Die
Erfindung betrifft eine thermoelektrische Wärmepumpe nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein damit hergestelltes Hausgerät,
insbesondere einen Kondensations-Wäschetrockner nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 20.The
The invention relates to a thermoelectric heat pump according to
the preamble of claim 1 and a household appliance produced therewith,
in particular a condensation dryer after the
The preamble of claim 20.
Ein
Hausgerät der hier interessierenden Art zeichnet sich beispielsweise
durch einen Behälter aus, in dem feuchte Prozessluft erzeugt
wird und der mit einem geschlossenen Kreislauf für diese
Prozessluft verbunden ist. Im Fall eines Kondensations-Wäschetrockners
ist der Behälter z. B. eine übliche Trockentrommel.
Aus dem Behälter bzw. der Trockentrommel abgeführte,
feuchte Prozessluft wird in dem Kreislauf zunächst auf
ihren Taupunkt oder eine noch niedrigere Temperatur abgekühlt,
um die in ihr enthaltene Feuchtigkeit durch Kondensation zu entfernen,
und daran anschließend mit einem elektrischen Heizelement
wieder erhitzt, bevor sie erneut dem Behälter zugeführt
wird. Da die Prozessluft am Ausgang des Behälters einerseits
eine vergleichsweise hohe relative Luftfeuchtigkeit von z. B. 60%
bis 95%, andererseits aber auch eine meist erheblich über
dem Taupunkt liegende Temperatur besitzt, ist in den Kreislauf ein
Kondensator geschaltet, der sowohl die Abkühlung der Prozessluft
auf den Taupunkt bewirkt als auch die Kondensationswärme
abführt.One
Home appliance of interest here type is, for example
through a container in which produces moist process air
and that with a closed circuit for this
Process air is connected. In the case of a condensation tumble dryer
is the container z. B. a conventional drying drum.
Drained from the container or the drying drum,
moist process air is initially in the circulation
cooled down to a dew point or an even lower temperature,
to remove the moisture contained in it by condensation,
and subsequently with an electric heating element
reheated before being returned to the container
becomes. As the process air at the outlet of the container on the one hand
a comparatively high relative humidity of z. Eg 60%
to 95%, on the other hand, but also a mostly considerably over
the dew point temperature is in the circuit
Condenser connected, which both the cooling of the process air
on the dew point causes as well as the heat of condensation
dissipates.
Als
Kondensatoren können z. B. übliche Luft/Luft-Wärmeaustauscher
dienen ( DE 30 27 900 A1 ),
die zwar vergleichsweise preisgünstig herstellbar, aber
wenig effizient sind, so dass mit ihnen hergestellte Wäschetrockner
derzeit in die Energieeffizienzklasse B gemäß Norm
EN 61121 fallen. Ähnliche Ergebnisse werden bei
Anwendung von Kondensatoren erhalten, die Wasser/Luft-Wärmeaustauscher und
mit diesen verbundene Rückkühler aufweisen ( DE 36 10 920 A1 ).
Derartige Kondensatoren sind außerdem wegen des hohen Verbrauchs
von Leitungswasser aus Umweltschutzgründen unerwünscht.As capacitors z. B. conventional air / air heat exchangers are used ( DE 30 27 900 A1 ), which are comparatively inexpensive to produce, but are not very efficient, so that dryer produced with them currently in the energy efficiency class B according to Standard EN 61121 fall. Similar results are obtained using capacitors having water / air heat exchangers and recoolers connected thereto ( DE 36 10 920 A1 ). Such capacitors are also undesirable because of the high consumption of tap water for environmental reasons.
Die
genannten Probleme lassen sich bisher nur mit Hilfe einer mit einem
Kältemittel arbeitenden Wärmepumpe vermeiden ( DE 92 04 952 U1 ).
Dem Vorteil einer guten, zur Energieeffizienzklasse A führenden
Energiebilanz steht hier aufgrund der erforderlichen Kompressor/Verdampfer-Einheit
der Nachteil hoher Anschaffungskosten gegenüber.The above problems can be avoided so far only with the help of a working with a refrigerant heat pump ( DE 92 04 952 U1 ). The advantage of a good, leading to energy efficiency class A energy balance is here due to the required compressor / evaporator unit, the disadvantage of high acquisition costs.
Es
ist weiterhin bereits bekannt geworden, den Kondensationsprozess
ausschließlich mit Hilfe einer thermoelektrischen, Peltierelemente
aufweisenden Wärmepumpe vorzunehmen (z. B. DE 69 26 182 U1 , DE 10 2005 060 355
A1 , DE
10 2006 016 294 A1 ). Das erfordert jedoch, sofern die Energieeffizienzklasse
A erreicht werden soll, entweder eine Vielzahl von kleineren Peltierelementen
oder groß dimensionierte und daher nicht wirtschaftlich
herstellbare Peltierelemente, die außerdem in den erforderlichen
Größen nicht ausreichend zuverlässig
sind.It is also already known to carry out the condensation process exclusively with the aid of a thermoelectric heat pump having Peltier elements (eg. DE 69 26 182 U1 . DE 10 2005 060 355 A1 . DE 10 2006 016 294 A1 ). However, this requires, if the energy efficiency class A is to be achieved, either a plurality of smaller Peltier elements or large-sized and therefore not economically producible Peltier elements, which are also not sufficiently reliable in the required sizes.
Schließlich
ist es bekannt, als Kondensator eine Kombination aus einem Luft/Luft-Wärmeaustauscher
und einer diesen unterstützenden, thermoelektrischen Wärmepumpe
zu verwenden (z. B. JP
0 80 57 194 A , DE
201 01 641 U1 ). Es ist dann möglich, die Prozessluft
vor oder nach dem Durchgang durch den Luft/Luft-Wärmeaustauscher
durch einen mit einer kalten Seite der Wärmepumpe verbundenen Strömungskanal
zu leiten, um dadurch den Kondensationsprozess zu unterstützen,
und nach Vollendung des Kondensationsprozesses durch einen mit einer
warmen Seite der Wärmepumpe verbundenen Strömungskanal
zu führen, um dadurch die Erwärmung der Prozessluft
zu unterstützen, bevor diese erneut in die Trockentrommel
od. dgl. eintritt.Finally, it is known to use as a condenser a combination of an air / air heat exchanger and a thermoelectric heat pump supporting it (eg. JP 0 80 57 194 A . DE 201 01 641 U1 ). It is then possible to pass the process air before or after passing through the air-to-air heat exchanger through a flow channel connected to a cold side of the heat pump to thereby assist the condensation process, and after completion of the condensation process by one with a warm side the heat pump connected flow channel to thereby assist the heating of the process air before it again od in the drying drum. Like. Occurs.
Berechnungen
haben gezeigt, dass es mit derartigen Kombinationen aus Luft/Luft-Wärmeaustauschern
und thermoelektrischen Wärmepumpen durchaus möglich
wäre, Hausgeräte der beschriebenen Art herzustellen,
die in die Energieeffizienzklasse A fallen und im Hinblick auf die
Kosten den mit konventionellen Wärmepumpen arbeitenden
Hausgeräten sogar überlegen sind. Auch diese zuletzt
genannten Hausgeräte haben allerdings bisher keinen Eingang
in die Serienproduktion gefunden. Ein Hauptgrund hierfür
besteht darin, dass die Prozessluftführung wegen der erforderlichen
Umlenkung des Prozessluftstroms zwischen der kalten und warmen Seite
der Wärmepumpe vergleichsweise aufwändig ist und
aufgrund des üblicherweise geringen, in den Hausgeräten
zur Verfügung stehenden Raums konstruktive Änderungen
erforderlich macht.calculations
have shown that with such combinations of air / air heat exchangers
and thermoelectric heat pumps quite possible
would be to make household appliances of the type described,
which fall into energy efficiency class A and with regard to
Costs with conventional heat pumps
Home appliances are even superior. This too last
mentioned home appliances, however, have so far no input
found in the serial production. A main reason for this
is that the process air management because of the required
Redirection of the process air flow between the cold and warm side
the heat pump is relatively expensive and
due to the usually low, in the household appliances
available space constructive changes
required.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung das
technische Problem zugrunde, die Wärmepumpe der eingangs
bezeichneten Gattung so auszubilden, dass sie trotz Erreichen der
Energieeffizienzklasse A vergleichsweise klein und kompakt ausgebildet
und in herkömmlichen, zur Pflege von Wäschestücken
bestimmten Hausgeräten wie z. B. Kondensations-Wäschetrocknern
untergebracht werden kann, ohne dass an diesen wesentliche Änderungen
vorgenommen werden müssen.outgoing
from this prior art, the present invention is the
Technical problem underlying the heat pump of the beginning
designated genus in such a way that, despite reaching the
Energy efficiency class A comparatively small and compact
and in conventional, for the care of laundry items
certain home appliances such. B. Condensing tumble dryers
can be accommodated without causing any significant changes
must be made.
Gelöst
wird dieses Problem erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.Solved
This problem is inventively with the features
of claim 1.
Durch
die Erfindung ist es möglich, eine Wärmepumpe
zur Verfügung zu stellen, die vergleichsweise klein baut
und keine Umlenkung des Prozessluftstroms erfordert. Da außerdem
ein Teil der für die Kondensation erforderlichen Abkühlung
der Prozessluft durch die thermoelektrische Wärmepumpe
bewirkt wird bzw. diese zumindest einen Teil der Kondensationswärme
abführt, kann der zusätzlich verwendete Luft/Luft-Wärmeaustauscher
kleiner als üblich ausgebildet werden. Es ist daher möglich,
eine Kombination aus Luft/Luft-Wärmeaustauscher und erfindungsgemäßer
Wärmepumpe in dem für den Kondensator vorgesehenen
Raum eines Wäschetrockners od. dgl. unterzubringen, ohne
wesentliche bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen.The invention makes it possible to provide a heat pump which is comparatively small and does not require a deflection of the process air flow. In addition, since a part of the cooling required for the condensation of the process air is caused by the thermoelectric heat pump or at least a part of the Kon dissipates heat of condensation, the additionally used air / air heat exchanger can be made smaller than usual. It is therefore possible od a combination of air / air heat exchanger and inventive heat pump in the space provided for the condenser of a tumble dryer. The like. Accommodate without having to make significant structural changes.
Die
Erfindung beinhaltet außerdem ein mit der erfindungsgemäßen
Wärmepumpe ausgestattetes, zur Pflege von Wäschestücken
bestimmtes Hausgerät, insbesondere einen Kondensations-Wäschetrockner
mit den Merkmalen des Anspruchs 20.The
Invention also includes one with the invention
Heat pump equipped, for the care of laundry
certain household appliance, in particular a condensation dryer
with the features of claim 20.
Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further
advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:The
The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings
explained in more detail in exemplary embodiments.
Show it:
1 ein
schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen
Hausgeräts in Form eines Kondensations-Wäschetrockners; 1 a schematic block diagram of a domestic appliance according to the invention in the form of a condensation dryer;
2 eine
perspektivische Draufsicht auf die untere Hälfte einer
Bodengruppe eines erfindungsgemäßen Kondensations-Wäschetrockners mit
einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Wärmepumpe; 2 a perspective top view of the lower half of a bottom group of a condensation dryer according to the invention with a first embodiment of a heat pump according to the invention;
3 einen
vergrößerten, perspektivischen Teilschnitt der
Wärmepumpe nach 2; 3 an enlarged, perspective partial section of the heat pump after 2 ;
4 eine
perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Wärmepumpe; 4 a perspective view of a second embodiment of the heat pump according to the invention;
5 eine
perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Wärmepumpe; 5 a perspective view of a third embodiment of the heat pump according to the invention;
6 einen
schematischen Schnitt längs der Linie VI-VI der 5; 6 a schematic section along the line VI-VI of 5 ;
7 eine
stark vergrößerte Ansicht des Einbaus eines Peltierelements
einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe nach 3; 7 a greatly enlarged view of the installation of a Peltier element of a heat pump according to the invention after 3 ;
8 eine
perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Wärmepumpe; 8th a perspective view of a fourth embodiment of the heat pump according to the invention;
9 einen
schematischen Schnitt längs der Linie IX-IX der 8;
und 9 a schematic section along the line IX-IX of 8th ; and
10 eine
perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Wärmepumpe. 10 a perspective view of a fifth embodiment of the heat pump according to the invention.
Die
erfindungsgemäße Wärmepumpe wird nachfolgend
anhand eines zur Pflege von Wäschestücken bestimmten
Hausgeräts in Form eines Kondensations-Wäschetrockners
näher erläutert, der einen in der Regel drehbaren,
der Aufnahme feuchter Wäschestücke dienenden Behälter
in Form einer üblichen Trockentrommel 1 enthält.The heat pump according to the invention is explained in more detail below with reference to a household appliance intended for the care of laundry items in the form of a condensation tumble dryer, which generally rotates a receptacle of wet laundry in the form of a conventional drying drum 1 contains.
Wie
schematisch in 1 dargestellt ist, enthält
der Kondensations-Wäschetrockner einen an die Trockentrommel 1 angeschlossenen
Strömungskreislauf zur Führung von Prozessluft,
der an einem Ausgang der Trockentrommel 1 beginnt und an
einem Eingang der Trockentrommel 1 endet. Die Strömungsrichtung
der Prozesslift ist durch Pfeile angedeutet. Danach durchströmt
die von der Trockentrommel 1 kommende, feuchte und warme
Prozessluft zunächst einen Abluftkanal 2, von
dem sie in einen üblichen, z. B. als Plattenwärmeaustauscher ausgebildeten
Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 gelangt. Von dort
wird die Prozessluft von einem Lüfter 4 in einen
Zuluftkanal 5 und von dort zurück in die Trockentrommel 1 transportiert.
In den Zuluftkanal 5 ist außerdem ein übliches
elektrisches Heizelement 6 geschaltet, um die im Wärmeaustauscher 3 abgekühlte
Prozessluft wieder zu erwärmen. In Strömungsrichtung
unmittelbar hinter der Trockentrommel 1 kann außerdem
ein nicht dargestelltes Flusensieb im Abluftkanal 2 angeordnet
sein.As schematically in 1 is shown, the condensation dryer contains a to the drying drum 1 connected flow circuit for guiding process air, at an output of the drying drum 1 begins and at an entrance of the drying drum 1 ends. The flow direction of the process lift is indicated by arrows. After that flows through from the drying drum 1 coming, moist and warm process air first an exhaust duct 2 from which they are in a usual, z. B. designed as a plate heat exchanger air / air heat exchanger 3 arrives. From there, the process air from a fan 4 in a supply air duct 5 and from there back to the drying drum 1 transported. In the supply air duct 5 is also a common electrical heating element 6 switched to the heat exchanger 3 to reheat cooled process air. In the flow direction immediately behind the drying drum 1 In addition, an unillustrated lint filter in the exhaust duct 2 be arranged.
Der
Wärmeaustauscher 3 weist je einen Prozessluft-
und Kühlluftkanal auf. Er dient auf der Prozessluftseite
als Kondensator und ist dazu in der üblichen, nicht näher
dargestellten Weise ausgebildet. Aus der Prozessluft kondensiertes
Wasser wird über einen Ablauf 7 weggeführt.
Der Kühlluftkanal ist vorzugsweise quer zum Prozessluftkanal
angeordnet und wird mit Hilfe eines Lüfters 8 mit
Kühlluft versorgt. Kondensations-Wärmeaustauscher
dieser Art sind dem Fachmann allgemein bekannt und brauchen daher
nicht näher erläutert werden.The heat exchanger 3 each has a process air and cooling air duct. It serves as a condenser on the process air side and is designed in the usual way, not shown. Water condensed from the process air is discharged via a drain 7 led away. The cooling air duct is preferably arranged transversely to the process air duct and is by means of a fan 8th supplied with cooling air. Condensation heat exchangers of this type are generally known to the person skilled in the art and therefore need not be explained in more detail.
In
Strömungsrichtung hinter dem Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 ist
eine thermoelektrische, erfindungsgemäß ausgebildete
Wärmepumpe 9 angeordnet. Diese enthält,
wie 1 nur grob schematisch zeigt, zwei in der Strömungsrichtung hintereinander
angeordnete, von der Prozessluft zu durchströmende Strömungskanäle,
die beide in einer im Wesentlichen geraden Linie hintereinander
und damit fluchtend bzw. koaxial angeordnet sind. Darunter wird
verstanden, dass die Prozessluft die Wärmepumpe 9 in
einer im Wesentlichen geraden Linie durchströmt und nicht
wie beim Stand der Technik nach dem Durchströmen des einen
Strömungskanals um ca. 180° umgelenkt werden muss,
bevor sie in den anderen Strömungskanal eintritt. Außerdem
ist im Falle eines Wäschetrockners der zuerst von der Prozessluft
durchströmte Strömungskanal mit einer kalten Seite 9a und
der danach durchströmte Strömungskanal mit einer
warmen Seite 9b der thermoelektrischen Wärmepumpe 9 wärmeleitend
verbunden.In the flow direction behind the air / air heat exchanger 3 is a thermoelectric, inventively designed heat pump 9 arranged. This contains how 1 only roughly schematically shows two in the flow direction arranged one behind the other, to be flowed through by the process air flow channels, both of which are arranged in a substantially straight line one behind the other and thus in alignment or coaxially. By this is meant that the process air is the heat pump 9 flows through in a substantially straight line and does not have to be deflected as in the prior art after flowing through the one flow channel by approximately 180 ° before it enters the other flow channel. In addition, in the case of a tumble dryer, the flow channel, first flowed through by the process air, has a cold side 9a and then flowed through Strö channel with a warm side 9b the thermoelectric heat pump 9 thermally conductive connected.
Im Übrigen
dient die kalte Seite 9a der Wärmepumpe 9 dem
Zweck, die aus dem Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 austretende
Prozessluft weiterhin abzukühlen und/oder zumindest die
Kondensationswärme aufzunehmen und dadurch die Wirkung
des Luft/Luft-Wärmeaustauschers 3 zu unterstützen.
Vorzugsweise sind daher der Luft/-Luft-Wärmeaustauscher 3 und
die Wärmepumpe 9 so dimensioniert, dass die Prozessluft
im Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 auf eine im Wesentlichen
dem Taupunkt entsprechende Temperatur abgekühlt, die latente,
beim Kondensationsprozess entstehende Wärme teils vom Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 und
teils von der Wärmepumpe 9 abgeführt
und insgesamt ein hoher Kondensationsgrad erreicht wird. Der mit
der kalten Seite 9a der Wärmepumpe verbundene
Strömungskanal ist außerdem so eingerichtet, dass
auch in diesem durch Kondensation entstehendes Wasser in den Ablauf 7 gelangt,
wie in 1 schematisch angedeutet ist.By the way, the cold side serves 9a the heat pump 9 the purpose of the air / air heat exchanger 3 to continue to cool exiting process air and / or at least absorb the heat of condensation and thereby the effect of the air / air heat exchanger 3 to support. Preferably, therefore, the air / air heat exchanger 3 and the heat pump 9 dimensioned so that the process air in the air / air heat exchanger 3 cooled to a temperature substantially corresponding to the dew point, the latent, resulting from the condensation heat partly from the air / air heat exchanger 3 and partly from the heat pump 9 dissipated and overall a high degree of condensation is achieved. The one with the cold side 9a The heat pump connected flow channel is also set up so that even in this resulting by condensation water in the drain 7 arrives as in 1 is indicated schematically.
Die
die kalte Seite 9a verlassende Prozessluft wird unmittelbar
durch den mit ihr fluchtenden, mit der warmen Seite 9b verbundenen
Strömungskanal geleitet und in diesem erwärmt.
Dadurch können einerseits die Abmessungen des Luft/Luft-Wärmeaustauschers 3 entsprechend
demjenigen Anteil, der bei der Kondensation der Prozessluft von
der kalten Seite 9a der Wärmepumpe 9 übernommen
wird, reduziert werden, während andererseits das Heizelement 6 nur
noch von der warmen Seite 9b der Wärmepumpe 9 bereits
vorgewärmte Prozessluft auf den bei ihrem Eintritt in die
Trockentrommel 1 gewünschten Wert erwärmen
braucht.The cold side 9a leaving process air is directly through the aligned with her, with the warm side 9b passed flow channel and heated in this. As a result, on the one hand, the dimensions of the air / air heat exchanger 3 corresponding to that portion, which in the condensation of the process air from the cold side 9a the heat pump 9 is taken over, while on the other hand, the heating element 6 only from the warm side 9b the heat pump 9 already preheated process air on when entering the drying drum 1 needs to heat the desired value.
Der
Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 bildet mit der thermoelektrischen
Wärmepumpe 9 einen Kondensations-Wärmeaustauscher
und ist im Übrigen vorzugsweise so im Wäschetrockner
od. dgl. angeordnet, dass er bei Bedarf leicht herausgenommen und
z. B. gereinigt werden kann. 2 zeigt
beispielhaft seinen typischen Einbau in eine Bodengruppe 10 eines
Kondensations-Wäschetrockners. Die von der nicht dargestellten
Trockentrommel 1 kommende und der Bodengruppe 10 zugeführte
Prozessluft strömt in Richtung eines Pfeils u in den Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 ein.
Die Kühlluft (z. B. Raumluft) für den Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 tritt
durch eine seitliche, z. B. mit einem Schutzgitter abgedeckte Öffnung in
die Bodengruppe 10 ein (Pfeil v) und wird in dieser zur
Kühlluftseite des Luft/Luft-Wärmeaustauschers 3 hin
umgelenkt (Pfeil w). Die Prozessluft wird dadurch im Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 vorzugsweise
auf den Taupunkt abgekühlt, so dass der größte
Teil der Feuchtigkeit kondensiert.The air / air heat exchanger 3 forms with the thermoelectric heat pump 9 a condensation heat exchanger and is otherwise preferably od in the tumble dryer. The like. Arranged that he easily removed if necessary and z. B. can be cleaned. 2 shows an example of its typical installation in a floor group 10 a condensation tumble dryer. The dryer drum, not shown 1 coming and the floor group 10 supplied process air flows in the direction of an arrow u in the air / air heat exchanger 3 one. The cooling air (eg room air) for the air / air heat exchanger 3 occurs through a lateral, z. B. covered with a protective grille opening in the floor assembly 10 a (arrow v) and is in this to the cooling air side of the air / air heat exchanger 3 turned back (arrow w). The process air is thereby in the air / air heat exchanger 3 preferably cooled to the dew point, so that most of the moisture condenses.
In
Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 befindet
sich die Wärmepumpe 9, wobei wegen der fluchtenden
Anordnung der Strömungskanäle für die
Kalt- und Warmseite 9a, 9b eine äußerst
platzsparende, gedrungene Bauform erzielt werden kann. Das gilt
insbesondere dann, wenn die Strömungskanäle für
die kalte und warme Seite 9a, 9b auch mit den
Kühlkanälen des Luft/Luft-Wärmeaustauschers 3 in
einer Flucht liegen. Die die Bodengruppe 10 durchströmende
Prozessluft braucht dann allenfalls am Ende der Wärmepumpe 9 zu
einem Raum 11 hin umgelenkt werden, in dem sich das Heizelement 6 oder
eine zum Heizelement 6 führende Austrittsöffnung 12 der
Bodengruppe 10 befindet. Nicht dargestellt sind in 2 der
Abluftkanal 2 und der Zuluftkanal 5, die in der
bei Wäschetrocknern od. dgl. üblichen Weise mit
der Bodengruppe 10 verbunden sind und auch hier mit dem Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 und
der Wärmepumpe 9 einen im Wesentlichen geschlossenen
Strömungskreislauf für die Prozessluft bilden.In the flow direction immediately behind the air / air heat exchanger 3 is the heat pump 9 , Because of the aligned arrangement of the flow channels for the cold and hot side 9a . 9b a very space-saving, stocky design can be achieved. This is especially true when the flow channels for the cold and warm side 9a . 9b also with the cooling channels of the air / air heat exchanger 3 to be in flight. The the floor group 10 through-flowing process air then needs at most at the end of the heat pump 9 to a room 11 be deflected towards, in which the heating element 6 or one to the heating element 6 leading outlet 12 the floor group 10 located. Not shown in 2 the exhaust duct 2 and the supply air duct 5 od in the case of dryers od. Like. The usual way with the bottom group 10 are connected and also here with the air / air heat exchanger 3 and the heat pump 9 form a substantially closed flow circuit for the process air.
Ein
wesentlicher Vorteil der Anordnung nach 2 besteht
außerdem darin, dass die Bodengruppe 10 ohne größere
bauliche Änderungen wahlweise auch ohne Wärmepumpe 9 verwendet
werden kann, indem z. B. ein größer dimensionierter
Luft/Luft-Wärmeaustauscher 3 eingebaut und die
Wärmepumpe 9 weggelassen wird.A significant advantage of the arrangement according to 2 is also that the floor group 10 without major structural changes optionally without heat pump 9 can be used by z. B. a larger sized air / air heat exchanger 3 installed and the heat pump 9 is omitted.
3 zeigt
einen Teilschnitt durch ein erstes, derzeit für am besten
gehaltenes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wärmepumpe 9, die eine Mehrzahl von ersten, auf
der kalten Seite 9a liegende Strömungskanäle 14 und
von zweiten, auf der warmen Seite 9b liegenden Strömungskanälen 15 aufweist.
Die ersten Strömungskanäle 14 sind von
je zwei, vorzugsweise parallel angeordneten Seitenwänden 16 begrenzt.
Dagegen sind die zweiten Strömungskanäle 15 durch
je zwei vorzugsweise parallele Seitenwände 17 begrenzt,
die im Ausführungsbeispiel nach Art von Mehrkammerrohren
durch quer angeordnete Elemente 18 wie Rippen od. dgl.
miteinander verbunden sind, die die Strömungskanäle 15 in eine
Mehrzahl von parallelen Kanalabschnitten unterteilen und dem Zweck
dienen, die Wärme übertragende Fläche
zu vergrößern. Die Seitenwände 17 bestehen
vorzugsweise aus planparallelen Platten. 3 shows a partial section through a first, currently considered best example of embodiment of the heat pump according to the invention 9 that a majority of first, on the cold side 9a lying flow channels 14 and second, on the warm side 9b lying flow channels 15 having. The first flow channels 14 are each of two, preferably arranged in parallel side walls 16 limited. In contrast, the second flow channels 15 by two preferably parallel side walls 17 limited in the embodiment of the type of multi-chamber pipes by transversely arranged elements 18 like ribs or the like are connected to each other, the flow channels 15 divide into a plurality of parallel channel sections and serve the purpose of increasing the heat transferring area. The side walls 17 preferably consist of plane-parallel plates.
Wie
in 3 speziell für einen Strömungskanal 15a gezeigt
ist, sind die Strömungskanäle 15 an entgegengesetzten
Seiten unmittelbar mit einer gleichartigen, hier warmen Seite je
eines Peltierelements 19a bzw. 19b wärmeleitend
verbunden, die unmittelbar an den entsprechenden Seitenwänden 17 anliegen.
Die fluchtende Anordnung der ersten Strömungskanäle 14 wird
dadurch ermöglicht, dass die jeweils anderen gleichartigen,
hier voneinander abgewandten, kalten Seiten der Peltierelemente 19a, 19b mit
je einem Wärmeleitelement 20a, 20b wärmeleitend
in Berührung stehen, das zweckmäßig als dünne
Platte aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet
ist. Diese Wärmeleitelemente 20a, 20b stehen
nach vorn über die Strömungskanäle 15 und deren
Seitenwände 17 vor und sind an einer in Strömungsrichtung
der Prozessluft (Pfeil vor den Strömungskanälen 15 liegenden
Stelle mit je einer der Seitenwände 16 wärmeleitend
verbunden. Dadurch sind die Seitenwände 16 bzw.
die von ihnen begrenzten Strömungskanäle 14 im
Gegensatz zu den Strömungskanälen 15 und
den Seitenwänden 17 nicht direkt, sondern mittels
der Wärmeleitelemente 20a und 20b, d.
h. nur indirekt mit der kalten Seite 9a der Wärmepumpe 9 bzw.
den kalten Seiten der Peltierelemente 19a, 19b wärmeleitend
verbunden. Die koaxiale Anordnung der Strömungskanäle 14 und 15 wird daher
mit Hilfe der in Strömungsrichtung x erstreckten Wärmeleitelemente 20a, 20b ermöglicht.As in 3 especially for a flow channel 15a is shown are the flow channels 15 on opposite sides directly with a similar, here warm side ever a Peltier element 19a respectively. 19b thermally conductive connected directly to the corresponding side walls 17 issue. The aligned arrangement of the first flow channels 14 is made possible by the fact that each other similar, here facing away from each other, cold sides of the Peltier elements 19a . 19b each with a heat conducting element 20a . 20b warmth are conductively in contact, which is expediently formed as a thin plate made of a good heat-conducting material. These heat-conducting elements 20a . 20b stand forward over the flow channels 15 and their sidewalls 17 before and are at one in the flow direction of the process air (arrow in front of the flow channels 15 lying position with one of the side walls 16 thermally conductive connected. This is the sidewalls 16 or the flow channels delimited by them 14 in contrast to the flow channels 15 and the side walls 17 not directly, but by means of the heat-conducting elements 20a and 20b ie only indirectly with the cold side 9a the heat pump 9 or the cold sides of the Peltier elements 19a . 19b thermally conductive connected. The coaxial arrangement of the flow channels 14 and 15 Therefore, with the help of the direction of flow x extending heat conducting elements 20a . 20b allows.
Die
die Kälte bzw. Wärme auf die Prozessluft übertragenden
Elemente sind die Strömungskanäle 14, 15 und
insbesondere deren Seitenwände 16, 17 und
die Elemente 18, während die Wärmeleitelemente 20a, 20b lediglich
dazu dienen, die von den Peltierelementen 19a, 19b abgegebene
Kälte zu den Seitenwänden 16 zu leiten,
am eigentlichen Wärmeaustausch aber nicht beteiligt sind.The elements that transfer the cold or heat to the process air are the flow channels 14 . 15 and in particular their side walls 16 . 17 and the elements 18 while the heat-conducting elements 20a . 20b merely serve those of the Peltier elements 19a . 19b delivered cold to the side walls 16 to guide, but are not involved in the actual heat exchange.
Da
die Seitenwände 16 eines Strömungskanals 14 quer
zur Strömungsrichtung x jeweils um die Dicke eines Peltierelements 19a, 19b von
den Seitenwänden 17 eines Strömungskanals 15 beabstandet
sind, weisen sie gemäß 3 vorzugsweise
von vorn nach hinten und in Richtung der Seitenwände 17 schräg
angeordnete Führungsflächen 16a auf.
Dadurch wird erreicht, dass die ersten Strömungskanäle 14 eine
in Richtung der zweiten Strömungskanäle 15 allmählich
kleiner werdende Breite aufweisen und vorzugsweise in der unmittelbaren
Verlängerung der Seitenwände 17 enden.
In der Praxis kann dies z. B. dadurch realisiert werden, dass die
Seitenwände 14 mit dreieckförmigen Querschnitten
versehen werden, die gemäß 3 an ihrer
Rückseite je eine mit einem der Wärmeleitelemente 20a, 20b verbundene
Basisfläche 21 aufweisen und sich von dieser aus
nach vorn keilförmig verjüngen.Because the side walls 16 a flow channel 14 transverse to the flow direction x in each case by the thickness of a Peltier element 19a . 19b from the side walls 17 a flow channel 15 spaced, they have according to 3 preferably from front to back and in the direction of the side walls 17 obliquely arranged guide surfaces 16a on. This ensures that the first flow channels 14 one in the direction of the second flow channels 15 have gradually decreasing width and preferably in the immediate extension of the side walls 17 end up. In practice, this z. B. be realized in that the side walls 14 be provided with triangular cross-sections, according to 3 one on each of its rear sides with one of the heat-conducting elements 20a . 20b connected base area 21 have and taper from this wedge-shaped forward.
Die
aus 3 ersichtliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Wärmepumpe 9 ist auch in 2 angedeutet,
wonach eine Vielzahl von z. B. zehn nebeneinander liegenden Strömungskanälen 14 und 15 vorgesehen
ist. Die ersten und zweiten Strömungskanäle 14, 15 sind
zu einem Stapel zusammengefasst und bilden eine feste Baueinheit. Dies
wird dadurch erreicht, wie insbesondere 3 deutlich
zeigt, dass plattenförmige Seitenwände 17, Peltierelemente 19a, 19b und
Wärmeleitelemente 20a, 20b abwechselnd
nebeneinander gestapelt und durch Kleben, besondere Spannmittel
wie Schrauben od. dgl. oder sonstwie fest miteinander verbunden
werden. Prinzipiell würde es für Wärmepumpen 9 kleiner
Leistung aber auch ausreichen, nur je einen Strömungskanal 14 und 15 vorzusehen,
wobei dann z. B. auf einander zugewandten Innenseiten der Wärmeleitelemente 20a, 20b je
eines der Peltierelemente 19a, 19b angeordnet
wäre, die zwischen sich einen der Strömungskanäle 15 aufnehmen.From 3 apparent embodiment of the heat pump according to the invention 9 is also in 2 indicated, after which a variety of z. B. ten adjacent flow channels 14 and 15 is provided. The first and second flow channels 14 . 15 are combined in a stack and form a solid unit. This is achieved by, in particular 3 clearly shows that plate-shaped side walls 17 , Peltier elements 19a . 19b and Wärmeleitelemente 20a . 20b alternately stacked side by side and by gluing, special clamping means such as screws od. Like. Or otherwise firmly connected. In principle, it would be for heat pumps 9 small power but also sufficient, only ever a flow channel 14 and 15 provide, in which case z. B. on mutually facing inner sides of the heat conducting 20a . 20b each one of the Peltier elements 19a . 19b It would be arranged between one of the flow channels 15 take up.
Im Übrigen
wird zwischen den ersten und zweiten Strömungskanälen 14 und 15,
wie 3 zeigt, ein kleiner Zwischenraum vorgesehen.
Der dadurch gebildete Spalt oder eine in diesem vorgesehenen Rinne
ermöglicht den Abfluss von in den ersten Strömungskanälen 14 gebildetem
Kondenswasser in den Ablauf 7 (1).Incidentally, between the first and second flow channels 14 and 15 , as 3 shows a small gap provided. The gap formed thereby or a groove provided in this allows the outflow in the first flow channels 14 formed condensation in the process 7 ( 1 ).
4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wärmepumpe 9. Zwei dem Wärmeaustausch
mit der Prozessluft dienende Strömungskanäle 23 und 24 sind
wiederum in der Strömungsrichtung x der Prozessluft fluchtend
bzw. koaxial hintereinander angeordnet. Beide Strömungskanäle 23, 24 haben
im Wesentlichen rechteckige (oder quadratische) Querschnitte. Zur
wärmeleitenden Kopplung der beiden Strömungskanäle 23, 24 ist
wenigstens eine Seitenwand 25 des zweiten Strömungskanals 24 mit
einer nach vorn ragenden, über den eigentlichen Strömungskanal 24 nach
vorn vorstehenden Verlängerung versehen, die ein mit dem Wärmeleitelement 20a, 20b nach 3 vergleichbares
Wärmeleitelement 25a bildet. Im Ausführungsbeispiel
sind zwei entgegengesetzt angeordnete Seitenwände 25 mit
je einem solchen Wärmeleitelement 25a versehen. 4 shows a second embodiment of the heat pump according to the invention 9 , Two flow channels serving the heat exchange with the process air 23 and 24 are in turn aligned in the flow direction x of the process air or arranged coaxially one behind the other. Both flow channels 23 . 24 have essentially rectangular (or square) cross-sections. For thermally conductive coupling of the two flow channels 23 . 24 is at least one sidewall 25 of the second flow channel 24 with a forward projecting, over the actual flow channel 24 provided forward projecting extension, the one with the heat conduction 20a . 20b to 3 comparable heat conducting element 25a forms. In the embodiment, two oppositely disposed side walls 25 each with such a heat conducting element 25a Mistake.
Der
erste Strömungskanal 23 ist in diesem Fall mit
Abstand zwischen den beiden Wärmeleitelementen 25a angeordnet.
In den verbleibenden Zwischenräumen zwischen den Wärmeleitelementen 25a und
Seitenwänden 26 des Strömungskanals 23 ist
wenigstens je ein Peltierelement 27 angeordnet, dessen
kalte Seite mit einer Seitenwand 26 und dessen warme Seite
mit einem Wärmeleitelement 25a wärmeleitend
verbunden ist. Im Unterschied zu 3 bestehen
hier die Wärmeleitelemente 25a mit den Seitenwänden 25 des
zweiten Strömungskanals 24 aus einem Stück,
so dass dieser über die Wärmeleitelemente 25a indirekt
mit den Peltierelementen 27 in wärmeleitender
Verbindung steht, während die Seitenwände 26 des
ersten Strömungskanals 23 direkt an den Peltierelementen 27 anliegen.The first flow channel 23 is in this case with distance between the two heat-conducting elements 25a arranged. In the remaining spaces between the heat-conducting elements 25a and sidewalls 26 of the flow channel 23 is at least ever a Peltier element 27 arranged, its cold side with a side wall 26 and its warm side with a heat-conducting element 25a is thermally conductively connected. In contrast to 3 here are the heat conducting elements 25a with the side walls 25 of the second flow channel 24 in one piece, so this over the heat-conducting elements 25a indirectly with the Peltier elements 27 is in thermally conductive connection while the side walls 26 of the first flow channel 23 directly at the Peltier elements 27 issue.
Im Übrigen
können die Seitenwände 25 und 26 analog
zu 3 durch die Wärmeübertragungsfläche
vergrößernde Elemente 28, 29 in
Form von Rippen od. dgl. verbunden und/oder in eine Vielzahl von
Strömungskanalabschnitten unterteilt sein. Außerdem
ist zwischen den Strömungskanälen 23 und 24 ein
zum Abfluss von Kondenswasser geeigneter Spalt oder eine diesem
Zweck dienende Rinne vorgesehen.Incidentally, the side walls 25 and 26 analogous to 3 by the heat transfer surface magnifying elements 28 . 29 od in the form of ribs. Like. Connected and / or be divided into a plurality of flow channel sections. It is also between the flow channels 23 and 24 a suitable for the drainage of condensation or a slot serving this purpose seen.
5 und 6 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wärmepumpe 9. Hier ist eine Mehrzahl von ersten
und zweiten Strömungskanälen 31 und 32 mit
rechteckigen und quadratischen Querschnitten vorgesehen, die paarweise in
der Strömungsrichtung x hintereinander und in einer Flucht
liegend angeordnet sind. Die Strömungskanäle 31 werden
durch vorzugsweise parallele, plattenförmige Seitenwände 33,
die Strömungskanäle 32 durch vorzugsweise
parallele, plattenförmige Seitenwände 34 begrenzt,
die vorzugsweise durch Elemente 35, 36 verbunden
und z. B. nach Art von Mehrkammerrohren ausgebildet sind, um die
als Wärmeübertrager wirkenden Flächen
der Seitenwände 33, 34 zu vergrößern. 5 and 6 show a third embodiment of the heat pump according to the invention 9 , Here is a plurality of first and second flow channels 31 and 32 provided with rectangular and square cross sections, which are arranged in pairs in the flow direction x one behind the other and in alignment. The flow channels 31 are preferably parallel, plate-shaped side walls 33 , the flow channels 32 by preferably parallel, plate-shaped side walls 34 limited, preferably by elements 35 . 36 connected and z. B. are formed in the manner of multi-chamber pipes to the acting as a heat exchanger surfaces of the side walls 33 . 34 to enlarge.
Im
Ausführungsbeispiel nach 5 und 6 sind
die beiden Seitenwände 33 der ersten Strömungskanäle
um so viel beabstandet, dass zwischen benachbarten Strömungskanälen 31 jeweils zwei
Peltierelemente 37a, 37b und zwischen diesen noch
je ein Wärmeleitelement 38 angeordnet werden können.
In entsprechender Weise sind die Seitenwände 34 benachbarter
zweiter Strömungskanäle 32 so beabstandet,
dass zwischen ihnen zwei Peltierelemente 39a, 39b und
zwischen diesen jeweils ein bis in die warme Seite 9b der
Wärmepumpe 9 ragender Abschnitt der Wärmeleitelemente 38 angeordnet werden
können. Die Ausrichtung der Peltierelemente 39a, 39b ist
hier umgekehrt zu der Ausrichtung der Peltierelemente 37a, 37b.
Während die Peltierelemente 37a, 37b mit
ihren kalten Seiten an den Seitenwänden 33 der
ersten Strömungskanäle 31 und mit ihren
warmen Seiten an den Wärmeleitelementen 38 anliegen,
ist es bei den zweiten Strömungskanälen 32 umgekehrt.
Hier liegen die kalten Seiten der Peltierelemente 39a, 39b an
den Wärmeleitelementen 38 und die warmen Seiten der
Peltierelemente 39a, 39b an den Seitenwänden 34 an.
Die im Bereich der ersten Strömungskanäle 31 von
den Peltierelementen 37a, 37b aufgenommene Kondensationswärme
wird somit mittels der Wärmeleitelemente 38 zu
den Peltierelementen 39a, 39b ”gepumpt”,
wodurch der Wirkungsgrad der Erwärmung der Prozessluft
auf der warmen Seite 9b der Wärmepumpe 9 beträchtlich
erhöht wird.In the embodiment according to 5 and 6 are the two side walls 33 the first flow channels spaced so much that between adjacent flow channels 31 two Peltier elements each 37a . 37b and between these still a heat conducting element 38 can be arranged. In a similar way, the side walls 34 adjacent second flow channels 32 spaced so that between them two Peltier elements 39a . 39b and between each one to the warm side 9b the heat pump 9 protruding portion of the heat conducting elements 38 can be arranged. The orientation of the Peltier elements 39a . 39b is here reversed to the orientation of the Peltier elements 37a . 37b , While the Peltier elements 37a . 37b with their cold sides on the side walls 33 the first flow channels 31 and with their warm sides on the heat-conducting elements 38 abut, it is the second flow channels 32 vice versa. Here are the cold sides of the Peltier elements 39a . 39b on the heat-conducting elements 38 and the warm sides of the Peltier elements 39a . 39b on the side walls 34 at. The in the area of the first flow channels 31 from the Peltier elements 37a . 37b absorbed condensation heat is thus by means of the heat conducting elements 38 to the Peltier elements 39a . 39b "Pumped", reducing the efficiency of heating the process air on the warm side 9b the heat pump 9 considerably increased.
Bei
der Ausführungsform nach 5 und 6 ist
vorzugsweise eine Vielzahl von ersten und zweiten Strömungskanälen 31, 32 nebeneinander, übereinander
oder neben- und übereinander zu einem gestapelten Paket
zusammengefasst, wobei die einzelnen Teile durch Kleben, Verspannen
oder sonstwie zu einer festen Baueinheit miteinander verbunden sind.
Denkbar wäre aber auch die Anwendung von nur je einem ersten
und zweiten Strömungskanal 31 und 32,
die z. B. je eine mit einem Peltierelement 37a verbundene
Seitenwand 33 und je eine mit einem Peltierelement 39a verbundene Seitenwand 34 aufweisen,
wobei die Peltierelemente 37a, 39a in der beschriebenen
Weise durch ein Wärmeleitelement 38 verbunden
sind. Außerdem ist es möglich, die Peltierelemente 37a, 37b, 39a und 39b, auf
die Höhe h der Wärmepumpe 9 bezogen,
entsprechend 5 nur in einem mittleren Teil
der Strömungskanäle 31, 32 vorzusehen
oder jeweils mehrere Peltierelemente pro Wärmeleitelement 38 übereinander
anzuordnen.In the embodiment according to 5 and 6 is preferably a plurality of first and second flow channels 31 . 32 side by side, one above the other or side by side and one above the other to form a stacked package, wherein the individual parts are connected to each other by gluing, clamping or otherwise to a fixed unit. However, it would also be conceivable to use only one respective first and second flow channel 31 and 32 that z. B. one each with a Peltier element 37a connected side wall 33 and one each with a Peltier element 39a connected side wall 34 have, wherein the Peltier elements 37a . 39a in the manner described by a heat conducting element 38 are connected. It is also possible, the Peltier elements 37a . 37b . 39a and 39b , to the height h of the heat pump 9 related, accordingly 5 only in a middle part of the flow channels 31 . 32 to provide or in each case a plurality of Peltier elements per Wärmeleitelement 38 to arrange one above the other.
Zwischen
den Strömungskanälen 31, 32 ist wiederum
ein zur Abfuhr von kondensiertem Wasser geeigneter Spalt oder eine
Rinne vorgesehen.Between the flow channels 31 . 32 In turn, a suitable for the removal of condensed water gap or gutter is provided.
7 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Montage
eines Peltierelements 19a an einem Wärmeleitelement 20,
das mit einer Seitenwand 16 nach 3 verbunden
ist. Zur Vermeidung von Korrosion durch Feuchtigkeit ist das Peltierelement 19a in
eine aus Gummi od. dgl. hergestellte Dichtung 41 eingebettet,
die z. B. als ein das Peltierelement 19a ringförmig
umgebender Rahmen ausgebildet ist und eine etwas größere
Dicke als das Peltierelement 19a besitzt. Werden daher
mehrere der Seitenwände 16 bzw. Wärmeleitelemente 20a, 20b entsprechend 3 gestapelt
und fest miteinander verbunden, gegebenenfalls unter Anwendung geeigneter
Spannmittel, dann werden die Dichtungen 41 zwischen je
zwei benachbarten Wärmeleitelementen 20a, 20b zusammengequetscht,
wodurch die Peltierelemente 19a rundum abgedichtet und
gegen Feuchtigkeit geschützt sind. 7 shows a preferred embodiment for the assembly of a Peltier element 19a on a heat conducting element 20 that with a sidewall 16 to 3 connected is. To avoid corrosion by moisture is the Peltier element 19a od in a rubber od. Like. Produced seal 41 embedded, the z. B. as a Peltier element 19a annular surrounding frame is formed and a slightly larger thickness than the Peltier element 19a has. Become therefore more of the side walls 16 or heat-conducting elements 20a . 20b corresponding 3 stacked and firmly connected together, if necessary using suitable clamping means, then the seals 41 between each two adjacent Wärmeleitelementen 20a . 20b squeezed together, causing the Peltier elements 19a completely sealed and protected against moisture.
Abgesehen
davon zeigt 7 zwei übliche Zuleitungen 42 für
das Peltierelement 19a, die in 3, 4 und 5 nach
oben oder seitlich aus dem jeweiligen Stapel von Strömungskanälen
herausgeführt und in bekannter Weise mit geeigneten Spannungsquellen
verbunden werden können.Apart from that shows 7 two usual supply lines 42 for the Peltier element 19a , in the 3 . 4 and 5 can be led out upward or laterally from the respective stack of flow channels and connected in a known manner with suitable voltage sources.
Die übrigen
Peltierelemente 19b, 27, 37a und 37b können
entsprechend ausgebildet und angeordnet sowie mit Dichtungen 41 und
Zuleitungen 42 versehen sein.The other Peltier elements 19b . 27 . 37a and 37b can be designed and arranged accordingly as well as with gaskets 41 and supply lines 42 be provided.
8 und 9 zeigen
ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wärmepumpe 9. Wie insbesondere 9 zeigt,
ist sowohl auf der kalten Seite 9a als auch auf der warmen
Seite 9b der Wärmepumpe 9 jeweils eine
Mehrzahl von Strömungskanälen 44 und 45 vorgesehen,
die koaxial bzw. in einer geraden Flucht liegen und in Strömungsrichtung
x unmittelbar hintereinander angeordnet sind. Außerdem
sind die Strömungskanäle 44, 45 jeweils
nebeneinander gestapelt und zu einer festen Baueinheit miteinander
verbunden. 8th and 9 show a fourth embodiment of the heat pump according to the invention 9 , In particular 9 shows is on both the cold side 9a as well as on the warm side 9b the heat pump 9 in each case a plurality of flow channels 44 and 45 provided, which lie coaxially or in a straight alignment and are arranged in the flow direction x directly behind one another. In addition, the flow channels 44 . 45 each stacked next to each other and connected to a fixed unit.
Die
Strömungskanäle 44, 45 sind
seitlich durch je zwei, vorzugsweise parallel angeordnete Seitenwände 46, 47 begrenzt,
die zur Vergrößerung der Wärme übertragenden
Flächen mit quer zu ihnen verlaufenden Elementen 48, 49 in
Form von Rippen od. dgl. versehen sind, die in die Strömungskanäle 44, 45 ragen,
jedoch im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach 3 und 4 bis 6 nicht
miteinander verbunden sind. In mittleren Bereichen, bezogen auf
ihre Höhe h (8), sind die Seitenwände 46, 47 frei
von diesen Elementen 47, 48 und lediglich mit
vorzugsweise planparallelen, plattenförmigen Abschnitten 46a, 47a versehen.
An den Abschnitten 46a liegen gemäß 9 jeweils
von beiden Seiten her die kalten Seiten von Peltierelementen 50a bis 50d an.
Dagegen liegen an den Abschnitten 47a, ebenfalls jeweils
von beiden Seiten her, die warmen Seiten weiterer Peltierelemente 51a bis 51d an,
so dass jedem Strömungskanal 44, 45 je
vier Peltierelemente 50 bzw. 51 zugeordnet sind,
wie 9 deutlich zeigt. Daher bildet der aus den Strömungskanälen 44 gebildete
Block wiederum ein Mittel zur unterstützenden bzw. endgültigen
Abkühlung der Prozessluft auf oder unter den Taupunkt,
während der unmittelbar nachfolgende, aus den Strömungskanälen 45 gebildete
Block die Prozessluft zumindest teilweise wieder erwärmt.The flow channels 44 . 45 are laterally by two, preferably arranged in parallel side walls 46 . 47 limited, the enlarging the heat transfer surfaces with transversely extending elements 48 . 49 od in the form of ribs. Like. Are provided in the flow channels 44 . 45 protrude, however, in contrast to the embodiments according to 3 and 4 to 6 are not connected. In middle areas, relative to their height h ( 8th ), are the sidewalls 46 . 47 free of these elements 47 . 48 and only with preferably plane-parallel, plate-shaped sections 46a . 47a Mistake. At the sections 46a lie according to 9 from both sides the cold sides of Peltier elements 50a to 50d at. In contrast to the sections 47a , also from both sides, the warm sides of other Peltier elements 51a to 51d so that every flow channel 44 . 45 four Peltier elements each 50 respectively. 51 are assigned, like 9 clearly shows. Therefore it forms from the flow channels 44 In turn, formed block provides a means for assisted or final cooling of the process air at or below the dew point, while the immediately following, from the flow channels 45 formed block at least partially reheated the process air.
Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die von
den Peltierelementen 50 aufgenommene Wärme, insbesondere
Kondensationswärme, mit Hilfe von vorzugsweise plattenförmigen Wärmeleitelementen 52 von
der kalten Seite 9a auf die warme Seite 9b der
Wärmepumpe 9 übertragen. Hierzu sind
einerseits die Wärmeleitelemente 52 auf der kalten
Seite 9a jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden
warmen Seiten der Peltierelemente 50 und z. B. zwischen
den Peltierelementen 50b und 50c (9)
angeordnet und wärmeleitend mit diesen verbunden. Andererseits
erstrecken sich die Wärmeleitelemente 52 parallel
zu den Seitenwänden 46, 47 bis in den
auf der warmen Seite 9b vorhandenen Stapel der Strömungskanäle 45,
wo sie jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden kalten
Seiten der Peltierelemente 51 und z. B. zwischen den Peltierelementen 51b und 51c (9)
angeordnet und wärmeleitend mit diesen verbunden sind.
Die Wärmeleitelemente 52 stellen somit wie bei den
bereits oben erläuterten Ausführungsbeispielen gleichzeitig
ein Mittel zum Wärmetransport von der kalten Seite 9a zur
warmen Seite 9b und ein Mittel zur mechanischen Verbindung
der beiden aus den Strömungskanälen 44, 45 gebildeten
Stapel dar.According to a particularly preferred embodiment, that of the Peltier elements 50 absorbed heat, in particular condensation heat, with the aid of preferably plate-shaped heat-conducting elements 52 from the cold side 9a on the warm side 9b the heat pump 9 transfer. For this purpose, on the one hand, the heat conducting elements 52 on the cold side 9a in each case between two opposite warm sides of the Peltier elements 50 and Z. B. between the Peltier elements 50b and 50c ( 9 ) and thermally conductively connected thereto. On the other hand, the heat conducting elements extend 52 parallel to the side walls 46 . 47 to the on the warm side 9b existing stack of flow channels 45 where they are each between two opposite cold sides of the Peltier elements 51 and Z. B. between the Peltier elements 51b and 51c ( 9 ) are arranged and thermally conductively connected thereto. The heat-conducting elements 52 thus provide, as in the embodiments already explained above, at the same time a means for heat transfer from the cold side 9a to the warm side 9b and means for mechanically connecting the two of the flow channels 44 . 45 formed stack.
Wie
insbesondere 8 erkennen lässt, sind
die Räume oberhalb und unterhalb der Peltierelemente 50, 51 durch
die Elemente 48, 49 abgedeckt. Es ist daher erforderlich,
Zuleitungen 53, 54 für die Peltierelemente 50, 51 nach
vorn bzw. hinten aus dem jeweiligen Strömungskanalstapel
herauszuführen. Sie können dann dort gesammelt
und mit nicht dargestellten elektrischen Spannungsquellen verbunden
werden.In particular 8th The spaces above and below the Peltier elements are recognizable 50 . 51 through the elements 48 . 49 covered. It is therefore necessary to supply cables 53 . 54 for the Peltier elements 50 . 51 lead out to the front or rear of the respective flow channel stack. They can then be collected there and connected to unillustrated electrical power sources.
In
besonders vorteilhafter Weise können die Zuleitungen 53, 54 zu
diesem Zweck in Dichtungen 55 angeordnet werden. Diese
Dichtungen 55 sind analog zu den Dichtungen 41 (7)
zwischen den Abschnitten 46a, 47a der Seitenwände 46 und 47 an geordnet
und mit rahmenförmigen Aussparungen versehen, in denen
die Peltierelemente 50 und 51 zu liegen kommen
und dadurch vor Feuchtigkeit und Korrosion geschützt werden.
Die Dichtungen 55 ragen jeweils etwas über das
vordere bzw. hintere Ende des jeweiligen Strömungskanalstapels
hinaus und weisen Durchgänge für die Zuleitungen 53, 54 auf.
Diese Durchgänge münden am vorderen und hinteren
Ende der Wärmepumpe 9 jeweils in einer Hohlkammer 56.
Die Hohlkammern 56 der nebeneinander liegenden Dichtungen 55 (8)
bilden im zusammengebauten Zustand je einen quer zur Strömungsrichtung
x angeordneten Hohlraum, durch den die Zuleitungen 53, 54 nach
außen geführt werden können.In a particularly advantageous manner, the supply lines 53 . 54 for this purpose in seals 55 to be ordered. These seals 55 are analogous to the seals 41 ( 7 ) between the sections 46a . 47a the side walls 46 and 47 ordered at and provided with frame-shaped recesses in which the Peltier elements 50 and 51 come to rest and are thus protected from moisture and corrosion. The seals 55 each project slightly beyond the front or rear end of the respective flow channel stack and have passages for the leads 53 . 54 on. These passages open at the front and rear end of the heat pump 9 each in a hollow chamber 56 , The hollow chambers 56 the side-by-side seals 55 ( 8th ) in the assembled state each form a transverse to the flow direction x arranged cavity through which the supply lines 53 . 54 can be led to the outside.
Ein
Vorteil des Ausführungsbeispiels nach 8 und 9 besteht
darin, dass in den auf der kalten und warmen Seite 9a, 9b der
Wärmepumpe 9 vorgesehenen Stapeln in seitlicher
Richtung besonders viele Peltierelemente untergebracht werden können,
was die Leistung pro Bauraum vergrößert.An advantage of the embodiment according to 8th and 9 is that in the on the cold and warm side 9a . 9b the heat pump 9 provided stacking in the lateral direction particularly many Peltier elements can be accommodated, which increases the power per space.
Selbstverständlich
können die Seitenwände 46, 47 in 8 und 9 auch
nur oberhalb oder nur unterhalb der Peltierelemente 50, 51 angeordnet sein.
Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 10 schematisch
dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 10 unterscheidet
sich von den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen
außerdem dadurch, dass nur die unteren Strömungskanäle 44 und 45 sowie
untere Abschnitte der Seitenwände 46, 47 innerhalb
des geschlossenen Prozessluft-Kreislaufs angeordnet sind, der hier
durch ein allseitig geschlossenes Rohr 57 angedeutet ist.
Außerdem ist eine obere Wand 58 des Rohrs 57 mit
von den Seitenwänden 46, 47 durchragten
Schlitzen versehen. Insbesondere ist die Anordnung so getroffen,
dass obere Abschnitte der Seitenwände 46 und 47,
die an den Peltierelementen 50, 51 anliegen und
frei von den Elementen 48, 49 sind, sowie die
Wärmeleitelemente 52 vollkommen außerhalb
des Rohrs 57 liegen und die Peltierelemente 50, 51 und
die Wärmeleitelemente 52 nur mit diesen außen
liegenden Abschnitten an den Seitenwänden 46, 47 wärmeleitend
anliegen. Daher ist es hier möglich, die Zuleitungen 53, 54 der Peltierelemente 50, 51 analog
zu 7 auf einfache Weise nach oben oder unten auf
der Wärmepumpe 9 herauszuführen und mit
elektrischen Spannungsquellen zu verbinden. Außerdem können
die Dichtungen 55 (8 und 9)
entfallen, da die Peltierelemente 50, 51 und die
Zuleitungen 53, 54 hier nicht im Strömungsweg
der Prozessluft liegen.Of course, the side walls 46 . 47 in 8th and 9 also only above or just below the Peltier elements 50 . 51 be arranged. Such an embodiment is in 10 shown schematically. The embodiment according to 10 differs from the previously described embodiments also in that only the lower flow channels 44 and 45 as well as lower sections of the side walls 46 . 47 are arranged within the closed process air circuit, here by a tube closed on all sides 57 is indicated. There is also an upper wall 58 of the pipe 57 with from the side walls 46 . 47 slotted through. In particular, the arrangement is such that upper portions of the side walls 46 and 47 attached to the Peltier elements 50 . 51 abut and free from the elements 48 . 49 are, as well as the Wärmeleitelemente 52 completely outside the tube 57 lie and the Peltier elements 50 . 51 and the heat-conducting elements 52 only with these outer sections on the side walls 46 . 47 lie thermally conductive. Therefore, it is possible here, the supply lines 53 . 54 the Peltier elements 50 . 51 analogous to 7 in a simple way up or down on the heat pump 9 lead out and connect to electrical power sources. Also, the seals can 55 ( 8th and 9 ) omitted, since the Peltier elements 50 . 51 and the supply lines 53 . 54 not in the flow path of the process air.
Wie 10 außerdem
zeigt, haben die oberen Abschnitte der Seitenwände 46, 47 hier
gleichzeitig die Funktion von Wärmeleitelementen, da sie
eine wärmeleitende Verbindung zwischen den unteren, im Rohr 57 befindlichen
und der Wärmeübertragung dienenden Abschnitten
zu den außerhalb des Rohrs befindlichen Peltierelementen 50, 51 und
Wärmeleitelementen 52 herstellen. Zumindest die
oberen Abschnitte der Seitenwände 46, 47 sollten
daher aus einem sehr gut wärmeleitenden Material bestehen,
um eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zu vermeiden. Außerdem
ist die obere Wand 58 des Rohrs 57 vorzugsweise
als leicht abnehmbarer Deckel ausgebildet, um eine einfache Montage
der Wärmepumpe 9 und einen einfachen Einbau der
Wärmepumpe 9 in den Prozessluft-Kreislauf zu ermöglichen.As 10 Also shows have the upper sections of the sidewalls 46 . 47 Here at the same time the function of Wärmeleitelementen, as they have a heat-conducting connection between the lower, in the pipe 57 located and serving the heat transfer sections to the located outside the tube Peltier elements 50 . 51 and Wärmeleitelementen 52 produce. At least the upper sections of the side walls 46 . 47 should therefore consist of a very good thermal conductivity material to avoid deterioration of the efficiency. Besides, the upper wall is 58 of the pipe 57 preferably designed as easily removable lid to a simple installation of the heat pump 9 and a simple installation of the heat pump 9 to allow in the process air cycle.
Auch
dieses Ausführungsbeispiel besitzt zwischen den beiden
Strömungskanalstapeln eine zum Abfluss von kondensiertem
Wasser geeigneten Spalt oder eine Rinne.Also
This embodiment has between the two
Flow channel stacking one to the outflow of condensed
Water suitable gap or gutter.
Die
von der warmen Seite eines Peltierelementes abzugebende Leistung
setzt sich zusammen aus der von der kalten Seite ”gepumpten” Wärmemenge
plus der elektrischen Antriebsleistung (Spannung x Strom), welche
im Peltierelement in Wärme umgewandelt wird. In den Ausführungsbeispielen
gemäß 5, 6, 8, 9 und 10 sind
je zwei Peltierelemente 37, 39 bzw. 50, 51 wärmetechnisch über
die Wärmeleitelemente 38 bzw. 52 in Reihe
geschaltet, d. h. die Peltierelemente 39 bzw. 51 auf
der warmen Seite 9b der Wärmepumpe müssen auf
ihrer kalten Seite die gepumpte Wärmemenge plus der elektrischen
Antriebsleistung der vorgeschalteten Elemente 37 bzw. 50 aufnehmen,
diese zu ihrer warmen Seite leiten und dort zusammen mit ihrer eigenen
elektrischen Antriebsleistung an den jeweils anliegenden Kühlkörper
abgeben. Damit die thermoelektrische Wärmepumpe als Ganzes
möglichst effizient arbeitet, können folgende
Maßnahmen einzeln oder in Kombination miteinander sinnvoll werden:
- – Bei gleichartigen Peltierelementen
auf den Seiten 9a und 9b können die Peltierelemente
der warmen Seite 9b mit höherer elektrischer Spannung
als die der kalten Seite 9a betrieben werden, dadurch ist
ihre Wärmeleistung ebenfalls höher.
- – Auf der warmen Seite 9b werden größere
oder spezifisch leistungsfähigere Peltierelemente als auf
der kalten Seite 9a verbaut.
The power to be delivered by the warm side of a Peltier element is composed of the amount of heat "pumped" from the cold side plus the electrical drive power (voltage x current), which is converted into heat in the Peltier element. In the embodiments according to 5 . 6 . 8th . 9 and 10 are each two Peltier elements 37 . 39 respectively. 50 . 51 thermally via the heat-conducting elements 38 respectively. 52 connected in series, ie the Peltier elements 39 respectively. 51 on the warm side 9b The heat pump must have on its cold side the amount of heat pumped plus the electrical power of the upstream elements 37 respectively. 50 pick them up, lead them to their warm side and deliver them there together with their own electrical drive power to the respective heat sink. For the thermoelectric heat pump as a whole to work as efficiently as possible, the following measures can be useful individually or in combination: - - For similar Peltier elements on the sides 9a and 9b can the Peltier elements of the warm side 9b with higher voltage than the cold side 9a be operated, thereby their heat output is also higher.
- - On the warm side 9b become larger or more powerful Peltier elements than on the cold side 9a installed.
Auf
der warmen Seite 9b werden pro zugeordnetem Peltierelement 37, 50 der
kalten Seite mehrere, vorzugsweise zwei Peltierelemente 39 bzw. 51 verwendet.
Diese können im Ausführungsbeispiel nach 5 und 6 in
Richtung h übereinander angeordnet sein. In diesem Fall
wird das Wärmeleitblech 38 vorzugsweise trapezförmig
ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel nach 8, 9 und 10 können
zwei Peltierelemente 51 in Luftströmungsrichtung
hintereinander liegen und mit dem zugehörigen Wärmeleitelement 52 verbunden
sein.On the warm side 9b are per assigned Peltier element 37 . 50 the cold side several, preferably two Peltier elements 39 respectively. 51 used. These can according to the embodiment 5 and 6 be arranged one above the other in the direction h. In this case, the heat conduction is 38 preferably trapezoidal. In the embodiment according to 8th . 9 and 10 can have two peltier elements 51 lie in the air flow direction one behind the other and with the associated heat conducting element 52 be connected.
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden
können. Das gilt insbesondere für die Zahl und
die geometrische Ausbildung der im Einzelfall auf der kalten und
warme Seite der Wärmepumpe vorgesehenen Strömungskanäle. Weiter
ist klar, dass die Strömungskanäle in 3 bis 9 analog
zu 10 an den seitlichen Rändern sowohl nach
oben und unten als auch seitlich durch zusätzliche Wände
geschlossen werden können, wobei diese Wände im
Fall von Wäschetrocknern in der Regel durch Wandabschnitte
der Bodengruppe 10 (2) gebildet
sind. Die verschiedenen Teile der Wärmepumpe 9 bzw.
der einzelnen Strömungskanalstapel werden außerdem
vorzugsweise mit Hilfe von Spannschrauben od. dgl. fest miteinander
verspannt, um überall gute Wärmeübergänge
sicherzustellen. Weiter ist es zweckmäßig, die
Wärme leitenden und/oder Wärme übertragenden
Bauteile auf der warmen Seite 9b deutlich größer
als auf der kalten Seite 9a der Wärmepumpe 9 auszubilden,
um dadurch dem Umstand Rechnung zu tragen, dass ein Wärmeaustausch
mit feuchter Prozessluft effektiver als mit trockner Prozessluft
ist. Weiter können in den Strömungskanälen
zusätzliche Mittel wie z. B. Profilierungen od. dgl. zur
Vergrößerung der Wärme übertragenden
Flächen und/oder zur Verringerung des Luftwiderstands vorgesehen
sein. Ferner können die Seitenwände und/oder die
sie verbindenden Rippen od. dgl. der auf der kalten Seite vorgesehenen
Strömungskanäle vorzugsweise mit Mitteln in Form
von Kanten, Stegen, Nuten od. dgl. versehen werden, die den Ablauf
von kondensiertem Wasser fördern. Weiter ist Erfindung
nicht auf den beispielhaft beschriebenen Wäschetrockner
beschränkt. Die erfindungsgemäße Wärmepumpe
kann vielmehr auch in Verbindung mit anderen, zur Pflege von Wäschestücken bestimmten
Hausgeräten, insbesondere z. B. in Verbindung mit Waschtrocknern
verwendet werden. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale
auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen
angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. This applies in particular to the number and the geometric design of the flow channels provided in the individual case on the cold and warm side of the heat pump. It is also clear that the flow channels in 3 to 9 analogous to 10 can be closed at the lateral edges both up and down and laterally by additional walls, these walls in the case of tumble driers usually by wall sections of the floor assembly 10 ( 2 ) are formed. The different parts of the heat pump 9 or the individual flow channel stack are also preferably with the help of clamping screws od. Like. Tightly clamped together to ensure good heat transfer everywhere. Further, it is expedient, the heat-conducting and / or heat-transferring components on the warm side 9b significantly larger than on the cold side 9a the heat pump 9 In order to take into account the fact that a heat exchange with moist process air is more effective than with dry process air. Further, in the flow channels additional means such. B. profilings od. Like. Be provided to increase the heat transfer surfaces and / or to reduce the air resistance. Furthermore, the side walls and / or the ribs connecting them or the like, of the flow channels provided on the cold side, can preferably be provided with means in the form of edges, webs, grooves or the like, which promote the drainage of condensed water. Further, the invention is not limited to the laundry dryer described by way of example. The heat pump according to the invention can also be used in conjunction with other, intended for the care of laundry items home appliances, in particular z. B. be used in conjunction with washing dryers. Finally, it is understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list
The documents listed by the applicant have been automated
generated and is solely for better information
recorded by the reader. The list is not part of the German
Patent or utility model application. The DPMA takes over
no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- DE 3027900
A1 [0003] - DE 3027900 A1 [0003]
-
- DE 3610920 A1 [0003] - DE 3610920 A1 [0003]
-
- DE 9204952 U1 [0004] - DE 9204952 U1 [0004]
-
- DE 6926182 U1 [0005] - DE 6926182 U1 [0005]
-
- DE 102005060355 A1 [0005] - DE 102005060355 A1 [0005]
-
- DE 102006016294 A1 [0005] - DE 102006016294 A1 [0005]
-
- JP 08057194 A [0006] JP 08057194 A [0006]
-
- DE 20101641 U1 [0006] - DE 20101641 U1 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
-
- Norm EN 61121 [0003] - standard EN 61121 [0003]
