EP2468949B1 - Wäschetrockner mit temperaturgesteuertem Zusatzwärmetauscher - Google Patents

Wäschetrockner mit temperaturgesteuertem Zusatzwärmetauscher Download PDF

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EP2468949B1
EP2468949B1 EP11009967.8A EP11009967A EP2468949B1 EP 2468949 B1 EP2468949 B1 EP 2468949B1 EP 11009967 A EP11009967 A EP 11009967A EP 2468949 B1 EP2468949 B1 EP 2468949B1
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    • D06F34/20—Parameters relating to constructional components, e.g. door sensors

Definitions

  • the invention relates to a clothes dryer with heat pump and additional heat exchanger and a method for its operation.
  • a clothes dryer with heat pump usually comprises a drum for receiving the laundry to be dried, which is arranged in a process air circuit.
  • heated process air is passed through the drum, then it is cooled to remove water, reheated and returned to the drum.
  • a heat pump cycle is provided, in which a medium through a condenser, a throttle body (expansion valve), an evaporator and a compressor is fed back to the condenser.
  • the process air is heated with the condenser and cooled with the evaporator.
  • EP 1 983 095 a clothes dryer is described, in the heat pump cycle an additional heat exchanger is arranged to extract heat to the system.
  • the operation of the additional heat exchanger is controlled by a temperature in the heat pump cycle.
  • DE 102008040853 describes in Fig. 3 a clothes dryer with two additional heat exchangers, of which one cools the process air cycle, the other the heat pump cycle.
  • the signal is used to control a fan for cooling the additional heat exchanger.
  • At least one temperature sensor is arranged in the heat pump cycle.
  • the dryer on a control with which a heat-extractable from the additional heat exchanger the process air circulation heat output is dependent on the signal of the temperature sensor controllable.
  • the invention is based on the idea that the arrangement of the additional heat exchanger in the process air circuit is advantageous, since in this way in the additional heat exchanger of the process air heat and moisture can be withdrawn simultaneously, which improves the drying effect.
  • the additional heat exchanger is now, although it is arranged in the process air circuit, not controlled by a temperature in the process air circuit. Rather, it is controlled by a temperature in the heat pump cycle. This takes into account the fact that, in the event of overheating of the system, first the heat pump cycle is damaged, so that a higher level of safety is achieved in the solution according to the invention.
  • the invention also relates to a method for a corresponding operation of the heat exchanger
  • FIG. 1 shows a block diagram of the most important components of the tumble dryer.
  • the tumble dryer after Fig. 1 has a drum 1 for receiving the laundry to be dried. It is provided a process air cycle (which in Fig. 1 shown by solid lines), in which heated process air passed through the drum 1, then cooled and then reheated and fed back into the drum 1.
  • an optional additional electrical heating (starting heating) 9 may be provided, which allows the process air to be supplied with heat in a targeted manner, for example when starting the appliance, or it can be used to control the temperature level generally raise in the process air circuit.
  • a blower 10 serves to pump over the process air.
  • a heat pump cycle is provided (the path of the pumped by the heat pump cycle medium in Fig. 1 shown with dotted lines).
  • the medium is conveyed by a compressor 2 to a condenser 3, then via a throttle body 5, for example in the form of capillaries or an expansion valve, to an evaporator 6 and then back to the compressor 2.
  • the evaporator 6 serves to cool the process air and In this way, water is withdrawn while the condenser 3 serves to reheat the process air so that it can absorb new water.
  • an additional heat exchanger 4 is provided in the process air cycle. As mentioned above, it serves to extract heat from the process air cycle. Preferably, it is arranged between the drum 1 and the evaporator 6, since it can extract water there from the air at the same time.
  • the additional heat exchanger 4 is an air-to-air heat exchanger, which is traversed on the one hand by the process air and on the other hand by ambient air, wherein the process air and the ambient air are preferably spatially separated and can not mix.
  • a fan 7 with which the ambient air is passed through the additional heat exchanger 4 in order to cool it.
  • the extracted from the additional heat exchanger 4 the process air circulation heat output is determined by the speed of the blower 7.
  • This speed is determined by a controller 8 of the device, depending on at least one temperature in the heat pump cycle.
  • a temperature sensor 11 is arranged in the heat pump cycle.
  • the controller is designed to the speed of the fan 7 depending on the signal of the temperature sensor 11, for example by the fan 7 is operated at a higher power when the temperature rises.
  • the fan can be turned on only when the temperature exceeds a predetermined threshold.
  • the speed of the fan 7 is increased by the controller 8 with increasing temperature continuously or at least in several steps.
  • the temperature-dependent control of the fan 7 allows, e.g. When starting the tumble dryer to supply the process air circuit very quickly energy, so that the process temperature is reached quickly, but then in normal operation overheating of the heat pump cycle is prevented.
  • the temperature of the running medium in the heat pump cycle is determined where this temperature corresponds approximately to the condensation temperature of the medium. This is the case between capacitor 3 and throttle member 5, or the output side of the capacitor 3 or the input side of the throttle body. 5
  • the present invention can be used independently of the medium used in the heat pump cycle, for example in a heat pump cycle with R134a or in one with CO 2 .
  • the table shows the amount of cooling air as a percentage of the volume flow of the delivered air volume relative to the maximum amount of air that can be conveyed by the fan 7.
  • the above table is to be understood as an example. Depending on the maximum delivery rate of the fan 7, depending on the medium in the heat pump cycle as well as on other device parameters, other values may be used in particular.
  • the gradation may also be coarser or finer, or a continuous dependence between flow rate and temperature may be used. A multi-stage dependency or a continuous dependency allows a finer control of energy extraction than a "binary" on-off control.
  • step changes are preferably not made arbitrarily fast, but e.g. at most once a minute.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner mit Wärmepumpe und Zusatzwärmetauscher sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.
    • Hintergrund
  • Ein Wäschetrockner mit Wärmepumpe umfasst in der Regel eine Trommel zur Aufnahme der zu trocknenden Wäsche, die in einem Prozessluftkreislauf angeordnet ist. Im Prozessluftkreislauf wird erwärmte Prozessluft durch die Trommel geführt, dann wird sie zum Wasserentzug abgekühlt, wieder aufgeheizt und in die Trommel zurückgeführt. Weiter ist ein Wärmepumpenkreislauf vorgesehen, in welchem ein Medium durch einen Kondensator, ein Drosselorgan (Expansionsventil), einen Verdampfer und einen Kompressor zurück zum Kondensator geführt wird. Mit dem Kondensator wird die Prozessluft erwärmt und mit dem Verdampfer abgekühlt.
  • In CH 699 018 wird ein Wäschetrockner beschrieben, in dessen Prozessluftkreislauf ein Zusatzwärmetauscher angeordnet ist, um dem System Wärme zu entziehen. Der Betrieb des Zusatzwärmetauschers wird über die Temperatur der Prozessluft gesteuert.
  • In EP 1 983 095 wird ein Wäschetrockner beschrieben, in dessen Wärmepumpenkreislauf ein Zusatzwärmetauscher angeordnet ist, um dem System Wärme zu entziehen. Der Betrieb des Zusatzwärmetauschers wird über eine Temperatur im Wärmepumpenkreislauf gesteuert.
  • DE 102008040853 beschreibt in Fig. 3 einen Wäschetrockner mit zwei Zusatzwärmetauschern, von denen der eine den Prozessluftkreislauf kühlt, der andere den Wärmepumpenkreislauf. Im Wärmepumpenkreislauf sind Temperatursensoren vorgesehen, deren Signal benutzt wird, um ein Gebläse zum Kühlen der Zusatzwärmetauscher zu steuern.
  • In beiden Fällen kann mit dem Zusatzwärmetauscher eine Überhitzung des Systems vermieden werden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es stellt sich die Aufgabe, einen Wäschetrockner bzw. ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welcher bzw. welches eine gute Effizienz mit hoher Betriebssicherheit verbindet.
  • Diese Aufgabe wird vom Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfüllt.
  • Demgemäss ist im Wärmepumpenkreislauf mindestens ein Temperatursensor angeordnet. Weiter weist der Wäschetrockner eine Steuerung auf, mit der eine vom Zusatzwärmetauscher dem Prozessluftkreislauf entziehbare Wärmeleistung abhängig vom Signal des Temperatursensors steuerbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Anordnung des Zusatzwärmetauschers im Prozessluftkreislauf von Vorteil ist, da auf diese Weise im Zusatzwärmetauscher der Prozessluft gleichzeitig Wärme und auch Feuchtigkeit entzogen werden kann, was die Trockenwirkung verbessert. Andererseits wird nun der Zusatzwärmetauscher aber, obwohl er im Prozessluftkreislauf angeordnet ist, nicht von einer Temperatur im Prozessluftkreislauf gesteuert. Vielmehr wird er von einer Temperatur im Wärmepumpenkreislauf gesteuert. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass bei einer Überhitzung des Systems zuerst der Wärmepumpenkreislauf Schaden nimmt, so dass in der erfindungsgemässen Lösung eine höhere Sicherheit erreicht wird.
  • Demgegenüber wird bei bekannten Lösungen, die den Zusatzwärmetauscher im Prozessluftkreislauf anordnen, dessen Leistung durch eine Temperatur des Prozessluftkreislaufs gesteuert. Eine Temperatur, die bei bekannten Lösungen im Wärmepumpenkreislauf gemessen wird, dient andererseits nur zur Steuerung eines Zusatzwärmetauschers im Wärmepumpenkreislauf. Bei der erfindungsgemässen Lösung ist der Zusatzwärmetauscher im Prozessluftkreislauf angeordnet, doch wird er dennoch über eine Temperatur des Wärmepumpenkreislaufs gesteuert, was in der oben erwähnten Weise gleichzeitig zu höherer Effizienz und Sicherheit führt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zu einem entsprechenden Betrieb des Wärmetauschers,
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figur. Diese zeigt ein Blockdiagramm der wichtigsten Komponenten des Wäschetrockners.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Der Wäschetrockner nach Fig. 1 besitzt eine Trommel 1 zur Aufnahme der zu trocknenden Wäsche. Es ist ein Prozessluftkreislauf vorgesehen (welcher in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist), in welchem erwärmte Prozessluft durch die Trommel 1 geleitet, sodann abgekühlt und danach wieder aufgeheizt und zurück in die Trommel 1 geführt wird.
  • Im Prozessluftkreislauf, insbesondere vor der Trommel 1, kann eine optionale elektrische Zusatzheizung (Startheizung) 9 vorgesehen sein, welche es erlaubt, der Prozessluft gezielt Wärme zuzuführen, z.B. beim Starten des Geräts, oder sie kann verwendet werden, um das Temperaturniveau im Prozessluftkreislauf allgemein anzuheben. Ein Gebläse 10 dient zum Umpumpen der Prozessluft.
  • Weiter ist ein Wärmepumpenkreislauf vorgesehen (wobei der Pfad des vom Wärmepumpenkreislauf geförderten Mediums in Fig. 1 mit gepunkteten Linien dargestellt ist). Das Medium wird von einem Kompressor 2 zu einem Kondensator 3 gefördert, dann über ein Drosselorgan 5, z.B. in Form einer Kapillaren oder eines Expansionsventils, zu einem Verdampfer 6 und dann wieder zurück zum Kompressor 2. Der Verdampfer 6 dient dazu, die Prozessluft abzukühlen und ihr auf diese Weise Wasser zu entziehen, während der Kondensator 3 dazu dient, die Prozessluft wieder zu erwärmen, so dass sie neues Wasser aufnehmen kann.
  • Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich, ist im Prozessluftkreislauf ein Zusatzwärmetauscher 4 vorgesehen. Wie eingangs erwähnt, dient er dazu, dem Prozessluftkreislauf Wärme zu entziehen. Vorzugsweise ist er zwischen der Trommel 1 und dem Verdampfer 6 angeordnet, da er dort der Luft gleichzeitig auch Wasser entziehen kann.
  • Der Zusatzwärmetauscher 4 ist ein Luft-Luft-Wärmetauscher, der einerseits von der Prozessluft und andererseits von Umgebungsluft durchströmt wird, wobei die Prozessluft und die Umgebungsluft vorzugsweise örtlich getrennt sind und sich nicht vermischen können. Es ist weiter ein Gebläse 7 vorgesehen, mit welchem die Umgebungsluft durch den Zusatzwärmetauscher 4 geführt wird, um diesen zu kühlen.
  • Die vom Zusatzwärmetauscher 4 dem Prozessluftkreislauf entzogene Wärmeleistung wird über die Drehzahl des Gebläses 7 festgelegt. Diese Drehzahl wird von einer Steuerung 8 des Geräts bestimmt, und zwar abhängig von mindestens einer Temperatur im Wärmepumpenkreislauf. Hierzu ist im Wärmepumpenkreislauf ein Temperatursensor 11 angeordnet. Die Steuerung ist dazu ausgestaltet, die Drehzahl des Gebläses 7 abhängig vom Signal des Temperatursensors 11 zu steuern, z.B. indem das Gebläse 7 mit grösserer Leistung betrieben wird, wenn die Temperatur ansteigt. Beispielsweise kann das Gebläse erst dann eingeschaltet werden, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Vorzugsweise wird jedoch die Drehzahl des Gebläses 7 von der Steuerung 8 bei zunehmender Temperatur kontinuierlich oder zumindest in mehreren Schritten erhöht.
  • Die temperaturabhängige Ansteuerung des Gebläses 7 erlaubt es, z.B. beim Anfahren des Wäschetrockners dem Prozessluftkreislauf sehr schnell Energie zuzuführen, so dass die Prozesstemperatur rasch erreicht wird, wonach aber im Normalbetrieb ein Überhitzen des Wärmepumpenkreislaufs verhindert wird.
  • Vorzugsweise wird die Temperatur des im Wärmepumpenkreislauf laufenden Mediums dort ermittelt, wo diese Temperatur ungefähr der Kondensationstemperatur des Mediums entspricht. Dies ist zwischen Kondensator 3 und Drosselorgan 5 der Fall, oder ausgangsseitig des Kondensators 3 oder eingangsseitig des Drosselorgans 5.
  • Die vorliegende Erfindung kann unabhängig von dem im Wärmepumpenkreislauf eingesetzten Medium eingesetzt werden, z.B. bei einem Wärmepumpenkreislauf mit R134a oder bei einem solchen mit CO2.
  • Die folgende Tabelle zeigt, im Sinne eines Beispiels, die Kühlluftmenge bzw. relative Förderleistung des Gebläses abhängig von der Temperatur T1 beim Temperatursensor 11, und zwar für eine Wärmepumpe mit dem Medium R134a:
    Temperatur T1 Kühlluftmenge
    64 - 65°C 51%
    65 - 66°C 72%
    66 - 67°C 85%
    67 - 68°C 93%
    68 - 69°C 100%
    Ab einer Referenztemperatur T0 = 64 °C wird die Leistung des Gebläses 7 also erhöht. Für tiefere Temperaturen kann das Gebläse 7 abgeschaltet sein, oder es kann mit geringer Leistung betrieben werden. In der Tabelle ist die Kühlluftmenge in Prozent des Volumenstroms der geförderten Luftmenge relativ zur maximal vom Gebläse 7 förderbaren Luftmenge angegeben.
  • Die obige Tabelle ist als Beispiel zu verstehen. Insbesondere können je nach maximaler Förderleistung des Gebläses 7, je nach Medium im Wärmepumpenkreislauf sowie abhängig von anderen Geräteparametern auch andere Werte verwendet werden. Die Abstufung kann auch gröber oder feiner sein, oder es kann eine kontinuierliche Abhängigkeit zwischen Förderleistung und Temperatur verwendet werden. Eine Abhängigkeit in mehreren Stufen oder eine kontinuierliche Abhängigkeit erlaubt eine feinere Regelung der Energieentnahme als eine "binäre" Ein-Aus-Regelung.
  • Sinkt die Temperatur T1, so wird auch die Kühlluftmenge reduziert. Um ein zu schnelles Schalten zu vermeiden, erfolgen Stufenwechsel vorzugsweise jedoch nicht beliebig schnell, sondern z.B. höchstens einmal pro Minute.
  • Denkbar ist auch, die Leistung des Gebläses 7 abhängig von weiteren Temperaturen zu steuern, z.B. wie in Fig. 6 von EP 1 884 586 illustriert.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (5)

  1. Wäschetrockner mit
    einer Trommel (1) zur Aufnahme von zu trocknender Wäsche,
    einem Prozessluftkreislauf zum Führen von erwärmter Prozessluft durch die Trommel (1), zum Abkühlen der Prozessluft zwecks Wasserentzugs und zum Wiederaufheizen der Prozessluft,
    einem Wärmepumpenkreislauf zum Führen eines Mediums durch einen Kondensator (3), ein Drosselorgan (5), einen Verdampfer (6) und einen Kompressor (2) zurück zum Kondensator (3), wobei mit dem Kondensator (3) die Prozessluft erwärmbar und mit den Verdampfer (6) die Prozessluft abkühlbar ist,
    einem Gebläse (7),
    wobei ein vom Gebläse (7) gekühlter Zusatzwärmetauscher (4) vorgesehen ist,
    wobei der Zusatzwärmetauscher (4) im Prozessluftkreislauf angeordnet ist und zum Entziehen von Wärme aus dem Prozessluftkreislauf ausgestaltet ist, und wobei das Gebläse (7) ausgestaltet ist zum Beblasen des Zusatzwärmetauschers (4) mit Umgebungsluft, und wobei die Steuerung (8) dazu ausgestaltet ist, eine Drehzahl des Gebläses (7) abhängig vom Signal eines Temperatursensors (11) zu steuern,
    wobei der Temperatursensor (11) im Wärmepumpenkreislauf angeordnet ist und der Wäschetrockner eine Steuerung (8) aufweist, mit der eine vom Zusatzwärmetauscher dem Prozessluftkreislauf entziehbare Wärmeleistung abhängig vom Signal des Temperatursensors (11) steuerbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass genau ein vom Gebläse (7) gekühlter Zusatzwärmetauscher (4) vorgesehen ist.
  2. Wäschetrockner nach Anspruch 1, wobei der Zusatzwärmetauscher (4) zwischen der Trommel (1) und dem Verdampfer (6) angeordnet ist.
  3. Wäschetrockner nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Temperatursensor (11) zwischen dem Kondensator (3) und dem Drosselorgan (5) oder ausgangsseitig beim Kondensator (3) oder eingangsseitig beim Drosselorgan (5) angeordnet ist.
  4. Wäschetrockner nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (8) dazu ausgestaltet ist, die Drehzahl des Gebläses (7) bei zunehmender Temperatur kontinuierlich oder in mehreren Schritten zu erhöhen.
  5. Verfahren zum Betrieb eines Wäschetrockners nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die vom Zusatzwärmetauscher (4) dem Prozessluftkreislauf entzogene Wärmeleistung abhängig von einem Signal des Temperatursensors (11) gesteuert wird.
EP11009967.8A 2010-12-24 2011-12-19 Wäschetrockner mit temperaturgesteuertem Zusatzwärmetauscher Active EP2468949B1 (de)

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