CN102677438A - 干衣机和干衣机的烘干方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干衣机和干衣机的烘干方法。其中，干衣机包括：干燥筒；冷凝器，冷凝器的进气端与干燥筒的排气端相连接，冷凝器的排气端与干燥筒的进气端相连接；蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的进气端与干燥筒的排气端相连接，蒸汽压缩机的排气端与冷凝器的制冷剂进口相连接；以及加热丝，设置在冷凝器的排气端与干燥筒的进气端之间的通道中。通过本发明，解决了现有技术中干衣机在降低能耗时会造成烘干时间延长的问题，进而达到了降低干衣机功耗和烘干时间的效果。
Description
技术领域
本发明涉及洗衣机领域，具体而言，涉及一种干衣机和干衣机的烘干方法。
背景技术
现有的干衣机按照热源方式分为利用加热管进行加热烘干和利用热泵吸收出筒湿热空气余热进行烘干两种方式，加热管烘干又分为直排式、水冷凝方式和空气冷凝方式，图1是根据现有技术的热泵烘干滚筒式干衣机(洗干一体机)的结构图，如图1所示，现有技术中干衣机的结构为：外壳内设有旋转筒，旋转筒的前面设有衣物投入口，并可打开/关闭。外壳内设有空气循环通道，该空气循环通道包括，洗涤(干燥筒)、线屑过滤器、热泵机构，送风机及连接管道等。热泵机构包括压缩机，蒸发器(除湿吸热器)、冷凝器(放热器)、节流装置(毛细管/电子膨胀阀)、制冷剂和控制装置等。在送风机的作用下，烘干风路中空气的流动为：冷凝器的冷凝温度大约65℃，经过热泵机构的空气被冷凝器加热后，形成约60℃干燥风，通过连接风路由洗涤(干燥筒)后部进入。洗涤(干燥)筒内的衣物，水分与干燥热空气产生热交换，水分吸收热量变成蒸汽加入空气中进入风路循环通道，此时空气变为湿热空气，湿热空气在出筒时的温度大约45℃。由于过程中会有线屑随风吹出，进入热泵系统，会阻塞在蒸发器的翅片中，故在洗涤(干燥)筒与热泵系统间安装有线屑过滤机构。湿热空气进入热泵系统，与蒸发器(除湿吸热器)的翅片大面积接触，蒸发器的蒸发温度大约15℃，热量传递到蒸发器中的制冷剂中。空气温度降低达到饱和状态，水蒸汽析出变为冷凝水，流入蒸发器下的储水及排水装置。此时的空气变为温度相对低的干燥空气。因为热泵的系统的热量传输作用，被蒸发器(除湿吸热器)吸收的热量转移到冷凝器(放热器)中，冷凝器(放热器)放出的热量还包括驱动热泵电机的输入电力能量。温度相对低的干燥空气经过冷凝器(放热器)再加热过程，通过连接风道，重新进入洗涤(干燥)筒。开始新的干燥循环。热泵系统存在蒸发器和冷凝器中存在两个有温差的热交换过程。
对现有技术中的热泵式干衣机进行衣物烘干时的工作原理进行具体分析，以热泵系统采用R134A制冷剂为例，蒸发温度为15℃，冷凝温度为65℃，热泵系统在压焓图上状态如图2所示，4到1为制冷剂在蒸发器吸热后变为饱和气体的状态点，2为制冷剂经过压缩机压缩后的状态点，1到2的过程为等熵压缩过程，2到3为制冷剂在冷凝器中冷凝为饱和液体，4为制冷剂经过节流装置后进入蒸发器前的状态。查询压焓图各状态点的焓值为：
其中h4＝h3；p1＝p4；p2＝p3；
制冷系数为：ε0＝(h1-h4)/(h2-h1)＝3.75；
卡诺循环制冷系数为：εe＝Te/(Tc-Te)＝5.76；
热力完善度η＝ε0/εe＝65％；
压缩比等于p2/p1＝3.87。
以烘干8公斤含水60％的衣物为例，加热管烘干方式，烘干空气温度最高在100～130℃左右，烘干时间大约90～120分钟，耗电量约为0.6kwh/kg左右；为了降低能量消耗，可以采用上述提到的热泵烘干滚筒式干衣机进行热泵烘干方式，该热泵烘干方式的烘干空气温度最高在60～70℃左右，烘干时间大约150～180分钟，耗电量约为0.3kwh/kg左右；热泵烘干方式尽管耗电量有大幅度下降，但由于烘干温度低，烘干时间长于加热管烘干方式。
针对相关技术中干衣机在降低能耗时会造成烘干时间延长的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种干衣机和干衣机的烘干方法，以解决现有技术中干衣机在降低能耗时会造成烘干时间延长的问题。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种干衣机，包括：干燥筒；冷凝器，冷凝器的进气端与干燥筒的排气端相连接，冷凝器的排气端与干燥筒的进气端相连接；蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的进气端与干燥筒的排气端相连接，蒸汽压缩机的排气端与冷凝器的制冷剂进口相连接；以及加热丝，设置在冷凝器的排气端与干燥筒的进气端之间的通道中。
进一步地，干衣机还包括：风路转换机构；以及控制装置，与风路转换机构相连接，其中，蒸汽压缩机的进气端通过风路转换机构与干燥筒的排气端相连接，冷凝器的进气端通过风路转换机构与干燥筒的排气端相连接。
进一步地，干衣机还包括：排水装置，与冷凝器的制冷剂出口相连接；以及安全装置，设置在排水装置上，并与控制装置相连接。
进一步地，安全装置包括：压力检测模块，压力检测模块的检测端设置在排水装置上，压力检测模块的信号输出端与控制装置相连接；以及泄压阀，泄压阀的控制端与控制装置相连接，其中，控制装置根据压力检测模块的信号输出端的压力值控制泄压阀打开或关闭。
进一步地，压力检测模块包括压力传感器，其中，压力传感器的检测端设置在排水装置上，压力传感器的信号输出端与控制装置相连接。
进一步地，压力检测模块包括：温度传感器，其中，温度传感器的检测端设置在排水装置上，温度传感器的信号输出端与控制装置相连接，其中，控制装置用于计算与温度传感器的信号输出端的温度值相对应的压力值，并根据计算出的压力值控制泄压阀打开或关闭。
进一步地，干衣机还包括：送风机，连接在冷凝器的排气端和干燥筒的进气端之间；以及过滤网，设置在干燥筒的排气端和风路转换机构之间的通道中，其中，加热丝设置在送风机与干燥筒的进气端之间的通道中。
进一步地，干衣机还包括：负压装置，与干燥筒相连接以使干燥筒内部形成负压。
进一步地，干衣机还包括：负压装置，包括因蒸汽压缩机转速增加而内部形成负压的通道和干燥筒。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种干衣机的烘干方法，包括：获取干燥筒排出的蒸汽；对获取到的蒸汽进行分流，得到第一蒸汽和第二蒸汽；冷凝第一蒸汽以对第二蒸汽进行加热；以及将加热后的第二蒸汽输送至干燥筒进行衣物烘干。
进一步地，干衣机通过蒸汽压缩机和冷凝器对获取到的蒸汽进行分流，得到第一蒸汽和第二蒸汽，冷凝第一蒸汽以对第二蒸汽进行加热，其中，冷凝器的进气端与干燥筒的排气端相连接，冷凝器的排气端与干燥筒的进气端相连接，蒸汽压缩机的进气端与干燥筒的排气端相连接，蒸汽压缩机的排气端与冷凝器的制冷剂入口相连接。
进一步地，干衣机的烘干方法还包括：控制蒸汽压缩机的转速大于第一转速以使干燥筒内部形成负压，其中，第一转速为已知转速。
通过本发明，采用包括以下结构的干衣机：蒸汽压缩机，并将蒸汽压缩机的进气端与干燥筒的排气端相连接，同时将冷凝器的进气端也与干燥筒的排气端相连接，并且冷凝器的排气端与干燥筒的进气端相连接，通过此种结构在干衣机内形成两条风路通道，连接干燥筒的排气端和蒸汽压缩机的管路，及连接蒸汽压缩机和冷凝器的制冷剂进口之间的管路构成第一风路通道，连接干燥筒的排气端和冷凝器的管路，及连接冷凝器和干燥筒的进气端之间的管路构成第二风路通道，蒸汽压缩机对第一风路通道中的水蒸汽进行压缩，并将压缩后的水蒸汽输送至冷凝器的冷凝管道中，使高温水蒸汽在冷凝器中冷凝为高温高压液态，释放热量，冷凝器这部分热量加热第二风路通道中的水蒸汽，实现了对干燥筒排放出的水蒸汽的热量进行回收再利用以达到降低能耗的效果，同时，回收到的这部分热量又用于对进入干燥筒内的空气进行预热，实现了缩短加热丝对空气的加热时间，解决了现有技术中干衣机在降低能耗时会造成烘干时间延长的问题，进而达到了降低干衣机功耗和烘干时间的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的干衣机的结构图；
图2是根据相关技术的干衣机采用R134A制冷剂的压焓图；
图3是根据本发明实施例的干衣机的结构图；
图4是根据本发明优选实施例的干衣机的结构图；
图5是根据本发明实施例的干衣机的压焓图；以及
图6是根据本发明实施例的干衣机的烘干方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种干衣机，图3是根据本发明实施例的干衣机的结构图，如图3所示，该实施例的干衣机包括干燥筒、蒸汽压缩机、冷凝器和加热丝。
其中，蒸汽压缩机的进气端及冷凝器的进气端均与干燥筒的排气端相连接，蒸汽压缩机的排气端与冷凝器的制冷剂入口相连接，制冷剂的排气端与干燥筒的进气端相连接，加热丝设置在冷凝器的排气端与干燥筒的进气端之间的通道中。
通过采用蒸汽压缩机，并将蒸汽压缩机的进气端与干燥筒的排气端相连接，同时将冷凝器的进气端也与干燥筒的排气端相连接，并且冷凝器的排气端与干燥筒的进气端相连接，通过此种结构在干衣机内形成两条风路通道，连接干燥筒的排气端和蒸汽压缩机的管路，及连接蒸汽压缩机和冷凝器的制冷剂进口之间的管路构成第一风路通道，连接干燥筒的排气端和冷凝器的管路，及连接冷凝器和干燥筒的进气端之间的管路构成第二风路通道，蒸汽压缩机对第一风路通道中的水蒸汽进行压缩，并将压缩后的水蒸汽输送至冷凝器的冷凝管道中，使高温水蒸汽在冷凝器中冷凝为高温高压液态，释放热量，冷凝器这部分热量加热第二风路通道中的水蒸汽，实现了对干燥筒排放出的水蒸汽的热量进行回收再利用以达到降低能耗的效果，同时，回收到的这部分热量又用于对进入干燥筒内的空气进行预热，实现了缩短加热丝对空气的加热时间，解决了现有技术中干衣机在降低能耗时会造成烘干时间延长的问题，进而达到了降低干衣机功耗和烘干时间的效果。
优选地，如图4所示，本发明实施例的干衣机还可以包括风路转换装置(可以为风路转换阀门)和控制装置(图中未示出)，其中，风路转换阀门的一端与干燥筒的排气端相连接，第一风路通道和第二风路通道二者进气端的交汇处连接于风路转换阀门的另一端，控制装置与风路转换阀门的控制端相连接，以通过控制风路转换阀门的转向实现控制干燥筒排气端的连通方向，在本发明实施例的干衣机中，可以在烘干开始阶段，控制风路转换阀门使干燥筒的排气端与大气连通，以将干燥筒内的热量含量低的低温水蒸汽排入大气中，避免对该部分水蒸汽进行压缩需要消耗蒸汽压缩机大量能量，出现入不敷出，一段时间后控制风路转换阀门动作，将干燥筒排气端与外界的接口封闭，使干燥筒的排气端与第一风路通道和第二风路通道连通。
通过设置风路转换阀门对干燥筒排气端的连通方向进行控制，实现了促进降低干衣机的整体功耗的效果。
本发明实施例的干衣机还可以包括排水装置和安全装置，排水装置与冷凝器的制冷剂出口相连接，安全装置设置在排水装置上并与控制装置相连接，其中，安全装置可以由压力传感器和泄压阀构成，压力传感器的检测端设置在排水装置上，压力传感器的信号输出端与控制装置相连接，泄压阀的控制端也与控制装置相连接，当压力传感器检测到排除装置的压力值大于安全压力值时，控制装置控制泄压阀打开以降低排水装置内的压力，避免出现事故。其中，安全装置中的压力传感器还可以为温度传感器，温度传感器的检测端设置在排水装置上，温度传感器的信号输出端与控制装置相连接，控制装置根据温度传感器输出的温度值计算出排水装置内的压力，并在排除装置的压力值大于安全压力值时，控制装置控制泄压阀打开以降低排水装置内的压力，避免出现事故。
本发明实施例的干衣机还可以包括送风机和过滤网，送风机连接在冷凝器的排气端和干燥筒的进气端之间，加热丝设置在送风机与干燥筒的进气端之间的通道中，过滤网设置在干燥筒的排气端和风路转换阀门之间的通道中，过滤网对从干燥筒排出的气体进行过滤，避免衣物线屑进入风路循环通道中影响其它部件的正常工作；当风路转换阀门将干燥筒的排气端与第一风路通道和第二风路通道连通后，干燥筒内的衣物在加热丝的作用下被加热到100℃，排放出来的蒸汽一部分进行第一风路通道，另一部风进入第二风路通道，蒸汽压缩机对第一风路通道中的水蒸汽进行压缩，并将压缩后的水蒸汽输送至冷凝器的冷凝管道中，使高温水蒸汽在冷凝器中冷凝为高温高压液态，释放热量，冷凝器的冷凝温度可达120℃，第二风路通道中的蒸汽可被加热到115℃左右，该部分过热蒸汽在风机作用下进入洗涤(干燥)筒，洗涤(干燥)筒内的衣物水分与过热蒸汽产生热交换，水分吸收热量变成100℃蒸汽进入风路循环通道。出干燥筒的部分水蒸汽被压缩机吸入，压缩后在冷凝器中以大约2倍大气压的压力冷凝(冷凝温度大约120℃)，释放出热量给经过蒸汽压缩机构冷凝器的另一部分蒸汽，这一部分蒸汽被冷凝器加热后，又形成约115℃的蒸汽，通过连接风路由洗涤(干燥筒)后部进入。由于过程中会有线屑随风吹出，进入蒸汽压缩系统和冷凝器，故在洗涤(干燥)筒与热泵系统间安装有线屑过滤机构。在冷凝器中的高压蒸汽，冷凝后成为冷凝水，进入储水及排水装置。如果压缩机的电动机与是全封闭在一起的，冷凝器(放热器)放出的热量还包括驱动热泵电机的输入电力能量。蒸汽压缩机构只存在冷凝器中一个有温差的热交换过程。衣物中蒸发出的水蒸汽被压缩机不断吸入，衣物水分的不断减少，衣物最终被干燥。
进一步地，本发明实施例的干衣机还可以包括与干燥筒的内部相连通的负压装置，以使干燥筒内部形成负压。优选地，本发明实施例的干衣机还可以包括与干燥筒的内部相连通的负压装置，可以通过蒸汽压缩机自身转速增加而在第二风路通道和干燥筒内部形成负压而变为负压装置，以使干燥筒内部形成负压。
通过将干燥筒内部形成负压，实现将衣物中的水分在低于100℃的情况下沸腾，避免一些特殊材料的衣物在高温时容易被损坏。如果烘干衣物的只能承受80℃的高温，烘干时可以选择低温烘干程序，设定烘干温度为80℃，控制装置调整蒸汽压缩机的转速，使压缩机的蒸汽吸入量大于蒸汽的蒸发量，使滚筒内的压力维持在大约1/2大气压，使干燥筒内衣物水分由于压力降低，而在80℃下沸腾蒸发。
本发明实施例的干衣机，通过蒸汽压缩机将干燥筒出来的高温水蒸汽压缩，使高温水蒸汽在冷凝器中冷凝为高温高压液态，释放热量，并通过冷凝器将热量传递给烘干循环中的其它蒸汽，使蒸汽过热，通过风机循环进入干燥筒，达到节省烘干时间和能耗的效果。与现有技术中的热泵式干衣机相比，相近的能耗下，本发明实施例的干衣机节省时间大约50％，以下将具体对本发明实施例的节能节时的效果进行理论分析说明：
采用本发明实施例的干衣机的蒸汽烘干方式，制冷剂相当于H2O，蒸发温度为100℃，冷凝温度为120℃，系统在压焓图上状态如图5所示，4到1为H2O在滚筒内衣物中的水分吸热后由100℃蒸发为100℃气体，2为水蒸汽经过压缩机压缩后的状态点，1到2的过程为等熵压缩过程，2到3为过热水蒸汽在冷凝器中冷凝为120℃饱和液体，再将热量传递给筒内衣物中水分。
查询压焓图各状态点的焓值为：
其中h4＝h3；p1＝p4；p2＝p3；
制冷系数为：ε0＝(h1-h4)/(h2-h1)＝18.22；
卡诺循环制冷系数为：εe＝Te/(Tc-Te)＝18.65；
热力完善度η＝ε0/εe＝97.7％；
压缩比等于p2/p1＝1.96。
从上述理论计算可以看出，采用蒸汽压缩方式，压缩机的压缩机比远小于目前的热泵形式的压缩比，对压缩机电动机的功率要少，并且热力完善度也优于热泵形式。
本发明实施例还提供了一种干衣机的烘干方法。
图6是根据本发明实施例的控制方法的流程图，如图6所示，该实施例的控制方法包括如下步骤S602至步骤S608：
S602：获取干燥筒排出的蒸汽；
S604：对获取到的蒸汽进行分流，得到第一蒸汽和第二蒸汽；具体地，可以将冷凝器的进气端与干燥筒的排气端相连接，冷凝器的排气端与干燥筒的进气端相连接，蒸汽压缩机的进气端与干燥筒的排气端相连接，以使蒸汽压缩机和干燥筒及二者之间的连接管道形成蒸汽的第一风路通道，冷凝器和干燥筒及二者之间的连接管道形成蒸汽的第二风路通道，实现对蒸汽的分流。
S606：冷凝第一蒸汽以对第二蒸汽进行加热；具体地，可以由蒸汽压缩机对第一蒸汽进行压缩，再由冷凝器对压缩后的第一蒸汽进行冷凝放热，用其冷凝放热的热量来加热第二蒸汽。
S608：将加热后的第二蒸汽输送至干燥筒进行衣物烘干。
通过蒸汽压缩机对第一风路通道中的水蒸汽进行压缩，并将压缩后的水蒸汽输送至冷凝器的冷凝管道中，使高温水蒸汽在冷凝器中冷凝为高温高压液态，释放热量，冷凝器这部分热量加热第二风路通道中的水蒸汽，实现了对干燥筒排放出的水蒸汽的热量进行回收再利用以达到降低能耗的效果，同时，回收到的这部分热量又用于对进入干燥筒内的空气进行预热，实现了缩短加热丝对空气的加热时间，解决了现有技术中干衣机在降低能耗时会造成烘干时间延长的问题，进而达到了降低干衣机功耗和烘干时间的效果。
优选地，本发明实施例的烘干方法还可以包括：控制蒸汽压缩机的转速大于第一转速以使干燥筒内部形成负压，其中，第一转速为已知转速，第一转速的大小数值可以针对不同的干燥筒体积和蒸汽压缩机的型号设置为不同的具体数值，只要满足蒸汽压缩机的转速在大于该第一转速时干燥筒内部能够形成负压即可。
通过将干燥筒内部形成负压，实现将衣物中的水分在低于100℃的情况下沸腾，避免一些特殊材料的衣物在高温时容易被损坏。如果烘干衣物的只能承受80℃的高温，烘干时可以选择低温烘干程序，设定烘干温度为80℃，控制装置调整蒸汽压缩机的转速，使压缩机的蒸汽吸入量大于蒸汽的蒸发量，使滚筒内的压力维持在大约1/2大气压，使干燥筒内衣物水分由于压力降低，而在80℃下沸腾蒸发。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种干衣机，其特征在于，包括：
干燥筒；
冷凝器，所述冷凝器的进气端与所述干燥筒的排气端相连接，所述冷凝器的排气端与所述干燥筒的进气端相连接；
蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机的进气端与所述干燥筒的排气端相连接，所述蒸汽压缩机的排气端与所述冷凝器的制冷剂进口相连接；以及
加热丝，设置在所述冷凝器的排气端与所述干燥筒的进气端之间的通道中。
2.根据权利要求1所述的干衣机，其特征在于，还包括：
风路转换机构；以及
控制装置，与所述风路转换机构相连接，
其中，所述蒸汽压缩机的进气端通过所述风路转换机构与所述干燥筒的排气端相连接，所述冷凝器的进气端通过所述风路转换机构与所述干燥筒的排气端相连接。
3.根据权利要求2所述的干衣机，其特征在于，还包括：
排水装置，与所述冷凝器的制冷剂出口相连接；以及
安全装置，设置在所述排水装置上，并与所述控制装置相连接。
4.根据权利要求3所述的干衣机，其特征在于，所述安全装置包括：
压力检测模块，所述压力检测模块的检测端设置在所述排水装置上，所述压力检测模块的信号输出端与所述控制装置相连接；以及
泄压阀，所述泄压阀的控制端与所述控制装置相连接，
其中，所述控制装置根据所述压力检测模块的信号输出端的压力值控制所述泄压阀打开或关闭。
5.根据权利要求4所述的干衣机，其特征在于，所述压力检测模块包括压力传感器，其中，所述压力传感器的检测端设置在所述排水装置上，所述压力传感器的信号输出端与所述控制装置相连接。
6.根据权利要求4所述的干衣机，其特征在于，所述压力检测模块包括：
温度传感器，其中，所述温度传感器的检测端设置在所述排水装置上，所述温度传感器的信号输出端与所述控制装置相连接，
其中，所述控制装置用于计算与所述温度传感器的信号输出端的温度值相对应的压力值，并根据计算出的压力值控制所述泄压阀打开或关闭。
7.根据权利要求2所述的干衣机，其特征在于，还包括：
送风机，连接在所述冷凝器的排气端和所述干燥筒的进气端之间；以及
过滤网，设置在所述干燥筒的排气端和所述风路转换机构之间的通道中，
其中，所述加热丝设置在所述送风机与所述干燥筒的进气端之间的通道中。
8.根据权利要求1所述的干衣机，其特征在于，还包括：
负压装置，与所述干燥筒相连接以使所述干燥筒内部形成负压。
9.根据权利要求1所述的干衣机，其特征在于，还包括：
负压装置，包括因蒸汽压缩机转速增加而内部形成负压的通道和干燥筒。
10.一种干衣机的烘干方法，其特征在于，包括：
获取干燥筒排出的蒸汽；
对获取到的蒸汽进行分流，得到第一蒸汽和第二蒸汽；
冷凝所述第一蒸汽以对所述第二蒸汽进行加热；以及
将加热后的第二蒸汽输送至所述干燥筒进行衣物烘干。
11.根据权利要求10所述的烘干方法，其特征在于，所述干衣机通过蒸汽压缩机和冷凝器对获取到的蒸汽进行分流，得到第一蒸汽和第二蒸汽，冷凝所述第一蒸汽以对所述第二蒸汽进行加热，其中，所述冷凝器的进气端与所述干燥筒的排气端相连接，所述冷凝器的排气端与所述干燥筒的进气端相连接，所述蒸汽压缩机的进气端与所述干燥筒的排气端相连接，所述蒸汽压缩机的排气端与所述冷凝器的制冷剂入口相连接。
12.根据权利要求11所述的烘干方法，其特征在于，所述烘干方法还包括：
控制所述蒸汽压缩机的转速大于第一转速以使所述干燥筒内部形成负压，其中，所述第一转速为已知转速。
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