DE102014200774A1 - Belt-driven washing machine and improved use of engine power loss - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine 1 mit einer Steuereinrichtung 2 zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter 3 um eine Trommelwelle 4 drehbar gelagerten Trommel 5, einem außerhalb des Laugenbehälters 3 angeordneten elektrischen Antriebsmotor 7, umfassend einen Stator 8 und einen Rotor 9, wobei die Trommelwelle 4 über einen Antriebsriemen 22 mit dem Antriebsmotor 7 verbunden ist, und wobei ein wärmeleitendes Verbindungselement 10, das aus einem oder mehreren wärmeleitenden Bauteilen 11, 12 besteht, zwischen dem Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 und dem elektrischen Antriebsmotor 7 so angeordnet ist, dass das wärmeleitende Verbindungselement 10 im direkten Kontakt zum Innenraum 13 steht und Abwärme aus einem Betrieb des Antriebsmotors 7 zur direkten Erwärmung einer im Innenraum 13 des Laugenbehälters 3 befindlichen wässrigen Flüssigkeit 14 übertragen kann.The invention relates to a washing machine 1 with a control device 2 for controlling a program sequence, a drum 5 rotatably mounted in a tub 3 drum 5, an outside of the tub 3 arranged electric drive motor 7, comprising a stator 8 and a rotor 9, wherein the Drum shaft 4 is connected via a drive belt 22 to the drive motor 7, and wherein a heat-conducting connecting element 10, which consists of one or more thermally conductive members 11, 12, between the interior 13 of the tub 3 and the electric drive motor 7 is arranged so that the thermally conductive connecting element 10 is in direct contact with the interior 13 and waste heat from an operation of the drive motor 7 for direct heating of a befindliches in the interior 13 of the tub 3 aqueous liquid 14 can transmit.
Description
Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine mit Riemenantrieb und verbesserter Nutzung der Motorverlustleistung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Waschmaschine mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter um eine Trommelwelle drehbar gelagerten Trommel und einem außerhalb des Laugenbehälters angeordneten elektrischen Antriebsmotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei die Trommelwelle über einen Antriebsriemen mit dem Antriebsmotor verbunden ist. The invention relates to a washing machine with belt drive and improved use of engine power loss. In particular, the invention relates to a washing machine having a control device for controlling a program sequence, a drum rotatably mounted in a tub around a drum shaft and an electric drive motor arranged outside the tub, comprising a stator and a rotor, wherein the drum shaft is connected to the drive motor via a drive belt is.
Bei der Benutzung von Haushaltsgeräten ist der wirtschaftliche Umgang mit der eingesetzten Energie sehr wichtig. Besonders viel Energie in Form von Wärme fällt an bei Haushaltsgeräten wie z.B. Waschmaschinen, Wäschetrocknern oder Geschirrspülmaschinen. Um die eingesetzte elektrische Energie möglichst effizient einzusetzen, ist es bekannt, in einem Haushaltsgerät nicht mehr benötigte Wärmeenergie beispielsweise in einem darin enthaltenen Latentwärmespeicher zu speichern. Eine andere Möglichkeit ist, die Abwärme eines zum Antrieb des Haushaltsgerätes eingesetzten Elektromotors, hierin auch als Motorverlustleistung bezeichnet, für die Erwärmung einer wässrigen Flüssigkeit zu verwenden, beispielsweise zur Erwärmung einer Waschlauge in einem Laugenbehälter einer Waschmaschine.When using household appliances, the economic handling of the energy used is very important. Particularly much energy in the form of heat is generated by household appliances such as e.g. Washing machines, tumble dryers or dishwashers. In order to use the electrical energy used as efficiently as possible, it is known to store heat energy that is no longer required in a domestic appliance, for example, in a latent heat storage device contained therein. Another possibility is to use the waste heat of an electric motor used to drive the domestic appliance, also referred to herein as engine power loss, for heating an aqueous liquid, for example for heating a wash liquor in a tub of a washing machine.
So beschreibt die
Ein Elektromotor wird in einem Haushaltsgerät, das mit einer Trommel zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen wie Wäsche ausgestattet ist, zum Antrieb der Trommel verwendet. Dabei kann der Antrieb der Trommel mit dem Elektromotor direkt oder indirekt erfolgen. Eine Waschmaschine mit einem direkten Antrieb weist im Allgemeinen eine in einem Laugenbehälter um eine Trommelwelle drehbar gelagerte Trommel und einen elektrischen Antriebsmotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, auf, wobei die Trommelwelle direkt durch den Rotor angetrieben wird. Bei einem indirekten Antrieb wird dagegen die Drehbewegung des Rotors im Allgemeinen über einen Antriebsriemen auf die Trommelwelle übertragen.An electric motor is used in a household appliance, which is equipped with a drum for receiving objects to be treated, such as laundry, for driving the drum. The drive of the drum with the electric motor can be done directly or indirectly. A direct drive type washing machine generally includes a drum rotatably mounted in a tub around a drum shaft and an electric drive motor comprising a stator and a rotor, the drum shaft being directly driven by the rotor. In an indirect drive, however, the rotational movement of the rotor is generally transmitted via a drive belt to the drum shaft.
Die
Aufgrund des direkten Kontaktes ist hierbei jedoch der Stator direkt den chemischen Substanzen sowie Verunreinigungen in der Waschflüssigkeit ausgesetzt. Außerdem ist die Freiheit bei der Ausgestaltung des Elektromotors erheblich eingeschränkt. Due to the direct contact here, however, the stator is directly exposed to the chemical substances and impurities in the washing liquid. In addition, the freedom in the design of the electric motor is considerably limited.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es vor diesem Hintergrund, eine Waschmaschine mit einem Riemenantrieb bereitzustellen, in der die Abwärme des zum Betrieb der Waschmaschine eingesetzten Elektromotors besser ausgenutzt werden kann, wobei gleichzeitig der Elektromotor vor einer wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter, insbesondere einer Waschlauge geschützt werden kann. Object of the present invention, it was against this background to provide a washing machine with a belt drive, in which the waste heat of the electric motor used for operating the washing machine can be better utilized, at the same time the electric motor before a aqueous liquid in the tub, in particular a wash liquor can be protected.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Waschmaschine sind in entsprechenden abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. The solution of this object is achieved according to this invention by a washing machine having the features of the independent claim. Preferred embodiments of the washing machine according to the invention are listed in corresponding dependent claims.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Waschmaschine mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Programmablaufs, einer in einem Laugenbehälter um eine Trommelwelle drehbar gelagerten Trommel, einem außerhalb des Laugenbehälters angeordneten elektrischen Antriebsmotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei die Trommelwelle über einen Antriebsriemen mit dem Antriebsmotor verbunden ist, und wobei ein wärmeleitendes Verbindungselement, das aus einem oder mehreren wärmeleitenden Bauteilen besteht, zwischen dem Innenraum des Laugenbehälters und dem elektrischen Antriebsmotor so angeordnet ist, dass das wärmeleitende Verbindungselement im direkten Kontakt zum Innenraum steht und Abwärme aus einem Betrieb des Antriebsmotors zur direkten Erwärmung einer im Innenraum des Laugenbehälters befindlichen wässrigen Flüssigkeit übertragen kann. The invention thus relates to a washing machine with a control device for controlling a program sequence, a rotatably mounted in a tub around a drum shaft drum, an outside of the tub arranged electric drive motor, comprising a stator and a rotor, wherein the drum shaft via a drive belt to the drive motor is connected, and wherein a thermally conductive connecting element, which consists of one or more thermally conductive components, between the interior of the tub and the electric drive motor is arranged so that the heat-conducting connecting element is in direct contact with the interior and waste heat from an operation of the drive motor for direct Heating can transmit a located in the interior of the tub aqueous liquid.
Der Begriff „im direkten Kontakt zum Innenraum“ ist hier breit auszulegen. So kann das wärmeleitende Verbindungselement in den Innenraum des Laugenbehälters ragen und/oder Teil einer inneren Laugenbehälterwand sein, beispielsweise einer seitlichen und/oder hinteren Laugenbehälterwand.The term "in direct contact with the interior" is to be interpreted broadly here. Thus, the heat-conducting connecting element protrude into the interior of the tub and / or be part of an inner tub wall, for example, a lateral and / or rear tub wall.
Hierbei ist es bevorzugt, dass ein im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter stehendes erstes Bauteil des wärmeleitenden Verbindungselementes eine Wärmeleitfähigkeit λbt aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit λlbw einer Laugenbehälterwand. In this case, it is preferred that a first component of the heat-conducting connecting element which is in direct contact with the aqueous liquid in the lye container has a thermal conductivity λ bt which is greater than the thermal conductivity λ lbw of a lye container wall .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die berücksichtigt, dass sich eine zu erwärmende wässrige Flüssigkeit, z.B. Waschlauge, insbesondere in einer unteren Hälfte des Laugenbehälters befindet, reicht ein im direkten Kontakt mit der wässrigen Flüssigkeit im Laugenbehälter stehendes erstes wärmeleitendes Bauteil in eine untere Hälfte des Laugenbehälters. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, dass das erste wärmeleitende Bauteil in einen unteren Zwischenraum zwischen der Trommel und einer seitlichen Laugenbehälterwand ragt, wobei dieser Zwischenraum insbesondere unterhalb der untersten Stelle der Trommel liegt.In a preferred embodiment of the invention, taking into account that an aqueous liquid to be heated, e.g. Washing liquor, in particular located in a lower half of the tub, extends in direct contact with the aqueous liquid in the tub standing first thermally conductive member in a lower half of the tub. It is very particularly preferred that the first heat-conducting component projects into a lower intermediate space between the drum and a lateral lye container wall, wherein this intermediate space lies in particular below the lowest point of the drum.
Im Allgemeinen liegt bei der erfindungsgemäßen Waschmaschine die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Verbindungselementes und/oder seiner wärmeleitenden Bauteile im Bereich von 0,3 bis 50 W/mK, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20 W/mK und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 15 W/mK. Dabei wird die Wärmeleitfähigkeit im Allgemeinen gemäß
Für das wärmeleitende Verbindungselement und seine wärmeleitenden Bauteile können verschiedene wärmeleitende Materialien verwendet werden. Various thermally conductive materials can be used for the thermally conductive connecting element and its heat-conducting components.
Erfindungsgemäß ist eine Waschmachine bevorzugt, bei der das wärmeleitende Verbindungselement mindestens ein wärmeleitendes Bauteil enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff, einem Graphitmaterial wie z.B. einer Graphitfolie, einem wärmeleitenden Keramikformkörper, einem Metallformkörper, einem Wärmeleitwachsteil, einer mit einem Wärmeleitwachs beschichteten Metallfolie und einem Wärmerohr besteht. Hierbei kann das wärmeleitende Bauteil auch eine Beschichtung aufweisen, die aus einem Graphitpulver gebildet ist, dem vorteilhaft Aluminiumpulver zugegeben sein kann. Der Metallformkörper ist vorzugsweise ein Aluminiumformkörper, der vorzugsweise über Rippen verfügt, welche in den Innenraum des Laugenbehälters ragen.According to the invention, a washing machine is preferred in which the heat-conducting connecting element contains at least one heat-conducting component which is selected from the group consisting of a shaped body of a thermally conductive modified plastic, a graphite material such as. a graphite foil, a thermally conductive ceramic shaped body, a metal shaped body, a Wärmeleitwachsteil, a coated with a Wärmeleitwachs metal foil and a heat pipe. In this case, the heat-conducting component can also have a coating which is formed from a graphite powder, to which aluminum powder may advantageously be added. The metal molding is preferably an aluminum molding, which preferably has ribs which protrude into the interior of the tub.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht mindestens ein wärmeleitendes Bauteil aus einem Graphitmaterial. Vorzugsweise enthält dabei das Graphitmaterial Aluminiumpulver. Mehr bevorzugt ist das Graphitmaterial eine Graphitfolie. Diese kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn keine große elektrische Isolation erforderlich ist. Allerdings sind Graphitfolien im Allgemeinen aus anisotropem Graphit. Vorzugsweise liegt die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche im Bereich von 1 bis 3 W/mK und parallel zur Folienoberfläche im Bereich von 120 bis 160 W/mK. Aufgrund des geringen Reibbeiwertes einer Graphitfolie eignet sich diese insbesondere auch zur Wärmeübertragung zwischen ruhenden und sich bewegenden Teilen. Geeignete Folien mit Dicken von 0,125 oder 0,25 mm sind beispielsweise von der Firma Kunze Folien GmbH erhältlich.In a preferred embodiment, at least one heat-conducting component consists of a graphite material. Preferably, the graphite material contains aluminum powder. More preferably, the graphite material is a graphite foil. This can be used in particular if no large electrical insulation is required. However, graphite foils are generally anisotropic graphite. Preferably, the thermal conductivity is perpendicular to the surface in the range of 1 to 3 W / mK and parallel to the film surface in the range of 120 to 160 W / mK. Due to the low coefficient of friction of a graphite foil, this is particularly suitable for heat transfer between stationary and moving parts. Suitable films with thicknesses of 0.125 or 0.25 mm are available, for example, from Kunze Folien GmbH.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine wärmeleitende Bauteil ein Wärmerohr, das häufig auch als „heatpipe“ bezeichnet wird. Dabei besteht die Wand des Wärmerohrs, zumindest an dem für einen Wärmeaustausch vorgesehenen Teil, im Allgemeinen aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. einem Metall wie Aluminium oder Kupfer, oder aus einem z.B. thermoplastischen Kunststoff, der vorzugsweise mit einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit ausgestattet ist. Im Rohr hermetisch eingeschlossen befindet sich ein Arbeitsmedium, z.B. Wasser. Die Wärmeübertragung zwischen Wärmequelle und -senke findet über unterschiedliche Kontaktflächen derart statt, dass das Arbeitsmedium an der Kontaktfläche mit der Wärmequelle verdampft und an der Kontaktfläche zu einer Wärmesenke kondensiert. Auf diese Weise findet der Wärmetransport indirekt über den stoffgebundenen Transport von latenter Wärme statt. In a further preferred embodiment, the at least one heat-conducting component is a heat pipe, which is often referred to as a "heat pipe". In this case, the wall of the heat pipe, at least on the intended part for heat exchange part, generally of a good heat conducting material, such as a metal such as aluminum or copper, or of a thermoplastic material, for example, which is preferably equipped with improved thermal conductivity. Hermetically enclosed in the tube is a Working medium, eg water. The heat transfer between the heat source and sink takes place via different contact surfaces in such a way that the working medium evaporates at the contact surface with the heat source and condenses at the contact surface to form a heat sink. In this way, the heat transfer takes place indirectly via the material-bound transport of latent heat.
Geeignete Wärmerohre haben im Allgemeinen einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 25 mm, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 12 mm, sowie eine Länge im Bereich von 100 bis 600 mm.Suitable heat pipes generally have a diameter in the range of 2 to 25 mm, preferably in the range of 3 to 12 mm, and a length in the range of 100 to 600 mm.
Eine mit Wärmeleitwachs beschichtete Metallfolie im Sinne der Erfindung kann beispielsweise eine Kupferfolie sein, die beidseitig mit Polyamid- oder Polyimidfolie isoliert und mit Wärmeleitwachs beschichtet ist.A coated with Wärmeleitwachs metal foil according to the invention may for example be a copper foil, which is insulated on both sides with polyamide or polyimide film and coated with Wärmeleitwachs.
Schließlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Waschmaschine mindestens ein wärmeleitendes Bauteil ein Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff. Vorzugsweise enthält hierbei der thermisch leitfähig modifizierte Kunststoff ein Verbundmaterial aus einem Kunststoff und einem Füllstoff, der verglichen mit dem Kunststoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist und beispielsweise aus einem Pulver, Flakes und/oder Fasern ausgewählt ist. Finally, in a further preferred embodiment of the washing machine, at least one heat-conducting component is a shaped body made of a thermally conductive modified plastic. Preferably, the thermally conductive modified plastic contains a composite material of a plastic and a filler, which has a higher thermal conductivity compared to the plastic and is selected for example from a powder, flakes and / or fibers.
Bei dieser Ausführungsform ist der Kunststoff vorteilhaft ein Kunststoff aus der Gruppe, die aus Polyolefinen, Olefincopolymerisaten, Styrolcopolymerisaten, Paraphenylensulfid, Polyetherimid und Polyamiden besteht. Diese sind alle thermoplastische Kunststoffe. Vorzugsweise ist das Styrolcopolymerisat ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS). Ganz besonders bevorzugt ist der Kunststoff ein Polyolefin, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen.In this embodiment, the plastic is advantageously a plastic from the group consisting of polyolefins, olefin copolymers, styrene copolymers, paraphenylene sulfide, polyetherimide and polyamides. These are all thermoplastics. Preferably, the styrene copolymer is an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS). Most preferably, the plastic is a polyolefin, in particular polypropylene or polyethylene.
Durch Zugabe von thermisch leitenden keramischen, metallischen und organischen Füllstoffen kann die Wärmeaufnahme und -leitung des Formkörpers aus Kunststoff unter Beibehaltung der vielfältigen Gestaltungsfreiheit, des niedrigen Gewichts und der Beständigkeit des Kunststoffs erweitert werden. Gleichzeitig kann die elektrische Leitfähigkeit niedrig gehalten oder aber erhöht werden. Eine anisotrope Wärmeleitung ermöglicht auf den Einsatzzweck abgestimmte Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff.By adding thermally conductive ceramic, metallic and organic fillers, the heat absorption and conduction of the molded plastic can be extended while maintaining the variety of design freedom, low weight and durability of the plastic. At the same time, the electrical conductivity can be kept low or increased. Anisotropic heat conduction allows moldings adapted to the intended use of a thermally conductive modified plastic.
Der Füllstoff enthält beispielsweise metallisches Aluminium, Aluminiumnitrid, Graphit und/oder Kohlenstoffnanoröhren oder der Formkörper besteht daraus.The filler contains, for example, metallic aluminum, aluminum nitride, graphite and / or carbon nanotubes, or the shaped body consists thereof.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff als Füllstoff geblähten Graphit, vorzugsweise in einer Menge von, bezogen auf die Gesamtmasse von Kunststoff und Füllstoff, maximal 15 Gew.-%.In a particularly preferred embodiment of the invention, the shaped body of a thermally conductive modified plastic as filler expanded graphite, preferably in an amount of, based on the total mass of plastic and filler, a maximum of 15 wt .-%.
Die in bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Waschmaschine eingesetzten Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, CNTs) sind insbesondere mikroskopisch kleine röhrenförmige Gebilde aus Kohlenstoffatomen, die eine wabenartige Struktur mit Sechsecken und jeweils drei Bindungspartnern einnehmen und ein- oder mehrwandig sind. Kohlenstoffnanoröhren haben im Allgemeinen einen Durchmesser von 0,4 nm bis 50 nm und eine Länge von 10 µm bis 10 mm. Bevorzugt werden mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren verwendet, vor allem mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren mit einem mittleren Durchmesser der Röhren im Bereich von 10 bis 20 nm, insbesondere im Bereich von 13 bis 16 nm. The carbon nanotubes (CNTs) used in preferred embodiments of the washing machine according to the invention are, in particular, microscopic tubular structures made of carbon atoms, which occupy a honeycomb structure with hexagons and three binding partners in each case and are single or multiwalled. Carbon nanotubes generally have a diameter of 0.4 nm to 50 nm and a length of 10 μm to 10 mm. Preference is given to using multi-walled carbon nanotubes, in particular multi-walled carbon nanotubes with an average diameter of the tubes in the range from 10 to 20 nm, in particular in the range from 13 to 16 nm.
Bei dem in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eingesetzten Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff werden insbesondere Kohlenstoffnanoröhren mit einem Durchmesser von 5 bis 15 nm und einer Länge von 1 bis 15 µm eingesetzt. Carbon nanotubes with a diameter of 5 to 15 nm and a length of 1 to 15 μm are used in particular in the molded body made of a thermally conductive modified plastic used in preferred embodiments of the invention.
Die einsetzbaren Kohlenstoffnanoröhren sind auf verschiedene Weise herstellbar, beispielsweise durch Verdampfung von Graphit mit einem Laser oder durch eine Lichtbogenentladung zwischen Kohlenstoffelektroden. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren eingesetzt, die erhältlich sind durch Abscheidung aus der Dampfphase bei der katalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen (CVD). Eine geeignete Herstellungsmethode für Kohlenstoffnanoröhren ist beispielsweise in der
Für eine gute Durchmischung von Kunststoff und Kohlenstoffnanoröhren im Formkörper, insbesondere wenn ein thermoplastischer Kunststoff eingesetzt wird, wird vorteilhaft ein Dispergiermittel eingesetzt. Vorzugsweise wird daher der Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff unter Verwendung eines Dispergiermittels für die Kohlenstoffnanoröhren im thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Geeignete Dispergiermittel sind beispielsweise Polyoxyalkylenglykole und deren Derivate. Weitere geeignete Dispergiermittel sind zum Beispiel in der
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Waschmaschine ist ein eingesetzter Formkörper aus einem wärmeleitfähig modifizierten Kunststoff erhältlich durch Dispergieren der Kohlenstoffnanoröhren in einem thermoplastischen Kunststoff in Anwesenheit eines Dispergiermittels. Dabei wird insbesondere eine Vermischung des thermoplastischen Kunststoffes mit den Kohlenstoffnanoröhren in der Schmelze des Kunststoffs durchgeführt. Hierzu wird beispielsweise ein Extruder verwendet, insbesondere ein Zweischneckenextruder. Es ist hierbei besonders vorteilhaft, wenn die Kohlenstoffnanoröhren als Masterbatches eingesetzt werden, die Kohlenstoffnanoröhren sowie weitere Zusatzstoffe enthalten. In a preferred embodiment of the washing machine according to the invention, an inserted molded body made of a thermally conductive modified plastic is obtainable by dispersing the carbon nanotubes in a thermoplastic Plastic in the presence of a dispersant. In particular, a mixing of the thermoplastic material with the carbon nanotubes in the melt of the plastic is carried out. For this purpose, for example, an extruder is used, in particular a twin-screw extruder. It is particularly advantageous if the carbon nanotubes are used as masterbatches containing carbon nanotubes and other additives.
Vorzugsweise wird die Herstellung des Formkörpers aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff unter einer Orientierung der Kohlenstoffnanoröhren durchgeführt. Dies kann beispielsweise durch Strecken der Schmelze aus thermoplastischem Polymer bei mindestens der Schmelztemperatur des Polymeren und/oder durch Strecken des Verbundwerkstoffes im festen Zustand geschehen. Preferably, the production of the shaped body from a thermally conductive modified plastic is carried out under an orientation of the carbon nanotubes. This can be done for example by stretching the melt of thermoplastic polymer at least the melting temperature of the polymer and / or by stretching the composite in the solid state.
Eine für den Einsatz in der Waschmaschine erforderliche Form des Formkörpers kann auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Thermoformen oder durch Spritzgießen, hergestellt werden. A required for use in the washing machine shape of the molding can be prepared in a known per se, for example by thermoforming or by injection molding.
Solange die wärmeleitende Funktion erfüllt werden kann, ohne dass die für den vorgesehenen Einsatzzweck erforderlichen mechanischen Eigenschaften des Formkörpers aus dem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff beeinträchtigt werden, ist die Menge an Füllstoff im Verbundmaterial nicht eingeschränkt. Das Ausmaß der mechanischen Beanspruchung des Formkörpers aus einem thermisch leitfähig modifizierten Kunststoff hängt vor allem davon ab, ob dieser Formkörper auch mechanische Funktionen wie z.B. Befestigung des Stators, Aufnahme der Motorlager usw. übernehmen soll. As long as the thermally conductive function can be satisfied without impairing the mechanical properties of the thermally-conductive-modified-plastic molded article required for the intended purpose, the amount of the filler in the composite material is not limited. The extent of the mechanical stress of the molding made of a thermally conductive modified plastic depends primarily on whether this molding also mechanical functions such. Attachment of the stator, recording the engine mount, etc. should take over.
Falls Kohlenstoffnanoröhren verwendet werden, liegt deren Menge im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Kunststoffformkörpers. Beispielsweise weist ein geeigneter Formkörper aus einem thermisch leitfähig modifizierten Polypropylen einen Anteil von 3 Gew.-% Kohlenstoffnanoröhren auf. If carbon nanotubes are used, their amount is generally in the range of 0.1 to 15 wt .-%, preferably in the range of 0.8 to 8 wt .-%, based on the total mass of the plastic molding. For example, a suitable shaped body made of a thermally conductive modified polypropylene has a content of 3% by weight of carbon nanotubes.
Während es im Allgemeinen vorteilhaft ist, gut wärmeleitende Materialien zu verwenden, hängt die Auswahl auch davon ab, ob das Material elektrisch isolierend oder nicht isolierend sein soll. Dies ist vor allem hinsichtlich des Materials, das sich in engem Kontakt mit dem Antriebsmotor befindet, von Bedeutung. Sofern eine Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen besteht, wird vorzugsweise ein elektrisch isolierendes, aber dennoch über gute Wärmeleiteigenschaften verfügendes Material verwendet. While it is generally advantageous to use highly thermally conductive materials, the choice also depends on whether the material is to be electrically insulating or non-insulating. This is especially important in terms of the material that is in close contact with the drive motor. If there is a danger of electrical short circuits, it is preferable to use an electrically insulating but nevertheless good thermal conduction material.
Der hierin verwendete Begriff „elektrisch isolierende Materialien“ bezieht sich insbesondere auf Materialien mit einem spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand von mindestens 109 Ωm. Der hierin verwendete Begriff „elektrisch nicht isolierende Materialien“ bezieht sich insbesondere auf Materialien mit einem spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand von höchstens 105 Ωm. The term "electrically insulating materials" used herein refers in particular to materials having a volume resistivity of at least 10 9 Ωm. The term "electrically non-insulating materials" used herein refers particularly to materials having a volume resistivity of at most 10 5 Ωm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Waschmaschine ist ein zweites wärmeleitendes Bauteil zwischen dem Stator des Antriebsmotors und dem Innenraum des Laugenbehälters angeordnet. Hierbei steht der Stator vorzugsweise mit einem Graphitmaterial als zweitem wärmeleitendem Bauteil in Kontakt. In a preferred embodiment of the washing machine, a second heat-conducting component is arranged between the stator of the drive motor and the interior of the tub. In this case, the stator is preferably in contact with a graphite material as the second heat-conducting component.
Das mindestens eine wärmeleitende Bauteil, das direkt mit dem Inneren des Laugenbehälters im Kontakt steht, kann in den Innenraum des Laugenbehälters ragen oder aber in einer Laugenbehälterwand angeordnet sein. The at least one heat-conducting component, which is in direct contact with the interior of the tub, may protrude into the interior of the tub or be arranged in a tub wall.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Waschmaschine ist ein erstes wärmeleitendes Bauteil des wärmeleitenden Verbindungselementes in der seitlichen und/oder hinteren Laugenbehälterwand angeordnet.In a preferred embodiment of the washing machine, a first thermally conductive component of the heat-conducting connecting element is arranged in the lateral and / or rear tub wall.
Ebenso kann beispielsweise in der seitlichen Laugenbehälterwand eine Ausnehmung vorhanden sein, in welche das wärmeleitende Bauteil ragt. Für den Fall, dass das Element in die Ausnehmung im Innenraum des Laugenbehälters hineinragt, ist im Allgemeinen in der Laugenbehälterwand eine geeignete Öffnung vorhanden. Likewise, for example, in the lateral tub wall a recess may be present, in which projects the heat-conducting component. In the event that the element projects into the recess in the interior of the tub, a suitable opening is generally present in the tub wall.
In einer alternativen Ausführungsform der Waschmaschine ragen daher ein erstes wärmeleitendes Bauteil und/oder ein zweites wärmeleitendes Bauteil durch eine Öffnung in der Laugenbehälterwand, insbesondere in der seitlichen Laugenbehälterwand, in den Innenraum des Laugenbehälters. Wenn sich die Öffnung in der seitlichen Laugenbehälterwand befindet, ragt das erste wärmeleitende Bauteil vorzugsweise in einen Raum, der durch eine Ausnehmung in der seitlichen Laugenbehälterwand gebildet wird.In an alternative embodiment of the washing machine, therefore, a first heat-conducting component and / or a second heat-conducting component protrude through an opening in the suds container wall, in particular in the lateral suds container wall, into the interior of the suds container. When the opening is in the side tub wall, the first heat-conducting member preferably protrudes into a space formed by a recess in the side tub wall.
Die Art des elektrischen Antriebsmotors mit einem Riemenantrieb ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, so dass sehr unterschiedliche Elektromotoren eingesetzt werden können. Demgemäß wird die Auswahl eines geeigneten wärmeleitfähigen Bauteils und insbesondere auch dessen Form von der Ausführung des Antriebsmotors abhängen und insbesondere davon, ob die Abwärme von einem Rotor und/oder einem Stator des Antriebsmotors zum Laugenbehälter übertragen werden soll. Eine Graphitfolie ist zur Anpassung an die Form des Antriebsmotors besonders geeignet und daher ein bevorzugtes wärmeleitendes Bauteil.The type of electric drive motor with a belt drive according to the invention is not limited, so that very different electric motors can be used. Accordingly, the selection of a suitable thermally conductive component and in particular its shape will depend on the design of the drive motor and in particular on whether the waste heat from a rotor and / or a stator of the drive motor to be transferred to the tub. A graphite foil is particularly suitable for adaptation to the shape of the drive motor and therefore a preferred thermally conductive component.
Es hat sich für den Betrieb einer Waschmaschine als vorteilhaft herausgestellt, wenn als Antriebsmotor ein BLCD-Motor verwendet wird. Ein BLDC-Motor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor (Brushless DC Motor), bei dem der übliche mechanische Kommutator mit Bürsten zur Stromanwendung durch eine elektronische Ansteuerschaltung ersetzt ist. Üblicherweise ist bei BLDC-Motoren der Rotor mit einem Permanent-Magneten realisiert und der feststehende Stator umfasst Spulen, die von einer elektronischen Schaltung zeitlich versetzt angesteuert werden, um ein Drehfeld zu erzeugen, das am permanent erregten Rotor ein Drehmoment erzeugt. Bei BLDC-Motoren ist es möglich, die elektronische Kommutierung in Abhängigkeit von der Rotorposition, der Rotordrehzahl und dem Drehmoment zu gestalten. Zur Erfassung von Rotorposition und Drehzahl werden dabei eine sensorgesteuerte und eine sensorlose Kommutierung verwendet. Der Einsatz eines BLDC-Motors als Antriebsmotor ermöglicht auf einfache Weise jedenfalls eine Änderung der Drehzahl und insbesondere auch eine hohe Drehzahl. It has proven to be advantageous for the operation of a washing machine when a BLCD motor is used as the drive motor. A BLDC motor is a brushless DC motor in which the usual mechanical commutator is replaced with brushes for current application by an electronic drive circuit. Typically, in BLDC motors, the rotor is realized with a permanent magnet and the fixed stator comprises coils that are driven by an electronic circuit offset in time to produce a rotating field, which generates a torque at the permanently excited rotor. With BLDC motors, it is possible to design the electronic commutation depending on the rotor position, the rotor speed and the torque. To detect rotor position and speed, a sensor-controlled and a sensorless commutation are used. The use of a BLDC motor as a drive motor allows in any case a change in the speed and in particular a high speed.
Der Antriebsriemen ist vorzugsweise ein Keilriemen oder ein Keilrippenriemen und besonders bevorzugt ein Keilrippenriemen.The drive belt is preferably a V-belt or a V-ribbed belt, and more preferably a V-ribbed belt.
Der Umstand, dass ein wärmeleitendes Verbindungselement von außerhalb des Laugenbehälters bis in den Innenraum des Laugenbehälters reicht, kann erfindungsgemäß vorteilhaft auch zur Speicherung von nicht mehr benötigter Wärmenergie in der warmen Waschlauge verwendet werden. Dies ist dann von Bedeutung, wenn für einen Waschgang die erhitzte Waschlauge, erhitzt durch die Abwärme des Antriebsmotors bzw. durch die von einer im Allgemeinen in einem Laugenbehälter vorhandenen zusätzlichen elektrischen Heizung, nicht mehr benötigt wird.The fact that a thermally conductive connecting element extends from outside the tub into the interior of the tub can, according to the invention, also advantageously be used for the storage of heat energy no longer required in the warm wash liquor. This is important if, for a wash, the heated wash liquor, heated by the waste heat of the drive motor or by the existing of a generally present in a tub additional electric heater is no longer needed.
Zur Zwischenspeicherung der Wärmeenergie ist das wärmeleitende Verbindungselement vorteilhaft mit einem Wärmespeicher verbunden, beispielsweise mit einem an sich bekannten Latentwärmespeicher.For temporarily storing the heat energy, the heat-conducting connecting element is advantageously connected to a heat accumulator, for example with a known latent heat accumulator.
Überdies ermöglichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Waschmaschine, dass die Wärmeübertragung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und dem Innenraum des Laugenbehälters gesteuert erfolgen kann, insbesondere auch unterbrochen werden kann, wenn beispielsweise eine Waschlauge im Laugenbehälter zu warm ist. Hierzu kann in das wärmeleitende Verbindungselement automatisch oder auf Veranlassung durch einen Benutzer der Waschmaschine ein wärmeisolierendes Element eingeführt oder an einem Ende des Verbindungselementes angeordnet werden, um die Wärmeleitung zu unterbrechen. Außerdem könnte aus dem wärmeleitenden Verbindungselement ein wärmeleitendes Bauteil umkehrbar entfernt werden. Eine Unterbrechung kann insbesondere sinnvoll sein, wenn die Waschlauge sehr warm ist und eine durch das wärmeleitende Verbindungselement vermittelte Erwärmung des Elektromotors durch die warme Waschlauge verhindert werden soll. Moreover, embodiments of the washing machine according to the invention make it possible for the heat transfer between the electric drive motor and the interior of the tub to be controlled, and in particular also interrupted if, for example, a wash liquor in the tub is too warm. For this purpose, a heat-insulating element can be inserted into the thermally conductive connecting element automatically or at the instigation of a user of the washing machine or arranged at one end of the connecting element to interrupt the heat conduction. In addition, a thermally conductive component could be reversibly removed from the heat-conducting connecting element. An interruption may be useful, in particular, if the wash liquor is very warm and heating of the electric motor mediated by the heat-conducting connection element is to be prevented by the warm wash liquor.
Die Waschmaschine ist erfindungsgemäß eine Waschmaschine im eigentlichen Sinne, also ohne Trocknungsfunktion, kann aber auch als Waschtrockner ausgebildet sein. Ein Waschtrockner ist ein Kombinationsgerät, welches über eine Waschfunktion zum Waschen von Wäsche und über eine Trocknungsfunktion zum Trocknen von feuchter Wäsche verfügt. The washing machine according to the invention is a washing machine in the true sense, ie without drying function, but can also be designed as a washer-dryer. A washer-dryer is a combination device which has a washing function for washing laundry and a drying function for drying wet laundry.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine Waschmaschine mit einer verbesserten Ausnutzung der zu ihrem Betrieb eingesetzten elektrischen Energie bereitgestellt wird. Dabei kann der in der Waschmaschine eingesetzte elektrische Antriebsmotor vor einer Waschlauge und darin enthaltenen Waschsubstanzen einschließlich aggressiven Bleichmitteln geschützt werden. The invention has the advantage that a washing machine with an improved utilization of the electrical energy used for its operation is provided. In this case, the electric drive motor used in the washing machine can be protected from a wash liquor and washing substances contained therein, including aggressive bleaching agents.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist es schließlich möglich, die in einer warmen, nicht mehr benötigten Waschlauge enthaltene Wärmeenergie zurückzugewinnen. Finally, in preferred embodiments of the invention, it is possible to recover the thermal energy contained in a warm, no longer needed wash liquor.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der
Ein wärmeleitendes Verbindungselement
Bei der in
Zur Speicherung von überschüssiger Wärmeenergie ist ein Wärmespeicher
In
Bei der hier gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschmaschine ragt durch eine Öffnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Waschmaschine Washing machine
- 2 2
- Steuereinrichtung control device
- 33
- Laugenbehälter tub
- 44
- Trommelwelle drum shaft
- 55
- Trommel drum
- 66
- Laugenbehälterwand Tub wall
- 77
- elektrischer Antriebsmotor electric drive motor
- 88th
- Stator stator
- 99
- Rotor rotor
- 1010
- wärmeleitendes Verbindungselement thermally conductive connecting element
- 1111
- wärmeleitendes Bauteil, erstes Bauteil thermally conductive component, first component
- 1212
- wärmeleitendes Bauteil, zweites Bauteil thermally conductive component, second component
- 1313
- Innenraum (des Laugenbehälters) Interior (of the tub)
- 1414
- wässrige Flüssigkeit aqueous liquid
- 1515
- seitliche Laugenbehälterwand lateral suds tank wall
- 1616
- hintere Laugenbehälterwand rear tub wall
- 17 17
- untere Hälfte des Laugenbehälterslower half of the tub
- 1818
- Wärmerohr, heatpipe Heat pipe, heatpipe
- 19 19
- Wärmespeicher, z.B. LatentwärmespeicherHeat storage, e.g. Latent heat storage
- 2020
- Öffnung für die Zugabe/Entnahme von Wäschestücken Opening for the addition / removal of laundry
- 2121
- Öffnung in der seitlichen Laugenbehälterwand Opening in the side tub wall
- 2222
- Antriebsriemen; Keilriemen; Keilrippenriemen Drive belt; V-belt; V-ribbed belts
- 2323
- Elektrische Heizung im Laugenbehälter Electric heater in the tub
- 2424
- Ausnehmung in der seitlichen Laugenbehälterwand Recess in the side tub wall
- 2525
- Rippen ribs
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN 52612 [0014] DIN 52612 [0014]
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