EP2024548B1 - Dosiervorrichtung für fliessfähige zusammensetzungen - Google Patents

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EP2024548B1
EP2024548B1 EP07711871.9A EP07711871A EP2024548B1 EP 2024548 B1 EP2024548 B1 EP 2024548B1 EP 07711871 A EP07711871 A EP 07711871A EP 2024548 B1 EP2024548 B1 EP 2024548B1
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EP
European Patent Office
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container
dosing
dosing apparatus
control unit
preparation
Prior art date
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EP07711871.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2024548A1 (de
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Arnd Kessler
Arno DÜFFELS
Christian Nitsch
Maren Jekel
Johannes Zipfel
Hans-Georg MÜHLHAUSEN
Frank Pessel
Ralph Butter-Jentsch
Karl-Heinz Hohenadel
Matthias Lueken
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Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Publication date
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Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
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Publication of EP2024548A1 publication Critical patent/EP2024548A1/de
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
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    • A47L2501/07—Consumable products, e.g. detergent, rinse aids or salt

Definitions

  • the invention relates to a metering device for flowable compositions, in particular compositions containing detergents, cleaners and / or fragrances. Furthermore, the invention relates to containers for use in the metering device according to the invention and to a method for operating the metering device.
  • the dosage of flowable substances is of increasing importance, which is primarily based on the exact and needs-controlled dosage of the corresponding active ingredients, which on the one hand the environment is conserved by resource conservation and prevention of overdose and overdoses, on the other hand, the efficiency of dosed so Active ingredients is optimized.
  • the document US 2004/259750 discloses a detergent dispenser comprising a dosing device.
  • the dosing device comprises a microcontroller as a control unit, an energy source.
  • Fig. 18 shows a sensor unit.
  • the device also includes a fluid reservoir that can be dispensed by a pump (fluid pump).
  • Detergents for dishwashers are often used today in the form of detergent tablets. Although the application and dosage for the user is relatively simple and convenient, the drug release from the tablets is not optimized in terms of rinsing and drying cycles of the respective dishwasher.
  • Dosing devices for dispensing cleaning agents during the washing cycles of a dishwasher are, for example WO2006 / 021764 known.
  • the dispensing of cleaning agents is controlled by a bimetal that triggers a spring mechanism upon reaching a predetermined temperature, which causes the release of cleaning agents in the dishwasher.
  • a major disadvantage of this metering device is its complex mechanical structure, whereby the cost of their production are high. Furthermore, the release mechanism can only be triggered by exceeding or falling below defined temperatures in the dishwasher. One way to use other parameters to trigger the release of detergent does not exist here.
  • Detergents are now usually dosed via a metering drawer of the washing machine in the drum filled with laundry.
  • the dosing is done by rinsing the dosing drawer with water, whereby the detergent is dissolved or entrained and fed into the laundry drum.
  • the metering drawer may have three chambers, one for receiving a detergent for the pre-wash, one for receiving a detergent for the main wash and one for receiving a softener.
  • metering balls are known for metering detergents which can be filled with a defined amount of detergent and are added directly into the washing drum with the laundry to be cleaned. Again, there is the disadvantage that a controlled release of detergent does not occur.
  • toilet flushing are single or multi-chamber containers that are hung in the toilet bowl so that when flushing the toilet bowl with water, a release of active ingredient from the toilet bowl into the toilet bowl.
  • Such devices are made, for example EP0828902 or DE10113036 known.
  • a major disadvantage of these toilet flushers is that the dosage depends essentially on the particular local flow conditions in the toilet bowl during the flushing process.
  • the flow conditions may vary greatly depending on the type of toilet and the positioning of the toilet bowl in or on the toilet bowl. So it may happen, for example, that in some types of toilet no drug release from the toilet rinse takes place because the toilet bowl is not or not sufficiently covered with water during flushing and thus the dosing of the toilet rinser is not triggered.
  • the dosing devices described in some cases have large volumes, which is often perceived as disadvantageous for aesthetic reasons and also often presents problems from a functional point of view since, for example, the usable space in a dishwasher or in a toilet bowl is reduced.
  • a dosing device releases the surfactant mixtures which tend to gel in such a way that gelling is largely prevented or at least significantly reduced.
  • a metering device for flowable preparations comprises a metering device with an energy source, a control unit and a sensor unit, and at least a first container which includes a first preparation and which can be coupled to the metering device, wherein the metering device by the control unit comprises a controllable micropump having a specific delivery rate of less than 500 [1 / min], and wherein at least a second container containing a second composition is coupleable to the dosing device.
  • Coupling in this context means that the container can be connected to the dosing device in such a way that the interior of the container communicates with the micropump and a leakage-free removal of preparation from the container is realized.
  • a significant advantage of the invention is to be seen in the separation of the metering device in a metering device and in a coupled with the metering container, whereby the metering device can be used flexibly for a variety of applications.
  • the metering device does not use mechanical control elements for product release, the metering device can be miniaturized in such a way that it can also be used in applications in which the size of the metering device is critical, such as in toilet bowls or dishwasher dosing.
  • the energy source necessary for operating the metering device, a control unit, a sensor unit and at least one micropump are integrated.
  • the dosing device consists of a splash-proof housing that the penetration of water spray, such as it can occur, for example, when using the metering device according to the invention in a toilet bowl or a dishwasher, prevented in the interior of the metering device.
  • the dosing device can be formed from materials which are dimensionally stable up to a temperature of 120 ° C.
  • the preparations to be dosed may have a pH between 2 and 12, depending on the intended use, all components of the dosing device which come into contact with the preparations should have a corresponding acid and / or alkali resistance. Furthermore, these components should be largely chemically inert by a suitable choice of material, for example against nonionic surfactants, enzymes and / or fragrances
  • potting materials for example, multicomponent epoxy, and acrylate potting compounds such as methacrylate esters, urethane-metha and cyanoacrylates or two-component materials can be used with polyurethanes, silicones, epoxy resins.
  • the metering device according to the invention can be used, for example, for metering cleaning agents in dishwashers or toilet bowls, washing detergents in washing machines or fragrances for improved room air.
  • a micropump in the sense of this application is a microsystem fluid energy machine for moving or conveying small quantities of a fluid by converting a mechanical drive power into a flow rate.
  • fluids are liquids and gases, as well as mixtures thereof and solids.
  • the delivery rate of a micropump according to the invention is usually between 50 nl and 100 ml per minute, preferably between 250 nl and 30 ml per minute, more preferably between 500 nl and 5 ml per minute.
  • the micropump preferably has a construction volume of less than 5 cm 3 , particularly preferably less than 3 cm 3 , particularly preferably less than 2 cm 3 .
  • the specific delivery rate of a micropump formed from the ratio of delivery rate to the construction volume of a micropump, is usually less than 500 [1 / min].
  • the specific delivery rate is preferably between 1 and 300, more preferably between 1.5 and 200, particularly preferably between 2 and 150, with very particular preference between 2.5 and 100.
  • surfactant-containing preparations can be metered by this selection of the specific delivery quantities, without the risk of gelation of the preparations during release.
  • the micropump can be selected from the group of positive displacement pumps, oscillatory pumps, diaphragm pumps, piston pumps, rotary pumps, dynamic pumps, centrifugal pumps, electrohydrodynamic pumps, electroosmotic pumps, magnetohydrodynamic pumps, surface acoustic wave pumps, capillary force pumps, electrowetting pumps , thermocapillary pumps.
  • Particularly advantageous for the dosage of detergents and cleaners and fragrances are membrane pumps.
  • Diaphragm pumps usually consist of an inlet and an outlet valve in or out of a pumping chamber, which is partially formed of a pumping membrane and an actuator.
  • the actuator causes a compression of the pumping chamber by mechanically acting on the pump diaphragm with the inlet valve closed, whereby the fluid in the pumping chamber is conveyed out of the pumping chamber via the opened outlet valve.
  • the outlet valve is closed and the decompression of the pumping chamber is effected by the actuator, whereby the fluid is sucked into the pumping chamber via the opened inlet valve.
  • the conveying direction of the micropump can be influenced or reversed.
  • the actuator of the diaphragm pump can be selected, for example, from the group of electromotive, piezoceramic, bimetallic, memometallic, pneumatic, peristaltic, electrostatic, electromagnetic, thermal drive units.
  • the valves can be designed as active or passive valves.
  • the passive valves may in particular be flapper valves, diaphragm valves or no-moving parts valves.
  • the pressure-side delivery of the preparation from the metering device may be dropwise, jet-like or spray-like, diffuse or by evaporation.
  • the fluid is pumped into the container under pressure.
  • the container has a pressure compensation valve that releases the product flow from the container when a defined pressure in the container is exceeded.
  • a control unit in the sense of this application is a device which is suitable for influencing the transport of material, energy and / or information.
  • the control unit influences transducers with the aid of information which it processes in the sense of the control target.
  • the transducers can be, for example, micropumps and / or valves.
  • control unit may be a programmable microprocessor.
  • a plurality of dosing programs are stored on the microprocessor, which can be selected and executed according to the container coupled to the dosing device.
  • the control unit has, in a preferred embodiment, no connection to the possibly existing control of the household appliance. Accordingly, no information, in particular electrical or electromagnetic signals, is exchanged directly between the control unit and the control of the household appliance.
  • control unit can be configured in such a way that on the one hand the dosing takes place in a sufficiently short time to ensure a good cleaning result and on the other hand the dosing of the preparation does not occur so quickly.
  • This can be realized, for example, by an interval-like release, whereby the individual metering intervals are set in such a way that the corresponding metered amount dissolves completely during a cleaning cycle.
  • the sensor unit may comprise one or more active and / or passive sensors for the qualitative and / or quantitative detection of mechanical, electrical, physical and / or chemical variables, which are passed as control signals to the control unit.
  • the sensors of the sensor unit from the group of timers, infrared sensors, brightness sensors, temperature sensors, motion sensors, strain sensors, speed sensors, proximity sensors, flow sensors, color sensors, gas sensors, vibration sensors, pressure sensors, conductivity sensors, turbidity sensors, sound pressure sensors, "lab-on-a-chip Sensors, force sensors, acceleration sensors, inclination sensors, pH sensors, humidity sensors, magnetic field sensors, RFID sensors, magnetic field sensors, Hall sensors, biochips, odor sensors, hydrogen sulfide sensors and / or MEMS sensors.
  • the sensor unit can be designed in its simplest possible embodiment as a tilt, push or push switch.
  • Suitable flow sensors may be selected from the group of orifice flow rate sensors, electromagnetic flowmeters, Coriolis mass flow rate measurement, vortex flowmeter, ultrasonic flow rate measurement, variable area flow measurement, annular piston flow measurement, thermal mass flow measurement, or differential pressure flow measurement.
  • a temperature-dependent viscosity curve of at least one preparation to be deposited in the control unit, wherein the dosage is adjusted by the control unit according to the temperature and thus the viscosity of the preparation.
  • an apparatus for direct determination of the viscosity of the preparation is provided.
  • the energy source provides electrical energy.
  • the energy source may be, for example, a battery, a power supply, solar cells or the like.
  • a container is understood to mean a packaging material which is suitable for enveloping or holding together flowable preparations and which can be coupled to a dosing device for dispensing the preparation.
  • a second container containing a second composition is coupleable to the dosing device.
  • the volume ratio formed from the overall volume of the metering device and the filling volume of the container ⁇ 1, more preferably ⁇ 0.1, particularly preferably ⁇ 0.05. This ensures that, for a given total construction volume of metering device and container, the overwhelming portion of the construction volume is taken up by the container and the preparation contained therein.
  • the container usually has a filling volume of ⁇ 5,000 ml, in particular ⁇ 1,000 ml, preferably ⁇ 500 ml, more preferably ⁇ 250 ml, most preferably ⁇ 50 ml.
  • the invention is particularly suitable for dimensionally stable containers such as cups, cans, cartridges, cartridges, bottles, canisters, cans, boxes, drums or tubes, but can also be used for flexible containers such as bags or sacks, in particular if they are in accordance with the bag. be used in-bottle principle.
  • a container can also comprise a plurality of chambers which can be filled with different compositions from each other. It is too conceivable that a plurality of containers to a unit, for example, a cartridge is arranged. In the present invention, at least a second container containing a second composition is coupleable to the dosing device.
  • the container has an RFID tag that contains at least information about the contents of the container and that can be read by the sensor unit.
  • This information can be used to select a dosing program stored in the control unit. In this way it can be ensured that an optimal dosing program is always used for a particular preparation. It can also be provided that in the absence of an RFID label or an RFID label with a false or faulty identifier, no dosage is carried out by the metering device and instead an optical or acoustic signal is generated that the user to the present Error indicates.
  • the containers may also have structural elements which cooperate with corresponding elements of the metering device according to the key-lock principle, so that, for example, only containers of a particular type can be coupled to the metering device. Furthermore, this configuration makes it possible for information about the container coupled to the dosing device to be transmitted to the control unit, as a result of which control of the dosing device coordinated with the contents of the corresponding container can take place.
  • compositions containing at least one substance from the group of detergents, detergents and / or fragrances.
  • the preparations preferably contain surfactants, particularly preferably nonionic surfactants, wherein the weight proportion of nonionic surfactants in the overall preparation is preferably 0.5-40% by weight, more preferably 1-15% by weight, particularly preferably 5-10% by weight.
  • Fig. 1 shows the dosing device 1 according to the invention, which consists of the dosing device 2 and a container 9 connected to the dosing device 2, a preparation 10 contained.
  • the at least second container, which contains a second composition and can be coupled to the dosing device is in the Fig. 1 not shown.
  • the dosing device 2 comprises an energy source 3, a control unit 4, a sensor unit 5 and a micropump 6, these components preferably being integrated in a housing.
  • the micropump 6 is connected to the power source 3 via the control unit 4.
  • the control unit 4 in turn is connected to the sensor unit 5, which passes the control signals for controlling the micropump 6 to the control unit 4.
  • the micropump 6 has a pressure line 7 and a suction line 8, the suction line 8 being connected to the container 9 containing the preparation 10.
  • the micropump 6 thus conveys the flowable preparation 10 via the suction line 8 from the container 9 into the pressure line 7 from where the preparation 10 is delivered to the surroundings of the metering device 1.
  • the pressure line 7 may in particular be such, e.g. by choosing a suitable diameter, be configured to counteract gelling of the dispensed preparation.
  • the container 9 may have a pressure compensation valve 11 which effects a pressure equalization between the environment and the interior of the container 9 when the micropump 6 pumps preparation 10 out of the container 9.
  • the micropump 6 can be controlled by the control unit 4 in such a way that the conveying direction of the micropump 6 is reversed and preparation still present in the micropump 6 and the lines 7 and 8 are returned to the container 9.
  • This backwashing can be particularly advantageous if the preparation 10, for example, for thickening and thus for bonding the lines 7 or 8 tends.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the Fig. 1 known metering device, in which the container 9 is connected on the pressure side with the micropump 6.
  • the micro-pump 6 builds up a pressure in the container 9 by pumping ambient air into the container 9, so that the preparation is displaced from the container 9.
  • a valve 11 may be provided that releases the preparation 10 from the container 9 only when a defined pressure in the container 9 is reached. This can be particularly advantageous if no dropwise metering, but a defined spray or spray similar dosage should be made.
  • the at least second container, which contains a second composition and can be coupled to the dosing device is in the Fig. 2 not shown.
  • a check valve 11a may be arranged between the micropump 6 and the container 9 in the pressure line 7, which prevents the pressure built up in the container 9 from escaping through the pressure line 7 when the micropump 6 is at a standstill.
  • Figure 3 shows that off Fig.1 known metering device 2, in which a two-chamber container, which is formed from the containers 9 and 13, is connected to the suction line 8 of the micropump 6.
  • the containers 9 and 13 each contain mutually different compositions 10 and 14.
  • the containers 9 and 13 may each have pressure equalizing valves 11,12.
  • the bottom-side discharge openings of the containers 9 and 13 are connected to the suction line 8 and the micropump 6 such that the preparations 10 and 14 are pumped in defined proportions to each other through the suction line 8.
  • the incompatibility of two preparations may be due to an exetherme reaction, thickening, flocculation, pH change, color change or the like, for example.
  • a third container may be provided which contains a flushing fluid that cleans the lines 7, 8 and the micropump 6 of at least one of the preparations 10, 14.
  • a flushing fluid that cleans the lines 7, 8 and the micropump 6 of at least one of the preparations 10, 14.
  • Figure 4 shows a training of Figure 3 Known dosing 1.
  • the leading to the bottom-side discharge openings of the container 9 and 13 pressure lines 8 in this case each have a passive valve 15 and 16, which allow a defined adjustment of the dosing of the preparations 10 and 14 from the containers 9 and 13.
  • the valves 15 and 16 may also be designed as temperature-sensitive bimetallic valves which open or close upon reaching a defined temperature.
  • the valves 15 and 16 can be selected from bimetal valves which are different from one another, so that, for example, when a defined temperature is reached, only one preparation can be conveyed out of the container 9 or 13 by the micropump 6.
  • control unit 4 by processing the signals from the sensor unit 5 alone controls the micropump 6.
  • the basic control algorithm 20 is in Fig. 6 reflected in the form of a flowchart.
  • the control algorithm 20 is activated as soon as the dosing device 2 is switched on.
  • the control unit 4 receives the signals of the sensor unit 5.
  • the received sensor signal is compared with a threshold value stored in the control unit 4.
  • step 24 it is checked by means of a selection condition whether the sensor signal and the threshold value are in a defined relationship to one another. If the condition is fulfilled, the micropump 6 is subsequently activated by the process step 25. If the condition is not fulfilled, further sensor signals according to process step 22 are received and evaluated by the control unit.
  • the micropump 6 remains in an activated state until a sensor signal is present which causes a switch-off of the micropump when compared with a threshold value stored in the control unit 4. According to this procedure, preparation is pumped out of the containers as long as the sensor signal moves between two predefined threshold values for switching on or off the micropump 6.
  • Threshold 1 Threshold 2 Dishwasher / washing machine temperature temperature temperature pH pH temperature pH pH temperature Time PH Time conductivity Time cloudiness Time
  • valves 15 and 16 as components to be actively controlled by the control unit 4.
  • the mixing ratio of the two preparations 10 and 14 can be influenced so active and time-varying.
  • each of the containers 9 and 13 is coupled to a micropump 6 and 19 to be controlled individually by the control unit 4.
  • the corresponding control algorithm is in Fig. 8 resist given.
  • Fig. 9 shows the off Fig. 1 known metering device, in which on the container 9, an RFID label 42 is arranged, which is adapted to identify the size and the content 10 of the container 9.
  • the sensor unit 5 comprises an RFID receiving unit which can read the information of the RFID label 42 arranged on the container 9. This information is sent as a control signal to the control unit 4, to a matched to the contents of the container 9 dosage of the preparation 10 to cause.
  • the control signals caused by the RFID tag 42 can be used to select a metering program stored in the control unit.
  • RFID tag 42 As an alternative to the RFID tag 42, those skilled in the art may also provide other means for automatically identifying the container 9 and its contents 10 through the metering device.
  • an additional dispensing device 43 may be provided at the pressure-side opening of the pressure line 7.
  • This dispensing device 43 effects a distribution of the preparation deviating from the dropwise delivery into the surroundings of the dosing device 1.
  • This may be, for example, a jet-like or spray-like delivery of the preparation or a delivery based on evaporation or diffusion.
  • the dispensing device 43 can be designed, for example, as a nozzle, atomizer, distributor plate or porous surface.
  • the dispensing device can be designed such that it counteracts gelling of the released preparations.
  • Fig. 10 shows those from the Fig.1-5 and Fig. 9 known dosing in a perspective view.
  • the dosing device 2 has an interface, by means of which the container 9 can be coupled to the dosing device 2.
  • this interface can be as in Fig. 10 shown to be formed as an opening into which the container 9 is inserted.
  • the dosing device 2 may have a display 44.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für fließfähige Zusammensetzungen, insbesondere Zusammensetzungen, die Wasch-, Reinigungsmittel und/oder Duftstoffe enthalten. Ferner betrifft die Erfindung Behälter zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Dosiervorrichtung.
    • Stand der Technik
  • Die genaue und bedarfsgerechte Dosierung von fließfähigen Zusammensetzungen ist für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten von Relevanz.
  • Insbesondere im Haushaltsbereich erfährt die Dosierung fließfähiger Substanzen eine steigende Bedeutung, was voranging in der exakten und bedarfsgesteurten Dosierung der entsprechenden Wirkstoffe begründet ist, wodurch zum einen die Umwelt durch Ressourcenschonung und Vermeidung von Fehl- und Überdosierungen geschont wird, zum anderen die Effizienz der so dosierten Wirkstoffe optimiert wird.
  • Das Dokument US 2004/259750 offenbart eine Dosiervorrichtung (Apparatus) für Waschmittel umfassend ein Dosiergerät. Das Dosiergerät umfasst einen Microcontroller als Steuereinheit, eine Energiequelle. Fig. 18 zeigt eine Sensoreinheit. Das Gerät umfasst auch einen Behälter für Flüssigkeiten (Fluid Reservoir), dass durch eine Pumpe (Fluid Pump) abgegeben werden kann.
    • Dosierung von Reinigungsmitteln in Geschirrspülmaschinen
  • Reinigungsmittel für Geschirrspülmaschinen werden heute häufig in Form von Spülmitteltabletten verwendet. Obwohl die Anwendung und Dosierung für den Anwender vergleichsweise einfach und konvenient ist, erfolgt die Wirkstofffreisetzung aus den Tabletten jedoch nicht optimiert hinsichtlich der Spül- und Trocknungszyklen der jeweiligen Spülmaschine.
  • Dosiervorrichtungen zur Abgabe von Reinigungsmitteln während der Spülzyklen einer Geschirrspülmaschine sind beispielsweise aus WO2006/021764 bekannt.
  • Die Abgabe von Reinigungsmitteln wird hierbei durch ein Bimetall gesteuert, dass bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur einen Federmechanismus auslöst, der die Freigabe von Reinigungsmitteln in die Geschirrspülmaschine bewirkt.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser Dosiervorrichtung ist ihr komplexer mechanischer Aufbau, wodurch die Kosten für ihre Herstellung hoch sind. Ferner kann der Freisetzungsmechanismus nur durch das Überschreiten bzw. Unterschreiten definierter Temperaturen in der Spülmaschine ausgelöst werden. Eine Möglichkeit, andere Parameter zur Auslösung der Reinigungsmittelfreisetzung heranzuziehen besteht hierbei nicht.
  • Des Weiteren ist die aus WO2006/021764 bekannte Vorrichtung nicht geeignet, um flüssige oder gelförmige Zubereitungen freizusetzen. Dies wäre jedoch insbesondere deshalb von Vorteil, da sich üblicherweise in Flüssigkeiten oder Gelen höhere Wirkstoffkonzentrationen als in festen Darreichungsformen wie etwa Pulvern oder Tabletten realisieren lassen.
    • Dosierung von Waschmitteln in Waschmaschinen
  • Waschmittel werden heute üblicherweise über eine Dosierschublade der Waschmaschine in die mit Wäsche befüllten Trommel dosiert. Das Dosieren erfolgt durch Ausspülen der Dosierschublade mit Wasser, wodurch das Waschmittel aufgelöst bzw. mitgerissen und in die Wäschetrommel geleitet wird. Die Dosierschublade kann drei Kammern aufweisen, wobei eine für die Aufnahme eines Waschmittels für den Vorwaschgang, eine zur Aufnahme eines Waschmittels für den Hauptwaschgang und ein eine zur Aufnahme eines Weichspülers ausgebildet ist.
  • Ein Problem dieser Dosierschubladen besteht darin, dass die Dosierung des Waschmittels aus der Schublade nur bedingt gesteuert werden kann. Üblicher weise wird unmittelbar bei Beginn eines Waschgangs durch Spülen der Dosierschublade mit Wasser die gesamte in der entsprechenden Kammer befindlichen Waschmittelmenge in die Waschtrommel eingetragen. Eine exakte, zeitlich variante Dosierung von Waschmittel innerhalb eines Waschgangs ist somit nicht möglich.
  • Des Weiteren sind zur Dosierung von Waschmitteln sog. Dosierkugeln bekannt, die mit einer definierten Waschmittelmenge befüllbar sind und direkt in die Waschtrommel mit der zu reinigenden Wäsche gegeben werden. Auch hier besteht der Nachteil, dass eine gesteuerte Waschmittelfreisetzung nicht erfolgt.
    • Dosierung von Reinigungs- und Duftzusammensetzungen im WC-Bereich
  • Die Dosierung von Reinigungs- und Duftzusammensetzungen im WC-Bereich wird derzeit vorrangig durch sog. WC-Spüler realisiert. Hierbei handelt es sich um Ein- oder Mehrkammerbehältnisse, die derart in das WC-Becken gehangen werden, dass beim Spülvorgang des WC-Beckens mit Wasser eine Wirkstoffabgabe aus dem WC-Spüler in das Toilettenbecken erfolgt.
  • Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus EP0828902 oder DE10113036 bekannt.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser WC-Spüler ist, dass die Dosierung im Wesentlichen von den jeweiligen lokalen Strömungsbedingungen im Toilettenbecken während des Spülvorgangs abhängt. Die Strömungsbedingungen können jedoch in Abhängigkeit vom Toilettentyp und der Positionierung des WC-Spülers in bzw. am Toilettenbecken sehr unterschiedlich sein. So kann es beispielsweise vorkommen, dass bei einigen Toilettentypen keine Wirkstofffreisetzung aus dem WC-Spüler erfolgt, da der WC-Spüler beim Spülvorgang nicht oder nicht hinreichend mit Wasser überströmt wird und der Dosiermechanismus des WC-Spülers somit nicht ausgelöst wird.
  • Auch falls ein WC-Spüler verwendungsgemäß von Spülwasser überströmt wird, so ist dies in so weit von Nachteil, als das es zu einer Störung der vom Toilettenhersteller vorgesehenen Wasserführung kommt, wodurch die Spülleistung einer Toilette spürbar reduziert werden kann.
  • Es wäre somit wünschenswert über eine Dosiervorrichtung zur Freisetzung von Wirkstoffen in ein Toilettenbecken zu verfügen, die eine vom Spülvorgang der Toilette unabhängige Dosierung von Wirkstoffen in das Toilettenbecken realisiert.
  • Ferner wäre es wünschenswert, wenn eine Wirkstofffreisetzung nicht nur nach Betätigung der Spülung erfolgen würde. Beispielsweise wäre es vorteilhaft, unmittelbar vor Benutzung der Toilette Duftstoffe oder Schaumbildner in das Toilettenbecken zu dosieren, um der mögliche Freisetzung von unangenehmen Geruchsstoffen während der Benutzung der Toilette präventiv entgegen zu wirken.
  • Derzeit ist es nicht möglich, eine Dosierung in den eingangs geschilderten Anwendungsfällen durch eine Dosiervorrichtung zu realisieren, so dass es derzeit noch notwendig ist, auf den jeweiligen Anwendungsfall hin zugeschnittene Dosiervorrichtungen zu verwenden.
  • Ferner weisen die beschriebenen Dosiervorrichtungen teilweise große Bauvolumen auf, was häufig aus ästhetischen Gründen als nachteilig empfunden wird und auch in funktioneller Hinsicht häufig Probleme bereitet, da beispielsweise der nutzbare Raum in einer Geschirrspülmaschine oder in einem Toilettenbecken verringert wird.
  • Des Weiteren ist bekannt, dass viele Zubereitungen, insbesondere Wasch- und Reinigungszubereitungen, Tenside und zwar sowohl anionische als auch nichtionische Tenside und vor allem Tensidmischungen enthalten, die bei der Wiederauflösung in Wasser zur Ausbildung von Gelphasen neigen. Bereits bei Tensidgehalten von 15 Gew.-% und darüber, bezogen auf das Mittel, kann es bei der Wiederauflösung der Mittel in Wasser zu unerwünschten und löseverzögernden Vergelungen kommen.
  • Insbesondere durch eine einmalige, schwallartige Dosierung, wie sie heute weitestgehend z.B. durch Wasch-/ oder Reinigungstabletten üblich ist, kann es passieren, dass bei der Zufuhr derartige Tensidzubereitungen beispielsweise während eines Reinigungszyklus einer Spülmaschine, die Zubereitungen unmittelbar nach der Dosierung in den Spülmaschineninnenraum und dem Kontakt mit Wasser von Gelschichten überzogen werden, die dann eine rasche Auflösung auch der von der Gelschicht eingeschlossenen Zubereitung verhindern. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je größer die Dosiermenge ist, die einmalig schwallartig abgegeben wird und je kälter das Wasser ist, in dem die Zubereitung aufgelöst werden soll.
  • Dies kann dazu führen, dass am Ende des Spülprogramms vergelte Zubereitungsreste in der Spülmaschine oder auf dem Geschirr zurückbleiben und eventuell nicht genügend Tensid während des Spülprogramms freigesetzt wird, um eine befriedigende Reinigungsleistung der Zubereitung zu bewirken. Diese nachteiligen Effekte bei der Dosierung von zur Vergelung neigenden Tensidzubereitungen sind nicht auf den Bereich der Geschirrreinigung beschränkt, sondern sind ebenfalls im Bereich der Textilreinigung und WC-Pflege bekannt.
  • Es ist daher eine Dosiervorrichtung wünschenswert, die zur Vergelung neigende Tensidgemische derart freisetzt, dass eine Vergelung weitestgehend unterbunden oder zumindest deutlich reduziert wird.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung die Nachteile der Dosiervorrichtungen der eingangs geschilderten Art zu verhindern und eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, die eine exakte Dosierung von fließfähigen Zusammensetzungen beim Eintreten definierter mechanischer, elektrischer, physikalischer und/ oder chemischer Bedingungen bei realisiert.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht des Weiteren darin, eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, die zur Vergelung neigende Tensidgemische derart freisetzt, dass die Gefahr einer Vergelung zumindest deutlich reduziert wird.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Dosiervorrichtung für fließfähige Zubereitungen ein Dosiergerät mit einer Energiequelle, einer Steuereinheit und einer Sensoreinheit, sowie wenigstens einen ersten Behälter, der eine erste Zubereitung beinhaltet und der mit dem Dosiergerät koppelbar ist, umfasst, wobei das Dosiergerät eine durch die Steuereinheit steuerbare Mikropumpe mit einer spezifischen Fördermenge von weniger als 500 [1/min] umfasst, und wobei wenigstens ein zweiter Behälter, der eine zweite Zusammensetzung beinhaltet, mit dem Dosiergerät koppelbar ist.
  • Koppelbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Behälter derart mit dem Dosiergerät verbunden werden kann, dass das Innere des Behälters mit der Mikropumpe kommunizierend verbunden und eine leckagefreie Entnahme von Zubereitung aus dem Behälter realisiert ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist in der Trennung der Dosiervorrichtung in ein Dosiergerät und in ein mit dem Dosiergerät koppelbaren Behälter zu sehen, wodurch das Dosiergerät flexibel für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle verwendet werden kann.
  • Da die Dosiervorrichtung keine mechanische Steuerungselemente zur Produktfreisetzung verwendet, kann die Dosiervorrichtung derart minituriarisiert werden, dass sie auch in Applikationen, bei denen die Größe der Dosiervorrichtung kritisch ist, wie beispielsweise bei WC-Spülern oder Spülmaschinendosieren, eingesetzt werden kann.
  • In dem Dosiergerät ist die zum Betrieb der Dosiervorrichtung notwendige Energiequelle, eine Steuereinheit, eine Sensoreinheit sowie wenigstens eine Mikropumpe integriert. Vorzugsweise besteht das Dosiergerät aus einem spritzwassergeschütztem Gehäuse, dass das Eindringen von Spritzwasser, wie es beispielsweise bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einem Toilettenbecken oder einer Geschirrspülmaschine auftreten kann, in das Innere des Dosiergeräts verhindert.
  • Um den Betrieb bei erhöhten Temperaturen, wie sie beispielsweise in einzelnen Waschzyklen einer Geschirrspülmaschine auftreten, zu gewährleisten, kann die Dosiervorrichtung aus Materialen geformt sein, die bis zu einer Temperatur von 120°C formstabil sind.
  • Da die zu dosierenden Zubereitungen je nach beabsichtigtem Verwendungszweck einen pH-Wert zwischen 2 und 12 aufweisen können, sollten alle Komponenten der Dosiervorrichtung, die in Kontakt mit den Zubereitungen kommen, eine entsprechende Säure- und/oder Alkaliresistenz aufweisen. Ferner sollten die diese Komponenten durch eine geeignete Materialauswahl weitestgehend chemisch inert, beispielsweise gegen nichtionische Tenside, Enzyme und/oder Duftstoffe sein
  • Besonders vorteilhaft ist es, die Energiequelle, die Steuereinheit, die Sensoreinheit und die Mikropumpe derart zu vergießen, dass das Dosiergerät im Wesentlichen wasserdicht, das Dosiergerät also auch bei vollständigem Umschluss mit Flüssigkeit funktionsfähig ist. Als Vergussmaterialien können beispielsweise mehrkomponentige Epoxyd-, und Acrylat-Vergußmassen wie Methacrylatester, Urethan-Metha und Cyanacrylate oder Zweikomponenten-Materialien mit Polyurethanen, Silikonen, Epoxydharzen verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung kann beispielsweise als zur Dosierung von Reinigungsmitteln in Geschirrspülmaschinen oder Toilettenbecken, von Waschmitteln in Waschmaschinen oder Duftstoffen zur Raumluftverbesserung verwendet werden.
    • Mikropumpe
  • Eine Mikropumpe im Sinne dieser Anmeldung ist eine mikrosystemtechnische Fluidenergiemaschine zum Bewegen oder Fördern kleiner Mengen eines Fluids durch Wandlung einer mechanischen Antriebsleistung in eine Strömungsleistung.
  • Unter Fluiden werden im Folgenden Flüssigkeiten und Gase, sowie Mischungen daraus und mit Feststoffen verstanden.
  • Die Fördermenge einer erfindungsgemäßen Mikropumpe beträgt üblicherweise zwischen 50 nl und 100 ml pro Minute, bevorzugt zwischen 250 nl und 30 ml pro Minute, besonders bevorzugt zwischen 500 nl und 5 ml pro Minute.
  • Bevorzugt weist die Mikropumpe ein Bauvolumen von unter 5 cm3, besonders bevorzugt von unter 3 cm3, insbesondere bevorzugt von unter 2 cm3 auf.
  • Die spezifische Fördermenge einer Mikropumpe, gebildet aus dem Verhältnis von Fördermenge zum Bauvolumen einer Mikropumpe, beträgt üblicherweise weniger als 500 [1/min]. Bevorzugt liegt die spezifische Fördermenge zwischen 1 und 300, besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 200, insbesondere bevorzugt zwischen 2 und 150, ganz besonders bevorzugt zwischen 2,5 und 100.
  • Durch diese Auswahl der spezifischen Fördermengen können insbesondere tensidhaltige Zubereitungen dosiert werden, ohne dass bei der Freisetzung eine Gefahr der Vergelung der Zubereitungen besteht.
  • Die Mikropumpe kann ausgewählt werden aus der Gruppe der Verdrängerpumpen, oszillatorischen Pumpen, Membranpumpen, Kolbenpumpen, rotatorischen Pumpen, dynamischen Pumpen, Zentrifugalpumpen, elektrohydrodynamische Pumpen, elektroosmotische Pumpen, magnetohydrodynamische Pumpen, Surface-Acoustic-Wave-Pumpen, Kapillarkraft-Pumpen, Electrowetting-Pumpen, thermokapillare Pumpen. Besonders vorteilhaft für die Dosierung von Wasch- und Reinigungsmitteln sowie von Duftstoffen sind Membranpumpen.
  • Membranpumpen bestehen üblicherweise aus einem Einlass- und einem Auslassventil in bzw. aus einer Pumpkammer, die teilweise aus einer Pumpmembran gebildet ist und einem Aktor.
  • Der Aktor bewirkt bei geschlossenem Einlassventil eine Kompression der Pumpkammer durch mechanische Einwirkung auf die Pumpmembran, wodurch das in der Pumpkammer befindliche Fluid über das geöffnete Auslassventil aus der Pumpkammer gefördert wird.
  • Ist der Ausstoßvorgang abgeschlossen, wird das Auslassventil geschlossen und die Dekompression der Pumpkammer durch den Aktor bewirkt, wodurch das Fluid über nun das geöffnete Einlassventil in die Pumpkammer gesaugt wird.
  • Es ist ersichtlich, dass durch eine geeignete Konfiguration und/oder Steuerung der Ventile und des Aktors, die Förderrichtung der Mikropumpe beeinflusst bzw. umgekehrt werden kann.
  • Der Aktor der Membranpumpe kann beispielsweise aus der Gruppe der elektromotorischen, piezokeramischen, bimetallischen, memometallischen, pneumatischen, peristaltischen, elektrostatischen, elektromagnetischen, thermischen Antriebseinheiten ausgewählt sein.
  • Die Ventile können als aktive oder passive Ventile ausgebildet sein. Bei den passiven Ventilen kann es sich insbesondere um Klappenventile, Membranventile oder No-Moving-Parts-Ventile handeln.
  • Je nach Anwendungsgebiet kann die druckseitige Abgabe der Zubereitung aus der Dosiervorrichtung tropfenweise, strahl- oder sprühartig, diffusiv oder durch Verdampfen erfolgen.
  • Insbesondere bei Zubereitungen, die dazu neigen bei längerer Lagerung Ablagerungen zu bilden, kann es vorteilhaft sein, den Zubereitung enthaltenen Behälter auf der Druckseite der Mikropumpe anzuordnen. In dieser Konfiguration wird lediglich ein Fluid frei von Ablagerungen bildenden Substanzen durch die Mikropumpe gefördert. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Fall als Fluid Luft zu verwenden.
  • Das Fluid wird unter Druck in den Behälter gepumpt. Der Behälter verfügt über ein Druckausgleichsventil, dass bei Überschreiten eines definierten Drucks in dem Behälter den Produktfluss aus dem Behälter freigibt.
  • Hierdurch wird es insbesondere möglich, das Dosiergerät für unterschiedlichste Zubereitungen zu verwenden, ohne die Funktionalität der Mikropumpe durch mögliche Ablagerungen oder Reaktionen zwischen zwei Zubereitungen zu gefährden.
    • Steuereinheit
  • Eine Steuereinheit im Sinne dieser Anmeldung ist eine Vorrichtung, die geeignet ist, das Transportieren von Material, Energie und/oder Information zu beeinflussen. Die Steuereinheit beeinflusst hierzu Wandler mit Hilfe von Informationen, die sie im Sinne des Steuerungsziels verarbeitet.
  • Bei den Wandlern kann es sich beispielsweise um Mikropumpen und/oder Ventile handeln.
  • Insbesondere kann es sich bei der Steuereinheit um einen programmierbaren Mikroprozessor handeln. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf dem Mikroprozessor eine Mehrzahl von Dosierprogrammen gespeichert, die entsprechend dem an das Dosiergerät gekoppelten Behälter auswählbar und ausführbar sind.
  • Die Steuereinheit weist in einer bevorzugten Ausführungsform keine Verbindung zur möglicherweise vorhandenen Steuerung des Haushaltsgeräts auf. Es werden demnach keine Informationen, insbesondere elektrische oder elektromagnetischen Signale, direkt zwischen der Steuereinheit und der Steuerung des Haushaltsgeräts ausgetauscht.
  • Zur Dosierung von insbesondere zur Vergelung neigenden Zubereitungen kann die Steuereinheit derart konfiguriert sein, dass einerseits die Dosierung in hinreichend kurzer Zeit erfolgt um ein gutes Reinigungsergebnis zu gewährleisten und andererseits die Zubereitung nicht so schnell dosiert, dass Vergelungen des Zubereitungsschwalls auftreten. Dies kann beispielsweise durch eine intervallartige Freisetzung realisiert sein, wobei die einzelnen Dosierungsintervalle so eingestellt sind, das sich die entsprechend dosierte Menge vollständig während eines Reiniungszyklus auflösen.
    • Sensoreinheit
  • Die Sensoreinheit kann einen oder mehrere aktive und/oder passive Sensoren zur qualitativen und/oder quantitativen Erfassung mechanischer, elektrischer, physikalischer und/oder chemischer Größen umfassen, die als Steuersignale an die Steuereinheit geleitet werden.
  • Insbesondere können die Sensoren der Sensoreinheit aus der Gruppe der Zeitgeber, Infrarotsensoren, Helligkeitssensoren, Temperatursensoren, Bewegungssensoren, Dehnungssensoren, Drehzahlsensoren, Näherungssensoren, Durchflusssensoren, Farbsensoren, Gassensoren, Vibrationssensoren, Drucksensoren, Leitfähigkeitssensoren, Trübungssensoren, Schallwechseldrucksensoren, "Lab-on-a-Chip"-Sensoren, Kraftsensoren, Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, pH-Wert-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren, Magnetfeldsensoren, RFID-Sensoren, Magnetfeldsensoren, Hall-Sensoren, Bio-Chips, Geruchssensoren, Schwefelwasserstoffsensoren und/oder MEMS-Sensoren ausgewählt sein.
  • Die Sensoreinheit kann in ihrer einfachsten denkbaren Ausführungsform als ein Kipp-, Druck- oder Tastschalter ausgeführt sein.
  • Insbesondere bei Zubereitungen deren Viskosität temperaturabhängig stark schwankt, ist es zur Volumen- bzw. Massenkontrolle der dosierten Zubereitungen von Vorteil, Durchflusssensoren in der Dosiervorrichtung vorzusehen. Geeignete Durchflusssensoren können aus der Gruppe der Blenden-Durchflusssensoren, magnetisch-induktiven Durchflussmessern, Massendurchflussmessung nach dem Coriolis-Verfahren, Wirbelzähler-Durchflussmessverfahren, Ultraschalldurchflussmessverfahren, Schwebekörperdurchflussmessung, Ringkolbendurchflussmessung, thermische Massendurchflussmessung oder Wirkdruckdurchflussmessung ausgewählt sein.
  • Es ist auch denkbar, dass in der Steuereinheit eine von der Temperatur abhängige Viskositätskurve wenigstens einer Zubereitung hinterlegt ist, wobei die Dosierung entsprechend der Temperatur und somit der Viskosität der Zubereitung durch die Steuereinheit angepasst wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur direkten Bestimmung der Viskosität der Zubereitung vorgesehen.
  • Die vorab aufgeführten Alternativen zur Bestimmung der Dosiermenge bzw. der Viskosität einer Zubereitung dienen zur Erzeugung eines Steuersignals, dass durch die Steuereinheit derart zur Steuerung einer Mikropumpe verarbeitet wird, dass im wesentlichen eine konstante Dosierung einer Zubereitung bewirkt wird.
    • Energieguelle
  • Im Sinne dieser Anmeldung wird als Energiequelle ein Bauelement der Dosiervorrichtung verstanden, welches zweckmäßig ist, eine zum autarken Betrieb der Dosiervorrichtung geeignete Energie bereit zu stellen.
  • Vorzugsweise stellt die Energiequelle elektrische Energie zur Verfügung. Bei der Energiequelle kann es sich beispielsweise um eine Batterie, ein Netzgerät, Solarzellen oder dergleichen handeln.
  • Besonders vorteilhaft ist es, die Energiequelle austauschbar auszuführen, zum Beispiel in Form einer auswechselbaren Batterie.
    • Behälter
  • Unter einem Behälter im Sinne dieser Anmeldung wird ein Packmittel verstanden, das dazu geeignet ist, fließfähige Zubereitungen zu umhüllen oder zusammenzuhalten und das zur Abgabe der Zubereitung an ein Dosiergerät koppelbar ist. In der vorliegende Erfindung, ist wenigstens ein zweiter Behälter, der eine zweite Zusammensetzung beinhaltet, mit dem Dosiergerät koppelbar.
  • Bevorzugt beträgt das Volumenverhältnis gebildet aus dem Bauvolumen des Dosiergeräts und dem Füllvolumen des Behälters <1, besonders bevorzugt <0,1, insbesondere bevorzugt <0,05. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem vorgegebenen Gesamtbauvolumen von Dosiergerät und Behälter, der überwiegende Anteil des Bauvolumens durch den Behälter und die darin enthaltene Zubereitung in Anspruch genommen wird.
  • Der Behälter weist üblicherweise ein Füllvolumen von <5.000 ml, Insbesondere <1.000 ml, bevorzugt <500ml, besonders bevorzugt <250 ml, ganz besonders bevorzugt < 50 ml auf.
  • Die Erfindung ist insbesondere geeignet für formstabile Behältnisse wie Becher, Dosen, Kartuschen, Patronen, Flaschen, Kanister, Kannen, Schachteln, Trommeln oder Tuben, kann jedoch auch für flexible Behältnisse wie Beutel oder Säcke verwendet werden, insbesondere, wenn sie gemäß des bag-in-bottle-Prinzips verwendet werden.
  • Insbesondere kann ein Behälter auch mehrere Kammern umfassen, die mit voneinander verschiedenen Zusammensetzungen befüllbar sind. Auch ist es denkbar, dass eine Behältermehrzahl zu einer Einheit, beispielsweise zu einer Patrone, angeordnet wird. In der vorliegende Erfindung, ist wenigstens ein zweiter Behälter, der eine zweite Zusammensetzung beinhaltet, mit dem Dosiergerät koppelbar.
  • Beispiele für mögliche Kombinationen von Behältern bzw. Kammern mit den entsprechenden Zubereitungen sind für einige Anwendungsfälle in folgender Tabelle beispielhaft zusammengestellt.
    Applikation Behälter A Behälter B Behälter C
    WC-Spüler Reinigungsmittel Duftstoff
    Reinigungsmittel A Reinigungsmittel B
    Reinigungsmittel A Reinigungsmittel B Duftstoff
    Geschirrspulmaschine
    Reinigungsmittel A Reinigungsmittel B
    Reinigungsmittel A Reinigungsmittel B Reinigungsmittel C
    Waschmaschine Waschmittel Weichspüler
    Waschmittel A Waschmittel B
    Waschmittel A Waschmittel B Weichspüler
    Lufterfrischer
    Duftstoff A Duftstoff B
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, weist der Behälter ein RFID-Etikett auf, dass zumindest Informationen über den Inhalt des Behälters beinhaltet und das durch die Sensoreinheit auslesbar ist.
  • Diese Informationen können verwendet werden, um ein in der Steuereinheit gespeichertes Dosierprogramm auszuwählen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass stets ein für eine bestimmte Zubereitung optimales Dosierprogramm verwendet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei nicht Vorhandensein eines RFID-Labels oder bei einem RFID-Label mit einer falschen oder fehlerhaften Kennung, keine Dosierung durch die Dosiervorrichtung erfolgt und statt dessen ein optisches oder akustisches Signal erzeugt wird, dass den Benutzer auf den vorliegenden Fehler hinweist.
  • Um einen Fehlgebrauch der Behälter auszuschließen, können die Behälter auch strukturelle Elemente aufweisen, die mit korrespondierenden Elementen des Dosiergeräts nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip zusammenwirken, so dass beispielsweise nur Behälter eines bestimmten Typs an das Dosiergerät koppelbar sind. Ferner ist es durch diese Ausgestaltung möglich, dass Informationen über den an das Dosiergerät gekoppelten Behälter an die Steuereinheit übertragen werden, wodurch eine auf den Inhalt des dementsprechenden Behälters abgestimmte Steuerung der Dosiervorrichtung erfolgen kann.
    • Zubereitungen
  • Zubereitungen im Sinne dieser Anmeldungen sind fließfähige Zusammensetzungen, die wenigstens eine Substanz aus der Gruppe der Reinigungsmittel, Waschmittel und/oder Duftstoffe enthalten.
  • Bevorzugt beinhalten die Zubereitungen Tenside, besonders bevorzugt Niotenside wobei der Gewichtsanteil der Niotenside an der Gesamtzubereitung bevorzugt 0,5-40 Gew-%, besonders bevorzugt 1-15 Gew-%, insbesondere bevorzugt 5-10 Gew-% beträgt.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Dosiervorrichtung
    2
    Dosiergerät
    3
    Energiequelle
    4
    Steuereinheit
    5
    Sensoreinheit
    6
    Mikropumpe
    7
    Druckleitung
    8
    Saugleitung
    9
    Behälter
    10
    Zubereitung
    11
    Druckausgleichsventil
    11a
    Rückschlagventil
    12
    Druckausgleichsventil
    13
    Behälter
    14
    Zubereitung
    15
    Ventil
    16
    Ventil
    17
    Druckleitung
    18
    Saugleitung
    19
    Mikropumpe
    42
    RFID-Etikett
    43
    Abgabevorrichtung (Düse)
    44
    Anzeige
    Abbildungsverzeichnis
    • Fig.1
    Dosiervorrichtung mit Zubereitungsbehälter auf der Saugseite der Mikropumpe
    Fig.2
    Dosiervorrichtung mit Zubereitungsbehälter auf der Druckseite der Mikropumpe
    Fig.3
    Dosiervorrichtung mit Zweikammer-Zubereitungsbehälter auf der Saugseite der Mikropumpe
    Fig.4
    Dosiervorrichtung mit passiv ventilgesteuertem Zweikammer-Zubereitungsbehälter auf der Saugseite der Mikropumpe
    Fig. 4a
    Dosiervorrichtung mit aktiv ventilgesteuertem Zweikammer-Zubereitungsbehälter auf der Saugseite der Mikropumpe
    Fig.5
    Dosiervorrichtung mit zwei Mikropumpen-verbundenen Zubereitungsbehälten
    Fig.6
    Ablaufplan für Steuerung der Dosiervorrichtung mit einer Mikropumpe
    Fig.7
    Ablaufplan für Steuerung der Dosiervorrichtung mit einer Mikropumpe und Mehrkammer-Zubereitungsbehälter
    Fig.8
    Ablaufplan für Steuerung der Dosiervorrichtung mit mehreren Mikropumpen und Mehrkammer-Zubereitungsbehälter
    Fig.9
    Dosiervorrichtung mit RFID-Etikett auf Zubereitungsbehälter
  • Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung 1, die aus dem Dosiergerät 2 sowie einem mit dem Dosiergerät 2 verbundenen, eine Zubereitung 10 enthaltenen Behälter 9 besteht. Der wenigstens zweite Behälter, der eine zweite Zusammensetzung beinhaltet, und mit dem Dosiergerät koppelbar ist, ist in der Fig. 1 nicht dargestellt.
  • Das Dosiergerät 2 umfasst eine Energiequelle 3, eine Steuereinheit 4, eine Sensoreinheit 5 sowie eine Mikropumpe 6, wobei diese Komponenten vorzugsweise in einem Gehäuse integriert sind. Die Mikropumpe 6 ist über die Steuereinheit 4 mit der Energiequelle 3 verbunden. Die Steuereinheit 4 ihrerseits ist mit der Sensoreinheit 5 verbunden, welche die Steuersignale zur Steuerung der Mikropumpe 6 an die Steuereinheit 4 leitet.
  • Die Mikropumpe 6 weist eine Druckleitung 7 und eine Saugleitung 8 auf, wobei die Saugleitung 8 mit dem die Zubereitung 10 beinhaltenden Behälter 9 verbunden ist. Die Mikropumpe 6 fördert so die fließfähige Zubereitung 10 über die Saugleitung 8 aus dem Behälter 9 in die Druckleitung 7 von wo aus die Zubereitung 10 an die Umgebung der Dosiervorrichtung 1 abgegeben wird. Die Druckleitung 7 kann insbesondere derart, z.B. durch Wahl eines geeigneten Durchmessers, konfiguriert sein, dass sie einer Vergelung der abgegebenen Zubereitung entgegenwirkt.
  • Der Behälter 9 kann ein Druckausgleichsventil 11 aufweisen, welches einen Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem Inneren des Behälters 9 bewirkt wenn die Mikropumpe 6 Zubereitung 10 aus dem Behälter 9 heraus pumpt.
  • Die Mikropumpe 6 kann durch die Steuereinheit 4 derart angesteuert werden, das die Förderrichtung der Mikropumpe 6 umgekehrt wird und sich in der Mikropumpe 6 und den Leitungen 7 und 8 noch befindliche Zubereitung in den Behälter 9 zurückbefördert werden. Diese Rückspülung kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Zubereitung 10 beispielsweise zum Eindicken und somit zum Verkleben der Leitungen 7 oder 8 neigt.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der aus Fig. 1 bekannten Dosiervorrichtung, bei der der Behälter 9 druckseitig mit der Mikropumpe 6 verbunden ist. Die Mikropumpe 6 baut in dem Behälter 9 einen Druck auf, indem sie Umgebungsluft in den Behälter 9 pumpt, so dass die Zubereitung aus dem Behälter 9 verdrängt wird. Auf der Zubereitungsausgabeseite des Behälters 9 kann ein Ventil 11 vorgesehen sein, dass die Abgabe der Zubereitung 10 aus dem Behälter 9 erst bei Erreichen eines definierten Drucks im Behälter 9 freigibt. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn keine tropfenweise Dosierung, sondern eine definierte sprüstrahl- oder sprühnebelähnliche Dosierung erfolgen soll. Der wenigstens zweite Behälter, der eine zweite Zusammensetzung beinhaltet, und mit dem Dosiergerät koppelbar ist, ist in der Fig. 2 nicht dargestellt.
  • Zusätzlich kann zwischen der Mikropumpe 6 und dem Behälter 9 in der Druckleitung 7 ein Rückschlagventil 11a angeordnet sein, dass verhindert, dass der in dem Behälter 9 aufgebaute Druck bei Stillstand der Mikropumpe 6 durch die Druckleitung 7 entweicht.
  • Fig.3 zeigt das aus Fig.1 bekannte Dosiergerät 2, bei dem ein Zweikammerbehälter, der aus den Behältern 9 und 13 gebildet ist, mit der Saugleitung 8 der Mikropumpe 6 verbunden ist. Die Behälter 9 und 13 beinhalten jeweils voneinander verschiedene Zusammensetzungen 10 und 14.
  • Die Behälter 9 und 13 können jeweils Druckausgleichsventile 11,12 aufweisen.
  • Die bodenseitigen Ausgabeöffnungen der Behälter 9 und 13 sind derart mit der Saugleitung 8 und der Mikropumpe 6 verbunden, dass die Zubereitungen 10 und 14 in definierten Verhältnissen zueinander durch die Saugleitung 8 gepumpt werden. Hierzu kann es notwendig sein, die Strömungsverhältnisse in den zu den bodenseitigen Ausgabeöffnungen der Behälter 9 und 13 führenden Druckleitungen 8 entsprechend auszugestalten.
  • Bei der Verwendung von mehr als zwei unterschiedlichen Zubereitungen 10 und 14 ist es von Vorteil, die Dosierung derart zu steuern, dass jeweils zwei miteinander verträgliche Zubereitungen nacheinander durch die Leitungen 7,8 und die Mikropumpe 6 gefördert werden.
  • Die Unverträglichkeit zweier Zubereitungen kann beispielsweise durch eine exetherme Reaktion, Verdickung, Ausflockung, pH-Wert Veränderung, Farbumschlag oder dergleichen begründet sein.
  • Des weiteren kann ein dritter Behälter vorgesehen sein, der ein Spülfluid enthält, dass die Leitungen 7,8 und die Mikropumpe 6 von wenigstens einer der Zubereitungen 10,14 reinigt. Zur Spülung der Leitungen 7,8 und der Mikropumpe 6 kann auch Luft vorgesehen sein. Durch das Spülen der Leitungen 7,8 und der Mikropumpe 6 kann vermieden werden, dass Reste von nicht miteinander verträglichen Zubereitungen miteinander in Kontakt kommen.
  • Fig.4 zeigt eine Weiterbildung der aus Fig.3 bekannten Dosiervorrichtung 1. Die zu den bodenseitigen Ausgabeöffnungen der Behälter 9 und 13 führenden Druckleitungen 8 weisen hierbei jeweils ein passives Ventil 15 und 16 auf, welche eine definierte Einstellung der Dosierverhältnisse der Zubereitungen 10 und 14 aus den Behältern 9 und 13 erlauben.
  • Die Ventile 15 und 16 können auch als temperatursensitive Bimetallventile ausgebildet sein, die bei Erreichen einer definierten Temperatur öffnen bzw. schließen. Insbesondere können die Ventile 15 und 16 aus voneinander verschiedenen Bimetallventile ausgewählt sein, so dass beispielsweise bei erreichen eine definierten Temperatur nur eine Zubereitung durch die Mikropumpe 6 aus einem der Behälter 9 oder 13 gefördert werden kann.
  • Den Dosiergeräten gemäß Fig.1-4 ist gemein, dass die Steuereinheit 4 durch Verarbeitung der Signale aus der Sensoreinheit 5 alleinig die Mikropumpe 6 regelt.
  • Der prinzipielle Steuerungsalgorithmus 20 ist in Fig. 6 in Form eines Ablaufdiagrams widergegeben.
  • Der Steuerungsalgorithmus 20 wird aktiviert, sobald das Dosiergerät 2 eingeschaltet wird. Die Steuereinheit 4 empfängt in einem ersten Prozessschritt 22 die Signale der Sensoreinheit 5. In der Steuereinheit 4 wird das empfangene Sensorsignal mit einem in der Steuereinheit 4 gespeicherten Schwellenwert verglichen.
  • Im nachfolgenden Prozessschritt 24 wird anhand einer Auswahlbedingung geprüft, ob das Sensorsignal und der Schwellenwert in einem definierten Verhältnis zueinander stehen. Wird die Bedingung erfüllt, wird nachfolgend durch den Prozessschritt 25 die Mikropumpe 6 aktiviert. Wird die Bedingung nicht erfüllt, werden weiterhin Sensorsignale gemäß Prozessschritt 22 durch die Steuereinheit empfangen und ausgewertet.
  • Wie aus den Prozessschritten 25-29 ersichtlich, bleibt die Mikropumpe 6 so lange in einem aktivierten Zustand, bis ein Sensorsignal vorliegt, dass beim Vergleich mit einem in der Steuereinheit 4 gespeicherten Schwellenwert ein ausschalten der Mikropumpe bewirkt. Gemäß dieser Verfahrensweise wird so lange Zubereitung aus den Behältern gepumpt, so lange sich das Sensorsignal zwischen zwei vordefinierten Schwellenwerten zum Ein- bzw. Ausschalten der Mikropumpe 6 bewegt.
    Anwendung Schwellenwert 1 Schwellenwert 2
    Geschirrspülmaschine/ Waschmaschine Temperatur Temperatur
    Temperatur pH
    pH Temperatur
    pH pH
    Temperatur Zeit
    PH Zeit
    Leitfähigkeit Zeit
    Trübung Zeit
  • Alternativ ist es jedoch auch denkbar, die eingangs beschriebene Steuerung derart abzuwandeln, dass eine einfache Trigger-Schaltung realisiert ist, bei der ein Einschalten der Mikropumpe gemäß Prozessschritt 25 die Abgabe einer definierten Menge an Zubereitung bewirkt um anschließend die Mikropumpe automatisch auszuschalten, ohne eine weitere sensorsignalbasierte Ausschaltbedingung für die Mikropumpe 6 zu benötigen.
  • Wie in Fig. 4a gezeigt, ist es auch möglich, die Ventile 15 und 16 als durch die Steuereinheit 4 aktiv zu steuernde Bauelemente auszuführen. Das Mischungsverhältnis der beiden Zubereitungen 10 und 14 kann so aktiv und zeitvariant beeinflusst werden.
  • Die dieser Ausführungsform zu Grunde liegende Steuerung ist in Fig. 7 anhand eines Ablaufdiagrams 30 dargestellt.
  • Eine weitere Möglichkeit zur aktiven und zeitvarianten Beeinflussung der Mischungsverhältnisse zeigt Figur 5. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist jeder der Behälter 9 und 13 mit einer individuell durch die Steuereinheit 4 zu regelnden Mikropumpe 6 und 19 gekoppelt. Der entsprechende Regelungsalgorithmus ist in Fig. 8 widergegeben.
  • Fig. 9 zeigt die aus Fig. 1 bekannte Dosiervorrichtung, bei der auf dem Behälter 9 ein RFID-Etikett 42 angeordnet ist, das geeignet ist, die Größe und den Inhalt 10 des Behälters 9 zu identifizieren.
  • Die Sensoreinheit 5 umfasst ein RFID-Empfangseinheit, die die Informationen des auf dem Behälter 9 angeordneten RFID-Etikett 42 auslesen kann. Diese Informationen werden als Steuersignal an die Steuereinheit 4 geleitet, um eine auf den Inhalt des Behälters 9 abgestimmte Dosierung der Zubereitung 10 zu bewirken. Insbesondere können die durch das RFID-Etikett 42 bewirkten Steuersignale zur Auswahl eines in der Steuereinheit gespeicherten Dosierprogramms verwendet werden.
  • Hierdurch ist es möglich, ein universelles Dosiergerät für eine Vielzahl von Dosieranwendungen bereitzustellen wie beilspielsweise die Dosierung von Zubereitungen in Spülmaschinen, Waschmaschinen, Trocknern, Toiletten oder Wohnräumen.
  • Alternativ zum RFID-Etikett 42 kann der Fachmann auch andere Mittel vorsehen, die eine automatische Identifizierung des Behälters 9 und dessen Inhalt 10 durch das Dosiergerät bewirken.
  • Ferner kann an der druckseitigen Öffnung der Druckleitung 7 eine zusätzliche Abgabevorrichtung 43 vorgesehen sein. Diese Abgabevorrichtung 43 bewirkt eine von der tropfenweise Abgabe abweichende Distribution der Zubereitung in die Umgebung der Dosiervorrichtung 1. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine strahl- oder sprühnebelartige Abgabe der Zubereitung oder eine Abgabe basierend auf Verdampfung oder Diffusion handeln. Die Abgabevorrichtung 43 kann hierzu beispielsweise als Düse, Zerstäuber, Verteilerplatte oder poröse Oberfläche ausgebildet sein. Insbesondere kann die Abgabevorrichtung derart ausgebildet sein, dass sie einer Vergelung der freigesetzten Zubereitungen entgegenwirkt.
  • Fig. 10 zeigt die aus den Fig.1-5 und Fig. 9 bekannten Dosiergeräte in einer perspektivischen Ansicht. Das Dosiergerät 2 weist eine Schnittstelle auf, mittels derer das Behältnis 9 mit dem Dosiergerät 2 gekoppelt werden kann. Vorteilhafter Weise, kann diese Schnittstelle wie in Fig. 10 gezeigt, als Öffnung ausgebildet sein, in die der Behälter 9 einführbar ist. Zur Überwachung der Funktion bzw. des Betriebsstatus kann das Dosiergerät 2 eine Anzeige 44 aufweisen.

Claims (15)

  1. Dosiervorrichtung (1) für fließfähige Zubereitungen umfassend
    a) ein Dosiergerät (2) mit einer Energiequelle (3), einer Steuereinheit (4) und einer Sensoreinheit (5), sowie
    b) wenigstens einen ersten Behälter (9), der eine erste Zubereitung (10) beinhaltet und der mit dem Dosiergerät (2) koppelbar ist,
    wobei
    das Dosiergerät (2) eine durch die Steuereinheit (4) steuerbare Mikropumpe (6) mit einer spezifischen Fördermenge von weniger als 500 [1/min] umfasst
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein zweiter Behälter (13), der eine zweite Zusammensetzung (14) beinhaltet, mit dem Dosiergerät (2) koppelbar ist.
  2. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (9) mit der Druckseite der Mikropumpe (6) koppelbar ist.
  3. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (9) mit der Saugseite an die Mikropumpe (6) koppelbar ist.
  4. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Behälter (9, 13) und Mikropumpe (6) ein Ventil (15,16) angeordnet ist.
  5. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (15,16) aktiv durch die Steuereinheit (4) steuerbar ist.
  6. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe von Zubereitung (10,14) durch eine erste Mikropumpe (6), die mit dem ersten Behälter (9) koppelbar ist und eine zweite Mikropumpe (19), die mit dem zweiten Behälter (13) koppelbar ist, bewirkt wird.
  7. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (9) ein RFID-Etikett (42) umfasst, dass zumindest Informationen über den Inhalt des Behälters (9) beinhaltet und die durch die Sensoreinheit (5) auslesbar sind.
  8. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiergerät (2) zumindest spritzwassergeschützt ausgeführt ist.
  9. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (3), die Steuereinheit (4), die Sensoreinheit (5) und die Mikropumpe (7,19) derart vergossen sind, dass das Dosiergerät (2) wasserdicht ist.
  10. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) ein programmierbarer Mikrokontroller ist.
  11. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Mikrokontroller eine Mehrzahl von Dosierprogrammen gespeichert sind, die entsprechend dem an das Dosiergerät gekoppelten Behälter auswählbar und ausführbar sind.
  12. Dosiervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung weiterhin eine Kopplungsvorrichtung (7,8) zur Aufnahme wenigstens eines ersten Behälters (9), der eine erste Zubereitung (10) beinhaltet, umfasst.
  13. Verfahren zur Steuerung der Dosiervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dosiervorrichtung gemäß Anspruch 1 verwendet wird mit folgenden schritten:
    a) Sensorsignale empfangen werden, wobei die Sensorsignale wenigstens Informationen über den Inhalt wenigstens eines Behälters (9,13) und/oder Informationen, die wenigstens einen physikalischen, chemischen oder mechanischen Parameter repräsentieren, beinhalten,
    b) die Sensorsignale mit Schwellenwerten verglichen werden
    c) ein Steuersignal erzeugt wird, wenn eine durch den Vergleich der Sensorsignale mit den Schwellenwerten definierte Bedingung erfüllt ist.
  14. Verfahren zur Steuerung der Dosiervorrichtung nach anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Vergleich der Sensorsignale mit den Schwellenwerten definierte Bedingung zur Erzeugung eines Steuersignals gemäß des Inhalts wenigstens eines Behälters (9,13) ausgewählt wird.
  15. Verwendung der Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 zur Dosierung fließfähiger Zubereitungen in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen, Toilettenbecken, zur Raumbeduftung oder dergleichen.
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