WO2009083345A1

WO2009083345A1 - Trockner mit einem wärmepumpenkreis

Info

Publication number: WO2009083345A1
Application number: PCT/EP2008/066281
Authority: WO
Inventors: Ulrich Nehring; Günter Steffens
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2009-07-09
Also published as: DE102007062775A1

Abstract

Die Erfindung betriff einen Trockner (1), welcher einen Wärmepumpenkreis (3 bis 7) mit einen ersten Wärmetauscher (3) zur Verflüssigung eines Arbeitsmittels, einen zweiten Wärmetauscher (4) zur Verdampfung des Arbeitsmittels und einen Kompressor (6) zur Kompression des Arbeitsmittels aufweist und einen motorischen Antrieb (8) für eine Trommel des Trockners (1) umfasst, und bei welchem der erste Wärmetauscher (3) und der motorische Antrieb (8) und/oder der Kompressor (6) so angeordnet sind, dass sie von einem in den Trockner (1) einströmenden Luftstrom (11) umströmt sind. Des Weiteren ist der Trockner (1) als Ablufttrockner (1) ausgebildet.

Description

Trockner mit einem Wärmepumpenkreis

Die Erfindung betrifft einen Trockner, welcher einen Wärmepumpenkreis mit einem ersten Wärmetauscher zur Verflüssigung eines Arbeitsmittels, einem zweiten Wärmetauscher zur Verdampfung des Arbeitsmittels, und einem Kompressor zur Kompression des Arbeitsmittels aufweist, und einen motorischen Antrieb für eine Trommel des Trockners umfasst, und bei welchem der erste Wärmetauscher und der motorische Antrieb und/oder der Kompressor so angeordnet sind, dass sie von einem in den Trockner einströmenden Luftstrom umströmt sind.

Ein solcher Trockner geht hervor aus der DE 18 27 021 U1.

Im Allgemeinen wird ein Wäschetrockner als Ablufttrockner oder als Kondensationstrockner betrieben. Ein Ablufttrockner leitet erwärmte Luft einmal durch die zu trocknende Wäsche und führt danach diese mit Feuchtigkeit beladene Luft durch einen Abluftschlauch von dem Ablufttrockner und aus dem Raum, in welchem dieser aufgestellt ist, ab. Ein Kondensationstrockner, dessen Funktionsweise auf der Kondensation der mittels warmer Prozessluft aus der Wäsche verdampften Feuchtigkeit beruht, führt einen Luftstrom, durch welchen die Wäsche nach und nach getrocknet wird, in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf. In diesem wird die Luft zyklisch erwärmt, durch die feuchte Wäsche geführt und zur Abscheidung der Feuchtigkeit, mit der sie sich beladen hat, abgekühlt. Ein Kondensationstrockner benötigt keinen Abluftschlauch und ermöglicht eine Energierückgewinnung aus der erwärmten Prozessluft, beispielsweise durch Verwenden einer Wärmepumpe.

Gegenüber einem Kondensationstrockner kann ein Ablufttrockner einfach und somit billiger aufgebaut sein. Ein Ablufttrockner zieht während seines Betriebs Luft aus seiner Umgebung ein und verwendet diese direkt zum Trocknen. Solche Umgebungsluft ist in der Regel vergleichsweise trocken und weist eine relative Feuchte von deutlich weniger als 100 % auf, und kann deshalb relativ viel Feuchtigkeit aufnehmen. Im Vergleich dazu kann die zirkulierende Prozessluft in einem Kondensationstrockner in der Regel nur auf 100 % relativer Feuchte bei der geringsten, im Prozessluftkreislauf anstehenden Temperatur entfeuchtet werden, was ihre Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit aus den zu trocknenden Gegenständen begrenzt und damit dem Trocknungsprozess eine gewisse Beschränkung auferlegt. Auch in einem Ablufttrockner ist eine Wärmerückgewinnung grundsätzlich möglich.

Die DE 30 00 865 A1 offenbart einen Wäschetrockner mit Wärmerückgewinnung. Der Wäschetrockner besteht aus einem die Wäsche aufnehmenden und bewegenden

Behälter, in welchen ein von einem Heizelement erwärmter Zuluftstrom mündet, während die feuchte Warmluft als Abluft über einen Auslass geführt wird. Im Zuluftstrom ist vor dem Heizelement ein Wärmetauscher angeordnet, der von der feucht-heißen Abluft aus dem Behälter durchströmt wird. Der Wäschetrockner ist demnach als Ablufttrockner ausgestaltet.

Bei einem Ablufttrockner mit Wärmerückgewinnung strömt in der Regel Umgebungsluft (von beispielsweise 20° C und 60 % relativer Luftfeuchtigkeit), in die Wärmetauscherflächen eines Luft-Luft-Wärmetauschers und wird dort unter Abkühlung der aus der Trocknungskammer kommenden warmen Prozessluft aufgeheizt. Abhängig von der Kühlleistung bzw. dem Wärmetausch entsteht Kondensat, das in einem Behälter gesammelt oder abgepumpt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weiterbildung des Trockners der eingangs definierten Gattung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Trockner, welcher die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, gelöst.

Ein erfindungsgemäßer Trockner weist einen Wärmepumpenkreis auf, welcher einen ersten Wärmetauscher zur Verflüssigung eines Arbeitsmittels und einen zweiten Wärmetauscher zur Verdampfung des Arbeitsmittels umfasst. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst darüber hinaus einen Kompressor zur Kompression des Arbeitsmittels. Des Weiteren umfasst der Trockner einen motorischen Antrieb für eine Trommel des Trockners, in welche die zu trocknenden Gegenstände eingebracht werden können. Der erste Wärmetauscher und der motorische Antrieb und/oder der Kompressor sind dabei so angeordnet, dass sie von einem in den Trockner einströmenden Luftstrom umströmt sind. Des Weiteren ist der Trockner als Ablufttrockner ausgestaltet. Dieser mit einem Wärmepumpenkreis ausgebildete Ablufttrockner ist so konzipiert, dass dem Wärmepumpenkreis zuzuordnende Komponenten und zumindest eine weitere Komponente von dem einströmenden Luftstrom umströmt werden und dieser dadurch erwärmt werden kann. Da der erste Wärmetauscher ohnehin zur Wärmeabgabe an diesen Luftstrom ausgebildet ist und darüber hinaus weitere elektrische Verbraucher, der motorische Antrieb und/oder der Kompressor ihre Verlustenergie in Form von Wärme auf den Luftstrom übertragen, kann dieser effizient gewärmt werden. Die im Betrieb der Komponenten anfallende Wärme wird somit nicht ungenutzt abgegeben, sondern es kann damit der einströmende Luftstrom beaufschlagt werden. Bei diesem Ablufttrockner mit Wärmepumpe ist also eine effiziente Aufwärmung des Zuluftstroms in den Trockner ermöglicht.

Erfindungsgemäß kann somit eine Ausgestaltung des Trockners mit einem Wärmepumpenkreis realisiert werden, bei der die Komponenten der Wärmepumpe einerseits und eventuelle weitere elektrische Verbraucher andererseits energieeffizient genutzt werden können. Bei der Ausgestaltung eines Ablufttrockners mit einem derartigen Wärmepumpenkreis wird somit die in dem die Wäschetrommel verlassenden Luftstrom enthaltene Energie in einem zweiten Wärmetauscher an ein Kältemittel übertragen, das danach auf ein hohes Druck- und Temperaturniveau komprimiert wird und, um die aufgenommene Wärme an die in der Wäschetrommel zugeführten Luftstrom abzugeben. Für den Austritt der teilweise entfeuchteten Abluft aus dem Ablufttrockner stehen dann vorzugsweise zwei mögliche Wege zur Verfügung.

Vorzugsweise sind der erste Wärmetauscher und der motorische Antrieb und/oder der Kompressor in Reihe zueinander, insbesondere hintereinander, angeordnet. Durch diese

Ausgestaltung können die genannten Komponenten, insbesondere alle drei

Komponenten, in einer Linie angeordnet werden, so dass vorzugsweise auch der einströmende Luftstrom mit möglichst wenigen Umlenkungen sowohl durch den ersten

Wärmetauscher als auch an den elektrischen Verbrauchern vorbeigeführt werden kann, um die Verlustenergie dieser Verbraucher zusätzlich zu nützen. Durch eine derartige

Hintereinanderanordnung kann eine unnötige Umlenkung des einströmenden Luftstroms vermieden werden, wodurch auch der Druckverlust minimiert werden kann. Darüber hinaus werden auch durch diese Ausgestaltung Geräuschentwicklungen zumindest vermindert.

Vorzugsweise ist der erste Wärmetauscher in Strömungsrichtung der einströmenden Luft betrachtet nach dem motorischen Antrieb und/oder nach dem Kompressor angeordnet. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird der Kompressor mit relativ kalter Umgebungsluft angeströmt, wodurch keine weitere Kühlung für dieses Bauteil erforderlich ist. Der Wärmeübergang im Wärmetauscher ist aufgrund der niedrigen Einströmtemperatur der Luft nahezu optimal.

Vorzugsweise kann die Abwärme beider elektrischer Verbraucher, dem Kompressor und dem motorischen Antrieb, genutzt werden.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher in Strömungsrichtung der einströmenden Luft vor einem Gebläse zur Förderungen des einströmenden Luftstroms und nach dem motorischen Antrieb angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann eine für den Antrieb des Gebläses vorgesehene Welle durch den ersten Wärmetauscher geführt sein. Dadurch kann eine kompakte Ausgestaltung realisiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher in Strömungsrichtung der einströmenden Luft vor dem motorischen Antrieb und/oder vor dem Kompressor angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung kann die Montagefähigkeit erhöht werden, da einerseits eine leichtere Zugänglichkeit zu den einzelnen Komponenten besteht und andererseits eine zwischen dem motorischen Antrieb und einem Gebläse vorgesehene Welle nicht durch den ersten Wärmetauscher geführt ist.

Insbesondere sind der erste Wärmetauscher, der motorische Antrieb und der Kompressor so angeordnet, dass über die gesamte Anordnung der drei Komponenten betrachtet die Strömungsrichtung des Luftstroms möglichst geradlinig und mit möglichst wenigen Umlenkungen realisiert werden kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockbilddarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines

Trockners;

Fig. 2 eine schematische Blockbilddarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines

Trockners.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein als Ablufttrockner ausgebildeter Trockner 1 dargestellt, wobei lediglich die für das Verständnis der nachfolgenden Erläuterung ausreichenden Komponenten gezeigt sind.

Der Trockner 1 umfasst eine Wärmetauscheranordnung, welche einem Wärmepumpenkreis 2 zugeordnet ist. Die Wärmetauscheranordnung weist einen ersten Wärmetauscher 3 auf, welcher als Kondensator bzw. Verflüssiger ausgebildet ist, und umfasst einen zweiten Wärmetauscher 4, welcher als Verdampfer ausgebildet ist. Der Wärmepumpenkreis 2 ist nach dem Prinzip der Kompressor-Wärmepumpe ausgelegt. Dazu umfasst der Wärmepumpenkreis 2 einen Kompressor 6, welcher über einen Kältemittelkreislauf 5 mit den beiden Wärmetauschern 3 und 4 verbunden ist. Über diesen Kältemittelkreislauf 5 sind auch die beiden Wärmetauscher 3 und 4 miteinander gekoppelt, wobei in dem Kältemittelkreislauf 5 eine Drossel 7 angeordnet ist.

Bei einem mit einer solchen Wärmepumpe 2 ausgestatteten Trockner 1 erfolgt die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen im zweiten Wärmetauscher 4, dem Verdampfer der Wärmepumpe, wo die übertragende Wärme zur Verdampfung eines im Wärmepumpenkreis 2 eingesetzten Arbeitsmittels, eines Kältemittels, verwendet wird. Das aufgrund der Erwärmung verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe 2 wird über den Kompressor 6 dem ersten Wärmetauscher 3, dem Verflüssiger, zugeführt, indem aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme frei gesetzt wird, die zum Aufheizen der Prozessluft verwendet wird. Das Kältemittel zirkuliert in dem geschlossenen Kältemittelkreislauf 5, in welchem es vom ersten Wärmetauscher 3 über die Drossel 7 zurück zum zweiten Wärmetauscher 4 gelangt. Grundsätzlich kann jede Wärmepumpe verwendet werden. Ein Vorteil der Wärmepumpe liegt darin, dass Temperaturniveaus zur Abkühlung und Aufheizung der Prozessluft mit gewisser Unabhängigkeit voneinander gewählt werden können. Durch Anpassung des Pumpfaktors der Wärmepumpe, worunter das Verhältnis zwischen gepumpter Wärmeleistung und dafür eingesetzter Leistung zu verstehen ist, kann außerdem eine eventuell notwendige zusätzliche Heizung der Prozessluft bewirkt werden.

Bei dem in Fig. 1 realisierten Ablufttrockner 1 ist der Prozessluftkanal ein von der Zuluftöffnung, durch welche von außen angesaugte einströmende Luft 1 1 in den Trockner

1 gelangt, zur Abluftöffnung 13 führenden offener Kanal. Grundsätzlich ist jedoch auch eine zumindest teilweise Zirkulation der Prozessluft im Trockner 1 nicht grundsätzlich ausgeschlossen. An die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zwei separaten

Abluftöffnungen 13 können jeweils auch nicht dargestellte Abluftschläuche münden, mit welchen die Abluft von dem Trockner 1 weg aus einem Gebäude, in welchem der

Trockner 1 aufgestellt ist, abgeführt wird.

Der Trockner 1 umfasst darüber hinaus eine nicht dargestellte Trommel zur Aufnahme der zu trocknenden Wäschestücke, welche über einen motorischen Antrieb 8 angetrieben werden kann. Dieser motorische Antrieb 8 ist darüber hinaus zum Antrieb eines Gebläses 9, insbesondere eines Lüfterrads dieses Gebläses 9, vorgesehen. Dazu ist das Gebläse 9 mit dem motorischen Antrieb 8 über eine Welle 10 verbunden.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist der erste Wärmetauscher 3, der motorische Antrieb 8 und der Kompressor 6 so in Reihe miteinander angeordnet, dass der einströmende und durch das Gebläse 8 angesaugte Luftstrom 11 in nahezu geradliniger Strömungsrichtung und mit möglichst wenig Umlenkungen um den Kompressor 6 und den motorischen

Antrieb 8 und durch den ersten Wärmetauscher 3 geleitet wird. Die Erwärmung des angesaugten Luftstroms 1 1 erfolgt somit nicht nur durch den ersten Wärmetauscher 3, sondern er wird auch durch die im Betrieb der elektrischen Verbraucher, den Kompressor

6 und den motorischen Antrieb 8, erzeugte Verlustwärme erwärmt. Diese Verlustwärme wird somit effizient genutzt. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Wärmetauscher 3 in Strömungsrichtung des Luftstroms 1 1 betrachtet nach dem Kompressor 6 und nach dem motorischen Antrieb 8 angeordnet. Er ist allerdings vor dem Gebläse 9 positioniert, wobei die Welle 10 durch den ersten Wärmetauscher 3 geführt ist.

Die aus dem Wärmetauscher 3 austretende erwärmte Luft wird dann in die Trommel geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt danach aus der Trommel als austretender Luftstrom 12 in den zweiten Wärmetauscher 4. In diesem zweiten Wärmetauscher 4 wird dieser Luftstrom 12 abgekühlt. Die dem Luftstrom 12 dabei entzogene Wärme wird in dem Wärmepumpenkreis 2 zum ersten Wärmetauscher 3 geführt und der dort frisch eingeströmten Luft 1 1 zugeführt. In dem Wärmepumpenkreis 2 sind die Wärmetauscher 3 und 4 sowie der Kompressor 6 und die Drossel 7 durch ein geschlossenes Leitungssystem zu dem Kältemittelkreislauf 5 untereinander verbunden. In diesem Kreislauf 5 zirkuliert angetrieben von dem Kompressor 6 ein zyklisch zu verdampfendes, zu komprimierendes, zu verflüssigendes und zu entspannendes Kältemittel. Das den zweiten Wärmetauscher 4 gasförmig verlassende Kältemittel wird vom Kompressor 6 komprimiert und erwärmt. Es gelangt dann zum ersten Wärmetauscher 3, wo es sich unter Abgabe von Wärme an die Prozessluft verflüssigt. Anschließend fließt es im Leitungssystem des Kältemittelkreislaufs 5, wo es auf einen geringeren Druck entspannt wird, und gelangt dann wieder zum zweiten Wärmetauscher 4, wo es unter Aufnahme von Wärme aus der Prozessluft verdampft. Dadurch schließt sich der Kreislauf.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung wird der nahe an der Einsaugöffnung des Trockners 1 angeordnete Kompressor 6 mit relativ kalter Umgebungsluft, welche durch den angesaugten Luftstrom 1 1 gebildet ist, angeströmt. Der Kompressor 6 benötigt somit keine eigene weitere Kühlung. Der Wärmeübergang im ersten Wärmetauscher 3 ist aufgrund der niedrigen Einströmtemperatur des Luftstroms 1 1 besonders günstig.

In Fig. 2 ist in einer weiteren Ausführung ein Ablufttrockner 1 gezeigt, welcher sich von der Ausführung gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass der erste Wärmetauscher 3 in Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms 11 vor den Kompressor 6 und dem motorischen Antrieb 8 befindet. Der erste Wärmetauscher 3 ist somit nahe an der Einströmöffnung des Luftstroms 1 1 angeordnet. Bei dieser Ausführung ist es konzeptionsspezifisch nicht erforderlich, dass die Welle 10 durch den ersten Wärmetauscher 3 geführt wird. Dies hat insbesondere auch Vorteile im Hinblick auf die Montage, welche dadurch vereinfacht und beschleunigt werden kann. Auch Wartungsund Servicearbeiten können dadurch schneller durchgeführt werden, da eine aufwändige Zerlegung der einzelnen Komponenten nicht erforderlich ist. Auch hier sind die drei Bauteile, der erste Wärmetauscher 3, der Kompressor 6 und der motorische Antrieb 8, in Reihe möglichst geradlinig hintereinander angeordnet, so dass der einströmende Luftstrom 1 1 mit möglichst wenig Umlenkungen durch den ersten Wärmetauscher 3 und an den weiteren Komponenten, dem Kompressor 6 und dem motorischen Antrieb 8, vorbeigelenkt werden kann. Auch hier kann der Luftstrom 1 1 zusätzlich zu der Temperaturbeaufschlagung bei der Durchführung durch den Wärmetauscher 3 mit der von einem Kompressor 6 und dem motorischen Antrieb 8 abgegebenen Verlustwärme beim daran Vorbeiströmen beaufschlagt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Trockner, welcher einen Wärmepumpenkreis (2) mit einem ersten Wärmetauscher (3) zur Verflüssigung eines Arbeitsmittels, einem zweiten Wärmetauscher (4) zur Verdampfung des Arbeitsmittels, und einem Kompressor (6) zur Kompression des

Arbeitsmittels aufweist, und einen motorischen Antrieb (8) für eine Trommel des Trockners (1 ) umfasst, und bei welchem der erste Wärmetauscher (3) und der motorische Antrieb (8) und/oder der Kompressor (6) so angeordnet sind, dass sie von einem in den Trockner (1 ) einströmenden Luftstrom (1 1 ) umströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner als Ablufttrockner (1 ) ausgebildet ist.

2. Trockner nach Anspruch 1 , bei welchem der erste Wärmetauscher (3) und der motorische Antrieb (8) und/oder der Kompressor (6) in örtlicher Positionierung in Reihe zueinander, insbesondere hintereinander, angeordnet sind.

3. Trockner nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der erste Wärmetauscher (3) in Strömungsrichtung der einströmenden Luft (1 1 ) nach dem motorischen Antrieb (8) und/oder dem Kompressor (6) angeordnet ist.

4. Trockner nach Anspruch 3, bei welchem der erste Wärmetauscher (3) in Strömungsrichtung der einströmenden Luft (1 1 ) vor einem Gebläse (9) zur Förderung des einströmenden Luftstroms (1 1 ) und nach dem motorischen Antrieb (8) angeordnet ist.

5. Trockner nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der erste Wärmetauscher (3) in Strömungsrichtung der einströmenden Luft (1 1 ) vor dem motorischen Antrieb (8) und/oder dem Kompressor (6) angeordnet ist.

6. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der erste Wärmetauscher (3), der motorische Antrieb (8) und der Kompressor (6) so angeordnet sind, dass über die gesamte Anordnung der drei Komponenten betrachtet die Strömungsrichtung des Luftstroms (1 1 ) möglichst umlenkungsfrei ist.