CN103298390A - 家用器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家用器具以及在家用器具中使用热泵的方法，并且更具体地涉及用于洗涤和干燥物品的家用器具。该家用器具包括一个用于接收待洗涤和干燥的物品的处理室（5）、以及一个热泵（9），该热泵具有一个配备有冷凝器（11）的暖侧以及一个配备有蒸发器（13）的冷侧，其中该冷凝器被适配成用于加热该处理室中待使用的水并且该蒸发器被适配成用于冷却一个储热器（15）中的液体以便对在该冷凝器的加热过程中在该热泵的冷侧产生的热量进行储存。该冷凝器被安排在一个水箱（7）中，该水箱被适配成用于向该处理室提供水。

Description

家用器具

技术领域

本发明涉及一种家用器具以及在家用器具中使用热泵的方法，并且更具体地涉及用于洗涤和干燥物品的家用器具。本发明旨在尤其、但非排他性地用于洗碗机或洗涤干燥机中。

背景技术

在洗碗机中，有待在洗涤过程中使用的水的加热以及物品的加热和干燥是消耗能量的过程。洗涤干燥机涉及相似的处理步骤，其中水被加热以便进行物品（即，衣服）的洗涤以及在随后的干燥步骤中的加热和冷凝。一般，在用于洗涤和干燥物品的家用器具中物品和水的加热是通过例如对洗涤桶中的水进行加热的一个电加热器进行的。为了进行干燥阶段，一般安装一个分离的干燥系统，例如通过使用热空气源。

为了节约能量，已经提出了使用如下的热泵，该热泵具有可用于对物品和水进行加热的一个暖侧以及可用于在干燥阶段中对水蒸气进行冷凝的一个冷侧。以此方式，可以使用单一的单元（即，该热泵）用于两个目的。

在WO2008/053307A1中描述了一种洗碗机和一种用于洗碗的热泵。所描述的洗碗机包括一个洗涤部分和一个漂洗部分，二者均安排在一个通道内。因此，该洗碗机同时执行：在洗涤部分中的一个洗涤周期以及在漂洗部分中的一个漂洗和干燥周期。该热泵配备有一个用于对提供给该洗碗机的洗涤部分的水进行加热的冷凝器以及一个用于将来自该洗碗机的漂洗部分的出口空气进行冷却的蒸发器。以此方式，该热泵的暖侧和冷侧均被利用。

然而，在大多数洗碗机中，水和物品的加热在时间上早于该干燥阶段。在这样的器具中使用一个用于加热水的热泵具有的缺点是，在水的加热阶段过程中在冷侧产生的热量将不被使用并且因此以节能方式将热泵用于这两个目的是不可能的。

EP2206824A2披露了一种装置，该装置包括一个用于处理洗涤物品的桶和一个填充有液体的封闭箱。一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀阀和一个蒸发器从该箱中吸取热量、并且将此热量供应至该桶。一个下水管从该桶中排出处理水，并且一个热交换器将来自污水中的热量传递至该箱中的流体。

进一步，在EP2193741A2中披露了一种洗碗机，该洗碗机包括一个用于加热一个处理区域内的水的热泵，以便洗涤和/或漂洗物品并且用于将热量积蓄在一个蓄热器中。一个热量耦合箱的一侧连接在该处理区域处并且该热量耦合箱的另一侧连接在该蓄热器处。提供了一种填充介质以用于程序控制的供应和引导耦合流体进入或离开该热量耦合箱。在该填充状态中，该热量耦合箱可以用于干燥阶段中以便建立一个冷区，水蒸气可以在该冷区上冷凝。

上述安排具有的缺点是，由于热泵与常规加热装置相比效果更低，机器的加热阶段将被延长。另一方面，如果热泵的加热功率被选择成与常规加热器相同，即，大约2kW，则这样的热泵将具有一个难以配合在家用洗碗机或洗涤机中的尺寸。

鉴于以上内容，可以认识到，存在着对于在涉及加热和干燥两个阶段的家用器具中高效使用能量的改进的需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于洗涤和干燥物品的节能型家用器具。

本发明的另外一个目的是提供一种用于洗涤和干燥物品的、具有高效冷凝干燥系统的家用器具。

本发明的另一个目的是提供热泵在家用器具中的高效利用，其中加热和洗涤阶段与干燥阶段在时间上是分开的。

以上目的中的至少一个目的是通过一种用于洗涤和干燥物品的家用器具实现的，该家用器具包括一个用于接收待洗涤和干燥物品的处理室以及一个热泵，该热泵具有一个配备有冷凝器的暖侧和一个配备有蒸发器的冷侧。该冷凝器被适配成用于加热在该处理室中待使用的水，并且该蒸发器被适配成用于冷却一个储热器中的液体，以用于对在通过该冷凝器进行加热的过程中在该热泵的冷侧上产生的热量进行储存，其中该冷凝器被安排在一个水箱中，该水箱被适配成向该处理室提供水。

为了使得有可能将一个用于加热水的热泵实施到家用器具中而不会显著延长程序时间，引入了一个填充有将要在处理室中使用的水的水箱，该水在该机器的洗涤和/或漂洗操作过程中可以被加热。当需要时，经加热的水接着被引入该桶和处理室中。因此，可用于加热的时间远远长于现有技术中的器具并且因此该热泵可以小得多并且可以具有小于使用热泵直接加热时的1/10的加热功率。为了达到预定的峰值温度，使用常规的电加热器作为一种实现方式。该常规的电加热器可以位于该处理室的底部。该热泵没有完全取代常规加热器，而是辅助它，因此它可以运行更短的时间段或具有更小的加热功率。实际上，总的能量消耗显著小于单独的电加热器。

被安排在该家用器具中的储热器提供了将热量以经冷却或冰冻的液体形式进行储存的可能性。通过安排一个用于储存经冷却或冰冻的液体的储热器以及用于提供经加热的水的水箱，有可能安排对该热泵的节能性使用。进一步，用热泵进行加热是在没有使周围空气和环境以及对应的空气流冷却的副作用的情况下实现的。

因为所储存的热量可以在之后用于干燥已洗涤过的物品，因此提供了对家用器具中热泵的高效使用。

因此，实现了上述目的中的至少一个目的。

根据一个实施例，安排了一个热交换装置通向该储热器并且该热交换装置提供了一个表面，该表面用于在对该处理室内的物品进行干燥的过程中使来自该处理室的水蒸气冷凝在其上。进一步，该热交换装置包括一个冷却导管，该冷却导管被连接至该储热器上并且至少部分地安排在该储热器内部。

通过经冷却或冰冻的液体形式储存在该储热器中的热量现在可以用于在洗涤阶段之后的一个干燥阶段中。该经装载的储热器的冷却能力在干燥阶段中提供了高效的冷凝干燥。归功于高效的冷凝，该干燥温度可以降低。该储热器是通过来自在干燥阶段过程中由该处理室中的空气形成的冷凝水的热能进行再生的。这有助于在与封闭冷凝系统中可能的其他情况相比更低的温度下进行干燥。另一个优点是，该热泵可以比为了产生足够的冷却能力以实现冷凝干燥所需要的其他情况更小。

根据另一个实施例，该冷却导管包括一个泵，用于使一种热传递流体循环穿过该冷却导管，这样使得该热传递流体在穿过该储热器的同时被冷却。

恰在该干燥阶段开始之前或之时，启动该泵。通过使一种热传递流体在该冷却导管中循环，该储热器中储存的热量被传递出而到达该热交换装置。

根据另一个实施例，该冷却导管在该储热器中是螺旋形状的。

通过迫使该热传递流体穿过该储热器中的一个螺旋形状的冷却导管，获得了对该热传递流体的高效冷却。

根据另一个实施例，该热交换装置是一个热管或热虹吸管。

热管是现有的技术，其使用了一定长度的自含式管，该管没有机械移动部件。热管填充有适当的工作流体、被抽真空并且在两端被密封。该热管通过在一端（蒸发器）吸收热量并且在另一端（冷凝器）释放热量而传递热量。该热管可以包括一个具有适当设计的芯子（wick），以便促进经冷凝的流体通过毛细管力而返回。虽然与热管的形式和操作相似，但热虹吸管的不同之处在于它们没有芯子并且因此仅依靠重力使冷凝物返回到蒸发器，而热管使用的是毛细管力。热虹吸管不需要泵来使工作流体循环。然而，其几何构型必须是使得液态工作流体总是存在于热交换器的蒸发器区段内。

通过使用热管或热虹吸管作为热交换装置，不需要辅助的电驱动部件，例如泵。进一步，可以获得非常高的热传递速率。

根据另一个实施例，该热交换装置被安排在该处理室内。进一步，该储热器被安排在该处理室外部。

通过将储热器安排在该家用器具的处理室外部，避免了可用内部空间的减小。此外，可以更容易地防止加热阶段过程中的任何热损失。

根据又另一个实施例，该储热器被安排在该处理室内。进一步，该储热器包括一个冷凝表面，在对该处理室内的物品进行干燥的过程中来自该处理室的水蒸气冷凝在该冷凝表面上。

这种安排的一个优点在于，它是简单但仍然稳健的构造。由于不需要冷却导管或泵，该构造也是不复杂的。

根据另一个实施例，该器具包括一个产生空气流的装置，以用于将空气和/或水蒸气引导朝向该热交换装置或冷凝表面。

通过安排一个产生空气流的装置，增强了水蒸气的冷凝。因此，该干燥过程可以加速。

根据另一个实施例，该储热器中的液体是水。

在热力学方面，水由于其对于从液体到固体（反之亦然）的相变的大的焓值，是用于储存热量和潜热的最佳流体之一。因此，用储热器中的水提供了优异的热量储存密度。当该蒸发器使储热器内部的水冷却时，冰将在蒸发器周围形成。取决于该热泵工作多长时间，该储热器可以填充有冰或冰与冷却的水。虽然在此描述的是水，但可以采用具有适当相变特征的其他物质，甚至是相变气体/液体。

根据另一个实施例，该家用器具是用于洗涤、漂洗和干燥碗碟物品的一种洗碗机。

根据另一个实施例，该家用器具是用于洗涤、漂洗和干燥衣物的一种洗涤干燥机。

在另外一个方面，以上提及目的中的至少一个目的是通过一种在家用器具中使用热泵的方法实现的。该家用器具包括一个用于接收待洗涤和干燥的物品的处理室、一个用于容纳有待在该处理室中使用的水的水箱、以及该热泵，该热泵包括一个冷凝器和一个蒸发器，该方法包括以下步骤：

-用该冷凝器加热该箱中的水，

-用该蒸发器冷却一个储热器中的液体，并且

-将热量通过经冷却或冰冻的液体形式储存在该储热器中。

此外，该方法包括以下另一个步骤：

-使来自该处理室的水蒸气冷凝在被安排成与该储热器相接触的一个热交换表面上。

本发明的进一步的特征和优点将在研究所附权利要求和以下说明时变得清楚。本领域技术人员将认识到，本发明的不同特征可以组合而产生除在下文中描述的那些之外的实施例，而并不背离由所附权利要求限定的本发明的范围。

如在此使用的，表述“以储存热量”是指使得有可能在某个时刻在之后的场合使用所产生的热量。所产生的热能通过经冷却或冰冻的液体或液化的气体形式被储存。

如在此使用的，表述“冷凝器”是指被适配成用于传送热量的一个加热管安排。该冷凝器可以填充有在该冷凝器内部发生冷凝的一种致冷剂。

如在此使用的，表述“蒸发器”是指被适配成用于传送冷度的一个冷却管安排。该蒸发器可以填充有在该蒸发器内部进行蒸发的一种致冷剂。

然而，对于使用以非常规循环允许的致冷剂的热泵而言，例如跨临界模式下的二氧化碳，该冷凝器和蒸发器内部的致冷剂的状态可能与冷凝器和蒸发器的以上定义不相同。虽然如此，冷凝器/蒸发器的这种使用也结合在此。

附图说明

从以下详细说明和附图中将容易理解本发明的这些不同方面，包括其具体的特征和优点，在附图中：

图1是根据一个实施例的一种家用器具即洗碗机的示意性图示，

图2是根据一个实施例的一种家用器具即洗涤干燥机的示意性图示，

图3示出了根据一个实施例的一个洗碗机，

图4示出了根据另一个实施例的一个洗碗机，并且

图5示出了一种在家用器具中使用热泵的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图来更全面地描述本发明，在附图中示出了多个示例性实施例。然而，本发明不应被解释为限于在此提出的这些实施例。多个示例性实施例的披露特征可以进行组合，如本发明所属领域的普通技术人员容易理解的。贯穿以下说明，使用相似的参考号来在适当时指代相似的要素、部分、事项或特征。

在图1至图2中展示了家用器具1的示意图。在图1中示意性地示出了一个洗碗机2。在图2中示意性地示出了一个洗涤干燥机3。在这两个家用器具中都发生了物品的洗涤和干燥。在洗涤阶段，温水和洗涤剂一起用于洗涤并且由此从处理室中的物品上去除污物。在之后接下来的干燥阶段，这些物品被干燥并且热的水蒸气有待从该处理室中被去除。

在图1中，洗碗机2包括一个有待装载碗碟物品的处理室5。该洗碗机进一步包括一个水箱7，用于提供在物品的洗涤过程中将使用的水。为了将该水箱中的水加温，将一个热泵9安排在该家用器具中。取决于程序设计、热泵功率和洗涤温度，该热泵单独地可能足以将水在可用时间内加热至预计的处理温度。因此，在该家用器具中还可以包括一个常规的电加热器（未示出）。热泵9包括一个冷凝器11，代表了该热泵的暖侧；以及一个蒸发器13，代表了该热泵的冷侧。冷凝器11被安排在水箱7中以用于加温其中的水。蒸发器13被安排在一个储热器15中。该储热器可以是一个填充有液体的封闭容器。该储热器中的液体可以是水。然而应该注意的是，可以选择其他类型的液体或相变材料，这些材料具有的相变温度/焓和/或/比热位于与具体的家用器具相关的适当范围内。

水箱7可以被设计成是与处理室5分离的并且因此被安排在处理室的外部。然而应该注意的是，该水箱可以被设计成被完全或部分地整合在该处理室中，例如因为该水箱是形成在该处理室的底部区域中、但仍是作为一个分离的空间。

冷凝器/蒸发器11、13被安排成一个冷凝器/蒸发器导管、填充有一种热传递流体，例如致冷剂。热泵9进一步包括一个压缩机（8）和一个降压装置，例如膨胀阀（未示出）。在该热泵的一种工作模式下，在该暖侧（即在冷凝器中）产生热量，并且在该冷侧（即在蒸发器中）产生冷度。该暖的冷凝器将水箱中的水加温，并且同时该冷的蒸发器将该储热器中的液体冷却。在储热器15中，围绕该蒸发器13建立了一层冰冻的液体。在该储热器填充有水的情况下，在该储热器中形成冰。取决于该蒸发器中的冷却效果和加热该箱中的水所使用的时间，该储热器中的冰的量可以变化。储热器15中形成的冰在洗涤周期中被储存。应该注意的是，该储热器中的液体可以在不结冰的情况下储存热量。取决于该储热器中提供的液体的类型，该液体可以被冷却，同样是在零摄氏度以下，而不冰冻。

安排了一个热交换装置17与储热器15相连。热交换装置包括一个冷却导管19。该冷却导管被安排在该储热器中。安排了一个泵21通向该冷却导管，以便使热交换流体循环到该储热器并且从中循环出来。该冷却导管中的冷的热传递流体的流动将该冷却导管以及连接到其上的热交换装置冷却。该热交换装置可以包括多个冷却凸缘或其他面积扩大装置（未示出），以便为热传递提供大的面积或表面。当洗涤阶段终止时，该处理室中的物品应该被干燥。在该洗碗机中，干燥是通过从该处理室中除去热的水蒸气来进行的。通过使空气在处理室中朝该热交换装置流动，一个包含热的水蒸气的空气流与该热交换装置的冷表面相遇。该热的水蒸气在该热交换装置的表面上冷凝。然后这个空气流返回至该处理室。冷凝的水经一个冷凝水出口（未示出）返回至该处理室的底部。图1至图2中通过两个箭头展示了空气的干燥作用。取决于最终漂洗的温度，碗碟和该处理室的结构部件中储存的热量可能不足以将来自该热交换器的返回空气加温和维持水的进一步蒸发（干燥）。在这样的情况下需要并且实现通过该热泵或其他装置对返回空气的额外加热。

图2中展示的洗涤干燥机包括处于可旋转滚筒形式的一个处理室5，洗涤物品被装载在该滚筒中。此外，该洗涤干燥机包括与以上相对于图1的洗碗机描述的相同的一般部件。相应地，所描述的特征和方法也适用于根据图2的洗涤干燥机。

在图3中展示了根据本发明的一个实施例的一种洗碗机2。该洗碗机包括一个处理室5，该处理室中放置了有待洗涤的碗碟物品10，例如盘、碗、刀叉餐具等等。在洗涤进程中，洗涤液体（通常为水）以及洗涤剂在处理室中到处移动。一个水箱7被安排在该处理室的一侧。该箱中的水在被引入该处理室5中之前被加热。水从一个主入水口12引入水箱7中。从这个主入水口，水可以分布到该水箱中和/或直接进入该处理室中，任选地是经由一个软化装置以便降低其硬度。提供了一个进口阀12a以便能够控制进水的分布。温水通过一个箱出口14离开水箱7。在一个水管16中提供了一个箱出口阀14a，用以向该处理室提供水。如果必要，暖的进水可以与直接来自该主入水口12的更多的水进行混合。在处理室5的底部，安排了一个加热器装置18用以加热该处理室底部的水。取决于所选择的洗涤程序的类型，当该热泵单独地可能不足以将该箱7中的水在可用时间内加热至预计的处理温度时，可能需要对水的额外加热。对于水在处理室中的分布，提供了至少一个洗涤臂22。水或洗涤液体通过一个洗涤液体泵24被分布到洗涤臂22上。为了从处理室5中清空洗涤液体或水，使用了一个排水泵26。排水泵26被安排在处理室的底部并且被连接到一个处理室出口28上。

如参照图1至图2所描述的，在热泵9的工作阶段中在水箱中的水被冷凝器11加热的同时，储热器15中的液体已被蒸发器13冷却。在图3示出的这个实施例中，储热器15被安排在处理室5的外部。一个冷却导管19被安排在储热器15内并且延伸进入处理室5中。一个分隔壁34将该冷却导管19与该处理室的主要部分分开。由此该冷却导管19被保护而不受在洗涤阶段中在处理室中循环的洗涤液体的影响。

为了开始该干燥阶段，一个产生空气流的装置32，例如风扇，将空气和水蒸气从该处理室引导朝向该冷却回路19。通过用一个泵21使一种热交换流体在该冷却导管中循环，该冷却导管的外表面保持是冷的。水蒸气被引导朝向该冷却导管，并且水蒸气在该冷却导管的外表面上冷凝。冷凝水从该冷却回路落下并且通过一个冷凝水出口36被引流回到该处理室。泵21可以与产生空气流的装置32同时地或恰在其之前被启动。

在图4中示出了一个洗碗机的另一个实施例。在这个实施例中，储热器15被直接安排在该洗碗机的处理室的内部。该储热器被安排在处理室5的背面、在一个分隔壁34之后。该分隔壁将该储热器与该处理室内部中的暖的洗涤流体分开。储热器15本身具有一个外部冷凝表面15a。该外表面可以是金属材料的，从而提供优异的热传递特性。该冷凝表面15a是与该储热器内部的经冷却或冰冻的液体相接触的、采用该经冷却或冰冻的液体的温度。在干燥阶段中，来自处理室的暖的水蒸气被引导朝向该储热器，其方式与关于图3所描述的相同。

图5是根据一个实施例的方法的流程图。这些用于在家用器具中使用热泵的方法步骤现在将参照在图5中描绘的流程图来进行说明。

101.用该冷凝器加热一个箱中的水

102.用该蒸发器冷却一个储热器中的液体

103.将热量通过经冷却或冰冻的液体形式储存在该储热器中

104.使来自该处理室的水蒸气冷凝在被安排成与该储热器相接触的一个热交换表面上。

根据该方法，通过经冷却或冰冻的液体形式储存热量是在该储热器中、与该水箱中的水被该冷凝器加温时同时发生的。以这种方式，可以获得对该热泵的高效利用。

通过使来自该处理室的水蒸气冷凝的步骤，从该处理室中的空气中去除了湿度并且对其中的物品进行了干燥。该用于形成冷凝物的热交换表面可能在与该储热器相连的一个热交换装置上是可获得的。该用于形成冷凝物的热交换表面可以替代地是在该储热器本身上可获得的。

Claims (16)

1.一种用于洗涤和干燥物品的家用器具（1），包括

-用于接收待洗涤和干燥的物品的一个处理室（5），以及

-一个热泵（9），该热泵具有一个配备有冷凝器（11）的暖侧以及一个配备有蒸发器（13）的冷侧，其中该冷凝器被适配成用于加热该处理室中待使用的水并且该蒸发器（13）被适配成用于冷却一个储热器（15）中的液体以便对在用该冷凝器进行加热的过程中在该热泵的冷侧上产生的热量进行储存，其特征在于

该冷凝器（11）被安排在一个水箱（7）中，该水箱被适配成用于向该处理室提供水。

2.根据权利要求1所述的家用器具，其中安排了一个热交换装置（17，19）通向该储热器（15）并且该热交换装置（17，19）提供了一个表面，该表面用于在对该处理室内的物品进行干燥的过程中使来自该处理室（5）的水蒸气冷凝在其上。

3.根据权利要求2所述的家用器具，其中该热交换装置包括一个冷却导管（19），该冷却导管被连接至该储热器（15）上并且该冷却导管至少部分地安排在该储热器内部。

4.根据权利要求2或3所述的家用器具，其中该热交换装置（17，19）是一个热管或一个热虹吸管。

5.根据权利要求3所述的家用器具，其中该冷却导管（19）包括一个泵（21），用于使一种热传递流体循环穿过该冷却导管，这样使得该热传递流体在穿过该储热器（15）的同时被冷却。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的家用器具，其中该冷却导管（19）在该储热器（15）中是螺旋形状的。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的家用器具，其中该热交换装置（17）被安排在该处理室（5）内。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的家用器具，其中该储热器（15）被安排在该处理室（5）外部。

9.根据权利要求1所述的家用器具，其中该储热器（15）被安排在该处理室（5）内。

10.根据权利要求9所述的家用器具，其中该储热器（15）包括一个冷凝表面（15a），在对该处理室内的物品进行干燥的过程中来自该处理室（5）的水蒸气冷凝在该冷凝表面上。

11.根据以上权利要求中任一项所述的家用器具，其中该器具包括一个产生空气流的装置（32），以用于将空气和/或水蒸气引导朝向该热交换装置（17，19）或冷凝表面（15a）。

12.根据以上权利要求中任一项所述的家用器具，其中该储热器（15）中的液体是水。

13.根据以上权利要求中任一项所述的家用器具，其中该家用器具是用于洗涤、漂洗和干燥碗碟物品的一种洗碗机（2）。

14.根据以上权利要求中任一项所述的家用器具，其中该家用器具是用于洗涤、漂洗和干燥衣物的一种洗涤干燥机（3）。

15.一种在家用器具中使用热泵的方法，该器具包括一个用于接收待洗涤和干燥的物品的处理室（5），并且该热泵包括一个冷凝器（11）和一个蒸发器（13），该方法包括以下步骤：

-用该冷凝器加热（101）一个箱（7）中的水以便在该处理室中使用，

-用该蒸发器冷却（102）一个储热器中的液体，并且

-将热量通过经冷却或冰冻的液体形式储存（103）在该储热器中。

16.根据权利要求16所述的方法，其中该方法以下一个另外的步骤：

-使来自该处理室（5）的水蒸气冷凝（104）在被安排成与该储热器（15）相接触的一个热交换表面（17，19，15a）上。

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