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Die Erfindung betrifft ein Wäschetrocknungsgerät, aufweisend einen Lüfter zum Bewegen von Prozessluft, eine Wärmepumpe und eine Temperaturmesseinrichtung.
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Es sind Wäschetrockner bekannt, welche eine Kompressor-Wärmepumpe zum Abkühlen und Aufwärmen einer Prozessluft verwenden. Mittels der Prozessluft wird zu trocknende Wäsche getrocknet, und zwar häufig indem die Prozessluft durch einen Aufenthaltsraum für die Wäsche, z.B. eine rotierende Wäschetrommel, hindurchgeleitet wird und dabei Feuchtigkeit aus der Wäsche aufnimmt. Durch einen Verflüssiger der Kompressor-Wärmepumpe wird die Prozessluft vor Einleitung in den Aufenthaltsraum erwärmt und durch einen Verdampfer nach Durchlaufen des Aufenthaltsraums auskondensiert. Dadurch kann die Wärmepumpe dem Prozess einen Großteil der Energie wieder zuführen. Die Wärmepumpe wird mittels eines Verdichters oder Kompressors angetrieben, dessen Pumpleistung dem Prozess ebenfalls zugeführt wird.
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Die Arbeitsweise einer Kompressor-Wärmepumpe ist grundsätzlich gut bekannt, z.B. aus der Schrift
WO 2005/032322 A2 . Sie führt zu einer Kumulierung von Wärme im Prozess, d.h. dass mit Fortschreiten der Prozesszeit sich ein Wärmeüberschuss im System erhöht. Für einen effektiven Betrieb der Wärmepumpe und damit einen sparsamen Betrieb des Wäschetrockners sollte eine Temperatur der verschiedenen Komponenten der Wärmepumpe, einschließlich des Kühlmittels, nicht überhöht sein.
WO 2005/032322 A2 offenbart dazu einen Kühler für das Kühlmittel der Wärmepumpe, welcher durch eine Temperatur der Prozessluft gesteuert wird.
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Ein weiterer Wäschetrockner mit Kompressor-Wärmepumpe ist beispielsweise in der Schrift
WO 2009/083170 A2 beschrieben. Diese Kompressor-Wärmepumpe weist einen Kühllüfter zur Kühlung des Verdichters der Wärmepumpe auf, welcher über eine Temperatur des Kühlmittels steuerbar ist. Auch ist hier der Verdichter ein regelbarer Verdichter.
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Die Schrift
DE 10 2007 017 587 A1 offenbart einen Wäschetrockner ohne Wärmepumpe und ein Steuerungsverfahren für einen solchen, durch die eine Energieeinsparung und ein Aufrechterhalten der optimalen Temperatur innerhalb einer Trocknungstrommel auf solche Weise ermöglicht werden, dass die Temperatur eines Heizers durch Variieren der Drehzahl eines für den Wäschetrockner verwendeten Gebläselüfters diversifiziert wird. Der Wäschetrockner ist mit Folgendem versehen: einer Trocknungstrommel zum Aufnehmen eines zu trocknenden Gegenstands in ihrem Inneren; einem Gebläselüfter, der vorhanden ist, um es zu ermöglichen, dass Luft durch die Trocknungstrommel strömt; einem Heizer zum Erwärmen von an die Trocknungstrommel gelieferter Luft; einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur im Inneren der Trocknungstrommel; einem Antriebsmotor zum Erzeugen einer Antriebskraft zum Drehen der Trocknungstrommel und des Gebläselüfters; und einer Steuerungseinheit zum Steuern der Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) des Antriebsmotors in solcher Weise, dass sie entsprechend dem Erfassungsergebnis des Temperatursensors variiert.
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Aus der Schrift
EP 1 688 532 B1 ist ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines automatischen Wäschetrockners gemäß einem Trockenzyklus bekannt, umfassend eine Trockenkammer zum Aufnehmen von Wäscheartikeln, und ein Luftflusssystem, umfassend einen Motor und ein durch den Motor betriebenes Gebläse, um Luft durch die Trockenkammer zu zwingen, wobei der Motor ein Motor mit variabler Geschwindigkeit ist, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen des Luftflusses durch das Luftflusssystem, Vergleichen des bestimmten Luftflusses mit einem Soll-Luftfluss, Anpassen der Motorgeschwindigkeit, so dass sich der Luftfluss durch das Luftflusssystem dem Soll-Luftfluss nähert, wobei das Anpassen der Motorgeschwindigkeit ein Festlegen einer gesteuerten Motorgeschwindigkeit als die Motorgeschwindigkeit und Betreiben des Motors mit der gesteuerten Motorgeschwindigkeit umfasst. Das Anpassen der Motorgeschwindigkeit mag ein Ändern des Soll-Luftflusses während des Trockenzyklus und ein Anpassen der Motorgeschwindigkeit umfassen, um den geänderten Soll-Luftfluss zu erhalten, wobei das Ändern des Soll-Luftflusses in Antwort auf die Lufttemperatur im Luftflusssystem, auf die Trockenheit einer Wäscheladung im Trockner, auf die Masse der Wäscheladung im Trockner oder in Antwort auf das Volumen der Wäscheladung im Trockner durchgeführt wird.
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Das Bestimmen des Luftflusses kann ein Erfassen einer Betriebscharakteristik eines Gebläsemotors im Luftflusssystem umfassen, wobei die erfasste Betriebscharakteristik zumindest entweder die Motorgeschwindigkeit, die Lufttemperatur, den Motorstrom oder das Motormoment umfasst.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zum Schutz des Verdichters/Kompressors vor einer Überhitzung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Patentansprüchen, nachfolgender Beschreibung und beigefügter Zeichnung entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Wäschetrocknungsgerät, aufweisend einen Lüfter zum Bewegen von Prozessluft, eine Wärmepumpe und eine Temperaturmesseinrichtung. Dieses Wäschetrocknungsgerät ist dazu eingerichtet, eine Lüftungsleistung des Lüfters in Abhängigkeit von mindestens einer mittels der Temperaturmesseinrichtung an der Wärmepumpe abgefühlten Temperatur einzustellen.
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Das Wäschetrocknungsgerät kann beispielsweise ein Wäschetrockner oder ein Waschtrockner (kombiniertes Wäschewasch-/Trocknungsgerät) sein. Das Wäschetrocknungsgerät kann ein Umluft-Wäschetrocknungsgerät mit einem geschlossenen oder umlaufenden Prozessluftkanal sein. Das Wäschetrocknungsgerät kann alternativ ein Abluft-Wäschetrocknungsgerät mit einem offenen Prozessluftkanal sein. Das Wäschetrocknungsgerät ist insbesondere ein Haushaltsgerät.
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Der Lüfter kann ein Ventilator oder ein Gebläse (‘Prozessluftgebläse‘) sein.
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Die Temperaturmesseinrichtung mag insbesondere einen oder mehrere Sensoren zum Abfühlen einer jeweiligen Temperatur aufweisen. Die Temperaturmesseinrichtung mag ferner einen oder mehrere elektrische oder elektronische Bauelemente zur Signalverarbeitung (z.B. einen Analog/Digital-Wandler) und/oder zur Auswertung von Messdaten (z.B. eine Messelektronik) aufweisen. Die Signalverarbeitung und/oder Auswertung kann aber auch in einer anderen Einheit des Wäschetrocknungsgeräts durchgeführt werden. Die Temperaturmesseinrichtung mag mit einer Steuereinrichtung des Wäschetrocknungsgeräts gekoppelt sein oder mag zumindest teilweise einen funktionalen Teil der Steuereinrichtung darstellen. Beispielsweise mag die Temperaturmesseinrichtung neben dem mindestens einen Sensor einen Signalverstärker, Analog/Digital-Wandler usw. zur Signalverarbeitung aufweisen, während eine logische Auswertung der Messdaten, z.B. eine Bildung einer Temperaturdifferenz und/oder ein Vergleich mit einem Schwellwert, in der Steuereinrichtung durchgeführt werden mag.
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Das Wäschetrocknungsgerät ist zudem dazu eingerichtet, eine Lüftungsleistung des Lüfters in Abhängigkeit von mindestens einer mittels der Temperaturmesseinrichtung an der Wärmepumpe abgefühlten Temperatur einzustellen. Dadurch wird ein höherer Volumenstrom der Prozessluft bewirkt, wodurch wiederum eine erhöhte Wärmeabgabe der Prozessluft erreicht wird, z.B. an die zu trocknende Wäsche. Dadurch wiederum kann verstärkt Wärme aus der Wärmepumpe abgeführt werden, wodurch ihre Überhitzung, insbesondere ihres Antriebs, vermieden werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass dazu der Betrieb der Wärmepumpe nicht angepasst zu werden braucht, was eine Einhaltung eines optimalen Arbeitspunkts erleichtert.
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Unter mindestens einer mittels der Temperaturmesseinrichtung abgefühlten Temperatur können insbesondere ein abgefühlter Temperaturwert, mehrere abgefühlte Temperaturwerte und/oder eine Verknüpfung mehrerer abgefühlter Temperaturwerte, z.B. eine Temperaturdifferenz, verstanden werden. Die Temperaturmesseinrichtung mag insbesondere ein oder mehrere Temperaturfühler oder -sensoren aufweisen, welche an oder in der Wärmepumpe angeordnet sind, um jeweils eine mit der Wärmepumpe zusammenhängende Temperatur abzufühlen.
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Die Lüftungsleistung des Lüfters kann beispielsweise durch seine Drehzahl eingestellt werden. Die Einstellung der Lüftungsleitung kann beispielweise mittels der Steuereinheit vorgenommen werden. Die Steuereinheit kann beispielsweise als zentrale Steuerplatine in dem Wäschetrocknungsgerät vorliegen.
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Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung, dass das Wäschetrocknungsgerät dazu eingerichtet ist, mittels der Temperaturmesseinrichtung die Temperatur eines Antriebs der Wärmepumpe abzufühlen. Dadurch kann eine Überhitzung des für eine Überhitzung besonders anfälligen Teils der Wärmepumpe direkt abgefühlt und überwacht werden.
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Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Wärmepumpe eine Kompressor-Wärmepumpe ist und der Antrieb ein Kompressor ist. Zur Einstellung einer durch den Verdichter/Kompressor dem System zugeführten Energie mag der Verdichter insbesondere regelbar sein.
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Alternativ mag die Wärmepumpe beispielsweise eine Stirling- oder eine Vuilleumier-Wärmepumpe sein.
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Es ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, dass das Wäschetrocknungsgerät dazu eingerichtet ist, mittels der Temperaturmesseinrichtung eine Temperaturdifferenz eines Kühlmittels vor und hinter mindestens einer Funktionskomponente der Wärmepumpe zu bestimmen. Eine Funktionskomponente beispielsweise einer Kompressor-Wärmepumpe mag beispielsweise ein Verdampfer, ein Verflüssiger, ein Verdichter und/oder eine Drossel sein. Auch hierdurch können Informationen über eine drohende oder bereits eingetretene Überhitzung gewonnen werden.
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Es ist noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, dass der Lüfter ein drehzahlgesteuerter Lüfter ist und mittels eines dedizierten Antriebsmotors antreibbar ist (Zwei-Motoren-Prinzip). Dieser Antriebsmotor ist also ausschließlich zum Betrieb des Lüfters vorgesehen. Ein anderer Motor mag beispielsweise zum Betrieb einer drehbaren Wäschetrommel vorgesehen sein. Der Antriebsmotor des Lüfters mag insbesondere ein stufenlos regelbarer BLDC-Motor oder PMS-Motor sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen besonders weiten Drehzahlbereich.
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Es ist noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, dass eine Wäschetrommel und der Lüfter mittels eines gemeinsamen Antriebsmotors antreibbar sind (Ein-Motoren-Prinzip). Dabei mag insbesondere die Wäschetrommel direkt durch den Antriebsmotor angetrieben werden, während zwischen dem einen Antriebsmotor und dem Lüfterrad eine Übersetzung vorhanden ist. Typischerweise ist eine Übersetzung in der Größenordnung von 1:50 vorhanden, d.h., dass eine Umdrehung der Wäschetrommel fünfzig Umdrehungen des Lüfterrads entspricht. Eine die Bewegung der Wäsche in der Wäschetrommel praktisch nicht beeinflussende Variation der Drehzahl des Antriebsmotors kann durch die hohe Übersetzung eine zur Steuerung der Wärmeabfuhr von der Wärmepumpe ausreichende Drehzahl des Lüfterrads bewirken. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders preiswerte drehzahlgesteuerte Lüftung.
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Es ist auch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass das Wäschetrocknungsgerät dazu eingerichtet ist, mindestens eine weitere Komponente des Wäschetrocknungsgeräts in Abhängigkeit von mindestens einer mittels der Temperaturmesseinrichtung bestimmten Temperatur zu betreiben, z.B. eine Komponente der Wärmepumpe, z.B. eine Drehzahl eines drehzahlsteuerbaren Verdichters und/oder einen Strömungsquerschnitt der Drossel, und/oder mindestens eine Komponente außerhalb der Wärmepumpe, z.B. eine Leistung einer Zusatzheizung.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrocknungsgeräts mit einem Lüfter zum Bewegen von Prozessluft und einer Wärmepumpe, wobei eine Lüftungsleistung des Lüfters in Abhängigkeit von mindestens einer Temperatur der Wärmepumpe eingestellt wird. Das Verfahren kann analog zu dem Wäschetrocknungsgerät ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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Die Fig. zeigt eine Skizze eines Wäschetrocknungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform in Form eines Umluftwäschetrockners 1. Der Umluftwäschetrockner 1 ist ein Frontlader mit einer drehbaren Wäschetrommel 2 als Wäschebehandlungsraum. Die Wäschetrommel 2 ist zweiseitig an einen umlaufenden Prozessluftkanal 3 angeschlossen, so dass Prozessluft L durch den Prozessluftkanal 3 und die Wäschetrommel 2 strömen kann. Zum Bewegen oder Umwälzen der Prozessluft L ist ein Lüfter in Form eines Prozessluftgebläses 4 mit einem die Prozessluft fördernden Lüfterrad 5 und einem das Lüfterrad 5 antreibenden, drehzahlregelbaren Antriebsmotor 6, z.B. eines stufenlos regelbaren BLDC-Motors, vorhanden.
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Zur energiesparenden Erwärmung der Prozessluft L vor ihrem Einblasen in die Wäschetrommel 2 weist der Umluftwäschetrockner eine Kompressions-Wärmepumpe 7 bis 10 mit einem Kondensator oder Verflüssiger 7, einem Verdampfer 8, einem als Antrieb dienenden Kompressor oder Verdichter 9 und einer Entspannungseinrichtung in Form eines Expansionsventils 10 auf. Der Verflüssiger 7 ist an einem strömungstechnisch vor der Wäschetrommel 2 angeordneten Abschnitt des Prozessluftkanals 3 angeordnet (in Strömungsrichtung vor oder hinter dem Prozessluftgebläse 4), und der Verdampfer 8 ist an einem strömungstechnisch nach der Wäschetrommel 2 angeordneten Abschnitt des Prozessluftkanals 3 angeordnet. Folglich ergibt sich in Strömungsrichtung der Prozessluft L die Reihenfolge: Wäschetrommel 2 – Verdampfer 8 – Verflüssiger 7. Das Prozessluftgebläse 4 kann grundsätzlich an beliebiger Stelle in dem Prozessluftkanal 3 angeordnet sein.
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Mittels des Verdampfers 8 wird der in dem Prozessluftkanal 3 befindlichen, aus der Wäschetrommel 2 ausströmenden warm-feuchten Prozessluft L Wärme entzogen und über einen Kühlmittelkreislauf K der Wärmepumpe auf den Verflüssiger 7 übertragen. Die Prozessluft L kondensiert dadurch aus und strömt als trockene(re) Luft weiter in Richtung des Verflüssigers 7. An dem Verflüssiger 7 wird Wärme auf die Prozessluft L übertragen, so dass sie als trocken-warme Luft in die Wäschetrommel 2 geleitet wird und dort Feuchtigkeit von der Wäsche W aufnehmen kann, um sie zu trocknen. Durch die Temperaturen oder Temperaturunterschiede an dem Verdampfer 8 und dem Verflüssiger 7 ist die Wärmepumpe 7 bis 10 betreibbar. Eine Funktionsweise der beschriebenen (Kompressor-)Wärmepumpe 7 bis 10 ist grundsätzlich gut bekannt und braucht hier nicht weiter ausgeführt zu werden.
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Ein Wirkungsgrad der Wärmepumpe 7 bis 10 hängt dabei unter anderem von einer Temperatur des Verdichters 9 ab. Erhöht sich diese aufgrund des Betriebs der Wärmepumpe 7 bis 10 zu stark, verschiebt sich ein Arbeitspunkt über sein Optimum hinaus, und ein Wirkungsgrad verringert sich. Bei Überschreiten einer Überhitzungstemperatur besteht sogar eine Gefahr einer Beschädigung des Verdichters 9, welcher daraufhin abgeschaltet wird. Dies wiederum verlängert eine Trocknungszeit und verringert ebenfalls den Wirkungsgrad.
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Um eine unerwünscht hohe Temperatur des Verdichters 9 bzw. allgemein der Wärmepumpe 7 bis 10 zu vermeiden, weist der Umluftwäschetrockner 1 eine Temperaturmesseinrichtung in Form eines Temperatursensors 11 auf, welcher mit einer Steuereinrichtung 12 kommunikativ gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 12 ist auch dazu eingerichtet, eine Drehzahl D des (drehzahlregelbaren) Antriebsmotors 6 und damit des Lüfterrads 5 zu steuern oder zu regeln, wodurch eine Lüftungs- oder Förderleistung einstellbar ist. Die Steuereinrichtung 12 ist insbesondere dazu eingerichtet, die Drehzahl D in Abhängigkeit von einer von dem Temperatursensor 11 abgefühlten Temperatur T einzustellen. Insbesondere können die Drehzahl D und damit die Lüftungsleistung erhöht werden, um die Temperatur T des Verdichters 9 zu reduzieren.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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So können die Wäschetrommel 2 und das Prozessluftgebläse 4 bzw. dessen zugehöriges Lüfterrad 5 alternativ mittels eines gemeinsamen Antriebsmotors angetrieben werden.
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Zudem können statt der gezeigten Kompressor-Wärmepumpe 7 bis 10 auch Stirling- oder Vuilleumier-Wärmepumpen eingesetzt werden.
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Zusätzlich oder alternativ mag die Temperaturmesseinrichtung zwei Temperatursensoren aufweisen, welche eine Temperatur eines Kühlmittels der Wärmepumpe 7 bis 10 unmittelbar vor und hinter dem Verdampfer 8 abfühlen. Die daraus ermittelbare Temperaturdifferenz kann als Maß für eine in der Wärmepumpe 7 bis 10 vorhandene Wärmemenge verwendet werden.
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Anstelle des gezeigten Umluft-Wäschetrockners 1 kann auch ein Abluft-Wäschetrockner verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umluftwäschetrockner
- 2
- Wäschetrommel
- 3
- Prozessluftkanal
- 4
- Prozessluftgebläse
- 5
- Lüfterrad
- 6
- Antriebsmotor
- 7
- Verflüssiger
- 8
- Verdampfer
- 9
- Verdichter
- 10
- Expansionsventils
- 11
- Temperatursensor
- 12
- Steuereinrichtung
- D
- Drehzahl
- K
- Kühlmittelkreislauf
- L
- Prozessluft
- T
- Temperatur
- W
- Wäsche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/032322 A2 [0003, 0003]
- WO 2009/083170 A2 [0004]
- DE 102007017587 A1 [0005]
- EP 1688532 B1 [0006]
