DE19905985A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Personen und/oder Körperteilen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Personen und/oder KörperteilenInfo
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Abstract
Es ist bekannt, zum Trocknen von Personen und/oder deren Körperteilen, insbesondere von Händen, Heißluftgebläse zu verwenden. Diese sind aber energieaufwendig und laut. Es wird vorgeschlagen, die zur Trocknung notwendige Trocknungsenergie mit einer Infrarotstrahlungsquelle zu erzeugen, wobei die von der Infrarotstrahlungsquelle emittierte Strahlung auf die zu trocknende Person und/oder den zu trocknenden Körperteil trifft und zur thermischen Anregung des Wassers bzw. der Feuchte dient. Ein leichter Luftstrom unterstützt den Trocknungsvorgang durch einen Abtransport der verdampften Feuchte.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Trocknen von Personen und/oder deren
Körperteilen.
Es existiert eine Vielzahl derartiger Vorrichtungen,
insbesondere solche, die zum Händetrocknen vorgesehen sind.
So sind in vielen öffentlichen Gebäuden, wie beispielsweise
in Bahnhöfen, Flughäfen, Raststätten und großen Bürogebäuden
häufig elektrisch betriebene Händetrockner installiert.
Stoff- oder Papierhandtüchern gegenüber weisen sie den
Vorteil auf, daß sie nicht gewaschen, ausgetauscht oder
nachgefüllt werden müssen, nur wenig Wartung und Pflege
erfordern und allzeit funktionsbereit sind. Hinsichtlich der
hygienischen Erfordernisse weisen die elektrisch betriebenen
Händetrockner zudem den Vorteil auf, daß sie nicht, wie
Stoffhandtücher naß werden und als Nährboden für allerlei
Keime dienen können. Papierhandtücher sind vom hygienischen
Standpunkt aus gesehen zwar weniger problematisch als
Stoffhandtücher, müssen jedoch regelmäßig nachgefüllt und
entsorgt werden.
Herkömmliche, elektrisch betriebene Händetrockner basieren im
wesentlichen auf dem Prinzip einer Konvektionstrocknung mit
erwärmter Luft. Hierbei wird ein Heizdraht in der Regel mit
elektrischer Energie erwärmt. Dieser Heizdraht wird von einem
durch ein Gebläse erzeugten Luftstrom umströmt, der die zur
Trocknung erforderliche Wärme aufnimmt. Die erwärmte Luft
wird dann zu dem Wirkbereich, meist unterhalb des Trockners
geführt, in welchem zu trocknende Hände und die an ihnen an
haftende oder mit ihnen verbundene Feuchte einen Teil der
Wärme aufnehmen. Der Luftstrom dient weiterhin zum Abtrans
port der Feuchte.
Ein Nachteil dieser bekannten Händetrockner liegt darin, daß
die Trocknungswärme zunächst vom Heizdraht auf die Luft über
tragen werden muß. Ein weiterer Wärmeübergang findet bei der
Abgabe von der Luft an die Hände statt. Um auf diese Weise
eine zur Trocknung ausreichende Wärmemenge von dem Heizdraht
auf die Hände zu übertragen, bedarf es deshalb einer sehr
großen Luftmenge, die von einem Gebläse erzeugt werden muß.
Um eine ausreichende Erwärmung der zuvor relativ kalten Luft
zu erreichen, bedarf es der großen Luftmenge entsprechend
großer Wärmeübergangsflächen am Heizdraht. Gleichzeitig muß
der Heizdraht, an dem sich die Luft erwärmt, auf einer hohen
Temperatur gehalten werden, und es muß verhindert werden, daß
er sich durch die vorbeiströmende Luft übermäßig abkühlt. Aus
diesen Gründen liegen typische elektrische Anschlußwerte die
ser Geräte zwischen 1800 W und 2500 W.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Händetrockner ist die von
dem Gebläse verursachte starke Geräuschentwicklung aufgrund
des starken Luftstroms, der erforderlich ist, damit der
Trocknungsvorgang in einem zumutbaren Zeitraum beendet ist.
Ein weiterer Nachteil ist, daß der Heizdraht als elektrischer
Widerstandheizer mit einer aufgrund der großen Wärmeüber
gangsfläche relativ hohen Wärmekapazität thermisch träge ist,
so daß beim Start des Händetrockners zunächst kalte Luft ge
fördert wird, die nicht wesentlich zum Trocknen beiträgt,
wohingegen die Luft bei einem längeren Betrieb unangenehm
heiß wird. Zudem verbleiben der Heizdraht bzw. die ihn
umgebenden Gehäuseteile am Ende des Trocknungsvorgangs noch
einige Zeit warm und die darin gespeicherte Wärmemenge geht
ungenutzt verloren.
Darüber hinaus dient nur ein geringer Teil der erwärmten Luft
tatsächlich zum Trocknen der nassen Hände bzw. Körperteile.
Dies liegt zum einen daran, daß ein Großteil der Luft an den
zu trocknenden Händen bzw. Körperteilen vorbeiströmt, ohne
eine Trocknungswirkung zu entfalten, und zum anderen daran,
daß die von der Luft übertragene Wärmeenergie sehr unspezi
fisch an alles abgegeben wird, was sich im Luftstrom befin
det, insbesondere auch an das Gehäuse des Trockners.
Ein weiterer zu nennender Nachteil dieser bisher üblichen
Händetrockner ist die hohe Temperatur des Heizdrahtes, die im
Bereich von 800°C bis 1200°C liegt. Aufgrund dieser hohen
Temperaturen müssen große Mindestabstände zwischen dem Heiz
draht und anderen Gehäuseteilen eingehalten werden. Aus die
sem Grund kann ein derartiger Händetrockner nur in einem ge
ringen Ausmaß verkleinert werden, so daß der Platzbedarf für
einen solchen Händetrockner relativ groß ist. Eine Integra
tion in Einrichtungsgegenstände ist, auch aufgrund der großen
benötigten Luftmenge, nur schwer möglich.
Obgleich die bisher bekannten elektrisch betriebenen Hände
trockner Vorteile gegenüber Papier- und Stoffhandtüchern
aufweisen, werden diese Geräte vor allem wegen des hohen
Energiebedarfs und der oft starken Geräuschentwicklung
zumeist nur in Bürogebäuden und öffentlichen Gebäuden und
nicht in Privathaushalten genutzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Trocknen von Personen und/oder deren
Körperteilen zur Verfügung zu stellen, die eine Trocknung bei
einem verringerten Energiebedarf und geringer Geräuschent
wicklung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
gemäß Patentanspruch 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen
gemäß Patentanspruch 11 sowie durch die Verwendung gemäß
Patentanspruch 17 gelöst.
Ein Trockner gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Um
wandlungseinrichtung auf, welche Primärenergie, insbesondere
elektrische Energie in Trocknungsenergie umwandelt, wobei die
Umwandlungseinrichtung als Infrarotstrahlungsquelle ausgebil
det ist. Die Infrarotstrahlungsquelle ist derart angebracht,
daß sie einen räumlichen Wirkbereich aufweist, in dem die von
der Infrarotstrahlungsquelle emittierte Strahlung auf die
feuchte und/oder die zu trocknende Person bzw. das zu trock
nende Körperteil trifft und sich durch Absorption zumindest
teilweise in thermische Energie umwandelt, welche die Trock
nung bewirkt oder unterstützt.
Die Infrarotstrahlungsquelle ist hierbei so ausgelegt, daß
der überwiegende Teil ihrer emittierten Strahlungsenergie im
nahen Infrarot (NIR) liegt, wobei insbesondere das Emissions
maximum der Infrarotstrahlungsquelle im NIR-Bereich lokali
siert ist. Auf diese Weise liegt das Emissionsmaximum der
Infrarotstrahlungsquelle in einem Wellenlängenbereich, in
welchem Molekülschwingungen von Wasser angeregt werden. Der
wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die
Infrarotstrahlungsquelle speziell auf den Wellenlängenbereich
abstimmbar ist, in welchem bevorzugt Molekülschwingungen von
Wasser und diejenigen anderer Moleküle nur in untergeordnetem
Maße angeregt werden.
Auf diese Weise wird die emittierte elektromagnetische Strah
lung im wesentlichen von der einer Person oder einem Körper
teil anhaftenden Feuchte absorbiert, wodurch die Feuchte
thermisch angeregt und verdampft wird. Das mit Feuchte
behaftete Körperteil selbst absorbiert hierbei keine oder nur
geringfügig Strahlung, welche von der Infrarotstrah
lungsquelle emittiert wird.
Erfindungsgemäß ist die Infrarotstrahlungsquelle als
Halogenlampe ausgebildet, welche einen Glühdraht aufweist der
von einem Lampenkörper umgeben ist. Der Lampenkörper ist
zumindest für NIR-Strahlung durchlässig. Der Glühdraht der
Halogenlampe ist hierbei die eigentliche Infrarotstrahlungs
quelle. Aufgrund der Tatsache, daß die Masse des Glühdrahtes
sehr gering ist, wird dieser unmittelbar nach dem Zuführen
des Stromes warm und erreicht seine Endtemperatur in
Sekundenbruchteilen. Aufgrund dessen beginnt der
Trocknungsvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unmittelbar und ohne Einschaltverzögerung wie bei
herkömmlichen Geräten. Das Erkalten nach dem Ausschalten ist
ebenfalls praktisch verzögerungsfrei. Weiterhin ist es
möglich, die Strahlungsquelle auf eine konstante
(Glühfaden-)Temperatur zu regeln, um damit ein konstantes und
vor allem optimales, der Anregungsfrequenz der Wassermoleküle
angepaßtes Frequenzspektrum einzustellen. Über einen, auf die
zu trocknenden Bereiche gerichteten Strahlungssensor ist es
möglich, eine Leistungsabschaltung dann vorzunehmen, wenn der
Bereich (z. B. die Hände) eine zu hohe Temperatur annehmen.
Mittels eines solchen Sensors kann auch eine Regelung des
Strahlers derart erfolgen, daß die zu trocknenden Bereiche
eine vorbestimmte Temperatur über einen vorbestimmten
Zeitraum behalten.
Die Lampe ist vorzugsweise röhrenförmig ausgebildet, wobei
eine röhrenförmige Ringlampe eine besonders bevorzugte Aus
führungsform ist. Vorteilhaft bei der Ausführung als Ring
lampe ist, daß der Wirkbereich von der Lampe von allen Seiten
gleichmäßig bestrahlt wird. Um eine möglichst gleichmäßige
Bestrahlung der zu trocknenden Person und/oder deren Körper
teilen zu gewährleisten, sind gemäß einer weiteren Ausfüh
rungsform mehrere, insbesondere röhrenförmige NIR-Lampen
vorgesehen. Die Infrarotstrahlungsquelle, vorzugsweise eine
oder mehrere NIR-Lampen, sind gemäß einer Ausführungsform in
einem Gehäuse angeordnet, welches zumindest eine offene Ge
häuseseite aufweist. Hierbei ist die Lampe so in dem Gehäuse
angeordnet, daß ihre Strahlung durch die offene Gehäuseseite
hindurch in Richtung des Wirkbereichs gerichtet ist.
Um die im Wirkbereich nutzbare Strahlungsausbeute zu maximie
ren, ist die Infrarotstrahlungsquelle (NIR-Lampe) an ihrer,
der offenen Gehäuseseite gegenüberliegenden äußeren
Oberfläche des Lampenkörpers mit einer Reflektorschicht ver
sehen. Zudem sind Bauteile des Trockners, insbesondere Gehäu
seteile, die der Strahlung der Infrarotstrahlungsquelle aus
gesetzt sind, mit einem die Strahlung der Infrarotstrahlungs
quelle reflektierenden Material bedeckt bzw. beschichtet, so
daß die aus Richtung der Infrarotstrahlungsquelle einfallende
Strahlung in den Wirkbereich reflektiert wird.
Auf der der offenen Gehäuseseite des Trockners gegenüberlie
gende Seite der Lampe ist erfindungsgemäß ein Lüfter vorge
sehen. Der Lüfter dient einerseits dazu, die Infrarotstrah
lungsquelle zu kühlen und andererseits einen Luftstrom zu
erzeugen, der durch die offene Gehäuseseite aus dem Gehäuse
austritt um die durch die Einwirkung der NIR-Strahlung ver
dampfte Feuchte aus dem Wirkbereich abzutransportieren und
auf diese Weise die Trocknung zu unterstützen.
Da die Trocknung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im
wesentlichen nicht auf einer Konventionstrocknung mittels
eines warmen Luftstroms beruht, sondern auf einer thermischen
Anregung der zu verdampfenden Fauchte mittels NIR-Strahlung,
ist es nicht nötig, einen zur Erzeugung eines starken Luft
stroms nötigen leistungsstarken Gebläsemotor mit entsprechend
dimensionierten Ventilatorblättern zu verwenden. Bei der er
findungsgemäßen Vorrichtung wird zwar auch ein Luftstrom er
zeugt, dieser dient jedoch im wesentlichen nur zum
Abtransport der verdampften Feuchte und nicht zum
Wärmetransport und/oder zur Verdampfung der Feuchte. Aus
diesem Grund ist ein im Vergleich zu einem herkömmlichen
Gebläse sehr kleiner und relativ leistungsschwacher Lüfter
ausreichend, da lediglich für einen geringen Luftstrom zum
Abtransport der verdampften Feuchte gesorgt werden muß. Auf
diese Weise wird ein Nachteil herkömmlicher Händetrockner,
nämlich die hohe Geräuschentwicklung dieser Geräte während
des Betriebs vermieden.
An dieser Stelle muß darauf hingewiesen werden, daß die Er
wärmung des Luftstroms an der Infrarotstrahlungsquelle nicht
entscheidend für die Funktion des erfindungsgemäßen Hände
trockners ist, sondern diese Erwärmung lediglich einen die
Trocknung unterstützenden Nebeneffekt hat. Das Funktions
prinzip des erfindungsgemäßen Trockners beruht auf einer
Verdampfung der Feuchte, die durch die Absorption von NIR-
Strahlung in der Feuchte bzw. einer thermischen Anregung der
Wassermoleküle durch die Absorption der Photonen verursacht
ist. Ebenso ist es natürlich möglich, anstelle von bewegter
warmer Luft bewegte kalte Luft zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Trocknen von Personen
und/oder deren Körperteilen, insbesondere von Händen ausge
legt, wobei Trocknungsenergie auf die einer Person und/oder
zumindest einem ihrer Körperteile anhaftenden Feuchte
übertragen wird, so daß die Feuchte (also Wasser) thermisch
angeregt und eine Trocknung bewirkt oder unterstützt wird.
Die Trocknungsenergie wird hierbei in Form von
elektromagnetischer Strahlungsenergie auf die Feuchte
übertragen und wandelt sich durch Absorption, welche in der
Feuchte stattfindet, zu einem wesentlichen Teil in eine die
Trocknung bewirkende oder unterstützende thermische Energie
um.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Strahlungsspek
trum mit zumindest Strahlungsanteilen im Infrarot erzeugt.
Die spektrale Verteilung dieses Strahlungsspektrums wird
derart auf die Absorptionseigenschaften der Feuchte abge
stimmt, daß die Absorption der Strahlung überwiegend, insbe
sondere zu mehr als 80% in der Feuchte bzw. in den
Wassermolekülen stattfindet.
Zur Unterstützung des Trocknungsvorgangs, insbesondere zum
Abtransport des verdampften Wassers wird erfindungsgemäß ein
Luftstrom erzeugt, welcher den zu trocknenden Körperteil oder
die zu trocknende Person umströmt. Erfindungsgemäß wird diese
Konvektion von einem Lüfter bewirkt. Mittels dieser Konvek
tion werden Bauteile dieser Strahlungsquelle und/oder Bau
teile des Trockners gekühlt. Bei diesem Kühlvorgang wird ein
Trocknungsgas, vorzugsweise Luft, erwärmt und in Richtung der
zu trocknenden Person und/oder deren Körperteilen geführt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren zum Trocknen von Personen und/oder deren Körper
teilen vorzugsweise eine Infrarotstrahlungsquelle verwendet
wird. Die Infrarotstrahlungsquelle ist besonders bevorzugt
als röhrenförmige Halogenlampe ausgebildet. Die Halogenlampe
weist einen Wolfram-Glühdraht als Emitter der NIR-Strahlung
und einen für NIR-Strahlung durchlässigen Lampenkörper auf.
Der Lampenkörper ist vorzugsweise aus Quarzglas, welches für
NIR-Strahlung durchlässig ist. Eine bevorzugte Ausführungs
form einer erfindungsgemäß eingesetzten Halogenlampe ist als
Ringlampe ausgebildet, wobei diese vorzugsweise konzentrisch
um eine Achse angeordnet ist, so daß die von der Halogenlampe
emittierte NIR-Strahlung den Wirkbereich optimal bestrahlt.
Erfindungsgemäß ist die verwendete Infrarotstrahlungsquelle
mit einer Emittertemperatur (Wandel-Temperatur) von
mindestens 2300 K und insbesondere mehr als 2900 K betrieben.
Die Verwendung einer Lampe als Umwandlungseinrichtung zur
Umwandlung von Primärenergie in Trocknungsenergie in einem
erfindungsgemäßen Trockner für Personen und/oder deren
Körperteile, bringt zahlreiche Vorteile mit sich.
Da mit einer erfindungsgemäß eingesetzten Halogenlampe primär
NIR-Strahlung erzeugt wird, die dazu dient, die Molekül
schwingungen von Wasser anzuregen, so daß dessen kinetische
Energie erhöht wird und das Wasser somit zum Verdampfen
angeregt wird, die Energieübertragung also durch Strahlung
und nicht durch Konvektion stattfindet, entfällt der bei
einem herkömmlichen Händetrockner auftretende Nachteil von
zwei schlechten Wärmeübergängen. Aufgrund des neuartigen
Prinzips zur Trocknung von Körperteilen mittels einer
Energieübertragung durch Photonen auf die zu verdampfende
Feuchte, wird die Notwendigkeit einer Wärmeübertragung
zunächst vom Heizdraht auf das Transportmedium, nämlich Luft,
und anschließend die Wärmeübertragung von der erwärmten Luft
auf die zu trocknenden Körperteile vermieden. Der durch die
sen relativ schlechten Wärmeübergang verursachte Wirkungs
gradverlust wird auch aus der Tatsache ersichtlich, daß die
Energieaufnahme herkömmlicher Händetrockner zwischen 1800 W
und 2500 W liegt, womit ein relativ großflächiger und masse
reicher Glühdraht auf Rot- bzw. Gelbglut erhitzt werden muß,
um letztendlich eine durchschnittliche Trocknungslufttem
peratur von ca. 40°C bis 50°C zu erhalten, mit welcher die
mit Feuchte behafteten Personen und/oder deren Körperteile
getrocknet werden können.
Bei der Verwendung einer NIR-Lampe als Umwandlungseinrichtung
zur Erzeugung von Trocknungsenergie liegt die Temperatur des
Emitters der NIR-Strahlung, nämlich des Glühdrahtes der NIR-
Lampe zwar relativ hoch bei ca. 2500 K bis 3000 K, jedoch
liegt die zur Erreichung gleicher Trocknungsleistung
erforderliche Leistung lediglich bei 900 W bis 1200 W, also
bei etwa der Hälfte eines herkömmlichen Händetrockners.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung einer
NIR-Lamge zum Trocknen von Körperteilen liegt in der sehr
guten Regelbarkeit und der hohen Einschalteffizienz, die
dadurch zum Ausdruck kommt, daß die Emitter-Endtemperatur der
NIR-Lampe nach dem Einschalten in Sekundenbruchteilen er
reicht wird und die Trocknung von einem oder mehreren Körper
teilen sofort und ohne nennenswerte Einschaltverzögerung
beginnen kann, da die Wärmekapazität des Emitters der NIR-
Strahlung, nämlich die des Glühdrahts der Halogenlampe deut
lich geringer ist, als diejenige eines herkömmlichen Wider
standsheizdrahtes.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Halogenlampe ist,
daß ihr Emissionsspektrum vom sichtbaren Bereich bis in den
nahen Infrarotbereich reicht, so daß das zu trocknende Kör
perteil von der Lampe auch im sichtbaren Bereich beleuchtet
wird und nicht im Dunkeln liegt. Das Emissionsmaximum, also
die Wellenlänge mit der größten spektralen Strahlungsfluß
dichte der NIR-Lampe liegt jedoch im NIR-Bereich bei einer
Wellenlänge von ca. 1,5 µm, so daß der Hauptteil, der emit
tierten Strahlung für die Trocknung einer Person und/oder
deren Körperteilen genutzt wird.
Ein weiterer, nicht unerheblicher Vorteil der Verwendung ei
ner NIR-Lampe in einem Trockner ist, daß die emittierte
Strahlung weitgehend auf die Absorptionseigenschaften der
Feuchte (des Wassers), welche die Person und/oder deren
Körperteile benetzt, abgestimmt werden kann, so daß der
Hauptteil der emittierten Strahlung tatsächlich von dem die
Person und/oder deren Körperteil benetzenden Wasser
absorbiert wird, und nicht von anderen in den Wirkbereich der
Lampe gelangenden Komponenten, wie z. B. der Person oder dem
Körperteil selbst, oder von Komponenten des Gehäuses. Um eine
dennoch mögliche Absorption der NIR-Strahlung durch
Gehäusebauteile weiter zu minimieren, schlägt die vorliegende
Erfindung zwei Maßnahmen vor, die unabhängig voneinander oder
in Kombination vorgesehen sind. Erstens befindet sich auf der
Infrarotstrahlungsquelle, die als Lampe ausgebildet ist, eine
Reflektorschicht, die vorzugsweise auf der dem zu trocknenden
Gegenstand abgewandten Seite außen auf dem Lampenkörper
aufgebracht oder als gesonderter Reflektor vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird der in das Gehäuseinnere emittierte
Strahlungsanteil in Richtung des zu trocknenden Körperteils
reflektiert und die rückwärtigen, in Richtung des Lüfters
liegenden Gehäuseteile werden nicht bestrahlt. Auf diese
Weise wird die Effektivität der Lampe als Umwandlungsein
richtung zur Erzeugung von Trocknungsenergie zusätzlich
gesteigert. Als Reflektorschicht dient in aller Regel ein
Metall, welches auf einen Teil der Außenseite des Quarz
gehäuses des Lampenkörpers, durch welchen keine Strahlung
dringen soll, aufgebracht ist. Vorzugsweise wird als Be
schichtungsmaterial hierfür Gold eingesetzt, da es für die
Reflexion von NIR-Strahlung optimale Absorptions- bzw.
Reflexionseigenschaften aufweist, so daß eine sehr dünne
Goldbeschichtung verwendet werden kann. Selbstverständlich
ist es ebenso möglich, andere Reflexionsmedien, bevorzugt
andere Metalle, wie z. B. Silber, Aluminium, Chrom usw.
einzusetzen.
Um einen möglichen Absorptionsverlust der NIR-Strahlung an
Gehäusebauteilen weiter zu minimieren, kann das Gehäuse auf
seiner Innenseite, die NIR-Strahlung ausgesetzt ist, mit
einem Reflektormedium beschichtet oder in sonstiger Weise
verkleidet sein, so daß die NIR-Strahlung in Richtung des
Wirkbereichs reflektiert wird und die nutzbare Strahlungs
ausbeute zum Trocknen von Personen und/oder deren Körpertei
len maximiert ist. Hierzu werden obengenannte Reflexions
medien angewandt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beigefügte Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie in der Abbildung zu sehen ist, umfaßt die
erfindungsgemäße Vorrichtung ein Gehäuse 10, das aus einem
unteren Gehäuseteil 10a und einem oberen Gehäuseteil 10b
zusammengesetzt ist. Der untere Gehäuseteil 10a ist mit einem
Halter 21 an einer Wand oder einem Einrichtungsgegenstand
befestigt. Der obere Gehäuseteil 10b ist am unteren
Gehäuseteil 10a abnehmbar angebracht, um das Gehäuseinnere,
beispielsweise für Reparatur-, Reinigungs- und
Wartungsarbeiten zugänglich zu machen. Alternativ kann
vorgesehen sein, daß der obere Gehäuseteil 10b anstelle des
unteren Gehäuseteils 10a an einer Wand oder einem
Einrichtungsgegenstand befestigbar ist.
Das Gehäuse weist eine offene Gehäuseseite 11 sowie Luftlö
cher 12 auf, durch welche Luft zu einem Lüfter 14 strömen
kann. Der Lüfter 14 wird durch eine Antriebseinrichtung 13
angetrieben. Im Betriebszustand fördert der Lüfter 14 Luft,
die ihm durch Luftlöcher 12 zuströmt, in Richtung der offenen
Gehäuseseite 11. In dieser Richtung befinden sich ein oder
mehrere Luftleitbleche 15, so daß der Luftstrom durch die
Geometrie des Gehäuses 10 und zumindest ein Luftleitblech 15
zwangsdirigiert wird. Der Luftstrom wird hierbei so gelenkt,
daß er an zumindest einer Lampe 17 vorbeiströmt und sich
dabei leicht erwärmt bzw. diese kühlt. Anschließend verläßt
der Luftstrom durch die offene Gehäuseseite 11 das Gehäuse 10
und gelangt in den Wirkbereich des Trockners. In diesem
Wirkbereich werden die zu trocknende Person und/oder deren zu
trocknende Körperteile von der von der Lampe 17 emittierten
NIR-Strahlung bestrahlt und von dem von dem Lüfter 14
erzeugten Luftstrom umströmt. Die NIR-Strahlung, welche von
dem die Person und/oder deren Körperteil benetzenden Wasser
absorbiert wird, regt dieses thermisch an, so daß es
verdampft, während der Luftstrom das verdampfte Wasser
abtransportiert.
Die NIR-Lampe 17 weist einen Glühdraht 20 auf, der in einem
Lampenkörper 19 angeordnet ist. Der Lampenkörper 19 ist auf
der dem Wirkbereich gegenüberliegenden Seite mit einer Re
flektorschicht 18, vorzugsweise aus Gold beschichtet. Sofern
die NIR-Lampe 17 als NIR-Ringlampe 17 ausgebildet ist, ist
diese konzentrisch zu einer Achse 22 vorgesehen, welche eine
Symmetrieachse auch für das Gehäuse 10 bildet.
Im folgenden werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
So ist es beispielsweise möglich, zwischen der Infrarotstrah
lungsquelle 17 und der offenen Gehäuseseite 11 eine für NIR-
Strahlung durchlässige Schutzscheibe (nicht gezeigt) anzu
bringen, so daß die Infrarotstrahlungsquelle 17 nicht ohne
weiteres von Außen zugänglich ist, was insbesondere bei der
Verwendung eines derartigen Trockners in öffentlichen Gebäu
den vorteilhaft sein kann. Zusätzlich stellt eine derartige
Scheibe für den Benutzer der Trocknungsvorrichtung einen
Schutz gegen Verletzungen bei einem Zerbrechen der NIR-Lampe
17 dar. Diese Schutzscheibe kann hierbei relativ nahe an der
Lampe angebracht sein oder sie kann die offene Gehäuseseite
11 praktisch völlig verschließen, wobei in diesem Fall
Öffnungen in der oder ringsum die Schutzscheibe vorgesehen
sind, damit der von dem Lüfter erzeugte Luftstrom ungehindert
das Gehäuse 10 verlassen und die zu trocknende Person
und/oder deren Körperteile umströmen kann.
Des weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Sen
sor 16 zum automatischen Einschalten des erfindungsgemäßen
Trockners umfassen. Ein derartiger Sensor 16 ist derart aus
gelegt, daß er auf das Emissionsspektrum der NIR-Lampe 17
abgestimmt ist und auf diese nicht anspricht. Unter Beachtung
dieser Bedingung können herkömmliche Ein- und Ausschaltein
richtungen, wie sie auch in herkömmlichen Händetrocknern
Verwendung finden, angewandt und auf herkömmliche Weise
plaziert werden.
Bei einer weiteren Ausführungform wird die Abschaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem zweiten Sensor (nicht
gezeigt) gesteuert, der auf den Absorptionsgrad der Person
und/oder deren Körperteil, das zu trocknen ist, im NIR-
Bereich und insbesondere im Bereich der optimalen Absorption
von Wasser anspricht, so daß der Trocknungszustand der zu
trocknenden Person und/oder deren Körperteils bestimmt werden
kann und in Abhängigkeit davon die Abschaltung des Trockners
gesteuert wird.
Eine weitere Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung
besteht darin, anstelle einer Infrarotstrahlungsquelle mehre
re Infrarotstrahlungsquellen zu verwenden. Hierbei können
diese stabförmig, ringförmig, meanderförmig oder in sonstiger
Weise ausgestaltet sein.
Auch ist es möglich, beispielsweise größere, individuell
gestaltete Trocknungsvorrichtungen herzustellen, die kein
Gehäuse aufweisen. Beispielsweise können in das Innere einer
Duschkabine Infrarotstrahlungsquellen nach dem erfindungswe
sentlichen Prinzip angebracht sein, welche von einer Person
nach dem Duschen als Trockner genutzt werden. Unter dem er
findungswesentlichen Prinzip ist an dieser Stelle zu verste
hen, daß im wesentlichen die von den Infrarotstrahlungsquel
len abgegebene NIR-Strahlung zur Anregung der der Person
anhaftenden Feuchte genutzt wird. Zum Abtransport der ver
dampften Feuchte können beispielsweise kleine Ventilatoren
dienen, die ebenfalls an oder in den Wandungen der Duschka
bine angebracht sind. Es kann jedoch ebenso ein größerer Ven
tilator, der eine Konvektion in dem gesamten Raum erzeugt, in
welchem sich die Duschkabine befindet, vorgesehen sein.
Selbstverständlich ist eine derartige Anwendung der erfin
dungsgemäßen Trocknungsvorrichtung für Personen und/oder
deren Körperteil nicht nur auf eine Duschkabine beschränkt.
Ebenso ist es möglich, einen Haartrockner gemäß der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung auszulegen. Je nach Anwendungsform
ist eine Schutzscheibe zum Schutz vor Beschädigungen der NIR-
Lampe und zum Schutz vor möglichen Verletzungen vorgesehen.
Falls das helle, von der Infrarotstrahlungsquelle emittierte
Licht im sichtbaren Bereich als störend empfunden wird, kann
die bereits oben beschriebene Scheibe selbstverständlich mit
einem, die sichtbaren Wellen teilweise oder vollständig ab
sorbierenden und für NIR-Strahlung durchlässigen Filter aus
gestattet sein.
Als weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Trockners sind zu
nennen, daß das Gehäuse, insbesondere eines Händetrockners,
aufgrund der weitaus geringeren Temperatur, die an den warmen
Teilen der Vorrichtung, hier der Infrarotstrahlungsquelle 17
auftritt - sie liegt bei etwa 500°C an den äußeren Teilen der
NIR-Lampe im Vergleich zu herkömmlichen Händetrocknern mit
800°C bis 1200°C - kleiner dimensioniert sein kann. Somit ist
der erfindungsgemäße Trockner mit einem reduzierten Platzbe
darf aufstellbar und kann unter Umständen sogar in Möbel
und/oder Einrichtungsgegenstände, insbesondere im privaten
Bereich, integriert werden.
Da der erfindungsgemäße Trockner keinen, herkömmliche
Windungen aufweisende Heizdraht enthält, an welchem sich
beispielsweise Flusen, Haare und sonstige, sich in der
Ansaugluft des Gebläses befindliche Schmutzteilchen bevorzugt
ablagern können, sind die Wartungsintervalle eines
erfindungsgemäßen Trockners einem herkömmlichen Trockner
gegenüber verlängert, da die als Infrarotstrahlungsquelle
dienende Lampe 17 nach außen eine glatte Oberfläche aufweist,
an welcher Schmutzteilchen nicht bevorzugt hängenbleiben, wie
an einem Heizdraht herkömmlicher Bauart.
Abschließend sollte betont werden, daß ein erfindungsgemäßer
Trockner für Personen und/oder Körperteile einem herkömmli
chen Trockner gegenüber mannigfaltige Vorteile mit sich
bringt und bei einer wesentlich verringerten (halbierten)
Leistungsaufnahme und einer erheblich reduzierten
Geräuschentwicklung die gleichen oder bessere
Trocknungsergebnisse erreicht.
10
Gehäuse
10
a unteres Gehäuseteil
10
b oberes Gehäuseteil
11
offenen Gehäuseseite
12
Luftlöcher
13
Antriebseinrichtung
14
Lüfter
15
Luftleitblech
16
Sensor
17
NIR-Ringlampe (Umwandlungseinrichtung, Lampe,
Infrarotstrahlungsquelle)
18
Reflektorschicht
19
Lampenkörper
20
Glühdraht
21
Halter
22
Achse
Claims (22)
1. Trockner für Personen und/oder deren Körperteile, insbe
sondere Händetrockner mit einer Umwandlungseinrichtung zur
Umwandlung von Primärenergie, nämlich elektrischer Energie
in Trocknungsenergie, die für eine die Trocknung
bewirkende oder unterstützende thermische Anregung von
Wasser nutzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umwandlungseinrichtung eine mit elektrischer Energie
betreibbare Infrarotstrahlungsquelle (17) ist, die einen
definierten räumlichen Wirkbereich hat, in den die von der
Infrarotstrahlungsquelle (17) emittierte Strahlung
ausgesandt wird.
2. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der überwiegende Teil der von der Infrarotstrahlungsquelle
(17) emittierten Strahlungsenergie im nahen Infrarot (NIR)
liegt.
3. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Emissionsmaximum der Infrarotstrahlungsquelle (17) im
nahen Infrarot (NIR) liegt.
4. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Emissionsmaximum der Infrarotstrahlungsquelle (17) in
einem Wellenlängenbereich vorzugsweise bei 0,8-2 µm liegt,
in dem Molekülschwingungen von Wasser angeregt werden.
5. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Infrarotstrahlungsquelle als Halogenlampe (17) ausge
bildet ist, die einen Glühdraht (20) aufweist, der von ei
nem Lampenkörper (19) umgeben ist, der für NIR-Strahlung
durchlässig ist.
6. Trockner nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (10), in welchem die Infrarotstrahlungsquelle
(17) angeordnet ist und das eine offene Gehäuseseite (11)
aufweist, wobei die Infrarotstrahlungsquelle (17) an
ihrer, der offenen Gehäuseseite (11) gegenüberliegenden
äußeren Oberfläche des Lampenkörpers (19) mit einer
Reflektorschicht (18) versehen ist.
7. Trockner nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Reflektorschicht (18) aus Gold besteht.
8. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
Bauteile des Trockners, insbesondere Gehäuseteile (10,
10a, 10b), die der Strahlung der Infrarotstrahlungsquelle
(17) ausgesetzt sind, aus einem die Strahlung reflektie
renden Material bestehen oder mit einer die Strahlung re
flektierenden Schicht bedeckt sind, so daß aus Richtung
der Infrarotstrahlungsquelle (17) einfallende Strahlung in
den Wirkbereich reflektierbar ist.
9. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine für Strahlung im nahen Infrarot (NIR) durchlässige
Abdeckung vorgesehen ist, die zwischen der Infrarot
strahlungsquelle (17) und dem Wirkbereich angeordnet ist.
10. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Lüfter (14) vorzugsweise auf einen, einer offenen
Gehäuseseite gegenüberliegenden Seite der
Infrarotstrahlungsquelle (17) vorgesehen ist.
11. Verfahren zum Trocknen von wenigstens einer Person und/
oder deren Körperteilen, insbesondere von Händen, wobei
Trocknungsenergie auf Wasser, das der Person und/oder
zumindest einem ihrer Körperteile anhaftet, übertragen
wird, so daß das Wasser thermisch angeregt und eine
Trocknung bewirkt oder unterstützt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trocknungsenergie in Form von elektromagnetischer
Strahlungsenergie auf das Wasser übertragen wird und sich
durch Absorption zumindest teilweise in die Trocknung
bewirkende oder unterstützende thermische Energie
umwandelt.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Strahlungsspektrum mit Strahlungsanteilen im Infrarot
erzeugt wird, dessen spektrale Verteilung derart auf die
Absorptionseigenschaften des Wassers und nicht der zu
trocknenden Personen und/oder Körperteile abgestimmt ist,
daß die Absorption der Strahlung überwiegend, insbesondere
zu mehr als 80%, im Wasser stattfindet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Trocknungsvorgang durch einen Strom von Trocknungsgas,
insbesondere Luft, unterstützt wird, welches das vedampfte
Wasser zumindest teilweise abtransportiert.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Strom durch einen Lüfter (14) erzeugt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Strom zur Kühlung von Bauteilen (18, 19) einer Strah
lungsquelle (17), welche die elektromagnetische Strahlung
emittiert und/oder von anderen Bauteilen eines Trockners
verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
das beim Kühlvorgang erwärmte Trocknungsgas in Richtung
der zu trocknenden Person(en) bzw. des zumindest einen
Körperteils geführt wird.
17. Verwendung einer Infrarotstrahlungsquelle zum Trocknen von
Personen und/oder deren Körperteilen, insbesondere bei der
Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis
16, wobei von der Infrarotstrahlungsquelle (17) emittierte
Strahlung auf die zu trocknende Person bzw. ein zu
trocknendes Körperteil der Person trifft, so daß zumindest
ein Teil der Strahlung vom Wasser absorbiert wird.
18. Verwendung einer Infrarotstrahlungsquelle nach
Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Infrarotstrahlungsquelle eine Halogenlampe (17) ist.
19. Verwendung einer Infrarotstrahlungsquelle (17) nach einem
der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Infrarotstrahlungsquelle (17) einen Wolframglühdraht
(20) als Emitter der NIR-Strahlung und einen für NIR-
Strahlung durchlässigen Lampenkörper (19) aufweist.
20. Verwendung einer Infrarotstrahlungsquelle nach
Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lampenkörper (19) der Infrarotstrahlungsquelle (17)
aus Quarzglas besteht.
21. Verwendung einer Infrarotstrahlungsquelle nach einem der
Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Infrarotstrahlungsquelle als Ringlampe ausgebildet
ist.
22. Verwendung einer Infrarotstrahlungsquelle nach
Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Infrarotstrahlungsquelle (17) mit einer
Emittertemperatur von mehr als 2500 Kelvin, insbesondere
mehr als 2900 Kelvin betrieben wird.
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