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Die Erfindung betrifft ein wasserführendes elektrisches Gerät. Insbesondere betrifft die Erfindung ein wasserführendes elektrisches Gerät, das ausgebildet ist, Reinigungsgut und/oder sich selbst unter Verwendung eines Bleichmittels zu reinigen.
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Bleichmittel wie Wasserstoffperoxid sind in Lösungen nur bedingt stabil und bedingt lagerfähig. Daher besteht ein Bedarf, ein derartiges Bleichmittel in situ vor Verwendung in dem wasserführenden elektrischen Gerät herzustellen.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein wasserführendes elektrisches Gerät bereit zu stellen, das ausgebildet ist, ein Bleichmittel in situ zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein wasserführendes elektrisches Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein Bleichmittel in situ in dem wasserführenden elektrischen Gerät herstellbar ist und zur Steuerung und/oder Regelung von Komponenten der elektrochemischen Zelle keine zusätzliche Steuer- und/oder Regeleinrichtung benötigt wird.
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Die Erfindung betrifft ein wasserführendes elektrisches Gerät mit einer Bleicheinrichtung, einer elektrochemischen Zelle mit mehreren Komponenten, und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die ausgebildet ist, eine oder mehrere der Komponenten der elektrochemischen Zelle zu steuern und/oder zu regeln.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das wasserführende elektrische Gerät weiterhin eine Stromversorgung auf und ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung weiterhin ausgebildet ist, die Stromversorgungseinrichtung zu steuern und/oder zu regeln. Dadurch wird eine Stromversorgung einer bei Betrieb benötigten Einheit des wasserführenden elektrischen Geräts sichergestellt. Bevorzugt ist die Stromversorgung in die Steuer- und/oder Regeleinrichtung integriert.
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Bevorzugt ist eine der Komponenten eine Gaspumpe. Die Gaspumpe ist über die Stromversorgung des Gerätes versorgbar und mittels der internen Steuer- und Regeleinrichtung steuer- und/oder regelbar. Dadurch wird die Gas- bevorzugt Luftversorgung der elektrochemischen Zelle intern im wasserführenden elektrischen Gerät ohne externe Druckluftquelle sichergestellt. Dies ist vorteilhaft, denn wasserführende elektrische Geräte weisen üblicherweise keinen Druckluftanschluss auf. Bevorzugt ist die Gaspumpe mit der elektrochemischen Zelle über eine Schlauchverbindung verbunden. Neben der Bereitstellung der Gaszufuhr für die elektrochemische Zelle mit Gasdiffusionsmembran zur Bleichmittelerzeugung ohne separater Luftzufuhr ist weiterhin vorteilhaft, dass die Gasmenge auf den Bedarf der Reaktionen in der elektrochemischen Zelle abstimmbar ist, so dass eine aufwendige Kontrolle der Gaszufuhr nicht notwendig ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der Komponenten ein Ventil. Dadurch kann ein Bauteil der elektrochemischen Zelle zur Absperrung oder Steuerung eines Durchflusses eines Fluids d.h. einer Flüssigkeit oder eines Gases geräteintern gesteuert oder geregelt werden. Mehrere Komponenten können jeweils ein Ventil sein. Bei den Ventilen handelt es sich beispielsweise um ein oder mehrere Ventile, die eine Zufuhr von einer oder mehreren Substanzen wie beispielsweise Wasser oder Elektrolyt oder Ableitung von Lösungen wie beispielsweise eines während der Elektrolyse erzeugtes Bleichmittels, eines Katholyten oder eines Anolyten steuern. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist weiterhin bevorzugt eingerichtet und ausgebildet, auch andere geräteinterne Ventile zu steuern oder zu regeln, die nicht Teil der elektrochemischen Zelle sind.
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Bevorzugt ist eine der Komponenten eine Flüssigkeitspumpe. Dadurch kann ein Bauteil der elektrochemischen Zelle zur Förderung eines Durchflusses einer Flüssigkeit geräteintern gesteuert oder geregelt werden. Mehrere Komponenten können jeweils eine Flüssigkeitspumpe sein. Bei den Flüssigkeitspumpen handelt es sich beispielsweise um ein oder mehrere Flüssigkeitspumpen, die eine Zufuhr von einer oder mehreren Substanzen wie beispielsweise Wasser oder Elektrolyt fördern. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist weiterhin bevorzugt eingerichtet und ausgebildet, auch andere geräteinterne Flüssigkeitspumpen zu steuern oder zu regeln, die nicht Teil der elektrochemischen Zelle sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der Komponenten ein der elektrochemischen Zelle zugeordneter Wassertank. Die Formulierung „ein der elektrochemischen Zelle zugeordneter Wassertank“ bedeutet, dass der Wassertank mit der elektrochemischen Zelle verbunden ist, so dass Wasser aus ihm in die elektrochemische Zelle leitbar ist. Bevorzugt ist der Wassertank mit der elektrochemischen Zelle über eine der Flüssigkeitspumpen verbunden. Dadurch kann die elektrochemische Zelle mit Wasser beispielsweise im Anschluss an eine Elektrolyse durch Spülen gereinigt werden oder eine sich in der elektrochemischen Zelle befindende Flüssigkeit kann mit dem Wasser verdünnt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der Komponenten eine Kathode und ist eine der Komponenten eine Anode. Die Kathode ist bevorzugt als Gasdiffusionselektrode bevorzugter als Sauerstoffdiffusionselektrode ausgebildet. Die Anode kann eine Mischoxid-Elektrode sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gaspumpe als eine Luftpumpe ausgebildet. Bevorzugter ist die Gaspumpe als eine Kolbenpumpe, eine Exzentermembranpumpe, eine Rotationsmembranpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Linearpumpe, eine Pivotpumpe oder eine Schwingankerpumpe ausgebildet.
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Bevorzugt ist die Gaspumpe als eine Kolbenpumpe ausgebildet. Die Kolbenpumpe weist den Vorteil einer Langlebigkeit, einer Selbstansaugefähigkeit und eines guten Wirkungsgrads auf.
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Alternativ bevorzugt ist die Gaspumpe als eine Exzentermembranpumpe ausgebildet. Die Exzentermembranpumpe weist den Vorteil einer sehr guten Regelcharakteristik, hohen Dichtigkeit eines Pumpkopfes, eines guten Verhältnisses von geringer Baugröße zu hoher Leistung und hervorragenden Druck- und Vakuumwerten auf.
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Alternativ bevorzugt ist die Gaspumpe als eine Rotationsmembranpumpe ausgebildet. Eine Rotationsmembranpumpe weist den Vorteil einer sehr geringen Pulsation, eines sehr breiten Wirkungsgrads und einer nahezu linearen Förderleistung von 0 bis 500 mmbar Gegendruck auf.
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Alternativ bevorzugt ist die Gaspumpe als eine Flügelzellenpumpe ausgebildet. Eine Flügelzellenpumpe weist den Vorteil einer minimalen Baugröße, einer pulsationsfreien Förderung, einer linearen Regelcharakteristik und einer optimalen Ansteuerbarkeit durch Regulierung der Motordrehzahl auf.
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Alternativ bevorzugt ist die Gaspumpe als eine Linearpumpe ausgebildet. Die Linearpumpe weist den Vorteil eines hohen Fördervolumens, einer hohen Lebensdauer und einer geringen Geräuschentwicklung auf.
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Alternativ bevorzugt ist die Gaspumpe als eine Pivotpumpe ausgebildet. Die Pivotpumpe weist den Vorteil eines sehr hohen Fördervolumens, höherer Leistungen als konventionelle Linearpumpen, einer im Vergleich zu anderen Wechselstrom-Pumpen geringe Stromaufnahme und einer Langlebigkeit auf.
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Alternativ bevorzugt ist die Gaspumpe eine Schwingankerpumpe. Die Schwingankerpumpe weist den Vorteil einer sehr hohen Lebensdauer und einer geringen Geräuschentwicklung auf. Ferner ist sie kostengünstig.
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Bevorzugt ist die elektrochemische Zelle mit der Gasdiffusionselektrode ausgebildet, während ihres Betriebs ein Bleichmittel zu erzeugen. Die Gaspumpe ist bevorzugt ausgebildet, einen zur elektrochemischen Herstellung des Bleichmittels in der elektrochemischen Zelle benötigten Gasdurchfluss durch eine Gasdiffusionsmembran der Gasdiffusionselektrode zu erzeugen. Da ein flüssigkeitsführender Teil der elektrochemischen Zelle, d.h., der Teil, in dem der Bleichmittel-haltige Katholyt erzeugt wird, bevorzugt nahezu drucklos betrieben wird, reicht die Erzeugung eines kleinen Überdruck von bis zu 0,2 bar in der Regel aus um die elektrochemische Zelle zu betreiben. Je nach Zellengröße kann eine geeignete Gaspumpe gewählt werden. Beispielsweise reichen für das Betreiben einer elektrochemischen Zelle mit 140 cm2 Tauscherfläche ein Volumenstrom von 2-5 I/ min aus. Bevorzugt ist das elektrochemisch erzeugte Bleichmittel Wasserstoffperoxid.
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Wenn der elektrochemischen Zelle bei Betrieb Wasser und Luft und ein Elektrolyt zugeführt und ein elektrischer Strom angelegt, wird an der Anode der elektrochemischen Zelle Wasser oxidiert, wobei Protonen entstehen. An der Kathode der elektrochemischen Zelle, insbesondere der Gasdiffusionselektrode, wird zugleich der in der Luft enthaltene Sauerstoff reduziert. Hierbei werden die Protonen verbraucht und Wasserstoffperoxid entsteht.
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Bevorzugt weist das wasserführende elektrische Gerät weiterhin eine Dosiervorrichtung mit einer oder mehreren Dosiereinrichtungen auf, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, die eine oder mehreren Dosiereinrichtungen zu steuern und/oder zu regeln. Eine oder mehrere Dosiereinrichtungen sind bevorzugt mit der elektrochemischen Zelle verbunden. Weiterhin können eine oder mehrere Dosiereinrichtungen direkt mit der Bleichkammer verbunden sein. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist bevorzugt eingerichtet und ausgebildet, mehrere Dosiereinrichtungen separat voneinander zu steuern oder regeln. Bevorzugt weist die Dosiervorrichtung mehrere Dosiereinrichtungen auf, von denen eine Dosiereinrichtung mit der elektrochemischen Zelle und eine weitere Dosiereinrichtung direkt mit der Bleichkammer verbunden ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Bleicheinrichtung Substanzen über die elektrochemische Zelle und der Bleicheinrichtung weiterhin direkt Substanzen zuführbar sind, die nicht zur Elektrolyse dienen und/oder gegenüber bei der Elektrolyse erzeugten Verbindungen empfindlich sind. Diese empfindlichen Substanzen können der Bleicheinrichtung direkt und unabhängig von der Elektrolyse in der elektrochemischen Zelle zugeführt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgebildet, ein hinterlegtes Reinigungsprogramm zu steuern und/oder zu regeln. Dies hat den Vorteil, dass die elektrochemische Zelle zusammen mit dem Reinigungsprogramm gesteuert oder geregelt wird. Während der Durchführung des Reinigungsprogramms wird das per Elektrolyse erzeugte Bleichmittel eingesetzt, um sich in der Bleicheinrichtung befindendes Reinigungsgut und/oder die Bleicheinrichtung selber zu reinigen.
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Bevorzugt ist das wasserführende elektrische Gerät als eine Waschmaschine, ein Geschirrspüler oder ein Desinfektor ausgebildet. Die Waschmaschine, der Desinfektor und der Geschirrspüler weisen Bleicheinrichtungen auf, weil sie sich insbesondere zum Bleichen, Reinigen und/oder Desinfizieren von Reinigungsgut wie Wäsche oder Geschirr, medizinischen Instrumenten oder Laborgeräten eignen. Die Bleicheinrichtung weist daher einen Reinigungsraum auf, in dem ein mittels des Reinigungsprogramms gestarteter Reinigungsvorgang durchgeführt wird.
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Aber auch andere wasserführende elektrische Geräte weisen eine Bleicheinrichtung auf, weil sie mit der Zeit verkeimen und zum Bleichen, Reinigen und/oder Desinfizieren von sich selber eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist eine Kaffeemaschine. Die Bleicheinrichtung kann daher auch eine Vorrichtung sein, deren Hauptanliegen es nicht ist, Gegenstände zu reinigen, sondern die durch Gebrauch verkeimt und selber in Zeitabständen gereinigt werden muss und daher zeitweise zumindest teilweise als Bleicheinrichtung verwendet wird, um selbst gereinigt zu werden. Die Bleicheinrichtung stellt daher eine Einrichtung dar, die geeignet ist, durch Inbetriebnahme Gegenstände zu reinigen oder sich selber zu reinigen, um ihrer Verkalkung, Verdreckung und/oder Verkeimung vorzubeugen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht
- 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen wasserführenden elektrischen Geräts.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen wasserführenden elektrischen Geräts. Das wasserführende elektrisches Gerät 1 ist beispielhaft als Waschmaschine dargestellt. Es weist eine Bleicheinrichtung 2 in Form eines Laugenbehälteraggregats und eine elektrochemische Zelle 3 auf. Die elektrochemische Zelle 3 weist eine in einem Kathodenraum 31 angeordneten Kathode (nicht gezeigt) und eine in einem Anodenraum 32 angeordnete Anode (nicht gezeigt). Der Kathodenraum 31 und der Anodenraum 32 sind beispielsweise durch eine Membran räumlich getrennt. Ferner weist das wasserführende elektrische Gerät 1 einen Wassertank 9 auf, der über eine Leitung 5 und eine Pumpe 10 mit der elektrochemischen Zelle 3 verbunden ist, so dass der elektrochemischen Zelle 3 Wasser aus dem Wassertank 9 mittels Aktivierens der Pumpe 10 zuführbar ist.
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Weiterhin weist das wasserführende elektrische Gerät 1 eine Dosiervorrichtung mit zwei Dosiereinrichtungen 7, 8 auf. Die eine Dosiereinrichtung 7 ist über eine Dosierleitung 71 über ein Ventil 4 sowohl mit dem Kathodenraum 31 als auch dem Anodenraum 31 der elektrochemischen Zelle 3 verbunden, während die weitere Dosiereinrichtung 8 über eine weitere Dosierleitung 81 mit der Bleicheinrichtung 2 verbunden ist. Der Anodenraum 32 und der Kathodenraum 31 sind jeweils über eine Leitung 33 mit der Bleicheinrichtung 2 verbunden. Der Kathodenraum 31 ist weiterhin mit einer Gaspumpe 6 über eine Gaszufuhrleitung 61 verbunden. Ferner weist das wasserführende elektrische Gerät 1 eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 auf, die eingerichtet und ausgebildet ist, ein Reinigungs- bzw. Waschprogramm zu steuern und/oder zu regeln, das von einem Nutzer (nicht gezeigt) aus mehreren in ihr hinterlegten Reinigungsprogrammen (nicht gezeigt) ausgewählt werden kann. Ein Waschprogramm einer Waschmaschine weist üblicherweise einen Waschvorgang zum Waschen von sich in der Bleicheinrichtung 2 befindender Wäsche (nicht gezeigt), eine oder mehrere Spülphasen zum Spülen der Wäsche und eine Schleuderphase zum Schleudern der Wäsche auf. In die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 ist eine Stromversorgungseinrichtung (nicht gezeigt) integriert; sie kann aber auch separat ausgebildet sein, was hier nicht gezeigt ist.
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Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 ist jeweils über eine elektrische Leitung 12 mit der in dem Kathodenraum 31 angeordneten Kathode, über eine elektrische Leitung 14 mit der in dem Anodenraum 32 angeordneten Anode, über eine elektrische Leitung 15 der Gaspumpe 6, über eine elektrische Leitung 16 mit der Dosiereinrichtung 7, über eine elektrische Leitung 17 mit der Dosiereinrichtung 8 und über eine elektrische Leitung 18 mit der Flüssigkeitspumpe 10 verbunden. Jede der erwähnten Komponenten ist mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 jeweils separat steuer- und/oder regelbar und mit Strom versorgbar. Auch das Ventil 4 ist über eine elektrische Leistung (nicht gezeigt) mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 steuer- und/oder regelbar und mit Strom versorgbar.
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Bei Betrieb steuert und/oder regelt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Ablauf des Waschprogramms, indem es die vorstehenden Komponenten steuert oder regelt und mit Strom versorgt, wenn erforderlich.
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Beispielsweise steuert und/oder regelt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung die elektrochemische Zelle und versorgt sie mit Strom, wenn das Waschprogramm eine Elektrolyse zur in situ Erzeugung eines Bleichmittels vorsieht. Dann wird dem Kathodenraum 31 und dem Anodenraum 32 aus der Dosiereinrichtung 7 über die Dosierleitung 71 Wasser und ein Elektrolyt mittels entsprechender Aktivierung der Dosiereinrichtung 7 und des Ventils 4 zugeführt. Die Elektrolyse wird durch Anlegen von Strom an die Kathode und die Anode und durch Zuführen eines Sauerstoff-haltigen Gases aus der Gaspumpe 6 über die Gasleitung 61 in den Kathodenraum 31 derart durchgeführt, dass Wasserstoffperoxid erzeugt wird.
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Der in dem Kathodenraum 31 erzeugte Wasserstoffperoxid-haltige Katholyt wird über die Leitung 33 der Bleicheinrichtung vor und/oder während eines Waschvorgangs zugeführt. Nach Beenden der Elektrolyse kann mittels Aktivierens der Pumpe 10 mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 die elektrochemische Zelle 3 mit Wasser durchspült werden. Weiterhin können der Bleicheinrichtung 2 durch Aktivieren der weiteren Dosiereinrichtung 8 mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 über die Dosierleitung 81 weitere Waschmittelkomponenten während des Ablaufs des Waschprogramms zugegeben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gerät
- 2
- Bleicheinrichtung
- 3
- elektrochemische Zelle
- 4
- Ventil
- 5
- Wasserzufuhrleitung
- 6
- Gaspumpe
- 7
- Dosiereinrichtung
- 8
- weitere Dosiereinrichtung
- 9
- Wassertank
- 10
- Flüssigkeitspumpe
- 11
- Steuer- und/oder Regeleinrichtung
- 12-18
- jeweils elektrische Leitung
- 31
- Kathode
- 32
- Anode
- 33
- Zufuhrleitung
- 61
- Gaszufuhrleitung
- 71
- weitere Zufuhrleitung
- 81
- Dosierleitung
