CN101099071A - 热泵装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

在本发明的热泵装置中，制冷剂依次通过压缩机(31)、散热器(32)、第一节流装置(33)、热交换器(34)、第二节流装置(35)和蒸发器(36)进行循环。通过操作所述第一节流装置(33)和第二节流装置(35)，可以将热交换器(34)用作散热器和蒸发器。从而，即使外部空气的温度很高，压缩机的排出压力和吸入压力也不会升高，热泵装置可以在稳定的制冷循环中运行，可以节省能量。

Description

热泵装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及热泵装置，该热泵装置用于干燥衣物或浴室，或者用于自动售货机，并且本发明涉及该热泵装置的操作方法。
技术背景
作为传统的热泵装置，存在一种热泵型干燥装置，其中，利用热泵作为热源，并且，干燥空气在其中循环(例如，参见专利文献1)。图10表示在专利文献1中描述的传统的热泵型干燥装置的结构。
在图10所示的衣物干燥机中，利用旋转滚筒2作为干燥室，其设置在衣物干燥机的主体1内，可以自由地旋转。旋转滚筒2由马达3通过滚筒带4驱动。鼓风机22由马达3通过风机传动带8驱动。鼓风机22将干燥空气从旋转滚筒2经由过滤器11和旋转滚筒侧空气进气口10送到循环导管18。
热泵装置包括：蒸发器23，该蒸发器23将制冷剂蒸发，以便对干燥空气除湿；冷凝器24，用于将制冷剂冷凝，以便对干燥空气加热；压缩机25，用于在制冷剂中产生压力差；膨胀机构26，例如毛细管，用于保持制冷剂的压力差；以及管27，制冷剂通过该管。干燥空气的被冷凝器24加热的部分从主体1经由排气口28排出到外部。
下面将说明干燥装置的操作。首先，将要干燥的衣物21置于旋转滚筒2内。然后，若使马达3旋转，则旋转滚筒2和鼓风机22旋转，产生干燥空气流B。干燥空气从旋转滚筒2内的衣物21中吸水，吸取大量的水分，然后，被鼓风机22通过循环导管18送往热泵装置的蒸发器23。被蒸发器23吸收热量的干燥空气被除湿，并被送到冷凝器24，在该冷凝器24中加热，并且，空气再次循环进入旋转滚筒2。在循环导管18的中间部分设置排水口19，被蒸发器23除湿而产生的排水通过排水口19排出。从而，将衣物21干燥。
(专利文献1)
日本专利申请待审公开(Japanese Patent Application Laid-open)No.H7-178289
但是，所述传统热泵型干燥装置的结构存在着这样的问题，即，当热泵在高温大气中操作时，压缩机的排出压力上升。
下面将说明当热泵在高温大气中操作时压缩机的排出压力上升的原理。在具有循环导管的热泵型干燥装置中，由外部电源向压缩机中的输入与从在导管中循环的空气释放到外部的热量在稳定状态下变为彼此相等。就是说，如果向压缩机中的输入是恒定的，则在大气温度与循环导管中的空气的平均温度之间的差总是恒定的。因而，如果大气温度上升的话，则循环导管中的空气的平均温度上升。因此，被吸入循环导管和从循环导管排出的制冷剂的压力上升，并且存在着该压力超过压缩机的允许压力的危险。
传统的结构存在这样的问题，即，当热泵在高温大气中操作时，热泵的COP(coefficient of performance：效率)变差，用于干燥操作所需的用电增加。
下面将说明当热泵在高温大气中操作时热泵的COP(coefficientof performance：效率)变差的原理。如上面所描述，如果大气温度上升，则循环导管内的空气的平均温度上升，并且，被压缩机吸取的制冷剂的压力上升。由此，被压缩机吸取的制冷剂的浓度增加，热泵循环中的制冷剂的循环量增加。因而，热泵循环如图11所示地移动，在散热器中的制冷剂的焓差降低，热泵循环的COP变差。
传统的结构存在这样的问题，即，在干燥过程中，随着干燥操作的进行，干燥速度大大降低，干燥时间增加。
现在将说明随着干燥操作的进行干燥速度大大降低的原因。通常，当利用热空气干燥固体时，已知，随着干燥操作的进行，在要干燥的固体的表面上的水的含量减少，干燥速度降低。另外，当利用旋转滚筒等干燥衣物时，随着干燥操作的进行，衣物在旋转滚筒内产生很大的偏离，从衣物表面向残留在衣物内的水的热传递阻力增大。因而，根据传统结构，传递到衣物中的热量减少，与通常的干燥特性相比，干燥速度进一步降低，干燥操作所需的电功率消耗增大。
进而，目前用作热泵装置的制冷剂的HFC制冷剂(在分子中含有氢原子、氟原子和碳原子的制冷剂)，直接影响全球变暖，从而，作为一种可供选择的制冷剂，倡导将这种制冷剂转换成在自然环境中存在的天然制冷剂，如二氧化碳(下面称作CO2)。但是，如果利用CO2制冷剂的话，与HFC制冷剂相比，热泵系统的理论效率低，并且，热泵型干燥装置的工作效率变差。因而，存在必须节省能量和提高效率的问题，以便降低由于采用不会直接影响全球变暖的诸如CO2的天然制冷剂引起的对全球变暖的间接影响。
本发明是鉴于所述的传统上存在的问题而做出的，本发明的目的是提供一种热泵装置，所述热泵装置，当将在热泵循环的散热侧进入超临界状态的制冷剂、诸如CO2用作制冷剂时，其效率提高，同时，还避免在高的外部温度的条件下压缩机的排出压力的过度上升。
发明的内容
本发明的第一个方面提供一种热泵装置的操作方法，在所述热泵装置中，制冷剂依次通过压缩机、散热器、第一节流装置、热交换器、第二节流装置和蒸发器循环，其中，通过操作第一节流装置或者操作第一节流装置和第二节流装置两者，将所述热交换器转换到第二蒸发器或者第二散热器。
按照这一方面，执行第一节流装置和第二节流装置之间的转换操作，并从而可以将热交换器用作第二散热器或第二蒸发器。从而，本发明的这一方面提供了一种热泵装置的操作方法，其中，当外部空气的温度高时，压缩机的排出压力和吸入压力不会过度升高，使制冷循环稳定。即，使制冷循环稳定并且可以提高其效率。
本发明的第二个方面提供一种热泵装置，在第一个方面的热泵装置的操作方法中，将热交换器用作第二散热器。
按照这个方面，在干燥过程中，将热交换器用作第二散热器，可以增大释放到干燥空气中的总热量，能够确保传递给残留在衣物中的水的热量，可防止干燥时间增加，可以降低干燥操作所需要的电力消耗。
根据本发明的第三个方面，在第二个方面的热泵装置中，热泵装置进一步包括：排出压力检测机构，用于检测压缩机的排出压力；节流装置控制机构，用于利用来自于排出压力检测机构的检测值对第一节流装置和第二节流装置进行控制。
按照这个方面，可以根据压缩机的排出压力将热交换器用作散热器，可防止排出压力过度升高，能够可靠地确保压缩机等的可靠性，可以稳定而且有效率地操作制冷循环。
根据本发明的第四个方面，在第二个方面的热泵装置中，热泵装置进一步包括：排出温度检测机构，用于检测压缩机的排出温度；节流装置控制机构，用于利用来自于排出温度检测装置的检测值对第一节流装置和第二节流装置进行控制。
按照这个方面，可以根据压缩机的排出温度将热交换器用作散热器，可防止排出压力过度升高，能够可靠地确保压缩机的可靠性，能够稳定而有效率地操作制冷循环。
根据本发明的第五个方面，在第二至第四个方面的任何一个的热泵装置中，热泵装置进一步包括：空气温度检测机构，用于检测蒸发器的进口空气温度；节流装置控制机构，用于利用来自于空气温度检测机构的检测值对第一节流装置和第二节流装置进行控制。
按照这个方面，可以根据蒸发器的进口空气温度将热交换器用作散热器，当干燥操作完成时，可以增大热量的释放，能够防止干燥时间增加。
根据本发明的第六个方面，在第一个方面的热泵装置的操作方法中，将热泵装置的高压侧以超临界状态进行操作。
按照这个方面，可以提高散热器中的制冷剂与干燥空气之间的热交换效率，可以将干燥空气加热到更高的温度，可以在短时间内完成干燥操作。
根据本发明的第七个方面，在第一个方面的热泵装置的操作方法中，采用二氧化碳作为制冷剂。
按照这个方面，可以将干燥空气加热到更高的温度，可以在短时间内完成干燥操作，可以减少对全球变暖的影响。
附图说明
图1表示本发明的第一个实施例的热泵装置的结构；
图2表示本发明的第一个实施例的第一节流装置的通道阻力与第一节流装置的出口制冷剂温度之间的关系；
图3表示本发明的第二个实施例的热泵装置的结构；
图4是第二个实施例的热泵装置的控制流程图；
图5表示本发明的第三个实施例的热泵装置的结构；
图6是第三个实施例的热泵装置的控制流程图；
图7表示本发明的第四个实施例的热泵装置的结构；
图8是第四个实施例的热泵装置的控制流程图；
图9表示在第四个实施例中蒸发器的进口空气温度与干燥对象的干燥比之间的关系；
图10表示传统的热泵装置的结构；以及
图11是表示传统的热泵装置当在高温下操作时在装置中获得的制冷循环的莫利尔图(Mollier diagram焓熵图)。
具体实施方式
(第一个实施例)
现在将参照附图说明本发明的实施例。图1表示本发明的第一个实施例的热泵装置的结构。图2表示本发明的第一个实施例的第一个节流装置的通道阻力与第一节流装置的出口制冷剂温度之间的关系。
在图1中，第一个实施例的热泵装置具有这样的结构，其中，热泵装置被用作对要干燥的对象进行干燥用的热源，使干燥空气循环和再利用。热泵装置包括：压缩机31，用于压缩制冷剂；散热器32，用于借助热辐射效应将制冷剂冷凝，以便加热干燥空气；第一节流装置33，用于降低制冷剂的压力；热交换器34，用于进行控制以便转换第一节流装置33和第二节流装置35，以便引起吸热效应或者热辐射效应；第二节流装置35，用于降低制冷剂的压力；以及蒸发器36，用于利用吸热效应使制冷剂蒸发，以便将干燥空气除湿。热泵装置的这些部件通过管道37依照上述顺序彼此连接，并且充入制冷剂。作为制冷剂，充入可以在散热侧达到超临界状态的制冷剂、例如二氧化碳等。
在热泵装置的循环导管41中，配置散热器32、热交换器34和蒸发器36，利用散热器32、热交换器34和蒸发器36对从置于干燥室42内的诸如衣物等要干燥的对象39中吸收水分的干燥空气进行除湿和加热，干燥空气被鼓风机38循环并被再利用。在图1中，实心箭头表示制冷剂流，空心箭头表示干燥空气流。
下面，将要说明热泵装置的热泵操作。
制冷剂被压缩机31压缩并达到高温和高压状态，制冷剂将热量散发到散热器32中的干燥空气内，藉此，制冷剂被冷却。接着，制冷剂通过第一节流装置33，热交换器34的进口制冷剂压力由通道阻力确定，第一节流装置33的出口制冷剂温度(＝热交换器34的进口制冷剂温度)被如图2中所示那样确定。即，如果对第一节流装置33的通道阻力进行控制，则可以任意地设定热交换器34的进口制冷剂温度，可以将热交换器34用于对干燥空气进行加热和除湿。
即，如果热交换器34的进口制冷剂压力被第一节流装置33降低到某个确定值(p1)或者更低的话，则热交换器34起到第二蒸发器(下面简称为蒸发器)的作用，并且从干燥空气中吸收热量。当干燥空气在热交换器34中被冷却并除湿时(当通过增大第一节流装置33的通道阻力使热交换器34的进口制冷剂压力降低到p1或者更低时)，制冷剂通过第二节流装置35(与第二节流装置35的通道阻力的值无关)，然后，制冷剂从经过蒸发器36内的要干燥的对象39的干燥空气中吸收热量，藉此，制冷剂被加热，并且制冷剂再次被压缩机31吸入。
另一方面，如果热交换器34的进口制冷剂压力等于或高于某个确定值(p1)，则热交换器34起到第二散热器(下面简称为散热器)的作用，将热量散发给干燥空气。当干燥空气在热交换器34中被加热时(当通过降低第一节流装置33的通道阻力并增加第二节流装置35的通道阻力，将热交换器34的进口制冷剂压力设定到p1或者更高时)，制冷剂被第二节流装置35降低压力，并进入到低温和低压状态，制冷剂从经过蒸发器36内的要干燥的对象39的干燥空气中吸收热量，藉此，制冷剂被加热，并且制冷剂再次被压缩机31吸入。
下面，将说明热泵装置的干燥操作的原理。
当鼓风机38迫使干燥空气与要干燥的对象39接触时，干燥空气从要干燥的对象39中吸收水分，并进入高湿度状态。然后，干燥空气被蒸发器36、热交换器34和散热器32冷却、除湿和加热，在干燥空气通过散热器32之后，使干燥空气进入高温和低湿度的状态。然后，再次迫使干燥空气与要干燥的对象39接触，从要干燥的对象39中吸收水分。根据干燥操作的这一原理，使干燥空气循环并再利用，以便从要干燥的对象39中吸收水分。
采用这种结构，第一节流装置33和第二节流装置35被操作，通过转换可以将热交换器34用作蒸发器或者散热器。藉此，在压缩机的排出压力或者吸入压力上升的条件下，例如，在夏季外部空气温度高的条件下，如果将热交换器34用作散热器的话，与将热交换器34用作蒸发器的情况相比，可以将压缩机的排出压力或吸入压力降低，使制冷循环稳定，提高制冷循环的效率。
这里，将说明与把热交换器34用作蒸发器的情况相比、当把热交换器34用作散热器时排出压力和吸入压力降低的原理。这可以利用下面的关系加以说明：
Q＝K×A×Δt(Q：热量，K：总传热系数，A：加热面的面积，Δt：空气与制冷剂之间的温度差)
与将热交换器34用作蒸发器的情况相比，在将热交换器34用作散热器的情况下，用于将热量散发给干燥空气的加热面的面积增大，用于从干燥空气吸收热量的加热面的面积减小。如果被用于散热的加热面的面积增大，则在空气与制冷剂之间的温度差ΔT降低，并且在总传热系数K和放热Q恒定的条件下，高压侧的制冷剂温度接近空气的温度。由于在高压侧，制冷剂的温度总是等于或高于干燥空气的温度，所以，制冷剂温度向制冷剂温度降低的方向移动。即，高压侧的制冷剂压力降低。
如果用作吸收热量的加热面的面积减小，则在总传热系数K和放热Q恒定的条件下，空气与制冷剂之间的温度差ΔT增大。由于制冷剂温度总是等于或低于低压侧的干燥空气的温度，所以，制冷剂温度向制冷剂温度降低的方向移动。即，低压侧的制冷剂压力降低。
这就是与把热交换器34用作蒸发器的情况相比、当把热交换器34用作散热器时压缩机的排出压力和吸入压力降低的原理。
根据本实施例的热泵装置，通过适当地将热交换器34用作散热器或者蒸发器，热泵装置能够总是在稳定的状态下运转，而不依赖于外部空气条件。和传统的技术不同，可以抑制由于压缩机的排出压力或吸入压力的增加引起的制冷循环的效率(COP)变差，可以降低干燥操作所需的电力消耗，可以节省能量。
本实施例的热泵装置采用以CO2为制冷剂的转变临界制冷循环。从而，与利用HFC制冷剂的传统的亚临界制冷循环相比，在散热器32中可以提高CO2制冷剂与干燥空气之间的热交换效率，并且可以将干燥空气的温度增大到高温。因而，增大从要干燥的对象39中吸收水分的能力，可以在短时间内干燥。
在本实施例中，采用在散热侧进入超临界状态的CO2制冷剂，但是，即使采用传统的HFC制冷剂，也可以获得相同的效果。
(实施例2)
图3表示本发明的第二个实施例的热泵装置的结构。图4是第二个实施例的热泵装置的控制流程图。
在对第二个实施例的下述说明中，与第一个实施例的结构相同的结构采用相同的标号，省略其说明，只说明第二个实施例中与第一个实施例不同的结构。
第二个实施例的热泵装置，除了第一个实施例的结构之外，还包括：排出压力检测机构45，用于检测压缩机31的排出压力；节流装置控制机构(未示出)，用于利用来自于排出压力检测机构45的检测值对第一节流装置33和第二节流装置35进行控制。
下面将说明该热泵装置的操作。
如图4所示，在步骤51中，将由排出压力检测机构45检测出来的排出压力Pd与目标设定压力Pm(例如，10MPa)进行比较。如果Pd大于Pm，则确定将热交换器34用作散热器，并且进行控制，以便降低第一节流装置33的通道阻力并增大第二节流装置35的通道阻力(步骤52)，然后，工序返回步骤51。
当热交换器34被用作散热器时，预先设定第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力值ΔP1a和ΔP2a，当Pd大于Pm时，可以进行控制，以便将第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力值变到ΔP1a和ΔP2a。
如上所述，在第二个实施例的热泵装置中，检测压缩机31的排出压力，并根据检测出来的排出压力控制第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力。藉此，可以将热交换器34用作散热器，并且可以防止排出压力过度升高。即，能够更可靠地确保压缩机31和热泵装置的可靠性，并且，通过运行稳定和有效的制冷循环，可以降低对压缩机31的输入，可以节省能量。
(第三个实施例)
图5表示本发明的第三个实施例的热泵装置的结构。图6是第三个实施例的热泵装置的控制流程图。
第三个实施例的热泵装置，除了第一个实施例的结构之外，还包括：排出温度检测机构46，用于检测压缩机31的排出温度，以及节流装置控制机构(未示出)，用于利用来自于排出温度检测机构46的检测值对第一节流装置33和第二节流装置35进行控制。
下面将说明这种热泵装置的操作。
如图6所示，在步骤61中，对由排出温度检测机构46检测出来的排出温度Td与目标设定温度Tm(例如，100℃)进行相互比较。如果Td大于Tm，则确定将热交换器34用作散热器，并且进行控制，以便降低第一节流装置33的通道阻力并增大第二节流装置35的通道阻力(步骤62)，然后，工序返回步骤61。
当将热交换器34用作散热器时，预先设定第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力值ΔP1b和ΔP2b，并且，当Td大于Tm时，可以进行控制，以便将第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力值变到ΔP1b和ΔP2b。
如上所述，在第三个实施例的热泵装置中，检测出压缩机31的排出温度，根据检测出来的排出温度对第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力进行控制。藉此，可以将热交换器34用作散热器，能够防止排出压力过度升高。即，能够更可靠地确保压缩机31和热泵装置的可靠性，并且，通过运行稳定和有效的制冷循环，可以降低对压缩机31的输入，可以节省能量。
(第四个实施例)
图7表示本发明的第四个实施例的热泵装置的结构。图8是第四个实施例的热泵装置的控制流程图。图9表示在第四个实施例中蒸发器的进口空气温度与要干燥的对象的干燥比之间的关系。
第四个实施例的热泵装置，除了第一个实施例的结构之外，还包括：空气温度检测机构47，用于检测蒸发器36的进口空气温度；节流装置控制机构(未示出)，用于利用来自于空气温度检测机构47的检测值对第一节流装置33和第二节流装置35进行控制。
在蒸发器36的进口空气温度与要干燥的对象39的干燥比之间存在着图9中所示的关系。如果检测出进口空气温度，就可以掌握干燥操作的进展程度。这是因为，随着干燥操作的进行，从蒸发器36中的干燥空气中除湿的水分的量减少，因而，在由制冷剂从干燥空气中吸收的热量当中，作为潜热被吸收的热量减少，作为显热被吸收的热量增加。因而，如果检测出蒸发器36的进口空气温度，则可以根据干燥操作的进展程度对第一节流装置33和第二节流装置35进行控制。
下面将说明热泵装置的操作。
如图8所示，在步骤71中，对由空气温度检测机构47检测出来的进口空气温度Ti与目标设定温度Tc(例如，40℃)进行相互比较。如果Ti小于Tc，则确定将热交换器34用作散热器，并且进行控制，以便降低第一节流装置33的通道阻力并增加第二节流装置35的通道阻力(步骤72)，然后，工序返回步骤71。
当将热交换器34用作散热器时，预先设定第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力值ΔP1c和ΔP2c，当Ti小于Tc时，可以进行控制，以便将第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力值变到ΔP1c和ΔP2c。藉此，可以获得同样的效果。
可以将第二个实施例的排出压力检测机构45和本实施例的空气温度检测机构47结合起来，或者将第三个实施例的排出温度检测机构46和本实施例的空气温度检测机构47结合起来。藉此，可以获得协同的效果。
如上所述，在第四个实施例的热泵装置中，检测出蒸发器36的进口空气温度，并且，根据检测出来的进口空气温度，控制第一节流装置33和第二节流装置35的通道阻力。因而，尽管在传统的例子中，当干燥操作完成时，传递给残留在衣物中的水的热量减少，但是，由于在本发明中将热交换器34用作散热器，所以，与传统的例子相比，可以增大放出的热量，并且，可以防止干燥时间增加，可以减少干燥操作所需的电力消耗。
不仅当将本发明用于干燥衣物时本发明是有效的，而且当将本发明用于干燥浴室、餐具等时，本发明也是有效的，并且，当将本发明用于诸如自动售货机等热泵装置时，也是有效的。
根据本发明的热泵装置，由于可以将热交换器用作散热器和蒸发器，当外部空气的温度高时，压缩机的排出压力或吸入压力不会过度升高。因而，使制冷循环稳定，提高制冷循环的效率，降低干燥操作所需的电力消耗。
当将热泵装置用于干燥操作时，由于可以将热交换器的使用从蒸发器转换到散热器，所以，总是可以确保向残留在衣物中的水传递的热量，并且，防止干燥时间增加，可以减少干燥操作所需的电力消耗。
工业上的实用性
本发明的热泵装置可以适合用于干燥衣物、浴室等。进而，也可以将该热泵装置用于其它用途，例如，用于干燥餐具、垃圾等，并且，也可以应用于自动售货机等。

Claims (7)

1.一种热泵装置的操作方法，其中，制冷剂依次通过压缩机、散热器、第一节流装置、热交换器、第二节流装置和蒸发器进行循环，其中，通过操作所述第一节流装置或者所述第一节流装置和所述第二节流装置两者，将所述热交换器转换到第二蒸发器或者第二散热器。
2.一种热泵装置，在如权利要求1所述的热泵装置操作方法中，其特征在于，所述热交换器被用作所述第二散热器。
3.如权利要求2所述的热泵装置，进一步包括：排出压力检测机构，用于检测所述压缩机的排出压力；节流装置控制机构，用于利用来自于所述排出压力检测机构的检测值对所述第一节流装置和所述第二节流装置进行控制。
4.如权利要求2所述的热泵装置，进一步包括：排出温度检测机构，用于检测所述压缩机的排出温度；节流装置控制机构，用于利用来自于所述排出温度检测机构的检测值对所述第一节流装置和所述第二节流装置进行控制。
5.如权利要求2至4中任何一项所述的热泵装置，进一步包括：空气温度检测机构，用于检测所述蒸发器的进口空气温度；节流装置控制机构，用于利用来自于所述空气温度检测机构的检测值对所述第一节流装置和所述第二节流装置进行控制。
6.如权利要求1所述的热泵装置的操作方法，其特征在于，将所述热泵装置的高压侧以超临界状态进行操作。
7.如权利要求1所述的热泵装置的操作方法，其特征在于，利用二氧化碳作为制冷剂。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101614467B (zh) * 2008-06-27 2011-11-02 湖南省浏阳市择明热工器材有限公司 一种热风干燥系统
CN102374700A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 松下电器产业株式会社 除湿加温装置和使用该装置的衣物干燥机
CN103774402A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 Lg电子株式会社 洗衣机
CN104420144A (zh) * 2013-09-04 2015-03-18 海尔集团公司 一种热泵模块及干衣机
CN104593991A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 海尔集团公司 一种波轮式热泵洗干一体机
CN107254768A (zh) * 2012-03-06 2017-10-17 Lg电子株式会社 烘干机的控制方法
US9803313B2 (en) 2014-12-29 2017-10-31 Lg Electronics Inc. Clothes treating apparatus

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005062939A1 (de) * 2005-12-29 2007-07-05 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken
DE102005062940A1 (de) * 2005-12-29 2007-07-05 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken
EP1884586A3 (de) * 2006-11-06 2008-02-27 V-Zug AG Wäschetrockner mit Zusatzwärmetauscher
DE102007002181B3 (de) * 2007-01-15 2008-08-21 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe
AU2008210471B2 (en) * 2007-01-30 2013-01-10 Bradley University A heat transfer apparatus and method
DE102007052839A1 (de) * 2007-11-06 2009-05-07 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Trockner mit Wärmepumpenkreis
ITPN20080015A1 (it) 2008-02-27 2009-08-28 Imat Spa "macchina asciuga biancheria a pompa di calore"
EP1983095B1 (de) * 2008-08-08 2012-09-05 V-Zug AG Wäschetrockner mit Heizung im Wärmepumpenkreislauf
KR101542389B1 (ko) * 2009-02-05 2015-08-06 엘지전자 주식회사 히트펌프모듈 및 히트펌프모듈을 이용한 건조장치
US8490438B2 (en) * 2009-02-05 2013-07-23 Lg Electronics Inc. Laundry treatment device
EP2398948B1 (en) * 2009-02-23 2018-09-12 LG Electronics Inc. Washing machine
WO2010095832A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Lg Electronics Inc. Washing / drying machine
KR101603106B1 (ko) * 2009-03-03 2016-03-14 엘지전자 주식회사 세탁 장치
JP2012125352A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Samsung Electronics Co Ltd 衣類乾燥機
KR102127383B1 (ko) * 2013-08-01 2020-06-26 엘지전자 주식회사 의류처리장치
RS56955B1 (sr) * 2015-04-22 2018-05-31 Privredno Drustvo Za Pruzanje Usluga Iz Oblasti Automatike I Programiranja Synchrotek D O O Kgh sistem putničkog odeljka vozila sa promenom topologije vazdušnog toka

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621438A (en) * 1980-12-04 1986-11-11 Donald M. Thompson Energy efficient clothes dryer
JPS6193332A (ja) 1984-10-12 1986-05-12 Mitsubishi Electric Corp 除湿装置
JP3227651B2 (ja) * 1998-11-18 2001-11-12 株式会社デンソー 給湯器
JP4273613B2 (ja) * 2000-03-06 2009-06-03 株式会社デンソー 空調装置
JP2002019443A (ja) 2000-07-06 2002-01-23 Zexel Valeo Climate Control Corp ヒートポンプサイクル
JP2002061991A (ja) * 2000-08-22 2002-02-28 Matsushita Seiko Co Ltd 空気調和機
JP2002195677A (ja) * 2000-10-20 2002-07-10 Denso Corp ヒートポンプサイクル
JP2002364939A (ja) * 2001-06-06 2002-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍装置
JP3740637B2 (ja) * 2001-11-16 2006-02-01 三菱電機株式会社 空気調和機
JP2003265880A (ja) * 2002-03-19 2003-09-24 Sanyo Electric Co Ltd 洗濯乾燥機
US7302807B2 (en) * 2002-03-28 2007-12-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Refrigerating cycle device
JP4298990B2 (ja) 2002-04-26 2009-07-22 パナソニック株式会社 二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置
JP2004003745A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 浴室暖房乾燥機
JP2004051157A (ja) 2002-07-19 2004-02-19 Dainippon Printing Co Ltd ウェッブコーナー型紙容器
JP3841039B2 (ja) * 2002-10-25 2006-11-01 株式会社デンソー 車両用空調装置
WO2004051157A1 (ja) * 2002-11-28 2004-06-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 冷媒サイクルの運転装置
JP2004239549A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 衣類乾燥装置
JP2005027734A (ja) * 2003-07-08 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 衣類乾燥機

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101614467B (zh) * 2008-06-27 2011-11-02 湖南省浏阳市择明热工器材有限公司 一种热风干燥系统
CN102374700A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 松下电器产业株式会社 除湿加温装置和使用该装置的衣物干燥机
CN107254768A (zh) * 2012-03-06 2017-10-17 Lg电子株式会社 烘干机的控制方法
CN107254768B (zh) * 2012-03-06 2021-01-29 Lg电子株式会社 烘干机的控制方法
CN103774402A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 Lg电子株式会社 洗衣机
CN104420144A (zh) * 2013-09-04 2015-03-18 海尔集团公司 一种热泵模块及干衣机
CN104593991A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 海尔集团公司 一种波轮式热泵洗干一体机
US9803313B2 (en) 2014-12-29 2017-10-31 Lg Electronics Inc. Clothes treating apparatus

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Publication number Publication date
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US20070163277A1 (en) 2007-07-19
CN100575842C (zh) 2009-12-30
EP1716375A1 (en) 2006-11-02
US7975502B2 (en) 2011-07-12

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