EP2388369A2

EP2388369A2 - Wäschebehandlungsgerät und Verfahren zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts

Info

Publication number: EP2388369A2
Application number: EP11165401A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Dr. Hess
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2011-11-23
Also published as: DE102010029075A1; EP2388369A3

Abstract

Das Wäschebehandlungsgerät (1) ist mit mindestens einer Heizeinrichtung (3, 7) zum erwärmen eines Prozessmediums (M, L) auf eine vorbestimmte Solltemperatur ausgerüstet, wobei die mindestens eine Heizeinrichtung (3, 7) mindestens ein magnetisches Material (4) mit einer vorbestimmten Curietemperatur (Tc), die im Wesentlichen der Solltemperatur entspricht, und mindestens ein Wechselfelderzeugungsmittel (7) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds (F) an dem Ort des mindestens einen magnetischen Materials (4) aufweist. Das Verfahren dient zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts (1), wobei ein magnetisches Material (4) mittels eines magnetischen Wechselfelds (F) bestrahlt wird, so dass das magnetische Material (4) bis zu seiner Curietemperatur (Tc) erwärmt wird und seine Verlustwärme zumindest teilweise an ein aufzuheizendes Prozessmedium (M, L) übertragen wird, und/oder ein magnetisches Material (24) mit Erreichen seiner Curietemperatur (Tc) einen Schalter (23) schaltet, welcher wiederum mindestens ein Heizmittel (28) des Wäschebehandlungsgeräts (1) schaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wäschebehandlungsgerät, insbesondere Waschmaschine, Wäschetrockner oder Waschtrockner, mit mindestens einer Heizeinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts.
Bisher bekannte Widerstandsheizungen in Wäschebehandlungsgeräten weisen unter anderem folgende Eigenarten auf: Die in Waschmaschinen typischerweise eingesetzten Rohrheizungen zum Erwärmen von Waschlauge überhitzen sich, wenn sie nicht mit der Waschlauge in Kontakt stehen. Um diese Überhitzung und daraus resultierende Unfälle (z. B. Brände) zu vermeiden, müssen temperaturbegrenzende Elemente (z. B. Schmelzsicherungen) installiert werden. Ausgefallene oder durchgebrannte Schmelzsicherungen sind immer ein Servicefall. Ferner muss die Regelung der Heizelemente extern betrieben werden. Die dazu notwendige Steuerelektronik verursacht Materialkosten. Die Heizelemente der Widerstandsheizungen sind ferner diskrete Komponenten und müssen aufwendig montiert und geprüft werden. Sie benötigen zudem einen verhältnismäßig großen Bauraum.
Die damit verbundenen Arbeitsschritte sind mit Kosten verbunden. Es besteht die Gefahr von Montagefehlern, was zu Nacharbeits- oder Serviceaufwendungen führen kann. Zudem setzen sich an den Heizelementen über die Zeit Ablagerungen, z.B. Kalk oder Flusen, ab. Diese Ablagerungen können über die Zeit Probleme verursachen, wie eine schlechtere Energieübertragung, abgeplatzte Splitter der Ablagerungen usw. Weiterhin erfordert die Aufnahme der Heizung eine Tasche im Werkzeug. Die Realisierung dieser Tasche verursacht nicht unerhebliche Werkzeugkosten.
EP 0 418 807 A2 beschreibt magnetische Dispersionen aus Ferritteilchen mit einem hohen magnetischen Energieprodukt in einem flexiblen hochgradig gesättigten Nitrilgummi und Verfahren zum Herstellen derselben. Zu diesem Zweck wird eine flexible magnetische Mischungszusammensetzung bereitgestellt, welche aus hochenergetischen magnetischen Ferritteilchen in einem flexiblen, hochgradig temperaturbeständigen und ölbeständigen Polymerbinder besteht. Der Systembinder ist hochgradig, üblicherweise von 55 bis 65 Volumenprozent, mit den Ferritteilchen geladen, d.h. Barium- und/oder Strontium-Ferritteilchen, welche gebondete Magneten mit einem maximalen Energieprodukt von zumindest 1,0 Mega-Gauss-Oersted, einer Remenanz Br von zumindest 2000 Gauss, einer Koerzitivkraft H0 von zumindest 1800 Oersted und einer intrinsischen Koerzitivkraft Hci von zumindest 2000 Oersted erzeugen können. Der Prozess für eine Herstellung dieses Systems beinhaltet, dass das Bindersystem und die Ferritteilchen gemischt werden, wobei die Ferritteilchen während der Verarbeitung in einer bevorzugten Richtung ausgerichtet sind und dann in eine endgültige Geometrie gebracht werden, bevor sie durch eine Hochspannungs-Elektronenstrahlung gehärtet werden, vorzugsweise mit über 3 MeV. Das Elektronenstrahlhärten in den festen Zustand fixiert die Formbeständigkeit, die magnetischen Eigenschaften, die Öl-, Lösungsmittel- und chemische Beständigkeit des Teils selbst dann, wenn es nachfolgend Umgebungen mit ungünstiger Temperatur von 125°C oder mehr ausgesetzt wird. Jegliche fehlgeformten Teile oder Verschnitt, die in dem Prozess vor dem Strahlungshärten anfallen, können durch mehrmaliges Verarbeiten ohne die Gefahr einer vorzeitigen Härtung recycelt werden.
US 5,329,085 beschreibt einen Curiepunktheizer, hauptsächlich zur Verwendung in einem Lötkolben und ursprünglich dazu ausgestaltet, mit Strömen im Megaherzbereich zu arbeiten, welcher umgestaltet wird, um im Kilohertzbereich zu arbeiten. Ferner ist in einer Ausführungsform des Heizers die Spule, welche den Heizer anregt, in dem Griff des Kolbens angebracht.
US 5,182,427 beschreibt einen selbstregulierenden Heizer, der mittels Platzierens eines Ferritkörperelements, welches hochgradig verlustreich ist, wenn es einem Hochfrequenz-Magnetfeld ausgesetzt wird, und eine vorbestimmte Curie-Temperatur aufweist, an oder um einen Mittelleiter herum, welcher mit einer Leistungsquelle verbunden ist oder dazu eingerichtet ist, damit verbunden zu sein, welche dem Leiter einen Hochfrequenz-Wechselstrom bereitstellt, bereitgestellt wird. Der Strom, der durch den Mittelleiter fließt, erzeugt ein Magnetfeld um den Leiter, welches bewirkt, dass sich der Ferritkörper durch interne Verluste auf seine Curie-Temperatur erwärmt. Der Heizer reguliert sich bei der Curie-Temperatur des Ferritkörpers selbst. Die Leistungsquelle ist vorzugsweise eine impedanzangepasste Leistungsquelle mit konstantem Strom. Das Ferritkörperelement kann ferromagnetisch oder ferrimagnetisch sein. Der Ferritkörper ist vorzugsweise ferritmagnetisch, wie etwa Ferritperlen, -ringe und dergleichen, welche sich durch Hystereseverluste erwärmen.
US 4,303,196 beschreibt ein temperaturempfindliches Ventil, in welchem der ringförmige Ventilsitz aus einem thermisch empfindlichen magnetischen Material hergestellt ist, das eine Curie-Temperatur aufweist, die einen vorbestimmten Wert aufweist. Ein vertikal beweglicher Ventilstecker ist unterhalb des Ventilsitzes positioniert und enthält einen Permanentmagneten, welcher normalerweise den Stecker nach oben in den Ventilsitz zwingt, um das Ventil zu schließen, aber welcher es dem Ventil ermöglicht, zu öffnen, wenn die Temperatur des Ventilsitzes die Curie-Temperatur übersteigt.
US 4,414,519 beschreibt ein temperaturempfindliches Relais, das mit einem nachgiebigen beweglichen Ausleger ausgestattet ist, der aus einem amorphen ferromagnetischen Material besteht, das einen Curie-Punkt aufweist. Der Ausleger ist dazu eingerichtet, ein erstes Kontaktelement zu tragen. Ein zweites Kontaktelement ist benachbart zu dem ersten Kontaktelement zum zumindest periodischen Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem ersten Kontaktelements angeordnet. Das Relais ist dazu eingerichtet, mit einem Schaltkreis verbunden zu sein, der eine Leistungsquelle zum Bereitstellen eines elektrischen Stroms und einen Schaltmechanismus zum Aktivieren des Schaltkreises als Reaktion auf einen vorausgewählten Zustand aufweist. Ein Magnet ist dazu angeordnet und eingerichtet, den Ausleger auf eine erste Position vorzuspannen, welche eine elektrische Kontinuität zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement unterbricht. Der Ausleger wird von einer ferromagnetischen Phase in eine paramagnetische Phase überführt, wenn seine Temperatur den Curie-Punkt überschreitet, wodurch der Ausleger eine zweite Position einnimmt, in welcher die elektrische Kontinuität hergestellt wird. Ein Erwärmungsmittel ist mit dem Schaltkreis verbunden und in der Nähe des Auslegers zum Erwärmen des Auslegers angeordnet, um die Überführung während eines vorausgewählten Zeitabschnitts zu bewirken, welcher der Aktivierung des Schalkreises folgt.
Ferner beschreibt DE 10 2008 044 280 A1 einen Durchlauferhitzer für ein Wäschebehandlungsgerät. Dieser Durchlauferhitzer ist als induktive Heizeinrichtung ausgebildet, die zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes eine Spule und mindestens einen Heizkörper mit einem ferromagnetischen Material aufweist, welches durch das magnetische Wechselfeld erwärmbar ist. Gemäß der DE 10 2008 044 280 A1 wird der Durchlauferhitzer mittels einer Steuereinrichtung unter Verwendung einer gemessenen Temperatur des zu erwärmenden Mediums geregelt. Nachteilig an einer solchen Einrichtung ist, dass Mittel zur Erfassung der Temperatur erforderlich sind und die Einrichtung nicht eigensicher ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu beseitigen oder abzuschwächen und insbesondere eine Heizmöglichkeit in Wäschebehandlungsgeräten bereitzustellen, welche wartungsarm, montagefreundlich, kompakt, betriebssicher und einfach in der Anwendung ist.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Wäschebehandlungsgerät mit mindestens einer Heizeinrichtung zum Erwärmen eines Prozessmediums auf eine vorbestimmte Solltemperatur, wobei die mindestens eine Heizeinrichtung mindestens ein magnetisches (d.h., ferromagnetisches oder ferrimagnetisches) Material oder Materialvolumen mit einer vorbestimmten Curietemperatur (Tc), die der Solltemperatur entspricht, und mindestens ein Wechselfelderzeugungsmittel zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds an dem Ort des mindestens einen (ferro- oder ferri-)magnetischen Materials aufweist.
Ferromagneten und Ferrimagneten zeichnen sich durch die sog. Curietemperatur aus. Unterhalb dieser Temperatur absorbieren Ferromagneten magnetische Wechselfelder, oberhalb dieser Temperatur sind sie für die Wechselfelder inaktiv. Die Absorption magnetischer Wechselfelder führt zu einer Wärmebildung. Diese Eigenschaft ist besonders stark bei hartmagnetischen Materialien ausgeprägt. In der technischen Anwendung bedeutet dies, dass das magnetische Material die Energie des magnetischen Wechselfeldes in Wärme umwandelt, bis die Curietemperatur erreicht ist. Daraus folgt, dass bei einem Anlegen eines (genügend starken) elektromagnetischen Wechselfeldes das ferromagnetische oder ferrimagnetische (Heiz-)Material auf der Curietemperatur Tc gehalten wird. Die durch das magnetische Material erzeugte Wärme kann an ein zu erwärmendes Prozessmedium des Wäschebehandlungsgeräts (z.B. Lauge, Frischwasser und/oder Prozessluft) abgegeben ("magnetische Heizung") werden. Ferromagnetische oder ferrimagnetische Materialien sind für einen breiten Bereich an Curietemperaturen Tc kommerziell verfügbar.
Ein solches Wäschebehandlungsgerät weist unter anderem folgende Vorteile auf: es kann auf eine Temperaturbegrenzungstechnik verzichtet werden. Die Heizeinrichtung ist vielmehr eigensicher, weil eine vorgegebene Solltemperatur (welche der Curietemperatur entsprechen oder, unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten, geringer sein kann als die Curietemperatur Tc), nicht überschritten wird. Schäden auch bei Temperaturen um die 100°C führen nicht zu zerstörenden Schäden, wie Selbstentzündung, Durchbrennen oder Verzunderung. Das magnetische Material kann ferner direkt in Bauteile oder Strukturen des Wäschebehandlungsgeräts integriert werden, z.B. in ein Rohr oder einen Laugenbehälter. Dadurch kann auf diskrete Heizelemente verzichtet werden, so dass ein Aufwand an Montage, Abdichtung und Verkabelung entfällt, als auch damit zusammenhängende mögliche Montagefehler. Durch diese Integration entfällt auch der bisher für die separaten Heizelemente benötigte Raum, während das Wechselfelderzeugungsmittel (z.B. eine mit einem Frequenzgenerator gekoppelte Spule) weit kompakter ausgestaltet sein kann, so dass das Wäschebehandlungsgerät besonders kompakt ausführbar und auch designtechnisch flexibler auslegbar ist. Zudem können Werkzeuge zur Herstellung der Komponenten des Wäschebehandlungsgeräts einfacher ausfallen. Darüber hinaus kann eine Verflusung und/oder Verkalkung zumindest verringert werden. Auch mag wegen einer potenziell niedrigeren Arbeitstemperatur der 'magnetischen Heizung', beispielsweise aufgrund eines besseren Kontakts mit dem Prozessmedium, eine günstigere Energieeffizienz erreicht werden. Zudem kann die Tasche im Werkzeug nun optimiert werden, z.B. auf eine Ableitung einer während eines Schleuderns anfallenden Flüssigkeit. Die Tasche würde sich allgemein vereinfachen, und die Kosten lassen sich reduzieren.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Wäschebehandlungsgerät genau eine Heizeinrichtung aufweist, z.B. mit einem Felderzeugungsmittel und einem oder mehreren davon magnetisch bestrahlten Materialvolumina des magnetischen Materials. Alternativ kann das Wäschebehandlungsgerät mehrere solche Heizeinrichtungen aufweisen, deren magnetisches Material eine unterschiedliche Curietemperatur Tc aufweist. So kann das Prozessmedium auf unterschiedliche Solltemperaturen aufgeheizt werden. Diese mehreren Heizeinrichtungen können beispielsweise in Abhängigkeit von einer gewünschten Solltemperatur individuell aktiviert werden, z.B. mittels eines Wäschebehandlungsprogramms. Die mehreren Heizeinrichtungen können auch in individuellen Gruppen zusammen aktiviert werden.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Wäschebehandlungsgerät eine Waschfunktion aufweist und das magnetische Material in einen Laugenbehälter integriert ist. Das Wäschebehandlungsgerät kann z.B. eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner sein. Durch die Integration in den Laugenbehälter kann auf den Bauraum für die bisher verwendeten separaten Widerstandsheizelemente verzichtet werden. Das Wechselfelderzeugungsmittel, z.B. eine Spule, kann direkt an dem das magnetische Material beinhaltenden Bauteil, hier: dem Laugenbehälter, angebracht werden. Der Laugenbehälter kann z.B. eine Kunststoffoberfläche aufweisen, welche das magnetische Material gegen die Lauge abschirmt, so dass das magnetische Material nicht korrodiert. Der Laugenbehälter kann beispielsweise an den Stellen, die mit der Lauge in Kontakt kommen, aus Kunststoff gefertigt sein, in welches das (ferro- oder ferri-)magnetische Material (z. B. über ein Masterbatch) eingefüttert ist. Hergestellt werden kann ein solcher Laugenbehälter z.B. mittels eines Zweischuss-Spritzgussverfahrens.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das (ferro-) oder ferri-) magnetische Material als Bestandteil eines Lacks vorhanden ist und insbesondere an den Stellen aufgebracht wird, wo eine Wärmeeinleitung beabsichtigt ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das magnetische Material in einen Kanal für Prozessmedium integriert ist. Dadurch kann eine Erwärmung des den Kanal durchströmenden Mediums auf eine besonders kompakte Weise durchgeführt werden. Eine Kanalführung kann entsprechend flexibel ausgelegt sein. Der Kanal kann an seinem das magnetische Material (d.h., das ferromagnetische oder ferrimagnetische Material mit der vorbestimmten und ausgewählten Curietemperatur Tc) umgebenden Abschnitt z.B. von einer Spule oder Wicklung umgeben sein oder mehrere gerade, das magnetische Material durchquerende Leiter aufweisen. Das Rohr kann z.B. ein Kunststoffrohr sein, in welches das magnetische Material eingefüttert ist, z.B. über ein Masterbatch. Der (ferro- / ferri-) magnetische Rohrabschnitt kann z.B. wie ein Durchlauferhitzer wirken oder ein solcher sein.
Es ist eine für eine effektive Wärmeübertragung bevorzugte Weiterbildung, dass der Kanal eine innere Struktur besitzt, welche das magnetische Material aufweist. So kann eine Wärmeübertragungsfläche zwischen dem magnetischen Material und dem Prozessmedium vergrößert werden. Die innere Struktur kann durch die integrale Bauweise des magnetischen Materials besonders komplex und großflächig ausgestaltet sein.
Es ist eine für eine besonders effektive Wärmeübertragung bevorzugte Weiterbildung, dass der Kanal mindestens einen Abschnitt aufweist, dessen Strömungsquerschnitt für das Medium mehrere Teilkanäle aufweist, deren Wände das magnetische Material aufweisen. So kann über eine kurze Strecke auf eine kompakte Weise eine besonders hohe Wärmemenge in das durchströmende Prozessmedium eingebracht werden. Die Zahl und der Strömungsquerschnitt der Teilkanäle kann z.B. abhängig von dem Prozessmedium (Luft, Flüssigkeit (Frischwasser, Lauge)), der zu übertragenden Wärmemenge und/oder der zu heizenden Volumina eingestellt werden.
Es ist herstellungstechnisch vorteilhaft, wenn die Teilkanäle im Querschnitt eine Wabenstruktur aufweisen. Durch diese Geometrie kann eine sehr große Wärmekontaktfläche für einen vorgegebenen Strömungsquerschnitt erlangt werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Wäschebehandlungsgerät eine Wäschetrocknungsfunktion aufweist (z.B. ein Wäschetrockner oder ein Waschtrockner) und das Prozessmedium Luft ist.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Wäschebehandlungsgerät eine Waschfunktion aufweist (z.B. eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner) und das Prozessmedium (Wasch-)Lauge ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass das magnetische Material Ferrit aufweist. Ferrite sind kostengünstige "Massenchemikalien" und können nach Vorgaben (z.B. der Curietemperatur und/oder anderer magnetischer Parameter) auch kundenspezifisch hergestellt werden. Beispielsweise können Ferrite in einem "Masterbatch", z.B. wie in EP 0418 807 A2 beschrieben, hergestellt werden. Solche Masterbatches können spritztechnisch verarbeitet werden. Ein Ferrit aufweisendes Bauteil des Wäschebehandlungsgeräts kann dadurch sehr kostengünstig hergestellt werden, z.B. mittels eines Lacks, mittels Zweikomponenten-Spritzgusstechnik oder mittels einer "Zweischusstechnik" in das Bauteil eingespritzt werden, insbesondere dort, wo die Beaufschlagung mit Wärme beabsichtigt ist. Das ist insbesondere der Fall, falls der Mantel des Bauteils selbst spritzgussfähig ist.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das magnetische Material eine NiFe-Legierung aufweist. NiFe-Legierungen sind kostengünstig und für verschiedene geeignete Curietemperaturen verfügbar und lassen sich in den wesentlichen Massenfertigungsprozessen verarbeiten.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf Ferrite oder NiFe beschränkt, sondern kann jegliches magnetische Material umfassen, das eine Curietemperatur aufweist.
Das Verwenden einer Spritzgusstechnik, um das magnetische (ferromagnetische oder ferrimagnetische) Material zu formen, kann folgende Vorteile aufweisen: das magnetische Material ist sehr komplex formbar. Das magnetische Material als die Wärmequelle kann direkt dort integriert werden, wo die Wärme in das Prozessmedium einzubringen ist, was eine kompakte Bauform mit einer hohen Entwurfsflexibilität paart und eine effektive Wärmeübertragung ermöglicht. Ferner kann eine große Wärmekontaktfläche realisiert werden, so dass das Prozessmedium schneller erwärmbar ist, was eine schnellere Temperaturführung des Prozessmediums ermöglicht. Jedoch sind auch andere Herstellungsverfahren möglich, z.B. durch eine Integration von Folien, Blechen, Stäben, Formteilen usw. oder eine Verwendung eines Sinterprozesses. Derartige Komponenten können durch in Umspritzungstechnik oder einfach als eingesteckte, geklebte, geklemmte und/oder verrastete Einzelteile zum Einsatz kommen.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass das magnetische Material von einem elektrisch isolierenden Schutzmantel, insbesondere Kunststoffmantel, umgeben ist. Dadurch kann das magnetische Material ohne eine Abschirmung des magnetischen Wechselfelds bestrahlt werden, während gleichzeitig ein vor einer chemischen und abrasiven Degradation schützender Schutzmantel oder Schutzlage bereitgestellt wird. Auch ist der Kunststoffmantel gut zusammen mit dem magnetischen Material herstellbar, z.B. durch ein Zweikomponenten-Spritzguss-Verfahren oder eine Verwendung von Masterbatches. Die Beaufschlagung von Wärme an dem Ort, wo diese benötigt wird kann insbesondere durch das Zwei-Schuss-Verfahren ermöglicht werden, wobei die magnetische Substanz vorzugsweise nur dort eingebracht wird, wo später eine Wärmeentwicklung beabsichtigt ist. Jedoch sind auch andere Herstellungsverfahren möglich, z.B. ein Herstellen eines Kerns aus dem magnetischen Material, z.B. mittels eines Spritzgusses oder eines Sinterns, und folgendes Beschichten, z.B. durch Besprühen, Spritzgießen, Lackieren usw.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Wechselfelderzeugungsmittel mindestens eine Antenne aufweist, die mit einem Frequenzgenerator elektrisch verbunden ist. Der Frequenzgenerator kann die Antenne mit einem Wechselstrom speisen, welche daraufhin das magnetische Wechselfeld mit einer zumindest im Wesentlichen gleichen Frequenz abstrahlt. Die Antenne kann beispielsweise eine Spule sein, die z.B. außerhalb des magnetischen Materials angeordnet ist. Die Antenne kann alternativ z.B. ein gerader, durch das magnetische Material geführter Leiter sein. Der Frequenzgenerator kann eine Wechselspannung z.B. in einem Bereich von kHz oder MHz erzeugen.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Antenne (ohne Verwendung eines Frequenzgenerators) direkt an ein, ggf. amplitudenreduziertes, Netzspannungssignal angelegt werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Wäschebehandlungsgerät mit mindestens einer Heizeinrichtung, insbesondere wie oben beschrieben, wobei das Wäschebehandlungsgerät mindestens einen Curie-Schalter aufweist, welcher ein magnetisches (ferromagnetisches oder ferrimagnetisches) Material mit einer vorbestimmten Curietemperatur aufweist, so dass der Curie-Schalter bei oder nach einem Erreichen der Curietemperatur des magnetischen Materials schaltet, wobei das magnetische Material mit einem Prozessmedium des Wäschebehandlungsgeräts in thermischer Verbindung steht. Durch den Curie-Schalter kann auf eine sonst verwendete Kombination aus einem Temperatursensor und einer Regelung verzichtet werden. Der Curie-Schalter kann in anderen Worten gleichzeitig als Sensor und als Regler bzw. als ein schaltender Sensor wirken. Der Curie-Schalter schaltet sehr exakt und mit nur geringen Toleranzen (z.B. im Gegensatz zu einem Bimetallschalter).
Es kann für eine Einstellung eines von mehreren Temperaturniveaus, insbesondere einer Waschlauge, vorteilhaft sein, dass das Wäschebehandlungsgerät mehrere Schalter mit unterschiedlichen Curietemperaturen aufweist, wobei die Curietemperaturen im Bereich einer möglichen Zieltemperatur des Prozessmediums liegt. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Curie-Schalter eine zugeordnete Heizung zum Heizen des Prozessmediums schaltet. Die Heizungen können individuell in Abhängigkeit von der zu erreichenden Solltemperatur aktiviert werden oder in Abhängigkeit der anliegenden aktuellen Temperatur individuell durch die zugehörigen Curie-Schalter an- oder abgeschaltet werden. Dadurch kann ein eigensicheres Heizen erreicht werden, wobei auf eine aufwändige Temperaturabtastung und Regelung verzichtet werden kann.
Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass diese Schalter oder Schalteinrichtungen gezielt für eine Temperatursteuerung vorgewählter Waschprogramme eingesetzt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das ferromagnetische oder ferrimagnetische Material zumindest teilweise von dem Prozessmedium umgeben ist, um ein schnelles Ansprechen auf eine Temperaturänderung zu erreichen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das (ferro- oder ferri-) magnetische Material von einem zumindest elektrisch isolierenden Schutzmantel, insbesondere aus Kunststoff, umgeben ist. Dadurch kann das magnetische Material ohne eine Abschirmung des magnetischen Wechselfelds magnetisch bestrahlt werden, während gleichzeitig ein vor einer chemischen und abrasiven Degradation schützender Schutzmantel oder Schutzlage bereitgestellt wird. Auch ist der Kunststoffmantel gut zusammen mit dem magnetischen Material herstellbar, z.B. durch ein Zweikomponenten-Spritzguss-Verfahren oder Zwei-Schuss-Verfahren.
Der Curie-Schalter kann z.B. ein Ventil oder ein Relais sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, mindestens eine ferro- oder ferrimagnetische Komponente, die im Kontakt mit dem zu heizenden Medium steht, als Temperaturensensor einzusetzen. Die bei der Curietemperatur stattfindende Änderung der Magnetisierbarkeit kann einen in der Nähe, aber außerhalb des Mediums angebrachten Schwingkreis verstimmen. Das aus der Verstimmung generierte Signal kann beispielsweise dazu genutzt werden, um eine Heizung zu schalten.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, eine mit dem zu heizenden Medium in thermischem Kontakt stehende ferro- oder ferrimagnetische Substanz als einen Schaltstößel eines Relais oder Magnetventils einzusetzen. So können beispielsweise Versorgungsströme von Heizungen oder ein Fluss von Waschlauge, Frischwasser oder Trocknerluft gesteuert werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts, wobei ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material mittels eines magnetischen Wechselfelds bestrahlt wird, so dass das ferromagnetische oder ferrimagnetische Material auf seine Curietemperatur Tc erwärmt wird und seine Verlustwärme zumindest teilweise an ein auf eine Solltemperatur aufzuheizendes Prozessmedium übertragen wird, und/oder ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material mit Erreichen seiner Curietemperatur einen Schalter schaltet, welcher wiederum mindestens ein Heizmittel des Wäschebehandlungsgeräts schaltet. Hierfür ergeben sich auch die bereits oben diskutierten Vorteile und möglichen Ausgestaltungen.
Allgemein umfasst die Erfindung somit die Verwendung eines Materials mit einer vorbestimmten und im Wesentlichen der Solltemperatur des aufzuheizenden Prozessmediums entsprechenden Curietemperatur Tc in einem Wäschebehandlungsgerät, und zwar zum eigensicheren Abschalten von Heizmitteln und/oder zur exakten und einfachen Temperaturregelung bei einem Erreichen der Curietemperatur Tc.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.1: zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht ein Bauteil eines Wäschebehandlungsgeräts in Form eines Kanalabschnitts für ein Prozessmedium mit einem magnetischen Material;
Fig.2: zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein weiteres Bauteil eines Wäschebehandlungsgeräts in Form eines Laugenbehälters mit einem weiteren magnetischen Material; und
Fig.3: zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht noch ein weiteres Bauteil eines Wäschebehandlungsgeräts in Form eines Laugenbehälters mit einem Curie-Schalter.

Fig.1 zeigt ein Bauteil eines Wäschebehandlungsgeräts 1 in Form eines Kanalabschnitts 2 zum Durchleiten eines Prozessmediums M. Der Kanalabschnitt 2 weist eine rohrförmige Außenwand 3 auf, welche hier ein ferromagnetisches Material 4 aufweist, das beidseitig von einem Kunststoffmaterial 5 ummantelt ist. Der Strömungsquerschnitt des Kanalabschnitts 2 ist in mehrere Teilkanäle 6 unterteilt, welche parallel zur Längsrichtung des Rohrabschnitts 2 liegen und eine im Profil (senkrecht zur Längsachse L) im Wesentlichen bienenwabenförmige Struktur mit hexagonalen Wandformen aufweist. Auch die Wände der Teilkanäle 6 sind aus einem mit einem magnetischen Material (d.h., einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material) gefütterten Kunststoff umgeben. An seiner Außenseite ist der Rohrabschnitt 2 von einer Spule 7 mit mehreren Wicklungen 8 umgeben.
Bei einem Betrieb des Kanalabschnitts 2 wird durch die Spule 7, welche an einen Frequenzgenerator (o.Abb.) angeschlossen ist, ein elektrisches Wechselfeld F an dem Ort des magnetischen Materials 4 erzeugt, da der Kunststoffmantel 5 für das magnetische Wechselfeld F im Wesentlichen durchlässig ist. Mittels des magnetischen Wechselfelds wird das magnetische Material 4 immer weiter aufgeheizt, bis es seine Curietemperatur Tc erreicht. Mit Erreichen der Curietemperatur Tc ist das magnetische Material 4 für das magnetische Wechselfeld F nicht mehr aufnahmefähig und wird somit nicht weiter erwärmt. Durch den Betrieb der Spule 7 kann somit das magnetische Material 4 exakt auf die Curietemperatur Tc eingestellt werden, und zwar ohne eine Gefahr einer Überhitzung. Die Curietemperatur Tc kann durch eine entsprechende Materialauswahl genau vorgegeben werden. Die durch die Einstrahlung des magnetischen Wechselfelds F erzeugte Wärme W in dem magnetischen Material 4 wird zumindest zum Teil auf den Kunststoffmantel 5 und weiter in das Prozessmedium M übertragen. Zur Vermeidung eines Wärmeverlusts an ein anderes als das Prozessmedium M kann der Kanalabschnitt 2 an seiner Außenseite mit einem wärmedämmenden Material umgeben sein.
Der Kanalabschnitt 2 stellt somit einen Durchlauferhitzer für das durchströmende Prozessmedium M dar. Das Prozessmedium M kann Luft oder eine Flüssigkeit (z.B. Wasser oder Lauge) sein. Dieser Kanalabschnitt 2 weist gegenüber einem Durchlauferhitzer mit einer herkömmlichen Widerstandsheizung den Vorteil auf, dass auf großvolumige Widerstandsheizelemente verzichtet werden kann. Die Windungen 8 der Spule 7 nehmen vergleichsweise wenig Raum ein. Auch ist es möglich, vergleichsweise feine Strukturen, wie die Teilkanäle 6, großflächig zur Wärmeabgabe einzurichten. Dadurch kann eine besonders effektive und kompakte Möglichkeit zur Erwärmung des Prozessmediums M bereitgestellt werden. Zudem lässt sich der Rohrabschnitt 2 vergleichsweise einfach herstellen, beispielsweise im Rahmen eines einzigen Herstellungsablaufs, z.B. durch ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren oder Zweischuss-Verfahren.
Der Kanalabschnitt 2 kann beispielsweise in einen Prozessluftkanal eines Wäschetrocknungsgeräts eingebracht werden und kann dort beispielsweise in einen Behandlungsraum des Wäschetrocknungsgeräts einzublasende Luft erwärmen. Alternativ kann der Kanalabschnitt 2 beispielsweise zur Erwärmung von Lauge in einem Wäschebehandlungsgerät mit Waschfunktion verwendet werden. Eine weitere Anwendung für ein Wäschebehandlungsgerät ist die Erwärmung von zugeführtem Frischwasser.
Alternativ kann der Rohrabschnitt 2 auch ein (ferro- oder ferri-)magnetisches Rohr ohne die Kunststoffummantelung sein, insbesondere falls das Prozessmedium M ein trockenes Gas ist oder das magnetische Material 4 gegenüber einer Korrosion durch das Prozessmedium M unempfindlich ist.
Fig.2 zeigt ein weiteres Bauteil eines Wäschebehandlungsgeräts 11 in Form eines Laugenbehälters 12, welcher ähnlich zu dem Rohrabschnitt 2 einen von einem Kunststoff 5 ummantelten Kern aus einem magnetischen (ferromagnetischen oder ferrimagnetischen) Material 4 aufweist. Der Laugenbehälter 12 nimmt Lauge L auf, in welcher sich ein unterer Teil einer Wäschetrommel (o. Abb.) dreht. Die Lauge L wird zur Reinigung typischerweise erwärmt, wobei herkömmlicherweise Widerstandsheizelemente an dem Laugenbehälter 12 angebracht sind oder in einem durch die Lauge L belegten Zwischenraum zwischen dem Laugenbehälter 12 und der Wäschetrommel.
In der gezeigten Ausführungsform wird hingegen der Laugenbehälter 12 selbst beheizt, indem eine außenseitig angebrachte Spule 13 mit vorzugsweise mehreren Windungen 14 kreisförmig um einen Bereich, welcher auch durch die Lauge L benetzt wird, des Bodens des Laugenbehälters 12 herumgewickelt ist. Dadurch kann erstens Wärme W sehr effektiv in die Lauge L abgegeben werden, wobei hierzu der Laugenbehälter 12 an seiner Außenseite auch mit einem wärmeisolierenden Material versehen sein kann. Ferner kann ein Zwischenraum zwischen dem Laugenbehälter 12 und der Wäschetrommel besonders klein gehalten werden, wodurch eine Menge an für einen Waschgang benötigter Lauge L reduziert werden kann. Die Reduktion an Lauge L wiederum verringert einen Wasserverbrauch und einen Energieverbrauch. Darüber hinaus braucht für eine effektive Reinigung der Wäsche nicht mehr so viel Reinigungsmittel in die Lauge L gegeben zu werden.
Bei einem Betrieb der Waschmaschine 11 wird, ähnlich zu dem Rohrabschnitt 2 aus Fig.1, durch die Spule 13 ein magnetisches Wechselfeld F erzeugt, welches das magnetische Material 4 erwärmt, wodurch wiederum die Lauge L erwärmt werden kann. Es kann ausreichen, wenn der Laugenbehälter 12 nur bis zu einem maximalen Füllstand der Lauge L das magnetische Material 4 mit der vorbestimmten Curietemperatur Tc aufweist, oder das magnetische Material 4 sogar eine noch geringere Fläche an einem unteren Bereich des Laugenbehälters 12 einnimmt.
Fig.3 zeigt einen Ausschnitt einer Waschmaschine 21 mit einem Laugenbehälter 22, wobei der Laugenbehälter 22 ein herkömmlicher Laugenbehälter oder der in Fig.2 gezeigte magnetisch geheizte Laugenbehälter 12 sein kann. Der Laugenbehälter 22 weist einen bei einer vorbestimmten Curietemperatur Tc schaltenden Sensor oder Curie-Schalter 23 auf, der hier körperlich zweiteilig ausgeführt ist. Und zwar besteht der Curie-Schalter 23 aus einem Volumen aus (ferro- oder ferri-)magnetischem Material 24, welches an einer Innenseite des Laugenbehälters 22 an einer Position angeordnet ist, welche typischerweise von der Lauge L bedeckt ist, hier: an dem untersten Punkt des Laugenbehälters 22. Zur Verhinderung einer Korrosion durch die Lauge L ist das magnetische Material 24 von einem Kunststoffmantel umgeben.
An der trockenen Außenseite des Laugenbehälters 22 und dem magnetischen Material 24 gegenüberliegend bzw. durch den Laugenbehälter 22 getrennt befindet sich ein zweiter Teil des Curie-Schalters 23 mit einer Spule 25 und einer Auswerteschaltung 26. Über die Spule 25 wird durch den Laugenbehälter 22 hindurch, welcher zumindest an dieser Stelle für das von der Spule 25 erzeugte magnetische Wechselfeld durchlässig ist, an dem Ort des magnetischen Materials 24 das magnetische Wechselfeld erzeugt, wobei eine zugehörige Feldstärke nicht so hoch ist, dass sie eine wesentliche Erwärmung des magnetischen Materials 24 zur Folge hat.
Das magnetische Material 24 ändert seine magnetische Eigenschaft, wenn die Lauge L eine vorbestimmte Curie-Temperatur Tc des magnetischen Materials 24 erreicht. Mit Erreichen der Curie-Temperatur Tc ändert sich folglich das "magnetische Umfeld" der Spule 25, was mittels der Auswertelogik 26 detektierbar ist. Beispielsweise kann durch ein Erreichen der Curietemperatur Tc ein in der Auswertelogik 26 vorhandener oder damit gekoppelter Schwingkreis verstimmt werden, was mit einer hohen Genauigkeit sensiert ist. Solche Sensoren sind als integrierte Schaltkreise verfügbar und sehr kostengünstig. Die Auswertelogik 26 kann dann eine durch den Curie-Schalter 23 schaltbare Heizung 28 zum Erwärmen der Lauge L abschalten. Dazu kann beispielsweise ein Ausgangssignal der Auswertelogik 26 als eine Freigabe für ein Relais oder einen TRIAC genutzt werden, über welchen wiederum ein Heizungsstrom schaltbar ist. Die Heizung 28 kann eine herkömmliche Heizung oder eine 'magnetische Heizung', insbesondere wie oben beschrieben, sein.
Dieser Curie-Schalter 23, welcher auch nur als ein Curie-Sensor betreibbar ist, kann ein Erreichen der Curie-Temperatur Tc von einer niedrigeren Temperatur aus oder von einer höheren Temperatur aus zuverlässig erkennen. Sinkt beispielsweise durch ein Abschalten der Heizung 28 die Temperatur der Lauge L wieder, wird das magnetische Material 24 mit Erreichen der Curie-Temperatur Tc von einer höheren Temperatur aus wieder für das magnetische Wechselfeld F absorbierend, wodurch der Schwingkreis der Auswertelogik 26 wieder umgestimmt wird. Dann kann der Curie-Schalter 23 die Heizung 28 wieder anschalten.
Alternativ zu dem gezeigten Curie-Schalter 23 können auch andere Curie-Schalter (Ventile, Relais usw.) oder auch Curie-Sensoren eingesetzt werden, wie beispielsweise aus US 4,303,196 und US 4,414,519 bekannt. Dabei ist der mit dem Prozessmedium M in Berührung stehende Teil vorzugsweise von einem Schutzmantel 27 umgeben, insbesondere, falls das Prozessmedium M ein korrosives Medium ist. Ein Curie-Schalter 23 weist beispielsweise gegenüber einem Bimetallelement den Vorteil auf, dass es sehr exakt mit der Curie-Temperatur schaltet und beispielsweise auch gegenüber einer thermischen Wechselbeanspruchung unempfindlich ist. Bei der Verwendung eines Relais oder Magnetventils als dem Curie-Schalter kann z.B. ein Stößel des Relais oder des Magnetventils in direktem Kontakt mit der Lauge L stehen, und zwar über eine Schutzumhüllung oder Abdichtung.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Bezugszeichenliste

1: Wäschebehandlungsgerät
2: Kanalabschnitt
3: Außenwand
4: ferromagnetisches Material
5: Kunststoffmantel
6: Teilkanal
7: Spule
8: Wicklung
11: Wäschebehandlungsgerät
12: Laugenbehälter
13: Spule
14: Windung
21: Waschmaschine
22: Laugenbehälter
23: Curie-Schalter
24: magnetisches Material
25: Spule
26: Auswertelogik
27: Schutzmantel
28: Heizung
L: Lauge
F: elektrisches Wechselfeld
M: Prozessmedium
S: Längsachse
Tc: Curietemperatur
W: Wärme

Claims

Wäschebehandlungsgerät (1; 11) mit mindestens einer Heizeinrichtung (3, 7; 12, 13), die mindestens ein magnetisches Material (4) und mindestens ein Wechselfelderzeugungsmittel (7; 13) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds (F) an dem Ort des mindestens einen magnetischen Materials (4) aufweist und mit der ein Prozessmedium (M, L) auf eine vorbestimmte Solltemperatur erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (4) eine vorbestimmte Curietemperatur (Tc) aufweist, die der Solltemperatur entspricht.
Wäschebehandlungsgerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät (11) eine Waschfunktion aufweist und das magnetische Material (4) in einen Laugenbehälter (12) integriert ist.
Wäschebehandlungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (4) in einen Kanal (2) für das Prozessmedium (M, L) integriert ist.
Wäschebehandlungsgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (2) mindestens einen Abschnitt aufweist, dessen Strömungsquerschnitt für das Prozessmedium (M, L) mehrere Teilkanäle (6) aufweist, deren Wände das magnetische Material (4) aufweisen.
Wäschebehandlungsgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkanäle (6) im Querschnitt eine Wabenstruktur aufweisen.
Wäschebehandlungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät (1) eine Wäschetrocknungsfunktion aufweist und das Prozessmedium (M) Luft ist.
Wäschebehandlungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät (1) eine Waschfunktion aufweist und das Prozessmedium (L) Lauge ist.
Wäschebehandlungsgerät (1; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (4) Ferrit aufweist.
Wäschebehandlungsgerät (1; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (4) eine NiFe-Legierung aufweist.
Wäschebehandlungsgerät (1; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (4) von einem elektrisch isolierenden Schutzmantel (5), insbesondere Kunststoffmantel, umgeben ist.
Wäschebehandlungsgerät (1; 11; 21) mit mindestens einer Heizeinrichtung (28), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät (21) mindestens einen Curie-Schalter (23) aufweist, welcher ein magnetisches Material (24) mit einer vorbestimmten Curietemperatur (Tc) aufweist, so dass der Curie-Schalter (23) bei oder nach einem Erreichen der Curietemperatur (Tc) schaltet, wobei das magnetische Material (24) mit einem Prozessmedium (M, L) des Wäschebehandlungsgeräts (21) in einer thermischen Verbindung steht.
Wäschebehandlungsgerät (21) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (24) zumindest teilweise von dem Prozessmedium (M, L) umgeben ist.
Wäschebehandlungsgerät (21) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (24) von einem zumindest elektrisch isolierenden Schutzmantel (27), insbesondere aus Kunststoff, umgeben ist.
Wäschebehandlungsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Curie-Schalter (23) eine Heizung (28) zum Heizen des Prozessmediums (M, L) schaltet.
Verfahren zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts (1; 11; 21), bei dem
∼ Wärme (W) mit mindestens einer Heizeinrichtung (3, 7; 12, 13, 28) zumindest teilweise an ein aufzuheizendes Prozessmedium (M) übertragen wird und das Prozessmedium (M, L) auf eine vorbestimmte Solltemperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

∼ die Heizeinrichtung (3, 7; 12, 13) mit einem magnetischen Material (4) ausgebildet wird, das eine der Solltemperatur entsprechende, vorbestimmte Curietemperatur (Tc) aufweist und das mittels eines magnetischen Wechselfelds (F) auf die Curietemperatur (Tc) erwärmt wird und/oder

∼ ein magnetisches Material (24) mit Erreichen seiner Curietemperatur (Tc) einen Schalter (23) schaltet, welcher wiederum mindestens die Heizeinrichtung (28) des Wäschebehandlungsgeräts (21) schaltet.