DE102005055411A1

DE102005055411A1 - Trockner und Verfahren unter Verwendung des Trockners

Info

Publication number: DE102005055411A1
Application number: DE102005055411A
Authority: DE
Inventors: Michael Arndt; Maximilian Sauer; Alexander Graf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-05-24
Also published as: WO2007057360A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trockner zum Trocknen mindestens eines Objektes (4), wobei der Trockner (1) aufweist: DOLLAR A ein Trocknergehäuse (2), in dem ein Trockenraum (3) zur Aufnahme des mindestens einen Objektes (4) vorgesehen ist, DOLLAR A eine Heizung (7) zum Heizen des Trockenraums (3), DOLLAR A ein infrarotsensitives Messelement (9) zur berührungslosen spektroskopischen Messung der Oberflächentemperatur des in dem Trockenraum (3) vorgesehenen Objektes (4) und Ausgabe eines Oberflächen-Temperatursignals (To), und DOLLAR A eine Steueranordnung (11) mit einer ersten Steuereinrichtung (11) zur Aufnahme des Oberflächen-Temperatursignals (To) von dem infrarotsensitiven Messelement (9) und einer zweiten Steuereinrichtung (11) zur Steuerung oder Regelung der Heizung (7), DOLLAR A wobei die Steueranordnung (11) aus zumindest dem Oberflächen-Temperatursignal (To) auf einen Feuchtegrad des mindestens einen Objektes (4) schließt. DOLLAR A Hierbei sind die erste und zweite Steuereinrichtung vorteilhafterweise als gemeinsame zentrale Steuereinrichtung (11) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Trockner zum Trocknen mindestens eines Objektes, insbesondere Gewebe, sowie ein Verfahren zum Ermitteln des Feuchtegrades des mindestens einen Objektes unter Verwendung eines derartigen Trockners. Die Feuchtigkeit kann insbesondere durch Wasser, grundsätzlich aber auch durch eine andere Flüssigkeit, z. B. auch eine organische Flüssigkeit, gebildet werden.
Stand der Technik

Zur Bestimmung des Feuchtegrads von Gewebe in einem Trockner sind insbesondere zwei Verfahren bekannt:
Das erste Verfahren beruht auf der Impedanzmessung des Gewebes. Mit abnehmendem Feuchtegrad steigt die Impedanz, die über zwei das Gewebe berührende Elektroden gemessen wird. Bei dem zweiten, z. B. in der DE 43 44 806 A1 beschriebenen Verfahren wird der Feuchtegrad im Trockenraum bzw. der Betriebskammer mittels eines Feuchtigkeitssensors gemessen und das Messsignal mit einem Referenzwert verglichen.

Derartige Verfahren sind jedoch zum einen mit einem hohen Konstruktionsaufwand verbunden. Zum anderen sind sie für eine zufrieden stellende Regelung des Trocknungsprozesses relativ ungenau. Die Kontaktierung der zu trocknenden Objekte mittels Elektroden ist zum Teil schwierig. Weiterhin können durch Leitfähigkeitsmessungen letztlich nur Strompfade durch die zu trocknenden Objekte bestimmt werden, die nicht nur von deren jeweiligem Feuchtegrad, sondern auch von der zufälligen Lage der Objekte, ihrer Anzahl und Kontaktierbarkeit abhängen; diese Eigenschaften sind z.T. auch vom Material der Wäschestücke abhängig, das z.B. Kunststoffe, Baumwolle, metallischen Besatz wie Reißverschlüsse etc. aufweisen kann. Hierbei sind die Elektroden für eine langfristig genaue Auswertung der Messsignale möglichst sauber und frei von Ablagerungen zu halten.

Bei der Ermittlung des Feuchtegrades im Trockenraum mittels eines Feuchtigkeitssensors kann das Messsignal dem tatsächlichen Feuchtegrad der Objekte oftmals nur mit deutlicher Zeitverzögerung folgen. Weiterhin ist das Messsignal stärker von der Gesamtmenge der zu trocknenden Objekte abhängig als von deren Feuchtegrad.

Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Feuchtegrad der zu trocknenden Objekte kontaktlos durch Detektion der von Ihnen ausgesandten Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich zu ermitteln. Somit ist apparativ zunächst lediglich ein spektroskopischer Sensor zur Detektion der von den Objekten ausgesandten IR-Strahlung, d.h. zur Detektion ihrer Oberflächen-Temperatur, erforderlich. Ergänzend kann insbesondere die Innentemperatur des Trockenraums gemessen und zur Regelung und/oder zum Vergleich mit der Oberflächen-Temperatur herangezogen werden. Weiterhin können aber auch statt oder ergänzend zu der Innentemperatur weitere Messsignale aufgenommen werden, z. B. eine ermittelte Trockenraum-Feuchtigkeit.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird erfindungsgemäß berücksichtigt, dass die jeweilige Flüssigkeit – insbesondere Wasser – beim Trocknungsvorgang einen Phasenübergang vollzieht, d.h. den Aggregatzustand von flüssig auf gasförmig ändert. Bei einer derartigen Änderung des Aggregatzustandes nimmt das Wasser Energie auf, ohne eine Temperaturerhöhung zu zeigen, bis es vollständig in den neuen Aggregatzustand übergegangen ist (erster Hauptsatz der Thermodynamik). Das vom Wasser benetzte Gewebe bzw. die direkte Umgebung folgt herbei der Temperaturentwick lung des Wassers aufgrund dessen guter Wärmekopplung. Nach dem Verdampfen des Wassers vollzieht das umgebene Material im Allgemeinen einen deutlichen Temperatursprung, wobei die spezifische Wärme des Materials im Allgemeinen kleiner ist als die des Wassers und somit schnelle Temperaturänderungen möglich sind.

Hierbei wird erfindungsgemäß erkannt, dass in Geweben, insbesondere Textilien, etwas Restfeuchte gewünscht ist, insbesondere um sie beim Trockenvorgang zu schonen. Somit wird vorteilhafterweise nicht der gesamte Temperatursprung bis zur vollständigen Trocknung des Gewebes gemessen. Es wird jedoch erfindungsgemäß erkannt, dass das Gewebe bzw. die anderen Objekte nicht homogen, sondern statistisch verteilt, d.h. partiell bzw. lokal unterschiedlich abtrocknen. Hierdurch ergeben sich lokale Temperatursprünge im Messsignal der Oberflächentemperatur, die von einzelnen, bereits weitgehend abgetrockneten lokalen Bereichen stammen.

Bei dieser Ausführungsform kann die Innentemperatur des Trockenraums auf einen festen Wert geregelt oder auch entlang einer Temperaturkurve geregelt oder gesteuert werden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die thermische Masse des in den Objekten enthaltenen Wassers genutzt. Nasses Gewebe mit einem höheren Feuchtegrad folgt eingegebenen Temperaturänderungen der Umgebungsluft, d.h. der gemessenen Innentemperatur des Trockenraumes, deutlich träger bzw. zeitverzögerter als Gewebe mit geringerem Feuchtegrad bzw. bereits trockenes Gewebe. Somit kann eine kurzfristige, signifikante Änderung der Innentemperatur vorgegeben werden und die Oberflächentemperatur der zu trocknenden Objekte auf ihre zeitliche Verzögerung hin überprüft werden. Weiterhin kann auch die Veränderung des Messsignals der Oberflächentemperatur in z. B. der Breite des Messpeaks gegenüber dem Innentemperatur-Messsignal oder dem Peak in der Ansteuerung der Heizung betrachtet werden. Bei dieser Ausführungsform kann somit insbe sondere der gesamte Wassergehalt in den Objekten ermittelt werden.

Bei Erreichen des gewünschten Feuchtegrades kann das Verfahren unter Einstellung der Heizleistung und Ausgabe eines Ausgabesignals beendet werden.

Erfindungsgemäß wird das infrarotsensitive Messelement vorteilhafterweise mit einem passiven optischen System ausgestattet, das zum einen eine Blendenfunktion zur Ausrichtung auf lediglich den relevanten Trockenraum bzw. relevante Bereiche des Trockenraums ermöglicht und Störstrahlung abhält, vorzugsweise auch eine optische Ausrichtung bzw. Bündelung zur Signalverstärkung vorsieht. Weiterhin können durch das passive optische System optische Fenster relevanter Wellenlängenbereiche der Infrarot-Strahlung festgelegt werden, in denen der Wasserdampf im Trockenraum die von den Objekten ausgesandte Wärmestrahlung nicht bzw. nicht wesentlich absorbiert. Für eine Hauptmessung und eine Referenzmessung können unterschiedliche optische Fenster festgelegt werden.

Als infrarotes Messelement kann insbesondere ein Mess-Chip mit infrarotsensitiver Struktur, z.B. einer Thermopile-Struktur oder auch einem infrarotsensitiven Widerstand oder einer infrarotsensitiven Diode dienen.

Die erfindungsgemäße Steueranordnung weist eine erste Steuereinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Heizung und eine zweite Steuereinrichtung zur Aufnahme des Oberflächen-Temperatursignals von dem infrarotsensitiven Messelement auf. Vorteilhafterweise sind diese Funktionen in einer gemeinsamen zentralen Steuereinrichtung integriert; grundsätzlich können diese Steuereinrichtungen jedoch auch getrennt ausgebildet sein, was insbesondere bei der Nachrüstung bestehender Trocknersysteme mit dem erfindungsgemäßen Mess-System relevant sein kann.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Trockner zum Trocknen von Gewebe;
2 ein Blockschaltbild des Trockners aus 1 mit den wesentlichen Signalverläufen;
3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein Diagramm mit Temperatur-Messkurven a) eines trockenen und b) eines feuchten Objektes.
Ein Trockner 1 weist ein Trocknergehäuse 2 auf, das einen Trockenraum 3 umgibt und nach außen abschließt. Bei der gezeigten Ausführungsform dient der Trockner 1 zum Trocknen von Gewebe 4, d.h. er dient insbesondere als Wäsche-Trockner. Hierzu weist er eine Trommel 5 auf, in die das zu trocknende Gewebe 4 eingegeben wird und die von einem Motor 6 angetrieben wird. Eine Heizung 7 dient zum Heizen des Trockenraums 3, ein Temperatursensor 8 dient in an sich bekannter Weise zur Messung der Temperatur der Umgebungsluft des Trockenraums 3. Erfindungsgemäß ist weiterhin ein infrarotsensitives Messelement 9 als Oberflächentemperatur-Sensor zur Messung der Temperatur der Oberfläche des mindestens einen Gewebes 4 vorgesehen. Das infrarotsensitive Messelement 9 ist hierbei an der Innenseite des Gehäuses 2 befestigt, in den Innenbereich der Trommel 5 gerichtet und nimmt die von dem Gewebe 4 ausgesandte IR-Strahlung IR auf. Ein passives optisches System 10 vor dem infrarotsensitiven Messelement 9 dient der Abschirmung von Streustrahlung, der optischen Bündelung oder Fokussierung durch Linsen und/oder Spiegel und der Festlegung optischer Fenster. Das infrarotsensitive Messelement 9 ist derartig angeordnet, dass es zumindest zeitweise einen ungestörten Blick auf das Gewebe 4 ermöglicht. Eine zentrale Steuereinrichtung 11 dient der Signalaufnahme und Regelung, wie nachfolgend mit Bezug zu 2 und 3 beschrieben ist.
Gemäß dem Blockschaltbild der 2 werden von dem Temperatursensor 8 ein Innentemperatursignal Ti entsprechend der Temperatur im Trockenraum 3 und von dem infrarotsensitiven Messelement 9 ein Oberflächen-Temperatursignal To entsprechend der von dem Gewebe 4 ausgesandten IR-Strahlung an die Steuereinrichtung 11 ausgegeben. Die Steuereinrichtung 11 führt eine Regelung aus, bei der sie die Heizung 7 mittels Heizungs-Steuersignalen H ansteuert und bei Erreichen eines als hinreichend erkannten Feuchtegrades des Gewebes 4 die Regelung abbricht. Die Steuereinrichtung 11 wird durch Aufnahme eines Eingangssignals Se, z.B. über eine Bedieneinrichtung des Benutzers, gestartet und gibt bei Abbruch der Regelung ein Ausgangssignal Sa aus, z.B. als Anzeige, dass der angestrebte Feuchtegrad des Gewebes 4 erreicht ist oder auch z.B. ein Fehler auftreten ist.
Die Auswertung der Messsignale To, Ti und die Ermittlung des Feuchtegehaltes erfolgt vorzugsweise in der zentralen Steuereinrichtung 11; grundsätzlich können jedoch für die Signalaufnahme und -auswertung einerseits sowie für die Regelung bzw. Steuerung der Heizung 7 andererseits auch separate Steuereinrichtungen vorgesehen sein. Im folgenden werden zwei Ausführungsformen mit gemeinsamer zentraler Steuereinrichtung 11 beschrieben.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Feuchtegehalt aus dem zeitlichen Verhalten des Messsignals To ermittelt. 4 zeigt hierzu ein Diagramm mit der Messkurve b) eines feuchten Gewebes (Tuches) 4 im Vergleich zu einem trockenen Gewebe 4, wobei die Temperaturmesswerte gegebenenfalls unkalibriert sind und um feste additive Werte verschoben werden können. Hierbei wird vorteilhafterweise – aber nicht unbedingt zwingend – die Innentemperatur im Trockenraum 3 konstant gehalten, z.B. bei 150°C oder auch weniger, d.h., die Steuereinrichtung 11 regelt auf ein konstantes Innentemperatursignal Ti. Das nasse, zu trocknende Gewebe 4 folgt dieser Temperatur seiner Umgebungsluft mit zeitlicher Verzögerung, d.h. das Oberflächen-Temperatursignal To nimmt zunächst zu.
Bei Erreichen der Phasenübergangstemperatur beginnt das Wasser, in Dampf überzugehen. Demnach wird zugeführte Wärmenergie zur Änderung des Aggregatzustandes ohne eine Temperaturerhöhung aufgenommen. Somit ist im zeitlichen Oberflächen-Temperatursignal To (t) bei diesem Phasenübergang zunächst ein zeitliches Plateau bei dem Zeitpunkt t1 zu sehen, wenn das im Gewebe 4 aufgenommene Wasser anfängt zu verdampfen. Erfindungsgemäß wird erkannt, dass das Gewebe 4 nicht homogen, sondern statistisch verteilt, also partiell abtrocknet. In einigen Bereichen des Gewebes wird somit bereits ein trockener Zustand erreicht, während andere Bereiche noch nass sind; somit kann t1 schon deutlich vor Erreichen der Siedetemperatur auftreten. Bei dem Zeitpunkt t2 ist das Wasser zumindest partiell bzw. lokal verdampft, so dass die Temperatur To nachfolgend – wie bereits früher bei der Messkurve a) bei trockenem Gewebe – ansteigt. Es ist somit nachfolgend eine schnelle Temperaturerhöhung sichtbar, da sich das Gewebe 4 aufgrund geringer Masse und geringer spezifischer Wärme schnell erwärmt. Somit ist aus 4 die Verdampfungsenthalpie ersichtlich, die erfindungsgemäß in das Verfahren einbezogen werden kann.
Erfindungsgemäß wird somit ermittelt, ob im Oberflächen-Temperatursignal To (t) bereits lokale Temperatursprünge ersichtlicht sind, die als partielle Trocknungen erkannt werden. Der Trockenvorgang kann somit vor der vollständigen Trocknung des Gewebes 4 abgebrochen werden, so dass eine gewünschte Restfeuchte im Gewebe 4 verbleibt. Hierbei kann – in Abhängigkeit der gewünschten Restfeuchte – zur Beendigung des Trockenverfahrens ein beliebiger Wert zwischen t1 und t2 (einschließlich dieser Randwerte) gewählt werden; dieser Temperaturwert kann z. B. näher an t2 liegen. Hierbei kann insbesondere auch die zeitliche Ableitung der Messkurve b) aus 4 betrachtet werden, um den Anstieg bereits vor t2 zu erkennen.
Bei dieser ersten Ausführungsform wertet somit die Steuereinrichtung 11 den zeitlichen Gradienten dTo(t)/dt aus, wozu vorteilhafterweise – jedoch nicht einschränkend – die Innentemperatur Ti konstant geregelt wird. Grundsätzlich kann dieses Verfahren auch bereits beim Erwärmen des Trockenraums 3, d.h. bei nicht konstantem Ti, angewendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das dynamische Verhalten des Oberflächen-Temperatursignals To gegenüber dem Innentemperatursignal Ti untersucht. Hierbei wird die Trägheit, mit der To(t) dem Signal Ti(t) folgt, untersucht. Vorteilhafterweise werden kurzfristige Änderungen der Innentemperatur Ti im Trockenraum 3 vorgegeben, z.B. Sprünge um 10°C oder 50°C. Diese Sprünge können auch zeitlich befristete Sprünge sein bei zeitweiser Erhöhung der Heizleistung der Heizung 7, bei denen die Temperatur Ti nachfolgend wieder auf den vorhergehenden Wert zurückgeführt wird. Idealerweise sollten somit möglichst Rechteck-Signale von Ti bzw. steile Signal-Peaks in Ti eingegeben werden. Aus dem Oberflächen-Temperatursignal To kann zum einen die zeitliche Verzögerung gegenüber der Änderung in dem Heizsignal H und/oder gegenüber der Änderung in dem Innentemperatursignal Ti ermittelt werden, wozu z. B. die Peakspitzen oder Anstiegsflanken der Signale herangezogen werden. Eine quantitative Auswertung und somit die Ermittlung des Feuchtegrades kann hierbei aufgrund theoretischer Überlegungen oder auch durch eine vorgegebene Eichkurve, d.h. vorausgegangene standardisierte Messungen erfolgen. Grundsätzlich können neben der zeitlichen Verzögerung ∆t auch Profiländerungen des Signalprofils, d.h. die Änderung der Form des Messpeaks in To(t), insbesondere die Verbreiterung bzw. Abflachung des Mess-Peaks gegenüber dem eingegebenen Peak ermittelt und ausgewertet werden, da bei größerer Masse an Wasser im Gewebe 4 neben der zeitlichen Verzögerung To auch eine deutliche Verbreiterung des Peaks zu erwarten ist.
Vorteilhafterweise werden derartige Temperatursprünge wiederholt, z.B. periodisch durchgeführt, so dass aus der zeitlichen Änderung auch auf die Geschwindigkeit des Trocknens geschlossen werden kann und der Trockenvorgang rechtzeitig abgebrochen werden kann, bevor eine zu geringe Rest feuchtigkeit im Gewebe 4 verbleibt.
Bei der zweiten Ausführungsform wird somit die Reaktionszeit der Oberflächentemperatur des Gewebes 4 auf zeitliche Änderungen gemessen und hieraus auf dem Wassergehalt im Gewebe 4 geschlossen.
Das infrarotsensitive Messelement 9 weist vorteilhafterweise einen mikromechanischen Sensorchip auf, da derartige Messchips ein schnelles Ansprechverhalten und somit eine dynamische Messung ermöglichen. Der Messchip ist vorteilhafterweise mit einem Kappenchip aus für IR-Strahlung durchlässigem Silizium abgedeckt, vakuumdicht versiegelt und den Umgebungsbedingungen nicht ausgesetzt; er wird somit – anders als bekannte Temperatursensoren mit Metallelektroden – durch den Wasserdampf und andere Gase bzw. sich niederschlagende Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt oder zerstört. Die Messchip-Anordnung kann hierbei insbesondere mikromechanisch ausgebildet sein, z.B. mit einem Thermopile-Sensor, der eine durch Ausdünnung eines Halbleiterbereichs ausgebildete Membran mit Leiterbahnen aus Materialien mit unterschiedlichem Seebeck-Koeffizienten aufweist, die auf der Membran kontaktiert und mit einem IR-Strahlung absorbierenden Absorptionsmaterial bedeckt sind. Auftreffende IR-Strahlung erwärmen das Absorptionsmaterial und somit den Kontaktbereich der Leiterbahnen auf der Membran, so dass eine Thermo-Spannung als Messsignal gewonnen wird. Die Membran ermöglicht eine gute thermische Isolation gegenüber dem Bulk-Material des Messchips und somit ein klares, hohes Messsignal. Alternativ hierzu sind auch andere Messsensoren, insbesondere Messchips mit Infrarot-Widerständen oder Infrarot-Dioden verwendbar.
Vorteilhafterweise werden geeignete optische Fenster zur spektroskopischen Untersuchung herangezogen. Dem liegt die erfindungsgemäße Überlegung zugrunde, durch das infrarotsensitive Messelement 9 die Wärmestrahlung der zu trocknenden Objekte 4 in optischen Fenstern zu messen, in denen keine Absorption durch den Wasserdampf im Trockenraum 3 stattfin det. Es wird somit die Temperatur des Wassers im Gewebe 4 bei Wellenzahlen zwischen den Absorptionsbereichen des Wassers gemessen. Relevante Absorpbtionsbereiche liegen insbesondere bei Wellenzahlen von 3.400 bis 4.000 1/cm und 1.300 bis 2.000 1/cm vor. Relevante optische Fenster liegen somit außerhalb bzw. zwischen diesen Werten. Erfindungemäß kann somit bei einer Wellenzahl z.B. unterhalb von 1.300 1/cm (bzw. bei größeren Wellenlängen als dieser Grenzwert) gemessen werden.
Vorteilhafterweise weist das infrarotsensitive Messelement 9 mehrere Messkanäle z.B. zwei Messkanäle für eine direkte Messung in dem optischen Fenster und eine Referenzmessung zur Normierung des Signals auf. Hierbei können die beiden Messkanäle als Thermopile-Strukturen auf demselben Messchip ausgebildet sein und hierdurch eine gute Wärmekopplung miteinander aufweisen.
Die kontaktfreie Messung durch das als Oberflächentemperatur-Sensor dienende infrarotsensitive Messelement 9 kann durch das passive optische System 10 mit entsprechender Blendenwirkung auf den Trockenraum 3 der Trommel 5 gerichtet werden. Hierbei wird im Allgemeinen ein Messsignal sowohl vom Gewebe 4 als auch von dem Metall der Trommel 5 aufgenommen. Erfindungemäß wird vorteilhafterweise eine Filterung des Oberflächen-Temperatursignals To in der Steuereinrichtung 11 vorgenommen, wobei neben dem allgemeinen Rauschen auch der Beitrag von den Metallbereichen der Trommel 5 herausgefiltert werden kann. Dies kann zum einen durch die allgemeine Überlegung erfolgen, dass das Metall der Trommel 5 schnell eine höhere Temperatur annimmt, wohingegen das Gewebe 4 dieser Temperatur mit Zeitverzug folgt. Weiterhin können auch Plausibilitätsüberlegungen und Plausibilitätsrechnungen zur weiteren Filterung des Oberflächen-Temperatursignals To durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann auch eine Eichmessung bzw. Referenzmessung mit einer leeren Trommelfüllung vorgenommen werden, so dass auch spezifische Fehler bzw. Abweichungen des konkret eingesetzten infrarotsensitive Messelement 9 berücksichtigt werden und Än derungen gegenüber dieser Referenzmessung z.B. bei verschiedenen Temperaturen der Trommel 5 und/oder des Trockenraums 3 bei nachfolgenden Berechnungen herangezogen werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit gemäß dem Flussdiagramm der 3 in Schritt S1 auf das Eingabesignal Se hin das Verfahren gestartet. Im nachfolgenden Schritt S2 werden die Messsignale Ti und To aufgenommen und im nachfolgenden Schritt S3 von der Steuereinrichtung 11 ausgewertet, gemäß z.B. den beiden obigen Ausführungen in Abhängigkeit der Zeit t. In Schritt S4 wird nachfolgend entschieden, ob das Gewebe 4 bereits den gewünschten Feuchtegrad erreicht hat, so dass gemäß Verzweigung y diese Regelschleife verlassen wird und nachfolgend in Schritt S5 das Verfahren unter Ausgabe des Ausgabesignals Sa beendet wird, wobei Sa zum einen den erreichten Feuchtegrad angeben kann oder lediglich ein Signal der erfolgreichen Beendigung oder auch ein Störsignal enthalten kann. Falls der gewünschte Feuchtegrad noch nicht erreicht ist und kein Störfall vorliegt, wird gemäß Verzweigung n nachfolgend in Schritt S6 die Heizung 7 derartig über das Heizsignal H angesteuert, dass die gewünschte Temperatur Ti eingestellt wird. Somit wird in den Schritten S2, S3, S4 und S6 eine Temperaturregelung durchgeführt, die gemäß der ersten Ausführungsform auf ein konstantes Innentemperatursignal Ti oder gemäß der zweiten Ausführungsform auf veränderliche Werte von Ti vorgenommen wird. Somit kann gegebenenfalls in Schritt S6 die Heizung 7 auch nicht betätigt werden, falls die gemessene Temperatur Ti hinreichend oder sogar etwas zu hoch ist. Nachfolgend wird das Verfahren vor den Schritt S2 zurückgesetzt.

Claims

Trockner zum Trocknen mindestens eines Objektes (4), wobei der Trockner (1) aufweist: ein Trocknergehäuse (2), in dem ein Trockenraum (3) zur Aufnahme des mindestens einen Objektes (4) vorgesehen ist, insbesondere eine Heizung (7) zum Heizen des Trockenraums (3), ein infrarotsensitives Messelement (9) zur berührungslosen spektroskopischen Messung der Oberflächentemperatur des in dem Trockenraum (3) vorgesehenen Objektes (4) und Ausgabe eines Oberflächen-Temperatursignals (To), und eine Steueranordnung (11) mit einer ersten Steuereinrichtung (11) zur Aufnahme des Oberflächen-Temperatursignals (To) von dem infrarotsensitiven Messelement (9) und insbesondere einer zweiten Steuereinrichtung (11) zur Steuerung oder Regelung der Heizung (7), wobei die Steueranordnung (11) aus zumindest dem Oberflächen-Temperatursignal (To) auf einen Feuchtegrad des mindestens einen Objektes (4) schließt.
Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Steuereinrichtung (11) als gemeinsame zentrale Steuereinrichtung (11) ausgebildet sind.
Trockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatur-Sensor (8) zur Messung der Innentemperatur des Trockenraums (3) und Ausgabe eines Innentemperatursignals (Ti) vorgesehen ist, wobei die Steueranordnung (11) aus dem Oberflächen-Temperatursignal (To) und dem Innentemperatursignals (Ti) auf den Feuchtegrad schließt.
Trockner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (11) die Innentemperatur durch Ansteuerung der Hei zung (7) und Messen des Innentemperatursignals (Ti) einstellt oder regelt und aus der zeitlichen Abhängigkeit des gemessenen Oberflächen-Temperatursignals (To) und/oder der Abhängigkeit des Oberflächen-Temperatursignals (To) von dem Innentemperatursignal (Ti) auf einen Gesamtfeuchtegrad oder partiellen Feuchtegrad des mindestens einen Objektes (4) im Trockenraum (3) schließt.
Trockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (11) aus einer Zunahme des zeitlichen Gradienten des Oberflächen-Temperatursignals (To) auf eine partielle oder lokale Trocknung in einigen Bereichen des mindestens einen Objektes (4) schließt.
Trockner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (11) durch Ansteuerung der Heizung (7) Änderungen der Innentemperatur einstellt und sich daraufhin einstellende Änderungen des Oberflächen-Temperatursignals (To) detektiert und aus einer zeitlichen Verzögerung und/oder einer Profilveränderung des Oberflächen-Temperatursignals (To) gegenüber der Änderung der Heizleistung und/oder der Änderung des Innentemperatursignals (Ti) auf den Feuchtegehalt schließt.
Trockner nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das infrarotsensitive Messelement (9) einen Infrarotsensitiven Mess-Chip (9) und ein passives optisches Filter (10) aufweist.
Trockner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mess-Chip (9) eine Membran, eine auf der Membran ausgebildete Thermopile-Struktur aus miteinander kontaktierten Leiterbahnen aus Materialien mit unterschiedlichem Seebeck-Koeffizienten und eine die Leiterbahnen bedeckende Absorberschicht zur Absorption von Infrarot-Strahlung (IR) aufweist.
Trockner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mess-Chip (9) zwei Messkanäle aufweist, von denen einer für eine Infrarot-Messung in einem relevanten Absorptionsbereich und der andere Messkanal für eine Referenzmessung vorgesehen ist.
Trockner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das passive optische Filter (10) Infrarot-Strahlung (IR) in einem Wellenlängenbereich durchlässt, in dem keine relevante Absorption durch Wasserdampf vorliegt, z.B. bei Wellenzahlen kleiner 1.300 1/cm.
Trockner nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Trommel (5) und einen die Trommel (5) drehenden Motor (6) aufweist, in dem die Objekte (4) gedreht werden, wobei das infrarotsensitives Messelement (9) am Trocknergehäuse (2) außerhalb der Trommel (5) vorgesehen und in die Trommel (5) gerichtet ist.
Trockner nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Wäschetrockner (1) zur Aufnahme von Gewebe (4) ist.
Verfahren zur Ermittlung eines Feuchtegrades mindestens eines Objektes (4) unter Verwendung eines Trockners (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit mindestens folgenden Schritten: Messen von von dem mindestens einen Objekt (4) ausgesandter IR-Strahlung (IR) und Ausgeben eines Oberflächen-Temperatursignals (To), Auswertung des Oberflächen-Temperatursignals (To) und Ermittlung eines Feuchtegehaltes des mindestens einen Objektes (4).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Innentemperatur des Trockenraums (3) des Trocknergehäuses (2) gemessen und ein Innentemperatursignal (Ti) ausgegeben wird und aus dem zeitlichen Verhalten des Oberflächen-Temperatursignals (To) und des Innentemperatursignals (Ti) der Feuchtegehalt des mindestens ein Objektes (4) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Innentemperatur des Trockenraums (3) gesteuert oder geregelt wird, ein zeitlicher Gradient des Oberflächen-Temperatursignals (To) ermittelt wird, und aus einer Erhöhung des zeitlichen Gradienten des Oberflächen-Temperatursignals (To) auf eine zumindest partielle oder lokale Trocknung des mindestens einen Objektes (4) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Änderung der Heizleistung eine zeitliche Änderung des Innentemperatursignals (Ti) eingestellt wird, eine zeitliche Verzögerung des Oberflächen-Temperatursignals (To) gegenüber der Änderung der Heizleistung und/oder gegenüber der Änderung des Innentemperatursignals (Ti) gemessen wird und/oder eine Profiländerung des Oberflächen-Temperatursignals (To) gegenüber der Heizleistung und/oder gegenüber dem Innentemperatursignal (Ti) gemessen wird, und aus der ermittelten zeitlichen Verzögerung und/oder der Profiländerung der Feuchtegehalt ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung und/oder die Profiländerung dem Gesamtgehalt an der Flüssigkeit in oder an dem mindestens einem Objekt (4) zugeordnet wird und hieraus und aus der spezifischen Wärme der Flüssigkeit auf die Gesamtmenge der Flüssigkeit geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermittelung eines hinreichend geringen Feuchtegehaltes das Heizverfahren beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächen-Temperatursignal (To) dahingehend gefiltert wird, dass es in Teilsignale des Objektes (4) und des an dieser haftenden Flüssigkeit und Teilsignale einer Trommel (5) unterteilt wird.
Steuergerät für einen Trockner mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 19.