CN108392161A - 用于除湿的装置、具有这种装置的电器及用于除湿的方法 - Google Patents

Abstract

用于对洗碗机的处理空间中的空气除湿的装置以空气传导的方式连接至电器的处理空间。装置包括被设计成纤维单元的碳基纤维。纤维单元布置在处理空间或连接至处理空间的空气导管与装置的至少一个除湿室之间。碳基纤维从处理空间的空气吸收水分，然后它们再次在除湿室中释放该水分。在此过程期间，碳基纤维在处理空间或空气导管与除湿室之间优选地通过在支撑件上的缓慢旋转而向后和向前移动。

Description

用于除湿的装置、具有这种装置的电器及用于除湿的方法

技术领域

本发明涉及用于对电器中或电器的处理空间中的空气除湿的装置，涉及设置有这种装置的电器，以及涉及用于操作这种装置或这种电器的用于除湿的方法。

背景技术

例如，WO 2013/097975 A1公开了在洗衣机上设置用于除湿的装置，该装置以空气传导（air-conducting）的方式连接至作为洗衣机处理空间的滚筒。这里，装置具有永久性安装的容器，沸石（zeolite）被布置在该永久性安装的容器中。一般地，如从现有技术的其余部分本身已知的，这种沸石可逆地吸收水分并具有非常好的特性。借助风扇，空气可从滚筒被传递通过沸石，并然后在那里除湿或干燥。于是，随后可进行含水分的沸石的再生（regeneration）。在沸石中的水分吸收期间，热同时被释放到环境中，并且这可用于加热空气。此外，在某些情况下，可额外地使用加热元件用于再生。

杂志"Nature Nanotechnology 11" 2016年第791页到797页包括了由Satish K.Nune 等人所作的文章“Anomalous water expulsion from carbon-based rods at highhumidity”，见doi: 10.1038/nnano.2016.91。其描述了碳基材料（尤其纤维）怎样具有如下特性：能够甚至在低的相对湿度下吸收水，并且能够甚至在50%到80%的高的相对湿度下再次释放水。该过程可以在任何时候逆转，并且可借助加热通过干燥来辅助或加速。

发明内容

本发明的根本目标是提供开始时提及的装置、电器及用于操作该装置或该电器的方法，借助其可解决现有技术的问题，并且尤其，借助其，以节能的方式并以实用的方法快速地执行电器中空气的除湿是可能的。

该问题通过具有权利要求1的特征的装置、通过具有权利要求15的特征的电器以及通过具有权利要求17的特征的方法来解决。本发明的有利的和优选的实施例形成其它权利要求的主题，并且在以下更加详细地解释。这里，特征中的一些仅对于装置、仅对于电器或仅对于方法被描述。然而，无论如何，将它们彼此独立且以独立方式应用于装置、设置有该装置的电器以及对应的方法应是可能的。权利要求的用词明确参考说明书的内容。

为待布置在电器中的装置作好设置，所述电器具有处理空间，尤其，在用于烹饪的电器或者烹饪用具中该处理空间是烹饪空间，或者在意图用于处理待洗衣物或餐具的电器（尤其洗衣机或洗衣-干燥机）中该处理空间为室。装置可以以空气传导的方式连接至电器的处理空间，或者装置以空气传导的方式连接至电器的处理空间。出于该目的，装置可以直接邻接处理空间或邻接处理空间的壁，并且作为替代，装置可采用类似于从上述WO 2013/097975 A1已知的那种方式，借助呈空气通道等等形式的空气导管以空气传导的方式连接至处理空间。

装置具有碳基纤维或碳纤维，作为用于吸收水分或用以从蒸气中吸收水的材料，碳基纤维或碳纤维还可具有例如碳纳米管。它们也可被设计成层，即不一定必须在整个长度上自由延伸。

碳基纤维被设计成“纤维单元”，或被形成在这样的纤维单元上。这意味着，它们抵靠支撑件布置或固定，或者被布置或固定在支撑件上。如果所有的纤维或者纤维材料中的全部都被设置在该纤维单元上，则这是有利的。其准确的设计在以下更加详细地解释，但是应具有相对大的表面以允许从空气中最佳可能地吸收水分。空气可沿着具有碳基纤维的纤维单元的该相对大的表面流动，并释放其水分。一方面，该表面可大体连续，或者作为替代，该表面可具有通道或孔口，以便实现更好的通流并因此实现总体上更大的活性表面面积。

纤维单元布置在处理空间或连接至处理空间的空气导管与除湿室之间，一侧为处理空间或连接至处理空间的空气导管，另一侧为除湿室，因此使得碳基纤维能在一侧上从处理空间的空气吸收水分并且能在另一侧上再次释放水分。除湿室优选是除湿装置的一部分，并且被设置在除湿装置中。此外，碳基纤维不仅可以以固定的或者不可移动的方式来布置，而且也可以以可移动的方式来布置，从而允许碳基纤维移动到除湿室或进入除湿室，以使碳基纤维能再次在除湿室释放其所吸收的水分。因此，该释放能够以如下方式来进行，使得水分被释放为水滴。尤其，这些水滴可从碳基纤维滴落。可以以本质上常规的方式来收集该水分并将之排走，或者作为替代，如果需要可以再利用该水分。在本发明的背景下，可以利用该碳基纤维的特殊的行为特性。即：这些碳基纤维可以甚至在低的相对空气湿度下吸收水，并且可以甚至在50%到80%的高的相对空气湿度下再次释放水，见上。该过程在任何时候是可逆的，其中该过程可通过干燥，尤其借助加热来辅助或加速，如以下更加详细解释的。因此，例如，甚至在室温下，随着空气越潮湿，达到50%或甚至80%的相对空气湿度，水分吸收会上升，即变得更好。可以利用该效应。在这种情况下，水分收集在碳基纤维的表面上，然后流下，并因此集中在下端或下端区域处，水可从那里借助于积聚的量刚好滴落。这里还有利的是，与理应使水分再次释放为水的地方相比，在纤维单元理应吸收水分的地方，即处理空间中或处理空间处，相对空气湿度会十分容易地更低。结果是，对处理空间的空气的特别好的除湿成为可能。此外，已经发现在本发明的背景下，在热辅助碳基纤维再生的情况下，与例如利用来自开始时提及的现有技术的沸石材料相比，较低的温度就足够。

作为替代，在除湿室中使碳基纤维的水分以液体形式或成为水被释放，通过从碳纤维蒸发来释放也是可能的。然而，与如以上提及的通过加热辅助碳纤维的再生相比，可能需要更高的温度。

作为本发明的扩展，可在除湿室中设置已经被提及的加热装置，其可进一步辅助碳基纤维的再生或干燥。通过这样的方式，可以移除纤维集合中更深水平处可能包含的残留水分。加热装置可具有许多不同的设计，尤其从包括感应加热器、辐射加热器、厚膜加热器和热空气加热器的组中选择。通过利用微波来干燥碳基纤维同样是可能的。借助空气移动或贯通通风对热输出的可能辅助也被认为是有利于加快加热的。

作为本发明的扩展，碳基纤维可在纤维单元上以细长的方式延伸。这里，如果它们是直线的，这是特别有利的，从而能够促进上述的由向下流动的水形成水滴。在本发明的有利扩展中，纤维至少部分倾斜延伸或带有竖直方向分量地延伸，并且如果其大部分竖直延伸或者完全竖直延伸，则这是特别有利的。

原则上，碳基纤维可采用任何形式，例如作为一种编织物、针织物或者无褶皱织物。因此，纤维单元于是具有一种由碳基纤维组成的纺织纤维材料。尤其如果这样的纺织材料以相对松散的方式来制作，则其具有大的表面面积，并因此具有好的从蒸气或从处理空间的空气吸收水分的能力。

在本发明的替代扩展中，碳纤维可以以纤维束，尤其以直线的纤维束的方式自由延伸。然后，特别容易可能的是，给这些纤维束或碳基纤维竖直方向的延展，并因此允许水分通过向下滴流而收集或释放。然后，这些碳基纤维可以被固定，从而如同一种窗帘等等一样来悬挂，其中，碳基纤维的下端应优选保持自由以允许更好的滴流。

作为本发明的扩展，纤维单元不仅布置在处理空间或对应的空气导管与除湿室之间，而且其可在两者之间移动。其可以是自身可移动的，或者可以说是能够前后移动或者能够以旋转或循环的方式移动。通过这样的方式，其可从处理空间中的或作为空气导管的空气通道中的空气吸收水分。然后，各单独的纤维可移动到除湿室或进入除湿室中，它们能够以上述方式再次在除湿室中释放水分。作为移动，诸如旋转或循环的连续移动是优选的，因为这在技术上更加容易实现并且允许连续地操作或连续地除湿。纤维单元可具有例如滚筒状或滚柱状的设计，有利地在外侧上具有碳基纤维。作为替代，纤维单元可以是循环带，并且其也可具有碳纤维或者甚至可至少部分地或大部分地由所述纤维形成。这里同样地，如果碳纤维至少设置在外侧上，准确的说由于旋转的滚柱等等，这是有利的。这也改善了水分的吸收。

在本发明的有利的扩展中，除湿室连接至水箱，并且出于该目的，有可能会设置水管线。在这种情况下，水箱有利地布置在除湿室下方，以允许自动地引入液体。因此，可使用例如以上提及的水管线将液体输送至除湿室下方布置的水箱，水管线从除湿室的下端延伸。这种水箱也可以可移除地布置在器具中，从而允许其被移除以清空积聚的水。这从大量的器具（例如冷凝式烘干机）被获知。

如果碳基纤维在至少一端处露出，可能地还在相对大的中间区域中露出，则这是有利的。特别是如果它们大部分竖直布置并且除湿的进行理应主要通过水分收集在纤维上，并然后在纤维上向下流动，并作为水滴滴落，那么下端应当露出或暴露。出于该目的，若干毫米的长度能够是足够的，例如2mm到5mm。碳基纤维也可在上端区域中露出或暴露。总体而言，它们应当在相对大的程度上或者在显著的程度上暴露，优选暴露它们长度的大于50%或甚至大于80%。

如果碳基纤维布置在除湿室的上部区域中，则这是有利的。这允许水很好地滴落。它们应至少延伸上半部那么远。它们优选与除湿室的下基部相距一定距离，从而允许水收集在那里。

作为本发明的扩展，为除湿室相对于处理空间大部分密封作好设置。通过这样的方式，可能的是，防止具有相对高相对湿度的空气从除湿室也许直接或者也许经由上述空气导管被运送回处理空间中。在这种情况下，可设置密封件，纤维单元抵靠密封件置放并移动经过密封件。特别是如果密封件直接抵靠碳基纤维置放，那么密封件应当足够柔软，以在抵靠彼此相对移动期间不对纤维造成损伤。这里不要求气密密封。如果可能，密封件还应当不会刮落再次收集在纤维上的任何水分，以这样的方式使得它保持在处理空间中。

因此，原则上，本发明设想的是，水分从处理空间或从连接至处理空间的空气导管被吸收，并且借助碳基纤维或碳纤维在收集的水分被相应移动的情况下被引入到除湿室中。于是水分在除湿室中被收集成水，并被排放或存储。然后，已经从其上移除了水分的碳基纤维或者已经至少部分干燥了的碳基纤维被重新引入到处理空间中或被移动到空气导管，以便再一次吸收水分。在除湿室中，碳基纤维有可能被加热，以便从碳基纤维上移除水分或者使碳基纤维更加迅速和/或更加彻底地干燥。

作为可能的电器，除了以上提及的洗衣机和洗衣干燥机以及洗碗机之外，诸如烤箱或者蒸具之类的烹饪器具也可设置有这种装置。它们同样可被用在空气调节器中和抽油烟机中。这里可利用碳基纤维的特别有利的特性。此外，甚至当所述纤维存在需要一定能量需求的额外的加热时，所需的温度仍可保持低于例如现有技术中用于使用沸石所需的温度。

这种装置还可与上游的热交换器组合。因此，有可能在除湿室中提供具有较高相对空气湿度的空间，然后，该较高的相对空气湿度继而可被调节。作为替代，电器可具有热交换器，该热交换器布置在用于除湿的装置的下游，或者，已经除湿的空气在其之后有利地流回到电器中之前流动到该热交换器中。作为替代，热交换器可布置在用于除湿的装置的上游。

在洗碗机的情况中，本发明也可有利地来使用，因为于是有可能减少打开门的等待时间，因为较低的温度用于干燥餐具也是可能的。

这些及另外的特征将不仅从权利要求中而且还从描述以及附图中变得显而易见，其中，各单独的特征可各自在本发明的实施例中独立被实施或者以子组合的形式被组合地实施，并且可在不同的区域中被实施，以及可形成有利的且能够独立受保护的实施例，这里要求对于这些实施例进行保护。申请被细分为单独的章节或子标题部分不限制其中所作的陈述的普遍性。

附图说明

本发明的说明性实施例被示意性地示出在附图中，并且在下文更加详细地解释。在附图中：

图1示出作为根据本发明的电器的洗碗机的构造的高度示意图，

图2和图3示出根据本发明的用于除湿的装置的构造的稍微更加详细的示意图，

图4示出在根据本发明的另一洗碗机中的根据本发明的用于除湿的装置的替代实施例，

图5示出根据本发明的具有除湿的冷凝式干燥机的示意图，以及

图6示出曲线图，图示了水吸收能力对比相对空气湿度的两种特性曲线。

具体实施方式

图1中，洗碗机11被非常示意性地示出为根据本发明的电器，其以常规的方式具有壳体12，壳体12中具有清洗室13。清洗室13在后侧上借助作为空气导管的空气通道15连接至根据本发明的用于对清洗室13中的空气除湿的装置17。水箱19被示出为处在装置17下方，其可从洗碗机11移除。然而，它不是必需的特征。

图2和图3首先从侧面截面并然后从正面截面稍微更加详细地图示了根据本发明的用于除湿的装置17。装置17连接至空气通道15或抵靠空气通道15放置。装置17的核心是呈旋转滚筒形式的纤维单元26，在图2中纤维单元26沿逆时针旋转。如上文所解释的，纤维单元26在其外侧上设置有例如呈片状构造形式的碳基纤维，优选像纺织品或纺织材料那样。其可呈垫子或者织物的形式，具有大的有效表面面积，用于最佳可能地吸收水分，如在开始时解释的那样。

装置17具有除湿室21，除湿室21在底部处邻接该纤维单元26或邻接该纤维单元26的第一部分。加热室23沿着纤维单元26的通道朝顶部右侧布置，作为用于除湿的第二部分。在加热室23中示意性地图示了加热元件24，加热元件24确保：碳基纤维或纤维单元26彻底地再生，或者从碳基纤维或纤维单元26彻底移除水分并因此将碳基纤维或纤维单元26干燥。加热元件24可以是开始时提及的那些之一，有利地可以是辐射加热器，尤其具有热空气辅助。

空气通道15、除湿室21和加热室23通过密封件36a、36b和36c彼此密封。这些密封件可以是相对柔软或柔性的橡胶密封件等等，例如，其意图至少在大的程度上防止沿着纤维单元26的在不同区域或室之间的空气传递。

喷嘴28布置在除湿室21中的左侧上或除湿室21的第一部分中的左侧上，喷嘴28用于在该区域中实现更高的空气湿度。将水喷射到除湿室21中确保：纤维单元26的碳基纤维甚至更好地释放它们的水分，并且水分然后会作为水31向下滴流到所指示的水箱19中。

水31可借助管道29b向下排出水箱19，管道29b通向管线30。水可从那里借助阀33b和/或泵34b被带离。作为替代，水可借助阀33a和泵34a传递到喷嘴28，并然后可喷射或喷雾到除湿室21中。这旨在强化从碳基纤维移除水分。

呈滚筒形式的纤维单元26的旋转速度不应太高。如果各单独的碳基纤维在三个区域中的每个中的停留时间为若干秒，那么这被认为是重要且有利的，从而允许成功地进行水分吸收和水分释放的相应过程。没有示出用于纤维单元26的驱动器，但是本领域技术人员可以容易地实施这些驱动器。

对于纤维单元26的彻底再生或干燥，作为除湿室的第二部分的加热室23中的加热元件24不一定要产生特别高的温度。100℃到400℃的温度被认为充足，并且在一些情况下，甚至达到200℃的温度就被认为足够。借助加热期间的空气辅助，似乎也可以说是通过热的空气，可能确保实现甚至下至由碳基纤维组成的纺织材料中的干燥。

图4图示了作为根据本发明的电器的洗碗机111的替代实施例，其具有根据本发明的用于除湿的另外的装置117。装置117直接附接至清洗室113的室壁114，有利地，清洗室113的后壁。滚筒状的旋转纤维单元126通过对应的、精确配合的开口至少部分地突出到清洗室113中。再次地，这里可设置密封件。纤维单元126的外侧上示意性地图示了竖直延伸的碳基纤维127。它们可相对松散地固定在纤维单元126上，尤其具有暴露的中心区域和下端区域。

室壁114后面图示了除湿室121，纤维单元126的主要部分（尤其是其竖直旋转轴线（由点划线图示））位于该除湿室121中。水箱119被示意性地图示在纤维单元126下方。已经由纤维单元126释放的水可借助管线130和阀133c从所述水箱被排走或排放。

管线130a和130b与阀133a和133b一起被图示，用于另外可能的，尤其是还回到清洗室113的水传导。泵134也被布置在下管线130b中。

在根据本发明的洗碗机11或111中，根据本发明的用于除湿的装置17或117用于在餐具清洗已经完成之后加速餐具的干燥。该干燥利用吹进清洗室13或113中的非常热的空气来执行。这里，加速干燥是非常令人期望的。然而，本发明还可用于与开始时提及的其它器具相似的优点。

图5图示了作为根据本发明的另外的电器的冷凝式干燥机211。干燥室213设置在冷凝式干燥机211的壳体212中，并连接至可以说是环绕的空气通道215。来自干燥室213的潮湿空气通过空气通道215进入热交换器238，并然后进入用于除湿的装置217。在此之后，除湿后的空气通过第一泵234被泵送到加热装置223中。然后，除湿后并加热过的空气再次经由空气通道215被泵送回到干燥室213中。

在没有详细图示的情况下，空气可选地在加热之后被除湿，如以上所述在用于除湿的装置217中。

水收集在管线230中，管线230在装置217和热交换器238下方延伸。该水借助第二泵234'被泵送到水箱219中。水可从那里被抽取或排放，或者作为替代，水箱219也可具有可移除的设计以允许其被清空。

图6中图示了表征水分吸收或水吸收能力对比相对湿度RH的两种可能的特性曲线。温度约25℃。细的特性曲线已经对于包括0.1 M FeCl₃的纤维被记录。这里可以看到，水分吸收的能力甚至上升到刚好低于80%的相对湿度。

厚的特性曲线适用于包括0.2 M FeCl₃的纤维。这里，特殊的特征在于，水分吸收的能力急剧上升至约60%的相对空气湿度RH，并且几乎是例如30%相对空气湿度处的两倍大。然后，特性曲线可以说是骤跌，在此之后其再次急剧上升。

Claims (21)

1.一种用于对电器的处理空间中的空气除湿的装置，其中：

所述装置能够以空气传导的方式连接至所述电器的所述处理空间，

所述装置包括碳基纤维，

所述碳基纤维被设计成纤维单元，

所述纤维单元布置在所述处理空间或空气导管与至少一个除湿室之间，用于确保所述碳基纤维在所述除湿室中释放所吸收的水分，

所述空气导管连接至所述处理空间，用于确保所述碳基纤维在那里从所述处理空间的空气吸收水分。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，用于再生或干燥所述碳基纤维的加热装置被设置在所述除湿室中，其中，所述除湿室中的所述加热装置从以下组中选择：感应加热器、辐射加热器、厚膜加热器、热空气加热器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述碳基纤维设计成以细长的方式延伸。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述纤维单元能够在所述处理空间或连接至所述器具的所述处理空间的空气通道与所述除湿室之间移动，所述纤维单元一侧为所述处理空间或连接至所述器具的所述处理空间的空气通道，另一侧为所述除湿室。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述纤维单元的移动是旋转。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述纤维单元具有滚筒状或滚柱状的设计，或者被设计成循环带，在外侧上具有所述碳基纤维。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述除湿室通过水管线连接至水箱，所述水管线从所述除湿室的下端延伸至布置在所述除湿室下的所述水箱。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述水箱能够移除地布置在所述器具中。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述碳基纤维在至少一端处露出或暴露。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述碳基纤维在至少2mm到5mm的长度上露出或暴露并且能够移动。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述碳基纤维在另一端处也露出或者暴露。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述碳基纤维在所述除湿室中布置在上部区域中。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述碳基纤维在所述除湿室中布置在所述除湿室的上半部中，并且与所述除湿室的下基部相距一定距离。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，通过密封件，所述除湿室相对于所述处理空间被大部分密封，所述纤维单元抵靠所述密封件置放，或者所述纤维单元移动经过所述密封件。

15.一种设置有根据权利要求1所述的装置的电器。

16.根据权利要求15所述的电器，其中，额外设置热交换器，其中，该热交换器布置在用于除湿的所述装置的上游或下游。

17.一种用于操作根据权利要求1所述的装置或者用于操作根据权利要求15所述的电器的方法，用于对所述电器中的空气除湿，所述方法具有下列步骤：

将具有所述碳基纤维的所述纤维单元移动到所述电器的所述处理空间中或移动到空气导管，其中，所述空气导管以空气传导的方式连接至所述器具的所述处理空间，其中，所述碳基纤维在该过程期间从所述处理空间的空气吸收水分，

随后以如下方式移动所述纤维单元，使得所述碳基纤维至少部分移动到所述除湿室中，

所述碳基纤维释放所吸收的水分，

收集由所述碳基纤维释放的水分，

再一次以如下方式移动具有所述碳基纤维的所述纤维单元，使得所述纤维单元以空气传导的方式连接至所述电器的所述处理空间，用于重新开始的水分吸收。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述碳基纤维于所述处理空间与所述除湿室之间移动期间，所述碳基纤维或所述纤维单元被旋转。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，加热所述碳基纤维或向所述碳基纤维供给加热过的空气，以释放水分。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述碳基纤维以液体的形式释放所吸收的水分。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，出于使所述碳基纤维以液体的形式释放所吸收的水分的目的，所述碳基纤维在所述除湿室中大体竖直地延伸，使得水分以水滴的形式收集在所述碳基纤维的下端处并且向下滴流，使得水流动到根据权利要求7所述的水箱中。