DE10255575C1

DE10255575C1 - Kondensationswäschetrockner mit einer Wärmepumpe

Info

Publication number: DE10255575C1
Application number: DE10255575A
Authority: DE
Inventors: Wolfhard Jording; Juergen Roesch; Dieter Strasinsky
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensationswäschetrockner mit einem geschlossenen Prozesskreislauf, in dem mittels eines Prozessluftgebläses Trocknungsluft über einen Lufteinlass einer Trockenkammer zugeführt, über einen Luftauslass aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder erwärmt wird, mit einer Wärmepumpeneinrichtung mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drosseleinrichtung zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpe enthält. DOLLAR A Um den Wärmepumpenprozess und die Wärmepumpenanordnung weiter zu optimieren und derart an die unterschiedlichen Betriebszustände während des Trockenprozesses anzupassen, dass auf ein Aufheizen bis zum Erreichen der optimalen Arbeitstemperatur sowie ein Abführen überschüssiger Wärmeenergie verzichtet werden kann, weist der Verdampfer (9) mindestens zwei in Parallelschaltung vom Kältemittel durchströmte Wärmeübergangsflächen (14, 15) auf, wobei in der Kältemittelzufuhr zum Verdampfer (9) eine Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms über separate, den Wärmeübergangsflächen (14, 15) zugeordnete Kältemittelleitungen (8', 8'') vorgeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensationswäschetrockner mit einem geschlossenen Prozessluftkreislauf, in dem mittels eines Prozessluftgebläses Trocknungsluft über einen Lufteinlass einer Trockenkammer zugeführt, über einen Luftauslass aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder erwärmt wird, mit einer Wärmepumpeneinrichtung mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drosseleinrichtung zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpe enthält.

Ein solcher Trockner ist beispielsweise aus der DE 18 27 021 U bekannt. Um bei Trocknern dieser Art kurze Erwärmungszeiten zu erreichen, muss in der Startphase des Trocknungs vorgangs eine hohe Differenz zwischen Verflüssigerleistung und Verdampferleistung gefahren werden. Nach der Erwärmungsphase mit erhöhter Energiezufuhr muss dem Kältemittelkreislauf Energie entzogen werden, damit das Kältemittel eine zulässige Druck-/Temperaturgrenze nicht überschreitet. Aus der EP 0 197 132 B1 ist es bekannt, vor dem Verdampfer der Wärmepumpe einen zusätzlichen Wärmetauscher anzuordnen. Aus der DE 42 16 106 A1 ist ein Wäschetrockner mit einem geschlossenen Prozessluftkreislauf und einer Wärmepumpen einrichtung mit einem Kältemittelkreislauf bekannt. Das Kältemittel zirkuliert in einem Leitungs system mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drosseleinrichtung, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpeneinrichtung enthält. Um bei einem solchen Trockner die Aufheizzeiten zu Beginn des Trockenprozesses zu verkürzen, ist zwischen dem Verflüssiger und der Wäschetrommel eine Zusatzheizung angeordnet. Um die dem Trockenprozess zusätzlich durch die Zusatzheizung zugeführte Energie aus dem Prozessluftstrom zu entziehen, ist dem Verdampfer ein Wärmetauscher vorgeschaltet. Hierdurch entsteht ein erhöhter Platzbedarf im Trockner.

Aus der DE 198 53 234 A1 ist ein Wäschetrockner mit einem geschlossenen Prozessluftkreislauf bekannt, bei dem eine Anpassung des Wärmepumpenvorganges an die Betriebszustände dadurch erfolgen soll, dass die während des Trockenvorganges anfallende Überschusswärme auf einfache Weise abgegeben werden kann und die Vorlaufzeit bis zum Erreichen der Arbeitstemperatur verkürzt wird. Dies soll gemäß den Angaben in der Offenlegungsschrift dadurch erfolgen, dass in den Kältemittelkreislauf ein Wärmestromausgleichsorgan eingeschleift ist. Mit dieser Anordnung ist weiterhin ein Abführen überschüssiger Energie aus dem Prozess sowie ein Aufheizen bis zum Erreichen der optimalen Arbeitstemperatur erforderlich. Der Verdampfer hat in der Wärmepumpenanordnung die Aufgabe, den Wärmestrom aus der Prozessluft aufzunehmen und an das Kältemittel abzugeben. Je größer die Verdampferoberfläche, je größer ist somit auch die Verdampferleistung. Da die Verdampferoberfläche in der Regel einen unveränderlichen Wert hat, und der k-Wert für die Betriebsbedingungen ebenfalls festliegt, kann sich die Verdampferleistung nur noch mit der Temperaturdifferenz ändern.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, den Wärmepumpenprozess und die Wärmepumpenanordnung weiter zu optimieren und derart an die unterschiedlichen Betriebszustände während des Trockenprozesses anzupassen, dass auf ein Aufheizen bis zum Erreichen der optimalen Arbeitstemperatur sowie ein Abführen überschüssiger Wärmeenergie verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Kondensationswäschetrockner mit einer Wärmepumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile liegen insbesondere in der Überlegung, die Verdampferoberfläche den Betriebsbedingungen anzupassen, indem die Verdampferoberfläche veränderbar ist. Wird der Verdampfer in Blöcke geteilt, die in Parallelschaltung angeströmt werden, lassen sich die Wärmeübertragungsflächen dem jeweiligen Betriebszustand mit einer Einrichtung zur Regelung der Kältemittelzufuhr anpassen. Durch die Anordnung von mindestens zwei in Parallelschaltung vom Kältemittel durchströmte Wärmeübergangsflächen im Verdampfer ist die Verdampferleistung optimal an die Betriebszustände während des Trockenprozesses durch Veränderung der Verdampferoberfläche bzw. Teilabschalten der Wärmeübergangsflächen anzupassen. In der Startphase des Trockenprozesses werden die Wärmeübergangsflächen im Parallelbetrieb vom Kältemittel durchströmt. Es steht somit eine größere Verdampferoberfläche zur Verfügung. Die Aufheizphase bis zum Erreichen der optimalen Arbeitstemperatur der Wärmepumpenanordnung lässt sich damit verkürzen. In der eigentlichen Trockenphase würde der Wärmestrom, den der Verflüssiger zur Verflüssigung dieser Kältemittelmenge abführen muss, zu hoch sein. Der Kältemitteldruck würde unzulässig hoch ansteigen. Durch Anpassen der Wärmeübergangsflächen, hier reduzieren der aktiven Verdampferoberfläche in Abhängigkeit des Trockenverlaufs, wird das Problem der Überhitzung vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Kondensationswäschetrockner mit einer Wärme pumpenanordnung mit einer drehbar gelagerten Trockentrommel (1),

Fig. 2 das Blockschaltbild des Kondensationswäschetrockners und die Anordnung der Einrichtung (12) zur Regelung der Kältemittelzufuhr innerhalb des Wärmepumpenkreislaufes,

Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Einrichtung (12) zur Regelung der Kältemittelzufuhr.

Fig. 1 zeigt vereinfacht den Aufbau eines Kondensationswäschetrockners mit einer drehbar gelagerten Trockentrommel (1). Dieser besitzt einen geschlossenen Prozessluftkreislauf PL, in dem in einem Prozessluftkanal (2) mittels eines Prozessluftgebläses (3) Trocknungsluft über einen Lufteinlass (4) der Trockentrommel (1) zugeführt, über einen Luftauslass (5) aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher (6) entfeuchtet und danach durch eine Heizung (7) wieder erwärmt wird. Der Kältemittelkreislauf KM wird anhand von Fig. 2 näher beschrieben.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild des Trockners mit einer Wärmepumpenanordnung. In dem Kältemittelkreislauf KM wird Kältemittel in einer Kältemittelleitung (8) über einen Verdampfer (9), einen Kompressor (10), einen Verflüssiger (11) und eine Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms geführt. Dabei sind der Verdampfer (9) und der Verflüssiger (11) der Wärmepumpe derart im Prozessluftkanal (2) angeordnet, dass der Wärmetauscher (6) den Verdampfer (9) enthält, an welchem die feuchtigkeitsbeladene Prozessluft abgekühlt und durch Kondensation entfeuchtet wird. Das dabei entstehende Kondenswasser wird in einem Kondenswasser-Sammelbehälter (13) aufgefangen. Nach dem Entfeuchten wird die abgekühlte Prozessluft am Verflüssiger (11) der Wärmepumpenanordnung erneut erhitzt und in die Trockentrommel (1) eingeleitet. Der Verdampfer (9) weist mindestens eine erste und eine zweite Wärmeübergangsfläche (14, 15) auf, die in Parallelschaltung vom Kältemittel durchströmt werden. Dem Verdampfer (9) ist eine Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms durch die Wärmeübergangsflächen (14, 15) vorgeschaltet. Die Ausführungsbeispiele zur Ausbildung dieser Einrichtung (12) sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt.

Fig. 3 zeigt die parallel angeordneten Kältemittelleitungen (8', 8") zur ersten und zweiten Wärmeübergangsfläche (14, 15). Die Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms durch die Wärmeübergangsflächen (14, 15) umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine in der Kältemittelleitung (8') zur ersten Wärmeübergangsfläche (14) angeordnete Kapillare (16), der ein Ventil (17) vorgeschaltet ist. Die Durchflussmenge des Ventils (17) ist in Abhängigkeit der Temperatur oder des Druckes regelbar. Die Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms umfasst außerdem eine in der Kältemittelleitung (8") zur zweiten Wärmeübergangsfläche (15) angeordnete weitere Kapillare (16). Die Anordnung des Ventils (17) in der Kältemittelleitung bewirkt ein Teilabschalten des Verdampfers (9) bzw. der ersten Wärmeübergangsfläche (14).

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms. Beiden Kältemittelleitungen (8' und 8") ist ein Verteiler (18) vorgeschaltet. Die Kältemittelleitung (8') zur ersten Wärmeübergangsfläche (14) ist mit einem thermostatisch geregelten Expansions-Ventil (19) ausgebildet. Die Kältemittelleitung (8") zur zweiten Wärmeübergangsfläche (15) ist mit einer Kapillare (16) ausgebildet.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms wobei die Kältemittelleitungen (8', 8") zur ersten und zweiten Wärmeübergangsfläche (14, 15) jeweils mit einem thermostatisch geregelten Expansions-Ventil (19) ausgebildet ist. Die Anordnung der Expansions-Ventile (19) in den Kältemittelleitungen bewirkt, dass bei beiden Wärmeübergangsflächen (14, 15) die Arbeitsüberhitzung regelbar ist.

Claims

1. Kondensationswäschetrockner mit einem geschlossenen Prozessluftkreislauf, in dem mittels eines Prozessluftgebläses Trocknungsluft über einen Lufteinlass einer Trockenkammer zugeführt, über einen Luftauslass aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder erwärmt wird, mit einer Wärmepumpeneinrichtung mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drosseleinrichtung zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpe enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (9) mindestens zwei in Parallelschaltung vom Kältemittel durchströmte Wärmeübergangsflächen (14, 15) aufweist und dass in der Kältemittelzufuhr zum Verdampfer (9) eine Einrichtung (12) zur Regelung des Kältemittelstroms über separate, den Wärmeübergangsflächen (14, 15) zugeordnete Kältemittelleitungen (8', 8") vorgeschaltet ist.

2. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12) zur Regelung der Kältemittelzufuhr einen Verteiler (18) für den Kältemittelstrom zu den separaten Kältemittelleitungen (8', 8") aufweist.

3. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitungen (8', 8") mit je einer Kapillare ausgebildet sind, wobei einer Kapillare (16) ein Ventil (17) vorgeschaltet ist.

4. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge des Ventils (17) in Abhängigkeit vom Kältemitteldruck oder der Temperatur regelbar ist.

5. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kältemittelleitung (8') zur ersten Wärmeübergangsfläche (14) ein thermostatisch geregeltes Ventil (19) und in der Kältemittelleitung (8") zur zweiten Wärmeübergangsfläche (15) eine Kapillare (16) angeordnet ist.

6. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kältemittelleitungen (8', 8") zur ersten und zweiten Wärmeübergangsfläche (14, 15) jeweils ein thermostatisch geregeltes Ventil (19) angeordnet ist.