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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trocknungseinrichtung mit einem Trocknungsbereich und mit wenigstens einer Elektronikbaugruppe sowie ein Hausgerät mit einer solchen Trocknungseinrichtung.
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Eine solche Trocknungseinrichtung kann z. B. Bestandteil eines Wäschetrockners oder einer Geschirrspülmaschine sein. Der Trocknungsbereich ist dabei im Falle eines Wäschetrockners beispielsweise eine rotationsfähige Trommel, die die zu trocknende Wäsche aufnimmt, und im Falle einer Geschirrspülmaschine derjenige Bereich der Maschine, in dem das zu reinigende Geschirr angeordnet wird.
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Beim Betrieb einer solchen allgemein bekannten Trocknungseinrichtung entwickelt zumindest ein Teil der Elektronikbauteile der Elektronikbaugruppe beziehungsweise der Elektronikbaugruppen Betriebswärme, die abgeführt werden muss, weil ansonsten zumindest ein Teil der Elektronikbauteile thermisch unzulässig belastet würde und infolge dessen ausfallen könnte. Als Elektronikbauteile werden in diesem Zusammenhang auch vorhandene Motoren wie z. B. Antriebsmotoren verstanden, die im Betrieb ja ebenfalls Wärme entwickeln. Um solche Ausfälle zu vermeiden, werden diese Elektronikbaugruppen in der Regel gekühlt. Dies geschieht meist mittels auf die Elektronikbauteile aufgesteckter oder aufgeklebter Kühlkörper und/oder mittels speziell dafür vorgesehener Lüfter, wobei aus der Umgebung stammende und deshalb in der Regel Umgebungstemperatur aufweisende Luft über die Elektronikbaugruppen geführt wird. Dort nimmt sie einen Teil deren Betriebswärme als Abwärme auf. Anschließend wird diese an die weitere Umgebung abgegeben. Dies hat jedoch mehrere Nachteile: jeder dieser Lüfter und Kühlkörper hat für die gesamte Trocknungseinrichtung bei deren Herstellung höhere Materialkosten, höheren Einkaufs- und Logistikaufwand sowie ein höheres Zuverlässigkeitsrisiko zur Folge. Weiterhin muss jedem dieser Lüfter Antriebsenergie zugeführt werden. Dies hat nochmals höhere Energiekosten und zusätzliche Abwärme zur Folge. Und nicht zuletzt entweichen die von den Elektronikbaugruppen entwickelte Abwärme und die zusätzliche Abwärme, die von diesen Lüftern herrührt, in die Umwelt und erwärmen diese. Dabei ist insbesondere von Kondensationstrocknern bekannt, dass deren Wirkungsgrad mit zunehmender Umgebungstemperatur abnimmt mit der Folge, dass mehr Energie aufgewandt werden muss, um eine gegebene Menge Wäsche einer gegebenen Feuchtigkeit auf ein gewünschtes Maß an Trockenheit zu trocknen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Trocknungseinrichtung bereitzustellen, die insbesondere im Bereich der Elektronikbaugruppe(n) einfacher aufgebaut ist und die in einem Hausgerät verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Trocknungseinrichtung und durch ein Hausgerät gemäß den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen sowie nachfolgender Beschreibung entnehmbar.
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In der erfindungsgemäßen Trocknungseinrichtung mit einem Trocknungsbereich, der mit Prozessluft in einer gegebenen Strömungsrichtung durchströmbar ist, wobei die Prozessluft in einem ersten Teilbereich der Trocknungseinrichtung eine niedrigere Temperatur aufweist als in einem zweiten Teilbereich der Trocknungseinrichtung, und mit wenigstens einer Elektronikbaugruppe, ist die wenigstens eine Elektronikbaugruppe im ersten Teilbereich der Trocknungseinrichtung angeordnet und ist der wenigstens einen Elektronikbaugruppe zumindest ein Teil der Prozessluft mit der niedrigeren Temperatur zuführbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung grenzen die beiden Teilbereiche aneinander und sind durch ein Mittel zum Herbeiführen einer Temperaturänderung der Prozessluft thermisch voneinander getrennt. Weiter bevorzugt ist das Mittel zum Herbeiführen der Temperaturänderung der Prozessluft eine Heizvorrichtung. Alternativ weiter bevorzugt ist das Mittel zum Herbeiführen der Temperaturänderung der Prozessluft ein thermisch wirkender Wärmetauscher.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Teilbereiche nach Art einer ringförmigen Anordnung thermisch hintereinander angeordnet. Dabei ist weiter bevorzugt die Art der ringförmigen Anordnung mittels einer Wärmepumpe realisiert. In diesem Zusammenhang weist mit weiterem Vorzug die Wärmepumpe eine Wärmequelle am Übergang vom zweiten Teilbereich zum ersten Teilbereich auf sowie eine Wärmesenke am Übergang vom ersten Teilbereich zum zweiten Teilbereich. Noch weiter bevorzugt ist die Wärmequelle ein thermisch wirkender Verflüssiger oder Kondensator für ein in der Wärmepumpe zirkulierendes Kältemittel und die Wärmesenke ein Verdampfer für das Kältemittel.
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Das erfindungsgemäße Hausgerät umfasst eine Trocknungseinrichtung entsprechend der Erfindung oder eine ihrer Weiterbildungen. Mit besonderem Vorzug ist das erfindungsgemäße Hausgerät ausgebildet als ein Wäschetrockner oder ein Geschirrspülgerät.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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die 1 bis 3 vorteilhafte Ausführungsformen der Trocknungseinrichtung in stark schematisierter Form und
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die 4 ein Hausgerät (ebenfalls nur als stark schematisierte Darstellung), enthaltend die erfindungsgemäße Trocknungseinrichtung.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Trocknungseinrichtung mit einem Trocknungsbereich T, dargestellt in Form einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners, eine Elektronikbaugruppe E, dargestellt als eine Art Platine mit (nicht dargestellten) elektronischen Bauelementen, die ggf. passiv wirkende Kühlkörper aufweisen können und die im Betrieb die vorstehend genannte Abwärme entwickeln, sowie Prozessluft P, dargestellt in Wellenform. Der Trocknungsbereich T ist in der als Pfeil dargestellten Strömungsrichtung R von der Prozessluft P durchströmbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass diese nach dem Abluftprinzip arbeitet, bei dem bekanntlich im Betrieb dem Trocknungsbereich T eine zuvor erhitzte Luft als Prozessluft P zugeführt wird. Infolge dessen weist die Trocknungseinrichtung noch eine Heizvorrichtung H auf, die, in Strömungsrichtung R betrachtet, vor dem Trocknungsbereich T angeordnet ist. Im Betrieb wird der Heizvorrichtung H eine als Prozessluft P dienende Luft mit einer niedrigen Temperatur T1 zugeführt, in 1 mit PT1 bezeichnet. Diese Prozessluft P wird im Betrieb bekanntlich mittels der Heizvorrichtung H auf eine höhere Temperatur T2 aufgeheizt und verlässt anschließend die Heizvorrichtung H als Prozessluft P mit der höheren Temperatur T2, in 1 mit PT2 bezeichnet. Die als Prozessluft PT1 bezeichnete Prozessluft P mit der niedrigen Temperatur T1 befindet sich also in einem ersten Teilbereich TB1 der Trocknungseinrichtung und die als Prozessluft PT2 bezeichnete Prozessluft P mit der höheren Temperatur T2 befindet sich in einem zweiten Teilbereich TB2 der Trocknungseinrichtung. Die beiden Teilbereiche TB1 und TB2 sind also durch die Heizvorrichtung H als Mittel zum Herbeiführen einer Temperaturänderung thermisch voneinander getrennt.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Elektronikbaugruppe E im ersten Teilbereich TB1 mit der niedrigeren Temperatur T1 angeordnet ist, so dass im Betrieb die Prozessluft P mit der niedrigeren Temperatur T1 (oder wenigstens ein Teil davon) der Elektronikbaugruppe E zuführbar ist, wobei diese beim Zuführen durch den Luftstrom kühlbar ist. Die auf der Elektronikbaugruppe E entstehende Abwärme wird also mittels der Prozessluft P abgeführt und trägt dort sogar noch zu deren Aufwärmen bei. Dies hat den großen Vorteil, dass sich ansonsten notwendige separate Ventilatoren und ähnliche Kühlmittel einsparen lassen mit der Folge, dass keinerlei zusätzliche Abwärme entsteht, die durch den Betrieb dieser Geräte entstehen würde, und dass die erfindungsgemäße Trocknungseinrichtung schneller, einfacher und billiger herstellbar ist sowie zuverlässiger, da weniger Bauteile Verwendung finden.
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Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der n Trocknungseinrichtung, wiederum mit einem Trocknungsbereich T, dargestellt in Form einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners, einer Elektronikbaugruppe E, dargestellt als eine Art Platine mit (nicht dargestellten) elektronischen Bauelementen, die ggf. passiv wirkende Kühlkörper aufweisen können und die im Betrieb die vorstehend genannte Abwärme entwickeln, sowie Prozessluft P, dargestellt in Wellenform. Der Trocknungsbereich T ist in der als Pfeil dargestellten Strömungsrichtung R von der Prozessluft P durchströmbar. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass es nach dem Kondenstrocknerprinzip arbeitet, bei dem bekanntlich im Betrieb dem Trocknungsbereich T eine zuvor erhitzte oder zumindest erwärmte Luft als Prozessluft P zugeführt wird, die nach Durchströmen des Trocknungsbereichs T abgekühlt wird, damit die im Trocknungsbereich T aufgenommene Luftfeuchtigkeit als Kondenswasser abgeschieden werden kann. Infolge dessen weist die Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform noch einen thermisch wirkenden Verdampfer V auf, der hier aber, im Unterschied zur Heizvorrichtung H im ersten Ausführungsbeispiel, in Strömungsrichtung R betrachtet hinter dem Trocknungsbereich T angeordnet ist. Im Betrieb wird, in Strömungsrichtung R betrachtet, zunächst dem Trocknungsbereich T erwärmte oder erhitzte Prozessluft P der höheren Temperatur T2, in 2 mit PT2 bezeichnet, zugeführt, wo sie Feuchtigkeit aus dem zu trocknenden Gut (im vorliegenden Beispiel: Wäsche) aufnimmt. Anschließend durchströmt diese mit Feuchtigkeit angereicherte Prozessluft P den thermisch wirkenden Verdampfer V. In diesem verdampft im Ausführungsbeispiel ein in einer Wärmepumpe WP zirkulierendes Kältemittel, wozu es Wärme aufnimmt. Dabei wird die Prozessluft P auf die niedrigere Temperatur T1 herabgekühlt und verlässt anschließend den thermisch wirkenden Verdampfer V als Prozessluft P mit der niedrigeren Temperatur T1, in 2 mit PT1 bezeichnet. Die als Prozessluft PT1 bezeichnete Prozessluft P mit der niedrigeren Temperatur T1 befindet sich, analog zum ersten Ausführungsbeispiel nach 1, im ersten Teilbereich TB1 der Trocknungseinrichtung und die als Prozessluft PT2 bezeichnete Prozessluft P mit der höheren Temperatur T2 befindet sich entsprechend im zweiten Teilbereich TB2 der Trocknungseinrichtung. Die beiden Teilbereiche TB1 und TB2 sind hier also durch den thermisch wirkenden Verdampfer V als Mittel zum Herbeiführen einer Temperaturänderung thermisch voneinander getrennt.
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Es ist auch hier vorgesehen, dass die Elektronikbaugruppe E im ersten Teilbereich TB1 mit der niedrigeren Temperatur T1 angeordnet ist, so dass im Betrieb die Prozessluft P mit der niedrigeren Temperatur T1 (oder wenigstens ein Teil davon) der Elektronikbaugruppe E zuführbar ist, wobei diese durch den Luftstrom kühlbar ist. Die auf der Elektronikbaugruppe E entstehende Abwärme wird also mittels der Prozessluft P abgeführt. Dies hat auch bei diesem Ausführungsbeispiel den großen Vorteil, dass sich ansonsten notwendige separate Ventilatoren und ähnliche Kühlvoriichtungen einsparen lassen mit der Folge, dass keinerlei zusätzliche Abwärme entsteht, die durch den Betrieb dieser Geräte entstehen würde, und dass die Trocknungseinrichtung schneller, einfacher und billiger herstellbar ist sowie zuverlässiger, da weniger Bauteile Verwendung finden.
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Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Trocknungseinrichtung, wiederum mit einem Trocknungsbereich T, dargestellt in Form einer Wäschetrommel T eines Wäschetrockners, einer Elektronikbaugruppe E, dargestellt als eine Art Platine mit (nicht dargestellten) elektronischen Bauelementen, die ggf. passiv wirkende Kühlkörper aufweisen können und die im Betrieb die vorstehend genannte Abwärme entwickeln, sowie Prozessluft P, dargestellt in Wellenform. Weiterhin weist die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung noch eine Wärmepumpe WP auf. Der Trocknungsbereich T ist in der als Pfeil dargestellten Strömungsrichtung R von der Prozessluft P durchströmbar. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist nunmehr angenommen, dass die Trocknungseinrichtung nach dem mittlerweile immer weiter verbreiteten Prinzip einer Wärmepumpe WP arbeitet, bei dem bekanntlich im Betrieb ein zyklisch zu kondensierendes und zu verdampfendes Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf zwischen einem (thermisch wirkenden) Kondensator K, einer Drossel, einem Verdampfer V und einem Kompressor geführt wird, so dass der bereits erwähnte erste Teilbereich TB1 mit niedriger Temperatur T1 und der ebenfalls bereits erwähnte zweite Teilbereich TB2 mit höherer Temperatur T2 ringförmig hintereinander angeordnet sind. Aus Gründen einer einfacheren Darstellung wurden bei der in 3 dargestellten Wärmepumpe WP allerdings die Drossel und der Kompressor nicht dargestellt, obwohl selbstverständlich vorhanden. Aber dies und deren Positionierung innerhalb der Wärmepumpe WP ist für den zuständigen Fachmann sowieso allgemeines Fachwissen; insoweit braucht dies auch nicht dargestellt zu werden. Weiterhin ist in 3 der Trocknungsbereich T (obwohl selbstverständlich Bestandteil des gesamten Wärmepumpensystems) außerhalb der Wärmepumpe WP gezeichnet. Bei der dritten Ausführungsform ist der Trocknungsbereich T im zweiten Teilbereich TB2 der Trocknungseinrichtung, der die höhere Temperatur T2 aufweist, angeordnet. Er wird von der Prozessluft P, oder genauer ausgedrückt: von der Prozessluft PT2, die die höhere Temperatur T2 aufweist, in Strömungsrichtung R durchströmt. Im Trocknungsbereich T nimmt diese Prozessluft PT2 mit der höheren Temperatur T2 Feuchtigkeit aus dem zu trocknenden Gut auf. Anschließend wird diese Prozessluft PT2 mit der höheren Temperatur T2 im Rahmen eines allgemein üblichen Wärmepumpenkreislaufs dem Verdampfer V der Wärmepumpe WP zugeführt. Dort wird aufgrund der Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer V die Prozessluft P auf eine Prozessluft PT1 mit der niedrigeren Temperatur T1 heruntergekühlt, so dass Feuchtigkeit aus der Prozessluft .P, PT1 auskondensiert. Ab diesem Punkt befindet sich die Prozessluft P im ersten Teilbereich TB1 der Trocknungseinrichtung, die die niedrigere Temperatur T1 aufweist. In diesem ersten Teilbereich TB1 ist erfindungsgemäß auch die zu kühlende Elektronikbaugruppe E angeordnet. Infolgedessen wird diese (zumindest mit einem Teil) der Prozessluft PT1 mit der niedrigeren Temperatur T1 durchströmt bzw. überstrichen. Damit tritt auch hier wiederum der zuvor schon zweimal beschriebene große Vorteil auf, nämlich dass sich ansonsten notwendige separate Ventilatoren und ähnliche Kühlvorrichtungen einsparen lassen mit der Folge, dass keinerlei zusätzliche Abwärme entsteht, die durch den Betrieb dieser Geräte entstehen würde, und dass die Trocknungseinrichtung schneller, einfacher und billiger herstellbar ist sowie zuverlässiger, da weniger Bauteile Verwendung finden.
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Von der Elektronikbaugruppe E aus wird dann die Prozessluft P innerhalb der Wärmepumpe WP zu deren Kondensator K geführt, wo sie aufgrund der Kondensation des Kältemittels wieder auf die höhere Temperatur T2 erhitzt wird und anschließend als Prozessluft PT2 mit der höheren Temperatur T2 erneut dem Trocknungsbereich T zugeführt wird.
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Die 4 zeigt, symbolisch dargestellt, ein Hausgerät HG wie einen Wäschetrockner oder einen Waschtrockner (= Gerät, das sowohl die Funktion einer Waschmaschine wie auch die eines Wäschetrockners aufweist) mit Bedien- und Anzeigeteil BA und einem Bullauge B als Teil einer aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Tür. Auch beispielsweise ein Geschirrspüler könnte hier als ein Hausgerät HG fungieren. Das so dargestellte Hausgerät HG enthält die Trocknungseinrichtung TE. Da die Trocknungseinrichtung TE von außen nicht zu sehen ist, ist sie lediglich gestrichelt angedeutet ebenso wie ihre wesentlichen Einzelkomponenten Prozessluft P samt deren Ausprägungen PT1 und PT2, Elektronikbaugruppe E, Heizvorrichtung H als Beispiel für ein Mittel zum Herbeiführen der Temperaturänderung (vgl. dazu Ausführungsbeispiel 1 nach 1) und den Temperaturbereichen TB1, TB2. Hervorzuheben ist hier allerdings auch noch, dass solche Hausgeräte HG auch solche Geräte mit umfassen, die für einen professionellen Einsatz in z. B. Wäschereien, Großküchen, Kliniken etc. konzipiert bzw. gebaut sind.
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Bezugszeichenliste
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- T
- Trocknungsbereich
- P
- Prozessluft
- PT1
- Prozessluft mit einer niedrigeren Temperatur
- PT2
- Prozessluft mit einer höheren Temperatur
- T1
- niedrigere Temperatur
- T2
- höhere Temperatur
- R
- Strömungsrichtung
- TB1
- 1. Teilbereich
- TB2
- 2. Teilbereich
- E
- Elektronikbaugruppe
- H
- Heizvorrichtung
- K
- thermisch wirkender Kondensator
- WP
- Wärmepumpe
- V
- Verdampfer
- TE
- Trocknungseinrichtung
- HG
- Hausgerät
- BA
- Bedien- und Anzeigeteil
