DE10255575C1 - Condensation laundry dryer has heat pump device having evaporator incorporated in heat exchanger of warm air process loop - Google Patents

Condensation laundry dryer has heat pump device having evaporator incorporated in heat exchanger of warm air process loop

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Abstract

The laundry dryer has a closed process loop (2) in which warm air is supplied to the drying chamber (1) via an air inlet and extracted via an air outlet, supplying it to a heat exchanger (6) for moisture removal, before re-heating and recirculation via a fan (3). An evaporator (9) and a condenser (11) for the heat pump circuit are contained in the warm air process loop, the evaporator incorporated in the heat exchanger and the condenser in the heating device, the evaporator having 2 parallel heat exchange surfaces (14,15), with separate regulation of the cooling medium flow fed to each.

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.The invention relates to a condensation clothes dryer with a closed Process air circuit in which drying air is supplied via a process air blower Air inlet fed to a drying chamber, discharged from it via an air outlet, in dehumidified in a heat exchanger and then reheated by a heater with a heat pump device with a refrigerant circuit, in which refrigerant in one Pipe system with an evaporator, a compressor, a condenser and one Throttle device circulates, the heat exchanger the evaporator and the heater Condenser containing the heat pump.

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.Such a dryer is known for example from DE 18 27 021 U. To dryers To achieve short heating times of this kind must be in the start phase of the drying process a high difference between the condenser output and the evaporator output become. After the warming-up phase with increased energy supply, the refrigerant circuit must Energy is withdrawn so that the refrigerant does not have a permissible pressure / temperature limit exceeds. It is known from EP 0 197 132 B1, upstream of the evaporator of the heat pump to arrange an additional heat exchanger. From DE 42 16 106 A1 is a Clothes dryer with a closed process air circuit and a heat pump device with a refrigerant circuit known. The refrigerant circulates in a line system with an evaporator, a compressor, a condenser and one Throttle device, the heat exchanger the evaporator and the heater Contains condenser of the heat pump device. In such a dryer To shorten heating times at the beginning of the drying process is between the condenser and the laundry drum arranged an additional heater. To the drying process extract additional energy from the process air flow through the additional heating, a heat exchanger is connected upstream of the evaporator. This creates an increased Space required in the dryer.

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.DE 198 53 234 A1 discloses a tumble dryer with a closed one Process air circuit known in which an adaptation of the heat pump process to the Operating states should take place in that the accumulating during the drying process Excess heat can be easily released and the lead time to Reaching the working temperature is shortened. According to the information in the This is done by inserting into the refrigerant circuit Heat flow compensation element is looped in. With this arrangement there is still a discharge excess energy from the process and heating until the optimum is reached Working temperature required. The evaporator has the in the heat pump arrangement  Task to absorb the heat flow from the process air and to the refrigerant leave. The larger the evaporator surface, the larger it is Evaporator capacity. Because the evaporator surface is usually an invariable value has, and the k-value for the operating conditions is also fixed, the Change the evaporator output only with the temperature difference.

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.The invention thus poses the problem, the heat pump process and the Heat pump arrangement to optimize further and in this way to the different Adjust operating states during the drying process, that on heating up to Reaching the optimal working temperature and dissipating excess thermal energy can be dispensed with.

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.According to the invention, this problem is solved by a condensation clothes dryer with a Heat pump with the features of claim 1 solved. Advantageous configurations and further developments of the invention result from the following subclaims.

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.The advantages that can be achieved with the invention are in particular the consideration that Evaporator surface to adapt to the operating conditions by the evaporator surface is changeable. The evaporator is divided into blocks that flow in parallel the heat transfer surfaces can be adjusted to the respective operating state with a Adapt the device for regulating the refrigerant supply. By arranging at least two heat transfer surfaces through which the refrigerant flows in parallel in the evaporator, the evaporator performance is optimal to the operating conditions during the Drying process by changing the evaporator surface or partially switching off the Adapt heat transfer surfaces. In the start phase of the drying process, the Heat transfer surfaces flowed through by the refrigerant in parallel operation. So there is one larger evaporator surface available. The heating phase until reaching the optimal working temperature of the heat pump arrangement can be shortened. In the The actual drying phase would be the heat flow that the liquefier condenses this amount of refrigerant must be too high. The refrigerant pressure would be inadmissible rise high. By adapting the heat transfer surfaces, here reduce the active Evaporator surface depending on the course of drying, the problem of overheating avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown purely schematically in the drawings and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 schematisch einen Kondensationswäschetrockner mit einer Wärme­ pumpenanordnung mit einer drehbar gelagerten Trockentrommel (1), Fig. 1 shows schematically a condensation clothes dryer with a heat pump assembly having a rotatably mounted drying drum (1),

Fig. 2 das Blockschaltbild des Kondensationswäschetrockners und die Anordnung der Einrichtung (12) zur Regelung der Kältemittelzufuhr innerhalb des Wärmepumpenkreislaufes, Fig. 2 shows the block diagram of the condensation laundry dryer and the arrangement of the means (12) for controlling the supply of refrigerant within the heat pump circuit,

Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Einrichtung (12) zur Regelung der Kältemittelzufuhr. Fig. 3 to 5 different embodiments for the formation of the device ( 12 ) for controlling the supply of refrigerant.

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. 1 shows a simplified structure of a condensation dryer with a rotatably mounted drying drum ( 1 ). This has a closed process air circuit PL is supplied in the in a process air channel (2) by means of a process air fan (3) drying air through an air inlet (4) of the drying drum (1), discharged via an air outlet (5) from this, in a heat exchanger (6 ) dehumidified and then heated again by a heater ( 7 ). The refrigerant circuit KM is described in more detail with reference to FIG. 2.

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. 2 shows the block diagram of the dryer with a heat pump arrangement. In the refrigerant circuit KM, refrigerant is conducted in a refrigerant line ( 8 ) via an evaporator ( 9 ), a compressor ( 10 ), a condenser ( 11 ) and a device ( 12 ) for regulating the refrigerant flow. The evaporator ( 9 ) and the condenser ( 11 ) of the heat pump are arranged in the process air duct ( 2 ) such that the heat exchanger ( 6 ) contains the evaporator ( 9 ), on which the moisture-laden process air is cooled and dehumidified by condensation. The resulting condensate is collected in a condensate collector ( 13 ). After dehumidification, the cooled process air is heated again at the condenser ( 11 ) of the heat pump arrangement and introduced into the drying drum ( 1 ). The evaporator ( 9 ) has at least a first and a second heat transfer surface ( 14 , 15 ) through which the refrigerant flows in parallel. A device ( 12 ) for regulating the refrigerant flow through the heat transfer surfaces ( 14 , 15 ) is connected upstream of the evaporator ( 9 ). The exemplary embodiments for forming this device ( 12 ) are shown in FIGS. 3 to 5.

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. 3 shows the parallel refrigerant lines (8 ', 8 ") to the first and second heat transfer surface (14, 15). The device (12) for regulating the flow of refrigerant through the heat transfer surfaces (14, 15) in this embodiment, one in the refrigerant line (8 ') to the first heat transfer surface (14) arranged in the capillary (16) is a valve upstream (17). the flow rate of the valve (17) is controllable in dependence of the temperature or pressure. the means (12) for regulating of the refrigerant flow also comprises a further capillary ( 16 ) arranged in the refrigerant line ( 8 ") to the second heat transfer surface ( 15 ). The arrangement of the valve ( 17 ) in the refrigerant line causes the evaporator ( 9 ) or the first heat transfer surface ( 14 ) to be partially switched off.

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. 4 shows a further embodiment for the device ( 12 ) for regulating the refrigerant flow. A distributor ( 18 ) is connected upstream of both refrigerant lines ( 8 'and 8 "). The refrigerant line ( 8 ') to the first heat transfer surface ( 14 ) is designed with a thermostatically controlled expansion valve ( 19 ). The refrigerant line ( 8 ") to the second Heat transfer surface ( 15 ) is formed with a capillary ( 16 ).

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. Fig. 6 shows a further embodiment for the means (12) for regulating the flow of refrigerant in which the refrigerant lines (8 ', 8 ") is to the first and second heat transfer surface (14, 15) each formed with a thermostatically controlled expansion valve (19) The arrangement of the expansion valves ( 19 ) in the refrigerant lines means that the working overheating can be regulated on both heat transfer surfaces ( 14 , 15 ).

Claims (6)

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.1.Condensation clothes dryer with a closed process air circuit, in which drying air is supplied to a drying chamber via an air inlet, discharged from it via an air outlet, dehumidified in a heat exchanger and then reheated by a heater, with a heat pump device with a refrigerant circuit, in which Refrigerant circulates in a line system with an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle device, the heat exchanger containing the evaporator and the heating system containing the condenser of the heat pump, characterized in that the evaporator ( 9 ) has at least two heat transfer surfaces through which the refrigerant flows in parallel ( 14 , 15 ) and that in the refrigerant supply to the evaporator ( 9 ) there is a device ( 12 ) for regulating the refrigerant flow via separate refrigerants assigned to the heat transfer surfaces ( 14 , 15 ) Oil lines ( 8 ', 8 ") is connected upstream. 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.2. condensation clothes dryer according to claim 1, characterized in that the device ( 12 ) for regulating the supply of refrigerant has a distributor ( 18 ) for the refrigerant flow to the separate refrigerant lines ( 8 ', 8 "). 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.3. condensation clothes dryer according to claim 1 and 2, characterized in that the refrigerant lines ( 8 ', 8 ") are each formed with a capillary, a capillary ( 16 ) having a valve ( 17 ) upstream. 4. Kondensationswäschetrockner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge des Ventils (17) in Abhängigkeit vom Kältemitteldruck oder der Temperatur regelbar ist.4. condensation clothes dryer according to claim 3, characterized in that the flow rate of the valve ( 17 ) depending on the refrigerant pressure or the temperature is adjustable. 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. 5. condensation clothes dryer according to claim 1 and 2, characterized in that in the refrigerant line ( 8 ') to the first heat transfer surface ( 14 ) a thermostatically controlled valve ( 19 ) and in the refrigerant line ( 8 ") to the second heat transfer surface ( 15 ) a capillary ( 16 ) is arranged. 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.6. condensation clothes dryer according to claim 1 and 2, characterized in that in the refrigerant lines ( 8 ', 8 ") to the first and second heat transfer surface ( 14 , 15 ) a thermostatically controlled valve ( 19 ) is arranged.
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