DE102014218254A1

DE102014218254A1 - Kondensationstrockner mit einem Temperatursensor, sowie Verfahren zu seinem Betreiben

Info

Publication number: DE102014218254A1
Application number: DE102014218254.9A
Authority: DE
Inventors: Marcus Simon; Johannes Eichstädt; Maike Blanken
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-17
Also published as: CN107075780A; CN107075780B; EP3191638A1; WO2016037856A1; US20170260683A1; US10465332B2; EP3191638B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner 1 mit einer Trommel 2 für zu trocknende Gegenstände 4, einem Antriebsmotor 28 für die Trommel 2, einem Prozessluftkanal 24, einem Prozessluftgebläse 27, einem Aufheiz- und Abkühlsystem 14, 16, 18, 19, 25, 30 für die Prozessluft 11, einem Temperatursensor 21 und einer Steuereinrichtung 20. Dabei ist der Temperatursensor 21 ein Infrarotteleskop 21 und zur gleichzeitigen Messung von Wärmestrahlung von mindestens zwei zu überwachenden Komponenten 5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30 des Kondensationstrockners 1 angeordnet. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kondensationstrockners 1.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner mit einer Trommel für zu trocknende Gegenstände, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem Prozessluftkanal, einem Prozessluftgebläse, einem Aufheiz- und Abkühlsystem für die Prozessluft, einem Temperatursensor und einer Steuereinrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kondensationstrockners.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Kondensationstrockner (hierin auch als abgekürzt als „Trockner“ bezeichnet), mit einer Trommel für zu trocknende Gegenstände, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem Prozessluftkanal, einem Prozessluftgebläse, einem Aufheiz- und Abkühlsystem für die Prozessluft, einem Temperatursensor und einer Steuereinrichtung sowie ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.
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 feuchtwarme Prozessluft in einen Wärmetauscher geleitet, dem in der Regel ein Flusenfilter vorgeschaltet ist. In diesem 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.
Dieser Trocknungsvorgang ist bisweilen 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 im Wärmepumpenkreis eingesetzten 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 Verflüssiger bezeichnet werden kann. Dort wird aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme freigesetzt, 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 erneuter Aufnahme 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.
Der traditionell eingesetzte Luft-Luft-Wärmetauscher und die elektrische Heizung können im Allgemeinen komplett durch eine Wärmepumpe ersetzt werden. 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.
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 können, dass das Kältemittel nicht mehr oder nicht mehr vollständig verflüssigt werden kann; dann muss der Kompressor abgeschaltet werden 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 und damit zu einer Steigerung der Temperatur des Kältemittels kommen. Derartige Betriebszustände können zu einer Schädigung der Wärmepumpe oder sonstiger Teile des Trockners führen und sind daher unzulässig. Es ist daher sinnvoll, die Temperatur im Wärmepumpenkreislauf und vor allem der Bauteile des Wärmepumpenkreislaufes zu überwachen.
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.
Die DE 197 28 197 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung unzulässiger Betriebszustände in einem Wäschetrockner sowie einen entsprechenden Wäschetrockner. Mit dem Verfahren soll es möglich sein, getrennt oder gemeinsam verschiedene Betriebszustände von zu hoher Temperatur zu erfassen, welche aus unterschiedlichen Bereichen herrühren. Die Temperatur wird im Zuluftstrom oberhalb einer Zuluftheizung und vor der Wäschetrommel periodisch erfasst, aus zwei aufeinanderfolgend erfassten Werten ein Differenzwert bzw. Gradient gebildet und dieser Differenzwert (Gradient) mit einem vorgegebenen Differenzwert (Gradient) verglichen. Ein Zählwert wird um einen Schritt erhöht, wenn der neu gebildete Differenzwert absolut größer als der vorgegebene Differenzwert ist und dieser Zählwert mit einem vorgegebenen Zählwert verglichen. Sofern der aktuelle Zählwert größer als der vorgegebene Zählwert ist, wird die Heizung des Wäschetrockners abgeschaltet und/oder eine Betriebszustandsanzeige aktiviert.
Die WO 2008/086933 A1 offenbart einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkreis, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses über die zu trocknenden Gegenstände geführt werden kann, einem Luft-Luft-Wärmetauscher und einem Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger. Im Wärmepumpenkreis befindet sich zwischen Verflüssiger und Verdampfer ein zusätzlicher Wärmetauscher, welcher mit dem Luft-Luft-Wärmetauscher funktionell gekoppelt ist. Die Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe, insbesondere im Verflüssiger, wird über die Steuerung von Wärmepumpe und zusätzlichem Wärmetauscher im zulässigen Bereich gehalten. Außerdem werden zur Regelung der Temperatur von Kältemittel bzw. Wärmepumpe sowie der Temperatur der Prozessluft im Wärmepumpenkreis und/oder im Prozessluftkreis Temperaturfühler eingesetzt.
Die EP 1 593 770 A2 beschreibt einen Wäschetrockner mit einer Trocknungskammer, einem Wärmepumpenmechanismus, in dem ein Kältemittel zwischen einem Wärmeabsorber, einem Kompressor, einer Drosseleinheit und einem Wärmestrahler zirkulieren kann, und einem Luftzirkulationsweg für die Zirkulation von Trocknungsluft von der Trocknungskammer durch den Wärmeabsorber und den Wärmestrahler zurück zur Trocknungskammer. Im Luftzirkulationsweg ist ein Luftaustragungsteil zwischen der Trocknungskammer und dem Wärmeabsorber angeordnet, so dass ein Teil der Trocknungsluft, die durch den Luftzirkulationsweg von der Trocknungskammer zum Wärmeabsorber fließt, durch das Luftentleerungsteil nach außen befördert wird. Bei der in 10 des Dokuments gezeigten Ausführungsform des Wäschetrockners wird die Temperatur des Kältemittels gemessen und so geregelt, dass sie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt.
Die WO 2010/012723 A1 beschreibt daher einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer für zu trocknende 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, und einer Steuerung, wobei der Kondensationstrockner erste Mittel zur Bestimmung einer Temperaturdifferenz ΔT = (T_K ¹ – T_K ²) zwischen einer ersten Temperatur T_K ¹ des Kältemittels und einer nach einem Zeitraum Δt₁ gemessenen zweiten Temperatur T_K ² des Kältemittels und zum Vergleich von ΔT mit einer in der Steuerung gespeicherten Grenztemperaturdifferenz ΔT_K ^lim; eine Zählvorrichtung zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen ΔT größer oder gleich ΔT_K ^lim ist, und zweite Mittel zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl n_lim und zur Auswertung der Differenz Δn = (n – n_lim) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst.
Die DE 10 2010 000 427 A1 beschreibt einen automatischen Wäschetrockner zum Trocknen von Wäsche nach einem Trocken-Arbeitszyklus, der aufweist: eine rotierende Trommel, die eine Trockenkammer umschließt; ein Luftzufuhrsystem, das mit der Trockenkammer in Strömungsverbindung steht und dieser Luft zu- bzw. sie aus ihr abführt; ein Heizsystem, mit dem die vom Luftzufuhrsystem zuzuführende Luft erwärmbar ist; ein Ausgabesystem zur Ausgabe von Behandlungschemie einer bestimmten Art und in einer bestimmten Menge; eine Abbildungseinrichtung, mit der die Trockenkammer darstellende Bilddaten ausgebbar sind; und einen Controller, der betrieblich mit dem Luftzufuhr-, dem Heiz- und dem Ausgabesystem sowie der Abbildungseinrichtung verbunden und eingerichtet ist, aus den Bilddaten das Vorhandensein einer Trocknungsablage in der Trockenkammer zu bestimmen und den Betrieb des Trockners auf Grund des Vorhandenseins der Trocknungsablage zu steuern. Die Abbildungseinrichtung kann eine thermische Abbildungseinrichtung sein, die Strahlung im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums erfassen kann, wobei die Abbildungseinrichtung auf dem hinteren oder dem vorderen Schott oder in der Tür angeordnet ist.
Die DE 10 2005 055 411 A1 beschreibt einen Trockner zum Trocknen mindestens eines Objektes, wobei der Trockner aufweist: ein Trocknergehäuse, in dem ein Trockenraum zur Aufnahme des mindestens einen Objektes vorgesehen ist, insbesondere eine Heizung zum Heizen des Trockenraumes, ein infrarotsensitives Messelement zur berührungslosen spektroskopischen Messung der Oberflächentemperatur des in dem Trockenraum vorgesehenen Objektes und Ausgabe eines Oberflächen-Temperatursignals, und eine Steueranordnung mit einer ersten Steuereinrichtung zur Aufnahme des Oberflächen-Temperatursignals von dem infrarotsensitiven Messelement und insbesondere einer zweiten Steuereinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Heizung, wobei die Steueranordnung aus zumindest dem Oberflächen-Temperatursignal auf einen Feuchtegrad des mindestens einen Objektes schließt.
Die WO 2001/046509 A1 beschreibt ein Gerät zur Behandlung von Textilien mit einer Einrichtung zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie, wobei die Einrichtung mindestens ein Sende- und mindestens ein Empfangselement zum Senden bzw. Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement verbundene Auswerteschaltung umfasst, wobei die von dem Sendeelement gesendete und von der Textilie reflektierte und/oder transmittierte Strahlung vom Empfangselement empfangbar und in der Auswerteschaltung auswertbar ist.
Aufgabe der Erfindung war vor diesem Hintergrund die Bereitstellung eines Kondensationstrockners sowie eines Verfahrens zu seinem Betreiben, bei dem auf einfache Weise die Temperatur der Komponenten des Trockners überwacht werden kann, um die Steuerung des Trockners zu optimieren und damit insbesondere auch den Ablauf eines Trocknungsprogrammes zu verbessern. Die Erfindung soll insbesondere auch für einen Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe geeignet sein, damit vorzugsweise die Steuerung der Bauteile einer Wärmepumpe auf eine Weise möglich ist, um den Ablauf eines Trocknungsprogrammes in einem Wärmepumpentrockner zu optimieren. Vorzugsweise soll es auch möglich sein, im Wäschetrockner auf einfache Weise einen prinzipiell anhand von relativ hohen Temperaturen erkennbaren unzulässigen Betriebszustand erkennen zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Kondensationstrockner und ein Verfahren mit den Merkmalen 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, selbst wenn dies hierin nicht explizit erwähnt wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Kondensationstrockner mit einer Trommel für zu trocknende Gegenstände, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem Prozessluftkanal, einem Prozessluftgebläse, einem Aufheiz- und Abkühlsystem für die Prozessluft, einem Temperatursensor und einer Steuereinrichtung. Bei diesem Kondensationstrockner ist der Temperatursensor ein Infrarotteleskop und zur gleichzeitigen Messung von Wärmestrahlung von mindestens zwei zu überwachenden Komponenten des Kondensationstrockners angeordnet.
Vorzugsweise wird eine gleichzeitige Messung von Wärmestrahlung von mindestens drei, und noch mehr bevorzugt von mindestens vier Komponenten durchgeführt. Die Komponente „Prozessluftkanal“ kann hierbei wiederum in mehrere separate zu überwachende Abschnitte unterteilt sein.
Im Rahmen einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners sind die zu überwachenden Komponenten ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend eine äußere Oberfläche der Trommel, den Prozessluftkanal, den Bauteilen des Aufheiz- und Abkühlsystems, das Prozessluftgebläse und den Antriebsmotor.
Im Rahmen einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners enthält das Infrarotteleskop ein Thermopile-Array.
Ein Thermopile-Array ist dabei eine Anordnung von Thermopiles, auch als „Thermosäulen“ bezeichnet, die thermische Energie in elektrische Energie wandeln. Ein Thermopile besteht im Allgemeinen aus mehreren Thermoelementen, die thermisch parallel und elektrisch in Reihe geschaltet sind, wodurch die in der Regel geringen Thermospannungen addiert werden. Das Thermopile-Array ist in das Innere des Trockners gerichtet und nimmt die von den Komponenten ausgesandte IR-Strahlung auf. Das Thermopile-Array ist vorteilhafterweise mit auch für IR-Strahlung durchlässigem Silizium abgedeckt, vakuumdicht versiegelt und den Umgebungsbedingungen wie niederschlagende Feuchtigkeit oder Wasserdampf etc. nicht ausgesetzt. Ein Thermopile ist vorteilhaft insbesondere eine durch Ausdünnung eines Halbleiterbereiches ausgebildete Membran mit Leiterbahnen aus Materialien mit unterschiedlichem Seebeck-Koeffizienten, die auf der Membran kontaktiert und mit einem IR-Strahlung absorbierenden Absorptionsmaterial bedeckt sind. Auftreffende IR-Strahlung erwärmt das Absorptionsmaterial und somit den Kontaktbereich der Leiterbahnen auf der Membran, so dass eine Thermospannung als Messsignal gewonnen wird. Eine solche Membran ermöglicht eine gute thermische Isolation gegenüber dem Bulk-Material des Thermopile-Arrays und somit ein deutliches, hohes Messsignal.
Besonders bevorzugt ist im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner vor dem Infrarotteleskop, insbesondere Thermopile-Array, eine abbildende Optik zum Erzeugen eines Abbildes eines jeweiligen Messpunktes jeder der zu überwachenden Komponenten auf dem Sensorfeld des Infrarotteleskops, insbesondere dem Thermopile-Array selbst, vorgesehen. Dabei wird dem Umstand Rechnung getragen, dass es häufig vorteilhaft ist, wenn nicht die gesamte Strahlung einer Komponente gemessen wird, sondern nur die an bestimmten vorher festgelegten sogenannten Messpunkten. Mit weiterem Vorzug umfasst dabei jeder Messpunkt eine Beschichtung, welche einen vorgegebenen Emissionskoeffizienten für die Wärmestrahlung aufweist. Dies ist eine generell bevorzugte Maßnahme für den Fall, dass sichergestellt werden soll, dass Temperaturmessungen des Infrarotteleskops gleich welcher detaillierten Ausprägung an verschiedenen Messpunkten miteinander vergleichbar sind, im Hinblick darauf, dass verschiedene Materialien aufgrund unterschiedlicher zugehöriger Emissionskoeffizienten bei gleichen Temperaturen unterschiedliche Intensitäten infraroter Strahlung aussenden. Der Emissionskoeffizient einer solchen Beschichtung kann leichter gezielt eingestellt werden, so dass eine verbesserte Messung durch das Thermopile-Array möglich ist. Es ist erfindungsgemäß daher besonders bevorzugt, dass der Messpunkt auf der Komponente eine Beschichtung umfasst, welche die Einstellung eines für die Komponente vorgegebenen Emissionskoeffizienten für die Wärmestrahlung ermöglicht.
Die abbildende Optik ist insbesondere ein passives optisches System, das zum einen eine Blendenfunktion zur Ausrichtung auf lediglich die ausgewählten Komponenten ermöglicht und Störstrahlung abhält und vorzugsweise auch eine optische Ausrichtung bzw. Bündelung zur Signalverstärkung vorsieht. Weiterhin können durch das passive optische System optische Fenster relevanter Wellenlängenbereiche der Infrarotstrahlung festgelegt werden, in denen beispielsweise Feuchtigkeit im Trockner die von den Komponenten oder den Messpunkten der Komponenten ausgesandte Wärmestrahlung nicht bzw. nicht wesentlich zu absorbieren. Für eine Hauptmessung und eine Referenzmessung können unterschiedliche optische Fenster festgelegt werden.
Für besonders günstig wird es erachtet, wenn im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner jeder zu überwachenden Komponente ein jeweiliges Thermopile des Thermopile-Arrays zugeordnet ist, so dass die Wärmestrahlung der jeweiligen zu überwachenden Komponente vom jeweiligen zugeordneten Thermopile gemessen wird. Gleiches gilt für ein mit anderer Sensortechnik arbeitendes Infrarotteleskop, bei dem entsprechend statt eines jeweiligen einzelnen Thermopiles ein jeweiliger anderer Sensor entsprechend in Betracht zu ziehen und vorzusehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um die vom Infrarotteleskop für die Komponenten jeweils gemessene Wärmestrahlung, d.h. IR-Strahlung, für die Überwachung und/oder Steuerung des Kondensationstrockners, insbesondere von dessen Komponenten wie dem Prozessluftgebläse, auszuwerten.
Im Trockner können die Werte der gemessenen IR-Strahlung von der Steuereinrichtung direkt ausgewertet werden oder zunächst in Temperaturen umgewandelt werden. Jedenfalls sind im Allgemeinen die für eine Überwachung und/oder Steuerung des Trockners wichtigen Zusammenhänge zwischen einerseits den Werten der gemessenen IR-Strahlung oder der daraus ermittelten Temperaturen und andererseits der für bestimmte Werte vorzunehmenden Handlungen an Komponenten oder deren Einstellungen, z.B. Umdrehungszahl des Prozessluftgebläses oder der Trommel, in der Steuereinrichtung hinterlegt.
Hierzu können entsprechende Erfahrungswerte oder Eichmessungen herangezogen werden. Vorteilhafterweise kann auch eine Eichmessung bzw. Referenzmessung mit einem Referenzobjekt in dem Trockner vorgenommen werden, so dass auch spezifische Fehler bzw. Abweichungen des konkret eingesetzten Thermopile-Arrays bzw. seiner Thermopiles berücksichtigt werden und Änderungen gegenüber dieser Referenzmessung z.B. bei verschiedenen Temperaturen des Trockenraumes bei nachfolgenden Berechnungen herangezogen werden können.
Der Begriff „Handlungen“ kann hierbei einen Hinweis auf einer Anzeigevorrichtung, dass bestimmte Temperaturen außerhalb eines zulässigen Bereiches liegen und auf einen unzulässigen Betriebszustand oder zumindest auf einen nicht optimierten Ablauf eines Trocknungsprogrammes hinweisen, umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners beinhaltet das Aufheiz- und Abkühlsystem für die Prozessluft eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel als Bauteilen. Dabei ist es wiederum bevorzugt, dass die Bauteile, deren Wärmestrahlung vom Infrarotteleskop gemessen wird, den Verdampfer, den Kompressor, den Verflüssiger und/oder die Drossel umfassen. Besonders bevorzugt umfassen dann die Bauteile, deren Wärmestrahlung vom Infrarotteleskop gemessen wird, den Verflüssiger und den Kompressor. Die Drossel kann insbesondere ein Entspannungsventil (auch als Drosselventil bezeichnet), eine Kapillare oder eine Blende sein.
In bevorzugten Ausführungsformen des Kondensationstrockners, in denen er eine Wärmepumpe beinhaltet, kann der Kompressor ein solcher mit einer festen Leistung sein, der also nur durch Ein- und Ausschalten geregelt werden kann, oder aber ein leistungsvariabler Kompressor sein. Bevorzugt ist der Kompressor ein leistungsvariabler Kompressor. Dann kann der leistungsvariable Verdichter mit einer Leistung P in Abhängigkeit von den Messwerten des Infrarotteleskops betrieben werden, so dass die 1Temperatur eines Kältemittels im Wärmepumpenkreislauf innerhalb eines Bereiches T_KM ¹ ≤ T_KM ≤ T_KM ² liegt. Hierbei kann auch mit einem Temperatursensor S^T _AR, ggf. mit dem Thermopile-Array selbst, eine Temperatur T_R im Aufstellraum AR gemessen werden und für die Steuerung des leistungsvariablen Kompressors berücksichtigt werden.
Bevorzugt wird in Ausführungsformen der Erfindung, bei denen eine Wärmepumpe mit einem leistungsvariablen Verdichter eingesetzt wird, ein drehzahlgeregelter Verdichter eingesetzt, dessen Drehzahl ω_K in Abhängigkeit von den Messwerten des Infrarotteleskops und ggf. der in Ausführungsformen gemessenen Temperatur T_R variiert.
Vorzugsweise wird bei der vorliegenden Erfindung eine Drehzahl ω_K eines drehzahlvariablen Verdichters in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur T_R anhand eines in der Steuerungseinheit hinterlegten Zusammenhangs zwischen der Drehzahl ω_K und der gemessenen Temperatur T_R variiert, wobei die Drehzahl ω_K mit zunehmender Temperatur T_R abnimmt.
Der in Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Trockners eingesetzte Verdichter ist nicht besonders beschränkt. Geeignete Verdichter sind beispielsweise Schraubenverdichter und Rollkolbenverdichter. Erfindungsgemäß bevorzugt ist der eingesetzte Verdichter ein Rollkolbenverdichter.
Die mittels des Infrarotteleskops zu überwachenden Komponenten müssen sich im Sichtbereich des Infrarotteleskops befinden, wobei „Sichtbereich“ breit auszulegen ist. Ggf. kann dieser durch eine vorhandene abbildende Optik, welche auf den zu überwachenden Raum gerichtet werden kann und die Wärmestrahlung der Komponente geeignet weiter leitet, erweitert sein.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass jeder Komponente ein einzelner Sensor des Infrarotteleskops zugeordnet ist, so dass die Wärmestrahlung der jeweiligen Komponente vom zugeordneten Sensor gemessen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners ist das Infrarotteleskop zur Messung von Wärmestrahlung der äußeren Trommeloberfläche, d.h. des Trommelmantels, angeordnet. Dadurch ist eine Verfolgung eines Trocknungsprogrammes und insbesondere von erreichten Feuchtegraden der zu trocknenden Wäschestücke möglich.
Überdies ist ein Kondensationstrockner bevorzugt, bei dem die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um unterschiedliche Emissionsgrade der Komponenten zu berücksichtigen. Wie bereits erwähnt, können dabei die Emissionsgrade durch eine geeignete Auswahl und Ausgestaltung der Messpunkte in gewissem Umfang eingestellt werden. Dabei wird im Allgemeinen vom Umstand Gebrauch gemacht, dass Metalloberflächen nur einen sehr kleinen Emissionskoeffizienten haben, der Emissionskoeffizient von anderen Materialien aber in der Regel größer ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners sind in der Steuereinrichtung jeweilige maximal zulässige Werte für die Wärmestrahlung der zu überwachenden Komponenten hinterlegt und die Steuereinrichtung ist eingerichtet, um den Kondensationstrockner bei Überschreiten eines maximal zulässigen Wertes für die Wärmestrahlung der Komponenten abzuschalten und/oder das Überschreiten des maximal zulässigen Wertes auf einer Anzeigevorrichtung des Kondensationstrockners anzuzeigen.
Der erfindungsgemäße Kondensationstrockner weist nämlich vorzugsweise ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel zur Anzeige eines Betriebszustandes, z.B. 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 aufleuchten. Die Art der Anzeige eines Betriebszustandes kann von der Art des Betriebszustands, z.B. zulässig oder nichtzulässig, abhängig sein.
Beispielsweise könnte bei einem im Allgemeinen weniger kritischen ersten unzulässigen Betriebszustand auf einem Flüssigkristalldisplay eine Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in der Farbe „orange“, aufleuchten.
Bei einem zweiten unzulässigen Betriebszustand, der in der Regel kritisch ist, könnte beispielsweise auf einem Flüssigkristalldisplay ein Hinweis, dass der Trocknungsprozess unterbrochen wurde, der Kältemittelkreislauf überprüft und/oder ein Servicetechniker einzuschalten ist, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in der Farbe „rot“, aufleuchten.
Die Anzeige könnte auch über eine akustische Anzeige erfolgen, wobei unterschiedliche unzulässige Betriebszustände durch unterschiedliche Piepstöne angezeigt werden könnten.
Die Anzeige ist aber natürlich nicht nur auf die Anzeige von unzulässigen Betriebszuständen beschränkt. Neben der Angabe von allgemein ein Trocknungsprogramm betreffenden Angaben wie z.B. restliche Trocknungszeit könnte auch angezeigt werden, ob oder inwieweit sich die Kältemitteltemperatur in einem optimalen Bereich befindet.
Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners, bei denen er mit einer Wärmepumpe ausgestattet ist, kann vorteilhaft in der Wärmepumpe ein zusätzlicher Wärmetauscher angeordnet sein. Hierbei ist in einer bevorzugten Ausführungsform der zusätzliche Wärmetauscher in einem Prozessluftkanal zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger angeordnet. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist der zusätzliche Wärmetauscher in einem Kühlluftkanal angeordnet. Vorzugsweise ist in diesem Kühlluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher angeordnet.
Überdies umfasst der erfindungsgemäße Kondensationstrockner vorzugsweise ein zweites Gebläse zur Kühlung des Wärmepumpenkreises. Das zweite Gebläse ist vorzugsweise in einem Kühlluftkanal und/oder der Umgebung des Kompressors angeordnet.
Die Erwärmung der Prozessluft kann bei der Ausführungsform als Wärmepumpentrockner ausschließlich über den Verflüssiger der Wärmepumpe stattfinden. Es kann allerdings zusätzlich auch eine elektrische Heizung verwendet werden.
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.
Sofern vorhanden, kann zur Regulierung der Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe eine Kühlvorrichtung für die Wärmepumpe verwendet werden, die vorzugsweise ein zweites Gebläse umfasst. Das zweite Gebläse kann direkt zu einer Abkühlung von Bauteilen der Wärmepumpe verwendet werden, insbesondere des Kompressors. Vorzugsweise sind jedoch das zweite Gebläse und ein zusätzlicher Wärmetauscher in einem Kühlluftkanal angeordnet, wobei sich der zusätzliche Wärmetauscher in der Wärme pumpe befindet. Im Kühlluftkanal kann sich noch ein weiterer Luft-Luft-Wärmetauscher befinden. Vorzugsweise ist der ggf. vorhandene Luft-Luft-Wärmetauscher abnehmbar. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein abnehmbarer Wärmetauscher leichter von Flusen gereinigt werden kann.
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.
Mit zunehmendem Trocknungsgrad der zu trocknenden Gegenstände, insbesondere Wäschestücken, wird somit bei Ausführungsformen des Trockners mit einer Wärmepumpe eine geringere Heizleistung oder sogar eine zunehmende Kühlleistung der Wärmepumpe erforderlich. Insbesondere würde nach einer abgeschlossenen Trocknungsphase die Temperatur im Prozessluftkanal stark ansteigen. Im Allgemeinen wird daher die Wärmepumpe und ggf. eine zusätzliche Heizung im Kondensationstrockner so geregelt, dass in der Trommel eine maximal zulässige Temperatur nicht überschritten wird.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines Kondensationstrockners mit einer Trommel für zu trocknende Gegenstände, einem Antriebsmotor für die Trommel, einem Prozessluftkanal, einem Prozessluftgebläse, einem Aufheiz- und Abkühlsystem für die Prozessluft, einem Temperatursensor und einer Steuereinrichtung. Dabei ist Temperatursensor ein Infrarotteleskop und zur gleichzeitigen Messung von Wärmestrahlung von mindestens zwei zu überwachenden Komponenten des Kondensationstrockners angeordnet, und dabei wird die Wärmestrahlung der mindestens zwei zu überwachenden Komponenten mittels des Infrarotteleskops gemessen und von der Steuereinrichtung in Hinblick auf die jeweilige Temperatur der zu überwachenden Komponenten ausgewertet und zur Überwachung und/oder Steuerung beim Betreiben des Kondensationstrockners verwendet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die Komponenten die Bauteile des Aufheiz- und Abkühlsystems, wobei die Bauteile, deren Wärmestrahlung vom Infrarotteleskop gemessen wird, den Verdampfer, den Kompressor, den Verflüssiger und/oder die Drossel einer Wärmepumpe umfassen, und die Steuerung des Kondensationstrockners so erfolgt, dass sich die Temperatur des Kältemittels innerhalb eines vorgegebenen Bereiches befindet. Der vorgegebene Bereich hängt hierbei insbesondere von der Natur des Kältemittels ab.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Steuerung des Kondensationstrockners dadurch erfolgt, dass die Leistung eines leistungsvariablen Kompressors so variiert wird, dass sich die Temperatur des Kältemittels innerhalb eines vorgegebenen Bereiches befindet.
Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen vom Infrarotteleskop die Wärmestrahlung der äußeren Trommeloberfläche gemessen wird, kann ein im Kondensationstrockner ablaufendes Trocknungsprogramm hinsichtlich der Feuchte der Wäschestücke in der Trommel besser überwacht werden. Hierbei kann vorzugsweise auch die Beladungsmenge mit Wäschestücken berücksichtigt werden, indem für verschiedene Beladungsmengen ein Zusammenhang zwischen der Wärmestrahlung oder der Temperatur der äußeren Trommeloberfläche und dem Feuchtegrad der Wäschestücke in der Steuereinrichtung hinterlegt ist.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. So wird eine zentrale Überwachung der Temperaturen der einzelnen Komponenten eines Kondensationstrockners, z.B. eines Wärmepumpentrockners, ermöglicht. Es wird ein einziger, global wirkender Temperatursensor, nämlich ein Infrarotteleskop, verwendet, statt im Allgemeinen einer Vielzahl von einzelnen, an verschiedenen Stellen im Kondensationstrockner angeordneten Temperatursensoren. In Ausführungsformen der Erfindung als Wärmepumpentrockner können Informationen über die Temperatur von Verdampfer, Verflüssiger, Kompressor und Drossel sowie den sie verbindenden Rohrleitungen der Wärmepumpe gewonnen werden, so dass die Wärmepumpe und damit der Kondensationstrockner besser gesteuert werden kann. In Ausführungsformen der Erfindung, in denen ein leistungsvariabler Kompressor eingesetzt wird, kann so die Leistung des Kompressors gezielt variiert werden, damit der Betrieb der Wärmepumpe in einem optimalen Temperaturbereich erfolgen kann. Dies ermöglicht den Betrieb des Kondensationstrockners mit einer besonders günstigen Energiebilanz. Außerdem wird die Wärmepumpe geschont. Ähnliche Vorteile ergeben sich auch, wenn der Trockner statt einer Wärmepumpe eine elektrische Heizung oder Gasheizung und einen Luft-Luft-Wärmetauscher enthält. Auch hier ist eine zentrale Überwachung der Temperatur der einzelnen Komponenten vorteilhaft.
Außerdem kann über die Auswertung der Wärmestrahlung vom Trommelmantel, d.h. der äußeren Trommeloberfläche, der Verlauf eines Trocknungsprogramms und damit die Einstellung einer Wäschefeuchte verfolgt und gesteuert werden. Die Erfindung illustriert zudem den Einsatz eines intelligenten Systems bzw. von Infrarottechnik und damit letztlich einen hohen Innovationsgrad des erfindungsgemäßen Trockners.
Überdies kann der Betrieb eines Kondensationstrockners auf einfache und wirkungsvolle Weise überwacht werden. Unzulässige Betriebszustände können sicher angezeigt werden, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
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 3.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungswesentlichen Teile eines Kondensationstrockners gemäß einer ersten Ausführungsform, der hier ein Wärmepumpen-trockner ist.
2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer zweiten Ausführungsform, der hier ebenfalls ein Wärmepumpentrockner ist.
3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer dritten Ausführungsform, welcher als Kondensationstrockner mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher ausgestaltet ist.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungswesentlichen Teile eines Kondensationstrockners gemäß einer ersten Ausführungsform, welcher ein Wärmepumpentrockner 1 ist.
Gezeigt sind in 1 die Trommel 2 mit einer äußeren Trommeloberfläche 5 sowie die Bauteile einer Wärmepumpe, d.h. einem Verdampfer 14, einem Verflüssiger 16, einem Kompressor 18 sowie den sie verbindenden Rohrleitungen 23. Ein Thermopile-Array 21 ist so angeordnet, dass die Wärmestrahlung der Bauteile der Wärmepumpe wie auch der Trommel 2 aufgenommen kann. Der Sichtbereich bzw. Erfassungsbereich für Wege 22 der Wärmestrahlung der Komponenten des Trockners zum Infrarotteleskop 21 ist hier durch eine gestrichelt gezeichnete Ellipse angedeutet.
Das Infrarotteleskop 21 umfasst vorliegend ein Thermopile-Array 21 und eine diesem vorgesetzte abbildende Optik, welche der Übersicht halber nicht dargestellt ist. Diese Optik kann eine Brennweite von einigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern haben, und das Thermopile-Array 21 sitzt in ihrer fokalen Ebene. Auf diese Weise wird ein Abbild der Umgebung des Infrarotteleskops 21 auf dem Thermopile-Array 21 erzeugt, so dass verschiedene Thermopiles darin Temperaturen an verschiedenen Orten im Wäschetrockner 1 messen. Es versteht sich, dass an Stelle des Thermopile-Arrays 21 eine andere flächenhaft ausgedehnte Infrarot-Sensorik treten kann.
2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer zweiten Ausführungsform, der hier ein Wärmepumpentrockner ist. Der Kondensationstrockner 1 weist eine zylindrische Wäschetrommel 2 auf, welche um eine im Wesentlichen horizontal ausgerichtete (Dreh)Achse 3 drehbar ist und in welcher sich Wäschestücke 4 befinden, welche im Kondensationstrockner 1 insbesondere getrocknet werden sollen.
Die Trommel 2 besteht aus Edelstahl und hat einen zylindrischen Mantel mit einer zylindrischen äußeren Trommeloberfläche 5. Der zylindrische Mantel trägt hier nicht gezeigte Mitnehmer, die ein Hochheben der Wäschestücke 4 unterstützen sollen. Vorderseitig der Wäschetrommel 2 schließt sich an den Mantel eine kreisringförmige vordere Stirnwand an, durch welche die Wäschestücke 4 in die Trommel 2 eingebracht wurden. Die entsprechende Öffnung der vorderen Stirnwand 6 ist mit einer Tür 7 verschlossen. Rückseitig der Wäschetrommel 2 schließt sich an den Mantel eine kreisförmige hintere Stirnwand 8 an, welche Perforationen 9 aufweist. Lager und Dichtungen, an oder auf denen die Trommel 2 gelagert ist oder mit denen sie gegen ihre Umgebung abgedichtet ist, sind hier nicht dargestellt. Die Perforationen 9 sind rückseitig der Wäschetrommel 2 mittels einer Haube 10 abgedeckt. Ein üblicherweise vorhandener Antriebsmotor für die Trommel ist der Übersicht halber nicht dargestellt.
Ein in einem im Wesentlichen geschlossenen Prozessluftkanal geführter und von einem hier nicht gezeigten Prozessluftgebläse angetriebener Strom von Prozessluft 11 gelangt in die Trommel 2 und die darin enthaltenen sowie durch Rotieren der Trommel 2 bewegten Wäschestücke 4. Die Prozessluft 11 tritt durch die Haube 10 und die Perforationen 9 in die Trommel 2 ein, um dort die Wäschestücke 4 zu umströmen und ihnen Feuchtigkeit zu entziehen. Im Bereich der Tür 7 tritt die Prozessluft 11 aus der Trommel 2 in den Prozessluftkanals im Lagerschild 12 ein und durchströmt dort einen Flusenfilter 13, damit Fasern und andere feinteilige Partikel, welche die Prozessluft 11 den Wäschestücken 4 entrissen hat (im Allgemeinen als „Flusen“ bezeichnet), dort aufgefangen werden. Unterhalb der Trommel 2 tritt die Prozessluft 11 wieder aus dem Lagerschild 12 aus und gelangt zum Verdampfer 14 einer Wärmepumpe. Dort wird der feuchtwarmen Prozessluft Wärme entzogen, so dass die in ihr enthaltene, den feuchten Wäschestücken 4 entzogene Feuchtigkeit kondensiert und als flüssiges Kondensat ausgeschieden werden kann. In einer Kondensatwanne 15 wird das Kondensat zur aufgefangen und im Allgemeinen zu einem hier nicht gezeigten Kondensatbehälter geleitet, der zur Entsorgung des Kondensats geleert werden kann. Hinter dem Verdampfer 14 gelangt die nun entfeuchtete Prozessluft 11 in den Verflüssiger 16 der Wärmepumpe, wo sie erneut erwärmt und damit zum Aufnehmen weiterer Feuchtigkeit aus den Wäschestücken 4 vorbereitet wird. Hinter dem Verflüssiger 16 gelangt die Prozessluft dann zurück in die Haube 10 und die Trommel 2.
In der Wärmepumpe verdampft ein in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf 17 zirkulierendes und dem Verdampfer 14 teilweise flüssig zugeführtes Kältemittel, wobei es der durchfließenden feuchtwarmen Prozessluft 11 Wärme entzieht. Das verdampfte Kältemittel wird sodann von einem Kompressor 18 komprimiert und dabei erhitzt, und gelangt dann in den Verflüssiger 16. Im Verflüssiger 16 gibt das Kältemittel die im Verdampfer 14 aufgenommene Wärme wieder an die durchfließende Prozessluft ab. Hinter dem Verflüssiger 16 gelangt das verflüssigte Kältemittel durch eine Drossel 19, die seinen Binnendruck und seine Temperatur herabsetzt, zurück zum Verdampfer 14, um erneut verdampft zu werden und dabei Wärme aufzunehmen. Das Kältemittel ist üblicherweise ein kurzkettiger fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus solchen Verbindungen, insbesondere wie die einschlägig bekannten Substanzen R134a und R407C. Auch Propan, üblicherweise als R290 bezeichnet, kommt als Kältemittel in Betracht. Der Kompressor 18 ist hier ein leistungsvariabler Kompressor, dessen Leistung an die vom Thermopile-Array 21 gemessene Temperatur der Bauteile der Wärmepumpe und damit des Kältemittels angepasst werden kann, um die Temperatur des Kältemittels in einem optimalen Bereich zu halten.
Eine Steuereinrichtung 20 steuert alle Funktionen des Kondensationstrockners 1. Dazu nimmt sie die von den Thermopiles des Thermopile-Arrays 21 für jede Komponente gemessenen Werte der Wärmestrahlung auf und steuert entsprechende Aktoren an, insbesondere den Antriebsmotor der Trommel 2, das Prozessluftgebläse für die Prozessluft 11 und den Kompressor 18. Das Thermopile-Array 21 ist so angeordnet, dass es die durch gestrichelte Linien angedeutete Wärmestrahlung des äußeren Trommelmantels 5, sowie von Kompressor 18, Drossel 19, Verdampfer 14 und Verflüssiger 16 messen kann. Eine vorgesetzte gemeinsame Optik ist hier nicht gezeigt.
Da der Emissionskoeffizient für Wärmestrahlung bei Edelstahl unter 10 % liegt, wird vorzugsweise Wärmestrahlung von bestimmten, hier nicht näher gezeigten, Messpunkten gemessen, vorzugsweise von einem Messpunkt pro gemessener Komponente. Hierzu kann der Punkt mit einer geeigneten, die Wärmestrahlung erhöhenden Beschichtung versehen sein. Die gemeinsame Optik hat dann die Aufgabe, die von dem Messpunkt ausgehende Wärmestrahlung gezielt einem Thermopile des Thermopile-Arrays 21 zuzuführen. Dann kann der vom Thermopile gemessene Wert der Wärmestrahlung zur Auswertung der Steuereinrichtung 20 zugeführt werden.
3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer dritten Ausführungsform, welche als Kondensationstrockner mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher ausgestaltet ist.
Der in 3 dargestellte Kondensationstrockner 1 weist eine um eine horizontale Achse 3 drehbare Trommel 2 für die Aufnahme von zu trocknenden, hier nicht gezeigten, Wäschestücken, auf, innerhalb welcher Mitnehmer 26 zur Bewegung von Wäschestücken während einer Trommeldrehung angebracht sind. Die Prozessluft 11 wird im Prozessluftkanal 24 mittels eines Prozessluftgebläses 27 über einen Luft-Luft-Wärmetauscher 30 und eine elektrische Heizung 25 durch die Trommel 2 geführt. Dabei wird von der elektrischen Heizung 25 erwärmte Prozessluft 11 durch den Trommeleingang 34 von hinten, d.h. von der einer Tür 7 gegenüber liegenden Seite der Trommel 2, durch deren gelochten Boden in die Trommel 2 geleitet.
Nach Austritt aus der Trommel 2 strömt die mit Feuchtigkeit beladene Prozessluft 11 durch die Befüllöffnung der Trommel 2 durch ein Flusensieb 13 innerhalb der die Befüllöffnung verschließenden Tür 7. Anschließend wird der Strom der Prozessluft 11 in der Tür 7 nach unten durch den Trommelausgang 33 in den Prozessluftkanal 24 umgelenkt und zum Luft-Luft-Wärmetauscher 30 geleitet, durch den Kühlluft in einem Kühlluftkanal 31 mittels eines Kühlluftgebläses 32 befördert werden kann. Im Luft-Luft-Wärmetauscher 30 kondensiert infolge Abkühlung ein mehr oder weniger großer Teil der von der Prozessluft aus den Wäschestücken aufgenommenen Feuchtigkeit und wird in einer Kondensatwanne 15 aufgefangen.
Die Steuerung des Kondensationstrockners 1 erfolgt über eine Programmsteuerung 20, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 29 bedient werden kann. Ein Thermopile-Array 21 ist bei dem hier gezeigten Kondensationstrockner 1 so angeordnet, dass es die Wärmestrahlung von Messpunkten 36 auf der äußeren Trommeloberfläche 5, dem Luft-Luft-Wärmetauscher 30, dem Prozessluftgebläse 27 und der elektrischen Heizvorrichtung 25 erfassen und damit messen kann. Diese Messwerte werden zur Auswertung und zur möglichen Veranlassung von weiteren Schritten der Steuerungseinheit 20 zugeführt. Die Steuerungseinheit 20 kann dann nach Auswertung der gemessenen Wärmestrahlung beispielsweise die elektrische Heizvorrichtung 25, den Antriebsmotor 28, das Prozessluftgebläse 27 und/oder das Kühlluftgebläse 32 so steuern, dass ein Trocknungsprogramm optimal abläuft und beispielsweise eine vorbestimmte Wäschefeuchte erreicht wird.
Bei der in der 3 gezeigten dritten Ausführungsform werden das Prozessluftgebläse 27 und die Trommel 2 durch den Antriebsmotor 28 angetrieben. Der Antriebsmotor 28 ist bei dieser Ausführungsform ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Die Trommel 2 ist stark untersetzt, beispielsweise im Verhältnis 1:55, wohingegen das Prozessluftgebläse 27 nicht untersetzt ist, sondern vom Antriebsmotor 28 mit einem Drehzahlverhältnis 1:1 angetrieben wird.
Im Kondensationstrockner 1 ist jeder Komponente 25, 30 ein Thermopile des Thermopile-Arrays 21 zugeordnet, so dass die Wärmestrahlung der jeweiligen Komponente vom zugeordneten Thermopile gemessen wird. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Thermopile-Array 21 zur Messung von Wärmestrahlung der äußeren Trommeloberfläche 5 angeordnet. Die Steuereinrichtung 20 ist eingerichtet, um unterschiedliche Emissionsgrade der Komponenten 25, 30 zu berücksichtigen.
Schließlich sind bei dieser Ausführungsform des Kondensationstrockner 1 in der Steuereinrichtung 20 maximal zulässige Werte für die Wärmestrahlung der Komponenten 25, 30 hinterlegt und ist die Steuereinrichtung 20 eingerichtet, um den Kondensationstrockner 1 bei Überschreiten eines maximal zulässigen Wertes für die Wärmestrahlung der Komponenten 25, 30 abzuschalten und das Überschreiten des maximal zulässigen Wertes auf einer Anzeigevorrichtung 35 des Kondensationstrockners 1 anzuzeigen.
Bezugszeichenliste

1: Kondensationstrockner
2: Trommel (zur Aufnahme von zu trocknenden Wäschestücken)
3: Drehachse
4: Wäschestücke
5: Trommelmantel, äußere Trommeloberfläche
6: Vordere Stirnwand
7: Tür
8: Hintere Stirnwand
9: Perforation
10: Haube
11: Prozessluft
12: Lagerschild
13: Flusensieb
14: Verdampfer
15: Kondensatwanne
16: Verflüssiger
17: Kältemittelkreislauf
18: Kompressor
19: Drossel
20: Steuereinrichtung
21: Thermopile-Array (umfassend mehrere Thermopiles)
22: Weg der Wärmestrahlung von Komponenten zum Thermopile-Array
23: Rohrleitungen zwischen Verdampfer, Verflüssiger, Kompressor und Drossel
24: Prozessluftkanal
25: Elektrische Heizvorrichtung
26: Mitnehmer
27: Prozessluftgebläse
28: Antriebsmotor; z.B. drehzahlvariabler Antriebsmotor, insbesondere BLDC-Motor
29: Bedieneinheit
30: Luft-Luft-Wärmetauscher
31: Kühlluftkanal
32: Kühlluftgebläse
33: Trommelausgang
34: Trommeleingang
35: Optische Anzeigevorrichtung
36: Messpunkte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19728197 A1 [0008]
WO 2008/086933 A1 [0009]
EP 1593770 A2 [0010]
WO 2010/012723 A1 [0011]
DE 102010000427 A1 [0012]
DE 102005055411 A1 [0013]
WO 2001/046509 A1 [0014]

Claims

Kondensationstrockner (1) mit einer Trommel (2) für zu trocknende Gegenstände (4), einem Antriebsmotor (28) für die Trommel (2), einem Prozessluftkanal (24), einem Prozessluftgebläse (27), einem Aufheiz- und Abkühlsystem (14, 16, 18, 19, 25, 30) für die Prozessluft (11), einem Temperatursensor (21) und einer Steuereinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (21) ein Infrarotteleskop (21) und zur gleichzeitigen Messung von Wärmestrahlung von mindestens zwei zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) des Kondensationstrockners (1) angeordnet ist.
Kondensationstrockner (1) nach Anspruch 1, bei dem die zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend eine äußere Oberfläche (5) der Trommel (2), den Prozessluftkanal (24), den Bauteilen des Aufheiz- und Abkühlsystems (14, 16, 18, 19, 25, 30), das Prozessluftgebläse (27) und den Antriebsmotor (28).
Kondensationstrockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarotteleskop (21) ein Thermopile-Array (21) enthält.
Kondensationstrockner (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Thermopile-Array (21) eine abbildende Optik zum Erzeugen eines Abbildes eines jeweiligen Messpunktes (36) jeder der zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) auf dem Thermopile-Array (21) aufweist.
Kondensationstrockner (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpunkt (36) eine Beschichtung (36) umfasst, welche einen vorgegebenen Emissionskoeffizienten für die Wärmestrahlung aufweist.
Kondensationstrockner (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zu überwachenden Komponente (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) ein jeweiliges Thermopile des Thermopile-Arrays (21) zugeordnet ist, so dass die Wärmestrahlung der jeweiligen zu überwachenden Komponente (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) vom jeweiligen zugeordneten Thermopile gemessen wird.
Kondensationstrockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) eingerichtet ist, um die vom Infrarotteleskop (21) für die zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) jeweils gemessene Wärmestrahlung für die Überwachung und/oder Steuerung des Kondensationstrockners (1) auszuwerten.
Kondensationstrockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheiz- und Abkühlsystem (14, 16, 18, 19, 25, 30) für die Prozessluft (11) eine Wärmepumpe (14, 16, 18, 19) mit einem Verdampfer (14), einem Kompressor (18), einem Verflüssiger (16) und einer Drossel (19) beinhaltet.
Kondensationstrockner (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) den Verdampfer (14), den Kompressor (18), den Verflüssiger (16) und/oder die Drossel (19) umfassen.
Kondensationstrockner (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) den Verflüssiger (16) und den Kompressor (18) umfassen.
Kondensationstrockner (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (18) ein leistungsvariabler Kompressor (18) ist.
Kondensationstrockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) die äußere Trommeloberfläche (5) umfassen.
Kondensationstrockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) eingerichtet ist, um unterschiedliche Emissionskoeffizienten der zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) zu berücksichtigen.
Kondensationstrockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (20) jeweilige maximal zulässige Werte für die Wärmestrahlung der zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) hinterlegt sind und die Steuereinrichtung (20) eingerichtet ist, um den Kondensationstrockner (1) bei Überschreiten eines maximal zulässigen Wertes für die Wärmestrahlung der zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) abzuschalten und/oder das Überschreiten des maximal zulässigen Wertes auf einer Anzeigevorrichtung (35) des Kondensationstrockners (1) anzuzeigen.
Verfahren zum Betreiben eines Kondensationstrockners (1) mit einer Trommel (2) für zu trocknende Gegenstände (4), einem Antriebsmotor (28) für die Trommel (2), einem Prozessluftkanal (24), einem Prozessluftgebläse (27), einem Aufheiz- und Abkühlsystem (14, 16, 18, 19, 25, 30) für die Prozessluft (11), einem Temperatursensor (21) und einer Steuereinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (21) ein Infrarotteleskop (21) und zur gleichzeitigen Messung von Wärmestrahlung von mindestens zwei zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) des Kondensationstrockners (1) angeordnet ist, und dass die Wärmestrahlung der mindestens zwei zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) mittels des Infrarotteleskops (21) gemessen und von der Steuereinrichtung (20) in Hinblick auf die jeweilige Temperatur der zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) ausgewertet und zur Überwachung und/oder Steuerung beim Betreiben des Kondensationstrockners (1) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten (5, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 30) die Bauteile des Aufheiz- und Abkühlsystems (14, 16, 18, 19, 25, 30) umfassen, wobei die Bauteile, deren Wärmestrahlung gemessen wird, den Verdampfer (14), den Kompressor (18), den Verflüssiger (16) und/oder die Drossel (19) einer Wärmepumpe umfassen, und die Steuerung des Kondensationstrockners (1) so erfolgt, dass sich die Temperatur eines Kältemittels der Wärmepumpe innerhalb eines vorgegebenen Bereiches befindet.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Kondensationstrockners (1) dadurch erfolgt, dass die Leistung des Kompressors (18), welcher ein leistungsvariabler Kompressor (18) ist, so variiert wird, dass sich die Temperatur des Kältemittels innerhalb eines vorgegebenen Bereiches befindet.