-
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenvorrichtung für ein Wäschebehandlungsgerät, beispielsweise einen Waschautomaten, einen Waschtrockner oder einen Wäschetrockner, sowie ein Wäschebehandlungsgerät und ein Verfahren zum Herstellen eines Wäschebehandlungsgeräts.
-
Die im europäischen Markt verfügbaren Waschtrockner haben eine elektrische Heizung zur Lufterwärmung.
-
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Wärmepumpenvorrichtung für ein Wäschebehandlungsgerät, ein verbessertes Wäschebehandlungsgerät und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Wäschebehandlungsgeräts zu schaffen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Wärmepumpenvorrichtung für ein Wäschebehandlungsgerät, ein Wäschebehandlungsgerät und ein Verfahren zum Herstellen eines Wäschebehandlungsgeräts mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
-
Die Energieeffizienz einer Wärmepumpe ist im Vergleich zu einer elektrischen Heizung sehr gut. Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einer verbesserten Energieeffizienz darin, dass die Wärmepumpenvorrichtung als ein Modul ausgeführt werden kann. Vorteilhafterweise können die relativ vielen Bauteile, die für die Wärmepumpen-Technologie benötigt werden, in einem einzigen Modul zusammengefasst werden. Ein solches Modul kann als ein Teil montiert werden. Vor der Montage kann ein solches Modul einfach einem Dichtigkeitstest und einer Funktionsprüfung unterzogen werden.
-
Eine Wärmepumpenvorrichtung für ein Wäschebehandlungsgerät weist die folgenden Merkmale auf:
eine Eingangsschnittstelle zum Zuführen feuchter Prozessluft;
einen Verdampfer, der ausgebildet ist, um die feuchte Prozessluft unter Verwendung eines Kältemittels zu entfeuchten und als entfeuchtete Prozessluft bereitzustellen;
einen Verflüssiger, der ausgebildet ist, um die entfeuchtete Prozessluft unter Verwendung des Kältemittels zu erwärmen und als erwärmte Prozessluft bereitzustellen;
einen Kältemittelkreis zum Führen des Kältemittels zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger;
eine Ausgangsschnittstelle zum Abführen der erwärmten Prozessluft;
einen Modulträger, der ausgeformt ist, um zumindest den Verdampfer, den Verflüssiger und den Kältemittelkreis zu einem Wärmepumpenmodul zu verbinden; und
eine mechanische Schnittstelle zum Verbinden der Wärmepumpenvorrichtung mit einer Wäschebehandlungseinrichtung, wobei die die Wäschebehandlungseinrichtung und die Wärmepumpenvorrichtung im verbundenen Zustand das Wäschebehandlungsgerät bilden.
-
Unter einem Wäschebehandlungsgerät kann ein Gerät verstanden werden, in dem Wäsche, beispielsweise Textilien, behandelt werden kann. Unter der Behandlung von Wäsche kann beispielsweise waschen oder trocknen verstanden werden. Im Betrieb des Wäschebehandlungsgeräts kann die Wäsche in einem Wäschebehandlungsraum angeordnet sein und unter Verwendung der Prozessluft behandelt werden. Ein Wäschebehandlungsgerät kann beispielsweise ein Waschautomat, ein Waschtrockner oder ein Wäschetrockner sein. Unter der Wärmepumpenvorrichtung kann eine als ein Modul ausgeführte Vorrichtung verstanden werden, in dem Komponenten einer Wärmepumpe funktionsfähig miteinander verbunden sind. Ein Modul kann eine Einheit oder ein Einbauteil sein. Der Modulträger kann selbsttragend ausgeführt sein. Dadurch kann die Wärmepumpenvorrichtung selbst ebenfalls selbsttragend ausgeführt sein. Der Modulträger kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. Über den Modulträger können die Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung, insbesondere der Verdampfer und der Verflüssiger starr miteinander verbunden sein. Das durch den Modulträger zusammengehaltene Modul kann ein funktionsfähiges Wärmepumpenmodul darstellen. Über die mechanische Schnittstelle kann die Wärmepumpenvorrichtung als ganzes mit der Wäschebehandlungseinrichtung verbunden werden. Somit ist es nicht erforderlich, die einzelnen Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung jeweils separat mit der Wäschebehandlungseinrichtung zu verbinden und anschließend untereinander zu verbinden. Die mechanische Schnittstelle kann eine formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der Wärmepumpenvorrichtung und der Wäschebehandlungseinrichtung ermöglichen. Beispielsweise kann die mechanische Schnittstelle an dem Modulträger angeordnet sein. Die Wäschebehandlungseinrichtung kann ein Wäschebehandlungsgerät mit noch fehlender Wärmepumpenvorrichtung darstellen. Beispielsweise kann die Wäschebehandlungseinrichtung einen Waschautomaten darstellen, der durch die Wärmepumpenvorrichtung zu einem Waschtrockner ergänzt werden kann. Über die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle kann die Prozessluft durch die Wärmepumpenvorrichtung geleitet werden. Dabei kann die Prozessluft zunächst den Verdampfer und anschließend den Verflüssiger durchströmen. In dem Kältemittelkreis kann ein Kältemittel angeordnet oder anordenbar sein. Das Kältemittel kann in dem Verdampfer unter Verwendung der feuchten Prozessluft verdampft und in dem Verflüssiger unter Verwendung der entfeuchteten Prozessluft verflüssigt werden. In dem Kältemittelkreis können ferner ein Kompressor und eine Drossel angeordnet sein. Somit kann die Wärmepumpenvorrichtung verwendet werden, um die feuchte Prozessluft beispielsweise aus einem Wäschebehandlungsraum aufzunehmen, abzukühlen und dabei zu trocknen, wieder zu erwärmen und wieder abzugeben.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der Modulträger als ein Gerüst zum Tragen der Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Modulträger ein starres Verbindungselement umfassen, über das zumindest der Verdampfer und der Verflüssiger miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Wärmepumpenvorrichtung als eine in sich stabile Einheit ausgeführt sein. Durch den Modulträger können Positionen der Komponenten, insbesondere des Verflüssigers und des Verdampfers innerhalb der Wärmepumpenvorrichtung fest vorgegeben sein. Der Modulträger kann gemäß einer Ausführungsform zumindest eine Komponente einer Wärmepumpe umfassen. Komponenten einer Wärmepumpe sind beispielsweise der Verdampfer, der Verflüssiger, ein Gebläse oder als Leitungen oder Kanäle ausgeführte Zwischenstücke zwischen Verdampfer, Verflüssiger und Gebläse.
-
Der Modulträger kann ein Modulgehäuse umfassen, das den Verdampfer, den Verflüssiger und den Kältemittelkreis umschließen kann. Durch ein solches Modulgehäuse können die Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung gut geschützt werden. Zudem kann das Modulgehäuse selbsttragend ausgeführt sein. Gemäß einer Ausführungsform werden die Wärmepumpen-Bauteile der Wärmepumpenvorrichtung, ein Prozessluftgebläse und die Luftwege in einem Modulgehäuse angeordnet sein. Das Modulgehäuse kann ein Kunststoffgehäuse sein. Das Modulgehäuse kann selbst als ein selbsttragendes Modul ausgeführt sein. Die mechanische Schnittstelle kann an einer Außenwand des Modulgehäuses angeordnet sein, sodass die Wärmepumpenvorrichtung einfach über das Modulgehäuse mit der Wäschebehandlungseinrichtung verbunden werden kann.
-
Der Modulträger kann einen Deckel für das Gehäuse des Wäschebehandlungsgeräts umfassen. Dies erleichtert die Montage, da die Wärmepumpenvorrichtung als oberer Abschluss des Wäschebehandlungsgeräts auf die Wäschebehandlungseinrichtung aufgesetzt werden kann.
-
Die Wärmepumpenvorrichtung kann ein Prozessluftgebläse zum Fördern der Prozessluft zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle umfassen. Das Prozessluftgebläse kann zwei rechtwinklig zueinander ausgerichtete Anschlüsse für die Prozessluft aufweisen. Auf diese Weise kann ein ohnehin erforderlicher Knick in einer Leitungsführung der Prozessluft durch das Prozessluftgebläse gebildet werden. Dadurch kann der Leitungsführungswiderstand gesenkt werden.
-
Die Ausgangsschnittstelle kann als eine flexible Schlauchverbindung ausgeformt sein. Dies erleichtert den ausgangsseitigen Anschluss der Wärmepumpenvorrichtung an die Wäschebehandlungseinrichtung.
-
Die Eingangsschnittstelle kann zur Aufnahme eines elastischen Stutzens des Wäschebehandlungsgeräts ausgeformt sein. Beispielsweise kann die Eingangsschnittstelle ausgeformt sein, um über den elastischen Stutzen gestülpt zu werden.
-
Die Eingangsschnittstelle und zusätzlich oder alternativ die Ausgangsschnittstelle können ein Dämpfungselement zum Dämpfen von über die Eingangsschnittstelle einkoppelbaren Schwingungen der Wäschebehandlungseinrichtung umfassen. Auf diese Weise kann beispielsweise vermieden werden, das durch eine Drehung eines Wäschebehandlungsraums entstehende Schwingungen auf die Wärmepumpenvorrichtung übertragen werden.
-
Ein Wäschebehandlungsgerät weist die folgenden Merkmale auf:
eine Wäschebehandlungseinrichtung mit einer Aufnahmeschnittstelle und mit einem Behandlungsbehälter für Wäsche, wobei der Behandlungsbehälter eine erste Prozessluftschnittstelle und eine zweite Prozessluftschnittstelle aufweist; und
eine genannte Wärmepumpenvorrichtung, wobei die Wärmepumpenvorrichtung über die mechanische Schnittstelle mit der Aufnahmeschnittstelle der Wäschebehandlungseinrichtung, über die Eingangsschnittstelle mit der ersten Prozessluftschnittstelle des Behandlungsbehälters und über die Ausgangsschnittstelle mit der zweiten Prozessluftschnittstelle des Behandlungsbehälters verbunden ist.
-
Die Aufnahmeschnittstelle der Wäschebehandlungseinrichtung und die mechanische Schnittstelle des Modulträgers können zueinander korrespondieren. Über die Aufnahmeschnittstelle und die mechanische Schnittstelle kann eine Verbindung ausgeformt werden, über die die Wärmepumpenvorrichtung von der Wäschebehandlungseinrichtung gehalten wird. Eine solche Verbindung kann starr ausgeführt sein. Über die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle ausformbare Verbindungen können flexibel ausgeführt sein. Der Behandlungsbehälter kann beispielsweise eine Trommel oder ein Laugenbehälter sein. Die erste Prozessluftschnittstelle kann im unteren Bereich und die zweite Prozessluftschnittstelle kann im oberen Bereich des Behandlungsbehälters angeordnet sein. Somit kann der Behandlungsbehälter von der Prozessluft durchströmt werden. Dadurch kann in dem Behandlungsbehälter befindliche feuchte Wäsche getrocknet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann die Wäschebehandlungseinrichtung ein Waschautomat sein, der durch die Wärmepumpenvorrichtung zu dem Wäschebehandlungsgerät in Form eines Waschtrockners ergänzt sein kann. Vorteilhafterweise kann ein vorhandener, funktionsfähiger Waschautomat einfach durch Kombination mit einer einstückigen Wärmepumpenvorrichtung zu dem Waschtrockner erweitert werden. Somit kann zur Reduzierung der elektrischen Energieaufnahme beim Waschtrockner für den Trockenprozess eine Wärmepumpeneinheit integriert werden. Die zusätzlichen Bauteile für die Wärmepumpenvorrichtung können in den vorhandenen Bauraum möglichst kompakt angeordnet werden. Ein Wäschetrockner-Unterbau kann dabei gewährleistet sein. Vorteilhafterweise kann die Wärmepumpenvorrichtung so ausgeführt sein, dass die Bauteile vom Waschautomaten möglichst nicht verändert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die als Wärmepumpen-Einheit ausgeführte Wärmepumpenvorrichtung in das Waschautomaten-Gehäuse integriert werden.
-
Bei der konstruktiven Auslegung der Wärmepumpenvorrichtung werden gemäß einer Ausführungsform nur die freien Bauräume genutzt, sodass der Wärmepumpen-Waschtrockner mit integrierter Wärmepumpenvorrichtung Normabmessungen hat, oder gegebenenfalls geringfügige Abweichungen hat, und unterbaubar ist. Vorteilhafterweise kann die Wärmepumpenvorrichtung so ausgeführt werden, dass sie als Modul auf einen vorhandenen Waschautomaten aufgesetzt werden kann. Dies ermöglicht eine einfache und preiswerte Fertigung. Zudem ist eine Dichtigkeitsprüfung und Funktionsprüfung der Wärmepumpenvorrichtung in Form des Wärmepumpen-Moduls vor der Montage auf den Waschautomaten möglich. Zur einfachen Montage wird die Wärmepumpenvorrichtung als eigenständiges Modul auf den entsprechenden Waschautomaten gesetzt.
-
Ein Verfahren zum Herstellen eines Wäschebehandlungsgeräts umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche;
Durchführen eines Lecktests und/oder eines Systemtests der Wärmepumpenvorrichtung;
Bereitstellen einer Wäschebehandlungseinrichtung mit einer Aufnahmeschnittstelle und mit einem Behandlungsbehälter für Wäsche, wobei der Behandlungsbehälter eine erste Prozessluftschnittstelle und eine zweite Prozessluftschnittstelle aufweist; und
Verbinden der Wärmepumpenvorrichtung mit der Wäschebehandlungseinrichtung zu dem Wäschebehandlungsgerät, wobei die Wärmepumpenvorrichtung über die mechanische Schnittstelle mit der Aufnahmeschnittstelle der Wäschebehandlungseinrichtung, über die Eingangsschnittstelle mit der ersten Prozessluftschnittstelle des Behandlungsbehälters und über die Ausgangsschnittstelle mit der zweiten Prozessluftschnittstelle des Behandlungsbehälters verbunden wird.
-
Vorteilhafterweise kann die Wärmepumpenvorrichtung als komplettes Modul bereitgestellt werden, das während des Lecktests auf Dichtigkeit überprüft werden kann. Ist in dem Kältemittelkreis bereits Kältemittel eingefügt, so kann ein vollständiger Systemtest der Wärmepumpenvorrichtung durchgeführt werden. Dazu kann die Wärmepumpenvorrichtung an eine elektrische Energieversorgung angeschlossen werden, um Fördereinrichtungen der Wärmepumpenvorrichtung betreiben zu können.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
-
1 eine schematische Darstellung eines Wäschebehandlungsgeräts mit einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine schematische Darstellung eines Wäschebehandlungsgeräts mit einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Wäschebehandlungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
-
6 eine schematische Darstellung eines Wäschebehandlungsgeräts mit einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wäschebehandlungsgeräts 100 mit einer Wärmepumpenvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Wäschebehandlungsgerät 100 um einen Waschtrockner. Das Wäschebehandlungsgerät 100 weist einen Wäschebehandlungsraum 104 auf, der durch eine Tür 106 verschließbar ist. In den Wäschebehandlungsraum 104 kann zu behandelnde Wäsche eingefüllt werden, die dann im Betrieb des Wäschebehandlungsgeräts 100 behandelt, beispielsweise gewaschen oder getrocknet werden kann. Zum Behandeln der Wäsche wird ein Fluid, beispielsweise eine Waschlauge oder Prozessluft eingesetzt. Zum Trocknen der Wäsche wird Prozessluft eingesetzt, die über eine erste Prozessluftschnittstelle 108 in den Wäschebehandlungsraum 104 einströmt, den Wäschebehandlungsraum 104 wie durch den Pfeil gekennzeichnet durchströmt, und über eine zweite Prozessluftschnittstelle 110 aus dem Wäschebehandlungsraum 104 herausgeführt wird. Die Wärmepumpenvorrichtung 102 weist eine mit der ersten Prozessluftschnittstelle 108 gekoppelte Ausgangsschnittstelle 112 und eine mit der zweiten Prozessluftschnittstelle 110 gekoppelte Eingangsschnittstelle 114 auf. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Wärmepumpentechnologie über die Eingangsschnittstelle 114 aufgenommene Prozessluft abzukühlen und dabei zu entfeuchten, anschließend wieder zu erwärmen und über die Ausgangsschnittstelle 112 abzugeben. Dazu weist die Wärmepumpenvorrichtung 102 einen Verdampfer und einen Verflüssiger auf, die über einen Kältemittelkreis miteinander gekoppelt sind.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Wärmepumpenvorrichtung 102 einen ersten Abschnitt auf, der sich entlang einer Oberseite des Wäschebehandlungsraums 104 erstreckt und einen zweiten Abschnitt auf, der sich entlang einer Rückseite des Wäschebehandlungsraums 104 erstreckt. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind rechtwinklig miteinander verbunden.
-
Das Wäschebehandlungsgerät 100 kann bei fehlender Wärmepumpenvorrichtung 102 als eine Wäschebehandlungseinrichtung 116 bezeichnet werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Gehäuse 118 des Wäschebehandlungsgeräts 100, ein Grundkörper mit zum Betrieb der Wäschebehandlungseinrichtung 116 erforderlichen Einrichtungen sowie der Wäschebehandlungsraum 104 mit der Tür 106 der Wäschebehandlungseinrichtung 116 zugeordnet sein.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt die Wäschebehandlungseinrichtung 116 einen Waschautomaten dar, in dem Wäsche unter Verwendung von Waschlauge gewaschen werden kann. Durch Kombination der Wäschebehandlungseinrichtung 116 mit der Wärmepumpenvorrichtung 102 kann die Wärmepumpenvorrichtung 102 zu dem Wäschebehandlungsgerät 100 in Form eines Waschtrockners ergänzt werden. In diesem Fall kann die Wäschebehandlungseinrichtung 116 eine elektrische Heizung oder eine weitere Wärmepumpe zum Erhitzen der Waschlauge aufweisen. Alternativ kann die Wärmepumpenvorrichtung 102 zum Erhitzen der Prozessluft verwendet werden, durch die wiederum die Waschlauge erhitzt werden kann. In diesem Fall kann die über die Eingangsschnittstelle 114 aufgenommene Prozessluft beispielsweise dem Verflüssiger zugeführt werden und in dem Verflüssiger erhitzt werden, ohne zuvor in dem Verdampfer abgekühlt zu werden. In diesem Fall kann ein weiteres Fluid durch den Verdampfer oder einen weiteren Verdampfer geführt werden, um das in dem Verflüssiger zum Erhitzen der Prozessluft eingesetzte Kältemittel zu verdampfen.
-
Alternativ zu einem Waschtrockner kann es sich bei dem Wäschebehandlungsgerät 100 um einen Trockner oder einen Waschautomaten handeln.
-
Die Wärmepumpenvorrichtung 102 ist als ein Modul ausgeführt, das als eine Einheit in das Wäschebehandlungsgerät 100 eingesetzt ist. Je nach Verbindungsart zwischen der Wäschebehandlungseinrichtung 116 und der Wärmepumpenvorrichtung 102 ist ist die Wärmepumpenvorrichtung 102 unlösbar oder wieder entfernbar in dem Wäschebehandlungsgerät 100 integriert. Um die
-
Zum Verbinden der Wärmepumpenvorrichtung 102 mit der Wäschebehandlungseinrichtung 116 weist die Wärmepumpenvorrichtung 102 zumindest eine mechanische Schnittstelle auf, über die die Wärmepumpenvorrichtung 102 mit zumindest einer korrespondierenden Aufnahmeschnittstelle der Wäschebehandlungseinrichtung 116 verbunden werden kann. Über die mechanische Schnittstelle kann die Wärmepumpenvorrichtung 102 mit der Wäschebehandlungseinrichtung 116 beispielsweise verschraubt oder verklemmt werden. Die mechanische Schnittstelle der Wärmepumpenvorrichtung 102 und die Aufnahmeschnittstelle der Wäschebehandlungseinrichtung 116 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass das Gewicht der Wärmepumpenvorrichtung 102 von der Wäschebehandlungseinrichtung 116 getragen wird. Beispielsweise kann die Aufnahmeschnittstelle der Wäschebehandlungseinrichtung 116 an dem Gehäuse 118 oder dem Grundkörper der Wäschebehandlungseinrichtung 116 angeordnet sein.
-
Um die Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung 102 zu dem Modul zu verbinden, ist ein Modulträger vorgesehen. Der Modulträger kann als ein Gerüst oder ein Gehäuse ausgeführt sein, durch das die Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung 102 zusammengehalten werden. Der Modulträger kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Wärmepumpenvorrichtung 102 über einen ersten Faltenbalg 120 und einen zweiten Faltenbalg 122 mit der Wäschebehandlungseinrichtung 116 gekoppelt. Der erste Faltenbalg 120 ist im Bereich der Schnittstellen 108, 112 und der zweite Faltenbalg 122 ist im Bereich der Schnittstellen 110, 114 angeordnet. Die Faltenbalge 120, 122 dienen zur Verbindung und Schwingungsentkopplung. Anstelle von Faltenbalgen 120, 122 können auch andere geeignete Dämpfungselemente eingesetzt werden. Solche Dämpfungselemente können Teil der Wärmepumpenvorrichtung 102 oder Teil der Wäschebehandlungseinrichtung 116 sein.
-
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wärmepumpen-Bauteile der Wärmepumpenvorrichtung 102 als Modul zusammengefügt. Die Wärmepumpenvorrichtung 102 ist als ein feststehendes Wärmepumpen-Modul mit dem gesamten Kältekreislauf, Prozessluftgebläse usw. ausgeführt.
-
Aus Fertigungsgründen, u.a. aufgrund einer erforderlichen Dichtigkeitsprüfung, ist ein Aufbau der Wärmepumpenvorrichtung 102 in Form einer Wärmepumpen-Einheit als Modul in Form einer eigenständige Einheit sinnvoll.
-
Dabei wird die Wärmepumpenvorrichtung 102 voll funktionsfähig mit allen Komponenten eines Kältekreislaufs und eines Prozessluftgebläses aufgebaut, sodass vor der Befüllung mit Kältemittel ein Lecktest durchgeführt werden kann. Nach der Befüllung des hermetischen Kältekreislaufs ist ein Systemtest möglich.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die als Modul ausgeführte Wärmepumpenvorrichtung 102 auf die Wäschebehandlungseinrichtung 106, beispielsweise einen entsprechenden Waschautomaten, als feststehende Einheit adaptiert und mit dem Gehäuse 118 verbunden. Die Verbindung zwischen Wärmepumpenvorrichtung 102 und dem Prozessluftaustritt eines Aggregats der Wäschebehandlungseinrichtung 106 erfolgt mit der als eine flexible Schlauchverbindung ausgeführten Eingangsschnittstelle 114, die beispielsweise als eine Gummi-Manschette ausgeführt sein kann. Am Türdichtring der Tür 106 wird als Prozesslufteintritt zur Verbindung mit der Wärmepumpenvorrichtung 102 als erste Schnittstelle 108 beispielsweise ein elastischer Stutzen direkt bei der Ring-Fertigung angebracht. Dieser Stutzen kann Elemente zur Verbesserung der Luftströmung enthalten, wie z.B. Leitbleche, Stege oder Lippen.
-
Der Gerätedeckel des Wäschebehandlungsgeräts 100 kann Bestandteil der Wärmepumpenvorrichtung 102 sein.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Wärmepumpenvorrichtung 102 handeln. Die Wärmepumpenvorrichtung 102 kann ein zur Montage fertiges Modul darstellen, das beispielsweise bereits einem Lecktest und zusätzlich oder alternativ einem Systemtest unterzogen worden sein kann. Somit handelt es sich bei der Wärmepumpenvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel um ein voll funktionsfähiges Wärmepumpenmodul vor der Montage. Die Faltenbalge 120, 122 sind dabei optionale Bestandteile der Wärmepumpenvorrichtung 102.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in 2 ein als Modulträger dienendes Außengehäuse der Wärmepumpenvorrichtung 102 gezeigt, in dem die Wärmepumpen-Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung 102 angeordnet sind.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Wäschebehandlungsgeräts 100 mit einer Wärmepumpenvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Wärmepumpenvorrichtung 102 handeln.
-
Die Wärmepumpenvorrichtung 102 weist eine Eingangsschnittstelle 114 zum Aufnehmen feuchter Prozessluft aus dem Wäschebehandlungsraum 104 und eine Ausgangsschnittstelle 112 zum Abgeben erwärmter Prozessluft an den Wäschebehandlungsraum 104 auf. Wie durch Pfeile gekennzeichnet, wird die über die Eingangsschnittstelle 114 aufgenommene Prozessluft durch die Wärmepumpenvorrichtung 102 zu der Ausgangsschnittstelle 112 geleitet. Die Wärmepumpenvorrichtung 102 umfasst einen Verdampfer 220, ein Gebläse 222 und einen Verflüssiger 224. Der Verdampfer 220, das Gebläse 222 und der Verflüssiger 224 sind in Reihe angeordnet, wobei ein Eingang des Verdampfers 220 über eine Leitung mit der Eingangsschnittstelle 114, ein Ausgang des Verdampfers 220 über eine weitere Leitung mit einem Eingang des Gebläses 222, ein Ausgang des Gebläses 222 über eine weitere Leitung mit einem Eingang des Verflüssigers 224 und ein Ausgang des Verflüssigers 224 über eine weitere Leitung mit der Ausgangsschnittstelle 112 verbunden ist. Die Leitungen können jeweils als geeignete Luftführungen ausgeführt sein. Das Gebläse 222 ist an einer Knickstelle der Wärmepumpenvorrichtung 102 angeordnet, sodass der Eingang und der Ausgang des Gebläses in einem Winkel, beispielsweise rechtwinklig, zueinander angeordnet sind. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Gebläse 222 zwischen dem Verflüssiger 224 und der Ausgangsschnittstelle 112 angeordnet sein.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Leitungen zwischen dem Verdampfer 220, dem Gebläse 222 und dem Verflüssiger 224 Teil eines Modulträgers sein, über den der Verdampfer 220, das Gebläse 222 und der Verflüssiger 224 zu einem Modul zusammengefasst werden. Eine mechanische Schnittstelle über die die Wärmepumpenvorrichtung 102 innerhalb des Wäschebehandlungsgeräts 100 befestigt sein kann, kann beispielsweise an einer der Leitungen oder einer der Komponenten 220, 222, 224 der Wärmepumpenvorrichtung 102 angeordnet sein.
-
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines auf der Wärmepumpenvorrichtung 102 basierenden Wärmepumpen-Waschtrockners 100 beschrieben, der unterbaufähig ist und ein Standardgehäuse aufweist.
-
Zur vollständigen Integration der Wärmepumpenvorrichtung 102 in Form einer Wärmepumpen-Einheit im Waschtrockner, bei keinen oder nur geringfügigen Abweichungen von den Normgehäuseabmessungen, werden die vorhandenen Bauräume genutzt.
-
Dazu werden die Wärmetauscher 220, 224 getrennt voneinander positioniert. Der Verdampfer 220 befindet sich an der Rückseite des Gerätes 100 und der Verflüssiger 224 ist waagerecht über dem Aggregat angebracht. Das zwischen den Wärmetauschern 220, 224 angeordnete Gebläse 222 erzeugt einen Unterdruck über den Verdampfer 220 zum Laugenbehälter. So gelangt die feuchte Prozessluft aus der Trommel 104 zum Verdampfer 220. Am Verdampfer 220 kondensiert die Luftfeuchtigkeit. Das Kondensatwasser fließt entgegen der Luftströmung wieder in den Laugenbehälter, wo es dann mit der Laugenpumpe 104 abgepumpt werden kann. Nach dem Gebläse 222 strömt die Prozessluft durch den Verflüssiger 224, wo sie erwärmt wird. Die trockene und warme Luft gelangt über den Dichtring in die Trommel 104 zur Wäsche. Somit besteht ein geschlossener Prozessluftkreislauf.
-
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gebläse 222 als ein Radialgebläse ausgeführt. Ferner ist das Gebläse 222 zwischen dem Verdampfer 220 und dem Verflüssiger 224 angeordnet.
-
Bei einem Wärmepumpen-Trocknungssystem wird zur Erzielung ähnlicher Trockenzeiten wie bei einem herkömmlichen System ein deutlich höherer Prozessluftvolumenstrom aufgrund des geringeren Temperaturniveaus benötigt. Da die Strömungsverluste mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit ansteigen, soll das Gebläse 222 eine entsprechende Druckerhöhung aufbringen. Dies ist bei Radialgebläsen der Fall. Dabei wird die Luft axial angesaugt und radial ausgeblasen, sodass eine Luftumlenkung von 90° stattfindet.
-
Aus konstruktiven Gründen sollte der Prozessluftaustritt über die Schnittstelle 114 am Laugenbehälterboden und der Prozesslufteintritt über die Schnittstelle 112 über den Türdichtring der Tür 106 erfolgen. Das heißt, es sind drei 90° Umlenkungen der Prozessluft erforderlich.
-
Zur Reduzierung der elektrischen Leistungsaufnahme des Gebläses 222 ist es wichtig, unnötige Strömungsverluste, wie z.B. Umlenkungen, zu vermeiden. Je geringer die Strömungsverluste sind, desto kleiner ist der erforderliche Gebläseraddurchmesser. Je kleiner der Gebläseraddurchmesser ist, desto geringer ist die elektrische Leistungsaufnahme.
-
Aus energetischen Gründen ist es vorteilhaft, eine erforderliche 90° Umlenkung mit dem Prozessluftgebläse 222 umzusetzen.
-
Beim Waschautomaten ist freier Bauraum für die Wärmepumpen-Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung 102 sowohl im Rückwandbereich als auch im Deckelbereich. Ein Laugenkontakt des Verdampfers 220, während des Waschprozesses, ist aus Korrosionsschutz- und Verschmutzungsgründen zu vermeiden. Daher ist es vorteilhaft, den Verdampfer 220 oberhalb des Laugenniveaus anzuordnen. Wird der Verdampfer 220 oberhalb des Laugenniveaus angeordnet, so ist kein Bauraum mehr für den Verflüssiger 224 vorhanden. Daher werden der Verdampfer 220 und der Verflüssiger 224 nicht zusammen im Rückwandbereich angeordnet.
-
Der Verdampfer 220 wird zur Vermeidung von Gebläseradverflusungen vor dem Prozessluftgebläse angeordnet. Dies wirkt sich günstig auf die Lebensdauer des Gebläses 222 aus. Der Verdampfer 220 „filtert“ die Wäscheflusen aus der Prozessluft.
-
Radialgebläse haben in der Regel einen rechteckigen Querschnitt. Aufgrund der begrenzten Gerätehöhe ist es aus jetziger Sicht von Vorteil, wenn das Gebläserad des Gebläses 222 waagerecht eingebaut wird (liegendes Rechteck).
-
Außerdem ist nach dem Verdampfer 220 die Luftdichte am größten, sodass mit einem kleineren Volumenstrom ein größerer Massenstrom gefördert wird. Da sich die Lufttemperaturen nach dem Verdampfer 220 über den Trockenprozess kaum ändern, sind die Änderungen bei der Luftdichte als auch beim Luftmassenstrom über den Trockenvorgang gering. Dabei gilt, dass die Dichte von Luft u.a. abhängig von der Temperatur als auch von dem Wasserdampfanteil ist.
-
Zur gleichmäßigen Wärmetauscherdurchströmung ist bei diesem System wenigstens etwas Bauraum für sinnvolle Übergangsstücke zwischen den Bauteilen 220, 222, 224 vorhanden, da die Bauteile 220, 222, 224 teilweise unterschiedliche Strömungsquerschnitte haben.
-
Ein weiterer Vorteil des Systems ist die gute Kondensatabscheidung von der Prozessluft aufgrund der freien Strecke zwischen Verdampfer 220 und Gebläse 222. Prozessluft und Kondensatwasser strömen in Gegenrichtung. Aus energetischer Sicht sollte kein kondensiertes Wasser mit der Luft in den Verflüssiger 224 gerissen werden und dort wieder verdampfen.
-
Die Motorabwärme des Gebläses 222 wird bei dem System ebenfalls sinnvoll genutzt.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmepumpenvorrichtung 102 für ein Wäschebehandlungsgerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Wärmepumpenvorrichtung 102 handeln, die über eine Eingangsschnittstelle 114 und eine Ausgangsschnittstelle 112 mit einem Wäschebehandlungsraum 104 des Wäschebehandlungsgeräts 100 verbunden ist.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Wäschebehandlungsraum 104 als eine Trommel ausgeführt, die über einen Trommelantrieb 330 angetrieben wird. Das Wäschebehandlungsgerät 100 weist eine Laugenpumpe 332 auf, über die sich am Boden des Wäschebehandlungsraums 104 angesammelte Lauge abgepumpt werden kann.
-
Wie anhand von 3 beschrieben, weist die Wärmepumpenvorrichtung 102 einen Verdampfer 220, ein Prozessluftgebläse 222 und einen Verflüssiger 224 auf. Ein Prozessluftkreislauf verläuft über geeignete Leitungen oder Kanäle von der Eingangsschnittstelle 114 über den Verdampfer 220, das Gebläse 222 und den Verflüssiger 224 zu der Ausgangsschnittstelle 112. Die Wärmepumpenvorrichtung 102 umfasst ferner einen Kältemittelkreislauf, an den der Verdampfer 220 und der Verflüssiger 224 angeschlossen sind. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Kompressor 334 und eine Drossel 336. Der Kompressor 334 ist in Leitungen des Kältemittelkreislaufs zwischen dem Verdampfer 220 und dem Verflüssiger 224 angeordnet. Die Drossel 336 ist in Leitungen des Kältemittelkreislaufs zwischen dem Verflüssiger 224 und dem Verdampfer 220 angeordnet. Der Verdampfer 220 ist ausgebildet, um unter Entnahme thermischer Energie aus der Prozessluft in dem Kältemittelkreislauf strömendes Kältemittel zu verdampfen und als gasförmiges Kältemittel an den Kompressor 334 bereitzustellen. Der Kompresser 334 ist ausgebildet, um das gasförmige Kältemittel zu verdichten und als verdichtetes gasförmiges Kältemittel an den Verflüssiger 224 bereitzustellen. Der Verflüssiger 224 ist ausgebildet, um das gasförmige Kältemittel unter Abgabe thermischer Energie an die Prozessluft zu verflüssigen und an die Drossel 336 bereitzustellen. Über die Drossel 336 wird das Kältemittel zur erneuten Verdampfung an den Verdampfer 220 zurückgeleitet. Zur Kühlung des Kompressors 334 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Enthitzergebläse 338 vorgesehen.
-
Durch die Abkühlung der Prozessluft in dem Verdampfer 220 kondensiert in der Prozessluft enthaltene Feuchtigkeit im Inneren des Verdampfers 220. Das dabei entstehende Kondensatwasser wird über eine Kondensatwasserleitung 340 zurück zu dem Wäschebehandlungsraum 104 geführt.
-
Der Kompressor 334 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel im Rückwandbereich des Geräts 100 angeordnet. Alternativ kann der Kompressor 334 auch im Bodenbereich des Waschtrockners 100 angeordnet werden. Als Drosselorgan 336 kann ein Kapillarrohr oder Ventil genutzt werden. Der Kältekreislauf wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ohne Enthitzer-Wärmetauscher aufgebaut. Eine notwendige Wärmeabgabe aus dem Kältekreislauf erfolgt durch eine Luftkühlung 338 des Kompressors 334 in Form von konvektiver Wärmeabgabe.
-
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Wäschebehandlungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um ein Wäschebehandlungsgerät handeln, wie es anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
-
In einem Schritt 501 wird eine Wärmepumpenvorrichtung bereitgestellt, wie sie beispielsweise anhand der 1 und 2 beschrieben ist. Bei der Wärmepumpenvorrichtung handelt es sich dabei um eine Wärmepumpe, bei der alle erforderlichen Komponenten in einem Modul zusammengefasst sind.
-
In einem Schritt 503 wird ein Lecktest und zusätzlich oder alternativ ein Systemtest der Wärmepumpenvorrichtung durchgeführt. Bei dem Lecktest wird beispielsweise der Prozessluftkreislauf und/oder der Kältemittelkreislauf auf Dichtigkeit überprüft. Bei dem Systemtest wird beispielsweise das Gebläse des Prozessluftkreislaufs und/oder der Kompressor des Kältemittelkreislaufs betrieben und auf Funktionsfähigkeit überprüft.
-
In einem Schritt 505 wird eine Wäschebehandlungseinrichtung mit einer Aufnahmeschnittstelle und mit einem Behandlungsbehälter für Wäsche bereitgestellt, wie sie beispielsweise anhand der 1 beschrieben ist. Der Behandlungsbehälter weist dabei eine erste Prozessluftschnittstelle und eine zweite Prozessluftschnittstelle auf.
-
In einem Schritt 507 werden die Wärmepumpenvorrichtung und die Wäschebehandlungseinrichtung zu dem Wäschebehandlungsgerät kombiniert. Dabei wird der Prozessluftkreis der Wärmepumpenvorrichtung an die Prozessluftschnittstellen des Behandlungsbehälters angeschlossen. Ferner wird zumindest eine mechanische Schnittstelle der Wärmepumpenvorrichtung verwendet, um die Wärmepumpenvorrichtung mechanisch, form-, kraft- oder schlüssig, mit der Wäschebehandlungseinrichtung zu verbinden.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Wäschebehandlungsgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Wäschebehandlungsgerät 100 umfasst eine Wärmepumpenvorrichtung 102, die auf eine Wäschebehandlungseinrichtung 116 aufgesetzt ist. Dabei kann es sich um eine Wärmepumpenvorrichtung 102 sowie um eine Wäschebehandlungseinrichtung 116 handeln, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben sind.
-
Die Wärmepumpenvorrichtung 102 bildet gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Deckel und einen Teil einer Rückwand des Wäschebehandlungsgeräts 100 aus. Die Wärmepumpenvorrichtung 102 weist einen Modulträger 640 auf, der beispielhaft als ein Gehäuse der Wärmepumpenvorrichtung 102 ausgeführt ist. Beispielhaft sind ein Verdampfer 220, ein Gebläse 222 und ein Verflüssiger 224 der Wärmepumpenvorrichtung 102 an dem Modulträger 640 befestigt. Die Komponenten 220, 222, 224 und gegebenenfalls weitere Komponenten der Wärmepumpenvorrichtung 102 werden von dem Modulträger 640 getragen und in Position gehalten. Dazu weist der Modulträger 640 zumindest ein starres Verbindungselement, hier beispielhaft einen Abschnitt der Außenwand der Wärmepumpenvorrichtung 102 auf, durch die die Komponenten 220, 222, 224 miteinander verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Modulträger 640 beispielsweise durch zur Prozessluftführung verwendete Leitungsabschnitte zwischen den Komponenten 220, 222, 224 oder zusätzliche Elemente als starre Verbindungselemente umfassen.
-
Um die Wärmepumpenvorrichtung 102 mit der Wäschebehandlungseinrichtung 116 zu verbinden, beispielsweise starr zu verbinden, weist die Wärmepumpenvorrichtung 102 zumindest eine mechanische Schnittstelle 642 auf, über die die Wärmepumpenvorrichtung 102 mit zumindest einer korrespondierenden Aufnahmeschnittstelle 664 der Wäschebehandlungseinrichtung 116 verbunden ist. Die Schnittstellen 642, 644 sind sowohl in ihrer Ausführung als auch in ihrer Anordnung rein schematisch dargestellt.
