KR20100023860A

KR20100023860A - 열교환기를 구비한 가전 기기, 특히 식기 세척기

Info

Publication number: KR20100023860A
Application number: KR1020097025783A
Authority: KR
Inventors: 하랄트 슈롯트; 하인츠-디이터 아이히홀츠
Original assignee: 아베코 어플라이언스 시스템즈 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2010-03-04
Also published as: DE102008022890A1; WO2008138308A1; RU2009145956A; EP2150166A1

Abstract

본 발명은 에너지 절감을 위해 관류식 열교환기(6)를 통한 프로세스 열의 재사용을 가능하게 하는, 세탁기, 식기 세척기 등과 같은 가전 기기에 관한 것이다.

관류식 열교환기, 프로세스 열, 가전 기기, 작업 챔버, 저장 탱크

Description

열교환기를 구비한 가전 기기, 특히 식기 세척기{DOMESTIC APPLIANCE, IN PARTICULAR DISHWASHER, WITH A HEAT EXCHANGER}

본 발명은 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 열교환기를 구비한 가전 기기, 특히 식기 세척기에 관한 것이다.

식기 세척기와 같은 가전 기기의 에너지 소비에 대한 소비자의 관심이 점차 증가함에 따라, 이러한 가전 기기의 에너지 요구량의 감소에 대한 요구가 높아지고 있다.

공개 공보 DE 32 27 591호에는 폐수(waste water)와 정수(clean water) 사이에서 열교환기가 사용되는 가전 기기, 특히 식기 세척기가 공지되어 있다. 이 열교환기에서는, 열을 온수 탱크로부터 추출하여 냉수 탱크에 공급하기 위해 상전이(phase transition)를 갖는 하나의 회로 내에서 안내되는 전달 매체가 사용된다.

이에 반해, 본 발명의 목적은 제조시 덜 복잡한 가전 기기, 특히 식기 세척기를 제시하는 것이다.

상기 목적은 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 가전 기기, 특히 식기 세척기에 기초하여 특징부에 의해 달성된다.

종속항들에 언급된 특징들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예와 개선예가 가능하다.

이에 상응하여, 본 발명에 따른 열교환기를 구비한 가전 기기, 특히 식기 세척기의 열교환기는 가열될 유체 흐름과 냉각될 유체 흐름 사이의 하나 이상의 분리벽에 의해 열이 전달될 수 있는 관류식(flow-type) 열교환기인 것을 특징으로 한다.

예를 들어 직류식 열교환기, 역류식 열교환기, 교류식(cross-flow) 열교환기로서 형성될 수 있는 상기 열교환기는 가전 기기, 특히 식기 세척기의 유체 회로 내에 훨씬 더 간단하게 통합될 수 있다.

이 경우, 바람직하게 역류식 열교환기가 사용되는데, 이를 통해 열전달 시에 더 높은 효율이 실현될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 폐열의 이용은 예를 들어 추가의 프로세스 단계를 위해 필요한 새로운 유체에 폐열을 전달하기 위한 열교환기를 사용하여 가전 기기, 특히 식기 세척기로부터 배출될 가열된 유체, 특히 세제 또는 세척액으로부터 열전달이 이루어짐으로써 가능하다.

열교환기를 사용하여 폐열을 이용함으로써, 공급 라인 네트워크로부터 공급된 새로운 유체, 예를 들어 정수는 폐유체(waste fluid)의 폐열에 의해 예비 가열될 수 있으므로, 가전 기기의 에너지 요구량은 크게 감소된다.

바람직하게 관류식 열교환기는 적어도 부분적으로 플라스틱으로 제조된다. 이로 인해 제조 비용이 감소한다. 플라스틱으로 구성된 열교환기는 대체로 가전 기기 영역에서 사용되는 플라스틱인 경우, 금속제 열교환기에 비해 낮은 효율을 갖기는 하지만, 비용이 절감되기 때문에 이러한 열교환기 기술이 양산품으로서 가전 기기에서 사용될 수 있으며, 이에 의해 열교환기의 효율이 낮은 경우에도 기기 작동 시 상당한 에너지 절감이 실현될 수 있다.

바람직하게 본 발명에 따른 가전 기기에서는 열교환기를 통해 가열된 유체를 위한 저장 탱크도 제공된다. 이에 의해, 가열된 유체가 프로세스 유체로서 아직 필요하지 않은 더 이른 시점에 열교환을 실행하는 것이 가능하다. 가열된 유체는 이러한 목적에 의해 저장 탱크에 저장되고, 더 나중의 필요 시점에 제공된다. 열교환의 과정은 이러한 저장 탱크를 통해, 더 이상 필요하지 않고 재사용될 수 있는 프로세스 열이 생성되는 시점과, 폐열을 사용하여 가열될 수 있는 유체를 필수적으로 얻는 시점으로부터 시간적으로 분리된다.

본 발명의 개선예에서는 배출될 폐유체의 중간 저장을 위한 저장 탱크가 제공된다. 폐유체를 위한 이러한 저장 탱크에 의해, 폐열을 사용하기 위한 열교환은 폐유체의 배출 시점으로부터 시간적으로 분리될 수 있다. 이에 의해, 폐열의 사용 시점은 다른 시점, 이 경우에는 더 나중의 시점, 예를 들어 새로운 유체가 필요하게 되는 시점으로 연기된다.

2개의 저장 탱크가 사용될 때, 가열된 유체뿐만 아니라 배출될 가열된 폐유체를 위해서도 열교환은 가전 기기의 기타 작업 프로세스로부터 완전히 시간적으로 분리된다.

가전 기기, 특히 식기 세척기가 작업 프로세스로부터 시간적으로 분리되는 각각의 방식이 폐열의 사용을 개선하기 위해 활용될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 상술된 하나 또는 복수의 저장 탱크를 사용하는 경우의 상술된 시간적 분리는 금속 재료로 구성된 종래의 열교환기를 사용하는 경우에도 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 개선예에서 폐열의 사용은 냉각 및/또는 가열될 유체의 체적 유동이 열교환기 내의 열전달 속도에 맞게 조정됨으로써 개선된다.

이로 인해, 열교환기 내에서 전달된 열에너지의 양은 증가할 수 있다. 이는 특히 열교환기가 본질적으로 낮은 효율로 사용되는 경우 장점을 가지므로, 유체의 더 긴 접촉 시간 또는 더 적은 체적 유동을 통해 열교환은 더 낮은 효율을 갖는 열교환기, 예를 들어 플라스틱 열교환기에서도 가능하다.

이 경우, 열교환기를 통한 하나 또는 복수의 체적 유동의 조정은 본 발명에 따른 가전 기기, 특히 식기 세척기에서 특히 하나 또는 복수의 저장 탱크와 관련하여 상술한 바와 마찬가지로 가능하다. 예를 들어 정수를 얻는 시점 또는 배출될 세제가 생성되는 시점으로부터 열전달이 시간적으로 분리됨으로써, 열전달을 위한 기간이 상기 유형의 시간적 분리가 없는 기기에서보다 훨씬 더 길게 제공된다. 세척 프로그램의 전체 지속 시간이 가능한 짧게 유지되어야하므로, 정수가 얻어지거나 폐기 세척액이 펌핑되어 나와야 할 지속 시간은 비교적 짧다. 중간 저장을 위한 하나 또는 복수의 저장 탱크가 사용될 때, 가전 기기, 특히 식기 세척기의 작업 프로세스에서의 프로그램 단계는 열교환기를 통해 열전달이 되는 동안 이루어질 수 있으므로, 폐열을 이용하기 위한 고유의 열전달을 위해 훨씬 더 긴 기간이 제공된다.

체적 유동의 조정을 통한 상기와 같은 폐열 이용의 상승은, 특히 체적 유동이 열교환기 내의 열전달 속도에 따라 제어 가능하게 형성될 때 가능하다. 상기와 같은 하나 또는 복수의 체적 유동의 상승은 각각의 열교환 프로세스, 예를 들어 각각 발생되는 온도차, 제공된 시간 등에 맞는 개별적인 조정이 가능하도록 한다.

본 발명에 따른 열교환기, 특히 플라스틱 재료의 열교환기는 배출될 작동 유체와는 다른 유체 흐름으로부터의 폐열, 예를 들어 건조 장치의 폐쇄된 회로 내의 폐열을 이용하기 위해서도 사용될 수 있다. 이러한 열교환기는, 예를 들어 가전 기기 작동 시의 프로세스 열이며 냉각 유닛에 대해 제공된 열을 활용하는 경우 습기가 있는 세척된 식기를 응축을 통해 건조하기 위한 냉각 장치가 가전 기기, 특히 식기 세척기에 제공되는 경우 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 특수한 실시예에서는 회로 내의 열기 또는 냉기를 포함하는 매체가 열교환기를 통해 강제 안내되고, 예를 들어 순환 펌프에 의해 강제 안내된다. 이 경우, 이러한 매체는 가전 기기의 작업 챔버 내부 공간에서의 정상적인 작동 배출을 위한 작동 유체일 수 있으나, 열기 또는 냉기를 저장하기 위해 특별히 제공된 매체일 수도 있다.

그 밖에, 본 발명에 따른 열교환기에 의한 폐열의 이용은 유체가 안내되는 많은 가전 기기, 예를 들어 세탁기 등에서 유용하게 사용될 수 있다. 그러나 가전 기기, 특히 식기 세척기에서 사용하는 것이 특히 바람직한데, 여기서 비교적 짧은 작업 주기로, 완전히 또는 부분적으로 정수를 얻음으로써 작업 유체, 즉 세척액 또는 헹굼액이 대체되기 때문이다.

본 발명의 실시예는 도면에 도시되고, 도면에 의해 하기에 더 상세히 설명된다.

도 1은 식기 세척기에서의 본 발명의 개략적인 블록 회로도이다.

도 2는 본 발명의 추가 실시예의 개략적인 블록 회로도이다.

도 3은 도 2에 따른 실시예에 대한 개선예의 개략적인 블록 회로도이다.

도 4는 추가 실시예의 개략적인 블록 회로도이다.

도 1에는 정수 유입부(2)와, 더 이상 필요하지않은 세척액 또는 헹굼액이 배출될 수 있는 배출부(3)를 구비한 가전 기기, 특히 식기 세척기의 작업 챔버(1)가 도시되어 있다.

도시된 실시예에 따른 정수 공급은 정수 공급 라인 네트워크에 접한 정수 연결부(4)로부터 차단 밸브(5)와, 본 발명에 따라 관류식 열교환기로서 형성된 열교환기(6)를 통해 이루어진다. 정수는 열교환기(6)에서 예비 가열된 이후, 저장 탱크에 중간 저장된다. 정수는 추가의 차단 밸브(5)에 의해 필요한 시점에 식기 세척기의 작업 챔버(1) 내로 유입될 수 있다.

상응하는 작업 유체, 예를 들어 헹굼액 또는 세척액의 배출은 후술된 방식으로 실행되며, 선택 부품들이 파선 테두리 내부에 도시되어 있다.

세제 펌프(9)는 배출될 유체, 예를 들어 세척액 또는 헹굼액을 열교환기(6) 내로 공급하고, 이는 이어서 폐수 연결부(10)를 통해 폐수망 내로 배출된다.

열교환기(6)를 통과할 때, 식기 세척기 작업 챔버(1)로부터의 프로세스 열은 정수 연결부(4)를 통해 도달하는 정수에 방출된 후, 저장 탱크(7) 내에서 프로세스 열로서 재사용되기 위해 제공된다.

선택적으로, 배출부에는 배출될 유체, 예를 들어 세척액 또는 헹굼액을 수용하기 위한 저장 탱크(11)가 제공될 수 있다. 이 경우, 이 저장 탱크(11)는 어느 정도는 열교환기로서 사용된다. 차단 밸브(12)의 스위칭에 의해 열교환기(6)를 통한 액체의 관류는 시작될 수 있다.

저장 탱크(7, 11) 각각은 열교환을 본 발명의 실시예에 따른 할당된 여러 가지의 기기의 작업 프로세스로부터 시간적으로 분리할 수 있다. 저장 탱크(7)는 원하는 시점에, 작업 챔버(1) 내에 정수가 필요하지 않은 때일지라도 이 시점에 기기에 정수가 공급될 수 있도록 한다. 정수가 필요하지않음에도 불구하고 정수는 사전에 스위칭된 시점에서 열교환기(6)를 통해 예비 가열된 상태로 저장 탱크(7) 내에 저장될 수 있다.

이 가열된 액체가 열저장체로서 저장 탱크(11) 내에 저장됨으로써, 저장 탱크(11)는 작동 유체, 예를 들어 세척액 또는 헹굼액의 배출 시점으로부터의 시간적인 분리를 발생시킨다. 이후, 저장된 열은 나중의 시점, 예를 들어 정수가 얻어져야 할 때, 열교환기(6)를 통해 전달될 수 있다. 이 경우, 2개의 저장 탱크(7, 11)들은 서로 무관하게, 상술된 각각의 장점을 발휘할 수 있으므로, 필수적으로 공통으로 사용되지 않고, 하나의 실시예에서도 각각 독립적으로 사용될 수 있다.

2개의 저장 탱크(7, 11)들이 제공되는 경우, 열교환 프로세스는 충분히 기기 의 작업 프로세스로부터 분리된다. 이로써, 예를 들어 열교환기(6) 내의 열교환을 개선하기 위한 체적 유동의 조절에 있어서의 더 큰 자유도가 얻어진다.

예를 들어 열교환기(6) 내의 배출될 액체 또는 새로이 얻어질 액체의 체적 유동은 라인 단면적, 예를 들어 차단 밸브(5) 및/또는 차단 밸브(12)의 단면적이 상응하게 조정됨으로써 조정될 수 있다.

차단 밸브(5) 및/또는 차단 밸브(12)가 제어 가능하게 형성되는 경우, 이로써 열교환기(6)를 통한 각각의 체적 유동은 제어된다. 기본적으로 이러한 제어 가능한 체적 유동은 압력 제어, 예를 들어 세제 펌프(9) 또는 도시된 실시예에 포함되지 않은 다른 방식의 펌프의 제어를 통해서도 이루어질 수 있다. 세제 펌프(9)를 통해 제어할 때, 예를 들어 열교환기(6)를 통한 체적 유동에 영향을 주는 압력은 추출될 액체에 가해질 수 있다.

열교환기(6)의 사용은 관련 가전 기기의 작동시 비교적 낮은 제조 복잡성과 이에 따른 낮은 비용과 더불어 상당한 에너지 절감을 가능하게 한다. 하나 또는 복수의 저장 탱크(7, 11)의 조합으로, 열교환 과정이 가전 기기의 하나 또는 복수의 프로세스 단계로부터 시간적으로 분리됨으로써 열교환기(6)의 사용은 개선된다.

열교환기(6)를 통과할 때의 하나 또는 2개의 체적 유동의 조정을 통해, 열교환의 자유도는 영향을 받는다. 특히, 이로써 예를 들어 플라스틱으로 구성된 열교환기의 낮은 자유도는 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.

도 2에 따른 변형예는 대부분 상술된 실시예에 상응한다. 이 경우, 열교환기(13)가 저장 탱크(7)의 내부에 배치되는 것이 다르다. 또한, 세제 펌프(9)에 의 해 작동 유체가 회로 내에서 강제 안내된다. 이와 같이, 예를 들어 세척액은 폐쇄된 회로 내에서 열교환기(13)를 통해 펌핑될 수 있다. 이 경우, 저장 탱크(7)는 예를 들어 정수의 수용을 위해 제공될 수 있는데, 이는 정수 연결부(4)로 표시된다. 그러나 이러한 경우, 기타 열저장 매체를 사용하는 것도 가능하다.

세제 회로에는 3-웨이 밸브(14)가 제공되므로, 순환된 작동 유체는 회로에서 펌핑되어 나올 수도 있다. 저장 탱크(7)는 차단 밸브(15)와 연결 라인(16)을 통해 회로 안내부에 연결되므로, 경우에 따라 저장 탱크 내에 존재하는 유체는 회로에 공급될 수 있다.

이 실시예에서 저장 탱크(7) 내의 가열될 작동 액체, 예를 들어 정수는 중간 저장될 수 있고, 순환된 작동 액체, 예를 들어 세척액을 통해 더 긴 기간 동안 가열될 수 있다. 따라서 열교환기(13)는 더 낮은 효율도 가질 수 있고, 예를 들어 플라스틱 열교환기로서도 형성될 수 있다. 충분한 열전달은 이러한 방식으로, 가능한 긴 전달 시간을 통해 보장된다.

저장 탱크(7)는 다른 일 실시예에서 작동 액체의 회로로부터 완전히 분리되어, 즉 연결 라인과 차단 밸브(15) 없이 제공될 수도 있으며, 가전 기기의 기타 작동과 무관하게 제공되고, 필요한 경우 교체될 수도 있는 순수한 열저장 매체를 포함할 수 있다.

저장 탱크(7)는 다른 작동 액체도 포함할 수 있으며, 예를 들어, 폐쇄된 회로 내에서 순환된 작동 액체를 통해 가열된 이미 준비된 헹굼액도 포함할 수 있다.

도 3에는 도 2에 따른 실시예와 비교될 수 있는 변형예가 도시되어 있으며, 여기서 열교환기(6)는 재차 저장 탱크(7)와는 별도로 배치된다. 이 변형예에서는 추가 순환 펌프(17)에 의해 열교환기(6)를 통한 제2 회로가 펌핑된다. 이 경우, 열교환기(6)와 관련된 저장 탱크(7)의 여러 가지 사용 가능성은 상술된 실시예에서와 마찬가지로 주어진다.

저장 탱크(7)를 포함하는 제2 회로가 가전 기기의 작업 챔버(1)를 포함하는 제1 회로와 결합되어야 하는 한, 예를 들어 저장 탱크(7)로부터의 유체를 연결 라인(19)을 통해 작업 챔버(1) 내로 공급할 수 있는 3-웨이 밸브(18)가 제공될 수 있다.

제2 회로는 작동 액체의 배출을 위해 마찬가지로 선택적으로 개방될 수 있다. 상술된 실시예에서 이는 예를 들어 세척액 등과 같은 작동 액체를 회로에서 펌핑해 내기 위한 제2의 3-웨이 밸브(20)를 통해 이루어진다.

도 4에 따른 제4 실시예에는 재차 2개의 폐쇄된 회로, 한편으로는 가전 기기의 작업 챔버의 포함 하에 세제 펌프(9)를 통해 순환될 수 있는 회로와, 다른편으로는 저장 탱크(7)를 구비하고 순환 펌프(17)를 통해 순환된 회로의 변형예가 도시되어 있다. 2개의 회로들은 열교환기(6)를 통해 안내된다. 이 변형예에서 저장 탱크(7) 내에는 가전 기기의 작업 챔버(1)로부터의 열을 중간 저장하고, 필요한 경우 방출하기 위한 순수한 열저장 매체가 배치된다.

2개의 순환 펌프(9, 17)를 구비한 변형예는 열교환기(6)를 통해 순환 지속 시간뿐 아니라 순환 속도 및 순환 체적과 관련하여 제어가 가능한 장점이 있다. 이러한 방식으로 열교환은 이러한 제어 매개 변수를 통해 개선될 수 있는데, 이는 특히 설계 방식에 따라 최대 효율을 포함하지 않는 열교환기(6)에서, 예를 들어 플라스틱 열교환기에서 장점이 있다.

추가의 도시되지 않은 변형예는 저장 탱크에 의한 순환하는 저장 유체 대신에, 회로 내에서 안내된 작동 유체와 열전도 되도록 접촉하는 고체 열저장체를 사용한다.

도시된 실시예와 더불어, 임의의 추가 실시예들도 고려 가능하며, 본 발명의 실질적인 요소는 가전 기기로부터의 폐열을 중간 저장하고, 나중의 시점에 가전 기기의 작업 프로세스에 재차 제공하는 가능성이다.

<도면 부호 리스트>

1 : 작업 챔버

2 : 정수 유입부

3 : 배출부

4 : 정수 연결부

5 : 차단 밸브

6 : 열교환기

7 : 저장 탱크

8 : 차단 밸브

9 : 세제 펌프

10 : 폐수 연결부

11 : 저장 탱크

12 : 차단 밸브

13 : 열교환기

14 : 3-웨이 밸브

15 : 차단 밸브

16 : 연결 라인

17 : 순환 펌프

18 : 3-웨이 밸브

19 : 연결 라인

20 : 3-웨이 밸브

Claims

프로세스 열을 재사용하기 위한 열교환기를 구비한 가전 기기, 특히 식기 세척기에 있어서,

열교환기(6)는 가열될 유체 흐름과 냉각될 유체 흐름 사이의 하나 이상의 분리벽에 의해 열이 전달될 수 있는 관류식(flow-type) 열교환기인 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항에 있어서, 열교환기(6)는 적어도 부분적으로 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 가전 기기.
제1항의 전제부에 따른 유체 안내식 가전 기기, 특히 식기 세척기에 있어서,

열교환기(6)를 통해 가열된 새로운 유체를 중간 저장하기 위한 저장 탱크(7)가 제공되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제3항 중 하나 이상의 항에 있어서, 배출될 가열된 폐유체의 중간 저장을 위한 저장 탱크(11)가 제공되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제4항 중 하나 이상의 항에 있어서, 냉각 및/또는 가열될 유체의 체적 유동은 열교환기(6) 내의 열전달 속도에 맞게 조정되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제5항 중 하나 이상의 항에 있어서, 냉각 및/또는 가열될 유체의 체적 유동은 열전달 속도에 따라 제어 가능한 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제6항 중 하나 이상의 항에 있어서, 습기가 있는 세척된 대상을 건조하기 위한 냉각 장치(101)가 제공되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유체가 폐쇄된 회로 내에서 프로세스 열의 열전달을 위한 열교환기를 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기(6)와 저장 탱크(7)를 포함하는 폐쇄된 유체 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 열저장 매체가 저장 탱 크(7) 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기가 고체 열저장체 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 열저장체가 제공되는 것을 특징으로 하는 가전 기기, 특히 식기 세척기.
유체 안내되는 가전 기기, 특히 식기 세척기, 세탁기 등의 내부의 프로세스 열을 재사용하기 위한 방법에 있어서,

프로세스 열을 재사용하기 위한 관류식 열교환기가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 공급될 새로운 유체가 열교환기를 통해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 가열된 새로운 유체가 나중에 사용되기 위해 중간 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 폐유체가 배출되기 전에 중간 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기를 통한 냉각될 폐유체 및/또는 가열될 새로운 유체의 체적 유동은 열전달 속도에 맞게 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각될 폐유체 및/또는 가열될 새로운 유체의 체적 유동은 열교환기 내의 열전달 속도에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.