Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes, sowie Verfahren zum Ermitteln eines Feuchtegrades in einem solchen Hausgerät

Die Erfindung betrifft ein Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes mit strömender Luft, umfassend eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Gutes, ein Kanalsystem zum Führen der Luft durch die Behandlungskammer und eine Messeinrichtung zum Ermitteln eines Feuchtegrades des Gutes. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines Feuchtegrades von strömender Luft in einem Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes mit der strömenden Luft, wobei das Hausgerät eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Gutes, ein Kanalsystem zum Führen der Luft durch die Behandlungskammer und eine Messeinrichtung zum Ermitteln eines Feuchtegrades der Luft aufweist

Ein solches Hausgerät ist insbesondere ausgebildet als Wäschetrockner oder Geschirrspüler, wobei das Gut entsprechend ein Wäschegut oder Geschirr ist. Die genannten Merkmale treffen auf nahezu jeden Wäschetrockner und jeden Geschirrspüler des Standes der Technik zu.

Aus der EP 0 942 094 B1 und der EP 0 997 571 B1 geht jeweils ein solches Hausgerät in Form eines Wäschetrockners hervor.

Aus der WO 2005/053502 A1 geht ein solches Hausgerät in Form eines Geschirrspülers hervor.

Bei einem Wäschetrockner ist es wünschenswert, dass er den Trocknungsgrad der einem Trocknungsprozess unterzogen werdenden Wäsche automatisch erkennt. Bisher wird zur direkten Bestimmung des Trocknungsgrades der Wäsche üblicherweise ein

Leitwertsensor eingesetzt, wobei der Leitwertsensor einen vom Gehalt an Feuchtigkeit abhängigen elektrischen Leitwert der Wäsche bestimmt. Alternativ wird ein kapazitiver

Feuchtesensor verwendet, um aus der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit der von der Wäsche abströmenden Luft auf den Feuchtegrad der Wäsche zu schließen.

Aus einem am 6. Dezember 2005 aus dem Internet von der Adresse

http://de.wikipedia.org/wiki/Psychrometer herunterladbaren und „Psychrometer" betitelten Dokument ist ein Psychrometer bekannt, welches zur Messung von Feuchtigkeit in einem Luftstrom eine Messanordnung mit zwei nahe beieinander befindlichen Thermometern aufweist, deren eines dem Luftstrom direkt ausgesetzt ist und deren anderes eine Umhüllung aus einem Fasermaterial aufweist, welches mit Wasser getränkt ist. Funktion und Anwendung des Psychrometers zur Messung in einem meteorologischen Kontext sind eingehend beschrieben; die gesamte Offenbarung des Dokuments ist vorliegender Offenbarung in vollem Umfange zuzurechnen.

Ein Psychrometer ist ein Instrument mit zwei Thermometern zur Messung einer Feuchte in Luft mit hoher Genauigkeit. Aus der Lufttemperatur, die das eine Thermometer misst, und aus der so genannten Feuchtetemperatur, die das andere Thermometer misst, kann auf die relative Luftfeuchtigkeit geschlossen werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für ein gattungsgemäßes Hausgerät und ein gattungsgemäßes Verfahren eine Lösung anzugeben, wie der Trocknungsgrad des getrocknet werdenden Gutes zuverlässig ermittelt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hausgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.

Das erfindungsgemäße Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes mit strömender Luft, umfassend eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Gutes, ein Kanalsystem zum Führen der Luft durch die Behandlungskammer und eine Messeinrichtung zum Ermitteln eines Feuchtegrades des Gutes, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zwei in dem Kanalsystem abströmseitig der Behandlungskammer angeordnete, nahe beieinander befindliche Temperatursensoren aufweist, von denen ein erster Temperatursensor der von der Behandlungskammer abströmenden Luft direkt ausgesetzt und ein zweiter Temperatursensor von einem Feuchtigkeit aufnehmenden Material, durch welches Feuchtigkeit aus der strömenden Luft aufnehmbar ist, umgeben ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Feuchtegrades von strömender Luft in einem Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes mit der strömenden Luft, wobei das Hausgerät eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Gutes, ein Kanalsystem zum Führen der Luft durch die Behandlungskammer und eine Messeinrichtung zum Ermitteln eines Feuchtegrades der Luft aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass a) die Messeinrichtung zwei in dem Kanalsystem abströmseitig der Behandlungskammer angeordnete, nahe beieinander befindliche Temperatursensoren aufweist, von denen ein erster Temperatursensor der von der Behandlungskammer abströmenden Luft direkt ausgesetzt wird, wobei eine erste Temperatur (T ₁ ) gemessen wird, und ein zweiter Temperatursensor von einem Feuchtigkeit aufnehmenden Material, durch welches Feuchtigkeit aus der strömenden Luft aufnehmbar ist, umgeben ist, wobei der zweite Temperatursensor über das Material der strömenden Luft ausgesetzt ist, und wobei eine zweite Temperatur (T ₂ ) gemessen wird; b) das Material aus der strömenden Luft Feuchtigkeit aufnimmt; und c) der Feuchtegrad aus der ersten Temperatur (T ₁ ) und der zweiten Temperatur (T ₂ ) ermittelt wird.

Die Erfindung beruht auf der wichtigen Erkenntnis, dass ein Psychrometer auch dann in einem Feuchte transportierenden Luftstrom bereitgestellt werden und arbeiten kann, wenn an dem im vorigen Absatz so bezeichneten zweiten Temperatursensor nicht von außen eine Befeuchtung vorgegeben wird. Vielmehr genügt es, ein Feuchtigkeit aufnehmendes Material bereitzustellen, das dann im Luftstrom der befeuchteten Luft automatisch befeuchtet wird und die Flüssigkeit aufnimmt. Wenn einerseits der Luftstrom einen mit der Zeit abnehmenden Feuchtigkeitsgehalt aufweist, wie es bei einem Trocknungsprozess in einem Hausgerät der hier diskutierten Gattung jedenfalls dann der Fall ist, wenn das den Luftstrom führende System sich bis auf eine vorgegebene Betriebstemperatur aufgeheizt hat und der Trocknungsprozess relativ stationär abläuft, so erfolgt die Anpassung des Feuchtigkeitsgehaltes des Materials am zweiten Temperatursensor durch Abgabe, also Verdampfung, von Feuchtigkeit, womit das Psychrometer in Funktion gesetzt ist. Wenn andererseits der Luftstrom einen Anteil von auskondensierter Feuchte mitführt, was in einem Hausgerät der hier diskutierten Gattung im Grunde stets der Fall ist, so schlägt sich ein Teil dieser auskondensierten Feuchte an dem material des zweiten Temperatursensor

nieder und sorgt ebenso für die funktionell erforderliche Befeuchtung dies Materials. Es wird also keine gesonderte Quelle für Flüssigkeit benötigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geben die beiden Temperatursensoren elektrisch auswertbare Messsignale ab, die von einer elektrischen Auswerteeinheit ausgewertet werden. In der elektrischen Auswerteeinheit liegen insbesondere die möglichen Messsignalpaarungen tabellarisch vor, wobei ihnen jeweils eine Luftfeuchtigkeit der Luft zugeordnet ist. Gegebenenfalls kann die Luftfeuchtigkeit durch die elektronische Auswerteeinheit auch aus den beiden Messsignalen berechnet werden. Besonders bevorzugt misst der zweite Temperatursensor aufgrund der Verdunstungskühlung durch die Feuchtigkeit eine niedrigere Temperatur (T ₂ ) als eine von dem ersten Temperatursensor gemessene Temperatur (T ₁ ), und ist aus einer Differenz zwischen den von den beiden Temperatursensoren gemessenen Temperaturen eine Luftfeuchtigkeit der von der Behandlungskammer abströmenden Luft ermittelbar.

Das Hausgerät ist vorzugsweise ausgebildet als Wäschetrockner, bei dem die Behandlungskammer eine drehbare Trommel ist.

Ebenfalls vorzugsweise ist bei dem Hausgerät das Kanalsystem ein im Wesentlichen geschlossener Kreislauf für die strömende Luft. Dabei bedeutet „im Wesentlichen geschlossen", dass der Kreislauf ohne wesentliche Leckagen läuft, ein Druckausgleich mit einer Umgebung des Kreislaufs jedoch jederzeit möglich ist. Bedarfsweise kann die Möglichkeit vorgesehen sein, einen Teil der im Kreislauf umlaufenden Luft durch öffnung von Klappen oder dergleichen auszuspeisen und durch Luft aus der Umgebung zu ersetzen. In dem Kanalsystem sind insbesondere eine Kaltstufe und eine Warmstufe vorgesehen, zu welcher Kaltstufe von der Behandlungskammer abströmende Luft zuerst gelangt und in welcher Kaltstufe Feuchtigkeit aus der Luft auskondensierbar ist, und zu welcher Warmstufe entfeuchtete Luft von der Kaltstufe gelangt, wo sie erhitzbar und von wo sie wieder der Behandlungskammer zuführbar ist. Insbesondere sind dabei die Temperatursensoren zwischen einer Ausgangsöffnung der Behandlungskammer und der Kaltstufe angeordnet. Die Kaltstufe und die Warmstufe gehören insbesondere zu einer Wärmepumpenanordnung.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen dass das Ermitteln des Feuchtegrades zyklisch wiederholt wird. Somit kann insbesondere der gesamte Trocken prozess, eventuell mit Ausnahme der diesen Prozess einleitenden Aufheizungsphase, während der das Hausgerät und das zu trocknende Gut vor allem auf vorgegebene Prozesstemperaturen aufgeheizt werden, durch das Verfahren begleitet, und entsprechend der Messergebnisse des Verfahrens gesteuert oder geregelt werden.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch ausgezeichnet, dass die strömende Luft kondensierte Feuchtigkeit an den Temperatursensoren vorbei führt, wobei das Material von dieser kondensierten Feuchte aufnimmt. So ist sichergestellt, dass das Material auch über einen längeren Zeitraum hinweg die für die Funktion des Verfahrens notwendige Feuchte ohne zusätzlichen Aufwand bekommt und erhält.

Generell implizieren bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hausgeräts bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, und umgekehrt.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die FIG. beschrieben, welche schematisch einen Wäschetrockner veranschaulicht.

Der schematisch in der FIG. veranschaulichte Wäschetrockner 1 umfasst eine Behandlungskammer 10 in Form einer drehbaren Wäschetrommel 10, aus der über eine Ausgangsöffnung 12 Luft herausgeführt und in die über eine Eingangsöffnung 14 Luft eingeleitet werden kann. über die Ausgangsöffnung 12 gelangt die Luft in ein Rohr 16, und zwar vermittels eines Ventilators 18. Die Luft wird zu einer Kaltstufe 32 geführt. Vorliegend wird von einem Wäschetrockner 1 mit thermoelektrischer Wärmepumpe 20, 32, 34 ausgegangen, bei dem mehrere Peltierelemente 20 in Reihe angeordnet sind. Die Peltierelemente 20 sind im Betriebszustand an einer Seite kalt und einer anderen Seite warm. Dadurch wird sowohl an den kalten Seiten eine Kaltstufe 32 als auch an den warmen Seiten eine Warmstufe 34 gebildet; sowohl an der Kaltstufe 32 als auch an der Warmstufe 34 sind geeignete, hier der übersicht halber nicht dargestellte Wärmetauscheranordnungen mit den Peltierelementen 20 gekoppelt. In dem Rohr 16 gelangt die aus der Wäschetrommel 10 gesaugte Luft zunächst zur Kaltstufe 32, d. h. zu den kalten Seiten der Peltierelemente 20. Die aus der Wäschetrommel 10 kommende Luft

ist mit Wasser gesättigt, das von der zu trocknenden Wäsche herrührt. Die Feuchtigkeit aus der Luft kondensiert an der Kaltstufe 32 nun aus und wird in einem (nicht gezeigten) Behälter aufgefangen. Die getrocknete abgekühlte Luft wird über das Rohr 22 in das Rohr 24 geleitet und gelangt so zur Warmstufe 34, d. h. zu den warmen Seiten Peltierelemente 20. Dort wird die getrocknete Luft aufgeheizt und die aufgeheizte Luft durch das Rohr 24 zur Eingangsöffnung 14 und damit wieder in die Trommel zurückgeleitet. Die Luft nimmt also immer wieder Feuchtigkeit auf (in der Trommel 10) und gibt Feuchtigkeit ab (an der Kaltstufe 32). Zwischenzeitlich wird sie (an der Warmstufe 34) erhitzt.

Naturgemäß ist die Luft, die in das Rohr 16 gelangt, um so feuchter, je geringer der Trocknungsgrad der Wäsche ist, d. h. je feuchter die Wäsche noch ist. Beginnt die Wäsche allmählich zu trocknen, nimmt die Luft immer weniger Feuchtigkeit auf. Es ist daher möglich, aus einer Messung der Luftfeuchtigkeit der in das Rohr 16 gelangenden Luft auf den Feuchtegrad der in der Wäschetrommel 10 befindlichen Wäsche zu schließen. Hierfür werden zwei Sensoren 26 und 28 verwendet, welche in dem Rohr 16 angeordnet sind. Der erste Sensor 26 misst eine Temperatur T ₁ , und zwar direkt die Temperatur des Luftstroms in dem Rohr 16. Der zweite Temperatursensor 28 ist (durch einen weißen Kreis veranschaulicht) mit einem Feuchtigkeit aufnehmenden Material 36 überzogen, beispielsweise mit einem überzug 36 aus Baumwolle. Auch ein Wattebausch 36 kann den Sensor 28 umgeben. Da die in dem Rohr 16 strömende Luft stark mit Feuchtigkeit beladen ist, sei es Feuchtigkeit in Dampfform oder Feuchtigkeit in kondensierter Form, gibt sie Feuchtigkeit an das Material 36, z. B. den überzug oder Wattebausch, ab und benetzt diesen. Damit misst der Sensor 28 nicht mehr direkt die Temperatur T ₁ ; stattdessen wird der Sensor 28 durch die Verdunstungswärme der Feuchtigkeit abgekühlt, so dass eine geringere Temperatur T ₂ gemessen wird.

Die beiden Temperatursensoren 26 und 28 arbeiten zusammen als Psychrometer, wobei gegenüber herkömmlichen Psychrometern vorliegend eine automatische Benetzung des Feuchtigkeit aufnehmenden Materials im Luftstrom genutzt wird, statt dass der Sensor 28 durch einen gesonderten Arbeitsschritt oder eine gesonderte Vorrichtung unabhängig vom Luftstrom befeuchtet wird. Den beiden Sensoren 26 und 28 ist eine elektronische Auswerteeinheit 30 nachgeordnet, der entsprechende Signale zugeleitet werden, welche die Temperaturen T ₁ und T ₂ repräsentieren. Aus diesen Signalen ermittelt die elektronische Auswerteeinheit die Luftfeuchtigkeit in dem durch das Rohr 16 strömenden

Luftstrom, und so den Feuchtegrad des Wäschegutes in der Wäschetrommel 10 Häufig geschieht dies durch Auswertung einer Psychrometertabelle, in der Paarungen der Temperaturen T ₁ und T ₂ jeweils eine Luftfeuchtigkeit zugeordnet ist.

Die elektronische Auswerteeinheit 30 kann alternativ oder ergänzend eine Psych rometerformel verwenden, welche unter dem Namen Sprungsche Formel bekannt ist. Aus der beobachteten Temperaturdifferenz T ₁ - T ₂ lässt sich der Dampfdruck e der

Luft in guter Nährung wie folgt berechnen: e = E ₂ (T ₂ ) - (0,67 hPa/K) • (T ₁ - T ₂ ).

Hierbei ist e der Wasserdampfpartialdruck der Umgebungsluft in hPa, E ₂ ist der Sättigungsdampfdruck bei der Temperatur der feuchten Oberfläche in hPa, T ₁ ist die vom

Sensor 26 gemessene Lufttemperatur in °C, und T ₂ ist die vom Sensor 28 gemessene

Temperatur der befeuchteten Oberfläche in °C.

Die vorgestellte Lehre bezüglich des Psychrometers ist nicht auf die hier gezeigte Anordnung bei Verwenden einer thermoelektrischen Wärmepumpe beschränkt, sondern kann auch bei einer anderen Wärmepumpe sowie einem ansonsten herkömmlichen

Wäschetrockner und überhaupt jedwedem zur Trocknung eines feuchten Gutes bestimmten Hausgerät Verwendung finden. Vorteilhaft ist, dass die beiden

Temperatursensoren 26 und 28 möglichst nahe an der Ausgangsöffnung 12 der Wäschetrommel 10 oder anderen Behandlungskammer 10 angeordnet sind, auf jeden

Fall vor einer Kaltstufe 32, in der die befeuchtete Luft auskondensiert. Insbesondere sollten sie von der Wärmepumpe 20, 32, 34 ausreichend weit entfernt sein, als dass diese

Einfluss auf die Temperaturmessung nehmen könnte. In der vorliegenden Zeichnung sind die beiden Temperatursensoren 26 und 28 in ausreichendem Abstand von den Peltierelementen 20 gezeigt.

Somit wird erstmals ein Psychrometer im Rahmen eines Hausgerätes zur Ermittlung eines Luftfeuchtigkeit verwendet, um damit auf den Feuchtegrad eines zu trocknenden Gutes zu schließen. Dies beruht im Wesentlichen auf der Erkenntnis, dass der zweite Temperatursensor 28 lediglich mit einem Feuchtigkeit aufnehmenden Material 36 überzogen sein muss, welches von selbst Feuchtigkeit aufnimmt und nicht eigens mit Feuchtigkeit getränkt werden muss.