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EP 2 002 048 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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27.04.2016 Patentblatt 2016/17 |
(22) |
Anmeldetag: 29.01.2007 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2007/050846 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2007/107403 (27.09.2007 Gazette 2007/39) |
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(54) |
WÄRMETAUSCHERANORDNUNG, INSBESONDERE FÜR EIN HAUSGERÄT
HEAT EXCHANGER ASSEMBLY, ESPECIALLY FOR A HOUSEHOLD APPLIANCE
DISPOSITIF ÉCHANGEUR THERMIQUE DESTINÉ EN PARTICULIER À UN APPAREIL ÉLECTROMÉNAGER
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE
SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
23.03.2006 DE 102006013522
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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17.12.2008 Patentblatt 2008/51 |
(73) |
Patentinhaber: BSH Hausgeräte GmbH |
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81739 München (DE) |
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Erfinder: |
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- GRUNERT, Klaus
13465 Berlin (DE)
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Entgegenhaltungen: :
EP-A2- 0 016 670 FR-A1- 2 315 771 US-A- 3 626 704
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WO-A-94/12833 US-A- 3 213 630
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung, welche einen ersten und zumindest
einen zweiten Wärmetauscher aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind.
In einem Zwischenraum zwischen den Wärmetauschern ist zumindest ein Peltier-Element
angeordnet.
[0002] Aus einem Dokument, welches am 25. November 2005 von der Internet-Adresse http://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element
herunterladbar war, ist ein Peltier-Element in Aufbau und Funktion bekannt, welches
den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist. Die Halbelemente dieses Peltier-Elements
sind säulen- oder quaderförmig ausgebildet und bestehen aus dotierten Halbleitern
als Werkstoffe. Die Halbleiter sind insbesondere Wismut-Tellurid, und es kommen ein
p-leitend dotierter und ein n-leitend dotierter Halbleiter zum Einsatz. Jeweils ein
Halbelement aus dem p-leitend dotierten Halbleiter und ein Halbelement aus dem n-leitend
dotierten Halbleiter sind jeweils an einer Seite über ein Leiterplättchen, auch als
Metallbrücke bezeichnet, miteinander verbunden, und an einer anderen Seite, welche
der genannten einen Seite gegenüber liegt, über jeweils ein weiteres Leiterplättchen
mit einem weiteren Halbelement oder einem Anschlusskontakt zum Anschluss des Peltier-Elements
an ein elektrisches Netzwerk verbunden.
[0003] 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/waerme/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf und http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Einbau.pdf
herunterladbar waren.
[0004] Aus der
DE 1 410 206 A geht eine Hausgerät in Form einer 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 Erwärmen 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
Wärmepumpe gehören. Die Wärmepumpe kann mit Peltier-Elementen zur Nutzung des thermoelektrischen
Effekts arbeiten.
Ein aus einem in der Datensammlung "Patent Abstracts of Japan" zur
JP 08 057 194 A gehörigen englischen Kurzauszug hervorgehendes Hausgerät zum Trocknen von Waschgut
enthält in einem Kanalsystem neben einem Heizer und einem Kühler, welche beide zu
einer thermoelektrisch betreibbaren Wärmepumpe gehören, einen dem Kühler vorgeschalteten
zusätzlichen Wärmetauscher zur Abkühlung des von dem Waschgut abgeführten Luftstroms
und eine dem Heizer nachgeschaltete zusätzliche Heizeinrichtung zum weiteren Erwärmen
des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts.
[0005] Das Dokument
WO-A-9412833 offenbart eine Wärmetauscheranordnung, welche einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher
aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei in einem Zwischenraum
zwischen den Wärmetauschern zumindest ein Peltier-Element angeordnet ist und das Peltier-Element
durch ein Positionierelement positionsstabil in dem Zwischenraum angeordnet ist.
[0006] Bei einer Peltier-Baugruppe, welche die als Kühler oder Heizer fungierenden Wärmetauscher
und eine Mehrzahl von Peltier-Elementen umfasst, ist ein Zwischenraum zwischen den
Wärmetauschern ausgebildet, welcher lateral eine Größe aufweist, welche die Anordnung
aller Peltier-Elemente umfasst. Die Peltier-Elemente liegen dabei lediglich jeweils
mit einer entsprechenden Seite an jedem Wärmetauscher an. Durch Toleranzen in den
Abmessungen der Peltier-Elemente kann es aufgrund dieser unterschiedlichen Abmessungen
und zusätzlich durch hohe thermische Spannungen beim Betrieb zu Positionsveränderungen
eines Peltier-Elementes kommen. Wenn eine Mehrzahl an Peltier-Elementen in dem Zwischenraum
angeordnet ist, kann dies dazu führen, dass die Positionsveränderungen ein Berühren
von benachbarten Peltier-Elementen hervorruft. Solches kann einen Kurzschluss oder
eine anderweitige Funktionsbeeinträchtigung bis zu einer Zerstörung des Systems hervorrufen.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Wärmetauscheranordnung
zu schaffen, welche mechanisch stabil ausgebildet ist und deren Elemente im Wesentlichen
ohne eine Positionsveränderung angeordnet und benutzt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Wärmetauscheranordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch
1 aufweist, gelöst.
[0007] Die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung weist einen ersten und zumindest einen
zweiten Wärmetauscher auf, wobei die beiden Wärmetauscher beabstandet zueinander angeordnet
sind und ein Zwischenraum zwischen diesen Wärmetauschern ausgebildet ist. In diesem
Zwischenraum ist zumindest ein Peltier-Element angeordnet, welches mit beiden Wärmetauschern
kontaktiert ist. Ein wesentlicher Gedanke besteht darin, dass das Peltier-Element
durch ein Positionierelement positionsstabil fixiert ist. Durch das Positionierelement
wird somit eine Fixierung des Peltier-Elements in dem Zwischenraum erreicht. Eine
Positionsveränderung bzw. -verschiebung des Peltier-Elements relativ zu den anderen
Bauteilen der Wärmetauscheranordnung kann somit im Wesentlichen verhindert werden.
[0008] In vorteilhafter Weise ist das Positionierelement als Rahmen für das Peltier-Element
ausgebildet. Eine solche Struktur ermöglicht in aufwandsarmer Weise die zuverlässige
Fixierung des Peltier-Elements.
[0009] Das Positionierelement ist in bevorzugter Weise plattenförmig ausgebildet. Dadurch
ist ein einfaches und platzsparendes Element zur positionsstabilen Anordnung des Peltier-Elements
geschaffen.
[0010] In vorteilhafter Weise ist in dem Positionierelement eine Aussparung, insbesondere
eine durchgängige Aussparung, ausgebildet, in welche das Peltier-Element eingesetzt
ist. Insbesondere dann, wenn das Positionierelement plattenförmig ausgebildet ist,
wird somit eine flache Struktur geschaffen, die das Peltier-Element umgibt. Die durchgängige
Aussparung ist in vorteilhafter Weise derart dimensioniert, dass das Peltier-Element
passgenau eingesetzt werden kann. Die Aussparung ist bevorzugt derart ausgebildet,
dass sie vollständig umlaufend anliegend an dem Peltier-Element angeordnet ist. Durch
eine derartige Ausgestaltung greift das Positionierelement vollständig um das Peltier-Element
herum und eine Positionsveränderung, insbesondere eine laterale Bewegung des Peltier-Elements,
in dem Zwischenraum ist quasi nicht mehr möglich.
[0011] In vorteilhafter Weise ist das Positionierelement als elektrische Leiterplatte ausgebildet.
Bevorzugt ist die Leiterplatte mit dem Peltier-Element elektrisch kontaktiert. Dadurch
weist ein Positionierelement eine Doppelfunktion im Hinblick auf eine sichere elektrische
Kontaktierung einerseits und eine positionsstabile Fixierung des Peltier-Elements
andererseits auf.
[0012] Die elektrische Kontaktierung ist in bevorzugter Weise durch eine Lötverbindung ausgebildet.
In vorteilhafter Weise ist diese Lötverbindung automatisch erzeugbar. Dadurch können
deutlich verbesserte Kontaktierungen im Vergleich zu manuellen Lötungen erreicht werden.
Insbesondere dann, wenn eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen, wie elektrische
Kabel, kontaktiert werden müssen, kann dabei ein erheblicher Vorteil durch die automatische
Erzeugbarkeit der Lötverbindung erreicht werden.
[0013] Besonders vorteilhaft erweist sich ein Positionierelement, mit dem zumindest zwei
Peltier-Elemente, die im Zwischenraum zwischen Wärmetauschern angeordnet sind, gemeinsam
fixierbar sind. Ein Berühren von derartig benachbarten Peltier-Elementen aufgrund
einer Positionsveränderung kann dadurch verhindert werden. Somit ist auch ein elektrisches
Kurzschließen des Systems durch eine Kontaktierung von zwei Peltier-Elementen ausgeschlossen.
[0014] In vorteilhafter Weise ist der Zwischenraum durch ein Dichtelement abgedichtet, wobei
in dem Dichtelement eine Durchführung ausgebildet ist, durch welche sich das Positionierelement
hindurch erstreckt. Das Positionierelement erstreckt sich somit sowohl in dem Zwischenraum
als auch außerhalb davon. Durch die Anordnung im Dichtelement bzw. durch die Durchführung
durch das Dichtelement kann einerseits der Zwischenraum abgedichtet werden und andererseits
das Positionierelement aufwandsarm eingeführt werden. Darüber hinaus kann im Falle
einer Ausgestaltung als Leiterplatte in einfacher Weise ein Anschluss an externe Energieversorgungseinheiten
ausgebildet werden.
[0015] In bevorzugter Weise ist die Wärmetauscheranordnung in einem Hausgerät, insbesondere
in einem Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, beispielsweise in einem Wäschetrockner,
angeordnet.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen
Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teilbereichs einer Wärmetauscheranordnung;
und
Fig. 2 eine Ansicht eines Peltier-Elements in einem Positionierelement.
[0017] Die Wärmetauscheranordnung gemäß Fig. 1 ist als Peltier-Baugruppe mit der Funktion
einer Wärmepumpe in einem Wäschetrockner angeordnet. Die Wärmetauscheranordnung weist
einen ersten Wärmetauscher 1 und einen zweiten Wärmetauscher 2 auf. Die beiden Wärmetauscher
1 und 2 sind beabstandet zueinander angeordnet. In einem Zwischenraum 3 zwischen diesen
Wärmetauschern 1 und 2 sind eine Mehrzahl an Peltier-Elementen 4 angeordnet, von denen
beispielhaft das Peltier-Element 4 dargestellt ist. Der Wärmetauscher 1 ist als "warmer"
Wärmetauscher oder Heizer angeordnet und mit einer Warmseite des Peltier-Elements
4, welche sich beim Betrieb des Peltier-Elements 4 aufheizt, kontaktiert. Der zweite
Wärmetauscher 2 ist als "kalter" Wärmetauscher oder Kühler ausgebildet und mit einer
Kaltseite des Peltier-Elements 4, welche sich beim Betrieb abkühlt, kontaktiert.
[0018] Der zweite Wärmetauscher 2 weist ein mit den Peltier-Elementen 4 direkt kontaktiertes
Basiselement 21 und daran angeordnete Kühlrippen 22 auf. Befeuchtete Luft strömt an
diesen Kühlrippen 22 vorbei und gibt Wärme ab, wodurch Feuchtigkeit auskondensiert
und entzogen werden kann. In einer nicht dargestellten Luftführung strömt diese Luft
dann aus dem zweiten Wärmetauscher 2 aus und in den ersten Wärmetauscher 1 ein. Dieser
erste Wärmetauscher 1 weist ebenfalls ein mit den Peltier-Elementen 4 kontaktiertes
Basiselement 11 und daran angeordnete Durchströmungselemente 12 auf. Diese Durchströmungselemente
12 sind als Rippen mit Hohlkammern ausgebildet. Die aus dem zweiten Wärmetauscher
2 austretende und in den ersten Wärmetauscher 1 einströmende Luft wird dann im ersten
Wärmetauscher 1 erwärmt.
[0019] Der Zwischenraum 3 ist durch ein Dichtelement 5 abgedichtet. Das Dichtelement 5 ist
im Querschnitt U-förmig ausgebildet und greift in Randbereiche der Basiselemente 11
und 21 ein.
[0020] Das Peltier-Element 4 ist im Zwischenraum 3 zwischen den Wärmetauschern 1 und 2 positionsstabil
angeordnet. Dazu weist die Wärmetauscheranordnung ein Positionierelement 6 auf. Das
Positionierelement 6 ist im Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet und weist
eine Mehrzahl an Aussparungen 61 auf. Die Aussparungen 61 sind als durchgehende Löcher
in dem plattenförmigen Positionierelement 6 ausgebildet. In der Darstellung ist zu
erkennen, dass das gezeigte Peltier-Element 4 durch das Positionierelement 6 fixiert
ist. Eine Positionsverschiebung des Peltier-Elements 4 parallel zu den Basiselementen
11 und 21 wird dadurch verhindert. Das Positionierelement 6 ist in der gezeigten Ausführung
im Wesentlichen parallel zu den Basiselementen 11 und 21 angeordnet. Die Aussparung
61 ist vollständig umlaufend und anliegend an das Peltier-Element 4 angeordnet. In
analoger Weise sind die in Fig. 1 nicht dargestellten weiteren Peltier-Elemente in
entsprechenden Aussparungen des Positionierelements 6 angeordnet.
[0021] Im Ausführungsbeispiel ist gemäß Figur 2 das Positionierelement 6 als Leiterplatte
ausgebildet und elektrisch mit dem Peltier-Element 4 über Kabelstücke 41, Lötverbindungen
42 und Leiterbahnen 43 kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung ist dabei durch
automatisch erzeugbare Lötverbindungen 42 hergestellt. Die Leiterbahnen 43 sind durch
das Dichtelement 5 hindurchgeführt und können somit außerhalb des Zwischenraums 3
(vgl. Figur 1) wiederum kontaktiert werden.
[0022] Wie dazu aus der Darstellung in Fig. 1 des Weiteren zu erkennen ist, ist in dem Dichtelement
5 eine Durchführung 51 ausgebildet, durch welche sich das Positionierelement 6 erstreckt.
Das Positionierelement 6 kann somit in einfacher Weise aus dem Zwischenraum 3 nach
außen geführt werden. Eine elektrische Verbindung des äußeren Teiles des Positionierelementes
6 mit weiteren elektrischen Einheiten zur Steuerung und/oder Energieversorgung des
gesamten Systems können daran angeschlossen werden.
1. Wärmetauscheranordnung, welche einen ersten Wärmetauscher (1) und zumindest einen
zweiten Wärmetauscher (2) aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei
in einem Zwischenraum (3) zwischen den Wärmetauschern (1, 2) zumindest ein Peltier-Element
(4) angeordnet ist, welches Peltier-Element (4) durch ein Positionierelement (6) positionsstabil
in dem Zwischenraum (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement als elektrische Leiterplatte (6) ausgebildet ist.
2. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (6) ein Rahmen ist.
3. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (6) plattenförmig ausgebildet ist.
4. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Positionierelement (6) eine Aussparung, insbesondere eine durchgängige Aussparung,
ausgebildet ist, in welche das Peltier-Element (4) eingesetzt ist.
5. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (6) mit dem Peltier-Element (4) elektrisch kontaktiert ist.
6. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (6) mit dem Peltier-Element (4) durch zumindest eine Lötverbindung
(42) elektrisch kontaktiert ist.
7. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (3) durch ein Dichtelement (5) abgedichtet ist, wobei in dem Dichtelement
(5) eine Durchführung (51) ausgebildet ist, durch welche sich das Positionierelement
(6) hindurcherstreckt.
8. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche in einem Hausgerät,
insbesondere einem Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, beispielsweise einem Wäschetrockner,
angeordnet werden kann.
1. Heat exchanger assembly, which has a first heat exchanger (1) and at least one second
heat exchanger (2), which are arranged at a distance from one another, wherein in
an intermediate space (3) between the heat exchangers (1, 2) at least one Peltier
element (4) is arranged, which Peltier element (4) is arranged with a stable position
in the intermediate space (3) by the positioning element (6), characterised in that the positioning element is embodied as an electric circuit board (6).
2. Heat exchanger assembly according to claim 1, characterised in that the positioning element (6) is a frame.
3. Heat exchanger assembly according to claim 1 or 2, characterised in that the positioning element (6) is embodied in a plate-shaped manner.
4. Heat exchanger assembly according to one of the preceding claims, characterised in that a recess, in particular a continuous recess, is embodied in the positioning element
(6), into which recess the Peltier element (4) is inserted.
5. Heat exchanger assembly according to one of the preceding claims, characterised in that the circuit board (6) is in electrical contact with the Peltier element (4).
6. Heat exchanger assembly according to claim 5, characterised in that the circuit board (6) is in electrical contact with the Peltier element (4) by means
of at least one solder connection (42).
7. Heat exchanger assembly according to one of the preceding claims, characterised in that the intermediate space (3) is sealed by a sealing element (5), wherein a feedthrough
(51) is embodied in the sealing element (5), through which feedthrough (51) the positioning
element (6) extends.
8. Heat exchanger assembly according to one of the preceding claims, which can be arranged
in a domestic appliance, in particular a domestic appliance for the care of laundry
items, for example a tumble dryer.
1. Dispositif d'échangeurs de chaleur lequel présente un premier échangeur de chaleur
(1) et au moins un deuxième échangeur de chaleur (2), qui sont disposés en étant distancés
l'un par rapport à l'autre, au moins un élément Peltier (4) étant disposé dans un
espace intermédiaire (3) situé entre les échangeurs de chaleur (1, 2), lequel élément
Peltier (4) est disposé dans l'espace intérieur (3) de manière stable en position
au moyen d'un élément de positionnement (6), caractérisé en ce que l'élément de positionnement est réalisé en tant que plaquette électrique à circuit
imprimé (6).
2. Dispositif d'échangeurs de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de positionnement (6) est un cadre.
3. Dispositif d'échangeurs de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de positionnement (6) est réalisé en forme de plaque.
4. Dispositif d'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'un évidement, notamment un évidement continu, est réalisé dans l'élément de positionnement
(6), dans lequel évidement est inséré l'élément Peltier (4).
5. Dispositif d'échangeurs de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la plaquette à circuit imprimé (6) est en contact électrique avec l'élément Peltier
(4).
6. Dispositif d'échangeurs de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaquette à circuit imprimé (6) est en contact électrique avec l'élément Peltier
(4) au moyen d'au moins une liaison par soudure (42).
7. Dispositif d'échangeurs de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'espace intermédiaire (3) est étanchéifié par un élément d'étanchéité (5), un passage
(51) étant réalisé dans l'élément d'étanchéité (5), à travers lequel passage s'étend
l'élément de positionnement (6).
8. Dispositif d'échangeurs de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
lequel peut être disposé dans un appareil ménager, notamment un appareil ménager destiné
à l'entretien de linge, par exemple un sèche-linge.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
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Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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