DE4306217A1 - Programmgesteuerter Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen programmgesteuerten Wäschetrockner nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Wäschetrockner dieser Art ist aus der DE 40 23 000 A1 bekannt. Bei diesem Wäschetrockner ist im Kanalteil zwischen dem Kondensator und der Wäschetrommel eine von einer Klappe beherrschte Abluftöffnung vorgesehen, während im Kanalteil zwischen dem Kondensator und dem vorgeschalteten Verdampfer eine Zuluftöffnung mit Klappe ausgebildet ist. Um das Temperaturniveau im Prozeßluftkanal (Trocknungsluft-Kanal) in einer gewünschten Höhe zu halten, ohne dabei aber die Leistung des Wärmepumpen-Kreislaufs entsprechend zu vermindern, wird im Bedarfsfall die Abluftöffnung durch deren Klappe entsprechend geöffnet, so daß hier ein Teil der erhitzten Prozeßluft (Trocknungsluft) nach außen entweichen kann. Die Luftmenge, die durch die Abluftöffnung entweicht, muß jedoch wieder ersetzt werden. Hierzu wird die ansonsten verschlossene Zuluftöffnung durch Anheben der Verschlußklappe entsprechend geöffnet. Ein solches Öffnen des Prozeßluftkanals (Trocknungsluftkreislaufes) während des Prozeßablaufs kann aber zu einer Verschlechterung des Kondensationsgrades und damit des Wirkungsgrades der Anlage führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für einen Wäschetrockner der in Rede stehenden Art mit einfachen Mitteln eine Prozeßregelung für den Wärmepumpenkreislauf zu erreichen. Dabei soll gleichzeitig auch eine Verkürzung der Trocknungszeit angepeilt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs zu entnehmen. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In den Zeichnungen ist der Aufbau einer Wärmepumpenanlage für einen Wäschetrockner schematisch dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei die einzelnen Betriebsphasen des Wärmepumpenkreises.

Der in Rede stehende Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis hat für die Aufnahme der zu trocknenden Wäsche eine antreibbare Wäschetrommel 1 die von einem Warmluftstrom (Prozeßluft) entsprechend den Pfeilen durchströmt wird. Die Warmluft ist in einem geschlossenen Prozeßluftkanal 15 im Kreislauf geführt, dem zwei Bypasskanäle 16 und 17 zugeordnet sind. Ferner sind zwei Außenluftkanäle 18 und 19 vorgesehen, die je ein Gebläse 7, 8 aufweisen. Jeder der Bypasskanäle 16, 17 kann mit dem Prozeßluftkanal 15 durch entsprechendes Betätigen einer Steuerklappe 11 bzw. 12 in Strömungsverbindung gebracht bzw. zugeschaltet oder von diesem strömungstechnisch wieder getrennt werden. Die Außenluftkanäle 18, 19 können über Steuerklappen 9, 10 bzw. 13, 14 zu- oder weggeschaltet werden. Der Kältekreislauf 20 des Wärmepumpenkreises enthält einen Verdampfer 2, einen Kondensator 3 (Verflüssiger) und einen Kompressor 4 sowie ein Expansionsventil 5. Im Zuge des Prozeßluftkanals 15 zwischen dem Verdampfer 2 und dem Kondensator 3 ist ein elektromotorisch angetriebenes Gebläse 6 geschaltet, das die Prozeßluft im Prozeßluftkanal im Umlauf hält.

Die Funktionsweise der vorbeschriebenen Wärmepumpenanlage ist folgende:

Nach dem Inbetriebsetzen des Wäschetrockners aus dem kalten Zustand befindet sich die Anlage in der Startphase und damit in der Aufheizphase für die durch die Wäschetrommel 1 mit Hilfe des Gebläses 6 zu fördernde Trocknungsluft (Prozeßluft). In dieser Phase (Abb. 1a) wird die die Wäschetrommel 1 verlassende feuchtwarme Luft zunächst über den Verdampfer-Bypasskanal 16 am Verdampfer 2 vorbeigeleitet. Die Steuerklappe 11 im Verdampfer- Bypasskanal 16 befindet sich in ihrer Öffnungsstellung, während die Steuerklappe 12 im Kondensator-Bypasskanal 17 ihre Schließstellung einnimmt.

Die zum Außenluftkanal 18 gehörenden Steuerklappen 9, 10 schließen den Prozeßluftkanal 15 gegenüber dem Verdampfer 2 ab und öffnen dabei zwangsläufig gleichzeitig den Außenluftkanal 18. Unterstützt durch das eingeschaltete Außenluftkanal-Gebläse 7 kann nun Raum- bzw. Außenluft über bzw. durch den Verdampfer 2 gefördert werden, um die Wärme dem Kältemittelkreislauf 20 zuzuführen, die erforderlich ist, den Wärmepumpenprozeß im thermischen Gleichgewicht zu halten. Durch das Vorbeileiten des Prozeßluftstromes am Verdampfer 2 wird in der Start- bzw. Aufheizphase die Wärmeabgabe an den Kältekreislauf 20 vorerst unterbunden und auf diese Weise ein schnelles Aufheizen des Wärmepumpenkreises bzw. des Prozeßluftstromes im Prozeßluftkanal 15 sichergestellt. In dieser Betriebsphase, während der die Steuerklappen 13, 14 den anderen Außenluftkanal 19 verschlossen halten, wird der Prozeßluftstrom ausschließlich über den Kondensator 3 geführt, um dort die von der Wärmepumpe angebotene Wärme aufnehmen zu können (Abb. 1a).

Ist nun die Start- bzw. Aufheizphase abgeschlossen, wird der Verdampfer-Bypasskanal 16 durch Umschalten der bisher in Öffnungsstellung befindlichen Steuerklappe 11 verschlossen. Desgleichen wird der Außenluftkanal 18 mit Hilfe seiner Steuerklappen 9 und 10 abgeschlossen. Nun beginnt die eigentliche Wäschetrocknungsphase, während der der Prozeßluftstrom ausschließlich über den Verdampfer 2 und Kondensator 3 geführt wird und zwar solange, bis eine maximal zulässige Temperatur des Wärmepumpenkreislaufes von etwa 70°C erreicht ist (Abb. 1b). Mit Erreichen der maximal zulässigen Temperatur für den Wärmepumpenkreislauf wird zum Zwecke der Prozeßregelung der Prozeßluftstrom nun über den Kondensator-Bypasskanal 17 zur Wäschetrommel 1 umgeleitet. Zu diesem Zweck werden die den Außenluftkanal 19 bisher verschlossen gehaltenen Steuerklappen 13, 14 in ihre Offenstellung gebracht und damit gleichzeitig der Strömungsweg für den Prozeßluftstrom durch den Kondensator 3 gesperrt. Desweiteren wird durch Umschalten der Steuerklappe 12 der Kondensator-Bypasskanal 17 freigegeben (Abb. 1c). Das Abführen der für das thermische Gleichgewicht erforderlichen Wärme am Kondensator 3 erfolgt in dieser Betriebsphase (Trocknungsphase) mit Hilfe des nunmehr zugeschalteten Gebläses 8 im Außenluftkanal 19.

Mit Erreichen einer vom Betreiber des Wäschetrockners eingestellten bzw. gewählten Trocknungstemperatur unterhalb der maximal zulässigen Temperatur (Grenztemperatur) von 70°C für den Wärmepumpenkreislauf erfolgt durch Umschalten der vorgenannten drei Steuerklappen 12, 13, 14 in die Stellung gemäß Abb. 1b wieder eine Umleitung des Prozeßluftstromes über den Kondensator 3 wie zu Beginn der Trocknungsphase. Dieses Regelspiel erfolgt nun bei jedem Erreichen der Grenztemperatur von ca. 70°C.

In der der Trocknungsphase folgenden Wäscheabkühlphase wird der Prozeßluftstrom - wie bei Erreichen der maximal zulässigen Temperatur für den Wärmepumpenkreislauf gemäß Abb. 1c - über den Verdampfer 2 und unter Umgehung des Kondensators 3 über den Kondensator-Bypasskanal 17 geführt. Hierdurch wird erreicht, daß der Prozeßluftstrom zwar beim Durchströmen des Verdampfers 2 eine Abkühlung und damit verbunden die gewünschte Entfeuchtung erfährt, jedoch wegen der Umgehung des Kondensators 3 nicht mehr aufgeheizt wird.

Die erforderliche Wärmeabgabe aus dem Kältemittelkreislauf 20 erfolgt über den durch das Gebläse 8 geförderten Luftstrom durch den Außenluftkanal 19. Eine solche Prozeßführung hat den Vorteil, daß die Wäsche unter bzw. auf Raumtemperatur (ca. 25°C) abgekühlt wird und auf diese Weise die in der zu trocknenden Wäsche gespeicherte Wärme nahezu vollständig zu deren Trocknung herangezogen werden kann.

Alternativ kann die Prozeßregelung auch so ausgeführt werden, daß jeweils nur ein Teilluftstrom der Prozeßluft am Verdampfer 2 und Kondensator 3 vorbeigeführt wird.

Zwecks Verringerung des konstruktiven Aufwandes können die beiden Außenluftkanäle 18, 19 auch über eine gemeinsame Ansaug- und Ausblasöffnung sowie gemeinsames Gebläse betrieben werden.

In Abb. 2a ist eine weitere vorteilhafte Lösung dargestellt. Gleiche Bestandteile der Wärmepumpenanlage sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser-Anlage ist der Kondensator 3 zweckmäßig in zwei Teilkondensatoren 3a und 3b aufgeteilt. Der Vorteil einer solchen Lösung ist darin zu sehen, daß eine wesentlich feinere Prozeßregelung möglich wird. Unterhalb der maximal zulässigen Temperatur (etwa 70°C) für den Wärmepumpenkreislauf wird der Prozeßluftstrom gleichzeitig über beide Teilkondensatoren 3a und 3b des Kondensators 3 geführt. Hierzu werden die Steuerklappen 12, 13, 14 entsprechend gestellt.

Bei Erreichen der maximal zulässigen Temperatur (Grenztemperatur) für den Wärmepumpenkreislauf wird zum Zwecke der Prozeßregelung der gesamte Prozeßluftstrom über den vom Prozeßluftkanal 15 abgezweigten Luftkanal 17′ und den in diesem zwischengeschalteten Teilkondensator 3b zur Wäschetrommel 1 geführt (Abb. 2b). Die Steuerklappen 13, 14 des Außenluftkanals 10 schließen dabei den Prozeßluftkanal 15 ab, so daß kein Prozeßluftstrom über den Teilkondensator 3a mehr geführt wird. Das Abführen der zum stabilen Ablauf des Wärmepumpenprozesses erforderlichen Wärme aus dem Kältekreislauf 20 erfolgt mit Hilfe des Gebläses 8 über den Kondensator-Außenluftkanal 19 und dem Teilkondensator 3a. Aufgrund der in diesem Fall zur Verfügung stehenden geringeren Wärmetauscherfläche ist die Wärmeabgabe an den Prozeßluftstrom geringer, so daß dessen Temperatur absinkt. Dies führt wiederum zu der in diesem Fall gewünschten Absenkung der Temperatur im Kältemittelkreislauf 20.

Sämtliche Steuerklappen 9, 10, 11, 12, 13, 14 bei den vorbeschriebenen Wärmepumpenanlagen werden temperaturabhängig gesteuert.

Claims (9)

1. Programmgesteuerter Wäschetrockner mit einer Wäschetrommel (1), bei dem die Prozeßluft mittels eines Gebläses (6) in einem geschlossenen Prozeßluftkanal (15) durch die Wäschetrommel (1) gefördert wird, mit einem zum Ausfällen der in der Prozeßluft aus der Wäschetrommel mitgeführten Feuchtigkeit eingerichteten Wärmepumpenkreis (20) aus Verdampfer (2), Kompressor (4) und Kondensator (3), dadurch gekennzeichnet,

• - daß in der Aufheizphase für die Prozeßluft diese am Verdampfer (2) vorbei und nur durch den Kondensator (3) geführt wird, wobei der Verdampfer (2) gleichzeitig mit Raumluft beaufschlagt wird (Abb. 1a),
• - daß während der Wäschetrocknungsphase die Prozeßluft sowohl über den Verdampfer (2) als auch über den Kondensator (3) geführt wird (Abb. 1b),
• - daß bei Erreichen der maximal zulässigen Wärmepumpenkreislauftemperatur und in der Wäscheabkühlungsphase die Prozeßluft am Kondensator (3) vorbeigeführt wird und dieser gleichzeitig mit Außenluft beaufschlagt wird (Abb. 1c).

2. Wäschetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Prozeßluftkanal (15) je ein den Verdampfer (2) und den Kondensator (3) umgehender Bypasskanal (16 bzw. 17) abgezweigt ist, denen je eine Steuerklappe (11 bzw. 12) zugeordnet ist.

3. Wäschetrockner nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Verdampfer (2) als auch der Kondensator (3) mit einem Außenluftkanal (18 bzw. 19) in strömungstechnischer Verbindung bringbar sind.

4. Wäschetrockner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Außenluftkanäle (18 bzw. 19) ein Gebläse (7 bzw. 8) vorgesehen ist.

5. Wäschetrockner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeden die Außenluftkanäle (18, 19) Steuerklappen (9, 10 bzw. 13, 14) zugeordnet sind, durch die in der einen Stellung eine Strömungsverbindung zum Verdampfer (2) bzw. Kondensator (3) herstellbar ist und durch die in der anderen Stellung die Durchführung der Prozeßluft durch den Verdampfer (2) bzw. Kondensator (3) blockierbar ist.

6. Wäschetrockner nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen (9, 10, 11, 12, 13, 14) temperaturabhängig gesteuert werden.

7. Wäschetrockner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (3) in zwei Teilkondensatoren (3a und 3b) aufgeteilt ist.

8. Wäschetrockner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der maximal zulässigen Temperatur für den Wärmepumpenkreislauf der Prozeßluftstrom gleichzeitig über beide Teilkondensatoren (3a, 3b) des Kondensators (3) geführt wird.

9. Wäschetrockner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der maximal zulässigen Temperatur für den Wärmepumpenkreislauf der gesamte Prozeßluftstrom über den vom Prozeßluftkanal (15) abgezweigten Luftkanal (17′) und dem in diesem zwischengeschalteten Teilkondensator (3b) zur Wäschetrommel (1) geführt und der Teilkondensator (3a) gleichzeitig mit Kühl- bzw. Raumluft beaufschlagt wird.