EP3129540A1 - Trockner mit einer vibrationsarmen wärmepumpe und verfahren zu seinem betrieb - Google Patents

Trockner mit einer vibrationsarmen wärmepumpe und verfahren zu seinem betrieb

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EP3129540A1
EP3129540A1 EP15712609.5A EP15712609A EP3129540A1 EP 3129540 A1 EP3129540 A1 EP 3129540A1 EP 15712609 A EP15712609 A EP 15712609A EP 3129540 A1 EP3129540 A1 EP 3129540A1
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EP
European Patent Office
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dryer
vibration
heat pump
compressor
pump cycle
Prior art date
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Application number
EP15712609.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3129540B1 (de
Inventor
Marcus Simon
Gianfranco Cesar ZUAZO RODRIGUEZ
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Priority to PL15712609T priority Critical patent/PL3129540T3/pl
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Application granted granted Critical
Publication of EP3129540B1 publication Critical patent/EP3129540B1/de
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    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/32—Control of operations performed in domestic laundry dryers 
    • D06F58/34—Control of operations performed in domestic laundry dryers  characterised by the purpose or target of the control
    • D06F58/52—Preventing or reducing noise
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
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    • D06F2103/50—Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers related to heat pumps, e.g. pressure or flow rate
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    • D06F2105/62—Stopping or disabling machine operation
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    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/206—Heat pump arrangements

Definitions

  • the invention relates to a dryer with a low-vibration heat pump and a method for its operation.
  • the invention relates to a dryer with a drum for items to be dried; a process air cycle; a blower for conveying process air; a control unit and a heat pump cycle comprising an evaporator, a condenser, a throttle, a compressor and a piping system connecting them; and a preferred method for its operation.
  • a dryer air by a fan via a heater in a moist objects containing drying chamber, usually a drum, passed. There, the hot air absorbs moisture from the objects to be dried. After passing through the drying chamber, the then warm moist process air is passed into a heat exchanger, which is generally preceded by a filter, in particular a lint filter, for filtering out dirt particles, in particular lint in the case of a tumble dryer or washer dryer.
  • a filter in particular a lint filter
  • the heat pump can serve to extract heat from the moist, warm process air, which is supplied by a corresponding heat sink, and to conduct this heat by means of a suitable pumping device to a heat source from which it returns to the process air before it acts on the objects to be dried.
  • heat can also be removed by means of the heat sink from an environment of the dryer and fed to the process air via the heat source.
  • a dryer equipped with a compressor-type heat pump (also referred to herein as a "compressor type")
  • the cooling of the warm, moisture-laden process air essentially takes place in a heat sink Evaporator of the heat pump where the heat transferred is used to evaporate a refrigerant circulating in the heat pump.
  • the vaporized refrigerant reaches the compressor where it is compressed.
  • the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is driven by the compressor, which supplies the energy necessary to operate the pumping process. From the compressor, the refrigerant passes to the condenser, where it is liquefied with the release of heat. The heat released heats the process air.
  • the liquefied refrigerant flows through a throttle, where its internal pressure is reduced, back to the evaporator, which closes the circuit.
  • the throttle is in particular executable as a valve, aperture or capillary. Often the heat pump cycle is operated capillary tube controlled.
  • the condensed in the evaporator from the process air water is then generally collected in a suitable container.
  • a heat pump tumble dryer generally includes a closed process air loop and a heat pump loop (also referred to herein as a "refrigerant loop").
  • the heat pump cycle in addition to the two heat exchangers evaporator and condenser and the compressor (compressor) and the throttle in particular also a pipe system connecting these parts.
  • the operation of the compressor introduces mechanical vibrations at certain frequencies (i.e., acceleration values) and amplitudes (i.e., deflections) into the heat pump cycle.
  • the resonance frequencies of the heat pump cycle are taken into account in the design of the piping system to allow the longest possible and safe operation of the heat pump cycle and thus the dryer. Measures to compensate for the generated mechanical vibrations (also referred to herein as "vibrations”) are already known.
  • EP 2 628 838 A1 describes a household appliance with a drying device such as a tumble dryer, a washer dryer or a dishwashing machine, the drying being carried out by or with the assistance of a heat pump arrangement which includes a rotary compressor, in particular a rotary compressor, and wherein at least one compressor is used as a vibration damper oscillatory mass assigned is net whose natural frequency is tuned to the torsional vibrations generated by the compressor.
  • the compressor preferably comprises an at least approximately hollow cylindrical stator and the oscillatory mass is arranged at least around a part of the stator jacket around.
  • EP 2 559 804 A1 and WO 2013/024127 A1 each describe a domestic appliance, in particular a dryer, which comprises a drive unit for a heat pump, in particular a compressor.
  • the drive unit is connected via a mechanical fastening device with another component of the household appliance.
  • the mechanical fastening device comprises an elastic grommet.
  • a method for operating the drive unit in the household appliance in which a drive speed, in particular the rotational speed of a compressor, is limited to a value below a threshold value.
  • JP 201 1 - 177 312 A describes a motor drive unit with a motor in which a vibration detector (vibration detector) is installed at a predetermined position in the motor and indicates a mechanical vibration of the motor, and a vibration output corrector which corrects the output of the vibration detector , This should be done during operation of the engine vibration suppression to avoid noise and to prevent deterioration of the machine.
  • a vibration detector vibration detector
  • U.S. Patent 5,836,165 describes an adaptive feedforward control system and method for reducing vibration generated by a pair of opposed reciprocating pistons, the control system being controlled by a sensor, in particular a vibration sensor, through the compressor pistons measures generated vibration forces and then generates correction signals, which are passed into the piston drive motors to compensate for the vibrations.
  • EP 2 460 929 A1 describes a tumble dryer with a heat pump device which is coupled as a separate functional module to a side wall of the tumble dryer housing to guide the process air through the functional module, wherein the functional module comprises a separate housing and releasably coupled to the tumble dryer housing by means of the module housing is.
  • the functional module comprises a separate housing and releasably coupled to the tumble dryer housing by means of the module housing is.
  • a seal for sealing the process air circuit is arranged between the side wall of the dryer housing and the dryer-facing wall of the functional module housing surrounding the opening.
  • the publication DE 10 2012 105 670 A1 describes a domestic appliance with a drying device, such as a tumble dryer, washer-dryer or dishwasher, wherein the drying is carried out by or with the assistance of a heat pump assembly comprising a rotary compressor, in particular a rotary compressor, by means of pipelines for transporting the refrigerant in the heat pump assembly is integrated.
  • the high-pressure pipe is designed to receive the torsional vibrations generated by the compressor from the compressor to the heat exchanger meandering and / or spiral.
  • the pipeline is arranged in two approximately mutually perpendicular planes, wherein a pipeline section lies in the first plane and a second pipeline section lies in the second plane.
  • the publication DE 10 201 1 079 443 A1 describes a method for operating a heat pump dryer, in particular a circulating air heat pump dryer, wherein at least one operating parameter ( ⁇ , P) of a compressor is monitored, the compressor either with a constant speed ⁇ or a constant power P is operated and the power P or the rotational speed ⁇ is monitored accordingly.
  • the operating parameters are monitored for abnormal increases or decreases in order to quickly detect a fault condition and take action.
  • the publication DE 10 2008 01 1 454 A1 describes a compression heat pump with a compressor, a condenser, a decompression device, an evaporator, a closed piping circuit for connecting the aforementioned components, a circulating through the piping circuit and the above components refrigerant and a control device for controlling a Heat pump process, wherein the compressor is connected to a connected to the controller for controlling sensor for monitoring the operation of the compressor.
  • the sensor measures operating parameters of the compressor and the control unit compares the measured values with at least one predefinable limit value. If a limit value is exceeded, the heat pump process is changed via an actuator in the heat pump cycle in such a way that the measured values fall below the limit value.
  • a tumble dryer also abbreviated herein as a "dryer”
  • a heat pump in which mechanical vibrations in the refrigerant circuit can be compensated in an efficient manner and a method for operating this should also be provided dryer.
  • the invention thus relates to a dryer with a drum for laundry to be dried; a process air cycle; a blower for conveying process air; a control unit; and a heat pump cycle comprising an evaporator, a condenser, a throttle, a compressor, and a piping system connecting the same, and having a vibration transmitter in mechanical contact with the piping system.
  • the vibration transmitter is in mechanical contact with the point in the pipeline system where the greatest mechanical vibrations occur.
  • the vibration sensor is located at a curved point of the pipeline system, ie at a point at which a pipeline is not rectilinear but has a more or less large curvature, eg a loop or a bend.
  • the vibration generator generally has the task of compensating as completely as possible the mechanical vibrations occurring during operation of the heat pump cycle.
  • the vibration generator thus differs from the compressor in that the undesired vibrations generated by the compressor are at least partially compensated by counter vibrations generated by the vibration generator.
  • the vibration generator can also be referred to as an active vibration compensator.
  • the vibration generator is not restricted according to the invention.
  • the vibration generator comprises an electric motor, wherein the vibration generator as the electric motor preferably has a linear electric motor with an imbalance. Such linear electric motors are used for example in electric toothbrushes.
  • the mechanical contact of the vibration generator with the piping system can be realized in different ways, depending in particular on the design of the vibration generator.
  • an electric linear motor with an imbalance can be attached directly to a corresponding point of the pipeline system.
  • the "restless" running of the electric motor can then be transmitted directly to the pipeline system, or alternatively, for example, a crank drive can be present, which is driven by an electric motor
  • a crank drive may comprise, for example, a flywheel to which a crank rod is articulated eccentrically
  • the connecting rod can in turn be connected in an articulated manner to the piping system and mechanical vibrations in the heat pump circuit can then be compensated via the control device and vibration programs V n stored there for different situations for the vibration transmitter.
  • a temperature sensor S T WPK for direct or indirect measurement of a temperature T K of the refrigerant is arranged in the dryer.
  • the temperature sensor is preferably arranged in the heat pump cycle, in particular in direct contact with the refrigerant.
  • the one or more temperature sensors preferably have an elongate body with a temperature sensitive tip.
  • a preferred temperature sensor is an NTC sensor.
  • a refrigerant temperature T K and various vibration programs V n of the vibration generator is stored in the control unit of the dryer. This relationship will usually depend on the location of the attachment of the vibration generator and in particular on the location of the mechanical contact between the vibration generator and the heat pump cycle.
  • the compressor used in the heat pump cycle is not restricted according to the invention.
  • the compressor is a variable capacity compressor and more preferably a variable speed compressor.
  • Suitable compressors are, for example, screw compressors and rotary piston compressors.
  • the compressor used is preferably a rotary piston compressor.
  • a relationship between a power P v or a speed U v of the compressor and various vibration programs V n of the vibration generator is stored.
  • vibration generator mechanical vibrations in the refrigerant circuit can be compensated, the occurrence of which had previously been determined.
  • the determination of vibrations can be done in different ways.
  • a preferred embodiment of the invention may be for a dryer in advance for different setup conditions or operating conditions, in particular a different operation of the heat pump cycle, location and operating parameter Depending on the course of mechanical vibrations are measured. Subsequently, these location and operating parameter-dependent vibration measurement results (vibration signals) can be stored for subsequent operation of the dryer in the control unit of the dryer. In this embodiment, therefore, the permanent presence of a vibration sensor in the dryer is not required lent.
  • a vibration sensor is preferably mounted in the heat pump cycle.
  • the vibration sensor generally measures mechanical vibrations in the heat pump cycle, wherein the measured mechanical vibration signals are then transmitted to the control device usually for evaluation.
  • a relationship between measured vibration signals of the vibration sensor and different vibration programs V n of the vibration generator is stored in the control unit.
  • the control unit is preferably set up to switch off the dryer when a measured vibration signal of an optionally present vibration sensor has a critical vibration limit value V
  • the dryer of the invention preferably also has an optical and / or acoustic display device which can display to the user of the dryer a Schwingungskompen- sation by the operation of the vibration generator.
  • a degree of vibration compensation can be displayed appropriately.
  • Ausense Forms of the invention in which a vibration sensor is present in the refrigerant circuit can also be displayed when a measured vibration signal of the vibration sensor has a critical vibration limit V
  • an optical and / or acoustic display device also allows the display of eg operating parameters and / or an expected duration of the drying process.
  • the dryer according to the invention generally has a condensate tray for collecting the condensate occurring in the evaporator and optionally in another heat exchanger. From the condensate pan, the condensate is disposed of either by manual emptying or by pumping by means of a condensate pump in a condensate tank, which in turn can be emptied manually, or directly into a sewer system.
  • a heat pump and an air-air heat exchanger can be used simultaneously.
  • the heat pump and the air-air heat exchanger can complement one another during the cooling of moist, warm process air, for example by the fact that the air-air heat exchanger is used in particular in the event of an imminent overheating of the refrigerant.
  • an electric heater may additionally be present in the dryer according to the invention. If the dryer comprises an additional electric heater in one embodiment, a faster heating of the process air and thus a faster drying process in the dryer are possible. However, this would affect a possible energy savings.
  • the invention also relates to a method for operating a dryer with a drum for laundry to be dried; a process air cycle; a blower for conveying process air; a control unit; and a heat pump cycle comprising an evaporator, a condenser, a throttle, a compressor and a piping system connecting them; where a vibrational is present, which is in mechanical contact with the piping system; comprising the steps
  • the mechanical vibrations generated during operation (b) of the heat pump cycle are measured by means of a vibration sensor and based on a relationship stored in the control unit between measured vibration signals of the vibration sensor and different vibration programs V n of the vibration generator, the vibration generator performs a vibration program V n ,
  • “carrying out a vibration program V n” generally means that the control unit activates the vibration transmitter in such a way that it generates vibrations of specific frequency and intensity according to the vibration program V n and transmits them to the pipeline system in order to compensate as completely as possible for the mechanical vibrations occurring there ,
  • a temperature T K of the refrigerant is measured by means of a temperature sensor S T W PK arranged in the heat pump cycle.
  • a power-dependent compressor and even more preferably a variable-speed compressor is preferably used whose speed ⁇ ⁇ is varied, for example, as a function of a measured refrigerant temperature T R.
  • a speed ⁇ ⁇ of a variable speed compressor depending on the measured temperature T K is varied based on a stored in the control unit relationship between the speed ⁇ ⁇ and the measured refrigerant temperature T K , wherein the speed ⁇ ⁇ with increasing Temperature T K decreases.
  • variable-capacity compressor when using a variable-capacity compressor on reaching or exceeding a maximum allowable refrigerant temperature T K M max, the power P of the variable-power compressor is reduced.
  • T K M max depends on the type of refrigerant and on the location of the temperature sensor in the heat pump cycle. For example, T K M max may be very close to a maximum temperature specified by the manufacturer of a refrigerant for efficient and safe use of the refrigerant. Another factor may be the maximum allowable coil temperature of the drive motor of the compressor. This is influenced by the insulation used and is for example 1 15 ° C. Another limiting factor affecting T K M max is the lubricant used in the compressor. Another important factor is the pressure of the gaseous refrigerant behind the compressor, which must be compared with the strength of the tubes used.
  • the invention has numerous advantages.
  • the invention makes it possible for a dryer with a heat pump to be operated with low vibration or virtually vibration-free. This allows a longer life of the dryer, since its components are mechanically less stressed.
  • the invention enables a better design of the drying process, in that drying programs can be carried out more efficiently, for example by not having to take into account certain resonance frequencies in the dryer.
  • the invention also allows a more flexible design of the piping system, for example, a more direct piping, which can enable a Materialersparniss.
  • a significant noise reduction is possible.
  • the dryer according to the invention also has the advantage that it allows a safe execution of a drying program, wherein in embodiments and different setup conditions can be optimally taken into account.
  • FIGS. 1 and 2 Further details of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of a dryer and a method using this dryer. Reference is made to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a dryer according to a first embodiment.
  • Fig. 2 is a three-dimensional overview of a heat pump cycle.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a dryer according to a first embodiment, in which both a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant and a vibration sensor for measuring vibrations in the refrigerant circuit are arranged in the refrigerant circuit.
  • a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant and a vibration sensor for measuring vibrations in the refrigerant circuit are arranged in the refrigerant circuit.
  • Other embodiments are conceivable.
  • the dryer 1 shown in FIG. 1 has a rotatable about a horizontal axis drum 2 as a drying chamber within which drivers 14 are mounted for movement of laundry items not shown here during a drum rotation.
  • Process air is guided by means of a blower 12 through the drum 2 in a process air circuit 3.
  • the moist, warm process air is passed into the evaporator 8 of a heat pump 8, 9, 10, 11, which also has a compressor 11, in this case a variable-speed compressor, a throttle 10 and a condenser 9 , Evaporator 8, condenser 9, throttle 10 and compressor 1 1 are interconnected by a piping system 20.
  • a vibration sensor In the refrigerant circuit in the embodiment shown here in addition to a vibration sensor 5, a vibration sensor, ie vibration sensor 7 and a temperature sensor S T W PK 6 are available.
  • the vibration generator 5 is arranged in the pipe section 22 between compressor 1 1 and condenser 9.
  • the vibration transmitter 5 is in mechanical contact with the pipeline System 20,22, so that he can stimulate the piping system to compensate for mechanical vibrations occurring there to opposite vibrations.
  • the vibration transmitter 5 is located at a curved point 25 of the pipeline system 20,22.
  • a method for operating this dryer comprises the steps:
  • the long arrows shown in FIG. 1 in the process air circuit 3 indicate the flow direction of the air, while the arrows shown in FIG. 1 in the refrigerant circuit indicate the flow direction of the refrigerant.
  • the vaporized in the evaporator 8 refrigerant heat pump 8,9, 10, 1 1 is passed through the speed-dependent compressor 1 1 to the condenser 9.
  • the refrigerant liquefies with heat being released to the process air flowing in the process air circuit 3.
  • the present in liquid form refrigerant is passed through the throttle 10 in turn to the evaporator 8, whereby the refrigerant circuit is closed.
  • the temperature sensor S T W PK 6 between evaporator 8 and compressor 1 1 measures in this embodiment, the temperature T K of the refrigerant. This allows that for the operation of the vibration generator 5, the temperature T K of the refrigerant can be taken into account, for which purpose a corresponding relationship is stored in the control unit.
  • an electric heater 18 is provided, which can be used for a more rapid heating of the process air. In other equivalent embodiments, the electric heater 18 may be omitted.
  • heated air from the rear ie, from the side of the drum 2 opposite the filling opening 17, passes through the perforated base into the drum 2, coming from there the laundry, not shown here, in contact and flows through the filling opening of the drum 2 to a lint filter 21 within the access door 17. Subsequently, the process air flow in the access door 17 is deflected downward.
  • the process air is supplied in the process air circuit 3 to the evaporator 8, in which the warm, laden with moisture process air is cooled.
  • the separated moisture is collected in a condensate collection container 23, from where it can be removed, for example by pumping.
  • the drum 2 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 18, the drum 3 rests with a brim on a sliding strip 19 on the bearing plate 18 and is held at the front end.
  • the control of the condensation dryer via a control unit 4, which can be controlled by the user via an operating unit 24.
  • An optical / acoustic display device 16 allows the user of the dryer 1, the display of the operation of the vibration generator 5, in particular also the scope of the compensation of vibrations of the heat pump cycle.
  • the display device 16 indicates when a measured vibration signal of the vibration sensor 7 has a critical vibration threshold V
  • the display of eg operating parameters and / or an expected duration of the drying process is possible.
  • process air is repeatedly circulated through the process air circuit 3 until preferably a desired degree of drying of the laundry is achieved.
  • the dryer of Fig. 1 allows accurate and reliable control of the operation of the heat pump and in particular the vibrations of the refrigerant circuit.
  • Fig. 2 shows a three-dimensional overview of a heat pump cycle, as it can be used in a further embodiment of a dryer.
  • the heat pump cycle here comprises an evaporator 8, a compressor 1 1, here a variable-speed compressor, a throttle 10 and a condenser 9.
  • Evaporator 8, condenser 9, throttle 10 and compressor 1 1 are interconnected by a piping system 20.
  • a temperature sensor S T W PK 6 is present in the embodiment shown here.
  • the vibration generator 5 is arranged in the pipe section 22 between compressor 1 1 and condenser 9.
  • the vibration transmitter 5 is in mechanical contact with the pipeline system 20, 22, so that it can excite the pipeline system to compensate for mechanical vibrations occurring there against these oscillations.
  • the double arrows show the direction of mechanical vibrations of the piping system 20, 22nd

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Detail Structures Of Washing Machines And Dryers (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trockner 1 mit einer Trommel 2 für zu trocknende Wäschestücke; einem Prozessluftkreislauf 3; einem Gebläse 12 für die Beförderung von Prozessluft; einer Steuerungseinheit 4; und einem Wärmepumpenkreislauf 8,9,10,11,20,22, umfassend einen Verdampfer 8, einen Verflüssiger 9, eine Drossel 10, einen Verdichter 11 und ein diese verbindendes Rohrleitungssystem 20,22, wobei ein Vibrationsgeber 5 vorhanden ist, der in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungssystem 20,22 steht.

Description

Trockner mit einer vibrationsarmen Wärmepumpe und Verfahren zu seinem Betrieb
Die Erfindung betrifft einen Trockner mit einer vibrationsarmen Wärmepumpe sowie ein Verfahren zu seinem Betrieb. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Trockner mit einer Trommel für zu trocknende Wäschestücke; einem Prozessluftkreislauf; einem Gebläse für die Beförderung von Prozessluft; einer Steuerungseinheit und einem Wärmepumpenkreislauf, umfassend einen Verdampfer, einen Verflüssiger, eine Drossel, einen Verdichter und ein diese verbindendes Rohrleitungssystem; sowie ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.
In einem Trockner wird Luft (sogenannte Prozessluft) durch ein Gebläse über eine Heizung in eine feuchte Gegenstände enthaltende Trocknungskammer, in der Regel eine Trommel, geleitet. Dort nimmt die heiße Luft Feuchtigkeit aus den zu trocknenden Gegenständen auf. Nach Durchgang durch die Trocknungskammer wird die dann feucht- warme Prozessluft in einen Wärmetauscher geleitet, dem im Allgemeinen zum Ausfiltern von Schmutzpartikeln, insbesondere Flusen im Falle eines Wäschetrockners oder Waschtrockners, ein Filter, insbesondere Flusenfilter, vorgeschaltet ist.
Dieser Trocknungsvorgang ist sehr energieintensiv, da im Regelfall die der Prozessluft vor der Beaufschlagung der zu trocknenden Gegenstände zugeführte Wärme bei der Kühlung der Prozessluft im Wärmetauscher dem Prozess energetisch verloren geht. Bei Verwendung einer Wärmepumpe ist dieser Energieverlust deutlich verringert. Die Wärmepumpe kann dazu dienen, der feuchtwarmen Prozessluft, die dazu eine entsprechende Wärmesenke beaufschlagt, Wärme zu entziehen und diese Wärme mittels einer geeigneten Pumpeinrichtung zu einer Wärmequelle zu führen, aus welcher sie zurück zu der Prozessluft gelangt, bevor diese die zu trocknenden Gegenstände beaufschlagt. Alternativ kann auch mittels der Wärmesenke aus einer Umgebung des Trockners Wärme entnommen und über die Wärmequelle der Prozessluft zugeführt werden. Bei einem mit einer Wärmepumpe vom Kompressor-Typ (hierin auch als„Verdichter-Typ" bezeichnet) ausgestatteten Trockner erfolgt die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen in einem als Wärmesenke fungierenden Verdampfer der Wärmepumpe, wo die übertragene Wärme zur Verdampfung eines in der Wärmepumpe zirkulierenden Kältemittels verwendet wird. Das verdampfte Kältemittel gelangt zum Verdichter, wo es verdichtet wird. Das im Kältemittelkreislauf zirkulierende Kältemittel wird von dem Verdichter angetrieben, der die zum Betreiben des Pumpprozesses nötige Energie liefert. Vom Verdichter gelangt das Kältemittel zum Verflüssiger, wo es unter Freisetzung von Wärme verflüssigt wird. Die freigesetzte Wärme erwärmt die Prozessluft. Das verflüssigte Kältemittel fließt durch eine Drossel, wo sein Binnendruck herabgesetzt wird, zurück zum Verdampfer, womit der Kreislauf geschlossen ist. Die Drossel ist insbesondere ausführbar als Ventil, Blende oder Kapillare. Häufig wird der Wärmepumpenkreislauf kapillarrohrgeregelt betrieben. Das im Verdampfer aus der Prozessluft kondensierte Wasser wird anschließend im Allgemeinen in einem geeigneten Behälter gesammelt.
Ein Wärmepumpen-Wäschetrockner weist im Allgemeinen einen geschlossenen Prozessluftkreislauf und einen Wärmepumpenkreislauf (hierin auch als „Kältemittelkreislauf bezeichnet) auf. Der Wärmepumpenkreislauf weist neben den beiden Wärmetauschern Verdampfer und Verflüssiger sowie dem Verdichter (Kompressor) und der Drossel insbesondere auch ein diese Teile verbindendes Rohrleitungssystem auf. Durch den Betrieb des Kompressors werden in den Wärmepumpenkreislauf mechanische Schwingungen mit bestimmten Frequenzen (d.h. Beschleunigungswerten) und Amplitu- den (d.h. Auslenkungen) eingebracht. Dabei werden bei der Ausgestaltung des Rohrleitungssystems die Resonanzfrequenzen des Wärmepumpenkreislaufes berücksichtigt, um einen möglichst langen und sicheren Betrieb des Wärmepumpenkreislaufes und damit des Trockners zu gestatten. Maßnahmen zur Kompensation der erzeugten mechanischen Schwingungen (hierin auch als„Vibrationen" bezeichnet) sind bereits bekannt.
So beschreibt die EP 2 628 838 A1 ein Haushaltsgerät mit einer Trocknungseinrichtung, wie Wäschetrockner, Waschtrockner oder Geschirrspülmaschine, wobei die Trocknung durch oder mit Unterstützung einer Wärmepumpenanordnung erfolgt, welche einen Rotationskompressor, insbesondere einen Rollkolbenkompressor, beinhaltet, und wobei dem Kompressor als Schwingungstilger mindestens eine schwingfähige Masse zugeord net ist, deren Eigenfrequenz auf die vom Kompressor erzeugten Drehschwingungen abgestimmt ist. Dabei umfasst der Kompressor vorzugsweise einen wenigstens annähernd hohlzylindrischen Stator und die schwingfähige Masse ist wenigstens um einen Teil des Statormantels herum angeordnet. Die EP 2 559 804 A1 und die WO 2013/024127 A1 beschreiben jeweils ein Haushaltsgerät, insbesondere einen Trockner, welches eine Antriebseinheit für eine Wärmepumpe umfasst, insbesondere einen Verdichter. Um einen geringeren Energieverbrauch und eine bessere Stabilität durch eine Verringerung der Schwingungsenergie zu erreichen, ist die Antriebseinheit über eine mechanische Befestigungsvorrichtung mit einer anderen Komponente des Haushaltsgerätes verbunden. Die mechanische Befestigungsvorrichtung umfasst einen elastischen Grommet. Beschrieben ist außerdem ein Verfahren zum Betrieb der Antriebseinheit im Haushaltsgerät, bei dem eine Antriebsgeschwindigkeit, insbesondere die Drehgeschwindigkeit eines Verdichters, auf einen Wert unterhalb eines Schwellenwertes beschränkt wird.
Die JP 201 1 - 177 312 A beschreibt eine Motorantriebseinheit mit einem Motor, bei welcher ein Schwingungsdetektor (Vibrationsdetektor) an einer vorbestimmten Position im Motor installiert ist und eine mechanische Schwingung des Motors anzeigt, sowie einen Schwingungsoutput-Korrektor, welcher die Ausgabe des Vibrationsdetektors korrigiert. Damit soll beim Betrieb des Motors eine Schwingungsunterdrückung erfolgen, um eine Geräuschentwicklung zu vermeiden und die Verschlechterung der Maschine zu verhindern.
Das US-Patent 5,836,165 beschreibt ein adaptives„feedforward" Kontrollsystem und eine Methode zur Verringerung von Schwingungen, die durch ein Paar von entgegengesetzt hin und her laufenden Kolben erzeugt werden, wobei das Kontrollsystem mit Hilfe eines Sensors, insbesondere eines Schwingungssensors, die durch die Kompressorkolben erzeugten Schwingungskräfte misst und dann Korrektursignale erzeugt, welche in die Kolbenantriebsmotore geleitet werden, um die Schwingungen zu kompensieren.
Das US-Patent 6,131 ,394 beschreibt ein System und eine Methode zur aktiven Schwingungskontrolle in einem kryogenen Kühlsystem, insbesondere in einem elektromechani- schen Kühlsystem (EMC). Die EP 2 460 929 A1 beschreibt einen Wäschetrockner mit einer Wärmepumpeneinrichtung, die als separates Funktionsmodul an einer Seitenwand des Wäschetrocknergehäuses angekoppelt ist, um die Prozessluft durch das Funktionsmodul hindurch zu führen, wobei das Funktionsmodul ein eigenes Gehäuse umfasst und mittels des Modulgehäuses lösbar am Wäschetrocknergehäuse angekoppelt ist. Vorzugsweise ist dabei zwischen der Seitenwand des Trocknergehäuses und der dem Trockner zugewandten Wand des Funktionsmodulgehäuses eine um die Öffnung umlaufende Dichtung zur Abdichtung des Prozessluftkreislaufs angeordnet. Dadurch werden Vibrationen vom Wärmepumpenmodul nicht auf die größeren Seitenwände des Trocknergehäuses übertragen, wodurch unange- nehme Geräusche vermieden werden.
Die Veröffentlichung DE 10 2012 105 670 A1 beschreibt ein Haushaltsgerät mit einer Trocknungseinrichtung, wie Wäschetrockner, Waschtrockner oder Geschirrspülmaschine, wobei die Trocknung durch oder mit Unterstützung einer Wärmepumpenanordnung erfolgt, welche einen Rotationskompressor, insbesondere einen Rollkolbenkompressor umfasst, der mittels Rohrleitungen zum Transport des Kältemittels in der Wärmepumpenanordnung eingebunden ist. Die Hochdruck-Rohrleitung ist zur Aufnahme der vom Kompressor erzeugten Drehschwingungen vom Kompressor zum Wärmetauscher mäanderförmig und/oder spiralförmig ausgelegt. Die Rohrleitung ist in zwei annä- hernd senkrecht zueinander stehenden Ebenen angeordnet, wobei ein Rohrleitungsabschnitt in der ersten Ebene und ein zweiter Rohrleitungsabschnitt in der zweiten Ebene liegt.
Die Veröffentlichung DE 10 201 1 079 443 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpentrockners, insbesondere eines Umluft-Wärmepumpentrockners, wobei mindestens ein Betriebsparameter (ω, P) eines Verdichters überwacht wird, der Verdichter entweder mit einer konstanten Drehzahl ω oder eine konstanten Leistung P betrieben wird und entsprechend die Leistung P oder die Drehzahl ω überwacht wird. Die Betriebsparameter werden hinsichtlich abnormer Erhöhungen oder Erniedrigungen über- wacht, um einen Fehlerzustand schnell erkennen zu können und Maßnahmen einzuleiten. Die Veröffentlichung DE 10 2008 01 1 454 A1 beschreibt eine Kompressionswärmepumpe mit einem Verdichter, einem Verflüssiger, einer Entspannungseinrichtung, einem Verdampfer, einem geschlossenen Rohrleitungskreislauf zur Verbindung der vorgenannten Komponenten, einem durch den Rohrleitungskreislauf und die vorgenannten Komponenten zirkulierenden Kältemittel und einem Steuergerät zur Steuerung eines Wärmepumpenprozesses, wobei am Verdichter ein mit dem Steuergerät zur Steuerung verbundener Sensor zur Überwachung des Betriebes des Verdichters angeordnet ist. Der Sensor misst Betriebsparameter des Verdichters und das Steuergerät vergleicht die Messwerte mit mindestens einem vorgebbaren Grenzwert. Bei Überschreitung eines Grenzwertes wird der Wärmepumpenprozess über ein Stellglied im Wärmepumpenkreis- lauf derart verändert, dass die Messwerte den Grenzwert unterschreiten.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wäschetrockner (hierin auch als„Trockner" abgekürzt) mit einer Wärmepumpe bereitzustellen, bei dem mechanische Schwingungen im Kältemittelkreislauf auf effiziente Weise kompensiert wer- den können. Bereitgestellt werden soll außerdem ein Verfahren zum Betrieb dieses Trockners.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Trockner sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Trockners mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Trockners sind in jeweiligen abhängigen Patentansprüchen aufgeführt, wobei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Trockners bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen und umgekehrt, und dies auch selbst dann, wenn dies hierin nicht ausdrücklich festgestellt ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Trockner mit einer Trommel für zu trocknende Wäschestücke; einem Prozessluftkreislauf; einem Gebläse für die Beförderung von Prozessluft; einer Steuerungseinheit; und einem Wärmepumpenkreislauf, umfassend einen Verdampfer, einen Verflüssiger, eine Drossel, einen Verdichter und ein diese verbindendes Rohrleitungssystem, wobei ein Vibrationsgeber vorhanden ist, der in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungssystem steht. Im Allgemeinen steht der Vibrationsgeber im mechanischen Kontakt mit der Stelle im Rohrleitungssystem, an der die größten mechanischen Schwingungen auftreten. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trockners befindet sich daher der Vibrationsgeber an einer gekrümmten Stelle des Rohrleitungssystems, d.h. an einer Stelle, an welcher eine Rohrleitung nicht geradlinig verläuft, sondern eine mehr oder weni- ger große Krümmung aufweist, z.B. eine Schleife oder Beuge.
Der Vibrationsgeber hat im Allgemeinen die Aufgabe, die beim Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs auftretenden mechanischen Schwingungen möglichst vollständig zu kompensieren. Der Vibrationsgeber unterscheidet sich damit vom Verdichter dadurch, dass die durch den Verdichter erzeugten unerwünschten Schwingungen durch vom Vibrationszeuger erzeugte Gegenschwingungen mindestens teilweise kompensiert werden. Somit kann der Vibrationsgeber auch als aktiver Vibrationskompensator bezeichnet werden. Im Rahmen dieser Aufgabenstellung ist der Vibrationsgeber erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Vorzugsweise umfasst jedoch der Vibrationsgeber einen Elektromotor, wobei der Vibrationsgeber als Elektromotor vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor mit einer Unwucht aufweist. Solche elektrischen Linearmotoren werden beispielsweise in elektrischen Zahnbürsten verwendet.
Der mechanische Kontakt des Vibrationsgebers mit dem Rohrleitungssystem kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, abhängig insbesondere von der Bauweise des Vibrationsgebers. So kann ein elektrischer Linearmotor mit einer Unwucht direkt an einer entsprechenden Stelle des Rohrleitungssystems angebracht sein. Der„unruhige" Lauf des Elektromotors kann dann direkt auf das Rohrleitungssystem übertragen werden. Alternativ kann beispielsweise auch ein Kurbelantrieb vorhanden sein, der durch einen Elektromotor angetrieben wird. Ein solcher Kurbelantrieb kann beispielsweise eine Schwungscheibe umfassen, an welche eine Kurbelstange exzentrisch angelenkt ist. Die Kurbelstange kann ihrerseits gelenkig mit dem Rohrleitungssystem verbunden sein. Über die Steuereinrichtung und dort für unterschiedliche Situationen hinterlegte Vibrationsprogramme Vn für den Vibrationsgeber können dann mechanische Schwingungen im Wärmepumpenkreislauf kompensiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Trockners ist im Trockner ein Temperatursensor STWPK zur direkten oder indirekten Messung einer Temperatur TK des Kältemittels angeordnet. Vorzugsweise ist dabei der Temperatursensor im Wärmepumpenkreislauf, insbesondere im direkten Kontakt mit dem Kältemittel, angeordnet. Der oder die Temperatursensoren haben vorzugsweise einen länglichen Körper mit einer temperaturempfindlichen Spitze. Ein bevorzugter Temperatursensor ist ein NTC-Sensor.
Der Begriff „Sensor" wie er hierin verwendet wird, bedeutet einen einzelnen Sensor oder ein System von Sensoren. Überdies ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in der Steuerungseinheit des Trockners ein Zusammenhang zwischen einer Kältemitteltemperatur TK und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers hinterlegt ist. Dieser Zusammenhang wird in der Regel vom Ort der Anbringung des Vibrationsgebers und insbesondere vom Ort des mechanischen Kontaktes zwischen Vibrationsgeber und Wärmepumpenkreislauf abhängen.
Der im Wärmepumpenkreislauf eingesetzte Verdichter ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Vorzugsweise ist der Verdichter jedoch ein leistungsvariabler Verdichter und mehr bevorzugt ein drehzahlgeregelter Verdichter. Geeignete Verdichter sind beispiels- weise Schraubenverdichter und Rollkolbenverdichter. Erfindungsgemäß bevorzugt ist der eingesetzte Verdichter ein Rollkolbenverdichter.
Überdies ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in der Steuerungseinheit ein Zusammenhang zwischen einer Leistung Pv oder einer Drehzahl Uv des Verdichters und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers hinterlegt ist.
Mittels des Vibrationsgebers können mechanische Schwingungen im Kältemittelkreislauf kompensiert werden, deren Auftreten zuvor festgestellt worden war. Die Feststellung von Schwingungen kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann für einen Trockner vorab für unterschiedliche Aufstellbedingungen bzw. Betriebsbedingungen, insbesondere einen unterschiedlichen Betrieb des Wärmepumpenkreislaufes, orts- und betriebsparameter- abhängig der Verlauf von mechanischen Schwingungen gemessen werden. Anschließend können diese orts- und betriebsparameter-abhängigen Schwingungsmessergebnisse (Schwingungssignale) für einen nachfolgenden Betrieb des Trockners in der Steuerungseinheit des Trockners hinterlegt werden. Bei dieser Ausführungsform ist somit das permanente Vorhandensein eines Schwingungssensors im Trockner nicht erforder- lieh.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden dagegen mechanische Schwingungen bei deren Auftreten gemessen und dann möglichst zeitnah kompensiert. Hierzu ist vorzugsweise im Wärmepumpenkreislauf ein Schwingungssensor angebracht. Der Schwingungssensor misst im Allgemeinen mechanische Schwingungen im Wärmepumpenkreislauf, wobei die gemessenen mechanischen Schwingungssignale dann in der Regel zur Auswertung an die Steuerungseinrichtung übertragen werden.
Bei der vorliegenden Erfindung und insbesondere auch bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass in der Steuerungseinheit ein Zusammenhang zwischen gemessenen Schwingungssignalen des Schwingungssensors und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers hinterlegt ist.
Beim erfindungsgemäßen Trockner ist die Steuerungseinheit vorzugsweise eingerichtet, um den Trockner abzuschalten, wenn ein gemessenes Schwingungssignal eines gegebenenfalls vorhandenen Schwingungssensors einen kritischen Schwingungsgrenzwert V|im erreicht oder überschreitet. Damit kann sichergestellt werden, dass bei betriebswidrig hohen mechanischen Schwingungen, die auf einen gestörten Betrieb des Wärmepumpenkreislaufes und/oder ein nicht ordnungsgemäß ablaufendes Trocknungsprogramm hinweisen, eine Überhitzung des Trockners und/oder eine mechanische Beeinträchtigung von Trocknerbestandteilen verhindert werden kann.
Der Trockner der Erfindung weist vorzugsweise auch eine optische und/oder akustische Anzeigevorrichtung auf, welche dem Benutzer des Trockners eine Schwingungskompen- sation durch den Betrieb des Vibrationsgebers anzeigen kann. Hierbei kann insbesondere auch ein Grad der Schwingungskompensation geeignet angezeigt werden. In Ausfüh rungsformen der Erfindung, in denen im Kältemittelkreislauf ein Schwingungssensor vorhanden ist, kann auch angezeigt werden, wenn ein gemessenes Schwingungssignal des Schwingungssensors einen kritischen Schwingungsgrenzwert V|im erreicht oder überschreitet. Schließlich ermöglicht eine optische und/oder akustische Anzeigevorrichtung auch die Anzeige von z.B. Betriebsparametern und/oder einer zu erwartenden Dauer des Trocknungsprozesses.
Der erfindungsgemäße Trockner weist im Allgemeinen eine Kondensatwanne für das Auffangen des im Verdampfer und ggf. in einem weiteren Wärmetauscher anfallenden Kondensats auf. Von der Kondensatwanne aus wird das Kondensat entweder durch manuelles Entleeren oder durch Abpumpen mittels einer Kondensatpumpe in einen Kondensatbehälter, der wiederum manuell entleert werden kann, oder direkt in ein Abwassersystem entsorgt.
Im erfindungsgemäßen Trockner können gleichzeitig eine Wärmepumpe und ein Luft-Luft- Wärmetauscher eingesetzt werden. Hierbei können sich Wärmepumpe und Luft-Luft- Wärmetauscher bei der Kühlung von feuchtwarmer Prozessluft ergänzen, beispielsweise dadurch, dass der Luft-Luft-Wärmetauscher insbesondere bei einer drohenden Überhit- zung des Kältemittels eingesetzt wird.
Zur rascheren Erwärmung der Prozessluft kann im erfindungsgemäßen Trockner zusätzlich eine elektrische Heizung vorhanden sein. Wenn der Trockner in einer Ausführungsform eine zusätzliche elektrische Heizung umfasst, sind eine raschere Erwärmung der Prozessluft und damit eine raschere Durchführung eines Trocknungsverfahrens im Trockner möglich. Dadurch würde allerdings eine mögliche Energieeinsparung beeinträchtigt.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Trockners mit einer Trommel für zu trocknende Wäschestücke; einem Prozessluftkreislauf; einem Gebläse für die Beförderung von Prozessluft; einer Steuerungseinheit; und einem Wärmepumpenkreislauf, umfassend einen Verdampfer, einen Verflüssiger, eine Drossel, einen Verdichter und ein diese verbindendes Rohrleitungssystem; wobei ein Vibrationsge- ber vorhanden ist, der in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungssystem steht; umfassend die Schritte
(a) Durchführen eines Trocknungsprogrammes zum Trocknen der feuchten Wäschestücke, wobei trockene Prozessluft erwärmt und anschließend in die Trommel geleitet wird;
(b) Betrieb des Wärmepumpenkreislaufes, indem ein Kältemittel mittels des Verdichters im Kreislauf bewegt wird und feuchtwarme Prozessluft aus der Trommel am Verdampfer unter Auskondensieren von Feuchtigkeit abgekühlt und danach am Verflüssiger wieder erwärmt wird, wobei im Wärmepumpenkreislauf mechanische Schwingungen erzeugt werden; und
(c) Kompensation von ermittelten Schwingungen im Wärmepumpenkreislauf, indem der Vibrationsgeber ein Vibrationsprogramm Vn durchführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens werden die beim Betrieb (b) des Wärmepumpenkreislaufes entstehenden mechanischen Schwingungen mittels eines Schwingungssensors gemessen und anhand eines in der Steuerungseinheit hinterlegten Zusammenhangs zwischen gemessenen Schwingungssignalen des Schwingungssensors und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers führt der Vibrationsgeber ein Vibrationsprogramm Vn durch. Hierbei bedeutet„Durchführen eines Vibrationsprogrammes Vn" im Allgemeinen, dass die Steuerungseinheit den Schwingungsgeber so ansteuert, dass er entsprechend dem Vibrationsprogramm Vn Schwingungen bestimmter Frequenz und Stärke erzeugt und auf das Rohrleitungssystem überträgt, um damit die dort auftretenden mechanischen Schwingungen möglichst vollständig zu kompensieren.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es überdies bevorzugt, dass mittels eines im Wärmepumpenkreislauf angeordneten Temperatursensors ST WPK eine Temperatur TK des Kältemittels gemessen wird. Bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren als Verdichter ein leistungsabhängiger Verdichter und noch mehr bevorzugt ein drehzahlgeregelter Verdichter eingesetzt, dessen Drehzahl ωκ beispielsweise in Abhängigkeit von einer gemessenen Kältemitteltemperatur TR variiert wird. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Drehzahl ωκ eines drehzahlvariablen Verdichters in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur TK anhand eines in der Steuerungseinheit hinterlegten Zusammenhangs zwischen der Drehzahl ωκ und der gemessenen Kältemitteltemperatur TK variiert, wobei die Drehzahl ωκ mit zunehmender Temperatur TK abnimmt.
Im Allgemeinen wird bei Verwendung eines leistungsvariablen Verdichters bei Erreichen oder Überschreiten einer maximal zulässigen Kältemitteltemperatur TKMmax die Leistung P des leistungsvariablen Verdichters herabgesetzt.
Der Wert von TKMmax hängt von der Art des Kältemittels und von dem Ort der Anbringung des Temperatursensors im Wärmepumpenkreislauf ab. Beispielsweise kann TKMmax sehr nahe einer maximalen Temperatur sein, die vom Hersteller eines Kältemittels für eine effiziente und sichere Verwendung des Kältemittels angegeben wird. Ein anderer Faktor kann die maximal zulässige Windungstemperatur ("coil temperature") des Antriebsmotors des Verdichters sein. Dieser wird durch die verwendete Isolation beeinflusst und beträgt beispielsweise 1 15°C. Ein weiterer begrenzender Faktor, der einen Einfluss auf TKMmax hat, ist das im Verdichter verwendete Schmiermittel. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Druck des gasförmigen Kältemittels hinter dem Verdichter, welcher mit der Festigkeit der verwendeten Röhren verglichen werden muss.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. So ermöglicht es die Erfindung, dass ein Trockner mit einer Wärmepumpe vibrationsarm oder nahezu vibrationsfrei betrieben werden kann. Dies ermöglicht eine längere Lebensdauer des Trockners, da dessen Komponenten mechanisch weniger belastet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine bessere Auslegung des Trocknungsprozesses, indem Trocknungsprogramme effizienter durchgeführt werden können, indem beispielsweise nicht bestimmte Resonanzfrequenzen im Trockner berücksichtigt werden müssen. In diesem Zusammenhang gestattet die Erfindung auch eine flexiblere Gestaltung des Rohrleitungssystems, beispielsweise auch eine direktere Verrohrung, welche eine Materialersparniss ermöglichen kann. Schließlich ist bei einem erfindungsgemäßen Trockner bzw. bei einem in einem solchen Trockner durchgeführten Trocknungsprogramm eine deutliche Geräuschverminderung möglich. Der erfindungsgemäße Trockner hat zudem den Vorteil, dass er eine sichere Durchführung eines Trocknungsprogramms ermöglicht, wobei in Ausführungsformen auch unterschiedliche Aufstellbedingungen optimal berücksichtigt werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für einen Trockner und ein diesen Trockner einsetzendes Verfahren. Dabei wird Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Trockner gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Fig. 2 eine dreidimensionale Übersicht über einen Wärmepumpenkreislauf.
Die Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Trockner gemäß einer ersten Ausführungsform, bei welcher im Kältemittelkreislauf sowohl ein Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Kältemittels als auch ein Schwingungssensor für die Messung von Schwingungen im Kältemittelkreislauf angeordnet sind. Andere Ausführungsformen sind denkbar.
Der in der Fig. 1 dargestellte Trockner 1 gemäß einer ersten Ausführungsform weist eine um eine horizontale Achse drehbare Trommel 2 als Trocknungskammer auf, innerhalb derer Mitnehmer 14 zur Bewegung von hier nicht gezeigten Wäschestücken während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft wird mittels eines Gebläses 12 durch die Trommel 2 in einem Prozessluftkreislauf 3 geführt. Nach Durchgang durch die Trommel 2 wird die feuchte, warme Prozessluft in den Verdampfer 8 einer Wärmepumpe 8,9, 10, 1 1 geleitet, die außerdem einen Verdichter 1 1 , hier ein drehzahlvariabler Verdich- ter, eine Drossel 10 und einen Verflüssiger 9 aufweist. Verdampfer 8, Verflüssiger 9, Drossel 10 und Verdichter 1 1 sind durch ein Rohrleitungssystem 20 miteinander verbunden. Im Kältemittelkreis sind bei der hier gezeigten Ausführungsform neben einem Vibrationsgeber 5 auch ein Vibrationssensor, d.h. Schwingungssensor, 7 sowie ein Temperatursensor ST WPK 6 vorhanden. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Vibrationsgeber 5 im Rohrleitungsabschnitt 22 zwischen Verdichter 1 1 und Verflüssiger 9 angeordnet. Der Vibrationsgeber 5 steht in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungs System 20,22, so dass er das Rohrleitungssystem zur Kompensation von dort auftretenden mechanischen Schwingungen zu entgegen gesetzten Schwingungen anregen kann. Außerdem befindet sich bei der hier gezeigten Ausführungsform der Vibrationsgeber 5 an einer gekrümmten Stelle 25 des Rohrleitungssystems 20,22.
Ein Verfahren zum Betrieb dieses Trockners umfasst die Schritte:
(a) Durchführen eines Trocknungsprogrammes zum Trocknen der feuchten Wäschestücke, wobei trockene Prozessluft erwärmt und anschließend in die Trommel 2 geleitet wird;
(b) Betrieb des Wärmepumpenkreislaufes 8,9, 10, 1 1 ,20,22, indem ein Kältemittel mittels des Verdichters 1 1 im Kreislauf bewegt wird und feuchtwarme Prozessluft aus der Trommel 2 am Verdampfer 8 unter Auskondensieren von Feuchtigkeit abgekühlt und danach am Verflüssiger 9 wieder erwärmt wird, wobei im Wärmepumpenkreislauf 8,9, 10, 1 1 ,20,22 mechanische Schwingungen erzeugt werden; und
(c) Kompensation von im Wärmepumpenkreislauf 8,9,10, 1 1 ,20,22 ermittelten mechanischen Schwingungen, indem der Vibrationsgeber 5 ein Vibrationsprogramm Vn durchführt.
Die in der Fig. 1 gezeigten langen Pfeile im Prozessluftkreislauf 3 geben die Strömungsrichtung der Luft an, während die in Fig. 1 gezeigten Pfeile im Kältemittelkreislauf die Strömungsrichtung des Kältemittels angeben.
Das im Verdampfer 8 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe 8,9, 10, 1 1 wird über den drehzahlabhängigen Verdichter 1 1 zum Verflüssiger 9 geleitet. Im Verflüssiger 9 verflüssigt sich das Kältemittel unter Wärmeabgabe an die im Prozessluftkreislauf 3 strömende Prozessluft. Das jetzt in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird über die Drossel 10 wiederum zum Verdampfer 8 geleitet, wodurch der Kältemittelkreislauf geschlossen ist. Der Temperatursensor ST WPK 6 zwischen Verdampfer 8 und Verdichter 1 1 misst bei dieser Ausführungsform die Temperatur TK des Kältemittels. Dies ermöglicht, dass für den Betrieb des Vibrationsgebers 5 auch die Temperatur TK des Kältemittels berücksichtigt werden kann, wozu in der Steuerungseinheit ein entsprechender Zusammenhang hinterlegt ist. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich zum Verflüssiger 9 auch eine elektrische Heizung 18 vorhanden, die zu einer rascheren Aufheizung der Prozessluft verwendet werden kann. In anderen, gleichwertigen Ausführungsformen kann auf die elektrische Heizung 18 verzichtet werden. Im Trockner 1 der Figur 1 wird von dem Verflüssiger 9 bzw. der elektrischen Heizung 18 erwärmte Luft von hinten, d.h. von der einer die Befüllöffnung verschließenden Zugangstür 17 gegenüberliegenden Seite der Trommel 2, durch deren gelochten Boden in die Trommel 2 geleitet, kommt dort mit der hier nicht gezeigten, zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt durch die Befüllöffnung der Trommel 2 zu einem Flusensieb 21 innerhalb der Zugangstür 17. Anschließend wird der Prozessluftstrom in der Zugangstür 17 nach unten umgelenkt. Die Prozessluft wird im Prozessluftkreislauf 3 dem Verdampfer 8 zugeführt, in dem die warme, mit Feuchtigkeit beladene Prozessluft abgekühlt wird. Die abgeschiedene Feuchtigkeit wird in einem Kondensatauffangbehälter 23 aufgefangen, von wo aus sie beispielsweise durch Abpumpen entfernt werden kann.
Die Trommel 2 wird bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines Lagerschildes 18 gelagert, wobei die Trommel 3 mit einer Krempe auf einem Gleitstreifen 19 am Lagerschild 18 aufliegt und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners erfolgt über eine Steuerungseinheit 4, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 24 geregelt werden kann.
Eine optische/akustische Anzeigevorrichtung 16 ermöglicht dem Benutzer des Trockners 1 die Anzeige des Betriebes des Vibrationsgebers 5, insbesondere auch des Umfangs der Kompensation von Schwingungen des Wärmepumpenkreislaufes. Außerdem zeigt hier die Anzeigevorrichtung 16 an, wenn ein gemessenes Schwingungssignal des Schwingungssensors 7 einen kritischen Schwingungsgrenzwert V|im erreicht oder überschreitet. Darüber hinaus ist die Anzeige von z.B. Betriebsparametern und/oder einer zu erwartenden Dauer des Trocknungsprozesses möglich. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Prozessluft wiederholt durch den Prozessluftkreislauf 3 zirkuliert, bis vorzugsweise ein gewünschter Trocknungsgrad der Wäsche erreicht ist. Der Trockner der Fig. 1 ermöglicht eine genaue und sichere Kontrolle des Betriebes der Wärmepumpe und insbesondere der Schwingungen des Kältemittelkreislaufes.
Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Übersicht über einen Wärmepumpenkreislauf, wie er in einer weiteren Ausführungsform eines Trockners eingesetzt werden kann. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst hier einen Verdampfer 8, einen Verdichter 1 1 , hier ein drehzahlvariabler Verdichter, eine Drossel 10 und einen Verflüssiger 9. Verdampfer 8, Verflüssiger 9, Drossel 10 und Verdichter 1 1 sind durch ein Rohrleitungssystem 20 miteinander verbunden. Im Kältemittelkreis ist bei der hier gezeigten Ausführungsform neben einem Vibrationsgeber 5 ein Temperatursensor ST WPK 6 vorhanden. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Vibrationsgeber 5 im Rohrleitungsabschnitt 22 zwischen Verdichter 1 1 und Verflüssiger 9 angeordnet. Der Vibrationsgeber 5 steht in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungssystem 20,22, so dass er das Rohrleitungssystem zur Kompensation von dort auftretenden mechanischen Schwingungen zu diesen entgegen gesetzten Schwingungen anregen kann. Die Doppelpfeile zeigen die Richtung von mechanischen Schwingungen des Rohrleitungssystems 20, 22.
Bezugszeichen
1 Trockner
2 Trommel
3 Prozessluftkreislauf
4 Steuerungseinheit
5 Vibrationsgeber
6 Temperatursensor ST WPK im Kältemittelkreislauf zur Messung einer Temperatur TK des Kältemittels
7 Schwingungssensor
8 Verdampfer
9 Verflüssiger
10 Drossel
1 1 Verdichter, leistungsvariabler Verdichter
12 Gebläse
13 Elektrische Heizvorrichtung
14 Wäschemitnehmer
15 Bedieneinrichtung
16 optische/akustische Anzeigevorrichtung
17 Zugangstür
18 Lagerschild
19 Gleitstreifen
20 Rohrleitungssystem
21 Flusensieb
22 Rohrleitungsabschnitt zwischen Verdichter und Verflüssiger
23 Kondensatauffangbehälter; Kondensatwanne
24 Bedieneinheit
25 gekrümmte Stelle des Rohrleitungssystems

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Trockner (1 ) mit einer Trommel (2) für zu trocknende Wäschestücke; einem Prozessluftkreislauf (3); einem Gebläse (12) für die Beförderung von Prozessluft; einer Steuerungseinheit (4); und einem Wärmepumpenkreislauf (8,9, 10,1 1 ,20,22), umfassend einen Verdampfer (8), einen Verflüssiger (9), eine Drossel (10), einen Verdichter (1 1 ) und ein diese verbindendes Rohrleitungssystem (20,22); dadurch gekennzeichnet, dass ein Vibrationsgeber (5) vorhanden ist, der in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungssystem (20,22) steht.
Trockner (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vibrationsgeber (5) an einer gekrümmten Stelle (25) des Rohrleitungssystems (20,22) befindet.
Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgeber (5) einen Elektromotor umfasst.
Trockner (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgeber (5) als Elektromotor einen elektrischen Linearmotor mit einer Unwucht aufweist.
Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Trockner ein Temperatursensor ST WPK (6) zur direkten oder indirekten Messung einer Temperatur TK des Kältemittels angeordnet ist.
Trockner (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor STWPK (6) im Wärmepumpenkreislauf (8,9, 10, 1 1 ,20,22) angeordnet ist.
Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinheit (4) ein Zusammenhang zwischen einer Kältemitteltemperatur TK und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers (5) hinterlegt ist. Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (1 1 ) ein leistungsvariabler Verdichter ist.
Trockner (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der leistungsvariable Verdichter (1 1 ) ein drehzahlgeregelter Verdichter ist.
Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinheit (4) ein Zusammenhang zwischen einer Leistung Pv oder einer Drehzahl Uv des Verdichters (1 1 ) und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers (5) hinterlegt ist.
Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmepumpenkreislauf (8,9, 10,1 1 ,20,22) ein Schwingungssensor (7) angebracht ist.
Trockner (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinheit (4) ein Zusammenhang zwischen gemessenen Schwingungssignalen des Schwingungssensors (7) und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers (5) hinterlegt ist.
Trockner (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (4) eingerichtet ist um den Trockner (1 ) abzuschalten, wenn ein gemessenes Schwingungssignal des Schwingungssensors (7) einen kritischen Schwingungsgrenzwert V|im erreicht oder überschreitet.
Verfahren zum Betrieb eines Trockners (1 ) mit einer Trommel (2) für zu trocknende Wäschestücke; einem Prozessluftkreislauf (3); einem Gebläse (12) für die Beförderung von Prozessluft; einer Steuerungseinheit (4); und einem Wärmepumpenkreislauf (8,9, 10, 1 1 ,20,22), umfassend einen Verdampfer (8), einen Verflüssiger (9), eine Drossel (10), einen Verdichter (1 1 ) und ein diese verbindendes Rohrleitungssystem (20,22); wobei ein Vibrationsgeber (5) vorhanden ist, der in mechanischem Kontakt mit dem Rohrleitungssystem (20,22) steht; umfassend die Schritte: (a) Durchführen eines Trocknungsprogrammes zum Trocknen der feuchten
Wäschestücke, wobei trockene Prozessluft erwärmt und anschließend in die Trommel (2) geleitet wird;
(b) Betrieb des Wärmepumpenkreislaufes (8,9, 10, 1 1 ,20,22), indem ein Kältemittel mittels des Verdichters (1 1 ) im Kreislauf bewegt wird und feuchtwarme Prozessluft aus der Trommel (2) am Verdampfer (8) unter Auskondensieren von Feuchtigkeit abgekühlt und danach am Verflüssiger (9) wieder erwärmt wird, wobei im Wärmepumpenkreislauf (8,9, 10,1 1 ,20,22) mechanische Schwingungen erzeugt werden; und
(c) Kompensation von im Wärmepumpenkreislauf (8,9, 10, 1 1 ,20,22) ermittelten mechanischen Schwingungen, indem der Vibrationsgeber (5) ein
Vibrationsprogramm Vn durchführt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Betrieb (b) des Wärmepumpenkreislaufes (8,9, 10, 1 1 ,20,22) entstehenden mechanischen Schwingungen mittels eines Schwingungssensors (7) gemessen werden und anhand eines in der Steuerungseinheit (4) hinterlegten Zusammenhangs zwischen gemessenen Schwingungssignalen des Schwingungssensors (7) und verschiedenen Vibrationsprogrammen Vn des Vibrationsgebers (5) der Vibrationsgeber (5) ein Vibrationsprogramm Vn durchführt.
EP15712609.5A 2014-04-07 2015-03-25 Trockner mit einer vibrationsarmen wärmepumpe und verfahren zu seinem betrieb Not-in-force EP3129540B1 (de)

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