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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine oder
eine Waschmaschine, welches im Betrieb zumindest zeitweise Wasser
führt.
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Derartige
Haushaltsgeräte
sind aus der Praxis bekannt. So führt eine handelsübliche Geschirrspülmaschine
beim Spülen
von Geschirr hierzu erforderliches Wasser. Dabei handelt es sich
je nach Phase des Spülvorganges
um unbehandeltes Frischwasser oder um enthärtetes Wasser. Zumindest in
einigen Spülphasen
ist das Wasser mit Reinigungssubstanzen und/oder mit Additiven versetzt.
Zudem weist das Wasser je nach Spülphase einen unterschiedlichen
Grad an Verschmutzungen auf.
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Bekannte
Haushaltsgeräte
weisen einen Ionentauscher auf, durch den zumindest ein Teil des aufgenommenen
Frischwassers geführt
wird, um dieses zu enthärten
und so Kalkablagerungen im Inneren des Haushaltsgerätes zu vermeiden.
Gleichwohl können
immer wieder derartige Kalkablagerungen beobachtet werden. Gefährdet sind
insbesondere die hydraulischen Komponenten von Haushaltsgeräten, wie
beispielsweise Pumpen und Schläuche,
besonders gefährdet
sind jedoch Heizeinrichtungen zum Erhitzen des Wassers. Kalkablagerungen
führen
dabei in der Regel zu einem höheren
Energieverbrauch und in vielen Fällen
zu Schäden
an dem jeweiligen Haushaltsgerät.
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Bei
Geschirrspülern
tritt weiterhin der unerwünschte
Effekt auf, dass Spülgut
aus Glas durch die Einwirkung des Wassers geschädigt wird. Auswaschungen aus
dem Kristallgitter des Glases führen
zu einer ungleichmäßigen und
daher matt wirkenden Oberfläche.
Dieser Effekt ist als Glaskorrosion bekannt und tritt auch bei hochwertigen
Glassorten auf. Um eine derartige Glaskorrosion zu vermeiden bzw. zu
mindern, werden den Reinigern Additive zugegeben oder es werden
derartige Additive enthaltende Lecksteine in den Innenraum des Spülbehälters gehängt. Solche
Maßnahmen
erhöhen
jedoch die Betriebskosten der Geschirrspülmaschine. Auch kann so eine
Glaskorrosion nicht in allen Fällen
verhindert werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Haushaltsgerät bereitzustellen,
bei dem die genannten Nachteile vermieden sind.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe bei einem Haushaltsgerät der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass eine Opferanode zur Abgabe von Kationen an das Wasser vorgesehen
ist, wobei eine elektrisch leitende Anordnung als zugehörige Kathode
wirkt.
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Die
Opferanode besteht vorzugsweise aus Metall und ist so in dem Haushaltsgerät angeordnet, dass
sie ebenso wie die elektrisch leitende Anordnung in Kontakt mit
dem Wasser gelangt. Hierdurch ist ein elektrischer Strom von der
Opferanode durch das Wasser zur elektrisch leitenden Anordnung hin möglich. Ein
derartiger Strom begünstigt
eine chemische Reaktion, bei der die Opferanode oxidiert. Dabei
werden Kationen, also positive Ionen, an das Wasser abgegeben, wobei
sich die Opferanode langsam auflöst.
An der als Kathode wirkenden elektrisch leitenden Anordnung hingegen
scheiden sich aus dem Wasser stammende Zersetzungsprodukte, wie insbesondere
Wasserstoffmoleküle,
ab.
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Die
aus der Opferanode an das Wasser abgegebenen Kationen bringen die
Kalkpartikel im Wasser dazu, sich von einer nadeligen Kleinstruktur zu
größeren Partikeln
zusammenzuschließen.
Es entstehen bis zu 15-fach größere Kalkkügelchen,
die nicht mehr zum Anhaften an den Bauteilen des Haushaltsgerätes neigen.
Sie werden von im Betrieb des Haushaltsgerätes auftretenden Strömungen leichter mitgerissen
als die Kleinkristalle und schmirgeln auf ihrem Weg Rost und Kalkablagerungen
ab. Auf diese Weise können
Kalkablagerungen an den Komponenten des Haushaltsgerätes, insbesondere
an hydraulischen Komponenten oder an Heizkomponenten, verhindert
und bestehende Kalkablagerungen beseitigt werden. Hierdurch kann
der Energieverbrauch gesenkt und Schäden vermieden werden.
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Durch
die Abgabe von Kationen an das Wasser wird zudem die Zonenkonzentration
im Wasser erhöht.
Hierdurch wird die Fähigkeit
des Wassers zum Auswaschen von Ionen aus Glas herabgesetzt. Dies
wirkt der Glaskorrosion wirksam entgegen, so dass auf die bislang
verwendeten Additive in vielen Fällen
verzichtet werden oder zumindest deren Menge reduziert werden kann.
Daher verringern sich die Betriebskosten des Haushaltsgerätes.
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Ein
anderes Problem ergibt sich daraus, dass Haushaltsgeräte der genannten
Art über
eine Vielzahl von Funktionsbauteilen verfügen, wobei diese häufig metallische
Oberflächen
aufweisen, welche im Betrieb des Haushaltsgerätes zumindest zeitweise Wasser
führen
bzw. mit Wasser in Berührung kommen.
So umfasst eine handelsübliche
Geschirrspülmaschine üblicherweise
einen Spülbehälter, der aus
Stahlteilen zusammengesetzt ist. Die nach Innen weisenden Oberflächen des
Spülbehälters gelangen beim
Spülen
von Geschirr in Kontakt mit dem hierzu erforderlichen Wasser.
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Um
die wasserführenden
metallischen Oberflächen
vor Korrosion zu schützen,
werden bei bekannten Haushaltsgeräten entweder korrosionsbeständige Materialien,
z. B. Edelstahl, verwendet oder korrodierende Metalle mit einer
Beschichtung versehen. Beide Maßnahmen
führen
jedoch zu hohen Kosten bei der Herstellung eines Haushaltsgerätes und können eine
Korrosion an gefährdeten
Stellen, wie beispielsweise an Schweißkanten oder Umformkanten,
aufgrund der Aggressivität
des Wassers nicht immer verhindern. Beschichtungen altern zudem
und können
im Gebrauch beschädigt
werden.
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Bevorzugt
ist daher vorgesehen, dass die elektrisch leitende Anordnung eine
metallische Oberfläche
eines Funktionsbauteils des Haushaltsgerätes umfasst. Dies bedeutet,
dass ein Funktionselement zusätzlich
zu seiner primären
Wirkung eine Wirkung als Kathode ausübt.
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Wenn
die zu schützende
metallische Oberfläche
des Funktionsbauteils in erfindungsgemäßer Weise als Bestandteil der
kathodisch wirkenden elektrisch leitenden Anordnung ausgebildet
ist, so scheiden sich aus dem Wasser stammende Zersetzungsprodukte,
wie insbesondere Wasserstoffmoleküle, an der zu schützenden
metallischen Oberfläche
ab. Eine Korrosion der zu schützenden
Oberfläche
wird dabei durch eine kathodische Polarisation derselben wirkungsvoll
verhindert. Dies erlaubt die Verwendung weniger korrosionsbeständiger Materialien,
z. B. niederlegierter Stähle.
Auch kann bei Verwendung korrodierender Metalle im Regelfall auf
eine Beschichtung verzichtet werden. Hierdurch können die Herstellkosten deutlich
reduziert werden. Zudem kann auf ein separates Bauteil, welches überwiegend
oder ausschließlich
als Kathode wirkt und daher kein Funktionselement ist, verzichtet
werden.
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Besonders
bevorzugt ist vorgesehen, dass die elektrisch leitende Anordnung
metallische Oberflächen
mehrerer Funktionsbauteile des Haushaltsgerätes umfasst. Hierdurch können mehrere
Funktionsbauteile in einfacher Weise vor Korrosion geschützt werden.
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Dabei
kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein besagtes Funktionsbauteil
ein Spülbehälter, ein
Waschbehälter,
eine Heizeinrichtung, eine Pumpeinrichtung oder eine Türe ist.
Es ist jedoch auch möglich,
andere Funktionsbauteile eines Haushaltsgerätes in der beschriebenen Weise
vor Korrosion zu schützen.
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Vorzugsweise
ist das elektrochemische Normalpotential der Opferanode kleiner
(negativer) als das elektrochemische Normalpotential der elektrisch leitenden
Anordnung. Zur Erzeugung des gewünschten
Stromflusses durch das Wasser ist es hierbei lediglich erforderlich,
die Opferanode und die elektrisch leitende Anordnung außerhalb
des Wassers leitend miteinander zu verbinden. Aufgrund des vorgesehenen
Normalpotentialunterschiedes werden über diese elektrische Verbindung
Elektronen von der Opferanode zur elektrisch leitenden Anordnung
transportiert, ohne dass hierzu eine externe Spannungsquelle erforderlich
ist. Diesem unmittelbar zwischen der Opferanode und der elektrisch
leitenden Anordnung fließenden
Strom steht ein zahlenmäßig gleichgroßer, aber
entgegengesetzt gerichteter Strom von der Opferanode über das
Wasser zur elektrisch leitenden Anordnung gegenüber, wodurch die vorgesehene Abgabe
von Kationen an das Wasser bewirkt wird.
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Wenn
die elektrisch leitende Anordnung als wesentlichen Bestandteil Eisen
umfasst, was beispielsweise bei Stahl der Fall ist, ist es von Vorteil, wenn
die Opferanode als wesentlichen Bestandteil Zink, Aluminium oder
Magnesium umfasst. Neben den genannten Metallen in Reinform können insbesondere
darauf basierende Legierungen verwendet werden. Bzgl. der Verhinderung
von Kalkablagerungen und Glaskor rosion hat sich insbesondere die Verwendung
einer Opferelektrode aus Zink als vorteilhaft erwiesen.
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Wenn
die elektrisch leitende Anordnung als wesentlichen Bestandteil Zink
umfasst, ist es vorteilhaft, wenn die Opferanode als wesentlichen
Bestandteil Aluminium oder Magnesium umfasst. Auch hier sind für die Opferanode
die genannten Metalle in Reinform oder als Legierung möglich.
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Bevorzugt
ist die Opferanode plattenförmig oder
blockförmig
ausgebildet. Eine derart ausgebildete Opferanode kann platzsparend
in dem Haushaltsgerät
angeordnet werden und ist überdies
einfach herzustellen.
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Vorteilhafterweise
liegt die Opferanode so an der elektrisch leitenden Anordnung an,
dass beide leitend verbunden sind. In diesem Fall kann auf eine externe
Verkabelung zwischen Opferanode und metallischer Oberfläche verzichtet
werden.
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Bevorzugt
ist die Opferanode mit lösbaren Befestigungsmitteln
an einem vorgesehenen Befestigungsabschnitt befestigt. Hierdurch
kann eine verbrauchte Opferanode einfach ersetzt werden. Geeignete
Befestigungsmittel umfassen beispielsweise Schrauben oder Rastelemente.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Befestigungsmittel
so ausgebildet, dass die Opferanode ohne Zuhilfenahme von Werkzeug
befestigbar und/oder entfernbar ist. Hierdurch vereinfacht sich
der Austausch einer verbrauchten Opferanode weiter. Geeignete Befestigungsmittel können Flügelschrauben
oder entsprechend ausgebildete Rastelemente umfassen.
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Bevorzugt
ist die Opferanode in einem unteren Bereich des Haushaltsgerätes angeordnet.
Der Begriff „unterer
Bereich” bezieht
sich dabei auf ein bestimmungsgemäß aufgestelltes Haushaltsgerät. Der Vorteil
liegt darin, dass sich das Wasser aufgrund seines Gewichtes im unteren
Bereich des Haushaltsgerätes
sammelt, so dass sich ein sicherer Kontakt zwischen dem Wasser und
der Opferanode ergibt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Opferanode
und der elektrisch leitenden Anordnung eine Spannungsquelle vorgesehen.
Hierdurch kann die Opferanode als Fremdstromanode betrieben werden.
Der Strom von der Opferanode über
das Wasser zur Kathode kann hierbei deutlich erhöht werden.
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Bevorzugt
ist der Spannungsquelle eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeordnet.
Hierdurch kann die Menge der durch die Opferanode abgegebenen Kationen,
beispielsweise in Abhängigkeit von
der Art des Spülgutes,
der Spülphase,
der Art des zur Verfügung
stehenden Frischwassers und/oder weiterer Parameter, bedarfsgerecht
eingestellt werden. Hierdurch kann insbesondere die Lebensdauer
der Opferanode verlängert
werden, ohne dass auf die erwünschten
Wirkungen verzichtet werden müsste.
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Zweck
der Erfindung ist es, die hydraulischen Komponenten eines wasserführenden
Haushaltsgerätes
vor Kalkablagerungen zu schützen,
die die Funktionsweise beeinträchtigen
können.
Auch sollen metallische Bauteile wie z. B. der Behälter vor Korrosion
geschützt
und Glaskorrosion bei Gläsern o. ä. innerhalb
eines Spülganges
bei Geschirrspülern vermieden
werden.
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Bei
Hausgeräten
gemäß dem Stand
der Technik werden die Kalkablagerungen vermieden, indem das Wasser
durch den Ionentauscher enthärtet wird.
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Der
Korrosionsschutz bei Metallen in Haushaltsgeräten wird gemäß dem Stand
der Technik dadurch erreicht, indem entweder korrosionsbeständige Materialien
(z. B. Edelstahl) verwendet werden oder korrodierende Metalle mit
einer Beschichtung versehen werden.
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Um
die Korrosion von Gläsern
in Geschirrspülern
zu vermeiden bzw. zu mindern, werden gemäß dem Stand der Technik den
Reinigern Additive zugegeben bzw. „Ionenlecksteine” in den
Behälterinnenraum
gegeben.
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Beim
neuen System hingegen wird eine Opferelektrode (Opferanode), insbesondere
aus einem unedleren Metall als die übrigen metallischen Bauteile
der Geschirrspülmaschine
verwendet. Insbesondere ist für
die Opferanode Zink oder ein Zink enthal tendes Material geeignet.
Diese Opferelektrode wird beispielsweise in einem Geschirrspülvollautomat
in Kontakt mit den Metallkomponenten gebracht, aber auch mit dem
Wasser im wasserführenden
System. Dieses System benötigt
keine zusätzlichen
Komponenten mehr, jedoch kann man zur Unterstützung eine Spannungsquelle
verwenden.
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Sobald
die Opferelektrode in Kontakt mit den edleren Metallen im Geschirrspülvollautomaten steht,
wird das unedlere Metall der Elektrode als erstes korrodiert. Somit
wird ein Korrodieren wichtiger Komponenten im Behälter verhindert.
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Um
Kalkablagerungen in den hydraulischen Komponenten zu vermeiden,
ist ebenfalls die Opferelektrode von Vorteil. Durch die unterschiedlichen Metalle
im System baut sich eine sehr geringe Potentialspannung auf, die
aber genügt,
um kleinste Mengen der Ionen der Elektrode an die Spülflotte
abzugeben. Diese Ionen (in vorteilhafter Weise am besten Zink) bringen
die Kalkpartikel im Wasser dazu, sich von einer nadeligen Kleinstruktur
zu größeren Partikeln
zusammen zu schließen.
Es entstehen bis zu 15-fach größere Kalkkügelchen,
die nicht mehr zum Anhaften neigen. Sie werden von der Strömung leichter
mitgerissen als die Kleinkristalle und schmirgeln auf ihrem Weg
Rost- und Kalkablagerungen ab.
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Da
jede Glaskorrosion durch ein Auswaschen von Ionen hervorgerufen
wird, muss zur Verhinderung selbigen Vorgangs, die Ionenkonzentration
in der Spülflotte
angehoben werden. Durch den Kontakt der Opferelektrode mit der Spülflotte
wird die Ionenkonzentration erhöht.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Zugabe von Zink herausgestellt
(Beispiel: Konzentrationsausgleich von Flüssigkeiten).
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Es
ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
- • Vermeidung
der Behälterkorrosion,
was die Verwendung von billigeren Stählen ermöglicht,
- • Vermeidung
von Glaskorrosion,
- • Vermeidung
von Kalkablagerungen, was die Ausfallsicherheit erhöht.
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Dabei
ist die Erfindung durch ein einfaches Bauteil zu realisieren Sonstige
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die
Erfindung und ihre Weiterbildung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes in schematischer Darstellung,
und
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes in schematischer
Darstellung.
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Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
eine Geschirrspülmaschine 1 als Beispiel
für ein
erfindungsgemäßes Haushaltsgerät in einer
schematischen Seitenansicht dargestellt. Dabei sind lediglich diejenigen
Bauteile der Geschirrspülmaschine 1 dargestellt
und erläutert,
welche für das
Verständnis
der Erfindung erforderlich sind. Die Geschirrspülmaschine 1 weist
einen aus Metall gefertigten Spülbehälter 2 auf,
der einen Boden 3, eine Seitenwand 4, eine nicht
dargestellte weitere Seitenwand, eine Rückwand 5 und einen
Deckel 6 umfasst. Zum Verschließen des Spülbehälters 2 ist eine Tür 7 vorgesehen,
deren Innenseite 8 ebenfalls aus Metall gefertigt ist.
In 1 ist die Tür 7 geschlossen,
so dass der Spülbehälter 2 und
die Türe 7 einen
geschlossenen Spülraum 9 umschließen. Die
dem Spülraum 9 zugewandte
Oberfläche 12 des
Spülbehälters 2 und
die dem Spülraum 9 zugewandte
Oberfläche 13 der
Innenseite 8 der Tür 7 bestehen
dabei aus blankem Stahl.
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Während eines
Spülvorganges
wird Wasser W mittels einer Heizpumpe 10 auf die erforderliche Temperatur
gebracht und über
eine Sprühvorrichtung 11 in
den Spülraum 9 gefördert. Dabei
wird die Oberfläche 12 des
Spülbehälters 2 und
die Oberfläche 13 der
Tür 7 mit
Wasser W benetzt. Das in den Spülraum 9 gesprühte Wasser
W sammelt sich daraufhin aufgrund der Schwerkraft in der Ablaufwanne 14,
von wo aus es erneut in den Spülraum 9 gefördert wird.
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An
der Oberfläche 12 des
Spülbehälters 2 ist eine
Opferelektrode 15 aus Zink mittels zweier Schrauben 16 befestigt.
Die Opferanode 15 ist plattenförmig ausgebildet und liegt
flächig
an der Oberfläche
an, so dass eine leitende Verbindung zwischen der Oberfläche 12 und
der Opferanode 15 besteht. Die metallische Oberfläche 12 des
Spülbehälters 2 und
die metallische Oberfläche 13 bilden
eine elektrisch leitende Anordnung 12, 13, welche
als der Opferanode 15 zugehörige Kathode wirkt. Auch die
Opferanode 15 steht im Betrieb der Geschirrspülmaschine 1 in
Kontakt mit dem Wasser W. Dabei ist die Opferanode 15 in
einem unteren Bereich der Geschirrspülmaschine 1 angeordnet,
so dass sie vom Wasser W stark überspült wird
und Kationen besonders gut abgeben kann.
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Da
das Zink der Opferanode 15 unedler als der Stahl der Oberfläche 12 ist,
bewegen sich Elektronen von der Opferanode 15 über die
Berührfläche und
die Schrauben 16 zur Oberfläche 12. Gleichzeitig gibt
die Opferanode 15 positiv geladene Zinkionen (Zn2+) an das Wasser W ab, wobei sich die Opferanode 15 langsam
zersetzt. Die Oberfläche 12 wirkt
als Kathode und gibt lediglich Elektronen an das Wasser W ab. Eine
Zersetzung der metallischen Oberfläche 12 ist aufgrund
der elektrochemischen Vorgänge weitgehend
vermieden. Da die metallische Oberfläche 13 der Tür 7 mit
der Oberfläche 12 des
Spülbehälters 2 leitend
verbunden ist, wirkt auch die Oberfläche 13 der Tür 7 als
Kathode. Hierdurch sind beide metallischen Oberflächen 12, 13 vor
Korrosion geschützt.
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Durch
die Abgabe von Zinkionen an das Wasser W werden die in dem Wasser
W enthaltenden Kalkpartikel dazu gebracht, sich von einer nadeligen
Kleinstruktur zu größeren Partikeln
zusammenzuschließen.
Diese größere Kalkkügelchen
neigen nicht mehr zum Anhaften an den wasserführenden Komponenten der Geschirrspülmaschine 1,
seien sie nun aus Metall oder aus einem anderen Werkstoff. Insbesondere
wird eine Verkalkung der Heizpumpe 10 vermieden. Sofern
sich an einem wasserführenden
Bauteil bereits Kalkablagerungen gebildet haben, werden diese durch
die großen
Kalkkügelchen abgeschmirgelt.
So werden auch bereits bestehende Kalkablagerungen aufgelöst.
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Beim
Spülen
von Spülgut
aus Glas ist das Auftreten von Glaskorrosion durch die erhöhte Ionenkonzentration
im Wasser W verringert und in vielen Fällen ganz verhindert.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Hierbei ist die Opferelektrode 15 über Flügelschrauben 16' an einem isolierenden Halter 17 befestigt,
der seinerseits mit nicht gezeigten Mitteln an der Oberfläche 12 befestigt
ist. Die Opferanode 15 ist mit dem Pluspol einer Spannungsquelle 18 (Fremdstromanode)
verbunden. Der Minuspol der Spannungsquelle 18 ist mit
der Oberfläche 12 verbunden.
Daher ist ein Stromfluss von der Opferanode 15 durch das
Wasser W zur Oberfläche 12 möglich, der
in seiner Stärke
unter anderem von der Spannung der Spannungsquelle 18 abhängig ist. Die
Spannung der Spannungsquelle 18 ist über eine Steuereinrichtung 19 einstellbar.
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Die
Steuerung der Spannung der Spannungsquelle 18 kann in Abhängigkeit
von der jeweiligen Spülphase,
des Spülgutes,
der chemischen Eigenschaften des Wassers W, der verwendeten Reinigungsmittel
und Additive und/oder der Temperatur des Wasser W erfolgen. Hierdurch
kann die Wirkung der Opferanode 15 sowie deren Lebensdauer
optimiert werden.
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- 1
- Geschirrspülmaschine
- 2
- Spülbehälter
- 3
- Boden
- 4
- Seitenwand
- 5
- Rückwand
- 6
- Decke
- 7
- Türe
- 8
- Innenseite
der Türe
- 9
- Spülraum
- 10
- Heizpumpe
- 11
- Sprühvorrichtung
- 12
- metallische
Oberfläche
des Spülbehälters
- 13
- metallische
Oberfläche
der Türe
- 14
- Ablaufwanne
- 15
- Opferelektrode
- 16
- Schrauben
- 17
- isolierender
Halter
- 18
- Spannungsquelle
- 19
- Steuereinrichtung
- W
- Wasser