EP2326761A2 - Kondensationstrockner mit einer wärmepumpe und erkennung eines unzulässigen betriebszustands sowie verfahren zu seinem betrieb - Google Patents

Kondensationstrockner mit einer wärmepumpe und erkennung eines unzulässigen betriebszustands sowie verfahren zu seinem betrieb

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EP2326761A2
EP2326761A2 EP09781323A EP09781323A EP2326761A2 EP 2326761 A2 EP2326761 A2 EP 2326761A2 EP 09781323 A EP09781323 A EP 09781323A EP 09781323 A EP09781323 A EP 09781323A EP 2326761 A2 EP2326761 A2 EP 2326761A2
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EP
European Patent Office
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compressor
controller
heat pump
refrigerant
lιm1
Prior art date
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EP09781323A
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English (en)
French (fr)
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EP2326761B1 (de
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Thomas Nawrot
Ulrich Nehring
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
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    • D06F58/20General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/206Heat pump arrangements

Definitions

  • the invention relates to a condensation dryer with a drying chamber for the objects to be dried, a process air circuit, a first blower in
  • Evaporator a compressor, a condenser and a throttle, as well as a
  • Temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant, and a controller, and a preferred method for its operation.
  • a condensation dryer air (so-called process air) is passed through a fan via a heater in a wet laundry containing drum as a drying chamber.
  • the hot air absorbs moisture from the laundry to be dried.
  • the then moist process air is passed into a heat exchanger, which is usually preceded by a lint filter.
  • a heat exchanger e.g., air-to-air heat exchanger or heat sink of a heat pump
  • the moist process air is cooled so that the water contained in the wet process air condenses.
  • the condensed water is then generally collected in a suitable container and the cooled and dried air is returned to the heater (which may be the heat source of a heat pump, if desired) and then to the drum.
  • this drying process is very energy-intensive, since the cooling air flow heated in the heat exchanger during the cooling of the process air can be energetically lost to the process.
  • a heat pump By using a heat pump, this energy loss can be significantly reduced.
  • the cooling of the warm, moisture-laden process air essentially takes place in a heat sink of the heat pump, where the heat withdrawn from the process air is evaporated, for example, to vaporize a process air Heat pump cycle used refrigerant is used.
  • the heat absorbed in the heat sink is transported within the heat pump to the heat source and there - optionally at opposite the temperature at the heat sink elevated temperature - discharged again.
  • a heat pump which operates with a refrigerant as a heat transfer medium, wherein the refrigerant is evaporated in the heat sink and liquefied in the heat source
  • the vaporized gaseous refrigerant passes through a compressor to the heat source, which can be referred to here as a condenser, where due Condensation of the gaseous refrigerant heat is released, which is used to heat the process air before entering the drum.
  • the liquefied refrigerant eventually flows through a throttle back to the evaporator; the throttle is used to reduce the internal pressure in the refrigerant, so that it can evaporate in the evaporator with renewed absorption of heat.
  • the heat pump which is thus operated with a circulating refrigerant, is also known as a "compressor heat pump.” Other types of heat pump are also known.
  • DE 40 23 000 C2 discloses a clothes dryer with a heat pump circuit in which a supply air opening is arranged in the process air channel between the condenser and the evaporator, which can be closed with a controllable closure device.
  • WO 2008/086933 A1 describes a condensation dryer with a drying chamber, a process air circuit with a heater for heating the process air and a blower, an air-air heat exchanger and a heat pump circuit with an evaporator, a compressor and a condenser.
  • the heat pump circuit is located between condenser and evaporator, an additional heat exchanger, which is operatively coupled to the air-to-air heat exchanger.
  • the temperature of the refrigerant of the heat pump, in particular in the condenser is kept within the permissible range via the control of heat pump and additional heat exchanger.
  • DE 40 34 274 A1 describes a tumble dryer and a method for monitoring the temperature of a tumble dryer, wherein the tumble dryer connected to a heater for air and for detecting the temperature of the air flow provided thermostatic device, which is set up for switching off the heater in case of exceeding a temperature upper value and for reconnection of the heater falls below a temperature undershoot, and connected to the thermostat means monitoring circuit to generate a signal dependent on the shutdown signal for a display unit.
  • the monitoring circuit has a counter circuit for counting the shutdowns of the heater during a drying process, the counter circuit being connected to the display unit.
  • a decoder circuit may generate an error signal when a certain number of shutdowns have occurred.
  • the heater of the tumble dryer is turned off when the number of times the heater is turned off exceeds a reference value and at the same time drives a display unit through which a user can recognize or hear that he must clean the lint filter and / or the condenser or the blower has failed ,
  • DE 197 28 197 A1 discloses a method for detecting impermissible operating states in a tumble dryer and a tumble dryer with such a detection method. With the method, it should be possible to separately or collectively detect different operating conditions of too high temperature, which originate from different areas. For this the temperature in the
  • a compressor heat pump usually works optimally in certain temperature ranges in the evaporator and in the condenser.
  • the problem with the use of a compressor heat pump in the condensation dryer is usually the high temperature in the condenser, which can lead to process-related that the refrigerant can no longer or not completely liquefied; then the compressor must be switched off and / or a significantly deteriorated effect of the heat pump can be accepted.
  • an impermissible operating state for example a reduced circulation of the process air (air power reduction) is determined by detecting a temperature in the process air stream above a heater for the process air and in front of the drying chamber at regular intervals and in each case from two consecutively detected values a difference value is formed, which corresponds to a temporal gradient.
  • This information generally need not be available in this form for a dryer equipped with a heat pump (heat pump dryer).
  • heat pump dryer the heat pump is often farther from the drying chamber than the heater in a conventional condensation dryer.
  • the detection of an impermissible operating state in a condensation dryer, which is equipped with a heat pump in this way only inaccurately possible.
  • the object of the invention was therefore to provide a condensation dryer with a heat pump and a method for its operation, in which an inadmissible operating state can be detected in a simple manner.
  • the invention thus relates to a condensation dryer with a drying chamber for the objects to be dried, a process air circuit, a first fan in the process air circuit, a heat pump in which a refrigerant circulates, with an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle, and a temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant and a controller, wherein the controller comprises first means for comparing a temperature T ⁇ of the refrigerant with an upper limit temperature T ⁇ l ⁇ m1 stored for the refrigerant in the controller; second means for switching off the compressor when T ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 , and for switching on the compressor each time after switching off; a counting device for detecting a number n of cases in which the compressor is turned off, which counting device is incremented by 1 in each case of turning off; and third means for comparing the number n with a preset limit number n hm stored in the controller and for evaluating the difference ⁇ n
  • inadmissible operating state is to be interpreted broadly, meaning any operating state which may lead to impairment of a drying process and / or damage to the condensation dryer.
  • the second means are set up for switching on the compressor only after expiration of a delay period .DELTA.t v each after a shutdown.
  • the delay period .DELTA.t v is greater than a period of time within which each after a shutdown of the compressor Pressure equalization occurs within the heat pump.
  • Pressure equalization requires a time of about one minute; During this time, pressure differences build up, which are built up by the effects of the compressor and the throttle in the refrigerant between the condenser and the evaporator, wherein the refrigerant is expanded in the condenser, so that in particular its temperature decreases.
  • the delay period ⁇ t v has a length of about three minutes.
  • the second means are arranged such that At is v first determined after a shutdown of the compressor at the expiration of a delay period if T is ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 that the compressor is only turned on again, if T ⁇ is smaller than T ⁇ l ⁇ m1 , and that the counter is incremented by 1 and the re-switching of the compressor for a further delay period .DELTA.t v omitted if T ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 .
  • the temperature sensor is located at the outlet of the condenser or at the outlet of the compressor.
  • an additional heat exchanger is arranged in the heat pump in the condensation dryer according to the invention.
  • the additional heat exchanger is arranged in a process air channel between the evaporator and the condenser.
  • the additional heat exchanger is arranged in a cooling air duct, wherein in this cooling air duct, an air-air heat exchanger may be present.
  • the condensation dryer according to the invention preferably comprises a second fan for cooling the heat pump.
  • the second blower is preferably arranged in a cooling air duct and / or the surroundings of the compressor.
  • the condensation dryer according to the invention preferably has an acoustic and / or visual display means for indicating an impermissible operating state.
  • An optical display means may be, for example, a liquid crystal display on which certain prompts or hints are given. It may also or alternatively light LEDs in one or more colors light up.
  • the type of display of an impermissible operating state may depend on the type of impermissible operating state.
  • a request to clean the air passages in the condensation dryer could be indicated on a liquid crystal display.
  • a light-emitting diode for example in a yellow-red color, could light up.
  • a second impermissible operating state which is generally critical, for example, an indication that the drying process has been interrupted, the refrigerant circuit checked and / or a service technician to turn on, could be indicated on a liquid crystal display.
  • a light-emitting diode for example in a deep red color, could light up.
  • the display could also be made via an acoustic display, with different impermissible operating states could be displayed by different beeps.
  • the heating of the process air can only take place via the condenser of the heat pump. However, it can also be used in addition to an electric heater.
  • a further heater is used in the condensation dryer according to the invention, this is preferably a two-stage heater.
  • the Control of this heater is also used in a preferred embodiment of the invention for controlling the temperature of the refrigerant.
  • the invention also relates to a method of operating a condensation dryer with a drying chamber for the objects to be dried, a process air circuit, a first fan in the process air circuit, a heat pump in which a refrigerant circulates, with an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle, and a temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant, and a controller, wherein the controller includes first means for comparing a temperature T ⁇ of the refrigerant with an upper limit temperature T ⁇ l ⁇ m1 stored for the refrigerant in the controller; second means for switching off the compressor when T ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 , and for switching on the compressor each time after switching off; a counting device for detecting a number n of cases in which the compressor is turned off, which counting device is incremented by 1 in each case of turning off; and third means for comparing the number n with a preset limit number n hm stored in the controller and for
  • the second means switches on the compressor only after a delay period ⁇ t v has elapsed, in each case after a switch-off.
  • the second means (27) determine the expiration of each delay period .DELTA.t v after a shutdown of the compressor (14) first determines whether T ⁇ ⁇ is greater than or equal to T is l ⁇ m1, after which the compressor (14) only switch on again when T ⁇ is smaller than T ⁇ l ⁇ m1 , and then the counter is incremented by 1 and the re-switching of the compressor for a further delay period .DELTA.t v omitted if T ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 .
  • a first impermissible operating state is displayed for the case ⁇ n greater than or equal to n 1 , where n 1 is a predetermined value stored in the control.
  • the display of a first impermissible operating state may include the request to clean the air passages in the condenser dryer. It is further preferred that, for the case ⁇ n greater than or equal to n 2 , where n 2 is a predetermined value stored in the control, a second inadmissible operating state is displayed. In addition to the display of a second impermissible operating state, an ongoing drying process can be interrupted.
  • a cooling device for the heat pump may be used, which preferably comprises a second fan.
  • the second blower can be used directly for cooling components of the heat pump, in particular the compressor.
  • the second fan and an additional heat exchanger are arranged in a cooling air passage, wherein the additional heat exchanger is located in the heat pump.
  • the cooling air duct may still be another air-to-air heat exchanger.
  • the possibly present air-air heat exchanger is removable. This is particularly advantageous because a removable heat exchanger can be cleaned more easily from lint.
  • process air and cooling air or process air and refrigerant in the heat pump are each passed through the corresponding heat exchangers in a crossflow or countercurrent process.
  • the refrigerant used in the heat pump cycle is preferably selected from the group comprising propane, carbon dioxide and fluorinated hydrocarbon compounds.
  • a refrigerant from the group comprising the known compounds or mixtures R 134a, R152a, R407C and R410A is used.
  • a throttle also referred to as expansion valve or throttle valve on.
  • the throttle may in particular be a valve, a capillary or a diaphragm.
  • the temperature of the refrigerant of the heat pump, in particular in the condenser, according to the invention is generally kept within the permissible range via the control of the heat pump and possibly an additional heat exchanger. If there is additional heating in the process air cycle before entering the drying chamber in the condensation dryer according to the invention, the control of the heat pump is preferably carried out in coordination with the control of the heating. As the degree of drying of the objects to be dried in the condenser dryer decreases the energy required for drying, it is appropriate to regulate the heating accordingly, ie to reduce its heat output as the degree of drying progresses, to maintain a balance between the supplied and the necessary drying energy ,
  • FIGS. 1 to 5 Further details of the invention will become apparent from the following description of non-limiting embodiments of the condensation dryer according to the invention and a method using this condensation dryer. Reference is made to FIGS. 1 to 5.
  • Fig. 1 shows a vertical section through a condensation dryer according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the process air circuit and the heat pump for the first embodiment shown in Figure 1;
  • Fig. 3 shows a vertical section through a condensation dryer according to a second embodiment, in which an additional heater and an additional air-to-air heat exchanger are used;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the process air circuit and the heat pump for the second embodiment shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the process air circuit and the heat pump for a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a vertically sectioned condensation dryer (abbreviated hereafter to "dryer”) according to a first embodiment of the invention, in which the heating of the process air takes place exclusively via the condenser of the heat pump.
  • dryer vertically sectioned condensation dryer
  • the dryer 1 shown in FIG. 1 has a drum rotatable about a horizontal axis as a drying chamber 3, inside which drivers 4 are fastened for moving laundry during a drum rotation.
  • Process air is conducted by means of a first blower 19 through a drum 3 and a heat pump 13, 14, 15, 17 in an air duct 2 in a closed circuit (process air circuit 2).
  • the heated in a condenser 15 of the heat pump 13,14,15,17 process air is cooled after passing through the drum 3 and moisture absorption and heated again by the condenser 15 after condensation of the moisture contained in the process air. This heated air from the rear, i.
  • the refrigerant liquefies with heat being released to the process air.
  • the now present in liquid form refrigerant is then passed to an additional heat exchanger 16, which is located together with a second fan 20 in a cooling air duct 12, and from there via a throttle valve 17 in turn to the evaporator 13, whereby the refrigerant circuit is closed.
  • the cooling air is taken from the room air and returned to the room air after heat exchange.
  • the drum 3 is mounted in the embodiment shown in Fig. 1 at the rear bottom by means of a pivot bearing and front by means of a bearing plate 7, the drum 3 rests with a brim on a sliding strip 8 on the bearing plate 7 and so on the front End is held.
  • the control of the condensation dryer via a controller 10, which can be controlled by the user via an operating unit 9.
  • a temperature sensor 22 is disposed at the outputs 23 and 24 respectively.
  • An optical display means 25 serves to indicate an impermissible operating state, wherein different colors can indicate different impermissible operating states.
  • This delay period .DELTA.t v is in particular greater than a period of time, enters a pressure compensation inside the heat pump 13,14,15,17 within which in each case after a shutdown of the compressor fourteenth
  • Such pressure equalization requires a time of about one minute; In this time, pressure differences build up, which are built up by the effects of the compressor 14 and the throttle 17 between the condenser 15 and the evaporator 13, wherein the refrigerant is expanded in the condenser 15, so that in particular its temperature decreases.
  • the delay period ⁇ t v has a length of about three minutes.
  • the second means 27 are arranged such that after expiry of a delay period .DELTA.t v after switching off the compressor 14 is first determined whether T ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 , after which the compressor 14 is only turned on again when T ⁇ is smaller than T ⁇ l ⁇ m1 , and then the counter 28 is incremented by 1 and the re-switching of the compressor 14 for a further delay period .DELTA.t v omitted if T ⁇ is greater than or equal to T ⁇ l ⁇ m1 .
  • Figure 2 shows a schematic representation of the process air circuit and the heat pump for the first embodiment shown in Fig. 1. While the process air in the closed process air circuit 2 and the refrigerant in the closed circuit of the heat pump 13,14,15,17 out, the air used by the second blower 20 for cooling in the additional heat exchanger 16 of the room air is removed and after passing through the additional heat exchanger 16 fed back to the room air.
  • drying shows a vertically sectioned condensation dryer (hereinafter abbreviated to "dryer") according to a second embodiment, in which an additional heat exchanger is located both in the heat pump and in the cooling air duct of an air-to-air heat exchanger. 3 embodiment uses an additional heater.
  • the dryer 1 shown in FIG. 3 has a drum rotatable about a horizontal axis as a drying chamber 3, inside which drivers 4 are fastened for moving laundry during a drum rotation.
  • Process air is conveyed by means of a first blower 19 via a heater 18, through a drum 3, an air-to-air Heat exchanger 11, 12 and a heat pump 13,14,15,17 out in an air channel 2 in a closed circuit (process air circuit 2).
  • process air circuit 2 After passage through the drum 3, the moist, warm process air is cooled and reheated after condensation of moisture contained in the process air.
  • the now present in liquid refrigerant is then fed to an additional heat exchanger 16, which is located in the cooling air passage 12 of the air-to-air heat exchanger 1 1, 12 between this and a second blower 20, and from there via a throttle valve 17 in turn to the evaporator 13, whereby the refrigerant circuit is closed.
  • the cooling air is taken from the room air and, after passing through the air-to-air heat exchanger 1 1, 12 again supplied to the room air.
  • the drum 3 is mounted in the embodiment shown in Fig. 3 at the rear bottom by means of a pivot bearing and front by means of a bearing plate 7, wherein the drum 3 rests with a brim on a sliding strip 8 on the bearing plate 7 and is held at the front end.
  • the control of the condensation dryer via a controller 10, which can be controlled by the user via an operating unit 9.
  • a temperature sensor 22 is disposed at the outputs 23 and 24 respectively.
  • An optical display means 25 serves to indicate an impermissible operating state.
  • Figure 4 shows a schematic representation of the process air circuit and the heat pump for the second embodiment shown in Fig. 3. While the process air in the closed process air circuit 2 and the refrigerant in the closed circuit of
  • Heat pump 13,14,15 is performed, which is used for cooling in the air-to-air heat exchanger
  • Fig. 5 shows a schematic representation of the process air circuit and the heat pump for a third embodiment.
  • the additional heat exchanger 16 in the cooling air channel 12 on the air-to-air heat exchanger 1 1, 12 opposite side of the second blower 20 is arranged.
  • the heat exchanger 16 is thus in the intake of the cooling air.
  • the invention has the advantage that the operation of a condensation dryer can be monitored in a simple and effective manner. Impermissible operating states can be displayed safely, so that suitable countermeasures can be taken.
  • the heat pump and in particular its condenser can operate in an optimum temperature range. This allows the operation of the condensation dryer with a particularly favorable energy balance. In addition, the heat pump is spared. In any case, the detection of an impermissible operating state is possible in a simple manner in such a condensation dryer; It can thus be easily and promptly remedied or prevented operation under critical conditions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner 1 mit einer Trocknungskammer 3 für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis 2, einem ersten Gebläse 19 im Prozessluftkreis 2, einer Wärmepumpe 13, 14, 15, 17, in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer 13, einem Kompressor 14, einem Verflüssiger 15 und einer Drossel 17, sowie einem Temperaturfühler 22 zum Messen einer Temperatur des Kältemittels und einer Steuerung 10. Die Steuerung 10 umfasst erste Mittel 26 zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung 10 gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lim1; zweite Mittel 27 für das Ausschalten des Kompressors 14, wenn Tk größer oder gleich Tκ lim1 ist, und für das Einschalten des Kompressors 14 jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung 28 zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor 14 ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung 28 in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel 29 zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung 10 gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nlim und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nlim) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb dieses Kondensationstrockners.

Description

Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe und Erkennung eines unzulässigen Betriebszustands sowie Verfahren zu seinem
Betrieb
Die Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden 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, sowie ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.
Ein solcher Kondensationstrockner und ein Verfahren zu seinem Betrieb gehen hervor aus der DE 40 23 000 C2.
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 feuchte Prozessluft in einen Wärmetauscher geleitet, dem in der Regel ein Flusenfilter vorgeschaltet ist. In einem 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 unter Umständen 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 - 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, wo aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme freigesetzt wird, 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 erneutem Aufnehmen 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.
Die DE 40 23 000 C2 offenbart einen Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis, bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.
Die WO 2008/086933 A1 beschreibt einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkreis mit einer Heizung zur Erwärmung der Prozessluft und einem Gebläse, 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, der 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.
Die DE 40 34 274 A1 beschreibt einen Wäschetrockner und ein Verfahren zur Temperaturüberwachung bei einem Wäschetrockner, wobei der Wäschetrockner eine mit einer Heizung für Luft verbundene und zur Erfassung der Temperatur des Luftstromes vorgesehene Thermostateinrichtung aufweist, die zur Abschaltung der Heizung bei Überschreitung eines Temperaturoberwertes sowie zur Wiederanschaltung der Heizung bei Unterschreitung eines Temperaturunterwertes eingerichtet ist, und eine mit der Thermostateinrichtung verbundene Überwachungsschaltung, um für eine Anzeigeeinheit ein von den Abschaltungen abhängiges Signal zu erzeugen. Die Überwachungsschaltung weist eine Zählerschaltung zum Zählen der während eines Trocknungsvorganges erfolgenden Abschaltungen der Heizung auf, wobei die Zählerschaltung mit der Anzeigeeinheit verbunden ist. Eine Dekodierschaltung kann ein Fehlersignal erzeugen, wenn eine bestimmte Anzahl von Abschaltungen erfolgt ist. Beispielsweise wird die Heizung des Wäschetrockners ausgeschaltet, wenn die Anzahl der Abschaltungen der Heizung einen Referenzwert überschreitet, und gleichzeitig eine Anzeigeeinheit angesteuert, über welche ein Benutzer erkennen oder hören kann, dass er das Flusensieb und/oder den Kondensator reinigen muss oder das Gebläse ausgefallen ist.
Die DE 197 28 197 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung unzulässiger Betriebszustände in einem Wäschetrockner sowie einen Wäschetrockner mit einem solchen Erkennungsverfahren. Mit dem Verfahren soll es möglich sein, getrennt oder gemeinsam verschiedene Betriebszustände von zu hoher Temperatur zu erfassen, welche aus unterschiedlichen Bereichen herrühren. Hierzu wird die Temperatur im
Zuluftstrom oberhalb einer Zuluftheizung und vor der Wäschetrommel periodisch erfasst, aus zwei aufeinanderfolgend erfassten Werten ein Differenzwert bzw. Gradient gebildet, dieser Differenzwert (Gradient) mit einem vorgegebenen Differenzwert (Gradient) verglichen, wobei, wenn der neu gebildete Differenzwert absolut größer als der vorgegebene Differenzwert ist, ein Zählwert um einen Schritt erhöht wird, dieser Zählwert mit einem vorgegebenen Zählwert verglichen wird, und, wenn der aktuelle Zählwert größer als der vorgegebene Zählwert ist, die Heizung des Wäschetrockners abgeschaltet und/oder eine Betriebszustandsanzeige aktiviert wird.
Der traditionell eingesetzte Luft-Luft-Wärmetauscher - im Kreuzbetrieb oder im Gegenstrombetrieb betrieben - und die elektrische Heizung sind im Allgemeinen komplett durch eine Wärmepumpe ersetzt. 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 kommen. Dies kann ebenfalls zu einer Steigerung der Temperatur des Kältemittels führen. Derartige Betriebszustände können zu einer Schädigung der Wärmepumpe oder sonstiger Teile des Trockners führen und sind daher unzulässig.
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.
Aufgabe der Erfindung war daher die Bereitstellung eines Kondensationstrockners mit einer Wärmepumpe sowie eines Verfahrens zu seinem Betrieb, bei dem auf einfache Weise ein unzulässiger Betriebszustand erkannt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Kondensationstrockner mit den Merkmalen des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs sowie das Verfahren 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 Trocknungskammer für die zu trocknenden 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 die Steuerung erste Mittel zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1; zweite Mittel für das Ausschalten des Kompressors, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, und für das Einschalten des Kompressors jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst.
Der hierin verwendete Begriff „unzulässiger Betriebszustand" ist breit auszulegen. Hiermit ist jeder Betriebszustand gemeint, der zu einer Beeinträchtigung eines Trocknungsprozesses und/oder zu einer Schädigung des Kondensationstrockners führen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners sind die zweiten Mittel eingerichtet für das Einschalten des Kompressors erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten. Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Verzögerungszeitraum Δtv größer ist als ein Zeitraum, innerhalb dessen jeweils nach einem Abschalten des Kompressors ein Druckausgleich innerhalb der Wärmepumpe eintritt. Ein solcher Druckausgleich benötigt eine Zeit von etwa einer Minute; in dieser Zeit bauen sich Druckunterschiede ab, die durch die Wirkungen des Kompressors und der Drossel im Kältemittel zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer aufgebaut werden, wobei das Kältemittel im Verflüssiger entspannt wird, so dass insbesondere seine Temperatur sinkt. Somit kann durch ein Abschalten eines Kompressors und den nachfolgenden Druckausgleich ein kritischer Betriebszustand der Wärmepumpe, welcher durch eine exzessiv hohe Temperatur im Bereich hohen Drucks gekennzeichnet ist, durch ein Abschalten des Kompressors schnell und wirkungsvoll beendet werden. Ganz besonders bevorzugt hat der Verzögerungszeitraum Δtv eine Länge von etwa drei Minuten.
Gemäß einer zusätzlichen bevorzugten Ausgestaltung des Kondensationstrockners sind die zweiten Mittel derart eingerichtet, dass jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors zunächst ermittelt wird, ob Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, dass der Kompressor nur erneut eingeschaltet wird, wenn Tκ kleiner als Tκ lιm1 ist, und dass die Zählvorrichtung um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist. Dabei sind in einem Fall, in dem auch das Abschalten des Kompressors nicht zu einer schnellen Beendigung des kritischen Betriebszustandes der Wärmepumpe führt, weitere Maßnahmen möglich, insbesondere ein verlängertes Abschalten des Kompressors, um weitere Zeit für den Abbau einer unerwünscht hohen Temperatur innerhalb der Wärmepumpe zu gewinnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners befindet sich der Temperaturfühler am Ausgang des Verflüssigers oder am Ausgang des Kompressors.
Es ist überdies bevorzugt, wenn im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner in der Wärmepumpe ein zusätzlicher Wärmetauscher angeordnet ist. Hierbei ist in einer bevorzugten Ausführungsform der zusätzliche Wärmetauscher in einem Prozessluftkanal zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger angeordnet. Alternativ ist der zusätzliche Wärmetauscher in einem Kühlluftkanal angeordnet, wobei in diesem Kühlluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher vorhanden sein kann. Überdies umfasst der erfindungsgemäße Kondensationstrockner vorzugsweise ein zweites Gebläse zur Kühlung der Wärmepumpe. Das zweite Gebläse ist vorzugsweise in einem Kühlluftkanal und/oder der Umgebung des Kompressors angeordnet.
Der erfindungsgemäße Kondensationstrockner weist vorzugsweise ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel zur Anzeige 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 unzulässigen Betriebszustandes kann von der Art des unzulässigen Betriebszustands abhängig sein.
Bei einem im Allgemeinen weniger kritischen ersten unzulässigen Betriebszustand könnte beispielsweise auf einem Flüssigkristalldisplay eine Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in einer gelbroten Farbe, 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 einer tiefroten Farbe, aufleuchten.
Die Anzeige könnte auch über eine akustische Anzeige erfolgen, wobei unterschiedliche unzulässige Betriebszustände durch unterschiedliche Pieptöne angezeigt werden könnten.
Die Erwärmung der Prozessluft kann 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.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Kondensationstrockners mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden 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 die Steuerung erste Mittel zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1; zweite Mittel für das Ausschalten des Kompressors, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, und für das Einschalten des Kompressors jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst, bei welchem Verfahren folgende Schritte erfolgen:
(a) Setzen der Zählvorrichtung auf Null und Einschalten des Kompressors durch die zweiten Mittel beim Beginnen des Verfahrens;
(b) zyklisch wiederholtes Messen einer Temperatur Tκ des Kältemittels mittels des Temperaturfühlers und Vergleichen von Tκ mittels der ersten Mittel mit einer in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1;
(c) Ausschalten des Kompressors durch die zweiten Mittel, wenn Tκ größer oder gleich Tκ"m1 ist;
(d) Inkrementieren der Anzahl n in der Zählvorrichtung um den Wert 1 für jeden Fall, dass der Kompressor ausgeschaltet wird;
(e) erneutes Einschalten des Kompressors durch die zweiten Mittel jeweils nach einem Abschalten; (f) Vergleichen, mittels der dritten Mittel, der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm; und
(a) Auswerten der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands. Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung dieses Verfahrens schalten die zweiten Mittel den Kompressor erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten erneut ein. Besonders bevorzugt ermitteln die zweiten Mittel (27) jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors (14) zunächst, ob Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, wonach sie den Kompressor (14) nur dann erneut einschalten, wenn Tκ kleiner als Tκ lιm1 ist, und wonach die Zählvorrichtung um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist. Während des Ablaufs des Verzögerungszeitraums bauen sich Druckunterschiede ab, die durch die Wirkungen des Kompressors und der Drossel im Kältemittel zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer aufgebaut werden, wobei das Kältemittel im Verflüssiger entspannt wird, so dass insbesondere seine Temperatur sinkt. Somit kann durch ein Abschalten eines Kompressors und den nachfolgenden Druckausgleich ein kritischer Betriebszustand der Wärmepumpe, welcher durch eine exzessiv hohe Temperatur im Bereich hohen Drucks gekennzeichnet ist, durch ein Abschalten des Kompressors schnell und wirkungsvoll beendet werden. Gegebenenfalls sind zur Beendigung eines kritischen Betriebszustandes der Wärmepumpe führt, weitere Maßnahmen möglich, insbesondere ein verlängertes Abschalten des Kompressors, um weitere Zeit für den Abbau einer unerwünscht hohen Temperatur innerhalb der Wärmepumpe zu gewinnen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird für den Fall Δn größer oder gleich n1, wobei n1 ein in der Steuerung gespeicherter vorgegebener Wert ist, ein erster unzulässiger Betriebszustand angezeigt wird. Dabei kann die Anzeige eines ersten unzulässigen Betriebszustands die Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen, umfassen. Weiter bevorzugt ist es, dass für den Fall Δn größer oder gleich n2, wobei n2 ein in der Steuerung gespeicherter vorgegebener Wert ist, ein zweiter unzulässiger Betriebszustand angezeigt wird. Dabei kann neben der Anzeige eines zweiten unzulässigen Betriebszustands ein stattfindender Trocknungsprozess unterbrochen werden.
Im Allgemeinen gilt: n2 > n1. Zur Regulierung der Temperatur des Kältemittels in der Wärmepumpe kann eine Kühlvorrichtung für die Wärmepumpe verwendet werden, die vorzugsweise ein zweites Gebläse umfasst. Das zweite Gebläse kann direkt zu einer Abkühlung von Komponenten 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 Wärmepumpe 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.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn Prozessluft und Kühlluft bzw. Prozessluft und Kältemittel in der Wärmepumpe jeweils in einem Kreuz- bzw. Gegenstromverfahren durch die entsprechenden Wärmetauscher geführt werden.
Das im Wärmepumpenkreis verwendete Kältemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die Propan, Kohlendioxid und fluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen umfasst. Vorzugsweise kommt ein Kältemittel aus der Gruppe umfassend die bekannte Verbindungen oder Gemische R 134a, R152a, R407C und R410A zum Einsatz.
Die Wärmepumpe im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner weist neben Verdampfer, Verflüssiger und Kompressor in Fließrichtung des Kältemittels zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer eine Drossel, auch als Entspannungsventil oder Drosselventil bezeichnet, auf. Die Drossel kann insbesondere ein Ventil, eine Kapillare oder eine Blende sein.
Die Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe, insbesondere im Verflüssiger, wird erfindungsgemäß im Allgemeinen über die Steuerung der Wärmepumpe und ggf. einen zusätzlichen Wärmetauscher im zulässigen Bereich gehalten. Wenn sich beim erfindungsgemäßen Kondensationstrockner im Prozessluftkreis vor dem Eintritt in die Trocknungskammer eine zusätzliche Heizung befindet, wird vorzugsweise die Steuerung der Wärmepumpe in Abstimmung mit der Steuerung der Heizung durchgeführt. 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 Wäsche, wird somit eine geringere Heizleistung oder sogar eine zunehmende Kühlleistung der Wärmepumpe erforderlich. Insbesondere würde nach einer abgeschlossenen Trocknungsphase die Temperatur im Prozessluftkreis stark ansteigen. Im Allgemeinen wird daher die Wärmepumpe und ggf. eine zusätzliche Heizung im Kondensationstrockner so geregelt, dass in der Trocknungskammer eine maximal zulässige Temperatur nicht überschritten wird.
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 Figuren 1 bis 5.
Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform;
Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der eine zusätzliche Heizung und ein zusätzlicher Luft-Luft- Wärmetauscher verwendet werden;
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform; und
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für eine dritte Ausführungsform. Figur 1 zeigt einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden mit „Trockner" abgekürzt) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Heizung der Prozessluft ausschließlich über den Verflüssiger der Wärmepumpe erfolgt.
Der in Figur 1 dargestellte Trockner 1 weist eine um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trocknungskammer 3 auf, innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft wird mittels eines ersten Gebläses 19 durch eine Trommel 3 sowie eine Wärmepumpe 13,14,15,17 in einem Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt (Prozessluftkreis 2). Die in einem Verflüssiger 15 der Wärmepumpe 13,14,15,17 erwärmte Prozessluft wird nach Durchgang durch die Trommel 3 und Feuchtigkeitsaufnahme abgekühlt und nach Kondensation der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit wieder durch den Verflüssiger 15 erwärmt. Dabei wird erwärmte Luft von hinten, d.h. von der einer Tür 5 gegenüberliegenden Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt durch die Befüllöffnung der Trommel 3 zu einem Flusensieb 6 innerhalb einer die Befüllöffnung verschließenden Tür 5. Anschließend wird der Luftstrom in der Tür 5 nach unten umgelenkt und im Luftkanal 2 zum Verdampfer 13 einer Wärmepumpe 13,14,15,17 geführt, wo sie abgekühlt wird. Das sich dabei abscheidende Kondensat wird in einem Kondensat-Behälter 30 aufgefangen, von wo aus es durch Entleeren oder Abpumpen entsorgt werden kann. Das im Verdampfer 13 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet. Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich das Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird anschließend zu einem zusätzlichen Wärmetauscher 16 geführt, der sich zusammen mit einem zweiten Gebläse 20 in einem Kühlluftkanal 12 befindet, und von dort über ein Drosselventil 17 wiederum zum Verdampfer 13, wodurch der Kältemittelkreis geschlossen ist. Die Kühlluft wird der Raumluft entnommen und nach dem Wärmetausch wieder der Raumluft zugeführt.
Die Trommel 3 wird in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners erfolgt über eine Steuerung 10, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 9 geregelt werden kann.
Zusätzlich zur Steuerung 10 oder integriert in die Steuerung 10 umfasst der Kondensationstrockner 1 erste Mittel 26 zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung 10 gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1; zweite Mittel 27 für das Ausschalten des Kompressors 14, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist; und ein erneutes Einschalten des Kompressors 14, und eine Zählvorrichtung 28 zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor 14 ausgeschaltet wird; und dritte Mittel 29 zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung 10 gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.
23 bedeutet den Ausgang des Verflüssigers 15. 24 bedeutet den Ausgang des Kompressors 14. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist jeweils ein Temperaturfühler 22 an den Ausgängen 23 und 24 angeordnet.
Ein optisches Anzeigemittel 25 dient zur Anzeige eines unzulässigen Betriebszustandes, wobei verschiedene Farben unterschiedliche unzulässige Betriebszustände anzeigen können.
Es sind die zweiten Mittel 27 eingerichtet für das Einschalten des Kompressors 14 erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten. Dieser Verzögerungszeitraum Δtv ist insbesondere größer als ein Zeitraum, innerhalb dessen jeweils nach einem Abschalten des Kompressors 14 ein Druckausgleich innerhalb der Wärmepumpe 13,14,15,17 eintritt. Ein solcher Druckausgleich benötigt eine Zeit von etwa einer Minute; in dieser Zeit bauen sich Druckunterschiede ab, die durch die Wirkungen des Kompressors 14 und der Drossel 17 zwischen dem Verflüssiger 15 und dem Verdampfer 13 aufgebaut werden, wobei das Kältemittel im Verflüssiger 15 entspannt wird, so dass insbesondere seine Temperatur sinkt. Somit kann durch ein Abschalten des Kompressors 14 und den nachfolgenden Druckausgleich ein kritischer Betriebszustand der Wärmepumpe 13,14,15,17, welcher durch eine exzessiv hohe Temperatur im Bereich hohen Drucks gekennzeichnet ist, durch ein Abschalten des Kompressors 14 schnell und wirkungsvoll beendet werden. Konkret hat der Verzögerungszeitraum Δtv eine Länge von etwa drei Minuten.
Weiter sind die zweiten Mittel 27 derart eingerichtet, dass jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors 14 zunächst ermittelt wird, ob Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, wonach der Kompressor 14 nur erneut eingeschaltet wird, wenn Tκ kleiner als Tκ lιm1 ist, und wonach die Zählvorrichtung 28 um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors 14 für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist. Dabei sind in einem Fall, in dem auch das Abschalten des Kompressors 14 nicht zu einer schnellen Beendigung des kritischen Betriebszustandes der Wärmepumpe 13,14,15,17 führt, weitere Maßnahmen möglich, insbesondere ein verlängertes Abschalten des Kompressors 14, um weitere Zeit für den Abbau einer unerwünscht hohen Temperatur innerhalb der Wärmepumpe 13,14,15,17 zu gewinnen.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform. Während die Prozessluft im geschlossenen Prozessluftkreis 2 und das Kältemittel im geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpe 13,14,15,17 geführt wird, wird die mittels des zweiten Gebläses 20 zur Kühlung im zusätzlichen Wärmetauscher 16 verwendete Luft der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den zusätzlichen Wärmetauscher 16 wieder der Raumluft zugeführt.
Figur 3 zeigt einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden mit „Trockner" abgekürzt) gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der sich ein zusätzlicher Wärmetauscher sowohl in der Wärmepumpe als auch im Kühlluftkanal eines Luft-Luft- Wärmetauschers befindet. Außerdem wird bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eine zusätzliche Heizung verwendet.
Der in Figur 3 dargestellte Trockner 1 weist eine um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trocknungskammer 3 auf, innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft wird mittels eines ersten Gebläses 19 über eine Heizung 18, durch eine Trommel 3, einen Luft-Luft- Wärmetauscher 11 ,12 sowie eine Wärmepumpe 13,14,15,17 in einem Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt (Prozessluftkreis 2). Nach Durchgang durch die Trommel 3 wird die feuchte, warme Prozessluft abgekühlt und nach Kondensation der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit wieder erwärmt. Dabei wird von der Heizung 18 bzw. dem Verflüssiger 15 erwärmte Luft von hinten, d.h. von der einer Tür 5 gegenüberliegenden Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt durch die Befüllöffnung der Trommel 3 zu einem Flusensieb 6 innerhalb einer die Befüllöffnung verschließenden Tür 5. Anschließend wird der Luftstrom in der Tür 5 nach unten umgelenkt und von dem Luftkanal 2 zum Luft-Luft- Wärmetauscher 11 ,12 geleitet. Dort kondensiert infolge Abkühlung die von der Prozessluft aus den Wäschestücken aufgenommene Feuchtigkeit zumindest teilweise und wird im Kondensat-Behälter 21 aufgefangen, von dem aus sie entsorgt werden kann. Anschließend wird die etwas abgekühlte Prozessluft zum Verdampfer 13 einer Wärmepumpe 13,14,15,17 geführt, wo sie weiter abgekühlt wird, wobei das dort anfallende Kondensat im Kondensat-Behälter 30 aufgefangen wird, von dem aus es durch Entleeren oder Abpumpen entsorgt werden kann. Das im Verdampfer 13 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet. Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich das Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird anschließend zu einem zusätzlichen Wärmetauscher 16 geführt, der sich im Kühlluftkanal 12 des Luft-Luft-Wärmetauschers 1 1 ,12 zwischen diesem und einem zweiten Gebläse 20 befindet, und von dort über ein Drosselventil 17 wiederum zum Verdampfer 13, wodurch der Kältemittelkreis geschlossen ist. Die Kühlluft wird der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den Luft-Luft-Wärmetauscher 1 1 ,12 wieder der Raumluft zugeführt.
Die Trommel 3 wird in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners erfolgt über eine Steuerung 10, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 9 geregelt werden kann.
Zusätzlich zur Steuerung 10 oder integriert in die Steuerung 10 umfasst der Kondensationstrockner 1 erste Mittel 26 zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung 10 gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1; zweite Mittel 27 für das Ausschalten des Kompressors 14, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist; und für das Einschalten des Kompressors 14, und eine Zählvorrichtung 28 zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor 14 ein- oder ausgeschaltet wird; und dritte Mittel 29 zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung 10 gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.
23 bedeutet den Ausgang des Verflüssigers 15. 24 bedeutet den Ausgang des Kompressors 14. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist jeweils ein Temperaturfühler 22 an den Ausgängen 23 und 24 angeordnet. Ein optisches Anzeigemittel 25 dient zur Anzeige eines unzulässigen Betriebszustandes.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform. Während die Prozessluft im geschlossenen Prozessluftkreis 2 und das Kältemittel im geschlossenen Kreislauf der
Wärmepumpe 13,14,15 geführt wird, wird die zur Kühlung im Luft-Luft-Wärmetauscher
11 ,12 verwendete Luft der Raumluft entnommen, über das zweite Gebläse 20 nach
Durchgang durch den zusätzlichen Wärmetauscher 16 zum Luft-Luft-Wärmetauscher 11 ,12 geleitet und anschließend wieder der Raumluft zugeführt.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für eine dritte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der zusätzliche Wärmetauscher 16 im Kühlluftkanal 12 auf der dem Luft-Luft-Wärmetauscher 1 1 ,12 abgewandten Seite des zweiten Gebläses 20 angeordnet. Der Wärmetauscher 16 befindet sich somit im Ansaugbereich der Kühlluft.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass der Betrieb eines Kondensationstrockners auf einfache und wirkungsvolle Weise überwacht werden kann. Unzulässige Betriebszustände können sicher angezeigt werden, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Die Wärmepumpe und insbesondere deren Verflüssiger können in einem optimalen Temperaturbereich arbeiten. Dies ermöglicht den Betrieb des Kondensationstrockners mit einer besonders günstigen Energiebilanz. Außerdem wird die Wärmepumpe geschont. In jedem Falle ist in einem solchen Kondensationstrockner die Erkennung eines unzulässigen Betriebszustandes auf einfache Weise möglich; es kann somit leicht und umgehend für Abhilfe gesorgt oder ein Betrieb unter kritischen Bedingungen verhindert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kondensationstrockner (1 ) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis (2), einem ersten Gebläse (19) im
Prozessluftkreis (2), einer Wärmepumpe (13,14,15,17), in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer (13), einem Kompressor (14), einem Verflüssiger (15) und einer Drossel (17), sowie einem Temperaturfühler (22) zum Messen einer Temperatur des Kältemittels und einer Steuerung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (10) erste Mittel (26) zum Vergleich einer Temperatur Tκ des
Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung (10) gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1; zweite Mittel (27) für das Ausschalten des Kompressors (14), wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, und für das Einschalten des Kompressors (14) jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung (28) zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor (14) ausgeschaltet wird, welche
Zählvorrichtung (28) in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel (29) zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung (10) gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - niim) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst.
2. Kondensationstrockner (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (27) eingerichtet sind für das Einschalten des Kompressors (14) erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten.
3. Kondensationstrockner (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzögerungszeitraum Δtv größer ist als ein Zeitraum, innerhalb dessen jeweils nach einem Abschalten des Kompressors (14) ein Druckausgleich innerhalb der Wärmepumpe (13,14,15,17) eintritt.
4. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzögerungszeitraum Δtv eine Länge von etwa drei Minuten hat.
5. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (27) derart eingerichtet sind, dass jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors (14) zunächst ermittelt wird, ob Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, dass der Kompressor (14) nur erneut eingeschaltet wird, wenn Tκ kleiner als Tκ lιm1 ist, und dass die Zählvorrichtung um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist.
6. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperaturfühler (22) am Ausgang (23) des Verflüssigers (15) oder am Ausgang (24) des Kompressors (14) befindet.
7. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in der Wärmepumpe (13,14,15,17) ein zusätzlicher Wärmetauscher (16) angeordnet ist.
8. Kondensationstrockner (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Wärmetauscher (16) in einem Prozessluftkanal (1 1 ) zwischen dem Verdampfer (13) und dem Verflüssiger (15) angeordnet ist.
9. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Wärmetauscher (16) in einem Kühlluftkanal (12) angeordnet ist.
10. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein zweites Gebläse (20) zur Kühlung der Wärmepumpe
(13,14,15,17) umfasst.
11. Kondensationstrockner (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gebläse (20) in einem Kühlluftkanal (12) und/oder der Umgebung des Kompressors (14) angeordnet ist.
12. Kondensationstrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel (25) zur
Anzeige eines unzulässigen Betriebszustands aufweist.
13. Verfahren zum Betrieb eines Kondensationstrockners (1 ) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis (2), einem ersten Gebläse (19) im Prozessluftkreis (2), einer
Wärmepumpe (13,14,15,17), in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer (13), einem Kompressor (14), einem Verflüssiger (15) und einer Drossel (17), sowie einem Temperaturfühler (22) zum Messen einer Temperatur des Kältemittels, und einer Steuerung (10), wobei die Steuerung (10) erste Mittel (26) zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer in der Steuerung (10) gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκ lιm1; zweite Mittel (27) für das Ausschalten des Kompressors (14), wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, und für das Einschalten des Kompressors (14) jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung (28) zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor (14) ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung (28) in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel (29) zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung (10) gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
(g) Setzen der Zählvorrichtung (28) auf Null und Einschalten des Kompressors (14) durch die zweiten Mittel (27) beim Beginnen des Verfahrens; (h) zyklisch wiederholtes Messen einer Temperatur Tκ des Kältemittels mittels des Temperaturfühlers (22) und Vergleichen von Tκ mittels der ersten Mittel (26) mit einer für das Kältemittel in der Steuerung (10) gespeicherten oberen
Grenztemperatur Tκ lιm1;
(i) Ausschalten des Kompressors (14) durch die zweiten Mittel (27), wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist; (j) Inkrementieren der Anzahl n in der Zählvorrichtung (28) um den Wert 1 für jeden Fall, dass der Kompressor (14) ausgeschaltet wird; (k) erneutes Einschalten des Kompressors (14) durch die zweiten Mittel (27) jeweils nach einem Abschalten;
(I) Vergleichen, mittels der dritten Mittel (29), der Anzahl n mit einer in der Steuerung (10) gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm; und
(m) Auswerten der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (27) den Kompressor (14) erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten erneut einschalten.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (27) jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors (14) zunächst ermitteln, ob Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist, dass sie den Kompressor (14) nur erneut einschalten, wenn Tκ kleiner als Tκ lιm1 ist, und dass die Zählvorrichtung um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκ lιm1 ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall Δn größer oder gleich n1, wobei n1 ein in der Steuerung (10) gespeicherter vorgegebener Wert ist, ein erster unzulässiger Betriebszustand angezeigt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige eines ersten unzulässigen Betriebszustands die Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen, umfasst.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall Δn größer oder gleich n2, wobei n2 ein in der Steuerung (10) gespeicherter vorgegebener Wert ist, ein zweiter unzulässiger Betriebszustand angezeigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Anzeige eines zweiten unzulässigen Betriebszustands ein stattfindender Trocknungsprozess unterbrochen wird.
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