DE19638865A1 - Kondensationswäschetrockner mit einer Wärmepumpeneinrichtung - Google Patents
Kondensationswäschetrockner mit einer WärmepumpeneinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kondensationswäschetrockner mit einem geschlossen
en Prozeßluftkreislauf, in dem mittels Prozeßluftgebläse Trocknungsluft über einen
Lufteinlaß einer Trockenkammer zugeführt, über einen Luftauslaß aus dieser abge
führt, in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder
erwärmt wird, mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungs
system mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem
Drosselorgan zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung
den Verflüssiger der Wärmepumpe bildet sowie mit einer Meßeinrichtung zur Er
fassung des Kältemitteldruckes und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der
Kältemitteltemperatur im Kältekreislauf und mit einer Auswerteschaltung.
Ein solcher Trockner, bei dem aus Gründen der Energieeinsparung zur Entfeuch
tung und anschließenden Erwärmung der Trocknungsluft eine Wärmepumpe
verwendet wird, ist beispielsweise aus der DE 44 09 607 A1 bekannt.
Ein Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe durchläuft im Trockenprozeß drei
Phasen. In der Startphase ist das Temperaturniveau niedrig und die Prozeßluft
mäßig mit Feuchtigkeit beladen. Um die Startphase kurz zu halten und möglichst
schnell auf ein gefordertes Temperaturniveau für einen optimalen Trockenprozeß
zu kommen, sind bereits Wärmepumpentrockner bekannt, bei denen in der Start
phase eine elektrische Heizeinrichtung zugeschaltet wird (DE 43 04 226 A1). Nach
der Startphase ist das Temperaturniveau hoch und die Trocknungsluft zu 95 bis
100% mit Feuchtigkeit beladen. In dieser 2. Phase läuft der Trocknungsprozeß mit
optimalem Wirkungsgrad. Der Druck des Kältemittels hat seinen maximal zulässi
gen Wert erreicht. Mit abnehmender Feuchtigkeit der Trocknungsluft in der 3. Pha
se steigt das Druck-/Temperaturniveau im Kältemittelkreislauf. Das Drosselorgan
öffnet bei steigendem Druck und läßt mehr Kältemittel in den Verdampfer einströ
men und fördert dadurch eine weitere Druckerhöhung. Um ein zulässiges Druck-/
Temperaturniveau nicht zu überschreiten, ist es bekannt, dem Kältemittelkreislauf
Energie zu entziehen. Dies kann wie in der o.g. DE 44 09 607 A1 durch Kühlen
mittels Gebläse oder Kondensat direkt an der Kältemittelleitung bzw. am Kompres
sor oder durch Abfuhr der heißen Trocknungsluft über eine Klappensteuerung aus
dem Trocknungsluftkreislauf geschehen. Aus der EP 0 197 132 B1 ist es bei
spielsweise noch bekannt einen zusätzlichen Wärmetauscher vor dem Verdampfer
der Wärmepumpe anzuordnen.
All diese bekannten Maßnahmen führen zwar zu dem Erfolg, daß zulässige Werte
in der Endphase des Trockenprozesses im Kältemittelkreislauf eingehalten werden,
sie verlangen aber eine Abfuhr wertvoller Energie aus dem System.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Startphase des Trockenpro
zesses kurz zu halten und den Trockenprozeß bei optimalem Wirkungsgrad ablau
fen zu lassen und die zulässigen Druck-/Temperaturniveaus im Verlauf der drei
Trockenphasen nicht zu überschreiten, ohne dabei wertvolle Energie aus dem
System abführen zu müssen.
Dieses Problem wird bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie den weiteren vorteilhaften Ausfüh
rungen mit den kennzeichnenden Merkmalen nach den Ansprüchen 5, 9 und 12
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den
jeweils nachfolgenden Ansprüchen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß die vom
Drosselorgan zur Verfügung gestellte Kältemittelmenge im Verlauf des Trocken
prozesses steuerbar ist. Zur optimalen Steuerung des Trockenprozesses ist im
Kältemittelkreislauf eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Kältemitteltemperatur
angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Lösung des o.g. Pro
blems vorgesehen, die Meßeinrichtung an der Kältemittelleitung zwischen dem
Verdampfer und dem Kompressor, also auf der Niederdruckseite bzw. auf der
"kalten Seite", anzuordnen und die Kältemittelleitung mit Mitteln zur Kühlung vor
der Meßeinrichtung auszubilden. Bei konstanter Öffnungsstellung des Drossel
organs wird schon auf der Niederdruckseite eine Temperaturerhöhung durch
Kühlen nach Erreichen des gewünschten Kältemitteldruckes vermieden. Bei
konstanter Temperatur auf der Niederdruckseite wird somit ein unerwünschter
Druckanstieg auf der Hochdruckseite vermieden, ohne Energie verlustreich ab
führen zu müssen. Um die Startphase möglichst kurz zu halten, ist es auch
möglich, die Kältemittelleitung vor dem Fühler zu beheizen. Dadurch wird in der
Anfangsphase mehr Kältemittel zur Verfügung gestellt und der Verdampfer kann
mehr Wärmeenergie aufnehmen und dem Verflüssiger über den Kompressor zur
Verfügung stellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Lösung des
o.g. Problems vorgesehen, den Fühler der Meßeinrichtung zur Erfassung der Käl
temitteltemperatur mit Mitteln zur Kühlung und/oder Beheizung auszubilden. In der
Startphase wird der Fühler der Meßeinrichtung beheizt, damit das Drosselorgan
mehr Kältemittel zur Verfügung stellt. Dadurch nimmt der Verdampfer mehr Wär
meenergie auf und führt diese über den Kompressor dem Verflüssiger zu. Durch
diese Maßnahme wird die Aufheizzeit verkürzt. Ist der zulässige Druck des Kälte
mittels erreicht, wird der Fühler gekühlt, um den Druck zu halten oder zu senken.
Als Drosselorgan ist z. B. ein thermostatisch gesteuertes Expansionsventil vor
gesehen, dessen Fühler mit Mitteln zur Kühlung und Beheizung ausgebildet ist. In
einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der Fühler mit einem Peltierelement
ausgebildet. Damit sind Druck und Temperatur durch Kühlen bzw. Heizen des
Fühlers einstellbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Lösung des
o.g. Problems vorgesehen, das Drosselorgan als elektromagnetisches Ventil mit
einem Bypaß für das Kältemittel auszubilden. Dabei ist der Bypaß so ausgelegt
daß der max. zulässige Kältemitteldruck nicht überschritten wird. Die Anpassung
der Kältemittelzufuhr an die Trocknungsprozeßphasen wird durch Takten des Ven
tils in Abhängigkeit der erfaßten Kältemitteltemperatur oder der Trocknungsluft
temperatur erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Lösung des
o.g. Problems ein elektromotorisches Proportional-Ventil vorgesehen, bei dem in
Abhängigkeit der erfaßten Kältemitteltemperatur oder der Trocknungsluft
temperatur jede beliebige Durchflußmenge für das Ventil einstellbar ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Variante I mit vom Kältemittelkreislauf gesteuertem Expansions
ventil,
Fig. 2 Variante II mit extern gesteuertem Expansionsventil,
Fig. 3 Variante III mit elektromagnetischem Ventil mit Bypaß.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Kondensationswäschetrockners nach dem
Trommelprinzip. Dieser besitzt einen geschlossenen Trocknungsluftkreislauf (1), in
dem in einem Prozeßluftkanal mittels eines Prozeßluftgebläses (2) Trocknungsluft
über einen Lufteinlaß einer Trockentrommel (3) zugeführt und über einen Luftaus
laß aus dieser abgeführt wird. Der Kondensationswäschetrockner weist eine Wär
mepumpeneinrichtung auf. Das Kältemittel der Wärmepumpeneinrichtung zirkuliert
in einem Kältemittelkreislauf (4) mit einem Verdampfer (5), einem Kompressor (6),
einem Verflüssiger (7) und einem Drosselorgan (8), welche über die Kältemittel
leitung verbunden sind. Dabei sind der Verdampfer (5) und der Verflüssiger (7) der
Wärmepumpe derart im Prozeßluftkanal angeordnet, daß der Wärmetauscher den
Verdampfer (5) enthält, an welchem die feuchtigkeitsbeladene Trocknungsluft ab
gekühlt und so durch Kondensation entfeuchtet wird. Das so entstehende Kon
denswasser wird in einer nicht dargestellten Kondenswasser-Sammelvorrichtung
aufgefangen. Nach dem Entfeuchten wird die abgekühlte Trocknungsluft am Ver
flüssiger (7) der Wärmepumpe erneut erhitzt und in die Trockentrommel (3) einge
leitet. Als Drosselorgan (8) ist dem Verdampfer ein thermostatisch gesteuertes Ex
pansionsventil (8) im Kältemittelkreislauf (4) vorgeschaltet, daß über einen Füh
ler (9) direkt vom Kältemittelkreislauf gesteuert wird. Dem Fühler (9) sind im Kälte
mittelkreislauf (4) Mittel zur Kühlung vorgeschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Gebläse (10) zur Kühlung der Kältemittelleitung gezeichnet. Es ist aber auch
möglich, die Kältemittelleitung mit dem am Verdampfer (5) anfallenden Kondens
wasser zu kühlen. Bei steigenden Druck-/Temperaturniveau im Kältemittelkreis
lauf (4) wird die Kältemittelleitung gekühlt. So wird zum Ende des Trockenprozes
ses verhindert, daß das Expansionsventil (8) mehr Kältemittel zur Verfügung stellt,
was bei abnehmendem Feuchtigkeitsgehalt in der Wäsche zu einer unerwünschten
Energieaufnahme führt und den Druck-/Temperaturanstieg erhöht. Um den
Trockenprozeß in der Anfangsphase zu beschleunigen, ist es auch denkbar, die
Kältemittelleitung zu beheizen, wodurch dem Verdampfer (5) über das Expansionsventil (8)
mehr Kältemittel zur Verfügung gestellt und somit eine erhöhte Wärme
energieaufnahme ermöglicht wird.
Fig. 2 zeigt ein in seiner Wirkung gleiches Ausführungsbeispiel wie Fig. 1. Hier
ist als Drosselorgan (8) ein thermostatisches Expansionsventil, daß von einem ex
ternen Fühler (9) gesteuert wird, vorgesehen. Der externe Fühler (9) ist mit Mitteln
zur Kühlung und/oder Beheizung ausgebildet. Hier sind Heizung und Gebläse oder
Peltierelemente vorgesehen.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Drosselorgan (8) ein elektro
magnetisches Ventil mit einem Bypaß (11) vorgesehen ist. Der Bypaß (11) ist so
ausgelegt, daß der maximal zulässige Druck im Kältemittelkreislauf (4) nicht über
schritten wird. Die Anpassung der Kältemittelzufuhr in den drei Trockenphasen er
folgt durch Takten des Ventils (8). Die Anpassung der Kältemittelzufuhr erfolgt über
eine Auswerteschaltung in Abhängigkeit der Kältemitteltemperatur oder der Trock
nungslufttemperatur. Der Bypaß (11) ist als externe Kapillare ausgebildet. Es ist
aber auch ein Ventil mit integriertem Bypaß möglich.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Drosselorgan ein
elektromotorisches Proportional-Ventil vorgesehen, bei dem jede beliebige Kälte
mittelmenge in Abhängigkeit von erfaßten Prozeßparametern einstellbar
ist.
Claims (14)
1. Kondensationswäschetrockner mit einem geschlossenen Prozeßluftkreislauf, in
dem mittels Prozeßluftgebläse Trocknungsluft über einen Lufteinlaß einer
Trockenkammer zugeführt, über einen Luftauslaß aus dieser abgeführt, in einem
Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder erwärmt wird,
mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit
einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem Drosselorgan
zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den
Verflüssiger der Wärmepumpe bildet sowie mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung
des Kältemitteldruckes und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der
Kältemitteltemperatur im Kältekreislauf und mit einer Auswerteschaltung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kältemittelzufuhr über das Drosselorgan (8) in Abhängigkeit der von der
Meßeinrichtung erfaßten Temperatur steuerbar ist und daß die Meßeinrichtung an
der Kältemittelleitung zwischen Verdampfer (5) und Kompressor (6) angeordnet ist
und daß der Meßeinrichtung Mittel zur Kühlung der Kältemittelleitung vorgeschaltet
sind.
2. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Mittel zur Kühlung der Kältemittelleitung ein Gebläse (10) vorgesehen ist.
3. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Mittel zur Kühlung Kondensat aus dem dem Verdampfer (5) zugeordneten
Kondensatauffangbehälter vorgesehen ist.
4. Kondensationswäschetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Drosselorgan (8) ein vom Kältemittelkreislauf (4) direkt gesteuertes
Expansionsventil vorgesehen ist.
5. Kondensationswäschetrockner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kältemittelzufuhr über das Drosselorgan (8) in Abhängigkeit der von der
Meßeinrichtung erfaßten Temperatur steuerbar ist und daß der Fühler (9) der
Meßeinrichtung zur Erfassung der Kältemitteltemperatur mit Mitteln zur Kühlung
und/oder Beheizung ausgebildet ist.
6. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Mittel zur Kühlung und/oder Beheizung ein Peltierelement vorgesehen ist.
7. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Mittel zur Kühlung und oder Beheizung ein Gebläse bzw. eine
Heizeinrichtung vorgesehen ist.
8. Kondensationswäschetrockner nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Drosselorgan (8) ein extern gesteuertes Expansionsventil vorgesehen
ist.
9. Kondensationswäschetrockner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung die Kältemittelzufuhr über das Drosselorgan (8) in
Abhängigkeit der von der Meßeinrichtung erfaßten Temperatur steuert und daß
das Drosselorgan (8) mit einem Bypaß (11) für das Kältemittel ausgebildet ist.
10. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung zur Erfassung der Temperatur an der Kältemittelleitung
zwischen Kompressor (5) und Verflüssiger (7) angeordnet ist.
11. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung zur Erfassung der Temperatur im Trockenluftstrom
angeordnet ist.
12. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Meßeinrichtung ein NTC-Fühler vorgesehen ist.
13. Kondensationswäschetrockner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung die Kältemittelzufuhr über das Drosselorgan (8) in
Abhängigkeit der von der Meßeinrichtung erfaßten Temperatur steuert.
14. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Drosselorgan (8) ein elektromotorisches Proportionalventil vorgesehen
ist.
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