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Die
Erfindung betrifft einen Trockner, insbesondere einen Ablufttrockner.
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Im
allgemeinen wird ein Wäschetrockner als Ablufttrockner
oder als Kondensationstrockner betrieben. Ein Ablufttrockner leitet
erwärmte Luft einmal durch die zu trocknende Wäsche
und führt danach diese mit Feuchtigkeit beladene Luft durch
einen Abluftschlauch von dem Ablufttrockner und aus dem Raum, in
welchem dieser aufgestellt ist, ab. Ein Kondensationstrockner, dessen
Funktionsweise auf der Kondensation der mittels warmer Prozessluft
aus der Wäsche verdampften Feuchtigkeit beruht, führt
einen Luftstrom, durch welchen die Wäsche nach und nach getrocknet
wird, in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf. In diesem
wird die Luft zyklisch erwärmt, durch die feuchte Wäsche
geführt und zur Abscheidung der Feuchtigkeit, mit der sie
sich beladen hat, abgekühlt. Ein Kondensationstrockner
benötigt keinen Abluftschlauch und ermöglicht
eine Energierückgewinnung aus der erwärmten Prozessluft,
beispielsweise durch Verwenden einer Wärmepumpe.
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Gegenüber
einem Kondensationstrockner kann ein Ablufttrockner einfach und
somit billiger aufgebaut sein. Ein Ablufttrockner zieht während
seines Betriebs Luft aus seiner Umgebung ein und verwendet diese
direkt zum Trocknen. Solche Umgebungsluft ist in der Regel vergleichsweise
trocken und weist eine relative Feuchte von deutlich weniger als
100% auf, und kann deshalb relativ viel Feuchtigkeit aufnehmen.
Im Vergleich dazu kann die zirkulierende Prozessluft in einem Kondensationstrockner
in der Regel nur auf 100% relativer Feuchte bei der geringsten,
im Prozessluftkreislauf anstehenden Temperatur entfeuchtet werden,
was ihre Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit aus
den zu trocknenden Gegenständen begrenzt und damit dem
Trocknungsprozess eine gewisse Beschränkung auferlegt.
Auch in einem Ablufttrockner ist eine Wärmerückgewinnung
grundsätzlich möglich.
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Die
DE 30 00 865 A1 offenbart
einen Wäschetrockner mit Wärmerückgewinnung.
Der Wäschetrockner besteht aus einem die Wäsche
aufnehmenden und bewegenden Behälter, in welchen ein von
einem Heizelement erwärmter Zuluftstrom mündet,
während die feuchte Warmluft als Abluft über einen
Auslass geführt wird. Im Zuluftstrom ist vor dem Heizelement
ein Wärmetauscher angeordnet, der von der feucht-heißen
Abluft aus dem Behälter durchströmt wird. Der
Wäschetrockner ist als Ablufttrockner ausgestaltet.
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Bei
einem Ablufttrockner mit Wärmerückgewinnung strömt
in der Regel Umgebungsluft (von beispielsweise 20°C und
60% relativer Luftfeuchtigkeit), in die Wärmetauscherflächen
eines Luft-Luft-Wärmetauschers und wird dort unter Abkühlung
der aus der Trocknungskammer kommenden warmen Prozessluft aufgeheizt.
Abhängig von der Kühlleistung bzw. dem Wärmetausch
entsteht Kondensat, das in einem Behälter gesammelt oder
abgepumpt wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Trockner zu schaffen,
bei dem eine effiziente Aufwärmung eines Zuluftstroms in
den Trockner ermöglicht werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Trockner, welcher die Merkmale nach Anspruch
1 aufweist, gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßer Trockner weist einen Wärmepumpenkreis
auf, welcher einen ersten Wärmetauscher zur Verflüssigung
eines Arbeitsmittels und einen zweiten Wärmetauscher zur
Verdampfung des Arbeitsmittels umfasst. Der Wärmepumpenkreislauf
umfasst darüber hinaus einen Kompressor zur Kompression
des Arbeitsmittels. Des Weiteren umfasst der Trockner einen motorischen
Antrieb für eine Trommel des Trockners, in welche die zu
trocknenden Gegenstände eingebracht werden können.
Der erste Wärmetauscher und der motorische Antrieb und/oder
der Kompressor sind so angeordnet, dass sie von einem in den Trockner
einströmenden Luftstrom umströmt sind.
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Der
mit einem Wärmepumpenkreis ausgebildete Trockner ist so
konzipiert, dass dem Wärmepumpenkreis zuzuordnende Komponenten
und zumindest eine weitere Komponente von dem einströmenden
Luftstrom umströmt werden und dieser dadurch erwärmt
werden kann. Da der erste Wärmetauscher ohnehin zur Wärmeabgabe
an diesen Luftstrom ausgebildet ist und darüber hinaus
weitere elektrische Verbraucher, der motorische Antrieb und/oder
der Kompressor ihre Verlustenergie in Form von Wärme auf
den Luftstrom übertragen, kann dieser effizient gewärmt
werden. Die im Betrieb der Komponenten anfallende Wärme
wird somit nicht ungenutzt abgegeben, sondern es kann damit der
einströmende Luftstrom beaufschlagt werden.
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Vorzugsweise
sind der erste Wärmetauscher und der motorische Antrieb
und/oder der Kompressor in Reihe zueinander, insbesondere hintereinander, angeordnet.
Durch diese Ausgestaltung können die genannten Komponenten,
insbesondere alle drei Komponenten, in einer Linie angeordnet werden,
so dass vorzugsweise auch der einströmende Luftstrom mit
möglichst wenigen Umlenkungen sowohl durch den ersten Wärmetauscher
als auch an den elektrischen Verbrauchern vorbeigeführt
werden kann, um die Verlustenergie dieser Verbraucher zusätzlich
zu nützen. Durch eine derartige Hintereinanderanordnung
kann eine unnötige Umlenkung des einströmenden
Luftstroms vermieden werden, wodurch auch der Druckverlust minimiert
werden kann. Darüber hinaus werden auch durch diese Ausgestaltung Geräuschentwicklungen
zumindest vermindert.
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Vorzugsweise
ist der erste Wärmetauscher in Strömungsrichtung
der einströmenden Luft betrachtet nach dem motorischen
Antrieb und/oder nach dem Kompressor angeordnet. Bei einer derartigen
Ausgestaltung wird der Kompressor mit relativ kalter Umgebungsluft
angeströmt, wodurch keine weitere Kühlung für
dieses Bauteil erforderlich ist. Der Wärmeübergang
im Wärmetauscher ist aufgrund der niedrigen Einströmtemperatur
der Luft nahezu optimal.
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Vorzugsweise
kann die Abwärme beider elektrischer Verbraucher, dem Kompressor
und dem motorischen Antrieb, genutzt werden.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher
in Strömungsrichtung der einströmenden Luft vor
einem Gebläse zur Förderungen des einströmenden
Luftstroms und nach dem motorischen Antrieb angeordnet ist. Bei
einer derartigen Ausgestaltung kann eine für den Antrieb
des Gebläses vorgesehene Welle durch den ersten Wärmetauscher
geführt sein. Dadurch kann eine kompakte Ausgestaltung
realisiert werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein,
dass der erste Wärmetauscher in Strömungsrichtung
der einströmenden Luft vor dem motorischen Antrieb und/oder
vor dem Kompressor angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung kann
die Montagefähigkeit erhöht werden, da einerseits
eine leichtere Zugänglichkeit zu den einzelnen Komponenten
besteht und andererseits eine zwischen dem motorischen Antrieb und
einem Gebläse vorgesehene Welle nicht durch den ersten
Wärmetauscher geführt ist.
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Insbesondere
sind der erste Wärmetauscher, der motorische Antrieb und
der Kompressor so angeordnet, dass über die gesamte Anordnung
der drei Komponenten betrachtet die Strömungsrichtung des
Luftstroms möglichst geradlinig und mit möglichst
wenigen Umlenkungen realisiert werden kann.
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Besonders
bevorzugt erweist es sich, wenn der Trockner als Ablufttrockner
ausgebildet ist. Gerade diesbezüglich kann somit eine Ausgestaltung
mit einem Wärmepumpenkreis realisiert werden, bei dem die
Komponenten der Wärmepumpe einerseits und darüber
hinaus gehende elektrische Verbraucher andererseits energieeffizient
genutzt werden können. Bei der Ausgestaltung eines Ablufttrockners
mit einem derartigen Wärmepumpenkreis wird somit die in dem
die Wäschetrommel verlassenden Luftstrom enthaltene Energie
in einem zweiten Wärmetauscher an ein Kältemittel übertragen,
das danach auf ein hohes Druck- und Temperaturniveau komprimiert
wird und, um die aufgenommene Wärme an die in der Wäschetrommel
zugeführten Luftstrom abzugeben. Für den Austritt
der teilweise entfeuchteten Abluft aus dem Ablufttrockner stehen
dann vorzugsweise zwei mögliche Wege zur Verfügung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Blockbilddarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Trockners;
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2 eine
schematische Blockbilddarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Trockners.
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In
den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Element mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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In
der schematischen Darstellung gemäß 1 ist
ein als Ablufttrockner ausgebildeter Trockner 1 dargestellt,
wobei lediglich die für das Verständnis der nachfolgenden
Erläuterung ausreichenden Komponenten gezeigt sind.
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Der
Trockner 1 umfasst eine Wärmetauscheranordnung,
welche einem Wärmepumpenkreis 2 zugeordnet ist.
Die Wärmetauscheranordnung weist einen ersten Wärmetauscher 3 auf,
welcher als Kondensator bzw. Verflüssiger ausgebildet ist,
und umfasst einen zweiten Wärmetauscher 4, welcher
als Verdampfer ausgebildet ist. Der Wärmepumpenkreis 2 ist
nach dem Prinzip der Kompressor-Wärmepumpe ausgelegt. Dazu
umfasst der Wärmepumpenkreis 2 einen Kompressor 6,
welcher über einen Kältemittelkreislauf 5 mit
den beiden Wärmetauschern 3 und 4 verbunden
ist. Über diesen Kältemittelkreislauf 5 sind
auch die beiden Wärmetauscher 3 und 4 miteinander
gekoppelt, wobei in dem Kältemittelkreislauf 5 eine
Drossel 7 angeordnet ist.
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Bei
einem mit einer solchen Wärmepumpe 2 ausgestatteten
Trockner 1 erfolgt die Kühlung der warmen, mit
Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen im zweiten Wärmetauscher 4,
dem Verdampfer der Wärmepumpe, wo die übertragende Wärme
zur Verdampfung eines im Wärmepumpenkreis 2 eingesetzten
Arbeitsmittels, eines Kältemittels, verwendet wird. Das
aufgrund der Erwärmung verdampfte Kältemittel
der Wärmepumpe 2 wird über den Kompressor 6 dem
ersten Wärmetauscher 3, dem Verflüssiger,
zugeführt, indem aufgrund der Kondensation des gasförmigen
Kältemittels Wärme frei gesetzt wird, die zum
Aufheizen der Prozessluft verwendet wird. Das Kältemittel
zirkuliert in dem geschlossenen Kältemittelkreislauf 5,
in welchem es vom ersten Wärmetauscher 3 über
die Drossel 7 zurück zum zweiten Wärmetauscher 4 gelangt.
Grundsätzlich kann jede Wärmepumpe verwendet werden. Ein
Vorteil der Wärmepumpe liegt darin, dass Temperaturniveaus
zur Abkühlung und Aufheizung der Prozessluft mit gewisser
Unabhängigkeit voneinander gewählt werden können.
Durch Anpassung des Pumpfaktors der Wärmepumpe, worunter
das Verhältnis zwischen gepumpter Wärmeleistung
und dafür eingesetzter Leistung zu verstehen ist, kann
außerdem eine eventuell notwendige zusätzliche
Heizung der Prozessluft bewirkt werden.
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Bei
dem in 1 realisierten Ablufttrockner ist der Prozessluftkanal
ein von der Zuluftöffnung, durch welche von außen
angesaugte einströmende Luft 11 in den Trockner 1 gelangt,
zur Abluftöffnung 13 führenden offener
Kanal. Grundsätzlich ist jedoch auch eine zumindest teilweise
Zirkulation der Prozessluft im Trockner 1 nicht grundsätzlich
ausgeschlossen. An die im Ausführungsbeispiel gemäß 1 zwei
separaten Abluftöffnungen 13 können jeweils
auch nicht dargestellte Abluftschläuche münden,
mit welchen die Abluft von dem Trockner 1 weg aus einem
Gebäude, in welchem der Trockner 1 aufgestellt
ist, abgeführt wird.
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Der
Trockner 1 umfasst darüber hinaus eine nicht dargestellte
Trommel zur Aufnahme der zu trocknenden Wäschestücke,
welche über einen motorischen Antrieb 8 angetrieben
werden kann. Dieser motorische Antrieb 8 ist darüber
hinaus zum Antrieb eines Gebläses 9, insbesondere
eines Lüfterrads dieses Gebläses 9, vorgesehen.
Dazu ist das Gebläse 9 mit dem motorischen Antrieb 8 über
eine Welle 10 verbunden.
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Gemäß der
Darstellung in 1 ist der erste Wärmetauscher 3,
der motorische Antrieb 8 und der Kompressor 6 so
in Reihe miteinander angeordnet, dass der einströmende
und durch das Gebläse 8 angesaugte Luftstrom 11 in
nahezu geradliniger Strömungsrichtung und mit möglichst
wenig Umlenkungen um den Kompressor 6 und den motorischen
Antrieb 8 und durch den ersten Wärmetauscher 3 geleitet
wird. Die Erwärmung des angesaugten Luftstroms 11 erfolgt
somit nicht nur durch den ersten Wärmetauscher 3,
sondern er wird auch durch die im Betrieb der elektrischen Verbraucher,
den Kompressor 6 und den motorischen Antrieb 8,
erzeugte Verlustwärme erwärmt. Diese Verlustwärme
wird somit effizient genutzt.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
erste Wärmetauscher 3 in Strömungsrichtung
des Luftstroms 11 betrachtet nach dem Kompressor 6 und
nach dem motorischen Antrieb 8 angeordnet. Er ist allerdings
vor dem Gebläse 9 positioniert, wobei die Welle 10 durch
den ersten Wärmetauscher 3 geführt ist.
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Die
aus dem Wärmetauscher 3 austretende erwärmte
Luft wird dann in die Trommel geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden
Wäsche in Berührung und strömt danach
aus der Trommel als austretender Luftstrom 12 in den zweiten
Wärmetauscher 4. in diesem zweiten Wärmetauscher 4 wird
dieser Luftstrom 12 abgekühlt. Die dem Luftstrom 12 dabei entzogene
Wärme wird in dem Wärmepumpenkreis 2 zum
ersten Wärmetauscher 3 geführt und der
dort frisch eingeströmten Luft 11 zugeführt.
In dem Wärmepumpenkreis 2 sind die Wärmetauscher 3 und 4 sowie
der Kompressor 6 und die Drossel 7 durch ein geschlossenes
Leitungssystem zu dem Kältemittelkreislauf 5 untereinander
verbunden. In diesem Kreislauf 5 zirkuliert angetrieben
von dem Kompressor 6 ein zyklisch zu verdampfendes, zu
komprimierendes, zu verflüssigendes und zu entspannendes Kältemittel.
Das den zweiten Wärmetauscher 4 gasförmig
verlassende Kältemittel wird vom Kompressor 6 komprimiert
und erwärmt. Es gelangt dann zum ersten Wärmetauscher 3,
wo es sich unter Abgabe von Wärme an die Prozessluft verflüssigt.
Anschließend fließt es im Leitungssystem des Kältemittelkreislaufs 5,
wo es auf einen geringeren Druck entspannt wird, und gelangt dann
wieder zum zweiten Wärmetauscher 4, wo es unter
Aufnahme von Wärme aus der Prozessluft verdampft. Dadurch
schließt sich der Kreislauf.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführung wird der nahe
an der Einsaugöffnung des Trockners 1 angeordnete
Kompressor 6 mit relativ kalter Umgebungsluft, welche durch
den angesaugten Luftstrom 11 gebildet ist, angeströmt.
Der Kompressor 6 benötigt somit keine eigene weitere
Kühlung. Der Wärmeübergang im ersten
Wärmetauscher 3 ist aufgrund der niedrigen Einströmtemperatur
des Luftstroms 11 besonders günstig.
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In 2 ist
in einer weiteren Ausführung ein Ablufttrockner 1 gezeigt,
welcher sich von der Ausführung gemäß 1 dadurch
unterscheidet, dass der erste Wärmetauscher 3 in
Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms 11 vor
den Kompressor 6 und dem motorischen Antrieb 8 befindet.
Der erste Wärmetauscher 3 ist somit nahe an der
Einströmöffnung des Luftstroms 11 angeordnet.
Bei dieser Ausführung ist es konzeptionsspezifisch nicht
erforderlich, dass die Welle 10 durch den ersten Wärmetauscher 3 geführt
wird. Dies hat insbesondere auch Vorteile im Hinblick auf die Montage,
welche dadurch vereinfacht und beschleunigt werden kann. Auch Wartungs-
und Servicearbeiten können dadurch schneller durchgeführt
werden, da eine aufwändige Zerlegung der einzelnen Komponenten
nicht erforderlich ist. Auch hier sind die drei Bauteile, der erste Wärmetauscher 3,
der Kompressor 6 und der motorische Antrieb 8,
in Reihe möglichst geradlinig hintereinander angeordnet,
so dass der einströmende Luftstrom 11 mit möglichst
wenig Umlenkungen durch den ersten Wärmetauscher 3 und
an den weiteren Komponenten, dem Kompressor 6 und dem motorischen
Antrieb 8, vorbeigelenkt werden kann. Auch hier kann der
Luftstrom 11 zusätzlich zu der Temperaturbeaufschlagung
bei der Durchführung durch den Wärmetauscher 3 mit
der von einem Kompressor 6 und dem motorischen Antrieb 8 abgegebenen
Verlustwärme beim daran Vorbeiströmen beaufschlagt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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