Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Füllstandes innerhalb eines Laugenbehälters einer Waschmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung eines

Füllstandes von Flüssigkeit innerhalb eines Behälters eines wasserführenden

Haushaltgeräts, insbesondere einer Waschmaschine, der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 1 1 angegebenen Art.

Der veränderbare Füllstand bzw. das veränderbare Flüssigkeitsniveau innerhalb eines Behälters, nachstehend auch Laugenbehälter genannt, einer Waschmaschine wird bei heutigen Geräten üblicherweise über eine Luftsäule gemessen, welche mit der sich innerhalb des Laugenbehälters befindenden Flüssigkeit in Verbindung steht. Eine änderung des Füllstandes bzw. Flüssigkeitsniveaus führt demzufolge zu einer änderung des Luftdrucks bzw. Luftvolumens, welches zwischen der Flüssigkeit des Laugenbehälters und einem als Drucksensor ausgebildeten Füllstandsensor entsteht. Somit wird in Abhängigkeit der Höhe der Luftsäule der Füllstand innerhalb des Laugenbehälters ermittelt.

Eine solche Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren sind beispielsweise bereits aus der EP 1 341 955 B1 als bekannt zu entnehmen. Bei der dortigen Waschmaschine ist eine Druckleitung in einem Ablaufschlauch angeordnet, und zwar in einem Bereich unterhalb des Laugenbehälters, welcher mit der Flüssigkeit bzw. der Waschlauge in Kontakt steht. Der eigentliche Füllstandsensor ist dabei oberhalb des Laugenbehälters angeordnet, um durch die Veränderung der Luftsäule den entsprechenden Füllstand von Flüssigkeit innerhalb des Laugenbehälters zu erfassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen eine äußert unempfindliche Ermittlung des Füllstandes der Flüssigkeit innerhalb des Laugenbehälters durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit

zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben, wobei die Ausprägungen der einzelnen Weiterbildungen in allen technisch möglichen Varianten miteinander kombiniert werden können.

Um eine äußerst unempfindliche Erfassung des Füllstandes der Flüssigkeit innerhalb des Laugenbehälters durchführen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Füllstandsensor zumindest mit einem Erfassungsteil in einem während des Waschvorganges mit der Flüssigkeit überdeckten unteren Bereich des Laugenbehälters angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Füllstand durch direkte Messung der von der Flüssigkeit des Laugenbehälters gebildeten Drucksäule erfolgt, indem der insbesondere als Drucksensor ausgebildete Füllstandsensor selbst zumindest mit seinem Erfassungsteil mir Kontakt zur Flüssigkeit im Laugenbehälter angeordnet ist. Es ist klar, dass hierzu der Erfassungsteil des Füllstandsensors in einem entsprechenden unteren Bereich des Laugenbehälters angeordnet sein muss, so dass eine zuverlässige überdeckung mit der Flüssigkeit während des Waschvorganges gewährleistet ist. Unter Waschvorgang ist dabei nicht nur das Drehen einer Waschtrommel innerhalb des Laugenbehälters zu verstehen, sondern jeder Zustand, bei welchem sich Flüssigkeit innerhalb des Laugenbehälters befindet.

Die Anordnung zumindest des Erfassungsteils des Füllstandsensors unmittelbar innerhalb bzw. im Kontakt zu der Flüssigkeit hat dabei den Vorteil, dass durch die direkte Ankopplung an den Laugenbehälter und die Benutzung des großen Volumens der Flüssigkeit das Erfassungs- bzw. Ausgangssignal des Füllstandsensors deutlich unempfindlicher gegenüber kurzzeitigen Druckspitzen ist, welche aufgrund der Waschmechanik bzw. der sich innerhalb des Laugenbehälters drehenden Wäsche entstehen. Ein weiterer Vorteil der direkten Integration des Füllstandsensors in den Laugenbehälter ist es, dass eine Mehrzahl von Bauteilen zur Druckweiterleitung bzw. zur Erzeugung einer Luftsäule nunmehr entfallen kann. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine besonders kostengünstige Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstandes innerhalb des Laugenbehälters der Waschmaschine.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn eine Ermittlungsvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher der Füllstand der Flüssigkeit

anhand des durch den Füllstandsensor erfassten Druckwertes zu bestimmen ist. Dabei wird beispielsweise eine Umwandlung des pneumatischen Druckwertes in ein kontinuierlich veränderbares, analoges Ausgangssignal, zum Beispiel eine elektrische Gleichspannung, vorgenommen, welche auf einfache Weise in der Steuerung der Waschmaschine weiterverarbeitet werden kann.

Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Erfassungsteil des Füllstandsensors ein flächiges Sensorelement umfasst, welches von einer elastischen und druckübertragenden Membrane überdeckt ist. Eine derartige Membrane hat somit zunächst eine Schutzfunktion, um das eigentliche Sensorelement des Füllstandsensors vor der Flüssigkeit zu schützen. Durch die entsprechenden elastischen Eigenschaften der Membrane, welche vorzugsweise relativ großformatig gestaltet ist, wird somit eine nahezu fehlerfreie Druckübertragung zu dem flächigen Sensorelement des Füllstandsensors erreicht. Mit anderen Worten dient die Membrane sowohl zur Druckübertragung als auch als Schutz gegen Medien bei direktem Kontakt mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit.

Außerdem vorteilhaft ist es, wenn die Membrane unter Bildung eines geschlossenen Zwischenraumes in einem Abstand vor dem flächigen Sensorelement angeordnet ist. Die von der Membrane erfassten Drücke bzw. Druckunterschiede werden somit über den Zwischenraum an das flächige Sensorelement des Füllstandsensors weitergegeben. Der geschlossene Zwischenraum zwischen der Membrane und dem flächigen Sensorelement ist dabei beispielsweise mit einem Gas, und insbesondere mit Luft, befüllt. Hierdurch wird eine besonders gute Druckübertragung zwischen der Membrane und dem flächigen Sensorelement des Füllstandsensors erreicht.

Die Membrane ist dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise als separate Druckübertragungsmembrane ausgebildet, welche an einem Sensorgehäuse des Füllstandsensors gehalten ist. Hierbei können entsprechende Dichtungen vorgesehen sein, um den Zwischenraum zwischen der Membrane und dem Sensorelement trocken zu halten.

In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch auch denkbar, dass die Membrane als einteilig mit einem Sensorgehäuse des Füllstandsensors ausgebildet Schutzmembrane gestaltet ist. Somit wird auf besonders einfache Weise eine Abdichtung des

Zwischenraumes zwischen der Membrane und dem flächigen Sensorelement des Füllstandsensors erreicht.

Der Druck- bzw. Füllstandsensor ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich mit einem Temperatursensor ausgestattet, um die Temperatur der Flüssigkeit innerhalb des Laugenbehälters zu erfassen. Um eine besonders einfache Vorrichtung zu erhalten, wird der Temperaturwert der Flüssigkeit in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mittels der ohnehin vorhandenen Ermittlungseinrichtung bestimmt. Anstelle des Temperatursensors oder zusätzlich kann der Druck- bzw. Füllstandssensor mit weiteren eine Eigenschaft der Flüssigkeit erfassenden Sensoren ausgestattet sein. Beispielsweise kann der Druck- bzw. Füllstandssensor einen optischen Sensor zur Erfassung der Flüssigkeitstrübung umfassen, der eine Lichtquelle und ein lichtempfindliches Element aufweist. Die Lichtquelle und das Empfangselement sind derartig im Druck- bzw. Füllstandssensor angeordnet, dass das ausgesendete Licht durch einen Bereich der Flüssigkeit strahlt und die verbleibende Lichtintensität vom Empfangselement erfasst wird. Somit lässt sich die Anzahl an Bauteilen innerhalb der Waschmaschine auf kostengünstige Art reduzieren.

Schließlich hat sich bei der Umwandlung der Drucksignale in elektrische Signale insbesondere die Verwendung eines piezoresistiven, kapazitiven oder induktiven Füllstandsensors als vorteilhaft gezeigt. Diese Füllstandsensoren zeichnen sich durch eine genaue Messung und eine entsprechende Unempfindlichkeit aus.

Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Dieses zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der durch die Flüssigkeit erzeugte Druckwert durch direkten Kontakt eines Erfassungsteils des Füllstandsensors mit der Flüssigkeit erfasst wird. Hierdurch ergeben sich wiederum die bereits vorbeschriebenen Vorteile, nämlich einer deutlich unempfindlicheren Messung gegen Druckspitzen während des Waschvorganges und einer bedeutend kostengünstigeren Möglichkeit zur Messung des Füllstandes von Flüssigkeit bzw. Waschlauge innerhalb des Laugenbehälters.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht auf eine Waschmaschine mit einem Laugenbehälter, innerhalb welchem eine sich drehende Waschtrommel angeordnet ist, wobei in einem unteren Bereich des Laugenbehälters ein Füllstandsensor schematisch angedeutet ist, welcher mit einem Erfassungsteil in den Laugenbehälter hineinragt und welcher während des Waschvorganges zumindest mit dem Erfassungsteil unterhalb des Pegels der Flüssigkeit bzw. der

Waschlauge innerhalb des Laugenbehälters liegt;

Fig. 2 eine schematische und ausschnittsweise vergrößerte Vorderansicht von dem mit seinem Erfassungsteil in den Laugenbehälter integrierten Füllstandsensor gemäß dem Detail Il in Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische und vergrößerte Schnittansicht des innerhalb des Laugenbehälters angeordneten Erfassungsteils des Füllstandsensors, welcher vorliegend ein flächiges Sensorelement umfasst, welches durch eine plastische Druckübertragungsmembrane unter Bildung eines Zwischenraumes geschützt ist, wobei die Druckübertragungsmembrane als separates Bauteil an einem Sensorgehäuse des Füllstandsensors gehalten ist; und

Fig. 4 eine schematische und vergrößerte Schnittansicht des innerhalb des Laugenbehälters angeordneten Erfassungsteils des Füllstandsensors in einer zu

Fig. 3 alternativen Ausführungsform, wobei eine einteilig mit dem Sensorgehäuse des Sensors ausgebildete Schutzmembrane unter Bildung eines Zwischenraumes in einem Abstand vor dem flächigen Sensorelementes geordnet ist.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Vorderansicht ein Laugenbehälter 10 einer Waschmaschine 1 dargestellt. Im oberen Teil der Waschmaschine ist eine Bedienblende 3 mit einem Drehwähler 5 und einer Anzeige 4 angeordnet. Hinter der Bedienblende 3 ist schematisch eine Steuerung 2, die mit der Anzeige 4 und dem Drehwähler 5 zumindest elektrisch verbunden ist, mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Innerhalb des im

Querschnitt zylinderförmigen Laugenbehälters 10 ist eine Innentrommel bzw. Waschtrommel 12 aufgenommen, welche beim Waschen um eine Trommelachse T gedreht wird. Des Weiteren ist in Fig. 1 erkennbar, dass der Laugenbehälter 10 mit einer Flüssigkeit 14 bzw. mit einer Waschlauge gefüllt ist. Ein Füllstand 16 bzw. Pegel ist entsprechend markiert.

Innerhalb des Laugenbehälters 10 ist ein Füllstandsensor in Form eines Drucksensors 18 mit einem Erfassungsteil 20 angeordnet. Diese Anordnung ist insbesondere in Zusammenschau mit Fig. 2 erkennbar.

Hierzu zeigt Fig. 2 in einer ausschnittsweisen vergrößerten Vorderansicht bzw. Schnittansicht das Detail Il wie in Fig. 1. Insbesondere wird dabei ersichtlich, dass der Füllstandsensor 18 vorliegend nicht vollständig innerhalb des Laugenbehälters 10 angeordnet ist, sondern vielmehr lediglich mit dem Erfassungsteil 20. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass der Füllstandsensor 18 gegebenenfalls zumindest annähernd vollständig innerhalb des Laugenbehälters 10 angeordnet sein könnte.

Des Weiteren ist aus den Fig. 1 und 2 erkennbar, dass der Erfassungsteil 20 des Füllstandsensors 18 in einem unteren Bereich 22 des Laugenbehälters 10 angeordnet ist, welcher während des Waschvorganges bzw. während der Befüllung des Laugenbehälters

10 entsprechend von der Flüssigkeit bzw. der Waschlauge zuverlässig überdeckt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Dichtung 24 erkennbar, mittels welcher eine

Durchtrittsöffnung 26 (gestrichelte Linie) innerhalb der Wand des Laugenbehälters 10 zum Füllstandsensor 18 hin abgedichtet ist. Aus Fig. 2 ist zudem erkennbar, dass außerhalb des Laugenbehälters 10 ein so genannter RAST 2,5-Verbinder 28 am Füllstandsensor 18 angeordnet ist, der hier zur elektrischen Weiterleitung der durch den Füllstandsensor 18 erfassten Werte bzw. Signale an eine Ermittlungseinrichtung 42 und/oder an eine

Steuerung 2 der Waschmaschine 1 dient. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist die Ermittlungseinrichtung 42 ein Bestand teil der Steuerung 2.

Die konkrete Ausgestaltung des Erfassungsteils 20 des Füllstandsensors 18 soll nun in Zusammenschau von Fig. 2 mit den Fig. 3 und 4 erläutert werden. Hierzu zeigt Fig. 3 die Ausgestaltung des Erfassungsteils 20 des Füllstandsensors 18 gemäß Fig. 2 in einer

schematischen Schnittansicht. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Erfassungsteils 20 des Füllstandsensors 18 in einer hierzu alternativen Ausführungsform.

Es ist erkennbar, dass der Erfassungsteil 20 ein flächiges Sensorelement 30 umfasst, welches von einer elastischen und druckübertragenden Membrane überdeckt ist. Diese Membrane ist bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 als separate Druckübertragungsmembrane 32 ausgestaltet, welche als separates Teil an einem Sensorgehäuse 34 des Füllstandsensors 18 befestigt bzw. gehalten ist. Es ist erkennbar, dass die Druckübertragungsmembrane 32 unter Bildung eines geschlossenen Zwischenraumes 36 in einem Abstand vor dem flächigen Sensorelement 30 angeordnet ist. Damit der Zwischenraum 36 entsprechend abgedichtet ist, ist vorliegend eine Dichtung 38 in Form eines O-Ring vorgesehen, welche für eine entsprechende Abdichtung zwischen der Druckübertragungsmembrane 32 und dem Sensorgehäuse 34 sorgt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Membrane als einteilig mit dem Sensorgehäuse 34 ausgebildete Schutzmembrane 40 gestaltet. Die Schutzmembrane 40 ist vorliegend an das aus Kunststoff gestaltete Sensorgehäuse 34 angespritzt. Dabei ist wiederum der Zwischenraum 36 zwischen der Schutzmembrane 40 und dem flächigen Sensorelement 30 erkennbar. Der Zwischenraum 36 zwischen der jeweiligen Membrane 32 bzw. 40 und dem flächigen Sensorelement 30 ist vorliegend mit einem Gas, insbesondere mit Luft, befüllt.

Insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ist erkennbar, dass mittels des Druck- bzw. Füllstandsensors 18 vorliegend die Erfassung des jeweiligen Füllstandes 16 durch direkte Messung der von der Flüssigkeit 14 innerhalb des Laugenbehälters 10 gebildeten Drucksäule erfolgt. Hierzu ist die Membrane 32 bzw. 40 als Druckübertragung und Schutz gegen Medien beim direkten Kontakt mit der elektrisch leitenden Flüssigkeit 14 unmittelbar in Kontakt mit dieser. Mit anderen Worten ist der Füllstandsensor 18 konstruktiv so gestaltet, dass die Außenkontur des Füllstandsensors 18 an der Stelle mit direktem Kontakt zur Flüssigkeit 14 als elastische, druckübertragende Haut (Membrane) ausgebildet ist und den Druck zur eigentlich druckumformenden Membran bzw. zum druckumformenden Sensorelement 30 im Inneren des Füllstandsensors 18 überträgt. Diese übertragung erfolgt besonders vorteilhaft, wenn der Zwischenraum 36

entsprechend mit einem Gas bzw. Luft befüllt ist. Gleichfalls wäre es natürlich auch denkbar, den Zwischenraum 36 mit einem anderen Medium zu befüllen.

Aus Fig. 2 ist zudem erkennbar, dass der Füllstandsensor 18 mit einer Ermittlungseinrichtung 42 verbunden ist, mittels welcher der Füllstand 16 der Flüssigkeit

14 anhand des durch den Füllstandsensor 18 erfassten Druckwertes zu bestimmen ist.

Der Füllstandsensor 18 ist dabei beispielsweise als piezoresistiver, kapazitiver oder induktiver Sensor ausgeführt, um eine Umwandlung des pneumatischen Druckwertes in ein kontinuierlich veränderbares, analoges Ausgangssignal, zum Beispiel eine elektrische Gleichspannung, umzuwandeln.

Dem Füllstandsensor 18 kann darüber hinaus ein Temperatursensor 44 zugeordnet sein, mittels welchem die Temperatur der Flüssigkeit 14 zu erfassen ist. Es ist klar, dass der Temperatursensor 44 dementsprechend an einer Stelle des Füllstandsensors 18 angeordnet sein muss, in welcher ein Temperaturkontakt zur Flüssigkeit 14 möglich ist. Durch den Temperatursensor 44 erfasste Temperaturwerte können beispielsweise ebenfalls durch die Ermittlungseinrichtung 42 bestimmt bzw. ausgewertet werden. Die Ermittlungseinrichtung 42 kann die ermittelten Werte dann an die Systemsteuerung 2 der Waschmaschine 1 weitergeben.

Mit der Waschmaschine ist somit ein Verfahren zur Ermittlung der Füllstandes 16 von Flüssigkeit innerhalb des Laugenbehälters 10 während des Waschvorganges durchführbar, bei welchem ein durch die Flüssigkeit induzierter Wert, insbesondere ein Druckwert, mittels eines geeigneten Füllstandsensors 18 erfasst wird. Die Erfassung mittels des Füllstandsensors 18 erfüllt dabei unmittelbar auf die vorbeschriebene Weise innerhalb der Flüssigkeit 14. Hierdurch wird insbesondere eine direkte Ankopplung an die Flüssigkeit 14 innerhalb des Laugenbehälters 10 und die Benutzung des großen Volumens der Flüssigkeit 14 erreicht, was zu einem deutlich unempfindlicheren Sensorsignal führt, da kurzzeitige Druckspitzen aufgrund der Waschmechanik der sich beispielsweise drehenden Wäsche unberücksichtigt bleiben.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einer Wäschewaschmaschine beschränkt. Gleichermaßen kann die Erfindung bei anderen wasserführenden Haushaltgeräten, insbesondere einer Geschirrspülmaschine, angewendet werden. In solchen Fällen ist der

Laugenbehälter auch als Spülbehälter ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Vorrichtung zur Ermittlung eines Füllstandes auch an einem am Flüssigkeitsbehälter angeordneten Bauteil, beispielsweise einer Pumpe, angeordnet, wobei das Bauteil zumindest einen Teil der Flüssigkeit aufnimmt.