CN1886628B - 热泵式干衣机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于烘干诸如衣物等物品的烘干设备。该烘干设备包含用于容纳待烘干物品的腔；用于将第一温度的已加热气体供应至所述腔的系统。所述空气供应系统包括一空气流动路径，该空气流动路径具有用于将水分从流出所述腔的空气中去除以及将所述空气的温度降至露点温度的装置。所述空气流动路径进一步具有用于将流出所述水分去除装置的所述空气的温度升高至所述第一温度的装置。所述烘干设备进一步包括一热泵系统，该热泵系统包括具有压缩机、冷凝器、TEV阀、以及蒸发器的制冷剂环路。

Description

热泵式干衣机

对相关申请的交叉引用 

本发明要求于2003年9月23日提交的名称为“热泵式干衣机”的美国临时专利申请60/507,466的优先权，该申请的公开内容通过参考号而全部引用进来。 

技术领域

本发明涉及一种用于烘干衣物及其它织物制物品的干衣机并且涉及一种对所述物品进行洗涤的洗衣机。

背景技术

对一般的干衣机进行简单的研究。如图30所示，它们抽吸室内空气，使所述空气经过加热器，并且将所述空气吹至容纳待烘干衣物的旋转滚筒内。所述空气经过所述滚筒一次，然后被排出至室外。部分所述空气从织物带走水分，而部分空气绕过衣物，没有起任何作用而排出。这是最简单、成本最低、且最不合理的构建干衣机的方式。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种性能较好且效率更高的干衣机。

前述目的通过本发明而实现。

根据本发明，烘干设备大致包括：用于容纳待烘干物品的腔；用于以第一温度供应已加热气体至所述腔的装置，所述空气供应装置包括一空气流动路径，该空气流动路径包括用于从所述腔中排出的空气中去除水分以及将所述空气的温度降至露点温度的装置，以及用于将从所述水分去除装置中排出的空气的温度升高至所述第一温度的装置，以及一热泵系统。所述热泵系统包括：用于使液态的制冷剂经过所述预热装置的制冷剂回路、 用于控制所述制冷剂的质量流量以及用于将所述制冷剂从液态转化到液/气态的装置、以及用于使所述液/气态的制冷剂通过所述水分去除装置以将所述制冷剂转化为气态的装置。所述制冷剂回路包括从所述制冷剂中去除热量的热量去除装置。

在本发明的第二方面，提供了一种洗涤设备。所述洗涤设备大致包括一个洗涤腔；用于将已加热的水供应至洗涤腔内的装置，所述已加热水供应装置包括第一热存储装置，该第一热存储装置具有一热交换装置及一用于接收水的输入装置；以及一用于将已加热的水从洗涤腔排出以及将热量从所述已加热的水传递至排出侧热存储装置的装置；以及热泵系统，用于将热量从所述排出侧热存储装置传递至所述第一热存储装置。

在本发明的另一方面，提供一种用于烘干系统中的烘干腔。所述烘干腔包括一个静止的滚筒和多个用于翻动待烘干物品的可旋转叶片。

本发明的热泵式干衣机的其它细节以及其它目的和优点在下面的详细描述和附图中阐明，其中相同的标号表示相同的元件。

附图说明

图1是对根据本发明干衣机的示意图；

图2是带有预热加热器的干衣机的示意图；

图3是带有外部预热蒸发器和制冷剂换向阀控制器的干衣机的示意图；

图4是带有外部预热蒸发器和温暖空气供应控制器的干衣机的示意图；

图5是带有空气节热器的干衣机的示意图；

图6是带有空气节热器和制冷剂再冷却器的干衣机的示意图；

图7是带有热管式空气节热器和制冷剂再冷却器的干衣机的示意图；

图8是带有热管式空气节热器、制冷剂再冷却器、以及制冷剂节热器的干衣机的示意图；

图9是带有可选制冷剂再冷却器位置的干衣机的示意图；

图10是带有传导式烘干热源的干衣机的示意图；

图11是带有工作制冷剂膨胀器的干衣机的示意图；

图12a示出带有传统气流的干衣机；

图12b示出根据本发明的带有改进气流的干衣机；

图13a示出带有传统气流的干衣机；

图13b示出带有改进气流的干衣机；

图14是带有热管式空气节热器、制冷剂再冷却器、制冷剂节热器、以及压缩机降温器的干衣机的示意图；

图15是带有相变式热存储器的干衣机的示意图；

图16是内部旋转叶片组件的静止滚筒的示意图；

图17是用在滚筒中的内部旋转叶片组件的立体图；

图18是内部旋转叶片组件的剖切视图；

图19是一滚筒的后视图，示出了一内部旋转叶片组件；

图20示出一内部旋转叶片组件；

图21示出一个带有支撑环结构以及内部旋转叶片组件的滚筒；

图22示出一个带有中央支撑环结构以及内部旋转叶片组件的滚筒；

图23a和23b示出滚筒密封件的局部视图；

图24a和24b示出滚筒密封件的截面图；

图25是示出滚筒输入空气温度对滚筒废气露点之影响的图表；

图26是示出滚筒输入空气温度对滚筒废气焓之影响的图表；

图27是具有开放空气线路的干衣机的示意图；

图28是具有热泵热水源的洗衣机的示意图；

图29示出具有旋转式叶片组件和竖直上升气流的滚筒；

图30示出一传统的干衣机；

图31是根据本发明的带有空冷式制冷剂再冷却器的热泵式干衣机的示意图；

图32是根据本发明的带有水冷式制冷剂再冷却器的热泵式干衣机的示意图；

图33示出水冷式干衣机再冷却器排出物用作热洗涤水源的应用；

图34示出水冷式干衣机再冷却器排出物用作空间热源的应用；

图35示出作为多个洗衣机的热洗涤水源的水冷式干衣机再冷却器；

图36是具有自清洁式线屑过滤器的根据本发明的热泵式干衣机的示意图；

图37是带有J形翼片结构的自清洁式线屑过滤器的示意图；

图38是具有织物水分感测和自动关机功能的根据本发明的热泵式干衣机的示意图；

图39是具有备用水分处理功能的根据本发明的热泵式干衣机的示意图；

图40-42示出可以用在图38所示系统中的织物水分感测算法。

具体实施方式

热泵式干衣机

在滚筒内部，基本的热泵式干衣机以与传统干衣机相同的方式起作用。已加热的干燥空气进入滚筒，从衣物吸取水分，然后变得较冷、较湿而离开滚筒。基本的差别在于热泵式干衣机提供已加热的干燥空气的方式。

作为连续加热室内空气以及然后排出所述空气的替代，热泵式干衣机干燥来自滚筒排气装置的空气且使之升温，并将其返回到滚筒。有用的热量被收回并再次使用而不是被排出到建筑物之外。

这是通过借助于除湿装置将滚筒排气装置连接回滚筒入口而实现的。热泵式干衣机使用封闭的空气环路，在流动路径中带有除湿装置。所述除湿装置将从滚筒排出的湿空气中夹带的水分去除，重新加热空气， 并将所述空气返回至滚筒。所述滚筒是旋转式滚筒，可以由现有技术中已知的任何适当装置旋转。

参见图1，在点1处，已加热的干空气进入旋转的滚筒10，并从翻转中的衣物内吸取水分。然后，在点2处载着所吸取的水分离开滚筒10，然后进入主风机12，主风机12使干燥中的空气经过干燥空气环路。在点3处，空气离开主风机12，并经过湿空气散热器(散热器)14。

散热器14，如美国专利4,603,489中所教示的，除去基本上等于热泵压缩机16所消耗的功率的热量，在此所述美国专利通过参考号而引入。在优选的实施方式中，散热器14是一个简单的空气对空气热交换器，该热交换器将热量从干燥中空气传导至干衣机周围的环境空气。所述干燥中空气不与环境空气连通，仅仅有热量传递。散热器14优选地通过风扇或风机驱动周围的室内空气而冷却。在一替代实施方式中，散热器14可以是液冷型的。

由于干衣机是封闭环路设计，连续去除基本上等于功率消耗的热量对于控制工作温度是必需的。散热器14在热量已经在滚筒中进行了有用的工作之后将之去除，这是一个令人满意的特征。另一方法，如现有技术中所教示的，在干燥中空气进入滚筒之前从所述干燥中空气去除热量，冷却进入滚筒的所述空气，基本上是一种折衷的方案。

在点14处干燥中空气从散热器14排出，并进入蒸发器18，蒸发器18将所述空气冷却至其露点之下。先前从所述织物吸取的水分从所述干燥中空气冷凝出来，由滴盘20收集且流至收集箱22。在所述优选实施方式中，一个自动泵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。在一替代实施方式中，可以去除收集箱22用于手动清空。

蒸发器18吸取足够的焓，以及从所述织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，所需的蒸发器冷却容量等于焓和所述冷凝热的总和。

干燥中空气在点6处流出蒸发器18，冷却并有效地饱和(标称RH＝85％～90％)，并且进入冷凝器26。所述冷凝器26再次加热空气，使之达到在点1处的初始温度。然后空气流出冷凝器26并再次在点1处进入滚筒10，完成循环。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加至干燥中空气，在滚筒10中起作用，逐渐增加水分吸取率。此热量然后由散热器14去除，维持系统的热平衡。

热泵

再次参见图1，系统热泵用作除湿器，如下所述：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，在此，(制冷剂的)冷凝热量传递至干燥中的空气。制冷剂冷凝，并在点2’处作为高压液体流出冷凝器26，并经过接收器28流至热膨胀阀(TEV)30，膨胀阀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(高的液体含量)流出TEV 30，并进入蒸发器。

蒸发器18从干燥中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。

TEV 30通过响应系统条件成比例地打开和关闭而控制制冷剂质量流。在一个实施方式中，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。多个TEV和控制实施方式在本文件的系统控制部分中讨论。

控制器32具有多个功能，例如循环时间和干燥控制，也在本文件的系统控制部分中讨论。

控制器32可以是控制和监控系统，通过使用微控制器、微计算机等而实施。控制器32可以从传感器以及用户输入/输出装置接收输入。控制 器32可以通过控制线(未示出)耦合至不同的干燥器元件，用于控制相应的运转。可以用于控制器32的传感器包含沿着空气供应流动路径以及制冷剂流动路径定位在不同位置处的温度传感器、以及沿着空气供应路径定位在不同位置处的水分传感器。

热泵式干衣机性能和/或效率改进

预热(warmup)考虑

织物干燥以三个阶段进行，上升阶段或预热、稳定状态、以及下降阶段，如附件A：理论考虑中所讨论的。当热泵式干衣机首次启动时，其必须在获得烘干率之前达到工作温度。实际上，热泵式干衣机中的预热阶段可非常长，令人不快地增加了整个烘干时间。预热时间是干衣机的加热部分及湿衣物的质量、和可用热量的函数。有利地，此状态尽可能地短，并且所述干衣机和所述湿织物尽可能快地达到工作温度。

预热加热

如图1所示，在基本构造中，热泵是唯一的热源。在正常工作温度下，所述热泵供应的热量多于稳定状态所需的热量，多出的热量由散热器14释放。然而，在低的启动温度下，制冷剂的压力低，结果制冷剂质量流小，热泵消耗非常少的功率，并且供应非常少的热量。这导致的慢的预热，并增加了整个干燥时间。

预热时间可以通过附加预热加热器34而减少，如图2中所示，其直接加热干燥中的空气，使得干衣机和衣物的温度在相对短的时间内达到工作温度。在优选的实施方式中，此加热器仅仅在干衣机达到工作温度之前通电。所述加热器优选地在功率允许的范围内尽可能地大，因为加 热器越大，预热时间越短。其可以在不实质上增加全部能量消耗的情况下使用，因为其仅在各循环开始阶段短时间内使用。

在另一实施方式中，一个电预热加热器可以整合在制冷剂管路中，以作为空气环路中预热加热器34的补充或替代。在非对流式加热部分中讨论的辐射或传导加热装置也可以用于预热加热，作为空气环路和/或制冷剂回路的替代或与之一起工作。

替代预热装置

外部蒸发器

预热加热的替代源可以由外部预热蒸发器36实现，如图3和图4所示。在两个实施方式中，在预热的过程中，制冷剂气体在进入压缩机16之前从蒸发器18经过预热蒸发器36。预热蒸发器36从周围室内空气吸取热量，该热量由热泵传送到冷凝器26。此种方法提供与预热加热器34等同的预热加热，但是利用了热泵性能系数(C.O.P.)的优点，比预热加热器34消耗较少的能量，同时提供基本相同的预热热量。

如图3所示，预热热量可以由换向阀38控制，在不需要预热蒸发器36时换向阀38将之切出制冷剂回路。换向阀38优选地是一个简单的由控制器32致动的三通电磁阀，但是可以使用任何合适类型的阀。

当换向阀38处在预热模式下时，点7’通过换向阀38连接至点6B’，而点6’被切断。然后制冷剂从蒸发器18在点6A’处流至预热蒸发器36。预热蒸发器36将热量从室内空气传递至制冷剂。然后制冷剂在点6B’处流出蒸发器36，经过换向阀38，在点7’处流至压缩机16吸口。

当换向阀38处在正常的稳定状态下时，点7’连接至点6’，而点6B’被切断。制冷剂在点6’处离开蒸发器18，并且通过换向阀38在7’处流至压缩机16吸口。制冷剂不在点6A’处进入预热蒸发器36，因为 在点6B’处的排放被切断。在此模式下，制冷剂全部绕过预热蒸发器36。

在图4中，示出用于控制预热蒸发器36的替代装置。在此实施方式中，制冷剂连续地经过预热蒸发器36。预热蒸发器36封闭在一优选地为绝热的壳体内，所述绝热壳体基本上限制热传递以及自然对流气流。当需要预热加热时，风机40被激励，优选地由控制器32激励，迫使周围的室内空气经过预热蒸发器36。当不需要预热加热时，风机40关闭，在此优选地由控制器32关闭，预热蒸发器36被有效地切断。

可变容量压缩机

此方法通过在预热过程中增加压缩机的有效容积量而补偿制冷剂在低温下的性能。通过充分地增加容积量，在预热的过程中，压缩机将吸取正常功率或接近正常功率，并且在正常或大致正常的稳定状态下泵送热量。这将在预热过程中提供预热加热以及良好的热泵性能。优选地，压缩机16在预热过程中以增大的容量运行，然后随着干衣机达到所需的工作温度，阶变或逐渐变至正常的容量。优选地，由图1-4中所示的控制器32来控制压缩机容量。

此方法也可以与其它的预热方法一起使用，以确保适当地冷凝在预热的过程中从衣物吸取的水分。可变的容量可以是压缩机本身的特征；带有诸如卸载缸体、可变冲程等之类的装置。替代地，可以使用带有独立的低速和高速绕组的双速压缩机马达。优选的方法是通过可变频率驱动电子装置进行压缩机速度控制。

可变烘干空气流量

此方法通过在预热过程中减少烘干环路质量气流增加压缩机的功率消耗。这导致蒸发器饱和温度稍微下降，并且冷凝器温度升高，有效地增加压缩机上的Δ_T和Δ_P。这又减少了压缩机COP，并增加了压缩机功 率消耗。

在此模式中所述增加的压缩机功率消耗与使用可变速度压缩机获得的效果相当。此方法可以以简单的电风机速度控制实施，或以双速或多速风机马达实施；且与可变速压缩机驱动相比可以以较低成本制造。

可变容量压缩机装置和可变气流装置可以一起使用，用于实现组合的效果。预热加热器34在带有替代预热装置的实施方式中是不需要的；如果需要，可以用于补充替代预热装置，并进一步减少预热时间。

空气节热器

为了清楚起见，控制器32已经从图5和后续附图中删除。

热泵干衣机的改进实施方式包含空气节热器42，如图5所示。在此实施方式中，空气节热器42是一个空气对空气热交换器，其运转如下：湿空气在点4处流出散热器14，并与直接流至蒸发器18相反，其首先进入空气节热器42。来自湿气流的热量通过空气节热器42传递至在点6处流出所述蒸发器18的冷饱和空气。所述两个气流不连通，其间只有热量传递。

所述冷却的湿空气然后流出空气节热器42并在点5处进入蒸发器18。蒸发器18将空气冷却至露点以下，如先前所讨论具体实施方式中一样。然而，空气节热器42已经吸取了所述湿空气的焓中的很大一部分，结果，所述蒸发器18的较大部分冷却容量可以用于冷凝水分。此优点如期望那样可以表现为较小的(降低的冷却容量)、较低成本的蒸发器，或表现为增加的水分冷凝速率。

冷却的饱和空气然后离开蒸发器18，并在点6处进入节热器42，在此其从在点4处进入的湿空气接收热量，如上所述的。温暖的空气然后离开节热器42，然后在点7处进入冷凝器26。冷凝器26如预先讨论的实施方式那样再次加热空气，然而，进入的空气显著地较为温暖，而降 低了所需的冷凝器加热容量。这可以如期望那样表现为较小的(降低的加热容量)、较低成本的冷凝器，或增加的加热速率。

节热器42的热交换容量表现为在蒸发器处的附加的有效冷却容量，以及在冷凝器处的增加附加的加热容量，而没有额外的能量消耗。对于给定的蒸发器和冷凝器，增加空气节热器42将导致烘干速率的增加。如果它们制得较小，压缩机16也可以制得较小并成本更低，而且将以减小的能量消耗实现相同的烘干速率。

制冷剂再冷却器

在热量已经起了有用的作用了之后，湿空气散热器14有效地用作用于从干衣机去除热量的装置。用于去除大致等于压缩机功率消耗的热量的替代装置、对于湿空气散热器14的改进在图6中示出。

在此实施方式中，制冷剂流出冷凝器26，并在点2’处进入制冷剂再冷却器44。再冷却器44去除大致等于压缩机功率消耗的热量，有效地执行与散热器相同的功能，而当使用再冷却器44时，不再需要散热器14。散热器14由虚线所示表明其是不再需要的。

制冷剂在点3’处流出再冷却器44，并经过接收器28到达TEV 30。TEV 30降低制冷剂压力，如前面讨论的实施方式。然而，再冷却器44已经从制冷剂去除基本上的热量，并且以相对较低的焓进入TEV 30。当使用再冷却器44时，流出TEV 30并在点5’处进入蒸发器18的制冷剂的质量非常差(较多液体、较少气体)。这实质上改善了蒸发器18的冷却容量。

再冷却器44相对于散热器14具有附加的优点。再冷却器44优选地是制冷剂对空气或制冷剂对液体的热交换器，与是空气对空气热交换器的散热器14相反。结果，再冷却器44是更高效的、并可以较小且制造成本较低。

在点2’处进入再冷却器44的制冷剂实质上比在点3处进入散热器14的湿空气更热。结果再冷却器44与散热器14相比具有更大的通路(制冷剂和例如室内空气之类的冷却流体之间的Δ_T)，进一步提高了其效率，并允许进一步减小尺寸。

再冷却器44还改变系统热平衡。通常，冷凝器26的容量等于蒸发器18的容量加上压缩机16的功率消耗。然而，由于压缩机16的功率由再冷却器44去除，能量平衡规定冷凝器26的容量必须等于蒸发器18的容量。当再冷却器工作时饱和温度降低，蒸发器容量增加，而冷凝器容量降低，直到达到此平衡。

当再冷却器44工作时，随着系统中的饱和温度降低，蒸发器18过热或制冷剂质量流将相应地改变。这取决于TEV 30的性能。如果TEV 30构造成维持恒定的过热，其在再冷却器44工作时可以根据需要增大制冷剂质量流，这将成比例地增大热泵容量和烘干速率——如果环路气流是足够的。

如果允许蒸发器18过热浮动，当再冷却器14工作时，蒸发器18过热将增加。这在本文本的制冷剂节热器部分所述的某些实施方式中可以是有利的。当使用再冷却器44时，在点7’压缩机吸口处增大的制冷剂过热导致在点1’处流出压缩机16的制冷剂过热增加。这又降低冷凝器效率，相当于再冷却器44工作时所需的冷凝器容量下降。

当与空气节热器一起使用时，再冷却器44具有附加的优点。当使用散热器14时，空气节热器42性能实质上降低，因为在点4处进入的湿空气已经由散热器14冷却。当使用再冷却器44且优选地不使用散热器14时，进入节热器42的湿空气温暖很多，大大提高了节热器42的性能。

再冷却器44可以构造成气冷热交换器，在气冷热交换器中，优选地包括适当的风扇或风机，以将周围的室内空气传递至再冷却器空气侧。所述风扇或风机装置优选地尽可能靠近地面地从干衣机箱体的前侧吸取室内空气，在此处空气通常是最冷的，并在箱体的后侧排出所述空气， 以避免将温暖的空气朝着操作者排出，并防止吸取排出的空气。

再冷却器44可以封闭在优选地隔热的壳体内，当风扇或风机不运转时，所述壳体基本上限制热传递和自然对流气流，从而利于通过冷却气流控制装置进行精确的再冷却器44效率控制。

替代地，再冷却器44可以是液冷式的。在此实施方式中，冷却介质可以是冷的自来水。在洗衣房或自助洗衣店处，来自各干衣机1002中的再冷却器的热量可以用于预热洗涤水，以用于洗衣机1000。此种情景在图33和35中示出。如图35所示，多个洗衣机1000和干衣机1002可以放在一起。如果需要，可以设置一个可选的积蓄器1004。如果需要，各干衣机1002可以装备有两个通用的再冷却器排水输出端口出口。所述两个端口是相同的，并且如果仅使用一个端口，另一个端口应该盖住。它们可以一起使用，用于将所述干衣机链接在一起，而消除对歧管的需要。

参见图34，当供应至用于空间加热的外部散热器1006时，水冷干衣机再冷却器排放物可以用作空间加热源。如果需要的话，外部散热器1006能够用于干衣机冷却。

如果需要的话，液冷式再冷却器44实施方式可以与一个独立的空气冷却散热器一起使用以冷却液体冷却剂。该散热器可用在整体式干衣机箱体内以利于元件的安装，或可以定位在远处，例如定位在屋顶上，或可以提供有用的空间或过程热量。所述散热器可以用于冷却单个干衣机或多个干衣机。

热管空气节热器

空气节热器42的一个替代实施方式在图7中示出。在此实施方式中，空气节热器42包括呈两个热交换器部分形式的热管组件，所述两个热交换器部分由热管装置连接，并由标号46、48指示，图中示出两个热交换器部分由代表热流量的虚线连接。

此种方法提供了类似于图5中所示空气对空气节热器42的热力学性 能，且增加了实际制造方面的优点。这些优点包括与蒸发器18符合地安装节热器42，消除对交叉空气管路系统以及多次改变气流路径方向的需要。此实施方式提供了减少的空气环路压力下降，并需要较小的箱体空间。

所述热管空气节热器42衣如下方式运转：湿空气在点4处进入热管空气节热器的热部46。来自湿空气气流的热量由热管空气节热器的热部46传走。所述热管将所述热量传至冷部热交换器48。冷却后的湿空气然后流出空气节热器热部46并在点5处进入蒸发器18。

所述蒸发器将所述空气冷却至露点之下，如前述实施方式中所讨论的一样。然而，节热器42已经吸取了所述湿空气中的焓的很大一部分，结果，蒸发器的大部分冷却容量可以用于冷凝水分，此优点可以如期望那样表现为提供较小的(容量降低)蒸发器、或提高水分冷凝速率。

冷却的饱和空气然后离开蒸发器18并在点6处进入热管节热器冷部热交换器48，在此如前面所讨论地，其从在点4处通过所述热管进入的湿空气接收热量。然后被升温的空气离开热管节热器冷部48，并在点7处进入冷凝器26。如前述实施方式那样，冷凝器26再次加热所述空气。然而，所述进入的空气是相当温暖的，并且所需的冷凝器26容量减小。这可以如期望那样表现为较小的(容量降低)冷凝器、或提高的加热速率。

由于带有空气对空气式节热器，节热器42的热交换容量表现为在蒸发器18处的附加冷却容量、以及在冷凝器26处的附加加热容量，且不增加能量消耗。如果蒸发器18和冷凝器26不改变，那么增加节热器42将导致烘干速率提高。如果蒸发器18和冷凝器26做得较小，那么压缩机16也可以做得较小，并且将以较少的能量消耗实现相同的烘干速率。在Beta级住宅实验室测试中，节热器42减少10％～15％的能量消耗。

制冷剂节热器

额外的运转效率能够以制冷剂节热器50实现，如图8所示。制冷剂节热器(RE)包括两部分52和54。为了清楚起见，所述附图示出RE 50为两个由代表热流量的虚线连接的分离的部分；通常所述两部分包括单个组件。优选实施方式是平板型的热交换器，但是可以使用任何类型的制冷剂级热交换器，诸如同轴管等。

在运转中，参见图8，制冷剂在点3’处流出再冷却器44，然后进入RE的热部52。RE热部52将热从制冷剂传至冷部54。然后制冷剂在点4处流出RE热部52，并经过接收器28流至TEV 30。

TEV 30如前述实施方式那样降低制冷剂压力。然而，进入TEV 30的制冷剂的焓减少，并且作为比不使用RE 50时质量较低的混合物(较多液体、较少气体)在点5’处流出TEV 30。这增加了蒸发器18的有效容量。此优点可以如期望那样表现为较小(减小的容量)的蒸发器、或增大的冷凝速率。

在优选实施方式，RE 50与再冷却器44一起使用。在此种构造中，热量顺序地从位于再冷却器44和RE 50内的制冷剂中去除，与使用单独一个元件相比，进一步减少在点4’处进入TEV 30的制冷剂的焓。

制冷剂以减少的焓在点5’处进入蒸发器18，在此其从湿空气吸取蒸发热。制冷剂然后流出蒸发器18，作为稍微过热的蒸气，并在点6’处进入RE冷部54。在RE冷部54内，制冷剂吸收从RE热部52内的液态制冷剂传来的热量，并流出RE冷部54，作为非常过热的蒸气。在Beta级实验室测试中，通常过热在100°F的量级上。

所述高过热大大增加在压缩机16吸口点7’处的制冷剂密度。如果压缩机16是恒定位移型的，在点7’处的增加的制冷剂密度导致增大的制冷剂质量流。在压缩机吸口点7’处的高温也改善了压缩机等熵效率。

在Beta级实验室测试中，制冷剂质量流增加在20％左右。这可以表现为增加的热泵容量、以及同时增加烘干速率，或替代地，表现为较低 成本、较小位移的压缩机可以与RE 50一起使用，而不会降低性能。

由RE 50传递的所述高过热允许新型的控制方法。不必在蒸发器18排放位置点6’处维持过热的富余。因为对于RE 50，在使用中，不存在液体在点7’处进入压缩机的风险。如在本文件的控制部分中所述的那样，可以使用一种维持在点6处流出蒸发器18的空气温度恒定的替代算法。

制冷剂节热器50在图8中示出，带有优选的热管空气节热器。替代地，可以以相同的性能和效率损失使用诸如在图5和6中示出的空气对空气节热器；或者在损失一些性能和效率的情况下使用没有空气侧的节热器。RE 50可以与散热器14一起使用，该散热器14与再冷却器44一起使用或替代再冷却器44。

替代结构

图9示出一替代结构，其中再冷却器44和RE 50的相对位置互换。这基本上不是一个优选实施方式，但如果需要液冷再冷却器44，这能是有利的。液冷再冷却器44的优点在于，能够吸取更多的热量，特别是在热环境条件下。然而，流出液冷再冷却器44的制冷剂足够冷，从而限制或防止RE 50在图8的前述实施方式中的有用的吸热。

图9的替代实施方式，消除了该限制；RE 50在点2’处直接从冷凝器26接收制冷剂，所述制冷剂足够热，允许良好的RE 50的性能、并且水冷再冷却器44具有足够的通路以允许在点3’处流出RE 50的制冷剂具有良好的再冷却器性能。

压缩机过热降温器

压缩机过热降温器56可以如图14中所示地使用，以进一步对于给定的压缩机增加制冷剂质量流。所述增加的质量流可以有利于增加烘干 速率、或使得可以使用成本较低的压缩机，而不影响性能。

低温烘干

在稳定状态，增加滚筒的输入温度不会实质上影响滚筒排出物的露点，如图25的例子中所示。然而，其确实增加了滚筒排出物干球温度。这导致相当大的焓，在水分冷凝能够开始之前，所述焓必须由湿空气散热器和/或蒸发器去除。

所述焓代表不用于烘干衣物的附加工作。随着所述滚筒入口的干球温度升高，所述焓同时增加。对于给定的蒸发器尺寸，所述焓能够超出蒸发器冷却容量，不给水的冷凝留出冷却容量。其一个例子在图26中示出。以最低的可行的焓运行实质上是更有效率的。

对于此种方法具有较低的限制。如果滚筒排出物温度足够低，那么冷凝物可能冻结在蒸发器表面上。这会损及空气质量流和热传递效果。在稳定阶段中，优选的结构采用尽可能干的滚筒输入气体，并且运转温度仅仅达到能防止结冰。

低温烘干减小或消除了预热时间，使用较少的能量，且对织物的烘干更轻柔，而不会影响性能。这在附件A：理论考虑中讨论。

改进的气流

水平的上升流化气流

传统的家用于衣机通常采用向下的气流，或采用带有相当大下降分量的气流。大多数的家用干衣机采用位于后部隔板上部的滚筒入口，且滚筒在前部隔板下部低于门处排气。少数家用干衣机采用从后至前的水平气流，采用包括向下通风的有孔的压力通风系统的门。此种设计也引入了空气流的相当大的向下的分量。另一设计将滚筒入口和排气口设置在后隔板的对侧上，且在隔板上入口高于排气口。目前没有干衣机采用 向上的气流或带有相当大上升分量的气流。

向下的气流对于翻转干燥是不利的。其向下驱使落下的衣物，减少了重要的下落停留时间，并使下落中的衣物更紧凑地彼此靠近。织物被朝着滚筒排气口向前以及向下驱动，导致趋于阻塞排气出口。这些因素不利地影响性能和效率。

如图12中所示，可以有利地实施一替代气流路径。典型的传统气流在图12A中示出。空气靠近顶部在点58处于后部进入滚筒，并向前和向下行进，在点60处于门的下方排出。图12B示出改进的气流，其中空气在点58’处在门的下方进入滚筒，并在点60’处在靠近后隔板顶部处流出。

在此实施方式中，气流的向上分量趋于流化衣物层；下落中的织物物件逆着所述气流落下，而不是顺着其落下，下降得较慢，延长了重要的停留时间。下落中的物件趋于蓬松及彼此分离而不是集中，并且在暴露于烘干空气方面大大改善。气流的水平分量的效用实质上得以缓和。织物物件不会聚集在滚筒的前下部或后部，也不会堵塞滚筒排气口。此实施方式提供改进的水分吸取和烘干性能。

一个替代实施方式包括位于后隔板上的滚筒入口以及前滚筒排气口，滚筒入口靠近或位于底部处。所述门可以构造成压力通风口，前滚筒排气口位于或靠近所述门的顶部，或替代地，所述滚筒排气口可以位于前隔板内，高于所述门。这些实施方式具有相同的有利上升气流，且具有更容易够到线屑过滤器位置的附加优点。

如果滚筒排气口位于门内，线屑过滤器也可以位于门内，优选地靠近顶部，以容易够到而取下。过滤器组件可以根据需要构造成从门的内部够到、从门的顶部够到、或从门的外部够到。如果滚筒排气口位于隔板内且高于所述门，那么过滤器组件可以根据需要构造成易于在门之上从干衣机的前部够到、在前部从干衣机的顶部够到。

竖直的上升流化气流

传统的商用和工业干衣机通常采用竖直向下的气流。相信这是与使用较大的电或燃气式加热器来加热烘干空气相匹配的安全需要。将大的加热器或燃烧器直接置于织物负载之下本质上是不安全的。结果，加热器通常位于所述滚筒之上，且采用竖直向下的空气。此方法是不利的，其朝着滚筒的底部向下驱使落下中的衣物，使落下中的衣物变得紧凑且减少重要的落下停留时间。排气气流使得织物被推至滚筒底部，并导致基本上阻塞排气出口。

所述热泵干衣机不具有电和燃气单元的内在起火危险，其非常适于竖直向上的气流。示例的实施方式可以如图13中所示有利地实施。如图13A所示，在传统的干衣机中，空气在点62处从顶部进入滚筒，并竖直向下行进，在点64处经过滚筒的底部流出。在图13B示出的改进实施方式中，空气在点62’处从滚筒的底部进入，并竖直地行进，在点64’处经过滚筒的顶部流出。

此实施方式具有大大改善的翻滚作用、较长的下降停留时间、以及改善的织物物件分散性，相当于在暴露于烘干空气方面得以改善。消除了滚筒排气口堵塞，烘干气流大大改善。此实施方式可以大大改进水分吸取和烘干性能。

非对流加热

在稳定状态的对流加热的过程中(由所有传统翻滚式干衣机所使用，以及由在本文件前述部分所讨论的热泵式干衣机实施方式所使用)，整个芯部织物温度将不会超过滚筒中空气的湿球温度。此现象不会受进入滚筒的空气的干球温度影响，如同在上面部分——低温烘干——中所讨论的一样。

非对流热源不受此限制，并且具有有效且新颖的方法来改善干衣机的性能。这些方法能够获得大大高于对流加热的织物温度和滚筒排放物露点，从而减少预热时间，提高烘干速率并提高效率。

电非对流加热

在一个实施方式中，辐射加热设备可以设置成直接加热织物，例如在门内，向后朝着滚筒内部。此方法是有效的，但是消耗额外的能量。一种替代的方法采用附着到滚筒壁的一部分上的电阻加热器，该方法是有效的，但还是消耗额外的能量。后一方法还导致需要旋转式的电连接，或静止的滚筒，如同在本文件的下面部分中所讨论的。

热泵非对流加热

在一优选实施方式中，采用对流加热装置，如图10所示，包括已加热的滚筒壁66通过传导直接加热织物。滚筒壁66在其圆周的适当部分处包含任何适当构造的制冷剂热交换器。

在正常的翻滚中，在任何给定的时刻，织物物件的一部分落下，一部分由滚筒叶片升起，以及所述织物物件的一部分留在滚筒底部处的紧密的堆内。在所述优选实施方式中，所述滚筒圆周被加热的所述部分对应于由在翻滚的过程中落下的织物所占据的滚筒圆周部分。即通常为滚筒圆周底部三分之一。

在一个实施方式中，可以通过熔接、焊缝或其它适当的方法将蛇形管粘合至随滚筒壁66的被加热部分。替代地，滚筒壁66的被加热部分可以包含在小型冰箱蒸发器中所通常使用的类型的一体式流动通道。优选所述滚筒壁外部绝热以使热量损失最小化。

工作中，高压过热的制冷剂在点1’处流出压缩机16，并进入滚筒壁66，加热所述壁66并将热传递至位于滚筒底部处的织物。因而织物温度升高，高于周围空气的湿球温度，大大提高了水分吸取速率。

在所述优选实施方式中，滚筒壁热交换器66使过热的制冷剂大大降温，但不会使之冷凝。这使得可以设计较简单、成本较低的滚筒壁，并提供充足的热用于实质上提高烘干速率。然后接近饱和的制冷剂在点1A’ 处流出滚筒壁66，并进入冷凝器16。

制冷剂循环的剩余部分实际上类似于前述的实施方式，只是冷凝器16的热容量被滚筒壁66的热容量降低。这并非是不利的，因为施加到滚筒的总热量是由冷凝器16和滚筒壁66所提供的热量的和。

在此实施方式中，在点1处进入滚筒10的烘干空气比不使用滚筒壁66的实施方式稍微凉一些。此空气主要用作载体来从滚筒去除吸取的水分，并且仅需要比排出滚筒的湿球温度更热，名义上等于织物的表面温度。相对于对流式加热的实施方式，使用加热的滚筒壁66的性能将大大提高。

如果制冷剂节热器50与所述加热的滚筒壁一起使用，所导致的压缩机排出物过热增加将在滚筒壁处增加可用的热量，进一步在滚筒内增加水分吸取速率。

旋转式滚筒

在本发明的变型中，整个旋转式滚筒的圆周可以被加热，并且优选地带有绝热的外部。制冷剂可以通过旋转式连接耦合到滚筒壁热交换器。替代地，可以在滚筒壁上带有电加热器、以及带有滑环用于所述电连接而简单地实施电加热滚筒壁。

静止式滚筒，旋转式叶片笼

滚筒旋转的基本目的在于使烘干中的衣物翻转。翻转是强制对流式烘干的基本且内含的功能。翻转使底层流动，并使织物物件循环起来。所述织物主要在其下落时暴露至烘干空气。

滚筒壁本身对于翻转并没有实质性作用；实现翻转是提升叶片的功能，该叶片附着到滚筒壁上。随着滚筒和所述叶片旋转，当所述叶片位于滚筒的水平中线之下时，其入射角是向上的，并且带动织物物件并将之升起。当叶片足够地高于所述中线时，其入射角是向下的，所述织物 物件滑下，并向滚筒的底部落下。

这在上止点附近进行但不是在上止点处进行。由叶片施加给织物的旋转速度导致织物以轻微的弧度落下，使得其趋于主要地经过滚筒的竖直中线。如果滚筒没有叶片，织物将沿着滚筒壁滑动而不会有实质性的提升，并且翻转效果将减少至可以忽略不计。

为了加热式滚筒壁便于实际制造，将热交换器(HX)装置耦合至制冷剂管路是有利的，无需旋转式滑动接头等。在一新颖的优选实施方式中，滚筒不旋转。这使得可以采用简单与低成本的蛇形管或其它适当的HX装置，其直接安装到滚筒壁上，并通过HVAC工业中公知的常规方式(例如熔接、铜焊等)耦合至制冷剂管路。替代地，滚筒壁的被加热部分可以包含在较小的冰箱蒸发器中普遍使用的一体式流道。

在图16-19所示的优选实施方式中，翻转是由一组叶片68在静止的滚筒70内独立旋转而实现的。这些叶片68优选地由位于滚筒70前部的圆形环72和位于滚筒后部的圆形环74支撑。所述环和叶片一起形成一个适当地容纳在滚筒内的笼并由一诸如电动马达之类的适当驱动装置旋转。

前环72的内直径足够大从而为装入和取出衣物提供进出通道，并且所述通道带有适当的门装置。前环72可以由图18中的辊子76支撑，辊子76支撑在静止滚筒70的内表面上。后环74可以形成为一个带孔的盘以便由轴支撑。在后面的带孔的实施方式中，所述孔允许烘干空气经过所述盘。

所述轴没有示出，经过静止滚筒的内壁，并且可以附着至适当的驱动皮带轮或链轮78，如图19中所示。皮带轮或链轮78可以通过皮带或链80耦合至驱动马达82。所述轴优选地由在后滚筒壁内的适当的轴承装置支撑。优选地在所述支撑位置处设置适当的轴密封以防止泄漏。

在此实施方式的变型中，一个或两个环72和74恰当地配合在所述滚筒内，并且可以由低摩擦材料制成或覆盖有低摩擦材料，诸如UHMW 聚乙烯或特富龙，如同现在许多常规的家用干衣机内的支撑滚筒滑动件中所使用的那样。替代地，低摩擦材料可以沿着所述环的滑动路径施加至滚筒的内表面。

在另一替代实施方式中，所述叶片笼可以完全悬臂延伸至后轴，消除了对于前部处的辊子76或滑动件的需要。

这些实施方式具有消除滚筒边缘密封件的额外优点。在滚筒的前部不需要移动密封件，滚筒的前部由门衬垫有效地密封；后部仅仅需要简单的常规轴密封。

在图21和22示出的一替代实施方式中，静止的滚筒70包括两个半壳70A和70B，带有绕着中线的狭槽。前半壳优选地包含一个位于其端壁(没有示出)上的开口，用于放入和取出衣物，所述开口带有适当的门装置。一个单环84安装在滚筒壳体70A和70B之间，并在叶片68的中部处支撑各叶片。环84可以如图21所示主要位于滚筒内、或者主要位于滚筒外，或者可以是双层的，同时支靠在滚筒的内侧和外侧表面上，带有一体式的边缘槽，各滚筒壳体的边缘可以容纳在该槽内。

环68的至少一部分优选地通过滚筒半壳70A和70B之间的狭槽暴露，并且皮带80可以绕过环而以适当的驱动装置(例如电动马达82)提供旋转。环84可以包含支靠在滚筒壁内侧和/或外侧上的支撑辊子或轴承球。替代地，环84可以包含并且可以由特富龙或UHMW聚乙烯或其它适当的摩擦支撑材料制成的滑动条或带，如同现在许多常规的家用干衣机内的支撑滚筒滑动件中所使用的那样。

优选地在环84和滚筒壳体70A和70B之间的交界处设置适当的密封装置，诸如在本文件的滚筒密封部分中所讨论的滚筒密封方法。

叶片68优选地是渐缩的，在根部处厚，在末梢边缘处薄，并且在它们接触滚筒壁处向前弯。所述叶片或引导边缘优选地由诸如特富龙或UHMW聚乙烯或其它适当的摩擦支撑材料之类的柔性、低摩擦材料制成，并且可以根据需要包含适当的内部结构装置。

叶片68优选地具有足够的弹性并且在其引导边缘处延伸而维持与滚筒壁接触，并且吸收滚筒形状公差和偏差，诸如在消费者级别干衣机中通常所见一样。随着叶片笼旋转，叶片68在滚筒底部处的织物物件下方经过，并将它们升起至顶部或靠近顶部，在此，允许织物物件落下，从而利于静止滚筒70内的翻转作用。

尽管不一定，但是可以理解，衣物可能夹在滚筒壁和叶片68之间。为此，叶片笼组件的直径可以稍微小于滚筒。在此实施方式中，叶片笼稍微定位在滚筒的轴心之下，使得叶片在底部可靠地接触滚筒壁，并且随着其到达滚筒的顶部而开始从滚筒壁脱离。图20示出了旋转式叶片的优选扫掠容积86。

随着叶片68到达滚筒70的顶部，它们从滚筒壁分离，释放任何夹在滚筒壁和一叶片68之间的衣物，并允许其落至底部。在优选的实施方式中，在滚筒70顶部处，叶片68和滚筒壁之间的最大间隙为大约1/4”至1”。

一个替代实施方式包括位于后部和/或前部滚筒隔板上的电加热装置或制冷剂热交换器装置，所述装置在家用干衣机中通常是静止的。这与加热滚筒圆周的底部相比效率较低，但是制造成本较低。

在被加热隔板实施方式的更有效变型中，后部隔板可以被加热，并且隔板向后倾斜，例如从水平方向倾斜30°-45°，从而改善衣物和被加热后部隔板之间的整体接触。

静止滚筒，商用干衣机

巨大的常规商用干衣机通常的容量为50磅或更大，采用竖直气流。这些干衣机具有静止的滚筒，一个内筐在所述滚筒内旋转。所述内筐在其圆筒壁上带有孔。升起叶片附着至内筐。外滚筒在顶部和底部处包含开口，所述开口大致从前向后延伸。这些开口足够地宽，以允许足够的 气流，通常为滚筒圆周的10％-15％。被加热的空气通常进入顶部开口，经过带孔的旋转式内筐，湿空气通过底部开口排出。

为了便于此种类型的干衣机内的加热式滚筒壁，内部带孔的筐可以取消，并且可以使用与前述部分中的讨论相类似的叶片笼。在图29中示出一个示意性的例子，图29还示出了优选的上升气流。在优选的上升气流实施方式中，加热后的空气88进入底部开口，潮湿空气90通过顶部开口排出。

为了支撑商用干衣机所遇到的重负载，叶片笼优选具有高结构强度与刚度。所述后环可以形成为实心的盘，且前环可以形成为具有大的内直径以容纳所述门。这将提供良好的结构一体性，并且允许不受阻碍的上升气流。

由于叶片68与滚筒壁弹性接触，所述叶片可能令人不快地扩张进入顶部92和/或底部94、静止滚筒中的气流开口，以及楔在各开口的远边缘处。为了防止上述现象，以及防止衣物进入气流开口，静止滚筒壁可以由有效连续的材料例如不锈钢制成，并且在各气流开口92和94处穿孔，优选地在滚筒70的顶部和底部穿孔。衣物和叶片能够干净利索地经过所述穿孔区域。

加热后滚筒冷却

热泵式干衣机通常不需要冷却期间；当干衣机在优选的低温范围内工作时，在烘干循环的末期，衣物通常已经足够地冷却至可对其进行操作。然而，传导热源，例如被加热的滚筒壁装置，优选地在超过140华氏度的温度下工作，为了安全和舒适地取出和再次放入衣物且无需长的冷却其间，优选地设置冷却装置。

在一个简单的实施方式中，冷却循环是控制功能。在烘干循环的末期，控制装置可以打开TEV 30，允许高压制冷剂快速膨胀而冷却。这将会使滚筒壁附件的表面有效地冷却至安全的温度。

在时间特别重要的情况下，以一替代实施方式实现更快速的冷却将是有利的。该实施方式包含叶片装置，优选地电磁线圈管型的叶片装置，例如在可逆家用HVAC热泵中所使用的那些叶片装置。

当烘干循环结束时，叶片装置被致动，优选地由控制器32致动，重新设定制冷剂的流向。在重新设定的流向模式下，低压制冷剂从TEV 30进入滚筒壁，而滚筒壁有效地用作蒸发器。在此模式期间，主风机将停机，有效地切断冷凝器，并允许再冷却器冷凝制冷剂，从所述系统去除热量。

此实施方式有效地冷却滚筒壁，提供非常快速的冷却。在各烘干循环的末期，此模式通常只需要非常短的时间。当干衣机充分地冷却后，系统可以停机，并且换向阀切换至正常模式。

另一替代实施方式包含阀装置来将冷凝器和滚筒壁构造成用作蒸发器，冷却滚筒壁和气流，从而通过再冷却器从干衣机和织物去除热量。在此实施方式中，在冷却模式期间，通过再冷却器释放的热量等于去除的热量加上功率消耗。为此，压缩机可以通过速度控制等而在降低的容量下工作。

替代地，再冷却器容量可以比正常烘干所需的容量大，并且通过在本文件的系统控制部分中所讨论的方式，根据需要调整以控制烘干温度。在冷却模式下，再冷却器可以在满容量下工作，足以去除与功率消耗相等的热量，以及冷却滚筒和织物。

滚筒密封

滚筒密封是热泵式干衣机设计的一个重要方面。通常对于传统干衣机不重要的在滚筒周围的少量空气泄漏能够显著地降低热泵式干衣机的性能。泄漏至滚筒内的室内空气能够降低烘干空气温度并增高湿度，损及水分吸取。空气从滚筒泄漏至周围空气会导致过多的热量损失，并且令人不快地升高室内的湿度。

在图23和24中示出一个典型家用热泵式干衣机的优选实施方式，其带有旋转式滚筒和静止的隔板。此实施方式包括集成在前后隔板内与滚筒壁98平行的一体式凸缘96。仅仅示出后隔板100。滚筒壁98包含前和后密封区域102，密封区域102可以具有与滚筒相同的直径，或可以形成台阶带有比滚筒略小的直径，如图所示。

一个弹性密封构件104优选地置于凸缘96和滚筒壁密封区域102之间。密封构件104具有“D”形截面或其它适当的外形，具有足够的弹性并可变形以吸收滚筒形状公差和偏差——在消费者级的干衣机中是常见的，同时保持与密封区域102之间的良好密封接触。

密封构件104优选地以双面胶、自粘衬背或其它适当装置粘合至凸缘96，以及滚筒壁密封区域102然后是滑动密封表面。在此优选实施方式中，密封组件不承受重量，滚筒由分离的装置旋转地支撑。降低摩擦装置，例如特富龙或UHMW聚乙烯带可以沿着密封构件104的接触线粘合至滚筒壁密封区域102，以减少旋转拖动力。

替代地，密封构件104可以粘合至滚筒密封区域102，以“D”外形朝外，与图示的取向相反，从而凸缘96是滑动密封表面。降低摩擦装置可以粘合至凸缘96以减小拖动力。可以根据需要使用单个密封构件104或多个密封构件。

在没有示出的替代实施方式中，凸缘96可以取消，并且滚筒壁密封区域可以向内弯折90°达到滚筒壁98，且平行于隔板100，在滚筒壁98上形成一个内凸缘。密封构件104然后可以粘合至滚筒壁密封区域，或粘合至隔板100的配合部分，形成一个面密封。

风机12的位置通常是不重要的，然而优选地位于滚筒排放装置处，以在滚筒内形成一个稍稍的负空气压力，防止水分或热量逃逸至室内。

系统控制

在图1-4中示出的控制器32具有多个功能。在最基本的实施方式中， 控制器32可以包括一个简单的定时器，优选地电子式的定时器，所述定时器启动所述系统并且在预先选定的运行时间经过之后停止所述系统。优选地，顺序地启动，以是电波动负载最小化，并在启动压缩机16之前使滚筒旋转并产生气流。

在优选的顺序下，控制器32首先启动滚筒10使之旋转，然后启动压缩机16。这些事件之间的时间优选地足够风机在启动压缩机之前达到全速，例如为1-2秒，然而可以采用任何需要的延时。在另一替代实施方式中，滚筒10和风机12可以由同一马达驱动。控制器32的其它功能可以包含温度和/或湿度控制、安全限制、循环选择等等。

在所述优选实施方式中，织物干燥度由控制器32监控，当达到所需的干燥度时所述系统自动地停机；这在本文件的干燥度控制部分中讨论。此种系统在图38中示出。如图所示，在烘干滚筒10的入口处设置一个滚筒空气进入湿度传感器1040以及一个滚筒空气进入温度传感器1042。在烘干滚筒10的出口处设置一个滚筒空气排出湿度传感器1046以及一个滚筒空气排出温度传感器1044。每个传感器1040、1042、1044和1046为控制器32提供信号，控制器32判定织物湿度并在达到所述湿度时提供信号来关闭干衣机。可以用在此系统中的举例算法的逻辑流程图在图40-42中示出。图40示出温差算法。图41示出湿度差算法。图42示出湿度差和温度差组合的算法。所有这些算法的目的是判断全部织物在什么时候达到干燥，然后检查各潮湿的物件。通常，当负载的其余部分是干燥的时，一个隔离的物件将是潮湿的，因为其卷绕在其它物件中，或者由显著重于负载其它部分的织物构成。在这种情况下，随着潮湿物件翻滚经过滚筒排放装置，温度将简单地下降，并且相对湿度将简单地上升。这些都将重设停留时间。

尽管图38示出了温度和相对湿度传感器，但是两者都不是必须的。可选地，停留定时器可以由dT/dt或dRH/dt尖峰信号重设。例如，若如图40所示使用温差，也可以采用在滚筒排放装置或出口处设置的单个相 对湿度传感器。如果，在停留时间的过程中，在排放装置内相对湿度快速上升，超过阈值范围，这将重设停留时间。

温度控制

希望在烘干过程中维持相对恒定的温度。在一优选实施方式中，蒸发器饱和温度保持为尽可能地低，而不会导致积冰。优选地，可以通过调整湿空气散热器14或再冷却器44的效率而如期望那样控制干衣机温度。

希望以尽可能小的延时实现温度控制，特别是当同时使用再冷却器44和制冷剂节热器50时。

当再冷却器44被切断时，制冷剂节热器50将传递更多的热量。当再冷却器44被关闭或打开时，例如通过风扇循环，TEV 30通常需要15～30秒来实现均衡；这是一种效率低的过渡状态。因而，比例控制优选地是用于此实施方式的开/关控制，并且对于所有的实施方式是有利的。

图31示出本发明热泵式干衣机系统的另一实施方式，其中，一个温度传感器1010设置在刚好位于烘干滚筒10的热空气入口的外侧。传感器1010向温度控制器1012提供代表烘干滚筒10入口处温度的信号。温度控制其1012产生风扇速度控制信号，用于操作再冷却器风扇或风机1014。风扇或风机1014利用来自室内或其它适当来源的冷却空气来对再冷却器进行空气冷却。

图32示出本发明热泵式干衣机系统的再一实施方式，其中，设置一个温度传感器1010，传感器1010向温度控制器1012提供代表烘干滚筒10入口处温度的信号。温度控制其1012产生馈送至水冷控制阀1016的水冷控制信号。阀1016从供水设施或其它适当来源接收冷却水，并将所述冷却水供应至水冷再冷却器44。如图32中所示，水冷再冷却器的出口可以连接至排放水收集器1018。如果需要，收集器1018中的水可以排放至如图35中所示的洗衣机的热负载。

散热器

在使用湿空气散热器的实施方式中，散热器14可以由主动式机械缓冲器调节；通过改变流过散热器上的冷却室内气流的流量，或通过改变烘干空气循环中的散热器支路。

替代地，调整可以通过循环散热器风扇实现，或优选地通过改变散热器风扇速度。可变的速度将有利地减少或消除通常与风扇循环相联系的附加的温度延时。

在风扇控制实施方式中，散热器14可以封闭在优选绝热的壳体内，在风扇或风机没有工作时，所述壳体大大限制了传热以及自然对流气流，从而利于利用各种冷却气流装置精确地控制散热器14的有效性。

再冷却器

在使用再冷却器的实施方式中，可以采用转换阀装置实现调节，根据需要，所述转换阀装置以类似于预热蒸发器转换阀——在图3中示为部件38——的方式将再冷却器切入或切出制冷剂回路。

替代地，再冷却器风扇可以根据需要循环以调节所述再冷却器。在所述优选实施方式中，再冷却器调节采用可变的风扇速度实现，在没有由风扇循环所导致的延时的情况下实现调节。

在风扇控制实施方式中，再冷却器44可以封闭在优选绝热的壳体内，在风扇或风机不工作时，所述壳体大大限制了传热以及自然对流气流，从而利于利用各种冷却气流装置精确地控制散热设备14的有效性。

热膨胀阀

热膨胀阀(TEV)30可以构造成在蒸发器排放处维持恒定的或接近恒定的过热。在比例控制或PID控制下，这可以通过传感球型的简单机械式TEV 30而实现，或者优选地以步进马达型阀实现。

在替代实施方式中，TEV 30可以构造成忽略蒸发器过热，并寻求维持流出蒸发器的气体的温度恒定。这是维持蒸发器空气温度尽可能低而不会结冰的最直接的方法。

后一种方法忽略蒸发器过热，蒸发器过热在实际上可以达到零(饱和蒸气)。如果与制冷剂节热器50一起使用，这将不会影响性能，或导致液体进入压缩机的风险。制冷剂节热器50在压缩机吸口处导致显著的过热，并且在蒸发器的排放处饱和蒸气将没有不受欢迎的效果。

如果需要，可以用恒压阀、毛细管或其它适当的膨胀装置代替TEV30。

制冷剂接受器28优选地提供合适的性能改进，但是不是必须的，如果需要可以去除，这稍微地降低制造成本。

干燥度控制

干燥度可以用标准的电子装置监控，所述电子装置通过金属指状件测量织物的电阻，所述指状物安装在隔板内或安装在绝热的叶片内。尽管此种方法工作良好，并且已成为工业标准，但是其具有缺点。金属条的存在是必须的，否则湿衣物将使得连接常常不足以满足传感器的逻辑。另外，其严重依赖于衣物的良好翻转。如果衣物卷起，对于诸如床单之类的大衣物这是常见的，或者如果少数几件衣物简单地保持朝着干衣机的后部或前部，金属条不能感测到各个湿衣物，并且干衣机将在没有达到适当的干燥度的情况下停机。

在优选的实施方式中，可以监测进入和流出滚筒的干燥空气的混合比率。当滚筒上的混合比率差处在期望的公差内，例如每1千克干燥空气5克水，所述运行可以继续一个适当的停留时间，例如5分钟，并停机。此5分钟的停留时间适应卷起的织物和/或隐藏的小衣物。如果存在此种情况，在所述5分钟停留的过程中，这些衣物断续地分离，并且离开滚筒的衣物的空气混合比率短暂地升高，重新启动所述停留定时器装 置。然而，如果在五分钟之后，滚筒排放处的混合比率没有暂时的升高，将认为衣物是干的。此方法的精度已经大致证实为0.2磅的干衣物(烘干重量的2.5％)。

开路循环空气线路

本文件前述部分中讨论的封闭式空气回路实施方式的一个替代方式在图27中示出。风机12可以如图所示地定位，或者可以定位在滚筒10排放口点3处，以在滚筒内产生轻微的负压，如同在滚筒密封部分所讨论的一样。

在此实施方式中，室内空气在点1处被抽入冷凝器26，在此被加热。被加热的室内空气流出冷凝器26，在点2处进入滚筒10，并从织物中吸取水分。然后所述空气流出滚筒10变得较冷与较湿，并在点3处进入蒸发器18，蒸发器18从所述空气吸取热量。湿空气在点4处离开蒸发器18，经过风机12，而在点5处到达外部通风装置，在此，所述空气优选地被排放至室外。

在此实施方式中，冷凝器26执行传统干衣机中加热器的功能，具有大大减少的功率消耗，利用热泵COP的优点。蒸发器18不能冷凝滚筒排放处的所有水分。其去除足够的热量用于加热在冷凝器26处输入的室内空气。没有冷凝出的水分随着排出的空气排出室外。再冷却器44和湿空气散热设备14是不需要的，因为基本上等于压缩机16功率消耗的热量随着排出的空气而从所述系统排出。

在替代实施方式中，蒸发器18容量可足以从排出的空气中冷凝基本上所有的水分，使得排出的空气可以直接排放到室内，从而不需要使用室外通风装置。在从实施方式中，再冷却器44可以用于去除基本上等于压缩机16功率消耗的热量。排出的空气可以用于冷却再冷却器44，消除对分离的再冷却器44风扇或风机的需要。

在完全冷凝实施方式的变型中，湿空气散热器14可以单独使用，或 与再冷却器44一起使用，以去除基本上等于压缩机16功率消耗的热量。在此实施方式中，蒸发器18容量可以减小，使得散热器14和蒸发器18组合的热传递容量足以去除焓并冷凝排出空气中的基本上所有水分。

可以采用空气对空气节热器或热管节热器，热部位于系统排放点5处，冷部位于系统入口点1处，用于提高效率。

制冷剂节热器50可以施加至任何上述实施方式，以提高热泵性能。

此实施方式吸取室内空气，并且与传统的干衣机相似，其不能减少烘干空气中水蒸气的分压力，这在附件A：理论考虑中有讨论。其具有下述优点和缺点：

优点

大大降低制造成本

无热管

不需要再冷却器

较小的热泵

缺点

烘干空气排出

对于大多数情况需要室外通风装置

排放物中的化学蒸气

烘干纸(Dryer Sheets)

洗涤添加物较慢，与传统干衣机相当的烘干时间

附加程序改进

预热热存储

预热时间和预热能量消耗可以通过存储在工作时产生的废热而减少。尽管优选的介质是石蜡和/或其它蜡的混合物，也可以采用适用于所述工作温度范围的任何具有足够容量的热存储介质。

在图15中示出一个实施方式，其中相变热热交换器106包含相变介质和适当的支撑结构，介于滚筒10湿空气排放处。所述支撑结构构造成具有足够的表面面积将所述介质暴露至滚筒废气，以及当介质在液态时维持其形状因素。

当干衣机处在稳态工作温度时，相变介质从滚筒废气吸收热量，有效地执行湿空气散热器14的功能。流出相变热交换器106的空气被充分地冷却以限制散热设备14的效率。这一直持续到相变材料基本上熔化并且不能再吸收更多的热量为止。此时，散热器14执行其通常的功能，从干衣机去除热量，用于所述循环的剩余部分。散热器14可以关闭，优选地由控制器32关闭，如同本文件前面部分中所讨论的，直到热存储介质变得饱和。

当干衣机开始进行连续的烘干循环时，如果其是冷的，或如果其没有完全预热，相变热交换器106将加热滚筒废气，为干衣机提供预热热量。当介质完全冻结并且不能再提供任何热量时，或者如果干衣机在此之前达到适当的温度，那么所述介质停止供热，并且所述循环继续正常进行。在稳态阶段，介质再次被加热。

此方法缩短了预热时间，且不会增加能量消耗，有效地减少了烘干时间和单位负载的能量消耗。

一个替代实施方式在制冷剂回路中(未示出)采用热存储介质。在该优选的制冷剂回路实施方式中，热存储介质位于冷凝器26和再冷却器44之间的点2’处。在一替代制冷剂回路实施方式中，热存储介质可以与再冷却器44是一体式的，或者可以位于再冷却器44和制冷剂节热器52之间的点3’处。

在此后一实施方式中，再冷却器44可以切断，优选地由系统控制器切断，直到热存储介质饱和。在稳态过程中，与由再冷却器44去除热量同时，饱和后的热存储介质的温度将低于所述优选制冷剂回路实施方式的温度。

在所述优选制冷剂回路实施方式中，相变介质从流出冷凝器26的制冷剂吸收热量，冷却所述制冷剂并用发挥再冷却器44的功能。当所述介质吸热时，其充分地冷却所述制冷剂以限制再冷却器44的效率。当相变介质饱和时，即完全熔化并不能再吸热时，再冷却器44执行其通常的功能，为了所述循环的剩余部分吸收热量。再冷却器44可以被切断，优选地由控制器32切断，如同在本文件前面部分中所讨论的一样，直到热存储介质变得饱和。

当干衣机开始进行连续的烘干循环时，如果其是冷的，或如果其没有完全预热，相变热介质将加热进入节热器50的制冷剂，为干衣机供预热热量。节热器50将此热量直接传递至压缩机吸口，增加吸口处气体密度、以及制冷剂质量流。这混合了相变介质的效果；在达到工作温度之前，热泵有效率地运行，进一步减少了预热时间。

当介质完全凝固并且不能再提供任何热量时，或者如果干衣机在此之前达到适当的温度，那么所述介质停止供热，并且所述循环继续正常进行。此方法大大缩短了预热时间，且不会增加能量消耗，有效地减少了烘干时间和单位负载的能量消耗。

主动膨胀器

为了提高热泵效率并进一步降低烘干能量消耗，如图11中所示，此实施方式采用主动膨胀器108代替TEV。膨胀器108执行与TEV相同的功能，但不使用不可逆摩擦作为压力下降源，从而可逆地从制冷剂吸取能量。此优选实施方式采用小的涡卷型制冷剂压缩机，可逆地运转作为膨胀器，并且产生可用的电能。一个涡卷型膨胀器将有利地忍耐制冷剂在膨胀的过程中的内部蒸气化。

此设置保持热泵制冷剂回路的气密特性，以及其设计寿命和可靠性。在膨胀器旋转速度的范围上，膨胀器的电能输出可以发送至提供稳定受控电供应的电控制器。所得的清洁电供应可以用于操作辅助构件，诸如 风扇和或滚筒马达，或根据需要可以供应压缩机动力的一部分。

改进的制冷剂和用于所述制冷剂的设备

为了从热泵完全消除碳氢化合物、氟利昂和氯，有利地使用水作为制冷剂。意图将水用作工作流体的热泵系统具有新颖的设备设计考虑点，其提供便于制造的优点，以及零ODP，以及零全球变暖。

与传统的制冷剂相比，以水作为制冷剂的热泵系统将在大大降低的压力和升高的容积流量工作。设计用于水基制冷剂的热泵设备将具有相当不同的要求。

在热泵式干衣机的优选温度范围下运行时，热泵系统中的典型系统压力在低侧为小于～1 PSIA，在高侧为大于～10 PSIA。制冷剂容积流量率大大高于传统系统。用于所述优选实施方式的压缩机是混合式的，类似于风机，也类似于传统的热泵式压缩机。

适当压缩机的一种实施方式是旋转叶片型的，与典型的旋转式叶片设备相比，优化为在底侧处理高真空，以及高压差。一种替代实施方式包括再生风机阶段。传统的再生风机不能产生足够的压差用于热泵，进行改型是必须的。一种实施方式包括多个级联的再生风机阶段。

此系统的低压侧在相当高的真空度(相较于环境空气压力)下运行。为此，需要适当的装置防止空气通过轴密封等渗透穿过所述系统。为此，以及为了马达冷却，压缩机部件优选地封闭在密封壳体内，类似于传统的热泵式压缩机。

在传统系统中，在压缩机中使用可溶于制冷剂的润滑剂。必然有少量的所述润滑剂通过活塞环、涡卷密封等泄漏。允许泄漏的润滑剂通过制冷剂回路循环，并在吸取侧最终返回压缩机。

一种用于水制冷剂的压缩机实施方式是无油型的，不需要润滑剂。一种替代实施方式具有在质量上改进的密封以及简化的风机，其带有可在制冷剂回路内循环的可溶于水的润滑剂。所述优选的润滑剂将不会实 质上影响水制冷剂的热力学性能。

水制冷剂可能导致腐蚀。在所述优选实施方式中，管路是非金属的，管路腐蚀不是问题。压缩机中的腐蚀可以采用多种方法解决。一种实施方式在所述可溶于水的润滑剂中采用腐蚀抑制剂。一种替代方法可以使用或不使用腐蚀抑制剂，其为压缩机湿部件采用抗腐蚀材料或进行电镀。

第三实施方式包括安装在系统管路内的氧获取装置。此种装置在运行时间的第一时间内去除制冷剂中携带的氧，去除或消除压缩机、管路以及接触制冷剂的所有部件中的腐蚀。氧获取介质可以与可得的氧反应，将其转化为惰性的化合物而留在所述介质内，所述氧获取介质可以催化地吸收氧，或者可以使用其它适当的装置从所述系统中去除氧。

在优选实施方式中，所述获取装置可以是可消耗的单次使用型的，其在去除氧的过程中快速地消耗。所述获取介质可以包装在密封的罐内，所述罐在制造所述系统时安装，所述获取介质在第一次使用时去除可得的氧，并变成永久钝态成分，非常类似于在传统系统中使用的过滤器/干燥剂。

此系统中的热交换器也将不同于传统热泵HX设计。基于低的工作压力，以及高容积流量，典型的小孔翼片和U管构造将不能正确地运行。优选的HX实施方式包括直径相对大的入口以及多分支地连接至相当多平行流管或通道的排放端口。低的工作压力将允许非常低成本的HX设计。

管路设计也将不同于传统系统。优选地，其将是较大直径的，并且可以是较轻的材料，例如铝、PVC或其它适当的聚合物。在优选实施方式中，PVC管路与溶焊接头一起使用，其相较于传统系统提供大大降低的制造成本。

水制冷剂在空调系统的通常温度下呈现实用的饱和压力，并且使用水制冷剂的热泵装备可以用在空调应用中，以及用在热泵式干衣机中。

附加特征

用于烘干诸如运动鞋之类不翻滚物件的静止滚筒

传统干衣机通常为烘干运动鞋等提供可去除的静止架。此架附着至通常不旋转的后滚筒隔板，以及附着至前门框架。其目的仅仅在于为不能翻转的物件提供静止平台。

热泵式干衣机具有可以停止而用于烘干诸如运动鞋之类的物件的分离式滚筒或叶片。如果需要，可以提供多级的架子用于烘干大量的不翻滚物件。此架子简单地靠在滚筒的内侧，且不需要复杂的附着装置。

一个替代实施方式包括单级或多级架子，所述架子固定待烘干物件，所以滚筒或叶片可以旋转且不会导致所述物件翻滚或落下。在此实施方式中，滚筒或叶片旋转速度可以降低以使不平衡最小化，同时使湿物件更好地暴露于烘干空气。在静止滚筒实施方式中，此类架子可以附着至叶片并作为一个整体随之旋转。

模块化热泵

热泵系统可以构造成为单元式的模块，允许简单地移除以进行维修或更换。单元式模块还可以有利地连接至现存的传统翻滚干衣机，从而将其转换为热泵干衣机。在后一情况下，所述模块可以构造成支座，所连接的干衣机座放于所述支座上。

热泵烘干纸

烘干纸现在可从多个厂商获得，其含有在烘干过程中释放的织物软化剂并渗入织物内。这些烘干纸设计用于传统干衣机，并且产生足够的活性蒸气以维持所需的浓度，因为滚筒空气持续地被室内空气替代。

热泵干衣机不以室内空气冲淡空气循环，且烘干纸不需要产生象传统干衣机所需的那么多活性蒸气。用于热泵式干衣机的降低蒸气率的烘 干纸将以大大降低的成本获得与传统干衣机所使用的传统烘干纸相当的性能。

在替代实施方式中，将在热泵干衣机空气环路内提供适当的容易操作的保持装置，其中可以设置寿命较长的制品。此制品优选地是热或水分活化的，可以以低的速率仅在烘干过程中放出活性蒸气。其可以制成为海绵、模制块等等，并可以设计为在替换之前持续用于任何所需数量的烘干循环。此保持装置可以设置在门内，作为线屑过滤器组件的一部分，或者设置在空气环路中的任何位置处。

热泵热水源

热泵热水源将从冷水产生热水，或预热水加热器的进给水流。其可以加热或预热用于任何程序的工艺用水。这通过从来自洗衣机的热的排放水回收或存储热量而实现，其中所述热量否则的话本来是会浪费掉的。热存储优选地以适当的相变介质实现，例如石蜡或易溶盐，允许连续地进行热回收以及在后续阶段中使用；所述热源以及加热过程不需要同时进行。

所述热泵优选地使用存储的热量来升高输入的洗涤水(例如冷的自来水)的温度至适当的洗涤温度。热泵装置可以包括大中央系统，该大中央系统从多个洗衣机排放装置收集并存储热量，以及为多个洗衣机加热洗涤水。在此优选实施方式中，所述系统集成在单个洗衣机中，或构造成为放在现有洗衣机下的支座。商用洗衣机显著短于其相应的干衣机，并且支座可以将洗衣机升高到更方便的装载高度。

优选实施方式的例子在图28中示出。在此实施方式中，包括压缩机16、冷凝器110、节热器50、接受器28、TEV 30以及蒸发器112的热泵介于热存储装置114和116之间。热存储装置114和116可以包括任何适当的热存储介质；优选的热存储实施方式包括适当相变介质(例如石蜡或易溶盐，或其适当的混合物)的容器。在此优选实施方式中，热交换 器118和112集成在排出侧热存储介质114内，热交换器110和120集成在供应侧热存储介质116内。

当洗衣机124需要热洗涤水时，自来水在点1处进入供应侧热存储介质116，并经过集成在该热存储介质内的热交换器120，其将自来水加热至所需的洗涤温度，如下文所述。加热后的水流出热存储介质116，并在点2处进入预热加热器34。所述洗涤水经过预热加热器34并在点3处进入洗衣机124的热水入口。如果没有足够的存储热用于加热进入的冷洗涤水，象在冷启动的第一运行过程中一样，预热加热器34可以通电以加热所述洗涤水。

在完成第一或任何后续的洗涤循环时，排出的水离开洗衣机124并带着大量的热量。此排出水在点4处流出洗衣机124，并进入排水转换阀126。如果排出水足够温暖，其经过转换阀126并在点7处进入排出侧热存储装置。排出水然后经过集成在热存介质内的热交换器装置118。热交换器装置118将热从排出水传递至热存储介质，并且冷却后的排出水在点5处流至外部排水设施。

热存储装置114内的热存储介质保持从排出水传来的热量。在优选实施方式中，此介质是相变型的，例如石蜡或易溶盐，或者其适当的混合物。所述热存储介质优选地具有足够的容量来存储一个或多个完整洗涤循环的热量。

热泵通过热交换器装置112、制冷剂蒸发器将存储在排出侧热存储装置114内的热量传递至供应侧热存储装置116，通过热交换器装置120，制冷剂冷凝器。所述供应侧热存储介质存储泵送的热量。供应侧热存储介质优选地是相变介质，类似于排出侧介质，具有与洗涤温度相当的熔点。

当足够的热存储在供应侧介质内用于加热洗涤水时，预热加热器34不再需要，可以关闭。进入的冷自来水经过热交换器装置110，热交换器装置110将热量从热存储装置116传递至进入的自来水。由此自来水被 加热到适当的洗涤温度，在点2处流出供应侧热存储装置116，然后经过预热加热器34，如果已经达到所需的洗涤温度则不改变，并在点3处进入洗衣机124的热水入口。

排出侧水热交换器112和存储装置114优选地具有足够的热传递容量来实时回收和存储排出水的热量。类似地，供应侧水热交换器120和热存储装置116优选地具有足够的热传递容量来实时地将进入的自来水加热至洗涤温度。

热存储装置优选地是足够绝热的，以将热量存储一段超过洗衣机124的最大停机时间(例如整晚)的时期。

在优选实施方式中，同时在排出侧和供应侧存储热量。这利用进水和排水负载循环(duty cycle)，所述负载循环相当低；各需要大约5分钟，并通常以15至20分钟的间隔发生。

热泵优选地具有低于热存储介质的容量，并且运转超过排水和进水时间、且少于进水循环之间间隔的期间，根据需要，将存储的热从排出侧泵送至供应侧热存储装置。这有利地允许使用较小、较低成本的热泵，且不会影响其性能。

替代地，热存储介质可以仅仅施加在排出侧或进水侧。在此实施方式中，热泵具有足够的容量实时地将热从排出水泵送至洗涤水或反之。此实施方式允许在排出侧或供应侧任一侧使用热存储介质，没有在两侧都使用热存储介质，但是需要相对较大并更昂贵的热泵。

实际上，通常，洗涤水是热的，而漂洗水是温的或冷的。不利处在于冷的排出水流过排出侧热存储装置114。在优选实施方式中，当排出水温度低于预设阈值时，转换阀126被致动，导致排出水在点4处完全绕过热存储装置114，并在点6处直接流至外部排水设施。

由于冷排出水通常在冷进水循环之后，所以对冷进水循环不需要加热进入的水。整体上说，对足够多的洗涤循环而言，存储的热量大致相当于所需的热量。

洗衣机124洗涤桶或滚筒优选地是绝热的，以使在洗涤停留时间中的热量损失最小化。当此系统用于一台洗衣机或多台洗衣机时，通常的能源和操作成本下降相当于热泵干衣机的能源和操作成本下降。

附件A：理论考虑

烘干的三状态

在对流烘干中，在织物从湿变干的过程中有三种可辨别的状态：预热或上升阶段、稳定状态、以及下降阶段。

预热是对流烘干的第一状态。在此状态下，织物处在含湿量最高的阶段，并且烘干空气是相当干的。在此阶段，待烘干织物表面的温度低于烘干空气的湿球温度。这是预热过程中的驱动机制。烘干空气的湿球温度必定下降，待烘干织物表面的温度必定升高。因此烘干空气将热量传递至衣物，衣物将水分传递至所述空气。当达到平衡条件，即衣物的表面温度等于所述湿球温度时，此机制将停止。

在烘干的稳定阶段，衣物的表面温度保持恒定，空气的湿球温度也保持恒定。此时，水分以稳定的传递速率从衣物传递至所述空气，并且滚筒有效地绝热。在稳定阶段烘干的机制在于，空气/织物边界层内的水、以及大量空气中的水的局部压力是不同的(下面在低温烘干机制中讨论)。当湿织物的芯部具有足够的水分供给至所述表面——使得该速度等于水分从所述表面释放至空气的速度时，稳定状态继续。然而，在某些点处，在织物的芯部没有足够的水分来维持这一点，质量传递将开始降低此过程的速度。此阈值参见临界水分含量。临界水分含量根据衣物的尺寸和形状以及织物本身而不同。

下降阶段是烘干最后且效率最低的阶段。在此阶段，在织物表面附近没有足够的水分来保持空气/织物边界层的水分局部压力差的恒定。随着此局部压力差下降，烘干的驱动力减小。因此在此阶段中质量传递是 瓶颈，因为烘干空气仅仅能带走所述表面上的水分。质量传递是水分从所述芯部到所述表面的运动，并且受两个变量的控制：织物本身、以及其内能。织物是不能改变的，从而唯一能用于增加烘干驱动力的变量是衣物的内能。在此阶段中，通过对流传递热量是相当难的，因此烘干速率连续地下降，直到渐近烘干。这是对流烘干的实际限制。

低温烘干机制

“平衡的水分含量

在固体烘干中，辨别吸湿材料和非吸湿材料是重要的。如果吸湿材料与恒定温度和湿度的空气接触，直到达到平衡，那么所述材料将达到确定的水分含量。此水分称为特定条件的平衡水分含量。平衡水分可以作为表面膜被吸收或者在降低的压力下冷凝在固体的毛细管内，其浓度将随着周围空气的温度和湿度改变。然而，在低温下，例如60华氏度至120华氏度，平衡水分含量与相对湿度百分比的曲线图基本上不依赖于温度，在零湿度所有材料的平衡水分含量为零。”(Perry & Chilton，ChemicalEngineers’Handbook，Fifth Edition：20-12.McGraw-Hill)。

上述引用阐释了在相对较低温度下烘干衣物的理论。用于此烘干的机制不是使水沸腾，而是两个具有不同水分含量的物体趋于达到平衡。这与在寒冷的天气下皮肤干燥是相同的机制。这是由在烘干介质(在此情况下，是空气)中和在湿纤维表面上的水蒸气局部压力的差异而驱动的。

衣物表面在稳定状态烘干的过程中，总是处在周围空气的湿球温度(织物芯部将可测量地冷于表面)。在衣物和空气的边界层处，衣物和周围空气薄层的温度都将是所述湿球温度。由于衣物是湿的，周围空气薄层将是饱和的(100％RH)。在边界层的温度下，对应于100％RH，在此空气薄层中有确定的以及已知的水蒸气局部压力。大量烘干空气的相对 湿度不是100％，实际上低很多。这对应于大量空气中的降低的水蒸气局部压力。

局部压力的此压差导致边界层的水蒸气移动到大量空气中。水蒸气的此损失立即由衣物表面补充，烘干衣物并再次湿润边界层空气。此机制涉及下面的等式中的烘干速率：

烘干速率＝h_tA×Δ_p

在此等式中，为h_t是在湿织物和对流烘干介质(在此情况下，空气)之间的总热传递系数。A是暴露于烘干介质的湿织物的总表面积。A取决于负载的尺寸、烘干滚筒的尺寸、以及滚筒旋转的速度。Δ_p是前面讨论的局部压力差。

此等式示出：对于给定尺寸滚筒内的给定负载衣物，唯一直接控制烘干速率的变量是局部压力差(Δ_p)。有两种途径增加Δ_p，进而增加烘干速率；增加边界层处的水蒸气饱和局部压力，或者降低大量空气中的水蒸气局部压力。

传统干衣机不能降低大量空气中的水蒸气局部压力，因为其吸取室内空气，空气中的水蒸气局部压力不会随着干球温度而可测量地变化。相反，传统的干衣机通过加热来增加衣物的表面温度，进而增加边界层处的水蒸气局部压力。

热泵干衣机部分地以相同方式使用热，然而其还使用蒸发器盘管来减少进入滚筒的大量空气的整体水分含量。这将降低大量空气中的水蒸气局部压力以及增加边界层处的水蒸气饱和局部压力的能力结合了起来，使得热泵干衣机以较低的滚筒输入温度实现较快的烘干。

驻留水分处理

在长的停机时间过程中，烘干空气环路中的水分可能会变得陈腐，并且可能支持霉菌生长。这可以采用下述的几种方法处理。所述的处理方法可以单独地使用或彼此组合使用。

1：使干衣机干燥

A：主动系统，使用一个或两个非常小的风扇，或许每个20瓦。这些风扇可以构造为在运行之间清洁烘干空气环路。可以使用一个风扇和通风口或一个抽吸风扇和一个排放风扇。它们可以采用非常低的气流，因为不需要快速地进行清洁。它们可以在每次运行后简短地进行循环，或者可以编程为在预定的停机时间后进行循环。

图39示出此种主动系统。如图中所示，一个输入清洁风扇1060可以用于向烘干空气环路提供空气。风扇1060的出口可以通过止回阀或缓冲器1062连接至烘干空气环路。该系统还可以包含一个通过止回阀或缓冲器1066连接至烘干空气环路的排出清洁风扇1064。

用于此种方法的排放通风装置可以是主动的，可以由电磁线圈或马达操作。其可以是简单的单向活门，类似于威尼斯百叶窗(venetion blind)的构造。如果设置在主风机抽吸口处，并且偏置为当主风机运行时关闭，那么其在干衣机的正常运转时将关闭。当所述清洁风扇运行时，所述排放通风装置将打开以允许用于清洁的空气流走。整个构造可以是反向的，缓冲器位于主风机排放处时，仅仅允许空气进入，并且所述清洁风扇排出空气。

B：被动系统。可以在烘干空气环路中使用湿度敏感半多孔隔膜材料，诸如由三菱制造并用于冰箱果菜抽屉中的那些材料。如果需要，可以形成两个端口以允许交叉流过烘干空气环路。所述端口可以相对于室内环境处在相当低的压力点处，以减少隔膜上的应力。

现在参见图39，在一优选实施方式中，隔膜1068可以放置在烘干空气环路的烘干部分处，例如放置在滚筒入口处。隔膜1068然后将响应而湿度关闭。当干衣机不工作且环路内的湿度均衡时，隔膜1068将打开，允许水分缓慢地迁移出所述环路。替代地，可以使用一个隔膜1068和一个小的清洁风扇1064。

2：防菌

A：蒸发器部分内的紫外线灯将大大地抑制细菌在环路中生长，并且将有助于使衣物气味清新。小直径的UV灯横交于蒸发器设置，使得穿过散热片之间空间的光线是非常有效的。图39示出多个紫外线灯光源1070，该紫外线灯光源1070邻近一个自我清洁陷入的线屑的蒸发器18。

B：也可以使用臭氧发生器装置来抑制细菌生长并使衣物气味清新。这可以在停机时和/或在烘干时运行。可以希望有两个功率设置，使得在停机时臭氧发生器以低功率运行，在烘干时以较高功率运行。

C：烘干纸：封闭的环路系统需要较少的工作蒸气，并且少于标准烘干纸1/4的烘干纸可以得到非常好的效果，并且使得干衣机在至少一两天内气味非常好。

D：集成式线屑过滤器及烘干纸

由非常小的有孔开放泡沫材料、或者皱卷的纸基介质制成的线屑过滤器可以由类似于在可置换烘干纸内使用的织物软化剂化学物质处理。所述线屑过滤器安装在适当的可置换或可重复使用的框架内，所述框架适应于干衣机的特定型号并替代现有的线屑过滤器。所述过滤器可以具有足够的表面积(例如，通过皱卷)以便在废弃之前处理大量的负载。

在热泵干衣机中，因为产生少很多的线屑，并且热泵干衣机的封闭环路构造消耗较少的软化剂化学物质，利于针对大量负载使用所述过滤器/软化器实施方式。热泵干衣机中的此种类型过滤器可以具有10或更多负载的设计寿命，允许标称每周更换一次。

集成式自清洁线屑去除装置

迄今为止的干衣机设计寻求防止线屑得到蒸发器。线屑将趋于粘附到潮湿的蒸发器表面并最终堵塞蒸发器。然而，由于此干衣机产生相当 少量的线屑，蒸发器可以设计为吸取线屑，彻底消除对线屑过滤器的需要。图36示出了此种实施方式。

蒸发器18可以具有多个翼片(未示出)，所述翼片间隔足够大，允许适度的线屑积累在翼片上而不会影响气流。带摺皱的翼片将趋于比平翼片吸取更多的线屑。线屑的某些部分将随着滴入收集盘20中的冷凝水而被彻底冲洗。

蒸发器18可以是自清洁的。如图36中所示，来自贮槽22的冷凝水的喷洒水或洗涤水将被线屑冲洗泵泵送至蒸发器翼片上，将所有的剩余线屑冲洗到冷凝水盘20内。然后线屑随着冷凝水排放物由排出泵1022排出干衣机。此彻底冲洗可以在各烘干循环的结束时进行，或者在烘干过程中的编程设定的时间内进行。例如，可以设置一个线屑冲洗控制器1024。有利地，在烘干时连续地循环所述用于彻底冲洗的水；必须考虑其对冷凝效果的影响。

另外，可以在空气路径内设置一个自清洁式线屑捕获器1026。捕获器1026可以设置在风机12和蒸发器18之间，如果需要该蒸发器可以进行自清洁。来自贮槽22的水可以由泵1020提供至线屑捕获器1026。含有线屑的水可以由盘1028收集并排出至贮槽22。

可以使用适度的水压来利于从翼片去除线屑，然而大容量的冲洗将会产生更好的效果。在各对翼片之间带有至少一个排出喷嘴的适当的歧管设计与翼片设计相结合将彻底地冲洗翼片间间隙。可以设想采用较大的贮槽来储存足够的水用于彻底冲洗。

所述歧管可以是单路横过蒸发器顶部，或者可以在数个高度处多路横过蒸发器。其可以由类似于制冷剂回路的附加管路构造，在所述翼片间穿孔。如果使用多个小孔，使得在翼片之间的各间隙内有很多小孔，那么不必将所述孔精确地对准在所述孔之间。这将允许在制造蒸发器的过程中将彻底冲洗回路集成到蒸发器内。

增加用于彻底冲洗的附加管路将使得整个蒸发器的尺寸稍微增大。 这将提供稍微增大的翼片面积，以及良好的线屑装载效率。

此功能将以冷凝水换向阀实现，冷凝水换向阀选择冷凝水排出软管或彻底冲洗喷嘴。然而，简单地在贮槽中使用两个泵(一个用于排水，另一个用于蒸发器彻底冲洗)会更简单、更可靠，并且成本差不多。这还允许为了特定的目的对各泵进行优化。

热管组件也可能趋于变湿，和/或吸取线屑，并且可能需要也被彻底冲洗。

J形翼片

如图37中所示，相互交叉的J形翼片1030可以用在专用的预过滤器设计中。各对邻近J形翼片1030具有冲水喷嘴1034，冲水喷嘴1034通过线路1032而获得线屑过滤器冲洗水。烘干循环空气1034在邻近的J形翼片1030之间经过。水被收集在盘1036内并排出至贮槽22。此设计利用线屑微粒的速度惯性，线屑微粒将不会越过J形弯，并将趋于撞击在所述翼片上。此可以在蒸发器设计中应用，但是用于适当的蒸发器容量与用于捕获线屑相比，需要更高的翼片密度，J形翼片蒸发器可能导致不合需要的空气压力下降。

多孔翼片

中空多孔翼片由烧结的微孔材料或带有微孔的板材制造，可以提供有效的润湿途径。彻底冲洗水以适当的压力供应至由翼片形成的中空强制通风系统，并且通过所述孔渗出，维持潮湿的外部表面以及良好的排水向下流动。这提供完全湿润捕获表面以及均匀润湿的优点。这将有助于防止线屑粘到未湿润的翼片表面，以及防止妨碍去除。还将需要较少的彻底冲洗容积流量。

尽管这有点复杂，多孔翼片也可以直接施加至蒸发器。

喷流或雾

此方法将趋于使滚筒排出空气湿度增加。此空气已经是相当潮湿，因此喷流或雾产生的湿度增加效果是不重要的。

喷流，以及较大范围的雾，将捕获空气流中的线屑，但是必须采取措施来使得带有线屑的喷流或雾被适当地排出，而不会将气流中的线屑携带到蒸发器。

喷流或雾与位于喷流/雾源直接下游出的J形翼片结合，可以良好地工作。这将令人满意地冷却J形翼片。这可以用制冷剂回路实现，并且将简单地预冷却所述空气，而不增加额外的热泵工作。

显然，已经根据本发明提供了一种完全实现前述目的、方法和优点的热泵干衣机。尽管是在具体实施方式的情况下说明的本发明，但是对于已经阅读前述说明的本领域技术人员而言，其它的替代、修改和变型将是明显的。因此，那些替代、修改和变型落在所述权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种烘干设备，包括：

用于容纳待烘干物品的烘干腔，所述烘干腔包括空气入口和空气出口，烘干空气通过所述空气入口输入所述烘干腔，烘干空气通过所述空气出口离开所述烘干腔；

将所述空气入口连接到所述空气出口以形成大致封闭的烘干回路的空气流动路径；

布置成在所述烘干回路中循环空气并且使空气循环通过所述烘干腔的风机；

热泵，所述热泵包括：

制冷剂回路；

布置成在所述制冷剂回路中在一定压力下循环制冷剂的压缩机，所述压缩机具有功率消耗；

第一热交换器，所述第一热交换器连接到所述制冷剂回路并且布置在烘干回路中使得来自离开所述烘干腔的烘干空气的热量传递到所述制冷剂，所述第一热交换器将所述烘干空气的温度降低至露点以下使得从所述烘干腔中的物品吸取的水分冷凝出所述烘干空气；

设置在所述制冷剂回路中的膨胀阀，所述膨胀阀控制制冷剂进入所述第一热交换器的质量流量；

第二热交换器，所述第二热交换器连接到所述制冷剂回路并且布置在所述烘干回路中的所述第一热交换器和所述烘干腔之间使得来自所述制冷剂的热量传递到进入所述烘干腔的所述烘干空气；以及

制冷剂再冷却器，所述制冷剂再冷却器设置在所述制冷剂回路中并且连接在所述第二热交换器的排出口和所述膨胀阀之间，所述制冷剂再冷却器包括第三热交换器，所述第三热交换器构造成从离开所述第二热交换器的制冷剂中去除一定量的热量，所去除的一定量的热量大致等于所述压缩机的功率消耗，在所述制冷剂已经加热所述烘干空气之后从所述制冷剂中去除所述一定量的热量。

2.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述第三热交换器是制冷剂至空气热交换器或制冷剂至液体热交换器。

3.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述第三热交换器是制冷剂至液体热交换器，其构造成将来自所述制冷剂的热量传递到液体冷却剂，并且所述烘干设备包括冷却剂流动路径，所述冷却剂流动路径用于将液体冷却剂从所述烘干设备外部的源输送到所述第三热交换器并且将所述液体冷却剂返回到所述烘干设备外部的位置。

4.如权利要求1所述的烘干设备，进一步包括传热装置，所述传热装置包括：布置在所述烘干回路中用于从进入所述第一热交换器的所述烘干空气中去除热量的吸热部件、布置在所述烘干回路中用于将所述吸热部件去除的所述热量返回到离开所述第一热交换器的所述烘干空气的放热部件、以及从所述吸热部件至所述放热部件的传热路径。

5.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述压缩机布置成对离开所述第一热交换器的制冷剂加压并且将加压后的制冷剂输送到所述第二热交换器，所述烘干设备包括制冷剂至制冷剂热交换器，所述制冷剂至制冷剂热交换器布置成将离开所述第二热交换器的制冷剂中的热量在所述制冷剂被所述压缩机加压之前传递到离开所述第一热交换器的制冷剂。

6.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述烘干腔安装成绕其旋转轴旋转，并且所述烘干腔包括用于翻转置于所述烘干腔中的物品的叶片或隔板，所述空气入口在所述旋转轴下面的位置处与所述烘干腔连通，从而所述烘干空气沿向上的方向进入所述烘干腔。

7.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述第一热交换器是从所述膨胀阀接收制冷剂的蒸发器，并且所述第二热交换器是从所述压缩机接收制冷剂的冷凝器。

8.如权利要求4所述的烘干设备，其中，所述传热装置是热管。

9.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述热膨胀阀构造成将离开所述第一热交换器的制冷剂维持在恒定的或接近恒定过热。

10.如权利要求9所述的烘干设备，其中，所述膨胀阀是电子控制的。

11.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述烘干腔包括滚筒，所述滚筒具有受热的滚筒壁。

12.如权利要求11所述的烘干设备，其中，所述受热的滚筒壁包括连接到所述制冷剂回路的制冷剂热交换器。

13.如权利要求12所述的烘干设备，其中，所述制冷剂热交换器集成在所述烘干设备中。

14.如权利要求12所述的烘干设备，其中，所述制冷剂热交换器包括形成所述制冷剂回路的一部分并且粘合至所述受热的滚筒壁的被加热部分的管道。

15.如权利要求12所述的烘干设备，其中，所述制冷剂热交换器在所述压缩机和所述第二热交换器之间连接到所述制冷剂回路。

16.如权利要求1所述的烘干设备，其中，所述热泵包括主动式膨胀器。

17.如权利要求16所述的烘干设备，其中，所述主动式膨胀器包括涡卷型制冷剂压缩机。

18.如权利要求1所述的烘干设备，进一步包括布置成检测所述物品的湿度的传感器和布置成根据所检测的湿度来控制所述烘干设备的控制器。

19.如权利要求18所述的烘干设备，其中，所述传感器包括位于所述空气入口处的湿度传感器、位于所述空气入口处的温度传感器、位于所述空气出口处的湿度传感器和位于所述空气出口处的温度传感器中的至少一个。

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