DE4023000C2 - Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Wäschetrockner mit einem zum Heizen der Prozeßluft, die mittels eines elektromotorisch angetriebenen Gebläses in einem geschlossenen Pro­ zeßluftkanal durch einen Wäschetrockenraum geführt wird, und zum Ausfällen der in der Prozeßluft aus dem Wäschetrockenraum mitgeführten Feuchtigkeit eingerichteten Wär­ mepumpenkreis aus Verflüssiger, Verdampfer, Kompressor und Drossel sowie ferner mit einer einstellbaren Abluftöffnung im Prozeßluftkanal zwischen dem Verflüssiger und dem Wäschetrockenraum.

Ein derartiger Wäschetrockner ist aus der DE 34 07 439 A1 be­ kannt. Zur Einhaltung der Temperatur der Prozeßluft wird beim bekannten Wäschetrock­ ner der Kompressor, d. h. also der Wärmepumpenkreis, in seiner Leistung geregelt. Zu­ sätzlich sind im Prozeßluftkanal Luftklappen vorgesehen, durch welche bei Überhitzung Umgebungsluft zugeführt und heiße Luft abgeführt wird. Umgebungsluft wird dabei vor­ schlagsgemäß in Strömungsrichtung der Prozeßluft vor dem Verdampfer zugeführt. Dies führt jedoch zu einer Leistungsminderung des Wärmepumpenkreises, weil der Verdamp­ fer nunmehr mit kühlerer Luft beaufschlagt wird, daher also nicht mehr so viel Kältemittel pro Zeiteinheit verdampfen kann wie im höheren Temperaturniveau. Außerdem wird na­ türlich auch die Temperaturdifferenz zwischen der gemischten Prozeß-/Umgebungsluft und dem Verdampfer geringer, was zur Herabsetzung der Entfeuchtungsrate in der Pro­ zeßluft führt. Ferner ist die Leistungsregelung des Kompressors technisch nicht gerade einfach zu bewerkstelligen und nicht ganz unproblematisch. Die an sich auf Energieein­ sparung gegenüber koventionell beheizten Wäschetrocknern abzielenden Vorschläge aus dem Stand der Technik verteuern also den Wäschetrockner ganz erheblich und machen den gesamten Trocknungsprozeß wieder unwirtschaftlicher und langwieriger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmepumpen-Wäschetrockner der ein­ gangs genannten Art unter möglichster Vermeidung von Zusatzaufwand so auszubilden, daß der Trocknungsprozeß wirtschaftlich und kurzfristig durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger im Prozeßluftkanal eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlußeinrichtung verschließbar ist (Anspruch 1).

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann auf einfache Weise das Temperaturniveau im Prozeßluftkanal in einer gewünschten Höhe gehalten werden, ohne die Leistung des Wärmepumpen-Kreislaufes zu vermindern. Da die Temperaturdifferenz am Verdampfer nahezu gleich bleibt, wird auch die wirksame Entfeuchtung der Prozeßluft erhalten. Das Temperaturniveau wird lediglich am Verflüssiger gesenkt, seine Leistung bleibt aber gleich, weil sie von der erfindungsgemäßen, nicht beeinflußten Verdampfer-Leistung ab­ hängig ist. Die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe wird so ausgelegt, daß das ge­ wünschte Temperaturniveau bei voller Beladung des Wäschetrockners mit feuchter Wä­ sche gehalten werden kann. Dadurch fällt weiterer Regelungsaufwand weg. Das hält den Gestehungspreis des Wärmepumpen-Wäschetrockners in einem vertretbaren Rahmen.

Wenn in einer Weiterbildung der Erfindung die Abluftöffnung mit einer steuerbaren Ver­ schlußeinrichtung verschließbar ist (Anspruch 2), kann diese Verschlußeinrichtung wäh­ rend der Anlaufphase des Trockenbetriebes bis zum Erreichen einer gewünschten Be­ triebstemperatur der Prozeßluft bzw. des Kompressors geschlossen gehalten werden. Da­ mit kann die Anlaufphase schneller durchfahren und ihr Ende genauer definiert werden.

Am besten eignet sich zur Steuerung der Verschlußeinrichtungen ein Steuergerät (Anspruch 4). Als Kriterium zum Schalten der Verschlußeinrichtungen kann dem Steuer­ gerät eine Temperaturmeßeinrichtung, z. B. ein Temperatursensor (Anspruch 6), im Pro­ zeßluftkanal dienen (Anspruch 5), die vorzugsweise im Prozeßluftkanal zwischen dem Verflüssiger und dem Wäschetrockenraum aber in Strömungsrichtung vor der Abluftöff­ nung angeordnet ist (Anspruch 7). Statt dessen kann aber auch entsprechend die Tempe­ ratur des Kompressors überwacht werden, die mit dem Ende der Anlaufphase stark an­ steigt.

Andererseits können auch die Verschlußeinrichtungen mit je einem Temperatursensor di­ rekt verbunden sein, der beim Erreichen der gewünschten Temperatur im Sinne der Öff­ nung auf die zugeordnete Verschlußeinrichtung einwirkt (Anspruch 3). Hierdurch sind zwar andere Steuerkriterien als die Temperatur für die Verschlußeinrichtungen ausgeschlossen; jedoch bildet diese Maßnahme eine der einfachsten und billigstens Möglichkeiten zur Steuerung der Anlaufphase.

Durch ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrockner der vorstehend beschriebenen Art können die Verschlußeinrichtungen während der Anlaufphase des Trockenbetriebs bis zum Erreichen einer gewünschten Betriebstemperatur der Prozeßluft geschlossen sein (Anspruch 8). Dadurch ist der Anlaufprozeß für das Erreichen des typischen Temperaturniveaus besonders kurz.

Eine noch genauere Steuerung des Anlaufprozesses ist erreichbar, wenn gemäß einem weiteren vorteilhaften Verfahren die Verschlußeinrichtungen während der Anlaufphase des Trockenbetriebs bis zum Erreichen einer gewünschten Betriebstemperatur des Kom­ pressors geschlossen sind (Anspruch 9).

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Blockschaltbildes eines Wärmepumpen-Wäschetrockners ist die Erfindung nachstehend erläutert.

Der Wäschetrockner enthält als Wäschetrockraum eine Wä­ schetrommel 1, die von einem Warmluftstrom entsprechend den Pfeilen durchströmt wird. Die Warmluft ist in einem geschlossenen Prozeßluftkanal geführt, der einen Kanalteil 2 für die trockene warme Luft, einen Kanalteil 3 für die feuchte, etwas kühlere Luft und einen Kanalteil 4 für die kühle trockene Luft zwischen einem Verdampfer 5 und einem Verflüssiger 6 enthält. Im Zuge des Kanalteils 2 zwischen dem Verflüssiger 6 und der Wäschetrommel 1 ist ein elektro­ motorisch angetriebenes Gebläse 7 geschaltet, das die Pro­ zeßluft im Umlauf hält.

Im Zuge des Prozeßluftkanals sind der Verdampfer 5 und der Verflüssiger 6 eines Wärmepumpenkreises derart angeordnet, daß die Prozeßluft jeweils in intensiven Kontakt mit den Wärmetauscherflächen des Verdampfers 5 und des Verflüssigers 6 kommen kann. Der Wärmepumpenkreislauf enthält ferner einen Kompressor 8 und ein Drosselventil 9. Unterhalb des Verdamp­ fers 5 ist eine Auffangschale 10 für wässriges Kondensat 11 angeordnet, das sich aus der Prozeßluft an den kühlen Wärme­ tauscherflächen des Verdampfers 5 niederschlägt. Im Verflüs­ siger 6 hat die Prozeßluft ebenfalls guten Kontakt zu den Wärmetauscherflächen und nimmt hierbei die beim Verflüssi­ gungsvorgang frei werdende Wärmeenergie und den größten Teil der Kompressorenergie auf und trägt sie in die Wäschetrommel 1. Dort dient sie zum Aufheizen der feuchten Wäsche und zum Verdunsten bzw. Verdampfen der in der Wäsche vorhandenen Feuchtigkeit. Diese wird durch den Kanalteil 3 wiederum zum Verdampfer 5 geführt und kondensiert dort mit gleichzeitiger Abkühlung der Prozeßluft.

Zwischen dem Verflüssiger 6 und der Wäschetrommel 1 ist an den Kanalteil 2 eine Abluftöffnung 12 angeschlossen, die im kühlen Zustand der Anlage von einer Klappe 13 verschlossen ist. Ferner ist zwischen dem Verdampfer 5 und dem Verflüs­ siger 6 an den Kanalteil 4 eine Zuluftöffnung 14 angeschlos­ sen. Sie kann im kalten Zustand der Anlage von einer Klappe 15 verschlossen sein. Da ein Entweichen von Prozeßluft aus der Abluftöffnung 12 automatisch zum Nachsaugen von Frischluft durch die Zuluftöffnung 14 führen würde, kann auch auf eine Verschlußvorrichtung an der Zuluftöffnung 14 verzichtet wer­ den. Wenn im folgenden beim Ausführungsbeispiel die Klappe 15 gleichsinnig mit der Klappe 13 gesteuert wird, kann auch auf diese Klappe 15 verzichtet werden. Sollte jedoch darüber hinaus eine hier nicht weiter beschriebene Funktion mit der Klappe 15 verbunden sein, dann wäre sie selbstverständlich unverzichtbar.

Nach dem Inbetriebsetzen des Wäschetrockners aus dem kalten Zustand befindet sich die Anlage in der Anlaufphase. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Wäschetrommel 1 entnommene Prozeßluft am Verdampfer 5 abgekühlt und zur Ver­ dampfung der im Wärmepumpenkreis befindlichen Kühlflüssig­ keit führt. Die gasförmige Kühlflüssigkeit wird vom Kompres­ sor 8 zum Verflüssiger 6 geleitet, geht dort wieder in den flüssigen Zustand über und gibt daher ihre Verdampfungswärme über die Wärmetauscherflächen wieder an die Prozeßluft ab. Bei einem direkt angetriebenen Gebläse 7 liegt im Prozeß­ luftkreis auch der Motor M des Gebläses 7, der seine Wärme­ energie ebenfalls an die Prozeßluft abgibt.

Allmählich erwärmt sich die Prozeßluft und nimmt daher Feuchtigkeit in der Wäschetrommel 1 auf, die sie über den Kanalteil 3 zum Verdampfer 5 transportiert und unter Abgabe ihrer Verdampfungswärme an den Verdampfer 5 und die darin befindliche Kühlflüssigkeit kondensiert. Die in ihr enthal­ tene Wärmeenergie wird über den Wärmepumpenkreis ebenfalls wieder der Prozeßluft zugeführt. Gegen Ende der Anlaufpha­ se erreicht die Temperatur der Prozeßluft die gewünschte Betriebstemperatur. Diese Temperatur reicht bei geöffneter Klappe 13 zur ständigen Aufrechterhaltung des Wärmetausch- und Entfeuchtungsprozesses im eingeschwungenen Zustand aus.

Die Anlage ist so dimensioniert, daß dieser eingeschwungene Zustand innerhalb einer für die Dauer der Anlaufphase noch als vertretbar angesehenen Zeit erreicht wird, wenn eine maximale Beladung der Wäschetrommel 1 mit feuchter Wäsche eines bestimmten Feuchtigkeitsgrades (z. B. 75% Restfeuchte) vorliegt. In vielen Fällen dürfte diese Beladung jedoch nicht erreicht werden, weshalb die Anlaufphase in diesen Fällen entsprechend kürzer ausfällt.

Damit die Temperatur im Prozeßluftkanal nicht über den vor­ genannten gewünschten Wert hinausgeht, ist gemäß der Erfin­ dung vorgesehen, den Wärmepumpenkreis ohne Leistungsminde­ rung weiter zu betreiben, im Kanalteil 2 zwischen dem Ver­ flüssiger 6 und der Wäschetrommel 1 aber die Klappe 13 der Abluftöffnung 12 vorsichtig zu öffnen, so daß hier ein Teil der erhitzten Luft entweichen kann. Die Luftmenge, die durch die Abluftöffnung 12 entweicht, muß jedoch wieder ersetzt werden. Hierzu ist eine Zuluftöffnung 14 vorgesehen, die an den Kanalteil 4 zwischen dem Verdampfer 5 und dem Verflüssi­ ger 6 angeschlossen ist. Die aus der vergleichsweise kühlen Umgebung des Wäschetrockners entnommene Luft trägt hier zur Senkung der Temperatur der Prozeßluft bei, so daß ohne Be­ einflussung der Leistung des Wärmepumpenkreises das Tempera­ turniveau gehalten werden kann. Auch hierbei kann eine Klap­ pe 15 an der Zuluftöffnung 14 der vorsichtigen Dosierung zu­ fließender Frischluft dienen.

Die Klappen 13 und 15 können von einem Steuergerät 16 des Wäschetrockners betätigt werden. Dabei kann das Steuergerät 16 die Betätigung der Klappen 13 und 15 lediglich vom zeitli­ chen Fortschritt des Trockenprozesses abhängig machen. Im Sinne einer Regelung des Trockenprozesses und der darin zu erreichenden Temperatur der Prozeßluft ist es jedoch vor­ teilhafter, die Steuerung der Klappen 13 und 15 von der in Strömungsrichtung hinter dem Verflüssiger 6 erreichten Tem­ peratur der Prozeßluft abhängig zu machen. Hierzu dient ein Temperatursensor 17, der in den Strom der Prozeßluft einge­ führt ist. Er ist an eine Signalbildungsschaltung 18 ange­ schlossen, die ihrerseits dem Steuergerät 16 das verarbeit­ bare Temperatursignal zuführt.

Auf diese Weise kann einerseits die Anlaufphase in Form ei­ ner Regelung beendet werden, indem die angestiegene Tempera­ tur der Prozeßluft am Temperatursensor 17 und seiner Signal­ formerschaltung 18 ein Signal abgibt, das im Steuergerät 16 bewertet und verarbeitet wird. Es setzt dieses Signal in ei­ ne bestimmte Öffnungweite der Klappen 13 und 15 um. Die Öff­ nungsweiten der Klappen 13 und 15 können selbstverständlich in einer bestimmten Beziehung zur Differenz der Solltempera­ tur von der vom Temperatursensor 17 gemessenen Isttemperatur im Kanalteil 2 abhängig sein. Auf diese Weise läßt sich auch während des weiterführenden Trocknungsprozesses die Tempe­ ratur der Prozeßluft im Kanalteil 2 regeln, auch wenn bei fortgeschrittener Trocknung nicht mehr so viel Wärmeenergie durch Verdunstung von Wäschefeuchtigkeit aus der Prozeßluft entnommen wird wie zu Beginn des eingeschwungenen Zustands.

Die Meß- und Regeleinrichtung 16 bis 18 für die Klappen 13 und 15 kann auch auf einfachere Weise, jedoch ohne Eingriff mit zeitlicher Abhängigkeit dadurch erreicht werden, daß die Klappen 13 und/oder 15 selbst mit Temperatursensoren aus­ gestattet sind. Dies läßt sich beispielsweise durch feder­ belastete Deckel erreichen, die im kalten Zustand Öffnungen verschließen, aber mit Temperaturmeßdosen direkt gekoppelt sind, die im Strömungsbereich des zu messenden Mediums liegen.

Claims (9)

1. Wäschetrockner mit einem zum Heizen der Prozeßluft, die mittels eines elek­ tromotorisch angetriebenen Gebläses in einem geschlossenen Prozeßluftka­ nal durch einen Wäschetrockenraum geführt wird, und zum Ausfällen der in der Prozeßluft aus dem Wäschetrockenraum mitgeführten Feuchtigkeit ein­ gerichteten Wärmepumpenkreis aus Verflüssiger, Verdampfer, Kompressor und Drossel sowie ferner mit einer einstellbaren Abluftöffnung im Prozeßluft­ kanal zwischen dem Verflüssiger und dem Wäschetrockenraum, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdampfer (5) und dem Verflüssi­ ger (6) im Prozeßluftkanal (2, 3, 4) eine Zuluftöffnung (14) angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung (15) verschließbar ist.

2. Wäschetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ luftöffnung (12) mit einer steuerbaren Verschlußeinrichtung (13) verschließ­ bar ist.

3. Wäschetrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verschlußeinrichtungen (13 und 15) mit einem Tempe­ ratursensor direkt verbunden ist, der beim Erreichen der gewünschten Tem­ peratur im Sinne der Öffnung auf die zugeordnete Verschlußeinrichtung (13 bzw. 15) einwirkt.

4. Wäschetrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (13 und 15) von einem Steuergerät (16) des Wä­ schetrockners durchlässig und undurchlässig schaltbar sind.

5. Wäschetrockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (16) als Kriterium zum Schalten der Verschlußeinrichtun­ gen (13 und 15) ein Temperatursignal einer Meßeinrichtung (17) im Pro­ zeßluftkanal (2) bzw. am Kompressor (8) dient.

6. Wäschetrockner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß­ einrichtung ein Temperatursensor (17) ist.

7. Wäschetrockner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (17) im Prozeßluftkanal (2) zwischen dem Verflüssiger (6) und dem Wäschetrockenraum (1) aber in Strömungsrichtung vor der Abluft­ öffnung (12) angeordnet ist.

8. Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrockners nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (13 und 15) wäh­ rend der Anlaufphase des Trockenbetriebs bis zum Erreichen einer ge­ wünschten Betriebstemperatur der Prozeßluft geschlossen sind.

9. Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (13 und 15) wäh­ rend der Anlaufphase des Trockenbetriebs bis zum Erreichen einer ge­ wünschten Betriebstemperatur des Kompressors (8) geschlossen sind.