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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der Behandlung und Pflege von Wäschestücken,
wobei die Wäschestücke insbesondere zur Trocknung
mit lufttransportierter Wärme beaufschlagt werden.
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Zum
Trocknen von Wäsche sind verschiedene Wäschetrockner
bekannt geworden, die nach zwei prinzipiell unterschiedlichen Verfahren
arbeiten, nämlich nach dem Kondensationsverfahren oder nach
dem Abluftverfahren.
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Weit
verbreitet und auch unter energetischen Gesichtspunkten beliebt
sind Kondensationswäschetrockner. Hier wird die zu trocknende
Wäsche in den Luftstrom einer erwärmten Prozessluft
gebracht. Dabei kann sich die Wäsche in einer Trommel oder
auch in einem unbewegten Trockenraum befinden, wie beispielsweise
in der
DE 198 33 775
A1 beschrieben. Die nach dem Durchströmen des
auch als Behandlungsraum bezeichneten Trockenraumes mit Feuchtigkeit
angereicherte Prozessluft wird anschließend durch eine
Kondensationsvorrichtung geführt, in der sich aus der Wäsche
ausgetriebene Feuchtigkeit aus der Prozessluft durch Abkühlung
der Prozessluft abscheidet. Die Prozessluft befindet sich in einem
geschlossenen Luftkreisstrom und wird dann erneut erhitzt und dem
Behandlungsraum zugeführt.
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Für
einen Abluftwäschetrockner ist kennzeichnend, dass die
von außen als Zuluft zugeführte Prozessluft nach
Erhitzung in den Behandlungsraum geleitet wird und dort in Kontakt
mit der zu trocknenden Wäsche kommt. Nach Verlassen des
Behandlungsraumes tritt der Abluftstrom durch einen Luftaustritt
nach außen aus und transportiert dabei die aufgenommene
Feuchtigkeit mit ab.
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Die
DE 10 2006 003 817
A1 beschreibt einen Trockner sowie ein Verfahren zur Behandlung
von Wäsche, wobei sowohl eine Variante eines Kondensationswäschetrockners
als auch eines Abluftwäschetrockners beschrieben ist.
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Abluftwäschetrockner
dieser Art zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau aus. Allerdings sind
sie unter Gesichtspunkten des Energieverbrauchs nicht optimal. Vor
diesem Hintergrund erwähnt die
DE 10 2006 003 817 A1 die
Verwendung eines Wärmepumpenkreislaufs, ohne jedoch hier
im Zusammenhang mit dem Abluftwäschetrockner weitergehende
Hinweise zu geben. Zudem ist in der
DE 10 2006 003 817 A1 ein
in Luftstromrichtung gesehen nach dem Behandlungsraum angeordneter
Feuchtigkeitsspender beschrieben, der dazu dient, die Temperatur
der Abluft weiter zu senken, um vergleichsweise hohe Wäschebehandlungstemperaturen
zu realisieren, ohne dass die hohen Temperaturen der Prozessluft
stromabwärts befindliche Bauteile schädigen. Im
Falle des Abluftwäschetrockners muss der Benutzer den Feuchtigkeitsspender
regelmäßig auffüllen, weil andernfalls
das Trockenprogramm automatisch beendet wird.
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Die
DE 195 08 244 A1 beschreibt
einen Kondensationswäschetrockner, bei dem das kondensierte
Wasser in ein Auffanggefäß tropft und in einen Kondensat-Sammelbehälter
gepumpt wird. Um eine vergleichsweise aufwändige Füllstandskontrolle
des Sammelbehälters und ein Unterbrechen des Trocknungsvorganges
bei einem Überlauf des Sammelbehälters zu vermeiden,
schlägt die
DE
195 08 244 A1 vor, im Störfall – d. h.
bei unerwünschtem Überlauf von Kondensatflüssigkeit
aus dem Sammelbehälter – diese Kondensatflüssigkeit
in die Kühlluft oder in den Prozesskreislauf des Kondensatwäschetrockners einzuspeisen.
Um einen derartigen Betrieb im Störfall zu erlauben, muss
jedoch die Kühlluftführung entsprechend ausgestaltet
sein und die Kühlabluft an einem gegen Feuchtigkeit unempfindlichen
Ort abgeben können.
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Aus
der
DE 103 02 864
A1 ist schließlich ein Wäschetrockner
bekannt, der je nach zu behandelnder Wäsche zwischen einem
Umluftbetrieb (als Kondensationswäschetrockner) und einem
Abluftbetrieb umschaltbar ist, wobei der Abluftbetrieb bevorzugt dem
Auffrischen und der Duftbehandlung von Wäsche dient. Um
auch im Umlaufbetrieb in den Behandlungsraum eingesprühte
Zusatzstoffe zu aktivieren oder um Wasser als Heizdampf zum Desinfizieren
einzusetzen, kann bei dem bekannten Trockner im Betrieb als Kondensationswäschetrockner
das Kondensat einer Sprührichtung zugeführt werden, die
dieses als Dampf oder Nebel unmittelbar in den Behandlungsraum (Wäschetrommel)
einsprüht. Im Abluftbetrieb dagegen ist der Abluftkanal
zum Wärmetauscher hin verschlossen und die Prozessluft strömt
stattdessen aus einer geöffneten Abluftklappe nach außen
aus, so dass der Luftstrom nicht zirkuliert.
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Vor
diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
in der Schaffung eines Abluftwäschetrockners mit einer
Wärmepumpe, bei dem das anfallende Kondensat automatisch
und ohne den Benutzer mit Bedienungshandlungen wie Kondensatentsorgung
oder Überwachungsaufgaben zu belasten entsorgt wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abluftwäschetrockner
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
und in den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale einzeln
und in beliebiger Kombination miteinander angewendet werden können.
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Der
erfindungsgemäße Abluftwäschetrockner
weist einen von außen als Zuluft eintretenden Prozessluftstrom
auf, der die in einem Behandlungsraum eingebrachte Wäsche
durch Feuchtigkeitsentzug trocknet. Der Prozessluftstrom wird anschließend
in der für Abluftwäschetrockner typischen Art als
Abluft durch einen Luftaustritt nach außen geleitet. Dabei
ist mindestens ein in Luftstromrichtung gesehen zwischen dem Behandlungsraum
und dem Luftaustritt angeordneter Wärmetauscher vorgesehen,
der dem Prozessluftstrom unter Kondensatbildung Wärme entzieht.
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Dadurch
ist bei dem erfindungsgemäßen Abluftwäschetrockner
eine wesentlich verbesserte Energiebilanz zu erwarten, weil die
entzogene Wärme beispielsweise zur Erwärmung der
Zuluft verwendet werden kann.
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Schließlich
ist bei dem erfindungsgemäßen Abluftwäschetrockner
in Kombination mit den vorgenannten Merkmalen vorgesehen, dass in
Luftstromrichtung gesehen nach dem Wärmetauscher, jedoch vor
dem Luftaustritt eine Ausbringeinrichtung angeordnet ist, die der
Abluft zumindest einen Teil des Kondensats beifügt. Damit
wird in energetisch vorteilhafter Weise dem abgekühlten
Abluftstrom zusätzlich Feuchtigkeit bzw. Kondensat beigefügt,
um es auf diese Weise elegant aus dem Abluftwäschetrockner zu
entsorgen.
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Dadurch
ist in vorteilhafter Weise der Benutzer von Überwachungs-
bzw. Entsorgungsaufgaben während des Trocknungsprozesses
entbunden. Damit wird die bei einem Benutzer bzw. Erwerber eines Abluftwäschetrockners
bestehende Erwartungshaltung erfüllt, dass bei einem Ablufttrockner
grundsätzlich während des Trocknungsvorganges
keine Überwachungs-/Wartungshandlungen vorzunehmen sind und
allenfalls zwischen Trocknungsvorgängen das Reinigen des
Flusensiebes notwendig wird.
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Bei
dem Abluftwäschetrockner können der zum Wärmeentzug
aus der Abluft bzw. zum Erwärmen der Zuluft einsetzbare
Luft-/Luftwärmetauscher und eine etwaige zusätzliche
elektrische Widerstandsheizung zum Erwärmen der Zuluft
durch eine kompakte Wärmepumpe ersetzt sein. Das am Verdampfer
der Wärmepumpe entstehende Kondensat kann über
eine Kondensatpumpe in an sich bekannter Weise in einen Vorratsbehälter
gepumpt und von diesem dann mittels der Ausbringeinrichtung dem Abluftstrom
aufgeprägt werden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausbringeinrichtung
einen Ultraschallvernebler. Bei der Ultraschallverneblung wird das
Kondensat durch mechanische Anregung energiebeaufschlagt und dadurch
in feinste Tröpfchen (Nebel) überführt,
die effizient von dem Abluftstrom mitgerissen werden können.
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Allerdings
kann in der Praxis insbesondere bei sehr feuchter oder noch nasser
Wäsche eine schon hohe Feuchtigkeitssättigung
des Prozessluftstroms vorliegen und andererseits eine so hohe Menge
von Kondensat anfallen, dass – jedenfalls bei einer unter
energetischen und Kostengesichtspunkten vernünftigen Dimensionierung
der rein mechanischen Ausbringeinrichtung – deren Ausbringkapazität
allein nicht zu einem optimalen Betrieb ausreicht.
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Vor
diesem Hintergrund sieht eine besonders bevorzugte Weiterbildung
der Erfindung vor, dass die Ausbringeinrichtung mindestens einen
hydrophilen Körper aufweist, der in den Prozessluftstrom
ragt und der mit Kondensat beaufschlagt ist.
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Unter
hydrophilem Körper ist im Rahmen der Erfindung jeder Körper
zu verstehen, der Wasser anziehende und Wasser transportierende
Eigenschaften hat. Besonders bevorzugt kann der Körper
plattenförmig ausgestaltet sein und so in den Luftstrom gestellt
sein, dass er an möglichst großen Vertikalflächen
vertikal von der Prozessluft beströmt ist. Der Körper
vergrößert damit die dem Prozessluftstrom ausgesetzte
Verdampfungsfläche für das kalt zu verdampfende
Kaltkondensat erheblich.
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Nach
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der
Körper Kapillaren auf, deren Kapillarwirkung Kondensat
in den Prozessluftstrom befördert. Durch die innere Kapillarwirkung
des Körpers steigt das auszubringende Wasser ohne zusätzliche
Fördermaßnahme in dem gesamten Körper hoch
und ist dann von beiden Vertikalseiten des Körpers einem
intensiven Luftstrom ausgesetzt. Dabei kann der hydrophile Körper vorzugsweise
direkt in das Kondensat eintauchen und dadurch unmittelbar Kondensat
aus dem Kondensatvorrat in den Prozessluftstrom leiten.
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Nach
einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung ist der Körper
eine den Luftstrom leitende Platte. Dabei sind möglichst
dünne Platten bevorzugt. Deren Plattenhöhe ist
so ausgelegt, dass die Kapillarwirkung eine vollständige
Durchtränkung bzw. ein vollständiges Heben des
Wassers aufgrund der Kapillarwirkung über die gesamte Plattenhöhe gewährleistet.
Damit dient die Platte bzw. dienen mehrere Platten einer optimierten
Leitung des Prozessluftstroms, so dass der Strömungswiderstand gering
bleibt und die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist. Dadurch
wird der Mitnahmeeffekt, der bevorzugt dem hydrophilen Körper
nachgeordneten anderweitigen Ausbringung von Kondensat – beispielsweise
mittels erwähnten Ultraschallverneblers – deutlich
verbessert.
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Nach
einer zusätzlichen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist der Wärmetauscher des erfindungsgemäßen
Abluftwäschetrockners Bestandteil einer Wärmepumpe.
Aus der oben beschriebenen Funktion des Wärmetauschers
ist klar, dass er in der Wärmepumpe die Funktion einer
Wärmesenke haben muss, wobei er dem durchströmenden
Prozessluftstrom Wärme entzieht. Diese Wärme gelangt in
der Wärmepumpe zu einer Wärmequelle, welche sie
wieder abgibt, insbesondere an den Prozessluftstrom, um diesen vor
seinem Zutritt zu der zu trocknenden Wäsche zu erhitzen.
Es kann eine Wärmepumpe jedweder bekannten Bauform verwendet
werden. Bevorzugt ist eine Wärmepumpe, in welcher ein Kältemittel
in einem geschlossenen Kreis zirkuliert und zyklisch verdampft und
verflüssigt wird. Das Verdampfen geschieht in der in diesem
Zusammenhang als „Verdampfer” bezeichneten Wärmesenke,
welcher das flüssige Kältemittel von einer Drossel
zugeführt wird. Das in der Wärmesenke verdampfte
Kältemittel gelangt zu einem Kompressor, der es komprimiert
und ihm die zum Zirkulieren nötige Bewegungsenergie mitteilt.
Das komprimierte Kältemittel gelangt zur in diesem Zusammenhang
als „Verflüssiger” bezeichneten Wärmequelle,
wo es sich unter Freisetzung von Wärme verflüssigt.
Hinter der Wärmequelle gelangt das Kältemittel
zu besagter Drossel, wo es seinen Binnendruck reduziert, um schließlich
wieder zur Wärmesenke zu gelangen und dort erneut zu verdampfen.
Eine solche Wärmepumpe wird geläufig als „Kompressor-Wärmepumpe” bezeichnet.
Als Kältemittel kommen fluorierte Äthan-Derivate,
insbesondere die an sich bekannten Substanzen R134a und R152a, Gemische
sol cher Äthan-Derivate wie die an sich bekannten R407C
und R410A sowie Propan und Kohlendioxid in Betracht.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Dabei sind
in den Figuren gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen
versehen. Auch wenn die nachfolgende Erläuterung der Erfindung
auf das zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiel Bezug
nimmt, ist die Erfindung in keiner Weise darauf beschränkt.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Prinzipbild eines Abluftwäschetrockners,
-
2 einen
hydrophilen Körper und
-
3 eine
Anordnungsmöglichkeit einzelner Komponenten eines Abluftwäschetrockners.
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In
1 sind
nur die hinsichtlich der Prozessluftstromleitung und der Kondensatbildung
bzw. Kondensatausbringung relevanten Komponenten eines Abluftwäschetrockners
dargestellt. Durch einen Lufteintritt
1 tritt Umgebungsluft
2 als
Zuluft
3 ein und dient als so genannter Prozessluftstrom
4.
Dieser durchläuft als erste Komponente einer an sich bekannten
Wärmepumpe (allgemein mit
5 bezeichnet) einen
ersten Wärmetauscher (Verflüssiger)
6.
Dieser überträgt Wärme auf den Prozessluftstrom,
wodurch dieser sich erwärmt. Zur weiteren Erwärmung
dient gegebenenfalls noch eine hier nicht dargestellte – beispielsweise
elektrische – Heizung. Der Prozessluftstrom
4 wird
durch ein nur schematisch dargestelltes Gebläse
8 gefördert.
Das Gebläse
8 beaufschlagt einen als drehbare
Wäschetrommel ausgebildeten Behandlungsraum
10 mit
der nun erwärmten Prozessluft, die in diesem Behandlungsraum
in Kontakt mit Wäschestücken
12 gelangt.
Dabei nimmt die Prozessluft in an sich bekannter Weise Feuchtigkeit
von der Wäsche auf und wird anschließend einem
zweiten Wärmetauscher in Form eines Verdampfers
15 zugeführt.
Dieser entzieht dem Prozessluftstrom in an sich bekannter Weise
und in der Funktion einer Wärmepumpe
5 Wärmeenergie
18,
was in
1 schematisch durch einen Wärmekreislauf
mit Pfeilen
19,
20 angedeutet ist. Die entzogene
Wärme (Pfeil
20) beaufschlagt den ersten Wärmetauscher
6 und wird
an die neu eintretende Zuluft abgegeben. Schematisch ist ein Kompressor
22 zum
Betrieb der an sich bekannten (vgl.
DE 10 2005 062 940 A1 )
Wärmepumpe
5 dargestellt.
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Das
bei der Abkühlung des Prozessluftstroms am Verdampfer 15 ausfallende
Kondensat 28 wird einer Ausbringeinrichtung 25 zugeführt.
Diese Ausbringeinrichtung 25 weist in diesem Beispiel zwei nach
verschiedenen Prinzipien arbeitende Ausbringelemente 26 und 27,
nämlich einen Ultraschallvernebler 26 und einen
hydrophilen Körper 27 auf. Der Ultraschallvernebler 26 wird
zu Schwingungen angeregt und von der Ausbringeinrichtung 25 mit
Kondensat 28 versorgt.
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Wie 2 im
Detail zeigt, steht der hydrophile Körper mit seinem Fuß 30 bevorzugt
unmittelbar in dem Kondensatvorrat 31. Die so von der Ausbringeinrichtung 25 mit
Kondensat beaufschlagte Abluft 32 verlässt den
Abluftwäschetrockner durch einen Luftaustritt 34.
Der hydrophile Körper 27 besteht aus einem porösen,
mit einer Vielzahl von Kapillaren 35 insbesondere in vertikaler
Richtung 36 durchzogenen Material, das in einen nicht gezeigten
Kondensatsammelbehälter in Fließkontakt steht.
Die Kapillarwirkung zieht das Kondensat in vertikaler Richtung nach
oben, so dass es insbesondere auch an den entsprechend gestalteten
großflächigen Oberflächen 37, 38 an
der Seite des Körpers austreten kann. Der Körper 27 ist
dabei in Form einer luftstromleitenden Platte 39 ausgebildet.
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3 zeigt
schematisch im Wesentlichen eine Bodenaufsicht eines erfindungsgemäßen
Abluftwäschetrockners 40, von dem wiederum nur
die besonders relevanten Komponenten schematisch dargestellt sind.
Die durch den Lufteintritt 1 eintretende Zuluft 3 gelangt
als Prozessluftstrom 4 in schon beschriebener Weise zu
dem Verflüssiger 6, in dem das nicht näher
dargestellte Arbeitsmittel der Wärmepumpe zur Aufheizung
der Zuluft Wärme an den Prozessluftstrom abgibt. Der dann
durch den in 3 nicht gezeigten Behandlungsraum
geleitete Prozessluftstrom wird in dem Verdampfer 15 in
zuvor beschriebener Weise abgekühlt, wobei die dabei von dem
Arbeitsmittel der Wärmepumpe aufgenommene Wärme über
eine Verbindung 41 wieder zum Verflüssiger 6 geleitet
wird. Das bei der Abkühlung des Prozessluftstroms 4 entstehende
Kondensat beaufschlagt teilweise mehrere hydrophile Körper 27,
die als Scheiben 44 zur Führung des Prozessluftstroms ausgebildet
und mit ihren Fußbereichen mit dem Kondensat in Kontakt
sind. Zudem ist der Ultraschallvernebler 26 angedeutet,
der sich also bevorzugt stromabwärts gegenüber
den hydrophilen Körpern 27 befindet. Die dort
mit weiterem Kondensat angereicherte Abluft 32 verlässt
den Abluftwäschetrockner 40 durch den Luftaustritt 34.
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- 1
- Lufteintritt
- 2
- Umgebungsluft
- 3
- Zuluft
- 4
- Prozessluftstrom
- 5
- Wärmepumpe
- 6
- Wärmetauscher,
Verflüssiger
- 8
- Gebläse
- 10
- Behandlungsraum
- 12
- Wäschestück
- 15
- Wärmetauscher,
Verdampfer
- 18
- Wärmeenergie
- 19
- Pfeil
- 20
- Pfeil
- 22
- Kompressor
- 24
- Kondensat
- 25
- Ausbringeinrichtung
- 26
- Ultraschallvernebler
- 27
- hydrophiler
Körper
- 28
- Kondensat
- 30
- Fuß
- 31
- Kondensatvorrat
- 32
- Abluft
- 34
- Luftaustritt
- 35
- Kapillaren
- 36
- vertikale
Richtung
- 37
- Oberfläche
- 38
- Oberfläche
- 39
- Platte
- 40
- Abluftwäschetrockner
- 41
- Verbindung
- 44
- Platten
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19833775
A1 [0003]
- - DE 102006003817 A1 [0005, 0006, 0006]
- - DE 19508244 A1 [0007, 0007]
- - DE 10302864 A1 [0008]
- - DE 102005062940 A1 [0029]