DE102016110023A1

DE102016110023A1 - Heizeinheit und Wäschetrockner

Info

Publication number: DE102016110023A1
Application number: DE102016110023.4A
Authority: DE
Inventors: Ian David Hopkin
Original assignee: DBK David and Baader GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-05-18
Also published as: WO2017081225A1

Abstract

Offenbart sind eine Heizeinheit für einen Wäschetrockner und ein mit einer derartigen Heizeinheit ausgeführter Wäschetrockner, bei denen Heizelemente mit PTC-Widerstandselementen und Wellrippen ausgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen mit einer derartigen Heizeinheit ausgeführten Wäschetrockner.
Ein derartiger Wäschetrockner ist in der EP 1 538 255 B1 offenbart. Bei dieser Lösung ist an eine Rückwand eines Wäschetrockners eine Heizeinheit angesetzt, die ihrerseits von einer Abdeckung überdeckt ist. Über diese Heizeinheit wird ein von einem Gebläse angesaugter Luftstrom auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht und dann in eine mit Wäsche gefüllte Trommel des Wäschetrockners eingeleitet. Die Heizeinheit hat dabei mehrere im Luftstrom angeordnete Heizelemente, die als Drahtwiderstandselemente ausgebildet sind. Diese sind thermisch mit Wärmeaustauschflächen kontaktiert, über die die von den Drahtwiderstandselementen erzeugte Wärme auf den Luftstrom übertragen wird. Die Drahtwiderstandselemente können auch selbst die Wärmeaustauschflächen bilden. Um beispielsweise bei einem Ausfall des Gebläses ein Überhitzen der Heizeinheit zu vermeiden, sind Thermostaten vorgesehen, über die bei Überschreiten einer Maximaltemperatur die Stromversorgung der Heizelemente unterbrochen wird, so dass eine Beschädigung des Wäschetrockners verhindert wird. Über derartige Thermostate wird auch die gewünschte Betriebstemperatur (Trockentemperatur) gehalten.
Derartige Heizeinheiten mit Drahtwiderstandselementen sind kostengünstig, haben einen vergleichsweise einfachen Aufbau, wobei der Druckverlust beim Durchströmen gering ist. Nachteilig ist allerdings, dass zur Gewährleistung einer hinreichenden Betriebssicherheit der regelungstechnische Aufwand erheblich ist.
In der Automobiltechnik werden zum Erwärmen von Luftströmen Heizeinheiten mit PTC-Widerstandselementen verwendet, die Ihre Wärme über Wellrippen an den Luftstrom abgeben. Eine derartige Automotive-Heizeinheit ist beispielsweise in der EP 0 350 528 A1 der Anmelderin gezeigt.
Auch die EP 2 395 295 A1 zeigt eine Automotive-Heizeinheit mit Heizelementen, in denen PTC-Widerstandeselementen aufgenommen sind, und an denen Wellrippen Wärme leitend befestigt sind. Damit Staubpartikel oder Flüssigkeiten keinen Schaden verursachen können, sind die PTC-Widerstandeselemente gegenüber den Wellrippen elektrisch isoliert.
Die Wellrippenelemente haben spitzte Scheitel, mit denen sie an den Heizelementen anliegen. Nachteilig daran ist der begrenzte Wärmeübergang von den Heizelementen an die Wellrippenelemente, der sich insbesondere bei der hohen Heizleistung von Wäschetrocknern nachteilig bemerkbar machen würde. Damit sind derartige Automotive-Heizeinheiten nicht für die Verwendung in Wäschetrocknern geeignet.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Heizeinheit und einen mit einer derartigen Heizeinheit ausgeführten Wäschetrockner zu schaffen, der bei einfachem Aufbau, geringem Druckverlust und hoher Betriebssicherheit einen verbesserten Wärmeübergang von dem Heizelement zum Wellrippenelement ermöglicht.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Heizeinheit durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf den Wäschetrockner durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die beanspruchte Heizeinheit hat zumindest ein Heizelement, dessen Wärme über zumindest ein Wellrippenelement an einen Luftstrom übertragbar ist, wodurch der Luftstrom auf eine Betriebstemperatur bringbar ist. Das Heizelement hat PTC-Widerstandselemente, die mittels einer sich zwischen den PTC-Widerstandselementen und dem Wellrippenelement erstreckenden Isolationshülle gegenüber dem Wellrippenelement bzw. den Wellrippenelementen elektrisch isoliert sind. Durch die Verwendung von PTC-Widerstandselementen kann auf Sicherheitselemente wie beispielsweise Thermostate zur Vermeidung einer Überhitzung verzichtet werden, da bei PTC-Widerstandselementen der Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt und somit die Heizleistung abnimmt. Ein derartiges PTC-Widerstandselement hat somit selbstregelnde Eigenschaften, die eine Überhitzung zuverlässig verhindern. Erfindungsgemäß ist das Heizelement für den Einsatz in einem Wäschetrockner ausgebildet, so dass über das Heizelement im Wäschetrockner aufgenommene feuchte Wäsche getrocknet werden kann. Dazu ist das Wellrippenelement derart durchlässig gestaltet, dass der Druckverlust des Luftstroms geringer ist, als bei den Heizeinheiten der Automotive-Anwendungen. Die Betriebssicherheit der Heizeinheit ist dadurch erhöht, dass die PTC-Widerstandselemente zumindest abschnittsweise von der elektrischen Isolationshülle umgeben sind. Auf diese Weise wird ein direkter Kontakt zwischen den PTC-Widerstandselementen und im Luftstrom des Wäschetrockners geförderten Partikeln, beispielsweise Flusen zuverlässig verhindert, so dass diese nicht durch den direkten Kontakt mit den PTC-Widerstandselementen verbrennen und diese zusetzen können. Zudem wird so ein elektrischer Kurzschluss sicher verhindert. Weiterhin erfindungsgemäß sind an dem Wellrippenelement flächige Anlageabschnitte gebildet, mit denen das Wellrippenelement direkt oder indirekt an dem Heizelement Wärme leitend anliegt, und durch die die Energie-Effizienz des Wäschetrockners erhöht ist.
Damit ist eine Heizeinheit geschaffen, die bei einfachem Aufbau, geringem Druckverlust und hoher Betriebssicherheit einen verbesserten Wärmeübergang von dem Heizelement zu dem zumindest einen Wellrippenelement ermöglicht.
Das Wellrippenelement kann gegen das Heizelement gespannt oder an diesem befestigt sein.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind die PTC-Widerstandselemente vollständig von der Isolationshülle umhüllt.
Die Isolationshülle kann aus einer Folie aus Polyimid (PI) z.B. Kapton oder aus einem anderen wärmebeständigen und elektrisch isolierendem Material bestehen.
Fertigungstechnisch einfach ist es, wenn die Wellrippenelemente aus Abfolgen von jeweils vier im Wesentlichen flächigen und zueinander abgewinkelten Abschnitten gebildet sind. Diese sind erfindungsgemäß derart groß dimensioniert und/weit voneinander beabstandet, dass der Druckverlust des Luftstroms geringer ist, als bei den Heizeinheiten der Automotive-Anwendungen.
Dabei besteht vorteilhafter Weise jede Abfolge aus dem Anlageabschnitt, einer schräg angestellten Flanke, einem weiteren Anlageabschnitt und einer weiteren schräg angestellten Flanke. „Schräg angestellt“ bezieht sich jeweils auf das an dem Wellrippenelement anliegende Heizelement oder auf die beiden an dem Wellrippenelement anliegenden Heizelemente. Anlageabschnitt bedeutet, dass daran ein Heizelement anliegt oder zumindest anliegen kann. Letzteres ist der Fall, wenn das Wellrippenelement außen an der Heizeinheit angeordnet ist und an der Außenseite des Wellrippenelements kein Heizelement anliegt. Die beiden Flanken der Abfolge haben verschiedene Anstellwinkel zu dem benachbarten Heizelement oder zu den benachbarten Heizelementen.
Vorzugsweise sind die an unterschiedlichen Seiten des Wellrippenelements angeordneten Anlageabschnitte etwa gleich groß, wobei auch die Flanken etwa gleich groß sind.
Zur Vermeidung eines übermäßigen Druckverlustes beim Umströmen der flächigen Abschnitte und Flanken können diese gemäß einem als Δ-Rippe bezeichneten Wellrippenelement ausgebildet sein, dessen Scheitel nicht – wie beim Stand der Technik üblich, meanderförmig aneinander liegend sondern zueinander beabstandet sind, so dass die lichte Weite der Wellrippen gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich vergrößert und dem entsprechend der Druckverlust beim Durchströmen verringert und ein Zusetzen durch Flusen verhindert wird. Dabei ist der Druckverlust besonders gering, wenn ein Abstand D zwischen den Scheiteln so ausgelegt ist, dass er zumindest das Fünffache einer Breite b der abgeflachten Scheitel beträgt.
Das zumindest eine Wellrippenelement kann zu einer Einheit weitergebildet sein, die aus Gründen der Stabilität und der optimalen Wärmeübertragung ein Deckblech aufweist, das zwischen dem Heizelement und dem Wellrippenelement angeordnet ist. In diesem Fall liegen die abgeflachten Abschnitte einer Seite des Wellrippenelements Wärme leitend indirekt an den Heizelementen an. Bei inneren Wellrippenelementen, an denen beidseitig jeweils indirekt ein Heizelement anliegt, ist entsprechend an beiden Seiten des Wellrippenelements jeweils ein Deckblech angeordnet. Die Verbindung der Wellrippenelemente mit dem Deckblech oder mit den Deckblechen erfolgt vorzugsweise durch Crimpen, Kleben oder Löten.
Bei einem als Z-Rippe bezeichneten Wellrippenelement bilden die beiden Anlageabschnitte jeder Abfolge und die dazwischen angeordnete Flanke ein Z. Die beiden Flanken jeder Abfolge bilden mit dem dazwischen angeordneten Anlageabschnitt ein Dreieck. Dabei können die Anlageabschnitte und die Flanken (jeder Abfolge) etwa gleich groß sein, so dass sich etwa gleichseitige Dreiecke ergeben.
Jedem Heizelement können zwei Kontaktplatten zugeordnet sein, die ebenfalls von der Isolationshülle umgriffen sind.
Das Heizelement ist von einer unlösbaren stabilen Einheit gebildet, wenn die Kontaktplatten einerseits mit der Isolationshülle und andererseits mit den PTC-Widerstandselementen verklebt sind.
Bei einer ersten Ausführungsform ist die Polyimidfolie beidseitig mit einer Teflonschicht versehen. Diese Teflonschicht bewirkt einen Klebeeffekt, welcher bei erstmaliger Erwärmung eintritt.
Bei der ersten Ausführungsform kann das Wellrippenelement oder das Deckblech direkt mit der Isolationshülle Wärme leitend verbunden sein. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Kleben der teflonisierten Polyimidfolie erfolgen.
Bei einer zweiten Ausführungsform hat das Heizelement ein als Gehäuse dienendes äußeres Strangpressprofil. Dies ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt. Vorzugsweise ist das Strangpressprofil mit den darin aufgenommene Komponenten, also den PTC-Widerstandselementen, der Isolationshülle und gegebenenfalls den Kontaktplatten verpresst.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die Wellrippenelemente oder das Deckblech an dem Gehäuse des Heizelements Wärme leitend befestigt.
Zur Verbesserung der Heizleistung der erfindungsgemäßen Heizeinheit können mehrere Heizelemente in einem Rahmen gehalten werden. Optional ist es auch möglich, die Heizelemente im Rahmen vorgespannt zu halten.
Der erfindungsgemäße Wäschetrockner ist mit einer vorbeschriebenen Heizeinheit ausgeführt. Dabei kann diese von einer Abdeckung überdeckt oder in diese Abdeckung integriert sein, die an eine Trocknerrückwand angesetzt ist.
Diese Abdeckung kann aus Kunststoff gefertigt sein, da auf Grund der selbstregelnden Eigenschaften der PTC-Widerstandselemente eine übermäßige Temperaturbeaufschlagung der Kunststoffabdeckung verhindert ist.
Der Aufbau lässt sich weiter vereinfachen, wenn diese Kunststoffabdeckung mit einer Dichtung zur Abdichtung an der Trocknerrückwand ausgeführt ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine stark vereinfachte Rückansicht eines erfindungsgemäßen Wäschetrockners;
2 eine schematische Teilseitenansicht des Wäschetrockners gemäß 1;
3 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wäschetrockners;
4 eine Heizeinheit mit zwei Heizelementen gemäß einer ersten Ausführungsform für den Wäschetrockner aus den vorhergehenden Figuren;
5 ein Detail A der Heizeinheit aus 4;
6 ein Wellrippenelement mit Δ-Rippen;
7 ein Ausschnitt eines Wellrippenelements mit Z-Rippen;
8a ein Heizelement gemäß der ersten Ausführungsform mit Wellrippenelementen gemäß 6;
8b die Anordnung aus 8a in einem Querschnitt;
9a das Heizelement gemäß der ersten Ausführungsform mit Wellrippenelementen gemäß 7;
9b die Anordnung aus 9a in einem Querschnitt;
10a das Heizelement gemäß der zweiten Ausführungsform mit Wellrippenelementen gemäß 6;
10b die Anordnung aus 10a in einem Querschnitt;
11a das Heizelement gemäß der zweiten Ausführungsform mit Wellrippenelementen gemäß 7; und
11b die Anordnung aus 11a in einem Querschnitt.
In 1 ist der prinzipielle Aufbau der Rückansicht eines Wäschetrockners 1 gezeigt. Dieser hat eine Trommel 2, in der die zu trocknende Wäsche aufgenommen ist. Das Trocknen erfolgt durch Konvektion, bei der ein trockener, erwärmter Luftstrom 12 der Trommel 2 zugeführt wird.
Zur Erwärmung des Luftstroms 12 ist an einer Trocknerrückwand 4 eine von einer angedeuteten Abdeckung 6 überdeckte Heizeinheit 8 angeordnet, der über ein Gebläse 10 aus der Umgebung angesaugte Frischluft oder im Kreislauf geführte entfeuchtete Luft zugeführt wird. Dieser Luftstrom 12 wird dann von der Heizeinheit 8 auf die Betriebstemperatur, beispielsweise 105°C bis 125°C erwärmt, und dann über eine Zuführöffnung der Trommel 2 zugeführt.
Gemäß der Seitenansicht in 2 ist die Abdeckung 6 dichtend an die Trocknerrückwand 4 angesetzt und umgreift das Gebläse 10 sowie die Heizeinheit 8. Diese kann dabei an die Trocknerrückwand 4 angesetzt sein oder aber auch in die Abdeckung 6 integriert werden.
Der erwärmte Luftstrom 12 wird dann in die angedeutete Trommel 2 eingeleitet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 überdeckt dabei die Heizeinheit 8 eine Einströmöffnung 16 für den erwärmten Luftstrom.
Der dann mit Wasser beladene feuchte Luftstrom kann nach dem Durchströmen der Trommel 2 in einem Kondensator entfeuchtet oder in die Umgebung abgegeben werden.
In den Darstellungen gemäß den 1 und 2 ist des Weiteren noch eine Trommelachse 14 dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die Heizeinheit 8 nicht bündig in die Einströmöffnung 16 eingesetzt, sondern schräg in einen von der Abdeckung 6 und der Trocknerrückwand 4 begrenzten Kanal 42 eingesetzt, so dass im Prinzip die Umlenkung des Luftstroms 12 hin zur Einströmöffnung 16 teilweise erst stromabwärts der Heizeinheit 8 erfolgt.
4 zeigt eine Einzeldarstellung der im Bereich der Einströmöffnung 16 gemäß 2 eingesetzten oder in die Abdeckung 6 integrierte Heizeinheit 8 in einem ersten Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform, wobei die erfindungsgemäßen flächigen Anlageabschnitte 38 bzw. abgeflachten Scheitel 38 erst in 5 ersichtlich sind.
Die Heizeinheit 8 hat beispielhaft zwei Heizelemente 18, die jeweils mit einer Vielzahl von PTC-Widerstandselementen 22 ausgeführt sind. Diese PTC-Widerstandselemente 22 stehen in thermischen Kontakt mit Wellrippenelementen 24, die von dem zu erwärmenden Luftstrom 12 umströmt werden. Die Strömungsrichtung verläuft dabei senkrecht zur Zeichenebene in 4. Der Strömungsquerschnitt ist im Wesentlichen durch Wellrippen der Wellrippenelemente 24 begrenzt.
Bei der Heizeinheit 8 gemäß 4 sind zwei Heizelemente 18 mit drei Wellrippenelementen 24 als Schichtaufbau in einem Rahmen 28 gehalten und werden beispielsweise über Federelemente 30 aneinander gedrückt bzw. gespannt, so dass eine hinreichende thermische Kontaktierung erfolgt. Alternativ oder ergänzend können die Heizelemente 18 auch mit den Wellrippenelementen 24 verklebt sein.
Der prinzipielle Aufbau der Heizelemente 18 des ersten Ausführungsbeispiels der ersten Ausführungsform wird anhand der 5 erläutert, die das Detail A aus 4 zeigt. Wie erläutert, hat jedes Heizelement 18 eine Vielzahl von PTC-Widerstandselementen 22 (auch PTC-Bausteine genannt), die über zwei Kontaktplatten 32, 34 elektrisch kontaktiert sind. Insbesondere können die PTC-Widerstandselemente 22 mit den Kontaktplatten 32, 34 (siehe 5) verklebt sein.
Die Kontaktplatten 32, 34 werden über seitlich an den Rahmen 28 angesetzte Anschlüsse an eine Stromversorgung angeschlossen, wobei die Steuerung so erfolgen kann, dass wahlweise eines der Heizelemente 18 oder beide Heizelemente 18 angesteuert sind.
Der Schichtaufbau bestehend aus den Kontaktplatten 32, 34 und den dazwischen liegenden PTC-Widerstandselementen 22 ist bei der ersten Ausführungsform in eine Isolationshülle 36 eingesetzt, die die Kontaktplatten 32, 34 und die PTC-Widerstandselemente 22 somit nach außen hin elektrisch isoliert. Durch diese Isolationshülle 36 wird ein direkter Kontakt mit Partikeln, beispielsweise Flusen, im Luftstrom 12 verhindert, so dass deren Verbrennung und damit das Zusetzen der PTC-Widerstandselemente 22 verhindert werden. So wird erreicht, dass die Wellrippenelemente 24 elektrisch isoliert sind, und somit ein Kurzschluss sicher verhindert wird. Diese Isolationshülle 36 ist so ausgebildet, dass ein derartiger Kontakt zuverlässig verhindert wird.
Die Wellrippenelemente 24 sind bei dem ersten Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform gemäß 5 demnach nicht in direktem thermischen Kontakt mit den PTC-Widerstandselementen 22 bzw. deren Kontaktplatten 32, 34 sondern liegen mit ihren abgeflachten Scheiteln 38 an der Isolationshülle 36 an. Diese Anlage ist damit erfindungsgemäß so ausgelegt, dass eine hinreichende thermische Kontaktierung ohne direkten elektrischen Kontakt erfolgt.
Dem entsprechend muss die Isolationshülle 36 eine hinreichende Wärmeleitung aufweisen, jedoch gleichzeitig auch eine elektrische Isolation gewährleisten. Ein besonders geeignetes Material für eine derartige Isolationshülle 36 ist beispielsweise eine Folie aus Polyimid (PI), z.B. Kapton. Selbstverständlich können auch andere Materialien verwendet werden. Die Isolationshülle 36 kann elastisch oder aber auch biegesteif ausgeführt sein.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Polyimidfolie beidseitig mit einer Teflonschicht versehen. Diese Teflonschicht bewirkt einen Klebeeffekt, welcher bei erstmaliger Erwärmung eintritt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wellrippenelemente 24 mit ihren abgeflachten Scheiteln 38 mit der Isolationshülle 36 über die Teflonschicht verklebt sind. Weiterhin sind die Kontaktplatten 32, 34 über die Teflonschicht mit der Isolationshülle 36 verklebt. Sind nun weiterhin die Kontaktplatten 32, 34 ihrerseits mit den PTC-Widerstandselementen 22 verklebt, ergibt sich eine unlösbare und stabile Einheit. Damit kann dann auf die Verwendung von Federelementen 30 verzichtet werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform der Erfindung kann auf die Verklebung der Elemente ganz oder teilweise verzichtet werden. In diesem Fall werden dann die Federelemente 30 (vgl. 4) zur Vorspannung der Elemente der Heizeinheit verwendet. Selbstverständlich sind auch andere Verbindungsmittel verwendbar.
6 zeigt eine erste gut geeignete Geometrie von Wellrippenelementen 24, die auch als Δ-Rippe bezeichnet wird. Derartige Wellrippenelemente 24 sind in der nachveröffentlichten Anmeldung DE 10 2015 111 571.9 beschrieben. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung zählt zu derjenigen der vorliegenden Anmeldung.
Das in 6 dargestellte Wellrippenelement 24 hat in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von Wellrippen, deren Scheitel 38 beidseitig abgeflacht sind. so dass sie an dem oder an den beiden Heizelementen 18 flächig anliegen. Damit ist die thermische Kontaktierung des Wellrippenelements 24 mit dem einen Heizelement 18 oder mit den beiden Heizelementen 18 optimal.
Die Flanken 26 der Wellrippen sind mit einem Winkel α zueinander angestellt, so dass auf Grund dieses relativ großen Anstellwinkels α ein großer Durchströmungsquerschnitt bereitgestellt wird. Um einen Wärmeaustausch quer zum Luftstrom 12 zu verbessern sowie die mechanischen Eigenschaften (Druckfestigkeit) zu optimieren, sind an den Flanken 26 der Wellrippen Sicken 40 ausgebildet, durch die hindurch ein Druck- und Temperaturausgleich zwischen den durch die jeweiligen Wellrippen begrenzten Strömungsquerschnitten ermöglicht ist. Beim dargestellten Wellrippenelement 24 sind jeweils drei Sicken 40 an jeder Flanke 26 einer Wellrippe ausgebildet.
Gemäß der Darstellung in 6 ist der Anstellwinkel α so gewählt, dass ein Abstand D zwischen zwei benachbarten abgeflachten Scheiteln 38 zumindest fünfmal so groß ist wie die Breite b eines Scheitels 38. Wie erläutert, kann durch diese große lichte Weite zwischen den Flanken 26 der Wellrippen der Druckverlust beim Durchströmen ganz erheblich gegenüber herkömmlichen Lösungen verringert werden.
Wie in der oben genannten älteren Anmeldung erläutert, wird das in 6 dargestellte Wellrippenelement 24 aus einem Grundelement hergestellt, bei dem die benachbarten abgeflachten Scheitel 38 in Anlage aneinander liegen. Dieses sehr kompakte Grundelement wird dann in Längsrichtung gestreckt, so dass dann entsprechend die Scheitel 38 zueinander beabstandet sind, und die Flanken 26 zueinander angestellt werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das genannte Verhältnis D/b = ≥ 5 begrenzt.
7 zeigt einen Ausschnitt eines alternativen gut geeigneten Wellrippenelements 124, das als Z-Rippe bezeichnet wird. Es ist – wie auch das Wellrippenelement 24 aus 6 – aus einem Blechband durch Abkanten bzw. durch Umbiegen mit verrundeten Übergängen hergestellt. Das Wellrippenelement 124 hat mehrere Abfolgen bestehend aus einem flächigen Anlageabschnitt 138, einer Flanke 126, einem weiteren flächigen Anlageabschnitt 138 und einer weiteren Flanke 126.
Alle erstgenannten flächigen Anlageabschnitte 138 der verschiedenen Abfolgen sind in einer Ebene angeordnet, womit sie gemeinsam an ein erstes Heizelement 18 Wärme leitend in Anlage gebracht werden. Alle weiteren flächigen Anlageabschnitte 138 der verschiedenen Abfolgen sind in einer weiteren Ebene angeordnet, so dass sie gemeinsam an ein zweites Heizelement 18 Wärme leitend in Anlage gebracht werden können.
Alle Flanken 126 und alle Anlageabschnitte 138 des Wellrippenelements 124 sind etwa gleich groß. Die beiden Flanken 126 und der dazwischen angeordnete Anlageabschnitt 138 einer Abfolge sind etwa 60 Grad zueinander angestellt und bilden ein gleichseitiges Dreieck. Diese Dreiecke bilden die Durchgangsöffnungen für den Luftstrom 12 und sind erfindungsgemäß derart groß ausgeführt, dass der Strömungswiderstand der damit gebildeten Heizeinheit 8 gering ist.
Die verrundeten Übergänge zwischen den Anlageabschnitten 138 und den Flanken 126 liegen aneinander an. Abweichend von dem in 7 gezeigten Wellrippenelement 124 können die verrundeten Übergänge zwischen den Anlageabschnitten 138 und den Flanken 126 auch eine geringen Abstand zueinander haben.
In den folgenden acht 8a bis 11b sind vier verschiedene minimale Heizeinheiten gezeigt, die jeweils nur ein Heizelement 18; 118 und zwei Wellrippenelemente 24; 124 aufweisen. An den jeweiligen Außenseiten der abgebildeten Wellrippenelemente 24; 124 können selbstverständlich weitere Heizelemente 18; 118 usw. vorgesehen sein, um so Heizeinheiten für höhere Leistungen zu bilden. Die so gebildeten Heizeinheiten 8 können auch in einen Rahmen 28 (vgl. 4) eingespannt werden.
8a zeigt in einer perspektivische Ansicht ein Heizelement 18 gemäß der ersten Ausführungsform mit zwei als Δ-Rippe bezeichneten Wellrippenelementen 24 aus 6, während 8b die Anordnung aus 8a in einem Querschnitt zeigt.
Beidseitig jedes Wellrippenelements 24 ist jeweils ein Deckblech 44 angeordnet, das an den jeweiligen abgeflachten Scheiteln 38 der betroffenen Seite des Wellrippenelements 24 Wärme leitend befestigt ist. Die Deckbleche 44 sind mit dem Wellrippenelement 24 vercrimpt, verklebt oder verlötet.
An den Endabschnitten ist jedes Deckbleck 44 etwa 90 Grad abgekantet, so dass abgekantete Abschnitte 45 zweier Deckbleche 44, die an der Stirnseite des betroffenen Wellrippenelements 24 angeordnet sind, auf einander zu weisen.
Das Deckblech 44 ist mit seiner vom Wellrippenelement 24 abgewandten Seite an der Isolationsfolie 36 des Heizelements 18 befestigt, genauer gesagt an der Außenseite der teflonisierten Isolationsfolie 36 angeklebt.
In 8b ist das Heizelement 18 gemäß der ersten Ausführungsform geschnitten dargestellt. Im Innern der Isolationsfolie 36 sind in der zuvor beschriebenen Weise die beiden Kontaktplatten 32, 34 und die dazwischen angeordneten PTC-Widerstandselemente 22 angeordnet, wobei in 8b nur ein PTC- Widerstandselement 22 geschnitten dargestellt ist.
Weiterhin ist in 8b von jedem der beiden Wellrippenelemente 24 eine Flanke 26 mit ihren drei Sicken 40 gezeigt, die bereits mit Bezug zur 6 erläutert wurden. Die insgesamt vier Deckbleche 44 der minimalen Heizeinheit sind geschnitten dargestellt.
9a zeigt eine perspektivische Ansicht das Heizelement 18 gemäß der ersten Ausführungsform aus den 8a und 8b mit zwei als Z-Rippe bezeichneten Wellrippenelementen 124 aus 7, während 9b die Anordnung aus 9a in einem Querschnitt zeigt.
Das Heizelement 18 entspricht demjenigen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels aus den 8a und 8b. An der Außenseite der Isolationshülle 36 sind direkt die flächigen Anlageabschnitte 138 befestigt, genauer gesagt sind die Anlageabschnitte 138 an der Außenseite der teflonisierten Isolationsfolie 36 angeklebt. Abgesehen von den verrundeten Übergängen liegen die Wellrippenelemente 124 gesamtflächig oder großflächig und Wärme leitend an dem Heizelement 18 an.
10a zeigt eine perspektivische Ansicht ein Heizelement 118 gemäß einer zweiten Ausführungsform mit zwei als Δ-Rippe bezeichneten Wellrippenelementen 24 aus 6, während 10b die Anordnung aus 10a in einem Querschnitt zeigt.
Das Heizelement 118 der zweiten Ausführungsform hat – von innen nach außen betrachtet – die PTC-Widerstandselemente 22, die beiden Kontaktplatten 32, 34 die als Polyimidfolie gebildete Isolationsfolie 36 und außen ein Gehäuse 140, das als Strangpressprofil aus Aluminium mit etwa rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist. Das Gehäuse 140 ist mit den darin aufgenommene Komponenten, also den PTC-Widerstandselementen 22, der Isolationshülle 36 und den Kontaktplatten 32, 34 verpresst.
Die Deckbleche 44 sind mit den Außenseiten des Gehäuses 140 verklebt oder (gemäß 4) über die Federelemente 28 im Rahmen 30 gehalten und gegen die Außenseiten des Gehäuses 140 gespannt.
11a zeigt eine perspektivische Ansicht das Heizelement 118 gemäß der zweiten Ausführungsform aus den 10a und 10b mit zwei als Z-Rippe bezeichneten Wellrippenelementen 124 aus 7, während 11b die Anordnung aus 11a in einem Querschnitt zeigt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht – wie eingangs erläutert – darin, dass durch die elektrische Isolation der PTC-Widerstandselemente 22 ein Kurzschluss zuverlässig verhindert werden kann und somit die elektrische Sicherheit verbessert ist. So gibt es beispielsweise den sogenannten „Metal Pin Test“, bei dem Test-Pins mit vorbestimmter Geometrie in den Luftstromkanal eingebracht werden, wobei dann keine elektrische Kontaktierung mit stromführenden Elementen erfolgen darf – diese wird durch die beschriebene Isolationshülle 36 zuverlässig vermieden.
Auf Grund der PTC-Widerstandselemente 22 kann – wie eingangs erläutert – auf die Verwendung von Thermostaten zum Vermeiden von zu hohen Temperaturen verzichtet werden. Bei besonders hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit kann jedoch selbstverständlich zusätzlich ein NTC-Temperatursensor, Thermostaten bzw. eine Steuerelektronik verwendet werden.
Auf Grund der elektrischen Isolierung der Heizelemente 18; 118 kann die Heizeinheit 8 direkt in eine geeignete Einströmöffnung 16 der Trocknerrückwand 4 eingesetzt werden, wobei diese Öffnung mit nahezu beliebiger Kontur ausgebildet werden kann, da es kein Problem bereitet, die Heizeinheit 8 entsprechend der Kontur der Einströmöffnung 16 auszubilden. Prinzipiell möglich ist es auch, mehrere Heizeinheiten 8 in mehrere Einströmöffnungen 16 einzusetzen, so dass der Luftstrom 12 zur Trommel 2 verteilt wird.
Die Verwendung von PTC-Widerstandselementen 22 hat des Weiteren den Vorteil, dass bei Kondensat-Trocknern die Energieeffizienz optimiert ist, da die im Kreislauf geführte Luft nach einer bestimmten Betriebsdauer bereits mit einer vergleichsweise hohen Temperatur der Heizeinheit 8 zugeführt wird – auf Grund deren selbstregelnden Eigenschaften wird dabei dann „selbsttätig“ die elektrische Leistung heruntergefahren, ohne dass es einer komplexen elektronischen Steuerung bedarf. Die Temperatur wird somit durch das PTC-Widerstandsverhalten konstant gehalten und nicht eine konstante Heizleistung geregelt.
Auf Grund der vergleichsweise geringen Temperaturen kann die Abdeckung 6 aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus ABS gefertigt werden. Deren Geometrie wird erfindungsgemäß so gewählt, dass der Luftstrom 12 im Hinblick auf den Druckverlust optimiert ist, so dass eine effiziente Trocknung bei minimalem Energiebedarf ermöglicht ist.
Prinzipiell kann auch ein isolierender „Harness Channel“ in eine herkömmliche Abdeckung eingebracht werden, um die Anforderungen des vorstehend erläuterten Metal Pin Tests zu erfüllen.
Bei der Verwendung einer aus Kunststoff bestehenden Abdeckung 6 kann deren Auflagekante als Dichtung ausgeführt sein, so dass die Abdichtung nach außen hin auf einfache Weise realisiert ist, ohne dass es zusätzlicher Dichtelemente bedarf.
Offenbart sind eine Heizeinheit für einen Wäschetrockner und ein mit einer derartigen Heizeinheit ausgeführter Wäschetrockner, bei denen Heizelemente mit PTC-Widerstandselementen und Wellrippen ausgeführt sind.
Bezugszeichenliste

1: Wäschetrockner
2: Trommel
4: Trocknerrückwand
6: Abdeckung
8: Heizeinheit
10: Gebläse
12: Luftstrom
14: Trommelachse
16: Einströmöffnung
18; 118: Heizelement
22: PTC-Widerstandselement
24; 124: Wellrippenelement
26; 126: Flanke
28: Rahmen
30: Federelement
32: Kontaktplatte
34: Kontaktplatte
36: elektrische Isolationshülle
38: abgeflachter Scheitel / flächiger Anlageabschnitt
40: Sicke
42: Kanal
44: Deckblech
45: abgekanteter Abschnitt
138: flächiger Anlageabschnitt
140: Gehäuse
α: Anstellwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1538255 B1 [0002]
EP 0350528 A1 [0004]
EP 2395295 A1 [0005]
DE 102015111571 [0065]

Claims

Heizeinheit für einen Wäschetrockner, über die ein Luftstrom (12) auf eine Betriebstemperatur bringbar ist, und die zumindest ein Heizelement (18; 118) hat, dessen Wärme über zumindest ein Wellrippenelement (24; 124) an den Luftstrom (12) übertragbar ist, wobei das Heizelement (18; 118) PTC-Widerstandselemente (22) aufweist, die mittels einer elektrischen Isolationshülle (36) gegenüber dem Wellrippenelement (24; 124) isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wellrippenelement (24; 124) flächige Anlageabschnitte (38; 138) gebildet sind, mit denen das Wellrippenelement (24; 124) an dem Heizelement (18; 118) Wärme leitend anliegt.
Heizeinheit nach Patentanspruch 1, wobei das Wellrippenelement (24; 124) eine Abfolge bestehend aus einem ersten Anlageabschnitt (38; 138), einer ersten zum Heizelement (18; 118) angestellte Flanke (26; 126), einem weiteren Anlageabschnitt (38; 138) und einer weiteren zum Heizelement (18; 118) angestellten Flanke (26; 126) aufweist.
Heizeinheit nach Patentanspruch 2, wobei die Anlageabschnitte (38; 138) etwa gleich groß sind, und wobei die Flanken (26; 126) etwa gleich groß sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Anlageabschnitte (38) mit einem Abstand (D) zueinander beabstandet sind.
Heizeinheit nach Patentanspruch 4, wobei der Abstand (D) zumindest das Fünffache einer Breite (b) der Anlageabschnitte (38) beträgt.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Heizelement (18; 118) mit zumindest einer aus dem Wellrippenelement (24) und aus einem oder zwei Deckblechen (44) gebildeten Einheit verbunden ist.
Heizeinheit nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei die beiden Anlageabschnitte (138) zusammen mit einer der Flanken (126) einer Abfolge etwa ein Z bilden, und/oder wobei die beiden Flanken (126) zusammen mit einem der Anlageabschnitte (138) einer Abfolge ein Dreieck bilden.
Heizeinheit nach Patentanspruch 7, wobei die beiden Anlageabschnitte (138) und die beiden Flanken (126) einer Abfolge etwa gleich groß sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Heizelement (18; 118) zwei Kontaktplatten (32, 34) hat, die ebenfalls von der Isolationshülle (36) umgriffen sind, und wobei die Kontaktplatten (32, 34) mit der Isolationshülle (36) und mit den PTC-Widerstandselementen (22) verklebt sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Isolationshülle (36) eine teflonisierte Polyimidfolie ist.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Heizelement (118) ein Gehäuse (140) hat, in dem die Isolationshülle (36) und die PTC-Widerstandselemente (22) aufgenommen sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Patenansprüche, wobei mehrere Heizelemente (18; 118) in einem Rahmen (28) gehalten sind.
Wäschetrockner mit einer Heizeinheit (8) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.