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Dokumentenidentifikation DE102006026251A1 13.12.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Waschgut
Anmelder BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH, 81739 München, DE
Erfinder Koch, Thomas, 13591 Berlin, DE;
Nehring, Ulrich, 10715 Berlin, DE;
Nitschmann, Kai, 15366 Neuenhagen, DE;
Steffens, Günter, 14624 Dallgow-Döberitz, DE;
Stolze, Andreas, Dr., 14612 Falkensee, DE;
Volkers, Henrik, 16761 Hennigsdorf, DE
DE-Anmeldedatum 06.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006026251
Offenlegungstag 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse D06F 58/20(2006.01)A, F, I, 20060606, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D06F 58/02(2006.01)A, L, I, 20060606, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen von Waschgut 1. In einem im wesentlichen geschlossenen Kanalsystem 2 zur Führung eines das Waschgut 1 beaufschlagenden Luftstroms 3 sind angeordnet eine Behandlungskammer 4 zum Aufnehmen des Waschguts 1, ein Gebläse 5 zum Antreiben des Luftstroms 3, ein Heizer 6 zum Erwärmen des Luftstroms 3 vor dem Beaufschlagen des Waschguts 1 und ein Kühler 7 zum Abkühlen des Luftstroms 3 nach dem Beaufschlagen des Waschguts 1. Erfindungsgemäß durchströmt der Luftstrom 3 eine in dem Kanalsystem 2 angeordnete Wärmepumpe 9, 10, 11, umfassend eine Pumpeinheit 9 sowie einen kalten Zweig 10 und einen warmen Zweig 11, welche parallel zueinander verbunden und von entsprechenden Teilen des Luftstroms 3 parallel durchströmbar sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, umfassend ein im Wesentlichen geschlossenes Kanalsystems zur Führung eines das Waschgut beaufschlagenden Luftstroms, in welchem Kanalsystem eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Waschguts, ein Gebläse zum Antreiben des Luftstroms, ein Heizer zum Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts und ein Kühler zum Abkühlen des Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts angeordnet sind.

Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen von Waschgut mittels eines in einem im Wesentlichen geschlossenen Kanalsystem geführten, das Waschgut beaufschlagenden Luftstroms, in welchem Kanalsystem eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Waschguts, ein Gebläse zum Antreiben des Luftstroms, ein Heizer zum Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts und ein Kühler zum Abkühlen des Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts angeordnet sind.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung gehen hervor aus jedem der Dokumente EP 0 477 554 B1 und EP 1 108 812 B1, deren Offenbarung vorliegender Offenbarung im vollen Umfang zuzurechnen ist. Das Kanalsystem, in welchem der Luftstrom geführt wird, ist im Wesentlichen geschlossen – dies bedeutet, dass der Luftstrom im bestimmungsgemäßen Betrieb im Wesentlichen ohne Leckagen umläuft, jedoch keinen wesentlich höheren Druck als Luft in der Umgebung der Vorrichtung annimmt. Der Behandlungsraum zur Aufnahme des Waschguts ist gestaltet als drehbare Trommel.

Aus der EP 0 467 188 B1, deren Offenbarung vorliegender Offenbarung im vollen Umfang zuzurechnen ist, geht eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut hervor, bei welcher eine Wärmepumpe an Stelle der Anordnung aus Kühler und Heizer vorgesehen ist. Dabei tritt an die Stelle des Kühlers ein Verdampfer, und an die Stelle des Heizers ein Verflüssiger für ein in einem zugehörigen Kreislauf der Wärmepumpe umlaufendes Arbeitsfluid. Der Verdampfer kann als „kalter Zweig" der Wärmepumpe bezeichnet werden, da er dem durchströmenden Luftstrom Wärme entzieht; ebenso kann der Verflüssiger als „warmer Zweig" bezeichnet werden, da der dem durchströmenden Luftstrom Wärme zuführt. Bei Bedarf kann das Kanalsystem, in dem der Luftstrom umläuft, durch das Öffnen einer Klappe mit der Umgebung in Verbindung gebracht werden, insbesondere um einen Teil des während des Betriebs erwärmten Luftstrom aus der Vorrichtung zu entlassen und durch relativ kühle Luft aus der Umgebung zu ersetzen.

Aus der DE 14 10 206 A geht eine Waschmaschine hervor, in welcher Waschgut nicht nur gewaschen, sondern auch getrocknet werden kann. Für die dazu erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen zeigt die Schrift mehrere Alternativen; insbesondere können eine elektrische Heizvorrichtung zum Erwärmen eines zur Trocknung von Waschgut eingesetzten Luftstroms und ein einfacher Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts vorgesehen sein, alternativ kann auch eine Wärmepumpe vorgesehen sein. Diese Wärmepumpe kann ausgestaltet sein wie die in der EP 0 467 188 B1 offenbarte Wärmepumpe, sie kann auch eine Wärmepumpe sein, welche mit Peltier-Elementen zur Nutzung des thermoelektrischen Effekts arbeitet.

Aus der DE 19 738 735 C2 geht eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut der Eingangs beschriebenen Gattung hervor, bei der eine Wärmepumpe zum Einsatz kommt, welche nach einem Absorberprinzip arbeitet.

Eine aus einem in der Datensammlung „Patent Abstracts of Japan" zur JP 08 057 194 A gehörigen englischen Kurzauszug hervorgehende Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, welche wiederum der Eingangs beschriebenen Gattung entspricht, enthält in ihrem Kanalsystem neben einer thermoelektrischen Wärmepumpe mit kaltem und warmem Zweig einen dem kalten Zweig vorgeschalteten zusätzlichen Wärmetauscher zur Abkühlung des von dem Waschgut abgeführten Luftstroms und eine dem warmen Zweig nachgeschaltete zusätzliche Heizeinrichtung zum weiteren Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts.

Auch aus der DE 35 09 549 A1 geht eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut hervor, die neben einer Wärmepumpe eine weitere Heizeinrichtung sowie zusätzliche Wärmetransporteinrichtungen wie Gravitationswärmerohre aufweist.

Allen beschriebenen Vorrichtungen des Standes der Technik ist gemeinsam, dass ihre zum Trocknen des Waschguts erforderlichen Komponenten hintereinander in dem zur Führung des Luftstroms vorgesehen Kanalsystem angeordnet sind. Eine solche Anordnung setzt spezifische Anforderungen zur Realisierung in einer zum Einsatz in einem normalen Haushalt bestimmten und geeigneten Vorrichtung. Diese Anforderungen können aufgrund eines nur im beschränkten Umfang verfügbaren Platzes dahin gehen, dass Komponenten des Kanalsystems relativ klein und deshalb mit relativ hohem Strömungswiderstand für den Luftstrom ausgeführt werden müssen; dies kann die Wirkung des in der Vorrichtung ablaufenden Trocknungsprozesses erheblich beeinträchtigen, da dabei ein Luftstrom mit beschränktem Volumendurchsatz durch ein unter Umständen beträchtliche Reibungs- und Drosselverluste verursachendes Kanalsystem getrieben werden muss. Dieses Problem ist besonders ausgeprägt dann, wenn eine Wärmepumpe in der Vorrichtung eingesetzt ist, insbesondere eine thermoelektrische Wärmepumpe. Besonders in einem solchen Fall muss in einer Vorrichtung, welche in einem Haushalt-Wäschetrockner mit üblichen Außenabmessungen eingesetzt ist, das Kanalsystem mehrfach gefaltet werden.

Einzelheiten zu Grundlagen, Funktion und Anwendung von Peltier-Elementen ergeben sich aus Dokumenten, die am 25. November 2005 von den Internet-Adressen http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf und http://www.quick-ohm.de/waerme/downloadlEinbau.pdf herunterladbar waren.

Eine Aufgabe, von welcher vorliegende Erfindung ausgeht, ist die Weiterentwicklung der Eingangs genannten Vorrichtung sowie des Eingangs genannten Verfahrens dahingehend, dass eine Trocknung des Waschgutes mit einem gegenüber den Möglichkeiten des Standes der Technik verringerten Einsatz von Energie möglich ist.

Diese Aufgabe ist auch zu sehen vor dem Hintergrund der aus der EP 0 467 188 B1 und weiteren oben aufgeführten Dokumenten bekannten Verwendung einer Wärmepumpe. Im Grundsatz bietet die Wärmepumpe die Rückgewinnung wenigstens eines Teils der Wärmeenergie, welche einem Luftstrom zugeführt wird, bevor dieser das Waschgut beaufschlagt und Feuchtigkeit extrahiert, und diesem Luftstrom anschließend entzogen wird, um die aus dem Waschgut extrahierte und mitgeführte Feuchte zu kondensieren und abzutrennen. Allerdings ist eine herkömmliche Wärmepumpe zur Verwendung in einem Wäschetrockner vergleichsweise aufwendig und teuer, womit der Einsatz einer Wärmepumpe auf ausgeprägt teure Wäschetrockner beschränkt ist. Auch benötigt eine herkömmliche Wärmepumpe relativ viel Zeit zur Erreichung eines stationären Betriebszustandes nach ihrer Inbetriebsetzung, so dass diese Trocknung von Waschgut relativ langwierig ist. Von diesem Komplex von Problemen soll mit der Erfindung Abhilfe geschaffen werden.

Zur Lösung der Aufgabe angegeben wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, umfassend ein im Wesentlichen geschlossenes Kanalsystem zur Führung eines das Waschgut beaufschlagenden Luftstroms, in welchem Kanalsystem eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Waschguts, ein Gebläse zum Antreiben des Luftstroms, ein Heizer zum Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts und ein Kühler zum Abkühlen des Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts angeordnet sind, wobei eine in dem Kanalsystem angeordnete Wärmepumpe vorgesehen ist, welche eine Pumpeinheit sowie einen kalten Zweig und einen warmen Zweig umfasst, wobei der kalte Zweig und der warme Zweig parallel zueinander verbunden und von entsprechenden Teilen des Luftstroms parallel durchströmbar sind.

Ebenso wird zur Lösung der Aufgabe angegeben ein Verfahren zum Trocknen von Waschgut mittels eines in einem im Wesentlichen geschlossenen Kanalsystem geführten, das Waschgut beaufschlagenden Luftstroms, in welchem Kanalsystem eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Waschguts, ein Gebläse zum Antreiben des Luftstroms, ein Heizer zum Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts und ein Kühler zum Abkühlen des Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts angeordnet sind, wobei der Luftstrom eine Wärmepumpe umfassend eine Pumpeinheit sowie einen kalten Zweig und einen warmen Zweig durchströmt, wobei der kalte Zweig und der warme Zweig von entsprechenden Teilen des Luftstroms parallel durchströmt werden.

Erfindungsgemäß wird demnach in einer nach Art eines bekannten Umluft-Wäschetrockners ausgelegten Vorrichtung eine Wärmepumpe vorgesehen, mit welcher ein Teil der zur Aufheizung des Luftstroms aufgewendeten Wärmeenergie zurückgewinnbar ist. Aus der Erkenntnis heraus, dass in einer Wärmepumpe stets ein Einsatz von Energie erforderlich ist, um den gewünschten Pumpprozess zu betreiben, wird erfindungsgemäß die bekannte Anordnung aus einem herkömmlichen Heizer und einem herkömmlichen Kühler nicht einfach durch eine Wärmepumpe ersetzt, sondern diese Komponenten bleiben erhalten. Sie sollten derart ausgelegt sein, dass sie die Trocknung eines Kilogramms feuchter Wäsche aus einem üblichen Waschprozess in höchstens 30 Minuten bewerkstelligen. Die zusätzlich eingesetzte Wärmepumpe dient dazu, den Aufwand an Energie soweit zu reduzieren, dass eine gegebenen Grenze für den Energieverbrauch, beispielsweise eine Grenze definiert durch die allgemein bekannte Energieverbrauchsklasse A, unterschritten wird. Die Wärmepumpe sollte so ausgelegt sein, dass sie den Energieverbrauch der Vorrichtung pro Kilogramm eingesetzter feuchter Wäsche um zumindest 0,1 kWh, insbesondere etwa 0,13 kWh, verringert.

Erfindungsgemäß kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz, welche sich von den oben beschriebenen Wärmepumpen wesentlich unterscheidet. Bei dieser Wärmepumpe erfolgen Entzug von Wärme aus einem Luftstrom und Zuführung von Wärme zu einem Luftstrom nicht nacheinander, wobei der Luftstrom entsprechende Komponenten der Wärmepumpe nacheinander durchströmt, sondern gleichzeitig an zwei Teilen, in welche der Luftstrom vor der Wärmepumpe aufgeteilt wird. Erfindungsgemäß erfolgt somit eine Abkehr von einem aus einer funktionellen Betrachtung des Trocknungsprozesses abgeleiteten Paradigma. Damit erschließt die Erfindung einen großen Vorteil darin, dass die parallele Anordnung des kalten und des warmen Zweiges einen im Wesentlichen verdoppelten Durchflussquerschnitt bei im wesentlichen halbierter Durchflusslänge für den Luftstrom verfügbar macht und damit einen bei der Durchströmung der Wärmepumpe anfallenden Druckverlust gegenüber jeder entsprechenden Vorrichtung des Standes der Technik deutlich reduziert; diese Reduktion fällt auch dadurch besonders groß aus, dass der kalte und der warme Zweig der Wärmepumpe nicht mehr unter Addition ihrer Strömungswiderstände hintereinander durchströmt werden müssen. Der Einsatz der Wärmepumpe verbessert die Leistungsbilanz des Trockners um die Pumpleistung der Peltier-Elemente, die gegenwärtig zwischen 50% und 70% ihrer elektrischen Anschlussleistung liegt. Bei einer elektrischen Anschlussleistung von 500 W (siehe auch unten) ist demnach eine Pumpleistung zwischen 250 W und 350 W zu erwarten.

Vorzugsweise umfasst das Kanalsystem in der Vorrichtung abströmseitig des Kühlers einen Abscheider zur Abscheidung von Feuchtigkeit aus dem Luftstrom. Durch diesen Abscheider kann Feuchtigkeit, welche in dem Kühler oder in dem kalten Zweig der Wärmepumpe aus dem Luftstrom auskondensiert wurde, aus dem Luftstrom entfernt und einem geeigneten Auffangbehälter zugeführt werden.

Die Behandlungskammer der Vorrichtung ist vorzugsweise drehbar und insbesondere ausgestaltet als Trommel zur Aufnahme des Waschguts, wobei die Trommel innenseitig mit leistenartigen Mitnehmern versehen ist. In einer solchen Trommel kann das Waschgut in den beaufschlagenden Luftstrom bewegt und geschüttelt werden, was einer gleichmäßigen Entfeuchtung des Waschguts unter weitgehender Vermeidung von Knittern im Waschgut förderlich ist.

Besonders bevorzugt ist es, dass der Heizer und der Kühler eingerichtet sind für das Trocknen des Waschgutes ohne Verwendung der Wärmepumpe. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist der Heizer vorzugsweise ausgelegt für eine maximale Heizleistung von höchstens 2700 W, insbesondere etwa 2000 W. Entsprechend ist der Kühler insbesondere ausgelegt für eine Kühlleistung von mindestens 1000 W, insbesondere etwa 1800 W. Diese und die nachfolgenden Leistungsangaben gelten insbesondere für eine Vorrichtung, die zum Trocknen von 7 kg feuchter Wäsche aus einem herkömmlichen Waschprozess eingerichtet ist.

Die Wärmepumpe ist vorzugsweise ausgelegt für eine Leistungsaufnahme zwischen 200 W und 800 W, insbesondere etwa 500 W. In dieser Auslegung kann die Wärmepumpe den Energieverbrauch eines herkömmlichen Wäschetrockners der Energieeffizienzklasse C soweit reduzieren, dass der um diese Wärmepumpe ergänzte Trockner der Energieeffizienzklasse A zugeordnet werden kann. Dabei beträgt die Pumpleistung der Wärmepumpe insbesondere zwischen 200 W und 300 W, wobei die Pumpleistung derjenigen Leistung entspricht, mit welcher Wärmeenergie vom kalten Zweig zum warmen Zweig der Wärmepumpe gepumpt wird.

Die Pumpeinheit der Wärmepumpe ist vorzugsweise eine thermoelektrische Pumpeinheit, also eine Pumpeinheit, welche mit Peltier-Elementen als funktionelle Komponenten funktioniert. In diesem Zusammenhang hat die Pumpeinheit vorzugsweise eine Leistungsaufnahme von etwa 500 W; der Heizer ist eingerichtet zum wahlweisen Betrieb auf einer hohen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 2000 W und auf einer niedrigen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 500 W wobei insbesondere der Heizer und die Pumpeinheit eingerichtet sind zur Steuerung derart, dass die Pumpeinheit gemeinsam mit dem Heizer betrieben wird. Der Heizer enthält im einfachsten Fall ein vorzugsweise elektrisch betreibbares Heizelement; um seine Heizleistung flexibel an die Erfordernisse des Trocknungsprozesses anpassen zu können ist es gegebenenfalls von Vorteil, wenn der Heizer zwei oder mehr Heizelemente oder Heizstufen aufweist.

Eine Konfiguration gemäß dem vorigen Absatz wird insbesondere derart dargestellt, dass der Heizer zwei unabhängig voneinander betreibbare Heizelemente enthält, deren erstes nebst eines zugehörigen Schalters oder Relais mit der Wärmepumpe in Reihe geschaltet und deren zweites nebst zugehörigem Schalter oder Relais parallel zu dieser Reihenschaltung geschaltet ist. So ist es insbesondere möglich, die volle Leistungsabgabe des Heizers und der Wärmepumpe zu benutzen, um die Vorrichtung im Anschluss an ihre Inbetriebsetzung schnell aufzuheizen und damit die Voraussetzung für eine effektive Trocknung des Waschguts im Rahmen eines weitgehend quasi stationären Betriebs zu schaffen. Ist die Vorrichtung hinreichend aufgewärmt, so kann gegebenenfalls die Leistungsabgabe des Heizers verringert werden, wobei die weiter betriebene Wärmepumpe die verringerte Leistung des Heizers jedenfalls teilweise kompensiert und zusätzlich die Entfeuchtung des von der Behandlungskammer abströmenden und mit Feuchtigkeit gesättigten Luftstroms verbessert.

Vorzugsweise enthält die Vorrichtung im Kanalsystem vor der Wärmepumpe einen ersten Teiler, durch welchen der Luftstrom in einen durch den kalten Zweig geführten ersten Teil und einen durch den warmen Zweig geführten zweiten Teil teilbar ist, wobei der erste Teil zwischen etwa 20% und etwa 50%, insbesondere zwischen 25% und 50%, des gesamten Luftstroms beträgt. Dies entspricht einer an die Betriebserfordernisse besonders gut angepasste Aufteilung.

Weiter vorzugsweise ist die Wärmepumpe im Luftstrom zwischen dem Kühler und dem Heizer angeordnet. Mit zusätzlichem Vorzug enthält dabei das Kanalsystem vor dem Kühler einen zweiten Teiler, durch welchen der Luftstrom in einen durch den Kühler geführten dritten Teil und einen durch einen parallel zum Kühler angeschlossenen Nebenkanal geführten vierten Teil teilbar ist. Dies führt zu einer weiteren Einsparung von Energie, da statt des gesamten Luftstroms nur der dritte Teil in den Kühler gelangt, und nur diesem Energie entzogen wird. Besonders bevorzugt ist, dass der Nebenkanal zusätzlich parallel zur Wärmepumpe angeschlossen ist, oder alternativ der Nebenkanal in einen ersten Zweig der Wärmepumpe, vorzugsweise den kalten Zweig, mündet, und ein zweiter Zweig der Wärmepumpe, vorzugsweise der warme Zweig, mit dem Kühler verbunden ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Wärmepumpe während des Trocknens für eine Periode von 65% bis 95% einer Dauer des Trocknens betrieben wird. Mit weiterem Vorzug wird die Wärmepumpe außer Betrieb gesetzt wird, wenn in dem Waschgut eine Restfeuchte zwischen 15% und 5%, insbesondere etwa 7%, erreicht ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erklärt. Die Figuren der Zeichnung zeigen Topologien von Wäschetrocknern und sind keinesfalls als maßstabsgetreue Wiedergaben realer Gegenstände zu verstehen. Im einzelnen zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe;

2, 3, 4 und 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Weiterbildung der Vorrichtung gem. 1; und

6 und 7 jeweils ein Schaltbild betreffend die Versorgung eines Heizers und einer Wärmepumpe mit elektrischer Energie.

1 zeigt eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut 1, welche ein im Wesentlichen geschlossenes Kanalsystem 2 zur Führung eines das Waschgut 1 beaufschlagenden Luftstroms 3 aufweist. In dem Kanalsystem 2 angeordnet sind eine Behandlungskammer 4 zum Aufnehmen des Waschguts 1, ein Gebläse 5 zum Antreiben des Luftstroms 3, ein Heizer 6 zum Erwärmen des Luftstroms 3 vor dem Beaufschlagen des Waschguts 1 und ein Kühler 7 zum Abkühlen des Luftstroms 3 nach dem Beaufschlagen des Waschguts 1. Der Luftstrom 3 ist dargestellt durch Pfeile, die neben das Kanalsystem 2 in die Figur eingezeichnet sind und jeweils die Richtung des in dem Kanalsystem 2 umlaufenden Luftstroms 3 angeben. Der Luftstrom 3 läuft ohne wesentlichen Austausch mit Luft aus der Umgebung der Vorrichtung um, wobei innerhalb der Vorrichtung aber an keiner Stelle eine wesentliche Druckdifferenz zur Umgebung auftritt. Aus diesem Grunde wird vorliegend das Kanalsystem 2 als „im Wesentlichen geschlossen" bezeichnet.

Zunächst ist festzuhalten, dass der Heizer 6 und der Kühler 7 so ausgelegt sind, dass sie ohne den Einsatz weiterer, bisher nicht aufgeführter Komponenten in dem Kanalsystem 2 zur Trocknung des Waschguts 1 innerhalb einer für einen üblichen Haushalts-Wäschetrockner normalen Zeitspanne geeignet sind. Dazu weisen der Heizer 6 und der Kühler 7 spezifische Leistungswerte auf, welche oben genannt wurden und auf die hiermit Bezug genommen wird.

Die Behandlungskammer 4 ist entsprechend herkömmlicher Praxis ausgebildet als drehbare Trommel 4; durch ihre Drehung wird das Waschgut 1 im Luftstrom 3 bewegt, was eine gleichmäßige Aufnahme von Feuchtigkeit in den Luftstrom 3 unterstützt. In dem Kühler 7 wird die von dem Luftstrom 3 aus der Trommel 4 mitgeführte Feuchtigkeit auskondensiert und mittels eines Abscheiders 8 von dem Luftstrom 3 getrennt.

Die Vorrichtung in 1 zeichnet sich aus durch eine in dem Kanalsystem 2 angeordnete Wärmepumpe 9, 10, 11 umfassend eine thermoelektrische Pumpeinheit 9 sowie zwei Wärmetauscher 10 und 11, deren eine, der „kalte Zweig" 10, der Abkühlung durchströmender Luft dient, und deren anderer, der „warme Zweig" 11, der Erwärmung durchströmender Luft dient. Die Pumpeinheit 9 erhält als funktionell wesentliche Komponente Halbleiterbauelemente, welche unter Ausnutzung des Peltier-Effektes Temperaturdifferenzen hervorrufen, wenn sie von elektrischem Strom durchströmt werden. Solche Peltier-Elemente sind an sich bekannt und bedürfen vorliegend keiner weiteren Erläuterung neben einem Hinweis auf oben zitierte Dokumente zum einschlägigen Stand der Technik.

Die Wärmepumpe 9, 10, 11 ist in Abkehr von einem verbreiteten Paradigma derart ausgestaltet, dass ihr kalter Zweig 10 und ihr warmer Zweig 11 nicht nacheinander von dem Luftstrom 3 durchströmt werden, sondern parallel. Dazu wird der Luftstrom 3 an einem ersten Teiler 12 aufgeteilt in einen ersten Teil 13, welcher den kalten Zweig 10 durchfließt, und einen zweiten Teil 14, welcher den warmen Zweig 11 durchfließt. Die beiden Teile 13 und 14 werden hinter der Wärmepumpe 9, 10, 11 wieder zu dem Luftstrom 3 vereinigt und gelangen über das Gebläse 5 und den Heizer 6 zurück zur Trommel 4. Es versteht sich, dass auch der kalte Zweig 10 über einen Abscheider 8 verfügt, um aus dem ersten Teil 13 auskondensierte Feuchtigkeit abzuscheiden. Es versteht sich weiterhin, dass die Abscheider 8 des Kühlers 7 und des kalten Zweiges 10 zweckmäßig so weit wie möglich zusammenwirken.

Mittels der Wärmepumpe 9, 10, 11 wird einerseits die Aktion des Kühlers 7 unterstützt durch weitere Abscheidung von Feuchtigkeit aus dem Luftstrom 3 bzw. dem ersten Teil 13, und ebenso die Aktion des Heizers 6 aufgrund der im warmen Zweig 11 erfolgenden zusätzlichen Erwärmung des Luftstroms 3 bzw. des zweiten Teils 14. Dazu wird Energie nur in dem Umfange zugeführt, in dem dies zum Betrieb der Pumpeinheit 9 erforderlich ist, und dabei kann insbesondere die thermische Leistung des Heizers 6 reduziert werden. Es erfolgt also eine deutliche Einsparung von Energie in einem Umfang, der jedenfalls ausreicht, um die Vorrichtung der Energieeffizienzklasse A zuzuordnen. Die Vorrichtung weist dabei die Nachteile eines herkömmlichen Haushalt-Wäschetrockner mit Wärmepumpe nicht auf; insbesondere ist es möglich, die Vorrichtung relativ schnell auf ihre Betriebstemperatur zu bringen, und die Wärmepumpe 9, 10, 11 kann gegen Ende des Trocknungsvorganges, wenn nur noch wenig Feuchtigkeit aus dem Luftstrom kondensiert werden kann, abgeschaltet werden.

2 zeigt eine Weiterbildung der Vorrichtung gemäß 1. Bei dieser Weiterbildung ist in dem Kanalsystem 2 vor dem Kühler 7 ein zweiter Teiler 15 vorgesehen, von welchem ein Nebenkanal 16 ausgeht. Nur ein dritter Teil 17 des Luftstroms 3 gelangt zum Kühler 7 und zur Wärmepumpe 9, 10, 11, und ein vierter Teil 18 des Luftstroms gelangt durch den Nebenkanal 16 um den Kühler 7 und die Wärmepumpe 9, 10, 11 herum bis vor das Gebläse 5, wo er mit den dritten Teil 17 erst wieder vereinigt wird. Diese Ausgestaltung hat eine weitere Ersparnis von Energie zur Folge, denn es ist nicht mehr erforderlich, den kompletten Luftstrom 3 soweit abzukühlen, dass die gewünschte Kondensation von enthaltener Feuchtigkeit erfolgen kann. Vielmehr erfolgt die Kondensation ausschließlich aus dem dritten Teil 17. Im Übrigen zeigt 2 auch das Zusammenwirken der Abscheider 8 des Kühlers 7 bzw. des kalten Zweigs 10.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist 3 zu entnehmen. Wiederum befindet sich im Kanalsystem 2 vor dem Kühler 7 ein zweiter Teiler 15, aus welchem ein vierter Teil 18 des Luftstroms 3 in einem Nebenkanal 16 geführt wird. Dieser Nebenkanal 16 führt an dem Kühler 7 vorbei und direkt zum kalten Zweig 10 der Wärmepumpe 9, 10, 11. Ein dritter Teil 17 des Luftstroms 3 gelangt durch den Kühler 7 und von dort zum warmen Zweig 11 der Wärmepumpe 9, 10, 11. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt Kondensation von Feuchtigkeit aus dem gesamten Luftstrom 3, wobei die Verteilung dieser Kondensation auf den Kühler 7 und den kalten Zweig 10 Sache der Bemessung der Leistungswerte dieser Komponenten ist.

In jedem Fall wird der besonders geringen Durchflusswiderstand der verwendeten speziellen Wärmepumpe 9, 10, 11 genutzt, um den herkömmlichen Heizer 6 und den herkömmlichen Kühler 7 zu entlasten und Energie, welche ohne Einsatz der Wärmepumpe 9, 10, 11 verloren ginge, zur Trocknung des Waschgutes 1 nutzbar zu machen. Bevorzugte Leistungswerte für die soeben besprochenen Komponenten sind weiter oben aufgeführt, und auf diese Angaben wird hiermit Bezug genommen.

4 zeigt eine andere Weiterbildung der Vorrichtung gemäß 1. Gegenüber der Weiterbildung gemäß 3 führt der Nebenkanal 16 vom zweiten Abzweig 15 zum warmen Zweig 11 der Wärmepumpe 9, 10, 11, und auf den Kühler 7 folgt der kalte Zweig 10.

Noch eine Weiterbildung der Vorrichtung gemäß 1 findet sich in 5, wobei diese Weiterbildung sich von der Weiterbildung gemäß 4 im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Anordnung umfassend die Wärmepumpe 9, 10, 11, den Heizer 6 und den Nebenkanal 16 gleich gestaltet, aber in umgekehrter Richtung vom Luftstrom 3 bzw. seinen Teilen 12 und 13 durchflossen wird. Funktionell hat dies allenfalls geringen Einfluss; es macht deutlich, dass die vorliegende Lehre nicht eingeschränkt ist auf eine bestimmte Reihenfolge der Komponenten der Vorrichtung im Luftstrom 3.

Bei den Weiterbildungen gemäß 4 und 5 erfolgt Kondensation nur aus dem ersten Teil 13 des Luftstroms 3, was allerdings den Vorteil hat, dass nur dieser erste Teil 13 so weit abgekühlt werden muss, dass eine Kondensation stattfinden kann, und dadurch eine Reduzierung der dem Luftstrom 3 notwendigerweise zu entziehenden Energie erreicht wird.

6 zeigt ein Schaltbild für die Versorgung des Heizers 6 und der Pumpeinheit 9 mit elektrischer Energie. Wie weiter oben ausgeführt ist es vorteilhaft, den Heizer 6 ohne Betrieb der Pumpeinheit 9 mit etwa der vierfachen elektrischen Leistung zu betreiben als während des Betriebs der Pumpeinheit 9. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Heizer 6 und die Pumpeinheit 9 mit gleichen Anschlusswiderständen auszuführen, wie dargestellt in 4 elektrisch in Reihe zu schalten und mit einer einzigen Energieversorgung 19 zu verbinden. Ein Schalter 20 ist zusätzlich vorgesehen, mit welchem die Pumpeinheit 9 überbrückt wird, wenn sie nicht arbeiten soll. Werden der Heizer 6 und die Pumpeinheit 9 gemeinsam betrieben, so steht über jeder dieser Komponenten 6, 9 die halbe Ausgangsspannung der Energieversorgung 19 an, und es fließt ein Strom, welcher halb so groß ist als wenn bei geschlossenem Schalter 20 der Heizer 6 allein versorgt würde. Dementsprechend ist die Leistung des allein betriebenen Heizers 6 wunschgemäß viermal so hoch wie die Leistung des Heizers 6, wenn gleichzeitig die Pumpeinheit 9 bei geöffnetem Schalter 20 betrieben wird.

In der Schaltung gemäß 7 ist der Heizer 6 ausgeführt mit zwei elektrischen und unabhängig voneinander betreibbaren Heizelementen 21 und 22. Deren erstes Heizelement 21 ist nebst eines zugehörigen und vorgeschalteten Schalters (oder Relais) 20 mit der Pumpeinheit 9 in Reihe geschaltet. Deren zweites Heizelement 22 ist nebst zugehörigem und vorgeschaltetem Schalter (oder Relais) 20 parallel zu dieser Reihenanordnung geschaltet. Diese Schaltungsanordnung kommt mit zwei Schaltern oder Relais 20 aus, um den Heizer 6 und die Pumpanordnung 9 gemeinsam zu betreiben, entweder nur mit dem ersten Heizelement 21 oder mit beiden Heizelementen 21 und 22 zusammen. Sie eröffnet weiterhin die Möglichkeit, die erforderliche Gleichspannung in der Energieversorgung 19 durch einfaches Gleichrichten der Netz-Versorgungsspannung von insbesondere 230 V zu erzeugen und ohne Einsatz eines Tiefsetzstellers oder dergleichen auszukommen. Durch entsprechende Wahl des ersten Heizelementes 21 unter Berücksichtigung der inneren Schaltstruktur der Pumpeinheit 9 kann die Kompatibilität der Reihenanordnung mit einer solchen Gleichspannung hergestellt, und durch geeignete Auswahl des zweiten Heizelements 22 die gewünschte Leistungsfähigkeit des Heizers 6 hergestellt werden.

1
Waschgut
2
Kanalsystem
3
Luftstrom
4
Behandlungskammer, Trommel
5
Gebläse
6
Heizer
7
Kühler
8
Abscheider
9
Wärmepumpe, Pumpeinheit
10
Wärmepumpe, kalter Zweig
11
Wärmepumpe, warmer Zweig
12
Erster Teiler
13
Erster Teil des Luftstroms
14
Zweiter Teil des Luftstroms
15
Zweiter Teiler
16
Nebenkanal
17
Dritter Teil des Luftstroms
18
Vierter Teil des Luftstroms
19
Energieversorgung
20
Schalter oder Relais
21
Erstes Heizelement
22
Zweites Heizelement


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut (1), umfassend ein im wesentlichen geschlossenes Kanalsystem (2) zur Führung eines das Waschgut (1) beaufschlagenden Luftstroms (3), in welchem Kanalsystem (2) eine Behandlungskammer (4) zum Aufnehmen des Waschguts (1), ein Gebläse (5) zum Antreiben des Luftstroms (3), ein Heizer (6) zum Erwärmen des Luftstroms (3) vor dem Beaufschlagen des Waschguts (1) und ein Kühler (7) zum Abkühlen des Luftstroms (3) nach dem Beaufschlagen des Waschguts (1) angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine in dem Kanalsystem (2) angeordnete Wärmepumpe (9, 10, 11) umfassend eine Pumpeinheit (9) sowie einen kalten Zweig (10) und einen warmen Zweig (11), welche parallel zueinander verbunden und von entsprechenden Teilen des Luftstroms (3) parallel durchströmbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Kanalsystem (2) abströmseitig des Kühlers (7) einen Abscheider (8) zur Abscheidung von Feuchtigkeit aus dem Luftstrom (3) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Behandlungskammer (4) drehbar und insbesondere ausgestaltet als Trommel (4) ist. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der der Heizer (6) und der Kühler (7) eingerichtet sind für das Trocknen des Waschgutes (1) ohne Verwendung der Wärmepumpe (9, 10, 11). Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der der Heizer (6) ausgelegt ist für eine maximale Heizleistung von höchstens 2700 W, insbesondere etwa 2000 W. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der Kühler (7) eine Kühlleistung von mindestens 1000 W, insbesondere etwa 1500 W hat. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Wärmepumpe (9, 10, 11) eine Leistungsaufnahme zwischen 200 W und 800 W, insbesondere von etwa 500 W, hat. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Pumpeinheit (9) eine thermoelektrische Pumpeinheit (9) ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Pumpeinheit (9) eine Leistungsaufnahme von etwa 500 W hat, und bei der der Heizer (6) eingerichtet ist zum wahlweisen Betrieb auf einer hohen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 2000 W und auf einer niedrigen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 500 W, wobei der Heizer (6) und die Pumpeinheit (9) eingerichtet sind zur Steuerung derart, dass die Pumpeinheit (9) gemeinsam mit dem Heizer (6) betrieben wird. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Heizer (6) zwei unabhängig voneinander betreibbare Heizelemente (21, 22) enthält, deren erstes (21) nebst eines zugehörigen Schalters (20) mit der Wärmepumpe (9, 10, 11) in Reihe geschaltet und deren zweites (22) nebst zugehörigem Schalter (20) parallel zu dieser Reihenschaltung (9, 21) geschaltet ist. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das Kanalsystem (2) vor der Wärmepumpe (9, 10, 11) einen ersten Teiler (12) enthält, durch welchen der Luftstrom (3) in einen durch den kalten Zweig (10) geführten ersten Teil (13) und einen durch den warmen Zweig (11) geführten zweiten Teil (14) teilbar ist, wobei der erste Teil (13) zwischen etwa 20% und etwa 50%, insbesondere zwischen 25% und 50%, des gesamten Luftstroms (3) beträgt. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Wärmepumpe (9, 10, 11) im Luftstrom (3) zwischen dem Kühler (7) und dem Heizer (6) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Kanalsystem (2) vor dem Kühler (7) einen zweiten Teiler (15) enthält, durch welchen der Luftstrom (3) in einen durch den Kühler (7) geführten dritten Teil (17) und einen durch einen parallel zum Kühler (7) angeschlossenen Nebenkanal (16) geführten vierten Teil (18) teilbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Nebenkanal (16) zusätzlich parallel zur Wärmepumpe (9, 10, 11) angeschlossen ist. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Nebenkanal (16) in einen ersten Zweig (10, 11) der Wärmepumpe (9, 10, 11), vorzugsweise den kalten Zweig (10), mündet, und ein zweiter Zweig (10, 11) der Wärmepumpe (9, 10, 11), vorzugsweise der warme Zweig (11), mit dem Kühler (6) verbunden ist. Verfahren zum Trocknen von Waschgut (1) mittels eines in einem im wesentlichen geschlossenen Kanalsystem (2) geführten, das Waschgut (1) beaufschlagenden Luftstroms (3), in welchem Kanalsystem (2) eine Behandlungskammer (4) zum Aufnehmen des Waschguts (1), ein Gebläse (5) zum Antreiben des Luftstroms (3), ein Heizer (6) zum Erwärmen des Luftstroms (3) vor dem Beaufschlagen des Waschguts (1) und ein Kühler (7) zum Abkühlen des Luftstroms (3) nach dem Beaufschlagen des Waschguts (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (3) eine Wärmepumpe (9, 10, 11) umfassend eine Pumpeinheit (9) sowie einen kalten Zweig (10) und einen warmen Zweig (11) durchströmt, wobei der kalte Zweig (10) und der warme Zweig (11) von entsprechenden Teilen des Luftstroms (3) parallel durchströmt werden. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Wärmepumpe (9, 10, 11) während des Trocknens für eine Periode von 65% bis 95% einer Dauer des Trocknens betrieben wird. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Wärmepumpe (9, 10, 11) außer Betrieb gesetzt wird, wenn in dem Waschgut (1) eine Restfeuchte zwischen 15% und 5%, insbesondere etwa 7%, erreicht ist.






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