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1. WO2010015570 - KONDENSATIONSTROCKNER MIT EINER WÄRMEPUMPE UND ERKENNUNG EINES UNZULÄSSIGEN BETRIEBSZUSTANDS SOWIE VERFAHREN ZU SEINEM BETRIEB

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe und Erkennung eines unzulässigen Betriebszustands sowie Verfahren zu seinem

Betrieb

Die Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis, einem ersten Gebläse im

Prozessluftkreis, einer Wärmepumpe, in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem

Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel, sowie einem

Temperaturfühler zum Messen einer Temperatur des Kältemittels, und einer Steuerung, sowie ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.

Ein solcher Kondensationstrockner und ein Verfahren zu seinem Betrieb gehen hervor aus der DE 40 23 000 C2.

In einem Kondensationstrockner wird Luft (sogenannte Prozessluft) durch ein Gebläse über eine Heizung in eine feuchte Wäschestücke enthaltende Trommel als Trocknungskammer geleitet. Die heiße Luft nimmt Feuchtigkeit aus den zu trocknenden Wäschestücken auf. Nach Durchgang durch die Trommel wird die dann feuchte Prozessluft in einen Wärmetauscher geleitet, dem in der Regel ein Flusenfilter vorgeschaltet ist. In einem Wärmetauscher (z.B. Luft-Luft-Wärmetauscher oder Wärmesenke einer Wärmepumpe) wird die feuchte Prozessluft abgekühlt, so dass das in der feuchten Prozessluft enthaltene Wasser kondensiert. Das kondensierte Wasser wird anschließend im Allgemeinen in einem geeigneten Behälter gesammelt und die abgekühlte und getrocknete Luft erneut der Heizung (die gegebenenfalls die Wärmequelle einer Wärmepumpe sein kann) und anschließend der Trommel zugeführt.

Dieser Trocknungsvorgang ist unter Umständen sehr energieintensiv, da der bei der Kühlung der Prozessluft im Wärmetauscher erwärmte Kühlluftstrom dem Prozess energetisch verloren gehen kann. Durch Einsatz einer Wärmepumpe lässt sich dieser Energieverlust deutlich reduzieren. Bei einem mit einer Wärmepumpe ausgestatteten Kondensationstrockner erfolgt die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen in einer Wärmesenke der Wärmepumpe, wo die der Prozessluft entzogene Wärme beispielsweise zur Verdampfung eines im Wärmepumpenkreis eingesetzten Kältemittels verwendet wird. Die in der Wärmesenke aufgenommene Wärme wird innerhalb der Wärmepumpe zu der Wärmequelle transportiert und dort - gegebenenfalls bei gegenüber der Temperatur an der Wärmesenke erhöhter Temperatur - wieder abgegeben. In einer Wärmepumpe, die mit einem Kältemittel als Wärmetransportmittel arbeitet, wobei das Kältemittel in der Wärmesenke verdampft und in der Wärmequelle verflüssigt wird, gelangt das verdampfte, gasförmige Kältemittel über einen Kompressor zu der Wärmequelle, die hier als Verflüssiger bezeichnet werden kann, wo aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme freigesetzt wird, die zum Aufheizen der Prozessluft vor Eintritt in die Trommel verwendet wird. Das verflüssigte Kältemittel fließt schließlich durch eine Drossel zurück zum Verdampfer; die Drossel dient der Herabsetzung des Binnendrucks im Kältemittel, so dass dieses im Verdampfer unter erneutem Aufnehmen von Wärme verdampfen kann. Die Wärmepumpe, die solcherart mit einem zirkulierenden Kältemittel betrieben wird, ist auch als „Kompressor-Wärmepumpe" bekannt. Andere Bauformen der Wärmepumpe sind ebenfalls bekannt.

Die DE 40 23 000 C2 offenbart einen Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis, bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.

Die WO 2008/086933 A1 beschreibt einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkreis mit einer Heizung zur Erwärmung der Prozessluft und einem Gebläse, einem Luft-Luft-Wärmetauscher und einem Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger. Im Wärmepumpenkreis befindet sich zwischen Verflüssiger und Verdampfer ein zusätzlicher Wärmetauscher, der mit dem Luft-Luft-Wärmetauscher funktionell gekoppelt ist. Die Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe, insbesondere im Verflüssiger, wird über die Steuerung von Wärmepumpe und zusätzlichem Wärmetauscher im zulässigen Bereich gehalten.

Die DE 40 34 274 A1 beschreibt einen Wäschetrockner und ein Verfahren zur Temperaturüberwachung bei einem Wäschetrockner, wobei der Wäschetrockner eine mit einer Heizung für Luft verbundene und zur Erfassung der Temperatur des Luftstromes vorgesehene Thermostateinrichtung aufweist, die zur Abschaltung der Heizung bei Überschreitung eines Temperaturoberwertes sowie zur Wiederanschaltung der Heizung bei Unterschreitung eines Temperaturunterwertes eingerichtet ist, und eine mit der Thermostateinrichtung verbundene Überwachungsschaltung, um für eine Anzeigeeinheit ein von den Abschaltungen abhängiges Signal zu erzeugen. Die Überwachungsschaltung weist eine Zählerschaltung zum Zählen der während eines Trocknungsvorganges erfolgenden Abschaltungen der Heizung auf, wobei die Zählerschaltung mit der Anzeigeeinheit verbunden ist. Eine Dekodierschaltung kann ein Fehlersignal erzeugen, wenn eine bestimmte Anzahl von Abschaltungen erfolgt ist. Beispielsweise wird die Heizung des Wäschetrockners ausgeschaltet, wenn die Anzahl der Abschaltungen der Heizung einen Referenzwert überschreitet, und gleichzeitig eine Anzeigeeinheit angesteuert, über welche ein Benutzer erkennen oder hören kann, dass er das Flusensieb und/oder den Kondensator reinigen muss oder das Gebläse ausgefallen ist.

Die DE 197 28 197 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung unzulässiger Betriebszustände in einem Wäschetrockner sowie einen Wäschetrockner mit einem solchen Erkennungsverfahren. Mit dem Verfahren soll es möglich sein, getrennt oder gemeinsam verschiedene Betriebszustände von zu hoher Temperatur zu erfassen, welche aus unterschiedlichen Bereichen herrühren. Hierzu wird die Temperatur im

Zuluftstrom oberhalb einer Zuluftheizung und vor der Wäschetrommel periodisch erfasst, aus zwei aufeinanderfolgend erfassten Werten ein Differenzwert bzw. Gradient gebildet, dieser Differenzwert (Gradient) mit einem vorgegebenen Differenzwert (Gradient) verglichen, wobei, wenn der neu gebildete Differenzwert absolut größer als der vorgegebene Differenzwert ist, ein Zählwert um einen Schritt erhöht wird, dieser Zählwert mit einem vorgegebenen Zählwert verglichen wird, und, wenn der aktuelle Zählwert größer als der vorgegebene Zählwert ist, die Heizung des Wäschetrockners abgeschaltet und/oder eine Betriebszustandsanzeige aktiviert wird.

Der traditionell eingesetzte Luft-Luft-Wärmetauscher - im Kreuzbetrieb oder im Gegenstrombetrieb betrieben - und die elektrische Heizung sind im Allgemeinen komplett durch eine Wärmepumpe ersetzt. Dadurch kann im Vergleich zu einem Trockner mit Luft-Luft-Wärmetauscher und Widerstandsheizung eine Reduzierung des Energiebedarfs für einen Trocknungsprozess von 20 bis 50 % erreicht werden.

Eine Kompressor-Wärmepumpe arbeitet in der Regel optimal in bestimmten Temperaturbereichen im Verdampfer und im Verflüssiger. Problematisch bei der Anwendung einer Kompressor-Wärmepumpe im Kondensationstrockner ist die meist hohe Temperatur im Verflüssiger, die prozessbedingt dazu führen können, dass das Kältemittel nicht mehr oder nicht mehr vollständig verflüssigt werden kann; dann muss der Kompressor abgeschaltet werden und / oder eine erheblich verschlechterte Wirkung der Wärmepumpe in Kauf genommen werden. Dieses Problem ist noch größer, wenn der Kompressor durch eine Zusatzheizung im Prozessluftkreis unterstützt wird, um eine schnellere Aufheizung der Prozessluft und damit kürzere Trocknungszeiten zu erreichen. Überdies kann es aufgrund einer Verunreinigung der Luftwege zu einer Behinderung der zirkulierenden Prozessluft kommen. Dies kann ebenfalls zu einer Steigerung der Temperatur des Kältemittels führen. Derartige Betriebszustände können zu einer Schädigung der Wärmepumpe oder sonstiger Teile des Trockners führen und sind daher unzulässig.

In einem herkömmlichen Trockner wird ein unzulässiger Betriebszustand, beispielsweise eine verringerte Zirkulation der Prozessluft (Luftleistungsreduzierung), dadurch ermittelt, dass eine Temperatur im Prozessluftstrom oberhalb einer Heizung für die Prozessluft und vor der Trocknungskammer in regelmäßigen Abständen erfasst wird und jeweils aus zwei aufeinander folgend erfassten Werten ein Differenzwert gebildet wird, der einem zeitlichen Gradienten entspricht. Diese Information muss bei einem Trockner, der mit einer Wärmepumpe ausgestattet ist (Wärmepumpentrockner), im Allgemeinen in dieser Form nicht zur Verfügung stehen. Beispielsweise ist in einem Wärmepumpentrockner häufig die Wärmepumpe weiter von der Trocknungskammer entfernt als die Heizung in einem herkömmlichen Kondensationstrockner. Jedenfalls ist die Erkennung eines unzulässigen Betriebszustands in einem Kondensationstrockner, der mit einer Wärmepumpe ausgestattet ist, auf diese Weise nur ungenau möglich.

Aufgabe der Erfindung war daher die Bereitstellung eines Kondensationstrockners mit einer Wärmepumpe sowie eines Verfahrens zu seinem Betrieb, bei dem auf einfache Weise ein unzulässiger Betriebszustand erkannt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Kondensationstrockner mit den Merkmalen des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs sowie das Verfahren des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in entsprechenden abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners entsprechen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt, selbst wenn dies hierin nicht explizit erwähnt wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis, einem ersten Gebläse im Prozessluftkreis, einer Wärmepumpe, in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel, sowie einem Temperaturfühler zum Messen einer Temperatur des Kältemittels und einer Steuerung, wobei die Steuerung erste Mittel zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκlιm1; zweite Mittel für das Ausschalten des Kompressors, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist, und für das Einschalten des Kompressors jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst.

Der hierin verwendete Begriff „unzulässiger Betriebszustand" ist breit auszulegen. Hiermit ist jeder Betriebszustand gemeint, der zu einer Beeinträchtigung eines Trocknungsprozesses und/oder zu einer Schädigung des Kondensationstrockners führen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners sind die zweiten Mittel eingerichtet für das Einschalten des Kompressors erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten. Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Verzögerungszeitraum Δtv größer ist als ein Zeitraum, innerhalb dessen jeweils nach einem Abschalten des Kompressors ein Druckausgleich innerhalb der Wärmepumpe eintritt. Ein solcher Druckausgleich benötigt eine Zeit von etwa einer Minute; in dieser Zeit bauen sich Druckunterschiede ab, die durch die Wirkungen des Kompressors und der Drossel im Kältemittel zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer aufgebaut werden, wobei das Kältemittel im Verflüssiger entspannt wird, so dass insbesondere seine Temperatur sinkt. Somit kann durch ein Abschalten eines Kompressors und den nachfolgenden Druckausgleich ein kritischer Betriebszustand der Wärmepumpe, welcher durch eine exzessiv hohe Temperatur im Bereich hohen Drucks gekennzeichnet ist, durch ein Abschalten des Kompressors schnell und wirkungsvoll beendet werden. Ganz besonders bevorzugt hat der Verzögerungszeitraum Δtv eine Länge von etwa drei Minuten.

Gemäß einer zusätzlichen bevorzugten Ausgestaltung des Kondensationstrockners sind die zweiten Mittel derart eingerichtet, dass jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors zunächst ermittelt wird, ob Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist, dass der Kompressor nur erneut eingeschaltet wird, wenn Tκ kleiner als Tκlιm1 ist, und dass die Zählvorrichtung um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist. Dabei sind in einem Fall, in dem auch das Abschalten des Kompressors nicht zu einer schnellen Beendigung des kritischen Betriebszustandes der Wärmepumpe führt, weitere Maßnahmen möglich, insbesondere ein verlängertes Abschalten des Kompressors, um weitere Zeit für den Abbau einer unerwünscht hohen Temperatur innerhalb der Wärmepumpe zu gewinnen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners befindet sich der Temperaturfühler am Ausgang des Verflüssigers oder am Ausgang des Kompressors.

Es ist überdies bevorzugt, wenn im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner in der Wärmepumpe ein zusätzlicher Wärmetauscher angeordnet ist. Hierbei ist in einer bevorzugten Ausführungsform der zusätzliche Wärmetauscher in einem Prozessluftkanal zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger angeordnet. Alternativ ist der zusätzliche Wärmetauscher in einem Kühlluftkanal angeordnet, wobei in diesem Kühlluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher vorhanden sein kann.

Überdies umfasst der erfindungsgemäße Kondensationstrockner vorzugsweise ein zweites Gebläse zur Kühlung der Wärmepumpe. Das zweite Gebläse ist vorzugsweise in einem Kühlluftkanal und/oder der Umgebung des Kompressors angeordnet.

Der erfindungsgemäße Kondensationstrockner weist vorzugsweise ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel zur Anzeige eines unzulässigen Betriebszustands auf.

Ein optisches Anzeigemittel kann beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay sein, auf dem bestimmte Aufforderungen oder Hinweise angegeben sind. Es können zudem oder alternativ Leuchtdioden in einer oder mehreren Farben aufleuchten. Die Art der Anzeige eines unzulässigen Betriebszustandes kann von der Art des unzulässigen Betriebszustands abhängig sein.

Bei einem im Allgemeinen weniger kritischen ersten unzulässigen Betriebszustand könnte beispielsweise auf einem Flüssigkristalldisplay eine Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in einer gelbroten Farbe, aufleuchten.

Bei einem zweiten unzulässigen Betriebszustand, der in der Regel kritisch ist, könnte beispielsweise auf einem Flüssigkristalldisplay ein Hinweis, dass der Trocknungsprozess unterbrochen wurde, der Kältemittelkreislauf überprüft und/oder ein Servicetechniker einzuschalten ist, angegeben sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu könnte eine Leuchtdiode, beispielsweise in einer tiefroten Farbe, aufleuchten.

Die Anzeige könnte auch über eine akustische Anzeige erfolgen, wobei unterschiedliche unzulässige Betriebszustände durch unterschiedliche Pieptöne angezeigt werden könnten.

Die Erwärmung der Prozessluft kann ausschließlich über den Verflüssiger der Wärmepumpe stattfinden. Es kann allerdings zusätzlich auch eine elektrische Heizung verwendet werden.

Wenn im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner neben der Wärmepumpe eine weitere Heizung eingesetzt wird, ist diese vorzugsweise eine Zweistufen-Heizung. Die Steuerung dieser Heizung wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls zur Regelung der Temperatur des Kältemittels herangezogen.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Kondensationstrockners mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis, einem ersten Gebläse im Prozessluftkreis, einer Wärmepumpe, in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel, sowie einem Temperaturfühler zum Messen einer Temperatur des Kältemittels, und einer Steuerung, wobei die Steuerung erste Mittel zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκlιm1; zweite Mittel für das Ausschalten des Kompressors, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist, und für das Einschalten des Kompressors jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung in jedem Fall eines Ausschaltens um 1 inkrementiert wird; und dritte Mittel zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst, bei welchem Verfahren folgende Schritte erfolgen:

(a) Setzen der Zählvorrichtung auf Null und Einschalten des Kompressors durch die zweiten Mittel beim Beginnen des Verfahrens;

(b) zyklisch wiederholtes Messen einer Temperatur Tκ des Kältemittels mittels des Temperaturfühlers und Vergleichen von Tκ mittels der ersten Mittel mit einer in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκlιm1;

(c) Ausschalten des Kompressors durch die zweiten Mittel, wenn Tκ größer oder gleich Tκ"m1 ist;

(d) Inkrementieren der Anzahl n in der Zählvorrichtung um den Wert 1 für jeden Fall, dass der Kompressor ausgeschaltet wird;

(e) erneutes Einschalten des Kompressors durch die zweiten Mittel jeweils nach einem Abschalten; (f) Vergleichen, mittels der dritten Mittel, der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm; und

(a) Auswerten der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung dieses Verfahrens schalten die zweiten Mittel den Kompressor erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten erneut ein. Besonders bevorzugt ermitteln die zweiten Mittel (27) jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors (14) zunächst, ob Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist, wonach sie den Kompressor (14) nur dann erneut einschalten, wenn Tκ kleiner als Tκlιm1 ist, und wonach die Zählvorrichtung um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist. Während des Ablaufs des Verzögerungszeitraums bauen sich Druckunterschiede ab, die durch die Wirkungen des Kompressors und der Drossel im Kältemittel zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer aufgebaut werden, wobei das Kältemittel im Verflüssiger entspannt wird, so dass insbesondere seine Temperatur sinkt. Somit kann durch ein Abschalten eines Kompressors und den nachfolgenden Druckausgleich ein kritischer Betriebszustand der Wärmepumpe, welcher durch eine exzessiv hohe Temperatur im Bereich hohen Drucks gekennzeichnet ist, durch ein Abschalten des Kompressors schnell und wirkungsvoll beendet werden. Gegebenenfalls sind zur Beendigung eines kritischen Betriebszustandes der Wärmepumpe führt, weitere Maßnahmen möglich, insbesondere ein verlängertes Abschalten des Kompressors, um weitere Zeit für den Abbau einer unerwünscht hohen Temperatur innerhalb der Wärmepumpe zu gewinnen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird für den Fall Δn größer oder gleich n1, wobei n1 ein in der Steuerung gespeicherter vorgegebener Wert ist, ein erster unzulässiger Betriebszustand angezeigt wird. Dabei kann die Anzeige eines ersten unzulässigen Betriebszustands die Aufforderung, die Luftwege im Kondensationstrockner zu reinigen, umfassen. Weiter bevorzugt ist es, dass für den Fall Δn größer oder gleich n2, wobei n2 ein in der Steuerung gespeicherter vorgegebener Wert ist, ein zweiter unzulässiger Betriebszustand angezeigt wird. Dabei kann neben der Anzeige eines zweiten unzulässigen Betriebszustands ein stattfindender Trocknungsprozess unterbrochen werden.

Im Allgemeinen gilt: n2 > n1.

Zur Regulierung der Temperatur des Kältemittels in der Wärmepumpe kann eine Kühlvorrichtung für die Wärmepumpe verwendet werden, die vorzugsweise ein zweites Gebläse umfasst. Das zweite Gebläse kann direkt zu einer Abkühlung von Komponenten der Wärmepumpe verwendet werden, insbesondere des Kompressors. Vorzugsweise sind jedoch das zweite Gebläse und ein zusätzlicher Wärmetauscher in einem Kühlluftkanal angeordnet, wobei sich der zusätzliche Wärmetauscher in der Wärmepumpe befindet. Im Kühlluftkanal kann sich noch ein weiterer Luft-Luft-Wärmetauscher befinden. Vorzugsweise ist der ggf. vorhandene Luft-Luft-Wärmetauscher abnehmbar. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein abnehmbarer Wärmetauscher leichter von Flusen gereinigt werden kann.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn Prozessluft und Kühlluft bzw. Prozessluft und Kältemittel in der Wärmepumpe jeweils in einem Kreuz- bzw. Gegenstromverfahren durch die entsprechenden Wärmetauscher geführt werden.

Das im Wärmepumpenkreis verwendete Kältemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die Propan, Kohlendioxid und fluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen umfasst. Vorzugsweise kommt ein Kältemittel aus der Gruppe umfassend die bekannte Verbindungen oder Gemische R 134a, R152a, R407C und R410A zum Einsatz.

Die Wärmepumpe im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner weist neben Verdampfer, Verflüssiger und Kompressor in Fließrichtung des Kältemittels zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer eine Drossel, auch als Entspannungsventil oder Drosselventil bezeichnet, auf. Die Drossel kann insbesondere ein Ventil, eine Kapillare oder eine Blende sein.

Die Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe, insbesondere im Verflüssiger, wird erfindungsgemäß im Allgemeinen über die Steuerung der Wärmepumpe und ggf. einen zusätzlichen Wärmetauscher im zulässigen Bereich gehalten. Wenn sich beim erfindungsgemäßen Kondensationstrockner im Prozessluftkreis vor dem Eintritt in die Trocknungskammer eine zusätzliche Heizung befindet, wird vorzugsweise die Steuerung der Wärmepumpe in Abstimmung mit der Steuerung der Heizung durchgeführt.

Da mit fortschreitendem Trocknungsgrad der im Kondensationstrockner zu trocknenden Gegenstände die notwendige Energie für das Trocknen abnimmt, ist es zweckmäßig, die Heizung entsprechend zu regeln, d.h. mit fortschreitendem Trocknungsgrad deren Heizleistung zu vermindern, um ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten und der notwendigen Trocknungsenergie aufrecht zu erhalten.

Mit zunehmendem Trocknungsgrad der zu trocknenden Gegenstände, insbesondere Wäsche, wird somit eine geringere Heizleistung oder sogar eine zunehmende Kühlleistung der Wärmepumpe erforderlich. Insbesondere würde nach einer abgeschlossenen Trocknungsphase die Temperatur im Prozessluftkreis stark ansteigen. Im Allgemeinen wird daher die Wärmepumpe und ggf. eine zusätzliche Heizung im Kondensationstrockner so geregelt, dass in der Trocknungskammer eine maximal zulässige Temperatur nicht überschritten wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen für den erfindungsgemäßen Kondensationstrockner und ein diesen Kondensationstrockner einsetzendes Verfahren. Dabei wird Bezug genommen auf die Figuren 1 bis 5.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform;

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der eine zusätzliche Heizung und ein zusätzlicher Luft-Luft-Wärmetauscher verwendet werden;

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform; und

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für eine dritte Ausführungsform.

Figur 1 zeigt einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden mit „Trockner" abgekürzt) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Heizung der Prozessluft ausschließlich über den Verflüssiger der Wärmepumpe erfolgt.

Der in Figur 1 dargestellte Trockner 1 weist eine um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trocknungskammer 3 auf, innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft wird mittels eines ersten Gebläses 19 durch eine Trommel 3 sowie eine Wärmepumpe 13,14,15,17 in einem Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt (Prozessluftkreis 2). Die in einem Verflüssiger 15 der Wärmepumpe 13,14,15,17 erwärmte Prozessluft wird nach Durchgang durch die Trommel 3 und Feuchtigkeitsaufnahme abgekühlt und nach Kondensation der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit wieder durch den Verflüssiger 15 erwärmt. Dabei wird erwärmte Luft von hinten, d.h. von der einer Tür 5 gegenüberliegenden Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt durch die Befüllöffnung der Trommel 3 zu einem Flusensieb 6 innerhalb einer die Befüllöffnung verschließenden Tür 5. Anschließend wird der Luftstrom in der Tür 5 nach unten umgelenkt und im Luftkanal 2 zum Verdampfer 13 einer Wärmepumpe 13,14,15,17 geführt, wo sie abgekühlt wird. Das sich dabei abscheidende Kondensat wird in einem Kondensat-Behälter 30 aufgefangen, von wo aus es durch Entleeren oder Abpumpen entsorgt werden kann. Das im Verdampfer 13 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet. Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich das Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird anschließend zu einem zusätzlichen Wärmetauscher 16 geführt, der sich zusammen mit einem zweiten Gebläse 20 in einem Kühlluftkanal 12 befindet, und von dort über ein Drosselventil 17 wiederum zum Verdampfer 13, wodurch der Kältemittelkreis geschlossen ist. Die Kühlluft wird der Raumluft entnommen und nach dem Wärmetausch wieder der Raumluft zugeführt.

Die Trommel 3 wird in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners erfolgt über eine Steuerung 10, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 9 geregelt werden kann.

Zusätzlich zur Steuerung 10 oder integriert in die Steuerung 10 umfasst der Kondensationstrockner 1 erste Mittel 26 zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung 10 gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκlιm1; zweite Mittel 27 für das Ausschalten des Kompressors 14, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist; und ein erneutes Einschalten des Kompressors 14, und eine Zählvorrichtung 28 zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor 14 ausgeschaltet wird; und dritte Mittel 29 zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung 10 gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.

23 bedeutet den Ausgang des Verflüssigers 15. 24 bedeutet den Ausgang des Kompressors 14. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist jeweils ein Temperaturfühler 22 an den Ausgängen 23 und 24 angeordnet.

Ein optisches Anzeigemittel 25 dient zur Anzeige eines unzulässigen Betriebszustandes, wobei verschiedene Farben unterschiedliche unzulässige Betriebszustände anzeigen können.

Es sind die zweiten Mittel 27 eingerichtet für das Einschalten des Kompressors 14 erst nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv jeweils nach einem Abschalten. Dieser Verzögerungszeitraum Δtv ist insbesondere größer als ein Zeitraum, innerhalb dessen jeweils nach einem Abschalten des Kompressors 14 ein Druckausgleich innerhalb der Wärmepumpe 13,14,15,17 eintritt. Ein solcher Druckausgleich benötigt eine Zeit von etwa einer Minute; in dieser Zeit bauen sich Druckunterschiede ab, die durch die Wirkungen des Kompressors 14 und der Drossel 17 zwischen dem Verflüssiger 15 und dem Verdampfer 13 aufgebaut werden, wobei das Kältemittel im Verflüssiger 15 entspannt wird, so dass insbesondere seine Temperatur sinkt. Somit kann durch ein Abschalten des Kompressors 14 und den nachfolgenden Druckausgleich ein kritischer Betriebszustand der Wärmepumpe 13,14,15,17, welcher durch eine exzessiv hohe Temperatur im Bereich hohen Drucks gekennzeichnet ist, durch ein Abschalten des Kompressors 14 schnell und wirkungsvoll beendet werden. Konkret hat der Verzögerungszeitraum Δtv eine Länge von etwa drei Minuten.

Weiter sind die zweiten Mittel 27 derart eingerichtet, dass jeweils nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums Δtv nach einem Abschalten des Kompressors 14 zunächst ermittelt wird, ob Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist, wonach der Kompressor 14 nur erneut eingeschaltet wird, wenn Tκ kleiner als Tκlιm1 ist, und wonach die Zählvorrichtung 28 um 1 inkrementiert wird sowie das erneute Einschalten des Kompressors 14 für einen weiteren Verzögerungszeitraum Δtv unterbleibt, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist. Dabei sind in einem Fall, in dem auch das Abschalten des Kompressors 14 nicht zu einer schnellen Beendigung des kritischen Betriebszustandes der Wärmepumpe 13,14,15,17 führt, weitere Maßnahmen möglich, insbesondere ein verlängertes Abschalten des Kompressors 14, um weitere Zeit für den Abbau einer unerwünscht hohen Temperatur innerhalb der Wärmepumpe 13,14,15,17 zu gewinnen.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform. Während die Prozessluft im geschlossenen Prozessluftkreis 2 und das Kältemittel im geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpe 13,14,15,17 geführt wird, wird die mittels des zweiten Gebläses 20 zur Kühlung im zusätzlichen Wärmetauscher 16 verwendete Luft der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den zusätzlichen Wärmetauscher 16 wieder der Raumluft zugeführt.

Figur 3 zeigt einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden mit „Trockner" abgekürzt) gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der sich ein zusätzlicher Wärmetauscher sowohl in der Wärmepumpe als auch im Kühlluftkanal eines Luft-Luft-Wärmetauschers befindet. Außerdem wird bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eine zusätzliche Heizung verwendet.

Der in Figur 3 dargestellte Trockner 1 weist eine um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trocknungskammer 3 auf, innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft wird mittels eines ersten Gebläses 19 über eine Heizung 18, durch eine Trommel 3, einen Luft-Luft- Wärmetauscher 11 ,12 sowie eine Wärmepumpe 13,14,15,17 in einem Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt (Prozessluftkreis 2). Nach Durchgang durch die Trommel 3 wird die feuchte, warme Prozessluft abgekühlt und nach Kondensation der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit wieder erwärmt. Dabei wird von der Heizung 18 bzw. dem Verflüssiger 15 erwärmte Luft von hinten, d.h. von der einer Tür 5 gegenüberliegenden Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt durch die Befüllöffnung der Trommel 3 zu einem Flusensieb 6 innerhalb einer die Befüllöffnung verschließenden Tür 5. Anschließend wird der Luftstrom in der Tür 5 nach unten umgelenkt und von dem Luftkanal 2 zum Luft-Luft- Wärmetauscher 11 ,12 geleitet. Dort kondensiert infolge Abkühlung die von der Prozessluft aus den Wäschestücken aufgenommene Feuchtigkeit zumindest teilweise und wird im Kondensat-Behälter 21 aufgefangen, von dem aus sie entsorgt werden kann. Anschließend wird die etwas abgekühlte Prozessluft zum Verdampfer 13 einer Wärmepumpe 13,14,15,17 geführt, wo sie weiter abgekühlt wird, wobei das dort anfallende Kondensat im Kondensat-Behälter 30 aufgefangen wird, von dem aus es durch Entleeren oder Abpumpen entsorgt werden kann. Das im Verdampfer 13 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet. Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich das Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Prozessluft. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird anschließend zu einem zusätzlichen Wärmetauscher 16 geführt, der sich im Kühlluftkanal 12 des Luft-Luft-Wärmetauschers 1 1 ,12 zwischen diesem und einem zweiten Gebläse 20 befindet, und von dort über ein Drosselventil 17 wiederum zum Verdampfer 13, wodurch der Kältemittelkreis geschlossen ist. Die Kühlluft wird der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den Luft-Luft-Wärmetauscher 1 1 ,12 wieder der Raumluft zugeführt.

Die Trommel 3 wird in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners erfolgt über eine Steuerung 10, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 9 geregelt werden kann.

Zusätzlich zur Steuerung 10 oder integriert in die Steuerung 10 umfasst der Kondensationstrockner 1 erste Mittel 26 zum Vergleich einer Temperatur Tκ des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung 10 gespeicherten oberen Grenztemperatur Tκlιm1; zweite Mittel 27 für das Ausschalten des Kompressors 14, wenn Tκ größer oder gleich Tκlιm1 ist; und für das Einschalten des Kompressors 14, und eine Zählvorrichtung 28 zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor 14 ein- oder ausgeschaltet wird; und dritte Mittel 29 zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung 10 gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl nhm und zur Auswertung der Differenz Δn = (n - nhm) in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands.

23 bedeutet den Ausgang des Verflüssigers 15. 24 bedeutet den Ausgang des Kompressors 14. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist jeweils ein Temperaturfühler 22 an den Ausgängen 23 und 24 angeordnet. Ein optisches Anzeigemittel 25 dient zur Anzeige eines unzulässigen Betriebszustandes.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform. Während die Prozessluft im geschlossenen Prozessluftkreis 2 und das Kältemittel im geschlossenen Kreislauf der

Wärmepumpe 13,14,15 geführt wird, wird die zur Kühlung im Luft-Luft-Wärmetauscher

11 ,12 verwendete Luft der Raumluft entnommen, über das zweite Gebläse 20 nach

Durchgang durch den zusätzlichen Wärmetauscher 16 zum Luft-Luft-Wärmetauscher 11 ,12 geleitet und anschließend wieder der Raumluft zugeführt.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Prozessluftkreises und der Wärmepumpe für eine dritte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der zusätzliche Wärmetauscher 16 im Kühlluftkanal 12 auf der dem Luft-Luft-Wärmetauscher 1 1 ,12 abgewandten Seite des zweiten Gebläses 20 angeordnet. Der Wärmetauscher 16 befindet sich somit im Ansaugbereich der Kühlluft.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass der Betrieb eines Kondensationstrockners auf einfache und wirkungsvolle Weise überwacht werden kann. Unzulässige Betriebszustände können sicher angezeigt werden, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Die Wärmepumpe und insbesondere deren Verflüssiger können in einem optimalen Temperaturbereich arbeiten. Dies ermöglicht den Betrieb des Kondensationstrockners mit einer besonders günstigen Energiebilanz.

Außerdem wird die Wärmepumpe geschont. In jedem Falle ist in einem solchen Kondensationstrockner die Erkennung eines unzulässigen Betriebszustandes auf einfache Weise möglich; es kann somit leicht und umgehend für Abhilfe gesorgt oder ein Betrieb unter kritischen Bedingungen verhindert werden.