischen Signalen und Waschmittelkonzentrationen. Im Schritt (c) wird das Ruhenlassen der waschmittelhaltigen Flüssigkeit 7 vorzugsweise mit dem elektrochemischen Sensor 9 überwacht, wobei zur Feststellung eines vorgegebenen beruhigten Zustandes der waschmittelhaltigen Flüssigkeit 7 vorzugsweise eine Messung durch Cyclovoltammetrie, Chronoamperometrie oder Impedanzspektroskopie durchgeführt wird.
Im Schritt (d) erfolgt bei der hier gezeigten Ausführungsform die Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit 7 durch Aufnahme und Auswertung von Impedanzsignalen des als Impedanzsensor 9 fungierenden elektrochemischen Sensors 9, wobei ein in der Steuereinrichtung 8 hinterlegter Zusammenhang zwischen Impedanzsignalen und
Waschmittelkonzentrationen verwendet wird.
1 1 bedeutet eine Anzeigevorrichtung, mit der Verfahrensparameter, insbesondere ein Ablaufen eines Waschprogramms unter optimaler Waschmittelverwendung (z.B. durch eine grüne Leuchtdiode darstellbar) oder unter nicht optimaler Waschmittelverwendung (z.B. durch eine rote Leuchtdiode 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 elektrochemischer Sensor im Laugenbehälter, z.B. Impedanzsensor;
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 elektrochemischen Sensor (9) im Behälter (2) zur Messung eines elektrochemischen Signals 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 waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7);
(b) Drehung der Trommel (3) nach einem vorbestimmten Bewegungsprogramm;
(c) Beenden einer Drehbewegung der Trommel (3) und Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7), bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) erreicht ist; und
(d) Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der im Schritt (a) bereitgestellten waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) durch Aufnahme und Auswertung von elektrochemischen Signalen des elektrochemischen Sensors (9) unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung (8) hinterlegten Zusammenhangs zwischen elektrochemischen Signalen und Waschmittelkonzentrationen.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für einen beruhigten Zustand im Schritt (c) mit dem elektrochemischen Sensor (9) eine Stromspannungskurve aufgenommen wird und in Hinblick auf einen nicht durch Diffusion zum elektrochemischen Sensor (9) bedingten Stromanteil ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Cyclovoltammogramm aufgenommen wird und der Spitzenstrom lp beim Hinsweep zu einem Umkehrpotential ΙΙλ sowie beim Umkehrpotential υλ in Hinblick auf den nicht durch Diffusion zum elektrochemischen Sensor (9) bedingten Stromanteil ausgewertet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des elektrochemischen Sensors (9) ein Potentialsprung durchgeführt wird und eine dabei erhaltene Strom-Zeit-Kurve auf einen nicht diffusionsbedingten Anteil als Maß für eine fehlende Beruhigung der wässrigen Flüssigkeit ausgewertet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (c) das Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) für einen vorbestimmten Zeitraum Atset erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung von AtSet eine Menge an der wässrigen Flüssigkeit (7), eine Menge an Wäschestücken (4) und/oder dem im Schritt (b) durchgeführten Bewegungsprogramm berücksichtigt wird, wobei ein in der Steuereinrichtung (8) hinterlegter Zusammenhang zwischen dem Zeitraum Atset, der Menge an der wässrigen Flüssigkeit (7), der Menge an Wäschestücken (4) und/oder dem im Schritt (b) durchgeführten Bewegungsprogramm herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für das Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit, bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) erreicht ist, in Abhängigkeit von einer vorhandenen Menge oder Konzentration an Schaum berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem hydrostatischen Drucksensor (6) das Vorhandensein von Schaum in der wässrigen Flüssigkeit (7) ermittelt und für die Bestimmung des beruhigten Zustandes der wässrigen Flüssigkeit (7) berücksichtigt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (c) und (d) in einer Benetzungsphase und/oder in einer Spülphase durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dass bei einer unsymmetrischen Form von in der Trommel (3) eingesetzten Wäschemitnehmern (14) zumindest die Drehrichtung der Trommel (3) vor einer Trommelstillstandsphase berücksichtigt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (c) und/oder Schritt (d) unter Berücksichtigung von Art und/oder Menge an Verschmutzungen der Wäschestücke (4) durchgeführt werden, wobei in der Steuereinrichtung (8) ein Zusammenhang zwischen den elektrochemischen Signalen und den Waschmittelkonzentrationen für verschiedene Arten und/oder
Mengen an Verschmutzungen der Wäschestücke (4) hinterlegt ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrochemische Sensor (9) im Schritt (d) als Impedanzsensor eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Impedanzsensor (9) Impedanzsignale aufgenommen worden, wobei die Aufnahme und Auswertung der Impedanzsignale durchgeführt wird, indem der Impedanzsensor (9) mit elektrischer Wechselspannung mit variierenden Frequenzen beaufschlagt wird und die Impedanzsignale in Hinblick auf den
Phasenwinkel φ und den Betrag der Impedanz ausgewertet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme des Impedanzsignals bei einer vorgegebenen Frequenz der Wechselspannung durchgeführt wird.
15. Waschmaschine (1 ) mit einem Behälter (2), einer Trommel (3) zur Aufnahme von Wäschestücken (4), einem Antriebsmotor (5) für die Trommel (3), einem elektrochemischen Sensor (6,9) im Behälter (2) zur Messung eines elektrochemischen Signals 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 waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7);
(b) Drehung der Trommel (3) nach einem vorbestimmten Bewegungsprogramm;
(c) Beenden der Drehbewegung der Trommel (3) und Ruhenlassen der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7), bis ein vorgegebener beruhigter Zustand der waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) erreicht ist; und
(d) Messung der Konzentration cten eines Waschmittels in der im Schritt (a) bereitgestellten waschmittelhaltigen wässrigen Flüssigkeit (7) durch Aufnahme und Auswertung von elektrochemischen Signalen des elektrochemischen Sensors (9) unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung (8) hinterlegten Zusammenhangs zwischen elektrochemischen Signalen und Waschmittelkonzentrationen.
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