DE102021125145A1

DE102021125145A1 - Haushaltsgerät mit einem einen Latentwärmespeicher umfassenden Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102021125145A1
Application number: DE102021125145.1A
Authority: DE
Inventors: Sandra Pappert; Christian Teicht; Moritz Walter; Kai Thüsing
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2041-09-29
Also published as: DE102021125145B4

Abstract

Es wird ein Haushaltsgerät, z.B. in Form einer Spül-, Waschmaschine oder eines Wäschetrockners, vorgeschlagen, welches einen Arbeitsbehälter, einen Fluidzulauf und einen Fluidablauf sowie eine mit dem Fluidzulauf in wärmeleitender Verbindung stehende, auf eine Soll-Temperatur des Fluides einstellbare Heizeinrichtung aufweist. Der Fluidzu- und -ablauf stehen in einem Wärmetauscher in wärmeleitender Verbindung. Der Wärmetauscher besitzt einen Latentwärmespeicher, welcher ein zum Speichern von latenter Wärmeenergie geeignetes Phasenwechselmaterial aufnimmt, welches eine Kristallisationstemperatur von höchstens 16°C, bei welcher es exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und eine oberhalb der ersten Kristallisationstemperatur gelegene Schmelztemperatur von wenigstens 24°C aufweist, bei welcher es aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht. Die Schmelztemperatur beträgt ferner kleinergleich der mittels der Heizeinrichtung einstellbaren Soll-Temperatur des Fluides. Der Latentwärmespeicher des Wärmetauschers besitzt einen Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des Phasenwechselmaterials, wenn dieses im metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur vorliegt.

Description

Die Erfindung berifft ein Haushaltsgerät, insbesondere aus der Gruppe Spülmaschine, Waschmaschine und/oder Wäschetrockner, umfassend

- wenigstens einen Arbeitsbehälter,
- wenigstens einen in den Arbeitsbehälter einmündenden Fluidzulauf,
- wenigstens einen aus dem Arbeitsbehälter ausmündenden Fluidablauf,
- wenigstens eine mit dem Fluidzulauf in wärmeleitender Verbindung stehende und auf wenigstens eine Soll-Temperatur des Fluides einstellbare Heizeinrichtung, und
- wenigstens einen in Bezug auf den Fluidzulauf stromauf der Heizeinrichtung angeordneten Wärmetauscher, in welchem der Fluidzulauf mit dem Fluidablauf in wärmeleitender Verbindung steht,

Gattungsgemäße Haushaltsgeräte sind insbesondere in Form von Spülmaschinen, Waschmaschinen und Wäschetrocknern in vielerlei Ausgestaltungen bekannt und kommen sowohl für gewerbliche Zwecke als auch für den Endverbraucher verbreitet zum Einsatz. Sie umfassen einen Arbeitsbehälter, wie beispielsweise in Form eines in der Regel mittels einer Tür verschließbaren Spülbehälters, einer Wäschetrommel oder einer Trockentrommel, wobei z.B. auch kombinierte Waschmaschinen mit Trocknerfunktion, sogenannte Waschtrockner, bekannt sind. Gattungsgemäße Haushaltsgeräte umfassen ferner einerseits einen in den Arbeitsbehälter einmündenden Fluidzulauf, welcher üblicherweise an einen Kaltwasseranschluss der kommunalen Wasserversorgung (z.B. im Falle einer Wasch- oder Spülmaschine) angeschlossen wird oder mit der Umgebungsluft in Verbindung steht (z.B. im Falle eines Wäschetrockners), andererseits einen aus dem Arbeitsbehälter ausmündenden Fluidablauf, welcher an einen Abwasseranschluss angeschlossen wird (z.B. im Falle einer Wasch- oder Spülmaschine) oder z.B. auch mittels eines Schlauches an ein Waschbecken oder dergleichen eingehängt werden kann (z.B. im Falle eines Wäschetrockners). Darüber hinaus ist bei derartigen Haushaltsgeräten wenigstens eine mit dem Fluidzulauf in wärmeleitender Verbindung stehende und auf eine oder mehrere Soll-Temperaturen des Fluides einstellbare, üblicherweise elektrische Heizeinrichtung vorgesehen, welche beispielsweise nach Art eines Durchlauferhitzers, eines Heizstabes oder dergleichen ausgestaltet sein kann. Die Heizeinrichtung steht in der Regel mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes in Verbindung, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine Eingabeeinrichtung aufweist, um ein gewünschtes Wasch-, Spül- oder Trocknungsprogramm auszuwählen.
Um die Restwärme des über den Fluidablauf aus dem Arbeitsbehälter abgeführten Fluides zu nutzen und auf diese Weise den Energieverbrauch des Haushaltsgerätes zu verringern, weisen moderne Haushaltsgeräte ferner häufig wenigstens einen sowohl mit dem Fluidzulauf als auch mit dem Fluidablauf in wärmeleitender Verbindung stehenden und in Bezug auf den Fluidzulauf stromauf der Heizeinrichtung angeordneten Wärmetauscher auf, so dass das dem Arbeitsbehälter über den Fluidzulauf zugeführte Fluid durch die Abwärme des über den Fluidablauf abgeführte Fluid auf- bzw. vorgewärmt wird, bevor es mittels der Heizeinrichtung auf die voreingestellte Soll-Temperatur gebracht wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der Hauptenergiebedarf von gattungsgemäßen Haushaltsgeräten zur Erwärmung des jeweiligen Fluides, wie insbesondere Wasser oder auch Luft, zumeist zu Beginn eines jeweiligen Arbeitsprogrammes anfällt. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass eine übliche Geschirrspülmaschine pro Spülgang durchschnittlich 1,6 kWh (Stand 2021) oder eine übliche Waschmaschine mit einem Fassungsvermögen von 8 kg durchschnittlich 2,2 kWh (Stand 2020) elektrischer Energie verbraucht, wobei ein Großteil der zugeführten Energie ohne anschließende Nutzung mit dem abgeführten Fluid nicht wiederverwendet werden kann.
Um den Wirkungsgrad solcher Wärmetauscher zu verbessern und einen höheren Anteil der Restwärme des über den Fluidablauf abgeführten Fluides für die Vorwärmung des über den Fluidzulauf zugeführten Fluides wiederzuverwerten, ist es ferner bekannt, dem Wärmetauscher mit einem Latentwärmespeicher zu versehen, welcher ein zum Speichern von latenter Wärmeenergie geeignetes Phasenwechselmaterial aufnimmt, welches sowohl mit dem Fluidzulauf als auch mit dem Fluidablauf in wärmeleitender Verbindung steht. Derartige Phasenwechselmaterialien sind als solche bekannt und zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine hohe Phasenübergangsenthalpie, insbesondere zwischen dem Übergang von der festen in die flüssige Phase, besitzen, so dass ein Großteil der dem Phasenwechselmaterial zugeführten thermischen Energie in Form von latenter Wärme, z.B. für den Phasenwechsel fest/flüssig, gespeichert wird. Der Phasenwechsel erfolgt somit weitestgehend isotherm, so lange sich die Phasenumwandlung noch nicht gänzlich vollzogen hat. Mit solchen Phasenwechselmaterialien ausgestattete Latentwärmespeicher vermögen somit in einem kleinen Temperaturbereich im Bereich der Phasenübergangstemperatur des Phasenwechselmaterials sehr große Wärmemengen zu speichern, welche beispielsweise während der Kristallisation des Phasenwechselmaterials freigesetzt wird, wonach der Latentwärmespeicher wieder regeneriert bzw. „aufgeladen“ werden kann, indem das kristallisierte Phasenwechselmaterial geschmolzen wird.
Die DE 44 03 737 A1 beschreibt ein Haushaltsgerät in Form einer Wasch- oder Spülmaschine, deren in den Laugenbehälter einmündende Zulaufleitung und deren aus dem Laugenbehälter ausmündenden Ablaufleitung über einen Wärmetauscher in wärmeleitender Verbindung stehen. Der Wärmetauscher weist einen Latentwärmespeicher auf, welcher ein zum Speichern von latenter Wärmeenergie geeignetes Phasenwechselmaterial aufnimmt, bei welchem es sich insbesondere um Phenol, Paraffine, Diphenylamin oder Hydrate handeln kann, deren gebundenes Wasser bei der Aufnahme von Wärmeenergie freigesetzt wird und das Salz oder das Hydroxid in Lösung gehen lässt. Um eine möglichst verlustarme Wärmespeicherung zu erreichen, ist der mit dem Latentwärmespeicher versehene Wärmetauscher mit einer wärmeisolierenden Umhüllung versehen. Ein ähnliches Haushaltgerät ist der DE 199 60 812 A1 zu entnehmen, dessen Wärmetauscher sich von jenem der vorgenannten DE 44 03 737 A1 dadurch unterscheidet, dass die Zulaufleitung sowohl im Gegen- als auch im Gleichstrom gegenüber der Ablaufleitung betrieben ist, um den Wirkungsgrad des mit dem Latentwärmespeicher versehenen Wärmetauschers zu verbessern.
Aus der DE 29 16 839 A1 ist ein weiterer, mit einem Latentwärmespeicher versehener Wärmetauscher bekannt, welcher unter anderem für den Einsatz in Haushaltsgeräten vorgesehen ist und eine Speicherung von Wärmeenergie auf verschiedenen Temperaturniveaus ermöglicht. Zu diesem Zweck weist der Latentwärmespeicher des Wärmetauschers eine Mehrzahl an in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Kammern auf, welche mit verschiedenen Phasenwechselmaterialien mit unterschiedlichen Schmelz- bzw. Gefrierpunkten befüllt sind, wie beispielsweise Acetamid mit einem Schmelz-/Gefrierpunkt von 82°C, t-Crotonsäure mit einem Schmelz-/Gefrierpunkt von 71°C, Tristearin mit einem Schmelz-/Gefrierpunkt von 56°C, n-Laurinsäure mit einem Schmelz-/Gefrierpunkt von 44°C, n-Caprinsäure mit einem Schmelz-/Gefrierpunkt von 31°C und Glycerin mit einem Schmelz-/Gefrierpunkt von 20°C. Ein Wärmetauscher mit einem ähnlichen Latentwärmespeicher ist der DE 10 2011 002 965 A1 entnehmbar, wobei dort das Phasenwechselmaterial mit dem höchsten Schmelz-/Gefrierpunkt an Leitungsabschnitten mit höherer Strömungsgeschwindigkeit angeordnet werden soll, um den Wärmeübergang zu verbessern, wohingegen das Phasenwechselmaterial mit dem geringsten Schmelz-/Gefrierpunkt an Leitungsabschnitten mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit angeordnet werden soll.
In der DE 10 2021 202 665 A1 geht es um ein insbesondere als Wäschetrockner ausgestaltetes Haushaltsgerät mit einem Latentwärmespeicher, dessen Phasenwechselmaterial in einer Trägerflüssigkeit suspendiert im Kreislauf durch einen dem Fluidzulauf und -ablauf zugeordneten Wärmetauscher geführt wird, wodurch der Wirkungsgrad erhöht werden soll.
Bei dem vorgenannten Stand der Technik erweist es sich insbesondere von Nachteil, dass mittels des jeweiligen Latentwärmespeichers nur ein verhältnismäßig geringer Anteil der Prozesswärme während ein und desselben Wasch-, Trocken- oder Spülvorgangs zurückgewonnen werden kann und eine verlustarme Wärmespeicherung über einen längeren Zeitraum hinweg, wie beispielsweise zwischen zwei Wasch-, Trocken- oder Spülvorgängen an verschiedenen Tagen, nicht möglich ist. Liegt das Phasenwechselmaterial zu Beginn eines jeweiligen Wasch-, Trocken- oder Spülvorgangs dann in der Festphase vor, so muss es zunächst durch das „warme“ Fluid in dem Fluidablauf geschmolzen werden, bevor es anschließend, wenn es aufgrund des im Fluidzulauf zugeführten „kalten“ Fluides seinen Gefrier- bzw. Schmelzpunkt erreicht hat, wieder in die feste Phase überführt werden kann, um seine Phasenumwandlungswärme an den Fluidzulauf abzugeben, wohingegen es aus den eingangs genannten Gründen wünschenswert wäre, gleich zu Beginn eines jeweiligen Wasch-, Trocken- oder Spülvorgangs das über den Fluidzulauf zugeführte „kalte“ Fluid vorzuwärmen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen mit einem Latentwärmespeicher versehenen Wärmetauscher eines Haushaltsgerätes der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile der Wirkungsgrad des Latentwärmespeichers erhöht und insbesondere eine verlustarme Wärmespeicherung über einen praktisch beliebig langen Zeitraum möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Haushaltsgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens ein erstes Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers

- eine erste Kristallisationstemperatur, bei welcher das erste Phasenwechselmaterial exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und
- eine oberhalb der ersten Kristallisationstemperatur gelegene erste Schmelztemperatur, bei welcher das erste Phasenwechselmaterial aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht,

Latentwärmespeicher mit derartigen Phasenwechselmaterialien, welche eine große Differenz zwischen ihrer Schmelztemperatur (d.h. der Temperatur, bei welcher sie bei Erwärmung von einer festen in eine flüssige oder viskose Phase übergehen) und ihrer Kristallisationstemperatur (d.h. der Temperatur, bei welcher sie bei Abkühlung von einer flüssigen oder viskosen in eine feste Phase übergehen) besitzen, sind als solche aus dem Stand der Technik bekannt, wobei ihr Wärmespeichervermögen vornehmlich die Enthalpie von reversiblen thermodynamischen Zustandsänderungen nutzt. Wie weiter unten noch näher erläutert, umfassen Beispiele solcher, auch als „PCM“ (phase change materials) bezeichneter Phasenwechselmaterialien insbesondere, wenngleich nicht ausschließlich, verschiedene Salzhydrate. Derartige Phasenwechselmaterialien weisen eine relativ hohe Schmelzenthalpie auf, wobei beim „Laden“ des Latentwärmespeichers das Phasenwechselmaterial bei Erreichen seiner Schmelztemperatur von einem festen, üblicherweise kristallinen, Zustand in einen geschmolzenen Zustand übergeht, welcher in der Regel flüssig oder viskos, im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als „fluider Zustand“ bezeichnet ist und in welchem Wärme über einen langen Zeitraum gespeichert werden kann. Während des Abkühlens verbleibt das Phasenwechselmaterial sodann über einen relativ breiten Temperaturbereich bis hin zu einem unterkühlten Schmelzbereich in einem metastabilen Zustand in flüssiger oder viskoser Phase, bis es seine Kristallisationstemperatur erreicht. Kristallisiert das Phasenwechselmaterial dann aus, so erwärmt sich das Phasenwechselmaterial infolge der hierbei freiwerdenden Kristallisationswärme, d.h. es geht exotherm von seinem geschmolzenen Zustand im metastabilen Unterkühlungsbereich in den kristallinen Zustand über. Die Differenz zwischen der Kristallisationstemperatur und der Schmelztemperatur solcher Phasenwechselmaterialien, innerhalb welcher sie in ihrem metastabilen Unterkühlungsbereich vorliegen, wird auch als „Schmelzhysterese“ bezeichnet. In diesem Zustand der unterkühlten Schmelze treten keine bzw. nicht ausreichend große Eigenkeime auf, an welchen ein Kristallwachstum möglich wäre, weshalb die (exotherme) Kristallisation dort noch nicht einsetzt. Wird bei weiterer Abkühlung zumindest auf die Kristallisationstemperatur die Anzahl an Kristallisationskeimen erhöht bzw. werden größere Eigenkeime gebildet, so setzt die (exotherme) Kristallisation ein und die unterkühlte Schmelze geht in den kristallinen Zustand über. Das Phasenwechselmaterial kristallisiert aus und setzt dabei seine Kristallisationswärme frei, wodurch es sich bis auf die Schmelztemperatur erwärmen kann. Darüber kann in dem metastabilen bzw. unterkühlten Schmelzbereich des Phasenwechselmaterials auch gezielt eine Kristallisation ausgelöst werden, wie beispielsweise durch Exposition der unterkühlten Schmelze mit Eigen- oder Fremdkeimen, durch mechanische Einwirkungen und hierdurch induzierter Keimbildung oder durch eine elektrochemischen Aktivierung mittels in dem Latentwärmespeicher angeordneter Elektroden etc.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Latentwärmespeichers des Wärmetauschers des Haushaltsgerätes stellt aufgrund des breiten metastabilen Unterkühlungsbereiches bzw. der breiten Schmelzhysterese des eingesetzten ersten Phasenwechselmaterials zwischen etwa 16°C und etwa 24°C, d.h. innerhalb der zu erwartenden Umgebungstemperatur, in welcher das Haushaltsgerät betrieben wird, einerseits sicher, dass das Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers, nachdem es durch den „warmen“ Fluidablauf eines Arbeitsgangs des Haushaltsgerätes regeneriert bzw. geschmolzen worden ist, auch bei längeren Standzeiten des Haushaltsgerätes bei Umgebungstemperatur nicht auskristallisiert, sondern in seinem metastabilen Zustand verbleibt, so dass der weit überwiegende Anteil an latenter Wärme über einen praktisch beliebig langen Zeitraum verlustarm gespeichert werden kann und im nächsten Arbeitsgang zur Verfügung steht, ohne dass eine aufwändige Isolierung des Latentwärmespeichers mit hiermit einhergehendem, bei gattungsgemäßen Haushaltsgeräten in der Regel nur bedingt zur Verfügung stehenden Bauraum erforderlich wäre. Folglich kann zu Beginn eines jeweiligen Arbeitsgangs des Haushaltsgerätes, bei welchem das Fluid - sei es z.B. Wasser oder sei es z.B. Luft - auf die Soll-Temperatur aufgewärmt werden muss und ein Großteil der Gesamtenergie des Arbeitsgangs zur Aufheizung des Fluides anfällt, die Kristallisationswärme des ersten Phasenwechselmaterials freigesetzt werden, indem letzteres auskristallisiert wird.
Lediglich beispielhaft sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass Phasenwechselmaterialen in Form von Salzhydraten typischerweise eine Wärmekapazität in der Größenordnung von etwa 2,0 kJ/kg°C aufweisen, so dass z.B. bei einer Abkühlung von 20 kg eines solchen Phasenwechselmaterials um 15°C 600 kJ Wärmeenergie an die Umgebung freigesetzt werden bzw. „verloren“ gehen. Demgegenüber steht eine latente, anlässlich der Kristallisation des Phasenwechselmaterials freigesetzte Wärme von typischerweise etwa 200 kJ/kg, so dass beim Kristallisieren von 20 kg desselben Phasenwechselmaterials 4000 kJ freigesetzt werden (vgl. z.B. auch Ludger Josef Fischer: „Phasenwechselmaterialen (PCM) für Latent-Wärmespeicher“ in Peter Stefan, Dieter Mewes, Stephan Kaberlac, Matthias Kind, Karlheinz Schaber und Thomas Wetzel (Hg.): VDI-Wärmeatlas, 65 (2019), Springer-Verlag, S. 1-20).
Andererseits stellt die erfindungsgemäße Ausgestaltung aufgrund dessen, dass die Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials kleinergleich der mittels der Heizeinrichtung einstellbaren, wenigstens einen Soll-Temperatur des Fluides beträgt, sicher, dass das ersten Phasenwechselmaterial durch die Abwärme aus dem „warmen“ Fluidablauf am Ende eines jeweiligen Arbeitsgangs des Haushaltsgerätes wieder mehr oder minder vollständig aufgeschmolzen wird, d.h. der Latentwärmespeicher wird regeneriert und vermag die latente Wärme auch dann bis zu dem darauffolgenden Arbeitsgang zu speichern, wenn dieser beispielsweise erst mehrere Tage später stattfindet.
Schließlich macht es die erfindungsgemäße Ausgestaltung infolge dessen, dass der Latentwärmespeicher des Wärmetauschers des Haushaltsgerätes einen Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des wenigstens einen ersten Phasenwechselmaterials aufweist, möglich, das Phasenwechselmaterial gezielt dann exotherm von der flüssigen in die feste Phase zu überführen, wenn ein hoher Wärmebedarf in dem Fluidzulauf erforderlich ist, um das Fluid vorzuwärmen und den Energieverbrauch der Heizeinrichtung auf diese Weise zu vermindern. Das erste Phasenwechselmaterial befindet sich dann innerhalb seiner breiten Schmelzhysterese im metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur, so dass es beim Auslösen der exothermen Kristallisation die gespeicherte latente Wärme freisetzt, welche in dem Wärmetauscher an den Fluidzulauf abgebeben werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät weist folglich eine sehr hohe Energieeffizienz auf, da der Latentwärmespeicher seines Wärmetauschers aufgrund der Lage und Breite der Schmelzhysterese des wenigstens einen Phasenwechselmaterials nahezu den vollständigen Wärmegehalt aus dem Fluidablauf aufzunehmen und über lange Zeiträume hinweg äußerst verlustarm zu speichern vermag, andererseits einen Großteil der in dem Phasenwechselmaterial gespeicherten latenten Wärmemenge an den Fluidzulauf abzugeben vermag, und zwar zu einem jeweils optimalen Zeitpunkt eines hohen Wärmebedarfs während eines gewünschten Wasch-, Spül- oder Trockenprogramms, indem der Auslösemechanismus aktiviert wird, um das Phasenwechselmaterial exotherm auszukristallisieren.
Um für eine möglichst breite Schmelzhysterese des ersten Phasenwechselmaterials zu sorgen, innerhalb welcher es in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich vorliegt und mittels des Auslösemechanismus bedarfsweise in die feste Phase überführt werden kann, um durch die hierbei frei werdende Wärme den Fluidzulauf vorzuwärmen, kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Kristallisationstemperatur des ersten Phasenwechselmaterials höchstens etwa 14°C, insbesondere höchstens etwa 12°C, vorzugsweise höchstens etwa 10°C, wie beispielsweise höchstens etwa 8°C oder weniger, und die Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials wenigstens etwa 25°C, insbesondere wenigstens etwa 26°C, vorzugsweise wenigstens etwa 27°C, wie beispielsweise wenigstens etwa 28°C oder mehr, aber kleinergleich der mittels der Heizeinrichtung einstellbaren wenigstens einen Soll-Temperatur des Fluides beträgt.
Die Heizeinrichtung des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes kann grundsätzlich in beliebiger bekannter Weise ausgestaltet sein und beispielsweise ein elektrisches Heizelement, wie einen Heizstab oder dergleichen, umfassen. Sie kann, wie dies gleichfalls im Stand der Technik üblich ist, auf nur eine oder insbesondere auf zwei oder mehrere Soll-Temperaturen einstellbar sein, welche in verschiedenen Arbeitsprogrammen, wie Spül-, Wasch- und/oder Trockenprogrammen, hinterlegt sein können, die wiederum seitens des Benutzers ausgewählt und abgearbeitet werden können.
Sofern die Heizeinrichtung des Haushaltsgerätes auf wenigstens zwei Soll-Temperaturen einstellbar ist (es bietet beispielsweise mehrere Arbeitsprogramme, wie Spül-, Wasch- und/oder Trockenprogramme, welche insgesamt zwei oder mehr Soll-Temperaturen besitzen), erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials kleinergleich der kleinsten der mittels der Heizeinrichtung einstellbaren Soll-Temperaturen des Fluides beträgt, so dass sichergestellt ist, dass der Latentwärmespeicher des Wärmetauschers bei jedem Arbeitsprogramm, bei welchem - z.B. im Gegensatz zu reinen Kaltwasch-, Schleuder-, Vor- oder Kaltspülprogrammen - ein Wärmebedarf besteht, einerseits die gespeicherte latente Wärme an den Fluidzulauf abzugeben vermag, wenn der Auslösemechanismus zum Auslösen einer Kristallisation des ersten Phasenwechselmaterials aktiviert wird, andererseits durch die Abwärme aus dem Fluidablauf wieder mehr oder minder vollständig regeneriert werden kann (das erste Phasenwechselmaterial wird geschmolzen), so dass die latente Wärme über einen langen Zeitraum gespeichert werden kann und bei dem nächsten Arbeitsgang zur Verfügung steht.
Insbesondere für den Fall, dass die Heizeinrichtung des Haushaltsgerätes auf zwei oder mehrere Soll-Temperaturen eingestellt werden kann, das Haushaltsgerät also verschiedene Arbeitsprogramme bietet, wie Spül-, Wasch- und/oder Trockenprogrammen, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Latentwärmespeicher zusätzlich zu dem ersten Phasenwechselmaterial ferner wenigstens ein von dem ersten Phasenwechselmaterial verschiedenes zweites Phasenwechselmaterial aufnimmt, welches - eine zweite Kristallisationstemperatur, bei welcher das zweite Phasenwechselmaterial exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und

- eine oberhalb der zweiten Kristallisationstemperatur gelegene zweite Schmelztemperatur, bei welcher das zweite Phasenwechselmaterial aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht,

Wie bereits angedeutet, kann das wenigstens eine Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers vorzugsweise aus der Gruppe der Salzhydrate gewählt sein, welche eine entsprechend breite Schmelzhysterese aufweisen. Beispiele für geeignete Phasenwechselmaterialien (PCM) auf der Basis von Salzhydraten umfassen Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl₂ · 6 H₂O), Natriumacetat-Trihydrat (CH₃COONa · 3 H₂O), Natriumsulfat-Decahydrat (Na₂SO₄ · 10 H₂O) und dergleichen und sind gemeinsam mit ihrer Schmelztemperatur („T_{Schmelz_PCM}“) , ihrer Schmelzenthalpie ( „ΔH_Shmelz-PCM“ ) , ihrem sich zwischen der Schmelz- und der Kristallisationstemperatur erstreckenden metastabilen Unterkühlungstemperaturbereich („ΔT_U-PCM“) sowie ihrer sich hieraus ergebenden Kristallisationstemperatur („T_Krist-PCM“) in der nachfolgende Tabelle exemplarisch wiedergegeben.

PCM	T_Schmelz-PCM	ΔT_U-PCM	T_Krist-PCM	ΔH_Schmelz-PCM
(CaCl₂ · 6 H₂O)	30°C	20°C	10°C	190 J/g
(CH₃COONa · 3 H₂O)	58°C	70°C	-12°C	230 J/g
(Na₂SO₄ · 10 H₂O)	32°C	25°C	7°C	254 J/g

Das wenigstens eine Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers des Wärmetauschers kann ferner mit wenigstens einem Additiv versetzt ist, wobei neben beliebigen, als solchen bekannten Additiven insbesondere solche aus der Gruppe der thermischen Modifizierungsmittel und der Gelbildner von Vorteil sein können. Beispiele für thermische Modifizierungsmittel, welche zur Anpassung der Schmelz- und/oder Kristallisationstemperatur des Phasenwechselmaterials und folglich auch zur Modifizierung, wie z.B. zur Verbreiterung oder Verschmälerung, der Schmelzhysterese dienen können, umfassen Wasser sowie Salze bzw. Salzhydrate, welche mit dem Salzhydrat des Phasenwechselmaterials eutektische Gemische bilden und ihrerseits, wenngleich nicht notwendigerweise, eine mehr oder minder ausgeprägte Schmelzhysterese aufweisen können. Als besonders geeignet haben sich hierbei insbesondere thermische Modifizierungsmittel in Form von artverwandten Salzhydraten erwiesen, wie beispielsweise Magnesiumchlorid-Hexahydrat (MgCl₂ · 6 H₂O; Bischofit) zur Absenkung der Schmelztemperatur von Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl₂ · 6 H₂O). Beispiele geeigneter Gelbildner, um das Phasenwechselmaterial in seinem fluiden Zustand bzw. in seiner schmelzflüssigen Phase zu gelieren und auf diese Weise zu verhindern, dass im Falle von Leckagen des Latentwärmespeichers größere Mengen an Phasenwechselmaterial in den Innenraum des Haushaltsgerätes freigesetzt werden, umfassen Siliciumoxid, insbesondere in feinpartikulärer Form, Gelatine, thermoplastische Elastomere (TPE), insbesondere auf Polyurethanbasis (TPU), Polysaccharide, insbesondere Xanthan, Agar-Agar sowie Cellulose und deren Derivate, z.B. in Form von Celluloseethern, wie Carboxymethylcellulose (CMC) etc., Celluloseacetat, z.B. in Form von Carboxymethylcellulose-Natriumsalz (CMC), und dergleichen. In diesem Zusammenhang sei explizit darauf hingewiesen, dass der Terminus „fluider Zustand“ in Bezug auf das Phasenwechselmaterial im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch einen gelartig viskosen Zustand des Phasenwechselmaterials umfasst, wie er durch Zusatz solcher Gelbildner erreicht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers insbesondere auch mit einer antimikrobiellen Ausrüstung versehen sein, um eine unerwünschte Keim- oder Pilzbildung möglichst über die Lebensdauer des Haushaltsgerätes hinweg zu vermeiden und somit für eine hygienische Unbedenklichkeit zu sorgen. Die antimikrobielle Ausrüstung sollte dabei ihrerseits gesundheitlich unbedenklich sein, wobei sie beispielsweise Füllstoffe, Fasern oder Fäden auf der Basis von Silber einschließlich dessen schwer bzw. unlöslichen Salzen umfassen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes kann ferner vorgesehen sein, dass der Latentwärmespeicher des Wärmetauschers eine Mehrzahl an getrennten Kammern aufweist, welche jeweils wenigstens ein Phasenwechselmaterial aufnehmen und welche jeweils sowohl mit dem Fluidzulauf als auch mit dem Fluidablauf in wärmeleitender Verbindung stehen, wobei eine jeweilige Kammer des Latentwärmespeichers wenigstens einen separaten Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des wenigstens einen Phasenwechselmaterials in der jeweiligen Kammer aufweist, wenn dieses in einem metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur vorliegt. In den jeweiligen Kammern des Latentwärmespeichers kann folglich das in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich, also innerhalb seiner Schmelzhysterese, vorliegende Phasenwechselmaterial mittels des einer jeweiligen Kammer zugeordneten Auslösemechanismus' je nach aktuellem Wärmebedarf des Fluidzulaufes individuell und unabhängig voneinander exotherm auskristallisiert werden, wobei in denjenigen Kammern des Latentwärmespeichers, in welchen der Auslösemechanismus nicht aktiviert wird, die in dem Phasenwechselmaterial gespeicherte latente Wärme für spätere Phasen eines jeweiligen Arbeitsgangs mit höherem Wärmebedarf oder auch für einen separaten späteren Arbeitsgang zur Verfügung stehen bleibt.
Die Kammern des Latentwärmespeichers können vorzugsweise zumindest in Bezug auf den Fluidzulauf hintereinander in dem Wärmetauscher angeordnet sein, so dass das dem Arbeitsbehälter während des Betriebs des Haushaltsgerätes über den Fluidzulauf zugeführte Fluid mit allen Kammern des Latentwärmespeichers des Wärmetauschers in wärmeleitenden Kontakt tritt, aber individuell nur durch die latente Wärme der Phasenwechselmaterialien derjenigen Kammern erwärmt werden kann, in welchen das Phasenwechselmaterial mittels des den Kammern individuell zugeordneten Auslösemechanismus' exotherm in die feste Phase überführt worden ist.
In diesem Zusammenhang kann es sich insbesondere als vorteilhaft erweisen, wenn zumindest einige Kammern des Latentwärmespeichers des Wärmetauschers unterschiedliche Mengen an dem wenigstens einen Phasenwechselmaterial aufnehmen, so dass bei aktuell hohem Wärmebedarf beispielsweise das Phasenwechselmaterial in zumindest einer „großen“ Kammer oder in zumindest einer „großen“ und zumindest einer „kleinen“ Kammer exotherm kristallisiert wird, wohingegen bei aktuell demgegenüber geringerem Wärmebedarf beispielsweise das Phasenwechselmaterial nur in zumindest einer „kleinen“ Kammer exotherm kristallisiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest einige Kammern des Latentwärmespeichers des Wärmetauschers verschiedene Phasenwechselmaterialien aufnehmen, wie beispielsweise zumindest ein erstes und ein zweites Phasenwechselmaterial mit zumindest unterschiedlichen Schmelzpunkten der weiter oben beschriebenen Art, so dass mittels der einer jeweiligen Kammer zugeordneten Auslösemechanismen auch gezielt nur ein Phasenwechselmaterial teilweise oder gänzlich oder beide Phasenwechselmaterialien teilweise oder gänzlich entsprechend dem aktuellen Wärmebedarf exotherm auskristallisiert werden können.
Um für eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem Fluidzulauf und dem Fluidablauf und folglich für einen hohen Wärmeübergang in dem Wärmetauscher zu sorgen, können der Fluidzulauf und der Fluidablauf in dem Wärmetauscher vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Gegenstrom betrieben sein, wobei z.B. auch ein Betrieb sowohl im Gleich- als auch im Gegenstrom zweckdienlich sein kann, wie es als solches beispielsweise aus der eingangs zitierten DE 199 60 812 A1 bekannt ist.
Wie bereits angedeutet, können bei einem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät zumindest die wenigstens eine Heizeinrichtung und der wenigstens eine Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des wenigstens einen Phasenwechselmaterials zweckmäßigerweise mit einer gemeinsamen, auf die wenigstens eine Soll-Temperatur des Fluides programmierbaren Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes in Verbindung stehen, welche ferner mit wenigstens einem, zumindest in dem Fluidzulauf angeordneten Temperatursensor in Verbindung steht, um die Kristallisation des wenigstens einen Phasenwechselmaterials in Abhängigkeit von der programmierten Soll-Temperatur auszulösen.
Der Auslösemechanismus des Latentwärmespeichers bzw. einer jeweiligen Kammer desselben kann grundsätzlich in beliebiger bekannter Weise ausgestaltet sein und beispielsweise auf mechanischer Einwirkung auf das Phasenwechselmaterial, z.B. mittels eines Aktors (vgl. hierzu z.B. auch die DE 601 07 382 T2 , DE 102 01 046 342 A1 , EP 0 350 460 A1 oder US 5 378 337 A , bei welchen die Kristallisation eines Phasenwechselmaterials durch lokale Stoßbelastung induziert wird), beruhen. Weitere Möglichkeiten der Initiierung einer Keimbildung in dem unterkühlten Phasenwechselmaterial bestehen beispielsweise in einer lokalen Abkühlung des im metastabilen Unterkühlungsbereich befindlichen Phasenwechselmaterials auf seine Kristallisationstemperatur, beispielsweise mittels eines Peltier-Elementes (vgl. z.B. auch die DE 10 2010 063 057 A1 ) oder in einer elektrochemischen Aktivierung mittels in dem Latentwärmespeicher bzw. in einer jeweiligen Kammer desselben angeordneter Elektroden. Als vorteilhaft in Bezug auf einen relativ einfachen Aufbau des Auslösemechanismus', welcher zudem eine allenfalls geringe Energiezufuhr benötigt, um eine Kristallisation des unterkühlten Phasenwechselmaterials zu initiieren und die hierbei freiwerdende Wärme nutzen zu können, sowie auf ein zuverlässiges Auslösen des Auslösemechanismus' haben sich ferner Auslösemechanismen erwiesen, welche durch Exposition des im metastabilen Unterkühlungsbereich vorliegenden Phasenwechselmaterials mit Fremd- oder insbesondere Eigenkeimen eine Kristallisation des Phasenwechselmaterials auszulösen vermögen. In Bezug auf einen vorteilhaften Auslösemechanismus kann demnach beispielsweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Auslösemechanismus eine Auslösekammer aufweist, in welcher ein mit einem Kristallisationskeimbildner in Kontakt stehendes Phasenwechselmaterial aufgenommen ist und welche mit dem Latentwärmespeicher des Wärmetauschers über ein sowohl öffenbares als auch verschließbares Ventilelement derart in Verbindung steht, dass

- bei geöffnetem Ventilelement das mit dem Kristallisationskeimbildner in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer mit dem Phasenwechselmaterial in dem Latentwärmespeicher in Kontakt steht, um dessen Kristallisation auszulösen; und
- bei geschlossenem Ventilelement das mit dem Kristallisationskeimbildner in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer mit dem Phasenwechselmaterial in dem Latentwärmespeicher außer Kontakt steht.

Bei einem solchen Auslösemechanismus kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass

- in der Auslösekammer des Auslösemechanismus' dasselbe Phasenwechselmaterial wie in dem Latentwärmespeicher aufgenommen ist und/oder
- der Kristallisationskeimbildner in der Auslösekammer des Auslösemechanismus' immobilisiert ist, wobei das Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer insbesondere mit wenigstens einem Gelbildner versetzt ist.

Der Zusatz eines Gelbildner zu dem in der Auslösekammer des Auslösemechanismus' aufgenommenen Phasenwechselmaterial stellt dabei sicher, dass der hiermit in Kontakt stehende Kristallisationskeimbildner stets sicher und zuverlässig immobilisiert ist und nicht in das in dem eigentlichen Latentwärmespeicher befindliche Phasenwechselmaterial gelangen kann, was insbesondere auch dann gilt, wenn sich das in der Auslösekammer befindliche Phasenwechselmaterial oberhalb seiner Schmelztemperatur befindet (z.B. bei der Regeneration des Latentwärmespeichers infolge Wärmeleitung aus dem „warmen“ Fluidzulauf), da dem in der Auslösekammer befindlichen Phasenwechselmaterial durch den Gelbildner eine solche Viskosität verliehen ist, dass es nicht mehr fließfähig ist. Folglich wird eine Migration des Kristallisationskeimbildners - sei er fest oder sei er zumindest teilweise in dem Phasenwechselmaterial der Auslösekammer gelöst - aus der Auslösekammer in den eigentlichen Latentwärmespeicher infolge von konvektiven Vorgängen, Diffusionsprozessen und dergleichen unterbunden oder zumindest so weit verlangsamt, dass kein oder ein allenfalls minimaler Eintrag des Kristallisationskeimbildners in das Phasenwechselmaterial des eigentlichen Latentwärmespeichers stattfinden kann und der Latentwärmespeicher somit mangels fortschreitender Verunreinigung seines Phasenwechselmaterials über seine gesamte Lebensdauer zuverlässig mit gleichbleibender Zyklenstabilität betrieben werden kann. Andererseits wird aufgrund dessen, dass es sich bei dem Phasenwechselmaterial der Auslösekammer, welches mit dem Kristallisationskeimbildner in Kontakt steht und folglich bereits dann in seine kristalline Phase überführt wird, so lange sich das Phasenwechselmaterial in dem eigentlichen Latentwärmespeicher noch in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich befindet, um dasselbe Phasenwechselmaterial wie jenes des eigentlichen Latentwärmespeichers handelt, sichergestellt, dass beim Auslösen der exothermen Kristallisation des Phasenwechselmaterials des Latentwärmespeichers, wenn dieser bei geöffnetem Ventilelement mit dem bereits kristallisierten und vergelten Phasenwechselmaterial der Auslösekammer in Kontakt tritt, auch keine weiteren Verunreinigungen in das Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers eingetragen werden können, welche sein Wärmespeichervermögen negativ beeinträchtigen könnten. Folglich werden die stofflichen Zusammensetzungen weder des Phasenwechselmaterials des eigentlichen Latentwärmespeichers noch jenes der Auslösekammer, welches mit dem Kristallisationskeimbildner in Kontakt steht und diesen aufgrund seines Anteils an Gelbildner immobilisiert, auch bei fortwährenden Arbeitszyklen des Latentwärmespeichers nicht verändert, was zu einer größtmöglichen Zuverlässigkeit des Auslösemechanismus' sowie zu einer größtmöglichen Reproduzierbarkeit der Kristallisation des in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich befindlichen Phasenwechselmaterials in dem Latentwärmespeicher bei einer größtmöglichen Zyklenstabilität führt. Ein solcher Auslösemechanismus ist im Übrigen aus der zum Prioritätsdatum der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht veröffentlichten DE 10 2021 100 156.0 bekannt, welche hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 ein Funktionsschema einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes;
2 eine stark schematisierte Schnittansicht durch den mit einem Latentwärmespeicher ausgestatteten Wärmetauscher des Haushaltsgerätes gemäß der 1;
3 eine stark schematisierte Prinzipdarstellung einer Ausführungsform eines Auslösemechanismus' des Latentwärmespeichers mit einer Auslösekammer, welche einen Kristallisationskeimbildner enthält und über ein Ventilelement mit dem Latentwärmespeicher in Verbindung steht; und
4 bis 8 jeweils eine stark schematisierte Detailansicht verschiedener Ausführungsformen des Auslösemechanismus' des Latentwärmespeichers gemäß der 3;

In der 1 ist ein vereinfachtes Funktionsschema eines Haushaltsgerätes schematisch wiedergegeben, wobei es sich bei dem Haushaltsgerät beispielsweise um eine Spülmaschine, eine Waschmaschine, einen Wäschetrockner, einen Waschtrockner oder dergleichen handeln kann. Das Haushaltsgerät umfasst reinen Arbeitsbehälter 1, wie beispielsweise in Form eines mittels einer Tür (nicht gezeigt) verschließbaren Spülbehälters, einer Wäschetrommel und/oder einer Trockentrommel. Das Haushaltsgerät umfasst des Weiteren einen in den Arbeitsbehälter 1 einmündenden Fluidzulauf 2, welcher z.B. an einen Wasseranschluss (im Falle einer Wasch- oder Spülmaschine) angeschlossen werden kann oder mit der Umgebungsluft in Verbindung steht (z.B. im Falle eines Wäschetrockners), andererseits einen aus dem Arbeitsbehälter 1 ausmündenden Fluidablauf 3, welcher beispielsweise an einen Abwasseranschluss angeschlossen werden kann. Stromauf des Arbeitsbehälters 1 steht der Fluidzulauf 2 mit einer in der Regel elektrischen Heizeinrichtung 4 in wärmeleitender Verbindung, welche im vorliegenden Fall auf mehrere Soll-Temperaturen, wie z.B. 30°C, 40°C, 60°C etc. einstellbar ist. Zu diesem Zweck steht die Heizeinrichtung 4 in allgemein bekannter Weise mit einer nicht zeichnerisch dargestellten Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes in Verbindung, welche ferner mit einem oder mehreren, ebenfalls nicht zeichnerisch wiedergegebenen Temperatursensor(en) in dem Fluidzulauf 2 in Verbindung steht. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist an eine übliche Eingabeeinrichtung des Haushaltsgerätes angeschlossen, welcher zur Eingabe gewünschter Spül-, Wasch- und/oder Trockenprogramme seitens des Benutzers dient. Darüber hinaus weist das Haushaltsgerät einen in Bezug auf den Fluidzulauf 2 stromauf der Heizeinrichtung 4 angeordneten und nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 näher erläuterten Wärmetauscher 5 auf, in welchem der Fluidzulauf 2 mit dem Fluidablauf 3 in wärmeleitender Verbindung steht. Der beispielsweise im Gegenstrom betriebene Wärmetauscher 5 kann dabei beispielsweise im Gehäuse des Haushaltsgerätes oder auch in dem Arbeitsbehälter 1 montiert sein.
Wie aus der 2 ersichtlich, weist der Wärmetauscher 5 einen Latentwärmespeicher 10 auf, welcher wenigstens ein - in vorliegenden Fall beispielsweise drei verschiedene - zum Speichern von latenter Wärmeenergie geeignete Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 aufnimmt und sowohl mit dem Fluidzulauf 2 als auch mit dem Fluidablauf 3 (in der schematischen Schnittansicht der 2 nicht erkennbar) in wärmeleitender Verbindung steht. Zu diesem Zweck weist der Latentwärmespeicher 10 des Wärmetauschers 5 eine Mehrzahl an getrennten Kammern 11 auf, welche jeweils ein Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 oder auch Mischungen von Phasenwechselmaterialen aufnehmen und welche jeweils sowohl mit dem Fluidzulauf 2 als auch mit dem Fluidablauf 3 in wärmeleitender Verbindung stehen. Die Kammern 11 des Latentwärmespeichers 10 sind im vorliegenden Fall sowohl in Bezug auf den Fluidzulauf 2 als auch auf den Fluidablauf 3 hintereinander angeordnet, d.h. der Fluidzulauf 2 und der Fluidablauf 3 durchströmen nacheinander eine jede Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 des Wärmetauschers 5, aber vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung. Dabei können die Kammern 11 des Latentwärmespeichers 10 aus den weiter oben genannten Gründen insbesondere verschiedene Aufnahmevolumina besitzen und mit unterschiedlichen Mengen des jeweiligen Phasenwechselmaterials PCM1, PCM2, PCM3 befüllt sein. Darüber hinaus nehmen die Kammern 11 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auch verschiedene Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 auf, wobei der Fluidzulauf 2 zunächst die mit dem ersten Phasenwechselmaterial PCM1 befüllten Kammern 11, sodann die mit dem zweiten Phasenwechselmaterial PCMs befüllten Kammern 11 und schließlich die mit dem dritten Phasenwechselmaterial PCM3 befüllten Kammern 11 durchströmt.
Die in den Kammern 11 des Latentwärmespeichers 10 des Wärmetauschers 5 untergebrachten Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3, bei welchen es sich insbesondere um Salzhydrate handeln kann, sind jeweils derart ausgewählt, dass sie eine Kristallisationstemperatur, bei welcher das jeweilige Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 exotherm von einem fluiden, z.B. flüssigen bis viskosen, Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und eine oberhalb der Kristallisationstemperatur gelegene Schmelztemperatur besitzen, bei welcher das jeweilige Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 aus dem kristallinen Zustand wieder in den fluiden Zustand übergeht. Die Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 besitzen zudem einerseits eine ausgeprägte Schmelzhysterese zwischen höchstens etwa 16°C und mindestens etwa 24°C, also in dem Temperaturbereich der zu erwartenden Umgebungstemperatur, in welcher das Haushaltsgerät üblicherweise betrieben wird, so dass sie bei der Umgebungstemperatur in ihrem metastabilen Unterkühlungsbereich vorliegen, in welchem ihre exotherme Kristallisation gezielt ausgelöst werden kann und der weit überwiegende Anteil an latenter Wärme insbesondere über einen praktisch beliebig langen Zeitraum verlustarm gespeichert werden kann. Andererseits ist die Schmelztemperatur der Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 derart an zumindest einige der programmierbaren Soll-Temperaturen des Heizeinrichtung 4 des Haushaltsgerätes angepasst, dass sie jeweils kleinergleich zumindest einiger der mittels der Heizeinrichtung 4 einstellbaren Soll-Temperaturen des Fluides beträgt, so dass sichergestellt ist, dass das jeweilige Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 einer jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 durch den „warmen“ Fluidablauf 3 des Haushaltsgerätes wieder regeneriert bzw. geschmolzen werden kann.
So kann es sich bei dem ersten Phasenwechselmaterial PCM1 beispielsweise um Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl₂ · 6 H₂O) handeln, welches eine erste Schmelztemperatur von etwa 30°C und eine erste Kristallisationstemperatur von etwa 10°C aufweist (der auch mit „Schmelzhysterese“ bezeichnete metastabile Unterkühlungsbereich liegt folglich zwischen etwa 10°C und etwa 30°C), d.h. die erste Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials PCM1 entspricht etwa einer programmierbaren Soll-Temperatur von 30°C des Haushaltsgerätes, welche üblicherweise - abgesehen von Kaltspül-, Kaltwasch- oder Kalttrockengängen, bei welchen die Heizeinrichtung 4 deaktiviert bleibt und kein Wärmebedarf besteht - die kleinste auswählbare Soll-Temperatur von gattungsgemäßen Haushaltsgeräten darstellt. Um sicherzustellen, dass mit dem Abschluss eines Arbeitsgangs des Haushaltsgerätes bei einer solchen Soll-Temperatur von 30°C das erste Phasenwechselmaterial PCM1 wieder mehr oder minder vollständig geschmolzen, der Latentwärmespeicher 10 also insoweit regeneriert werden kann, kann die erste Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials PCM1 z.B. vorzugsweise durch den Zusatz eines thermischen Modifizierungsmittels verringert werden, wobei beispielsweise ein Zusatz von etwa 1 Mass.-% bis etwa 10 Mass.-% Magnesiumchlorid-Hexahydrat (MgCl₂ · 6 H₂O) zu dem ersten Phasenwechselmaterial PCM1 in Form von Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl₂ · 6 H₂O) in einer Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials PCM1 von etwa 26°C bis 28°C zu resultieren vermag. Darüber hinaus sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass alle Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 des Latentwärmespeichers 10 bedarfsweise mit weiteren Additiven versetzt sein können, z.B. in Form vom Gelbildnern, antimikrobiellen Mitteln und dergleichen, wie sie weiter oben beschrieben sind.
Bei dem zweiten Phasenwechselmaterial PCM2 kann es sich beispielsweise um Natriumsulfat-Decahydrat (Na₂SO₄ · 10 H₂O) handeln, welches eine zweite Schmelztemperatur von etwa 32°C und eine zweite Kristallisationstemperatur von etwa 7°C aufweist (der auch mit „Schmelzhysterese“ bezeichnete metastabile Unterkühlungsbereich liegt folglich zwischen etwa 7°C und etwa 32°C), d.h. die zweite Schmelztemperatur des zweiten Phasenwechselmaterials PCM2 ist größer ist als die kleinste der mittels der Heizeinrichtung 4 einstellbaren Soll-Temperatur des Fluides von 30°C (siehe oben), aber kleiner einer weiteren mittels der Heizeinrichtung 4 programmierbaren Soll-Temperatur des Fluides von beispielsweise 40°C, wie sie gleichfalls eine der bei gattungsgemäßen Haushaltsgeräten üblichen Soll-Temperaturen darstellt. Auch in Bezug auf das zweite Phasenwechselmaterial PCM2 ist somit einerseits sichergestellt, dass mit dem Abschluss eines Arbeitsgangs des Haushaltsgerätes bei einer solchen Soll-Temperatur von 40°C das zweite Phasenwechselmaterial PCM2 wieder mehr oder minder vollständig geschmolzen, der Latentwärmespeicher 10 also insoweit regeneriert werden kann; andererseits liegt auch das zweite Phasenwechselmaterial PCM2 aufgrund seiner geringen zweiten Kristallisationstemperatur von etwa 7°C bei den zu erwartenden Umgebungstemperaturen, bei welchen das Haushaltsgerät üblicherweise betrieben wird, in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich vor, in welchem seine exotherme Kristallisation gezielt ausgelöst werden kann und der weit überwiegende Anteil an latenter Wärme insbesondere über einen praktisch beliebig langen Zeitraum verlustarm gespeichert werden kann.
Bei dem dritten Phasenwechselmaterial PCM3 kann es sich beispielsweise um Natriumacetat-Trihydrat (CH₃COONa · 3 H₂O) handeln, welches eine dritte Schmelztemperatur von etwa 58°C und eine dritte Kristallisationstemperatur von etwa -12°C aufweist (der auch mit „Schmelzhysterese“ bezeichnete metastabile Unterkühlungsbereich liegt folglich zwischen etwa -12°C und etwa 58°C), d.h. die dritte Schmelztemperatur des dritten Phasenwechselmaterials PCM3 ist größer ist als die mittlere der mittels der Heizeinrichtung 4 einstellbaren Soll-Temperatur des Fluides von 40°C (siehe oben), aber kleiner einer weiteren mittels der Heizeinrichtung 4 programmierbaren Soll-Temperatur des Fluides von beispielsweise 60°C, wie sie gleichfalls eine der bei gattungsgemäßen Haushaltsgeräten üblichen Soll-Temperaturen darstellt. Auch in Bezug auf das dritte Phasenwechselmaterial PCM3 ist somit einerseits sichergestellt, dass mit dem Abschluss eines Arbeitsgangs des Haushaltsgerätes bei einer solchen Soll-Temperatur von 60°C das dritte Phasenwechselmaterial PCM3 wieder mehr oder minder vollständig geschmolzen, der Latentwärmespeicher 10 also insoweit regeneriert werden kann; andererseits liegt auch das dritte Phasenwechselmaterial PCM3 aufgrund seiner geringen dritten Kristallisationstemperatur von etwa -12°C bei den zu erwartenden Umgebungstemperaturen, bei welchen das Haushaltsgerät üblicherweise betrieben wird, in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich vor, in welchem seine exotherme Kristallisation gezielt ausgelöst werden kann und der weit überwiegende Anteil an latenter Wärme insbesondere über einen praktisch beliebig langen Zeitraum verlustarm gespeichert werden kann.
Darüber hinaus können selbstverständlich auch weitere, wiederum zweckmäßigerweise in getrennten Kammern 11 des Latentwärmespeichers 10 des Wärmetauschers 5 untergebrachte Phasenwechselmaterialen vorgesehen sein, deren Kristallisationstemperatur höchstens etwa 16°C beträgt, so dass sich deren ausgeprägte Schmelzhysterese gleichfalls im Bereich der zu erwartenden Umgebungstemperatur des Haushaltsgerätes bewegt, wobei ihre Schmelztemperatur an weitere Soll-Temperaturen des Haushaltsgerätes angepasst ist, indem sie jeweils, vorzugsweise knapp, unterhalb einer solchen weiteren Soll-Temperatur, aber oberhalb der nächstkleineren Soll-Temperatur des Haushaltsgerätes liegt. Die Fließrichtung des Fluides in dem Fluidzulauf 2 ist dabei zweckmäßigerweise derart gewählt, dass zunächst die Kammer(n) 11 des Latentwärmespeichers 10 mit dem ersten Phasenwechselmaterial PCM1 mit geringstem Schmelzpunkt, sodann die Kammer(n) 11 mit dem zweiten Phasenwechselmaterial PCM2 mit demgegenüber höherem Schmelzpunkt und zuletzt die Kammer(n) 11 mit dem dritten Phasenwechselmaterial PCM3 mit dem höchsten Schmelzpunkt kaskadenartig durchströmt werden, wobei je nach der programmierten Soll-Temperatur und je nach aktuellem Wärmebedarf der Heizeinrichtung 4 nur die in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 untergebrachten Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 in die feste Phase überführt werden können, um ihre exotherme Kristallisationswärme freizusetzen, was zweckmäßigerweise in automatisierter Form mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes geschieht.
Um die Kristallisation eines jeweiligen Phasenwechselmaterials PCM1, PCM2, PCM3 in einer jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 je nach aktuellem Wärmebedarf unabhängig voneinander initiieren zu können, wenn das jeweilige Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur vorliegt, weist eine jeweilige Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 einen separaten Auslösemechanismus auf, welcher - wie bereits angedeutet - seinerseits zweckmäßigerweise mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes in Verbindung steht. Während der Auslösemechanismus grundsätzlich in beliebiger bekannter Weise ausgestaltet sein kann, zeigt die 3 eine Ausführungsform eines solchen Auslösemechanismus', welcher sich im Hinblick auf eine hohe Zuverlässigkeit, Reproduzierbarkeit und wiederholte Zyklenstabilität als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Der Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des Phasenwechselmaterials PCM1, PCM2, PCM3, wenn dieses in einem metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur vorliegt, umfasst einerseits eine Auslösekammer 13, andererseits ein sowohl öffenbares als auch verschließbares Ventilelement 14, mittels welchem die Auslösekammer 13 mit in der Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 befindlichen Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 (vgl. hierzu die 2) in Verbindung steht. Während die Auslösekammer 13 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Innern der Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 angeordnet ist, kann er selbstverständlich auch außerhalb desselben angeordnet sein und gleichfalls über das Ventilelement 14 mit der Kammer 11 kommunizieren (nicht gezeigt). In der Auslösekammer 13 ist vorzugsweise dasselbe Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 wie in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 aufgenommen; andererseits enthält die Auslösekammer 13 wenigstens einen weiter unten unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 näher erläuterten Kristallisationskeimbildner K, wobei das Phasenwechselmaterial im der Auslösekammer 13 mit dem Kristallisationskeimbildner K (vgl. die 4 bis 8) in Kontakt steht. Darüber hinaus ist das mit dem Kristallisationskeimbildner K in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13 vorteilhafterweise mit einem Gelbildner versetzt, wie beispielsweise mit einem solchen der weiter oben beschriebenen Art, wobei der Anteil an Gelbildner in der Auslösekammer 13 derart bemessen ist, dass die Viskosität des in der Auslösekammer 13 aufgenommenen Phasenwechselmaterials auch dann, wenn es auf eine Temperatur oberhalb seiner Schmelztemperatur erwärmt worden ist, nicht mehr fließfähig ist und eine hinreichende Viskosität aufweist, um den Kristallisationsbildner K zu immobilisieren und vor einer Migration in die jeweilige Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 zu bewahren. Wie bereits erwähnt, kann darüber hinaus auch das jeweilige Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 mit einem, insbesondere mit demselben, Gelbildner versetzt sein.
Befindet sich das Ventilelement 14, bei welchem es sich im Falle der 3 bis 8 beispielsweise um ein mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes betätigbares elektrisches Ventil, z.B. in Form eines Schiebers, einer Blende, eines Kugelhahnes oder dergleichen, handeln kann, in seiner Öffnungsstellung, so befindet sich das mit dem Kristallisationskeimbildner K in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13 mit dem Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 in Kontakt, um dessen Kristallisation auszulösen. Befindet sich das Ventilelement 14 hingegen in seiner Schließstellung, so befindet sich das mit dem Kristallisationskeimbildner K in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13 mit dem Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 12 außer Kontakt, so dass dieses nicht auskristallisieren kann, so lange es in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich vorliegt. Es ergibt sich somit die folgende Funktionsweise des einer jeden Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 des Wärmetauschers 5 zugeordneten Auslösemechanismus':
Ist das Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in einer jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 regeneriert worden, indem es durch die Wärme des in dem Fluidablauf 3 abgeführten Fluides zumindest auf seine Schmelztemperatur erwärmt worden ist (vgl. hierzu auch die 1 und 2), so befindet sich zumindest das Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der Kammer 11 des Latentwärmespeichers und gegebenenfalls auch das, insbesondere vergelte, Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13 im geschmolzenen Zustand, wobei letzteres jedoch aufgrund des Gelbildners stets eine hinreichende Viskosität aufweist, um den Kristallisationskeimbildner K in der Auslösekammer 13 zu immobilisieren. Das Ventilelement 14 ist geschlossen. Sinkt die Temperatur sodann auf einen Wert unterhalb der Schmelztemperatur, aber oberhalb der Kristallisationstemperatur des Phasenwechselmaterials in der Auslösekammer 13 ab, z.B. im Wesentlichen auf Umgebungstemperatur, so kristallisiert das vergelte Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13 infolge seines Kontaktes mit dem Kristallisationskeimbildner K aus, wohingegen sich das Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 in seinem metastabilen Unterkühlungsbereich befindet. Soll nun die Kristallisationswärme des Phasenwechselmaterials PCM1, PCM2, PCM3 in einer jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 freigesetzt werden, um das der Arbeitskammer 1 des Haushaltsgerätes über den Fluidzulauf 2 zugeführte Fluid in dem Wärmetauscher 5 vorzuwärmen, so kann das Ventilelement 14 bedarfsweise geöffnet werden, so dass das auskristallisierte Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13 mit dem unterkühlten Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 in Kontakt gelangt und als „mittelbarer“ Kristallisationskeim zu wirken vermag, um das Phasenwechselmaterial PCM1, PCM2, PCM3 in der jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 exotherm in die kristalline Phase zu überführen. Sodann oder spätestens anlässlich des nächsten Regenerationsvorgangs infolge Abwärme aus dem Fluidablauf 3 kann das Ventilelement 14 wieder geschlossen werden. Aufgrund der Immobilisierung des Kristallisationskeimbildners K in der Auslösekammer 13 mittels des dort vergelten Phasenwechselmaterials sowie aufgrund dessen, dass in einer jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 und in der dieser zugeordneten Auslösekammer 13 des Auslösemechanismus' dieselben Phasenwechselmaterialien PCM1, PCM2, PCM3 eingesetzt werden, vermag dies mit einer größtmöglichen Zuverlässigkeit, Reproduzierbarkeit und Zyklenstabilität geschehen.
Wie aus den 4 bis 8 ersichtlich, kann der Kristallisationskeimbildner K, welcher im vorliegenden Fall beispielsweise von Fremdkeimen aus wenigstens einem, vorzugsweise in dem Phasenwechselmaterial der Auslösekammer 13 nicht oder nur gering löslichen, Feststoff mit einer Schmelztemperatur oberhalb jener des Phasenwechselmaterials gebildet ist, insbesondere im Bereich der dem Ventilelement 14 fernen Seite der Auslösekammer 13 des Auslösemechanismus' angeordnet sein, um eine noch höhere Sicherheit zu bieten, damit Anteile des Kristallisationskeimbildners K bei geöffnetem Ventilelement 14 nicht in die jeweilige Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 gelangen können. Im Falle der in der 4 schematisch wiedergegebenen Ausführungsform des Auslösemechanismus' geschieht dies lediglich dadurch, dass der Kristallisationskeimbildner K an der dem Ventilelement 14 entgegengesetzten Seite der Auslösekammer 13 angereichert ist, wohingegen das Phasenwechselmaterial in dem dem Ventilelement 14 nahen Bereich der Auslösekammer 13 nicht oder mit einem allenfalls geringen Anteil an Kristallisationskeimbildner K versetzt ist. Dies eröffnet beispielsweise auch die Möglichkeit, dass ein Anteil des dem Ventilelement 14 nahen Phasenwechselmaterials in der Auslösekammer 13 nicht oder mit einem geringeren Anteil des Gelbildners versetzt sein kann als das dem Ventilelement 14 ferne Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer 13, welches mit dem Kristallisationskeimbildner K in Kontakt steht, um für einen möglichst geringen mechanischen Widerstand gegen eine Betätigung des Ventilelementes 14 zu sorgen.
Bei der in der 5 gezeigten Ausführungsform des Auslösemechanismus' ist der Kristallisationskeimbildner K gleichfalls an der dem Ventilelement 14 fernen Seite der Auslösekammer 13 angeordnet, wobei in der Auslösekammer 13 ferner ein Labyrinth 15 angeordnet ist, welches im vorliegenden Fall z.B. eine im Wesentlichen schneckenförmige Ausgestaltung besitzt und zwischen dem Ventilelement 14 und der diesem fernen Seite der Auslösekammer 13, in welcher der Kristallisationskeimbildner K angereichert ist, angeordnet ist. Auf diese Weise kann der räumliche Abstand zwischen dem in der Auslösekammer 13 angeordneten Kristallisationskeimbildners K und dem Ventilelement 14, welches die Auslösekammer 13 mit einer jeweiligen Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 verbindet, bei gleichwohl kompaktem Aufbau der Auslösekammer 13 vergrößert werden, um sicherzustellen, dass bei geöffnetem Ventilelement 14 keine Anteile des Kristallisationskeimbildner K aus der Auslösekammer 13 in die jeweilige Kammer 11 des Latentwärmespeichers 10 gelangen können.
Wie sich aus der in der 6 schematisch dargestellten Ausführungsform des Auslösemechanismus' ergibt, kann zu den vorgenannten Zwecken beispielsweise auch ein Filterelement 16 zwischen dem Ventilelement 14 und dem diesem fernen Bereich der Auslösekammer 13, in welchem der feste Kristallisationskeimbildner K angeordnet ist, vorgesehen sein, welches beispielsweise von einer Fritte, einem Sintermetallelement oder dergleichen gebildet sein und vorzugsweise eine Porengröße von etwa 0,1 µm bis etwa 100 µm aufweisen kann. Die in der 7 schematisch wiedergegebene Ausführungsform des Auslösemechanismus' unterscheidet sich von jener gemäß der 6 dadurch, dass anstelle des Filterelementes 16 eine Membran 17 vorgesehen ist, welche - ähnlich wie das Filterelement 16 - in der Auslösekammer 13 zwischen dem Ventilelement 14 und dem diesem fernen Bereich der Auslösekammer 13, in welchem der Kristallisationskeimbildner K angeordnet ist, positioniert ist. Die Membran 17 kann hierbei vorteilhafterweise eine auch als „Molecular Weight Cut Off“ (MWCO) bezeichnete Ausschlussgrenze zwischen etwa 50 g/mol und etwa 300 g/mol aufweisen. Wie in der 8 erkennbar, kann die Membran 17 beispielsweise auch zwischen zwei Filterelementen 16 der oben beschriebenen Art angeordnet sein, um eine höhere mechanische Stabilität zu gewährleisten und insbesondere zu verhindern, dass relativ große und/oder scharfkantige Kristalle durch die Membran 17 hindurchwachsen bzw. diese durchstoßen können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4403737 A1 [0005]
DE 19960812 A1 [0005, 0026]
DE 2916839 A1 [0006]
DE 102011002965 A1 [0006]
DE 102021202665 A1 [0007]
DE 60107382 T2 [0028]
DE 10201046342 A1 [0028]
EP 0350460 A1 [0028]
US 5378337 A [0028]
DE 102010063057 A1 [0028]
DE 1020211001560 [0030]

Claims

Haushaltsgerät, insbesondere aus der Gruppe Spülmaschine, Waschmaschine und/oder Wäschetrockner, umfassend - wenigstens einen Arbeitsbehälter (1), - wenigstens einen in den Arbeitsbehälter (1) einmündenden Fluidzulauf (2), - wenigstens einen aus dem Arbeitsbehälter (1) ausmündenden Fluidablauf (3), - wenigstens eine mit dem Fluidzulauf (2) in wärmeleitender Verbindung stehende und auf wenigstens eine Soll-Temperatur des Fluides einstellbare Heizeinrichtung (4), und - wenigstens einen in Bezug auf den Fluidzulauf (2) stromauf der Heizeinrichtung (4) angeordneten Wärmetauscher (5), in welchem der Fluidzulauf (2) mit dem Fluidablauf (3) in wärmeleitender Verbindung steht, wobei der Wärmetauscher (5) einen Latentwärmespeicher (10) aufweist, welcher wenigstens ein zum Speichern von latenter Wärmeenergie geeignetes Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) aufnimmt, welches sowohl mit dem Fluidzulauf (2) als auch mit dem Fluidablauf (3) in wärmeleitender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Phasenwechselmaterial (PCM1) des Latentwärmespeichers (10) - eine erste Kristallisationstemperatur, bei welcher das erste Phasenwechselmaterial (PCM1) exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und - eine oberhalb der ersten Kristallisationstemperatur gelegene erste Schmelztemperatur, bei welcher das erste Phasenwechselmaterial (PCM1) aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht, aufweist, wobei die erste Kristallisationstemperatur des ersten Phasenwechselmaterials (PCM1) höchstens 16°C und die erste Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials (PCM1) wenigstens 24°C, aber kleinergleich der mittels der Heizeinrichtung (4) einstellbaren, wenigstens einen Soll-Temperatur des Fluides beträgt, und wobei der Latentwärmespeicher (10) des Wärmetauschers (5) wenigstens einen Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des wenigstens einen ersten Phasenwechselmaterials (PCM1) aufweist, wenn dieses in einem metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur vorliegt.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationstemperatur des ersten Phasenwechselmaterials (PCM1) höchstens 14°C, insbesondere höchstens 12°C, und die Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials (PCM1) wenigstens 25°C, insbesondere wenigstens 26°C, aber kleinergleich der mittels der Heizeinrichtung (4) einstellbaren wenigstens einen Soll-Temperatur des Fluides beträgt.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) auf wenigstens zwei oder mehr Soll-Temperaturen einstellbar ist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des ersten Phasenwechselmaterials (PCM1) kleinergleich der kleinsten der mittels der Heizeinrichtung einstellbaren Soll-Temperaturen des Fluides beträgt.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (10) ferner wenigstens ein von dem ersten Phasenwechselmaterial (PCM1) verschiedenes zweites Phasenwechselmaterial (PCM2) aufnimmt, welches - eine zweite Kristallisationstemperatur, bei welcher das zweite Phasenwechselmaterial (PCM2) exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und - eine oberhalb der zweiten Kristallisationstemperatur gelegene zweite Schmelztemperatur, bei welcher das zweite Phasenwechselmaterial (PCM2) aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht, aufweist, wobei die zweite Kristallisationstemperatur des zweiten Phasenwechselmaterials (PCM2) höchstens 16°C, insbesondere höchstens 14°C, vorzugsweise höchstens 12°C, beträgt und die zweite Schmelztemperatur des zweiten Phasenwechselmaterials (PCM2) größer ist als die kleinste der mittels der Heizeinrichtung (4) einstellbaren Soll-Temperaturen des Fluides, aber kleinergleich der wenigstens einen weiteren mittels der Heizeinrichtung (4) einstellbaren Soll-Temperaturen des Fluides beträgt.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) des Latentwärmespeichers (10) aus der Gruppe der Salzhydrate gewählt ist.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) des Latentwärmespeichers (10) - mit wenigstens einem Additiv, insbesondere aus der Gruppe der thermischen Modifizierungsmittel und der Gelbildner, versetzt ist; und/oder - mit einer antimikrobiellen Ausrüstung versehen ist.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (10) des Wärmetauschers (5) eine Mehrzahl an getrennten Kammern (11) aufweist, welche jeweils wenigstens ein Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) aufnehmen und welche jeweils sowohl mit dem Fluidzulauf (2) als auch mit dem Fluidablauf (3) in wärmeleitender Verbindung stehen, wobei eine jeweilige Kammer (11) des Latentwärmespeichers (10) wenigstens einen separaten Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des wenigstens einen Phasenwechselmaterials (PCM1, PCM2, PCM3) in der jeweiligen Kammer (11) aufweist, wenn dieses in einem metastabilen Unterkühlungsbereich zwischen seiner Kristallisationstemperatur und seiner Schmelztemperatur vorliegt.
Haushaltsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (11) des Latentwärmespeichers (10) des Wärmetauschers (5) zumindest in Bezug auf den Fluidzulauf (2) hintereinander angeordnet sind.
Haushaltsgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Kammern (11) des Latentwärmespeichers (10) des Wärmetauschers (5) - unterschiedliche Mengen an dem wenigstens einen Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) und/oder - verschiedene Phasenwechselmaterialien (PCM1, PCM2, PCM3) aufnehmen.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidzulauf (2) und der Fluidablauf (3) in dem Wärmetauscher (5) im Gegenstrom betrieben sind.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die wenigstens eine Heizeinrichtung (4) und der wenigstens eine Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des wenigstens einen Phasenwechselmaterials (PCM1, PCM2, PCM3) mit einer gemeinsamen, auf die wenigstens eine Soll-Temperatur des Fluides programmierbaren Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Haushaltsgerätes in Verbindung stehen, welche ferner mit wenigstens einem, zumindest in dem Fluidzulauf (2) angeordneten Temperatursensor in Verbindung steht, um die Kristallisation des wenigstens einen Phasenwechselmaterials (PCM1, PCM2, PCM3) in Abhängigkeit von der programmierten Soll-Temperatur auszulösen.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Auslösemechanismus eine Auslösekammer (13) aufweist, in welcher ein mit einem Kristallisationskeimbildner (K) in Kontakt stehendes Phasenwechselmaterial aufgenommen ist und welche mit dem Latentwärmespeicher (10) des Wärmetauschers (5) über ein sowohl öffenbares als auch verschließbares Ventilelement (14) derart in Verbindung steht, dass - bei geöffnetem Ventilelement (14) das mit dem Kristallisationskeimbildner (K) in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer (13) mit dem Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) in dem Latentwärmespeicher (10) in Kontakt steht, um dessen Kristallisation auszulösen; und - bei geschlossenem Ventilelement (14) das mit dem Kristallisationskeimbildner (K) in Kontakt stehende Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer (13) mit dem Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) in dem Latentwärmespeicher (10) außer Kontakt steht.
Haushaltsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass - in der Auslösekammer (13) des Auslösemechanismus' dasselbe Phasenwechselmaterial (PCM1, PCM2, PCM3) wie in dem Latentwärmespeicher (10) aufgenommen ist und/oder - der Kristallisationskeimbildner (K) in der Auslösekammer (13) des Auslösemechanismus' immobilisiert ist, wobei das Phasenwechselmaterial in der Auslösekammer (13) insbesondere mit wenigstens einem Gelbildner versetzt ist.