CN115387101A - 一种节能滚筒式干衣机 - Google Patents

Abstract

一种节能滚筒式干衣机，包括：用于盛放被干燥衣物的滚筒；驱动所述滚筒旋转的电动机；通风系统，驱动空气穿越滚筒腔体；检测装置；控制器，包括按照检测装置的输出控制所述电动机；所述检测装置包括检测所述空气穿越滚筒腔体后的湿度；所述控制器按照所述湿度检测结果控制所述电动机的转速，使所述空气穿越滚筒腔体后的湿度不大于规定值。该设计可避免滚筒的转速不必要的过高导致的电能输入损失，而干衣时间未因此显著延长，干衣机的能效因此提高，噪声和振动也相应降低。

Description

一种节能滚筒式干衣机

技术领域

本发明涉及一种节能滚筒式干衣机，尤其涉及其控制，IPC分类属于D06F 58/28。

背景技术

传统结构及控制方法的滚筒式干衣机的能效有需要进一步改善。

有关术语和常识，除本说明书已指明外，可参考国家标准GB/T 23118-2008《家用和类似用途滚筒式洗衣干衣机技术要求》等以及机械工业出版社1978—1983年第1版或1997年第2版的《电机工程手册》和《机械工程手册》。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种节能滚筒式干衣机，可比传统设计进一步提高其能效。

本发明解决该技术问题的技术方案是，一种节能滚筒式干衣机，包括：

——用于盛放被干燥衣物的滚筒；

——驱动所述滚筒旋转的电动机；

——通风系统，驱动空气穿越滚筒腔体；

——检测装置；

——控制器，包括按照检测装置的输出控制所述电动机；

其特征在于：

——所述检测装置包括检测所述空气穿越滚筒腔体后的湿度；

——所述控制器按照所述湿度检测结果控制所述电动机的转速，使所述空气穿越滚筒腔体后的湿度不大于规定值。

同等条件下，空气穿越滚筒腔体后的湿度与滚筒的转速正相关，驱动滚筒旋转的电动机的能耗与滚筒的转速也正相关，当空气穿越滚筒腔体后的湿度达到规定值后，该设计可避免滚筒的转速不必要的过高导致的电能输入损失，而干衣时间未因此显著延长，干衣机的能效因此提高，噪声和振动也相应降低。

基于同等条件下，干衣机的干衣工作效率与所述空气穿越滚筒腔体后的湿度正相关，所述规定值宜设计为接近饱和而未饱和的湿度值。该未饱和的湿度值与饱和的湿度值的之差设计为所述检测装置检测所述空气穿越滚筒腔体后的湿度的测量系统计量最大误差值，且所述控制器和所述检测装置组成以所述规定值为控制值的闭环自动调节系统，可达到在所述空气穿越滚筒腔体后的湿度较低时尽可能提高滚筒转速以提高该湿度，因而提高干衣工作效率，缩短干衣时间，进一步改善干衣机的能效。

进一步设计所述电动机为直流无刷电动机，所述控制器向所述电动机可调输出直流电压，所述闭环自动调节系统包括如下工作步骤：

1、所述空气穿越滚筒腔体后的相对湿度的测量值φ_Q与规定值φ_G比较；

2、当(φ_Q-φ_G)>0时，所述控制器向电动机输出的直流电压降低规定值；否则，升高规定值；

3、延迟规定值时间后，依次重复步骤1、2。

上述步骤可获得较佳的自动调节品质，有利于进一步改善干衣机的能效。

本发明技术方案及其典型设计将在具体实施方式中进一步说明。

附图说明

以下附图用于说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明实施例节能滚筒式干衣机系统结构图；

图2是本发明实施例节能滚筒式干衣机第1控制流程图；

图3是本发明实施例节能滚筒式干衣机第2控制流程图；

图4是本发明实施例节能滚筒式干衣机第3控制流程图；

图5是本发明实施例节能滚筒式干衣机第4控制流程图。

具体实施方式

本发明实施例是在本申请人在先设计的一种热泵式滚筒干衣机的基础上改进而成，所继承的基本系统结构如图1所示：

在点1处，已加热的干空气进入主风机12；

在点2处，空气离开主风机12进入由电动机101驱动旋转的滚筒10，从翻转中的衣物吸取水分；

在点3处，载着所吸取的水分离开滚筒10，到达过滤器14；

在点4处，穿越过滤器14后的空气进入蒸发器18，蒸发器18将该空气冷却至其露点以下，先前从所述衣物吸取的水分即从该空气冷凝出来，由滴盘20收集且流至收集箱22。自动泵24将水从收集箱22泵送至外部排水管接头。泵24可以由任何适当的方法控制，例如收集箱22内的浮子开关或电子水位传感器。蒸发器18吸取足够的焓，以及从所述衣物去除的水的冷凝热，以将所述空气的温度降至露点之下。因而，所需蒸发器18的冷却容量等于焓和所述冷凝热的总和；

在点6处，经冷凝除湿的空气流出蒸发器18，冷却并有效地饱和(标称RH＝85％～90％)，接着进入空气电加热器34。电加热器34是一个简单的空气对空气热交换器，该热交换器将电热量传导至来自蒸发器18的空气。空气从空气电加热器34穿出，进入冷凝器26。冷凝器26进一步加热空气，使之达到在点1处的初始温度，然后流出冷凝器26并再次在点1处进入滚筒10，完成闭环循环。冷凝器26的加热容量等于蒸发器18冷却容量加上热泵式压缩机16的功率消耗。附加的热量等于压缩机16的功率消耗，由冷凝器26加至所述循环空气，在滚筒10中起作用，逐渐增加水分吸取率。此热量然后由空气电加热器34去除，维持系统的热平衡。

系统热泵用作除湿器，制冷剂作为高压蒸气流出压缩机16，并在点1’处流至冷凝器26，冷凝热量传递至循环空气。制冷剂冷凝，并在点2’处作为高压液体流出冷凝器26，并经接收器流至节流毛细管30，毛细管30减小了制冷剂的压力。制冷剂在点5’处以低压、低质量液/气混合物流出毛细管30，然后进入蒸发器18。蒸发器18从循环空气吸取制冷剂的蒸发热，并且使制冷剂沸腾至气态。稍微过热的蒸气在点7’处流出蒸发器18，并再次进入压缩机16，完成循环。

系统设置如下传感器：

——于蒸发器循环空气入口空间设置检测干球温度T_Q和相对湿度φ_Q的传感器181。传感器181使用奥松牌AM2301温湿度传感器(广州奥松电子有限公司生产)，按产品使用说明书安装使用；

——于蒸发器表面设置检测表面温度T_Z的传感器182。传感器182使用NTC热敏电阻温度传感器(广州文盛电子有限公司生产，R25℃＝100KΩ±1％，B25/50℃＝3950K±1％)，按产品使用说明书安装于蒸发器表面；

——靠近冷凝器表面设置检测空气温度的传感器261。传感器261使用NTC热敏电阻温度传感器(广州文盛电子有限公司生产，R25℃＝100KΩ±1％，B25/50℃＝3950K±1％)，按产品使用说明书固定于靠近冷凝器表面的空气中；

控制器32具有多个控制功能，例如循环时间和干燥控制。控制器32可以是控制和监控系统，通过微控制器、微计算机等而实施。控制器32可从传感器以及用户输入/输出装置接收输入。控制器32可通过输入或/和控制线(图1中已示出或未示出)耦合至不同的元件，用于接受传感器信号或/和控制相应的运转。控制器32输入的传感器包含上述传感器181、182和261，以及沿着空气供应流动路径和制冷剂流动路径定位在不同位置处的温度传感器、沿着空气供应路径定位在不同位置处的水分传感器等。

控制器32按照上述传感器的检测结果，借助保存于其微控制器、微计算机(使用芯片：瑞萨R5F100FG或笙泉MA82G5B32AD32)等中的如图2、图3、图4所述流程的软件程序进行控制。

如图2的控制流程，温度传感器261检测掠过冷凝器表面的循环空气的温度T_N，控制器32中对该温度控制的第1设定值为25℃，第2设定值为27℃，且控制为：

——当T_N小于25℃时，电加热器34通电，禁止压缩机16运行；

——当T_N大于25℃和小于27℃时，电加热器34通电，压缩机16运行；

——当T_N大于27℃时，电加热器34断电，压缩机16运行。

如图3的控制流程，传感器181检测蒸发器循环空气入口处的干球温度T_Q和相对湿度φ_Q,检测结果代入以下公式计算，得到此时的空气露点温度：

T_L＝273(7.5T_Q/(T_Q+273)+L_nφ_Q/2.3-2.0)/(7.5T_q/(T_Q+273)+L_nφ_Q/2.3+5.5)；

传感器182检测蒸发器表面温度T_Z；

比较T_L—T_Z，计算温度差δ_LZ＝T_L—T_Z

控制器32对δ_LZ的控制为：

——当δ_LZ≥3K时，使压缩机16启动运行，电加热器34断电；当δ_LZ<3K时,使压缩机16停止运行或同时使电加热器34通电。

控制器32对δ_LZ的控制点也可以为2K、4K或5K，取较小值时控制可更精细，但压缩机16和电加热器34的启停较频繁。

如图4的控制流程，此时图1中的毛细管30改为受控制器32控制的膨胀阀，该控制流程是相比图3控制流程的修改，主要是其中的控制器32对δ_LZ的控制改为：

——当δ_LZ≥3K时，使压缩机16启动运行，电加热器34断电；当δ_LZ<3K时,压缩机16继续运行，但控制器32控制膨胀阀使系统实施蒸发器表面温度比当前记录的蒸发器表面温度T_Z降低1—3K运行。

使用控制器32控制的膨胀阀，有利于通过响应系统条件成比例地开通和关闭而控制制冷剂质量流，且在其中一实施方式中，其维持恒定的低过热，以最大化蒸发器的容量，同时防止液体进入压缩机。

本实施例对上述滚筒式干衣机的改进主要包括：

——电动机101为与滚筒10同轴安装对其直接驱动的直流永磁无刷电动机；

——图1所示控制器32输出端口321向电动机101的输出为可调直流电压；

——控制器32和传感器181组成以规定值φ_G为控制值的闭环自动调节系统以调整转速，主要是控制器32的软件程序增加如图5所示工作步骤：

1)传感器181检测蒸发器循环空气入口处的相对湿度测量值φ_Q与规定值φ_G比较；

2)当(φ_Q-φ_G)>0，控制器32输出端口321向电动机101输出的直流电压降低规定值；否则，升高规定值；

3)延迟规定值时间后，依次重复步骤1)、2)。

上述反馈自动调节使所述空气穿越滚筒腔体后的湿度φ_Q尽可能提高，但不大于规定值φ_G。本实施例传感器181检测蒸发器循环空气入口处的相对湿度φ_Q的测量系统计量结果的最大误差为1％。对于家用干衣机，对以上规定值设计为：

——空气穿越滚筒腔体后的相对湿度φ_Q控制的规定值φ_G为99％；

——向电动机101输出的直流电压降低或升高的规定值为额定电压的5％；

——向电动机101输出的直流电压降低或升高后供观察自动调整结果的延迟时间的规定值为1分钟。

当干衣机的容量增大时，延迟时间的规定值宜进一步延长，以避免自动调节系统发生震荡。

本实施例可以有以下设计修改：

1)电动机101改为以齿形皮带传动滚筒10的单相电容运转电动机。控制器32输出端口321改为以触发控制的双向晶闸管向电动机101输出平均值可调的交流电压，且当(φ_Q-φ_G)>0时，控制器32输出端口321向电动机101输出的平均值可调交流电压降低规定值；否则，升高规定值。单相电容运转电动机的制造成本和运行性能均略低于直流无刷电动机。

2)检测所述空气穿越滚筒腔体后的湿度的传感器位置改为设置在滚筒出风口，如图1中过滤器14的上游，点3处。该设计有利于缩短湿度变化检测的响应时间，特别适用于直排式滚筒干衣机。直排式滚筒干衣机不需要图1中的热泵式制冷系统，包括加热器34、压缩机16、冷凝器26、毛细管30和蒸发器18等，且主风机12和滚筒10可共用一电动机传动：由一单相电容运转电动机直接传动主风机12和以皮带减速传动滚筒10。

Claims (5)

1.一种节能滚筒式干衣机，包括：

——用于盛放被干燥衣物的滚筒；

——驱动所述滚筒旋转的电动机；

——通风系统，驱动空气穿越滚筒腔体；

——检测装置；

——控制器，包括按照检测装置的输出控制所述电动机；

其特征在于：

——所述检测装置包括检测所述空气穿越滚筒腔体后的湿度；

——所述控制器按照所述湿度检测结果控制所述电动机的转速，使所述空气穿越滚筒腔体后的湿度不大于规定值。

2.按照权利要求1所述节能滚筒式干衣机，其特征在于：所述规定值为接近饱和而未饱和的湿度值。

3.按照权利要求2所述节能滚筒式干衣机，其特征在于：所述未饱和的湿度值与饱和的湿度值的之差为所述检测装置检测所述空气穿越滚筒腔体后的湿度的测量系统计量最大误差值。

4.按照权利要求3所述节能滚筒式干衣机，其特征在于：所述控制器和所述检测装置组成以所述规定值为控制值的闭环自动调节系统。

5.按照权利要求4所述节能滚筒式干衣机，其特征在于：所述电动机为直流无刷电动机，所述控制器向所述电动机可调输出直流电压，所述闭环自动调节系统包括如下工作步骤：

1)所述空气穿越滚筒腔体后的相对湿度的测量值φ_Q与规定值φ_G比较；

2)当(φ_Q-φ_G)>0时，所述控制器向所述电动机输出的直流电压降低规定值；否则，升高规定值；

3)延迟规定值时间后，依次重复步骤1)、2)。

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