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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines Gutes, insbesondere
einen als Kondensationstrockner ausgeführten Wäschetrockner, mit einem steuerbaren
Kühlluftkanal,
in dem mindestens eine steuerbare Verschlusseinrichtung vorhanden
ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Trocknen eines Gutes in
einer solchen Vorrichtung.
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In
einem Kondensationstrockner arbeiten im Allgemeinen ein geschlossener
Heißluftkreislauf (Prozessluftkreislauf)
und ein offener Kühlluftstrom. Im
Heißluftkreislauf
wird das zu trocknende Gut, insbesondere Wäsche, erwärmt, das dabei verdunstende
Wasser aufgenommen und zu einem Wärmetauscher (Kondensator) transportiert.
Dort kondensiert das im Prozessluftstrom enthaltene Wasser aufgrund der
Abkühlung
mit der Kühlluft.
Der auf diese Weise entfeuchtete Prozessluftstrom wird durch ein
Heizaggregat wieder aufgeheizt und danach erneut durch das zu trocknende
Gut geführt.
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Es
ist ein Wäschetrockner
bekannt, der zur Reduzierung des Energieverbrauches in der Aufheizphase
des Trockners das Kühlluftgebläse abstellt, damit
der Prozessluft über
den Kondensator nicht unnütz
Energie entzogen wird. Aufgrund der niedrigen Temperatur während der
Aufheizphase findet hier ohnehin keine Kondensation statt. Dabei
ist für
das Kühlluftgebläse ein separater
Antrieb erforderlich.
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Der
Kühlluftstrom
ist nach Verlassen des Wärmeaustauschers
erwärmt
und wird entweder in das Innere des Kondensationstrockners entlassen, von
wo aus die Luft durch geeignet gestaltete Öffnungen entweichen kann, oder
der erwärmte
Kühlluftstrom
wird sofort nach Verlassen des Wärmeaustauschers
gezielt, z. B. durch einen geeigneten Kanal, aus dem Inneren nach
außen
abgeführt.
Durch solches gezieltes Abführen
der Kühlluft
kann in Abhängigkeit
von der Ausführung
des eingesetzten Wärmetauschers
eine Verbesserung der Leistung des Kondensationstrockners (geringerer
Energieverbrauch bzw. verkürzte Trocknungszeit)
erreicht werden. Insbesondere wird mit einem gesonderten Kanal zum Herausführen der
Kühlluft
verhindert, dass die ansonsten ins Innere des Trockners entlassene
Kühlluft den
aufgeheizten Systembauteilen Wärmeenergie entzieht.
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In
der
DE 102 02 442
B4 ist ein Bodenmodul für
einen Kondensationstrockner beschrieben. Hierbei weist der frontseitige
Kühlluftaustritt
mindestens einen schräg
gestellten Strömungslenker
auf, der eine Vermischung des austretenden Kühlluftstromes mit dem über den
Lufteintrittsabschnitt angesaugten Kühlluftstrom vermeidet.
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In
der
DE 40 23 000 C2 ist
ein Wäschetrockner
mit einem Wärmepumpenkreis
beschrieben, bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Verflüssiger (
6)
und dem Verdampfer (
5) eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die
mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.
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In
der
DE 19904993 A1 ist
eine Möglichkeit zur
Verkürzung
der Aufheizphase in einem Kondensationstrockner beschrieben. Hierbei
befindet sich im Kondensationstrockner in einem von einem einzigen Motor
getriebenen Doppelgebläse
ein erstes Gebläserad
für die
Prozessluft, welches für
Links- und Rechtslauf über
die gleiche Förderleistung
verfügt, während ein
zweites Gebläserad
für die
Kühlluft
in einer Hauptdrehrichtung eine deutlich höhere Förderleistung als in einer der
Hauptdrehrichtung entgegen gesetzten Nebendrehrichtung besitzt.
Während
der Phase des Aufheizens der Wäsche
(d.h. während
der ersten 15-20 Minuten) wird die Nebendrehrichtung praktiziert,
wodurch der Kühlluftstrom
relativ gering ist. Die Kühlleistung
des Wärmeaustauschers
ist dann stark reduziert. Dem Gesamtsystem wird kaum Kondensationsenergie
entzogen, so dass der Prozessluftstrom einen vergleichsweise höheren Energiegehalt
behält
bzw. wärmer
bleibt. Dies führt
zu einer Verkürzung
der Aufheizphase des Trockners und verkürzt die insgesamt für das Trocknen
erforderliche Zeit.
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In
der
DE 43 06 217 B4 ist
ein programmgesteuerter Wäschetrockner
beschrieben, bei dem die Prozessluft mittels eines Gebläses in einem
geschlossenen Prozessluftkanal geführt wird, in dem sich auf bestimmte
Weise angeordnete Verschlusseinrichtungen befinden. In Abhängigkeit
vom Betriebszustand (Aufheizphase, Wäschetrocknungsphase, Erreichen
der maximal zulässigen
Temperatur) werden die Verschlusseinrichtungen geeignet betätigt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung
und ein gattungsgemäßes Verfahren
bereitzustellen, die oder das einen verringerten Energieverbrauch
und eine verkürzte
Trocknungszeit ermöglicht
und wobei ein separater Antriebsmotor für das Kühlluftgebläse nicht erforderlich ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch eine Vorrichtung
zum Trocknen eines Gutes mit einer Trocknungskammer für das Gut,
einem Prozessluftkreis, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der
Prozessluft befindet und die erwärmte
Prozessluft mittels eines ersten Gebläses über das Gut geführt werden
kann, und einem offenen Kühlluftkanal,
in dem sich ein Kondensator befindet und Kühlluft mittels eines zweiten
Gebläses aus
der Raumluft in den Trockner eingetragen und nach der Kühlung aus
der Vorrichtung herausgeführt werden
kann, wobei im Kühlluftkanal
mindestens eine steuerbare Verschlusseinrichtung vorhanden ist.
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Gegenstand
dieser Erfindung ist außerdem ein
Verfahren zum Trocknen von Wäsche
in einer solchen Vorrichtung, umfassend als Betriebszustände eine
Aufheizphase für
die Prozessluft und eine Trocknungsphase, wobei die steuerbare Verschlusseinrichtung
in Abhängigkeit
vom Betriebszustand in unterschiedlichem Ausmaß geöffnet ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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Die
Erfindung hat zahlreiche Vorteile:
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Da
die Drehrichtung des Hauptantriebes der Vorrichtung zur Einschaltung
des Kühlluftstromes nicht
geändert
werden muss, kann beim Betrieb der Vorrichtung sowohl ein Zeitgewinn
wie auch eine Energieeinsparung realisiert werden. Außerdem kann die
Herstellung eines entsprechenden Kondensationstrockners kostengünstiger
erfolgen, da die Ansteuerung für
den Motor für
einen Drehrichtungswechsel nicht mehr vorhanden sein muss.
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Schließlich ist
eine sensible, stufenlose Steuerung des Kühlluftstromes möglich, wodurch eine
stufenlose Temperaturregelung möglich
ist.
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Der
Energieverbrauch der als Kondensationstrockner ausgestalteten Vorrichtung
kann leicht so eingestellt werden, dass der Verbrauch in der Energieeffizienz-Klasse
B liegt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung, in welcher das Kühlgebläse keine
Luft fördert,
hat die Vorrichtung den Vorteil, dass während der Aufheizphase keine
Energie aus dem Prozess-Kreislauf durch den Kondensator entzogen
wird. Die Aufheizzeit und damit auch die gesamte Trocknungszeit
wird verkürzt
und der Energieverbrauch des Gerätes
reduziert. Da das Gebläse
in dieser Zeit keine Luft fördert
(Volumenstrom 0 Liter/Stunde bei geschlossener Klappe), verbraucht
der Antriebsmotor gegenüber dem
Zustand mit geöffneter
Klappe auch weniger Antriebsenergie.
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Anhand
eines in der 1 dargestellten Blockschaltbildes
wird für
eine Ausführungsform
der Erfindung der Aufbau und die Funktionsweise der als Kondensationstrockner
ausgestalteten Vorrichtung erläutert.
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Die
Vorrichtung gemäß 1 weist
eine Trocknungskammer 1 auf, in die das zu trocknende Gut 20,
im Allgemeinen Wäsche 20,
eingefüllt
wird. Die Trocknungskammer 1 kann über einen nicht dargestellten
Motor angetrieben werden. Mittels eines ersten Gebläses 7 wird
der Trocknungskammer 1 in Pfeilrichtung die mittels einer
Heizung 13 erwärmte Prozessluft
zugeführt.
Diese wird in einem geschlossenen Prozessluftkreislauf 2, 3, 4 geführt. Von
der Trocknungskammer 1 strömt die mit Feuchtigkeit angereicherte
Prozessluft in den Kondensator 5, wo die Feuchtigkeit in
Abhängigkeit
von der Kühlung
im Kondensator 5 kondensiert und in einer Auffangvorrichtung 14 aufgefangen
wird. Die auf diese Weise getrocknete Prozessluft wird dann durch
das erste Gebläse 7 hindurch über eine
Heizung 13 geleitet und erwärmt. Anschließend wird
die erwärmte
Prozessluft wieder in die Trocknungskammer 1 geführt, womit
der Kreislauf der Prozessluft geschlossen ist. Der Prozessluftkreislauf
kann offen oder geschlossen sein. In 1 ist der
Prozessluftkreislauf aus Gründen
der vereinfachten Darstellung geschlossen.
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Der
Kondensationstrockner weist einen offenen Kühlluftkanal 9 auf,
in dem mindestens eine steuerbare Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 vorhanden ist.
Im Kühlluftkanal 9 wird
der Kühlluftstrom
vom Kühllufteintritt 15 bis
zum Kühlluftaustritt 16 befördert.
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Die
steuerbare Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 ist
im Allgemeinen eine Klappe, die in unterschiedlichem Ausmaß geöffnet bzw.
geschlossen werden kann. Zwischen einem vollständig geöffneten und einem vollständig geschlossenen
Zustand können
verschiedene Öffnungsstellungen
realisiert werden. Die Öffnungsstellungen
werden hierbei in Abhängigkeit vom
Betriebszustand des Kondensationstrockners geeignet gewählt.
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Hinsichtlich
des Materials der Klappe und des Öffnungs- bzw. Schließmechanismus
gibt es keine Einschränkungen,
so weit und so lange die Funktionsweise der Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 nicht beeinträchtigt ist.
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Das Öffnen und
Schließen
der Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 kann
auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann
dies durch ein Memory-Metall- oder Bimetall-Geber (z.B. eine Bimetall-Sprungscheibe),
einen Magneten, mittels eines Elektromotors oder durch Ausdehnungsstellglieder
erfolgen. Solche Ausdehnungsstellglieder können entweder über die
Einstellung bestimmter Temperaturen („temperaturgetrieben", z.B. durch ein erwärmtes Fluid
in einem Zylinder) oder durch Einstellung einer bestimmten Feuchtigkeit
betrieben werden („feuchtegetrieben").
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Das Öffnen und
Schließen
der steuerbaren Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 kann
in Abhängigkeit
von verschiedenen Steuergrößen erfolgen.
Geeignete Steuergrößen sind
beispielsweise Messwerte für
die Temperatur und die Feuchtigkeit der Prozessluft. Hierzu können Temperatur
und Feuchtigkeit mittels in 1 nicht
gezeigter geeigneter Sensoren beispielsweise an einer Stelle oder
mehreren Stellen im Prozessluftkreis gemessen werden. Ein Temperatursensor
kann sich beispielsweise zwischen der Heizung 13 und der
Trocknungskammer 1 oder zwischen der Trocknungskammer 1 und
dem Kondensator 5 befinden. Vorzugsweise befindet sich
ein Temperatur- oder Feuchtigkeitssensor im Prozessluftkreis zwischen
der Trocknungskammer 1 und dem Kondensator 5.
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Die
Messung der Temperatur kann auch im Kühlluftstrom vorgenommen werden.
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Sensoren
zur Messung der Temperatur und/oder Feuchtigkeit sind dem Fachmann
bekannt. Die Messung der Feuchtigkeit kann beispielsweise in der
Prozessluft oder in der Wäsche 20 (z.B.
durch Messung von deren Leitfähigkeit)
erfolgen.
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Am
besten eignet sich zur Steuerung der Verschlusseinrichtungen 10, 11, 12 ein
Steuergerät, welches
die Signale aus den verschiedenen Sensoren empfängt, verarbeitet und geeignet
in Steuersignale für
die Verschlusseinrichtungen 10, 11, 12 umwandelt.
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Allerdings
können
die Verschlusseinrichtungen 10, 11, 12 mit
je einem Temperatursensor oder Feuchtigkeitssensor direkt verbunden
sein, der beim Erreichen der gewünschten
Temperatur oder Feuchtigkeit im Sinne der Öffnung auf die zugeordnete
Verschlusseinrichtung einwirkt. Diese Maßnahme bildet eine einfache
und billige Möglichkeit
zur Steuerung.
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Die
in 1 gezeigte Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 kann
sich im Kühlluftkanal 9 an
verschiedenen Stellen befinden. Im Allgemeinen befindet sich die
mindestens eine Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 zwischen
dem Kühllufteintritt 15 und
dem zweiten Gebläse 8,
zwischen dem zweiten Gebläse 8 und dem
Kondensator 5 oder zwischen dem Kondensator 5 und
dem Kühlluftaustritt 16.
Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 zwischen
dem zweiten Gebläse 8 und
dem Kondensator 5 angeordnet. Im Allgemeinen befindet sich im Kondensationstrockner
nur eine einzige Verschlusseinrichtung 10, 11, 12.
Allerdings können
in einer bestimmten Ausführungsform
auch beispielsweise zwei oder drei Verschlusseinrichtungen vorhanden
sein.
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Weitere
Details zu Aufbau und Betriebsweise des Kondensationstrockners werden
im Folgenden anhand eines bevorzugten Verfahrens zum Trocknen von
Wäsche 20 im
Kondensationstrockner erläutert. Das
Verfahren umfasst als Betriebszustände des Kondensationstrockners
eine Aufheizphase für
die Prozessluft und eine (Wäsche-)
Trocknungsphase, wobei die steuerbare Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 in
Abhängigkeit
vom Betriebszustand in unterschiedlichem Ausmaß geöffnet ist.
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Die Änderung
der Temperatur in Abhängigkeit
vom Betriebszustand ist in 2 schematisch dargestellt.
In der Aufheizphase 17 wird die Prozessluft mittels der
Heizung 13 auf einen Temperaturwert erwärmt, der während der anschließenden Trocknungsphase 18 im
Wesentlichen konstant sein soll. Sobald die Wäsche 20 getrocknet
ist, steigt die Temperatur an (Trockenphase 19).
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In
der Aufheizphase 17 des Kondensationstrockners ist keine
Kühlung
erforderlich. Im Gegenteil führt
eine Kühlung
sogar zu einer Verlängerung
der Aufheizphase und zur Verschwendung von Wärmeenergie. In der Aufheizphase 17 ist
daher die mindestens eine steuerbare Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 im
Allgemeinen geschlossen.
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Dies
ist insbesondere bei einem solchen Kondensationstrockner vorteilhaft,
bei dem es für
die Gebläse 7 und 8 und
den Antrieb der Trocknungskammer 1 nur eine einzige Antriebseinheit 6 gibt.
Da hierbei das zweite Gebläse 8 im
Kühlluftstrom
auch in der Aufheizphase läuft,
kann bei einer geschlossenen Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 keine
Kühlluft gefördert werden.
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In
der anschließenden
Trocknungsphase 18 wird die Temperatur im Kondensationstrockner
im Allgemeinen im Wesentlichen konstant gehalten. Dies wird dadurch
realisiert, dass die steuerbare Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 in
Abhängigkeit
vom Betriebszustand in unterschiedlichem Ausmaß geöffnet wird.
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Insbesondere
kann bei Temperaturerhöhung der
Prozessluft ein Temperatursensor ein Signal abgeben, das in einem
Steuergerät
verarbeitet und in eine bestimmte Öffnungsweite der Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 umgesetzt
werden kann. Die Öffnungsweite
der Verschlusseinrichtung kann in einer bestimmten Beziehung zur
Differenz einer festgelegten Solltemperatur von der vom Temperatursensor gemessenen
Isttemperatur im Prozessluftkreis abhängig sein.
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Durch Öffnung der
Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 kann
somit die Aufheizphase beendet werden. Die durch den Kondensator 5 strömende Kühlluft startet
dann den Kondensationsvorgang. Infolge des Wärmeentzugs kondensiert ein
Großteil
der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit. Die kondensierte
Feuchtigkeit wird im Allgemeinen in einer Auffangvorrichtung 14 (z.B.
einer Schale) aufgefangen.
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Es
ist bevorzugt, wenn Prozessluft und Kühlluft in einem Kreuz- oder
Gegenstromverfahren durch den Kondensator 5 geführt werden.
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Mit
zunehmendem Trocknungsgrad des zu trocknenden Gutes 20,
insbesondere der Wäsche 20,
wird eine zunehmende Kühlleistung
erforderlich. Insbesondere würde
nach einer abgeschlossenen Trocknungsphase die Temperatur im Prozessluftkreis stark
ansteigen. Im Allgemeinen wird daher der Kondensationstrockner so
geregelt, dass in der Trocknungskammer 1 eine maximal zulässige Temperatur nicht überschritten
wird. Daher ist die steuerbare Verschlusseinrichtung 10, 11, 12 bei
Erreichen einer maximal zulässigen
Temperatur in der Trocknungskammer 1 vollständig geöffnet.
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In
einer Ausführungsform
kann zur Einhaltung der Temperatur während der Trocknungsphase der
Prozessluft über
in
1 nicht gezeigte Zuluftöffnungen Raumluft zugeführt werden
wie es im Detail in der
DE
4023000 C2 beschrieben ist.
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Da
mit fortschreitendem Trocknungsgrad des im Kondensationstrockner
zu trocknenden Gutes 20 die notwendige Energie für das Trocknen
abnimmt, ist es zweckmäßig, die
Heizung 13 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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Zur
Erhöhung
des Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners
kann gemäß
DE 3446468 A1 die
Trocknungsluft nach Austritt aus der Trocknungskammer in zwei Teilluftströme zerlegt
werden, wobei der eine Teilstrom dem Kondensator
5 zugeführt und
der andere Teilluftstrom unter Umgehung des Kondensators
5 dem
aus dem Kondensator
5 austretenden Teilluftstrom wieder
beigemischt wird.