WO2005015103A1 - Verfahren zum betreiben eines gerätes mit wenigstens einem teilprogrammschritt 'trocknen' - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines gerätes mit wenigstens einem teilprogrammschritt 'trocknen' Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a device with at least one sub-program step "drying", as it is e.g. is used in tumble dryers, dishwashers, dishwashers, shoe dryers etc.
  • the items to be washed can be dried by self-heating if the washing liquid is heated in a sub-program step "rinse-off" and thus the hot, rinsed items are self-drying due to the inherent heat of the items to be washed during the drying process the sub-program step "final rinse” heated to a certain temperature and applied to the items to be washed using spray devices.
  • a separate heating source e.g. a hot air blower, used to heat the moist air mixture during the drying process so that the air in the washing container can absorb a larger amount of moisture.
  • Dishwashers are known in which the moist air is discharged to the outside. This is disadvantageous because the surrounding kitchen furniture is damaged.
  • a disadvantage of the heating systems according to the prior art described above is that the heating of the rinsing liquid is associated with a high energy requirement and the required thermal energy has to be generated anew for each heating phase by means of the electrical heating elements.
  • the known heating systems have the disadvantage that the heating of the rinsing liquid in the sub-program step “rinse-off" and the processes in the sub-program step “drying” are themselves associated with a high energy requirement and the required thermal energy is lost after the drying process.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method with which it is possible to operate devices of the type mentioned at the outset as economically as possible, to dry the material to be dried efficiently and to keep the associated energy expenditure as low as possible.
  • a Peltier element is a heat pump with which heat is extracted from one area - this is cooled down - and transported to another area - which is heated.
  • heating of the material to be treated which is significantly less than in the prior art, is only necessary, e.g. in dishwashers in the sub-program step "rinse aid". This means a significant energy saving.
  • By cooling the air its moisture absorption capacity is reduced and the moisture content of the air precipitates as condensate.
  • By heating the air its moisture absorption capacity is increased each time it is passed through the line system, With the closed air system, an exchange of polluted air from the environment is completely ruled out, thus preventing the treated material from being contaminated back.
  • the present invention provides a method with which it is possible to operate devices of the type mentioned at the outset as economically as possible, to dry the material to be dried efficiently and to keep the associated energy expenditure as low as possible.
  • the air is conveyed by means of a blower, which makes it easier to control the use of the Peltier element.
  • the air is cooled by means of the Peltier element.
  • the actual function of a Peltier element, cooling with removal of the absorbed thermal energy, is thus used in accordance with the method according to the invention.
  • By cooling the air its moisture absorption capacity is reduced and the moisture content of the air precipitates as condensate.
  • the air is heated by means of the Peltier element.
  • the further function of the already existing Peltier element is thus taken up - the transported heat when cooling the moist air and during Condensation of moisture from the moist air - used for further energy saving.
  • the air is heated by means of a heater. If the heating of the air by the Peltier element is not sufficient, the air is additionally heated with a heater to ensure the drying function. Despite the additional energy consumption for heating, an energy saving is achieved compared to the previously described prior art.
  • the air is directed past a condenser. If the removal of moisture from the air is not sufficient due to the cooling by the Peltier element, the air is additionally directed past a condenser to ensure the drying function, which performs the lack of moisture removal.
  • a dishwasher has a rinsing method whose program sequence consists of at least one sub-program step "pre-rinse”, a sub-program step “cleaning”, at least one sub-program step “intermediate rinsing", a sub-program step "rinsing” and a sub-program step "drying".
  • air is passed out of a treatment room out of it via a line system in which at least one Peltier element is arranged and back into it, the air being cooled during the passage and thereby moisture withdrawn and then heated again.
  • the treatment room of the dishwasher - the washing container - is equipped with an outlet in the upper region of the washing container. From this outlet leads an air line to a blower and from the blower to the Peltier element.
  • a Peltier element is a heat pump with which heat is extracted from one area - this is cooled - and transported to another area - which is heated, the heat being produced at high speed and in large quantities by one part - the so-called “cold side” "- of the Peltier element to the other part - the so-called” warm side "- of the Peltier element. If the introduced moist air is directed to the "cold side” of the Peltier element, it cools the moist air and thus reduces the moisture absorption capacity of the moist air, as a result of which the moisture contained in the moist air condenses. The "cold side” of the Peltier element thus extracts the heat (sensitive heat) from the moist air and also absorbs the heat of condensation (latent heat) and transports the heat to the other part - for "heating" the Peltier element.
  • a further air line leads from the "cold side" of the Peltier element to the "warm side” of the Peltier element and from there to an inlet located in the lower region of the rinsing container.
  • the heated air introduced into the rinsing tank is now much drier and therefore has a high moisture absorption capacity. It rises in the washing compartment and absorbs the residual moisture in the items to be treated - the items to be washed. As already described above, it is now fed back to the line system.
  • the air is additionally directed past a condenser to ensure the drying function, which performs the lack of moisture removal.
  • the condenser can be arranged in the flow direction of the air before or after the “cold side” of the Peltier element, in the exemplary embodiment described it is arranged after the “cold side” of the Peltier element.
  • the air is additionally heated with a heater to ensure the drying function.
  • the heater is arranged shortly before the treated air is admitted to the rinsing container. Despite the additional energy consumption for heating, an energy saving is achieved compared to the previously described prior art.
  • the present invention provides a method with which it is possible to operate devices of the type mentioned at the outset as economically as possible, to dry the material to be dried efficiently and to keep the associated energy expenditure as low as possible.

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Abstract

Um ein Verfahren zum Betreiben eines Gerätes mit wenigstens einem Teilprogrammschritt 'Trocknen' bereitzustellen, mit dem es möglich ist, Geräte mit wenigstens einem Teilprogrammschritt 'Trocknen' möglichst wirtschaftlich zu betreiben, das zu trocknende Gut effizient zu trocknen sowie den damit verbundenen Energieaufwand so gering wie möglich zu halten, wird erfindungsgemäß in dem wenigstens einen Teilprogrammschritt 'Trocknen' Luft aus einem Behandlungsraum aus diesem heraus über ein Leitungssystem, in dem wenigstens ein Peltierelement angeordnet ist und wieder zurück in diesen geleitet wird, wobei während des Durchleitens die Luft abgekühlt und ihr dadurch Feuchtigkeit entzogen und sie anschließend wieder erwärmt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Gerätes mit wenigstens einem Teil programmschritt "Trocknen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gerätes mit wenigstens einem Teilprogrammschritt "Trocknen", wie es z.B. in Wäschetrocknern, Geschirrspülmaschinen, Geschirrtrockner, Schuhtrockner etc. angewandt wird.
Zur Trocknung z.B. von Spülgut in einer Geschirrspülmaschine sind unterschiedliche Ver- fahren bekannt. Beispielsweise kann das Spülgut durch Eigenwärmetrocknung getrocknet werden, wenn die Spülflüssigkeit in einem Teilprogrammschritt „Klarspülen" erhitzt wird und somit das heiß klargespülte Spülgut durch die so aufgebaute Eigenwärme des Spülguts während des Trocknungsvorgangs von selbst trocknet. Um diese Eigenwärmetrocknung zu erreichen, wird die Spülflüssigkeit in dem Teilprogrammschritt „Klarspülen" auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und über Sprüheinrichtungen auf das Spülgut aufgebracht. Durch die relativ hohe Temperatur der Spülflüssigkeit in dem Teilprogrammschritt „Klarspülen" von üblicherweise von 65CC bis 75°C wird erreicht, dass eine hinreichend große Wärmemenge auf das Spülgut übertragen wird, so dass das am Spülgut anhaftende Wasser durch die im Spülgut gespeicherte Wärme verdampft.
Bei weiteren bekannten Verfahren zur Trocknung des Spülguts in Geschirrspülmaschinen wird eine separate Heizquelle, z.B. ein Heißluftgebläse, dazu verwendet, das feuchte Luftgemisch beim Trocknungsvorgang zu erwärmen, damit die Luft im Spülbehälter eine größere Menge an Feuchtigkeit aufnehmen kann.
Es sind Geschirrspülmaschinen bekannt, bei denen die Feuchtluft nach außen abgelassen wird. Dies ist nachteilig, da die umgebenden Küchenmöbel geschädigt werden.
Daher sind weitere Verfahren bekannt, bei denen vor dem Ausleiten die Feuchtluft über Kondensationsflächen geleitet wird, an denen die Feuchtigkeit kondensiert. Dieses Kon- denswasser wird entweder in den Spülbehälter oder in spezielle Auffangbehälter geleitet. Aus der DE 30 21 746 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Geschirrspülmaschine bekannt, bei dem ein wärmeleitend mit dem Spülbehälter verbundener Wärmetauscher während eines Teilprogrammschrittes „Trocknen" mit kaltem Frischwasser gespeist wird. Dadurch wird eine Kondensationsfläche auf der Innenseite des Spülbehälters erzeugt, an der die Feuchtigkeit kondensiert und das entstehende Kondenswasser im Spülbehälter verbleibt. Da der Temperaturunterschied zwischen der Feuchtluft und dem eingefüllten Frischwasser relativ gering ist und die Frischwassermenge sich stetig erwärmt, ergibt sich der Nachteil, dass die Kondensation der Feuchtluft lange dauert und stetig geringer wird, so dass der Auslass an Feuchtluft aus der Geschirrspülmaschine ansteigt und die Dauer des Teilprogrammschrittes „Trocknen" lang ist, bei mäßigem Trocknungsergebnis.
Ein Nachteil bei den oben beschriebenen Heizungssystemen nach dem weiter oben beschriebenen Stand der Technik besteht darin, dass die Erwärmung der Spülflüssigkeit mit einem hohen Energiebedarf verbunden ist und die benötigte Wärmeenergie für jede Erwärmungsphase mittels der elektrischen Heizelemente neu erzeugt werden muss. Eben- so haben die bekannten Heizungssysteme den Nachteil, dass die Erwärmung der Spülflüssigkeit im Teilprogrammschritt "Klarspülen" sowie die Vorgänge im Teilprogrammschritt "Trocknen" selbst mit einem hohen Energiebedarf verbunden sind und die benötigte Wärmeenergie nach dem Trocknungsvorgang verloren geht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist, Geräte der eingangs genannten Art möglichst wirtschaftlich zu betreiben, das zu trocknende Gut effizient zu trocknen sowie den damit verbundenen Energieaufwand so gering wie möglich zu halten.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Gerätes mit wenigstens ei- nem Teilprogrammschritt "Trocknen" wird in dem wenigstens einen Teilprogrammschritt "Trocknen" Luft aus einem Behandlungsraum aus diesem heraus über ein Leitungssystem, in dem wenigstens ein Peltierelement angeordnet ist und wieder zurück in diesen geleitet, wobei während des Durchleitens die Luft abgekühlt und ihr dadurch Feuchtigkeit entzogen und sie anschließend wieder erwärmt wird.
Ein Peltierelement ist eine Wärmepumpe mit der einem Bereich Wärme entzogen - dieser abgekühlt wird - und zu einem anderen Bereich transportiert wird - dieser erwärmt wird. Durch den Einsatz eines Peltierelements ist nur noch eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich geringere Erwärmung des zu behandelnden Gutes notwendig, z.B. bei Geschirrspülmaschinen im Teilprogrammschritt „Klarspülen". Dies bedeutet eine wesentliche Energieeinsparung. Durch das Abkühlen der Luft wird deren Feuchtigkeitsaufnahmekapazität abgesenkt und der Feuchtigkeitsanteil der Luft fällt als Kondensat aus. Durch die Erwärmung der Luft wird deren Feuchtigkeitsaufnahmekapazität bei jedem Durchleiten durch das Leitungssystem wieder erhöht, was zur Verbesserung des Trocknungsergebnisses und/oder zur Verkürzung der Trocknungszeit führt. Bei dem geschlossenen Luftsystem ist ein Austausch von verschmutzter Luft aus der Umgebung vollständig ausgeschlossen, womit eine Rückanschmutzung des behandelten Gutes verhindert wird. Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, mit dem es möglich ist, Geräte der eingangs genannten Art möglichst wirtschaftlich zu betreiben, das zu trocknende Gut effizient zu trocknen sowie den damit verbundenen Energieaufwand so gering wie möglich zu halten.
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird die Luft mittels eines Gebläses gefördert, womit eine Steuerung des Einsatzes des Peltierelements erleichtert wird.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung wird die Luft mittels des Peltierelements abgekühlt. Damit wird die eigentliche Funktion eines Peltierelements, die Ab- kühlung unter Abtransport der aufgenommenen Wärmeenergie, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Durch das Abkühlen der Luft wird deren Feuchtigkeitsaufnahmekapazität abgesenkt und der Feuchtigkeitsanteil der Luft fällt als Kondensat aus.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung wird die Luft mittels des Peltierelements erwärmt. Damit wird die weitere Funktion des ohnehin vorhandenen Peltierelements - die transportierte Wärme aufgenommen beim Kühlen der Feuchtluft und beim Kondensieren der Feuchtigkeit aus der Feuchtluft - zur weiteren Energieeinsparung verwendet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Luft mittels einer Heizung erwärmt. Sollte die Erwärmung der Luft durch das Peltierelement nicht ausreichen, wird zur Sicherstellung der Trocknungsfunktion die Luft zusätzlich mit einer Heizung erwärmt. Trotz des zusätzlichen Energieverbrauchs für die Heizung wird gegenüber dem vorbeschriebenen Stand der Technik eine Energieeinsparung erreicht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Luft an einem Kondensor vorbeigeleitet. Sollte der Feuchtigkeitsentzug der Luft aufgrund der Abkühlung durch das Peltierelement nicht ausreichen, wird zur Sicherstellung der Trocknungsfunktion die Luft zusätzlich an einem Kondensor vorbeigeleitet, der den fehlenden Feuchtigkeitsentzug vornimmt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens bei einer Geschirrspülmaschine erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gerätes mit wenigstens einem Teilprogrammschritt "Trocknen" wird bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel in einer Geschirrspülmaschine ausgeführt. Eine Geschirrspülmaschine weist bekanntlich ein Spülverfahren auf dessen Programmablauf aus wenigstens einem Teilprogrammschritt "Vorspülen", einem Teilprogrammschritt "Reinigen", wenigstens einem Teilprogrammschritt "Zwischenspülen", einem Teilprogrammschritt "Klarspülen" und einem Teilprogrammschritt "Trocknen" besteht. Erfindungsgemäß wird bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel in dem wenigstens einen Teilprogrammschritt "Trocknen" Luft aus einem Behandlungsraum aus diesem heraus über ein Leitungssystem, in dem wenigstens ein Peltierelement angeordnet ist und wieder zurück in diesen geleitet, wobei während des Durchleitens die Luft abgekühlt und ihr dadurch Feuchtigkeit entzogen und sie anschließend wieder erwärmt wird.
Im Ausführungsbeispiel ist dafür der Behandlungsraum der Geschirrspülmaschine - der Spülbehälter - mit einem Auslass im oberen Bereich des Spülbehälters ausgestattet. Von diesem Auslass führt eine Luftleitung zu einem Gebläse und von dem Gebläse zu dem Peltierelement.
Wie an sich bekannt ist ein Peltierelement eine Wärmepumpe mit der einem Bereich Wärme entzogen - dieser abgekühlt wird - und zu einem anderen Bereich transportiert wird - dieser erwärmt wird, wobei die Wärme in großer Geschwindigkeit und großer Menge von einem Teil - der sogenannten „kalten Seite" - des Peltierelements zu dem anderen Teil - der sogenannten „warmen Seite" - des Peltierelements geleitet wird. Wird also die eingeleitete Feuchtluft zur "kalten Seite" des Peltierelements geleitet, kühlt dieser die Feuchtluft und verringert damit das Feuchtigkeitsaufnahmevermögen der Feuchtluft, wo- durch die in der Feuchtluft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert. Die "kalten Seite" des Peltierelements entzieht der Feuchtluft damit die Wärme (sensible Wärme) und nimmt auch die entstehende Kondensationswärme (latente Wärme) auf und transportiert die Wärme zum anderen Teil - zur „Heizung" des Peltierelements.
Im Ausführungsbeispiel führt eine weitere Luftleitung von der "kalten Seite" des Peltierelements zu der "warmen Seite" des Peltierelements und von dort zu einem im unteren Bereich des Spülbehälters gelegenen Einlass.
Gelangt nun die trockene Luft zu der "warmen Seite" des Peltierelements wird die Luft von dieser erwärmt.
Die in den Spülbehälter eingeleitete, erwärmte Luft ist nun wesentlich trockener und weißt daher wieder ein hohes Aufnahmevermögen für Feuchtigkeit auf. Sie steigt im Spülbehälter nach oben und nimmt die Restfeuchtigkeit an dem zu behandelnden Gut - dem Spül- gut - auf. Sie wird nun, wie oben schon beschrieben, wieder dem Leitungssystem zugeleitet.
Durch den Einsatz eines Peltierelements ist nur noch eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich geringere Erwärmung des zu behandelnden Gutes notwendig, in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bei Geschirrspülmaschinen im Teilprogrammschritt „Klarspülen" etwa um 50 °C, ev. sogar noch niedriger. Dies bedeutet eine wesentliche Energieeinsparung. Durch das Abkühlen der Luft wird deren Feuchtigkeitsaufnahmekapazität abgesenkt und der Feuchtigkeitsanteil der Feuchtluft fällt als Kondensat aus. Durch die Erwärmung der Luft wird deren Feuchtigkeitsaufnahmekapazität bei jedem Durchleiten durch das Leitungssystem wieder erhöht, was zur Verbesserung des Trocknungsergebnisses und/oder zur Verkürzung der Trocknungszeit führt. Bei dem geschlossenen Luftsystem ist ein Austausch von verschmutzter Luft aus der Umgebung vollständig ausgeschlossen, womit eine Rückanschmutzung des behandelten Gutes verhindert wird.
Sollte der Feuchtigkeitsentzug der Luft aufgrund der Abkühlung durch das Peltierelement nicht ausreichen, wird zur Sicherstellung der Trocknungsfunktion die Luft zusätzlich an einem Kondensor vorbeigeleitet, der den fehlenden Feuchtigkeitsentzug vornimmt. Der Kondensor kann in Strömungsrichtung der Luft vor oder nach der „kalten Seite" des Pel- tierelements angeordnet sein, im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist er nach der „kalten Seite" des Peltierelements angeordnet.
Sollte die Erwärmung der Luft durch das Peltierelement nicht ausreichen, wird zur Sicherstellung der Trocknungsfunktion die Luft zusätzlich mit einer Heizung erwärmt. Die Hei- zung ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kurz vor dem Einlass der behandelten Luft in den Spülbehälter angeordnet. Trotz des zusätzlichen Energieverbrauchs für die Heizung wird gegenüber dem vorbeschriebenen Stand der Technik eine Energieeinsparung erreicht.
Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, mit dem es möglich ist, Geräte der eingangs genannten Art möglichst wirtschaftlich zu betreiben, das zu trocknende Gut effizient zu trocknen sowie den damit verbundenen Energieaufwand so gering wie möglich zu halten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Gerätes mit wenigstens einem Teilprogrammschritt "Trocknen", dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Teilprogrammschritt "Trocknen" Luft aus einem Behandlungsraum aus diesem heraus über ein Leitungssystem, in dem wenigstens ein Peltierelement angeordnet ist und wieder zurück in diesen geleitet wird, wobei während des Durchleitens die Luft abgekühlt und ihr dadurch Feuchtigkeit entzogen und sie anschließend wieder erwärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mittels eines Gebläses gefördert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mittels des Peltierelements abgekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mittels des Peltierelements erwärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mittels einer Heizung erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft an einem Kondensor vorbeigeleitet wird.
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