CN101939479A - 包括热泵和加热器的滚筒干衣机及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚筒干衣机(1)，包括用于待干燥物品的干燥室(3)；处理空气通道(2)，在处理空气通道内设置用于加热所述处理空气的加热系统(4)，并且加热后的处理空气可以通过风扇(5)被引导越过所述干燥室(3)内的待干燥的物品；热泵(6、7、8、9)，其中所述热泵包含散热器(6)、热源(7)和传热装置(8、9)；以及控制器(10)。所述加热系统(4)是两级式加热系统，其具有第一回路(14)内的第一加热级(12)以及与所述第一回路平行的第二回路内的第二加热级(13)。在所述第一回路(14)或第二回路(15)内设置热学连接至热泵(6、7、8、9)的恒温开关(16)。本发明还涉及用于操作所述滚筒干衣机(1)的方法。

Description

包括热泵和加热器的滚筒干衣机及其操作方法
技术领域
本发明涉及滚筒干衣机，其包括用于待干燥物品的干燥室；处理空气通道，用于加热处理空气的加热器位于所述通道内并且加热后的处理空气可以通过第一风扇越过干燥室内的待干燥物品被引入到所述通道内；热泵，其中所述热泵具有散热器、热源和传热装置；以及控制器，并且本发明还涉及用于操作所述滚筒干衣机的方法。
背景技术
传统的滚筒干衣机——无论是否包括用作为部分回收干燥衣物所用的热能的装置的热泵，被设计为通气式干衣机或冷凝式干衣机。
在通气式干衣机内，环境空气从滚筒干衣机的周围被吸入、被加热并被再次引导越过待干燥的物品，以便吸收水分，并且然后从滚筒干衣机被导出。因为空气是富含水分的，所以空气无法简单地通入到滚筒干衣机所安装的建筑物内，而是必须以受到控制的方式经由通气软管等从建筑物被导出。形式为冷凝式干衣机的滚筒干衣机在一封闭的回路内承载用于干燥衣物的处理空气，在此所述处理空气经历一循环，在所述循环内，空气被加热并被引导越过衣物，并且然后被冷却，从而使得处理空气所携带的水分冷凝，并且将其作为冷凝物从处理空气分离；处理空气然后再次被加热并被引导越过衣物。冷凝式干衣机无需通气软管，并且常见安装在没有外壁的浴室或没有外壁的衣物室内并也安装在大的公寓建筑中。
在冷凝式干衣机(以下也简称为“干衣机”)中，处理空气通过风扇被引导经过加热装置进入作为包含湿衣物的干燥室的旋转室内。热空气从待干燥的衣物中带走水分。在经过滚筒之后，现在湿润的处理空气被引导进入换热器或另一散热器，在所述换热器或散热器之前通常连接一用于捕获绒毛的绒毛过滤器，其中所述绒毛即处理空气从待干燥的衣物吸入的精细的、悬置的纤维物品。在换热器(例如，空气-空气换热器)或散热器内，湿的处理空气被冷却，从而在湿的处理空气内含有的水冷凝。冷凝的水然后通常收集在一合适的容器内。冷却的和干燥的空气被再次输送至加热装置并且然后输送至滚筒。
正如所述的每个处理方法使用了大量的能量，这是在通气式干衣机的情况中，以在单次通过湿的衣物之后从通气式干衣机带出加热的和富含水分的气流，或者这是在冷凝式干衣机的情况中，在其中使用由冷却气流等冷却的换热器，这是因为在冷却换热器内的空气冷却时排出的热量在冷却气流内被导离并因此使得干燥过程受损。该能量损失可以通过使用热泵而非换热器被明显地减少。在装有热泵的冷凝式干衣机内，热的、富含水分的处理空气在热泵的散热器内、例如在用于承载在传热装置内的回路中的工作流体的蒸发器内基本上被冷却，在那里，传递的热量被用于使得工作流体蒸发。由于加热作用而蒸汽化的热泵制冷剂经由传热装置内的压缩机被供至用于工作流体的、作为热源的冷凝器，在那里，气态工作流体的冷凝使得热量释放，其中所述热量被用于加热进入滚筒之前的处理空气。工作流体回路在该热泵内被封闭，这是通过工作流体经由传热装置内的膨胀阀返回至蒸发器而实现的，在那里，所述工作流体膨胀至较低的内压。其它形式的热泵是已知的。
专利公开文献DE4023000C2公开了一种包括如上类型的热泵的滚筒干衣机，在所述滚筒干衣机内，进气口在冷凝器与蒸发器之间的处理空气通道内设置，所述进气口可以通过可控制的封闭装置被封闭。
专利公开文献19738735C2公开了一种包括封闭的干燥空气回路的冷凝式干衣机，其同样装备有热泵。热泵基于吸收器原理被设计，并且其吸收器形成第三换热器，制冷剂流经热泵的主回路，并且从第二换热器流动离开的干燥空气经由其附属回路向回供至第一换热器的附属回路。
多种已知的滚筒干衣机热泵使用用于周期性蒸发和冷凝工作流体的压缩机。这些流体通常在专门的温度范围内最佳工作。在冷凝式干衣机内使用这种压缩机的问题在于，在冷凝器内通常具有高温，由于方法的特性这意味着压缩机需要被关机和/或热泵效率变差。该问题甚至在以下情况中是更严重的，即附加的传统加热器、尤其电阻式加热器在处理空气回路内辅助压缩机，从而实现处理空气的更快的加热和/或更短的干燥时间。因此，经常需要例如通过使用产生冷却气流的附加的风扇来降低热泵内的温度。
传统使用的空气-空气换热器(无论是否以交叉流或逆流方式运行)以及电加热器大体上由热泵一起代替。这可以实现20％至50％的效率提高。在这种类型的干衣机中可以实现极其能量节约的干燥。然而，大体上，无法用于实现快速干燥。而且，尽管已知的传统干衣机可以通常使得湿衣物非常快速地干燥，但是这意味着它们也经常具有非常高的能耗。
还存在这样的干衣机，在所述干衣机内使用包含小压缩机或小制冷回路的热泵，由电阻加热器或空气-空气换热器产生加热或制冷能力的缺失。这种类型的干衣机可以单一地利用热泵、利用热泵和电阻加热器或利用电阻加热器和/或空气-空气换热器操作。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种滚筒干衣机，其包括热泵，在所述滚筒干衣机内使用传统的控制器，并且无需针对热泵的附加的延迟。优选地，在该干衣机内，可以容易地设定最佳限定的工作流体温度。
该目的根据本发明通过具有相应独立权利要求的特征的干衣机以及方法实现。根据本发明的干衣机以及根据本发明的方法的优选实施例在相关的从属权利要求中说明。即使没有特别参照的话，滚筒干衣机的优选改型对应于方法的优选改型，并且反之亦然。
因此，本发明的技术主题是一种滚筒干衣机，其包括用于待干燥的物品的干燥室；处理空气通道，在所述处理空气通道内设置用于加热处理空气的加热器，并且加热后的空气通过第一风扇越过干燥室内的待干燥的物品；热泵，其中所述热泵具有散热器、热源和传热装置；以及控制器，所述加热器是两级式加热器，其具有第一回路内的第一加热级以及与第一回路平行的第二回路内的第二加热级，在第一回路内或在第二回路内设置热学连接至热泵的恒温开关。
根据本发明，用于不具有热泵的并大体上针对两级式加热器设置的滚筒干衣机的控制器可以用于包括热泵的滚筒干衣机。加热器和热泵根据本发明被互连，以使得实际上对于包括热泵的干衣机不起作用的延迟是不必要的；滚筒干衣机的所有部件连接至控制器并根据规则结合到干燥过程的控制中。
同样，不必使用单级加热器替换优选两级式加热器，从而在控制器上进行延迟以适用热泵。这消除了由于与热泵并行操作的单级加热器具有仅仅相对低的功率所导致的缺点，并且因此，消除了利用这种干衣机无法运行“快速程序”的缺点，其中在所述快速程序中，干燥可以无需热泵帮助地进行。然而，具有高加热功率(例如1800W或更大)的单级加热器无法被使用，这是因为利用开关切换以调整功率的操作所需的多次切换循环以及由于严重污染所导致的综合问题。
根据本发明，也无需将与驱动干燥室的电机并行的热泵可选地连接至单级加热器。在这种结构中，热泵也可以在每次电机停机和/或逆转时打开和关闭。另外，也不可能利用这种结构运行快速程序，这是因为必须担心热泵过热。
根据本发明的滚筒干衣机的形式为如上所述的冷凝式干衣机或通气式干衣机。除了冷凝式干衣机的构造以外，通气式干衣机的构造尤其也是可行的，在其中，一些存在的能量借助于热泵从通气的气流中被回收，但是必须认识到的是，在以这种方式被冷却的通气的空气中将存在需要被处理的冷凝水。混合形式的滚筒干衣机也是可行的，在所述混合形式的干衣机内，在处理空气在待干燥的衣物上被使用之后，一些处理空气被导出并且一些处理空气被再循环至衣物。引导处理空气的细节以及干燥过程的实际控制以及为此所需的装置和措施与本发明是无关的；本发明更加关注于将现有的部件布置成滚筒干衣机及其所有部件可以利用合理简单的控制装置被控制。
在优选的实施例中，所述散热器是用于工作流体的蒸发器，所述热源是用于所述工作流体的冷凝器，所述传热装置包括用于所述工作流体的压缩机以及膨胀阀。该工作流体尤其选自己知的制冷剂R134a、R152a、R290、R407C、R410A和R744。R134a和R152a是氟化烃(乙烷衍生物)；R407C和R410A是这种化合物的混合物。R290是丙烷，其尽管相对可燃的但更加优选在滚筒干衣机内使用，这是因为所述丙烷的有利物理特性的特定组合以及非常低的环境影响。R744是二氧化碳，尽管二氧化碳具有针对在此所考虑的应用的非常低的临界温度并仅仅可以通过采用特殊的措施和设备被使用，但是二氧化碳是完全不可燃的并且也具有非常低的环境影响。
在该滚筒干衣机的同样优选的实施例中，第一加热级具有比第二加热级更低的功率。在这种情况中，第一加热级的功率优选是在200至600瓦的范围内、优选在300至500瓦的范围内，并且第二加热级的功率是在1000至1800瓦的范围内、优选在1200至1600瓦的范围内。
根据本发明，同样优选的是恒温开关在第二回路内设置。
而且，优选的是，恒温开关在传热装置上、尤其在压缩机的出口处或者在散热器上、尤其在蒸发器的出口处被连接。
在根据本发明的滚筒干衣机的优选实施例中，恒温开关在达到或超过针对所述热泵内的温度的预设最大值Tmax时进行切换，并且使得所述第一回路或所述第二回路断开。
在之前实施例的替代实施例或在之前实施例的附加优选实施例中，所述恒温开关在达到或低于针对所述热泵内的温度的预设最小值Tmin时进行切换，并且使得断开的回路、即第一回路或第二回路闭合
根据本发明同样优选的是，第一风扇在热源、尤其冷凝器与加热器之间位于处理空气通道内。
在另一优选实施例中，空气-空气换热器位于处理空气通道和/或冷却空气通道内。空气-空气换热器可以尤其用于富含水分的空气的附加的冷却以及在空气内含有的水分的冷凝。然而，优选地，在空气-空气换热器内，处理空气的热量从干燥室内被取出，以便附加地加热朝向干燥室流动的处理空气。在这种情况中，空气-空气换热器可以优选在热泵的散热器之前位于从干衣机安装室内的处理空气入口延伸的处理空气通道内、位于散热器与第一风扇之间或一个这样的第一风扇与加热器之间。
在本发明的进一步优选的实施例中，空气-空气换热器和第二风扇位于冷却空气通道内。
在另一优选实施例中，空气-空气换热器可以被取出。这是特别有利的，因为可取出的空气-空气换热器可以被更加容易地清洁绒毛。
本发明的技术主题也在于一种用于操作滚筒干衣机的方法，其中所述滚筒干衣机包括用于待干燥物品的干燥室；处理空气通道，在所述处理空气通道内设置用于加热所述处理空气的加热器，并且加热后的处理空气可以通过第一风扇被引导越过所述干燥室内的待干燥的物品；热泵，其中所述热泵包含散热器、热源和传热装置；以及控制器，所述加热器是两级式加热器，其具有第一回路内的第一加热级以及与所述第一回路平行的第二回路内的第二加热级，在所述第一回路或第二回路内设置热学连接至所述热泵的恒温开关，在所述方法中，具有所述第一加热级和所述第二加热级的加热器被操作，并且所述恒温开关在达到或超过针对所述热泵内的温度的预设最大值Tmax时进行切换，并且使得所述第一回路或所述第二回路断开。
在根据本发明的方法中，第一加热级优选具有比第二加热级更低的功率。在此，第一加热级的功率优选是在200至600瓦的范围内、优选在400至800瓦的范围内，并且第二加热级的功率是在1000至1800瓦的范围内、优选在1200至1600瓦的范围内。
此外，在根据本发明的方法中优选的是恒温开关在第二回路内设置。
在根据本发明的滚筒干衣机的操作过程中，制冷剂回路被加热，例如在根据本发明设置为标准操作模式(“标准程序”；使用加热器、空气-空气换热器和热泵)的干燥过程中。在达到使得恒温开关跳闸的温度、例如切换温度Tmax之后，两个加热级中的一个被关闭、优选具有较高加热功率的加热级被关闭。干燥过程然后仅仅利用一个加热级、即一个加热功率运行。制冷剂回路优选在此被设置成，热泵并不在温度传感器部位处的切换温度Tmax再次低于时运行。这导致了快速加热处理空气。
在根据本发明设置为“快速程序”的干燥过程中(其中仅仅使用加热器而不使用热泵)，制冷剂回路仍是冷的。恒温开关以及因此第一和第二回路仍是闭合的，从而利用两个加热级一起实现加热，即处理空气利用最大加热功率被加热。
本发明的优点在于，包括热泵、加热器和空气-空气换热器的滚筒干衣机可以非常高效地运行。针对滚筒干衣机的已知的控制器在此可以被使用，从而无需开发新的控制器。此外，根据本发明的滚筒干衣机的操作涉及关于切换具有高加热功率的加热级的主要污染的较少的问题。
附图说明
通过根据本发明的滚筒干衣机以及利用该干衣机的方法的非限制性示意性实施例的以下说明将清楚本发明的其它细节。说明参照了图1，其示出了本发明的非限制性实施例。
具体实施方式
图1示出了用于滚筒干衣机1的处理空气回路和热泵6、7、8、9的示意图，其中所述滚筒干衣机其形式为冷凝式干衣机1。在该干衣机内，处理空气在一传热装置8、9的回路内运载，其中所述传热装置包括压缩机8和膨胀阀9。处理空气在作为热泵6、7、8、9的热源7的冷凝器7内被加热，并且借助于第一风扇5被运输至加热器4，其中所述加热器具有第一回路14内的第一加热级12以及与所述第一回路平行的第二回路15内的第二加热级13，在所述加热器处，处理空气被进一步加热。加热后的处理空气进入干燥室3，在那里，所述处理空气可以通过吸收水分而使得湿的衣物(未示出)干燥。富含水分的热的处理空气然后从干燥室3排出，并且在处理空气通道2内经由空气-空气换热器18被进一步引导至散热器6，其中所述散热器的形式为热泵6、7、8、9的蒸发器6。富含水分的热的处理空气在此冷却，使得水分以冷凝物的形式沉积。冷凝物在一冷凝物容器(未示出)中被收集。水分已经被去除的冷却后的处理空气然后被再次输送至冷凝器7，因而使得处理空气回路闭合。在蒸发器6内蒸发的热泵制冷剂经由压缩机8被导引至冷凝器7。在冷凝器7内，制冷剂冷凝，同时将热量释放至处理空气通道2内的空气。现在为液体形式的制冷剂经由膨胀阀9被再次导引至蒸发器6，因而使得回路闭合。
恒温开关16在加热器4的第二加热级13的第二回路15内集成。在这种情况中，该恒温开关16根据在蒸发器6的出口17处测量的温度而被切换。加热器4在控制器10内由一延迟10调控。
用于在空气-空气换热器18内冷却的空气由环境空气提取，其经由冷却空气通道19内的第二风扇21被运输。
电机20被用于驱动形式为旋转滚筒3的干燥室3以及第一风扇5和第二风扇21。在如图1所示的实施例中，第三风扇22可以使得压缩机8冷却。

Claims (15)

1.一种滚筒干衣机(1)，包括用于待干燥物品的干燥室(3)；处理空气通道(2)，在所述处理空气通道内设置用于加热所述处理空气的加热器(4)，并且加热后的处理空气可以通过第一风扇(5)被引导越过所述干燥室(3)内的待干燥的物品；热泵(6、7、8、9)，其中所述热泵包含散热器(6)、热源(7)和传热装置(8、9)；以及控制器(10)，其特征在于，所述加热器(4)是两级式加热器，其具有第一回路(14)内的第一加热级(12)以及与所述第一回路平行的第二回路内的第二加热级(13)，在所述第一回路(14)或所述第二回路(15)内设置热学连接至所述热泵(6、7、8、9)的恒温开关(16)。
2.根据权利要求1所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述散热器(6)是用于工作流体的蒸发器(6)，所述热源(7)是用于所述工作流体的冷凝器(7)，所述传热装置(8、9)包括用于所述工作流体的压缩机(8)以及膨胀阀(9)。
3.根据权利要求1所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述第一加热级(12)具有比所述第二加热级(13)更低的功率。
4.根据权利要求3所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述第一加热级(12)的功率是在200至600瓦的范围内，所述第二加热级(13)的功率是在1000至1800瓦的范围内。
5.根据前述权利要求任一所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述恒温开关(16)在所述第二回路(15)内设置。
6.根据前述权利要求任一所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述恒温开关(16)在所述传热装置(8、9)上或在所述散热器(6)上连接。
7.根据前述权利要求任一所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述恒温开关(16)在达到或超过针对所述热泵(6、7、8、9)内的温度的预设最大值(Tmax)时进行切换，并且使得所述第一回路(14)或所述第二回路(15)断开。
8.根据前述权利要求任一所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述恒温开关(16)在达到或低于针对所述热泵(6、7、8、9)内的温度的预设最小值(Tmin)时进行切换，并且使得所述第一回路(14)或所述第二回路(15)闭合。
9.根据前述权利要求任一所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述第一风扇(5)在所述热源(7)与所述加热器(4)之间位于所述处理空气通道(2)内。
10.根据前述权利要求任一所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，在所述处理空气通道(2)内和/或在冷却空气通道(19)内设置空气-空气换热器(18)。
11.根据权利要求10所述的滚筒干衣机(1)，其特征在于，所述空气-空气换热器(18)和第二风扇(21)位于冷却空气通道(19)内。
12.一种用于操作滚筒干衣机(1)的方法，其中所述滚筒干衣机包括用于待干燥物品的干燥室(3)；处理空气通道(2)，在所述处理空气通道内设置用于加热所述处理空气的加热器(4)，并且加热后的处理空气可以通过第一风扇(5)被引导越过所述干燥室(3)内的待干燥的物品；热泵(6、7、8、9)，其中所述热泵包含散热器(6)、热源(7)和传热装置(8、9)；以及控制器(10)，所述加热器(4)是两级式加热器，其具有第一回路(14)内的第一加热级(12)以及与所述第一回路平行的第二回路内的第二加热级(13)，在所述第一回路(14)或第二回路(15)内设置热学连接至所述热泵(6、7、8、9)的恒温开关(16)，其中，具有所述第一加热级(12)和所述第二加热级(13)的加热器(4)被操作，并且所述恒温开关(16)在达到或超过针对所述热泵(6、7、8、9)内的温度的预设最大值(Tmax)时进行切换，并且使得所述第一回路(14)或所述第二回路(15)断开。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一加热级(12)的功率低于所述第二加热级(13)。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一加热级(12)的功率是在200至600瓦的范围内，所述第二加热级(13)的功率是在1000至1800瓦的范围内。
15.根据权利要求11至13任一所述的方法，其特征在于，所述恒温开关(16)在所述第二回路(15)内设置。
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