DE69910526T2

DE69910526T2 - Trommeltrockner mit einer Wärmepumpe

Info

Publication number: DE69910526T2
Application number: DE69910526T
Authority: DE
Inventors: Rolf Sdrojewski; Ralf Haselmeier; Dietrich Berner
Original assignee: LARE GmbH; Whirlpool Corp
Current assignee: LARE GmbH; Whirlpool Corp
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: DE69910526D1; DE19853234A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Trommeltrockner mit einer geschlossenen Prozessluftkreislaufvorrichtung, die eine Wäschetrommel, einen Kreislaufventilator, einen Kühlmittelverdampfer und einen Kühlmittelkondensator einer Wärmepumpe aufweist und bei dem die von der Wäschetrommel abgegebene Prozessluft über den Kühlmittelverdampfer und den Kühlmittelkondensator wieder zurück zur Wäschetrommel geleitet wird.
Ein derartiger Trommeltrockner ist aus der DE-A1-43 04 426, DE-A1-44 34 205 und DE-A1-196 38 865 bekannt.
Trommeltrockner mit einer Wärmepumpe können in einem geschlossenen Prozessluftkreislauf nur dann zufriedenstellend arbeiten, wenn die während des Trocknungsvorgangs erzeugte Überschusswärme in die Umgebung abgeführt werden kann. Es gibt viele verschiedene, mögliche Wege, um dies zu erreichen. Die Wärmeabführung kann an das Gehäuse und an Luftführungsteilen des Trommeltrockners erfolgen, beispielsweise an eine große Fronttür, an die Rückwand oder eine Seitenwand.
Ein Wärmetausch über den Umgebungslufteingang ist ebenfalls bekannt, aber dies ist immer mit der Abgabe von Feuchtigkeit in den Installationsraum verbunden. Das führt darüber hinaus zu einer niedrigen Wasserkondensationsrate in der Wärmepumpe. Aus diesem Grund ist in der Vergangenheit eine Zusatzheizung vorgesehen worden, die vorwiegend dazu verwendet wurde, die Aufwärmzeit und damit die Dauer des Trocknungsvorgangs zu vermindern. Der Betrieb mit der Zusatzheizung hat jedoch den Nachteil, dass ein störungsfreier Betrieb ohne Wärmeabführung nach draußen nicht möglich ist.
Wie die DE-A1-44 34 205 insbesondere zeigt, ist die Wärmeabführung der Überschusswärme mittels einer zusätzlichen Kühlstufe, die in die Kühlmittelkreislaufvorrichtung zwischen dem Kühlmittelausgang des Kühlmittelkondensators und dem Kühlmitteleingang des Kühlmittelverdampfers der Wärmepumpe eingefügt ist, ebenfalls bereits bekannt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieser Trommeltrockner nur dann zuverlässig und wirksam arbeitet, wenn das Kühlvermögen der Kühlstufe gesteuert oder eingestellt wird. Dadurch entstehen jedoch Mehrkosten für die Kühlstufe.
In der DE-A1-196 38 865 ist ein Trommeltrockner offenbart, bei dem die Kühlmittelzufuhr über eine Drosselkomponente in Übereinstimmung mit der von einer Messvorrichtung gemessenen Temperatur gesteuert wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Trommeltrockner der genannten Art zu schaffen, bei dem die während des Trocknungsvorgangs entstehende Überschusswärme durch einfache Mittel abgeführt wird, wobei die vorteilhafte, geschlossene Prozessluftkreislaufvorrichtung beibehalten wird; zusätzlich soll die Aufwärmzeit verkürzt werden, die für das Erreichen der Arbeitstemperatur benötigt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Wärmestromkorrekturelement in die Kühlmittelkreislaufvorrichtung zwischen dem Kühlmittelausgang des Kühlmittelverdampfers und dem Kühlmitteleingang des Kompressors eingefügt wird.
Der Kompressor komprimiert in der genannten Kühlmittelkreislaufvorrichtung das Kühlmitttel in Dampfform und treibt dieses in den Kühlmittelkondensator. Das Kühlmittel wird unter hohem Druck erhitzt und erhitzt die Oberfläche des Kühlmittelkondensators. Die Oberfläche des Kühlmittelkondensators gibt die Wärme ab, so dass das Kühlmittel verflüssigt wird und damit über das Ausdehnungselement in den Kühlmittelverdampfer gerät. Aufgrund des nach der Ausdehnung herrschenden, niedrigen Drucks sind sowohl das Kühlmittel als auch die Oberfläche des Kühlmittelverdampfers verhältnismäßig kalt, so dass der Kühlmittelverdampfer und der stromabwärts liegende Wiederverdampfer etwa die gleiche Temperatur aufweisen.
Die warme Feuchtluft aus der Wäschetrommel strömt zunächst zum verhältnismäßig kalten Kühlmittelverdampfer, so dass die Feuchtigkeit aus der Luft kondensiert, wobei eine Entfeuchtung der Prozessluft stattfindet. An dem stromabwärts gelegenen Kühlmittelkondensator wird die Prozessluft aufgeheizt und mit Hilfe des Kreislaufven tilators zur Wäschetrommel zurückgeführt. Zu Beginn des Trocknungsvorgangs hat die Dampfwäsche eine Temperatur von beispielsweise 15°C. Die Oberfläche des Kühlmittelverdampfers hat eine Temperatur von etwa 10°C, während die Oberfläche des Kühlmittelkondensators eine Temperatur von etwa 30°C hat.
Wenn gemäß einer weiteren Ausbildung vorgesehen ist, einen Zusatzventilator dem Wärmestromkorrekturelement zuzuordnen, wird der Ventilator einem Luftstrom von etwa 20°C ausgesetzt; dieser Ventilator zieht dabei Luft aus dem Grenzbereich des Trommeltrockners, aus dem Installationsbereich oder aus dem Außenluftbereich ein und führt die Luft über das Wärmestromkorrekturelement in den Grenzbereich des Trommeltrockners, in den Installationsbereich oder in den Außenluftbereich, wobei das Wärmestromkorrekturelement zu diesem Zeitpunkt etwa die gleiche Oberflächentemperatur von 10°C wie der Kühlmittelverdampfer hat. Die in dieser Weise dem System zugeführte Energie ermöglicht es, dass die Kondensationstemperatur schneller ansteigt, wobei die Verdampfung des Wassers aus der Dampfwäsche beschleunigt wird. Der Trommeltrockner erreicht deshalb seinen idealen Arbeitspunkt sehr schnell. Nach dem Erreichen des idealen Arbeitspunkts beginnt sich das Kühlmittel am Ausgang des Kühlmittelverdampfers mehr und mehr zu überhitzen. Die durch den Zusatzventilator zugeführte Luft strömt über die Oberfläche des Wärmestromkorrekturelements und kühlt das Kühlmittel wieder auf eine Temperatur herunter, die näher an der aktuellen Verdampfungstemperatur des Kühlmittels liegt. Nach der Kühlung mittels des Wärmestromkorrekturelements zieht der Kompressor das nur leicht überhitzte Kühlmittel ein. Die Überschusswärme wird dabei von der Wärmepumpe zu einem idealen Zeitpunkt entfernt. Die auf das Wärmestromkorrekturelement wirkende Kühlluft ist trocken und kann ferner zur Belüftung des Trommeltrocknergehäuses verwendet werden.
Mittels des Wärmestromkorrekturelements wird daher die Überschusswärme durch einfache Mittel abgezogen, ohne dass die geschlossene Prozessluftkreislaufvorrichtung geöffnet werden muss oder eine zusätzliche Steuerung oder Einstellung des Wärmestromkorrekturelements nötig ist. Ferner wird in der Aufwärmungsphase die Arbeitsbedingung schneller erreicht, weil die Wärme der Umgebungsluft über das Wärmestromkorrekturelement gelangt, wobei der Trocknungsvorgang verkürzt und der Energieverbrauch vermindert wird. Mit dem Wärmestromkorrekturelement wird eine Art Selbstregelungsvorgang erzielt, weil Energie bei einer Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelverdampfer von beispielsweise weniger als 35°C dem System zugeführt und bei einer Kühlmitteltemperatur von mehr als 40°C abgezogen wird.
Um die Aufwärmphase zu verkürzen, kann gemäß einer weiteren Ausbildung in die Prozessluftkreislaufvorrichtung ein Heizelement eingrfügt werden, das vorzugsweise stromabwärts vom Kühlmittelkondensator in der Strömungsrichtung der Prozessluft angeordnet ist oder das in Verbindung mit dem Zusatzventilator des Wärmestromkorrekturelements ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Heizelement wird vorzugsweise elektrisch betrieben.
Wenn gemäß einer Ausführung der Kühlmittelausgang des Kühlmittelkondensators mit dem Kühlmitteleingang des Kühlmittelverdampfers über eine Ausdehnungsvorrichtung verbunden ist, arbeitet diese Ausdehnungsvorrichtung als Trennelement zwischen dem hohen Druck im Kühlmittelkondensator und dem niedrigen Druck im Kühlmittelverdampfer.
Das Wärmestromkorrekturelement wird vorzugsweise der Umgebungsluft während des ganzen Trocknungsvorgangs ausgesetzt.
Der Kühlmittelkreislauf der Wärmepumpe kann ferner einen Kühlmittelverdampfer enthalten.
Die Erfindung wird nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm der geschlossenen Prozessluftkreislaufvorrichtung eines Trommeltrockners mit einer Wärmepumpe und einem zusätzlichen Wärmestromkorrekturelement und
2 die Kühlmittelkreislaufvorrichtung der Wärmepumpe mit dem eingefügten Wärmestromkorrekturelement.
Wie die 1 zeigt, bilden eine Wäschetrommel 7 mit einem Kühlmittelverdampfer 3 und einem Kühlmittelkondensator 1 einer Wärmepumpe eine geschlossene Prozessluftkreislaufvorrichtung. In dieser Vorrichtung gelangt die von der Wäschetrommel 7 abgegebene Prozessluft über den Kühlmittelverdampfer 3, den Kühlmittelkondensator 1 und ein Heizelement 6 zurück zur Wäschetrommel 7. Ein Kreislaufventilator 9 ist vorzugsweise stromabwärts vom Kühlmittelkondensator 1 in der Strömungsrichtung der Prozessluft eingegliedert. Die Kühlmittelkreislaufvorrichtung weist einen Kompressor 5 und ein Wärmestromkorrekturelement 4 auf, dem ein Zusatzventilator 8 zugeordnet ist. Der Zusatzventilator 8 wirkt auf das Wärmestromkorrekturelement 4 mit der Luft aus dem Installationsbereich oder aus dem Außenluftbereich und kühlt die Oberfläche dieses Wärmestromkorrekturelements ab oder heizt diese Oberfläche während der Aufwärmphase auf. Nachdem diese Luft am Wärmestromkorrekturelement 4 vorbeigeströmt ist, wird sie dem Trocknergehäuse zur Belüftung zugeführt oder zurück zum Installationsbereich oder zum Außenluftbereich geleitet.
Wie die 2 zeigt, strömt das Kühlmittel vom Druckausgang des Kompressors 5 zum Kühlmitteleingang des Kühlmittelkondensators 1. Der Kühlmittelausgang des Kühlmittelkondensators 1 ist mit dem Kühlmitteleingang des Kühlmittelverdampfers 3 über eine Ausdehnungsvorrichtung 2 verbunden und wirkt als Trennelement zwischen den Druckpegeln dieser beiden Teile der Kühlmittelkreislaufvorrichtung. Der Kühlmittelausgang des Kühlmittelverdampfers 3 führt zum Wärmestromkorrekturelement 4, d. h. zur Verbindung, die im Kühlluftstromweg den Ausgang für das Wärmestromkorrekturelement 4 bildet. Die Verbindung des Wärmestromkorrekturelements 4, die im Kühlluftstromweg den Eingang für das Wärmestromkorrekturelement 4 bildet, ist mit dem Aufnahmeeingang des Kompressors 5 verbunden.
Die Ausdehnungsvorrichtung 2 kann als Ausdehnungsrohr oder Ausdehnungskapillarrohr ausgebildet sein.
Sollte eine Kühlphase vorgesehen sein, um ein Knittern der Wäsche nach dem Trocknungsvorgang zu verhindern, wird die Wäschetrommel 7 in dieser Phase betrieben, und der Kreislaufventilator 9 und der Zusatzventilator 8 des Wärmestromkorrekturelements 4 werden eingeschaltet. Während dieser Kühlphase kann der Benutzer zu jeder Zeit die Tür öffnen und die Wäsche aus der Wäschetrommel herausnehmen. Die Kühlphase kann vom Ende des Trocknungsvorgangs und von der Handlung der Herausnahme der Wäsche abhängig gemacht werden. Die Dauer der Kühlphase wird durch das Programm bestimmt, doch kann sie auch abhängig von der Zeit und der Temperatur gesteuert werden.

Claims

Trommeltrockner mit einer geschlossenen Prozessluftkreislaufvorrichtung, die eine Wäschetrommel (7), einen Kreislaufventilator (9), einen Kühlmittelverdampfer (3) und einen Kühlmittelkondensator (1) einer Wärmepumpe aufweist und in der die von der Wäschetrommel (7) abgegebene Prozessluft über den Kühlmittelverdampfer (3) und den Kühlmittelkondensator (1) zurück zur Wäschetrommel (7) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmestromkorrekturelement (4) in die Kühlmittelkreislaufvorrichtung zwischen dem Kühlmittelausgang des Kühlmittelverdampfers (3) und dem Kühlmitteleingang des Kompressors (5) eingefügt ist, dass das Wärmestromkorrekturelement (4) einen Zusatzventilator (8) zum Abziehen von Luft aus dem Grenzbereich des Trommeltrockners, dem Installationsbereich oder dem Außenluftbereich, zum Führen der abgezogenen Luft über das Wärmestromkorrekturelement (4) und zum Zurückführen der Luft in den Grenzbereich des Trommeltrockners, dem Installationsbereich oder dem Außenluftbereich aufweist und dass mit dem Wärmestromkorrekturelement (4) ein Selbstregulierungsprozess erreicht wird, bei dem abhängig von der Wärme der über das Wärmestromkorrekturelement (4) geführten Umgebungsluft entweder Energie dem System zugeführt oder die Überschusswärme abgeführt wird.
Trommeltrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement (6) vorzugsweise stromabwärts vom Kühlmittelkondensator (1) in Strömungsrichtung der Prozessluft angeordnet ist oder in Verbindung mit dem Zusatzventilator (8) des Wärmestromkorrekturelements (4) ein- und ausgeschaltet werden kann und in die Prozessluftkreislaufvorrichtung eingefügt ist.
Trommeltrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislaufventilator (9) stromabwärts vom Kühlmittelkondensator in Strömungsrichtung der Prozessluft angeordnet ist.
Trommeltrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgang des Kühlmittelkondensators (1) über eine Ausdehnungsvorrichtung (2) mit dem Kühlmitteleingang des Kühlmittelverdampfers (3) verbunden ist.
Trommeltrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittelfiltertrockner in die Kühlmittelkreislaufvorrichtung eingefügt ist.
Trommeltrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmestromkorrekturelement (4) vorzugsweise während des ganzen Trocknungsvorgangs von der Umgebungsluft umströmt wird.
Trommeltrockner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) elektrisch betrieben wird.
Trommeltrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom für das Wärmestromkorrekturelement (4) von dem mit dem Kompressor (5) verbundenen Ausgang zu dem mit dem Ausgang des Kühlmittelverdampfers (3) verbundenen Eingang geführt ist.
Trommeltrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trocknungsvorgang eine Kühlphase vorgesehen werden kann, in der die Wäschetrommel (7) betrieben werden kann und der Kreislaufventilator (9) und der Zusatzventilator (8) des Wärmestromkorrekturelements (4) eingeschaltet werden.