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Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpengerät und vorzugsweise einen Wärmepumpenwäschetrockner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei vielen elektrischen Geräten wird heutzutage vom Benutzer sehr auf die Energieeffizienz geachtet, so dass die Energieeffizienz eines elektrischen Gerätes im Betrieb ein wesentlicher Faktor der Kaufentscheidung des Benutzers als Endkunde sein kann. Dies betrifft auch Haushaltsgeräte allgemein und insbesondere Haushaltsgeräte wie z.B. Wäschetrockner, welche einen vergleichsweise hohen Energiebedarf im Betrieb aufweisen können.
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Um gerade bei Wäschetrocknern eine möglichst hohe Energieeffizienz im Betrieb zu erreichen, werden diese üblicherweise als Wärmepumpentrockner ausgeführt, da Wärmepumpen grundsätzlich vergleichsweise energieeffizient betrieben werden können. Wärmepumpenwäschetrockner sind daher am Markt weit verbreitet.
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Eine Wärmepumpe besteht grundsätzlich aus einem geschlossenen Wärmepumpenkreislauf mit einem Kompressor (auch Verdichter genannt), einem Verflüssiger (auch Kondensator genannt), einer Drossel wie z.B. einem Expansionsventil oder einer Kapillare und einem Verdampfer. Diese Elemente können auch als Kältekreislauf oder Wärmepumpenkreislauf bezeichnet werden. Über diesen Wärmepumpenkreislauf kann der Prozessluft des Wäschetrockners die Feuchtigkeit entzogen werden, die zuvor der Wäsche entzogen wurde.
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Aus der Sicht des Prozessluftkreislaufs betrachtet wird hierzu die zuvor durch den Wärmepumpenkreislauf entfeuchtete und aufgeheizte, d.h. getrocknete und erwärmte Prozessluft über ein Gebläse des Wärmepumpenkreislaufs durch einen Luftzuführungskanal in eine Wäschetrommel des Wäschetrockners geführt. In der Wäschetrommel wird die zu trocknende Wäsche mittels eines Trommelantriebs üblicherweise durch Rotation bewegt, damit die Prozessluft die Wäsche möglichst vollständig und gleichmäßig erreichen kann. Die Prozessluft nimmt hierbei Feuchtigkeit aus der Wäsche auf und trocknet diese dadurch. Die feuchte Prozessluft gelangt dann über einen Luftrückführungskanal in den Wärmepumpenkreislauf zurück.
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Innerhalb der Wärmepumpe wird im Verdampfer die der Wäsche entzogene Feuchtigkeit aus der Prozessluft kondensiert und in flüssiger Form nach außen hin abgeführt. Die der Prozessluft hierbei entzogene Energie wird der Prozessluft anschließend durch den Verflüssiger wieder zugeführt, so dass die Prozessluft entfeuchtet und aufgeheizt den Wärmepumpenkreislauf in Richtung Wäschetrommel wieder verlassen kann. Der Kreislauf der Prozessluft wird auf diese Weise seinerseits geschlossen.
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Um die Energieeffizienz im Betrieb der Wärmepumpenwäschetrockner weiter zu verbessern geht derzeit der Trend dahin, kleinere und leistungsschwächere Kompressoren des Wärmepumpenkreislaufs und gleichzeitig größere Wärmetauscher, d.h. größere Verdampfer und Verflüssiger, zu verwenden. Hierdurch kann zwar der Energieverbrauch des Wärmepumpenkreislaufs reduziert werden, jedoch kann dies gleichzeitig die Trocknungszeit der Wäsche deutlich verlängern. Dies stellt einen Nachteil dieser Maßnahme dar.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Wärmepumpengerät und insbesondere einen Wärmepumpenwäschetrockner der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, so dass der Energieverbrauch des Wärmepumpenkreislaufs bei gleichbleibender Trocknungszeit reduziert werden kann. Alternativ oder zusätzlich soll bei gleicher Energieeffizienz die Trocknungszeit reduziert werden können. Zusätzlich oder alternativ soll die Kondensationsleistung im Wärmepumpengerät verbessert werden. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Wärmepumpengeräten geschaffen werden.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Wärmepumpengerät und insbesondere durch einen Wärmepumpenwäschetrockner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Wärmepumpengerät, vorzugsweise einen Wärmepumpenwäschetrockner, mit einem Prozessluftkreislauf mit wenigstens einem Luftrückführungskanal und mit einem Wärmepumpenkreislauf mit wenigstens einem Verdampfer, wobei der Luftrückführungskanal ausgebildet ist, dem Verdampfer eine Strömung einer Prozessluft zuzuführen, so dass der Verdampfer und die Prozessluft wärmetauschend miteinander wirken können. Sowohl der Prozessluftkreislauf als auch der Wärmepumpenkreislauf sind dabei vorzugsweise jeweils in sich geschlossen ausgebildet. Unter dem Luftrückführungskanal wird dabei jeder Kanal eines Wärmepumpengeräts verstanden, welcher Luft einer Komponente des Wärmepumpenkreislaufs zuführen oder auch von dieser abführen kann.
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Das Wärmepumpengerät ist dadurch gekennzeichnet, dass der Luftrückführungskanal wenigstens abschnittsweise ausgebildet ist, eine Strömung einer Umgebungsluft zugeführt zu bekommen und mit der Umgebungsluft wärmetauschend zu wirken.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass auf diese Art und Weise die Prozessluft bereits vor dem Erreichen des Verdampfers abgekühlt werden kann, indem die üblicherweise kältere Umgebungsluft dem Luftrückführungskanal zugeführt wird. Hierdurch kann ein Austausch von Wärme über den Luftrückführungskanal erfolgen, so dass bereits an dieser Stelle Wärme von der Prozessluft über das Material des Luftrückführungskanals an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Hierbei kann z.B. bei der Aufstellung eines Wärmepumpenwäschetrockners in einem Keller von einer Temperatur der Umgebungsluft zwischen 15°C und 23°C ausgegangen werden. Liegt die Temperatur der Prozessluft beispielsweise in einem Bereich zwischen 40°C und 50°C, kann ein signifikanter Wärmetransport von der Prozessluft in die Umgebungsluft stattfinden.
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Auf diese Weise kann dem Verdampfer kühlere Prozessluft als bisher zugeführt werden, so dass der Verdampfer durch die Prozessluft entsprechend weniger stark erhitzt werden und wirkungsvoller Feuchtigkeit aus der Prozessluft herauskondensieren kann. Auch kann dies die Trocknungszeit verkürzen und bzw. oder die Energieeffizienz steigern. Insbesondere kann durch die zuvor beschriebene Maßnahme bei einer reduzierten Leistung des Kompressors des Wärmepumpenkreislaufs die hierdurch bedingte längere Trocknungszeit zumindest teilweise bis vollständig wieder ausgeglichen und ggfs. eine weitere Steigerung der Energieeffizienz erreicht werden. Auch kann bei gleich langer Trocknungszeit die Leistung des Kompressors weiter reduziert und hierdurch die Energieeffizienz weiter gesteigert werden.
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Vorteilhaft ist hierbei auch, dass die Kondensation der Feuchtigkeit aus der Prozessluft bereits im Luftrückführungskanal beginnen kann, so dass eine wirkungsvollere Kondensation stattfinden kann.
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Vorteilhaft ist hierbei ferner, dass die maximale Temperatur, auf welche sich der Verdampfer durch die zugeführte warme Prozessluft aufheizen kann, gesenkt werden kann. Dies kann zu einer wirkungsvolleren Kondensation führen, so dass die Prozessluft stärker getrocknet und die Menge des Kondensats erhöht werden kann.
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Vorzugsweise ist die Strömung einer Umgebungsluft quer zur Strömung der Prozessluft ausgerichtet, so dass ein möglichst wirkungsvoller Wärmeaustausch erfolgen kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Luftrückführungskanal wenigstens einen Durchgangskanal, vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangskanälen, auf, welcher ausgebildet ist, die Strömung der Umgebungsluft wenigstens abschnittsweise durch den Luftrückführungskanal hindurchzuführen. Auf diese Art und Weise kann ein wirkungsvoller Wärmeaustausch erfolgen, indem die beiden Luftströme wie bei einem Kreuzstromwärmetauscher durch einander hindurch geführt werden. Der Durchgangskanal kann dabei hinsichtlich seiner Ausgestaltung wie Form, Verlauf, Wandstärke, Material etc. variiert werden, um eine möglichst gute Wärmeübertragung zwischen den beiden Strömungen zu erreichen, wie im folgenden noch näher beschrieben werden wird.
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Vorzugsweise wird der Durchgangskanal bzw. werden die Durchgangskanäle als Spritzgussteile hergestellt und dann in einer entsprechenden Aussparung bzw. in entsprechenden Aussparungen des Luftrückführungskanals eingesteckt und dort verschweißt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Wärmepumpengerät eine Gehäuseseite, vorzugsweise eine Gehäusevorderseite, auf, welche wenigstens einen Umgebungslufteingang aufweist, wobei der Umgebungslufteingang die Strömung der Umgebungsluft führend mit dem Durchgangskanal verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, die Umgebungsluft für eine entsprechende Strömung von außerhalb des Wärmepumpengeräts in dieses hineinzuführen. Dabei wird die Umgebungsluft vorzugsweise möglichst direkt von außerhalb dem Luftrückführungskanal zugeführt, so dass die Temperatur möglichst groß ist und hierdurch eine möglichst effiziente Abkühlung der Prozessluft im Luftrückführungskanal erfolgen kann.
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Den Umgebungslufteingang dabei an der Gehäusevorderseite vorzusehen ist vorteilhaft, weil z.B. ein Wärmepumpenwäschetrockner üblicherweise von vorn frei zugänglich aufgestellt und betrieben wird, so dass auch von vorn ein möglichst ungehinderter Umgebungsluftstrom zugeführt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Wärmepumpengerät ein Wärmepumpengebläse auf, welches ausgebildet ist, die Strömung der Umgebungsluft, vorzugsweise durch den Durchgangskanal hindurch, zu erzeugen. Auf diese Weise kann aktiv eine Luftströmung zum Wärmeaustausch erzeugt werden, welche eine entsprechend große Menge kühlerer Umgebungsluft dem Luftrückführungskanal von außen zuführen kann. Dies kann zu einer entsprechend wirkungsvolleren Kühlung führen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Wärmepumpengebläse ferner ausgebildet, die Strömung der Umgebungsluft wenigstens einer weiteren Komponente, vorzugsweise einem Kompressor und bzw. oder einem Enthitzer Wärmetauscher, des Wärmepumpenkreislaufs zuzuführen. Auf diese Weise kann z.B. ein ohnehin vorhandenes Gebläse des Wärmepumpengeräts wie z.B. ein Enthitzergebläse, ein Kompressorgebläse oder ein Gebläse, welches sowohl für den Enthitzer als auch für den Kompressor eines Wärmepumpenkreislaufs vorgesehen ist, zusätzlich dazu genutzt werden, die Strömung der Umgebungsluft zu erzeugen. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Strömung der Umgebungsluft ohne zusätzliches Gebläse erzeugt werden, was Baukosten und Bauraum einsparen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Durchgangskanal wenigstens eine Wandfläche auf, welche auf der einen Seite der Strömung der Umgebungsluft und auf der gegenüberliegenden Seite der Strömung der Prozessluft zugewandt ist. Diese Wandfläche kann als Wärmetauscher dienen und eine Abkühlung der Prozessluft durch die strömende Umgebungsluft bewirken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Wandfläche wenigstens abschnittsweise wenigstens einen Einleger auf, welcher auf der einen Seite der Strömung der Umgebungsluft und auf der gegenüberliegenden Seite der Strömung der Prozessluft zugewandt ist, wobei der Einleger eine bessere Wärmeleitfähigkeit als das Material der Wandfläche aufweist. Hierdurch kann die Wandfläche des Durchgangskanals z.B. aus demselben Material wie dessen umgebende Komponenten wie z.B. einer Gehäuseseite bestehen. Gleichzeitig kann jedoch die Wandfläche mittels des Einlegers auf ihre Funktion als Wärmetauscher angepasst bzw. optimiert werden. Dabei ist es sowohl möglich, den Einleger in die Wandfläche zu integrieren, so dass die Wandfläche in diesem Bereich durch den Einleger selbst gebildet wird, d.h. anstelle des Materials des übrigen Durchgangskanals. Dies kann durch Einkleben oder Umspritzen des Einlegers erfolgen. Alternativ kann der Einleger jedoch auch, vorzugsweise von der Seite der Umgebungsluft, auf der Wandfläche des Durchgangskanals angeordnet sein und durch die Wandfläche hindurch wirken. In diesem Fall kann der Einleger auf die Wandfläche aufgeklebt, aufgeschraubt, aufgeklemmt, verrastet, aufgeschweißt etc. sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht der Einleger wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, aus Metall. Hierdurch kann eine besonders gute und wirkungsvolle Wärmeübertragung aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Metallen erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Durchgangskanal wenigstens abschnittsweise wenigstens einen Wärmeleitsteg, vorzugsweise eine Mehrzahl von Wärmeleitstegen, auf. Hierdurch kann die Oberfläche der Kontaktfläche zwischen dem Durchgangskanal und der Strömung der Umgebungsluft vergrößert werden, ohne den Durchgangskanal selbst vergrößern zu müssen. Dies kann die Wirksamkeit des Wärmeaustausches verbessern und gleichzeitig Bauraum sparen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Durchgangskanal wenigstens abschnittsweise eine Bogenform, eine Tropfenform, eine Blattform, eine elliptische Form, eine ovale Form und/oder eine eckige Form auf. Hierdurch können verschiedene Geometrien und Ausgestaltungen des Durchgangskanals realisiert werden, um den Spielraum der Gestaltungsmöglichkeiten zu erhöhen. Insbesondere kann der Durchgangskanal den verschiedenen Formen und Verläufen des Luftrückführungskanals angepasst werden.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmepumpengeräts gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels in Form eines Wärmepumpenwäschetrockners;
- 2 eine schematische Draufsicht auf eine Wärmepumpe des Wärmepumpengeräts der 1;
- 3 eine schematische Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpengeräts gemäß des ersten Ausführungsbeispiels;
- 4 eine seitliche Schnittdarstellung der 3;
- 5 eine schematische Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpengeräts gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
- 6 eine seitliche Schnittdarstellung der 5;
- 7 eine schematische Detailansicht der 3;
- 8 eine schematische Detailansicht gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels;
- 9 eine schematische Detailansicht gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels;
- 10 eine perspektivische Darstellung der 9;
- 11 eine schematische Detailansicht gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels;
- 12 eine schematische Detailansicht gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels; und
- 13 eine schematische Detailansicht gemäß eines siebten Ausführungsbeispiels;
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Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich eine Querrichtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann.
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1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmepumpengeräts 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels in Form eines Wärmepumpenwäschetrockners 1. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Wärmepumpe 2 des Wärmepumpengeräts 1 der 1. 3 zeigt eine schematische Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpengeräts 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels. 4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der 3. 7 zeigt eine schematische Detailansicht der 3.
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Der Wärmepumpenwäschetrockner 1 weist ein Gehäuseunterteil 10 auf, welches auch als Grundplatte 10 bezeichnet werden kann. Auf dem Gehäuseunterteil 10 ist die Wärmepumpe 2 angeordnet, welche im Folgenden näher betrachtet werden wird. Oberhalb der Wärmepumpe 2 ist eine Wäschetrommel 12 angeordnet, in der nasse bzw. feuchte Wäsche getrocknet werden kann, wie im Folgenden näher beschrieben werden wird. Die Wäsche kann über eine Trommelöffnung 13, welche verschließbar ist (nicht dargestellt), in die Wäschetrommel 12 eingefüllt und dieser auch entnommen werden. Die Trommelöffnung 13 ist durch eine entsprechende Aussparung einer Gehäusevorderseite 11 des Wärmepumpenwäschetrockners 1 für den Benutzer erreichbar.
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Die Wärmepumpe 2 weist einen geschlossenen Wärmepumpenkreislauf 20-24 auf, welcher durch die folgenden Komponenten 20-24 gebildet wird. Es soll mit einer Drossel 20 begonnen werden, welche durch eine Kapillare 20 gebildet wird. Der Kapillare 20 schließt sich ein Verdampfer 21 als erster Wärmetauscher an. Nach dem Verdampfer 21 folgt ein Verdichter 22, welcher auch als Kompressor 22 oder als Erhitzer 22 bezeichnet werden kann. Anschließend folgt ein Verflüssiger 23 als zweiter Wärmetauscher, welcher auch als Kondensator 23 bezeichnet werden kann. Über einen Enthitzer 24 schließt sich der Wärmepumpenkreislauf 20-24.
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Der Enthitzer 24 weist ein Enthitzergebläse 25 auf, welches in der Darstellung der 2 räumlich dem Enthitzer 24 zugeordnet ist, jedoch in der realen Umsetzung derart zwischen dem Enthitzer 24 und dem Kompressor 22 angeordnet ist, dass es ebenfalls dem Kompressor 22 zugeordnet und als Kompressorgebläse 25 bezeichnet werden kann. Erfindungsgemäß hat das Enthitzer- bzw. Kompressorgebläse 25 noch eine weitere Funktion, wie weiter unten beschrieben werden wird, weshalb es auch als Wärmepumpengebläse 25 allgemein bezeichnet werden kann.
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Wie bei Wärmepumpenkreisläufen 20-24 üblich, wird das Kältemittel durch die Drossel 20 in den Verdampfer 21 abgegeben und geht dabei bei einem niedrigen Druck vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Hierbei verdampft das Kältemittel und entzieht der Umgebung Energie, so dass es beim Durchqueren des Verdampfers 21 diesen abkühlt und sich hierbei selbst erwärmt. Anschließend wird das gasförmige kalte (verdampfte) Kältemittel durch den Kompressor 22 verdichtet, so dass es aus dem Kompressor 22 als gasförmiges Kältemittel mit einem hohen Druck und mit einer hohen Temperatur (auch Heißgas genannt) austritt und in den Verflüssiger 23 eintritt. In dem Verflüssiger 23 gibt das sehr warme Kältemittel seine Wärme teilweise an diesen ab, so dass es beim Durchqueren des Verflüssigers 23 diesen erwärmt und sich hierbei selbst abkühlt und wieder verflüssigt. Im Enthitzer 24 wird das warme Kältemittel weiter abgekühlt bevor es wieder in die Drossel 20 eintritt und sich der Kreislauf des Kältemittels bzw. der Wärmepumpenkreislauf 20-24 schließt. Durch den Druckabfall der Drossel beginnt das Kältemittel zu verdampfen.
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Der Wärmepumpenwäschetrockner 1 weist ferner einen Prozessluftkreislauf 12, 14, 15, 16 auf, welcher die Wärmepumpe 2 durchquert. Im Betrieb tritt eine Strömung V einer Prozessluft erwärmt und getrocknet über einen Luftzuführungskanal 14, welcher auch als hintere Luftführung 14 bezeichnet werden kann, aus der Wärmepumpe 2 heraus in die sich drehende Wäschetrommel 12 ein, so dass die dort befindliche Wäsche in Kombination mit der Drehung durch die Strömung V der Prozessluft getrocknet werden kann. Die abgekühlte und feuchte Prozessluft tritt danach als Strömung V durch einen Luftrückführungskanal 15, welcher auch als vordere Luftführung 15 bezeichnet werden kann, wieder in die Wärmepumpe 2 ein.
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Die Strömung V der Prozessluft wird dabei über ein Prozessluftgebläse 16 erzeugt, welches zwischen der Wärmepumpe 2 und dem Luftzuführungskanal 14 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Wärmepumpe 2 ist ein Prozessluftfilter 17 angeordnet, so dass Flusen und dergleichen im bzw. nach dem Luftrückführungskanal 15 aus der Strömung V der Prozessluft herausgefiltert werden können, bevor die Strömung V der Prozessluft in die Wärmepumpe 2 eintritt.
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Innerhalb der Wärmepumpe 2 wird die Strömung V der Prozessluft von dem Luftrückführungskanal 15 kommend durch den Verdampfer 21 geführt, welcher durch das Kältemittel gekühlt wird. Auf diese Weise kann die Prozessluft, welche Feuchtigkeit aus der Wäschetrommel 12 in sich trägt, abgekühlt werden, so dass die Feuchtigkeit im Verdampfer 21 kondensiert und als Kondensat gesammelt und abgeführt werden kann. Danach wird die getrocknete Prozessluft durch den Verflüssiger 23 geführt, welcher durch das Kältemittel erwärmt wird. Auf diese Weise kann die Prozessluft erwärmt werden, so dass sie beim anschließenden erneuten Einströmen in die Wäschetrommel 12 wieder Feuchtigkeit aus der Wäsche aufnehmen und aus der Wäschetrommel 12 in die Wärmepumpe 2 abführen kann. Hierdurch wird der Prozessluftkreislauf 12, 14, 15, 16 geschlossen.
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Um nun die Effizienz des Wärmepumpenkreislaufs 20-24 zu verbessern, die Menge des Kondensats zu erhöhen und bzw. oder die Trocknungszeit zu verkürzen ist erfindungsgemäß eine Strömung U einer Umgebungsluft vorgesehen, welche dem Luftrückführungskanal 15 zugeführt wird. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die Umgebungsluft üblicherweise eine deutlich geringere Temperatur als diejenige Prozessluft aufweist, welche von der Wäschetrommel 12 über den Luftrückführungskanal 15 der Wärmepumpe 2 zugeführt wird. Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem Enthitzer- bzw. Kompressorgebläse 22 bereits ein Wärmepumpengebläse 22 innerhalb der Wärmepumpe 2 zur Verfügung steht, welches eine Luftströmung innerhalb der Wärmepumpe 2 erzeugt, um den Enthitzer 24 und den Kompressor 22 mit der Luft zu kühlen, welche sich innerhalb der Wärmepumpe 2 bzw. innerhalb des Wärmepumpenwäschetrockners 1 befindet.
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Daher wird erfindungsgemäß der Bereich des Luftrückführungskanals 15 des Wärmepumpenwäschetrockners 1 als Umgebungsluftwärmetauscher 3 ausgebildet. Hierzu werden eine Mehrzahl von Durchgangskanälen 31 durch den Luftrückführungskanal 15 hindurch vorgesehen, welche jeweils über einen Umgebungslufteingang 30 oder zu mehreren bzw. alle über einen gemeinsamen Umgebungslufteingang 30 mit der Umgebung des Wärmepumpenwäschetrockners 1 luftführend verbunden sind. Der Umgebungslufteingang 30 ist dabei in der Gehäusevorderseite 11 angeordnet.
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Die Durchgangskanäle 31 sind dabei innerhalb des Luftrückführungskanals 15 quer zur Strömung V der Prozessluft ausgerichtet, so dass sich die Strömung U der Umgebungsluft und die Strömung V der Prozessluft senkrecht durchqueren und hierbei über die Wandflächen 32 der Durchgangskanäle 31 wärmeübertragend miteinander zusammenwirken können. Da die Prozessluft dabei eine deutlich höhere Temperatur als die Umgebungsluft aufweist, gibt die Prozessluft über die Wandflächen 32 Wärme an die Umgebungsluft ab, welche diese Wärme mit sich mit durch die Wärmepumpe 2 hindurch und wieder nach außerhalb des Wärmepumpenwäschetrockners 1 transportiert und somit abführt.
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Die Prozessluft tritt somit erfindungsgemäß mit lediglich geringfügigen konstruktiven Änderungen sowie ohne zusätzliches Gebläse kühler als bisher in den Verdampfer 21 der Wärmepumpe 2 ein, so dass dieser durch die Prozessluft weniger stark erwärmt wird und somit im Betrieb kühler als bisher bleibt, was die Wirkung der Kondensation verbessern und die Menge des Kondensats erhöhen kann. Gleichzeitig kann die Energieeffizienz der Wärmepumpe 2 gesteigert werden, weil seitens der Wärmepumpe 2 weniger Energie zur Kühlung der Prozessluft im Verdampfer 21 erforderlich ist. Hierdurch kann entweder die Trocknungszeit bei gleichem Energieaufwand reduziert oder bei gleicher Trocknungszeit die Menge der erforderlichen Energie des Wärmepumpenkreislaufs 20-24 reduziert werden; diese beiden Wirkungen können auch miteinander kombiniert werden.
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Die Durchgangskanäle 31 sind dabei im ersten Ausführungsbeispiel gebogen und tropfenförmig, d.h. zum Ende hin zulaufend, ausgebildet, siehe z.B. 1, 3 und 7, um die von oben kommende Strömung V der Prozessluft seitlich umzulenken und der Wärmepumpe 2 zuzuführen, wobei gleichzeitig eine Verringerung des Querschnitts des Luftrückführungskanals 15 erfolgt.
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5 zeigt eine schematische Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpengeräts 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. 6 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung A der 5. In diesem Fall sind die Durchgangskanäle 31 eher punktförmig ausgebildet und ragen jeweils senkrecht von vorn durch den Luftrückführungskanal 15 hindurch. Hierdurch können sehr einfache und kostengünstig herzustellende Profile als Durchgangskanäle 31 verwendet werden.
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8 zeigt eine schematische Detailansicht gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. In diesem Fall sind die Durchgangskanäle 31 bogenförmig als alternative Form ausgebildet und parallel zueinander angeordnet.
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9 zeigt eine schematische Detailansicht gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels. 10 zeigt eine perspektivische Darstellung der 9. Die Form und Anordnung der Durchgangskanäle 31 entspricht den gebogenen und tropfenförmigen Durchgangskanälen 31 des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Wandflächen 32 der Durchgangskanäle 31 hier abschnittsweise Einleger 33 aufweisen, welche einen Abschnitt der Wandfläche 32 ersetzen und aus Metall ausgebildet sind. Auf diese Art und Weise kann über die metallischen Einleger 33, welche eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das übrige Material des Luftrückführungskanals 15 bzw. der Durchgangskanäle 31 aufweisen, eine bessere Wärmeübertragung und damit eine wirkungsvollere Abkühlung der Prozessluft erfolgen.
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11 zeigt eine schematische Detailansicht gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels. In diesem Fall sind die Durchgangskanäle 31 durch mehreckige Profile gebildet, welche sich einfach und kostengünstig fertigen lassen.
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12 zeigt eine schematische Detailansicht gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels. In diesem Fall sind innerhalb der Durchgangskanäle 31 jeweils mehrere Wärmeleitstege 34 aus Metall angeordnet und mit den Wandflächen 32 verbunden, so dass die Fläche der Durchgangskanäle 31, welche mit der Strömung V der Umgebungsluft in Kontakt treten kann, deutlich vergrößert werden kann. Dies kann die Wirkung der Wärmeübertragung erhöhen.
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13 zeigt eine schematische Detailansicht gemäß eines siebten Ausführungsbeispiels. In diesem Fall ist ein Durchgangskanal 31 mit einer Freiformgeometrie ausgebildet, in dem eine Mehrzahl von Wärmeleitstegen 34 in Form eines Wabenmusters vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Schnitt
- X
- Längsrichtung; Tiefe
- Y
- Querrichtung; Breite
- Z
- vertikale Richtung; Höhe
- V
- Strömung der Prozessluft
- U
- Strömung der Umgebungsluft
- 1
- Wärmepumpengerät; Wärmepumpenwäschetrockner
- 10
- Gehäuseunterteil; Grundplatte
- 11
- Gehäuse(vorder)seite
- 12
- Wäschetrommel
- 13
- Trommelöffnung
- 14
- Luftzuführungskanal; hintere Luftführung
- 15
- Luftrückführungskanal; vordere Luftführung
- 16
- Prozessluftgebläse
- 17
- Prozessluftfilter
- 2
- Wärmepumpe
- 20
- Drossel; Kapillare
- 21
- Verdampfer
- 22
- Verdichter; Kompressor; Erhitzer
- 23
- Verflüssiger; Kondensator
- 24
- Enthitzer
- 25
- Wärmepumpengebläse; Enthitzergebläse, Kompressorgebläse
- 3
- Umgebungsluftwärmetauscher
- 30
- Umgebungslufteingänge der Gehäuse(vorder)seite 11
- 31
- Durchgangskanäle des Luftrückführungskanals 15
- 32
- Wandflächen der Durchgangskanäle 31
- 33
- Einleger der Wandflächen 32
- 34
- Wärmeleitstege der Durchgangskanäle 31