WO2008138308A1 - Haushaltsmaschine, insbesondere geschirrspülmaschine mit wärmetauscher - Google Patents

Haushaltsmaschine, insbesondere geschirrspülmaschine mit wärmetauscher Download PDF

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WO2008138308A1
WO2008138308A1 PCT/DE2008/000772 DE2008000772W WO2008138308A1 WO 2008138308 A1 WO2008138308 A1 WO 2008138308A1 DE 2008000772 W DE2008000772 W DE 2008000772W WO 2008138308 A1 WO2008138308 A1 WO 2008138308A1
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heat exchanger
fluid
heat
appliance
heated
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PCT/DE2008/000772
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Inventor
Harald Schrott
Heinz-Dieter Eichholz
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Aweco Appliance Systems Gmbh & Co. Kg
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F39/00—Details of washing machines not specific to a single type of machines covered by groups D06F9/00 - D06F27/00 
    • D06F39/006—Recovery arrangements, e.g. for the recovery of energy or water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00—Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/42—Details
    • A47L15/4291—Recovery arrangements, e.g. for the recovery of energy or water
    • D06F39/30—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the invention relates to a household appliance, in particular dishwasher, heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is in contrast to propose a household appliance, in particular dishwasher, which is less expensive to manufacture.
  • This task is based on known
  • a domestic appliance according to the invention in particular dishwashing machine with heat exchanger, is characterized in that the heat exchanger is a flow heat exchanger in which the heat transfer can be transmitted via at least one partition between a fluid flow to be heated and the fluid flow to be cooled.
  • Such a heat exchanger which may be designed, for example, as a DC, countercurrent or crossflow heat exchanger, can be integrated with considerably less effort into the fluid circuit of a domestic appliance, in particular a dishwasher.
  • a countercurrent heat exchanger is used, as a result, a greater efficiency in the heat transfer can be realized.
  • a waste heat utilization according to the invention can take place, for example, by heat transfer of warm fluids to be removed from the domestic appliance, in particular dishwashing machine, in particular rinse liquor or rinsing liquid with the aid of a heat exchanger for transferring the waste heat to a fresh fluid which is required for a further process section.
  • waste heat By the use of waste heat using a heat exchanger supplied fresh fluid, such as fresh water from a pipeline network with the waste heat of a waste fluid can be preheated, whereby the energy consumption of the appliance is significantly reduced.
  • the flow heat exchanger is at least partially made of plastic. This reduces the production costs.
  • a plastic heat exchanger has a lower efficiency compared to metallic heat exchangers in the plastics usually used in the field of household appliances, the heat exchanger technology can be used mass-produced in domestic appliances by the cost saving, whereby a considerable energy saving in the operation of the machine even with reduced efficiency of the heat exchanger is feasible.
  • a storage tank is also provided for a fluid heated via the heat exchanger.
  • a fluid heated via the heat exchanger is also provided for a fluid heated via the heat exchanger.
  • the heated fluid is stored for this purpose in the storage tank and is available at the required later date.
  • the process of heat exchange is temporally decoupled by such a storage tank from the time of seizure of the no longer needed, reusable process heat and also from the time of the necessary reference of heatable for the use of waste heat fluid.
  • a storage tank for the intermediate storage of a discharged old fluid is provided.
  • the heat exchange for waste heat recovery can be decoupled in time from the time of removal of the waste fluid. This also makes it possible to shift the time of waste heat utilization to another, in this case later, time, for example at a point in time when a fresh fluid is needed.
  • temporal decoupling from the working process of the household appliance, in particular dishwasher machine can be used to improve the use of waste heat.
  • the said temporal decoupling, for example, using one or more of said storage tanks are also advantageously using conventional heat exchanger made of metallic material.
  • the use of waste heat is improved in that the volume flow of the cooled and / or the fluid to be heated is adapted to the speed of heat transfer in the heat exchanger.
  • the amount of heat energy transferred in the heat exchanger can be increased. This is particularly advantageous when a heat exchanger is used with in itself small efficiency, so that over a longer contact time of the fluids or lower volume flows of heat exchange even with heat exchangers with lower efficiency, such as a plastic heat exchanger for waste heat utilization is possible.
  • the adaptation of one or more volume flows through the heat exchanger is in a household appliance according to the invention, in particular dishwasher especially in connection with one or more storage tanks as stated above possible.
  • temporal decoupling of the heat transfer for example, from the time of fresh water purchase or from the time of seizure of the liquor to be discharged, is a much larger period for the heat transfer available as a machine without such temporal decoupling.
  • the period of time during which the fresh water or old rinsing liquor is to be pumped is relatively small, since the total duration of the rinse programs should be kept as short as possible.
  • the program steps in the working process of the household appliance, in particular dishwashing take place during the heat transfer through the heat exchanger, so that for the actual heat transfer for waste heat utilization, a considerably larger period is available.
  • volumetric flow or flows are designed to be controllable in the heat exchanger as a function of the rate of heat transfer.
  • the control of one or more of such flow rates may allow individual adaptation to any heat exchange process, for example the prevailing temperature difference, the time available, etc.
  • the heat exchanger according to the invention in particular in the plastic version, is also usable for the waste heat utilization of other fluid streams than operating fluids to be removed, for example for the use of waste heat in closed circuits of drying devices.
  • a heat exchanger can be used advantageously, for example, when the domestic appliance, in particular dishwasher machine is provided with a cooling device for drying moist, cleaned dishes via condensation with thermal utilization of the heat applied to the cooling unit as process heat in the working mode of the household appliance.
  • a medium containing heat or cold is circulated forcibly guided through the heat exchanger, for example by means of a circulation pump.
  • a medium may be an operating fluid for the normal operation inside a working space of a household appliance or else a specially provided for heat or cold storage medium.
  • the use of waste heat with a heat exchanger according to the invention can be usefully used in many fluid-conducting domestic appliances, for example washing machines or the like.
  • the use is particularly advantageous in household appliances, especially dishwashers, since here in relatively short working cycles, the working fluid, i. the rinsing liquor or a rinse liquid is completely or partially replaced by fresh water.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the invention in a dishwasher machine
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of a further embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of a development of the embodiment according to FIG. 2 and FIG. 3
  • FIG. 1 shows the working space 1 of a HOUSEHOLD MACHINE, in particular a dishwasher machine with a fresh water inlet 2 and a drain 3, via which rinsing liquor or final rinse liquid no longer required can be discharged.
  • a HOUSEHOLD MACHINE in particular a dishwasher machine with a fresh water inlet 2 and a drain 3, via which rinsing liquor or final rinse liquid no longer required can be discharged.
  • the fresh water supply according to the illustrated embodiment takes place from a fresh water connection 4 to a fresh water line network via a check valve 5 and a heat exchanger 6 designed according to the invention as a flow heat exchanger. After preheating the fresh water in the heat exchanger 6, it is temporarily stored in a storage tank. It can be admitted via a further check valve 5 at the required time in the working space 1 of the dishwasher machine.
  • a drain pump 9 conveys the fluid to be discharged, e.g. Rinse liquor or rinse liquid in the heat exchanger 6 and is then discharged via the waste water connection 10 in a sewer network.
  • process heat is discharged from the working space of the dishwasher 1 to the reaching over the fresh water connection 4 fresh water and is then in the storage tank 7 for further use as process heat available.
  • a storage tank 11 for receiving the flushing fluid to be discharged for example, rinsing liquor or Rinse liquid are provided.
  • This storage tank 11 then serves as a kind of heat storage. By switching a check valve 12, the flow of liquid through the heat exchanger 6 can then be started.
  • Each of the storage tanks 7, 11 is capable of temporally decoupling the heat exchange from an associated, depending on the embodiment of the invention different working process of the machine.
  • the storage tank 7 causes the fresh water can be supplied to the machine at any time, even if at this time in the working space 7 no fresh water is needed. Nevertheless, the fresh water can be preheated to an upstream date on the heat exchanger 6 preheated in the storage tank 7.
  • the storage tank 11 causes a temporal decoupling from the time of discharge of operating fluid, such as rinsing fluid or rinse liquid by this warm liquid is stored as a heat storage in the storage tank 11.
  • the stored heat can then be transferred via the heat exchanger 6 at a later time, for example, when fresh water is to be obtained.
  • the two storage tanks 7, 11 can thus independently develop the respective advantages described above, so that they can not necessarily be used together, but each can also be used alone in one embodiment.
  • a volume flow for example, the liquid to be discharged or the fresh liquid to be purchased in the heat exchanger 6 can be adapted, for example, that a line cross-section, for example, the cross-section of the check valve 5 and / or the check valve 12 is adjusted accordingly.
  • the respective volume flow through the heat exchanger 6 can thereby be controlled.
  • a controllable volumetric flow can also be controlled by pressure control, e.g. by controlling the drain pump 9 or otherwise, not included in the illustrated embodiment pumps are made.
  • pressure control e.g. by controlling the drain pump 9 or otherwise, not included in the illustrated embodiment pumps are made.
  • a pressure on the liquid to be withdrawn can be exercised, which influences the volume flow through the heat exchanger 6.
  • heat exchanger 6 allows a large energy saving in the operation of the associated household appliance with relatively little Vietnamesesund thus cost.
  • one or more storage tanks 7, 11 can improve the use of the heat exchanger 6, in which the process of heat exchange of one or more process steps in the household machine is decoupled in time.
  • the efficiency of the heat exchange can be influenced.
  • this can, for example, at least partially compensate for a poor efficiency of a heat exchanger, for example made of plastic.
  • the embodiment according to Figure 2 corresponds in large parts to the above-described embodiment.
  • Deviating is the heat exchanger 13 is now arranged in the interior of the storage tank 7. Furthermore, by means of the heat pump 9, an operating fluid is forcibly guided in a circuit. Thus, for example, the rinsing liquor can be pumped through the heat exchanger 13 in a closed circuit.
  • the storage tank 7 can be provided, for example, for receiving fresh water, which is indicated by the fresh water connection 4. At this point, however, the use of another heat storage medium is possible.
  • the lye circuit is equipped with a three-way valve 14, so that circulated operating fluids can also be pumped out of the circuit.
  • the storage tank 7 is connected via a check valve 15 and a connection line 16 to the circulation, so that if necessary, the fluid in the storage tank can be supplied to the circuit.
  • an operating fluid to be heated can be temporarily stored in the storage tank 7, for example fresh water, and warmed by a circulated operating fluid, for example rinsing liquor, over a relatively long period of time.
  • the heat exchanger 13 may therefore also be provided with a lower efficiency, for example be designed as a plastic heat exchanger. Sufficient heat transfer is ensured by the possible long transmission time in this way.
  • the storage tank 7 can also be completely decoupled from the circulation of the operating fluid, ie without connecting lines and without a shut-off valve 15, and contain a pure heat storage medium which can be provided independently of the other operation of the household appliance and also exchanged if necessary.
  • the storage tank 7 may also contain another operating liquid, for example already prepared final rinse liquid, which is heated by a circulating in a closed circuit operating liquid.
  • FIG. 3 shows a variant comparable to the embodiment according to FIG. 2, wherein now the heat exchanger 6 is again arranged separately from the reservoir 7. In this embodiment, a second circuit is pumped via the heat exchanger 6 via a further circulating pump 17.
  • the various possible uses of the storage tank 7 in conjunction with the heat exchanger 6 are given here as in the above-described embodiment.
  • a three-way valve 18 may be provided by means of which the fluid from the storage tank 7 in the working space 1 via the connecting line 19 can be fed ,
  • the second circuit may also be open optionally for the removal of operating fluid. In the present embodiment, this is done via a second three-way valve 20, for example, to pump out a working fluid such as the rinsing liquor or the like from the circulation.
  • a fourth embodiment according to FIG. 4 again shows a variant with two closed circuits, once the circuit circulating via the drain pump 9, including the working chamber of the household machine, and the other with the storage tank 7 circulated via the circulating pump 17. Both circuits are passed through the heat exchanger 6 guided.
  • a pure heat storage medium is housed in the storage tank 7 to heat from the To save working space 1 of the household machine between and to return it as needed.
  • the variants with two circulating pumps 19, 17 offer the advantage that both volume flows through the heat exchanger 6 are controllable both with regard to the duration of the circulation and to the circulation rate and the circulation volume. In this way, the heat exchange can be improved by these control parameters, which is particularly advantageous in a -Wärme (2004) 6, the type of construction does not have the best efficiency, for example in a plastic heat exchanger.
  • a further, not shown variant uses instead of a circulating storage fluid with storage tank a solid heat storage, which is in heat-conducting contact with a circulated operating fluid.
  • any further embodiments are conceivable, essential of the invention is the ability to store waste heat from the appliance between and bring back at a later date in the work process of the appliance.

Abstract

Es wird eine Ηaushaltsmaschine wie eine Waschmaschine, ein Geschirrspüler oder dergleichen vorgeschlagen, die eine Wiederverwendung von Prozesswärme durch einen Strömungswärmeaustauscher (6) zur Energieeinsparung ermöglicht.

Description

„Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine mit Wärmetauscher"
Die Erfindung betrifft eine Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Haushaltsmaschinen wie Geschirrspülmaschinen, steht der Energieverbrauch zunehmend im Interesse des Verbrauchers, wodurch sich wachsende Anforderung an eine Verringerung des Energiebedarfs bei solchen Haushaltsmaschinen ergibt.
Mit der Druckschrift DE 32 27 591 ist eine Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine vorbekannt, bei dem ein Wärmetauscher zwischen Abwasser und Frischwasser eingesetzt wird. Bei diesem Wärmetauscher wird ein Übertragungsmedium verwendet, das in einem Kreislauf mit Phasenübergängen geführt wird, um die Wärme aus einem Heißwassertank abzuziehen und einem Kaltwassertank zuzuführen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber eine Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine vorzuschlagen, der weniger aufwändig in der Herstellung ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von bekannten
Haushaltsmaschinen, insbesondere Geschirrspülmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine mit Wärmetauscher dadurch aus, dass der Wärmetauscher ein Strömungswärmetauscher ist, bei dem die Wärmeübertragung über wenigstens eine Trennwand zwischen einem zu erwärmten Fluidstrom und dem abzukühlenden Fluidstrom übertragbar ist.
Ein solcher Wärmetauscher der beispielsweise als Gleichstrom-, Gegenstrom- oder Kreuzstromwärmetauscher ausgebildet sein kann, ist mit erheblich weniger Aufwand in den Fluidkreislauf einer Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine integrierbar .
Bevorzugt wird hierbei ein Gegenstromwärmetauscher verwendet, da hierdurch ein größerer Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung realisierbar ist.
Eine erfindungsgemäße Abwärmenutzung kann beispielsweise durch Wärmeübertragung von aus der Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschinemaschine abzuführenden, warmen Fluiden, insbesondere Spüllauge oder Spülflüssigkeit mit Hilfe eines Wärmetauschers zur Übertragung der Abwärme auf ein Frischfluid, das für einen weiteren Prozessschnitt benötigt wird, stattfinden.
Durch die Abwärmenutzung mit Hilfe eines Wärmetauschers kann zugeführtes Frischfluid, beispielsweise Frischwasser aus einem Leitungsnetz mit der Abwärme eines Altfluids vorgewärmt werden, wodurch der Energiebedarf der Haushaltsmaschine erheblich gesenkt wird.
Vorteilhafterweise wird der Strömungswärmetauscher wenigstens teilweise aus Kunststoff gefertigt. Hierdurch reduzieren sich die Fertigungskosten. Ein Wärmetauscher aus Kunststoff weist bei den üblicherweise im Bereich von Haushaltsmaschinen eingesetzten Kunststoffen zwar einen geringeren Wirkungsgrad gegenüber metallischen Wärmetauschern auf, durch die Kosteneinsparung wird jedoch die Wärmetauschertechnologie als Massenprodukt in Haushaltsmaschinen einsetzbar, wodurch auch bei verringertem Wirkungsgrad des Wärmetauschers eine erhebliche Energieeinsparung im Betrieb der Maschine realisierbar ist.
Vorzugsweise wird in einer erfindungsgemäßen Haushaltsmaschine zudem ein Vorratstank für ein über den Wärmetauscher erwärmtes Fluid vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, den Wärmeaustausch zu einem früheren Zeitpunkt vorzunehmen, bei dem das erwärmte Fluid noch nicht als Prozessfluid benötigt wird. Das erwärmte Fluid wird zu diesem Zweck im Vorratstank bevorratet und steht zum erforderlichen, späteren Zeitpunkt zur Verfügung. Der Vorgang des Wärmeaustausches wird durch einen solchen Vorratstank zeitlich entkoppelt vom Zeitpunkt des Anfalls der nicht mehr benötigten, wieder verwendbaren Prozesswärme und ebenfalls vom Zeitpunkt des notwendigen Bezugs von zur Nutzung der Abwärme erwärmbarem Fluid.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Vorratstank für die Zwischenspeicherung eines abzuführenden Altfluids vorgesehen. Mit Hilfe eines solchen Vorratstanks für das Altfluid kann der Wärmeaustausch zur Abwärmenutzung zeitlich von dem Zeitpunkt der Abfuhr des Altfluids entkoppelt werden. Auch hierdurch lässt sich der Zeitpunkt der Abwärmenutzung auf einen anderen, in diesem Fall späteren Zeitpunkt, beispielsweise auf einem Zeitpunkt, in dem ein Frischfluid benötigt wird, verschieben.
Bei Verwendung zweier Vorratsbehälter, sowohl für das erwärmte Fluid als auch für abzuführende, warme Altfluid ergibt sich eine vollständige zeitliche Entkopplung des Wärmeaustausches von den sonstigen Arbeitsprozessen der Haushaltsmaschine .
Jede Art der zeitlichen Entkopplung vom Arbeitsprozess der Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschinemaschine kann zu einer Verbesserung der Abwärmenutzung genutzt werden. Die genannten zeitlichen Entkopplungen, beispielsweise unter Nutzung eines oder mehrer der genannten Vorratstanks sind dabei auch unter Verwendung herkömmlicher Wärmetauscher aus metallischem Werkstoff vorteilhaft einsetzbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Nutzung der Abwärme dadurch verbessert, dass der Volumenstrom des abzukühlenden und/oder des zu erwärmenden Fluid an die Geschwindigkeit des Wärmeübertrags im Wärmetauscher angepasst ist .
Hierdurch kann die im Wärmetauscher übertragene Menge an Wärmeenergie gesteigert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Wärmetauscher mit an sich kleinem Wirkungsgrad verwendet wird, so dass über eine längere Kontaktzeit der Fluide bzw. geringere Volumenströme der Wärmeaustausch auch bei Wärmetauscher mit kleinerem Wirkungsgrad, beispielsweise einem Kunststoffwärmetauscher zur Abwärmenutzung möglich ist.
Die Anpassung eines oder mehrerer Volumenströme durch den Wärmetauscher ist dabei bei einer erfindungsgemäßen Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine insbesondere in Verbindung mit einem oder mehreren Vorratstanks wie oben angeführt möglich. Durch zeitliche Entkopplung des Wärmeübertrags, z.B. vom Zeitpunkt des Frischwasserbezugs oder vom Zeitpunkt des Anfalls der abzuführenden Lauge, steht ein erheblich größerer Zeitraum für die Wärmeübertragung zur Verfügung als bei einer Maschine ohne derartige zeitliche Entkopplung. Die Zeitdauer, innerhalb der das Frischwasser bezogen bzw. alte Spülflotte abgepumpt werden soll, ist verhältnismäßig klein, da die Gesamtdauer der Spülprogramme möglichst kurz gehalten werden soll. Bei Verwendung eines oder mehrerer Vorratstanks zur Zwischenspeicherung können die Programmschritte im Arbeitsprozess der Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine während der Wärmeübertragung über den Wärmetauscher stattfinden, so dass für die eigentliche Wärmeübertragung zur Abwärmenutzung ein erheblich größerer Zeitraum zur Verfügung steht.
Eine solche Steigerung der Abwärmenutzung durch Anpassung von Volumenströmen ist insbesondere dann möglich, wenn der bzw. die Volumenströme abhängig von der Geschwindigkeit des Wärmeübertrags im Wärmetauscher steuerbar ausgebildet sind. Die Steuerung eines oder mehrer solcher Volumenströme kann eine individuelle Anpassung an jeden Wärmeaustauschprozess ermöglichen, beispielsweise an die jeweils vorherrschende Temperaturdifferenz, die zur Verfügung stehende Zeit, usw.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher, insbesondere in der Kunststoffversion, ist auch zur Abwärmenutzung von anderen Fluidströmen als von abzuführenden Betriebsfluiden, beispielsweise zur Abwärmenutzung in geschlossenen Kreisläufen von Trocknungseinrichtungen verwendbar. Ein solcher Wärmetauscher kann beispielsweise dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschinemaschine mit einer Kühlvorrichtung zur Trocknung von feuchtem, gereinigtem Geschirr über Kondensation unter Wärmeausnutzung der für die Kühleinheit aufgebrachten Wärme als Prozesswärme im Arbeitsbetrieb der Haushaltsmaschine versehen ist.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Wärme oder Kälte beinhaltendes Medium in einem Kreislauf durch den Wärmetauscher zwangsgeführt, beispielsweise mit Hilfe einer Umwälzpumpe. Ein solches Medium kann dabei ein Betriebsfluid für den normalen Betriebsablauf im Innern eines Arbeitsraums einer Haushaltsmaschine oder aber auch ein speziell zur Wärme- bzw. Kältespeicherung vorgesehenes Medium sein.
Die Abwärmenutzung mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann im Übrigen in vielen fluidführenden Haushaltsmaschinen, beispielsweise Waschmaschinen oder dergleichen sinnvoll eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz jedoch bei Haushaltsmaschinen, insbesondere Geschirrspülmaschinen, da hier in relativ kurzen Arbeitszyklen das Arbeitsfluid, d.h. die Spülflotte oder eine Klarspülflüssigkeit ganz oder teilweise durch Frischwasserbezug ersetzt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert .
Im Einzelnen zeigen
Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm der Erfindung in einer Geschirrspülmaschinemaschine,
Figur 2 ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Figur 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Figur 2 und
Figur 4 ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform. Figur 1 zeigt den Arbeitsraum 1 einer HAUSHALTSMASCHINE, insbesondere Geschirrspülmaschinemaschine mit einem Frischwasserzulauf 2 sowie einem Ablauf 3, über den nicht mehr benötigte Spülflotte oder Klarspülflüssigkeit abführbar ist.
Die Frischwasserzufuhr gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht aus einem Frischwasseranschluss 4 an einem Frischwasserleitungsnetz über ein Sperrventil 5 und einen erfindungsgemäß als Strömungswärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscher 6. Nach der Vorwärmung des Frischwassers im Wärmetauscher 6 wird dieses in einem Vorratstank zwischengespeichert. Es kann über ein weiteres Sperrventil 5 zum benötigten Zeitpunkt in den Arbeitsraum 1 der Geschirrspülmaschinemaschine eingelassen werden.
Der Ablauf des entsprechenden Arbeitsfluids, beispielsweise Klarspülflüssigkeit oder Spülflotte vollzieht sich in der nachfolgend geschilderten Weise, wobei zwei optionale Komponenten innerhalb eines gestrichelten Rahmens dargestellt sind.
Eine Laugenpumpe 9 fördert das abzuführende Fluid, z.B. Spülflotte oder Klarspülflüssigkeit in den Wärmetauscher 6 und wird anschließend über den Abwasseranschluss 10 in ein Abwassernetz abgeführt.
Beim Durchtritt durch den Wärmetauscher 6 wird Prozesswärme aus dem Arbeitsraum der Spülmaschine 1 an das über den Frischwasseranschluss 4 gelangende Frischwasser abgegeben und steht anschließend im Vorratstank 7 zur Weiterverwendung als Prozesswärme zur Verfügung.
Optional kann im Ablauf auch ein Vorratstank 11 zur Aufnahme des abzuführenden Spülfluids, beispielsweise Spülflotte oder Klarspülflüssigkeit vorgesehen werden. Dieser Vorratstank 11 dient dann gewissermaßen als Wärmespeicher. Durch Schalten eines Sperrventils 12 kann sodann der Durchfluss der Flüssigkeit durch den Wärmetauscher 6 gestartet werden.
Jeder der Vorratstanks 7, 11 ist in der Lage, den Wärmeaustausch zeitlich von einem zugeordneten, je nach Ausgestaltung der Erfindung verschiedenen Arbeitsprozess der Maschine zeitlich zu entkoppeln. Der Vorratstank 7 bewirkt, dass das Frischwasser zu einem beliebigen Zeitpunkt der Maschine zugeführt werden kann, auch wenn zu diesem Zeitpunkt im Arbeitraum 7 kein Frischwasser benötigt wird. Dennoch kann das Frischwasser zu einem vorgeschaltetem Zeitpunkt über den Wärmetauscher 6 vorgewärmt im Vorratstank 7 bevorratet werden.
Der Vorratstank 11 bewirkt eine zeitliche Entkopplung vom Zeitpunkt der Abfuhr von Betriebsfluid, beispielsweise von Spülflotte oder Klarspülflüssigkeit, indem diese warme Flüssigkeit als Wärmespeicher im Vorratstank 11 bevorratet wird. Die gespeicherte Wärme kann sodann zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise dann, wenn Frischwasser bezogen werden soll, über den Wärmetauscher 6 übertragen werden. Die beiden Vorratstanks 7, 11 können somit unabhängig voneinander die jeweiligen oben beschrieben Vorteile entfalten, so dass sie nicht zwingend gemeinsam, sondern jeder auch in einer Ausführungsform für sich alleine Verwendung finden kann.
Werden beide Vorratstanks 7, 11 vorgesehen, so wird der Prozess des Wärmeaustausches weitgehend vom Arbeitsprozess der Maschine entkoppelt. Hierdurch ergeben sich größere Freiheitsgrade beispielsweise in der Einstellung der Volumenströme zur Verbesserung des Wärmeaustauschers im Wärmtauscher 6. Ein Volumenstrom, beispielsweise der abzuführenden Flüssigkeit oder der frisch zu beziehenden Flüssigkeit im Wärmetauscher 6 kann beispielsweise dadurch angepasst werden, dass ein Leitungsquerschnitt, z.B. der Querschnitt des Sperrventils 5 und/oder des Sperrventils 12 entsprechend angepasst wird.
Ist das Sperrventil 5 und/oder das Sperrventil 12 steuerbar ausgebildet, so lässt sich dadurch der jeweilige Volumenstrom durch den Wärmetauscher 6 steuern. Grundsätzlich kann ein solcher steuerbarer Volumenstrom auch durch Drucksteuerung, z.B. durch Steuerung der Laugenpumpe 9 oder anderweitiger, im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht enthaltener Pumpen vorgenommen werden. Bei Steuerung durch die Laugenpumpe 9 kann beispielsweise ein Druck auf die abzuziehende Flüssigkeit ausgeübt werden, der den Volumenstrom durch den Wärmetauscher 6 beeinflusst.
Die Verwendung des Wärmetauschers 6 ermöglicht eine große Energieeinsparung beim Betrieb der zugehörigen Haushaltsmaschine bei vergleichsweise geringem Fertigungsund damit Kostenaufwand. In Kombination ein oder mehrer Vorratstanks 7, 11 lässt sich die Nutzung des Wärmetauschers 6 verbessern, in dem der Vorgang des Wärmeaustausches von einem oder mehreren Prozessschritten in der Haushaltsmaschine zeitlich entkoppelt wird.
Durch eine Anpassung eines oder beider Volumenströme beim Durchtritt durch den Wärmtauscher 6 lässt sich der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches beeinflussen. Insbesondere kann dadurch beispielsweise ein schlechter Wirkungsgrad eines Wärmetauschers, beispielsweise aus Kunststoff wenigstens teilweise kompensiert werden.
Die Ausführungsvariante gemäß Figur 2 entspricht in großen Teilen der vorbeschriebenen Ausführungsform. Abweichend ist der Wärmetauscher 13 nunmehr im Innern des Vorratstanks 7 angeordnet. Weiterhin wird mittels der Wärmepumpe 9 ein Betriebstluid in einem Kreislauf zwangsgeführt. So kann beispielsweise die Spülflotte in einem geschlossenen Kreislauf durch den Wärmetauscher 13 gepumpt werden. Der Vorratstank 7 kann dabei beispielsweise für die Aufnahme von Frischwasser vorgesehen werden, was durch den Frischwasseranschluss 4 angedeutet ist. An dieser Stelle ist jedoch auch der Einsatz eines sonstigen Wärmespeichermediums möglich.
Der Laugenkreislauf ist mit einem Dreiwegeventil 14 ausgestattet, so dass umgewälzte Betriebsfluide auch aus dem Kreislauf abgepumpt werden können. Der Vorratstank 7 ist über ein Sperrventil 15 und über eine Verbindungsleitung 16 an die Kreislaufführung angeschlossen, so dass ggf. das im Vorratstank befindliche Fluid dem Kreislauf zugeführt werden kann.
In dieser Ausführungsform kann eine anzuwärmende Betriebsflüssigkeit im Vorratstank 7, beispielsweise Frischwasser zwischengespeichert werden und durch eine umgewälzte Betriebsflüssigkeit, beispielsweise Spülflotte über einen längeren Zeitraum angewärmt werden. Der Wärmetauscher 13 kann daher auch mit einem geringerem Wirkungsgrad versehen sein, beispielsweise als KunststoffWärmetauscher ausgeführt sein. Eine ausreichende Wärmeübertragung wird über die auf diese Weise mögliche lange Übertragungszeit gewährleistet.
Der Vorratstank 7 kann in einer anderen Ausführungsform auch völlig entkoppelt vom Kreislauf der Betriebsflüssigkeit, d.h. ohne Verbindungsleitungen und ohne Sperrventil 15 vorgesehen werden und ein reines Wärmespeichermedium enthalten, das unabhängig vom sonstigen Betrieb der Haushaltsmaschine vorgesehen und bei Bedarf auch ausgetauscht werden kann. Der Vorratstank 7 kann auch eine andere Betriebsflüssigkeit enthalten, beispielsweise bereits vorbereitete Klarspülflüssigkeit, die über eine im geschlossenen Kreislauf umgewälzte Betriebsflüssigkeit angewärmt wird.
Figur 3 zeigt eine mit der Ausführungsform gemäß Figur 2 vergleichbare Variante, wobei nunmehr der Wärmetauscher 6 wieder separat vom Vorratsbehälter 7 angeordnet ist. In dieser Ausführungsvariante wird über eine weitere Umwälzpumpe 17 ein zweiter Kreislauf über den Wärmetauscher 6 gepumpt. Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten des Vorratstanks 7 in Verbindung mit dem Wärmetauscher 6 sind hierbei wie in der vorbeschriebenen Ausführungsform gegeben.
Sofern der zweite, den Vorratstank 7 umfassende Kreislauf mit dem ersten, den Arbeitsraum 1 der Haushaltsmaschine umfassenden Kreislauf gekoppelt werden soll, kann beispielsweise ein Dreiwegeventil 18 vorgesehen werden, mittels dem das Fluid aus dem Vorratstank 7 in den Arbeitsraum 1 über die Verbindungsleitung 19 einspeisbar ist.
Der zweite Kreislauf kann zur Abfuhr von Betriebsflüssigkeit ebenfalls wahlweise zu öffnen sein. In der vorliegenden Ausführungsform geschieht dies über ein zweites Dreiwegeventil 20, um beispielsweise eine Betriebsflüssigkeit wie die Spülflotte oder dergleichen aus dem Kreislauf abzupumpen.
Eine vierte Ausführungsform gemäß Figur 4 zeigt wiederum eine Variante mit zwei geschlossenen Kreisläufen, einmal den über die Laugenpumpe 9 umwälzbaren Kreislauf unter Einschluss des Arbeitsraums der Haushaltsmaschine, andererseits den über die Umwälzpumpe 17 umgewälzten Kreislauf mit dem Vorratstank 7. Beide Kreisläufe werden durch den Wärmetauscher 6 geführt. In dieser Variante ist im Vorratstank 7 ein reines Wärmespeichermittel untergebracht, um Wärme aus dem Arbeitsraum 1 der Haushaltsmaschine zwischen zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben.
Die Ausführungsvarianten mit zwei Umwälzpumpen 19, 17 bieten den Vorteil, dass beide Volumenströme durch den Wärmetauscher 6 sowohl im Hinblick auf die Zeitdauer der Umwälzung als auch auf die Umwälzgeschwindigkeit sowie das Umwälzvolumen steuerbar sind. Auf diese Weise kann der Wärmeaustausch durch diese Steuerparameter verbessert werden, was insbesondere bei einem -Wärmetauscher 6 von Vorteil ist, der bauartbedingt nicht den besten Wirkungsgrad aufweist, beispielsweise bei einem KunststoffWärmetauscher .
Eine weitere, nicht dargestellte Variante verwendet anstelle eines umlaufenden Speicherfluids mit Vorratstank einen Feststoffwärmespeicher, der mit einem im Kreislauf geführten Betriebsfluid in wärmeleitendem Kontakt steht.
Neben den dargestellten Ausführungsformen sind noch beliebige weitere Ausführungsformen denkbar, wesentlich der Erfindung ist die Möglichkeit, Abwärme aus der Haushaltsmaschine zwischen zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in den Arbeitsprozess der Haushaltsmaschine einzubringen.
Bezugszeichenliste :
1 Arbeitsräum
2 FrischwasserZulauf
3 Ablauf
4 Frischwasseranschluss
5 Sperrventil
6 Wärmetauscher
7 Vorratstank
8 Sperrventil
9 Laugenpumpe
10 Abwasseranschluss
11 Vorratstank
12 Sperrventil
13 Wärmetauscher
14 Dreiwegeventil
15 Sperrventil
16 Verbindungsleitung
17 Umwälzpumpe
18 Dreiwegeventil
19 Verbindungsleitung
20 Dreiwegeventil

Claims

Ansprüche :
1. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, mit Wärmetauscher zur Wiederverwendung von Prozesswärme, dadurch gekennzeichent, dass der Wärmetauscher (6) ein Strömungswärmetauscher ist, bei dem die Wärmübertragung über wenigstens eine Trennwand zwischen einem zu erwärmenden Fluidstrom und einem abkühlenden Fluidstrom übertragbar ist.
2. Haushaltsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) wenigstens teilweise aus Kunststoff gefertigt ist.
3. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, mit Fluidführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratstank (7) zur Zwischenspeicherung eines über den Wärmetauscher (6) erwärmten Frischfluids vorgesehen ist.
4. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratstank (11) für die Zwischenspeicherung eines abzuführenden warmen Altfluids vorgesehen ist.
5. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des abzukühlenden und/oder des zu erwärmenden Fluids an die Geschwindigkeit des Wärmeübertrags im Wärmetauscher (6) angepasst ist.
6. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des abzukühlenden und/oder des zu erwärmenden Fluids abhängig von der Geschwindigkeit des Wärmeübertrags steuerbar ist.
7. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung (101) für die Trocknung von feuchten, gereinigten Gegenständen vorgesehen ist .
8. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fluid in einem geschlossenen Kreislauf über einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von Prozesswärme geführt ist.
9. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Fluidkreislauf vorgesehen ist, der einen Wärmetauscher (6) sowie einen Vorratstank (7) umfasst.
10. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Wärmespeichermedium in einem Vorratstank (7) bevorratet ist.
11. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher in einem
FeststoffWärmespeicher vorgesehen ist.
12. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, nach einer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feststoffwärmespeicher vorgesehen ist .
13. Verfahren zur Wiederverwertung von Prozesswärme in einer fluidführenden Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspülmaschine, Waschmaschine oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungswärmetauscher zur Wiederverwendung von Prozesswärme vorgesehen ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zuzuführendes Frischfluid über einen Wärmetauscher erwärmt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein erwärmtes Frischfluid zur späteren Verwendung zwischengespeichert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Altfluid vor der Abfuhr zwischengespeichert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des abzukühlenden Altfluids und/oder des zu erwärmenden Frischfluids durch den Wärmetauscher an die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung angepasst wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des abzukühlenden Altfluids und/oder des zu erwärmenden Frischfluids abhängig von der Geschwindigkeit der Wärmeübertragung im Wärmetauscher gesteuert wird.
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