CN101849061A - 具有热泵单元和用于冷却其部件的冷却装置的家用器具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家用器具(1)，其具有壳体(2)，并在所述壳体(2)内包括：控制单元(3)；用于容纳待烘干物品(6)的烘干室(5)；闭合回路处理空气通道(8)，其具有可以由所述控制单元(3)进行操作、用于沿物品(6)输送处理空气以实现烘干的第一吹风器(9)；可由所述控制单元(3)操作以从处理空气中吸走湿气的热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)；用于收集由此通过热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)所形成的冷凝物的冷凝物收集器(20)；以及，用于冷却所述热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)的至少一个部件(15，18)、并包括由所述控制单元(3)操作的第二吹风器(22)的冷却装置(22，23，24，25)。所述用于冷却的装置(22，23，24，25)包括具有所述第二吹风器(22)的开路冷却通道(24)，用于将来自所述壳体(2)外部的冷却空气输送到所述至少一个部件(15，18)。

Description

具有热泵单元和用于冷却其部件的冷却装置的家用器具
技术领域
本发明涉及一种家用器具，其具有壳体，并在所述壳体内包括：控制单元、用于容纳待烘干物品的烘干室、具有可由所述控制单元操作用于沿物品输送处理空气以实现烘干的第一吹风器的闭合回路处理空气通道、可由所述控制单元操作以从处理空气中吸走湿气的热泵单元、用于收集由热泵单元由此形成的冷凝液的凝液收集器、以及用于冷却所述热泵单元包括可由所述控制单元操作的第二吹风器的至少一个部件的冷却装置。
背景技术
从EP 1 209 277 B1中可以清楚地了解到这种类型的家用器具。
该文献以及EP 0 467 188 B1包括对家用器具被构造成用于对湿洗衣物品进行烘干的烘干机的详细描述。这些文献提及在家用器具中对制造或使用该家用器具所必需或至少是有利的许多细节。因而，这些文献的全部内容在此引入作为参考。
从对与洗衣烘干机或组合的洗衣机和烘干机相关的洗碗机进行详细说明的文献WO 2006/029953 A1、公开了具有不同类型热泵的家用器具的DE197 38 735 C2、公开了具有在一些方面与结合在此考虑的热泵类似的冷却回路的空调装置的EP 1 672 294 A2和EP 1 672 295 A2中，可以清楚了解到家用器具的相关技术。
在家用器具中对湿物品的烘干，通常需要使物品上的湿气蒸发，并通过受热的处理空气流将其运走。这种载有蒸发湿气的处理空气可以从家用器具中排出，或经历冷凝过程、从而以液体形式回收被运送的湿气以进行收集和处理。这种冷凝过程又需要使处理空气进行冷却，由此吸取热量。该热量再次简单地从家用器具中排出；为了保持能量消耗较低，然而要求至少在一定程度上回收该热量。为此，已经提出一种家用器具包含热泵，其通过使制冷剂或传热流体蒸发、随后压缩该传热流体并将其中的热量释放回到在基本上闭合回路中循环的处理空气内的方式，而从处理空气中回收的能量。尽管有利的是甚至是要求如EP 0 467 188 B1所述地至少临时地打开所述处理空气环路，但相关的IEC标准要求，通过冷凝而回收湿气的烘干机应当保持任何湿气泄漏率在现存总湿气的20％以下。包含有热泵的家用器具仍然面对的问题是，高制造成本、烘干便利的洗衣物等装料所需周期相对较长，以及因这些家用器具中所应用的传热流体而有可能导致的环境危害。为了减轻主要与这些化合物的臭氧破坏性有关的这些危险，目前因相关法规已禁止使用在过去频繁采用的氯代碳氢化合物。对设计包含传热流体的热泵系统已经逐渐起决定作用的两个其他方面，是这些混合物的全球变暖趋势效应，即它们作为红外线反向散射体在被分散在空气中时的效果，以及当然还有它们的易燃性。
通过处理空气从待烘干物品中吸收湿气，仅在处理空气被加热到高于任何常规环境温度、优选高于60℃的温度的情况下才可实现。该温度通过蒸发过程而下降到略微更低的温度。无论如何，蒸发器换热器入口处的大约35℃或高于35℃的温度，预计使在前言部分中详细说明和根据制冷领域公知常识设计的那种类型的热泵产生问题，因为来自常规制冷场合中的压缩机和制冷剂流体(在此通常被规定为“传热流体”)不适用于这一目的。已经考虑到通过恢复使用具有明显更高临界温度的制冷剂，来获得减轻以确定它们在高达60℃工作温度下的功能，但到目前为止没有获得任何全面的分析和指导。已经采用的获得减轻(relief)的其他措施是，通过在用于冷却器空气的交换过程中使暖处理空气发散、并包括另外的换热器以从传热流体中带走余热，来使过多热量排出家用器具。
作为一般说明，不仅上述规定类型的热泵单元被考虑用于烘干物品专用的家用器具。例如，可以详细说明热泵单元，其取决于应用那些惯用的、与某些吸附物在某些吸附剂(例如与作为吸附剂的Zeolith组合使用的作为吸附物的水)上的吸附和解吸性相关的帕尔帖效应(peltier effect)或热效应。然而，每个热泵需要能量输入，以实现热量从冷端到热端的泵送，这种能量输入导致除了泵送的热量之外还产生过量的热量。一方面，根据惯例需要提出一种最小化多余热量产生的热泵单元。另一方面，至少一定量的过多热量用在烘干专用的家用器具上是可取的，因为惯例地要求将待烘干物品预先加热到升高的温度，以有助于从物品中蒸发液体。如果热泵单元是家用器具中唯一的热源，则仅有的过多热量可被用于预先加热。因而，如果热泵单元被设计成最小化过多热量，则预先加热会占用非常长的时间；为了加速烘干过程，甚至可以设置另外的电加热器，以在适当的短时间内进行预先加热。
再次参照EP 1 209 277 B1，其公开了一种包括热泵单元和第二吹风器的家用器具，所述第二吹风器专用于在热泵单元中被包含的压缩机周围形成空气流动，以对压缩机进行冷却。然而，该文献没有解决家用器具的通常壳体将在极大程度上提供被包含在壳体内的系统与家用器具的周围环境进行热绝缘的问题。一方面，这种绝缘相当有用，因为其有助于防止从烘干过程中发生不合乎要求的热量泄漏。另一方面，壳体中所包含的热量将传播到热泵单元内并加热其部件(包括有可能包含在其中的制冷剂)，并有可能损害热泵单元的正常功能。可以注意到，第二吹风器可以设置用于热量在壳体内的某种再分布；然而，总体上，第二吹风器对于从热泵中去除过多热量的贡献较低。
因而，本发明的目的是详细说明在前言部分中限定的家用器具，其具有这样一个以减轻上述问题、并允许以适当成本更快烘干物品的方式得到详细设计的热泵。
发明内容
本发明提供一种实施在独立权利要求限定的家用器具解决方案。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施方式。
根据本发明，详细限定了一种家用器具，其具有壳体，并在所述壳体内包括：控制单元；用于容纳待烘干物品的烘干室；闭合回路处理空气通道，其具有可以由所述控制单元进行操作、用于沿物品输送处理空气以实现烘干的第一吹风器；可由所述控制单元操作以从处理空气中吸走湿气的热泵单元；用于收集由此通过热泵单元所形成的冷凝物的冷凝物收集器；以及，用于冷却所述热泵单元的至少一个部件、并包括由所述控制单元操作的第二吹风器的冷却装置。所述用于冷却的装置包括具有所述第二吹风器的开路冷却通道，用于将来自所述壳体外部的冷却空气输送到所述至少一个部件。
本发明提供了一种使在家用器具壳体内产生的过多热量与从壳体内部去除的热量相平衡的措施或装置。根据本发明，通过穿过专用的开路冷却通道将过多热量输送离开家用器具的方式，可以使所产生的过多热量从家用器具消散，所述开路冷却通道将过多热量输送到壳体外并进入家用器具的周围环境。本发明根据发现提出，需要考虑壳体的热绝缘属性以提供对所述过多热量的正确处理。要说明的是，单独依赖用于烘干的热泵单元的任何已知家用器具，都不能提供完全地使过多热量消散来避免对烘干过程产生任何负面影响的措施或装置。
另外，通过使过多热量的消散限制在烘干过程被设计成大致保持稳定的阶段，本发明能够利用热泵单元所产生的过多热量加速预热。具体地，在待烘干物品的预先加热仍然没有完成的过程初始阶段，允许过多热量保留在壳体内。
此外，根据本发明对过多能量的控制消散，可以因过程所需时间的减少而使烘干过程的总体能量消耗降低；由热泵单元产生的过多热量不是作为不可避免的不利因素，而是作为对烘干过程的适当设计要素。在本文中，同样可以避免在烘干过程初始阶段采用单独的加热器来辅助进行预热。
不是作为最后的目的，在控制热泵单元内的温度、以避免过量并在给定范围内形成基本上恒定的操作温度方面，本发明提供了有效帮助。这样极大地提高了家用器具在改变环境温度和负荷所造成的环境多样性中发挥作用的适应性。
根据本发明的优选实施方式，热泵单元包括被包含在处理空气通道中用于通过使制冷剂蒸发来冷却处理空气的蒸发器换热器、用于通过使制冷剂液化来加热所述处理空气的液化器换热器、用于输送制冷剂的闭合回路制冷剂通道、用于在制冷剂从所述蒸发器换热器中排出时对其进行压缩并使其向前推进到液化器换热器的压缩机、以及用于在制冷剂从所述液化器换热器中排出时使其解压并使其向前推进到所述蒸发器换热器的节流门。这样使压缩机型的热泵适合于本发明的家用器具。更优选地，利用穿过开路冷却通道进行输送的冷却空气冷却的所述至少一个部件包括压缩机。由此，向压缩机型热泵中的过多热量的相关源头提供有效的冷却。同样更优选地，制冷剂通道包括用于冷却制冷剂的制冷剂冷却器，并且所述至少一个部件包括制冷剂冷却器。由此，提供了从压缩机型热泵中去除过多热量的另一措施或装置，从而有助于可靠性和操作稳定性的提高。
根据本发明的另一优选实施方式，壳体内布置由控制单元操作的温度传感器，以产生取决于所述壳体内的温度的信号，并且控制单元得到编程以响应于所述信号来操作第二吹风器。这样能够对本发明进行冷却的装置实现操作控制。具体地，用于冷却的装置可以在烘干过程的初始操作期被设定为不可操作，以使所产生的过多热量有助于家用器具及放置在其中的待烘干物品得到快速加热。在至少在一定程度上需要稳定操作的时期内，通过仅在该时期过程中将用于冷却的装置设定为可操作，来实现过多热量的去除以提高的操作稳定性。更优选地，传感器布置在热泵单元上，并且所测定的温度是制冷剂的温度。仍然更优选地，传感器靠近液化器换热器地进行布置，以获得与通过制冷剂在其循环过程中穿过热泵单元产生的最大温度相对应的温度读数。然而更优选地，控制单元得到编程，以在信号指示了温度高于预定阈值的状态下操作所述第二吹风器。
根据本发明的另一优选实施方式，第二吹风器具有由所述控制单元操作的定速电机，并且控制单元得到编程，以响应于由温度传感器获得的信号来间歇性操作电机。作为备选，第二吹风器具有由控制单元操作的变速电机，并且控制单元得到编程，以在响应于所述信号进行改变的速度下操作所述电机。
根据本发明另一优选实施方式，冷却通道包括包含有第二吹风器的导向件，所述导向件使壳体上的入口与用于冷却的所述至少一个部件相连并朝向所述壳体开口，并且壳体具有至少一个使冷却空气流出所述壳体的出口。更优选地，所述至少一个出口是多个出口。需要说明，相当常见的是，家用器具具有一个包括使家用器具内部与其外部环境相连的一些出口的壳体，这些出口尤其布置在壳体的后壁上。然而在冷凝型烘干器中，这样的出口不具有与烘干器常规操作相关联的任何功能。它们主要决定使少量交换空气进入内部，以避免其中聚集不合乎要求的湿气等等。根据刚刚详细说明的优选实施方式，这些出口以尤其有效的方式实施，以有助于从家用器具中去除过多热量。
根据本发明的另一优选实施方式，热泵单元是用于从处理空气中吸走湿气的独立装置。这样的家用器具通常不具有任何使过多热量从处理空气通道以及与其相关联的部件中消散的装置，不具有任何特别设置的这种装置。本发明提供了一种可以有效控制在处理空气通道及其相关部件中所包含热量的有效且简单的装置。
根据本发明的另一优选实施方式，烘干室是旋转筒体，并且待烘干物品是多件洗衣物。
附图说明
现在参照附图详细描述本发明包含上述许多优选实施方式的组合的示例性实施方式。
图1：该附图表示实施在用于烘干洗衣物用的烘干机中的家用器具的垂直剖面图。
具体实施方式
图1表示家用器具1包括壳体2。实践中，壳体2根据实际标准进行成形，例如在欧洲要求具有长和高各60cm、高80cm的柱。在壳体2中布置控制单元3，其经由控制线路4控制家用器具1的在家用器具1操作时起作用的多个部件。控制单元3还被设计成通过像拨盘、开关和触发器之类的输入装置以及像字母数字显示器和指示灯之类的输出装置在家用器具1与用户之间提供交互接口。被确定为包含着待烘干物品6的烘干室5布置在壳体2内。目前，烘干室5是通过为了简化未示出的电机绕轴线进行旋转的筒体。待烘干物品6是多件洗衣物6，并且可以通过允许进入壳体2内的门7而布置在筒体5内。
在壳体2内还布置有处理空气通道8，其具有由第一吹风器电机10操作、以沿洗衣物6输送处理空气进而在闭合回路中实现烘干的第一吹风器9。处理空气从洗衣物6中吸收湿气，并穿过棉绒收集器11得到引导，以在处理空气排出筒体5时截获作为来自洗衣物6并悬浮在处理空气中的少量纤维颗粒的棉绒。在从棉绒收集器11中排出时，处理空气流过热泵单元12，13，14，15，16，17，18。该单元包括蒸发器换热器12，其被设置成使流过的处理空气冷却，从而使从洗衣物6中收集的湿气冷凝成了又从处理空气中被去除的液体。随后，处理空气流入液化器换热器13内，在那里其在通过第一吹风器9被输送回到筒体5之前再次得到加热。已与蒸发器换热器12中的处理空气相分离的冷凝物穿过冷凝物导向件19流入冷凝物收集器20，以在执行烘干过程中存储在那里。随后，可以从家用器具1上取下冷凝物收集器20，并适当处理冷凝物。在第一吹风器9与筒体5之间的处理空气通道8中还存在电加热器21。该电加热器21可以被用于实现处理空气通道8和待烘干物品6的快速预热。通常，热泵单元12-18仅非常缓慢地提供任何所需的预热，这一点由于这种包含热泵单元12-18的家用器具1具有通常相当高的购买价而被用户认为是极大的缺点。
在热泵单元12-18中，工作流体或制冷剂在闭合回路中穿过制冷剂通道14得到输送。制冷剂通道14包括蒸发器换热器12和液化器换热器13、由压缩机电机16驱动的压缩机15，另外还有节流门17。作为可选部件，制冷剂冷却器18还包括制冷剂通道14。热泵单元12-18的功能如下：制冷剂以液态进入蒸发器换热器12；在蒸发器换热器12内，通过从流过的处理空气中吸收热量而使制冷剂蒸发。蒸发的制冷剂从蒸发器换热器12中排出，并被输送到压缩机15。在那里，其被压缩到相对较高的压力，并被向前推送到液化器换热器13。在液化器换热器13中，制冷剂将其压缩产生的热量传递给流过的处理空气，并由此得到液化。制冷剂冷却器18可以包含在制冷剂通道14内，以对制冷剂进行一定的额外冷却，这是使热泵单元12-18内的温度等级保持在相关最大值以下所必需的。在本申请中，制冷剂的温度会变得比也频繁采用在此所示的热泵单元的制冷器或气候控制器具中的制冷剂的温度要更高。因而，所采用的制冷剂的热力学性质会需要一定的额外冷却，以避免制冷剂出现导致危及热泵单元12-18的温度操作的临界状态。无论如何，液化的制冷剂将从液化器换热器13中排出，并流过节流门17。所述节流门17适当地可以是止回阀或毛细管。在节流门17内，制冷剂的内部压力降低；使制冷剂可以在从节流门17中排出时所进入的蒸发器换热器12内蒸发，由此完成循环并封闭由制冷剂通道14形成的回路。
为了便于热泵单元12-18的冷却，设置有装置22，23，24，25，26，27，用来影响冷却空气的流动，以使与压缩机电机16和制冷剂冷却器18相关的压缩机15冷却。这些装置22，23，24，25，26，27包括由第二吹风器电机23驱动的第二吹风器22，第二吹风器22被包含在开路冷却通道24内。该开路冷却通道包括冷却空气导向件25，其在入口26开向家用器具1的周围，并穿过第二吹风器22引导到压缩机15和制冷剂冷却器18。冷却空气导向件25终止在壳体2内的压缩机15和制冷剂冷却器18附近。从导向件中25排出的冷却空气可以或多或少地绕部件15，16和18自由流动，以冷却并在多个出口27处从壳体2中排出。这些出口27仅示意性示出；实际上，它们可以是在壳体2一部分的后壁上的槽状结构。无论如何，所述装置22，23，24，25，26，27使来自周围的冷却空气被引向热泵单元12-18的那些部件，其中在那里实现过多热量的消散。这些过多的热量或多或少地自由穿过壳体2并沿着被容置在其中的家用器具1的功能单元进行运送不存在任何的不利；恰恰相反，暖空气绕这些功能单元的运输有助于避免从这些单元中发生不合乎要求的热量损失。
为了控制如上所述的过多热量消散，靠近液化器换热器13布置着可由控制单元3操作的温度传感器28，以测量在液化器换热器13中或处的制冷剂的温度。该温度是施加在热泵单元12-18上的热负荷的有效指示值，并且可以通过多种方式得到利用以提高家用器具1的功能。首先，可以仅在由传感器28测得的温度超过预定阈值的状态下，执行第二吹风器22的操作。其次，可以通过响应于信号而操作第二吹风器22来影响所述温度的控制程度。在第二吹风器电机23是定速电机23的情况下，可以通过响应于由所述温度获得的信号来间歇性操作电机23来实现操作控制。定速电机23因其电机相对廉价而称为适当的选择。在需要更精确控制的情况下，第二吹风器电机23还可以是更昂贵、但可以进行输出动力的精确控制的变速电机。在这种情况下，电机23可以在响应于信号而改变的速度下进行操作。
无论如何，本发明通过操作热泵对被设计用于烘干物品的家用器具中的过多热量进行有效地控制和处理。
附图标记列表
1 家用器具，洗衣烘干机
2 壳体
3 控制单元
4 控制线路
5 烘干室
6 待烘干物品，洗衣物
7 门
8 处理空气通道
9 第一吹风器
10 第一吹风器电机
11 棉绒收集器
12 热泵单元，蒸发器换热器
13 热泵单元，液化器换热器
14 热泵单元，制冷剂通道
15 热泵单元，压缩机
16 热泵单元，压缩机电机
17 热泵单元，节流门
18 热泵单元，制冷剂冷却器
19 冷凝物导向件
20 冷凝物收集器
21 电加热器
22 第二吹风器
23 第二吹风器电机
24 开路冷却通道
25 冷却空气导向件
26 入口
27 出口
28 温度传感器

Claims (14)

1.一种家用器具(1)，其具有壳体(2)，并在所述壳体(2)内包括：控制单元(3)；用于容纳待烘干物品(6)的烘干室(5)；闭合回路处理空气通道(8)，其具有可由所述控制单元(3)进行操作、用于沿物品(6)输送处理空气以实现烘干的第一吹风器(9)；可由所述控制单元(3)操作以从处理空气中吸走湿气的热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)；用于收集由此通过热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)而形成的冷凝物的冷凝物收集器(20)；以及，用于冷却所述热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)的至少一个部件(15，18)并包括可由所述控制单元(3)操作的第二吹风器(22)的冷却装置(22，23，24，25)，其特征在于，所述用于冷却的冷却装置(22，23，24，25)包括具有所述第二吹风器(22)的开路冷却通道(24)，用于将来自所述壳体(2)外部的冷却空气输送到所述至少一个部件(15，18)。
2.如权利要求1所述的家用器具(1)，其特征在于，所述热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)包括：被包含在所述处理空气通道(8)中用于通过使制冷剂蒸发来冷却处理空气的蒸发器换热器(12)；用于通过使所述制冷剂液化来加热所述处理空气的液化器换热器(13)；用于输送所述制冷剂的闭合回路制冷剂通道(14)；用于在制冷剂从所述蒸发器换热器(12)中排出时对其进行压缩并使其向前推进到液化器换热器(13)的压缩机(15)、以及用于在制冷剂从所述液化器换热器(13)中排出时使其解压并使其向前推进到所述蒸发器换热器(12)的节流门(17)。
3.如权利要求2所述的家用器具，其特征在于，所述至少一个部件(15，18)包括所述压缩机(15)。
4.如权利要求2或3所述的家用器具(1)，其特征在于，所述制冷剂通道(14)包括用于冷却所述制冷剂的制冷剂冷却器(18)，并且所述至少一个部件(15，18)包括所述制冷剂冷却器(18)。
5.如在前权利要求中的一项所述的家用器具(1)，其特征在于，在所述壳体(2)内布置着可由所述控制单元(3)操作的温度传感器(28)，其用于产生取决于所述壳体(2)内的温度的信号，并且所述控制单元(3)被编程以响应于所述信号而操作所述第二吹风器(22)。
6.如权利要求5所述的家用器具(1)，其特征在于，所述传感器(28)被布置在所述热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)处，并且所述温度是制冷剂的温度。
7.如权利要求6所述的家用器具(1)，其特征在于，所述传感器(28)靠近所述液化器换热器(13)进行布置。
8.如权利要求5-8中的任一项所述的家用器具，其特征在于，所述控制单元(3)被编程以在信号指示所述温度高于预定阈值的状态下操作所述第二吹风器(22)。
9.如权利要求5-8中的一项所述的家用器具，其特征在于，所述第二吹风器(22)具有由所述控制单元(3)操作的定速电机(23)，并且所述控制单元(3)得到编程以响应于所述信号而间歇性地操作所述电机(23)。
10.如权利要求5-8中的一项所述的家用器具(1)，其特征在于，所述第二吹风器(22)具有可由所述控制单元(3)操作的变速电机(23)，并且所述控制单元(3)得到编程以在响应于所述信号而改变的速度下操作所述电机(23)。
11.如在前权利要求中的一项所述的家用器具(1)，其特征在于，所述冷却通道(24)包括包含有所述第二吹风器(22)的导向件(25)，所述导向件(25)使所述壳体(2)中的入口(26)与所述至少一个部件(15，18)相连用于实施冷却，并开口通向所述壳体(2)，并且所述壳体(2)具有使冷却空气流出所述壳体(2)的至少一个出口(27)。
12.如权利要求11所述的家用器具，其特征在于，所述至少一个出口(27)包括多个出口(27)。
13.如在前权利要求中的一项所述的家用器具(1)，其特征在于，所述热泵单元(12，13，14，15，16，17，18)是用于从处理空气中吸走湿气的独立装置。
14.如在前权利要求中的一项所述的家用器具，其特征在于，所述烘干室(3)是旋转筒体(3)，并且待烘干物品(6)是多件洗衣物(6)。
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