WO2008031688A1 - Vorrichtung und verfahren zum trocknen von waschgut mit einer wärmepumpe und einem wärmetauscher - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum trocknen von waschgut mit einer wärmepumpe und einem wärmetauscher Download PDF

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WO2008031688A1
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channel
air flow
heat pump
heater
laundry
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PCT/EP2007/058562
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Markus Müller
René PAATZSCH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • D06F58/206—Heat pump arrangements

Definitions

  • the invention relates to a device for drying laundry, comprising a substantially closed first channel system for guiding the process air acting on the laundry, in which first channel system, a treatment chamber for receiving the laundry, a first fan for driving the process air stream, a first cooling channel of a heat exchanger and a second heating channel of a heat pump are arranged, wherein the second heating channel along the process air flow is behind the first cooling channel, and an open second channel system for guiding a secondary air flow, in which second channel system a second fan for driving the secondary air flow, a first heating channel of the heat exchanger and a second cooling channel of the heat pump are arranged.
  • the invention relates to a method for drying laundry, by means of a guided in a substantially closed first channel system and the laundry in a treatment chamber acting process air stream which cooled in a heat exchanger by a guided in an open second channel system secondary air flow and then by a heat pump Cooling of the secondary air flow is heated.
  • Such a method and such a device are apparent from DE 43 30 456 C1.
  • An open secondary air flow first flows through the heat pump, where it is cooled, and then through the heat exchanger to cool the process air flow. Finally, the secondary air flow returns to an environment of the device from which it was previously removed.
  • the purpose is pursued to improve the condensation performance of the heat exchanger and therefore to additionally cool the secondary air flow by means of the heat pump. This is also a more compact and thus easier to handle especially for cleaning be achieved exchanger.
  • the heat pump works with a circulating, cyclically alternately vaporized and liquefied refrigerant.
  • EP 1 342 828 A2 describes a device which has two circuits for air flows, which are coupled to one another via a thermoelectric heat pump on the one hand and an air-air heat exchanger on the other hand for exchanging heat.
  • a self-contained closed loop process air stream is heated in the heat pump and cooled in the heat exchanger, a self-contained or open cooling air flow is cooled in the heat pump and heated in the heat exchanger.
  • no further functional components are provided.
  • a tumble dryer is also evident from each of the documents EP 0 477 554 B1 and EP 1 108 812 B1, the disclosure of which is fully attributable to the disclosure.
  • the duct system in which the air flow is guided is essentially closed - this means that the air flow circulates in the normal operation substantially without leaks, but does not assume a much higher pressure than air in the vicinity of the device.
  • the treatment room for receiving the laundry is designed as a rotatable drum.
  • EP 0 467 188 B1 discloses a device for drying laundry, in which a heat pump is provided instead of the conventional arrangement of cooler and heater.
  • a heat pump is provided instead of the conventional arrangement of cooler and heater.
  • an evaporator takes the place of the cooler, and in place of the heater, a condenser for a working fluid circulating in an associated circuit of the heat pump.
  • the channel system in which the air flow circulates can be brought into contact with the environment by opening a flap, in particular to discharge part of the air stream heated during operation from the device and to replace it with relatively cool ambient air ,
  • DE 14 10 206 A shows a washing machine, in which laundry not only washed, but also can be dried.
  • an electric heating device for heating a laundry used for drying laundry may be used.
  • a simple heat exchanger for cooling the heated air flow after the application of the laundry be provided, alternatively, a heat pump may be provided.
  • This heat pump can be designed like the heat pump disclosed in EP 0 467 188 B1, it can also be a heat pump, which works with Peltier elements for the use of the thermoelectric effect.
  • From DE 19 738 735 C2 discloses a device for drying laundry of the type described input, in which a heat pump is used, which operates on an absorber principle.
  • An apparatus for drying laundry which in turn corresponds to the genus described in the abstract "Patent Abstracts of Japan" for JP 08 057 194 A, contains in its channel system, in addition to a thermoelectric heat pump with cold and warm branch the cold branch upstream additional heat exchanger for cooling the air flow discharged from the laundry and an additional heating device downstream of the warm branch for further heating of the air flow before the loading of the laundry.
  • DE 35 09 549 A1 also discloses a device for drying laundry which, in addition to a heat pump, has a further heating device and additional heat transport devices, such as gravity heat pipes.
  • the input described device and method according to EP 1 342 828 A2 have a disadvantage in that only the heat pump is available for heating the circulating process air flow. Also, the heat pump must pump the heat from its cooling channel to its heating channel via a significant temperature difference - at the outlet of the cooling channel prevails a temperature that is less than the temperature of the environment of the device is. With the corresponding cooling of the secondary air flow, it may optionally come to condensation of moisture in the secondary air flow, which may lead to a burden of the device with unwanted moisture and hygienic problems under certain circumstances.
  • An object of the invention to be disclosed below is to further develop the device and the method according to EP 1 342 828 A2 in that improved heating of the process air flow and a better operating point of the heat pump are achieved.
  • an apparatus for drying laundry comprising a substantially closed first channel system for guiding a process air flow acting on the laundry, in which first channel system a treatment chamber for receiving the laundry, a first fan for driving the process air flow, a first Cooling channel of a heat exchanger and a second heating channel of a heat pump are arranged, wherein the second heating channel along the process air flow is behind the first cooling channel, and an open second channel system for guiding a secondary air flow, in which second channel system, a second fan for driving the secondary air flow, a first heat channel of the heat exchanger and a second cooling channel of the heat pump are arranged, and in which device in the first channel system, a heater for heating the process air flow is arranged, and the second cooling channel along the Se the secondary air flow is behind the first heating channel.
  • a process for drying laundry by means of a process air stream guided in a substantially closed first channel system and acting on the laundry located in a treatment chamber, which is cooled in a heat exchanger by a secondary air flow guided in an open second channel system and thereafter is heated by a heat pump with cooling of the secondary air flow, in which method the process air flow is heated by a heater arranged in the first channel system and the cooling of the secondary air flow takes place behind the heat exchanger.
  • the process air flow is heated not only by the heat pump, but also by a special heater, which according to conventional practice can be designed as an electrical resistance heater.
  • the heat pump is inserted into the second channel system for the secondary air flow so that it does not cool the secondary air flow until it has absorbed heat from the process air flow in the heat exchanger and thus lost relative humidity. Therefore, the heat exchanging components of the heat pump are exposed to moisture exposure only to a small extent, resulting in a particularly low tendency to corrosion and, accordingly, an advantage of extended life.
  • the process air flow and the secondary air flow with a particularly low temperature difference into the corresponding heat pump channels are assumed, so that they operate at a relatively low temperature difference averaged over their entire active volume and thus particularly favorable conditions can. This ensures a good efficiency of the heat pump.
  • the heat introduced by the heater into the process air flow is no longer or less completely lost in the secondary air flow in the device according to the invention or in the method according to the invention, but is recovered with the heat pump and returned to the process air flow. Even if this recovery is not complete, but can be achieved by suitable design of the heater, the heat exchanger and the heat pump that the device meets the requirements of the known energy consumption class A.
  • a preferred embodiment of the device is characterized in that the heater along the process air flow is arranged immediately in front of the treatment chamber. Such an undesirable loss of heat is kept low.
  • the first fan along the process air flow is located immediately in front of the heater; so that the thermal load of the fan remains very small.
  • the second fan is arranged along the secondary air flow in front of the first heating channel. This arrangement is particularly favorable for the construction of the device.
  • first and second blowers should be noted that they have proven themselves in prior art devices, but are not necessarily mandatory for the functional success of the device according to the invention.
  • Other arrangements for example, the first fan behind instead of in front of the drum or the second blower behind instead of before the first heating channel, are conceivable and, in particular depending on the arrangement of the components of the device in a conventional housing for a corresponding domestic appliance, also advantageous.
  • the first channel system downstream of the first cooling channel to a separator for the separation of moisture from the process air flow on;
  • a separator for the separation of moisture from the process air flow on;
  • the separator can be constructively connected to the heat exchanger according to current practice.
  • separation of the condensate from the process air flow is an important criterion for achieving high efficiency, since in the process air flow remaining condensate must be evaporated again in the subsequent heating of the process air flow, which requires additional energy and thus the efficiency impaired the device during operation.
  • the device to the effect that the heater and the heat exchanger are set up for drying the laundry without using the heat pump.
  • This development is favorable because it allows operation even without the heat pump as at least unusual component, albeit with some loss in terms of the energy to be used.
  • the device thus achieves the reliability that is required for a conventional laundry. is common, without it depends on the characteristics of the heat pump used.
  • the heater is designed for a maximum heating power of at most 2700 W, in particular about 2000 W.
  • the heat exchanger has a cooling capacity of at least 1000 W, in particular about 1500 W.
  • a particularly preferred development of the device has a heat pump with a thermoelectric pump unit.
  • a pumping unit is very compact and simple, and therefore particularly suitable for use in a device designed as a tumble dryer.
  • the particularly low load on the heat exchanging components has a particularly advantageous effect in such a heat pump, since in this case the problem of avoiding an impairment of the electrical components, the concept of the heat exchange components are immediately adjacent, to a much lesser extent than in such a heat pump in a device of the prior art.
  • thermoelectric pumping unit to be used in accordance with the invention has a power consumption of about 500 W, the heater in the corresponding apparatus being arranged for selective operation at a high level with a power consumption of about 2000 W and at a low level with a power consumption of about 500 W, and wherein the heater and the pump unit are arranged to control such that the pump unit is operated in common with the heater.
  • FIG. 1 shows a device for drying laundry with a heat pump and a heat exchanger.
  • FIG. 2 shows a detail of such a device, comprising a compressor heat pump
  • FIG. 3 shows a detail of a device according to FIG. 1, comprising a thermoelectric heat pump.
  • FIG. 1 is a substantially closed first channel system 3, in which a process air stream 4 (symbolized by a straight arrow outside the channel system 3) circulates.
  • a treatment chamber 5 in the form of a rotatable drum 5 is provided.
  • the laundry 2 is introduced into the drum 5 and there acted upon by the process air stream 4.
  • the process air stream 4 is driven by a first blower 6, which is part of the first duct system 3.
  • the process air stream 4 passes into a first cooling channel 7 of a heat exchanger 7, 8. There it is cooled so that the entrained moisture condenses and by means which not shown in Figure 1 represents are separated from the process air stream 4 and discharged.
  • a first heating channel 8 in the heat exchanger 7, 8 is acted upon by a secondary air flow 13 (likewise symbolized by a straight arrow) guided into an open second channel system 12, which is driven by a second fan 14.
  • the secondary air stream 13 absorbs heat from the process air stream 4 in the heat exchanger 7, 8.
  • the process air stream 4 and the secondary air stream 13 reach a heat pump 9, 10, 11, comprising a second heating channel 9, into which the process air stream 4 passes, a second cooling channel 11, in which the second där Kunststoffstrom 13 passes, and a pump unit 10, which internal heat exchanger of the heat pump 9, 10, 1 1, which are arranged in the channels 9 and 1 1 and the flowing air streams heat or cool applied.
  • a heat pump 9, 10, 11 comprising a second heating channel 9, into which the process air stream 4 passes, a second cooling channel 11, in which the second där Kunststoffstrom 13 passes, and a pump unit 10, which internal heat exchanger of the heat pump 9, 10, 1 1, which are arranged in the channels 9 and 1 1 and the flowing air streams heat or cool applied.
  • the second heating channel 9 of the heat pump 9, 10, 1 1 of the cooled in the heat exchanger 7, 8 process air stream 4 is reheated, by heat, which is taken according to the bent arrow the secondary air stream 13 in the second cooling channel 1 1, and in addition the waste heat , which is generated during operation of the heat
  • the secondary air stream 13 is taken from an environment of the device 1 and passes back into this environment, after he has passed through the second channel system 12.
  • it is first heated by heat, which is taken from the process air stream 4.
  • the Sekundär Kunststoff- ström 13 is cooled again, so that the heat that was taken from the process air stream 4 in the heat exchanger 7, 8, this at least partially re-flows.
  • FIG 2 shows a section of the recognizable in Figure 1 device. Shown are the heat exchanger 7, 8, the heat pump 9, 10, 1 1 and a separator 16 for the separation of condensate, which has formed in the process air stream 4 after flowing through the first cooling channel 7.
  • the heat pump 9, 10, 1 1 comprises two internal heat exchangers, which form the second heating channel 9 and the second cooling channel 11, and a pump unit 10, which includes a compressor and a throttle. Accordingly, the heat pump 9, 10, 1 1 is a compressor heat pump, as it is known from a conventional refrigerator or freezer.
  • the configuration according to FIG. 3 differs from the configuration according to FIG. 2, to which reference is made, instead of a renewed description, by a thermoelectric heat pump 9, 10, 11.
  • the pump unit 10 contains a circuit with Peltier elements, which are to be understood as meaning special electronic components.
  • a Peltier element has two poles between which a temperature difference arises when an electric current flows from one pole to the other pole.
  • the integration of such Peltier elements in a pump unit 10 is basically known and requires this point no explanation.
  • In the second heating channel 9 and in the second cooling channel 1 1 are heat conducting 17, which are thermally conductive connected to the pump unit 10 and provide for the exchange of heat between the channels 9 and 1 1 via the pump unit 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Detail Structures Of Washing Machines And Dryers (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Trocknen von Waschgut (2), umfassend ein im wesentlichen geschlossenes erstes Kanalsystem (3) zum Führen eines das Waschgut (2) beaufschlagenden Prozessluftstroms (4), in welchem ersten Kanalsystem (3) eine Behandlungskammer (5) zum Aufnehmen des Waschguts (2), ein erstes Gebläse (6) zum Antreiben des Prozessluftstroms (4), ein erster Kühlkanal (7) eines Wärmetauschers (7,8) und ein zweiter Heizkanal (9) einer Wärmepumpe (9, 10, 11) angeordnet sind, welcher zweite Heizkanal (9) entlang des Prozessluftstroms (4) hinter dem ersten Kühlkanal (7) liegt, und ein offenes zweites Kanalsystem (12) zum Führen eines Sekundärluftstroms (13), in welchem zweiten Kanalsystem (12) ein zweites Gebläse (14) zum Antreiben des Sekundärluftstroms (13), ein erster Heizkanal (8) des Wärmetauschers (7,8) und ein zweiter Kühlkanal (11) der Wärmepumpe (9, 10, 11) angeordnet sind. In dem ersten Kanalsystem (3) ist zusätzlich ein (Heizer 15) zum Beheizen des Prozessluftstroms (4) angeordnet, und der zweite Kühlkanal (11) entlang des Sekundärluftstroms (13) hinter dem ersten Heizkanal (8) liegt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, welches zur Ausführung in einer solchen Vorrichtung (1) geeignet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Waschgut mit einer Wärmepumpe und einem Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, umfassend ein im wesentlichen geschlossenes erstes Kanalsystem zum Führen eines das Waschgut beaufschlagenden Prozessluftstroms, in welchem ersten Kanalsystem eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Waschguts, ein erstes Gebläse zum Antreiben des Prozessluftstroms, ein erster Kühlkanal eines Wärmetauschers und ein zweiter Heizkanal einer Wärmepumpe angeordnet sind, wobei der zweite Heizkanal entlang des Prozessluftstroms hinter dem ersten Kühlkanal liegt, sowie ein offenes zweites Kanalsystem zum Führen eines Sekundärluftstroms, in welchem zweiten Kanalsystem ein zweites Gebläse zum Antreiben des Sekundärluftstroms, ein erster Heizkanal des Wärmetauschers und ein zweiter Kühlkanal der Wärmepumpe angeordnet sind.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen von Waschgut, mittels eines in einem im wesentlichen geschlossenen ersten Kanalsystem geführten und das in einer Behandlungskammer befindliche Waschgut beaufschlagenden Prozessluftstroms welcher in einem Wärmetauscher durch einen in einem offenen zweiten Kanalsystem geführten Sekundärluftstrom gekühlt und danach durch eine Wärmepumpe unter Kühlen des Sekundärluftstroms beheizt wird.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung gehen hervor aus der DE 43 30 456 C1 . Dort zirkuliert ein Prozessluftstrom durch das zu trocknende Waschgut zum Aufnehmen von Feuchtigkeit, den Wärmetauscher zum Abkühlen und Auskondensieren der Feuchtigkeit sowie die Wärmepumpe und gegebenenfalls eine Zusatzheizung zum Erwärmen. Ein offener Sekundärluftstrom durchfließt zunächst die Wärmepumpe, wo er abgekühlt wird, und dann den Wärmetauscher zum Abkühlen des Prozessluftstroms. Schließlich gelangt der Sekundärluftstrom zurück in eine Umgebung der Vorrichtung, aus der er vorher entnommen wurde. Mit diesem verfahren und dieser Vorrichtung wird der Zweck verfolgt, die Kondensationsleistung des Wärmetauschers zu verbessern und deshalb den Sekundärluftstrom mittels der Wärmepumpe zusätzlich zu kühlen. Damit soll auch ein kompakterer und somit insbesondere zur Reinigung leichter handhabbarer War- metauscher erzielt werden. Die Wärmepumpe arbeitet mit einem zirkulierenden, zyklisch abwechselnd verdampften und verflüssigten Kältemittel.
In der EP 1 342 828 A2 ist eine Vorrichtung beschrieben, die zwei Kreisläufe für Luftströme aufweist, welche über eine thermoelektrische Wärmepumpe einerseits und einen Luft- Luft-Wärmetauscher andererseits zum Austausch von Wärme miteinander gekoppelt sind. Ein das Waschgut beaufschlagender, in sich geschlossener Prozessluftstrom wird in der Wärmepumpe erwärmt und in dem Wärmetauscher abgekühlt, ein in sich geschlossener oder offener Kühlluftstrom wird in der Wärmepumpe abgekühlt und in dem Wärmetauscher erwärmt. Außer allfälligen Gebläsen zum Antreiben der Luftströme sind keine weite- ren funktionellen Komponenten vorgesehen.
Ein Wäschetrockner ergibt sich auch aus jedem der Dokumente EP 0 477 554 B1 und EP 1 108 812 B1 , deren Offenbarung vorliegender Offenbarung im vollen Umfang zuzurechnen ist. Das Kanalsystem, in welchem der Luftstrom geführt wird, ist im Wesentlichen ge- schlössen - dies bedeutet, dass der Luftstrom im bestimmungsgemäßen Betrieb im Wesentlichen ohne Leckagen umläuft, jedoch keinen wesentlich höheren Druck als Luft in der Umgebung der Vorrichtung annimmt. Der Behandlungsraum zur Aufnahme des Waschguts ist gestaltet als drehbare Trommel.
Aus der EP 0 467 188 B1 , deren Offenbarung vorliegender Offenbarung im vollen Umfang zuzurechnen ist, geht eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut hervor, bei welcher eine Wärmepumpe an Stelle der herkömmlichen Anordnung aus Kühler und Heizer vorgesehen ist. Dabei tritt an die Stelle des Kühlers ein Verdampfer, und an die Stelle des Heizers ein Verflüssiger für ein in einem zugehörigen Kreislauf der Wärmepumpe umlau- fendes Arbeitsfluid. Bei Bedarf kann das Kanalsystem, in dem der Luftstrom umläuft, durch das Öffnen einer Klappe mit der Umgebung in Verbindung gebracht werden, insbesondere um einen Teil des während des Betriebs erwärmten Luftstrom aus der Vorrichtung zu entlassen und durch relativ kühle Luft aus der Umgebung zu ersetzen.
Aus der DE 14 10 206 A geht eine Waschmaschine hervor, in welcher Waschgut nicht nur gewaschen, sondern auch getrocknet werden kann. Für die dazu erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen sind mehrere Alternativen aufgezeigt; insbesondere können eine elektrische Heizvorrichtung zum Erwärmen eines zur Trocknung von Waschgut eingesetz- ten Luftstroms und ein einfacher Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts vorgesehen sein, alternativ kann auch eine Wärmepumpe vorgesehen sein. Diese Wärmepumpe kann ausgestaltet sein wie die in der EP 0 467 188 B1 offenbarte Wärmepumpe, sie kann auch eine Wärmepumpe sein, welche mit Peltier-Elementen zur Nutzung des thermoelektrischen Effekts arbeitet.
Aus der DE 19 738 735 C2 geht eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut der Eingangs beschriebenen Gattung hervor, bei der eine Wärmepumpe zum Einsatz kommt, welche nach einem Absorberprinzip arbeitet.
Eine aus einem in der Datensammlung „Patent Abstracts of Japan" zur JP 08 057 194 A gehörigen englischen Kurzauszug hervorgehende Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, welche wiederum der Eingangs beschriebenen Gattung entspricht, enthält in ihrem Kanalsystem neben einer thermoelektrischen Wärmepumpe mit kaltem und warmem Zweig einen dem kalten Zweig vorgeschalteten zusätzlichen Wärmetauscher zur Abküh- lung des von dem Waschgut abgeführten Luftstroms und eine dem warmen Zweig nachgeschaltete zusätzliche Heizeinrichtung zum weiteren Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts.
Auch aus der DE 35 09 549 A1 geht eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut her- vor, die neben einer Wärmepumpe eine weitere Heizeinrichtung sowie zusätzliche Wärmetransporteinrichtungen wie Gravitationswärmerohre aufweist.
Einzelheiten zu Grundlagen, Funktion und Anwendung von Peltier-Elementen ergeben sich aus Dokumenten, die am 25. November 2005 von den Internet-Adressen https://www.quick-ohm.de/waerme/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf und https://www.quick-ohm.de/waerme/download/Einbau.pdf herunterladbar waren.
Die Eingangs beschriebenen Vorrichtung und Verfahren gemäß EP 1 342 828 A2 haben einen Nachteil dahingehend, dass für die Beheizung des zirkulierenden Prozessluftstroms ausschließlich die Wärmepumpe zur Verfügung steht. Auch muss die Wärmepumpe die Wärme von ihrem Kühlkanal zu ihrem Heizkanal über eine erhebliche Temperaturdifferenz pumpen - am Ausgang des Kühlkanals herrscht eine Temperatur, die geringer als die Temperatur der Umgebung der Vorrichtung ist. Bei der entsprechenden Abkühlung des Sekundärluftstroms kann es gegebenenfalls zur Auskondensierung von Feuchtigkeit im Sekundärluftstrom kommen, was unter Umständen zu einer Belastung der Vorrichtung mit unerwünschter Feuchtigkeit und zu hygienischen Problemen führen kann.
Eine Aufgabe der nachfolgend zu offenbarenden Erfindung besteht darin, die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der EP 1 342 828 A2 dahingehend weiter zu entwickeln, dass eine verbesserte Beheizung des Prozessluftstroms und ein besserer Arbeitspunkt der Wärmepumpe erreicht werden.
Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe angegeben wird eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, umfassend ein im wesentlichen geschlossenes erstes Kanalsystem zum Führen eines das Waschgut beaufschlagenden Prozessluftstroms, in welchem ersten Kanalsystem eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des Waschguts, ein erstes Gebläse zum Antreiben des Prozessluftstroms, ein erster Kühlkanal eines Wärmetau- schers und ein zweiter Heizkanal einer Wärmepumpe angeordnet sind, wobei der zweite Heizkanal entlang des Prozessluftstroms hinter dem ersten Kühlkanal liegt, sowie ein offenes zweites Kanalsystem zum Führen eines Sekundärluftstroms, in welchem zweiten Kanalsystem ein zweites Gebläse zum Antreiben des Sekundärluftstroms, ein erster Heizkanal des Wärmetauschers und ein zweiter Kühlkanal der Wärmepumpe angeordnet sind, und bei welcher Vorrichtung in dem ersten Kanalsystem ein Heizer zum Beheizen des Prozessluftstroms angeordnet ist, und der zweite Kühlkanal entlang des Sekundärluftstroms hinter dem ersten Heizkanal liegt.
Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ebenfalls ein Verfahren zum Trocknen von Waschgut mittels eines in einem im wesentlichen geschlossenen ersten Kanalsystem geführten und das in einer Behandlungskammer befindliche Waschgut beaufschlagenden Prozessluftstroms, welcher in einem Wärmetauscher durch einen in einem offenen zweiten Kanalsystem geführten Sekundärluftstrom gekühlt und danach durch eine Wärmepumpe unter Kühlen des Sekundärluftstroms beheizt wird, bei welchem Verfahren der Prozessluftstrom durch einen in dem ersten Kanalsystem angeordneten Heizer beheizt wird und das Kühlen des Sekundärluftstroms hinter dem Wärmetauscher erfolgt. Erfindungsgemäß erfolgt daher eine Beheizung des Prozessluftstroms nicht nur durch die Wärmepumpe, sondern auch durch einen besonderen Heizer, welcher gemäß herkömmlicher Praxis als elektrischer Widerstandsheizer ausgeführt sein kann. Zusätzlich ist die Wärmepumpe so in das zweite Kanalsystem für den Sekundärluftstrom eingefügt, dass sie den Sekundärluftstrom erst dann kühlt, wenn dieser im Wärmetauscher Wärme aus dem Prozessluftstrom aufgenommen und dadurch an relativer Feuchte verloren hat. Deshalb sind die Wärme tauschenden Komponenten der Wärmepumpe in nur in geringem Umfange einer Belastung durch Feuchtigkeit ausgesetzt, woraus sich eine besonders geringe Neigung zu Korrosion und dementsprechend ein Vorteil aus einer verlängerten Lebensdauer ergeben.
Außerdem gehen erfindungsgemäß - einen hinreichend guten Wirkungsgrad des Wärmetauschers unterstellt - der Prozessluftstrom und der Sekundärluftstrom mit besonders geringer Temperaturdifferenz in die entsprechenden Kanäle Wärmepumpe hinein, so dass diese bei relativ geringer, über ihre gesamtes aktives Volumen gemittelter Tempera- turdifferenz und somit besonders günstigen Bedingungen arbeiten kann. Damit ist ein guter Wirkungsgrad der Wärmepumpe gewährleistet.
Die von dem Heizer in den Prozessluftstrom eingebrachte Wärme geht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr oder weniger vollständig in dem Sekundärluftstrom verloren, sondern wird mit der Wärmepumpe zurück gewonnen und dem Prozessluftstrom wieder zugeführt. Selbst wenn diese Rückgewinnung nicht vollständig ist, kann doch durch geeignete Auslegung des Heizers, des Wärmetauschers und der Wärmepumpe erreicht werden, dass die Vorrichtung den Anforderungen der bekannten Energieverbrauchsklasse A genügt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Heizer entlang des Prozessluftstroms unmittelbar vor der Behandlungskammer angeordnet ist. Derart wird ein unerwünschter Verlust von Wärme gering gehalten.
Mit weiterem Vorzug ist das erste Gebläse entlang des Prozessluftstroms unmittelbar vor dem Heizer angeordnet; damit bleibt die thermische Belastung des Gebläses besonders klein. In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist in dem zweiten Kanalsystem, in welchem die den Prozessluftstrom kühlende Sekundärluft geführt wird, das zweite Gebläse entlang des Sekundärluftstroms vor dem ersten Heizkanal angeordnet. Diese Anordnung ist insbesondere günstig für die Konstruktion der Vorrichtung.
Zu den bevorzugten Anordnungen des ersten und zweiten Gebläses sei bemerkt, dass diese sich in Vorrichtungen des Standes der Technik bewährt haben, aber als nicht unbedingt zwingend für den funktionellen Erfolg der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu betrachten sind. Andere Anordnungen, zum Beispiel des ersten Gebläses hinter statt vor der Trommel oder des zweiten Gebläses hinter statt vor dem ersten Heizkanal, sind denkbar und, insbesondere je nach Anordnung der Komponenten der Vorrichtung in einem üblichen Gehäuse für ein entsprechendes Hausgerät, auch vorteilhaft.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung weist das erste Kanalsystem abströmseitig des ersten Kühlkanals einen Abscheider zur Abscheidung von Feuch- tigkeit aus dem Prozessluftstrom auf; damit kann auf einfache und günstige Weise das in dem Wärmetauscher anfallende Kondensat aus dem Prozessluftstrom abgeschieden und entsorgt werden. Der Abscheider kann entsprechend geläufiger Praxis konstruktiv mit dem Wärmetauscher verbunden sein. Wie auch immer, so ist eine möglichst weit gehende Abscheidung des Kondensates aus dem Prozessluftstrom ein wichtiges Kriterium zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades, da in dem Prozessluftstrom verbleibendes Kondensat bei der folgenden Aufheizung des Prozessluftstroms wieder verdampft werden muss, was zusätzliche Energie erfordert und somit den Wirkungsgrad der Vorrichtung im Betrieb beeinträchtigt.
Ebenfalls besonders bevorzugt ist eine Weitebildung, bei der die Behandlungskammer drehbar und insbesondere ausgestaltet als Trommel ist.
Weiterhin besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung der Vorrichtung dahingehend, dass der Heizer und der Wärmetauscher eingerichtet sind für das Trocknen des Waschgutes ohne Verwendung der Wärmepumpe. Diese Weiterbildung ist deshalb günstig, weil sie einen Betrieb auch ohne die Wärmepumpe als jedenfalls ungewöhnliche Komponente gestattet, wenn auch mit gewisser Einbuße hinsichtlich der einzusetzenden Energie. Die Vorrichtung erlangt damit eine Zuverlässigkeit, wie sie für einen herkömmlichen Wäsche- trockner üblich ist, ohne dass es dazu auf die Eigenschaften der eingesetzten Wärmepumpe ankommt.
Vorzugsweise ist der Heizer ausgelegt ist für eine maximale Heizleistung von höchstens 2700 W, insbesondere etwa 2000 W.
Vorzugsweise hat der Wärmetauscher eine Kühlleistung von mindestens 1000 W, insbesondere etwa 1500 W.
Für die Wärmepumpe der Vorrichtung wird eine Leistungsaufnahme zwischen 200 W und 800 W, insbesondere von etwa 500W, bevorzugt.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung weist eine Wärmepumpe mit einer thermoelektrischen Pumpeinheit auf. Eine solche Pumpeinheit ist sehr kompakt und einfach, und deshalb zum Einsatz in einer als Wäschetrockner ausgestalteten Vorrichtung besonders geeignet. Die besonders geringe Belastung der Wärme tauschenden Komponenten wirkt sich bei einer solchen Wärmepumpe besonders vorteilhaft aus, da sich dabei das Problem der Vermeidung einer Beeinträchtigung der elektrischen Komponenten, die konzeptbedingt den Wärme tauschenden Komponenten unmittelbar benachbart sind, in weit geringerem Umfange als bei einer solchen Wärmepumpe in einer Vorrichtung des Standes der Technik stellt.
Vorzugsweise hat eine erfindungsgemäß einzusetzende thermoelektrische Pumpeinheit eine Leistungsaufnahme von etwa 500 W, wobei der Heizer in der entsprechenden Vorrichtung eingerichtet ist zum wahlweisen Betrieb auf einer hohen Stufe mit einer Leis- tungsaufnahme von etwa 2000 W und auf einer niedrigen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 500 W, und wobei der Heizer und die Pumpeinheit eingerichtet sind zur Steuerung derart, dass die Pumpeinheit gemeinsam mit dem Heizer betrieben wird.
Dass die Wärmepumpe zeitgleich mit dem Heizer betrieben wird, ist allgemein ein bevor- zugte Weiterbildung des Verfahrens und eine bevorzugte Betriebsweise der Vorrichtung. Derart wird in jedem Stadium, in dem den Prozessluftstrom Wärme zugeführt wird, auch Wärme rückgewonnen, die ansonsten über den Sekundärluftstrom verloren ginge. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung sind als Skizzen zu betrachten; zur Realisierung der damit verbundenen Lehre in konkreten Ausführungsformen wird auf die weitergehenden Kenntnisse einer einschlägig bewanderten Fachperson sowie die Eingangs zitierten Dokumente des Standes der Technik verwiesen. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut mit einer Wärmepumpe und einem Wärmetauscher;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer solchen Vorrichtung, umfassend eine Kompressor- Wärmepumpe;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung gemäß Figur 1 , umfassend eine ther- moelektrische Wärmepumpe.
Die Vorrichtung 1 zum Trocknen von Waschgut 2 gemäß Figur 1 ist ein im Wesentlichen geschlossenes erstes Kanalsystem 3, in welchem ein Prozessluftstrom 4 (symbolisiert durch einen geraden Pfeil außerhalb des Kanalsystems 3) zirkuliert. Zum Aufnehmen des Waschgutes 2 ist eine Behandlungskammer 5 in Form einer rotierbaren Trommel 5 vorgesehen. Das Waschgut 2 wird in die Trommel 5 eingebracht und dort von dem Prozess- luftstrom 4 beaufschlagt. Der Prozessluftstrom 4 wird dazu angetrieben von einem ersten Gebläse 6, welches Bestandteil des ersten Kanalsystems 3 ist. Nachdem sich der Prozessluftstrom 4 in der Behandlungskammer 5 mit Feuchtigkeit angereichert hat, gelangt er in einen ersten Kühlkanal 7 eines Wärmetauschers 7, 8. Dort wird er abgekühlt, so dass die mitgeführte Feuchtigkeit kondensiert und durch Mittel, welche in Figur 1 nicht darge- stellt sind, von dem Prozessluftstrom 4 getrennt und abgeführt wird. Ein erster Heizkanal 8 in dem Wärmetauscher 7, 8 wird beaufschlagt von einem in einen offenen zweiten Kanalsystem 12 geführten Sekundärluftstrom 13 (ebenso symbolisiert durch einen geraden Pfeil), welcher von einem zweiten Gebläse 14 angetrieben wird. Der Sekundärluftstrom 13 nimmt im Wärmetauscher 7, 8 Wärme aus dem Prozessluftstrom 4 auf.
Hinter dem Wärmetauscher 7, 8 gelangen der Prozessluftstrom 4 und der Sekundärluftstrom 13 zu einer Wärmepumpe 9, 10, 1 1 , umfassend einen zweiten Heizkanal 9, in welchen der Prozessluftstrom 4 gelangt, einen zweiten Kühlkanal 1 1 , in welchen der Sekun- därluftstrom 13 gelangt, und eine Pumpeinheit 10, welche interne Wärmetauscher der Wärmepumpe 9, 10, 1 1 , die in den Kanälen 9 und 1 1 angeordnet sind und die durchfließenden Luftströme erwärmen oder kühlen, beaufschlagt. Im zweiten Heizkanal 9 der Wärmepumpe 9, 10, 1 1 wird der im Wärmetauscher 7, 8 abgekühlte Prozessluftstrom 4 wieder erwärmt, und zwar durch Wärme, welche entsprechend dem gebogenen Pfeil dem Sekundärluftstrom 13 im zweiten Kühlkanal 1 1 entnommen wird, sowie zusätzlich der Abwärme, die im Betrieb der Wärmepumpe 9, 10, 11 erzeugt wird. Somit wird der Prozessluftstrom 4 in der Wärmepumpe 9, 10, 1 1 wieder aufgeheizt. Er gelangt anschließend zum ersten Gebläse 6 und von diesem zu einem herkömmlichen Heizer 15. Dort wird er weiter erwärmt und gelangt schließlich in die Behandlungskammer 5 zurück.
Der Sekundärluftstrom 13 wird einer Umgebung der Vorrichtung 1 entnommen und gelangt in diese Umgebung wieder zurück, nach dem er das zweite Kanalsystem 12 durchströmt hat. Im Wärmetauscher 7, 8 wird er zunächst erwärmt durch Wärme, die dem Prozessluftstrom 4 entnommen wird. In der Wärmepumpe 9, 10, 1 1 wird der Sekundärluft- ström 13 wieder abgekühlt, so dass die Wärme, die dem Prozessluftstrom 4 im Wärmetauscher 7, 8 entnommen wurde, diesem jedenfalls teilweise wieder zufließt.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus der in Figur 1 erkennbaren Vorrichtung. Dargestellt sind der Wärmetauscher 7, 8, die Wärmepumpe 9, 10, 1 1 und ein Abscheider 16 zum Ab- scheiden von Kondensat, welches sich in dem Prozessluftstrom 4 nach dem Durchströmen des ersten Kühlkanals 7 gebildet hat. Die Wärmepumpe 9, 10, 1 1 umfasst zwei interne Wärmetauscher, die den zweiten Heizkanal 9 und den zweiten Kühlkanal 11 bilden, und eine Pumpeinheit 10, welche einen Kompressor und eine Drossel enthält. Entsprechend ist die Wärmepumpe 9, 10, 1 1 eine Kompressor-Wärmepumpe, wie sie aus einem herkömmlichen Kühl- oder Gefrierschrank bekannt ist.
Die Konfiguration gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der Konfiguration gemäß Figur 2, auf welche anstelle einer neuerlichen Beschreibung hiermit Bezug genommen wird, durch eine thermoelektrische Wärmepumpe 9, 10, 11 . Die Pumpeinheit 10 enthält eine Schal- tung mit Peltier-Elementen, worunter spezielle elektronische Bauteile zu verstehen sind. Ein Peltier-Element weist zwei Pole auf, zwischen denen eine Temperaturdifferenz entsteht, wenn ein elektrischer Strom von einem Pol zum anderen Pol fließt. Die Integration solcher Peltier-Elemente in eine Pumpeinheit 10 ist grundsätzlich bekannt und bedarf an dieser Stelle keiner Erläuterung. Im zweiten Heizkanal 9 sowie im zweiten Kühlkanal 1 1 befinden sich Wärmeleitkörper 17, welche mit der Pumpeinheit 10 wärmeleitfähig verbunden sind und für den Austausch von Wärme zwischen den Kanälen 9 und 1 1 über die Pumpeinheit 10 sorgen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung, Wäschetrockner
2 Waschgut 3 Erstes Kanalsystem
4 Prozessluftstrom
5 Behandlungskammer, Trommel
6 Erstes Gebläse
7 Wärmetauscher, erster Kühlkanal 8 Wärmetauscher, erster Heizkanal
9 Wärmepumpe, zweiter Heizkanal
10 Wärmepumpe, Pumpeinheit
1 1 Wärmepumpe, zweiter Kühlkanal
12 Zweites Kanalsystem 13 Sekundärluftstrom
14 Zweites Gebläse
15 Heizer
16 Abscheider
17 Wärmeleitkörper

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung (1 ) zum Trocknen von Waschgut (2), umfassend ein im wesentlichen geschlossenes erstes Kanalsystem (3) zum Führen eines das Waschgut (2) beaufschla- genden Prozessluftstroms (4), in welchem ersten Kanalsystem (3) eine Behandlungskammer (5) zum Aufnehmen des Waschguts (2), ein erstes Gebläse (6) zum Antreiben des Prozessluftstroms (4), ein erster Kühlkanal (7) eines Wärmetauschers (7,8) und ein zweiter Heizkanal (9) einer Wärmepumpe (9, 10, 11 ) angeordnet sind, wobei der zweite Heizkanal (9) entlang des Prozessluftstroms (4) hinter dem ersten Kühlka- nal (7) liegt, sowie ein offenes zweites Kanalsystem (12) zum Führen eines Sekundärluftstroms (13), in welchem zweiten Kanalsystem (12) ein zweites Gebläse (14) zum Antreiben des Sekundärluftstroms (13), ein erster Heizkanal (8) des Wärmetauschers (7,8) und ein zweiter Kühlkanal (1 1 ) der Wärmepumpe (9, 10, 1 1 ) angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kanalsystem (3) ein Heizer (15) zum Beheizen des Prozessluftstroms (4) angeordnet ist, und der zweite Kühlkanal (1 1 ) entlang des Sekundärluftstroms (13) hinter dem ersten Heizkanal (8) liegt.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , bei der der Heizer (15) entlang des Prozessluftstroms (4) unmittelbar vor der Behandlungskammer (5) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, bei der das erste Gebläse (6) entlang des Prozessluftstroms (4) unmittelbar vor dem Heizer (15) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der das zweite Gebläse (14) entlang des Sekundärluftstroms (13) vor dem ersten Heizkanal (8) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der das erste Kanalsystem (3) abströmseitig des ersten Kühlkanals (7) einen Abscheider (16) zur Abscheidung von Feuchtigkeit aus dem Prozessluftstrom (4) aufweist.
6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , bei der die Behandlungskammer (5) drehbar und insbesondere ausgestaltet als Trommel (5) ist.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der der Heizer (15) und der Wärmetauscher (7, 8) eingerichtet sind für das Trocknen des Waschgutes (2) ohne Verwendung der Wärmepumpe (9, 10, 11 ).
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der der Heizer (15) ausgelegt ist für eine maximale Heizleistung von höchstens 2700 W, insbesondere etwa 2000 W.
9. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der Wärmetauscher (7,8) eine Kühlleistung von mindestens 1000 W, insbesondere etwa 1500 W hat.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Wärmepumpe (9, 10, 1 1 ) eine Leistungsaufnahme zwischen 200 W und 800 W, insbesondere von etwa 500W, hat.
1 1 . Vorrichtung (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Wärmepumpe (9, 10, 1 1 ) eine thermoelektrische Pumpeinheit (10) aufweist.
12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 11 , bei der die Pumpeinheit (10) eine Leistungsaufnahme von etwa 500 W hat, und bei der der Heizer (15) eingerichtet ist zum wahlwei- sen Betrieb auf einer hohen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 2000 W und auf einer niedrigen Stufe mit einer Leistungsaufnahme von etwa 500 W, wobei der Heizer (15) und die Pumpeinheit (10) eingerichtet sind zur Steuerung derart, dass die Pumpeinheit (10) gemeinsam mit dem Heizer (15) betrieben wird.
13. Verfahren zum Trocknen von Waschgut (2), mittels eines in einem im wesentlichen geschlossenen ersten Kanalsystem (3) geführten und das in einer Behandlungskammer (5) befindliche Waschgut (2) beaufschlagenden Prozessluftstroms (4), welcher in einem Wärmetauscher (7, 8) durch einen in einem offenen zweiten Kanalsystem (12) geführten Sekundärluftstrom (13) gekühlt und danach durch eine Wärmepumpe (9, 10, 1 1 ) unter Kühlen des Sekundärluftstroms (13) beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessluftstrom (4) durch einen in dem ersten Kanalsystem (3) angeordneten Heizer (15) beheizt wird und das Kühlen des Sekundärluftstroms (13) hinter dem Wärmetauscher (7, 8) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Wärmepumpe (9, 10, 1 1 ) zeitgleich mit dem Heizer (15) betrieben wird.
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