DE102016221631A1

DE102016221631A1 - Wärmetauschereinheit und Wäschebehandlungsgerät

Info

Publication number: DE102016221631A1
Application number: DE102016221631.7A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gabriel
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) für eine Wärmepumpe eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere eines Wäschetrockners oder eines Waschtrockners, aufweisend wenigstens einen Kühlmittelkreislauf (2) mit zumindest einer Kühlmittelleitung (3). Um die Performance der Wärmepumpe über deren Lebensdauer zu erhalten, umfasst die erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) wenigstens eine Lamellenstruktur (6), wobei ein verdampferseitiger Leitungsabschnitt (4) der Kühlmittelleitung (3) zumindest teilweise durch einen ersten Abschnitt (8) der Lamellenstruktur (6) und ein verflüssigerseitiger Leitungsabschnitt (5) der Kühlmittelleitung (3) zumindest teilweise durch einen zweiten Abschnitt (10) der Lamellenstruktur (6) geführt ist, welcher bezüglich einer Strömungsrichtung (9) einer die Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) durchströmenden Prozessluft beabstandet von dem ersten Abschnitt (8) angeordneten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit für eine Wärmepumpe eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere eines Wäschetrockners oder eines Waschtrockners, aufweisend wenigstens einen Kühlmittelkreislauf mit zumindest einer Kühlmittelleitung.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Wäschebehandlungsgerät, insbesondere Wäschetrockner oder Waschtrockner, aufweisend wenigstens einen Prozessluftkreislauf, in dem zum Trocknen von in dem Prozessluftkreislauf befindlicher Wäsche eine Prozessluft umwälzbar ist, und wenigstens eine Wärmepumpe mit wenigstens einer thermisch mit dem Prozessluftkreislauf verbundenen Wärmetauschereinheit.
Ein Wäschetrockner umfasst einen Prozessluftkreislauf, in dem während der Durchführung eines Trocknungsvorgangs eine Prozessluft umgewälzt wird. Die Prozessluft wird hierbei durch einen Behälter geführt, in dem eine zu trocknende Wäsche enthaltende Wäschetrommel drehbar angeordnet ist und der einen Abschnitt des Prozessluftkreislaufs bildet. Die Wäschetrommel wird während des Trocknungsvorgangs gedreht, wodurch die in der Wäschetrommel vorhandene Wäsche bewegt wird. Während des Trocknungsvorgangs lösen sich Flusen, Haare und andere Partikel von der Wäsche und werden von der Prozessluft mitgenommen.
Um zu verhindern, dass diese Verunreinigungen der Prozessluft in einem geschlossenen Prozessluftkreislauf wieder in den Behälter bzw. die Wäschetrommel eingeleitet werden, ist es bekannt, die Verunreinigungen aus der Prozessluft mittels eines Filters herauszufiltern. Falls der Wäschetrockner eine thermisch an den Prozessluftkreislauf gekoppelte Wärmepumpe aufweist, kann durch das Filtern der Prozessluft zudem erreicht werden, dass Wärmetauscher der Wärmepumpe weniger mit den Verunreinigungen beaufschlagt und verunreinigt werden, was mit einer Reduzierung der Effizienz der Wärmepumpe einhergehen würde. Allerdings muss ein solcher Filter regelmäßig gereinigt werden, um die Effizienz der Filterung und der Wärmepumpe nicht zu beeinträchtigen.
Bei herkömmlichen Wärmepumpen von Wäschetrocknern besteht das Problem, dass sich die oben genannten Verunreinigungen an einer der Prozessluftströmung zugewandten Seite eines Verdampfers und eines diesem bezüglich der Strömungsrichtung der Prozessluft nachgeschalteten Verflüssiger niederschlagen und dort verkleben, insbesondere wenn keine vollständige Filterung der Prozessluft innerhalb des Prozessluftkreislaufs erfolgt. Üblicherweise ist insbesondere diese verunreinigte Einströmseite des Verflüssigers nicht zugänglich angeordnet und kann daher nicht gereinigt werden. Hierdurch wird der Strömungswiderstand des Verflüssigers erhöht bzw. der Prozessluftstrom teilweise blockiert. Dadurch nimmt eine Trocknungsperformance der Wärmepumpe bzw. eines damit ausgestatteten Wäschebehandlungsgeräts im Laufe der Zeit ab.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Performance einer Wärmepumpe eines Wäschebehandlungsgeräts über deren Lebensdauer zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren angegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen weiterbildenden, insbesondere auch bevorzugten oder vorteilhaften, Aspekt der Erfindung darstellen können.
Eine erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit für eine Wärmepumpe eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere eines Wäschetrockners oder eines Waschtrockners, umfasst wenigstens einen Kühlmittelkreislauf mit zumindest einer Kühlmittelleitung und wenigstens eine Lamellenstruktur, wobei ein verdampferseitiger Leitungsabschnitt der Kühlmittelleitung zumindest teilweise durch einen ersten Abschnitt der Lamellenstruktur und ein verflüssigerseitiger Leitungsabschnitt der Kühlmittelleitung zumindest teilweise durch einen zweiten Abschnitt der Lamellenstruktur geführt ist, welcher bezüglich einer Strömungsrichtung einer die Wärmetauschereinheit durchströmenden Prozessluft beabstandet von dem ersten Abschnitt angeordneten ist.
Erfindungsgemäß sind ein Verdampfer, der durch den verdampferseitigen Leitungsabschnitt und durch den ersten Abschnitt der Lamellenstruktur gebildet ist, und ein Verflüssiger, der durch den verflüssigerseitigen Leitungsabschnitt und den zweiten Abschnitt der Lamellenstruktur gebildet ist, über die Lamellenstruktur fest miteinander verbunden. Der Verdampfer und der Verflüssiger weisen somit eine gemeinsame Lamellenstruktur auf. Hierdurch tritt die Prozessluft an dem verdampferseitigen Ende der Lamellenstruktur in die Wärmetauschereinheit ein und tritt nach Passieren des Verdampfers und des Verflüssigers an dem verflüssigerseitigen Ende der Lamellenstruktur wieder aus der Lamellenstruktur aus. Dadurch trifft die zu dem Verflüssiger strömende Prozessluft nicht, wie herkömmlich, auf eine nicht zugängliche Einströmseite des Verflüssigers, so dass eine Verunreinigung einer solchen Einströmseite des Verflüssigers bei der Erfindung nicht gegeben ist. Folglich werden die Effizienz und die Lebensdauer der Wärmepumpe im Gegensatz zu einer herkömmlichen separaten Anordnung des Verflüssigers nicht durch eine Verunreinigung des Verflüssigers beeinträchtigt.
Der Kühlmittelkreislauf umfasst zusätzlich zu der Kühlmittelleitung wenigstens eine Verdichtereinheit und wenigstens eine Expansionseinheit. Unter dem verdampferseitigen Leitungsabschnitt ist der Abschnitt der Kühlmittelleitung zu verstehen, der mit dem ersten Abschnitt der Lamellenstruktur den Verdampfer bildet. Unter dem verflüssigerseitigen Leitungsabschnitt ist der Abschnitt der Kühlmittelleitung zu verstehen, der mit dem zweiten Abschnitt der Lamellenstruktur den Verflüssiger bildet. Der verdampferseitige Leitungsabschnitt der Kühlmittelleitung kann teilweise oder vollständig durch den ersten Abschnitt der Lamellenstruktur geführt sein. Der verflüssigerseitige Leitungsabschnitt der Kühlmittelleitung kann teilweise oder vollständig durch den zweiten Abschnitt der Lamellenstruktur geführt sein. Dass der zweite Abschnitt bezüglich der Strömungsrichtung der die Wärmetauschereinheit durchströmenden Prozessluft beabstandet von dem ersten Abschnitt angeordnet ist, bedeutet, dass der zweite Abschnitt bezüglich der Strömungsrichtung in einem Abstand dem ersten Abschnitt nachgeschaltet ist. Der Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der Lamellenstruktur wird vorzugsweise so groß wie möglich gewählt, um einen Austausch von Wärme zwischen diesen beiden Abschnitten so gering wie möglich zu halten.
Verunreinigungen können sich bei der erfindungsgemäßen Wärmetauschereinheit lediglich einströmseitig an der Lamellenstruktur, also stromauf des Verdampfers, niederschlagen. Jedoch kann diese Einströmseite der Lamellenstruktur zugänglich angeordnet werden, so dass eine manuelle Reinigung dieser Einströmseite durch einen Nutzer eines entsprechenden Wäschebehandlungsgeräts problemlos erfolgen kann.
Durch die Verwendung einer gemeinsamen Lamellenstruktur für den Verdampfer und den Verflüssiger der erfindungsgemäßen Wärmetauschereinheit ist die Wärmetauschereinheit unter geringerem Aufwand herstellbar und montierbar als eine herkömmliche Wärmetauschereinheit mit einem separat zu dem Verdampfer angeordneten Verflüssiger.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Lamellen der Lamellenstruktur ebenflächig ausgebildet und beabstandet voneinander angeordnet. Dadurch sind die zwischen den Lamellen ausgebildeten Strömungswege für die Prozessluft geradlinig ausgebildet, so dass der Strömungswiderstand der Lamellenstruktur weiter verringert wird. Alternativ können die Lamellen der Lamellenstruktur bei gleichbleibendem Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Lamellen wenigstens teilweise gekrümmt verlaufen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem zwischen den Abschnitten der Kühlmittelleitung angeordneten Lamellenabschnitt von wenigstens einer Lamelle wenigstens eine Durchbrechung ausgebildet. Durch die Durchbrechung wird die Wärmeleitfähigkeit des Lamellenabschnitts reduziert, wodurch weniger Wärme zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger über die Lamellenstruktur ausgetauscht und somit die Effizienz der Wärmepumpe verbessert wird. Die Wärme kann nur noch an der Durchbrechung vorbei durch den Lamellenabschnitt geleitet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind an dem Lamellenabschnitt mehrere voneinander beabstandete Durchbrechungen musterartig ausgebildet. Hierdurch kann die Wärmeleitfähigkeit des zwischen Verdampfer und Verflüssiger liegenden Lamellenabschnitts weiter reduziert werden.
Ein erfindungsgemäßes Wäschebehandlungsgerät, insbesondere in Form eines Wäschetrockners oder Waschtrockners, umfasst wenigstens einen Prozessluftkreislauf, in dem zum Trocknen von in dem Prozessluftkreislauf befindlicher Wäsche eine Prozessluft umwälzbar ist, und wenigstens eine Wärmepumpe mit wenigstens einer thermisch mit dem Prozessluftkreislauf verbundenen Wärmetauschereinheit, wobei die Wärmetauschereinheit gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander ausgebildet ist.
Mit dem Wäschebehandlungsgerät sind die oben mit Bezug auf die Wärmetauschereinheit genannten Vorteile entsprechend verbunden. Der Prozessluftkreislauf umfasst ein Prozessluftgebläse, mit dem zum Trocknen von in dem Prozessluftkreislauf befindlicher Wäsche die Prozessluft umwälzbar ist. Der Prozessluftkreislauf kann eine Filtereinheit zum Filtern der Prozessluft aufweisen. Dass die Wärmetauschereinheit der Wärmepumpe thermisch mit dem Prozessluftkreislauf verbunden ist, bedeutet, dass durch einen körperlichen Kontakt zwischen dem Prozessluftkreislauf und der Wärmepumpe Wärme von dem Prozessluftkreislauf auf die Wärmetauschereinheit übertragen werden kann, und umgekehrt. Das Wäschebehandlungsgerät kann als Wäschetrockner, Waschtrockner oder Schranktrockner ausgebildet sein.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche und der abhängigen Patentansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen exemplarisch erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit;
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit;
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit; und
4 eine schematische Draufsicht einer Lamelle eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit 1 für eine nicht weitergehender gezeigte Wärmepumpe eines nicht gezeigten Wäschebehandlungsgeräts, das als Wäschetrockner oder Waschtrockner ausgebildet sein kann. Das Wäschebehandlungsgerät umfasst einen nicht gezeigten Prozessluftkreislauf, in dem zum Trocknen von in dem Prozessluftkreislauf befindlicher Wäsche eine Prozessluft umwälzbar und mit dem die Wärmetauschereinheit 1 thermisch verbunden ist.
Die Wärmetauschereinheit 1 umfasst einen Kühlmittelkreislauf 2 mit einer Kühlmittelleitung 3, die einen verdampferseitigen Leitungsabschnitt 4 und einen verflüssigerseitigen Leitungsabschnitt 5 aufweist. In den Leitungsabschnitten 4 und 5 verläuft die Kühlmittelleitung mäanderförmig.
Des Weiteren umfasst die Wärmetauschereinheit 1 eine Lamellenstruktur 6 mit konstantem Strömungsquerschnitt. Die Lamellen 7 der Lamellenstruktur 6 sind ebenflächig ausgebildet und beabstandet voneinander angeordnet. Hierdurch wird der Strömungsquerschnitt der Lamellenstruktur 6 konstant gehalten. Daher kann die Prozessluft durch die Lamellenstruktur 6 geführt werden, ohne dass seitliche Ablagerungsflächen an den Lamellen 7 gegeben sind, an denen sich die Verunreinigungen niederschlagen könnten. Stattdessen kann die Prozessluft gleichmäßig durch die Lamellenstruktur 6 strömen.
Der verdampferseitige Leitungsabschnitt 4 der Kühlmittelleitung 3 ist teilweise durch einen ersten Abschnitt 8 der Lamellenstruktur 6 geführt. Der verflüssigerseitige Leitungsabschnitt 5 der Kühlmittelleitung 3 ist teilweise durch einen zweiten Abschnitt 10 der Lamellenstruktur 6 geführt, der bezüglich einer Strömungsrichtung 9 einer die Wärmetauschereinheit 1 durchströmenden Prozessluft beabstandet von dem ersten Abschnitt 8 angeordnet ist.
An einem zwischen den Abschnitten 4 und 5 der Kühlmittelleitung 3 bzw. den Abschnitten 8 und 10 der Lamellenstruktur 6 angeordneten Lamellenabschnitt 11 von wenigstens einer Lamelle 7 kann wenigstens eine nicht gezeigte Durchbrechung ausgebildet sein. Insbesondere können an dem Lamellenabschnitt 11 mehrere voneinander beabstandete Durchbrechungen musterartig ausgebildet sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit 18 für eine nicht weitergehender gezeigte Wärmepumpe eines nicht gezeigten Wäschebehandlungsgeräts. Die Wärmetauschereinheit 18 unterscheidet sich dadurch von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass sich der Abstand zwischen den Lamellen 7 in dem zwischen den Abschnitten 4 und 5 der Kühlmittelleitung 3 bzw. den Abschnitten 8 und 10 der Lamellenstruktur 6 angeordneten Lamellenabschnitt 11 verringert, so dass die Lamellenstruktur 6 in dem im ersten Abschnitt 8 größer als in dem zweiten Abschnitt 10 ausgebildet ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit 19 für eine nicht weitergehender gezeigte Wärmepumpe eines nicht gezeigten Wäschebehandlungsgeräts. Die Wärmetauschereinheit 19 unterscheidet sich dadurch von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Lamellen 7 wellenförmig ausgebildet sind. Hierdurch wird die Oberfläche der Lamellenstruktur 6 vergrößert, was mit einer Verbesserung der Effizienz der Wärmepumpe einhergeht.
4 zeigt eine schematische Draufsicht einer Lamelle 12 eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Wärmetauschereinheit 13. Die Lamelle 12 kann zur Ausbildung der jeweilig in 1, 2 oder 3 gezeigten Wärmetauschereinheit verwendet werden.
Die Lamelle 12 weist mehrere Durchbrechungen 14 zur Durchführung eines nicht gezeigten verdampferseitigen Leitungsabschnitts einer Kühlmittelleitung eines Kühlmittelkreislaufs einer nicht gezeigten Wärmepumpe, wie es beispielsweise in 1, 2 oder 3 gezeigt ist. Des Weiteren sind umfasst die Lamelle 12 mehrere Durchbrechungen 15 zur Durchführung eines nicht gezeigten verflüssigerseitigen Leitungsabschnitts der Kühlmittelleitung des Kühlmittelkreislaufs der nicht gezeigten Wärmepumpe, wie es beispielsweise in 1, 2 oder 3 gezeigt ist.
An einem zwischen den Durchbrechungen 14 einerseits und den Durchbrechungen 15 andererseits bzw. zwischen den jeweils dadurch geführten Leitungsabschnitten der Kühlmittelleitung angeordneten Lamellenabschnitt 16 der Lamelle 12 sind mehrere voneinander beabstandete Durchbrechungen 17 in Form von kreisrunden Löchern musterartig ausgebildet. Die Durchbrechungen 17 können auch andersartig, beispielsweise eckig, oval oder dergleichen ausgebildet sein.
Im Übrigen kann die Wärmetauschereinheit 13 entsprechend der in 1, 2 oder 3 gezeigten Wärmetauschereinheit ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauschereinheit
2: Kühlmittelkreislauf
3: Kühlmittelleitung
4: verdampferseitiger Leitungsabschnitt
5: verflüssigerseitiger Leitungsabschnitt
6: Lamellenstruktur
7: Lamelle
8: erster Abschnitt von 6
9: Strömungsrichtung (Prozessluft)
10: zweiter Abschnitt von 6
11: Lamellenabschnitt
12: Lamelle
13: Wärmetauschereinheit
14: Durchbrechung
15: Durchbrechung
16: Lamellenabschnitt
17: Durchbrechung
18: Wärmetauschereinheit
19: Wärmetauschereinheit

Claims

Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) für eine Wärmepumpe eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere eines Wäschetrockners oder eines Waschtrockners, aufweisend wenigstens einen Kühlmittelkreislauf (2) mit zumindest einer Kühlmittelleitung (3), gekennzeichnet durch wenigstens eine Lamellenstruktur (6), wobei ein verdampferseitiger Leitungsabschnitt (4) der Kühlmittelleitung (3) zumindest teilweise durch einen ersten Abschnitt (8) der Lamellenstruktur (6) und ein verflüssigerseitiger Leitungsabschnitt (5) der Kühlmittelleitung (3) zumindest teilweise durch einen zweiten Abschnitt (10) der Lamellenstruktur (6) geführt ist, welcher bezüglich einer Strömungsrichtung (9) einer die Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) durchströmenden Prozessluft beabstandet von dem ersten Abschnitt (8) angeordneten ist.
Wärmetauschereinheit (1, 13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (7) der Lamellenstruktur (6) ebenflächig ausgebildet und beabstandet voneinander angeordnet sind.
Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem zwischen den Leitungsabschnitten (4, 5) der Kühlmittelleitung (3) angeordneten Lamellenabschnitt (11, 16) von wenigstens einer Lamelle (7) wenigstens eine Durchbrechung (17) ausgebildet ist.
Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lamellenabschnitt (11, 16) mehrere voneinander beabstandete Durchbrechungen (17) musterartig ausgebildet sind.
Wäschebehandlungsgerät, insbesondere Wäschetrockner oder Waschtrockner, aufweisend wenigstens einen Prozessluftkreislauf, in dem zum Trocknen von in dem Prozessluftkreislauf befindlicher Wäsche eine Prozessluft umwälzbar ist, und wenigstens eine Wärmepumpe mit wenigstens einer thermisch mit dem Prozessluftkreislauf verbundenen Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinheit (1, 13, 18, 19) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.