CH701685B1 - Clothes dryer with temperature-controlled additional heat exchanger. - Google Patents
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Abstract
Im Prozessluftkreislauf eines erfindungsgemässen Wäschetrockners mit Wärmepumpe ist ein Zusatzwärmetauscher (4) zwischen Trommel (1) und Verdampfer (6) vorgesehen. Er dient dazu, dem System Wärme zu entziehen und gleichzeitig trägt er zur Trocknung der Prozessluft bei. Die Kühlleistung des Zusatzwärmetauschers (4) wird abhängig von einer Temperatur im Wärmepumpenkreislauf gesteuert. Hierzu ist zwischen dem Kondensator (3) und dem Drosselorgan (5) ein Temperatursensor (11) vorgesehen. Dies erlaubt es, ein Überhitzen sicher zu vermeiden.In the process air circulation of a laundry dryer according to the invention with a heat pump, an additional heat exchanger (4) is provided between the drum (1) and the evaporator (6). It serves to extract heat from the system and at the same time contributes to the drying of the process air. The cooling capacity of the additional heat exchanger (4) is controlled depending on a temperature in the heat pump cycle. For this purpose, a temperature sensor (11) is provided between the condenser (3) and the throttle member (5). This makes it possible to safely avoid overheating.
Description
Beschreibungdescription
Gebiet der Erfindung [0001] Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner mit Wärmepumpe und Zusatzwärmetauscher sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a clothes dryer with a heat pump and additional heat exchanger and a method for its operation.
Hintergrund [0002] Ein Wäschetrockner mit Wärmepumpe umfasst in der Regel eine Trommel zur Aufnahme der zu trocknenden Wäsche, die in einem Prozessluftkreislauf angeordnet ist. Im Prozessluftkreislauf wird erwärmte Prozessluft durch die Trommel geführt, dann wird sie zum Wasserentzug abgekühlt, wieder aufgeheizt und in die Trommel zurückgeführt. Weiter ist ein Wärmepumpenkreislauf vorgesehen, in welchem ein Medium durch einen Kondensator, ein Drosselorgan (Expansionsventil), einen Verdampfer und einen Kompressor zurück zum Kondensator geführt wird. Mit dem Kondensator wird die Prozessluft erwärmt und mit dem Verdampfer abgekühlt.Background A tumble dryer with a heat pump usually comprises a drum for receiving the laundry to be dried, which is arranged in a process air circuit. In the process air circuit, heated process air is passed through the drum, then it is cooled to remove water, heated again and returned to the drum. A heat pump circuit is also provided, in which a medium is led back to the condenser through a condenser, a throttle element (expansion valve), an evaporator and a compressor. The process air is heated with the condenser and cooled with the evaporator.
[0003] In CH 699 018 wird ein Wäschetrockner beschrieben, in dessen Prozessluftkreislauf ein Zusatzwärmetauscher angeordnet ist, um dem System Wärme zu entziehen. Der Betrieb des Zusatzwärmetauschers wird über die Temperatur der Prozessluft gesteuert.In CH 699 018 a clothes dryer is described, in the process air circuit of which an additional heat exchanger is arranged in order to extract heat from the system. The operation of the additional heat exchanger is controlled by the temperature of the process air.
[0004] In EP 1 983 095 wird ein Wäschetrockner beschrieben, in dessen Wärmepumpenkreislauf ein Zusatzwärmetauscher angeordnet ist, um dem System Wärme zu entziehen. Der Betrieb des Zusatzwärmetauschers wird über eine Temperatur im Wärmepumpenkreislauf gesteuert.[0004] EP 1 983 095 describes a clothes dryer in the heat pump circuit of which an additional heat exchanger is arranged in order to extract heat from the system. The operation of the additional heat exchanger is controlled by a temperature in the heat pump circuit.
[0005] In beiden Fällen kann mit dem Zusatzwärmetauscher eine Überhitzung des Systems vermieden werden. Darstellung der Erfindung [0006] Es stellt sich die Aufgabe, einen Wäschetrockner bzw. ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welcher bzw. welches eine gute Effizienz mit hoher Betriebssicherheit verbindet.In both cases, overheating of the system can be avoided with the additional heat exchanger. PRESENTATION OF THE INVENTION It is the object of the invention to provide a clothes dryer and a method for its operation which combine good efficiency with high operational reliability.
[0007] Diese Aufgabe wird vom Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfüllt.This object is achieved by the subject matter of the independent claims.
[0008] Demgemäss ist im Wärmepumpenkreislauf mindestens ein Temperatursensor angeordnet. Weiter weist der Wäschetrockner eine Steuerung auf, mit der eine vom Zusatzwärmetauscher dem Prozessluftkreislauf entziehbare Wärmeleistung abhängig vom Signal des Temperatursensors steuerbar ist.[0008] Accordingly, at least one temperature sensor is arranged in the heat pump circuit. Furthermore, the clothes dryer has a control with which a heat output which can be extracted from the process air circuit by the additional heat exchanger can be controlled depending on the signal of the temperature sensor.
[0009] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Anordnung des Zusatzwärmetauschers im Prozessluftkreislauf von Vorteil ist, da auf diese Weise im Zusatzwärmetauscher der Prozessluft gleichzeitig Wärme und auch Feuchtigkeit entzogen werden kann, was die Trockenwirkung verbessert. Andererseits wird nun der Zusatzwärmetauscher aber, obwohl er im Prozessluftkreislauf angeordnet ist, nicht von einer Temperatur im Prozessluftkreislauf gesteuert. Vielmehr wird er von einer Temperatur im Wärmepumpenkreislauf gesteuert. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass bei einer Überhitzung des Systems zuerst der Wärmepumpenkreislauf Schaden nimmt, sodass in der erfindungsgemässen Lösung eine höhere Sicherheit erreicht wird.The invention is based on the idea that the arrangement of the additional heat exchanger in the process air circuit is advantageous, since in this way heat and moisture can be extracted from the process air at the same time in the additional heat exchanger, which improves the drying effect. On the other hand, although the auxiliary heat exchanger is arranged in the process air circuit, it is not controlled by a temperature in the process air circuit. Rather, it is controlled by a temperature in the heat pump cycle. This takes into account the fact that if the system overheats, the heat pump circuit is first damaged, so that a higher level of safety is achieved in the solution according to the invention.
[0010] Demgegenüber wird bei bekannten Lösungen, die den Zusatzwärmetauscher im Prozessluftkreislauf anordnen, dessen Leistung durch eine Temperatur des Prozessluftkreislaufs gesteuert. Eine Temperatur, die bei bekannten Lösungen im Wärmepumpenkreislauf gemessen wird, dient andererseits nur zur Steuerung eines Zusatzwärmetauschers im Wärmepumpenkreislauf. Bei der erfindungsgemässen Lösung ist der Zusatzwärmetauscher im Prozessluftkreislaufangeordnet, doch wird er dennoch über eine Temperatur des Wärmepumpenkreislaufs gesteuert, was in der oben erwähnten Weise gleichzeitig zu höherer Effizienz und Sicherheit führt.In contrast, in known solutions that arrange the additional heat exchanger in the process air circuit, its performance is controlled by a temperature of the process air circuit. On the other hand, a temperature that is measured in known solutions in the heat pump circuit only serves to control an additional heat exchanger in the heat pump circuit. In the solution according to the invention, the additional heat exchanger is arranged in the process air circuit, but it is nevertheless controlled via a temperature of the heat pump circuit, which at the same time leads to higher efficiency and safety in the manner mentioned above.
[0011] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zu einem entsprechenden Betrieb des Wärmetauschers.The invention also relates to a method for corresponding operation of the heat exchanger.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0012] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figur. Diese zeigt ein Blockdiagramm der wichtigsten Komponenten des Wäschetrockners.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further refinements, advantages and applications of the invention result from the dependent claims and from the description that follows, using the figure. This shows a block diagram of the most important components of the tumble dryer.
Wege zur Ausführung der Erfindung [0013] Der Wäschetrockner nach Fig. 1 besitzt eine Trommel 1 zur Aufnahme der zu trocknenden Wäsche. Es ist ein Prozessluftkreislaufvorgesehen (welcher in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist), in welchem erwärmte Prozessluft durch die Trommel 1 geleitet, sodann abgekühlt und danach wieder aufgeheizt und zurück in die Trommel 1 geführt wird.Ways of carrying out the invention [0013] The clothes dryer according to FIG. 1 has a drum 1 for receiving the laundry to be dried. A process air circuit is provided (which is shown in solid lines in FIG. 1), in which heated process air is passed through the drum 1, then cooled and then heated again and fed back into the drum 1.
[0014] Im Prozessluftkreislauf, insbesondere vor der Trommel 1, kann eine optionale elektrische Zusatzheizung (Startheizung) 9 vorgesehen sein, welche es erlaubt, der Prozessluft gezielt Wärme zuzuführen, z.B. beim Starten des Geräts, oder sie kann verwendet werden, um das Temperaturniveau im Prozessluftkreislauf allgemein anzuheben. Ein Gebläse 10 dient zum Umpumpen der Prozessluft.In the process air circuit, in particular in front of the drum 1, an optional additional electrical heater (starter heater) 9 can be provided, which allows the process air to be supplied with heat, e.g. when starting the device, or it can be used to generally raise the temperature level in the process air circuit. A blower 10 serves to pump the process air around.
CH 701 685 B1 [0015] Weiter ist ein Wärmepumpenkreislauf vorgesehen (wobei der Pfad des vom Wärmepumpenkreislauf geförderten Mediums in Fig. 1 mit gepunkteten Linien dargestellt ist). Das Medium wird von einem Kompressor 2 zu einem Kondensator 3 gefördert, dann über ein Drosselorgan 5, z.B. in Form einer Kapillare oder eines Expansionsventils, zu einem Verdampfer 6 und dann wieder zurück zum Kompressor 2. Der Verdampfer 6 dient dazu, die Prozessluft abzukühlen und ihr auf diese Weise Wasser zu entziehen, während der Kondensator 3 dazu dient, die Prozessluft wieder zu erwärmen, sodass sie neues Wasser aufnehmen kann.CH 701 685 B1 A heat pump circuit is also provided (the path of the medium conveyed by the heat pump circuit being shown in FIG. 1 with dotted lines). The medium is conveyed from a compressor 2 to a condenser 3, then via a throttle element 5, e.g. in the form of a capillary or an expansion valve, to an evaporator 6 and then back to the compressor 2. The evaporator 6 serves to cool the process air and in this way to extract water from it, while the condenser 3 serves to reheat the process air so that it can absorb new water.
[0016] Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich, ist im Prozessluftkreislauf ein Zusatzwärmetauscher 4 vorgesehen. Wie eingangs erwähnt, dient er dazu, dem Prozessluftkreislauf Wärme zu entziehen. Vorzugsweise ist er zwischen der Trommel 1 und dem Verdampfer 6 angeordnet, da er dort der Luft gleichzeitig auch Wasser entziehen kann.As can also be seen from FIG. 1, an additional heat exchanger 4 is provided in the process air circuit. As mentioned at the beginning, it serves to extract heat from the process air circuit. It is preferably arranged between the drum 1 and the evaporator 6, since it can also remove water from the air there.
[0017] Der Zusatzwärmetauscher 4 ist ein Luft-Luft-Wärmetauscher, der einerseits von der Prozessluft und andererseits von Umgebungsluft durchströmt wird, wobei die Prozessluft und die Umgebungsluft vorzugsweise örtlich getrennt sind und sich nicht vermischen können. Es ist weiter ein Gebläse 7 vorgesehen, mit welchem die Umgebungsluft durch den Zusatzwärmetauscher 4 geführt wird, um diesen zu kühlen.The additional heat exchanger 4 is an air-air heat exchanger, which is flowed through on the one hand by the process air and on the other hand by ambient air, the process air and the ambient air are preferably spatially separated and can not mix. A blower 7 is also provided, with which the ambient air is guided through the additional heat exchanger 4 in order to cool it.
[0018] Die vom Zusatzwärmetauscher 4 dem Prozessluftkreislauf entzogene Wärmeleistung wird über die Drehzahl des Gebläses 7 festgelegt. Diese Drehzahl wird von einer Steuerung 8 des Geräts bestimmt, und zwar abhängig von mindestens einer Temperatur im Wärmepumpenkreislauf. Hierzu ist im Wärmepumpenkreislauf ein Temperatursensor 11 angeordnet. Die Steuerung ist dazu ausgestaltet, die Drehzahl des Gebläses 7 abhängig vom Signal des Temperatursensors 11 zu steuern, z.B. indem das Gebläse 7 mit grösserer Leistung betrieben wird, wenn die Temperatur ansteigt. Beispielsweise kann das Gebläse erst dann eingeschaltet werden, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Vorzugsweise wird jedoch die Drehzahl des Gebläses 7 von der Steuerung 8 bei zunehmender Temperatur kontinuierlich oder zumindest in mehreren Schritten erhöht.The heat output extracted from the additional heat exchanger 4 from the process air circuit is determined via the speed of the fan 7. This speed is determined by a controller 8 of the device, depending on at least one temperature in the heat pump circuit. For this purpose, a temperature sensor 11 is arranged in the heat pump circuit. The controller is designed to control the speed of the fan 7 depending on the signal from the temperature sensor 11, e.g. by operating the blower 7 at a higher output when the temperature rises. For example, the fan can only be switched on when the temperature exceeds a predetermined threshold. However, the speed of the blower 7 is preferably increased by the controller 8 continuously or at least in several steps as the temperature increases.
[0019] Die temperaturabhängige Ansteuerung des Gebläses 7 erlaubt es, z.B. beim Anfahren des Wäschetrockners dem Prozessluftkreislauf sehr schnell Energie zuzuführen, sodass die Prozesstemperatur rasch erreicht wird, wonach aber im Normalbetrieb ein Überhitzen des Wärmepumpenkreislaufs verhindert wird.The temperature-dependent control of the blower 7 allows, e.g. When starting the tumble dryer, supplying the process air circuit with energy very quickly so that the process temperature is reached quickly, but afterwards overheating of the heat pump circuit is prevented in normal operation.
[0020] Vorzugsweise wird die Temperatur des im Wärmepumpenkreislauf laufenden Mediums dort ermittelt, wo diese Temperatur ungefähr der Kondensationstemperatur des Mediums entspricht. Dies ist zwischen Kondensator 3 und Drosselorgan 5 der Fall oder ausgangsseitig des Kondensators 3 oder eingangsseitig des Drosselorgans 5.Preferably, the temperature of the medium running in the heat pump circuit is determined where this temperature corresponds approximately to the condensation temperature of the medium. This is the case between capacitor 3 and throttle element 5 or on the output side of capacitor 3 or on the input side of throttle element 5.
[0021] Die vorliegende Erfindung kann unabhängig von dem im Wärmepumpenkreislauf eingesetzten Medium eingesetzt werden, z.B. bei einem Wärmepumpenkreislauf mit R134a oder bei einem solchen mit CO2.The present invention can be used regardless of the medium used in the heat pump cycle, for example in a heat pump cycle with R134a or in such a way with CO 2 .
[0022] Die folgende Tabelle zeigt, im Sinne eines Beispiels, die Kühlluftmenge bzw. relative Förderleistung des Gebläses abhängig von der Temperatur T1 beim Temperatursensor 11, und zwar für eine Wärmepumpe mit dem Medium R134a:The following table shows, in the sense of an example, the amount of cooling air or relative delivery capacity of the fan depending on the temperature T1 at the temperature sensor 11, specifically for a heat pump with the medium R134a:
[0023] Ab einer Referenztemperatur T0 = 64 °C wird die Leistung des Gebläses 7 also erhöht. Für tiefere Temperaturen kann das Gebläse 7 abgeschaltet sein, oder es kann mit geringer Leistung betrieben werden. In der Tabelle ist die Kühlluftmenge in Prozent des Volumenstroms der geförderten Luftmenge relativ zur maximal vom Gebläse 7 förderbaren Luftmenge angegeben.From a reference temperature T0 = 64 ° C, the performance of the blower 7 is increased. For lower temperatures, the fan 7 can be switched off, or it can be operated at low power. The table shows the cooling air quantity in percent of the volume flow of the conveyed air quantity relative to the maximum air quantity that can be conveyed by the blower 7.
[0024] Die obige Tabelle ist als Beispiel zu verstehen. Insbesondere können je nach maximaler Förderleistung des Gebläses 7, je nach Medium im Wärmepumpenkreislauf sowie abhängig von anderen Geräteparametern auch andere Werte verwendet werden. Die Abstufung kann auch gröber oder feiner sein, oder es kann eine kontinuierliche Abhängigkeit zwischen Förderleistung und Temperatur verwendet werden. Eine Abhängigkeit in mehreren Stufen oder eine kontinuierliche Abhängigkeit erlaubt eine feinere Regelung der Energieentnahme als eine «binäre» Ein-Aus-Regelung.The table above is to be understood as an example. In particular, depending on the maximum delivery capacity of the blower 7, depending on the medium in the heat pump cycle and depending on other device parameters, other values can also be used. The gradation can also be coarser or finer, or a continuous dependency between delivery rate and temperature can be used. A dependency in several stages or a continuous dependency allows a finer regulation of the energy consumption than a "binary" on-off regulation.
[0025] Sinkt die Temperatur T1, so wird auch die Kühlluftmenge reduziert. Um ein zu schnelles Schalten zu vermeiden, erfolgen Stufenwechsel vorzugsweise jedoch nicht beliebig schnell, sondern z.B. höchstens einmal pro Minute.If the temperature T1 drops, the amount of cooling air is also reduced. In order to avoid shifting too quickly, stage changes are preferably not carried out as quickly as desired, but e.g. at most once a minute.
[0026] Denkbar ist auch, die Leistung des Gebläses 7 abhängig von weiteren Temperaturen zu steuern, z.B. wie in Fig. 1 von EP 1 884 586 illustriert.It is also conceivable to control the performance of the blower 7 depending on further temperatures, e.g. as illustrated in Figure 1 of EP 1 884 586.
CH 701 685 B1 [0027] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.CH 701 685 B1 [0027] While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it should be clearly pointed out that the invention is not limited to these and can also be carried out in other ways within the scope of the following claims.
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