DE102018128500A1

DE102018128500A1 - Wärmepumpenwäschetrockner und Verfahren zu dessen Betrieb

Info

Publication number: DE102018128500A1
Application number: DE102018128500.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Drees; Klaus Hunke; Michael Katter; André Koelmann; Patrick Schimke; Lars Stöttwig
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmepumpenwäschetrockner, umfassend einen Prozessluftkreislauf (2) für eine Prozessluft zur Trocknung von zu trocknender Wäsche und einen Kältemittelkreislauf (4) für ein Kältemittel, wobei der Kältemittelkreislauf (4) einen Verdampfer (6), einen Verflüssiger (10), einen Verdichter (14), einen Kühler (16) und eine Steuerung (20) aufweist, und wobei der Kühler (16) mittels der Steuerung (20) und zumindest teilweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen eines Kältemitteltemperatursensors (18) ansteuerbar ist.Um eine Wäschetrocknung in einem Wärmepumpenwäschetrockner zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der Kältemittelkreislauf (4) einen Wärmeübertrager (22) mit mindestens einem Peltierelement (28) umfasst, wobei eine Kaltseite des mindestens einen Peltierelements (28) in Wärmeübertragungsverbindung mit einer ersten Strömungsleitung (8) und eine Warmseite des mindestens einen Peltierelements (28) in Wärmeübertragungsverbindung mit einer zweiten Strömungsleitung (12) steht, und wobei das mindestens eine Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels mittels der Steuerung (20) derart ansteuerbar ist, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite gekühlt und mittels der Warmseite beheizt wird.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpenwäschetrockners.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmepumpenwäschetrockner nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpenwäschetrockners nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Derartige Wärmepumpenwäschetrockner und Verfahren zu deren Betrieb sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bereits bekannt.
Beispielsweise ist aus der DE 196 38 865 C2 ein Wärmepumpenwäschetrockner, umfassend einen Prozessluftkreislauf für eine Prozessluft zur Trocknung von zu trocknender Wäsche und einen Kältemittelkreislauf für ein Kältemittel bekannt, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdampfer, einen mit dem Verdampfer über eine als Drosselleitung mit einer Drossel ausgebildete erste Strömungsleitung verbundenen Verflüssiger, einen zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger in einer zweiten Strömungsleitung angeordneten Verdichter, einen Kühler zur Kühlung des Kältemittels, mindestens einen Kältemitteltemperatursensor zur Detektion der Temperatur des Kältemittels und eine mit dem Verdichter, dem Kühler und dem Kältemitteltemperatursensor signalleitend verbundene Steuerung aufweist, und wobei der Kühler mittels der Steuerung und zumindest teilweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Kältemitteltemperatursensors ansteuerbar ist. Die erste als Drosselleitung ausgebildete erste Strömungsleitung weist zur Drosselung des Kältemittels eine als gesteuertes Expansionsventil ausgebildete Drossel auf.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Wäschetrocknung in einem Wärmepumpenwäschetrockner zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Wärmepumpenwäschetrockner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kältemittelkreislauf einen Wärmeübertrager mit mindestens einem Peltierelement umfasst, wobei eine Kaltseite des mindestens einen Peltierelements in Wärmeübertragungsverbindung mit der ersten Strömungsleitung und eine Warmseite des mindestens einen Peltierelements in Wärmeübertragungsverbindung mit der zweiten Strömungsleitung steht, und wobei das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels mittels der Steuerung derart ansteuerbar ist, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite gekühlt und mittels der Warmseite beheizt wird. Ferner wird dieses Problem durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpenwäschetrockners mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kältemittelkreislauf einen Wärmeübertrager mit mindestens einem Peltierelement umfasst, wobei eine Kaltseite des mindestens einen Peltierelements in Wärmeübertragungsverbindung mit der ersten Strömungsleitung und eine Warmseite des mindestens einen Peltierelements in Wärmeübertragungsverbindung mit der zweiten Strömungsleitung steht, und wobei das mindestens einen Peltierelement des Wärmeübertragers in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels mittels der Steuerung derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite gekühlt und mittels der Warmseite beheizt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil besteht beispielsweise in einer effizienteren und/oder schnelleren Wäschetrocknung in einem Wärmepumpenwäschetrockner. Mittels des Wärmeübertragers mit dem mindestens einen Peltierelement ist der Kühler auf besonders vorteilhafte Weise realisiert, da Peltierelemente lediglich eine geringe Größe und ein geringes Gewicht aufweisen. Entsprechend ist der Wärmeübertrager mit dem mindestens einen Peltierelement in seiner Anordnung in dem Wärmepumpenwäschetrockner in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Ferner umfassen Peltierelemente keine beweglichen Bauteile und Bewegen keine Gase oder Flüssigkeiten. Somit ist es möglich, den erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockner im Vergleich zu mit Kühlgebläsen oder dergleichen ausgestatteten Wärmepumpenwäschetrocknern ohne zusätzlichen Aufwand, beispielsweise einer schallabsorbierenden Befestigung und/oder einer schallabsorbierenden Einhausung, mit einer geringeren Geräuschemission zu betreiben.
Darüber hinaus dient der Wärmeübertrager mit dem mindestens einen Peltierelement nicht lediglich zur Kühlung, insbesondere zur Unterkühlung, des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs, sondern gleichzeitig zur Erwärmung, insbesondere zur Überhitzung, des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs. Entsprechend ist in der ersten Strömungsleitung eine gewünschte Kühlung des Kältemittels und in der zweiten Strömungsleitung eine gewünschte Erwärmung des Kältemittels mittels des Wärmeübertragers befördert. Der Verflüssiger und/oder der Verdampfer des Kältemittelkreislaufs können/kann somit geringer dimensioniert werden. Es ist auch kein zusätzliches Bauteil, beispielsweise ein zusätzlicher Wärmeübertrager oder dergleichen, zur Beheizung des Kältemittels erforderlich. Ferner ermöglicht das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers eine einfache und qualitativ gute Regelung der Kühlung, insbesondere der Unterkühlung, des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung und der Erwärmung, insbesondere der Überhitzung, des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs.
Grundsätzlich ist das mindestens eine Peltierelement nach Art, Material, Dimensionierung, Anzahl und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners sieht vor, dass die Kaltseite zwischen dem Verflüssiger und der Drossel angeordnet ist. Die Kaltseite des mindestens einen Peltierelement des Wärmeübertragers ist also in Strömungsrichtung nach dem Verflüssiger und vor der Drossel in der ersten Strömungsleitung angeordnet. Hierdurch ist es möglich, das Kältemittel in der ersten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs in gewünschter Weise und kontrolliert zu kühlen. Eine Kühlung des Kältemittels wäre beispielsweise dann erforderlich, wenn sich das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf aufgrund des Trocknungsprozesses und der Verdichtung mittels des Verdichters zu sehr aufgeheizt hat. Somit ist gewährleistet, dass die für die sichere Funktion des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners erforderliche Maximaltemperatur des Kältemittels nicht überschritten wird.
Analoges gilt für eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach die Kaltseite zwischen dem Verflüssiger und der Drossel angeordnet ist und das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers mittels der Steuerung derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite unterkühlt wird.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockner sieht vor, dass die Warmseite zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet ist. Auf diese Weise ist mittels des mindestens einen Peltierelements des Wärmeübertragers nicht lediglich eine unter bestimmten Bedingungen im Verlauf eines Trocknungsprozesses erforderliche Kühlung des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs ermöglicht, sondern es ist auch eine Beheizung des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter ermöglicht. Die Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf ist direkt vor deren Erwärmung mittels des Verdichters und des Verflüssigers in gewünschter Weise und kontrolliert vorheizbar.
Gleiches gilt für eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach die Warmseite zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet ist und das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers mittels der Steuerung derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels der Warmseite überhitzt wird.
Grundsätzlich ist der Wärmeübertrager nach Art, Material, Dimensionierung, Anzahl und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners sieht vor, dass der Wärmeübertrager für das Kältemittel einen inneren Durchflussbereich und einen äußeren Durchflussbereich aufweist, wobei die Kaltseite des mindestens einen Peltierelements und die Warmseite des mindestens einen Peltierelements jeweils einem der beiden Durchflussbereiche zugeordnet sind. Hierdurch ist der Wärmeübertrager auf konstruktiv besonders einfache Weise und kompakt realisierbar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners sieht vor, dass die Kaltseite des mindestens einen Peltierelements dem inneren Durchflussbereich und die Warmseite des mindestens einen Peltierelements dem äußeren Durchflussbereich zugeordnet ist. Auf diese Weise ist der Aufbau des Wärmeübertragers weiter vereinfacht und die Funktion des Wärmeübertragers weiter verbessert.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners sieht vor, dass der Verdampfer und der Wärmeübertrager derart aufeinander abgestimmt ausgebildet und eingerichtet sind, dass die Verdampfung des Kältemittels im Wesentlichen im Verdampfer und die Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen im Wärmeübertrager erfolgt. Hierdurch ist es möglich, den Verdampfer lediglich auf die Verdampfung des Kältemittels auszulegen und zu dimensionieren, da die Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen in den Wärmeübertrager verlagert ist. Entsprechend ist der Verdampfer kompakt realisierbar und leichter auszulegen. Ferner ist das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers leicht steuerbar oder regelbar, so dass auch die Überhitzung des Kältemittels mittels des Wärmeübertragers leicht steuerbar oder regelbar ist.
Entsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens rückbezogen auf Anspruch 9 vor, dass die Verdampfung des Kältemittels im Wesentlichen im Verdampfer und die Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen im Wärmeübertrager erfolgt.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens rückbezogen auf Anspruch 9 oder 10 sieht vor, dass das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers mittels der Steuerung derart angesteuert wird, dass die Überhitzung des Kältemittels mittels der Warmseite während eines Trocknungsprozesses im Wesentlichen konstant ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine gewünschte und für den Trocknungsprozess vorteilhafte Überhitzung des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs auch unter schwierigen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei einer Reversion oder bei einer Blockade des Prozessluftstroms in dem Prozessluftkreislauf aufgrund eines verstopften Filters in dem Prozessluftkreislauf oder dergleichen, zu realisieren. Die Überhitzung des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs ist mittels des Wärmeübertragers auf einfache Weise regelbar.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass mittels eines Prozesslufttemperatursensors die Temperatur der Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf zu Beginn eines Trocknungsprozesses detektiert wird und das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers in Abhängigkeit der detektierten Temperatur der Prozessluft mittels der Steuerung angesteuert wird. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, eine Kelleraufstellung des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners automatisch zu detektieren und für die Ansteuerung des mindestens einen Peltierelements des Wärmeübertragers mittels der Steuerung zu verwenden. Aufgrund der kühleren Umgebungsluft in einem Keller kann vorgesehen sein, das Kältemittel in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs und damit die Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf mittels des Wärmeübertragers stärker vorzuwärmen.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass mittels eines Energiesensors die von dem mindestens einen Peltierelement aufgenommene und/oder an das Kältemittel abgegebene Energie detektiert wird und in Abhängigkeit der detektierten Energie eine zeitliche Veränderung des Volumenstroms und/oder des Massenstroms der Prozessluft während eines Trocknungsprozesses ermittelt wird. Auf diese Weise ist beispielsweise auf messtechnisch besonders einfache Weise automatisch detektierbar, ob ein Filter in dem Prozessluftkreislauf verstopft ist und gereinigt werden muss.
Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers zu Beginn eines Trocknungsprozesses mittels der Steuerung derart angesteuert wird, dass ein Maximum an mittels dieses Wärmeübertragers technisch möglicher Erwärmung des Kältemittels erfolgt. Hierdurch ist ein schnelles Aufheizen der Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf mittels des Kältemittelkreislaufs zu Beginn eines Trocknungsprozesses auf einfache Art ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners in einer teilweisen Darstellung,
2 den Wärmeübertrager des Wärmepumpenwäschetrockners aus 1 in einer Detaildarstellung und
3 ein zu dem Wärmepumpenwäschetrockner korrespondierendes Druck-Enthalpie-Diagramm.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners in einer vereinfachten, teilweisen Darstellung gezeigt. Der Wärmepumpenwäschetrockner ist als ein Haushaltsgerät ausgebildet und umfasst einen Prozessluftkreislauf für eine Prozessluft zur Trocknung von zu trocknender Wäsche und einen Kältemittelkreislauf für ein Kältemittel. Der Prozessluftkreislauf ist in 1 durch eine umlaufende Linie 2 und der Kältemittelkreislauf ist durch eine umlaufende Linie 4 symbolisiert. Die Strömungsrichtungen in dem Prozessluftkreislauf 2 und in dem Kältemittelkreislauf 4 sind jeweils durch Pfeile symbolisiert. Die Wäsche, die Prozessluft und das Kältemittel sind nicht dargestellt.
Der Kältemittelkreislauf 4 weist einen Verdampfer 6, einen mit dem Verdampfer 6 über eine als Drosselleitung ausgebildete erste Strömungsleitung 8 verbundenen Verflüssiger 10, einen zwischen dem Verdampfer 6 und dem Verflüssiger 10 in einer zweiten Strömungsleitung 12 angeordneten Verdichter 14, einen Kühler 16 zur Unterkühlung des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung 8, einen Erhitzer 18 zur Überhitzung des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung 12, einen nicht dargestellten ersten Kältemitteltemperatursensor zur Detektion der Temperatur des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung 8 des Kältemittelkreislaufs 4, einen nicht dargestellten zweiten Kältemitteltemperatursensor zur Detektion der Temperatur des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung 12 des Kältemittelkreislaufs 4 und eine mit dem Verdichter 14, dem Kühler 16, dem ersten Kältemitteltemperatursensor und dem zweiten Kältemitteltemperatursensor signalleitend verbundene Steuerung 20 auf, wobei der Kühler 16 mittels der Steuerung 20 und zumindest teilweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des ersten Kältemitteltemperatursensors und/oder des zweiten Kältemitteltemperatursensors ansteuerbar ist. In gleicher Weise kann auch der Erhitzer 18 ansteuerbar ausgebildet sein. Die Signalübertragungsverbindung zu der Steuerung 20 ist in der 1 nicht näher dargestellt und auf dem Fachmann bekannte Weise drahtlos oder drahtgebunden ausgebildet. In der als Drosselleitung ausgebildeten ersten Strömungsleitung 8 ist ein Drosselventil 21 als Drossel angeordnet.
Der Kühler 16 und der Erhitzer 18 sind jeweils als ein Teil eines Wärmeübertragers 22 ausgebildet. Der Wärmeübertrager 22 ist in 2 näher dargestellt und weist für das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 4 einen inneren Durchflussbereich 24 und einen äußeren Durchflussbereich 26 auf. Ferner weist der Wärmeübertrager 22 insgesamt zwei Peltierelemente 28 auf, wobei eine Kaltseite jedes der beiden Peltierelemente 28 dem inneren Durchflussbereich 24 und eine Warmseite jedes der beiden Peltierelemente 28 dem äußeren Durchflussbereich 26 des Wärmeübertragers 22 zugeordnet sind. Der innere Durchflussbereich 24 und der äußere Durchflussbereich 26 sind jeweils als MPETs, als sogenannte Multi Port Extruded Tubes, ausgebildet. Zwischen den Kaltseiten der beiden Peltierelemente 28 und dem inneren Durchflussbereich 24 des Wärmeübertragers 22 auf der einen Seite und den Warmseiten der beiden Peltierelementen 28 und dem äußeren Durchflussbereich 26 des Wärmeübertragers 22 auf der anderen Seite ist jeweils eine Wärmeleitpaste als Zwischenschicht 30 angeordnet, um die Wärmeleitung zwischen den Peltierelementen 28 und dem in dem inneren Durchflussbereich 24 und dem äußeren Durchflussbereich 26 geführten Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 4 zu verbessern.
Die erste Strömungsleitung 8 und die zweite Strömungsleitung 12 verbinden somit jeweils strömungsleitend den Verdampfer 6 mit dem Verflüssiger 10, wobei in der zweiten Strömungsleitung 12 zwischen dem Verdampfer 6 und dem Verflüssiger 10 der Verdichter 14 angeordnet ist. Die als Drosselleitung ausgebildete erste Strömungsleitung 8 weist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Drosselventil 21 auf. Grundsätzlich ist jedoch auch jede andere geeignete Art der Drosselung, also der Ausbildung der als Drosselleitung ausgebildeten ersten Strömungsleitung, denkbar. Rein exemplarisch sei hier lediglich auf die Ausbildung der Drosselleitung oder eines Teils der Drosselleitung als ein Kapillarrohr hingewiesen.
Wie aus der 1 hervorgeht, ist der Kühler 16, und damit die Kaltseiten der Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22, zwischen dem Verflüssiger 10 und dem Drosselventil 21 angeordnet. Der Erhitzer 18, und damit die Warmseiten der Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22, sind zwischen dem Verdampfer 6 und dem Verdichter 14 angeordnet.
Der Verdampfer 6 und der Wärmeübertrager 22 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners derart aufeinander abgestimmt ausgebildet und eingerichtet, dass die Verdampfung des Kältemittels im Wesentlichen im Verdampfer 6 und eine Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen im Wärmeübertrager 22 erfolgt.
In Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung 8 des Kältemittelkreislaufs 4 sind die beiden Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 mittels der Steuerung 20 derart ansteuerbar, dass das Kältemittel in der ersten Strömungsleitung 8 des Kältemittelkreislaufs 4 mittels des Wärmeübertragers 22 unterkühlt wird. In Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung 12 des Kältemittelkreislaufs 4 sind die beiden Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 mittels der Steuerung 20 derart ansteuerbar, dass das Kältemittel in der zweiten Strömungsleitung 12 des Kältemittelkreislaufs 4 mittels des Wärmeübertragers 22 überhitzt wird. Vorrangig ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Überhitzung des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung 12. Beispielsweise wäre es auch denkbar, dass in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners lediglich ein Kältemitteltemperatursensor zur Detektion der Temperatur des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung 12 vorhanden ist.
Aufgrund der besonderen Eigenschaft des Wärmeübertragers 22 mit den beiden Peltierelementen 28, nämlich dass die beiden Peltierelemente 28 mittels der Steuerung 20 sowohl zur Kühlung wie auch zur Beheizung des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4 angesteuert werden können, ist es möglich, das Kältemittel wunschgemäß zu kühlen, insbesondere zu unterkühlen, oder zu erwärmen, insbesondere zu überhitzen. Hierzu ist die Steuerung 20 geeignet ausgebildet.
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpenwäschetrockners gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und anhand der 1 bis 3 näher erläutert.
Ein Benutzer des Wärmpumpenwäschetrockners befüllt den Wärmepumpenwäschetrockner mit der zu trocknenden Wäsche und wählt auf dem Fachmann bekannte Weise ein geeignetes Trocknungsprogramm zur Steuerung eines Trocknungsprozesses aus. Im Verlauf des Trocknungsprozesses wird die zu trocknende Wäsche von der Prozessluft des Prozessluftkreislaufs 2 zwecks Trocknung durchströmt. Hierfür wird die trockene Prozessluft des Prozessluftkreislaufs 2 zunächst mittels des Verflüssigers 10 erwärmt, wobei das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 4 abgekühlt und dadurch verflüssigt wird. Der Zustand des Kältemittels nach dessen Verflüssigung in dem Verflüssiger 10 ist in der 3 als Punkt a eingezeichnet. Das abgekühlte, verflüssigte Kältemittel strömt zunächst durch den inneren Durchflussbereich 24 des Wärmeübertragers 22 und wird mittels der Kaltseiten der beiden Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 unterkühlt. Der Zustand des Kältemittels nach der Unterkühlung mittels des Wärmeübertragers 22 ist in der 3 als Punkt b eingezeichnet.
Mittels des in der ersten Strömungsleitung 8 angeordneten Drosselventils 21 wird der Druck des Kältemittels auf dem Fachmann bekannte Weise erniedrigt. Der Zustand des Kältemittels nach dieser Drucksenkung mittels des Drosselventils 21 ist in der 3 als Punkt c eingezeichnet. Das Kältemittel strömt durch die erste Strömungsleitung 8 in den Verdampfer 6. Die Prozessluft des Prozessluftkreislaufs 2 wurde zwischenzeitlich in Kontakt mit der zu trocknenden Wäsche gebracht, so dass die Prozessluft nun feucht ist. Mittels des Verdampfers 6 wird die feuchte Prozessluft abgekühlt und damit entfeuchtet, wobei sich das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 4 erwärmt und dadurch verdampft. Der Zustand des Kältemittels nach dessen Verdampfung in dem Verdampfer 6 ist in der 3 als Punkt d eingezeichnet. Das erwärmte und nun dampfförmige Kältemittel strömt zunächst durch den äußeren Durchflussbereich 26 des Wärmeübertragers 22 und wird mittels der Warmseiten der beiden Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 überhitzt. Der Zustand des Kältemittels nach der Überhitzung mittels des Wärmeübertragers 22 ist in der 3 als Punkt e eingezeichnet. Durch die zweite Strömungsleitung 12 strömt das Kältemittel weiter in den Verdichter 14, mittels dem das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 4 verdichtet und zusätzlich erwärmt wird. Der Zustand des Kältemittels nach der Verdichtung mittels des Verdichters 14 ist in der 3 als Punkt f eingezeichnet. Von dem Verdichter 14 strömt das Kältemittel mittels der zweiten Strömungsleitung 12 zurück in den Verflüssiger 10 des Kältemittelkreislaufs 4. Die Prozessluft des Prozessluftkreislaufs 2 wird analog zu den obigen Ausführungen in dem Verflüssiger 10 wieder erwärmt, wobei das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 4 wieder abgekühlt und dadurch verflüssigt wird. Der Kreislauf der Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf 2 und des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4 beginnt von Neuem.
Dieser Vorgang wiederholt sich während des Trocknungsprozesses der Wäsche, wodurch die Wäsche den mittels des ausgewählten Trocknungsprogramms von dem Benutzer gewünschten Trocknungsgrad erreicht.
Im Verlauf des Trocknungsprozesses kann es erforderlich sein, das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 4 zu kühlen. Beispielsweise, weil sonst eine vorher festgelegte Maximaltemperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4 überschritten würde. Mittels des ersten Kältemitteltemperatursensors wird die Temperatur des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung 8 des Kältemittelkreislaufs 4 detektiert und auf dem Fachmann bekannte Weise an die Steuerung 20 weitergeleitet und in der Steuerung 20 verarbeitet. Besteht die Gefahr, dass die Temperatur des Kältemittels dessen zulässige Maximaltemperatur übersteigt, werden die Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 mittels der Steuerung 20 und in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels in der ersten Strömungsleitung 8 automatisch derart angesteuert, dass das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 4 gekühlt wird.
Umgekehrt kann es wünschenswert sein, dass das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 4 mittels des Wärmeübertragers 22 beheizt wird. Beispielsweise kann dies im Verlauf des Trocknungsprozesses vorgesehen sein, um den Trocknungsprozess durch eine Vorheizung des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4 vor dessen Eintritt in den Verflüssiger 10 zu beschleunigen. Entsprechend werden die Peltierelemente 28 in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4, nämlich in der zweiten Strömungsleitung 12 des Kältemittelkreislaufs 4, an der der zweite Kältemitteltemperatursensor wärmeübertragend angeordnet ist, mittels der Steuerung 20 automatisch derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels des Wärmeübertragers 22 beheizt wird.
Eine derartige Vorheizung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs 4 ist grundsätzlich als vorteilhaft für den Trocknungsprozess der zu trocknenden Wäsche zu werten, da hierdurch die Effizienz und die Geschwindigkeit des Trocknungsprozesses erhöht wird. Lediglich bei Gefahr einer Überhitzung des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4, also wenn das Kältemittel dessen zulässige Maximaltemperatur übersteigt, wäre diese Vorheizung des Kältemittels mittels des Wärmeübertragers 22 nicht sinnvoll.
Mit dem erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockner gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auch eine prädiktive Überhitzungsregelung ermöglicht. Anhand von detektierbaren Parametern des Wärmepumpenwäschetrockners lässt sich automatisch erkennen, ob es aufgrund von einer Änderung in dem Prozessluftstrom in dem Prozessluftkreislauf 2 zu einem Einbruch in der Überhitzung des Kältemittels in der zweiten Strömungsleitung 12 kommen kann. Aufgrund der regelbaren Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 lassen sich die Peltierelemente 28 mittels der Steuerung 20 derart automatisch ansteuern, dass ein derartiger Einbruch in der Überhitzung des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf 4 verhindert, zumindest jedoch abgemildert ist.
Aufgrund dessen, dass die Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen in dem Wärmeübertrager 22 erfolgt, ist es zum einen möglich, den Verdampfer 6 geringer zu dimensionieren. Die gewünschte Überhitzung wird allein durch den Wärmeübertrager 22 gewährleistet. Zum anderen lässt sich die Überhitzung aufgrund der einfachen Regelbarkeit der beiden Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 leichter regeln.
Beispielsweise gilt dies insbesondere für das Ende des Trocknungsprozesses, wenn die zu trocknende Wäsche weniger feucht ist und damit auch die Prozessluft weniger feucht ist. Auch unter diesen Betriebsbedingungen des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lässt sich der gewünschte Grad an Überhitzung mittels des Wärmeübertragers 22 gewährleisten und beispielsweise im Wesentlichen konstant halten.
Mittels des Wärmeübertragers 22 ist es darüber hinaus möglich, die Prozessluft schnell auf eine gewünschte Temperatur aufzuheizen. Beispielsweise ist dies insbesondere zu Beginn eines Trocknungsprozesses vorteilhaft. So können die Peltierelemente 28 des Wärmeübertragers 22 zu Beginn eines Trocknungsprozesses mittels der Steuerung 20 derart angesteuert werden, dass ein Maximum an mittels dieses Wärmeübertragers 22 technisch möglicher Erwärmung des Kältemittels erfolgt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise ist es denkbar, dass der erfindungsgemäße Wärmepumpenwäschetrockner als ein gewerbliches Gerät, also ein Gerät für den professionellen Einsatz, ausgebildet ist. Der Begriff Wärmepumpenwäschetrockner ist dabei allgemein zu verstehen und umfasst jede Art von Wäschebehandlungsmaschine, bei der die zu behandelnde Wäsche getrocknet wird.
Im Unterschied zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass mittels eines Prozesslufttemperatursensors die Temperatur der Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf zu Beginn eines Trocknungsprozesses detektiert wird und das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers in Abhängigkeit der detektierten Temperatur der Prozessluft mittels der Steuerung angesteuert wird. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, eine Kelleraufstellung des erfindungsgemäßen Wärmepumpenwäschetrockners automatisch zu detektieren und für die Ansteuerung des mindestens einen Peltierelements des Wärmeübertragers mittels der Steuerung zu verwenden. Aufgrund der kühleren Umgebungsluft in einem Keller kann vorgesehen sein, das Kältemittel in der zweiten Strömungsleitung des Kältemittelkreislaufs und damit die Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf mittels des Wärmeübertragers stärker vorzuwärmen.
Ferner ist es denkbar, dass mittels eines Energiesensors die von dem mindestens einen Peltierelement aufgenommene und/oder an das Kältemittel abgegebene Energie detektiert wird und in Abhängigkeit der detektierten Energie eine zeitliche Veränderung des Volumenstroms und/oder des Massenstroms der Prozessluft während eines Trocknungsprozesses ermittelt wird. Auf diese Weise ist beispielsweise auf messtechnisch besonders einfache Weise automatisch detektierbar, ob ein Filter in dem Prozessluftkreislauf verstopft ist und gereinigt werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19638865 C2 [0003]

Claims

Wärmepumpenwäschetrockner, umfassend einen Prozessluftkreislauf (2) für eine Prozessluft zur Trocknung von zu trocknender Wäsche und einen Kältemittelkreislauf (4) für ein Kältemittel, wobei der Kältemittelkreislauf (4) einen Verdampfer (6), einen mit dem Verdampfer (6) über eine als Drosselleitung mit einer Drossel (21) ausgebildete erste Strömungsleitung (8) verbundenen Verflüssiger (10), einen zwischen dem Verdampfer (6) und dem Verflüssiger (10) in einer zweiten Strömungsleitung (12) angeordneten Verdichter (14), einen Kühler (16) zur Kühlung des Kältemittels, mindestens einen Kältemitteltemperatursensor zur Detektion der Temperatur des Kältemittels und eine mit dem Verdichter (14), dem Kühler (16) und dem Kältemitteltemperatursensor signalleitend verbundene Steuerung (20) aufweist, und wobei der Kühler (16) mittels der Steuerung (20) und zumindest teilweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Kältemitteltemperatursensors ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (4) einen Wärmeübertrager (22) mit mindestens einem Peltierelement (28) umfasst, wobei eine Kaltseite des mindestens einen Peltierelements (28) in Wärmeübertragungsverbindung mit der ersten Strömungsleitung (8) und eine Warmseite des mindestens einen Peltierelements (28) in Wärmeübertragungsverbindung mit der zweiten Strömungsleitung (12) steht, und wobei das mindestens eine Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels mittels der Steuerung (20) derart ansteuerbar ist, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite gekühlt und mittels der Warmseite beheizt wird.
Wärmepumpenwäschetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltseite zwischen dem Verflüssiger (10) und der Drossel (21) angeordnet ist.
Wärmepumpenwäschetrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmseite zwischen dem Verdampfer (6) und dem Verdichter (14) angeordnet ist.
Wärmepumpenwäschetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (22) für das Kältemittel einen inneren Durchflussbereich (24) und einen äußeren Durchflussbereich (26) aufweist, wobei die Kaltseite des mindestens einen Peltierelements (28) und die Warmseite des mindestens einen Peltierelements (28) jeweils einem der beiden Durchflussbereiche (24, 26) zugeordnet sind.
Wärmepumpenwäschetrockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltseite des mindestens einen Peltierelements (28) dem inneren Durchflussbereich (24) und die Warmseite des mindestens einen Peltierelements (28) dem äußeren Durchflussbereich (26) zugeordnet ist.
Wärmepumpenwäschetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (6) und der Wärmeübertrager (22) derart aufeinander abgestimmt ausgebildet und eingerichtet sind, dass die Verdampfung des Kältemittels im Wesentlichen im Verdampfer (6) und die Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen im Wärmeübertrager (22) erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpenwäschetrockners, wobei der Wärmepumpenwäschetrockner einen Prozessluftkreislauf (2) für eine Prozessluft zur Trocknung von zu trocknender Wäsche und einen Kältemittelkreislauf (4) für ein Kältemittel umfasst, wobei das Kältemittel in einem Verdampfer (6) verdampft wird, in einem mit dem Verdampfer (6) über eine als Drosselleitung mit einer Drossel (21) ausgebildete erste Strömungsleitung (8) verbundenen Verflüssiger (10) verflüssigt wird, mittels eines zwischen dem Verdampfer (6) und dem Verflüssiger (10) in einer zweiten Strömungsleitung (12) angeordneten Verdichter (14) verdichtet und mittels eines Kühlers (16) gekühlt wird, und wobei mittels mindestens eines Kältemitteltemperatursensors die Temperatur des Kältemittels detektiert wird und der Kühler (16) von einer Steuerung (20) und zumindest teilweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Kältemitteltemperatursensors angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (4) einen Wärmeübertrager (22) mit mindestens einem Peltierelement (28) umfasst, wobei eine Kaltseite des mindestens einen Peltierelements (28) in Wärmeübertragungsverbindung mit der ersten Strömungsleitung (8) und eine Warmseite des mindestens einen Peltierelements (28) in Wärmeübertragungsverbindung mit der zweiten Strömungsleitung (12) steht, und wobei das mindestens einen Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) in Abhängigkeit der Temperatur des Kältemittels mittels der Steuerung (20) derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite gekühlt und mittels der Warmseite beheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltseite zwischen dem Verflüssiger (10) und der Drossel (21) angeordnet ist und das mindestens eine Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) mittels der Steuerung (20) derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels der Kaltseite unterkühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmseite zwischen dem Verdampfer (6) und dem Verdichter (14) angeordnet ist und das mindestens eine Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) mittels der Steuerung (20) derart angesteuert wird, dass das Kältemittel mittels der Warmseite überhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung des Kältemittels im Wesentlichen im Verdampfer (6) und die Überhitzung des Kältemittels im Wesentlichen im Wärmeübertrager (22) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) mittels der Steuerung (20) derart angesteuert wird, dass die Überhitzung des Kältemittels mittels der Warmseite während eines Trocknungsprozesses im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Prozesslufttemperatursensors die Temperatur der Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf zu Beginn eines Trocknungsprozesses detektiert wird und das mindestens eine Peltierelement des Wärmeübertragers in Abhängigkeit der detektierten Temperatur der Prozessluft mittels der Steuerung angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Energiesensors die von dem mindestens einen Peltierelement aufgenommene und/oder an das Kältemittel abgegebene Energie detektiert wird und in Abhängigkeit der detektierten Energie eine zeitliche Veränderung des Volumenstroms und/oder des Massenstroms der Prozessluft während eines Trocknungsprozesses ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Peltierelement (28) des Wärmeübertragers (22) zu Beginn eines Trocknungsprozesses mittels der Steuerung (20) derart angesteuert wird, dass ein Maximum an mittels dieses Wärmeübertragers (22) technisch möglicher Erwärmung des Kältemittels erfolgt.