DE102013216785A1

DE102013216785A1 - Waschmaschine mit elektrischem Direktantrieb und verbesserter Nutzung der Motorverlustleistung

Info

Publication number: DE102013216785A1
Application number: DE102013216785.7A
Authority: DE
Inventors: Jörg Skrippek; Torsten Böttger; Hasan Gökcer Albayrak; Axel Walter
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine 1 mit einer Steuereinrichtung 2 zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter 3 um eine Trommelwelle 4 drehbar gelagerten Trommel 5, einem außerhalb des Laugenbehälters 3 hinter einer Laugenbehälterwand 6, 16 angeordneten elektrischen Antriebsmotor 7, umfassend einen Stator 8 und einen Rotor 9, wobei die Trommelwelle 4 direkt durch den Rotor 9 angetrieben wird, und wobei ein wärmeleitendes Verbindungselement 10, das aus einem oder mehreren wärmeleitenden Bauteilen 11, 12 besteht, zwischen dem Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 und dem elektrischen Antriebsmotor 7 so angeordnet ist, dass das wärmeleitende Verbindungselement 10 im direkten Kontakt zum Innenraum 13 steht und Abwärme aus einem Betrieb des Antriebsmotors 7 zur direkten Erwärmung einer im Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 befindlichen wässrigen Flüssigkeit 14 übertragen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine mit elektrischem Direktantrieb und verbesserter Nutzung der Motorverlustleistung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Waschmaschine mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter um eine Trommelwelle drehbar gelagerten Trommel und einem außerhalb des Laugenbehälters hinter einer Laugenbehälterwand angeordneten elektrischen Antriebsmotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei die Trommelwelle direkt durch den Rotor angetrieben wird.
Bei der Benutzung von Haushaltsgeräten ist der wirtschaftliche Umgang mit der eingesetzten Energie sehr wichtig. Besonders viel Energie in Form von Wärme fällt an bei Haushaltsgeräten wie z.B. Waschmaschinen, Wäschetrocknern oder Geschirrspülmaschinen. Um die eingesetzte elektrische Energie möglichst effizient einzusetzen, ist es bekannt, in einem Haushaltsgerät nicht mehr benötigte Wärmeenergie beispielsweise in einem darin enthaltenen Latentwärmespeicher zu speichern. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Abwärme, hierin auch als Motorverlustleistung bezeichnet, eines zum Antrieb des Haushaltsgerätes eingesetzten Elektromotors für die Erwärmung einer wässrigen Flüssigkeit, beispielsweise in einem Laugenbehälter einer Waschmaschine, also insbesondere zur Erwärmung einer Waschlauge, zu verwenden.
Ein Elektromotor wird in einem Haushaltsgerät, das mit einer Trommel zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen wie Wäsche ausgestattet ist, zum Antrieb dieser Trommel verwendet. Dabei kann der Antrieb der Trommel mit dem Elektromotor direkt oder indirekt erfolgen. Eine Waschmaschine mit einem direkten Antrieb weist im Allgemeinen eine in einem Laugenbehälter um eine Trommelwelle drehbar gelagerte Trommel und einen elektrischen Antriebsmotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, auf, wobei die Trommelwelle direkt durch den Rotor angetrieben wird. Bei einem indirekten Antrieb wird dagegen die Drehbewegung des Rotors im Allgemeinen über ein Antriebsband auf die Antriebswelle übertragen.
Die DE 1 760 382 A beschreibt eine Trommelwaschmaschine, deren Trommelwelle direkt durch den Läufer (Rotor) eines Elektromotors angetrieben wird, wobei der Läuferdurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser der Trommel ist und der Ständer (Stator) segmentartig nur einem Teil des Läuferumfanges gegenüberliegt, welcher mit einer Vielzahl von ausgeprägten, regelmäßig verteilten weichmagnetischen Polen versehen ist, auf welche durch elektronisch erfolgende zyklisch wechselnde und läuferstellenabhängig erfolgende Einschaltung der Ständer-Wicklungsstränge ein Reaktanzdrehmoment ausgeübt wird. Diese Waschmaschine soll einen verbesserten Direktantrieb ermöglichen.
Die DE 101 46 134 A beschreibt eine Antriebsvorrichtung einer Trommelwaschmaschine, deren in einem Behälter drehbar angeordnete Trommel direkt mit einem Rotor- und Statorteile aufweisenden Elektromotor antreibbar ist, wobei der Rotorteil zumindest nahe dem Außendurchmessser der Trommel an dieser und der Statorteil in Form wenigstens eines Statorsegmentes zumindest nahe dem Außendurchmesser des Behälters an diesem angeordnet sind. Das Statorsegment greift von außen durch eine Öffnung des Behälters in einen Waschflüssigkeit enthaltenden Zwischenraum zwischen dem Behälter und der Trommel ein. Der Zwischenraum ist nach außen durch eine in der Öffnung angeordnete Flüssigkeitsabdichtung verschlossen, durch welche sich das Statorelement erstreckt. Die Oberfläche des Statorelementes liegt frei im Zwischenraum, so dass von den frei liegenden Oberflächen des Statorsegmentes eine optimale Wärmeübertragung in die Waschflüssigkeit im Zwischenraum erfolgen soll. Bei dieser Antriebsvorrichtung für einen Direktantrieb soll der Elektromotor mit verbesserter Effizienz arbeiten, einen geringeren Leistungsverbrauch aufweisen und dessen betriebsbedingte Wärme wirkungsvoller in die Waschflüssigkeit übertragen werden.
Aufgrund des direkten Kontaktes ist hierbei jedoch der Stator direkt den chemischen Substanzen sowie Verunreinigungen in der Waschflüssigkeit ausgesetzt. Außerdem ist die Freiheit bei der Ausgestaltung des Elektromotors erheblich eingeschränkt.
Die DE 10 2010 062 918 A beschreibt ein Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken mit einer Wäschetrommel zur Aufnahme der Wäschestücke, mit einem Laugenbehälter, in welchem die Wäschetrommel drehbar gelagert ist, und mit einem Antriebsmotor zum Antreiben der Wäschetrommel, welche eine Statorwicklung an dem Laugenbehälter sowie Permanentmagnete an der Wäschetrommel aufweist. Der Antriebsmotor kann hierbei als eine Wärmequelle zum Aufheizen von Wasser genutzt werden, da die aufgrund von elektrischen Verlusten entstehende Wärme in den Laugenbehälter an das dort befindliche Wasser abgeführt werden kann. Auch hier ist der Stator den chemischen Substanzen sowie Verunreinigungen in der Waschflüssigkeit ausgesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es vor diesem Hintergrund, eine Waschmaschine bereitzustellen, in der die Abwärme des zum Betrieb der Waschmaschine eingesetzten Elektromotors besser ausgenutzt werden kann, wobei gleichzeitig der Elektromotor vor einer wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter, insbesondere einer Waschlauge geschützt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Waschmaschine sind in entsprechenden abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Waschmaschine mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter um eine Trommelwelle drehbar gelagerten Trommel, einem außerhalb des Laugenbehälters hinter einer Laugenbehälterwand angeordneten elektrischen Antriebsmotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei die Trommelwelle direkt durch den Rotor angetrieben wird, und wobei ein wärmeleitendes Verbindungselement, das aus einem oder mehreren wärmeleitenden Bauteilen besteht, zwischen dem Innenraum des Laugenbehälters und dem elektrischen Antriebsmotor so angeordnet ist, dass das wärmeleitende Verbindungselement im direkten Kontakt zum Innenraum steht und Abwärme aus einem Betrieb des Antriebsmotors zur direkten Erwärmung einer im Innenraum des Laugenbehälters befindlichen wässrigen Flüssigkeit übertragen kann.
Hierbei ist es bevorzugt, dass ein im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter stehendes erstes Bauteil des Verbindungselementes eine Wärmeleitfähigkeit λ_bt aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit λ_lbw einer Laugenbehälterwand. Dabei ist die Laugenbehälterwand vorzugsweise eine hintere Laugenbehälterwand.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die berücksichtigt, dass sich eine zu erwärmende wässrige Flüssigkeit insbesondere in einer unteren Hälfte des Laugenbehälters befindet, reicht ein im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter stehendes erstes Bauteil in eine untere Hälfte des Laugenbehälters. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, dass das erste Bauteil in einen unteren Zwischenraum zwischen der Trommel und einer seitlichen Laugenbehälterwand ragt, wobei dieser Zwischenraum insbesondere unterhalb der untersten Stelle der Trommel liegt.
Im Allgemeinen liegt bei der erfindungsgemäßen Waschmaschine die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitfähigen Verbindungselementes und/oder seiner Bauteile im Bereich von 0,3 bis 50 W/mK, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20 W/mK und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 15 W/mK. Dabei wird die Wärmeleitfähigkeit im Allgemeinen gemäß DIN 52612 bestimmt. Die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitfähigen Verbindungselementes kann hierbei insbesondere eine zusammengesetzte Wärmeleitfähigkeit sein.
Für das wärmeleitende Verbindungselement und seine wärmeleitenden Bauteile können verschiedene wärmeleitende Materialien verwendet werden.
Erfindungsgemäß ist eine Waschmachine bevorzugt, bei der das wärmeleitende Verbindungselement mindestens ein wärmeleitendes Bauteil enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff, einer Graphitfolie, einem wärmeleitenden Keramikformkörper, einem Wärmeleitwachsteil, einer mit einem Wärmeleitwachs beschichteten Metallfolie und einem Wärmerohr besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein wärmeleitendes Bauteil eine Graphitfolie. Diese kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn keine elektrische Isolation erforderlich ist. Allerdings sind Graphitfolien im Allgemeinen aus anisotropem Graphit. Vorzugsweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche von 1 bis 3 W/mK und parallel zur Folienoberfläche von 120 bis 160 W/mK. Aufgrund des geringen Reibbeiwertes einer Graphitfolie eignet sich diese insbesondere auch zur Wärmeübertragung zwischen ruhenden und sich bewegenden Teilen. Geeignete Folien mit Dicken von 0,125 oder 0,25 mm sind beispielsweise von der Firma Kunze Folien GmbH erhältlich.
Eine mit Wärmeleitwachs beschichtete Metallfolie im Sinne der Erfindung kann beispielsweise eine Kupferfolie sein, die beidseitig mit Polyamid- oder Polyimidfolie isoliert und mit Wärmeleitwachs beschichtet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine wärmeleitende Bauteil ein Wärmerohr, das häufig auch als „heatpipe“ bezeichnet wird. Dabei besteht die Wand des Wärmerohrs, zumindest an dem für einen Wärmeaustausch vorgesehenen Teil, im Allgemeinen aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. einem Metall wie Aluminium oder Kupfer, oder aus einem z.B. thermoplastischen Kunststoff, der vorzugsweise mit einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit ausgestattet ist. Im Rohr hermetisch eingeschlossen befindet sich ein Arbeitsmedium, z.B. Wasser. Die Wärmeübertragung zwischen Wärmequelle und -senke findet über unterschiedliche Kontaktflächen derart statt, dass das Arbeitsmedium an der Kontaktfläche mit der Wärmequelle verdampft und an der Kontaktfläche zu einer Wärmesenke kondensiert. Auf diese Weise findet der Wärmetransport indirekt über den stoffgebundenen Transport von latenter Wärme statt.
Schließlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Waschmaschine mindestens ein wärmeleitendes Bauteil ein Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff. Vorzugsweise enthält hierbei der thermisch leitfähig modifizierte Kunststoff ein Verbundmaterial aus einem Kunststoff und einem verglichen mit dem Kunststoff wärmeleitfähigeren Füllstoff, der aus einem Pulver, Flakes und/oder Fasern ausgewählt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Kunststoff vorteilhaft ausgewählt aus der Gruppe, die aus Polyolefinen, Olefincopolymerisaten, Styrolcopolymerisaten, Paraphenylensulfid, Polyetherimid und Polyamiden besteht. Diese sind sämtlich thermoplastische Kunststoffe. Vorzugsweise ist das Styrolcopolymerisat ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS). Ganz besonders bevorzugt ist der Kunststoff ein Polyolefin und ist insbesondere ausgewählt aus Polypropylen und Polyethylen.
Durch Zugabe von thermisch leitenden keramischen, metallischen und organischen Füllstoffen wird das Spektrum der Eigenschaften des Formkörpers aus Kunststoff in Richtung gezielter Wärmeaufnahme und -leitung erweitert, unter Beibehaltung der vielfältigen Gestaltungsfreiheit, des niedrigen Gewichts und der Beständigkeit. Gleichzeitig kann die elektrische Leitfähigkeit erhöht, aber auch niedrig gehalten werden. Eine anisotrope Wärmeleitung ermöglicht auf den Einsatzzweck abgestimmte Konstruktionen für den Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff.
Der Füllstoff enthält beispielsweise metallisches Aluminium, Aluminiumnitrid, Graphit und/oder Kohlenstoffnanoröhren oder besteht daraus.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff als Füllstoff geblähten Graphit, vorzugsweise in einer Menge von höchstens 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse von Kunststoff und Füllstoff.
Die in Ausführungsformen der Erfindung eingesetzten Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, CNTs) sind insbesondere mikroskopisch kleine röhrenförmige Gebilde aus Kohlenstoffatomen, die eine wabenartige Struktur mit Sechsecken und jeweils drei Bindungspartnern einnehmen und ein- oder mehrwandig sind. Kohlenstoffnanoröhren haben im Allgemeinen einen Durchmesser von 0,4 nm bis 50 nm und eine Länge von 10 µm bis 10 mm. Vorzugsweise werden mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren eingesetzt, insbesondere solche mit einem mittleren Durchmesser der Röhren im Bereich von 10 bis 20 nm, vorzugsweise von 13 bis 16 nm.
Bei dem in Ausführungsformen der Erfindung eingesetzten Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff werden vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren mit einem Durchmesser von 5 bis 15 nm und einer Länge von 1 bis 15 µm eingesetzt.
Die einsetzbaren Kohlenstoffnanoröhren sind auf verschiedene Weise herstellbar, beispielsweise durch Verdampfung von Graphit mit einem Laser oder durch eine Lichtbogenentladung zwischen Kohlenstoffelektroden. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren eingesetzt, die erhältlich sind durch Abscheidung aus der Dampfphase bei der katalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen (CVD). Eine geeignete Herstellungsmethode für Kohlenstoffnanoröhren ist beispielsweise in der US 2009/0134363 A beschrieben.
Für eine gute Durchmischung von Kunststoff, insbesondere wenn ein thermoplastischer Kunststoff eingesetzt wird, und Kohlenstoffnanoröhren im Formkörper wird vorteilhaft ein Dispergiermittel eingesetzt. Vorzugsweise wird daher der Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff unter Verwendung eines Dispergiermittels für die Kohlenstoffnanoröhren im thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Geeignete Dispergiermittel sind beispielsweise Polyoxyalkylenglykole und deren Derivate. Weitere geeignete Dispergiermittel sind beispielsweise in der US 2007/0232748 A1 beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher der in der erfindungsgemäßen Waschmaschine eingesetzte Formkörper aus einem wärmeleitfähig modifizierten Kunststoff erhältlich durch Dispergieren der Kohlenstoffnanoröhren in einem thermoplastischen Kunststoff in Anwesenheit eines Dispergiermittels. Dabei wird insbesondere eine Vermischung des thermoplastischen Kunststoffes mit den Kohlenstoffnanoröhren in der Schmelze des Kunststoffs durchgeführt. Hierzu wir beispielsweise ein Extruder, insbesondere ein Zweischneckenextruder, herangezogen. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Kohlenstoffnanoröhren dabei als Masterbatches eingesetzt werden, die neben den Kohlenstoffnanoröhren noch weitere Zusatzstoffe enthalten.
Vorzugsweise wird die Herstellung des Formkörpers aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff so durchgeführt, dass die Kohlenstoffnanoröhren orientiert werden. Dies kann beispielsweise durch Strecken der Schmelze aus thermoplastischem Polymer bei der Schmelztemperatur des Polymeren oder darüber und/oder durch Strecken des Verbundwerkstoffes im festen Zustand geschehen.
Die für den Einsatz in der Waschmaschine erforderliche Form des Formkörpers kann ansonsten auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Thermoformen oder durch Spritzgießen, hergestellt werden.
Die Menge an Füllstoff im Verbundmaterial ist nicht besonders eingeschränkt, solange die wärmeleitende Funktion erfüllt werden kann, ohne dass die für den vorgesehenen Einsatzzweck erforderlichen mechanischen Eigenschaften des Formkörpers aus dem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff beeinträchtigt werden. Der Grad der mechanischen Beanspruchung des Formkörpers aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff wird nämlich insbesondere davon abhängen, ob dieser Formkörper auch mechanische Funktionen wie z.B. Befestigung des Stators, Aufnahme der Motorlager usw. übernehmen soll.
Bei Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren werden die Kohlenstoffnanoröhren vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,8 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Kunststoffformkörpers, eingesetzt. Geeignet ist beispielsweise ein Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Polypropylen mit einem Anteil von 3 Gew.-% Kohlenstoffnanoröhren.
Während es im Allgemeinen erwünscht ist, möglichst gut wärmeleitende Materialien zu verwenden, wird die Auswahl auch davon abhängen, inwieweit das Material elektrisch isolierend oder nicht isolierend sein soll. Dies ist insbesondere von Bedeutung in Hinblick auf das Material, das in engem Kontakt mit dem Stator und/oder Rotor eingesetzt wird.
Besteht die Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen, wird vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Material verwendet, das aber dennoch über gute Wärmeleiteigenschaften verfügt.
Der Begriff „elektrisch isolierende Materialien“ wie er hierin verwendet wird, bezieht sich insbesondere auf Materialien mit einem spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand 9von mindestens 10 Ωm. Der Begriff „elektrisch nicht isolierende Materialien wie er hierin verwendet wird, bezieht sich insbesondere auf Materialien mit einem spezifischen 5elektrischen Durchgangswiderstand von höchstens 10 Ωm.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das wärmeleitfähige Bauteil zwischen dem Stator und dem Innenraum des Laugenbehälters angeordnet ist.
Die Art des elektrischen Antriebsmotors ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Erfindungsgemäß können somit sehr unterschiedliche Elektromotoren eingesetzt werden, die sich insbesondere auch in der Ausführung von Stator und Rotor unterscheiden können. Demgemäß wird die Auswahl eines geeigneten wärmeleitfähigen Bauteils und insbesondere auch dessen Form von der Ausführung von Rotor und Stator abhängen sowie davon, ob die Abwärme von Rotor und/oder Stator zum Laugenbehälter übertragen werden soll.
Es hat sich für den Betrieb einer Waschmaschine als vorteilhaft gezeigt, wenn als Antriebsmotor ein BLCD-Motor verwendet wird. Ein BLDC-Motor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor (Brushless DC Motor), bei dem der sonst übliche mechanische Kommutator mit Bürsten zur Stromanwendung durch eine elektronische Ansteuerschaltung ersetzt ist. Üblicherweise ist bei BLDC-Motoren der Rotor mit einem Permanent-Magneten realisiert und der feststehende Stator umfasst Spulen, die von einer elektronischen Schaltung zeitlich versetzt angesteuert werden, um ein Drehfeld entstehen zu lassen, welches ein Drehmoment am permanent erregten Rotor erzeugt. Bei BLDC-Motoren besteht die Möglichkeit, die elektronische Kommutierung von der Rotorposition, der Rotordrehzahl und dem Drehmoment abhängig zu machen. Dabei werden zum Erfassen der Rotorposition und Drehzahl eine sensorgesteuerte und eine sensorlose Kommutierung herangezogen.
Jedenfalls ermöglicht der Einsatz eines BLDC-Motors als Antriebsmotor auch eine Änderung der Drehzahl auf einfache Weise und insbesondere auch eine hohe Drehzahl.
Der Umstand, dass eine besonders wärmeleitfähige Verbindung von außerhalb des Laugenbehälters bis in den Innenraum des Laugenbehälters reicht, kann auch zur Speicherung von nicht mehr benötigter Wärmenergie in der warmen Waschlauge verwendet werden. Dies ist dann der Fall, wenn für einen Waschgang die durch die Abwärme des Antriebsmotors bzw. durch die von einer im Allgemeinen in einem Laugenbehälter vorhandene zusätzliche elektrische Heizung erhitzte Waschlauge nicht mehr benötigt wird.
Zur Zwischenspeicherung der Wärmenergie ist das wärmeleitende Verbindungselement vorteilhaft mit einem Wärmespeicher verbunden, beispielsweise mit einem an sich bekannten Latentwärmespeicher.
Überdies ermöglicht die erfindungsgemäße Waschmaschine in Ausführungsformen der Erfindung, dass die Wärmeübertragung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und dem Innenraum des Laugenbehälters gesteuert übertragen werden kann, also insbesondere auch unterbrochen werden kann, wenn beispielsweise eine Waschlauge im Laugenbehälter zu warm ist. Hierzu kann beispielsweise in das wärmeleitende Verbindungselement automatisch oder auf Veranlassung durch einen Benutzer der Waschmaschine ein wärmeisolierendes Element eingeführt oder an einem Ende des Verbindungselementes angeordnet werden, so dass die Wärmeleitung unterbrochen wird. Alternativ könnte aus dem wärmeleitenden Verbindungselement ein wärmeleitendes Bauteil reversibel entfernt werden. Eine solche Unterbrechung kann besonders dann sinnvoll sein, wenn die Waschlauge sehr warm ist und eine durch das wärmeleitende Verbindungselement vermittelte Erwärmung des Elektromotors durch die warme Waschlauge verhindert werden soll.
Die Waschmaschine ist eine Waschmaschine im eigentlichen Sinne, also ohne Trocknungsfunktion, kann aber auch als Waschtrockner ausgestaltet sein. Ein Waschtrockner ist hierbei ein Kombinationsgerät, das über eine Waschfunktion zum Waschen von Wäsche und über eine Trocknungsfunktion zum Trocknen von feuchter Wäsche verfügt.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine Waschmaschine mit einer verbesserten Ausnutzung der zu ihrem Betrieb eingesetzten elektrischen Energie bereitgestellt wird. Dabei kann der in der Waschmaschine eingesetzte elektrische Antriebsmotor vor einer Waschlauge und darin enthaltenen Waschsubstanzen einschließlich aggressiven Bleichmitteln geschützt werden. In Ausführungsformen der Erfindung ist es außerdem möglich, die in einer warmen Waschlauge enthaltene Wärmeenergie, sofern die Waschlauge nicht mehr benötigt wird, zurückzugewinnen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 näher illustriert. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Waschmaschine. Andere Ausführungsformen sind denkbar. Die Waschmaschine 1 in 1 weist einen Laugenbehälter 3 auf, in dem eine Trommel 5 um eine Trommelwelle 4 drehbar gelagert ist und durch einen Antriebsmotor 7 direkt betrieben werden kann. Eine Steuereinrichtung 2 dient zur Steuerung eines Programmablaufs in der Waschmaschine 1. Hinter einer hinteren Laugenbehälterwand 16, d.h. außerhalb des Laugenbehälters 3 ist der elektrische Antriebsmotor 7, umfassend einen Stator 8 und einen Rotor 9, angeordnet, wobei die Trommelwelle 4 direkt durch den Rotor 9 angetrieben wird.
Ein wärmeleitendes Verbindungselement 10, das bei dieser Ausführungsform aus zwei wärmeleitenden Bauteilen 11, 12 besteht, ist zwischen dem Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 und dem elektrischen Antriebsmotor 7 so angeordnet, dass das wärmeleitende Verbindungselement 10 im direkten Kontakt zum Innenraum 13 steht und Abwärme aus einem Betrieb des Antriebsmotors 7 zur direkten Erwärmung einer im Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 befindlichen wässrigen Flüssigkeit 14 übertragen kann. Zur Speicherung von Wärme ist ein Wärmespeicher 19, hier als Latentwärmespeicher ausgebildet, mit dem ersten wärmeleitenden Bauteil 11, das hier als Wärmerohr ausgestaltet ist, verbunden.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschmaschine weist das im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit 14 im Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 stehende erste wärmeleitende Bauteil, d.h. das Wärmerohr 11, des Verbindungselementes 10 eine Wärmeleitfähigkeit λ_bt auf, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit λ_lbw einer Laugenbehälterwand 6, 16, insbesondere der hinteren Laugenbehälterwand 16.
In 1 reicht das im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit 14 im Laugenbehälter 3 stehende erste wärmeleitende Bauteil 11 in eine untere Hälfte 17 des Laugenbehälters 3.
2 zeigt ein wärmeleitendes Verbindungselement 10, das in einer hier ansonsten nicht näher gezeigten zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschmaschine verwendet wird. Das Verbindungselement 10 besteht hier aus zwei miteinander verbundenen wärmeleitenden Bauteilen 11 und 12, die hier jeweils als ein Formteil aus einem thermisch leitfähigen, d.h. wärmeleitfähig, modifizierten Kunststoff ausgebildet sind. Diese Formteile bestehen hier aus einem Polypropylen, dem 4 Gew.-% (Bauteil 11) bzw. 2,5 Gew.-% (Bauteil 12), bezogen auf die Masse des jeweiligen Formteils, an mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren als Füllstoff beigemischt sind. Die Bauteile 11 und 12 können allerdings auch als ein einziges Bauteil mit überall gleicher Konzentration an mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren ausgebildet sein, das beispielsweise durch Spritzguß hergestellt werden kann.
Bei dem in 2 gezeigten wärmeleitfähigen Verbindungselement 10 ist das untere Ende des ersten wärmeleitfähigen Bauteiles 11 derart abgewinkelt, dass eine Zunge 20 ausgebildet ist, welche durch eine hier nicht gezeigte Öffnung in einem unteren Teil einer Laugenbehälterwand ragen und so in direkten Kontakt mit einer wässrigen Flüssigkeit in einem Innenraum eines Laugenbehälters gelangen kann. Das kreisförmige zweite wärmeleitfähige Bauteil 12 ist hier ausgestaltet und weist insbesondere hier nicht ersichtliche Hohlräume auf, dass es einen gut wärmeleitenden Kontakt mit einem hier nicht gezeigten Stator eines elektrischen Antriebsmotors ausbilden kann.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Laugenbehälterwand 6, 16, in welcher sich in einer hinteren Laugenbehälterwand 16 eine Öffnung 21 befindet, durch welches eine Zunge eines hier nicht gezeigten wärmeleitfähigen Verbindungselementes ragen kann. Sichtbar ist auch ein Teil einer seitlichen Laugenbehälterwand 6.
Bezugszeichenliste

1: Waschmaschine
2: Steuereinrichtung
3: Laugenbehälter
4: Trommelwelle
5: Trommel
6: Laugenbehälterwand
7: elektrischer Antriebsmotor
8: Stator
9: Rotor
10: wärmeleitendes Verbindungselement
11: wärmeleitendes Bauteil, erstes Bauteil
12: wärmeleitendes Bauteil, zweites Bauteil
13: Innenraum (des Laugenbehälters)
14: wässrige Flüssigkeit
15: seitliche Laugenbehälterwand
16: hintere Laugenbehälterwand
17: untere Hälfte des Laugenbehälters
18: Wärmerohr, heatpipe
19: Wärmespeicher
20: Zunge eines ersten wärmeleitenden Bauteils
21: Öffnung in hinterer Laugenbehälterwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1760382 A [0004]
DE 10146134 A [0005]
DE 102010062918 A [0007]
US 2009/0134363 A [0026]
US 2007/0232748 A1 [0027]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 52612 [0013]

Claims

Waschmaschine (1) mit einer Steuereinrichtung (2) zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter (3) um eine Trommelwelle (4) drehbar gelagerten Trommel (5), einem außerhalb des Laugenbehälters (3) hinter einer Laugenbehälterwand (6, 16) angeordneten elektrischen Antriebsmotor (7), umfassend einen Stator (8) und einen Rotor (9), wobei die Trommelwelle (4) direkt durch den Rotor (9) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein wärmeleitendes Verbindungselement (10), das aus einem oder mehreren wärmeleitenden Bauteilen (11, 12) besteht, zwischen dem Innenraum (13) des Laugenbehälters (3) und dem elektrischen Antriebsmotor (7) so angeordnet ist, dass das wärmeleitende Verbindungselement (10) im direkten Kontakt zum Innenraum (13) steht und Abwärme aus einem Betrieb des Antriebsmotors (7) zur direkten Erwärmung einer im Innenraum (13) des Laugenbehälters (3) befindlichen wässrigen Flüssigkeit (14) übertragen kann.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter (3) stehendes erstes Bauteil (11) des Verbindungselementes (10) eine Wärmeleitfähigkeit λ_bt aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit λ_lbw einer Laugenbehälterwand (6, 16).
Waschmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laugenbehälterwand (6, 16) eine hintere Laugenbehälterwand (16) ist.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit (14) im Laugenbehälter (3) stehendes erstes Bauteil (11) in eine untere Hälfte (17) des Laugenbehälters (3) reicht.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitfähigen Verbindungselementes (10) und/oder seiner Bauteile (11, 12) im Bereich von 0,3 bis 50 W/mK liegt.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende Verbindungselement (10) mindestens ein wärmeleitendes Bauteil (11, 12) enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff, einer Graphitfolie, einem wärmeleitenden Keramikformkörper, einem Wärmeleitwachsteil, einer mit einem Wärmeleitwachs beschichteten Metallfolie und einem Wärmerohr besteht.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein wärmeleitendes Bauteil (11, 12) eine Graphitfolie ist.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein wärmeleitendes Bauteil (11, 12) ein Wärmerohr ist.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein wärmeleitendes Bauteil (11, 12) ein Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff ist.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch leitfähig modifizierte Kunststoff ein Verbundmaterial aus einem Kunststoff und einem verglichen mit dem Kunststoff wärmeleitfähigeren Füllstoff, der aus einem Pulver, Flakes und/oder Fasern ausgewählt ist, enthält.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Polyolefinen, Olefincopolymerisaten, Styrolcopolymerisaten, Paraphenylensulfid, Polyetherimid und Polyamiden besteht.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyolefin ist, das ausgewählt ist aus Polypropylen und Polyethylen.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff metallisches Aluminium, Aluminiumnitrid, Graphit und/oder Kohlenstoffnanoröhren enthält oder daraus besteht.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitfähige Bauteil (11, 12) zwischen dem Stator (8) und dem Innenraum (13) des Laugenbehälters (3) angeordnet ist.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende Verbindungselement (10) mit einem Wärmespeicher (19) verbunden ist.