Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wäschetrockner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Drehantrieb der Trockentrommel erfolgt üblicherweise durch einen einphasig am Netz betreibbaren Asynchronmotor mit Hilfswicklung, wobei die zur Erzeugung des Drehfeldes notwendige Phasenverschiebung des Stromes in der Hilfswicklung in bekannter Weise durch Reihenschaltung eines Kondensators erfolgt oder durch unterschiedliche Widerstandsverhältnisse von Haupt- und Hilfswicklung hervorgerufen wird. Dieser Antriebsmotor für die Trockentrommel läuft üblicherweise mit einer festen, lastabhängigen Drehzahl und dient gleichzeitig dem Antrieb eines Prozessluftgebläses und eines Kühlluftgebläses, wie dies zum Beispiel in der DE 199 04 993 C2 oder der DE 10 2004 055 927 A1 beschrieben ist. Im Allgemeinen ist dieser Antriebsmotor zur Vermeidung seiner Überhitzung bei blockiertem oder überlastetem Antrieb mit einem Temperaturschutzschalter ausgestattet.

Zur Optimierung des Trocknungsprozesses sind außerdem verschiedene Sensoranordnungen zum Erfassen unterschiedlicher Parameter bekannt. So können zum Beispiel die Temperatur der Prozessluft durch die Trockentrommel oder der elektrische Widerstand der Wäsche in der Trockentrommel zur Bestimmung des Trocknungsgrades der Wäsche erfasst werden (DE 199 04 993 C2). Ferner kann aus dem Verhalten einer Drehzahl des Antriebsmotors während Abbrems- und Beschleunigungsvorgängen auf die Beladungsmenge in der Trockentrommel geschlossen werden (DE 199 28 657 A1, DE 103 05 675 B3).

Ein Wäschetrockner mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist im US 2004 0515 40 offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wäschetrockner mit einer drehbar gelagerten Trockentrommel zu schaffen, der einen verbesserten Betrieb gegenüber bekannten Wäschetrocknern ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Wäschetrockners mit einer drehbar gelagerten Trockentrommel vorzusehen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wäschetrockner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines Wäschetrockners mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.

Der Wäschetrockner hat eine drehbar gelagerte Trockentrommel zur Aufnahme zu trocknender Wäsche (Beladung) und einen Antriebsmotor zum Drehantrieb dieser Trockentrommel. Erfindungsgemäß ist der Antriebsmotor ein ein- oder ein mehrphasiger Elektromotor, der von einem Frequenzumrichter angesteuert wird.

Da ein mittels eines Frequenzumrichters angesteuerter Elektromotor zum drehzahlveränderlichen Antrieb geeignet ist, kann der Drehantrieb der Trockentrommel jeweils mit der für den aktuellen Betrieb (Trocknungsprogramm, Betriebszustand) des Wäschetrockners optimalen Drehzahl erfolgen, wodurch der Trocknungsprozess des Wäschetrockners verbessert und die Betriebssicherheit des Wäschetrockners erhöht werden können.

In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Frequenzumrichter eine Leistungsansteuerung für den ein- oder mehrphasigen Elektromotor sowie eine Phasenstrom-Messvorrichtung zum Erfassen der Phasenströme und/oder Phasenspannungen. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich ist außerdem eine Drehzahl-Messvorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und/oder eine Positions-Messvorrichtung zum Erfassen des Drehwinkels des Elektromotors vorgesehen.

Auf der Basis der erfassten Phasenströme und/oder Phasenspannungen und/oder der erfassten Drehzahl und/oder des Drehwinkels des Elektromotors ist zum Beispiel eine erhöhte mechanische Belastung des Elektromotors bestimmbar, sodass der Elektromotor gegebenenfalls abgeschaltet werden kann, bevor die Motorwicklung unzulässig hohe Temperaturen erreicht.

Auf der Basis der erfassten Phasenströme und/oder der erfassten Phasenspannungen und/oder der erfassten Drehzahl und/oder des erfassten Drehwinkels des Elektromotors kann zum Beispiel auch eine Beladungsmenge und/oder -art der Trockentrommel bestimmt werden. Ebenso kann auf der Basis der erfassten Phasenströme und/oder der erfassten Phasenspannungen und/oder der erfassten Drehzahl und/oder des erfassten Drehwinkels des Elektromotors ein Trocknungsgrad der Wäsche in der Trockentrommel bestimmt werden. Der Trocknungsprozess des Wäschetrockners kann dann auf die so bestimmten Parameter optimiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner eine Heizung zum Erwärmen einer Prozessluft durch die Trockentrommel vorgesehen und dieser Heizung ist ein Schaltmittel zum Ein- und Abschalten der Heizung zugeordnet. Dieses Schaltmittel ist wahlweise in den Frequenzumrichter oder in eine Hauptsteuerung des Wäschetrockners integriert.

Auf der Basis der erfassten Phasenströme und/oder der erfassten Phasenspannungen und/oder der erfassten Drehzahl und/oder des erfassten Drehwinkels des Elektromotors ist zum Beispiel ein Blockieren des Elektromotors für die Trockentrommel bestimmbar, sodass die Heizung gegebenenfalls aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden kann.

Ebenso kann auf der Basis der erfassten Phasenströme und/oder der erfassten Phasenspannungen und/oder der erfassten Drehzahl und/oder des erfassten Drehwinkels des Elektromotors ein fehlerhafter Drehantrieb der Trockentrommel durch den Elektromotor (z.B. gerissener oder herunter gesprungener Riemen) bestimmt werden, sodass die Heizung gegebenenfalls aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden kann.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner ein Prozessluftgebläse zum Blasen einer Prozessluft durch die Trockentrommel vorgesehen. Der Antriebsmotor der Trockentrommel kann dann auch zum Antrieb dieses Prozessluftgebläses ausgebildet sein, um eine kompakte Bauweise des gesamten Antriebs des Wäschetrockners zu erzielen.

Alternativ kann für den Antrieb des Prozessluftgebläses auch ein von dem Antriebsmotor für die Trockentrommel separater Antriebsmotor vorgesehen sein. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Drehzahlen für den Antrieb der Trockentrommel und den Antrieb des Prozessluftgebläses unabhängig voneinander und somit jeweils optimiert gesteuert werden können.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigt die einzige Figur 1 eine stark vereinfachte Darstellung des Aufbaus eines Wäschetrockners gemäß der vorliegenden Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Trockentrommel 1 eines Wäschetrockners, die in bekannter Weise mit zu trocknender Wäsche 3 beladen werden kann. Die Trockentrommel 1 ist im Gehäuse des Wäschetrockners drehbar gelagert und wird durch einen Antriebsmotor 4 über einen Riemen 2 drehend angetrieben.

Bei dem Antriebsmotor 4 für die Trockentrommel 1 handelt es sich allgemein um einen ein- oder mehrphasigen Elektromotor. Für den Antriebsmotor 4 sind insbesondere dreiphasige Elektromotoren wie zum Beispiel dreiphasige Asynchronmotoren, BLDC-Motoren (bürstenlose Gleichstrom-Motoren), PMAC-Motoren (Permanentmagnet-Wechselstrom-Motoren) oder BLPM-Motoren (bürstenlose Permanentmagnet-Motoren) geeignet, ohne dass die Erfindung auf diese speziellen Motortypen beschränkt sein soll. Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines dreiphasigen Asynchronmotors beispielhaft im Detail erläutert.

Der Antriebsmotor 4 für die Trockentrommel 1 wird von einem Frequenzumrichter 14 angesteuert. Der Frequenzumrichter 14 weist zu diesem Zweck einen Netzanschluss 13, einen mit diesem verbundenen Netzgleichrichter 11, eine dem Netzgleichrichter 11 nachgeschaltete dreiphasige Leistungsansteuerung 8 sowie einen zwischen den Netzgleichrichter 11 und die Leistungsansteuerung 8 geschalteten Zwischenkreiskondensator 10 auf. Da Aufbau und Funktionsweise eines derartigen Frequenzumrichters 14 dem Fachmann hinlänglich bekannt sind, kann auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet werden. Außerdem wird der Fachmann den Frequenzumrichter 14 problemlos an den jeweiligen Elektromotor 4 für den Antrieb der Trockentrommel 1 anpassen können.

Der Frequenzumrichter 14 ist vorzugsweise mit einer Hauptsteuerung 15 des Wäschetrockners gekoppelt (z.B. mittels serieller Buskommunikation). Diese Hauptsteuerung 15 enthält üblicherweise einen Mikrocontroller und ist ihrerseits mit einer Eingabevorrichtung verbunden, über welche ein Benutzer zum Beispiel ein Trockenprogramm auswählen kann.

Durch die Verwendung eines ein- oder mehrphasigen Elektromotors als Antriebsmotor 4 für die Trockentrommel 1 ist eine variable Drehzahlsteuerung möglich, sodass die Drehzahl als zusätzlicher Freiheitsgrad für unterschiedliche Trocknungsprogramme, zum Beispiel optimiert für unterschiedliche Beladungsmengen und -arten sowie Zeit- und Temperaturprofile, angepasst werden kann. Außerdem können beim Starten und Stoppen des Drehantriebs der Trockentrommel die mechanische Belastung des Antriebssystems (insbesondere des Riemens 2) sowie die Geräuschentwicklung reduziert werden.

Der Wäschetrockner weist ferner ein Prozessluftgebläse (nicht dargestellt) zum Blasen einer Prozessluft 7 durch die Trockentrommel 1 sowie eine Heizung 6 zum Erwärmen dieser Prozessluft 7 auf. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Heizung 6 ebenfalls mit dem Netzanschluss 13 des Wäschetrockners verbunden, wobei in den Zuleitungen ein Schaltmittel 12 zum Ein- und Abschalten der Heizung 6 vorgesehen ist. Dieses Schaltmittel 12 wird insbesondere zur Sicherheitsabschaltung der Heizung 6 benutzt, wobei verschiedene Betriebszustände des Wäschetrockners bzw. seiner Komponenten eine Heizungsabschaltung erforderlich bzw. wünschenswert machen können. Das der Heizung 6 der Prozessluft 7 zugeordnete Schaltmittel 12 kann zum Beispiel in dem Frequenzumrichter 14 integriert sein, wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, oder auch in der Hauptsteuerung 15 angeordnet sein.

Zum Antrieb des Prozessluftgebläses kann entweder der Antriebsmotor 4 für die Trockentrommel 1 verwendet oder ein separater Antriebsmotor (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Im erstgenannten Fall eines gemeinsamen Antriebsmotors 4 ergibt sich eine kompakte Bauweise, wie dies zum Beispiel aus den eingangs bereits genannten Druckschriften DE 199 04 993 C2 und DE 10 2004 055 927 A1 bekannt ist. Der Antriebsmotor 4 wird dann bei einem Kondensationswäschetrockner üblicherweise auch zum Antrieb eines Kühlluftgebläses (nicht dargestellt) für einen Wärmetauscher einer Kondensationseinrichtung benutzt.

Vorzugsweise wird für das Prozessluftgebläse (und das Kühlluftgebläse) jedoch ein vom Antriebsmotor 4 für die Trockentrommel 1 separater Antriebsmotor verwendet. Für diesen Antriebsmotor wird vorteilhafterweise ebenfalls ein ein- oder mehrphasiger Elektromotor verwendet, sodass das Gebläse mit variabler Drehzahl betrieben werden kann. Auf diese Weise können zum Beispiel der Prozessluftstrom 7 an den aerodynamischen Widerstand des Abluftkanals angepasst oder das Luftmengenprofil im weiteren Programmablauf optimiert werden. Selbstverständlich ist aber auch der Einsatz z.B. eines einphasig am Netz betreibbaren Asynchronmotors mit Hilfswicklung zum Antrieb des Prozessluftgebläses möglich. Im Fall des separaten Antriebsmotors für das Prozessluftgebläse wird dieser Antriebsmotor vorteilhafterweise auch für ein Kühlluftgebläse eines Kondensationswäschetrockners verwendet. Grundsätzlich ist aber auch der Einsatz von insgesamt drei separaten Antriebsmotoren für diese Komponenten denkbar.

Durch den Einsatz separater Antriebsmotoren für die Trockentrommel 1 und das Prozessluftgebläse (sowie ggf. das Kühlluftgebläse) erhält man eine Unabhängigkeit der jeweiligen Drehzahlen. Hierdurch kann zum Beispiel ein Stillstand oder ein Rückwärtslaufen (mit geringerem aerodynamischen Wirkungsgrad) des Prozessluftgebläses in den Reversierpausen bzw. beim Reversieren vermieden werden, was sich bei einem gemeinsamen Antriebsmotor 4 zwangsläufig ergeben würde.

Als Sensorik sind bei diesem Wäschetrockner eine Drehzahl-Messvorrichtung 5 zum Erfassen der Drehzahl des Antriebsmotors 4 und eine in dem Frequenzumrichter 14 integrierte Phasenstrom-Messvorrichtung 9 zum Erfassen der von der Leistungsansteuerung 8 des Frequenzumrichters 14 an die drei Phasen des Antriebsmotors 4 angelegten Motorströme vorgesehen. Selbstverständlich kann der Wäschetrockner zusätzlich mit weiteren Sensoranordnungen ausgestattet sein, die aus herkömmlichen Wäschetrocknern bekannt sind (z.B. Sensoren zur Messung von Spannung, Strom, Leistung, Drehmoment, Temperatur, Gewicht, usw.).

Die beiden genannten Messvorrichtungen 5 und 9 sind bei einem mehrphasigen Elektromotor 4, der von einem Frequenzumrichter 14 angesteuert wird, üblicherweise ohnehin vorhanden, sodass für den Antriebsmotor 4 des Wäschetrockners ein Standard-Motor ohne die Notwendigkeit von Modifikationen eingesetzt werden kann (sensorlose Variante).

Es werden nun verschiedene Betriebsabläufe des Wäschetrockners mit dem obigen Aufbau erläutert, die neben den bekannten Standard-Programmabläufen eines Wäschetrockners aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion durchführbar sind.

Wird mittels der Drehzahl-Messvorrichtung 5 und/oder durch Auswerten der von der Phasenstrom-Messvorrichtung 9 erfassten Motorspeisegrößen ein Stillstand des Antriebsmotors 4 erkannt, obwohl durch die Leistungsansteuerung 8 des Frequenzumrichters 14 ein Drehfeld vorgegeben wird, so wird die Heizung 6 mittels des Schaltmittels 12 abgeschaltet. Hierdurch wird sichergestellt, dass beim Stillstand der Trockentrommel 1 kein Überhitzen oder gar Entzünden von in der Nähe des Lufteinlasses befindlichen Wäschestücken 3 durch die Heizung 6, welche üblicherweise mit hoher Leistung betrieben wird, stattfindet.

Werden während des Betriebs des Wäschetrockners mittels der Drehzahl-Messvorrichtung 5 und/oder der Phasenstrom-Messvorrichtung 9 Kenngrößen des Antriebsmotors 4 ermittelt, welche auf eine signifikant niedrige mechanische Belastung oder eine signifikant niedrige Schwankung der Ist-Drehzahl des Antriebsmotors 4 hindeuten, so wird die Heizung 6 mittels des Schaltmittels 12 abgeschaltet. Dies ist notwendig, da sich in einem solchen Fall die Trockentrommel 1 offensichtlich nicht mehr dreht, was durch einen gerissenen oder herunter gesprungenen Riemen 2 verursacht sein kann. Auch in diesem Fall kann somit ein Überhitzen oder gar Entzünden von Wäschestücken 3 in der Nähe des Lufteinlasses der Trockentrommel 1 sicher vermieden werden.

Werden während des Betriebs des Wäschetrockners mittels der Drehzahl-Messvorrichtung 5 und/oder der Phasenstrom-Messvorrichtung 9 Kenngrößen des Antriebsmotors 4 ermittelt, welche auf eine überhöhte mechanische Belastung des Antriebsmotors 4 hindeuten, so wird der Antriebsmotor 4 über die Leistungsansteuerung 8 des Frequenzumrichters 14 abgeschaltet, bevor die Motorwicklung unzulässig hohe Temperaturen erreicht (thermischer Motorschutz).

Werden während des Betriebs des Wäschetrockners mittels der Drehzahl-Messvorrichtung 5 und/oder der Phasenstrom-Messvorrichtung 9 Kenngrößen des Antriebsmotors 4 ermittelt, so kann man aus deren Absolutwerten Rückschlüsse auf die Beladungsmenge der Trockentrommel 1 (z.B. höher Leistung -> größere Beladungsmenge) und aus deren Schwankungsbreiten Rückschlüsse auf die Art der Beladung 3 der Trockentrommel 1 (z.B. große Drehzahlschwankungen -> große Wäschestücke) ziehen. Diese Informationen lassen sich in vorteilhafter Weise zur Optimierung des weiteren Programmablaufs (Temperaturprofil, Zeitprofil, etc.) verwenden. Dieses Verfahren kann entweder vom Frequenzumrichter 14 selbst oder unter Einbeziehung der gegebenenfalls zusätzlich vorhandenen Hauptsteuerung 15 ausgeführt und ausgewertet werden.

Komplexere Drehzahlprofile zur Ermittlung der Beladung über die Bestimmung des Massenträgheitsmoments der Trockentrommel sind zum Beispiel aus den eingangs bereits erwähnten Druckschriften DE 199 28 657 A1 und DE 103 05 675 B3 bekannt.

Wird die oben beschriebene Beladungsmessung nicht nur einmalig (am Programmanfang), sondern kontinuierlich während des Trocknungsvorgangs durchgeführt, so kann über die im Laufe des Trocknungsprozesses abnehmende Beladung / Massenträgheit der Trocknungs- bzw. Entwässerungsgrad der Wäsche 3 in der Trockentrommel 1 bestimmt werden. Diese Information lässt sich in vorteilhafter Weise zum Beenden des Trocknungsvorgangs bei Erreichen eines vorgegebenen Trocknungs- bzw. Entwässerungsgrades verwenden.

1 Trockentrommel 2 Riemen 3 Wäsche / Beladung 4 Elektromotor 5 Drehzahl-Messvorrichtung 6 Heizung 7 Prozessluft 8 Leistungsansteuerung 9 Phasenstrom-Messvorrichtung 10 Zwischenkreiskondensator 11 Netzgleichrichter 12 Schaltmittel 13 Netzanschluss 14 Frequenzumrichter 15 Hauptsteuerung