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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer wasserführenden Maschine, insbesondere zum Trocknen von feuchter Luft aus einem Arbeitsraum einer wasserführenden Maschine, wie einer Geschirrspülmaschine, sowie eine Vorrichtung zum Betreiben einer wasserführenden Maschine.
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Zum Bereich der wasserführenden Maschinen bzw. Geräte zählen insbesondere Geschirrspülmaschinen und Wäschetrockner für die Verwendung im Haushalt oder im Gewerbe. Diese Maschinen sind oftmals für den Einbau in einer Küchenschrankzeile vorgesehen und weisen an ihrer Vorderseite eine Gerätetüre auf. Unter der Gerätetüre befindet sich eine Sockelleiste.
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Sowohl Geschirrspülmaschinen als auch Wäschetrockner verwenden in der Regel Spül- bzw. Trockenprogramme, die von einer Steuerung des Geräts vorgegeben und dann von den im Gerät verbauten Komponenten abgearbeitet werden. Als Komponenten der Geräte sind dabei insbesondere Pumpen, Gebläse, Ventile oder etwa eine Heizung zu nennen.
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Bei Geschirrspülmaschinen umfassen diese abzuarbeitenden Programme insbesondere auch Programmschritte, in denen im Arbeitsraum des Geräts eine Spülflüssigkeit, z. B. mit Spülmittel versetztes Wasser, von einer Umwälzpumpe über Geschirr verteilt und nachfolgend wieder aus dem Arbeitsraum heraus in einen Laugenablauf gefördert wird. Den Abschluss eines Spülvorgangs bildet ein Programmabschnitt Trocknen, bei dem zum Trocknen des Geschirrs die Feuchtigkeit aus dem Arbeitsraum möglichst weitgehend herausgebracht werden muss.
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Dieselbe Aufgabe des Trocknens von Gut, dass sich im Arbeitsraum befindet, stellt sich bei einem Wäschetrockner.
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Zum Trocknen sind Systeme bekannt, die nach dem Umluft- oder dem Abluftprinzip bzw. kombiniert mit beiden Prinzipien arbeiten.
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Beim Abluft-Trocknungssystem unterstützt eine Arbeitsraumentlüftung den Trocknungsvorgang, indem feuchte Luft aus dem Arbeitsraum in die Umgebung des Geräts abgeführt wird. Zugleich wird der Prozessluft im Arbeitsraum kalte Umgebungsluft zugemischt. Es bedarf dazu einer Öffnung am Gerät, insbesondere in dessen Türe oder Sockelleiste.
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Die bekannten Umluft-Trocknungssysteme verwenden für den Trocknungsvorgang Kondensationsflächen in einem Umluftkreislauf. Als Kondensationsflächen werden die vergleichsweise kühlen Außenflächen des Geräts verwendet oder aber die Innenflächen des Arbeitsraums selbst. Ferner ist es bekannt diese Kondensationsflächen mit Frischwasser zu kühlen. Die feuchte Luft selbst wird dabei im Arbeitsraum möglichst stark aufgeheizt, damit sie ein hohes Maß an Wasserdampf aufnehmen kann. Um gute und insbesondere hervorragende Trocknungsergebnisse zu erzielen, ist es bei bekannten Geräten erforderlich, dass diese mit einer Temperatur der feuchten Luft im Arbeitsraum von ca. 65 Grad Celsius (°C) arbeiten.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer wasserführenden Maschine, insbesondere zum Trocknen von feuchter Luft zu schaffen, die gegenüber bekannten Geräten möglichst bessere Trocknungsergebnisse bei zugleich geringeren Betriebskosten ermöglichen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer wasserführenden Maschine, wie einer Geschirrspülmaschine, insbesondere zum Trocknen von feuchter Luft aus einem Arbeitsraum einer wasserführenden Maschine, gelöst, mit den Schritten: Erzeugen von Kälte und Wärme in einer Einrichtung, Speichern der Kälte in einem Kältespeicher, Speichern der Wärme in einem Wärmespeicher, Bereitstellen eines Wärmeübertragers, wahlweises Durchleiten der feuchten Luft aus dem Arbeitsraum durch den Wärmeübertrager und wahlweises Durchleiten eines den Kältespeicher durchströmenden Mediums und/oder eines den Wärmespeicher durchströmenden Mediums durch den Wärmetauscher.
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Mit der erfindungsgemäßen Speicherung von sowohl Kälte als auch Wärme insbesondere an einer Geschirrspülmaschine oder einem Wäschetrockner können vielfältige Schaltungszustände erzeugt werden, die zu einer insgesamt besonders vorteilhaften Gestaltung von Programmabläufen führt. Die Programme weisen dabei insbesondere einen besonders geringen Energiebedarf und kurze Zykluszeiten auf.
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Die Kälte und Wärme wird bevorzugt von einem Peltier-Element erzeugt. Es können dann sowohl die am Peltier-Element erzeugte Kälte als auch die dabei entstehende Abwärme sinnvoll genutzt werden.
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Besonders bevorzugt wird die Kälte in einem Eisspeicher gespeichert und als durchströmendes Medium insbesondere Frischwasser verwendet. Die derartige Kälteerzeugung ist besonders einfach und kostengünstig abbildbar.
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Die Wärme wird vorteilhaft in einem Phasenwechselmaterial gespeichert. Das Phasenwechselmaterial weist ein großes Energiespeichervermögen auf und kann erfindungsgemäß ferner vorteilhaft umgepumpt werden, wodurch die gespeicherte Energie auch sehr gut weitergeleitet werden kann.
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Der Wärmeübertrager wird bevorzugt wahlweise mittels einer Ventilanordnung angesteuert. Die Ventilanordnung bildet ein zentrales Element von dem aus dann verschiedenste Leitungswege vorteilhaft angesteuert werden können. Die Leitungswege und die daran angeschlossenen Komponenten können dabei in den verschiedenen Programmschritten unterschiedliche Aufgaben, wie insbesondere Kühlen oder Heizen eines Abschnitts des zugehörigen Geräts, übernehmen. Dies ist insbesondere bei der angestrebten Trocknung und deren Integration in den Gesamtprogrammablauf von großem Vorteil.
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Die Aufgabe ist ferner mit einer Vorrichtung zum Betreiben einer wasserführenden Maschine, insbesondere zum Trocknen von feuchter Luft aus einem Arbeitsraum einer wasserführenden Maschine gelöst, mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Kälte und Wärme, einem Kältespeicher zum Speichern der Kälte, einem Wärmespeicher zum Speichern der Wärme, einem Wärmeübertrager, einer Einrichtung zum wahlweisen Durchleiten der feuchten Luft aus dem Arbeitsraum durch den Wärmeübertrager und einer Einrichtung zum wahlweisen Durchleiten eines den Kältespeicher durchströmenden Mediums sowie eines den Wärmespeicher durchströmenden Mediums durch den Wärmetauscher.
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Die Einrichtung zum Erzeugen von Kälte und Wärme ist bevorzugt mit einem Peltier-Element gestaltet.
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Der Kältespeicher ist vorteilhaft mit einem Eisspeicher gestaltet und das durchströmende Medium insbesondere Frischwasser.
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Der Wärmespeicher ist bevorzugt zum Speichern der Wärme mit einem Phasenwechselmaterial gestaltet.
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Der Wärmeübertrager ist vorteilhaft zweiteilig aus je einem Blasformteil hergestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Geschirrspülmaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben der Maschine und insbesondere zum Trocknen von feuchter Luft,
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2 eine Ansicht gemäß 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine Seitenansicht des Innen- und des Außenteils eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers einer Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
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4 eine Ansicht gemäß 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers einer Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
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5 ein Schema einer ersten Ausführungsvariante einer Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
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6 ein Schema gemäß 5 einer zweiten Ausführungsvariante einer Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
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7 ein Schema gemäß 5 einer zweiten Ausführungsvariante einer Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
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8 ein Schema gemäß 5 einer dritten Ausführungsvariante einer Vorrichtung gemäß den 1 oder 2,
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9 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Temperatur der feuchten Luft in einem Arbeitsraum einer Geschirrspülmaschine gemäß den 1 oder 2,
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10 eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung zum Erzeugen von Kälte und Wärme einer Vorrichtung gemäß den 1 bis 9,
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11 eine perspektivische Seitenansicht einer Geschirrspülmaschine mit einer Einrichtung gemäß 10,
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12 die Ansicht XII in 11,
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13 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Temperaturen an einem Phasenwechselmaterial einer Einrichtung gemäß den 10 bis 12,
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14 eine prinzipielle Rückansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Geschirrspülmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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15 teilweise die Ansicht XV in 14.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Geschirrspülmaschine 10 dargestellt, die einen kubischen Arbeitsraum 12 enthält. Der Arbeitsraum 12 ist von zwei Seitenwänden 14, einer Rückwand 16, einer Bodenfläche 18 und einer Deckfläche 20 begrenzt. Die derart sich ergebende Vorderseite 22 des Arbeitsraums 12 ist mittels einer nicht dargestellten Türe wahlweise zu Öffnen oder zu Verschließen.
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An dem Arbeitsraum 12 befindet sich eine Vorrichtung 24 die unter anderem insbesondere dafür vorgesehen ist, dass mit ihr die im Arbeitsraum 12 sich bei bestimmten Betriebszuständen ergebende feuchte Luft getrocknet werden kann. Dieses Trocknen findet insbesondere am Ende eines Programmablaufs an der Geschirrspülmaschine 10 statt, bei dem das sich dann im Arbeitsraum 12 befindende Geschirr getrocknet und restlos von Wasserrückständen befreit werden soll.
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Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das mit der Vorrichtung 24 ausgestattete Gerät ein Wäschetrockner, bei dem dann mittels der Vorrichtung 24 die sich im Arbeitsraum befindende, feuchte Luft während nahezu der gesamten Betriebsdauer entfeuchtet werden soll.
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Die Vorrichtung 24 ist mit einem Wärmetauscher bzw. Wärmeübertrager 26 sowie einer Steuereinrichtung 28 gestaltet, mittels der insbesondere der Wärmeübertrager 26 mit verschiedenartigen Fluidströmen beströmt werden kann.
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Der Wärmeübertrager 26 weist dabei eine obere Öffnung 30 zum Arbeitsraum 12 hin auf, sowie eine untere Öffnung 32. Die Öffnungen 30 und 32 befinden sich bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zusammen mit dem Wärmeübertrager 26 an einer der Seitenwände 14. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Anordnung der Öffnungen 30 und 32 können in 1 gestrichelt dargestellte Anschlüsse 34 vorgesehen sein, die dann einen Strömungsweg zwischen der Rückwand 16 bzw. der Deckfläche 20 und/oder der Bodenfläche 18 und dem Wärmeübertrager 26 herstellen. Diese Anschlüsse 34 können in Form von gewinkelten, flachen Kanälen an den Wärmeübertrager 26 mehrteilig angekoppelt oder einstückig mit diesem ausgestaltet sein.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragers 26, der außen an der Rückwand 16 der zugehörigen Geschirrspülmaschine 10 angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich im Hinblick auf das erzielte Trocknungsergebnis als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Grund für das derart erzielte, besonders gute Trocknungsergebnis wird darin gesehen, dass mit den an der Rückwand 16 angeordneten Öffnungen 30 und 32 sich eine besonders günstige Zirkulationsströmung der feuchten Luft innerhalb des kubischen Arbeitsraums 12 ergibt. Diese Zirkulationsströmung ist besonders dann sehr gut, wenn die Strömung der Luft durch die untere Öffnung 32 aus dem Arbeitsraum 12 heraus und in den Wärmeübertrager 26 hineinführt und die obere Öffnung 30 die dann entfeuchtete Luft aus dem Wärmeübertrager 26 in den Arbeitsraum 12 zurückführt. Wichtig ist in dieser Hinsicht nämlich, dass die Luft an der Vorderseite 22 aufgrund der dort schlechteren Isolierung und der Dichtungen an der Türe stärker abkühlt als an den Seitenwänden 14 sowie an der Rückwand 16. Entsprechend sinkt die sich derart abkühlende Luft vorne im Arbeitsraum 12 nach unten und wird dann nach hinten durch die untere Öffnung 32 vorteilhaft abgesaugt.
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Der Wärmeübertrager 26 ist, wie in den 3 und 4 veranschaulicht ist, mit einer geblasenen Außenhülle 36 und einer innenliegenden, ebenfalls geblasenen Leitung 38 gestaltet. Diese Blasteile können alternativ vorteilhaft auch mittels eines Spritzgieß-, Tiefzieh- oder anderen Kunststoff-Formgebungsverfahrens hergestellt werden. Die Außenhülle 36 weist dabei innenliegende Stege 40 auf und die Leitung 38 ist zwischen diesen Stegen 40 schlangenlinienförmig bzw. mäanderförmig verlegt, wodurch sich ein besonders langer Strömungsweg und damit eine große Wärmeübergangsfläche ergibt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 befindet sich eine einzelne Leitung 38 in der zugehörigen Außenhülle 36, wohingegen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 außer der Leitung 38 eine zweite, ebenfalls mäanderförmige Leitung 42 in der zugehörigen Außenhülle 36 vorgesehen ist. Diese Leitung 42 bildet einen zweiten Wärmeübergangskreislauf, so dass mit dem derartigen Wärmeübertrager 26 insbesondere ein sich in der Außenhülle 36 befindliches Fluid zunächst mittels der Leitung 38 gekühlt und nachfolgend mittel der Leitung 42 erwärmt werden kann.
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Am Boden der derartigen Wärmeübertrager gemäß den 3 und 4 ist jeweils ein Kondensatauslass bzw. Kondensatabscheider 44 ausgebildet, mittels dem sich in der Außenhülle 36 sammelndes Kondensat aufgefangen abgeführt werden kann.
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In 5 ist die Anordnung eines Wärmeübertragers 26 an einem Arbeitsraum 12 mit den zugehörigen Öffnungen 30 und 32 nochmals veranschaulicht. Die 5 zeigt ferner, dass dort das oben genannte Absaugen von feuchter Luft in den Wärmeübertrager 26 hinein mittels eines Gebläses 46 (vorliegend vorteilhaft mittels eines Radialgebläses) erfolgt, das dazu einen Unterdruck im Arbeitsraum 12 erzeugt.
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Die 5 zeigt ferner, dass die innenliegende Leitung 38 des Wärmeübertragers 26 bevorzugt an der zum Arbeitsraum 12 gewandten Seite weiter von der Innenseite der Außenhülle 36 entfernt angeordnet ist, als an der nach außen gewandten Seite. Mit dieser asymmetrischen Anordnung der Leitung 38 innerhalb der Außenhülle 36 wird erreicht, dass sich eine günstige, widerstandsarme Strömung der feuchten Luft in der Außenhülle 36 ergibt und dennoch eine große Wärmeübergangsfläche verbleibt. Ferner bildet sich so eine bessere Isolation der innenliegenden Leitung 38 gegenüber vorliegend der Rückwand 16 des Arbeitsraums 12 (oder bei alternativen Ausführungsformen gegenüber einer der Seitenwände 14). Eine gute Isolierung gegenüber diesen Wänden des Arbeitsraums 12 wird erfindungsgemäß daher angestrebt, weil die Kondensation des sich in der feuchten Luft befindenden Wassers gemäß der Erfindung gezielt in dem Wärmeübertrager 26 und nicht etwa an den Wänden des Arbeitsraums 12 stattfinden soll. Dazu ist der Wärmeübertrager 26 ferner bevorzugt mit einer Wärmeisolationsschicht umgeben. Diese Wärmeisolation führt auch dazu, dass ein Fluid, welches sich im Wärmeübertrager 26 befindet, lange sein Energieniveau hält und dadurch auch (Rest-)Wärmeenergie von einem Spülgang zum nächsten weitergegeben werden kann.
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Schließlich veranschaulicht die 5 auch eine erste Ausführungsvariante der restlichen Vorrichtung 24, nämlich insbesondere der zugehörigen Steuereinrichtung 28. So ist die Steuereinrichtung 28 gemäß 5 mit einem Ventil 48 versehen, an dem die Leitung 38 angeschlossen ist. Zu diesem Ventil 48 führt ein erster Leitungskreislauf 50, in dem eine Pumpe 52 angeordnet ist. Der Leitungskreislauf 50 ist durch einen Wärmespeicher 54 geführt, dem er beim Betrieb der Pumpe 52 durch ein im Leitungskreislauf strömenden Mediums Wärmeenergie entziehen kann. Mit dem Medium kann bei entsprechender Schaltung des Ventils 48 diese Wärmeenergie in den Wärmeübertrager 26 geleitet werden.
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An dem Ventil 48 ist ferner ein Leitungskreislauf 56 angeschlossen, durch den eine Pumpe 58 ein Kälte führendes (bzw. Wärme abführendes) Medium fördern kann. Das Medium wird dabei vom Leitungskreislauf 56 durch einen Kältespeicher 60 geführt.
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Zwischen dem Wärmespeicher 54 und dem Kältespeicher 60 befindet sich eine Einrichtung 62 zum Erzeugen von Kälte und Wärme, die vorliegend insbesondere mittels eines Peltier-Elements gestaltet ist. Alternativ zu einem Peltier-Element kann die Einrichtung 62 in herkömmlicher Weise mit einer Verdichter/Expansions-Schaltung gebildet sein.
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In der 6 ist eine Ausführungsvariante einer Vorrichtung 24 gezeigt, die ebenfalls mit einem Kältespeicher 60 und einem Wärmespeicher 54 gestaltet ist. Der Wärmespeicher 54 ist jedoch nicht über einen Leitungskreislauf für ein Fluid, insbesondere ein flüssiges Wärmeträgermedium mit dem Wärmeübertrager 26 gekoppelt, sondern über eine Luftleitung 64, die von der Umgebung der Geschirrspülmaschine 10 (so wie dargestellt) aus in den Wärmespeicher 54 oder (wie nicht dargestellt) vom Arbeitsraum 12 aus in den Wärmespeicher 54 geführt ist. Die Luftleitung 64 ist dann weiter durch den Wärmespeicher 54 hindurch und in den Wärmeübertrager 26 hinausgeführt, wobei ein dort angeordnetes Gebläse 66 in der Luftleitung 64 diese Luftströmung erzwingen kann. Als Gebläse 66 kann auch das bereits beschriebene Gebläse 46 eingesetzt werden, indem die Luftleitung 64 sowie auch die untere Öffnung 32 an einem Ventil (insbesondere dem Ventil 48) angekoppelt sind. Das Ventil kann dann die entsprechenden Leitungswege derart schalten, dass Luft aus der Umgebung oder aus dem Arbeitsraum 12 durch den Wärmespeicher 54 hindurch gefördert, dabei erwärmt und dann insbesondere in die Außenhülle 36 des Wärmeübertragers 26 gefördert werden kann. Die dabei aus dem Wärmespeicher 54 abgeführte Wärme kann auf diese Weise genutzt werden, um insbesondere in zugehörigen Programmschritten die Luft im Arbeitsraum 12 zu erwärmen oder Wasser, insbesondere Frischwasser vorzuwärmen bzw. aufzuheizen, das sich dann in der Leitung 38 des Wärmeübertragers 26 befinden kann.
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Alternativ zu einem Zuführen der warmen Luft aus dem Wärmespeicher 54 mittels eines Gebläses 66 in den Wärmeübertrager 26 kann diese Luft auch bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante direkt in den Arbeitsraum 12 zugeführt werden. Damit kann ebenfalls die Lufttemperatur im Arbeitsraum 12 erhöht und auf diese Weise das Aufnahmevermögen für Wasserdampf erhöht werden.
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Die 7 zeigt eine Ausführungsvariante einer Vorrichtung 24, bei der an den Wärmespeicher 54 ebenfalls ein Leitungskreislauf 50 für die Wärmeableitung mit einer darin angeordneten Pumpe 52 vorgesehen ist. Dieser Leitungskreislauf 50 ist jedoch mittels eines eigenen Ventils 67 an die innenliegende, obere Leitung 42 des Wärmeübertragers 26 angeschlossen. Zugleich befindet sich in dem Wärmeübertrager 26 eine innenliegende, untere Leitung 38, die durch ein Ventil 48 wahlweise mit dem Kältespeicher 60 in fluidleitender Weise koppelbar ist. Mit dem derart am Wärmeübertrager 26 angekoppelten Wärmespeicher 54 und Kältespeicher 60 kann in entsprechenden Programmschritten der Geschirrspülmaschine 10 insbesondere an der unteren Leitung 38 zunächst feuchte Luft aus dem Arbeitsraum 12 in dem Wärmeübertrager 26 abgekühlt und auf diese Weise der sich darin befindende Wasserdampf auskondensiert werden. Die Luft kann nachfolgend an der Leitung 42 wieder erwärmt werden, bevor sie in den Arbeitsraum 12 zurückgeleitet wird.
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Im Bereich der sich im Wärmeübertrager 26 befindenden Leitung 42 ist bei einem weiteren (nicht näher veranschaulichten) Ausführungsbeispiel ein Behälter mit einem reversiblen, dehydrierbaren Material, insbesondere Zeolith, angeordnet, durch den mittels des Gebläses 46 feuchte Luft aus dem Arbeitsraum 12 hindurchgeleitet werden kann. Dieses Hindurchleiten erfolgt bevorzugt, nachdem aus der feuchten Luft bereits ein Großteil des Wasserdampfes durch Abkühlen an der Leitung 38 ausgefällt worden ist. Der restliche Wasserdampf wird im Wesentlichen von dem Zeolith aufgenommen. Zur Desorption des Zeoliths kann dann in einem nachfolgenden Programmschritt dieser Bereich des Wärmeübertragers 26 mittels der Leitung 42 und dem daran angeschlossenen Wärmespeicher 54 erwärmt und auf diese Weise das Wasser aus dem Zeolith wieder abgeschieden werden, damit das reversible, dehydrierbare Material für den nächsten Arbeitsgang des Entfeuchtens der Luft aus dem Arbeitsraum 12 wieder vorbereitet ist.
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In der 8 ist die Vorrichtung 24 in einer Ausführungsvariante veranschaulicht, bei der an der Bodenfläche 18 des Arbeitsraums 12 ein Sumpf 68 mit einem Leitungskreislauf 70 sowie einer darin angeordneten Pumpe 72 ausgebildet ist. Die Pumpe 72 kann bei entsprechender Schaltung alternativ auch durch eine der Pumpen 52 oder 58 ersetzt sein. Der Leitungskreislauf 70 kann an einem im Sumpf 68 sich befindenden Wasserablauf und/oder an einer Regeneriereinrichtung einer Wasserenthärtung (nicht näher dargestellt) angeschlossen sein. Der Leitungskreislauf 70 ist dabei vorliegend an die Außenhülle 36 des Wärmeübertragers 26 fluidleitend ankoppelbar. Alternativ kann der Leitungskreislauf 70 auch an die Leitung 38 oder die Leitung 42 im Inneren des Wärmeübertragers 26 ankoppelbar sein, z. B. dadurch, dass er zum Ventil 48 geführt ist, das dann entsprechend geschaltet wird. Mit dem Leitungskreislauf 70 kann Wasser, welches aus dem Arbeitsraum 12 abfließt in dem Wärmeübertrager 26 zwischengespeichert und dabei insbesondere dessen restliche Wärmeenergie genutzt werden. Ferner können an der Regeneriereinrichtung gewünschte Temperaturniveaus eingestellt werden, indem dieser insbesondere Kälte aus dem Kältespeicher 60 oder Wärme aus dem Wärmespeicher 54 zugeführt werden. Dabei kann die Leitungsankopplung über das Ventil 48 genutzt werden.
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Mit der derartigen Vorrichtung 24 wird im Betrieb der zugehörigen Geschirrspülmaschine 10 im Arbeitsraum 12 insbesondere ein in 9 veranschaulichter Temperaturverlauf gesteuert. Dabei wird zunächst die Temperatur ausgehend von ca. 20 Grad Raumtemperatur durch Einleiten von erwärmtem Wasser auf ca. 50°C erhöht. Als Wasser kann Frischwasser oder zuvor vom letzten Spülgang verbleibendes Restwasser genutzt werden, welches insbesondere wie oben erläutert im Wärmeübertrager 26 zwischengespeichert worden ist. Das Wasser kann dabei mittels des Wärmespeichers 54 vortemperiert oder auf Temperatur gehalten worden sein. Dadurch ergibt sich im Vergleich zu herkömmlichen Geräten ein erstes Einsparungspotential an Energie und Frisch- bzw. Rohwasser.
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Im nachfolgenden Waschgang kühlt das Wasser und damit auch die Luft im Arbeitsraum 12 im Wesentlichen linear auf eine Temperatur von ca. 40 bis 45°C ab. Das Wasser wird dann abgepumpt, wodurch die Temperatur im Arbeitsraum 12 weiter auf ca. 35°C absinkt. Diese Temperatur stellt sich insbesondere auch dadurch ein, dass nachfolgend wieder Frischwasser für einen Klarspülvorgang zugeführt wird. Vorliegend ist es vorgesehen, dass der letzte Teil an Wasser aus dem ersten Spülgang in dem Wärmeübertrager 26 zwischengespeichert und dieses Wasser im nachfolgenden Klarspülgang zum Vorwärmen des Frischwassers genutzt werden kann.
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Bei herkömmlichen Geschirrspülmaschinen 10 wird (dies ist mit einer durchgezogenen Kurve 74 in 9 veranschaulicht) während des Klarspülvorgangs der Arbeitsraum 12 mit der sich darin befindenden feuchten Luft auf eine Temperatur von ca. 68 Grad Celsius (°C) aufgeheizt. Diese Temperatur ist insbesondere dann erforderlich, wenn in einem nachfolgenden Trocknungsgang ein besonders gutes Trocknungsergebnis erzielt werden soll.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 24 ist dies jedoch nicht erforderlich. Die Vorrichtung 24 ermöglicht es vielmehr, dass die feuchte Luft in dem Arbeitsraum 12 lediglich auf eine Temperatur zwischen 40°C und 50°C, insbesondere zwischen 48°C und 42°C aufgeheizt werden muss (siehe dazu die gestrichelte Kurve 76 in 9). Nachfolgend erfolgt nämlich mit dem Gebläse 46 ein Umwälzen der feuchten Luft durch den Wärmeübertrager 26. Zugleich wird in diesem in der Leitung 38 Wasser mit einer Temperatur von kleiner ca. 20°C, bevorzugt von zwischen 15°C und 5°C, bereitgestellt. Das Wasser kann dabei vorteilhaft Frischwasser sein, dass zuvor durch den Kältespeicher 60 geführt worden ist. Alternativ kann auch entsprechend aus einer Zulaufleitung stammendes Frischwasser dem Wärmeübertrager 26 zugeführt werden.
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Mit dem derart kalten Wasser im Wärmeübertrager 26 wird aus der feuchten Luft aus dem Arbeitsraum 12 der Wasserdampf derart gut ausgefällt, dass sich, so haben Versuche gezeigt, hervorragende Trocknungsergebnisse ergeben. Zugleich ist aufgrund der nur geringen Temperierung des Arbeitsraums 12 für den Klarspül- und Trocknungsgang besonders wenig Energie erforderlich, wodurch im Vergleich zu bekannten Geräten eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden kann. Versuche haben gezeigt, dass durchwegs zumindest eine Energieeinsparung von mehr als 200 Wattstunden (Wh) pro Spülprogramm und damit von mehr als ca. 50 Kilowattstunden (kWh) pro Gerät und Jahr erreicht werden kann. Darüber hinaus ergibt sich ein erhebliches Potential an Wasserersparnis. Schließlich kann mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise auch die Zykluszeit für das Trocknen insgesamt verkürzt werden, wodurch sich für das zugehörige Spülprogramm eine Verkürzung von ungefähr 25 Minuten (min) ergeben kann. Damit ist insgesamt erheblich zum Schutz der Umwelt beigetragen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist das System ferner geschlossen, so dass keinerlei Auslass, etwa im Sockelbereich des Geräts, notwendig ist. Das System ist daher im Vergleich zu bekannten Systemen auch im Hinblick auf Geräusch- und Geruchsemissionen von Vorteil.
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In den 10 bis 12 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung 24 veranschaulicht, bei der der Kältespeicher 60 mittels eines Eisspeichers gebildet ist. Der Eisspeicher umfasst ein ein- oder mehrwandiges, insbesondere doppelwandiges Gehäuse 78, an dem als Einrichtung 62 zum Erzeugen von Kälte und Wärme ein ein- oder mehrfaches Peltier-Element angeordnet ist. Das Peltier-Element erzeugt in dem Gehäuse 78 als Latent-Kältespeicher einen Eiskern 80, der von einem Kältemedium, vorliegend Wasser, umströmt werden kann. An dem Gehäuse 78 sind zum Durchleiten des Wassers dazu zwei Anschlüsse 82 ausgebildet.
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An der Warmseite des Peltier-Elements sind mehrere Heat-Pipes bzw. Wärmerohre 83 oder andersartige wärmeableitende Elemente angeordnet, in denen mittels Phasenumwandlung Wärmeenergie von dem Peltier-Element abtransportiert wird. Die Wärmenergie wird so zu einem Wärmespeicher 54 geleitet, der vorliegend mit einem Phasenwechselmaterial (PCM, Phase Change Material) gefüllt ist. Dieses Material speichert auch große Wärmemengen indem es eine Phasenumwandlung durchläuft. Die Phasenumwandlung kann fest-fest, fest-flüssig, flüssig-gasförmig oder fest-gasförmig sein. Dabei ist die Umwandlungsenthalpie der Phasenumwandlung sehr gering. Bevorzugt kommt ein Phasenwechselmaterial zur Anwendung, bei dem ein (teilweiser) Schmelzvorgang als Phasenumwandlung genutzt wird. Vor und nach der Phasenumwandlung wird die Wärmeenergie entsprechend der spezifischen Wärmekapazität des Materials sensibel gespeichert. Während der Phasenumwandlung ändert sich jedoch die Temperatur des Materials nicht, die Wärmeenergie wird ”versteckt” bzw. latent gespeichert. Vorliegend werden Materialien bevorzugt, die neben einer hohen Schmelzenthalpie auch eine hohe Wärmekapazität besitzen, wie insbesondere anorganische Salze und Salzhydrate, deren eutektische Mischungen und eutektische Wasser-Salz-Lösungen sowie Paraffine oder Zuckeralkohole. Ferner sind diese Materialien in der Form eines ”Slurry” bzw. Schlammes fließfähig.
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Die Vorgänge der Phasenwechsel sind im Diagramm der 13 veranschaulicht, welches den Verlauf der Temperatur des Phasenmaterials anhand einer durchgezogenen Kurve 86 sowie den Verlauf der Temperatur der zugehörigen Peltier-Heizung anhand einer gestrichelten Kurve 88 darstellt. Zwei Plateaus 90 und 92 in der Kurve 88 zeigen jene Stellen, an denen das Phasenwechselmaterial schmilzt (Plateau 90) und sich wieder (zumindest teilweise) verfestigt bzw. gefriert (Plateau 92).
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Der derartige Wärmespeicher 54 kann mittels eines Gebläses 66 durch eine Luftleitung 64 hindurch von einer Luftströmung gekühlt und auf diese Weise seine Wärmeenergie abgeführt werden. Die Luftleitung 64 kann dabei direkt in den Arbeitsraum 12 geführt sein. Die 11 und 12 zeigen ferner, wie die Leitungen in der Unterseite der Bodenfläche 18 vom Sumpf 68 sowie einer dort angeordneten Regeneriereinrichtung 84 zu den Ventilen 48 und/oder 67 geführt sind.
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In den 14 und 15 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung dargestellt, bei dem der Wärmeübertrager 26 ebenfalls an der Rückwand 16 des Arbeitsraums 12 angeordnet ist. Der Wärmeübertrager 26 kann durch den Leitungskreislauf 56 mit einer zugehörigen Pumpe 58 aus einem Kältespeicher 60 heraus gekühlt werden. Ferner kann durch den Wärmeübertrager 26 mittels des Gebläses 66 feuchte Luft aus dem Arbeitsraum 12 hindurchgefördert werden, wobei die Luft durch die obere Öffnung 30 in den Wärmeübertrager 26 eingesaugt wird. An der unteren Öffnung 32 befindet sich in der derartigen Luftleitung 64 ein weiterer Wärmeübertrager 94, der über Heat-Pipes bzw. Wärmerohre 96 mit dem Wärmespeicher 54 verbunden ist. In dem Wärmespeicher 54 befindet sich dabei ein Phasenwechselmaterial als Speichermedium, dass mittels einer Pumpe 97 durch einen Leitungskreislauf 98 an die Warmseite des zugehörigen Peltier-Elements gefördert werden kann.
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Mit dem Wärmeübertrager 94 kann so die in den Arbeitsraum 12 mittels des Gebläses 66 eingeblasene Luft unmittelbar erwärmt und so für eine weitere Aufnahme von Wasserdampf vorbereitet werden.
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Geschirrspülmaschine
- 12
- kubischer Arbeitsraum
- 14
- Seitenwand
- 16
- Rückwand
- 18
- Bodenfläche
- 20
- Deckfläche
- 22
- Vorderseite
- 24
- Vorrichtung
- 26
- Wärmeübertrager
- 28
- Steuereinrichtung
- 30
- obere Öffnung
- 32
- untere Öffnung
- 34
- alternative Anschlüsse
- 36
- Außenhülle
- 38
- Leitung
- 40
- Steg
- 42
- Leitung
- 44
- Kondensatauslass
- 46
- Gebläse
- 48
- Ventil
- 50
- Leitungskreislauf (Wärme)
- 52
- Pumpe
- 54
- Wärmespeicher
- 56
- Leitungskreislauf (Kälte)
- 58
- Pumpe
- 60
- Kältespeicher
- 62
- Einrichtung zum Erzeugen von Kälte und Wärme
- 64
- Luftleitung
- 66
- Gebläse
- 67
- Ventil
- 68
- Sumpf
- 70
- Leitungskreislauf
- 72
- Pumpe
- 74
- Kurve
- 76
- Kurve
- 78
- Gehäuse
- 80
- Eiskern
- 82
- Anschluss
- 83
- Heat-Pipe
- 84
- Regeneriereinrichtung
- 86
- Kurve
- 88
- Kurve
- 90
- Plateau
- 92
- Plateau
- 94
- weiterer Wärmeübertrager
- 96
- Heat-Pipe
- 97
- Pumpe
- 98
- Leitungskreislauf
