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Die
Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe
und Erkennung eines unzulässigen Betriebszustands sowie
ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.
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In
einem Kondensationstrockner wird Luft (sogenannte Prozessluft) durch
ein Gebläse über eine Heizung in eine feuchte
Wäschestücke enthaltende Trommel als Trocknungskammer
geleitet. Die heiße Luft nimmt Feuchtigkeit aus den zu
trocknenden Wäschestücken auf. Nach Durchgang
durch die Trommel wird die dann feuchte Prozessluft in einen Wärmetauscher
geleitet, dem in der Regel ein Flusenfilter vorgeschaltet ist.
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In
einem Wärmetauscher (z. B. Luft-Luft-Wärmetauscher
oder Wärmesenke einer Wärmepumpe) wird die feuchte
Prozessluft abgekühlt, so dass das in der feuchten Prozessluft
enthaltene Wasser kondensiert. Das kondensierte Wasser wird anschließend
im Allgemeinen in einem geeigneten Behälter gesammelt und
die abgekühlte und getrocknete Luft erneut der Heizung
(die gegebenenfalls die Wärmequelle einer Wärmepumpe
sein kann) und anschließend der Trommel zugeführt.
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Dieser
Trocknungsvorgang ist unter Umständen sehr energieintensiv,
da der bei der Kühlung der Prozessluft im Wärmetauscher
erwärmte Kühlluftstrom dem Prozess energetisch
verloren gehen kann. Durch Einsatz einer Wärmepumpe lässt
sich dieser Energieverlust deutlich reduzieren. Bei einem mit einer
Wärmepumpe ausgestatteten Kondensationstrockner erfolgt
die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft
im Wesentlichen in einer Wärmesenke der Wärmepumpe,
wo die der Prozessluft entzogene Wärme beispielsweise zur Verdampfung
eines in der Wärmepumpe zirkulierenden Kältemittels
verwendet wird. Die in der Wärmesenke aufgenommene Wärme
wird innerhalb der Wärmepumpe zu der Wärmequelle
transportiert und dort wieder – gegebenenfalls bei gegenüber
der Temperatur an der Wärmesenke erhöhter Temperatur – wieder
abgegeben. In einer Wärmepumpe, die mit einem Kältemittel
als Wärmetransportmittel arbeitet, wobei das Kältemittel
in der Wärmesenke verdampft und in der Wärmequelle
verflüssigt wird, gelangt das verdampfte, gasförmige
Kältemittel über einen Kompressor zu der Wärmequelle,
die hier als Verflüssigen bezeichnet werden kann, wo aufgrund
der Kondensation des gasförmigen Kältemittels
Wärme freigesetzt wird, die zum Aufheizen der Prozessluft
vor Eintritt in die Trommel verwendet wird. Das verflüssigte Kältemittel
fließt schließlich durch eine Drossel zurück
zum Verdampfer; die Drossel dient der Herabsetzung des Binnendrucks
im Kältemittel, so dass dieses im Verdampfer unter erneutem
Aufnehmen von Wärme verdampfen kann. Die Wärmepumpe,
die solcherart mit einem zirkulierenden Kältemittel betrieben
wird, ist auch als „Kompressor-Wärmepumpe” bekannt.
Andere Bauformen der Wärmepumpe sind ebenfalls bekannt.
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In
der
DE 40 23 000 C2 ist
ein Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe beschrieben,
bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Verflüssiger und dem
Verdampfer eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer
steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.
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Der
traditionell eingesetzte Luft-Luft-Wärmetauscher – im
Kreuzbetrieb oder im Gegenstrombetrieb betrieben – und
die elektrische Heizung sind im Allgemeinen komplett durch eine
Wärmepumpe ersetzt. Dadurch kann im Vergleich zu einem
Trockner mit Luft-Luft-Wärmetauscher und Widerstandsheizung
eine Reduzierung des Energiebedarfs für einen Trocknungsprozess
von 20% bis 50% erreicht werden.
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Eine
Kompressor-Wärmepumpe arbeitet in der Regel optimal in
bestimmten Temperaturbereichen im Verdampfer und im Verflüssiger.
Problematisch bei der Anwendung einer Kompressor-Wärmepumpe
im Kondensationstrockner ist die meist hohe Temperatur im Verflüssiger,
die prozessbedingt dazu führen kann, dass das Kältemittel
nicht mehr oder nicht mehr vollständig verflüssigt
werden kann; dann muss der Kompressor abgeschaltet werden muss und/oder
eine erheblich verschlechterte Wirkung der Wärmepumpe in
Kauf genommen werden. Dieses Problem ist noch größer,
wenn der Kompressor durch eine Zusatzheizung im Prozessluftkreis
unterstützt wird, um eine schnellere Aufheizung der Prozessluft und
damit kürzere Trocknungszeiten zu erreichen. Überdies
kann es aufgrund einer Verunreinigung der Luftwege zu einer Behinderung
der zirkulierenden Prozessluft kommen. Dies kann ebenfalls zu einer Steigerung
der Temperatur des Kältemittels führen. Derartige
Betriebszustände können zu einer Beeinträchtigung
der Wärmepumpe oder sonstiger Teile des Trockners führen
und sind daher unzulässig.
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In
einem herkömmlichen Trockner wird ein unzulässiger
Betriebszustand, beispielsweise eine verringerte Zirkulation der
Prozessluft (Luftleistungsreduzierung), dadurch ermittelt, dass
eine Temperatur im Prozessluftstrom oberhalb einer Heizung für die
Prozessluft und vor der Trocknungskammer in regelmäßigen
Abständen erfasst wird und jeweils aus zwei aufeinander
folgend erfassten Werten ein Differenzwert gebildet wird, der einem
zeitlichen Gradienten entspricht. Diese Information muss bei einem Trockner,
der mit einer Wärmepumpe ausgestattet ist (Wärmepumpentrockner),
im Allgemeinen in dieser Form nicht zur Verfügung stehen.
Beispielsweise ist in einem Wärmepumpentrockner häufig
die Wärmepumpe weiter von der Trocknungskammer entfernt als
die Heizung in einem herkömmlichen Kondensationstrockner.
Jedenfalls ist die Erkennung eines unzulässigen Betriebszustands
in einem Kondensationstrockner, der mit einer Wärmepumpe
ausgestattet ist, auf diese Weise nur ungenau möglich.
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Aufgabe
der Erfindung war daher die Bereitstellung eines Kondensationstrockners
mit einer Wärmepumpe sowie eines Verfahrens zu seinem Betrieb,
bei dem auf einfache Weise das Vorliegen eines unzulässigen
Betriebszustands erkannt werden kann.
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Die
Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht
durch einen Kondensationstrockner mit den Merkmalen des entsprechenden
unabhängigen Patentanspruchs sowie das Verfahren des entsprechenden
unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners sowie
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in entsprechenden abhängigen
Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners entsprechen
bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und umgekehrt, auch wenn dies hierin nicht explizit festgestellt
wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit ein Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer
für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis,
einem ersten Gebläse im Prozessluftkreis, einer Wärmepumpe,
in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer,
einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel
sowie einem Temperaturfühler zum Messen einer Temperatur
des Kältemittels, einer Kühlvorrichtung für
die Wärmepumpe und einer Steuerung, wobei der Kondensationstrockner erste
Mittel zum Vergleich einer von dem Temperaturfühler gemessenen
Temperatur TK des Kältemittels mit
einer in der Steuerung gespeicherten Grenztemperatur TK lim und zum Zuschalten und zum Betrieb der Kühlvorrichtung
für den Fall TK ≥ TK lim während
eines Zeitraums Δt, und zweite Mittel für die
Auswertung einer Änderung der Temperatur TK im
Zeitraum Δt in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands
aufweist.
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Die
Wärmepumpe im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner
weist neben Verdampfer, Verflüssiger und Kompressor in
Fließrichtung des Kältemittels zwischen dem Verflüssiger
und dem Verdampfer eine Drossel, die als Entspannungsventil ausgestaltet
sein kann, auf.
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Die
Auswertung der Änderung der Temperatur TK im
Zeitraum Δt kann insbesondere im Messen eines Verlaufs
der Temperatur TK im Zeitraum Δt
und einer Ermittlung der Änderung aus dem Verlauf bestehen.
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Die
Erwärmung der Prozessluft kann ausschließlich über
den Verflüssiger der Wärmepumpe stattfinden. Es
kann allerdings zusätzlich auch eine elektrische Heizung
vorgesehen sein und, gegebenenfalls nur während bestimmter
Teile eines Trocknungsprozesses, verwendet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform dieses Kondensationstrockners
befindet sich der Temperaturfühler am Ausgang des Verflüssigers
oder am Ausgang des Kompressors.
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Vorzugsweise
umfasst die Kühlvorrichtung einen zusätzlichen
Wärmetauscher in der Wärmepumpe. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des entsprechenden Kondensationstrockners
ist der zusätzliche Wärmetauscher in einem Prozessluftkanal
zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger angeordnet.
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In
einer alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform
des Kondensationstrockners mit dem zusätzlichen Wärmetauscher
in der Wärmepumpe ist der zusätzliche Wärmetauscher
in einem Kühlluftkanal angeordnet. Weiter vorzugsweise
ist in diesem Kühlluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher angeordnet.
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Es
ist auch bevorzugt, dass die Kühlvorrichtung ein zweites
Gebläse umfasst. Das zweite Gebläse ist weiter
vorzugsweise in einem Kühlluftkanal und/oder der Umgebung
des Kompressors angeordnet.
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Der
erfindungsgemäße Kondensationstrockner weist vorzugsweise
ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel zur Anzeige eines
unzulässigen Betriebszustands auf. Ein optisches Anzeigemittel
kann beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay sein, auf
dem bestimmte Aufforderungen oder Hinweise angegeben sind. Es können
zudem oder alternativ Leuchtdioden in einer oder mehreren Farben vorgesehen
sein. Die Art der Anzeige eines unzulässigen Betriebszustandes
kann von der Art des unzulässigen Betriebszustands abhängig
sein.
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Bei
einem im Allgemeinen weniger kritischen ersten unzulässigen
Betriebszustand könnte beispielsweise auf einem Flüssigkristalldisplay
eine Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen
oder einen Teil des zu trocknenden Gutes aus der Trocknungskammer
herauszunehmen, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung
hierzu könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in gelbroter Farbe,
aufleuchten.
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Bei
einem zweiten unzulässigen Betriebszustand, der in der
Regel kritischer als der erste ist, könnte beispielsweise
auf einem Flüssigkristalldisplay ein Hinweis, dass der
Trocknungsprozess unterbrochen wurde und ein Servicetechniker einzuschalten
ist, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu
könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in tiefroter Farbe,
aufleuchten.
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Die
Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines
Kondensationstrockners mit einer Trocknungskammer für die
zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis, einem
ersten Gebläse im Prozessluftkreis, einer Wärmepumpe,
in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer,
einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel
sowie einem Temperaturfühler zum Messen einer Temperatur
des Kältemittels, einer Kühlvorrichtung für
die Wärmepumpe und einer Steuerung, wobei der Kondensationstrockner
erste Mittel zum Vergleich einer von dem Temperaturfühler
gemessenen Temperatur TK des Kältemittels
mit einer in der Steuerung gespeicherten Grenztemperatur TK lim und zum Zuschalten
und zum Betrieb der Kühlvorrichtung während eines
Zeitraums Δt für den Fall TK ≥ TK lim und zweite Mittel
für die Auswertung einer Änderung der Temperatur
TK im Zeitraum Δt in Hinblick auf
das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands aufweist,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- (a)
Zuschalten der Kühlvorrichtung, wenn die Bedingung TK ≥ TK lim erfüllt ist, und Betreiben der Kühlvorrichtung
für einen vorbestimmten Zeitraum Δt;
- (b) Ermittlung der Differenz ΔTK =
TK2 – TK1,
wobei TK1 die am Temperaturfühler
gemessene Temperatur beim Zuschalten der Kühlvorrichtung
ist und TK2 die am Temperaturfühler
nach dem Betreiben der Kühlvorrichtung für den
Zeitraum Δt gemessene Temperatur ist; und
- (c) Auswertung der Änderung ΔTK in
Hinblick auf die Ermittlung eines unzulässigen Betriebszustands.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird
für den Fall, dass ΔTK ≥ einem vorgegebenen
Wert ΔTK lim1 ist,
ein erster unzulässiger Betriebszustand angezeigt. Vorzugsweise
umfasst die Anzeige eines ersten unzulässigen Betriebszustands
einen Hinweis, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren ist zudem bevorzugt,
dass für den Fall, dass ΔTK größer
oder gleich einem vorgegebenen Wert ΔTK lim2 ist, ein zweiter unzulässiger
Betriebszustand angezeigt wird. Vorzugsweise wird neben der Anzeige
eines zweiten unzulässigen Betriebszustands ein stattfindender Trocknungsprozess
unterbrochen.
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Im
Allgemeinen gilt ΔTK lim2 > ΔTK lim1.
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Das
Zuschalten der Kühlvorrichtung umfasst vorzugsweise das
Zuschalten eines zweiten Gebläses. Das zweite Gebläse
kann hierbei direkt zu einer Abkühlung von Komponenten
der Wärmepumpe verwendet werden, insbesondere des Kompressors. Vorzugsweise
sind das zweite Gebläse und ein zusätzlicher Wärmetauscher
in einem Kühlluftkanal angeordnet. Hierbei ist zudem bevorzugt,
dass sich der zusätzliche Wärmetauscher zusätzlich
in der Wärmepumpe befindet.
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Allerdings
kann der zusätzliche Wärmetauscher auch in einem
Prozessluftkanal zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger
des Wärmepumpenkreises angeordnet sein.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kondensationstrockners befindet sich der zusätzliche Wärmetauscher
in einem Kühlluftkanal eines zusätzlichen Luft-Luft-Wärmetauschers.
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Bedingt
durch seine Funktion als Wärmetauscher befindet sich der
zusätzliche Wärmetauscher im Allgemeinen in zwei
Kanälen, wobei einer dieser Kanäle erfindungsgemäß zur
Wärmepumpe gehört und der andere Kanal der Kühlluftkanal
oder der Prozessluftkanal ist. Der zusätzliche Wärmetauscher kann
als Kühler für das Kältemittel zwischen
dem Kompressor und dem Verflüssiger oder zwischen dem Verflüssiger
und der Drossel angeordnet sein.
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Im
erfindungsgemäßen Kondensationstrockner kann mehr
als ein zusätzlicher Wärmetauscher im Wärmepumpenkreis
vorhanden sein. Beispielsweise kann sich ein erster zusätzlicher
Wärmetauscher im Prozessluftkanal befinden und ein zweiter zusätzlicher
Wärmetauscher kann sich im Kühlluftkanal befinden.
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Wenn
sich ein zusätzlicher Wärmetauscher im Kühlluftkanal
befindet, ist er in einer ersten bevorzugten Ausführungsform
zwischen dem zweiten Gebläse und einem Luft-Luft-Wärmetauscher
angeordnet.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der zusätzliche
Wärmetauscher im Kühlluftkanal auf der dem zweiten
Gebläse abgewandten Seite des Luft-Luft-Wärmetauschers
angeordnet.
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In
einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist der zusätzliche
Wärmetauscher im Kühlluftkanal auf der einem Luft-Luft-Wärmetauscher
abgewandten Seite des zweiten Gebläses angeordnet.
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Das
in der Wärmepumpe verwendete Kältemittel ist vorzugsweise
ausgewählt aus der Gruppe, die aus Propan, Kohlendioxid
und fluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen besteht. Insbesondere kommen
die unter den Bezeichnungen R134a und R152a bekannten fluorierten Äthanderivate
sowie die unter den Bezeichnungen R407C und R410A bekannten Gemische
fluorierter Kohlenwasserstoffe als Kältemittel in Betracht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners
ist der ggf. vorhandene Luft-Luft-Wärmetauscher abnehmbar.
Dies ist besonders vorteilhaft, da ein abnehmbarer Wärmetauscher leichter
von Flusen gereinigt werden kann.
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Das
in der Wärmepumpe eingesetzte Kältemittel zirkuliert
vorzugsweise mit einer turbulenten Strömung. Eine turbulente
Strömung kann durch eine geeignete konstruktive Ausgestaltung
eines Strömungskanals und/oder durch geeignete Antriebsmittel
(z. B. Kompressor) eingestellt werden.
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Die
Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe, insbesondere
im Verflüssiger, wird erfindungsgemäß im
Allgemeinen über die Steuerung der Wärmepumpe
und ggf. einem zusätzlichem Wärmetauscher im zulässigen
Bereich gehalten. Wenn sich beim erfindungsgemäßen
Kondensationstrockner im Prozessluftkreis vor dem Eintritt in die
Trocknungskammer eine zusätzliche Heizung befindet, wird
vorzugsweise die Steuerung der Wärmepumpe in Abstimmung
mit der Steuerung der Heizung durchgeführt.
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Erfindungsgemäß ist
es bevorzugt, wenn Prozessluft und Kühlluft bzw. Prozessluft
und Kältemittel in der Wärmepumpe jeweils in einem
Kreuz- bzw. Gegenstromverfahren durch die entsprechenden Wärmetauscher
geführt werden.
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Erfindungsgemäß ist
eine verbesserte Einstellbarkeit der Temperatur des Kältemittels
in der Wärmepumpe, insbesondere im Verflüssiger,
durch die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Kühlvorrichtung,
insbesondere einem zusätzlichen Wärmetauscher
und/oder einem zusätzlichen zweiten Gebläse gegeben.
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Wenn
im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner neben
der Wärmepumpe eine weitere Heizung eingesetzt wird, ist
diese vorzugsweise eine Zweistufen-Heizung. Die Steuerung dieser
Heizung wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ebenfalls zur Regelung der Temperatur des Kältemittels
herangezogen.
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Da
mit fortschreitendem Trocknungsgrad der im Kondensationstrockner
zu trocknenden Gegenstände die notwendige Energie für
das Trocknen abnimmt, ist es zweckmäßig, die Heizung
entsprechend zu regeln, d. h. mit fortschreitendem Trocknungsgrad deren
Heizleistung zu vermindern, um ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten
und der notwendigen Trocknungsenergie aufrecht zu erhalten.
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Mit
zunehmendem Trocknungsgrad der zu trocknenden Gegenstände,
insbesondere Wäsche, wird somit eine geringere Heizleistung
oder sogar eine zunehmende Kühlleistung der Wärmepumpe
erforderlich. Insbesondere würde nach einer abgeschlossenen
Trocknungsphase die Temperatur im Prozessluftkreis stark ansteigen.
Im Allgemeinen wird daher die Wärmepumpe und ggf. eine
zusätzliche Heizung im Kondensationstrockner so geregelt, dass
in der Trocknungskammer eine maximal zulässige Temperatur
nicht überschritten wird.
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Zur Überwachung
der Temperatur von Kältemittel bzw. Wärmepumpe
sowie ggf. der Temperatur der Prozessluft werden im Allgemeinen
dem Fachmann an sich bekannte Temperaturfühler in der Wärmepumpe
und/oder im Prozessluftkreis eingesetzt.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass der Betrieb eines Kondensationstrockners
auf einfache und wirkungsvolle Weise überwacht werden kann.
Unzulässige Betriebszustände können sicher
angezeigt werden, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen
werden können. Die Wärmepumpe und insbesondere
deren Verflüssiger können in einem optimalen Temperaturbereich
arbeiten. Dies ermöglicht den Betrieb des Kondensationstrockners
mit einer besonders günstigen Energiebilanz. Außerdem
wird die Wärmepumpe geschont.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen
für den erfindungsgemäßen Kondensationstrockner
und ein diesen Kondensationstrockner einsetzendes Verfahren. Dabei
wird Bezug genommen auf die 1 bis 5.
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1 zeigt
einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer
ersten Ausführungsform.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und des Wärmepumpenkreises
für die in 1 gezeigte erste Ausführungsform.
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3 zeigt
einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer
zweiten Ausführungsform, bei der eine zusätzliche
Heizung und ein zusätzlicher Luft-Luft-Wärmetauscher
verwendet werden.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und des Wärmepumpenkreises
für die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und des Wärmepumpenkreises
für eine dritte Ausführungsform.
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1 zeigt
einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner 1 (im
Folgenden mit „Trockner” abgekürzt) gemäß einer
ersten Ausführungsform, bei der die Heizung der Prozessluft
ausschließlich über den Verflüssiger
der Wärmepumpe erfolgt.
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Der
in 1 dargestellte Trockner 1 weist eine
um eine horizontale Achse drehbare Trommel 3 als Trocknungskammer 3 auf,
innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche
während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft
wird mittels eines Gebläses 19 durch eine Trommel 3 sowie eine
Wärmepumpe 13, 14, 15 in einem
Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt (Prozessluftkreis 2). Nach
Durchgang durch die Trommel 3 wird die feuchte, warme Prozessluft
abgekühlt und nach Kondensation der in der Prozessluft
enthaltenen Feuchtigkeit wieder erwärmt. Dabei wird erwärmte
Luft von hinten, d. h. von der einer Tür 5 gegenüberliegenden
Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die Trommel 3 geleitet,
kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung
und strömt durch die Befüllöffnung der
Trommel 3 zu einem Flusensieb 6 innerhalb einer
die Befüllöffnung verschließenden Tür 5.
Anschließend wird der Luftstrom in der Tür 5 nach unten
umgelenkt und im Luftkanal 2 zum Verdampfer 13 einer
Wärmepumpe 13, 14, 15, 17 geführt,
wo sie abgekühlt wird. Das dabei im Verdampfer 13 verdampfte
Kältemittel der Wärmepumpe wird über
einen Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet.
Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich das
Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft.
Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel
wird anschließend zu einem zusätzlichen Wärmetauscher 16 geführt, der
sich zusammen mit einem zweiten Gebläse 20 in einem
Kühlluftkanal 12 befindet, und von dort über eine
Drossel 17 wiederum zum Verdampfer 13, wodurch
der Kältemittelkreis geschlossen ist. Die Kühlluft
wird der Raumluft entnommen und nach dem Wärmetausch wieder
der Raumluft zugeführt.
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Die
Trommel 3 wird in der in 1 gezeigten Ausführungsform
am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines
Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit
einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt
und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners
erfolgt über eine Steuerung 10, die vom Benutzer über
eine Bedieneinheit 9 geregelt werden kann.
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Neben
der Steuerung 10 oder integriert in die Steuerung 10 umfasst
der Kondensationstrockner 1 erste Mittel 26 zur
Messung und zum Vergleich einer Temperatur TK des
Kältemittels mit einer in der Steuerung 10 gespeicherten
Grenztemperatur TK lim und zum
Zuschalten und zum Betrieb der Kühlvorrichtung 16, 20 für
den Fall TK ≥ TK lim während eines vorgegebenen Zeitraums Δt,
und zweite Mittel 27 für die Auswertung einer Änderung
der Temperatur TK im Zeitraum Δt
in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.
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23 bedeutet
den Ausgang des Verflüssigers 15. 24 bedeutet
den Ausgang des Kompressors 14. Bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform ist jeweils ein Temperaturfühler 22 an
den Ausgängen 23 und 24 angeordnet.
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Ein
optisches Anzeigemittel 25 dient zur Anzeige eines unzulässigen
Betriebszustandes, wobei verschiedene Farben unterschiedliche unzulässige Betriebszustände
anzeigen können.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe
für die in 1 gezeigte erste Ausführungsform
eines Kondensationstrockners. Während die Prozessluft im
geschlossenen Prozessluftkreis 2 und das Kältemittel im
geschlossenen Wärmepumpenkreis der Wärmepumpe 13, 14, 15, 17 geführt
wird, wird die mittels des zweiten Gebläses 20 zur
Kühlung im zusätzlichen Wärmetauscher 16 verwendete
Luft der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den zusätzlichen
Wärmetauscher 16 wieder der Raumluft zugeführt.
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3 zeigt
einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden
mit „Trockner” abgekürzt) gemäß einer
zweiten Ausführungsform, bei der sich ein zusätzlicher Wärmetauscher
sowohl im Wärmepumpenkreis als auch im Kühlluftkanal
eines Luft-Luft-Wärmetauschers befindet.
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Der
in 3 dargestellte Trockner 1 weist eine
um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trocknungskammer 3 auf,
innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche
während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft
wird mittels eines Gebläses 19 über eine
Heizung 18, durch eine Trommel 3, einen Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 sowie
eine Wärmepumpe 13, 14, 15, 17 in
einem Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt
(Prozessluftkreis 2). Nach Durchgang durch die Trommel 3 wird
die feuchte, warme Prozessluft abgekühlt und nach Kondensation
der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit wieder erwärmt.
Dabei wird von der Heizung 18 erwärmte Luft von
hinten, d. h. von der einer Tür 5 gegenüberliegenden
Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die
Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche
in Berührung und strömt durch die Befüllöffnung
der Trommel 3 zu einem Flusensieb 6 innerhalb
einer die Befüllöffnung verschließenden
Tür 5. Anschließend wird der Luftstrom
in der Tür 5 nach unten umgelenkt und von dem
Luftkanal 2 zum Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 geleitet.
Dort kondensiert infolge Abkühlung die von der Prozessluft
aus den Wäschestücken aufgenommene Feuchtigkeit
und wird in einem in 3 gestrichelt gezeichneten Kondensat-Behälter 21 aufgefangen,
von dem aus sie entsorgt werden kann. Anschließend wird
die etwas abgekühlte Prozessluft zum Verdampfer 13 einer
Wärmepumpe 13, 14, 15, 17 geführt,
wo sie weiter abgekühlt wird. Das dabei im Verdampfer 13 verdampfte
Kältemittel der Wärmepumpe wird über
den Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet.
Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich das
Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft.
Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel
wird anschließend zu einem zusätzlichen Wärmetauscher 16 geführt,
der sich im Kühlluftkanal 12 des Luft-Luft-Wärmetauschers 11, 12 zwischen diesem
und einem zweiten Gebläse 20 befindet, und von
dort über eine Drossel 17 wiederum zum Verdampfer 13,
wodurch der Kältemittelkreis geschlossen ist. Die Kühlluft
wird der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 wieder
der Raumluft zugeführt.
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Die
Trommel 3 wird in der in 3 gezeigten Ausführungsform
am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines
Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit
einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt
und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners
erfolgt über eine Steuerung 10, die vom Benutzer über
eine Bedieneinheit 9 geregelt werden kann.
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Neben
der Steuerung 10 oder integriert in die Steuerung 10 umfasst
der Kondensationstrockner 1 erste Mittel 26 zum
Vergleich einer Temperatur TK des Kältemittels
mit einer für das Kältemittel in der Steuerung 10 gespeicherten
Grenztemperatur TK lim und
zum Zuschalten und zum Betrieb der Kühlvorrichtung 16, 20 für
den Fall TK ≥ TK lim während eines Zeitraums Δt,
und zweite Mittel 27 für die Auswertung einer Änderung
der Temperatur TK im Zeitraum Δt
in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.
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23 bedeutet
den Ausgang des Verflüssigers 15. 24 bedeutet
den Ausgang des Kompressors 14. Bei der in 3 gezeigten
Ausführungsform ist jeweils ein Temperaturfühler 22 an
den Ausgängen 23 und 24 angeordnet.
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Ein
optisches Anzeigemittel 25 dient zur Anzeige eines unzulässigen
Betriebszustandes.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und des Wärmepumpenkreises
für die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform eines
Kondensationstrockners. Während die Prozessluft im geschlossenen
Prozessluftkreis 2 und das Kältemittel im geschlossenen
Wärmepumpenkreis der Wärmepumpe 13, 14, 15, 17 geführt
wird, wird die zur Kühlung im Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 verwendete
Luft der Raumluft entnommen, über das zweite Gebläse 20 nach
Durchgang durch den zusätzlichen Wärmetauscher 16 zum
Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 geleitet
und anschließend wieder der Raumluft zugeführt.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und des Wärmepumpenkreises
für eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kondensationstrockners. Bei dieser Ausführungsform ist
der zusätzliche Wärmetauscher 16 im Kühlluftkanal 12 auf
der dem Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 abgewandten
Seite des zweiten Gebläses 20 angeordnet. Der
Wärmetauscher 16 befindet sich somit im Ansaugbereich
der Kühlluft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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