[0001] Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner, umfassend eine in einem Gehäuse angeordneten,
mittels eines Motors antreibbaren, über eine horizontale oder geneigten Achse drehbar
gelagerten Trommel, einen geschlossenen Prozessluftkreislauf, in dem mittels eines
Prozessluftgebläses Trocknungsluft über einen Lufteinlass der Trommel zugeführt, über
einen Luftauslass aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach
durch eine Heizung wieder erwärmt wird, einer Wärmepumpeneinrichtung mit einem Kältemittelkreislauf,
bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer, einem Kompressor
mit einem Verdichter, der von einem Kapselgehäuse im Wesentlichen gasdicht umgeben
ist, einem Verflüssiger und einer Drossel zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den
Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpe enthält.
[0002] Aus dem Stand der Technik ist gemäß der
EP 1 209 277 A2 ein derartiger Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe bekannt. Wärmepumpenwäschetrockner
sind momentan besonders begehrt, da sie sowohl die von der Wärmepumpe bereitgestellte
Wärme als auch die entsprechend erzeugte Kälte nutzen. Dadurch kann der Energieeinsatz
effizienter genutzt werden. Um zu vermeiden, dass Kältemittel nach außen dringt, wurde
in den letzten Jahren immer höherer Aufwand hinsichtlich der Dichtigkeit des Kältemittelkreislaufs
getrieben. So ist auch der Kompressor mit einem Kapselgehäuse versehen, in dem der
Motor für den Antrieb des Verdichters und der Verdichter selbst gasdicht umschlossen
ist. Dadurch kann aus dem Verdichter entweichendes Kältemittel nicht in die Umgebung
gelangen, es verbleibt im Kapselgehäuse. Bei dieser bewährten Ausführung erwärmt sich
durch die Abwärme des Motors das Kältemittel immer stärker, wodurch der gesamte Prozess
immer stärker erwärmt und letztendlich Abwärme aus dem Trockner herausgeblasen werden
muss. Bekannt sind hierzu Gebläse, die den Kompressor mit Luft kühlen, die jedoch
recht ineffizient sind, da das Kapselgehäuse keine direkte Zufuhr der Kühlluft zum
Kompressormotor zulässt. Eine andere Möglichkeit ist, die Kältemittelleitung mittels
Kühlrippen und/oder einem Gebläse, welches die Kältemittelleitung mit Kühlluft beaufschlagt,
zu kühlen, wodurch Abwärme aus dem Trockner heraus gelangt. Diese Anordnung ist etwas
aufwändiger und benötigt Bauraum im Gerätegehäuse.
[0003] Der Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, einen effizienten Wäschetrockner mit
einer einfach aufgebauten Wärmepumpe bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise eine
schnelle, temporäre Abführung überschüssiger Wärme aus dem Wärmepumpenkreislauf möglich
ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Wäschetrockner mit den Merkmalen
des unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den jeweils nachfolgenden abhängigen Ansprüchen.
[0004] Der mit der Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, dass der Trockner insgesamt
sehr einfach mit nur einem Antriebsmotor für das Prozessluftgebläse und den Trommelantrieb
aufgebaut werden kann, wobei das Prozessluftgebläse für eine Vorzugsrichtung optimiert
ist. Das bedeutet, dass bei einer Trommeldrehrichtung in Vorwärtsrichtung das Gebläse
die volle Förderleistung bereitstellt, wobei der Wärmepumpenbetrieb für diese Vorzugsrichtung
ausgelegt ist. In Reversierrichtung der Trommel hat das Gebläse eine geringere Förderleistung
der Prozessluft, sodass das Kältemittel im Kältemittelkreislauf sich kurzfristig stark
erhitzen kann, da es aufgrund des geringen Volumenstroms der Prozessluft nicht genügend
gekühlt wird. Um das Temperaturniveau des Kältemittels schnell zu stabilisieren, umfasst
der Wärmepumpentrockner eine. Kühleinrichtung, die ein Rohrsystem im Verflüssiger
umfasst, die zur Durchströmung eines Kühlmittel zum Abführen von Wärme aus dem Verflüssiger
ausgebildet ist. Da der Verflüssiger die sogenannte heiße Komponente des Kältemittelkreislaufs
ist, ist eine Abkühlung des Kältemittels an dieser Stelle besonders effektiv möglich,
da Kühlmittel, das etwa Raumtemperatur oder bis 40°C warm ist immer noch für eine
Abführung überschüssiger Wärme aus dem Kältemittel geeignet ist.
[0005] In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Kühlmittel Wasser. Wasser ist so gut
wie immer verfügbar und die Handhabung mit diesem ungiftigen Medium ist besonders
einfach und ungefährlich.
[0006] In einer anderen, vorteilhaften Ausführung umfasst der Trockner einen Sammelbehälter
zum Sammeln von anfallendem Kondensat, das zur Verwendung als Kühlmittel vorgesehen
ist. Damit ist kein externer Wasseranschluss nötig.
[0007] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Pumpe vorgesehen, die dazu eingerichtet
ist, das Kühlmittel aus dem Sammelbehälter in bzw. durch das Rohrsystem im Verflüssiger
zu pumpen. Damit kann das Kältemittel abhängig vom Kühlungsbedarf sehr genau und gezielt
gekühlt werden. Auch die Kühlungszeiten können sehr genau begrenzt bzw. gesteuert
werden, sodass der Kältemittelkreislauf in einem optimalen oder für das Kältemittel
geeigneten Temperaturniveau gefahren werden kann.
[0008] In einer alternativen Ausführung wird die Auffangwanne zum Sammeln oder Zwischenspeichern
des Kondensats zur Verwendung als Kühlmittel benutzt. Hierbei wird das Kondensat mittels
einer Pumpe aus der Auffangwanne in bzw. durch das Rohrsystem gefördert. Somit wird
die sogenannte Kondensatpumpe, mit der das Kondensat in den Sammelbehälter oder in
den Abfluss gepumpt wird, auch zur Bereitstellung des Kühlmittelflusses verwendet.
Es wird hierbei also keine zusätzliche Pumpe benötigt. Das Rohrsystem der Kühleinrichtung
befindet sich hierbei zwischen Auffangwanne und Sammelbehälter bzw. Auslaßleitung.
[0009] Insgesamt ist es vorteilhaft, das Gebläse und der Drehantrieb der Trommel mit einem
einzigen Antriebsmotor anzutreiben, wobei der Motor und das Gebläse dazu ausgebildet
sind, einen ersten Volumenstrom für die Prozessluft bei einer Vorwärtsdrehrichtung
der Trommel und einen zweiten Volumenstrom bei einer reversierenden Drehrichtung der
Trommel zu fördern. Der erste Volumenstrom ist höher, als der zweite Volumenstrom,
beispielsweise kann der erste Volumenstrom das zwei bis vierfache des zweiten Volumenstromes
betragen. Damit wird auf einfache Weise ein hoher Volumenstrom für einen optimalen
Trocknungsprozess bereitgestellt.
[0010] In einer zweckmäßigen Ausführung umfasst der Trockner eine Steuereinrichtung zum
Steuern des Motors und des Kompressors für den Trocknungsprozess. Die Steuereinrichtung
ist ferner dazu eingerichtet, das Kühlmittel durch das Rohrsystem im Verflüssiger
zu pumpen, wenn die Prozessluft mit dem zweiten Volumenstrom gefördert wird. Somit
wird die Kühlung des Kältemitteln nur dann aktiviert, wenn der Verflüssiger mit einem
geringen Volumenstrom der Prozessluft beauflagt wird, also wenn der Verflüssiger,
der zum Aufheizen der Prozessluft dient, weniger gekühlt wird, als beim ersten Volumenstrom,
der dem vollen Volumenstrom entspricht.
[0011] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet,
bei Vorhandensein einer vorbestimmten Kondensatmenge oder Kühlmittelmenge den Motor
für eine reversierende Drehrichtung der Trommel und für den zweiten Volumenstrom der
Prozessluft zu betreiben. Damit wird sichergestellt, dass die Phase des Trocknungsprozesses
mit dem geringeren Volumenstrom erst dann aktiviert wird, wenn genügend Kondensat
zur Kühlung bereitsteht.
[0012] Insgesamt ist es zweckmäßig, die Wärmepumpeneinrichtung, den Motor und das Prozessluftgebläse
in einem kompakten Funktionsmodul des Wäschetrockners anzuordnen. Hierbei hat sich
die Ausbildung als bodenseitiges Funktionsmodul als vorteilhaft erwiesen.
[0013] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrockners gemäß
einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zeitliche Abschnitte, in denen die Prozessluft
in ihrer Vorzugsrichtung gefördert, während das Kältemittel nicht mittels der Kühlflüssigkeit
gekühlt wird und ferner umfassend zeitliche Abschnitte in denen die Prozessluft in
Gegenrichtung gefördert, während das Kältemittel mittels der Kühlflüssigkeit oder
Kondensat gekühlt wird.
[0014] Hierbei ist es zweckmäßig, dass ein oder mehrere zeitliche Abschnitte, in denen die
Prozessluft mit dem ersten Volumenstrom gefördert wird, länger sind, als die zeitlichen
Abschnitte, in denen die Prozessluft mit dem zweiten, kleineren Volumenstrom gefördert
wird. Damit wird vermieden, dass dem Kältemittel zu viel Wärme entzogen wird. Beim
Umschalten der Trommeldrehung in die Vorzugsrichtung, bei der wieder der erste, volle
Volumenstrom für die Prozessluft zur Verfügung steht, kann das Kühlen des Verflüssigers
beendet werden, wobei sich der Verflüssiger nach kurzer Zeit auf seine vorgesehene
Temperatur wieder erwärmen kann und der Kältemittelkreislauf sich wieder im optimalen
Temperaturniveau befindet.
[0015] In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die zeitlichen Abschnitte für die Vorzugsrichtung
gegenüber den zeitlichen Abschnitten für die Gegenrichtung jeweils zumindest doppelt
so lang. Für die Durchmischung der Wäsche reichen diese kürzeren Reversierphasen der
Trommel aus, wobei der Kältemittelkreislauf durch die zusätzliche Kühlung hinsichtlich
seiner Wirkung bzw. Effektivität nur geringfügig beeinflusst wird.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
- Fig. 1:
- eine perspektivische Darstellung eines Wäschetrockners;
- Fig. 2:
- eine schematische Darstellung der Komponenten der Wärmepumpe;
- Fig. 3:
- eine skizzierte, detaillierte Ansicht des Verflüssigers und
- Fig. 4:
- ein Diagramm für den zeitlichen Ablauf.
[0017] Fig. 1 zeigt in der Perspektive einen Wärmepumpen - Wäschetrockner 1. Der Wäschetrockner
1 umfasst hierbei ein Gehäuse 2 in dem eine drehbar gelagerte Trommel 3 angeordnet
ist. In dem Gehäuse 2 befindet sich bodenseitig unterhalb der Trommel 3, bezogen auf
die betriebsgemäße Aufstellposition des Trockners 1, das Funktionsmodul 5, das die
Komponenten für die Wärmepumpe, das Gebläse und den Antrieb der Trommel 3 aufnimmt.
Im Funktionsmodul 5 wird die Prozessluft PL mittels eines Gebläses 17 (Fig. 2) erzeugt
und zum Lufteinlass 6 der Trommel 3 zugeführt. Durch den Luftauslass 7 gelangt die
Trocknungsluft PL aus der Trommel 3 in das Bodenmodul 5, in dem in einem Kanal 8 der
Wärmetauscher 15 (Fig. 2) zur Abkühlung und Kondensation der Prozessluft PL und die
Heizung 16 (Fig. 2) zum Erwärmen der Prozessluft PL angeordnet sind.
[0018] Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Wärmepumpen-Trockner in einer schematischen Schnittdarstellung.
Hier ist zu erkennen, dass die Wärmepumpeneinrichtung 8a einen Kältemittelkreislauf
umfasst, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer 1, einem
Kompressor 14 zum Verdichten des Kältemittels, einem Verflüssiger 16 und einer Drossel
15a zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer 15 und die Heizung den Verflüssiger
16 der Wärmepumpe 8a enthält. Der Verdampfer 15 und der Verflüssiger 16 sind im Kanal
8 derart angeordnet, dass die feuchte Prozessluft PL zuerst den Verdampfer 15 durchströmt,
damit sie aufgrund der Abkühlung und der daraus folgenden Kondensation entfeuchtet
wird. Anschließend durchströmt sie den nachgeschalteten Verflüssiger 16, der als Heizung
wirkt und die Prozessluft PL aufheizt, sodass die erwärmte Prozessluft PL durch den
Lufteinlass 6 in die Trommel 3 eingelassen und damit der zu behandelnden Textilien
zugeführt wird. In der Auffangwanne 18 wird anfallendes Kondensat aufgefangen und
mittels der Kondensatpumpe 17 zum Sammelbehälter 4 gepumpt.
[0019] Das bodenseitige Funktionsmodul 5 umfasst ferner den Motor 10, der hier das Gebläse
9 und die Trommel 3 antreibt. Das Gebläse 9 ist als Radiallüfter mit gekrümmten Schaufeln
9a ausgebildet, sodass es in einer Vorzugsrichtung den vollen Volumenstrom V1 (Fig.
4) für die Prozessluft PL bereitstellt. Bei Drehung des Motors 10 in Gegenrichtung,
also wenn die Trommel 3 in reversierender Richtung gedreht wird, steht ein geringerer
Volumenstrom V2, (Fig. 4), der etwa die Hälfte bis ein Viertel des vollen Volumenstromes
betragen kann, zur Verfügung.
[0020] Damit das Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf sich nicht zu stark erwärmt, ist es
je nach Betriebsbedingungen notwendig, dass es zeitweise gekühlt werden muss. Hierzu
umfasst die Wärmepumpeneinrichtung eine Kühleinrichtung 11. Wie in Fig. 3 im Detail
dargestellt, umfasst die Kühleinrichtung 11 ein Rohrsystem 21 im Verflüssiger 16,
das zur Durchströmung eines Kühlmittels zum Abführen von Wärme aus dem Verflüssiger
16 ausgebildet ist. Das Rohrsystem 21 ist dabei in mehreren Schlaufen durch die Lamellen
12 oder Rippenstruktur des Verflüssigers 16 geführt, um das Kältemittel, das ebenfalls
durch ein schlaufenartig geführtes Rohrsystem 13a durch den Verflüssiger 16 bzw. durch
die Anordnung der Lamellen 12 strömt. Gemäß Fig. 2 umfasst der Trockner 1 eine weitere
Pumpe 20, die Kondensat aus dem Sammelbehälter 4 über die Zuführungsleitung 21 a zum
Rohrsystem 21 im Verflüssiger 16 pumpt. Die Pumpe 20 ist hierbei unmittelbar am Sammelbehälter
4 angebracht. Anstelle der Pumpe 20 kann auch ein steuerbares Ventil verwendet werden,
das den Fluss des Kondensats aufgrund der Schwerkraft freigeben kann, wobei die Pumpe
20 oder das Ventil mittels der Steuereinrichtung 19 aktiviert wird.
[0021] Fig. 4 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Ablauf für den Betrieb des Trocknungsvorgangs.
Die Wärmepumpe bzw. der Kompressor 14 wird hierbei im Wesentlichen gleichmäßig betrieben,
sodass sich ein stabiler Kältemittelkreislauf einstellt. Zum Zeitpunkt t=1 wird der
Motor 10 so betrieben, dass die Trommel 3 in Vorwärtsrichtung n gedreht und der volle
Volumenstrom V1 für die Prozessluft PL erzeugt wird. Bei diesem Volumenstrom V1 wird
der Verflüssiger 16, der die Heizung für die Prozessluft bildet, hinreichend gekühlt,
sodass sich das Kältemittel nicht zu stark aufheizt. Zum Zeitpunkt t=2 wird der Motor
10 so betrieben, dass die Trommel in reversierender Drehrichtung -n gedreht wird,
wobei bei dieser Drehrichtung des am selben Motor angebrachten Gebläses 9 nur ein
kleinerer Volumenstrom V2 für die Prozessluft PL erzeugt wird. Ab diesem Zeitpunkt
erhöht sich nun die Temperatur des Kältemittels, da weniger Wärme aus dem Verflüssiger
16 über die Prozessluft PL abgeführt wird. Zum Zeitpunkt T=3 wird nun die Pumpe 20
zum Zuführen des Kondensats zum Verflüssiger 16 aktiviert (Pump active), um diesen
damit zu kühlen. Zum Zeitpunkt T=4 wird die Kühlung beendet, indem die Pumpe 20 oder
das Ventil deaktiviert (Pump inactive) wird. Anschließend wird zum Zeitpunkt T=5 der
Motor 10 wieder in die Vorzugsrichtung umgeschaltet, sodass die Trommel wieder in
die Vorwärtsrichtung n gedreht wird und das Gebläse 9 in Vorzugsrichtung zur Erzeugung
des vollen Volumenstroms V1 betrieben wird. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt
werden. Die Phasen der reversierenden Drehung -n sind jeweils kürzer, als die Drehphasen
n in Vorwärtsdrehrichtung bzw. in Vorzugsrichtung des Gebläses 9.
1. Wäschetrockner (1), umfassend eine in einem Gehäuse (2) angeordneten, mittels eines
Motors (10) antreibbaren, über eine horizontale oder geneigten Achse drehbar gelagerten
Trommel (3), einen geschlossenen Prozessluftkreislauf (PL), in dem mittels eines Prozessluftgebläses
(9) Trocknungsluft über einen Lufteinlass (6) der Trommel (3) zugeführt, über einen
Luftauslass (7) aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher (15) mittels Kondensation
entfeuchtet und danach durch eine Heizung (16) wieder erwärmt werden kann, einer Wärmepumpeneinrichtung
mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem (13) mit
einem Verdampfer (15), einem Kompressor (14) zum Verdichten des Kältemittels, einem
Verflüssiger (16) und einer Drossel (15a) zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den
Verdampfer (15) und die Heizung den Verflüssiger (16) der Wärmepumpe enthält,
gekennzeichnet durch
eine Kühleinrichtung, die ein Rohrsystem (21) im Verflüssiger (16) umfasst, die zur
Durchströmung eines Kühlmittel zum Abführen von Wärme aus dem Verflüssiger (16) ausgebildet
ist.
2. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kühlmittel Wasser ist.
3. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch einen Sammelbehälter (4) zum Sammeln von anfallendem Kondensat, das zur Verwendung
als Kühlmittel vorgesehen ist.
4. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch
eine Pumpe (20), die dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel aus dem Sammelbehälter
(4) in bzw. durch das Rohrsystem (21) im Verflüssiger (16) zu pumpen.
5. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch eine Auffangwanne zum (18) zum Auffangen von anfallendem Kondensat, das zur Verwendung
als Kühlmittel vorgesehen ist und mittels einer Pumpe (17) in bzw. durch das Rohrsystem (21) gefördert werden kann.
6. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 4 oder 5,
gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (19) zum Betreiben des der Pumpe (20), die dazu ausgebildet
ist, die Pumpe (20) zeitweise zu aktivieren, um das Kühlmittel bedarfsweise in das
Rohrsystem (21) zu fördern.
7. Wäschetrockner (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gebläse (9) und der Drehantrieb der Trommel (3) mit einem einzigen Antriebsmotor
(10) erfolgt, wobei der Motor (10) dazu ausgebildet ist, die Prozessluft (PL) mit
einem ersten Volumenstrom (V1) bei einer Vorwärtsdrehrichtung (n) der Trommel (3)
und mit einem zweiten Volumenstrom (V2) bei einer reversierenden Drehrichtung (-n)
der Trommel (3) zu fördern.
8. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch,
die Steuereinrichtung (19) zum Steuern des Motors (10) und des Kompressors für den
dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel bei einer zu fördernden Prozessluft (PL) mit
dem zweiten Volumenstrom (V2) durch das Rohrsystem (21) im Verflüssiger (16) zu pumpen.
9. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (19) dazu eingerichtet ist, bei Vorhandensein einer vorbestimmten
Kondensatmenge oder Kühlmittelmenge den Motor (10) für eine reversierende Drehrichtung
(-n) der Trommel (3) und für eine Prozessluftströmung (PL) mit dem zweiten Volumenstrom
(V2) zu betreiben.
10. Wäschetrockner (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Komponenten (13, 14, 15, 15a, 16) der Wärmepumpeneinrichtung, der Motor (10)
und das Prozessluftgebläse (9) in einem kompakten Funktionsmodul (5) des Wäschetrockners
(1) angeordnet sind.
11. Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrockners (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
umfassend zeitliche Abschnitte, in denen die Prozessluft (PL) mit einem ersten Volumenstrom
(V1) gefördert wird, während das Kältemittel nicht mittels der Kühlflüssigkeit gekühlt
wird und ferner umfassend zeitliche Abschnitte, in denen die Prozessluft (PL) mit
einem zweiten Volumenstrom (V2) gefördert wird, während das Kältemittel mittels der
Kühlflüssigkeit oder Kondensat gekühlt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein oder mehrere zeitliche Abschnitte, in denen die Prozessluft (PL) mit dem ersten,
höheren Volumenstrom (V1) gefördert wird, länger sind, als die zeitlichen Abschnitte,
in denen die Prozessluft (PL) in Gegenrichtung (PR) dem zweiten, geringeren Volumenstrom
(V2) gefördert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zeitlichen Abschnitte für den hohen Volumenstrom (V1) gegenüber den zeitlichen
Abschnitten für geringeren Volumenstrom (V2) jeweils zumindest doppelt so lang sind.