CN117626610A - 热泵系统、热泵干衣机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵系统、热泵干衣机及其控制方法。所述热泵系统包括依次布置的压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器，所述热泵系统还包括所述水盘，并且在所述冷凝器和所述毛细管之间设置有过冷盘管，所述过冷盘管与所述接水盘内的冷凝水换热，其中，所述热泵系统进一步设置有蒸发支路，所述蒸发支路连接在所述冷凝器的下游与所述压缩机的上游之间，所述蒸发支路上设置有膨胀阀，所述膨胀阀位于所述蒸发支路中的至少一段的上游，所述蒸发支路中的所述一段与所述接水盘内的冷凝水换热。本发明通过优化热泵系统，提高热泵系统的过冷度、提升热泵系统的能力，进而提高了热泵干衣机的烘干效率。

Description

热泵系统、热泵干衣机及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及家用电器技术领域；具体而言，本发明涉及热泵系统、热泵干衣机及其控制方法。

【背景技术】

干衣机作为一种能快速烘干衣物的家用电器，在天气潮湿的环境中，也能让人们穿上干燥舒适的衣服，且减少了晾晒所用的空间，提高了人们的生活品质，因而干衣机也越来越受到广大用户的喜欢。但同时随着干衣机的应用人们对烘干的品质、速度、均匀度、以及能耗都提出了更高的要求。热泵干衣机以其节能的优势是现有干衣机市场的主要产品类型，然而热泵干衣机烘干速度慢的问题也成为用户的主要痛点之一。

现有的提升烘干速度的热泵干衣机通常采用三种方式：一为增大热泵系统压缩机的排量，以实现更大的热量和冷量，但成本随之增加；二为在热泵系统的启动阶段辅助电加热的手段提升系统升温速度，以增加热量的输入量，而实际冷凝效果未有改善；三为通过将干衣机在烘干过程中，干衣桶内所产生的湿热蒸汽外排到环境中，但对室内环境的温湿度造成巨大影响，用户体验感差。

因此，亟需一种新的提高衣物烘干效率的热泵系统。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了热泵系统、热泵干衣机及其控制方法，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。

为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种热泵系统，其中，所述热泵系统包括依次布置的压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器，所述热泵系统还包括用于接收来自所述水盘，并且在所述冷凝器和所述毛细管之间设置有过冷盘管，所述过冷盘管与所述接水盘内的冷凝水换热，

其中，所述热泵系统进一步设置有蒸发支路，所述蒸发支路连接在所述冷凝器的下游与所述压缩机的上游之间，所述蒸发支路上设置有膨胀阀，所述膨胀阀位于所述蒸发支路中的至少一段的上游，所述蒸发支路中的所述一段与所述接水盘内的冷凝水换热。

在如前所述的热泵系统中，可选地，所述冷凝水为所述蒸发器的冷凝水。

在如前所述的热泵系统中，可选地，所述过冷盘管沉浸在所述冷凝水中，和/或，所述蒸发支路中的所述至少一段为盘管并且沉浸在所述冷凝水中。

在如前所述的热泵系统中，可选地，在所述过冷盘管处设置有温度传感器，用于实时监测所述过冷盘管内制冷剂的温度。

在如前所述的热泵系统中，可选地，所述膨胀阀的开度能够根据所述过冷盘管内制冷剂的温度进行调整。

在如前所述的热泵系统中，可选地，所述膨胀阀的开度为分级调整，并且，

在所述过冷盘管内制冷剂的温度小于第一预设温度时，所述膨胀阀关闭；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第一预设温度与第二预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第一开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第二预设温度与第三预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第二开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度大于所述第三预设温度时，所述膨胀阀完全打开，

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度，所述第二预设温度小于所述第三预设温度，所述第一开度小于所述第二开度。

在如前所述的热泵系统中，可选地，所述过冷盘管和所述蒸发支路的所述至少一段平行或贴合布置。

为了实现前述目的，本发明的第二方面提供了一种热泵干衣机，其中，所述热泵干衣机包括如前述第一方面中任一项所述的热泵系统。

为了实现前述目的，本发明的第三方面提供了一种如前所述的热泵干衣机的控制方法，其中，所述方法包括如下步骤：

步骤A：在烘干前期，所述热泵系统正常运行，所述膨胀阀处于关闭状态；以及

步骤B：当所述过冷盘管内制冷剂达到一定温度时，所述电子膨胀阀开启。

在如前所述的方法中，可选地，所述膨胀阀的开启为分级开启，其中：

在所述过冷盘管内制冷剂的温度小于第一预设温度时，所述膨胀阀关闭；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第一预设温度与第二预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第一开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第二预设温度与第三预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第二开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度大于所述第三预设温度时，所述膨胀阀完全打开，

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度，所述第二预设温度小于所述第三预设温度，所述第一开度小于所述第二开度。

本发明通过优化热泵系统，提高热泵系统的过冷度、提升热泵系统的能力，进而提高了热泵干衣机的烘干效率。

根据本发明的热泵系统，通过使蒸发支路与接水盘中的冷凝水换热、并进一步使接水盘中的冷凝水与过冷盘管换热，增大蒸发器的进出口冷媒焓差，以提高蒸发器侧换热量，从而提高热泵干衣机的烘干效率，并且不影响用户的生活环境。

根据本发明的热泵干衣机及其控制方法基于前述热泵系统，因而它们能够实现上述有益技术效果。

【附图说明】

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了本发明的热泵系统的一个实施例的示意图；以及

图2示出了具有图1实施例的热泵系统的热泵干衣机的控制方法流程图。

附图标记：10-压缩机；20-冷凝器；30-过冷盘管；31-毛细管；40-蒸发支路；41-膨胀阀；42-支路盘管；50-接水盘；60-蒸发器；T1-第一预设温度；T2-第二预设温度；T3-第三预设温度；A1-第一开度；A2-第二开度。

【具体实施方式】

参照附图和具体实施例，下面将以示例方式来说明根据本发明的热泵系统、热泵干衣机及其控制方法的结构组成、特点和优点等，然而所有描述不应用于对本发明形成任何限制。

此外，对于在本文提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。

还需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

图1示出了本发明的热泵系统的一个实施例的示意图。

从图中可以看出，该热泵系统包括常规的热泵循环，其由依次布置的压缩机10、冷凝器20、毛细管31、蒸发器60组成。为了提高热泵系统的效率，在该热泵循环中还设置有过冷盘管30，其连接在冷凝器20和毛细管31之间，并且沉浸在用于接收冷凝水的接水盘50中。

该热泵系统进一步还包括蒸发支路40，该蒸发支路40使制冷剂绕过毛细管31和蒸发器60。蒸发支路40中设置有电子膨胀阀41、支路盘管42。该支路盘管42也沉浸在接水盘50中，用作过冷盘管30的降温装置。在可选的实施例中，该支路盘管也可以替换成其它非盘管形式的一段，例如也可以是直管。盘管增加了在接水盘中的长度，更加有益于提升换热效果。

热泵系统管道内流通制冷剂。在图1的实施例中，可以看出，制冷剂有二条循环回路。

第一循环回路为：从压缩机10的下游排出的高温高压制冷剂气体通过管道经过冷凝器20放热形成常温高压的制冷剂液体，经由冷盘管30和毛细管31的降温降压形成低温低压的制冷剂液体，再经过蒸发器60吸热形成常温低压的制冷剂气体，再从该压缩机10的上游管道回到该压缩机10压缩成高温高压的制冷剂气体，如此循环。

第二循环回路为：从压缩机10的下游排出的高温高压制冷剂气体通过管道经过冷凝器20放热形成常温高压的制冷剂液体，经由蒸发支路40的膨胀阀41形成低温低压制冷剂气体，再从该压缩机10的上游管道回到该压缩机10，如此循环。

第二循环回路能够对接水盘50中的冷凝水进行降温，从而冷却过冷盘管30，增大蒸发器60的进出口冷媒焓差，提高蒸发器侧换热量，从而提升热泵系统的工作效率。

所述接水盘50内有冷凝水，所述冷凝水可以来自于低温低压的制冷剂在蒸发器60内吸收其外部空气的热量，在外部空气中含的水分由于冷却凝结在蒸发器60外表面而产生的冷凝水。从图示中可以看出，所述蒸发支路40连接在冷凝器20的下游与压缩机10上游之间。该蒸发支路40的一段支路盘管42与过冷盘管30都沉浸在接水盘50的冷凝水中。该支路盘管42的上游设置膨胀阀41，该膨胀阀41用于对冷凝器20下游的蒸发支路40内常温高压的制冷剂液体进行降温降压形成低温低压的制冷剂气体进入该膨胀阀41下游的支路盘管42内。支路盘管42内的低温低压的制冷剂气体与接水盘50内的冷凝水换热，将冷凝水降温，从而冷却过冷盘管30中制冷剂，因此增大蒸发器60的进出口冷媒焓差，进而提升热泵系统的供热能力。

该段支路盘管42可以为如图中实施例所示的盘管，也可以为U型管道或S型管道或波纹型管道等，其形状不受限制，只要能够流通制冷剂并且能够全部或部分沉浸在接水盘50内的冷凝水中以与其进行换热即可。在可选的实施例中，该支路盘管42与过冷盘管30贴合或平行，能够更快速地冷却过冷盘管30中的制冷剂，以提高蒸发器60侧换热量。

过冷盘管30处可以设置有温度传感器(图中未示出)，用于实时监测所述过冷盘管30内制冷剂的温度。膨胀阀41可以为电子膨胀阀，也可以为常用类型的其它膨胀阀。

由于过冷盘管30内制冷剂的温度是非稳态的，在此通过温度传感器实时监测的过冷盘管30内制冷剂的温度以调整该膨胀阀41的开度，从而调节蒸发支路40内制冷剂的温度，并通过接水盘50中的冷凝水换热，将过冷盘管30中制冷剂的温度降低。膨胀阀41的开度越大对在其中制冷剂降温降压的效果越好。

在该实施例中，该膨胀阀41的开度可以为分级调整。在一些另外的实施例中也可以为无级调整。相对于无级调整，分级调整可以通过机械的方式实现，结构性能更稳定、成本更低。

例如，在分级调整的一个示例中，在过冷盘管30内制冷剂的温度小于第一预设温度T1时，所述膨胀阀41关闭；在过冷盘管30内制冷剂的温度在所述第一预设温度T1与第二预设温度T2之间时，膨胀阀41打开为第一开度A1；在过冷盘管30内制冷剂的温度在所述第二预设温度T2与第三预设温度T3之间时，膨胀阀41打开为第二开度A2；在过冷盘管30内制冷剂的温度大于所述第三预设温度T3时，所述膨胀阀完全打开。其中，第一预设温度T1小于所述第二预设温度T2，第二预设温度T2小于第三预设温度T3，第一开度A1小于第二开度A2。

在具体应用中，可以根据经验设定上述第一预设温度T1、第二预设温度T2、第三预设温度T3，以及上述第一开度A1、第二开度A2，以实现期望的热泵循环效果。另外，上述分级调整也可以分为各种适当的级数，例如但不限于二级、三级、四级、五级等。

在另一方面，本发明进一步地提供了一种包括上述各实施例中的热泵系统的热泵干衣机。该热泵干衣机可以包括有干衣桶，待烘干的衣物可以放置在该干衣桶内。该干衣机通过上述热泵系统中的冷凝器20产生的热量烘干置于干衣桶内的衣物，这可以通过用风机等装置将冷凝器20处的热空气循环至干衣桶内实现。

图2示出了具有图1实施例的热泵系统的热泵干衣机的控制方法流程图。如下结合该图示流程图描述该方法的各步骤。

步骤A：开启烘干程序，热泵系统运行。在烘干前期，膨胀阀40可以处于关闭状态，确保热泵系统以及热泵干衣机的干衣桶升温速度。热泵系统正常运行，在该热泵系统中(如图1)，制冷剂从压缩机10的下游管道依次经过冷凝器20、过冷盘管30、毛细管31、蒸发器60再从该压缩机10的上游回到该压缩机10，如此循环。

步骤B：热泵干衣机运行一段时间后，过冷盘管30内制冷剂温度达到第一预设温度T1时，膨胀阀41开启。

在该热泵系统中(如图1)，从压缩机10的下游排出的高温高压制冷剂气体经过冷凝器20放热形成常温高压的冷凝剂液体，并从冷凝器20的下游分为二路循环回路。在该二路循环回路中：第一循环回路(热泵循环)制冷剂依次经过过冷盘管30、毛细管31降温降压形成低温低压的制冷剂液体，通过蒸发器60吸热形成常温低压的制冷剂气体，再从该压缩机10的上游回到该压缩机10；第二循环回路(蒸发支路)制冷剂依次经过膨胀阀41降温降压形成低温低压的制冷剂液体，经由支路盘管42再从该压缩机10的上游回到该压缩机10形成循环。通过形成二路循环，并且支路盘管42与过冷盘管30在接水盘50的冷凝水中换热，提高了系统在毛细管31上游的过冷度，降低冷凝水的温度，从而降低过冷盘管的温度，提高系统的过冷度，提高热泵系统的能力，从而提高热泵干衣机的烘干效率。

在该热泵系统运行过程中，膨胀阀41为了更好地降低其下游支路盘管42中的制冷剂温度，该膨胀阀41根据温度传感器所监测出的过冷盘管30中制冷剂的实时温度，调整其开度。

例如，如前面所述的，在所述过冷盘管内制冷剂的温度小于第一预设温度时，所述膨胀阀关闭；在过冷盘管30内制冷剂的温度在第一预设温度T1与第二预设温度T2之间时，膨胀阀41打开为第一开度A1；在过冷盘管30内制冷剂的温度在第二预设温度T2与第三预设温度T3之间时，膨胀阀41打开为第二开度A2；在过冷盘管30内制冷剂的温度大于第三预设温度T3时，膨胀阀完全打开。其中，第一预设温度T1小于第二预设温度T2，第二预设温度T2小于第三预设温度T3，第一开度A1小于所述第二开度A2。

在具体应用中，可以根据经验设定上述第一预设温度T1、第二预设温度T2、第三预设温度T3，以及上述第一开度A1、第二开度A2，以实现期望的热泵循环效果。另外，上述分级调整也可以分为各种适当的级数，例如但不限于二级、三级、四级、五级等。

步骤C：继续步骤B，热泵干衣机监测到干衣桶内衣物的含水率降到设定值或衣物的重量降到设定值后，向热泵系统发出烘干程序结束的指令，热泵系统停止运行。

通过以上描述可以了解，本发明在热泵干衣机的热泵系统中设置了蒸发支路40，在蒸发支路40上设置膨胀阀41和支路盘管42，在整个热泵系统中形成制冷剂二条循环回路，提升了热泵系统的升温速度、改善了热泵干衣机的烘干效果。

本发明进一步将蒸发支路40的一段支路盘管42和过冷盘管30都设置在盛有冷凝水的接水盘50中，用以换热，通过将过冷盘管30的温度进一步降低，提升了换热效果，即增大了蒸发器60的进出口冷媒焓差，提高蒸发器60侧换热量，从而提升热泵系统的能力，在不影响用户的生活环境的情况下，使整个热泵干衣机的烘干效率提高、加快烘干速度。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括依次布置的压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器，所述热泵系统还包括所述接水盘，并且在所述冷凝器和所述毛细管之间设置有过冷盘管，所述过冷盘管与所述接水盘内的冷凝水换热，

其中，所述热泵系统进一步设置有蒸发支路，所述蒸发支路连接在所述冷凝器的下游与所述压缩机的上游之间，所述蒸发支路上设置有膨胀阀，所述膨胀阀位于所述蒸发支路中的至少一段的上游，所述蒸发支路中的所述至少一段与所述接水盘内的冷凝水换热。

2.如权利要求1所述的热泵系统，其中，所述冷凝水为所述蒸发器产生的冷凝水。

3.如权利要求1或2所述的热泵系统，其中，所述过冷盘管沉浸在所述冷凝水中，和/或，所述蒸发支路中的所述至少一段为盘管并且沉浸在所述冷凝水中。

4.如权利要求1或2所述的热泵系统，其中，在所述过冷盘管处设置有温度传感器，用于实时监测所述过冷盘管内制冷剂的温度。

5.如权利要求4所述的热泵系统，其中，所述膨胀阀的开度能够根据所述过冷盘管内制冷剂的温度进行调整。

6.如权利要求5所述的热泵系统，其中，所述膨胀阀的开度为分级调整，并且，

在所述过冷盘管内制冷剂的温度小于第一预设温度时，所述膨胀阀关闭；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第一预设温度与第二预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第一开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第二预设温度与第三预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第二开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度大于所述第三预设温度时，所述膨胀阀完全打开，

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度，所述第二预设温度小于所述第三预设温度，所述第一开度小于所述第二开度。

7.如权利要求1或2所述的热泵系统，其中，所述过冷盘管和所述蒸发支路的所述至少一段平行或贴合布置。

8.一种热泵干衣机，其特征在于，所述热泵干衣机包括如前述权利要求1至7中任一项所述的热泵系统。

9.如权利要求8所述的热泵干衣机的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤A：在烘干前期，所述热泵系统正常运行，所述膨胀阀处于关闭状态；以及

步骤B：当所述过冷盘管内制冷剂达到一定温度时，所述电子膨胀阀开启。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述膨胀阀的开启为分级开启，其中：

在所述过冷盘管内制冷剂的温度小于第一预设温度时，所述膨胀阀关闭；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第一预设温度与第二预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第一开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度在所述第二预设温度与第三预设温度之间时，所述膨胀阀打开为第二开度；

在所述过冷盘管内制冷剂的温度大于所述第三预设温度时，所述膨胀阀完全打开，

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度，所述第二预设温度小于所述第三预设温度，所述第一开度小于所述第二开度。