DE102012107368B4

DE102012107368B4 - Zweikammer-Wäschetrockner mit Wärmepumpe und Unterdruckpumpe sowie Verfahren zur Trocknung

Info

Publication number: DE102012107368B4
Application number: DE102012107368.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Wiecek Tadeusz Max De
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2032-08-11
Also published as: DE102012107368A1

Abstract

Wäschetrockner (100) zur schonenden Trocknung von Textilien mit mindestens zwei Kammern (10; 11) umfassend mindestens eine Wärmekammer (10) und mindestens eine Kältekammer (11), mit einer, mit mindestens einer der mindestens zwei Kammern (10, 11) wirkverbindbaren, Vakuumpumpe (20), und einer, mit den mindestens zwei Kammern (10; 11) wirkverbindbaren, Wärmepumpe (12), wobei die Wärmepumpe (12) einen Kondensator (13) und einen Verdampfer (14) umfasst, wobei die Kammern (10; 11) durch mindestens eine Leitung (15) miteinander verbunden sind, wobei die Kammern (10; 11) gasdicht gegeneinander und/oder gegen die Außenumgebung (23) abschließbar ausgebildet sind, wobei durch Verdunstung von Feuchtigkeit in der Wärmekammer (10) ein Überdruck erzeugbar ist, wobei durch Kondensation der Feuchtigkeit in der Kältekammer (11) ein Unterdruck erzeugbar ist, derart dass ein Druckunterschied zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) herstellbar ist, und wobei die Vakuumpumpe (26) zum bedarfsabhängigen Abpumpen trockener Luft aus der Kältekammer (11) ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung des Gegenstandes
Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner, insbesondere einen Unterdruckwäschetrockner, mit einer Wärmepumpe und einer Vakuumpumpe zur schonenden Trocknung von Textilien und einem Verfahren zur Trocknung von Gütern, insbesondere Textilien gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Technisches Gebiet
In bekannten Trocknungsverfahren, insbesondere Trocknungsverfahren für Textilien, wird das zu trocknende Gut durch Verdunsten der flüssigen Phase, insbesondere durch Verdunsten von Wasser, getrocknet. Verdunstung tritt dabei ein, wenn der temperaturabhängige Sättigungsdampfdruck größer ist als der vorherrschende Partialdruck der in die Umgebungsatmosphäre verdunsteten Substanz. Durch ständiges Austauschen der gesättigten Atmosphäre wird der Verdunstungsprozeß aufrechterhalten. Die Verdunstung wird dabei durch Zuführung von Wärmeenergie begünstigt. Unterstützend kann auch der Druck der Umgebungsatmosphäre gesenkt werden, wodurch weniger Wärmeenergie zugeführt werden muss.
Stand der Technik
Aus der DE 36 41 665 A1 ist ein energiesparendes Vakuumtrockenverfahren sowie eine Vorrichtung zum Trocknen von Textilgut bekannt. Bei diesem Verfahren wird das zu trocknende Textilgut mit dem Kondensator einer Wärmepumpe erwärmt, und der Wasserdampf kondensiert an dem Verdampfer der Wärmepumpe aus. Sowohl Verdampfer als auch Kondensator befinden sich innerhalb einer Vakuumkammer, die auch den Wäschebehälter umfasst. Die Siedetemperatur wird durch Erzeugen eines Unterdruckes in der Vakuumkammer abgesenkt. Nachteilig ist an diesem Verfahren zum einen, dass sowohl das Verdampfen als auch die anschließende Kondensation der Feuchtigkeit im selben Vakuumbehälter stattfindet. Somit muss durch einen entsprechend groß ausgebildeten Behälter verhindert werden, dass das Trockengut in Kontakt mit dem Kondensat kommt. Zum anderen muss ein größer dimensioniertes Kältereservoir vorgesehen werden um ein erneutes Verdampfen des Kondensates bis zum Ende des Trocknungsverfahren zu verhindern. Alternativ kann unter erhöhtem Energieaufwand das Kondensat abgepumpt werden.
Aus der DE 20 2009 013 968 U1 ist ein Vakuumtrockengerät bekannt. Das Trockengut wird in dem Vakuumtrockengerät auf Trockengutträgern angeordnet. Die Trockengutträger sind mit Peltierelementen verbunden. Der Trocknungsvorgang wird mittels Sensoren für Temperatur und Druck überwacht. Nachteilig an dem offenbarten Vakuumtrockengerät ist, dass während des gesamten Trocknungsvorganges die feuchte Luft mit einer Vakuumpumpe unter erhöhtem Energieaufwand abgepumpt werden muss.
In der EP 0 505 677 A1 wird ein Mehrkammer-Vakuumbandtrockner offenbart, in dem in mehreren Trockenkammern unterschiedliche Druckverhältnisse hergestellt werden. Hiermit wird das Problem der Begrenzung der Produktendfeuchte durch die primär eingebrachte Feuchtigkeit gelöst. Weiterhin nachteilig bleibt jedoch der erhöhte Energieaufwand für den Betrieb der Vakuumpumpen. Des Weiteren ist der Mehrkammer-Vakuumtrockner als Industrietrockner für den Gebrauch in Privathaushalten aufgrund seiner Größe und einer Vielzahl von Förderbändern ungeeignet.
In der US 6,370,798 B1 wird ein vakuumunterstützter Wäschetrockner offenbart, der die Verdampfungswärme allerdings nicht mittels einer Wärmepumpe erzeugt. Außerdem wird das zu trocknende Textilgut durch Benutzung einer rotierenden Wäschetrommel weiterhin mechanisch belastet.
Die US 5,459,945 A offenbart ein vakuumunterstütztes System für die Trocknung von Kleidung mit einer Verdampfungskammer, welche von einer Kondensationskammer umschlossen ist. Ein Wärmetransfer findet von der Kondensationskammer zu der Verdampfungskammer statt, wenn Wasserdampf auf der Außenwand der innerhalb der Kondensationskammer angeordneten Verdampfungskammer kondensiert. Der stabilisierte Druck in der Verdampfungskammer ist niedriger als der stabilisierte Druck in der Kondensationskammer.
Die DE 2 218 440 A offenbart ein Verfahren zum Trocknen von Wäsche und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Verfahren wird das Trockengut einem Luftstrom ausgesetzt, der auf Unterdruck gebracht wird, und der Unterdruckluftstrom wird über die Wärmetauscher einer Wärmepumpe im Kreislauf geführt.
Ein Trockengerät zur Aufnahme von feuchten Materialien wird in der WO 00/15894 A beschrieben. In einer Kammer angeordnete Kleidung wird getrocknet, nachdem Luft aus der Kammer abgesaugt wird. Feuchtigkeit aus den Kleidungsstücken kondensiert auf eine Kondensationsspule innerhalb der Kammer.
Die WO 2012/034 434 A1 offenbart einen Wäschetrockner mit einer Vakuumpumpe und einer Wärmepumpe. Wasserdampf von erhitzter Kleidung wird aus der Trommel des Wäschetrockners mittels der Vakuumpumpe abgepumpt.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wäschetrockner und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Wäschetrockners zur Trocknung von zu trocknenden Gütern, insbesondere Textilien, bereitzustellen, welche bei minimierten Energieeinsatz besonders schonend für die zu trocknenden Güter ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Wäschetrockner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein mit diesem Wäschetrockner anwendbares Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Der erfindungsgemäße Wäschetrockner, insbesondere Unterdruckwäschetrockner, umfasst mindestens zwei, insbesondere gasdicht abschließbare, weiter insbesondere in sich gasdicht abschließbare, gasdicht gegeneinander abschließbare Kammern und eine Wärmepumpe zu Lieferung der Verdampfungsenthalpie. Die Kammern sind durch Leitungen miteinander verbunden, insbesondere umfassen die Leitungen Schaltmittel, beispielsweise Ventile. In mindestens einer der Kammern, der sogenannten Wärmekammer, ist das Trockengut einlagerbar. In mindestens einer weiteren Kammer, der Kältekammer, findet die Kondensation der verdampften Feuchtigkeit statt. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Wäschetrockner mindestens eine, mit mindestens einer der Kammern wirkverbindbare, Vakuumpumpe. Erfindungsgemäß ist durch Verdunstung von Feuchtigkeit in der Wärmekammer ein Überdruck erzeugbar und durch Kondensation der Feuchtigkeit ist in der Kältekammer ein Unterdruck erzeugbar, derart dass ein Druckunterschied zwischen Wärmekammer und Kältekammer herstellbar ist. Die Vakuumpumpe ist zum bedarfsabhängigen Abpumpen trockener Luft aus der Kältekammer ausgebildet.
Die Wärmepumpe ist mit der Kältekammer und der Wärmekammer verbunden. Durch Betrieb der Wärmepumpe wird die der Kältekammer entzogene Wärmeenergie der Wärmekammer und dem Trockengut zugeführt, wodurch die Verdunstung der Feuchtigkeit einsetzt. Durch das Erwärmen und das Verdunsten der Feuchtigkeit steigt der Druck innerhalb der Wärmekammer. Gleichzeitig wird in der Kältekammer durch Abkühlung der Luft in diesem Bereich die Kondensation der in der Luft vorhandenen Feuchtigkeit bei gleichzeitiger Volumenverringerung erreicht, und eine Druckverringerung herbeigeführt. Es baut sich somit ein Druckunterschied zwischen Kältekammer und Wärmekammer auf. Unterstützend kann mittels der Vakuumpumpe bereits zu Beginn des Trocknungsvorganges ein Unterdruck in der Kältekammer durch Abpumpen der sich in der Kältekammer befindlichen Luft hergestellt werden. Bei einem vorbestimmten Druckunterschied oder nach einer vorbestimmten Trocknungsdauer werden die Schaltmittel in mindestens einer der die Wärmekammer und die Kältekammer verbindenden Leitungen geöffnet. Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt strömt aus der Wärmekammer in die Kältekammer. In der Kältekammer beginnt die Feuchtigkeit zu kondensieren, so dass in der Kältekammer bei fortlaufender Kondensation trockene und kühle Luft bei bestehendem Unterdruck verbleibt, die bei Bedarf ohne Bedenken in Hinblick auf Feuchtigkeitsschäden mittels der Vakuumpumpe in die Umgebung abgepumpt werden kann, um zu erreichen, dass der in der Kältekammer gewünschte Unterdruck auf den gewünschten Optimal-Wert eingeregelt wird. Beim Kondensieren des Wasserdampfes schrumpft dessen Volumen um einen Faktor von ca. 800, was zu einer erneuten Unterdruckbildung in der Kältekammer führt, während es in der Wärmekammer solange zu einer Dampfbildung mit gleichzeitiger Druckerhöhung kommt, wie noch Feuchtigkeit in dem Trockengut vorhanden ist. Nach Ende des Trocknungsvorgangs befindet sich durch Betrieb der Vakuumpumpe im Wesentlichen keine Luft mehr innerhalb der Kälte- und Wärmekammer, so dass nach vollständiger Verdunstung und Auskondensation der Feuchtigkeit ein gleichbleibender Druck in Kälte- und Wärmekammer das Ende des Trockenvorganges anzeigt.
Die von der Wärmepumpe zur Erwärmung der Wärmekammer bereitgestellte Wärmeenergie wird somit unter nur geringem Einsatz externer Energiequellen von der Kondensationsenthalpie geliefert. Durch die Trennung von Wärme- und Kältekammer wird zum einen bewirkt, dass das Kondensat räumlich von dem zu trocknenden Gut getrennt ist, zum anderen entfällt der Bedarf an einer ständig arbeitenden Pumpe zum Abpumpen des Kondensates. Weiter vorteilhaft ist, dass bei der Trocknung von Textilien mit dem erfindungsgemäßen Wäschetrockner die Textilien nicht mechanisch belastet werden, und eine knitterarme Trocknung durchführbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bevorzugt kann der beschriebene Trocknungsvorgang mehrmals hintereinander ausgeführt werden. Dabei können insbesondere eine vorbestimmte Anzahl der Trocknungsvorgänge durchlaufen werden, oder eine vorbestimmte Trocknungszeit kann die Anzahl der zu durchlaufenden Trocknungsvorgänge definieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Trockenzeit weniger als eine halbe Stunde. Insbesondere bevorzugt wird der, eventuell mehrmals durchlaufene, Trocknungsvorgang beendet, wenn sich nach im Wesentlichen vollständiger Verdunstung und anschliessender Auskondensation der Feuchtigkeit des Trockengutes ein gleicher Druck in der Wärmekammer und in der Kältekammer eingestellt hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmekammer eine Einrichtung zur Einlagerung des Trockengutes, insbesondere zum Stapeln oder Aufhängen des Trockengutes, auf. Bevorzugt weist die Wärmekammer ein Regalsystem oder eine Aufhängevorrichtung, insbesondere Rohre oder Stangen, auf.
Bevorzugt ist die Wärmepumpe über einen Kondensator oder eine Wärmeleitung mit der Wärmekammer, und über einen Verdampfer oder eine Kälteleitung mit der Kältekammer verbunden. Ist die Wärmepumpe mit Wärme- oder Kälteleitung ausgebildet, so umfassen diese ein Wärmeträgermedium beziehungsweise ein Kälteträgermedium. Weiter bevorzugt ist der Kondensator oder die Wärmeleitung der Wärmepumpe innerhalb der Wärmekammer als Regale oder als Aufhängvorrichtung, beispielsweise Rohre ausgebildet. Dadurch kann die Wäsche ohne mechanische Belastung gelagert oder aufgehängt werden und eine knitterarme Trocknung durchgeführt werden. Ferner wird eine optimale Wärmeübertragung auf das Trockengut gewährleistet. Weiter bevorzugt ist der Verdampfer der Wärmepumpe oder die Kälteleitung innerhalb der Kältekammer als Kühlrippen oder Kühlpaneele ausgebildet, an denen der Wasserdampf effektiv kondensieren kann.
In einer weiter bevorzugten Ausführung ist zu Beginn des Trocknungsvorganges der Druck in der Kältekammer mit der Vakuumpumpe, insbesondere unter einen Druck von 0,5 bar, absenkbar. Besonders bevorzugt senkt die Vakuumpumpe den Druck in der Kältekammer auf einen Druck von 0,3 bar.
In einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Wäschetrockners umfasst dieser zwei Kondensatbehälter zum Auffangen des auskondensierten Wasserdampfes die sich am Boden der Kältekammer befinden oder mit der Kältekammer verbunden sind. Bei Erreichen eines maximalen Füllstandes oder nach einer festgelegten Zeitspanne wird mindestens einer der Kondensatbehälter gasdicht gegen die Kältekammer abgeschlossen und der Luftdruck in dem mindestens einen Kondensatbehälter an den Umgebungsdruck angeglichen. Das Kondensat wird daraufhin durch Öffnen eines Ventils des Kondensatbehälters an einen Sammelbehälter oder eine Abwasserleitung abgegeben. Besonders bevorzugt wird daraufhin wieder ein Unterdruck im Kondensatbehälter eingestellt, der dem Druck in der Kältekammer entspricht. Durch Einsatz, insbesondere wechselseitigen Einsatz, der Kondensatbehälter wird erreicht, dass ein ständiger Betrieb einer Vakuumpumpe zum Entfernen des Kondensates nicht benötigt wird. Gleichzeitig wird ein Wiederverdampfen des Kondensates verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich mindestens ein Steuerventil, insbesondere mindestens ein 3-Wege-Ventil, zwischen den Kondensatbehältern und der Kältekammer. Je nach Füllstand der Kondensatbehälter wird mittels des Steuerungsventiles das Kondensat aus der Kältekammer in einen ersten der Kondensatbehälter geleitet, während der zweite Kondensatbehälter gasdicht gegenüber der Kältekammer und dem ersten Kondensatbehälter abgeschlossen wird, und das Kondensat abgeführt wird. Weiter bevorzugt weisen die Kondensatbehälter mindestens ein Ventil, insbesondere ein Druckausgleichsventil, auf, mit welchem ein Druckausgleich zwischen den Kondensatbehältern und der Außenumgebung herstellbar ist.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weisen beide Kammern Sensoren für Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf, wodurch eine ständige Überwachung des Trocknungsvorganges ermöglicht wird. Besonders bevorzugt weist der Wäschetrockner ein Regelungssystem auf, das in Abhängigkeit der gemessenen Werte von Druck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit den Trocknungsvorgang regelt. Insbesondere kann durch das Regelungssystem sichergestellt werden, dass in der Kältekammer eine Mindesttemperatur, insbesondere eine Mindesttemperatur von 2 Grad Celsius, nicht unterschritten wird. Weiter bevorzugt regelt das Regelungssystem die Parameter Druck und Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur in der Kältekammer, so dass ein Wiederverdunsten der in der Kältekammer kondensierten Feuchtigkeit verhindert wird.
Bevorzugt werden die Eingangsparameter für die Regelungseinrichtung von den Sensoren für Druck und/oder Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit geliefert.
Weiter bevorzugt kann durch Messung eines gleichbleibenden Druckes in der Wärmekammer und in der Kältekammer, insbesondere durch Verschwinden des Druckunterschiedes zwischen Wärmekammer und Kältekammer, durch das Regelungssystem der eventuell mehrmals durchlaufene Trocknungsvorgang beendet werden. Weiter bevorzugt gestattet das Regelungssystem dem Anwender weitestgehend die Kontrolle über den Trocknungsvorgang. So kann der Anwender insbesondere zwischen Betriebsmodi mit oder ohne Druckabsenkung in der Kältekammer zu Beginn des Trocknungsvorganges wählen. Weiter bevorzugt kann der Anwender die gewünschte Restfeuchte im Trockengut oder die Trocknungsdauer wählen.
Bevorzugt weist der Wäschetrockner eine Wärmeisolierung zwischen den Kammern und zur Außenumgebung auf. Ebenso bevorzugt weist die Wärmekammer eine über ein Schließelement, insbesondere eine Tür, gasdicht abschließbare Öffnung zum Befüllen und Entleeren mit Wäsche auf.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Wäschetrockner mindestens ein Luftdruckausgleichsventil auf, welche zwischen mindestens einer der Wärme- oder Kältekammern und der Außenumgebung angeordnet ist. Nach Beendigung des Trocknungsvorganges kann durch Öffnen des Luftdruckausgleichsventil ein Druckausgleich zwischen Außenumgebung und Wärme- beziehungsweise Kältekammer hergestellt werden. Nach Herstellen des Druckausgleichs in der Wärmekammer lässt sich ein Schließelement, insbesondere eine Tür, der Wärmekammer öffnen und das getrocknete Trockengut entfernen.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Wäschetrockner eine Vorrichtung zum Abführen überschüssiger Wärme an die Außenumgebung oder an ein Heizungssystem auf, wobei die Wärme bevorzugt über einen Wärmetauscher an das Heizungssystem übertragen wird. Dadurch kann ein für die Kühlung der Kältekammer notwendiger Betrieb der Wärmepumpe gesichert werden, ohne durch eine zu große Wärmezufuhr die Wäsche zu belasten.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Wäschetrockner ein Regelungssystem auf, welches insbesondere zur Regelung der Wärme- und Vakuumpumpe, der Druckausgleichsventile zwischen der Wärme- und/oder der Kältekammer und der Außenumgebung, der Druckausgleichsventile zwischen den Kondensatbehältern und der Außenumgebung, des Steuerungsventils zwischen den Kondensatbehältern und der Kältekammer, sowie der Schaltmittel in den Leitungen zwischen Wärme- und Kältekammer ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmekammer eine rotierende Wäschetrommel oder ein rotierendes Regal auf. Weiter bevorzugt sind die Wärmekammer und die Kältekammer ineinander oder nebeneinander angeordnet, oder die Kältekammer ist unter der Wärmekammer angeordnet. Insbesondere weist die Kältekammer ein kleineres Volumen als die Wärmekammer auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vakuumpumpe mit mindestens einer der Wärmekammern wirkverbunden, und die Kältekammer ist bevorzugt in Form einer langen Röhre oder in Form eines langen Schlauches, insbesondere in Form einer spiralförmigen Röhre oder eines spiralförmigen Schlauches, ausgebildet, wobei die, insbesondere als spiralförmig Röhre oder als spiralförmiger Schlauch ausgebildete, Kältekammer mit dem Verdampfer oder mit der ein Kälteträgermedium umfassenden Kälteleitung der Wärmepumpe verbunden ist. Mittels der Vakuumpumpe wird feuchte Luft aus der Wärmekammer in die, insbesondere als spiralförmige Röhre oder spiralförmiger Schlauch ausgebildete, Kältekammer gepumpt, in welcher der sich in der warmen Luft befindliche Wasserdampf auskondensiert und abläuft. Vorteilhafterweise wird in dieser Ausführungsform kein Kondensatsbehälter benötigt, was zu einer sehr kostensparenden Bauweise führt.
Eine weitere Lösung des Problems besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Trocknung von Trockengut, insbesondere von Textilien, insbesondere mit einem Wäschetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die, zur Verdampfung der sich im Trockengut befindlichen Feuchtigkeit, notwendige Wärmeenthalpie von einer mit einer Wärmekammer und einer Kältekammer verbundenen Wärmepumpe geliefert, wobei die, insbesondere in sich gasdicht abschließbare, Wärmekammer und die, insbesondere in sich gasdicht abschließbare, Kältekammer durch Leitungen verbunden und gasdicht gegeneinander abschließbar sind. Verfahrenssgemäß wird das zu trocknende Trockengut in die Wärmekammer eingelagert. Die Verdampfung der sich im Trockengut befindlichen Feuchtigkeit findet daraufhin in der Wärmekammer, und die Kondensation des Wasserdampfes in der Kältekammer statt. Verfahrensgemäß wird durch Verdunstung der Feuchtigkeit in der Wärmekammer ein Überdruck erzeugt und durch Kondensation der Feuchtigkeit wird in der Kältekammer ein Unterdruck erzeugt, derart dass ein Druckunterschied zwischen Wärmekammer und Kältekammer hergestellt wird. Mittels einer mit der Kältekammer verbundenen Vakuumpumpe wird während des Trocknungsvorganges ohne Beeinträchtigung der Außenumgebung die durch fortlaufende Kondensation der Feuchtigkeit in der Kältekammer entstehende trockene und kühle Luft aus der Kältekammer abgepumpt, wodurch eine Druckgefälle zwischen Kältekammer und Wärmekammer aufrecht erhalten wird. Durch Betrieb der Wärmepumpe wird der notwendige Energieeinsatz minimiert. Weiter wird durch das Zweikammersystem die Feuchtigkeit und das Kondensat räumlich von dem Trockengut getrennt, wodurch ein Wiederbefeuchten des Trockengutes verhindert wird.
Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Bevorzugt werden die Wärmekammer und die Kältekammer mit Schaltmitteln, insbesondere Ventilen, welche in den zwischen der Wärmekammer und der Kältekammer befindlichen Leitungen angeordnet sind, insbesondere zu Beginn des Trockenvorganges gasdicht gegeneinander abgeschlossen.
Besonders bevorzugt wird zu Beginn des Trocknungsverfahrens mittels der Vakuumpumpe ein Unterdruck in der Kältekammer erzeugt, insbesondere ein Unterdruck von unter 0,5 bar, weiter insbesondere ein Unterdruck von 0,3 bar.
Weiter bevorzugt wird durch Betrieb der Wärmepumpe bei gasdicht gegeneinander abgeschlossenen Wärmekammern und Kältekammern die Temperatur in der Wärmekammer erhöht und die Temperatur in der Kältekammer erniedrigt, wobei durch die erhöhte Temperatur in der Wärmekammer die Feuchtigkeit des in der Wärmekammer einzulagernden Trockengutes verdunstet und der Druck in der Wärmekammer steigt. Gleichzeitig kondensiert die sich in der Luft der Kältekammer befindliche Feuchtigkeit aus. Durch die Auskondensation der Feuchtigkeit in der Kältekammer und die Temperaturverringerung sinkt der Druck in der Kältekammer. Insbesondere bevorzugt wird durch Betrieb der Wärmepumpe einen Druckunterschied zwischen Wärmekammer und Kältekammer hergestellt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung des Trocknungsvorganges werden bei Erreichen eines vorbestimmten Druckunterschiedes oder einer vorbestimmten Trocknungsdauer die Schaltmittel zwischen der Wärmekammer und der Kältekammer geöffnet.
In einer weiter bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird durch Öffnen der sich in den Leitungen zwischen Wärmekammer und Kältekammer befindlichen Schaltmittel, insbesondere der Ventile, ein Druckausgleich zwischen der Kältekammer und der Wärmekammer herbeigeführt. Des Weiteren gelangt durch Öffnen der Schaltmittel Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt von der Wärmekammer in die Kältekammer. Besonders bevorzugt kondensiert die Feuchtigkeit, welche sich in der Luft in der Kältekammer befindet, an in der Kältekammer angeordneten Kühlrippen oder Kühlpaneelen aus, so dass insbesondere in der Kältekammer bei fortlaufender Kondensation trockene und kühle Luft verbleibt. Weiter bevorzugt wird durch Kondensation und der damit einhergehenden Volumenverringerung der Feuchtigkeit ein ständiger Unterdruck in der Kältekammer aufrecht erhalten.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird mittels der Vakuumpumpe während des Trocknungsvorganges ohne Beeinträchtigung der Außenumgebung trockene und kühle Luft aus der Kältekammer abgepumpt, wodurch insbesondere die Aufrechterhaltung des Druckgefälles zwischen Kältekammer und Wärmekammer unterstützt wird.
Weiter bevorzugt wird das Trocknungsverfahren mehrere Male wiederholt. Insbesondere wird der eventuell mehrmals durchlaufene Trocknungsvorgang beendet, sobald ein identischer Druck in der Wärmekammer und in der Kältekammer vorherrscht.
Zur Verhinderung einer Eisbildung in der Kältekammer, welche für den Trocknungsvorgang ungünstig wäre, wird bei einer bevorzugten Ausführung des Trocknungsvorganges eine Mindesttemperatur, insbesondere eine Mindesttemperatur von 2°C, in der Kältekammer nicht unterschritten.
Weiter bevorzugt wird das in der Kältekammer während des Trocknungsvorganges angesammelte Kondensat mittels zweier evakuierbarer, mit der Kältekammer verbundenen und wechselseitig gasdicht gegen diese abschließbaren Kondensatbehältern abgeführt. Bevorzugt wird nach erfolgtem Abführen des Kondensates in den Kondensatbehältern ein Unterdruck entsprechend des in der Kältekammer vorherrschenden Unterdruckes hergestellt. Durch das Abführen des Kondensates mittels der Kondensatsbehälter wird zum einen ein Wiederverdampfen des Kondensates verhindert, zum anderen entfällt der energieaufwändige Betrieb einer weiteren Pumpe zum Abpumpen des Kondensates.
Insbesondere wird bei dem Verfahren von der Wärmepumpe erzeugte, nicht zur Trocknung benötigte überschüssige Wärmeenergie über eine dafür ausgebildete Vorrichtung an die Außenumgebung oder an einer Heizanlage abgeführt. Hierdurch wird ein kontinuierlicher Betrieb der Wärmepumpe zur Absenkung der Temperatur in der Kältekammer gewährleistet, ohne das Trockengut, insbesondere die Textilien, in der Wärmekammer durch zu hohe Wärmezufuhr zu belasten. Weiter bevorzugt befinden sich zur Überwachung der Trocknungsbedingungen in der Wärmekammer und in der Kältekammer Sensoren, welche beispielsweise den Druck oder die Temperatur oder die Luftfeuchtigkeit in den Kammern messen.
Bei einer insbesondere bevorzugten Ausführung des Trocknungsvorganges wird der Trocknungsvorgang durch ein Regelungssystem geregelt, wobei dem Regelungssystem als Eingangsparameter zum Beispiel der Druck oder die Temperatur oder die Luftfeuchtigkeit innerhalb der Wärmekammer oder der Kältekammer dienen. Weiter bevorzugt kann über das Regelungssystem in die gewünschte Restfeuchte oder die gesamte Trocknungsdauer eingestellt werden. Mit dem Regelungssystem wird vorteilhafter Weise erreicht, dass der Anwender die vollständige Kontrolle über den Trocknungsvorgang erhält.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird das beanspruchte Trocknungsverfahren und der erfindungsgemäße Wäschetrockner anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen in rein schematischer Darstellung
1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Wäschetrockners,
2 einen Ausschnitt des oberen Bereiches des Wäschetrockners,
3 einen Querschnitt durch den Wäschetrockner,
4 einen Ausschnitt des oberen Bereiches der Mittelwand zwischen Wärme- und Kältekammer, und
5 eine Aufsicht auf den Wäschetrockner.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
In den 1 bis 5 wird schematisch ein Wäschetrockner (100) umfassend einer druckstabilen Wärmekammer (10) sowie einer druckstabilen Kältekammer (11) dargestellt. Die Kammern (10; 11) sind durch Leitungen (15) miteinander verbunden. Durch in den Leitungen (15) angeordnete Ventile (24) lassen sich die Wärmekammer (10) und die Kältekammer (11) gasdicht gegeneinander abschließen. Weiter umfasst der Wäschetrockner ein Luftdruckausgleichsventil (25) zwischen einer der Kammern und der Außenumgebung (23), welches zu Beginn des Trocknungsvorganges geschlossen wird. Unterhalb der Wärmekammer (10) ist eine Wärmepumpe (12) mit einer Wärmeleitung (16) umfassend ein Wärmeträgermedium (17) und einer Kälteleitung (18) umfassend ein Kälteträgermedium (19) angeordnet. Weiter umfasst die Wärmepumpe (12) einen Kondensator (13) sowie einen Verdampfer (14). Die Wärmeleitung (16) ist innerhalb der Wärmekammer (10) in Form von vom Wärmeträgermedium (17) durchflossenen Regalen (21) ausgebildet, auf die die zu trocknende Wäsche (22) gelagert wird. Die Kälteleitung (18) ist innerhalb der Kältekammer (11) in Form von vom Kälteträgermedium (19) durchflossenen Kühlpaneelen (20) ausgebildet.
Vor Beginn des Trocknungsvorganges wird die Wärmekammer (10) mit Trockengut (22) durch eine mit einer Tür (32) gasdicht abschließbare Öffnung (33) befüllt. Das Trockengut (22) wird auf den, vom Wärmeträgermedium (17) der Wärmeleitung (16) durchströmten Regalen (21) angeordnet.
Nach Schließen der gasdichten Tür (32) wird mittels einer Vakuumpumpe (26) innerhalb der Kältekammer (11) ein Unterdruck erzeugt. Nach Erreichen eines vorbestimmten Druckes wird die Vakuumpumpe (26) abgeschaltet, und mittels der Wärmepumpe (12) das Trockengut (22) in der Wärmekammer (10) über die Regale (21) erwärmt. Durch die eintretende Verdunstung erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt sowie der Druck der Luft in der Wärmekammer (10). Während des Trocknungsvorganges werden über Sensoren (29; 30) innerhalb der Wärmekammer (10) und der Kältekammer (11) kontinuierlich Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit gemessen. Die gemessenen Werte von Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit dienen einem Regelungssystem (31) zur Steuerung des Trocknungsvorganges als Eingangsparameter.
Bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes oder eines vorbestimmten Druckunterschiedes zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) werden die Ventile (24) in den Leitungen (15) zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) geöffnet und somit ein Druckausgleich zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) herbeigeführt. Dabei strömt warme Luft hoher Feuchtigkeit von der Wärmekammer (10) in die Kältekammer (11).
Nach erfolgtem Druckausgleich beginnt die in der Luft gespeicherte Feuchtigkeit an den Kühlpaneelen (20) in der Kältekammer (11) bei gleichzeitiger Volumenverringerung zu kondensieren. Die dabei entstehende trockene und kühle Luft kann bedarfsweise mit der Vakuumpumpe (26) abgepumpt werden. Die Feuchtigkeit läuft daraufhin an den Kühlpaneelen (20) und der Wand der Kältekammer (11) herab und sammelt sich in jeweils einem der zwei am Boden der Kältekammer (11) angeordneten Kondensatbehälter (27). Bei Erreichen eines vorbestimmten Füllstandes oder nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalles wird je einer der Kondensatbehälter (27) gasdicht gegen die Kältekammer (11) abgeschloßen. Durch Öffnen eines Ventils (28) zwischen Kondensatbehälter (27) und Außenumgebung (23) wird ein Druckausgleich zwischen Kondensatbehälter (27) und Außenumgebung (23) herbeigeführt. Danach wird das Kondensat in einem Sammelbehälter (36) gesammelt. Nach Abführen des Kondensates wird der Luftdruck im Kondensatbehälter (27) mit der Vakuumpumpe (26) wieder auf den Druck in der Kältekammer (11) abgesenkt, und die Verbindung zur Kältekammer (11) zum Zwecke des Auffangens des weiteren Kondensates wieder geöffnet.
Der Wäschetrockner weist des Weiteren eine Vorrichtung (34) zur Abführung überschüssiger Wärme an die Außenumgebung (23) oder an eine Heizungsanlage (35) auf. Dadurch wird ein Betrieb der Wärmepumpe (12) zur Kühlung der Kältekammer (11) gewährleistet, ohne dass das in der Wärmekammer (10) einzulagernde Trockengut (22) einer zu hohen thermischen Belastung ausgesetzt wird.
Bezugszeichenliste

100: Wäschetrockner
10: Wärmekammer
11: Kältekammer
12: Wärmepumpe
13: Kondensator
14: Verdampfer
15: Leitungen zwischen Wärme- und Kältekammer
16: Wärmeleitung
17: Wärmeträgermedium
18: Kälteleitung
19: Kälteträgermedium
20: Kühlrippen/Kühlpaneele
21: Rohre/Regale
22: Trockengut/Textilgut
23: Außenumgebung
24: Ventile zwischen Wärme- und Kältekammer
25: Luftdruckausgleichsventil zwischen Kammern und Außenumgebung
26: Vakuumpumpe
27: Kondensatbehälter
28: Ventil zwischen Kondensatbehälter und Außenumgebung
29: Sensoren in Wärmekammer
30: Sensoren in Kältekammer
31: Regelungseinrichtung
32: Tür
33: Öffnung
34: Vorrichtung zum Abführen überschüssiger Wärme
35: Heizungsanlage
36: Sammelbehälter

Claims

Wäschetrockner (100) zur schonenden Trocknung von Textilien mit mindestens zwei Kammern (10; 11) umfassend mindestens eine Wärmekammer (10) und mindestens eine Kältekammer (11), mit einer, mit mindestens einer der mindestens zwei Kammern (10, 11) wirkverbindbaren, Vakuumpumpe (20), und einer, mit den mindestens zwei Kammern (10; 11) wirkverbindbaren, Wärmepumpe (12), wobei die Wärmepumpe (12) einen Kondensator (13) und einen Verdampfer (14) umfasst, wobei die Kammern (10; 11) durch mindestens eine Leitung (15) miteinander verbunden sind, wobei die Kammern (10; 11) gasdicht gegeneinander und/oder gegen die Außenumgebung (23) abschließbar ausgebildet sind, wobei durch Verdunstung von Feuchtigkeit in der Wärmekammer (10) ein Überdruck erzeugbar ist, wobei durch Kondensation der Feuchtigkeit in der Kältekammer (11) ein Unterdruck erzeugbar ist, derart dass ein Druckunterschied zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) herstellbar ist, und wobei die Vakuumpumpe (26) zum bedarfsabhängigen Abpumpen trockener Luft aus der Kältekammer (11) ausgebildet ist.
Wäschetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (12) über den Kondensator (13) oder über eine Wärmeleitung (16), durch die ein Wärmeträgermedium (17) leitbar ist, mit der Wärmekammer (10) verbunden ist und dass die Wärmepumpe (12) über den Verdampfer (14) oder über eine Kälteleitung (18), durch die ein Kälteträgermedium (19) leitbar ist, mit der Kältekammer (11) verbunden ist.
Wäschetrockner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (14) der Wärmepumpe (12) oder die Kälteleitung (18) innerhalb der Kältekammer (11) als Kühlrippen oder Kühlpaneele (20) ausgebildet sind.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (13) oder die Wärmeleitung (16) innerhalb der Wärmekammer (10) als Rohre und/oder Regale (21) ausgebildet sind, wobei die Rohre und/oder Regale (21) zum Aufhängen oder Stapeln des zu trocknenden Gutes (22) ausgebildet sind.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den mindestens zwei Kammern (10; 11) und/oder zwischen mindestens einer der Kammern (10; 11) und der Außenumgebung (23) steuerbare Schaltmittel (24,25) befinden.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (26) mit mindestens einer Kältekammer (11) wirkverbindbar verbunden ist, und/oder dass die Vakuumpumpe (26) bedarfsabhängig kühle Luft aus der Kältekammer (11) abpumpt, und/oder dass die Vakuumpumpe (26) zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Kältekammer (11) ausgebildet ist.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältekammer (11) mindestens einen gasdicht gegen die Kältekammer (11) abschließbaren, mit einem Unterdruck beaufschlagbaren Kondensatbehälter (27) aufweist oder mit diesem verbunden ist, wobei der Kondensatbehälter (27) bevorzugt ein Schaltmittel (28) zum Druckausgleich mit der Außenumgebung (23) aufweist.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kammern (10; 11) Sensoren (29; 30) für die Erfassung von Druck und/oder Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit aufweisen.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wäschetrockner (100) eine zur Steuerung der Ventile (24; 25; 28) und/oder zur Steuerung der Vakuumpumpe (26) und/oder zur Steuerung der Wärmepumpe (12) ausgebildete Regelungseinrichtung (31) aufweist.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (10; 11) gegeneinander und/oder gegen die Außenumgebung (23) wärmeisoliert sind.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekammer (10) eine über ein Verschließelement (32) gasdicht abschließbare Öffnung (33) aufweist, wobei die Öffnung (33) zum Befüllen und Entleeren des Wäschetrockners mit zu trocknendem Gut (22) ausgebildet ist und/oder dass die Kältekammer (11) unterhalb oder neben der Wärmekammer (10) angeordnet ist.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wäschetrockner eine Vorrichtung (34) zum Abführen von Wärme an die Außenumgebung (23) und/oder eine Heizungsanlage (35) aufweist.
Wäschetrockner nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (26) mit mindestens einer der Wärmekammern (10) wirkverbunden ist.
Verfahren zur Trocknung von zu trocknendem Gut (22) mit einem Wäschetrockner (100), wobei die zur Verdampfung der sich im Trockengut befindlichen Feuchtigkeit notwendige Wärmeenthalpie von einer mit einer Wärmekammer (10) und einer Kältekammer (11) verbundenen Wärmepumpe (12) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu trocknende Gut (22) in der Wärmekammer (10) eingelagert wird, dass die Verdampfung der sich im zu trocknenden Gut (22) befindlichen Feuchtigkeit in der Wärmekammer (10) stattfindet, dass die Kondensation des Wasserdampfes in der mit der Wärmekammer (10) mit Leitungen (15) verbundenen, gasdicht gegen die Wärmekammer (10) abschließbaren Kältekammer (11) stattfindet, dass durch Verdunstung der Feuchtigkeit in der Wärmekammer (10) ein Überdruck erzeugt wird, dass durch Kondensation der Feuchtigkeit in der Kältekammer (11) ein Unterdruck erzeugt wird, derart dass ein Druckunterschied zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) hergestellt wird, und dass die durch die Kondensation des Wasserdampfes in der Kältekammer (11) entstehende trockene und kühle Luft mit einer mit der Kältekammer (11) verbundenen Vakuumpumpe (26) abgepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Leitungen (15) verbundenen Wärmekammer (10) und Kältekammer (12) mit sich in den Leitungen befindlicher Schaltmittel (24) gasdicht gegeneinander abgeschloßen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegeneinander gasdicht abgeschlossenen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) durch Betrieb der Wärmepumpe (12) die Temperatur in der Wärmekammer (10) erhöht wird und die Temperatur in der Kältekammer (11) erniedrigt wird, dass durch die erhöhte Temperatur in der Wärmekammer (10) die Feuchtigkeit des in der Wärmekammer (10) einzulagernden zu trocknenden Gutes (22) verdampft, und/oder dass durch Betrieb der Wärmepumpe (12) ein Druckunterschied zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Trocknungsvorganges mittels der Vakuumpumpe (26) ein Unterdruck in der Kältekammer (11) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei vorgegebenen Werten von Druck und/oder Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit in der Wärmekammer (10) und/oder der Kältekammer (11) durch Öffnen von sich in den Leitungen (15) zwischen Wärmekammer (10) und Kältekammer (11) befindlichen Schaltmitteln (24) ein Druckausgleich zwischen der Kältekammer (11) und der Wärmekammer (10) herbeigeführt wird und Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt von der Wärmekammer (10) in die Kältekammer (11) gelangt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit die sich in der Luft in der Kältekammer (11) befindet, in der Kältekammer (11) bei gleichzeitiger Volumenverringerung auskondensiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsvorgang mehrmalig wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei identischem Druck in der Wärmekammer (10) und der Kältekammer (11) der Trocknungsvorgang beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kältekammer (11) eine Mindesttemperatur nicht unterschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat in der Kältekammer (11) mittels zweier evakuierbarer, wechselseitig gasdicht gegen die Kältekammer (11) abschließbaren Kondensatbehälter (27) abgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schonung des zu trocknenden Gutes (22) überschüssige Wärmeenergie über eine dafür ausgebildete Vorrichtung (34) an die Außenumgebung (23) oder an eine Heizanlage (35) abgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass während des Trocknungsvorganges Druck und/oder Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit in beiden Kammern (10; 11) mit Sensoren (29; 30) gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsvorgang durch ein Regelungssystem (31) geregelt wird, wobei als Eingangsparameter Druck und/oder Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit innerhalb der Wärmekammer (10) und/oder der Kältekammer (11) dienen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass über das Regelungssystem (31) die gewünschte Restfeuchte und/oder die Trocknungsdauer eingestellt wird.