CN107525355A - 热泵式烘干装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵式烘干装置，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和干燥室，其中，所述冷凝器、所述蒸发器和所述干燥室均置于闭环风道内，所述闭环风道内的空气能够依次流经所述蒸发器、所述冷凝器和所述干燥室形成闭式循环；还包括热管，所述热管的蒸发段与所述压缩机的外壁热传导式连接，所述热管的冷凝段位于所述闭环风道内。该热泵式烘干装置能够将压缩机的余热传递至闭环风道，增加系统的热量输入，同时能够防止压缩机过热，确保压缩机排气温度和压力的稳定，维持系统工况的稳定。

Description

热泵式烘干装置
技术领域
本发明涉及烘干技术领域，特别是涉及一种热泵式烘干装置。
背景技术
请参考图1，图1为现有一种热泵式烘干装置的原理示意图。
通常，热泵式烘干装置具有空气循环回路和制冷剂循环回路，其中，空气循环回路包括干燥室5′、风机、冷凝器2′和蒸发器3′，这四个部件置于密闭的风道内，通过风机带动空气循环流动以建立闭环系统的风场，图中的空心箭头示出了空气的流动路径；制冷剂循环回路包括压缩机1′、冷凝器2′、蒸发器3′和节流元件4′。
工作时，先启动风机，建立闭环系统的风场，之后启动压缩机1′，热泵系统工作，干燥的热风进入到干燥室5′内，将负载(比如待烘干的衣物)的水分带走，空气出干燥室5′后，温度降低，湿度增加；湿空气流经蒸发器3′，降温除湿，再经冷凝器2′后升温，完成一个空气循环。如此反复，直至负载被烘干。
随着烘干过程的进行，干燥室5′中负载的含水率逐渐降低，负载需求的热负荷也逐渐降低，为确保系统能效及工作的安全性和可靠性，一般会设置辅助风扇6′来排除压缩机1′的多余负荷；目前，压缩机1′输入的电功率中约有40％左右以热能形式耗散出去，造成了大量的能量浪费。
有鉴于此，如何利用热泵式烘干装置的压缩机余热，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题而提出的，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种热泵式烘干装置，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和干燥室，其中，所述冷凝器、所述蒸发器和所述干燥室均置于闭环风道内，所述闭环风道内的空气能够依次流经所述蒸发器、所述冷凝器和所述干燥室形成闭式循环；还包括热管，所述热管的蒸发段与所述压缩机的外壁热传导式连接，所述热管的冷凝段位于所述闭环风道内。
该热泵式烘干装置，在压缩机和闭环风道之间设置有热管，其中，热管的蒸发段与压缩机接触，冷凝段位于闭环风道内，这样，热管的蒸发段吸取压缩机的余热，并将该余热传递至闭环风道，以加热闭环风道内的空气，热管内的工质在闭环风道内放热变成液态状态，再回流至蒸发段吸取热量；如此，该热泵式烘干装置能够将压缩机的余热传递至闭环风道，增加系统的热量输入，同时能够防止压缩机过热，确保压缩机排气温度和压力的稳定，维持系统工况的稳定。另外，由于热管无运动部件，利用其回收压缩机余热能够降低其使用期间的故障率，且无噪声。
还包括设置于所述闭环风道内的风门，所述风门具有两个工作位置，并配置成：所述风门位于第一工作位置，所述闭环风道内的空气流经所述热管的冷凝段，所述风门位于第二工作位置，所述闭环风道内的空气不流经所述热管的冷凝段。
所述热管的冷凝段位于所述闭环风道中冷凝器的出口侧；或，所述热管的冷凝段位于所述闭环风道中蒸发器的入口侧。
所述热管的冷凝段的高度大于或等于所述热管的蒸发段的高度。
所述热管的蒸发段与冷凝段之间的过渡段的外表面设置有保温材料。
所述热管的冷凝段外壁设有多个翅片。
所述热管的蒸发段缠绕于所述压缩机的外壁；
或者，所述热管的蒸发段嵌置于金属锭，所述金属锭与所述压缩机的外壁接触并固定。
所述压缩机的外壁涂敷有导热硅脂。
本发明还提供另一种热泵式烘干装置，包括压缩机和闭环风道；还包括换热管和驱动泵，所述换热管内具有流体工质，所述驱动泵用于驱动所述流体工质在所述换热管内流动；所述换热管的一端与所述压缩机的外壁热传导式连接，另一端位于所述闭环风道内。
该热泵式烘干装置在压缩机和闭环风道之间设置换热管，通过驱动泵驱动换热管内的流体工质流动，以将压缩机的余热传递至闭环风道，从而增加系统的热量输入，同时降低压缩机的表面温度，确保压缩机排气温度和压力的稳定，维持系统工况的稳定。
所述流体工质为乙二醇和水的混合溶液。
附图说明
图1为现有一种热泵式烘干装置的原理示意图；
图2为本发明所提供热泵式烘干装置一种具体实施方式的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图2所示热泵式烘干装置的原理示意图；
图5a至图5d示出了热管缠绕于压缩机外壁的四种形式；
图6a至图6c示出了套设于热管冷凝段的翅片的三种结构形式；
图7为本发明所提供热泵式烘干装置另一种具体实施方式的原理示意图。
图1中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：
压缩机1′，冷凝器2′，蒸发器3′，节流元件4′，干燥室5′，风扇6′；
图2至图7中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：
压缩机11，冷凝器12，蒸发器13，节流元件14，干燥室15，闭环风道16；
热管21，蒸发段211a、211b、211c、211d，翅片22、22a、22b、22c，风门23，换热管24，驱动泵25。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2至图4，图2为本发明所提供热泵式烘干装置一种具体实施方式的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为图2所示热泵式烘干装置的原理示意图。
热泵式烘干装置包括压缩机11、冷凝器12、蒸发器13、节流元件14、干燥室15及闭环风道16。
其中，冷凝器12、蒸发器13和干燥室16均置于闭环风道16内，通过风机建立闭环系统的风场，利用风机驱动空气在闭环风道16内依次流经蒸发器13、冷凝器12和干燥室15，形成闭式循环，如图4中所示，空心箭头示出了空气的循环流动路径。
其中，压缩机11、冷凝器12、蒸发器13和节流元件14组成制冷剂的循环回路。
热泵式烘干装置的工作原理为：风机运行后，再启动压缩机11，系统开始工作，干燥的热风进入干燥室15内，将负载(如待烘干的衣物)的水分带走，空气流出干燥室15时，其温度降低，湿度增加，湿空气流经蒸发器13，降温除湿，经过蒸发器13后，空气流经冷凝器12，升温，完成一个空气循环，如此反复，直至将负载烘干后，关闭压缩机11，关闭风机。
若热泵式烘干装置用于干衣时，流出干燥室15的空气可能会带有少量的绒毛等物质，为防止其污染并影响蒸发器13和冷凝器12的换热性能，还可在蒸发器13前设置空气过滤装置。
该实施例中，热泵式烘干装置还包括热管21，该热管21的蒸发段与压缩机11的外壁热传导式连接，具体地，两者直接或间接接触，热管21的冷凝段位于闭环风道16内。
如上，热管21的蒸发段吸收压缩机11的余热，将该热量快速传递至闭环风道16内的空气，热管21冷凝段内的工质在闭环风道16内放热后变成液态状态，再回流至蒸发段吸取压缩机11的余热，热管21作为高效的传热装置，能够将压缩机11的余热快速地传递至闭环风道16内的空气，提高系统的热量输入，同时降低压缩机11的温度，防止压缩机11过热，确保压缩机11排气温度和压力的稳定，维持系统工况的稳定。另外，由于热管21无运动部件，利用其回收压缩机11的余热能够降低其使用期间的故障率，并且无噪声。
进一步的方案中，还可在闭环风道16内设置风门23，该风门23具有两个工作位置，并配置成：风门23位于第一工作位置，闭环风道16内的空气流经热管21的冷凝段，风门23位于第二工作位置，闭环风道16内的空气不流经热管21的冷凝段。
这样，可根据实际烘干过程来控制热管21是否对闭环风道16内的空气进行加热，也就是说，热管21是否对系统输入热量是可以控制的，提高了系统的可控性。
具体地，根据已有的烘干循环，在烘干后期，负载的含水率降低，不需要太多的热量输入，此时，可调整风门23使其位于第二工作位置，即空气不流经热管21的冷凝段，也就不会被热管21的冷凝段加热；在烘干中期，可调整风门23使其位于第一工作位置，即空气流经热管21的冷凝段，被热管21的冷凝段加热，在增加系统热量输入的同时防止了压缩机11过热。
更具体地，风门23位置的转换可根据既有的温度和/或湿度测点来综合确定。目前烘干装置常用的几个温度测点为：压缩机11排气口或冷凝器12入口，冷凝器12出口或节流元件14入口，干燥室15出口的空气温度，湿度测点通常设在干燥室15内，以测量负载的含水量，也可设在干燥室15出口，检测出口空气的湿度。如果压缩机11的排气温度过高，且干燥室15内的湿度传感器检测信号表明负载湿度已较低，则可使风门23处于第二工作位置，避免系统过热。
具体的方案中，风门23可以为能够挡盖热管21冷凝段的隔板，该隔板可旋转地安装在闭环风道16内，通过转动来调整位置，使闭环风道16内的空气流经或不流经热管21的冷凝段。该种方式简便易行。当然，实际中，风门23设计为整个笼罩热管21冷凝段的箱型结构也是可行的。
具体的方案中，热管21的冷凝段的高度大于或等于热管21的蒸发段的高度，这样，热管21冷凝段内的工质在放热变成液态状态后，能够利用重力作业快速回流至热管21的蒸发段，有助于提高传热速度。
具体的方案中，热管21的冷凝段位于闭环风道16中冷凝器12的出口侧，这样能够增加冷凝器12出口的风温，提高进入干燥室15的风温，有利于负载的除湿；当然，将热管21的冷凝段置于闭环风道16中蒸发器13的入口处也可，这样能够提高蒸发器13的蒸发温度和蒸发压力，进而减小压缩机11的压缩比，降低压缩机11的功率，有助于降低整机能耗。实际中可根据具体应用需求布置热管21冷凝段在闭环风道16内的位置。
热管21蒸发段与冷凝段之间还具有连接两者的过渡段，具体地，还可在该过渡段的外表面设置保温材料，以减少热量在传递过程中的损耗。
热管21的蒸发段可以直接缠绕于压缩机11的外壁，与压缩机11外壁直接接触。具体地，可以有多种缠绕方式，如图5a至5d所示。
图5a中，热管21的蒸发段211a以螺旋形缠绕于压缩机11的外壁，图5b中，热管21的蒸发段211b也以螺旋形缠绕，两者的区别在于，图5a中的蒸发段211a仅一端从压缩机11外壁伸出，图5b中的蒸发段211b两端均从压缩机11外壁伸出，另外，热管21的截面形状不受限制，如图5a中热管21的截面呈四边形，图5b中热管21的截面呈圆形。
图5c中，热管21的蒸发段211c以U形缠绕于压缩机11的外壁，具体地，可以设置一系列热管21，沿压缩机11的轴向，各个蒸发段211c均以U形结构与压缩机11外壁贴合；图5d中，热管21的蒸发段211d以L形缠绕于压缩机11的外壁，具体地，也可以设置一系列热管21，沿压缩机11的轴向，各个蒸发段211d均以L形结构与压缩机11外壁贴合，当然，为增加接触面积，蒸发段211d最好设为与压缩机11外壁匹配的形状，如圆弧形。
应用中，根据实际需要，可在压缩机11外壁缠绕1～30根热管21。
另外，为了使热管21蒸发段与压缩机11外壁相对固定，两者可通过焊接的方式固定。
除了将热管21直接缠绕于压缩机11外壁的方式，热管21还可间接与压缩机11外壁接触，如，可通过金属锭的方式。
具体地，可将热管21的蒸发段嵌置于金属锭内，金属锭与压缩机11外壁接触固定，这样，金属锭一方面起到固定热管21的作用，另一方面可以均匀传热。
其中，金属锭与压缩机11外壁可通过卡环的方式固定，也可将金属锭外套于压缩机11来固定。
具体地，金属锭可以为铝锭或铜锭等，铝和铜的延展性和导热性较好，有助于传热和方便热管21嵌装。
具体的方案中，可以在压缩机11外壁涂敷导热硅脂，以减少接触热阻，更利于热传递。
为了增加热管21冷凝段的换热能力，可以在热管21的冷凝段套设多个翅片22，以增加冷凝段与闭环风道16内空气的换热面积。
其中，翅片22间距可在1～10mm内选取，优选为1.5～2.5mm，以最大限度地增加热管21冷凝段的换热能力。
其中，翅片22可以采用铝或铜等导热性较好的材料。
为了增加对流传热系数，以更好地换热，可以对翅片22的具体结构进行适当地改进，具体如图6a至6c所示。
图6a中，翅片22a呈波浪形结构，当然其波峰或波谷位置可以圆滑过渡，也可如图6a中直接折弯。
图6b中，翅片22b为开缝结构，开缝结构可以仅朝向翅片22b的一侧设置，也可朝向翅片22b的两侧设置。
图6c中，翅片22c具有凹凸结构，具体可以为凹凸圆点结构，方便加工。具体地，该凹凸圆点的直径可以为3～15mm。
请参考图7，图7为本发明所提供热泵式烘干装置另一种具体实施方式的原理示意图。
该实施例中，热泵式烘干装置包括换热管24和驱动泵25，其中，换热管24内具有流体工质，驱动泵25用于驱动流体工质在换热管24内流动。换热管24的一端与压缩机11的外壁热传导式连接，具体地，两者通过接触实现热传导，另一端位于闭环风道16内。
该热泵式烘干装置在压缩机11和闭环风道16之间设置换热管24，通过驱动泵25驱动换热管24内的流体工质流动，以将压缩机11的余热传递至闭环风道16，从而增加系统的热量输入，同时降低压缩机11的表面温度，确保压缩机11排气温度和压力的稳定，维持系统工况的稳定。
该实施例中，换热管24通过驱动泵25来控制工作，具体地，可通过驱动泵25的启停来控制换热管24是否将压缩机11的余热传递至闭环风道16，实际应用中可根据烘干过程来调节，具体调节条件与前述实施例类似，此处不再赘述。
具体的方案中，换热管24内流体工质可以为乙二醇和水的混合溶液，当然也可应用其他制冷剂。
具体的方案中，换热管24可以采用铜管，以提高传热效率。
其中，换热管24与压缩机11外壁的接触方式可以参照前述实施例，即通过直接缠绕或间接接触的方式；换热管24位于闭环风道16内的一端也可套设翅片22，翅片22的结构或布置形式均可参照前述实施例。
以上对本发明所提供的一种热泵式烘干装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.热泵式烘干装置，包括压缩机(11)、冷凝器(12)、蒸发器(13)和干燥室(16)，其中，所述冷凝器(12)、所述蒸发器(13)和所述干燥室(16)均置于闭环风道(16)内，所述闭环风道(16)内的空气能够依次流经所述蒸发器(13)、所述冷凝器(12)和所述干燥室(15)形成闭式循环；其特征在于，还包括热管(21)，所述热管(21)的蒸发段与所述压缩机(11)的外壁热传导式连接，所述热管(21)的冷凝段位于所述闭环风道(16)内。
2.根据权利要求1所述的热泵式烘干装置，其特征在于，还包括设置于所述闭环风道(16)内的风门(23)，所述风门(23)具有两个工作位置，并配置成：所述风门(23)位于第一工作位置，所述闭环风道(16)内的空气流经所述热管(21)的冷凝段，所述风门(23)位于第二工作位置，所述闭环风道(16)内的空气不流经所述热管(21)的冷凝段。
3.根据权利要求1所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述热管(21)的冷凝段位于所述闭环风道(16)中冷凝器(12)的出口侧；或，所述热管(21)的冷凝段位于所述闭环风道(16)中蒸发器(13)的入口侧。
4.根据权利要求1所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述热管(21)的冷凝段的高度大于或等于所述热管(21)的蒸发段的高度。
5.根据权利要求1所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述热管(21)的蒸发段与冷凝段之间的过渡段的外表面设置有保温材料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述热管(21)的冷凝段外壁设有多个翅片(22)。
7.根据权利要求1-5任一项所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述热管(21)的蒸发段缠绕于所述压缩机(11)的外壁；
或者，所述热管(21)的蒸发段嵌置于金属锭，所述金属锭与所述压缩机(11)的外壁接触并固定。
8.根据权利要求1-5任一项所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述压缩机(11)的外壁涂敷有导热硅脂。
9.热泵式烘干装置，包括压缩机(11)和闭环风道(16)；其特征在于，还包括换热管(24)和驱动泵(25)，所述换热管(24)内具有流体工质，所述驱动泵(25)用于驱动所述流体工质在所述换热管(24)内流动；所述换热管(24)的一端与所述压缩机(11)的外壁热传导式连接，另一端位于所述闭环风道(16)内。
10.根据权利要求(11)所述的热泵式烘干装置，其特征在于，所述流体工质为乙二醇和水的混合溶液。
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