Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner, umfassend eine in einem Gehäuse angeordneten, mittels eines Motors antreibbaren, über eine horizontale oder geneigten Achse drehbar gelagerten Trommel, einen geschlossenen Prozessluftkreislauf, in dem mittels eines Prozessluftgebläses Trocknungsluft über einen Lufteinlass der Trommel zugeführt, über einen Luftauslass aus dieser abgeführt, in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder erwärmt wird, einer Wärmepumpeneinrichtung mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel zirkuliert, wobei der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpe enthält, ferner umfassend einen inneren Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, einen Wärmeübergang eines mit Hochdruck beaufschlagten Leitungsabschnitts zu einem mit Niederdruck beaufschlagten Leitungsabschnitt bereitzustellen.

Aus dem Stand der Technik ist gemäß der EP 1 209 277 A2 ein Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe bekannt. Wärmepumpenwäschetrockner sind momentan besonders begehrt, da sie sowohl die von der Wärmepumpe bereitgestellte Wärme als auch die entsprechend erzeugte Kälte nutzen. Dadurch kann der Energieeinsatz effizienter genutzt werden. Bei dieser bewährten Ausführung erwärmt sich durch die Abwärme des Motors das Kältemittel immer stärker, wodurch der gesamte Prozess immer stärker erwärmt und letztendlich Abwärme aus dem Trockner herausgeblasen werden muss. Bekannt sind hierzu Gebläse, die den Kompressor mit Luft kühlen.

Aus der US 2005/0198852 A1 ist ein Wärmepumpentrockner bekannt, der zusätzlich einen inneren Wärmetauscher umfasst, um Flüssigkeitsreste oder Töpfchen im dampfförmigen Kältemittel im Niederdruck-Leitungsabschnitt vollständig verdampfen zu lassen.

Eine andere Möglichkeit ist aus der DE 44 22 191 A1 bekannt, bei der Kältemittelleitung mittels Kühlrippen und/oder einem Gebläse, welches die Kältemittelleitung mit Kühlluft beaufschlagt, gekühlt wird, wodurch Abwärme aus dem Trockner heraus gelangt.

Die EP 0 521 298 A2offenbart Wärmetauscher-Vorrichtungen für Druckluftanlagen, bei denen Wärme aus einer Kältemittelleitung an die Luft abgegeben wird.

Bei den bekannten Wärmepumpen wird Energie ungenutzt nach außen abgeführt, die nicht für den Trocknungsprozess zur Verfügung steht.

Der Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, einen Wäschetrockner mit einer effizienten Wärmepumpe bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Wäschetrockner mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, 2 oder 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils nachfolgenden abhängigen Ansprüchen.

Der mit der Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, dass weniger sogenannte Abwärme aus dem Wärmepumpenkreis abgeführt werden muss, sodass zusätzliche Wärmetauscher im Kältemittelkreislauf zur Kühlung nicht mehr notwendig sind. Dadurch benötigt der Kältemittelkreislauf weniger Bauraum, sodass hier eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht wird. Ferner wird durch die Verringerung der Abwärme die eingesetzte Energie für den Trocknungsprozess effizienter genutzt, so dass der Trockner weniger Wärme in den Aufstellraum abgibt, was besonders in Wohnräumen erwünscht ist.

Gemäß der Erfindung umfasst die Wärmepumpeneinrichtung im Kältemittelkreislauf einen inneren Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, einen Wärmeübergang eines mit Hochdruck beaufschlagten Leitungsabschnitts zu einem mit Niederdruck beaufschlagten Leitungsabschnitt bereitzustellen. Als Leitungabschnitt kann auch vom Verflüssiger selbst gebildet sein. Der innere Wärmetauscher bewirkt, dass die nutzbare Enthalphiedifferenz zwischen Druckseite des Kompressors und dem als Heizung wirkenden Wärmetauscher des Verflüssigers größer wird. Ferner wird auch die nutzbare Enthalphiedifferenz zwischen dem Drosseleingang und dem Kompressoreingang größer. Dadurch wird die kalte Seite kälter und die warme Seite wärmer, gegenüber einer Wärmepumpe ohne inneren Wärmetauscher. Dadurch wird die Effektivität der Wärmepumpe gesteigert. Die den Wärmeübergang bildenden Leitungsabschnitte stehen hierbei in direktem Kontakt, ohne dass eine Luftstrecke dazwischen vorhanden ist.

Hierbei ist es zweckmäßig, dass der innere Wärmetauscher dadurch gebildet ist, einen Wärmeübergang von einem Leitungsabschnitt zwischen dem Verflüssiger und der Drossel zu einem Leitungsabschnitt zwischen Verdampfer und Kompressor bereitzustellen. Alternativ kann der innere Wärmetauscher dadurch erzeugt werden, dass ein Wärmeübergang von einem Leitungsabschnitt zwischen dem Kompressor und dem Verflüssiger zu einem Leitungsabschnitt zwischen Drossel und Verdampfer bereitgestellt wird.

Gemäß der Erfindung besteht der innere Wärmetauscher aus einem Leitungsstrang, der den mit Hochdruck beaufschlagten Leitungsabschnitt und den mit Niederdruck beaufschlagten Leitungsabschnitt umfasst. Somit sind die den inneren Wärmetauscher bildenden Rohrabschnitte als ein Leitungsstrang zusammengefasst. Der Leitungsstrang kann dann entsprechend geformt werden, wie es der Bauraum innerhalb des Gerätegehäuses zulässt.

Erfindungsgemäß sind innerhalb des inneren Wärmetauschers die beiden Leitungsabschnitte umeinander umschlungen zur Bereitstellung einer definierten Berührfläche der Leitungswände zur Wärmeübertragung angeordnet sind. Durch die ausgeprägten Berührflächen wird der Wärmeübergang vom wärmeren Hochdruck-Leitungsabschnitt zum kälteren Niederdruck-Leitungsabschnitt verbessert.

Erfindungsgemäß ist gemäß einer anderen Ausführung der innere Wärmetauscher dadurch gebildet, dass der Niederdruck- Leitungsabschnitt innerhalb des Hochdruck-Leitungsabschnitts verläuft. Somit wird der kältere Niederdruck-Leitungsabschnitt zumindest teilweise vom wärmeren Kältemittel umschlossen bzw. umströmt.

Gemäß dieser Ausführung ist der Niederdruck-Leitungsabschnitt koaxial innerhalb des Hochdruck-Leitungsabschnitts angeordnet. Dadurch wird der gegenüber dem Hochdruck-Leitungsabschnitt kältere Niederdruck-Leitungsabschnitt vollständig vom wärmeren Kältemittel umströmt, sodass ein optimaler Wärmeübergang des Kältemittels zwischen diesen beiden Leitungsabschnitten bereitgestellt wird.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist der innere Wärmetauscher als spiralförmig gewendelter Leitungsstrang ausgebildet. Dadurch kann auf engem Raum ein langer Leitungsstrang mit den darin umfassenden Hochdruck- und Niederdruck-Rohrabschnitt recht kompakt untergebracht werden. Ferner finden hier keine abrupten Umlenkungen des Kältemittels statt, sodass der innere Wärmetauscher in dieser Form einen geringen Strömungswiderstand für das Kältemittel bildet.

In einer anderen Ausführung ist der innere Wärmetauscher als schlangenlinienförmig geformter Leitungsstrang ausgebildet. Diese Ausführung ist besonders kompakt und kleinbauend auszuführen. Hierbei tritt zwar ein erhöhter Strömungswiderstand an den zahlreichen Umlenkungen auf, jedoch kann bei einer verlangsamten Strömungsgeschwindigkeit der Widerstand vernachlässigt werden. Auch eine Vergrößerung der Rohrquerschnitte, gegenüber den Rohrabschnitten einer spiralförmigen Anordnung, bewirkt eine Verlangsamung der Strömung.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung ist zur Bereitstellung des inneren Wärmetauschers der mit Niederdruck beaufschlagte Leitungsabschnitt mit dem Leitungsabschnitt des Verflüssigers in wärmeleitendem Kontakt geführt. Dadurch entfällt der bisher separat ausgebildete innere Wärmetauscher, der nun in dem kompakten Block des Verflüssigers integriert ist.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der wärmeleitende Kontakt mittels Rippen oder Lamellen bereitgestellt, die mit dem Leitungsabschnitt im Verflüssiger wärmeleitend verbunden sind. Die Rippen oder Lamellen sind zur Vergrößerung der wärmeübertagneden Oberfläche zum Prozessluftstrom ohnehin im Verflüssiger vorhanden, so dass diese Ausführung besonders einfach in einem Wäschetrockner umzusetzen ist.

In einer erfindungsgemäßen Ausführung sind an der Wandung des Hochdruck-Leitungsabschnitts Lamellen oder Rippen zur Wärmeabführung angebracht, wodurch die Oberfläche des äußeren Rohrabschnitts vergrößert wird, um dadurch die Wärmeabgabe an die Umgebungsluft aus dem Trocknergehäuse heraus zu verbessern. Dadurch wird eine sogenannte Enthitzung des Kältemittels bewirkt, da sich beim Trocknungsprozess häufig das Kältemittel stetig erwärmt, bis überschüssige Wärme aus dem Kältemittelkreislauf abgeführt werden muss.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Lamellen blockweise angeordnet, die mit Öffnungen zur Durchführung des den inneren Wärmetauscher bildenden Leitungsstrangs versehen sind. Dadurch wird die Fertigung des inneren Wärmetauschers erleichtert. In einen vorgefertigten Lamellenblock wird der bereits vorgebogene Leitungsstrang in Öffnungen eingelegt und anschließend fixiert, sodass auch eine nachträgliche Anbringung der Lamellen einfach möglich ist.

Um die Wärme gezielt abzuführen, ist es vorteilhaft, im Wirkbereich des inneren Wärmetauschers ein Gebläse zur Erzeugung eines Kühlluftstroms vorzusehen, der dazu eingerichtet ist, Wärme von dem inneren Wärmetauscher bildenden Leitungsstrang abzuführen.

Insgesamt ist es zweckmäßig, die Wärmepumpeneinrichtung mit den vorgenannten Komponenten, den Motor und das Prozessluftgebläse in einem kompakten Funktionsmodul des Wäschetrockners anzuordnen. Hierbei hat sich die Ausbildung als bodenseitiges Funktionsmodul als vorteilhaft erwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1:

eine perspektivische Darstellung eines Wäschetrockners;

Fig. 2:

eine schematische Darstellung der Komponenten der Wärmepumpe;

Fig. 3 bis 5:

den inneren Wärmetauscher und

Fig. 6:

eine schematische Darstellung der Komponenten der Wärmepumpe in einer Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt in der Perspektive einen Wäschetrockner 1. Der Wäschetrockner 1 umfasst hierbei ein Gehäuse 2 in dem eine drehbar gelagerte Trommel 3 angeordnet ist. Die drei Figuren zeigen jeweils den Wäschetrockner 1 in der geschlossenen Situation. In dem Gehäuse 2 befindet sich bodenseitig unterhalb der Trommel 3, bezogen auf die betriebsgemäße Aufstellposition des Trockners, das Funktionsmodul 5, das die Komponenten für die Wärmepumpe, das Gebläse und den Antrieb der Trommel 3 aufnimmt. Im Funktionsmodul 5 wird die Prozessluft PL mittels eines Gebläses erzeugt und zum Lufteinlass 6 der Trommel 3 zugeführt. Durch den Luftauslass 7 gelangt die Trocknungsluft PL aus der Trommel 3 in das Bodenmodul 5, in dem in einem Kanal 8 der Wärmetauscher 15 (Fig. 2) zur Abkühlung und Kondensation der Prozessluft und die Heizung 16 (Fig. 2) zum Erwärmen der Prozessluft PL angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt schematisch den Wärmepumpentrockner mit dem Kreislauf der Prozessluft PL und den Komponenten der Wärmepumpe. Hier ist der Kanal 8 zu erkennen, in dem sich der Wärmetauscher 15 und der Heizkörper 16 befinden, die Bestandteile der Wärmepumpe sind. Das Leitungssystem 20 dient zur Verbindung der Komponenten der Wärmepumpe. Der Luftauslass 7 nimmt die feuchte, aufgebrauchte Prozessluft PL auf, wobei das Gebläse 9 die Strömung der Prozessluft PL bereitstellt. Ein Motor 10 treibt das Gebläse 9 an und stellt die Drehbewegung der Trommel 3 mittels eines Trommelantriebs bereit.

In Fig. 2 ist ferner zu erkennen, dass die feuchte Prozessluft PL in einem Wärmetauscher 15 entfeuchtet und danach durch eine Heizung 16 wieder erwärmt wird. Die Wärmepumpeneinrichtung umfasst einen Kältemittelkreislauf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem 20 mit einem Verdampfer 15, einem Kompressor 14, einem Verflüssiger 16 und einer Drossel 15a zirkuliert, wobei der Wärmetauscher 15 den Verdampfer 15 und die Heizung den Verflüssiger 16 der Wärmepumpe enthält. Das Leitungssystem 20 stellt den Kältemittelkreilauf ausgehend von der Druckseite des Kompressors 14 zum Verflüssiger 16, von diesem ausgehend zur Drossel 15a, dann zum Verdampfer 15 und von diesem ausgehend zum Kompressor 14 bereit. Die Wärmepumpe umfasst ferner einen inneren Wärmetauscher 17, der dazu eingerichtet ist, einen Wärmeübergang eines mit Hochdruck beaufschlagten Leitungsabschnitts 18 zwischen dem Verflüssiger 16 und der Drossel 15a zu einem mit Niederdruck beaufschlagten Leitungsabschnitt 19 zwischen Verdampfer 15 und Kompressor 14 bereitzustellen. In einer Weiterbildung ist ein Gebläse 23 deart angeordnet, dass es bedarfsweise einen Luftstrom zum inneren Wärmetauscher führen kann. Dadurch wird überschüssiger Wärme aus dem Kältemittelkreislauf abgeführt.

Fig. 3 zeigt ausschnittsweise den inneren Wärmetauscher 17 als spiralförmigen Leitungsstrang 24. Der Rohrabschnitt 24 umfasst ein äußeres Rohr 18, da den Hochdruck-Rohrabschnitt 18 bildet. Innerhalb dieses äußeren Rohres 18 ist koaxial ein inneres Rohr 19 angeordnet, das den Niederdruck-Rohrabschnitt 19 bildet. An der Wandung des äußeren Rohres 18 sind außenseitig einzelne Lamellen 21 angebracht, die eine vergrößerte Oberfläche der Rohrwandung bilden und dadurch eine verbesserte Wärmeabgabe an die Umgebung bewirken.

Fig. 4 zeigt den inneren Wärmetauscher mit einem ebenfalls spiralförmigen Leitungsstrang 24. Die Lamellen 21 sind als Block ausgebildet, der Öffnungen 22 aufweist, durch die der Leitungsstrang 24 jeweils hindurchgeführt ist.

Fig. 5 zeigt den inneren Wärmetauscher in der Ausführung mit einem schlangenlinienförmig geformten Leitungsstrang 24. Die als Block 21 a zusammengefasten Lamellen 21 umfassen Öffnungen 22, durch die jeweils eine Schlaufe 24a des Leitungsstrangs 24 hindurchgeführt ist. Diese Anordnung ist besonders einfach herzustellen, da in einem Fertigungsschritt Lamellen 21 gestanzt werden und danach auf die Verrohrung 24 aufgebracht werden können. Als innerer Wärmetauscher 17 kann auch ein Plattenwärmetauscher verwendet werden.

Fig. 6 zeigt schematisch die Komponenten der Wärmepumpe mit einem inneren Wärmetauscher 17 in einer anderen Ausführung. Wie bereits zur Fig. 2 beschrieben umfasst die Wärmepumpe einen inneren Wärmetauscher 17, der einen Wärmeübergang von dem mit Hochdruck beaufschlagten Leitungsabschnitt, der hierbei den Leitungsabschnitt des Verflüssigers 16 bildet, zum Leitungsabschnitt 19, der das Kältemittel mit Niederdruck führt, bereitstellt. Der Wärmetauscher 17 ist hier unmittelbar an dem Block des Verflüssigers 16 angebracht bzw. ist Teil dieses Blocks, so dass kein separates Bauteil notwendig ist. Um überschüssige Wärme abzuführen, ist zwischen Verflüssiger und Drossel 15a, die hier beispielhaft als Kapillarröhre ausgeführt ist, ein Enthitzerwärmetauscher 17a angeordnet, der überschüssige Wärme aus dem Kältemittel in der druckbehafteten Leitung abführen kann. Das Gebläse 23 sorgt hierbei bedarfsweise für einen Kühlluftstrom.

Da das Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 14 gasförmig sein muss, um den Prozess und den Kompressorbetrieb sicherzustellen, wird durch die zusätzliche Erwärmung des Kältemittels vor dem Kompressor 14 eine zuverlässige Verdampfung noch vorhandener flüssiger Bestandteile des Kältemittels erreicht. Dieser Effekt wird mit allen genannten Ausführungen erreicht. Als Kätemittel sind die bekannten Mittel R134a oder R407c aber auch R744 (Kohlendioxid) geeignet. Andere Kältemittel, die ähnliches oder anderes Siede- und Kondensationsverhalten haben, können ebenfalls verwendet werden.