CN103946443A - 具有热泵系统和空气再循环的衣物干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有热泵系统的衣物干燥机，所述热泵系统包括用于制冷剂的制冷剂回路(10)和用于空气流的空气流回路(12)。制冷剂回路(10)包括以串联方式连接并且形成闭合环路的压缩机(14)、第一热交换器(16)、膨胀装置(18)和第二热交换器(20)。空气流回路(12)包括以串联方式连接并且形成闭合环路的至少一个空气流风扇(24)、衣物滚筒(26)、第二热交换器(20)和第一热交换器(16)。制冷剂回路(10)和空气流回路(12)通过第一热交换器(16)和第二热交换器(20)进行热耦合。第一热交换器(16)设置成用于加热空气流和冷却制冷剂。第二热交换器(20)设置成用于冷却空气流和加热制冷剂，空气流回路(12)包括再循环通道(22)，其中，所述再循环通道(22)的入口设置在第一热交换器(16)的空气流出口与衣物滚筒(26)的入口之间，并且所述再循环通道(22)的出口设置在第二热交换器(20)的空气流出口与第一热交换器(16)的空气流入口之间。

Description

具有热泵系统和空气再循环的衣物干燥机

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的具有热泵系统的衣物干燥机。

在衣物干燥机中，热泵技术由于减少了能源消耗因而是目前干燥衣物的最高效方式。在常规的热泵衣物干燥机中，空气流在闭合的空气流回路中流动。该空气流由空气流风扇移动并且穿过衣物滚筒，从而从湿衣服去除水分。然后，空气流在蒸发器或气体加热器中进行冷却和除湿，并且在冷凝器或气体冷却器中进行加热。最后，空气流再次重新加入衣物滚筒内。

制冷剂在闭合的制冷剂回路中流动。制冷剂由压缩机压缩。然后，制冷剂在冷凝器中冷凝或在气体冷却器中冷却。接着，制冷剂在膨胀装置中被分层(laminated)。最后，制冷剂在蒸发器中汽化或在气体加热器中加热。如果制冷剂在等于或高于临界压力的压力下运转，那么制冷剂分别在气体冷却器中冷却并且在气体加热器中加热。空气流的温度和制冷剂的温度彼此完全地相关连。

具有热泵系统的衣物干燥机的周期包括两个阶段，即，过渡阶段和稳定状态阶段。在周期的开始时，空气流的温度和制冷剂的温度通常处于环境温度。在过渡阶段期间，空气流的温度和制冷剂的温度增加至期望的水平。在稳定状态阶段期间，空气流的温度和制冷剂的温度保持恒定，直至衣物被干燥。

由于衣物滚筒的入口处的温度仍然低，所以在过渡阶段期间干燥率非常低。为了从湿衣物去除水分，需要衣物滚筒的入口处的高温度。另外，高温使得空气流能够在蒸发器中除湿。此外，由于在压缩机开始工作之后在蒸发器中的制冷剂温度下降，因此在周期开始时在蒸发器的出口处的空气流的温度下降至初始值——即，环境温度——以下。

图2示出了在空气流通道的多个点处的空气流温度的时间进展。衣物滚筒的出口处的空气流温度T-LD-OUT与蒸发器的入口处的空气流温度T-EV-IN相对应。蒸发器的出口处的空气流温度T-EV-OUT与冷凝器的入口处的空气流温度T-CO-IN相对应。冷凝器的出口处的空气流温度T-CO-OUT与衣物滚筒的入口处的空气流温度T-LD-IN相对应。

在干燥周期的开始时，以上的空气流温度T-LD-OUT、T-EV-OUT和T-CO-OUT处于环境温度T-AM。在过渡阶段期间，冷凝器的出口处的空气流温度T-CO-OUT增加。衣物滚筒的出口处的空气流温度T-LD-OUT可能略微地减少，但是在大部分的过渡阶段期间增加。蒸发器的出口处的空气流温度T-EV-OUT起初减小，但是在大部分过渡阶段期间增加。然而，在过渡阶段的前半部分期间，蒸发器的出口处的空气流温度T-EV-OUT低于环境温度T-AM。在该示例中，大约50分钟后，干燥周期进入稳定状态阶段。在稳定状态阶段期间，空气流的温度T-LD-OUT、T-EV-OUT和T-CO-OUT大致为恒定值。

制冷剂的冷凝温度接近冷凝器的出口处的空气流温度T-CO-OUT，而蒸发温度略微地低于蒸发器的出口处的空气流温度T-EV-OUT。制冷剂的流率取决于蒸发温度。蒸发温度越高，制冷剂的流率越高并且热泵系统的加热和冷却功率越高。实际上，较高的蒸发温度在压缩机的入口处引起较高的蒸发压力和较高的密度。同时，空气流温度取决于制冷剂的冷凝温度。因此，如果过渡时间相对较短并且空气流温度快速增加，其会是有利的。

EP1 664 647B1公开了一种用于干燥物品的干燥设备，其中，制冷剂通过压缩机、散热器、膨胀机构和蒸发器循环。干燥空气由散热器加热、流动至待干燥物品、并且由蒸发器除湿。由散热器加热的一部分干燥空气通过旁路回路直接流动至蒸发器而不接触待干燥物体。

本发明的目的是提供一种具有热泵系统的衣物干燥机，其使得能够由于低复杂性而缩短过渡阶段。

本发明的目的通过根据权利要求1所述的衣物干燥机实现。

根据本发明，空气流回路包括再循环通道，其中，所述再循环通道的入口设置在第一热交换器的空气流出口与衣物滚筒的入口之间，并且所述再循环通道的出口设置在第二热交换器的空气流出口与第一热交换器的空气流入口之间。

本发明提供了从第一热交换器的空气流出口与衣物滚筒的入口之间的连接部至第二热交换器的空气流出口与所述第一热交换器的空气流入口之间的连接部的空气流的再循环。特别地，空气流的再循环在干燥周期的过渡阶段或预热阶段期间启用。在该情况下，仅一部分空气流转移至衣物滚筒内。再循环通道提供了加快在过渡模式期间的空气流温度的增加。因此，缩短了干燥周期。

例如，空气流风扇设置在第一热交换器的下游，其中，再循环通道的入口优选地设置在所述空气流风扇的下游。

替代性地，空气流风扇设置在第一热交换器的上游，其中，再循环通道的出口优选地设置在所述第一热交换器的上游。

优选地，再循环通道包括至少一个气流调节装置，或与至少一个气流调节装置相对应，其中，所述气流调节装置设置成用于打开和关闭再循环通道。因此，能够控制再循环通道。

例如，气流调节装置设置成用于通过开关模式打开和关闭再循环通道。

替代性地，气流调节装置可设置成用于连续打开和关闭再循环通道，使得通过气流调节装置控制再循环空气流的量，或者能够通过气流调节装置控制再循环空气流的量。

另外，根据空气流温度控制气流调节装置，或者能够根据空气流温度控制气流调节装置。特别地，根据衣物滚筒的入口处的空气流的温度控制气流调节装置，或者能够根据衣物滚筒的入口处的空气流的温度控制气流调节装置。此外，根据第一热交换器的空气流入口处的空气流的温度可以控制气流调节装置，或者能够根据第一热交换器的空气流入口处的空气流的温度控制气流调节装置。

附加地或替代性地，根据制冷剂的温度控制气流调节装置，或者能够根据制冷剂温度控制气流调节装置。例如，根据第一热交换器的制冷剂入口处的制冷剂温度控制气流调节装置，或者能够根据第一热交换器的制冷剂入口处的制冷剂温度控制气流调节装置。以类似方式，根据第一热交换器的制冷剂出口处的制冷剂温度可以控制气流调节装置，或者能够根据第一热交换器的制冷剂出口处的制冷剂温度控制气流调节装置。

根据另一示例，根据预定的时间计划控制气流调节装置，或者能够根据预定的时间计划控制气流调节装置。

例如，气流调节装置包括至少一个翻板。另外，气流调节装置可包括至少一个阀。

如果制冷剂保持气态，则第一热交换器用作气体冷却器。在另一情况下，如果制冷剂至少部分地从气态转变成液态，则第一热交换器可用作冷凝器。

如果制冷剂保持气态，则第二热交换器用作气体加热器。相反，如果制冷剂至少部分地从液态转变成气态，则第二热交换器用作蒸发器。

将参照附图更详细地描述本发明，在附图中:

图1示出了根据本发明的第一实施方式的用于衣物干燥机的热泵系统的示意图，

图2示出了根据本发明的第二实施方式的用于衣物干燥机的热泵系统的示意图，

图3示出了在空气流通道的多个点处的空气流温度的依据时间的示意图。

图1示出了根据本发明的第一实施方式的用于衣物干燥机的热泵系统的示意图。热泵系统包括闭合的制冷剂回路10和用于干燥空气的空气流回路12。

制冷剂回路10包括：压缩机14、冷凝器16、膨胀装置18和蒸发器20。压缩机14、冷凝器16、膨胀装置18和蒸发器20以串联的方式连接(switched)并且形成闭合环路。空气流回路12包括蒸发器20、冷凝器16、空气流风扇24、衣物处理室26——优选地可旋转的滚筒——和再循环通道22。蒸发器20、冷凝器16、空气流风扇24和衣物滚筒26以串联的方式连接并且形成环路。再循环通道22与冷凝器16和空气流风扇24反并联设置。换句话说，再循环通道22设置成与衣物滚筒26和蒸发器20并联。

优选地，干燥空气流回路12为闭合环路，其中，过程空气通过衣物储存室连续地循环。然而，干燥空气流回路12也可以设置成:过程空气的(优选地较小的)一部分从过程空气环路排出并且将新鲜空气(例如，环境空气)吸入过程空气环路内以替代排出的过程空气。并且/或者，过程空气环路暂时地打开(优选地仅总处理时间中的一短段时间)以具有开环排放量(open loop discharge)。

冷凝器16包括空气流入口和空气流出口、以及制冷剂入口和制冷剂出口。以类似的方式，蒸发器20包括空气流入口和空气流出口、以及制冷剂入口和制冷剂出口。

制冷剂由压缩机14压缩并且由冷凝器16冷凝。制冷剂在膨胀装置18中分层并且在蒸发器20中汽化。空气流由空气流风扇24驱动并且穿过衣物滚筒26，从而从湿的衣物去除水分。然后，空气流通过蒸发器20冷却和除湿，在冷凝器16中加热并且再次重新加入衣物滚筒26内。

通过再循环通道22，在干燥周期的过渡阶段期间，一部分空气流经由空气流风扇24从冷凝器16的出口直接地流至所述冷凝器16的入口。该部分空气流通过再循环通道22经过衣物滚筒26和蒸发器20。然后，该部分空气流与来自蒸发器的那部分空气流混合。以此方式，在冷凝器16的入口处的空气流的温度增加，使得在冷凝器16的出口处和蒸发器20的入口处的空气流的温度也增加。因此，空气流从冷凝器16的出口部分地再循环至冷凝器16的入口允许增加空气流温度和缩短干燥周期的过渡阶段。

为了打开和关闭所述再循环通道22，设置有气流调节装置，例如枢转翻板、阀、阀组件或其他类似装置。因此，再循环通道22能够由气流调节装置启用或停用。优选地，气流调节装置设置在再循环通道22内。在图1中未明确地示出气流调节装置。

优选地，如图1中所示，再循环通道22在空气流风扇24的出口与冷凝器16的入口之间相互连接。换句话说，再循环通道22的入口设置在空气流风扇24的下游。

由于再循环通道22能够通过气流调整装置启用和停用，因此热泵系统能够在两种不同的操作模式工作：即，在部分再循环模式下工作和在传统模式下工作。在部分再循环模式下，气流调整装置打开或部分地打开，使得一部分空气流从冷凝器16的出口再循环至冷凝器16的入口。在传统模式中，气流调节装置关闭，使得全部空气流从冷凝器16的出口转移至衣物滚筒26的入口。传统模式与没有再循环通道22的热泵系统相对应。

再循环通道22提供了在过渡模式期间加快空气流温度的增加。因此，也加快了制冷剂冷凝温度和蒸发温度的增加并且缩短了过渡阶段。仅一部分空气流穿过再循环通道22。空气流的主要部分以与常规热泵系统中相同的方式穿过衣物滚筒26和蒸发器20。

部分再循环模式通过关闭气流调节装置而被切断。优选地，如果冷凝器16的空气流入口处的和/或空气流出口处的空气流温度达到预定值，则切断部分再循环模式。另外，如果冷凝器16的制冷剂入口处的和/或制冷剂出口处的制冷剂的温度达到预定值，则可切断部分再循环模式。此外，可在预定的时间之后切断部分再循环模式。例如，当压缩机14开始工作时，所述预定时间开始。当再循环通道22通过空气调节装置关闭时，全部空气流穿过衣物滚筒26、蒸发器20和冷凝器16。

另外，气流调节装置能够连续地打开和关闭，以便通过再循环通道22的空气流的量是可变的。因此，再循环空气流的量能够适应热泵系统的热力学状况。此外，从部分再循环模式至传统模式的转换可以是平稳的。

如果制冷剂——例如二氧化碳——在制冷剂回路10的高压部分中至少在临界压力下运转并且最终处于制冷剂回路10的低压部分中，使得制冷剂总是处于气态并且不发生冷凝且最终不发生蒸发，那么上述具有再循环通道22的热泵系统也是适合的。

图2示出了根据本发明的第二实施方式的用于衣物干燥机的热泵系统的示意图。热泵系统包括闭合的制冷剂回路10和用于干燥空气的空气流回路12。

制冷剂回路10包括以串联的方式连接且形成闭合环路的压缩机14、冷凝器16、膨胀装置18和蒸发器20。空气流回路12包括蒸发器20、空气流风扇24、冷凝器16、衣物滚筒26和再循环通道22。蒸发器20、空气流风扇24、冷凝器16和衣物滚筒26以串联的方式连接并且形成环路。再循环通道22与空气流风扇24和冷凝器16反并联设置。换句话说，再循环通道22与衣物滚筒26和蒸发器20并联设置。

在第二实施方式中，空气流风扇24设置在冷凝器16的上游，而在第一实施方式中，空气流风扇24设置在冷凝器16的下游。另外，优选地，再循环通道22的出口设置在空气流风扇24的上游。

图3示出了在空气流通道的多个点处的空气流温度的时间进展。衣物滚筒26的出口处的空气流温度T-LD-OUT与蒸发器20的入口处的空气流温度T-EV-IN相对应。蒸发器20的出口处的空气流温度T-EV-OUT与冷凝器16的入口处的空气流温度T-CO-IN相对应。冷凝器16的出口处的空气流温度T-CO-OUT与衣物滚筒26的入口处的空气流温度T-LD-IN相对应。

在干燥周期的开始时，以上的空气流温度T-LD-OUT、T-EV-OUT和T-CO-OUT处于环境温度T-AM下。在过渡阶段期间，冷凝器16的出口处的空气流温度T-CO-OUT增加。衣物滚筒26的出口处的空气流温度T-LD-OUT可能略微地减少，但是在大部分的过渡阶段期间增加。蒸发器20的出口处的空气流温度T-EV-OUT起初减小，但是在大部分的过渡阶段期间增加。然而，在过渡阶段的前半部分期间，冷凝器16的出口处的空气流温度T-EV-OUT低于环境温度T-AM。在稳定状态阶段期间，空气流的温度T-LD-OUT、T-EV-OUT和T-CO-OUT大致为恒定值。

具有再循环通道22的热泵系统允许干燥周期的较短的过渡阶段。因此，减少了干燥周期的时间。减少或消除了周期中的温度T-EV-OUT变得低于环境温度T-AM的部分。

虽然本文中参照附图对本发明的说明性实施方式进行了描述，但是应理解的是，本发明不限于这些明确的实施方式，并且在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本领域的普通技术人员可以做出多种其他改变和改型。所有这些改变和改型都意在包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

附图标记列表：

10 制冷剂回路

12 空气流回路

14 压缩机

16 第一热交换器，冷凝器，气体冷却器

18 膨胀装置

20 第二热交换器，蒸发器，气体加热器

22 再循环通道

24 空气流风扇

26 衣物滚筒

T-LD-OUT  衣物滚筒的出口处的温度

T-EV-OUT  蒸发器的出口处的温度

T-CO-OUT  冷凝器的出口处的温度

T-LD-IN   衣物滚筒的入口处的温度

T-EV-IN   蒸发器的入口处的温度

T-CO-IN   冷凝器的入口处的温度

T-AM      环境温度

Claims (15)

1.一种具有热泵系统的衣物干燥机，所述热泵系统包括用于制冷剂的制冷剂回路(10)和用于空气流的空气流回路(12)，其中，

-所述制冷剂回路(10)包括以串联方式连接并且形成闭合环路的压缩机(14)、第一热交换器(16)、膨胀装置(18)和第二热交换器(20)，

-所述空气流回路(12)包括至少一个空气流风扇(24)、衣物滚筒(26)、所述第二热交换器(20)和所述第一热交换器(16)，

-所述制冷剂回路(10)和所述空气流回路(12)通过所述第一热交换器(16)和附加的热交换器(22)进行热耦合，

-所述第一热交换器(16)设置成用于加热所述空气流和冷却所述制冷剂，以及

-所述第二热交换器(24)设置成用于冷却所述空气流和加热所述制冷剂，

其特征在于，

所述空气流回路(12)包括再循环通道(22)，其中，所述再循环通道(22)的入口设置在所述第一热交换器(16)的空气流出口与所述衣物滚筒(26)的入口之间，并且所述再循环通道(22)的出口设置在所述第二热交换器(24)的空气流出口与所述第一热交换器(16)的空气流入口之间。

2.根据权利要求1所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述空气流风扇(24)设置在所述第一热交换器(16)的下游，其中，所述再循环通道(22)的所述入口设置在所述空气流风扇(24)的下游。

3.根据权利要求1所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述空气流风扇(24)设置在所述第一热交换器(16)的上游，其中，所述再循环通道(22)的所述出口设置在所述第一热交换器(16)的上游。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述再循环通道(22)包括至少一个气流调节装置，或者与至少一个气流调节装置相对应，其中，所述气流调节装置设置成用于打开和关闭所述再循环通道(22)。

5.根据权利要求4所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述气流调节装置设置成用于通过开关模式打开和关闭所述再循环通道(22)。

6.根据权利要求4或5所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述气流调节装置设置成用于连续打开和关闭所述再循环通道(22)，使得通过所述气流调节装置控制所述再循环空气流的量，或者能够通过所述气流调节装置控制所述再循环空气流的量。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

根据所述空气流的温度控制所述气流调节装置，或者能够根据所述空气流的温度控制所述气流调节装置。

8.根据权利要求7所述的衣物干燥机，

其特征在于，

根据所述衣物滚筒(26)的入口处的和/或所述第一热交换器(16)的空气流入口处的所述空气流的温度控制所述气流调节装置，或者能够根据所述衣物滚筒(26)的所述入口处的和/或所述第一热交换器(16)的所述空气流入口处的所述空气流的温度控制所述气流调节装置。

9.根据权利要求4至8中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

根据所述制冷剂的温度控制所述气流调节装置，或者能够根据所述制冷剂的温度控制所述气流调节装置。

10.根据权利要求9所述的衣物干燥机，

其特征在于，

根据所述第一热交换器(16)的制冷剂入口处的和/或所述第一热交换器(16)的制冷剂出口处的所述制冷剂的温度控制所述气流调节装置，或者能够根据所述第一热交换器(16)的所述制冷剂入口处的和/或所述第一热交换器(16)的所述制冷剂出口处的所述制冷剂的温度控制所述气流调节装置。

11.根据权利要求4至10中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

根据预定的时间计划控制所述气流调节装置，或者能够根据所述预定的时间计划控制所述气流调节装置。

12.根据权利要求4至11中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述气流调节装置包括至少一个翻板。

13.根据权利要求4至12中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

所述气流调节装置包括至少一个阀。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

如果所述制冷剂保持在气态下，则所述第一热交换器(16)用作气体冷却器，并且所述第二热交换器(20)用作气体加热器。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的衣物干燥机，

其特征在于，

如果所述制冷剂至少部分地从液态转变成气态，则所述第一热交换器(16)用作冷凝器，并且所述第二热交换器(20)用作蒸发器。