DE102013019185A1

DE102013019185A1 - Geschirrspülmaschine mit einem Spülflüssigkeitskreislauf

Info

Publication number: DE102013019185A1
Application number: DE102013019185.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Schaumlöffel; Johannes Brugmann; Heiko Ziegenbein
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-05-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Geschirrspülmaschine 1 mit einem an einen Spülflüssigkeitskreislauf 400 angeschlossenen Spülraum (300). Eine Pumpe (410) ist für die Umwälzung von Spülflüssigkeit vorgesehen. Mit dem Spülflüssigkeitskreislauf (400) ist eine Wärmepumpe (200) verbunden, die einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten Wärmetauscher (210), einem Verdichter (220), einem zweiten Wärmeaustauscher (230) und einem Expansionsventil (240) aufweist. Der zweite Wärmeaustauscher (230) liegt im Spülflüssigkeitskreislauf (400), wobei die Pumpe (410) für die Umwälzung von Spülflüssigkeit zwischen dem Spülraum (300) und dem zweiten Wärmeaustauscher (230) vorgesehen ist. Der erste Wärmetauscher (210) ist mit einem Speicherbehälter 100 thermisch verbunden ist, wobei der Speicherbehälter (100) für die Aufnahme einer Speicherflüssigkeit geeignet ist, die durch Kühlung mit dem ersten Wärmetauscher (210) in einen festen Aggregatzustand wandelbar ist. Die Spülflüssigkeit weist einen Gefrierpunkt von unterhalb von ca. 15°C auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geschirrspülmaschine mit einem an einen Spülflüssigkeitskreislauf angeschlossenen Spülraum. Mit einer Pumpe wird Spülflüssigkeit umgewälzt und eine Wärmepumpe ist mit dem Spülflüssigkeitskreislauf verbundenen. Die Wärmepumpe enthält einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten Wärmeaustauscher (Verdampfer), einem Verdichter, einem zweiten Wärmeaustauscher (Verflüssiger) und einem Expansionsventil.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Geschirrspülmaschine, wobei wenigstens eine Spülraumwand dazu vorgesehen ist, zumindest zeitweise gekühlt zu werden.
Aus DE 100 13 399 A1 ist ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei einer Geschirrspülmaschine mit einem Spülraum und einem vom Spülraum getrennt angeordneten Wasserbehälter bekannt. Das Wasser ist dabei im Wasserbehälter durch im Spülraum erwärmte Luft und im Spülraum erzeugten Wasserdampf erwärmbar und das erwärmte Wasser ist für einen Wasserzufuhrschritt verwendbar. Das im Spülraum befindliche Wasser wird dabei entweder vor dem abpumpen, während eines Spülvorgangs oder während eines Reinigungsspülgangs abgekühlt. Die Wärmeabgabe erfolgt dabei durch Verdunstung und Wärmeabgabe an die Luft im Spülraum.
Aus DE 100 22 088 A1 ist es bekannt, zum Trocknen von Geschirr, der Geschirrspülmaschine kaltes Frischwasser zuzuführen. Mit einem Umluftgebläse wird Luft an eine Kondensfläche geblasen.
Gemäß DE 103 34 792 A1 ist eine Geschirrspülmaschine mit einem Spülbehälter bekannt. An einem mit dem Spülbehälter luftleitend verbundenen Leitungssystem ist wenigstens ein Peltierelement angeordnet. Das Peltierelement dient einerseits zur Abkühlung und dadurch zur Trocknung als auch andererseits zur Erwärmung durchgeleiteter Luft aus dem Spülbehälter.
Aus DE 10 2009 045 547 A1 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus der Wärme von Abwasser eines wasserführenden Haushaltsgerätes, einer Geschirrspülmaschine, bekannt. Mittels eines Wärmerohrs, einer Wärmepumpe und einem thermoelektrischen Generator wird dem Abwasser Wärme entzogen.
Aus DE 10 2010 034 716 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Geschirrspülmaschine bekannt. Kälte und Wärme werden damit von einer Einrichtung erzeugt, wobei die Kälte in einem Kältespeicher und die Wärme in einem Wärmespeicher gespeichert wird. Die feuchte Luft aus dem Arbeitsraum der Geschirrspülmaschine wird durch einen Wärmeübertrager bzw. durch die Kältespeicher geleitet, wodurch die die feuchte Luft wahlweise abgekühlt oder erwärmt wird.
Aus EP 1 696 783 B1 ist eine Geschirrspülmaschine mit einem Behälter mit einem verdampfbaren und/oder sublimierbaren Medium und einem Sorber mit einem reversibel dehydrierbarem Material bekannt. Zwischen dem Behälter und dem Sorber erfolgt ein Gasaustausch und der Sorber ist einerseits mittelbar zur Trocknung von Geschirr benutzt und andererseits zur Desorption des Sorbers. Es ist weiterhin ein Wasser und oder Eisspeicher vorhanden.
Bei einem Geschirrspüler gemäß EP 2 224 049 A2 ist einem Bottich ein Abwassertank zur temporären Aufnahme von Prozesswasser nachgeschaltet. Über eine Wärmepumpe wird dem Abwassertank so lange Wärme entzogen, bis das Abwasser im Abwassertank teilweise vereist ist. Am Ende des Waschprozesses wird das im Abwassertank verbleibende flüssige Prozesswasser durch warmes Prozesswasser vom Bottich ersetzt, so dass das Eis im Abwassertank auftaut. Durch diesen Ablauf kann dem Abwassertank beim Heizen des Bottichs eine große Wärmemenge entzogen werden.
Aus EP 2 594 185 A2 ist ein Geschirrspüler mit einem Bottich und einem Abwassertank zur temporären Aufnahme von Prozesswasser nachgeschaltet. Über eine Wärmepumpe wird dem Abwassertank so lange Wärme entzogen, bis das Abwasser im Abwassertank teilweise gefriert. Um einen Rücklauf von kaltem Abwasser aus dem Abwassertank in den Bottich zu vermeiden, ist der Scheitelbereich der Verbindungsleitungen zwischen den Sumpf des Bottichs und dem Abwassertank nicht entlüftet.
Mit den vorhandenen Vorrichtungen und Verfahren erfolgt eine Trocknung von feuchter Luft dadurch, dass die Luft durch einen Kältespeicher geleitet wird oder kaltes Frischwasser zur Kondensation von feuchter Luft verwendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Geschirrspülmaschine bereitzustellen, mit der eine verbesserte Trocknung bei einem verminderten Energiebedarf ermöglicht ist
Gelöst ist diese Aufgabe mit den Merkmalen den Anspruch 1 oder den Merkmalen des Verfahrensanspruchs 4.
Eine erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine weist einen in einem Spülflüssigkeitskreislauf liegenden Spülraum auf. Dieser Spülraum ist zumindest an den Spülflüssigkeitskreislauf angeschlossen. Weiterhin liegt eine Pumpe zur Umwälzung einer Spülflüssigkeit im Spülflüssigkeitskreislauf. Der Spülflüssigkeitskreislauf ist mit einer Wärmepumpe verbunden, die einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten Wärmetauscher, einem Verdichter, einem zweiten Wärmeaustauscher und einem Expansionsventil enthält. Der zweite Wärmetauscher liegt im Spülflüssigkeitskreislauf, wobei die Pumpe für die Umwälzung der Spülflüssigkeit vorgesehen ist. Ein Wärmeaustausch erfolgt zwischen dem Spülraum oder der Spülflüssigkeit und dem zweiten Wärmetauscher. Der erste Wärmetauscher ist mit einem Speicherbehälter thermisch verbunden, wobei der Speicherbehälter für die Aufnahme einer Speicherflüssigkeit geeignet ist, die durch Kühlung mit dem ersten Wärmetauscher in einen festen Aggregatzustand wandelbar ist. Die Spülflüssigkeit weist einen Gefrierpunkt unterhalb von ca. 15°C auf. Vorteilhaft arbeitet der erste Wärmetauscher bei einer Beheizung der Spülflüssigkeit als Verdampfer, wobei der zweiten Wärmeaustauscher als Verflüssiger arbeitet.
Die Wärmepumpe der Geschirrspülmaschine ist mit ihrem zweiten Wärmeaustauscher, der im Spülbetrieb vorteilhaft als Verflüssiger arbeitet, vorteilhaft an einen Sumpf der Spülmaschine angeschlossen. Im Sumpf der Spülmaschine sammelt sich die Spülflüssigkeit. Diese wird, nachdem sie in den Sumpf gelangt ist im zweiten Wärmeaustauscher dazu genutzt, um das Kältemittel zu verflüssigen. Somit gibt das Kältemittel im Spülbetrieb Wärme an den Sumpf ab bzw. an die im Sumpf befindliche Spülflüssigkeit. Die Spülflüssigkeit wird mit einer Pumpe vom Sumpf vorteilhaft durch den zweiten Wärmeaustauscher wieder in den Spülraum gebracht. Dabei erwärmt hat sich die Spülflüssigkeit im zweiten Wärmeaustauscher. Somit besteht die Geschirrspülmaschine insbesondere aus einem Spülraum, einer Wärmepumpe und einer Spülmittelleitung bzw. einem Spülmittelkreis.
Der Spülmittelkreis besteht aus dem Spülraum, an den der Sumpf angeschlossen ist. Vom Sumpf aus ist der zweite Wärmeaustauscher der Wärmepumpe angeschlossen. Weiterhin ist eine Pumpe im Spülmittelkreislauf vor oder hinter dem zweiten Wärmeaustauscher der Wärmepumpe angebracht. Mit der Pumpe wird die Spülflüssigkeit vom Sumpf aus durch den zweiten Wärmeaustauscher über eine Spülmittelleitung wieder in den Spülraum gebracht, vorzugsweise wird dabei zumindest ein Spülarm durch die kinetische Energie des Spülmittels in eine Bewegung versetzt und das Spülmittel durch den Spülarm über zumindest einen Spülkopf in den Spülraum eingespült. Dabei gelangt die Spülflüssigkeit vorzugsweise zumindest in Kontakt mit einer Spülraumwand.
Vorzugsweise ist zumindest diese eine Spülraumwand direkt oder indirekt durch den ersten Wärmeaustauscher der Wärmepumpe kühl- und/oder beheizbar. Vorteilhaft ist es auch, weitere Spülraumwände des Spülraums mit dem ersten Wärmeaustauscher der Wärmepumpe zu beheizen oder zu kühlen. Daher ist es vorteilhaft, wenn der erste Wärmetauscher an möglichst vielen Spülraumwänden angeordnet ist und gegebenenfalls auch an einem Boden oder Deckel der Geschirrspülmaschine bzw. des Spülraums.
Der erste Wärmeaustauscher ist vorteilhaft in einem Speicherbehälter angeordnet und dort für eine großflächige Wärmeübertragung vom ersten Wärmeaustauscher auf ein Mittel, welches im Speicherbehälter angeordnet ist, ausgelegt. In einem Ausführungsbeispiel ist im Speicherbehälter Wasser aufgefüllt, so dass der erste Wärmeaustauscher im Kontakt mit dem Speicherwasser des Speicherbehälters steht. Somit ist eine möglichst gute Wärmeübertragung zwischen dem ersten Wärmeaustauscher und der Speicherflüssigkeit gegeben.
In dem vorteilhaften Verfahren wird die Spülflüssigkeit in einem Spülbetrieb durch die Wärmepumpe erwärmt, wobei insbesondere aus dem Sumpf durch den zweiten Wärmeaustauscher geführte Spülflüssigkeit erwärmt wird. Dabei wird der Speicherflüssigkeit, die sich im Speicherbehälter befindet, Wärme entzogen, dadurch dass das Kältemittel bei einem niedrigen Druck verdampft und der Speicherflüssigkeit im ersten Wärmeaustauscher Wärme entzieht. Die Speicherflüssigkeit wird dabei vorzugsweise gefroren, so dass beim Phasenübergang bei einer im Wesentlichen konstanten Temperatur, welche bei Wasser ca. 0° beträgt, Wärme von der Speicherflüssigkeit auf das Kältemittel übergeht. Soweit sämtliche Speicherflüssigkeit, die sich im Speicherbehälter befindet zu Eis gefroren ist, wird das Eis unter seine Gefriertemperatur bei den entsprechenden Druckbedingungen im Speicherbehälter weiter abgekühlt, d. h. insbesondere unter 0° gekühlt.
In einem meist auf den Spülbetrieb folgenden Trocknungsbetrieb wird Wärme vom Spülraum auf den Speicherbehälter übertragen oder es wird Wärme von der Spülflüssigkeit auf den Speicherbehälter übertragen. Im Trocknungsprozess erfolgt dies vorteilhafter Weise dadurch, dass im Trocknungsgang für einen guten Wärmeübergang zwischen dem Speicherbehälter und dem Spülraum gesorgt wird.
Gemäß einem Gedanken der Erfindung wird hierbei bei der Geschirrspülmaschine ein Zwischenraum vorgesehen, der zwischen dem Speicherbehälter und dem Spülraum angeordnet ist. Im Spülbetrieb, wenn der Eisspeicher bzw. der Speicherbehälter gekühlt wird und Wärme an die Spülflüssigkeit oder den Spülraum abgegeben wird, ist der Zwischenraum mit einem schlechten Wärmeübergang ausgestattet. Soweit Luft als Transportmedium zwischen dem Speicherbehälter und der Spülraumwand vorgesehen ist, wird der Zwischenraum vorteilhaft mit einer Vakuumpumpe oder anderweitig evakuiert um wärmedämmend zu wirken. Der Zwischenraum kann als Medium aber auch mit Wasser oder einem anderen Fluid gefüllt werden, welches im Spülbetrieb dann abgepumpt oder abgelassen wird, damit der Wärmeübergang zwischen dem Speicherbehälter und dem Spülraum vermindert ist.
Der gute Wärmeübergang zwischen dem Speicherbehälter und der Spülraumwand kann auch durch ein mechanisches Andrücken des Speicherbehälters an die Spülraumwand erzeugt werden. Dies erfolgt beispielsweise mit einem Elektromotor oder einem Dehnstoffelement, welches an einer Seite des Speicherbehälters angebracht ist und den Speicherbehälter über ein Scharnier oder ein Gelenk an den Spülraum andrücken kann. Im Spülbetrieb wird der Speicherbehälter dann von der Spülraumwand möglichst weit entfernt, während der Speicherbehälter im Trocknungsbetrieb an die Wand heran gedrückt wird.
Vorteilhaft ist es auch ein Wärmetransportmedium durch ein Leitungssystem zu schicken, welches zumindest an einer Spülraumwand des Spülraums entlang geführt ist, vorteilhaft außen oder innen. Mit einer Pumpe wird das Wärmeträgermedium am Speicherbehälter oder durch den Speicherbehälter hindurch geleitet und nimmt dort Wärme auf oder gibt dort Wärme ab.
Soweit Eis im Speicherbehälter vorliegt, wird das Wärmeträgermedium gekühlt. Es fließt dann vorzugsweise durch eine Pumpe angetrieben durch die Rohrleitung am Speicherbehälter entlang oder durch diesen hindurch und dann zum Spülraum, wo es im Trocknungsgang erwärmt wird bzw. die Spülraumwand kühlt, wodurch an der Spülraumwand das Spülmittel oder Spülwasser kondensiert und nach unten in den Sumpf abgeleitet wird. Im Spülbetrieb ist die Durchleitung des Wärmeträgermediums durch das Kühlrohr gestoppt. Soweit keine Pumpe sondern ein thermisches Antriebssystem vorgesehen ist, kann vorzugsweise ein Thermosiphon vorgesehen sein, damit keine Wärmeträgerflüssigkeit im Spülbetrieb am Speicherbehälter und an der Spülraumwand entlangstreicht oder durch das Rohr fließt.
Die Spülflüssigkeit wird vor dem Trocknungsvorgang vorzugsweise im Sumpf gespeichert. Diese Spülflüssigkeit weißt in der Regel Temperaturen zwischen 40° und 70°C auf. Nach dem Trocknungsvorgang wird die Spülflüssigkeit durch den zweiten Wärmeaustauscher der Wärmepumpe geleitet und die Wärmepumpe entzieht der gespeicherten Flüssigkeit aus dem Sumpf die Wärme und mit dieser Wärme wird die Speicherflüssigkeit im Speicherbehälter aufgetaut, weiter aufgetaut oder erwärmt. Der Sumpf stellt somit einen Zwischenspeicher dar, um die in der Spülflüssigkeit enthaltene Energie aufzubewahren und nach dem Trocknungsvorgang an die Speicherflüssigkeit im Speicherbehälter zu übertragen.
1 zeigt eine Geschirrspülmaschine mit einem Spülkreislauf, einem Speicherbehälter und einer Wärmepumpe.
2 zeigt abschnittsweise einen Spülraum mit einem Speicherbehälter und einer dazwischenliegenden variablen Wärmedämmung
3 Ausschnitt einer Geschirrspülmaschine mit einem Wärmeträgerkreislauf einem Spülraum, einem Speicherbehälter und einem Teil der Wärmepumpe
4 zeigt den Verlauf eines vorteilhaften Wärmeträgerkreislaufs
5 und 6 zeigen eine variable mechanische Wärmedämmung
7 zeigt eine Spülphase, bei der die Spülflüssigkeit aufgeheizt wird
8 zeigt eine Trocknungsphase
9 zeigt das Aufheizen der Spülflüssigkeit, während des Phasenwechsels
10 zeigt das Aufheizen beim Phasenwechsel sowie danach das Aufheizen der Speicherflüssigkeit.
Vorteilhaft weist die Speicherflüssigkeit eine Enthalpie von wenigstens 300 kJ/kg auf, insbesondere ist die Speicherflüssigkeit Wasser.
Der Speicherbehälter 100 ist dazu geeignet die Wärme des Spülwassers aufzunehmen.
Gemäß einem Verfahren zum Betrieb einer Geschirrspülmaschine 1 ist wenigstens eine Spülraumwand 340 eines Spülraums 300 dazu vorgesehen, zumindest zeitweise gekühlt zu werden. Eine Wärmepumpe 200 des Geschirrspülers 1 entzieht in einem Spülbetrieb einem Speicherbehälter 100 Wärme, wobei eine Speicherflüssigkeit im Speicherbehälter 100 zumindest teilweise zu Eis gefriert. Daher wird der Speicherbehälter 100 auch Eisspeicher genannt. Die Wärme, die aus dem Speicherbehälter 100 vom Kältemittel aufgenommen wird, wird über den Kältemittelkreislauf zum zweiten Wärmeaustauscher 230 geleitet wird, wo die Wärme des Kältemittels auf die Spülflüssigkeit übertragen wird. Die Geschirrspülmaschine 1 wird nach dem Spülbetrieb in einen Trocknungsbetrieb umgeschaltet, wobei die Wärmepumpe 200 im Trocknungsbetrieb ausgeschaltet ist und es wird im Trocknungsbetrieb zumindest eine Spülraumwand 340 des Spülraums 300 wenigstens teilweise gekühlt. Wärme wird in diesem Fall vom Spülraum 300 zum Speicherbehälter 100 abgeführt, wobei das Eis der eingefrorenen Speicherflüssigkeit zumindest teilweise von der Wärme des Spülraums 100 aufgetaut wird.
Eine Geschirrspülmaschine 1 weist einen Speicherbehälter 100, der Wärmepumpe 200, ein Spülraum 300 sowie einen Spülkreislauf 400 auf. Im Spülraum 300 ist ein Spülarm 310 mit zunächst einen Spülkopf 311 angeordnet, der durch Spülwasser, welches durch eine Pumpe 410 umgepumpt wird in Bewegung gesetzt wird. Das Spülwasser kann von einer Pumpe 410 im Spülbetrieb durch einen vorteilhaften Spülwassereintritt 320 in den Spülraum 300 gebracht werden. Dort gelangt es in zumindest einen Spülarm 310 und durch zumindest einen Spülkopf 311 in den Spülraum 300. Der Spülraum 300 weist zumindest eine Spülraumwand 340 auf, die kühlbar ist. Das Wasser bzw. oder die Spülflüssigkeit fließt aus dem Spülraum 300 in einen Sumpf 420. Vom Sumpf 420 aus wird das Spülwasser je nach Betriebsart durch einen zweiten Wärmeaustauscher 230 der Wärmepumpe 200 geleitet. Im Spülbetrieb wird das durch den zweiten Wärmeaustauscher 230 fließende Wasser oder die Spülflüssigkeit erwärmt. Im Wärmeaustauscher wird somit das Spülwasser in der Temperatur angehoben, während sich das durch den zweiten Wärmeaustauscher 230 fließende Kältemittel abkühlt.
Das Kältemittel wird im Spülbetrieb, wie gemäß 1, gezeigt vom Verdichter 220 angetrieben und durch den Kältemittelkreislauf 200 gepumpt. Das Kältemittel fließt bzw. strömt somit vom Verdichter 220 ausgehend mit einem Hochdruck durch den zweiten Wärmeaustauscher 230, wo das gasförmig vorliegende Kältemittel zumindest teilweise verflüssigt wird, also seine Temperatur abgesenkt wird. Im Expansionsventil 240 wird das unter dem Hochdruck stehenden Kältemittel reduziert und strömt dann im flüssigen Zustand bei einem Niederdruck durch den ersten Wärmetauscher 210 der Wärmepumpe 200. Der erste Wärmeaustauscher 210 ist in oder an dem Speicherbehälter 100 angebracht. Das Kältemittel nimmt von einer in dem Speicherbehälter 100 befindlichen Speicherflüssigkeit 101 Wärme auf. Das Kältemittel verdampft dabei und gelangt so wieder vom ersten Wärmeaustauscher 210 zum Verdichter 220.
In einer Trocknungsphase ist der Kältemittelkreislauf 200 vorzugsweise gestoppt.
In einer Rekuperations-Phase ist der Kältemittelkreislauf umgekehrt, so dass das Kältemittel bei einem Niederdruck durch den zweiten Wärmeaustauscher 230 geleitet wird, der im Rekuperations-Prozess als Verdampfer arbeitet und das Kältemittel in diesem verdampft wird und Wärme vom aus dem Sumpf 420 kommenden Speicherflüssigkeit aufnimmt. Das so verdampfte Kältemittel wird vom Verdichter 220 auf Hochdruck verdichtet und dem ersten Wärmeaustauscher 210 zugeführt, wo das Kältemittel sich verflüssigt und die Temperatur des Kältemittels reduziert wird. Dabei erwärmt sich die im ersten Wärmeaustauscher 210 befindliche Speicherflüssigkeit 101. Soweit die Speicherflüssigkeit 101 gefroren ist nimmt sie Wärme auf und steigt in der Temperatur erst dann, wenn das Eis der Speicherflüssigkeit 101 weitgehend aufgetaut ist. Im Kältemittelkreislauf 200 sind verschiedene Kältemittelleitungen 211, 241 angeordnet, mit denen die einzelnen Bauelemente der Wärmepumpe kältetechnisch verbunden sind.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahrensschritt wird durch die Spülflüssigkeit erst die Speicherflüssigkeit 101 aufgetaut, bevor die Spülflüssigkeit abgelassen wird.
2 zeigt einen Geschirrspüler 1, bei dem der Speicherbehälter 100 vom Spülraum 300 durch eine Spülerraumwand 340 getrennt ist. Der Zwischenraum ist derart ausgestaltet, dass er seine wärmeleitende Eigenschaft verändern kann. Im Falle des Spülbetriebs wird der Zwischenraum 600 so eingestellt, dass er eine möglichst hohe Wärmedämmung aufweist, so dass ein möglichst geringer Wärmeaustausch zwischen dem Speicherbehälter 100 und dem Spülraum 300 erfolgt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, dass sich im Zwischenraum 600 ein Fluid befinden kann. In der Spülphase wird oder ist dieses Fluid mit einer Pumpe oder einer Fördereinrichtung 530 abgepumpt. Soweit das Fluid Luft oder ein Gas ist, wird es im Spülbetrieb abgepumpt und vorzugsweise ein möglichst hohes Vakuum in dem Zwischenraum erzeugt. Somit ist eine Wärmeleitung stark reduziert.
Im Trocknungsbetrieb hingegen wird der Zwischenraum 600 wieder mit einem wärmeleitenden Fluid gefüllt oder er ist gefüllt, wobei das Fluid insbesondere Luft oder Wasser sein kann. Soweit Wasser als Fluid verwendet wird, oder eine andere Flüssigkeit, ist es vorteilhaft das Wasser im Spülbetrieb abzusaugen und den Zwischenraum 600 vakuumdicht auszuführen, so dass das abgepumpte Fluid ein Vakuum hinterlässt. Das Fluid wird über ein Ventil 540 eingelassen und es wird über eine Pumpe 530 oder eine Vorrichtung 530 durch eine Fluidleitung 531 abgepumpt. Umgeben ist der Spülraum 300 und auch der Speicherbehälter 100 von einer Wärmedämmung 330. Die kältemittelführenden Leitungen und/oder die Wärmeträgermittel führenden Leitungen sowie die vorzugsweise Spülmittel führenden Leitungen sind ebenfalls zumindest teilweise oder ganz vorzugsweise in die Wärmedämmung 330 eingebunden oder weisen eine spezielle Wärmedämmung auf.
In 3 ist eine Geschirrspülmaschine gezeigt, die einen Wärmeträgerkreislauf 500 aufweist. Dieser Wärmeträgerkreislauf 500 besteht aus vorzugsweise Rohren oder flächigen Leitungseinheiten 510, 511, 512 durch die ein Wärmeträgermittel geleitet werden kann. Im Trocknungsprozess wird das Wärmeträgermittel durch den Wärmeträgerkreislauf 500 geleitet. Dies wird von einer Wärmeträgerpumpe 520 im Trocknungsbetrieb umgepumpt, so dass Wärme vom Spülraum 300 auf die im Speicherbehälter 100 befindliche Speicherflüssigkeit 101 übertragen wird. Im Spülbetrieb ist die Pumpe 410 vorzugsweise ausgeschaltet, so dass ein Wärmeübergang zwischen der Speicherflüssigkeit 101 und dem Spülraum 300 oder der Spülflüssigkeit vermieden ist.
4 zeigt die Anordnung von Kühlrohren 510 um den Spülraum 300. Die Kühlrohre 510 sind schlangenförmig innen oder außen an zumindest einer Spülraumwand 340 entlang gelegt, so dass ein besonders gut wärmeleitender Kontakt zwischen den Kühlrohren 510 und der Spülraumwand 340 oder der Spülflüssigkeit erfolgt. Gemäß 4 ist auch ein oberer Bereich des Spülraums 300 mit Kühlrohren 510 versehen.
Der Speicherbehälter 100 wird gemäß 5 und 6 mechanisch anklappbar ausgestaltet. Der Speicherbehälter 100 weist dazu ein Gelenk 102 auf, mit dem er vom Spülraum 300 abgeklappt werden kann. Im Spülbetrieb wird der Speicherbehälter 100 somit vorteilhaft zumindest teilweise von der Spülraumwand 340 abgeklappt, während er im Trocknungsbetrieb an die Spülraumwand 340 angepresst ist, damit im Trocknungsbetrieb der Wärmeübergang vom Eis im Eisspeicher auf die Spülraumwand 340 erfolgen kann und somit eine gute Kondensation von Spülflüssigkeit bzw. Wasser aus dem Spülraum 300 an der Spülraumwand 340 erfolgt. Angetrieben wird der bewegliche Speicherbehälter 100 von einem Elektromotor 110 oder einem Dehnstoffelement 110. Die Kältemittelleitungen weisen verformbare Leitungsstücke 211, 212 auf.
Beim aufheizen der Spülraumflüssigkeit, wie in 7 gezeigt, wird der Eisspeicher 100 bzw. die im Speicherbehälter 100 befindliche Speicherflüssigkeit 101 zunächst von etwa einer Raumtemperatur von 20° auf 0°C gemäß Linie L_k abgekühlt. Sobald Wasser als Speicherflüssigkeit 101 verwendet wird, ist ca. 0° der Gefrierpunkt. Ausgehend von dem Erreichen des Gefrierpunkts kühlt sich die Speicherflüssigkeit bzw. das Wasser zunächst nicht weiter ab, sondern es wird bei 0° weiter durchgefroren. Bei diesem Vorgang wird der Speicherflüssigkeit 101 Wärme entzogen, die auf die Spülflüssigkeit übertragen wird und die Spülflüssigkeit auf eine Temperatur zwischen ca. 35° und 75°C gemäß Linie L_h erhitzt. Nach Erreichen einer Soll-Temperatur, die vorzugsweise abhängig vom Spülgang zwischen 35° und 75°C liegt, wird das Abkühlen der Speicherflüssigkeit 101 im Speicherbehälter 100 gestoppt. Daher kann im Speicherbehälter 100 auch nur partiell gefrorene Speicherflüssigkeit 101 vorliegen, je nachdem wie stark die Spülflüssigkeit aufgewärmt werden muss.
8 zeigt ein Diagramm mit einer Abkühlkurve L_ak der Spülflüssigkeit, die von einer Temperatur von 50°C gekühlt wird. Die Spülflüssigkeit gibt dabei Wärme an die Speicherflüssigkeit, die sich im Eisspeicher befindet, ab. Somit erfolgt wie in 8 gezeigt eine Wärmezufuhr auf die Speicherflüssigkeit insbesondere bei einem Phasenwechsel gemäß Linie L_zk, so dass die Temperatur der Speicherflüssigkeit ca. 0° bei einer Schmelze des Eises beträgt. Dies ist der erfindungsgemäß typisch beschriebene Trocknungsvorgang.
In 9 ist gezeigt, wie beim Phasenwechsel die Spülflüssigkeit gemäß Linie L_ah aufgeheizt wird. Der Phasenwechsel erfolgte im Eisspeicher bei ca. 0°C, so dass die Temperatur im Eisspeicher konstant bleibt, nämlich ca. 0°C gemäß Linie L_zh und dabei immer mehr Energie aus dem Eisspeicher abgezogen wird und der Spülflüssigkeit zugeführt wird.
10 zeigt den Temperaturverlauf bei der Kühlung der Spülraumwand 340. Soweit der Wärmekontakt zwischen der Speicherflüssigkeit und der Spülraumwand 340 hergestellt wird, kühlt sich die Spülraumwand 340 schnell ab und es kondensiert dann Flüssigkeit an der Spülraumwand 340, wodurch sich auch die Spülflüssigkeit abkühlt. Während dieses Prozesses nimmt die Speicherflüssigkeit 101 im Speicherbehälter 100 Wärme auf. Dies erfolgt beim Phasenwechsel zunächst bei ca. 0°C gemäß Linie L_zt, bis das Eis weitgehend aufgetaut ist, und danach wird die Speicherflüssigkeit erwärmt. Dies erfolgt, bis zu einem Zeitpunkt t_P, wo die Speicherflüssigkeit 101 etwa die gleiche Temperatur wie die Spülflüssigkeit hat. Dann ist ein Temperaturausgleich erfolgt und der Vorgang wird vorzugsweise beendet.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung wird die Speicherflüssigkeit durch die Spülflüssigkeit aufgetaut, insbesondere solange wie der Spülraum 300 wärmer als der Speicherbehälter 100 ist.
Vorteilhaft wird zwischen dem Speicherbehälter 100 und der Spülraumwand 340 im Spülbetrieb eine geringere Wärmemenge übertragen als im Trocknungsbetrieb.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung wird ein Wärmeträgermedium, welches mit dem Speicherbehälter 100 im wärmeleitenden Kontakt steht, im Spülbetrieb nicht umgewälzt und insbesondere nur im Trocknungsbetrieb umgewälzt, um eine Wärmeübertragung des Spülraumes 300 zum Speicherbehälter 100 zu fördern. In einem anderen vorteilhaften Verfahrensschritt wird der Speicherbehälter 100 im Spülbetrieb von der Spülraumwand 340 wärmegedämmt wobei der Wärmeübergang niedrig und gedämmt ist. Im Trocknungsbetrieb wird der Wärmeübergang möglichst stark erhöht und zwischen der Spülraumwand 340 und dem Speicherbehälter 100 erfolgt im Trocknungsbetrieb durch eine geringere Wärmedämmung ein besserer Wärmeübergang als im Spülbetrieb.
Vorteilhaft ist wenigstens eine Spülraumwand 340 dazu vorgesehen, zumindest zeitweise gekühlt zu werden. In einem Trocknungsbetrieb wird das Kältemittel durch einen ersten Wärmeaustauscher 210 einer Wärmepumpe geleitet, wobei der erste Wärmeaustauscher 210 mit der Spülraumwand 340 zumindest im Trocknungsbetrieb wärmetechnisch in Verbindung steht. Das Kältemittel wird im ersten Wärmeaustauscher 210 im Trocknungsbetrieb zumindest teilweise verdampft, wobei es sich um eine zweite Temperaturdifferenz ΔT₂ erwärmt. Die Spülflüssigkeit, die in Verbindung mit der Spülraumwand 340 steht, kühlt sich dabei auf eine zweite Temperatur T₂ ab. In einem Spülbetrieb, der üblicherweise dem Trocknungsbetrieb vorgeschaltet ist, wird das Kältemittel in einem ersten Wärmeaustauscher 210 zumindest teilweise verflüssigt, wobei sich das Kältemittel um eine erste Temperaturdifferenz ΔT₁ abkühlt und wobei die Spülflüssigkeit auf eine erste Temperatur T₁ erwärmt wird. Die Spülflüssigkeit steht insbesondere in Verbindung mit der Spülraumwand 340.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahren zum Betrieb einer Geschirrspülmaschine 1, ist es vorgesehen wenigstens eine Spülraumwand 340 zumindest zeitweise zu kühlen. Das Kältemittel strömt im Trocknungsbetrieb und im Spülbetrieb durch einen zweiten Wärmeaustauscher 230, der wärmetechnisch mit einem mit Frischwasser gefüllten Speicherbehälter 100 in Verbindung steht. Das Frischwasser wird im Speicherbehälter 100 während des Spülbetriebs zumindest teilweise bei einer Eistemperatur T_Eis gefroren, wobei sich das Kältemittel bei einer Verdampfung vorteilhaft um eine dritte Temperaturdifferenz ΔT₃ erwärmt. In einem Trocknungsbetrieb erwärmt sich der Speicherinhalt auf eine Frischwassertemperatur T_Wasser, wobei sich das Kältemittel bei einer Verflüssigung um eine vierte Temperaturdifferenz ΔT₄ abkühlt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10013399 A1 [0003]
DE 10022088 A1 [0004]
DE 10334792 A1 [0005]
DE 102009045547 A1 [0006]
DE 102010034716 A1 [0007]
EP 1696783 B1 [0008]
EP 2224049 A2 [0009]
EP 2594185 A2 [0010]

Claims

Geschirrspülmaschine 1 mit einem an einen Spülflüssigkeitskreislauf 400 angeschlossenen Spülraum 300, mit einer Pumpe 410 für die Umwälzung von Spülflüssigkeit und einer mit dem Spülflüssigkeitskreislauf 400 verbundenen Wärmepumpe 200 die einen Kältemittelkreislauf mit einem ersten Wärmetauscher (210), einem Verdichter 220, einem zweiten Wärmeaustauscher (230) und einem Expansionsventil 240 enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeaustauscher (230) im Spülflüssigkeitskreislauf 400 liegt, wobei die Pumpe 410 für die Umwälzung von Spülflüssigkeit zwischen dem Spülraum 300 und dem zweiten Wärmeaustauscher (230 Verflüssiger) vorgesehen ist, der erste Wärmetauscher (210) mit einem Speicherbehälter 100 thermisch verbunden ist, wobei der Speicherbehälter 100 für die Aufnahme einer Speicherflüssigkeit geeignet ist, die durch Kühlung mit dem ersten Wärmetauscher (210) in einen festen Aggregatzustand wandelbar ist und die Spülflüssigkeit einen Gefrierpunkt unterhalb von ca. 15°C aufweist.
Geschirrspülmaschine 1 nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Speicherflüssigkeit eine Enthalpie von wenigstens 300 kJ/kg aufweist.
Geschirrspülmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Speicherbehälter 100 dazu geeignet ist, Wärme des Spülwassers aufzunehmen.
Verfahren zum Betrieb einer Geschirrspülmaschine 1, wobei wenigstens eine Spülraumwand 340 dazu vorgesehen ist, zumindest zeitweise gekühlt zu werden, enthaltend die Verfahrensschritte, dass eine Wärmepumpe 200 des Geschirrspülers 1 in einem Spülbetrieb einem Speicherbehälter 100 Wärme entzieht, wobei eine Speicherflüssigkeit im Speicherbehälter 100 zumindest teilweise zu Eis gefriert, die Wärme aus dem Speicherbehälter 100 vom Kältemittel aufgenommen wird, die Wärme über den Kältemittelkreislauf zum zweiten Wärmeaustauscher (230) geleitet wird, wo die Wärme des Kältemittels auf die Spülflüssigkeit übertragen wird, die Geschirrspülmaschine 1 nach dem Spülbetrieb in einen Trocknungsbetrieb umschaltet, die Wärmepumpe 200 im Trocknungsbetrieb ausgeschaltet ist und im Trocknungsbetrieb zumindest eine Spülraumwand 340 des Spülraums 300 wenigstens teilweise gekühlt wird, in dem Wärme vom Spülraum 300 zum Speicherbehälter 100 abgeführt wird, wobei das Eis der eingefrorenen Speicherflüssigkeit zumindest teilweise von der Wärme des Spülraums 100 aufgetaut wird.
Verfahrensschritt nach Anspruch 4, enthaltend den Verfahrensschritt, dass die Spülflüssigkeit die Speicherflüssigkeit wieder auftaut bevor die Spülflüssigkeit abgelassen wird.
Verfahrensschritt nach Anspruch 5, enthaltend den Verfahrensschritt, dass die Speicherflüssigkeit durch die Spülflüssigkeit aufgetaut wird, solange der Spülraum 300 wärmer als der Speicherbehälter 100 ist.
Verfahrensschritt nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4, 5 oder 6, enthaltend den Verfahrensschritt, dass die Wärmeübergabe zwischen dem Speicherbehälter 100 und der Spülraumwand 340 im Spülbetrieb geringer ist als im Trocknungsbetrieb.
Verfahrensschritt nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4, 5 oder 6, enthaltend den Verfahrensschritt, dass ein Wärmeträgermedium, welches mit dem Speicherbehälter 100 im wärmeleitenden Kontakt ist im Spülbetrieb nicht umgewälzt wird und insbesondere nur im Trocknungsbetrieb umgewälzt wird um Wärme des Spülraumes 300 zum Speicherbehälter 100 zu fördern oder dass der Speicherbehälter 100 im Spülbetrieb von der Spülraumwand 340 wärmegedämmt ist, mit einem niedrigen Wärmeübergang, während im Trocknungsbetrieb ein möglichst hoher Wärmeübergang zwischen der Spülraumwand 340 und Speicherbehälter 100 erfolgt und die Wärmedämmung im Trocknungsbetrieb geringer ist als im Spülbetrieb.
Verfahren zum Betrieb einer Geschirrspülmaschine 1, wobei wenigstens eine Spülraumwand 340 dazu vorgesehen ist, zumindest zeitweise gekühlt zu werden, enthaltend die Verfahrensschritte, dass das Kältemittel durch einen ersten Wärmeaustauscher 210 einer Wärmepumpe geleitet wird, der erste Wärmeaustauscher 210 mit der Spülraumwand 340 zumindest im Trocknungsbetrieb wärmetechnisch in Verbindung steht, wobei das Kältemittel im ersten Wärmeaustauscher 210 im Trocknungsbetrieb zumindest teilweise verdampft, wobei es sich um eine zweite Temperaturdifferenz ΔT₂ erwärmt, während sich die Spülflüssigkeit, die in Verbindung mit der Spülraumwand 340 steht, auf eine zweite Temperatur T₂ abkühlt, wobei das Kältemittel in einem Spülbetrieb in einem ersten Wärmeaustauscher 210 zumindest teilweise verflüssigt wird, wobei es sich um eine erste Temperaturdifferenz ΔT₁ abkühlt und wobei eine Spülflüssigkeit, auf eine erste Temperatur T₁ erwärmt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Geschirrspülmaschine 1, wobei wenigstens eine Spülraumwand 340 dazu vorgesehen ist, zumindest zeitweise gekühlt zu werden, enthaltend die Verfahrensschritte, dass das Kältemittel im Trocknungsbetrieb und im Spülbetrieb durch einen zweiten Wärmeaustauscher 230 strömt, der wärmetechnisch mit einem mit Frischwasser gefüllten Speicherbehälter 100 in Verbindung steht, das Frischwasser im Speicherbehälter 100 während des Spülbetriebs zumindest teilweise bei einer Eistemperatur T_Eis gefroren wird, wobei sich das Kältemittel bei einer Verdampfung um eine dritte Temperaturdifferenz ΔT₃ erwärmt und in einem Trocknungsbetrieb der Speicherinhalt auf eine Frischwassertemperatur T_Wasser erwärmt wird, wobei sich das Kältemittel bei einer Verflüssigung um eine vierte Temperaturdifferenz ΔT₄ abkühlt.