DE102014106754A1

DE102014106754A1 - Trocknergerät mit einer magnetokalorischen Einheit

Info

Publication number: DE102014106754A1
Application number: DE102014106754.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Finke; Olaf Witte; Ralf Bussmann
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-11-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trocknergerät, insbesondere einen Waschtrockner oder einen Wäschetrockner, mit einer Trocknungskammer zur Aufnahme von Trocknungsgut, durch die Trocknungsluft geleitet wird, die anschließend durch Abkühlen entfeuchtet wird, wobei das Erwärmen und/oder Abkühlen der Trocknungsluft mittels einer magnetokalorischen Einheit erfolgt. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine magnetokalorische Einheit für ein solches Trocknergerät.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trocknergerät, insbesondere einen Waschtrockner oder einen Wäschetrockner, mit einer Trocknungskammer zur Aufnahme von Trocknungsgut, durch die Trocknungsluft geleitet wird, die anschließend durch Abkühlen entfeuchtet wird.
Zum Trocknen von Wäsche werden Waschtrockner und Wäschetrockner mit einer Wäschetrommel zur Aufnahme feuchter Wäsche verwendet. Bei solchen Trockengeräten durchströmt warme Trocknungsluft die feuchte Wäsche und nimmt die Feuchtigkeit auf. Bei Ablufttrocknern wird die warme, feuchte Trocknungsluft durch einen Abluftschlauch nach außen geführt. Ein Kondenswassertrockner weist hingegen einen geschlossenen Prozessluftkreislauf auf, in dem ein Wärmetauscher genutzt wird, um die warme, feuchte Trocknungsluft zu entfeuchten. Im Vergleich zu einem Ablufttrockner verbraucht ein Kondenswassertrockner weniger Energie. Kondenswassertrockner nutzen jedoch als Wärmetauscher einen Kompressor, der einen erheblichen Geräuschpegel verursacht. Zudem gelten die im Kompressor genutzten Kältemittel als klimaschädlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Trocknergerät zu schaffen, insbesondere einen Waschtrockner oder einen Wäschetrockner, deren Energieverbrauch und Geräuschemissionen verringert sind, und der weniger oder keine Kältemittel erfordert.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Trocknergerät nach Anspruch 1 und einer magnetokalorischen Einheit nach Anspruch 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Dafür wird ein Trocknergerät geschaffen, mit einer Trocknungskammer zur Aufnahme von Trocknungsgut, durch die Trocknungsluft geleitet, und anschließend durch Abkühlen entfeuchtet wird. Das Trocknergerät zeichnet sich dadurch aus, dass das Erwärmen und/oder Abkühlen der Trocknungsluft mittels einer magnetokalorischen Einheit erfolgt.
Die magnetokalorische Einheit nutzt den Effekt, dass sich Materialien mit magnetokalorischen Eigenschaften erwärmen, wenn sie in ein Magnetfeld eingebracht werden. Wird das Magnetfeld entfernt, kühlen sich die Materialien wieder ab.
Dieser Effekt beruht darauf, dass sich magnetische Bereiche der Materialien in Magnetfeldrichtung ausrichten, wenn sie in ein Magnetfeld eingebracht werden. Dadurch wird ein magnetisches Schwingen des Materials unterbunden und ein thermisches Schwingen des Materials verstärkt. Wird das Magnetfeld entfernt, kühlt es sich etwa auf dieselbe Temperatur ab, die es vor dem Einbringen in das Magnetfeld hatte, sofern es nicht zwischenzeitlich durch ein Fluid, beispielsweise Luft oder ein flüssiges Zwischenmedium, abgekühlt wurde. Sofern das magnetokalorische Material von einem Fluid umgeben ist, wird dieses hingegen erwärmt, wobei sich das magnetokalorische Material abkühlt. Nach Entfernen des Magnetfeldes ist die Temperatur des magnetokalorischen Materials entsprechend geringer. Die in der magnetokalorischen Einheit erzeugte Wärme kann daher zum Erwärmen des Fluides genutzt werden.
Die magnetokalorische Einheit umfasst dafür bevorzugt ein Magnetfeld erzeugendes Mittel sowie einen Drehkörper, insbesondere einen Rotationskörper, der zumindest bereichsweise aus Materialien mit magnetokalorischen Eigenschaften gebildet ist. Als Magnetfeld erzeugendes Mittel ist sowohl ein Elektromagnet als auch ein Dauermagnet verwendbar. Es wird im Folgenden als Magnet bezeichnet.
Es ist bevorzugt, dass der Drehkörper zyklisch in das Magnetfeld des Magneten eingebracht wird und die dabei in ihm entstehende Wärme zum Erwärmen des Fluides genutzt wird. Da das magnetokalorische Material dadurch gekühlt wird, sinkt seine Temperatur nach Entfernen des Magnetfeldes stärker ab, als vor dem Einbringen des Drehkörpers in das Magnetfeld. Diese Abkühlung des magnetokalorischen Materials wird bevorzugt zum Abkühlen desselben oder eines anderen Fluides genutzt.
In dieser Funktion ersetzt die magnetokalorische Einheit den Kompressor eines herkömmlichen Kondenswassertrockners.
Eine solche magnetokalorische Einheit arbeitet erheblich leiser als ein Kompressor, so dass die Geräusch Emissionen des Trocknergerätes insgesamt erheblich geringer sind. Außerdem ist als Fluid Trocknungsluft oder ein umweltverträgliches Zwischenmedium nutzbar.
Die Erfindung ist aber nicht auf Kondenswassertrockner beschränkt, sondern auch für Ablufttrockner als Trocknergerät verwendbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trocknergerät ein Wäschetrockner. Ebenfalls bevorzugt ist es ein Waschtrockner. Weiterhin bevorzugt ist es eine Geschirrspülmaschine. Prinzipiell ist die magnetokalorische Einheit aber auch für einen Kühlschrank verwendbar.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf ein als Wäschetrockner oder als Waschtrockner genutztes Trocknergerät. In dieser Ausführungsform umfasst das Trocknergerät als Trocknungskammer bevorzugt eine Trommel, die zur Aufnahme von Wäsche als Trocknungsgut vorgesehen und um eine Trommelachse drehbar ist.
Das magnetokalorische Material weist bevorzugt eine geringe magnetische Hysterese auf, um einen ausreichenden Temperaturhub zu erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das magnetokalorische Material Gadolinium oder eine Gadolinium- oder Eisen-Mangan-Legierung. Vorzugsweise umfasst die Legierung zudem leitende oder halbleitende Elemente, beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Silizium. Es sind auch andere leitende oder halbleitende Elemente nutzbar. Es ist aber bevorzugt, keine toxischen Elemente, wie beispielsweise Arsen, für das Trocknergerät zu nutzen. Mit solchen magnetokalorischen Materialien können Temperaturhübe von einigen Kelvin erreicht werden.
Der Temperaturhub ist zudem von der Stärke des mit dem Magneten erzeugten Magnetfeldes abhängig. Vorzugsweise werden für die magnetokalorische Einheit magnetokalorische Materialien genutzt, mit denen bei einer magnetischen Feldstärke von weniger als 4 Tesla, vorzugsweise weniger als 2 Tesla, ein Temperaturhub von zumindest 2 Kelvin, vorzugsweise von mehr als 4 Kelvin, möglich ist.
Um ein Entmagnetisieren der magnetokalorischen Materialien zu vermeiden, weist das magnetokalorische Material zudem ein Curie-Temperatur auf, die größer als 20°C, vorzugsweise größer als 50°C, ist.
In einer ersten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die magnetokalorische Einheit zum Erwärmen und/oder Abkühlen der Trocknungsluft vorgesehen ist. Das in der magnetokalorischen Einheit erwärmte und/oder abgekühlte Fluid ist daher die zum Trocknen des Trocknungsgutes genutzte Trocknungsluft. Das Trocknergerät dieser Ausführungsform weist nur einen offenen oder geschlossenen Prozessluftkreislauf auf, und ist daher mit verhältnismäßig geringem Bauteilaufwand kostengünstig herstellbar. Da die magnetokalorische Einheit die für die Kondensation der Feuchtigkeit benötigte Energie bereitstellen muss, ist es in einer Ausführungsform zudem bevorzugt, dass mehrere magnetokalorische Einheiten hintereinander/kaskadiert angeordnet sind. Dadurch ist der insgesamt mit den mehreren magnetokalorischen Einheiten erreichte Temperaturhub größer.
In einer zweiten Ausführungsform ist es hingegen bevorzugt, dass das Trocknergerät neben dem Prozessluftkreislauf zudem einen geschlossenen Zusatzkreislauf umfasst, wobei die magnetokalorische Einheit zum Erwärmen und/oder Abkühlen eines Zwischenmediums des Zusatzkreislaufes vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist der Bauteileaufwand zwar im Vergleich zur ersten Ausführungsform größer. Aber die im Prozessluftkreislauf durchfließende Trocknungsluft ist vom Zwischenkreislauf und der magnetokalorische Einheit getrennt.
Auch in dieser zweiten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das Trocknergerät mehrere hintereinander angeordnete/kaskadierte magnetokalorische Einheiten umfasst, um den Temperaturhub zu vergrößern.
Um die Trocknungsluft des Prozessluftkreislaufes zu kühlen, und dadurch zu Entfeuchten, weist das Trocknergerät dieser zweiten Ausführungsform bevorzugt einen ersten Wärmetauscher auf. Um die Trocknungsluft des Prozessluftkreislaufes zu Erwärmen, weist es weiterhin bevorzugt zudem einen zweiten Wärmetauscher auf. Dadurch sind der Prozessluftkreislauf und der Zusatzkreislauf voneinander getrennt. Das im Zusatzkreislauf zirkulierende Fluid/Zwischenmedium kommt daher nicht in Kontakt mit der Wäsche. Dadurch geraten gegebenenfalls über die Laufzeit des Trocknergerätes im Zwischenmedium gelöste Elemente des magnetokalorischen Materials nicht in den Prozessluftkreislauf.
Das Zwischenmedium ist in einer bevorzugten Ausführungsform Luft. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser. Ganz besonders bevorzugt sind zudem ein Frostschutzmittel und/oder ein Korrosionsschutzmittel im Wasser gelöst. Dadurch werden Frostschäden, beispielsweise während eines Transportes des Gerätes bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, und Korrosion metallischer Bauteile, verhindert.
Um das Zwischenmedium des Zusatzkreislaufes zu befördern, weist das Trocknergerät bevorzugt eine Pumpe auf. Die Pumpe ist im Zusatzkreislauf angeordnet.
Die Folgenden Ausführungen gelten für beide Ausführungsformen.
Das Trocknergerät weist bevorzugt ein Flusenfilter zum Filtern der Trocknungsluft auf. Das Flusenflilter ist bevorzugt in einer Fließrichtung hinter der Trocknungskammer angeordnet. Dadurch wird ein Verstopfen von Trocknungsluftleitungen durch Wäscheflusen verhindert, insbesondere ein Verstopfen der magnetokalorischen Einheit bei der ersten Ausführungsform des Trocknergerätes, oder des ersten Wäschetauschers bei der zweiten Ausführungsform des Trocknergerätes.
Zudem ist es für beide Ausführungsformen des Trocknergerätes bevorzugt, dass es eine zusätzliche Heizung zum Erwärmen der Trocknungsluft umfasst. Dadurch wird die Arbeitstemperatur des Trocknergerätes angehoben. Im Vergleich zu einer Wasseraufnahmefähigkeit der Trocknungsluft von etwa 17g/m³ bei 20°C wird diese dadurch erheblich erhöht, beispielsweise auf etwa 80g/m³ bei einer Arbeitstemperatur von etwa 50°C.
Der Energieverbrauch des Antriebes der magnetokalorischen Einheit und gegebenenfalls der zusätzlichen Heizung ist geringer, als der eines Kompressors. Dadurch ist das Trocknergerät mit geringerem Energieverbrauch kostengünstiger betreibbar.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer magnetokalorischen Einheit für ein solches Trocknergerät. Die magnetokalorische Einheit ist entweder zum Erwärmen und/oder Abkühlen der Trocknungsluft im Prozessluftkreislauf des Trocknergerätes vorgesehen, oder zum Erwärmen und/oder Abkühlen des Zwischenmediums des gegebenenfalls vorgesehenen Zusatzkreislaufes. Es ersetzt den Kompressor eines herkömmlichen Trocknergerätes.
Die magnetokalorische Einheit umfasst dafür bevorzugt ein magnetokalorisches Element, insbesondere einen Drehkörper, der zumindest teilweise aus magnetokalorischem Material gefertigt ist. Es ist bevorzugt, dass der Drehkörper um eine Rotationsachse drehbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drehkörper ein um seine Rotationsachse drehbarer Rotationskörper. Der Rotationskörper ist bevorzugt scheibenförmig, zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet. In Abhängigkeit von den Bauraumverhältnissen sind aber auch andere Bauformen des Drehkörpers bevorzugt.
Zudem umfasst die magnetokalorische Einheit bevorzugt ein Magnetfeld erzeugendes Mittel, vorzugsweise einen Elektromagneten oder einen Dauermagneten. Das Magnetfeld erzeugende Mittel wird im Folgenden unabhängig von seiner Bauweise als Magnet bezeichnet.
Die magnetokalorische Einheit weist bevorzugt zwei Kammern auf, die durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Die Trennwand erstreckt sich bevorzugt parallel oder entlang der Rotationsachse. Die erste der beiden Kammern ist bevorzugt zumindest teilweise mit dem Magnetfeld des Magneten durchsetzt, während in der zweiten der beiden Kammern kein Magnetfeld vorgesehen ist. Weiterhin bevorzugt erstreckt sich der Drehkörper über beide Kammern, wobei er in der ersten Kammer im Magnetfeld angeordnet ist. Bei Drehen des Drehkörpers wird dieser daher in der ersten Kammer durch das Magnetfeld geführt, wobei er sich erwärmt, und dann in die zweite Kammer gedreht, wobei er sich abkühlt.
Es ist bevorzugt, dass ein Fluid durch einen ersten Zufluss in die erste Kammer einfließt, und durch einen ersten Abfluss aus der ersten Kammer ausfließt. Weiterhin bevorzugt fließt dasselbe oder ein anderes Fluid durch einen zweiten Zufluss in die zweite Kammer ein, und durch einen zweiten Abfluss aus der zweiten Kammer aus. Das die erste Kammer durchfließende Fluid wird dabei erwärmt, während das die zweite Kammer durchfließende Fluid dabei abgekühlt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform durchfließt dasselbe Fluid sowohl die erste als auch die zweite Kammer. Dabei ist das Fluid der ersten oben beschriebenen Ausführungsform die Trocknungsluft des Prozessluftkreislaufes, und in der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform das Zwischenmedium des Zusatzkreislaufes.
Da die magnetokalorische Einheit für das Erwärmen und Abkühlen des Fluids eine Materialeigenschaft des magnetokalorischen Materials nutzt, verbraucht die sie lediglich die Antriebsenergie zum Drehen des Drehkörpers. Diese ist erheblich geringer, als die zum Betreiben eines Kompressors benötigte Energie. Die magnetokalorische Einheit ist daher kostengünstiger betreibbar, und das Trocknergerät mit der magnetokalorischen Einheit ist daher Energie effizienter im Vergleich zu einem Trocknergerät mit Kompressor.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
1 und 2 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen einer magnetokalorischen Einheit;
3 zeigt ein Flussbild einer ersten Ausführungsform eines Trocknergerätes mit einer magnetokalorischen Einheit, wobei diese zum Erwärmen und Kühlen von Trocknungsluft eines geschlossenen Prozessluftkreislaufes vorgesehen ist;
4 zeigt ein Flussbild einer zweiten Ausführungsform eines Trocknergerätes mit einer magnetokalorischen Einheit, wobei diese zum Erwärmen und Kühlen eines Zwischenmediums eines geschlossenen Zusatzkreislaufes vorgesehen ist; und
5 zeigt ein Flussbild einer dritten Ausführungsform eines Trocknergerätes mit mehreren hintereinander angeordneten/kaskadierten magnetokalorischen Einheiten zum Erwärmen und Kühlen eines Zwischenmediums eines geschlossenen Zusatzkreislaufes.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer magnetokalorischen Einheit 1 mit magnetokalorischem Element 16.
Die magnetokalorische Einheit 1 weist einen Drehkörper als magnetokalorisches Element 16 auf. Der Drehkörper 16 ist mittels eines Antriebs 15, vorzugsweise mittels eines Elektromotors, insbesondere eines DC-(Direct Current, Gleichstrom-) oder EC-(Electrictronically Commucated, elektrisch kommutierter, bürstenloser) Motors, um eine Rotationsachse 10 in eine Drehrichtung 101 drehbar. Er ist hier beispielhaft als Rotationskörper, nämlich als Hohlzylinder, ausgebildet. Im Folgenden werden die Begriffe Drehkörper, Rotationskörper und magnetokalorisches Element 16 synonym verwendet. Weiterhin weist die magnetokalorische Einheit 1 ein Magnetfeld 191 erzeugendes Mittel 19 – im Folgenden Magnet genannt – auf, dass hier beispielhaft als Dauermagnet ausgebildet ist. Es ist aber auch ein Elektromagnet in Form einer Spule als Magnetfeld erzeugendes Mittel 191 verwendbar.
Die magnetokalorische Einheit 1 umfasst eine erste Kammer 11, die zumindest teilweise von dem Magnetfeld 191 des Magneten 19 durchsetzt ist. Zudem umfasst sie eine zweite Kammer 12 ohne Magnetfeld 191. Die Kammern 11, 12 sind durch eine Trennwand 13 voneinander getrennt.
Der Rotationskörper 16 erstreckt sich in beide Kammern 11, 12 hinein. Dabei erstreckt sich die Rotationsachse 10 hier entlang der Trennwand 13. Dadurch wird ein im Magnetfeld 191 befindlicher Teil des Rotationskörpers 16 beim Drehen des Rotationskörpers 16 aus dem Magnetfeld 191 heraus und in die zweite Kammer 12 hinein gedreht, während sich ein nicht im Magnetfeld 191 befindlicher Teil des Rotationskörpers 16 beim Drehen in das Magnetfeld 191 hinein dreht. In der ersten Kammer 11 wird dadurch der im Magnetfeld 191 befindliche Teil des Rotationskörpers 16 kontinuierlich erwärmt, während sich gleichzeitig der in der zweiten Kammer 12 angeordnete, nicht im Magnetfeld 191 befindliche Teil des Rotationskörpers 16 kontinuierlich abkühlt.
Um das Erwärmen und Abkühlen des Rotationskörpers 16 zu nutzen, weisen die erste Kammer 11 und die zweite Kammer 12 jeweils einen Zulauf 181, 171 und einen Ablauf 182, 172 für ein Fluid F1, F2 auf. Die Zu- und Abläufe 171, 181, 172, 182 zu den Kammern 11, 12 sind hier an derselben Seite (nicht bezeichnet) des die Kammern 11, 12 umgebenden Gehäuses 14 positioniert.
Beim Durchfließen der ersten Kammer 11 vom ersten Zulauf 181 durch die erste Kammer 11 in den ersten Ablauf 182 wird das erste Fluid F1 erwärmt, indem der Rotationskörper 16 Wärme abgibt. Beim Durchfließen der zweiten Kammer 12 vom zweiten Zulauf 171 durch die zweite Kammer 12 in den zweiten Ablauf 172 wird das zweite Fluid F2 gekühlt, indem der Rotationskörper 16 Wärme aufnimmt.
Die Ausführungsform der in der 2 gezeigten magnetokalorischen Einheit 1 unterscheidet sich von der in der 1 gezeigten magnetokalorischen Einheit 1 durch die Form der Drehkörpers 16. Der Drehkörper 16 ist auch hier als Rotationskörper ausgebildet, aber scheibenförmig. Zudem sind die Zu- und Abläufe 171, 181, 172, 182 zu den Kammern 11, 12 an verschiedenen Seiten des Gehäuses 14 positioniert.
Die 3 zeigt ein Flussbild einer ersten Ausführungsform eines Trocknergerätes 2 mit einer solchen magnetokalorischen Einheit 1. Das Trocknergerät 2 weist einen geschlossenen Prozessluftkreislauf I auf, in dem Trocknungsluft 5 in einer Fließrichtung 71 zirkuliert. Bei der hier gezeigten Ausführungsform des Trocknergerätes 2 wird als erstes und zweites Fluid F1, F2 dasselbe Fluid genutzt, nämlich die Trocknungsluft 5 des Prozessluftkreislaufes I.
Die Trocknungsluft 5 wird durch ein Gebläse 26 angetrieben und zunächst in einer Heizung 27 erwärmt, um die Arbeitstemperatur im Prozessluftkreislauf I zu erhöhen. Anschließend wird sie in der ersten Kammer 11 der magnetokalorischen Einheit 1 unter Ausnutzung des magnetokalorischen Elementes 16 noch weiter erwärmt. Dann durchfließt die nun warme Trocknungsluft 5 die Trocknungskammer 21, in der als Trocknungsgut die feuchte Wäsche (nicht gezeigt) angeordnet ist. Dabei nimmt die Trocknungsluft 5 Feuchtigkeit der Wäsche auf, wobei sie gleichzeitig zumindest geringfügig abkühlt. Die nun feuchte Trocknungsluft 5 fließt zunächst durch ein Flusenfilter 22, um ein Verstopfen des Prozessluftkreislaufes I, insbesondere ein Verstopfen der magnetokalorischen Einheit 1, durch Wäscheflusen (nicht gezeigt) zu vermeiden. Danach wird sie in die zweite Kammer 12 der magnetokalorischen Einheit 1 geleitet, und dort weiter abgekühlt, indem ihr Wärme entzogen wird. Dabei kondensiert die Feuchtigkeit. Anschließend wird die kalte Trocknungsluft 5 erneut vom Gebläse 26 angetrieben und in die Heizung 27 geführt, um dort erwärmt zu werden, so dass sich der Prozessluftkreislauf I schließt.
Um das in der zweiten Kammer 12 der magnetokalorischen Einheit 1 aus der Trocknungsluft 5 auskondensierte Wasser 4 aus dieser abzuleiten, ist die zweite Kammer 12 über einen Wasserablauf III an einen Kondensatsammelbehälter 23 angeschlossen. Dieser muss regelmäßig entleert werden. Dafür ist in der hier gezeigten Ausführungsform ein Abfluss 25 vorgesehen, in den das Wasser 4 mit Hilfe einer Kondensatpumpe 24 abgepumpt wird.
Um einen größeren Temperaturhub zu erreichen, können mehrere magnetokalorische Einheiten hintereinander angeordnet sein.
Diese Ausführungsform des Trocknergerätes 1 weist lediglich den geschlossenen Prozessluftkreislauf I auf. Sie ist daher mit verhältnismäßig wenigen Bauteilen kostengünstig herstellbar.
Die Ausführungsformen der 4 und 5 nutzten hingegen einen geschlossenen Zusatzkreislauf II, durch den die magnetokalorische Einheit 1 vom Prozessluftkreislauf I getrennt ist. Dabei unterscheiden sich diese beiden Ausführungsformen darin, dass das Trocknergerät 2 der 5 mehrere hintereinander angeordnete magnetokalorische Einheiten 1 aufweist, um den Temperaturhub eines im Zusatzkreislauf II zirkulierenden Zwischenmediums 6 zu erhöhen.
Allerdings durchfließt auch bei diesen beiden Ausführungsformen dasselbe Fluid F1, F2, nämlich das Zwischenmedium 6, die erste und die zweite Kammer 11, 12 der magnetokalorischen Einheit 1. Als Zwischenmedium 6 sind beispielsweise die im Automobil bekannten Kühlmittel verwendbar. Oder es wird Wasser, welches mit einem Frostschutzmittel und/oder einem Korrosionsschutzmittel durchsetzt ist, als Zwischenmedium 6 verwendet. Prinzipiell ist auch Luft als Zwischenmedium 6 verwendbar.
Im Folgenden wird die Funktion der Trocknergeräte der 4 und 5 am Beispiel des Trocknergerätes der 4 erläutert.
Das Zwischenmedium 6 wird, sofern es eine Flüssigkeit ist, mit einer Pumpe 29, und sofern es ein Gas wie beispielsweise Luft ist, mit einem Gebläse (hier nicht gezeigt) in einer Fließrichtung 72 durch den Zusatzkreislauf II befördert.
Zunächst wird es in einem ersten Wärmetauscher 281 erwärmt, indem es Wärme der Trocknungsluft 5 des Prozessluftkreislaufes I aufnimmt. Dann wird es in die erste Kammer 11 der magnetokalorischen Einheit 1 geleitet, in der es unter Ausnutzung des magnetokalorischen Elementes 16 weiter erwärmt wird. Das nun heiße Zwischenmedium 6 gibt seine Wärme in einem zweiten Wärmetauscher 282 an die Trocknungsluft 5 des Prozessluftkreislaufes I ab. Das nun abgekühlte Zwischenmedium 6 wird in der zweiten Kammer 12 der magnetokalorische Einheit 1 noch weiter abgekühlt. Anschließend wird es, wieder durch die Pumpe 29 oder das Gebläse angetrieben, in den ersten Wärmetauscher 281 geleitet, so dass sich der Zusatzkreislauf II schließt.
Die Trocknungsluft 5 des Prozessluftkreislaufes I wird gleichzeitig – analog zur Ausführungsform der 3 – mit einem Gebläse 26 angetrieben und in einer Heizung 27 erwärmt, so dass sie eine definierte Arbeitstemperatur erreicht. Im zweiten Wärmetauscher 282 wird sie noch weiter erwärmt, indem das Zwischenmedium 6 seine Wärme an die Trocknungsluft 5 abgibt. Die nun heiße Trocknungsluft 5 wird durch die Trocknungskammer 21 geführt, in der die feuchte Wäsche angeordnet ist. Dadurch wird sie abgekühlt. Anschließend wird die feuchte Trocknungsluft 5 in einem Flusenfilter 22 gefiltert. Danach durchfließt sie den zweiten Wärmetauscher 281, wobei sie weiter abkühlt. Dabei kondensiert die Feuchtigkeit. Die nun kalte Trocknungsluft 5 wird erneut durch das Gebläse 26 angetrieben und in der Heizung 27 aufgeheizt, so dass sich der Prozessluftkreislauf I schließt.
Um das im zweiten Wärmetauscher 282 aus der Trocknungsluft 5 auskondensierte Wasser 4 aus diesem abzuleiten, ist der zweite Wärmetauscher 282 über einen Wasserablauf III an einen Kondensatsammelbehälter 23 angeschlossen. Um diesen regelmäßig zu entleeren, ist auch hier ein Abfluss 25 vorgesehen, in den das Wasser 4 mit Hilfe einer Kondensatpumpe 24 abgepumpt wird.
Bei den hier beschriebenen Trocknergeräten 2 muss die Verdunstung der Feuchtigkeit der Wäsche ebenso viel Energie verbrauchen, wie durch Kondensation wieder in den Prozessluftkreislauf I und gegebenenfalls Zusatzkreislauf II zurück gespeist wird. Dafür muss die magnetokalorische Einheit 1 entsprechend dimensioniert sein. Um dies zu erreichen, werden die Arbeitstemperatur des Prozessluftkreislaufes I und gegebenenfalls die des Zusatzkreislaufes II, das verwendete Fluid F1, F2, 5, 6, insbesondere seine Masse und/oder Wärmeübergänge, das magnetokalorische Material des Drehkörpers 16 und/oder das Auftreten des magnetischen Feldes, insbesondere die Drehzahl des Antriebs 15 der magnetokalorischen Einheit 1, aufeinander abgestimmt.
Gegen Ende des Trockenprozesses findet in der Trocknungskammer 21 keine Verdunstung mehr statt. Dadurch ist die Austrittstemperatur der Trocknungsluft 5 aus der Trocknungskammer 21 höher, und die Erwärmung des Fluides F1, F2, 5, 6 (Luft oder Zwischenmedium) in der ersten Kammer 11 der magnetokalorischen Einheit 1 geringer. Die Eintrittstemperatur der Trocknungsluft 5 in die Trocknungskammer 21 verringert sich daher ebenfalls. Der Prozess ist daher quasi selbstregelnd.
Die hier beschriebenen Trocknergeräte 2 weisen als Trocknungskammer 21 alle eine um eine Trommelachse 30 in eine Drehrichtung 301 drehbare Trommel auf. Die Erfindung umfasst aber auch Trocknergeräte 2 mit anderen, nicht drehbaren, Trocknungskammern 21.
Die in den 3–5 beschriebenen Trocknergeräte 2 weisen alle einen geschlossenen Prozessluftkreislauf I auf, in dem die Trocknungsluft 5 nach dem Durchfließen der Trocknungskammer 21 abgekühlt und dadurch entfeuchtet wird. Die Erfindung ist aber auch auf Trocknergeräte 2 anwendbar, die einen offenen Prozessluftkreislauf (nicht gezeigt) aufweisen. Bei einem Trocknergerät 2 mit offenem Prozessluftkreislauf wird die Trocknungsluft 5 zwar mit der magnetokalorischen Einheit 1 erwärmt, bevor sie die Trocknungskammer 21 durchfließt. Jedoch wird sie nach dem Durchfließen der Trocknungskammer 21 nicht weiter abgekühlt, sondern aus dem Trocknungsgerät 2 abgeleitet, beispielsweise durch einen Abluftschlauch (nicht gezeigt).
Bezugszeichenliste

1: Magnetokalorische Einheit
10: Rotationsachse
101: Drehrichtung
11: Erste Kammer
12: Zweite Kammer
13: Trennwand
14: Gehäuse
15: Antrieb, Elektromotor
16: Magnetokalorisches Element, Drehkörper, Rotationskörper, Hohlzylinder oder Scheibe
19: Magnet
191: Magnetfeld
171: Zweiter Zulauf
172: Zweiter Ablauf
181: Erster Zulauf
182: Erster Ablauf
2: Trocknereinrichtung, Wäschetrockner, Waschtrockner
21: Trocknungskammer, Trommel
22: Flusenfilter
23: Kondensatsammelbehälter
24: Kondensatpumpe
25: Abfluss
26: Gebläse
27: Zusatzheizung (elektrisch)
281: Erster Wärmetauscher
282: Zweiter Wärmetauscher
29: Umluftpumpe
30: Trommeldrehachse
301: Trommeldrehrichtung
F1: Zu erwärmendes (erstes) Fluid, Zwischenmedium oder Trocknungsluft
F2: Zu kühlendes (zweites) Fluid, Zwischenmedium oder Trocknungsluft
4: Wasser
5: Trocknungsluft, Fluid
6: Zwischenmedium, Fluid
71: Fließrichtung des Prozessluftkreislaufes
72: Fließrichtung des Zusatzkreislaufes
73: Fließrichtung im Wasserablauf
I: Geschlossener Prozessluftkreislauf
II: Geschlossener Zusatzkreislauf
III: Wasserablauf

Claims

Trocknergerät (2), insbesondere Waschtrockner oder Wäschetrockner, mit einer Trocknungskammer (21) zur Aufnahme von Trocknungsgut, durch die erwärmte Trocknungsluft (5) geleitet wird, die anschließend durch Abkühlen entfeuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen und/oder Abkühlen der Trocknungsluft (5) mittels einer magnetokalorischen Einheit (1) erfolgt.
Trocknergerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetokalorische Einheit (1) zum Erwärmen und/oder Abkühlen der Trocknungsluft (5) vorgesehen ist.
Trocknergerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen geschlossenen Zusatzkreislauf (II) umfasst, wobei die magnetokalorische Einheit (1) zum Erwärmen und/oder Abkühlen eines Zwischenmediums (6) des Zusatzkreislaufes (II) vorgesehen ist.
Trocknergerät (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere hintereinander angeordnete magnetokalorische Einheiten (1) umfasst.
Trocknergerät (2) nach einem der Ansprüche 3–4, dadurch gekennzeichnet, dass es einen ersten Wärmetauscher (281) zum Kühlen und/oder Entfeuchten der Trocknungsluft (5) und/oder einen zweiten Wärmetauscher (282) zum Erwärmen der Trocknungsluft (5) umfasst.
Trocknergerät (2) nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmedium (6) Luft ist, oder dass es Wasser und/oder ein Frostschutzmittel und/oder ein Korrosionsschutzmittel umfasst.
Trocknergerät (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Flusenfilter (22) zum Filtern der Trocknungsluft (5), und/oder eine zusätzliche Heizung (27) zum Erwärmen der Trocknungsluft (5) umfasst.
Magnetokalorische Einheit (1) mit einem magnetokalorischen Element (16) für ein Trocknergerät (2) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Magnetokalorische Einheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetokalorische Element (16) ein um eine Rotationsachse (101) drehbarer Drehkörper (16) ist, der zumindest teilweise aus magnetokalorischem Material gefertigt ist.
Magnetokalorische Einheit (1) nach einem der Ansprüche 8–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (16) als Rotationskörper ausgebildet ist, insbesondere scheibenförmig, zylinderförmig oder hohlzylinderförmig.
Magnetokalorische Einheit (1) nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetokalorische Material eine Curie-Temperatur aufweist, die größer als 20°, insbesondere größer als 50° ist.