WO2007071536A1 - Wäschetrockner mit peltier-wärmepumpe - Google Patents

Wäschetrockner mit peltier-wärmepumpe Download PDF

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WO2007071536A1 PCT/EP2006/069120 EP2006069120W WO2007071536A1 WO 2007071536 A1 WO2007071536 A1 WO 2007071536A1 EP 2006069120 W EP2006069120 W EP 2006069120W WO 2007071536 A1 WO2007071536 A1 WO 2007071536A1
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peltier
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filter
peltier elements
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Harald MOSCHÜTZ
Ingo Schulz
Andreas Stolze
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/206—Heat pump arrangements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 

Definitions

  • the invention relates to a washer dryer with Peltier heat pump according to the preamble of patent claim 1
  • Such a washer is known for example from DE 69 26 182 U.
  • Peltier-Hemenl a marketable Peltier element is known in structure and function.
  • Half elements of this Peltier element are formed in a sump or cuboid shape and consist of doped semiconductors as materials
  • the semiconductors are in particular bismuth tellu ⁇ d, and there are used a p-type doped semiconductor and an n-type doped semiconductor each a half-element of the semiconductor doped p-type and a half-element of the n-l ⁇ tend doped semiconductors are each connected to one another via a printed circuit board, also referred to as a metal bridge, and to another side, which lies opposite said one side, via a respective further printed circuit board with a further half element or a connection contact for connecting the Peltier Elements connected to an electrical network
  • DE 1 410 206 A discloses a washing machine in which laundry is not only washed but also dried.
  • the document shows several alternatives, in particular an electric heater for heating an air stream used for drying laundry and a simple heat exchanger for cooling the heated Air flow may be provided after applying the laundry, but the heater and the radiator may also belong to a heat pump.
  • the heat pump device may be a heat pump device which uses Peltier elements to utilize the thermoelectric effect.
  • An apparatus for drying laundry which, in turn, corresponds to the generic type described in an English abstract extractively belonging to the abstract "Patent Abstracts of Japan" JP 08 057 194 A, contains in its first duct system, in addition to a hot side and a cold side, both belong to a thermoelectrically operable heat pump means, an upstream of the cold side additional heat exchanger for cooling the discharged air from the laundry and a hot side downstream additional heating device for further heating the air flow before the loading of the laundry.
  • a Peltier element module in a corresponding heat pump device has a cold side and a hot side. On the cold side air is passed in a tube for cooling and for dispensing moisture. The thus dried air is passed in a tube on the hot side for reheating.
  • a filter permeable to air and water vapor to the Peltier elements is arranged in the tube which runs along the hot side of the module (ie is guided along there).
  • This filter provides a transport of water effective connection between the space in which the Peltier elements are arranged, and the warm side of the Peltier module, where there is a minimum partial pressure of water vapor at least in the area of the Peltier module. Due to the filter, this minimum partial pressure also adjusts itself to the Peltier elements, and any excess water that might have accumulated there is carried away by the filter to the warm side, thus escaping unwanted moisture from the Peltier elements in the pipe.
  • the Peltier elements are now ventilated, from the hot side, and at the same time actively dehumidified.
  • the sealing effort in the production of the modules is reduced and the overall quality of the heat pump is improved.
  • the filter is preferably impermeable to a liquid, such as water, to preclude ingress of liquid water, at least from the hot side.
  • a filter is particularly suitable a filter made of polytetrafluoroethylene, z. B. from expanded polytetrafluoroethylene, as it is offered by the company Gore & Ass. On the market.
  • the Peltier elements are preferably arranged in an interior of the Peltier module delimited by walls, and the filter creates an air and water vapor permeable connection from the pipe to the interior (and thus also from the interior to the pipe). Due to the adequate ventilation of the interior of the Peltier Element module prevents pressure fluctuations, and any moisture ingress may evaporate from inside the module due to the water vapor partial pressure gradient.
  • FIG. 1 Figure schematically illustrates the construction of a tumble dryer.
  • the laundry In the tumble dryer, the laundry is in a laundry drum 10.
  • the laundry drum 10 has an outlet 12 and an inlet 14 for air.
  • the air from the outlet 12 first passes into a tube 16, into which it is sucked in by means of a pump 18, wherein the tube is led to the cold side (in the picture on the right) of an existing Peltier elements 20 Peltier element module.
  • the cold side of the Peltier element module water from the air taken from the laundry in the drum 10 condenses and is collected in a container (not shown).
  • the dried air is now passed via the tube 22 into the tube 24, which connects the hot side of the Peltier element module with the inlet 14 of the drum 10. There, the dried air is warmed up, so that it enters the inlet 14 as warm air in order to be able to dry laundry in the drum 10 again.
  • the guidance of the air shown in the figure only as a schematic representation of a real leadership, according to which the Peltier elements 20 shown in the figure would have to be successively swept by the air, first at the respective cold side, then at the respective warm side.
  • the real guide is to be interpreted as an S-shaped loop passing twice as described above the Peltier elements 20.
  • the Peltier element module is sealed to the outside according to the preferred embodiment shown here by walls 26, wherein in the image laterally the tubes 16 and 24 each form the conclusion.
  • a filter 28 is provided which is disposed in the tube 24 and creates a connection from the tube interior of the tube 24 to the interior of the Peltier element module.
  • the filter 28, shown only schematically herein, is located at a location where it least affects the warming of the air in the tube 24 on the hot side of the Peltier element module and the interior of the Peltier element module with a location in the tube 24, at which there is a minimum partial pressure of water vapor, connects.
  • the filter 28 which is made of expanded polytetrafluoroethylene, which is permeable to air and water vapor, but impermeable to liquids, may optionally in the interior of the Peltier element module between the walls 26, for example via leaks to the pipe 16 on the cold side , Liquid entered, evaporate and pass through the filter 28 into the tube 24, and thus out of the interior of the Peltier element module out again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe, die ein Peltier-Element-Modul mit Peltier-Elementen (20) umfasst, das eine Kaltseite hat, an der in einem Rohr (16) Luft zur Abkühlung und zum Abgeben von Feuchtigkeit vorbeigeführt wird, und das eine Warmseite hat, an der in einem Rohr (24) die getrocknete Luft zum Wiederaufwärmen vorbeigeführt wird. In dem Rohr (24), das entlang der Warmseite des Moduls verläuft, ist ein für Luft und Wasserdampf durchlässiger Filter (28) zu den Peltier- Elementen (20) hin angeordnet. Eventuell an den Peltier-Elementen (20) auftretende Feuchtigkeit kann in das Rohr (24) entweichen.

Description

Wäschetrockner mit Peltier-Wärmepumpe
Die Erfindung betrifft einen Waschetrockner mit Peltier-Warmepumpe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1
Ein solcher Waschetrockner ist beispielsweise aus der DE 69 26 182 U bekannt
Aus einem Dokument, welches am 25 November 2005 von der Internet- Adresse http vde wikipedia org/wiki'Peitier-Hemenl herunterladbar war, ist ein marktύbliches Peltier-Element in Aufbau und Funktion bekannt Halbelemente dieses Peltier-Elements, sind saulen- oder quaderförmig ausgebildet und bestehen aus dotierten Halbleitern als Werkstoffe Die Halbleiter sind insbesondere Wismut-Telluπd, und es kommen ein p-leιtend dotierter und ein n-leιtend dotierter Halbleiter zum Einsatz Jeweils ein Halbelement aus dem p-leιtend dotierten Halbleiter und ein Halbelement aus dem n-leιtend dotierten Halbleiter sind jeweils an einer Seite über ein Leiterplattchen, auch als Metallbrύcke bezeichnet, miteinander verbunden, und an einer anderen Seite, welche der genannten einen Seite gegenüber hegt, über jeweils ein weiteres Leiterplattchen mit einem weiteren Halbelement oder einem Anschlusskontakt zum Anschluss des Peltier-Elements an ein elektrisches Netzwerk verbunden
Weitere Hinweise zu Grundlagen, anwendungsbezogener Auswahl und Montage von
Peltier-Elementen ergeben sich aus Dokumenten, die am 25 November 2005 von den
Internet-Adressen http //www quick ohm de/waermG'download'Erlaeuterung zu Poitierelemonten pdf und http '/www quick-ohm de/waerme download/Hnbau pdf herunterladbar waren
Aus der DE 1 410 206 A geht eine Waschmaschine hervor, in welcher Waschgut nicht nur gewaschen, sondern auch getrocknet werden kann Für die dazu erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen zeigt die Schrift mehrere Alternativen, insbesondere können eine elektrische Heizvorrichtung zum Erwarmen eines zur Trocknung von Waschgut eingesetzten Luftstroms und ein einfacher Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts vorgesehen sein, der Heizer und der Kühler können aber auch zu einer Wärmepumpeinrichtung gehören. Die Wärmepumpeinrichtung kann eine Wärmepumpeinrichtung sein, welche mit Peltier- Elementen zur Nutzung des thermoelektrischen Effekts arbeitet.
Eine aus einem in der Datensammlung „Patent Abstracts of Japan" zur JP 08 057 194 A gehörigen englischen Kurzauszug hervorgehende Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, welche wiederum der Eingangs beschriebenen Gattung entspricht, enthält in ihrem ersten Kanalsystem neben einer Warmseite und einer Kaltseite, welche beide zu einer thermoelektrisch betreibbaren Wärmepumpeinrichtung gehören, einen der Kaltseite vorgeschalteten zusätzlichen Wärmetauscher zur Abkühlung des von dem Waschgut abgeführten Luftstroms und eine der Warmseite nachgeschaltete zusätzliche Heizeinrichtung zum weiteren Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts.
Ein Peltier-Element-Modul in einer entsprechenden Wärmepumpeinrichtung hat eine Kaltseite und eine Warmseite. An der Kaltseite wird in einem Rohr Luft zur Abkühlung und zum Abgeben von Feuchtigkeit vorbeigeführt. Die so getrocknete Luft wird in einem Rohr an der Warmseite zum Wiederaufwärmen vorbeigeführt.
Üblicherweise wird an der Kaltseite auskondensierte Feuchtigkeit in einem Behälter gesammelt. Das Rohr, das an der Kaltseite vorbeigeführt ist, ist zumindest an der Seite, welche direkt in Kontakt mit der Kaltseite steht, häufig mit einem Wasserfilm überzogen. Zwar befinden sich die Peltier-Elemente jenseits des Rohrs. Häufig kann jedoch Feuchtigkeit zu den Peltier-Elementen vordringen. Auch Abdichtungen mit Silikon können solches nur bedingt ändern. Kritisch sind insbesondere Löcher in den Wärmeleitkörpern, auf denen die Peltier-Elemente angeordnet sind. Solche Löcher werden häufig für Verschraubungen benötigt.
Wasser auf einem Peltier-Element kann zu Korrosion und sogar zu einem Kurz- oder Masseschluss führen und kann damit den Ausfall des gesamten Peltier-Element-Moduls bewirken. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Wäschetrockner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, dass ein nachteiliger Einfluss von Wasser, welches in das Peltier-Element-Modul gelangt, unterdrückt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist also in dem Rohr, das entlang der Warmseite des Moduls verläuft, (also dort entlang geführt ist) ein für Luft und Wasserdampf durchlässiger Filter zu den Peltier-Elementen hin angeordnet.
Dieser Filter stellt eine zum Transport von Wasser wirksame Verbindung zwischen dem Raum, in dem die Peltier-Elemente angeordnet sind, und der Warmseite des Peltier- Moduls dar, wo jedenfalls im Bereich des Peltier-Moduls ein minimaler Partialdruck von Wasserdampf vorliegt. Aufgrund des Filters stellt sich dieser minimale Partialdruck auch an den Peltier-Elementen ein, und jedwedes überschüssige Wasser, welches sich dort angesammelt haben könnte, wird durch den Filter zur Warmseite abtransportiert, So entweicht unerwünschte Feuchtigkeit von den Peltier-Elementen in das Rohr.
Mit anderen Worten werden durch die Auswahl eines passenden Filters die Peltier- Elemente nunmehr belüftet, und zwar von der Warmseite her, und gleichzeitig aktiv entfeuchtet. Dadurch ist der Abdichtungsaufwand bei der Herstellung der Module reduziert und die gesamte Qualität der Wärmepumpe ist verbessert.
Der Filter ist vorzugsweise undurchlässig für eine Flüssigkeit wie Wasser, um ein Eindringen flüssigen Wassers jedenfalls von der Warmseite her auszuschließen.
Als Filter eignet sich insbesondere ein Filter aus Polytetrafluorethylen, z. B. aus expandiertem Polytetrafluorethylen, wie er von der Firma Gore & Ass. auf dem Markt angeboten wird.
Bevorzugt sind die Peltier-Elemente in einem durch Wandungen abgegrenzten Innenraum des Peltier-Moduls angeordnet, und der Filter schafft eine luft- und wasserdampfdurchlässige Verbindung vom Rohr zum Innenraum (und damit auch vom Innenraum zum Rohr). Durch die ausreichende Belüftung des Innenraums des Peltier- Element-Moduls werden Druckschwankungen verhindert, und eventuell eindringende Feuchtigkeit kann aufgrund des Wasserdampfpartialdruckgefälles aus dem Inneren des Moduls verdampfen.
Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die
Figur schematisch den Aufbau eines Wäschetrockners veranschaulicht.
In dem Wäschetrockner befindet sich die Wäsche in einer Wäschetrommel 10. Die Wäschetrommel 10 hat einen Auslass 12 und einen Einlass 14 für Luft. Die Luft aus dem Auslass 12 gelangt zunächst in ein Rohr 16, in das sie mit Hilfe einer Pumpe 18 hineingesaugt wird, wobei das Rohr zur Kaltseite (im Bild rechts) eines aus Peltier- Elementen 20 bestehenden Peltier-Element-Moduls geführt ist. An der Kaltseite des Peltier-Element-Moduls kondensiert Wasser aus der Luft, das diese von der Wäsche in der Trommel 10 aufgenommen hat, aus und wird in einem (nicht gezeigten) Behälter aufgefangen. Die getrocknete Luft wird nun über das Rohr 22 in das Rohr 24 geleitet, welches die Warmseite des Peltier-Element-Moduls mit dem Einlass 14 der Trommel 10 verbindet. Dort wird die getrocknete Luft aufgewärmt, so dass sie als warme Luft in den Einlass 14 gelangt, um erneut Wäsche in der Trommel 10 trocknen zu können.
Es sei bemerkt, dass die in der Figur dargestellte Führung der Luft nur als schematisierter Repräsentant einer realen Führung, gemäß der die in der Figur dargestellten Peltier- Elemente 20 nacheinander von der Luft überstrichen werden müssten, zunächst an der jeweiligen Kaltseite, dann an der jeweiligen Warmseite. Zu diesem Zweck ist die reale Führung als S-förmige Schleife, die zweimal wie beschrieben an den Peltier-Elementen 20 vorbei führt, auszulegen.
Das Peltier-Element-Modul ist gemäß der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform nach außen abgedichtet durch Wandungen 26, wobei im Bild seitlich die Rohre 16 und 24 jeweils den Abschluss bilden.
Um zu verhindern, dass Flüssigkeit zwischen die Wandungen 26 in den Innenraum des Peltier-Element-Moduls aus den Peltier-Elementen 20 eindringt und die Peltier-Elemente 20 somit beeinträchtigt, ist ein Filter 28 vorgesehen, der in dem Rohr 24 angeordnet ist und eine Verbindung vom Rohrinneren des Rohrs 24 zum Inneren des Peltier-Element- Moduls schafft. Der hier nur schematisch eingezeichnete Filter 28 ist an einer Stelle angeordnet, wo er am wenigsten das Aufwärmen der Luft in dem Rohr 24 an der Warmseite des Peltier-Element-Moduls beeinträchtigt und das Innere des Peltier-Element- Moduls mit einem Ort in dem Rohr 24, an welchem ein minimaler Partialdruck von Wasserdampf herrscht, verbindet. Durch den Filter 28, der aus expandiertem Polytetrafluorethylen hergestellt ist, welches luft- und wasserdampfdurchlässig, aber für Flüssigkeiten undurchlässig ist, kann gegebenenfalls in den Innenraum des Peltier- Element-Moduls zwischen den Wandungen 26, beispielsweise über Undichtigkeiten an dem Rohr 16 an der Kaltseite, eingetretene Flüssigkeit, abdampfen und über den Filter 28 in das Rohr 24, und somit aus dem Inneren des Peltier-Element-Moduls wieder heraus, gelangen.
Das bisher gebräuchliche Konzept, das Peltier-Element-Modul vermittels Silikon oder dergleichen komplett abzudichten, ist damit abgelöst. Stattdessen wird gezielt eine geeignete Verbindung zwischen dem Inneren des Peltier-Element-Moduls und dem Rohr 24 geschaffen, durch welche jedwede Flüssigkeit aus dem Peltier-Element-Modul über den Filter 28 austreten kann.
Es handelt sich also um ein belüftetes Peltier-Element-Modul.

Claims

Patentansprüche
1 . Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe, die ein Peltier-Element-Modul mit Peltier- Elementen (20) umfasst, das eine Kaltseite hat, an der in einem Rohr (16) Luft zur Abkühlung und zum Abgeben von Feuchtigkeit vorbeigeführt wird, und das eine Warmseite hat, an der in einem Rohr (24) die getrocknete Luft zum
Wiederaufwärmen vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rohr (24), das entlang der Warmseite des Moduls verläuft, ein für Luft und Wasserdampf durchlässiger Filter (28) zu den Peltier-Elementen (20) hin angeordnet ist.
2. Wäschetrockner nach Anspruch 1 , bei dem der Filter (28) undurchlässig für eine Flüssigkeit ist.
3. Wäschetrockner nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Filter aus Polytetrafluorethylen (PTFE), bevorzugt aus expandiertem Polytetrafluorethylen, besteht.
4. Wäschetrockner nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Peltier-Elemente (20) in einem durch Wandungen (26) abgegrenzten Innenraum des Peltier-Moduls angeordnet sind, und dass der Filter (28) eine luft- und wasserdampfdurchlässige
Verbindung vom Rohr (24) zum Innenraum schafft.
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