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Die
Erfindung geht aus von einem Haushaltsgerät mit einer Trocknungseinheit
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 43 07 372 A1 ist
ein Kondensations-Wäschetrockner
mit einer Trocknungseinheit zum Trocknen eines Prozessluftstroms
bekannt. Der Prozessluftstrom wird in eine Trockentrommel eingeleitet
und ist dazu vorgesehen, in die Trockentrommel eingefüllte Wäsche zu
trocknen. Dabei dient die antreibbare Trockentrommel als Nutzbereich.
Der Prozessluftstrom nimmt Feuchtigkeit von der Wäsche auf.
Anschließend
trocknet die Trocknungseinheit den Prozessluftstrom, bevor dieser
wieder in die Trockentrommel eingeleitet wird. Dazu umfasst die Trocknungseinheit
eine Wärmepumpeinheit
mit einem als Verdampfer ausgebildeten Kondensationsbereich, in
dem die Feuchtigkeit aus dem Prozessluftstrom auskondensiert, und
mit einem als Kondensator ausgebildeten Wärmebereich zum Erwärmen des
Prozessluftstroms. Im Verdampfer verdampft eine Kühlflüssigkeit
der Wärmepumpeinheit,
die im Kondensator wieder kondensiert und über ein Ventil in einen Kühlmittelkreislauf
zurückgeführt wird.
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Ferner
umfasst die Trocknungseinheit Wärmerohr,
das unmittelbar vor dem Verdampfer und vor dem Kondensator in einen
vom Prozessluftstrom konvektiv mitgeführten Wärmestrom eingreift, so dass
ein Wärmeteilstrom
im Bereich des Kondensationsbereichs umgeleitet wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, Energieeinsparungspotenziale
durch Möglichkeiten
zur Entkopplung eines Wärmestroms vom
Prozessluft- und/oder Kühlmittelstrom
zu erschließen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche gelöst, während vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen
werden können.
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Die
Erfindung geht aus von einem Haushaltsgerät mit einer Trocknungseinheit
zum Trocknen eines Prozessluftstroms, insbesondere eines Prozessluftstroms
zum Trocknen von Textilien, der zur Einleitung in einen Nutzbereich,
insbesondere eine Trockentrommel, vorgesehen ist, wobei die Trocknungseinheit
zumindest eine Wärmepumpeinheit
mit einem Wärmebereich
zum Erwärmen
des Prozessluftstroms und ein Wärmerohr
umfasst.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Wärmerohr nach
dem Wärmebereich
und vor dem Nutzbereich in den Prozessluftstrom eingreift. Dadurch
kann vorteilhaft effektiv Wärme
aus dem Prozessluftstrom bzw. aus dem im Prozessluftstrom mitgeführten Wärmestrom
abgegriffen und durch das Wärmerohr
in einen weiteren Bereich transportiert werden, um dort einen weiteren
Wärmestrom
zu verstärken.
Insbesondere wenn das Wärmerohr
im Bereich eines wärmsten Punkts
eines Wärmekreislaufs
in den Prozessluftstrom eingreift, kann ein besonders hoher Wärmefluss
erreicht werden. Als Wärmebereich
soll ein Bereich verstanden werden, in dem der Prozessluftstrom
erwärmt
wird, beispielsweise ein Kondensatorbereich einer Wärmepumpe
mit einem Kühlmittelkreislauf,
ein Heizelement der Trocknungseinheit oder eine warme Seite eines
Peltierelements. Zudem kann sich durch den Eingriff des Wärmerohrs
unmittelbar nach dem Wärmebereich
eine besonders umgebungsunabhängige,
reproduzierbare Temperatur des Prozessluftstroms im Eingriffsbereich
des Wärmerohrs
ergeben. Ist die erfindungsgemäße Lösung in
einem Haushaltswäschetrockner
realisiert, ist der Nutzbereich durch eine Trockentrommel gebildet.
Es sind jedoch auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar, beispielsweise
ein Umluftherd, in dem der Prozessluftstrom in einem Garraum nutzbar
ist, oder ein Raumtrockner, in dem die Umgebung einen Nutzbereich
bildet.
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Als
Wärmerohr
soll in diesem Zusammenhang eine allgemeine Wärmeleiteinheit verstanden werden,
die Wärme
ohne Zuführung
einer höherwertigen
Energieform zwischen zwei Bereichen unterschiedlicher Temperatur
transportiert. Der Wärmetransport
im Wärmerohr
kann beispielsweise auf metallischer Wärmeleitfähigkeit oder auf konvektiver Wärmeleitung
beruhen. Im Gegensatz dazu soll als Wärmepumpeinheit eine Vorrichtung
bezeichnet werden, die unter Verwendung einer höherwertigen Energieform, insbesondere
unter Verwendung von elektrischer Energie, Wärme von einem Bereich niedrigerer
Temperatur in einen Bereich höherer
Temperatur fördert.
Dabei kann die Wärme
beispielsweise durch ein Kühlmittel,
das komprimiert wird, oder in elektrothermischen, auf dem Pettier-Effekt
basierenden Wärmepumpeinheiten
durch Elektronen von dem kälteren
in den wärmeren
Bereich transportiert werden.
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Ferner
geht die Erfindung aus von einem Haushaltsgerät mit einer Trocknungseinheit
zum Trocknen eines Prozessluftstroms, insbesondere eines Prozessluftstroms
zum Trocknen von Textilien, wobei die Trocknungseinheit zumindest
eine Wärmepumpeinheit
mit einem Wärmebereich
zum Erwärmen
des Prozessluftstroms und ein Wärmerohr
umfasst.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpeinheit
als Peltierelement ausgebildet ist. Dadurch kann eine Trocknungseinheit
erreicht werden, die vorteilhaft frei von beweglichen Bauteilen
und dadurch besonders robust ist. Eine Umweltbelastung durch Kühlmittel
kann vermieden werden. Durch eine unmittelbare elektronische Ansteuerbarkeit
ist ein Wärmefluss
im Peltierelement besonders sicher steuerbar, so dass auch der Wärmefluss
in Wärmerohren
sicher kontrollierbar bleibt. Ein effektiver Einsatz des Peltierelements
in einem schmalen Temperaturbereich in der Umgebung eines Taupunkts
ist erreichbar, und zwar insbesondere dann, wenn das Wärmerohr
zur Reduktion einer Eingangstemperatur des Prozessluftstroms in
einem Kondensationsbereich des Peltierelements vorgesehen ist.
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Der
Wärmestrom
kann ein konvektiv im Prozessluftstrom oder im Kühlmittel mitgeführter Wärmestrom
sein oder aber auf phononischer und/oder elektronischer Wärmeleitfähigkeit
beruhen, beispielsweise in einem Peltierelement.
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Eine
geringe, am Peltierelement anliegende Temperaturdifferenz und ein
damit einhergehender energiesparender Betrieb des Peltierelements
können
erreicht werden, wenn das Wärmerohr
dazu vorgesehen ist, einen Wärmeteilstrom
im Bereich des Peltierelements umzuleiten.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass das Wärmerohr
vor dem Kondensationsbereich in einen Wärmestrom eingreift. Es kann
erreicht werden, dass eine Temperatur des Wärmestroms vor dem Kondensationsbereich
reduziert wird und die Temperatur sich einem Taupunkt nähert. Dadurch
kann Energie eingespart werden, und Feuchtigkeit kann besonders effektiv
aus dem Prozessluftstrom ausgefällt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung geht die Erfindung aus von einem Haushaltsgerät mit einer Trocknungseinheit
zum Trocknen eines Prozessluftstroms, insbesondere eines Prozessluftstroms
zum Trocknen von Textilien, wobei die Trocknungseinheit zumindest
einen Wärmebereich
zum Erwärmen
des Prozessluftstroms, eine Wärmepumpeinheit
mit zumindest einem Kühlmittelkreislauf
und ein Wärmerohr
umfasst.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Wärmerohr zwischen
dem Prozessluftstrom und dem Kühlmittelkreislauf
angeordnet ist. Dadurch kann ein guter thermischer Kontakt zwischen
dem Prozessluftstrom und dem Kühlmittelkreislauf
erreicht werden, ohne dass diese Ströme in unmittelbarer räumlicher
Nähe zueinander
geführt
sein müssen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Wärmerohr
zudem vor dem Wärmebereich
in wenigstens einen Wärmestrom
eingreift. Dabei kann das Wärmerohr
vor und nach dem Wärmebereich
in den gleichen Wärmestrom
oder in verschiedene Wärmeströme eingreifen.
Greift das Wärmerohr
in den gleichen Wärmestrom
ein, kann ein vorteilhaft geschlossener Zyklus erreicht werden. Die
Rückführung der
Wärme in
den Wärmestrom
hat eine Reduktion einer am Wärmebereich
anliegenden Temperaturdifferenz zur Folge, und ein Überhitzen des
Wärmestroms
bzw. des Prozessluftstroms am Ausgang der Wärmeeinheit kann vermieden werden. Greift
das Wärmerohr
vor dem Wärmebereich
in den vom Prozessluftstrom mitgeführten Wärmestrom und nach dem Wärmebereich
in den von einem Kühlmittelstrom
mitgeführten
Wärmestrom
ein, kann der Prozessluftstrom vor dem Eintritt in den Wärmebereich vorteilhaft
vorgeheizt sein. Daraus können
sich Energieeinsparungspotenziale und Kosteneinsparungspotenziale,
beispielsweise durch eine kleinere Dimensionierung des Wärmebereichs,
ergeben.
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Besonders
effektiv kann der Einsatz einer Wärmepumpeinheit ausgestaltet
sein, wenn der Prozessluftstrom sowohl an einem Kältebereich
als auch an einem Wärmebereich
der Wärmepumpeinheit
entlanggeführt
ist. Dabei kann der Kältebereich
als Kondensationsbereich fungieren, in dem die Feuchtigkeit aus
dem Prozessluftstrom ausgefällt
wird, und ein im Kondensationsbereich eingetretener Temperaturverlust
des Prozessluftstroms kann durch das Entlangführen an dem Wärmebereich
der Wärmepumpeinheit
kompensiert werden.
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Eine
besonders hohe Wärmeleitfähigkeit kann
erreicht werden, wenn das Wärmerohr
zum Betrieb in einem Phasenkoexistenzbereich vorgesehen ist. Dabei
kann das Wärmerohr
im Bereich der Tieftemperaturphase, beispielsweise einer flüssigen Phase,
einen Kühleffekt
erzeugen oder im Bereich einer Hochtemperaturphase einen Wärmeeffekt,
wobei im Ü bergang
zwischen den Phasen stets eine Kondensationswärme frei wird oder aufgebracht
werden muss, da Phasenkoexistenz ausschließlich in Systemen mit einem
Phasenübergang
erster Ordnung auftreten kann.
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Besonders
vorteilhaft ist das Wärmerohr
als sogenannte Heatpipe ausgeführt,
in dem die Tieftemperaturphase flüssig und die Hochtemperaturphase gasförmig ist.
Dadurch kann ein besonders effektiver konvektiver Wärmetransport
in beiden Phasen erreichbar sein. Durch eine geeignete Wahl eines
Mediums und eines Drucks im Wärmerohr
kann dieses vorteilhaft an einen Taupunkt des Prozessluftstroms angepasst
sein, und zwar dadurch, dass der Taupunkt innerhalb des Phasenkoexistenzbereichs
liegt.
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Insbesondere
dann, wenn das Wärmerohr mit
dem Prozessluftstrom in Kontakt steht, kann ein effektiver Wärmefluss
am Wärmerohr
erreicht werden, wenn die Trocknungseinheit wenigstens einen Lüfter, der
zur Unterstützung
und/oder Erzeugung eines Wärmetransports
zu und/oder vom Wärmerohr vorgesehen
ist, umfasst.
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Ein
kleines Temperaturgefälle
im Kondensationsbereich und damit einhergehend eine hohe Energieeffizienz
können
erreicht werden, wenn das Wärmerohr
dazu vorgesehen ist, einen Kondensationsbereich der Trocknungseinheit
zu überbrücken.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Haushaltsgerät
mit einer Trocknungseinheit,
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2 eine
Trocknungseinheit mit einem Peltierelement und mit einem Wärmerohr,
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3 das
Wärmerohr
aus 2,
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4 eine
alternative Trocknungseinheit mit einem Peltierelement und mit einem
Wärmerohr,
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5 eine
weitere alternative Trocknungseinheit mit einem Peltierelement und
mit einem Wärmerohr,
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6 eine
weitere alternative Trocknungseinheit mit einer hydromechanischen
Wärmepumpeinheit
und mit einem Wärmerohr,
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7 eine
weitere alternative Trocknungseinheit mit einer hydromechanischen
Wärmepumpeinheit
und
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8 eine
weitere alternative Trocknungseinheit mit einer hydromechanischen
Wärmepumpeinheit.
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1 zeigt
ein als Kondensationswäschetrockner
ausgebildetes Haushaltsgerät
mit einer Trocknungseinheit 10a, einer über einen hier nicht dargestellten
Motor drehend antreibbaren Trocknungstrommel 19a und mit
einer Bedienoberfläche 20a.
Durch eine Einfüllöffnung 22a kann
ein Bediener nasse oder feuchte Textilien in die Trocknungstrommel 19a einfüllen und
den Kondensationswäschetrockner
anschließend über die
Bedienoberfläche 20a in
Betrieb setzen. Der Kondensationswäschetrockner weist eine elektronische
Steuereinheit auf, die ein vom Bediener eingestelltes Trocknungsprogramm
ausführt.
Nachdem das Trocknungsprogramm beendet ist oder vom Bediener abgebrochen wurde,
kann der Bediener die nun getrockneten Textilien aus der Einfüllöffnung 22a entnehmen.
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Die
Trocknungseinheit 10a weist eine als Peltierelement ausgebildete
Wärmepumpeinheit 12a auf
(2), die einen Wärmebereich 13a und
einen Kältebereich 18a umfasst.
Fernerumfasst das Haushaltsgerät
einen Lüfter 21a,
der einen Prozessluftstrom 11a antreibt. Der Prozessluftstrom 11a wird durch
hier nicht explizit dargestellte Führungseinheiten in einem zumindest
im Wesentlichen geschlossenen Zyklus geführt.
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Dabei
bläst der
Lüfter 21a den
warmen Prozessluftstrom 11a in die Trocknungstrommel 19a ein, die
einen Nutzbereich des Kondensationswäschetrockners bildet. In der
Trocknungstrommel 19a nimmt der Prozessluftstrom 11a Feuchtigkeit
von den feuchten Texti lien auf und führt diese bis in den Bereich
der Trocknungseinheit 10a mit. An einem Eingang der Trocknungseinheit 10a ist
ein kaltes Ende eines Wärmerohrs 14a angeordnet,
das mit Wärme leitenden
Lamellen ausgestattet ist, durch welche der Prozessluftstrom 11a hindurchgeführt wird.
Die Lamellen verlaufen senkrecht zu einer Längserstreckung des Wärmerohrs 14a.
Dadurch wird ein Teil der im Prozessluftstrom 11a mitgeführten Wärme als Wärmeteilstrom 16a abgezweigt,
und der Prozessluftstrom 11a kühlt ab, wobei die Temperatur
des Prozessluftstroms 11a sich einem Taupunkt nähert.
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Anschließend wird
der Prozessluftstrom 11a an dem Kältebereich 18a der
Wärmepumpeinheit 12a entlanggeführt, wobei
ein weiterer Anteil eines im Prozessluftstrom 11a konvektiv
mitgeführten
Wärmestroms
abgezweigt wird und die Temperatur des Prozessluftstroms 11a unter
den Taupunkt fällt.
Der abgezweigte Anteil bildet einen Wärmestrom 15a. Im Prozessluftstrom 11a mitgeführte Feuchtigkeit
kondensiert aus und tropft vom Kältebereich 18a in
eine Auffangvorrichtung 23a zum Auffangen von Kondenswasser 24a.
Die Auffangvorrichtung 23a ist in eine Schublade integriert,
die vom Bediener herausgezogen und entleert werden kann. Der Kältebereich 18a der
Wärmepumpeinheit 12a und
die Auffangvorrichtung 23a bilden einen Kondensationsbereich 17a der
Trocknungseinheit 10a, in dem der Prozessluftstrom 11a gekühlt und
im Sinne einer Reduktion der absoluten Luftfeuchtigkeit getrocknet
wird.
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Anschließend wird
der Prozessluftstrom 11a von Führungseinheiten um 180° umgelenkt
und entlang des Wärmebereichs 13a der
Wärmepumpeinheit 12a geführt. Eine
Temperatur des Wärmebereichs 13a übersteigt
die Temperatur des Prozessluftstroms 11a, der durch einen
Wärmekontakt
mit dem Wärmebereich 13a erwärmt wird.
Dabei leitet der Wärmebereich 13a den
Wärmestrom 15a,
der im Kältebereich 18a abgezweigt
wurde, wieder in den Prozessluftstrom 11a ein, der durch
die mitgeführte Wärme selbst
einen Wärmestrom
bildet. Die von der auskondensierten Feuchtigkeit mitgeführte Kondensationsenergie
hat zur Folge, dass in diesem Punkt eine Temperatur des Prozessluftstroms 11a ohne
Berücksichtigung
einer Verlustleistung der Wärmepumpeinheit 12a unterhalb
der Temperatur des Prozessluftstroms 11a am Eingang der
Trocknungseinheit 10a liegt.
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Anschließend streift
der Prozessluftstrom 11a an einem kalten Ende des Wärmerohrs 14a vorbei,
das zur Verbesserung eines thermischen Kontakts zwischen dem Wärmerohr 14a und
dem Prozessluftstrom 11a analog zum warmen Ende des Wärmerohrs 14a mit
Lamellen ausgestattet ist und das an dieser Stelle nach dem Wärmebereich 13a und
vor dem Nutzbereich bzw. der Trockentrommel 19a in den
Prozessluftstrom 11 eingreift. Eine Temperatur des kalten
Endes des Wärmerohrs 14a übersteigt
die Temperatur des Prozessluftstroms 11a, wodurch das Wärmerohr 14a den
Prozessluftstrom 11a erwärmt. Das Wärmerohr 14a greift
unmittelbar nach dem Wärmebereich 13a in
den vom Prozessluftstrom 11a gebildeten Wärmestrom
ein. Der im warmen Bereich des Wärmerohrs 14a abgezweigte
Wärmeteilstrom 16a wird
wieder in den Prozessluftstrom 11a eingeleitet, so dass
das Wärmerohr 14a dadurch, dass
es den Wärmeteilstrom 16a im
Bereich der Wärmepumpeinheit 12a umleitet,
den Kondensationsbereich 17a überbrückt.
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Anschließend bläst der Lüfter 21a den
Prozessluftstrom 11a erneut in die Trocknungstrommel 19a,
wobei der Prozessluftstrom 11a abhängig von einer Temperatur,
von einem eingestellten Programm und von einer effektiven Heizleistung
der Wärmepumpeinheit 12a mittels
einer Heizeinheit vorgewärmt
werden kann.
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3 zeigt
das Wärmerohr 14a in
einer Detailzeichnung. Das Wärmerohr 14a ist
als Heatpipe ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem zylindrischen
Behälter 25a,
der mit einem Arbeitsmedium 26a gefüllt ist, das in einem Betriebstemperaturbereich
teilweise in einem flüssigen
Zustand und teilweise in einem gasförmigen Zustand vorliegt. Endbereiche
des Behälters 25a sind
mit den oben beschriebenen Lamellen ausgestattet, wobei ein unterer,
mit flüssigem
Arbeitsmedium 26a gefüllter
Bereich des Wärmerohrs 14a das
warme Ende des Wärmerohrs 14a bildet,
während
ein oberer, mit gasförmigem
Arbeitsmedium 26a gefüllter
Bereich das kalte Ende des Wärmerohrs 14a bildet.
Befindet sich das warme Ende des Wärmerohrs 14a in einer
Umgebung mit höherer
Temperatur als das kalte Ende des Wärmerohrs 14a, verdampft
Arbeitsmedium 26a aus der flüssigen Phase, entzieht der
flüssigen
Phase Kondensationsenergie und steigt bis zum kalten Ende des Wärmerohrs 14a auf.
Unterschreitet die Temperatur in diesem Bereich den Taupunkt des
Arbeitsmediums 26a, so kondensiert das Arbeitsmedium 26a dort
aus und gibt die Kondensationsenergie an den Behälter 25a ab, der sich
dadurch in diesem Bereich erwärmt.
Anschließend
fließt
das auskondensierte Arbeitsmedium 26a unter der Wirkung
der Schwerkraft nach unten zum warmen Ende des Wärmerohrs 14a.
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Dadurch
kann ein sehr effizienter Wärmetransport
vom warmen Ende des Wärmerohrs 14a zum
kalten Ende des Wärmerohrs 14a erreicht
werden, und zwar insbesondere dann, wenn der Taupunkt bzw. der Siedepunkt
des Arbeitsmediums 26a zwischen der Temperatur am kalten
Ende und der Temperatur am warmen Ende des Wärmerohrs 14a liegt.
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Durch
eine Variation des Drucks im Behälter 25a kann
der Taupunkt entsprechend angepasst werden.
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In
den 4 bis 7 sind weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Analoge Merkmale sind dabei mit gleichen
Bezugszeichen versehen, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele
Buchstaben hinzugefügt
sind. Die Beschreibung beschränkt
sich im Wesentlichen auf Unterschiede zu dem in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel,
wobei im Hinblick auf gleich bleibende Merkmale auf die Beschreibung
zu den 1 bis 3 verwiesen wird.
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4 zeigt
eine alternative Trocknungseinheit 10b, in der ein kaltes
Ende eines Wärmerohrs 14b mit
axial verlaufenden Lamellen ausgestattet ist und nach einem Kältebereich 18b und
unmittelbar vor einem Wärmebereich 13b einer
Wärmepumpeinheit 12b in
einen von einem Prozessluftstrom 11b gebildeten konvektiven
Wärmestrom
eingreift und über die
Lamellen einen Wärmeteilstrom 16b in
den Prozessluftstrom 11b einleitet.
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Die
Wärmepumpeinheit 12b zweigt
in einem Kältebereich 18b einen
Wärmestrom 15b aus
dem Prozessluftstrom 11b ab, den sie in einem Wärmebereich 13b teilweise
zurück
in den Prozessluftstrom 11b führt. Der Wärmeteilstrom 16b zweigt
unmittelbar nach dem Durchlaufen des Wärmebereichs 13b von
einem Wärmestrom 15b in
einen Kontaktbereich 27b ab und fließt durch das Wärmerohr 14b zu
dessen kaltem Ende und wärmt
den Prozessluftstrom 11b vor dessen Eintritt in den Wärmebereich 13b vor.
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Es
sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen ein Wärmeteilstrom
von einem Motor des Haushaltsgeräts
abgezweigt wird und dadurch den Motor kühlt.
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Im
in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel greift ein Wärmerohr 14c einen
Wärmeteilstrom 16c vor
dem Eintritt eines Prozessluftstroms 11c in einen Kältebereich 18c einer
als Peltierelement ausgebildeten Wärmepumpeinheit 12c aus
dem im Prozessluftstrom 11c mitgeführten Wärmestrom ab und leitet den
Wärmeteilstrom 16c unmittelbar
nach dem Kältebereich 18c wieder
in den Prozessluftstrom 11c ein. Dadurch kann eine zwischen
einem Eingang und einem Ausgang des Kältebereichs 18c liegende Temperaturdifferenz
bei gleicher Effizienz der Trocknungseinheit 10c hinsichtlich
der Trocknung des Prozessluftstroms 11c kleiner dimensioniert
werden als in einer vergleichbaren Vorrichtung ohne Wärmerohr 14c.
Um innerhalb des Wärmerohrs 14c einen
effektiven Transport von Arbeitsmedium 26c zu erreichen, ist
das Wärmerohr 14c relativ
zur Richtung der Erdanziehungskraft schräg ausgerichtet.
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6 zeigt
eine Trocknungseinheit 10d mit einer hydrodynamischen Wärmepumpeinheit 12d. Die
Wärmepumpeinheit 12d umfasst
einen Wärmebereich 13d und
einen Kältebereich 18d,
zwischen denen ein Arbeitsmedium zirkuliert und einen konvektiven
Wärmestrom 15d bildet.
Durch ein Expansionsventil 28d wird das Arbeitsmedium in
einen Verdampferbereich 29d eingelassen, in dem ein niederer
Druck herrscht. Im Verdampferbereich 29d verdampft das
Arbeitsmedium und entzieht dabei schlangenförmig angeordneten Rohrleitungen,
in denen das Arbeitsmedium geführt
ist, eine Verdampfungswärme.
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In
einer Kompressoreinheit 30d wird das Arbeitsmedium stark
komprimiert, was zu einer Temperaturerhöhung führt, anschließend in
einen Kondensorbereich 31d mit einem höheren Druckniveau überführt, in
dem das Arbeitsmedium an den Innenflächen weiterer schlangenförmiger Rohrleitungen kondensiert
und eine Kondensationsenergie abgibt. Aus dem Kondensorbereich 31d fließt das Arbeitsmedium
in einen Kontaktbereich 27d, in dem aus dem Wärmestrom 15d ein
Wärmeteilstrom 16d an ein
Wärmerohr 14d abzweigt,
das als Heatpipe ausgebildet ist. Im Kontaktbereich 27d ist
das Arbeitsmedium durch eine Rohrleitung spiralförmig um ein warmes Ende des
Wärmerohrs 14d geführt. Von
dort aus führt
die Rohrleitung das Arbeitsmedium zurück zum Expansionsventil 28d und
schließt
einen Kreislauf des Arbeitsmediums.
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Ein
Prozessluftstrom 11d bildet einen weiteren Kreislauf und
wird durch einen Lüfter 21d durch eine
Trocknungstrommel 19d hindurch über die Rohrleitungen im Verdampferbereich 29d getrieben. Die
Außenflächen der
Rohrleitungen bilden dort einen Kältebereich 18d der
Trocknungseinheit 10d, in dem im Prozessluftstrom 11d enthaltene
Feuchtigkeit ausfällt
und in einer Auffangvorrichtung 23d aufgefangen wird.
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Der
gekühlte
Prozessluftstrom 11d durchstreicht anschließend Lamellen,
die im Bereich eines kalten Endes am Wärmerohr 14d angeordnet
sind, wobei das Wärmerohr 14d den
Wärmeteilstrom 16d in
den durch den Prozessluftstrom 11d gebildeten Wärmestrom
einleitet. Der vorgewärmte
Prozessluftstrom 11d wird anschließend über die schlangenförmigen Rohrleitungen
im Kondensorbereich 31d geleitet. Die Oberflächen der
Rohrleitungen bilden einen Wärmebereich 13d,
von dem der Prozessluftstrom 11d Wärme aus dem Wärmestrom 15d aufnimmt.
Schließlich
gelangt der Prozessluftstrom 11d über ein Heizelement zum Lüfter 21d und
wird in den Kreislauf zurückgeführt.
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7 zeigt
eine Trocknungseinheit 10e mit einer hydrodynamischen Wärmepumpeinheit 12e vom
Typ der in 6 dargestellten Wärmepumpeinheit 12e.
Ein als Heatpipe ausgebildetes Wärmerohr 14e greift
Wärme aus
einem Prozessluftstrom 11e nach dessen Austritt aus einer
Trocknungstrommel 19e und nach einem Wärmebereich 13e der
Trocknungseinheit 10e ab und leitet einen Wärmeteilstrom 16e vor
einer Kompressoreinheit 30e über einen Kontaktbereich 27e in
einen Wärmestrom 15e eines Arbeitsmediums
ein, und zwar unmittelbar nach einem Kondensorbereich 31e der
Wärmepumpeinheit 12e.
Dadurch wird das Arbeitsmedium vor dem Eintritt in die Kompressoreinheit 30e vorgewärmt.
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8 zeigt
schließlich
eine weitere alternative Trocknungseinheit 10f, in der
ein Wärmerohr 14f nach
einem Wärmebereich 13f der
Trocknungseinheit 10f in den Wärmefluss eines Prozessluftstroms 11f eingreift,
einen Wärmeteilstrom 16f abzweigt
und vor dem Wärmebereich 13f zurück in den
Prozessluftstrom 11f leitet.
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- 10
- Trocknungseinheit
- 11
- Prozessluftstrom
- 12
- Wärmepumpeinheit
- 13
- Wärmebereich
- 14
- Wärmerohr
- 15
- Wärmestrom
- 16
- Wärmeteilstrom
- 17
- Kondensationsbereich
- 18
- Kältebereich
- 19
- Trocknungstrommel
- 20
- Bedienoberfläche
- 21
- Lüfter
- 22
- Einfüllöffnung
- 23
- Auffangvorrichtung
- 24
- Kondenswasser
- 25
- Behälter
- 26
- Arbeitsmedium
- 27
- Kontaktbereich
- 28
- Expansionsventil
- 29
- Verdampferbereich
- 30
- Kompressoreinheit
- 31
- Kondensorbereich