CN106868831A - 热泵型干衣机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热泵型干衣机及其工作方法，且所述热泵型干衣机通过双缸变容量压缩机工作于两种运行状态；当所述热泵型干衣机运行于一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机采用双缸并联模式；当所述热泵型干衣机运行于另一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机采用双缸串联模式。本发明通过双缸变容量压缩机，在处理干衣前期较大湿负荷时，可以确保快速除湿和烘干，而在干衣后期湿负荷降低情况下，通过两级压缩来减小吸、排气流量，在确保排气温度稳定的同时，节省了压缩机电机的输出能耗。而且，本发明无需额外的配置来处理干衣后期的湿负荷，减小了体积，降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及干衣机领域，特别涉及一种热泵型干衣机及其工作方法。
背景技术
在干衣机中，热泵技术是在干燥衣物的过程中节省能量的最有效的方式，因而得到了广泛的应用。具有热泵系统的干衣机(简称为热泵型干衣机)的运行包括两个阶段，即预热阶段和稳态阶段。预热阶段是在压缩机已被启动之后的初始阶段，其中，需要一定的时间以达到就温度和压力而言的全工作状态。当热泵系统启动时，空气和制冷剂的温度处于环境温度。在过渡阶段期间，空气和制冷剂的温度升高至期望的水平。在稳态阶段，空气和制冷剂的温度保持静态恒定。
目前，热泵型干衣机采用的压缩机通常为定速压缩机和变频压缩机。然而，采用这两种压缩机进行衣物干燥均存在一些问题：
一个问题是定速压缩机的体积大、功耗高。具体地说，当热泵型干衣机运行在稳态阶段时，多余的功耗需要通过强制风冷来维持稳定的排气温度，以保证压缩机电机的可靠性。或者，甚至于，热泵系统还需通过一个辅助冷凝器来维持温度的静态恒定，由此增加了零件配置，提高了压缩机的体积，而且提升了压缩机的功耗。
另一个问题是变频压缩机的成本高。具体而言，变频压缩机的成本比定速压缩机的成本高出近80％，这样不利于热泵型干衣机的推广应用。
因此，现有的热泵型干衣机不仅体积大、成本高，而且运行在稳态阶段时，能耗大，不利于高效节能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热泵型干衣机及其工作方法，以解决现有技术中热泵型干衣机占用体积大以及使用成本和能耗高中的一个或者多个问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种热泵型干衣机，包括用于制冷剂的制冷剂回路，所述制冷剂回路包括双缸变容量压缩机、储液器、第一热交换器、第二热交换器和容量切换装置；所述储液器的入口与所述第一热交换器连接；所述第二热交换器分别与所述第一热交换器和双缸变容量压缩机连接；所述双缸变容量压缩机通过所述容量切换装置与所述储液器的出口连接，并通过所述容量切换装置实现双缸串联或双缸并联。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述双缸变容量压缩机包括压缩机壳体以及设置于所述压缩机壳体内的第一气缸和第二气缸，所述容量切换装置包括两个输入通道和两个输出通道，所述储液器包括两个出口。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与所述压缩机壳体上的旁通相连；所述储液器的另一个出口与所述容量切换装置的另一个输入通道相连，所述容量切换装置的另一个输出通道与所述第二气缸的入口相连。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与所述第二气缸的入口相连。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述压缩机壳体相连，所述压缩机壳体上的排气口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与一根支管相连；所述储液器的另一个出口与所述容量切换装置的另一个输入通道相连，所述容量切换装置的另一个输出通道与所述第二气缸的入口相连，所述第二气缸的出口与另一根支管相连，两根所述支管与一根总管相连。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述压缩机壳体相连，所述压缩机壳体的上部出口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与所述第二气缸的入口相连，所述第二气缸的出口与一根支管相连。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述容量切换装置为一四通换向阀。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，还包括用于干燥空气流的空气流回路，所述空气流回路包括串联且形成环路的滚筒、所述第一热交换器和第二热交换器，所述制冷器回路和空气流回路通过所述第一热交换器和第二热交换器热联接。
优选的，在所述的热泵型干衣机中，所述制冷剂回路还包括一干燥过滤器，所述干燥过滤器分别与所述第一热交换器和第二热交换器相连。
此外，本发明还提供了一种如上任意一项所述的热泵型干衣机的工作方法，包括两种运行状态；当所述热泵型干衣机运行于一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机采用双缸并联模式；当所述热泵型干衣机运行于另一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机采用双缸串联模式。
相比于现有技术，本发明的热泵型干衣机通过双缸变容量压缩机，使得热泵型干衣机运行于一种运行状态时，可以采用双缸并联模式，以单级压缩机进行除湿和烘干，而运行于另一种运行状态时，可以切换至双缸串联模式进行两级压缩，这样，在处理干衣前期较大的湿负荷时，可以满足负荷要求，从而确保快速除湿和烘干，而在干衣后期湿负荷降低情况下，通过两级压缩来减小吸、排气流量，在确保排气温度稳定的同时，节省了压缩机电机的输出能耗；而且，本发明无需增加额外的配置来处理干衣后期的湿负荷，减小了压缩机的体积，降低了热泵型干衣机的使用成本。
附图说明
图1是本发明一实施例所提供的热泵型干衣机的结构框图；
图2是现有的采用变频和定速压缩机的热泵型干衣机的系统运行图；
图3是本发明一实施例所提供的热泵型干衣机的系统运行图；
图4是本发明另一实施例所提供的热泵型干衣机的结构框图。
本发明实施例的附图标记说明如下：
10-热泵型干衣机；11-双缸变容量压缩机；111-压缩机壳体；112-第一气缸；113-第二气缸；114-压缩机壳体上的旁通；115-压缩机壳体上的排气口；116、117-支管；118-总管；12-储液器；121-储液器的一个出口；122-储液器的另一个出口；13-第一热交换器；14-第二热交换器；15-容量切换装置；151-不可阻断的输入通道；152-可阻断的输入通道；153、154-两个输出通道；16-滚筒；17-干燥过滤器。
具体实施方式
以下结合附图1～4对本发明提出的热泵型干衣机及其工作方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1示出了本发明一实施例所提供的热泵型干衣机的结构框图。如图1所示，所述热泵型干衣机10包括用于制冷剂的制冷剂回路，所述制冷剂回路包括双缸变容量压缩机11、储液器12、第一热交换器13、第二热交换器14和容量切换装置15，所述储液器12的入口与第一热交换器13连接，所述第二热交换,14分别与第一热交换器13和双缸变容量压缩机11连接，所述双缸变容量压缩,11通过容量切换装置15与储液器12的出口连接，并通过容量切换装置15实现双缸串联或双缸并联。
本发明通过双缸变容量压缩机11，使得热泵型干衣机10运行于一种运行状态时，可以采用双缸并联模式运行，以单级压缩机进行除湿和烘干，而运行于另一种运行状态时，可以切换至双缸串联模式进行两级压缩，这样，在处理干衣前期较大的湿负荷时，可以满足负荷要求，从而确保快速除湿和烘干，而在干衣后期湿负荷降低情况下，通过两级压缩来减小吸、排气流量，在确保排气温度稳定的同时，节省了压缩机电机的输出能耗；而且，本发明无需增加额外的配置来处理干衣后期的湿负荷，减小了压缩机的体积，降低了热泵型干衣机的使用成本。
在此，需要说明的是，所述热泵型干衣机10工作于两种运行状态，第一种运行状态指的是干衣前期处理较大湿负荷的阶段，第二种运行状态指的是干衣后期处理较小湿负荷的阶段，其中，较大湿负荷的水分含量高于较小湿负荷的水分含量。
接着，图2为现有的采用变频和定速压缩机的热泵型干衣机的系统运行图，图3为本发明一实施例所提供的热泵型干衣机的系统运行图，图中横坐标t(单位：s)代表时间，纵坐标T、P分别代表温度(单位：℃)和功率(单位：W)，且曲线T1、T11示出的是冷凝温度随时间的变化关系，且曲线T2、T21示出的是蒸发温度随时间的变化关系，曲线P1、P11显示的是压缩机电机的输出功率随时间的变化关系。
如图2和图3所示，当运行于第一种运行状态时(即时间t1之前)，采用本发明提供的热泵型干衣机10，其压缩机的输出功率与现有的热泵型干衣机的压缩机输出功率相等，也就是功耗相差不大；当运行于第二种运行状态时(即时间t1之后)，采用本发明提供的热泵型干衣机10，其压缩机的输出功率明显比现有的热泵型干衣机的压缩机输出功率小，由此有效降低了压缩机电机的输出功耗。
具体地说，所述双缸变容量压缩机11包括压缩机壳体111以及设置于压缩机壳体111内的第一气缸112和第二气缸113，所述容量切换装置15包括两个输入通道151、152和两个输出通道153、154，所述储液器12包括两个出口121、122。
其中，所述容量切换装置15在一个工作状态下时，所述输入通道151和输出通道154相通，所述输入通道152和输出通道153相通；在切换至另一个工作状态时，所述输入通道151和输出通道153，或者所述输入通道152和输出通道154之间有一路被阻断。
可选地，所述容量切换装置15为一四通换向阀。然而，本发明包括但不局限于所述四通换向阀，只要能够达到容量切换装置15的功能的其它结构也在本发明的保护范围以内。
继续参阅图1，所述储液器12的一个出口121与第一气缸112的入口相连，所述第一气缸112的输出与容量切换装置15的不可阻断的输入通道151相连，所述容量切换装置15的输出通道154与压缩机壳体111上的旁通114相连；所述储液器12的另一个出口122与容量切换装置15的可阻断的输入通道152相连，所述容量切换装置15的输出通道153与第二气缸113的入口相连，所述第二气缸113压缩后的气体通过压缩机壳体111上的排气口115排出。
其工作过程是：当所述容量切换装置15为二路二通时，所述储液器12的一个出口121进入第一气缸112，所述第一气缸112的输出由容量切换装置15的151→154通路进入压缩机壳体111上的旁通114，所述储液器12的另一个出口122通过容量切换装置15的152→153通路进入第二气缸113，所述第二气缸113的输出与第一气缸112的输出在压缩机壳体111内汇合，并由压缩机壳体111上的排气口115排出。此时，两气缸处于并联结构，那么，排气量为两气缸的排气量之和；当所述容量切换装置15转换为一路二通时，所述储液器12的一个出口121进入第一气缸112，所述第一气缸112的输出由容量切换装置15的151→153通路第二气缸113，所述第二气缸113的输出由压缩机壳体111上的排气口115排出，而所述储液器12的另一个出口122在容量切换装置15的可阻断的输入通道152处被阻断，未参与工作。
上述连接方式的特点是：当所述第一气缸112和第二气缸113串联压缩时，排气量为第一气缸112的排气量；当所述第一气缸112和第二气缸113并联压缩时，排气量为两气缸的排气量之和。
另一实施例中，如图4所示，所述储液器12的一个出口121与第一气缸112的入口相连，所述第一气缸112的出口与压缩机壳体111相连，所述压缩机壳体111上的排气口115与容量切换装置15的一个输入通道151相连，所述容量切换装置12的一个输出通道154与一根支管116相连；所述储液器12的另一个出口122与容量切换装置15的另一个输入通道152相连，所述容量切换装置15的另一个输出通道153与第二气缸113的入口相连，所述第二气缸113的出口与另一根支管117相连，两根支管116、117与一根总管118相连。
其工作过程是：当所述容量切换装置15为二路二通时，所述储液器12的一个出口121进入第一气缸112，所述第一气缸112的输出由压缩机壳体111上的排气口115通过容量切换装置15的151→154通路进入支管116，所述储液器12的另一个出口122通过容量切换装置15的152→153通路进入第二气缸113，所述第二气缸113的输出通过支管117与第一气缸112的输出在总管118处汇合，并由总管118排出。此时，两气缸处于并联结构，那么，排气量为两气缸的排气量之和；当所述容量切换装置15转换为一路二通时，所述容量切换装置15转换为一路二通时，所述储液器12的一个出口121与第一气缸112的入口相连，所述第一气缸113的输出与压缩机壳体111相连，所述压缩机壳体111上的排气口115与容量切换装置15的不可阻断的输入通道151相连，所述容量切换装置15的输出通道153与第二气缸113相连，所述第二气缸113的输出通过支管117进入总管118，并由总管118排出，而所述储液器12的另一个出口122在容量切换装置15的可阻断的输入通道152处被阻断，未参与工作。
当然，能够实现双缸并联和串联的方式并不局限于上述实施例所提供的连接方式，不应以此作为对本发明的限制。
承上述，所述热泵型干衣机10还包括用于干燥空气流的空气流回路，所述空气流回路包括串联且形成环路的滚筒16、第一热交换器13和第二热交换器14，所述制冷器回路和空气流回路通过第一热交换器13和第二热交换器14热联接。其中，所述第一热交换器13用于冷却所述空气流，所述第二热交换器14用于加热所述空气流。在此，所述滚筒16作为衣物处理室的一个实施例。
具体来说，制冷剂由双缸变容量压缩机11压缩且由第二热交换器14冷凝，并在第一热交换器13中蒸发，然后，制冷剂进入储液器12且通过双缸变容量压缩机11被吸入。与此同时，干燥热空气流穿过滚筒16，从而移除湿衣物中的水分，然后，干燥空气流通过第一热交换器13被冷却和除湿且通过第二热交换器14被预加热，最后，干燥热空气流再次重新引入到滚筒16中。
进一步的，所述制冷剂回路还包括一干燥过滤器17，所述干燥过滤器17的一端与第一热交换器13相连，其另一端与第二热交换器14相连，用于过滤制冷剂中的杂质，确保热交换效率以及使用的可靠性。
此外，本发明提供了一种基于上述实施例的热泵型干衣机10的工作方法，该工作方法包括两种运行状态；当所述热泵型干衣机10运行于第一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机11采用双缸并联模式；当所述热泵型干衣机10运行于第二种运行状态时，所述双缸变容量压缩机11采用双缸串联模式。
在此，由于所述热泵型干衣机10运行于第一种运行状态时，需要处理较大湿负荷，因而，此阶段所述双缸变容量压缩机11运行于双缸并联模式，如此，双缸并联吸排气流量大，系统压差小，压缩机电机提供的功耗和力矩小，利于降低能耗。此外，当所述热泵型干衣机10运行于第二种运行状态时，湿负荷降低，但压缩机电机功率和排气温度不断上升，因此，一方面为了维持稳定的排气温度，另一方面为了降低该阶段的能耗，此阶段所述双缸变容量压缩机11运行于双缸串联模式，由此降低压缩机电机的输出功率和输出力矩。
综上所述，本发明通过双缸变容量压缩机，使得热泵型干衣机运行于第一种运行状态时，可以采用双缸并联模式运行，而运行于第二种运行状态时，可以切换至双缸串联模式进行两级压缩，这样，在处理干衣前期较大的湿负荷时，可以满足负荷要求，而在干衣后期湿负荷降低情况下，通过两级压缩来减小吸、排气流量，在维持温度平衡的同时，节省了能耗。而且，本发明无需增加额外的配置，由此减小了压缩机的体积，降低了热泵型干衣机的使用成本。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种热泵型干衣机，包括用于制冷剂的制冷剂回路，其特征在于，所述制冷剂回路包括双缸变容量压缩机、储液器、第一热交换器、第二热交换器和容量切换装置；所述储液器的入口与所述第一热交换器连接；所述第二热交换器分别与所述第一热交换器和双缸变容量压缩机连接；所述双缸变容量压缩机通过所述容量切换装置与所述储液器的出口连接，并通过所述容量切换装置实现双缸串联或双缸并联。
2.根据权利要求1所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述双缸变容量压缩机包括压缩机壳体以及设置于所述压缩机壳体内的第一气缸和第二气缸，所述容量切换装置包括两个输入通道和两个输出通道，所述储液器包括两个出口。
3.根据权利要求2所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与所述压缩机壳体上的旁通相连；所述储液器的另一个出口与所述容量切换装置的另一个输入通道相连，所述容量切换装置的另一个输出通道与所述第二气缸的入口相连。
4.根据权利要求2所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与所述第二气缸的入口相连。
5.根据权利要求2所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述压缩机壳体相连，所述压缩机壳体上的排气口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与一根支管相连；所述储液器的另一个出口与所述容量切换装置的另一个输入通道相连，所述容量切换装置的另一个输出通道与所述第二气缸的入口相连，所述第二气缸的出口与另一根支管相连，两根所述支管与一根总管相连。
6.根据权利要求2所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述储液器的一个出口与所述第一气缸的入口相连，所述第一气缸的出口与所述压缩机壳体相连，所述压缩机壳体上的排气口与所述容量切换装置的一个输入通道相连，所述容量切换装置的一个输出通道与所述第二气缸的入口相连，所述第二气缸的出口与一根支管相连。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述容量切换装置为一四通换向阀。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的热泵型干衣机，其特征在于，还包括用于干燥空气流的空气流回路，所述空气流回路包括串联且形成环路的滚筒、所述第一热交换器和第二热交换器，所述制冷器回路和空气流回路通过所述第一热交换器和第二热交换器热联接。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的热泵型干衣机，其特征在于，所述制冷剂回路还包括一干燥过滤器，所述干燥过滤器分别与所述第一热交换器和第二热交换器相连。
10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的热泵型干衣机的工作方法，其特征在于，包括两种运行状态；当所述热泵型干衣机运行于一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机采用双缸并联模式；当所述热泵型干衣机运行于另一种运行状态时，所述双缸变容量压缩机采用双缸串联模式。
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