CN204151584U - 一种空气开路循环热泵干衣柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空气开路循环热泵干衣柜，包括干燥间、设备间和设置在设备间内的热泵干燥系统，干燥间与设备间通过带通风口的隔板间隔开；设备间内设置有两相互独立的进风通道和出风通道，进风通道的进风口和出风通道的出风口与外部空气相通；进风通道的出风口和出风通道的出风口与干燥间相通；热泵干燥系统包括冷凝器和蒸发器，冷凝器位于进风通道内，蒸发器位于出风通道内；外界空气进入进风通道内经冷凝器加热后获得干燥空气输送到干燥间内；干燥间内的潮湿空气排出至蒸发器上，经蒸发器冷凝析出水分后经出风通道排出设备间。本实用新型解决了传统热泵干燥系统在降速干燥阶段的无效运行问题，同时减少了热湿排放，以及具有节能效果。

Description

一种空气开路循环热泵干衣柜

技术领域

本实用新型涉及干燥装置设计技术领域，尤其涉及一种空气开路循环热泵干衣柜。

背景技术

热泵，作为一种热量的搬运工具，作为一种提高土壤、空气、水中的低品位热量品质以获得较高品位热量的设备，在节能减排的背景下，在采暖、热水、干燥等领域，获得了越来越广泛的应用。热泵节能的本质就是注入少量的电能来驱动压缩机，通过压缩机的吸排气操作，将在蒸发器中吸收了大量低品位热量的低压制冷剂气体，压缩成高压气体进入冷凝器实现高温位放热。

通常，把确定工况下的热泵冷凝器放热功率与压缩机吸入的电功率的比值，叫做热泵的能效比。在标准工况下，这个能效比一般在4附近，也就是水1kw的电功率输入，可以将土壤、空气、水中3kw左右的低品位热量搬运到人们所需要的高温位去，进行加热、干燥等作业，并且在高温位获得由低品位热量和压缩机功率所组成的总量4kw左右的加热功率。

热泵的节能特点，使之在采暖、热水、干燥等等领域，获得了广泛的应用。其中，含湿物料的干燥，需要巨量热量，是耗能大户。将含湿物料进行加热干燥时，在干燥作业之后，产生了大量低品位热湿空气，如果能够使用热泵技术对这些低品位热湿空气进行热湿回收，既节约了巨量能量，又减少了热湿空气对环境的污染，具有重要的经济价值和环境意义。

当含湿物料被加热干燥时，在干燥的早期阶段即恒速干燥阶段，物料水分蒸发所需的热量完全来自干燥空气，物料的表面温度等于空气的湿球温度。此时的干燥速率也即物料表面非结合水的蒸发速率很高，并且与物料的性质和含水量无关，仅取决于干燥器的结构以及干燥空气的流速；干燥所汽化的水分，全部为非结合水分。在恒速干燥阶段，干燥空气作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但干燥空气温度下降幅度大、相对湿度和绝对含湿量快速增加，干燥空气的显热转变成了水蒸汽的潜热，空气的湿负荷快速增大。在完成干燥操作之后，携带了大量湿负荷（水蒸汽）的湿热空气，如果直接排入环境，将造成能源的大量浪费。 

以热泵干衣机为例，现有的热泵干衣机，大都采用空气闭路循环方式。空气闭路循环热泵干衣机用于间歇式的潮湿衣物干燥作业时，也即潮湿衣物先后被“一笼一笼”地（间歇式地）放置在热泵冷凝器之后的干燥空气中进行干燥去湿时，空气经冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气，流过潮湿衣物进行干燥作业；在干燥过程的早期阶段即恒速干燥阶段，干燥空气作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但干燥空气温度大幅下降、相对湿度和绝对含湿量快速增加，干燥空气的显热转变成了水蒸汽的潜热，空气的湿负荷快速增大。在完成干燥操作之后，携带了大量湿负荷（水蒸汽）的湿热空气，流进热泵蒸发器，在蒸发器中放热降温，当湿热空气温度下降到相应的湿空气露点温度以下，空气中的水蒸汽在蒸发器上放热冷凝析出。经过蒸发器析出了部分水蒸汽的饱和空气，再次经冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气，进入下一个干燥循环。

但是，在降速干燥阶段，潮湿衣物已经失去多数水分，接近“烘干”状态；在降速干燥阶段，热泵干衣机里的空气闭路循环，冷凝器加热后的高温度、低湿度干燥空气流过衣物时依然作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但在降速干燥阶段干燥空气流过衣物之后的温度的下降幅度、相对湿度和绝对含湿量的增加幅度与恒速干燥阶段相比，都出现明显收窄；在完成对衣物的干燥作业之后，干燥空气温度的下降不多、湿含量（水蒸汽）的增幅不大，干燥空气相应的露点温度比较低；干燥空气流进热泵蒸发器并在蒸发器中放热降温，但温度很难下降到相应的露点温度以下，降温后空气的相对湿度虽然有所增加但不可能达到“饱和”状态，空气中水蒸汽难以在蒸发器上放热冷凝析出；经过蒸发器降温但没有水蒸汽放热冷凝析出的不饱和空气，再次被冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气进行闭路循环，在“高温”状态下无效运行，严重降低了降速干燥阶段的热泵干燥效果并且连续推高闭路循环空气的整体温度水平！

虽然降速干燥阶段的“潮湿衣物”上的水分大多数已经蒸发，已经接近“干燥”，但还没有完全干燥，干燥任务还没有最终完成。如果没有水蒸汽在蒸发器上放热冷凝析出，就没有真正完成降速干燥阶段的干燥除湿，就没有解决潮湿衣物干燥的“最后一公里”问题；高温空气继续进行闭路循环，只是热泵系统在“高温”状态下的持续无效运行而已。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种空气开路循环热泵干衣柜，包括干燥间、设备间和设置在设备间内的热泵干燥系统，所述干燥间与所述设备间间隔开；

所述设备间内设置有相互独立的进风通道和出风通道，且所述进风通道的进风口和所述出风通道的出风口均与外部空气相连通；所述进风通道的出风口和所述出风通道的出风口均与所述干燥间相连通；

所述热泵干燥系统包括有冷凝器和蒸发器，所述冷凝器设置在所述进风通道内，所述蒸发器设置在所述出风通道内；外界空气进入所述进风通道内经所述冷凝器加热后成为干燥空气输送到所述干燥间内，干燥空气与被干燥物进行热湿交换变成潮湿空气；所述干燥间内的潮湿空气排出至所述蒸发器上，经所述蒸发器冷凝析出水分后经所述出风通道排出所述设备间。

较佳地，所述热泵干燥系统还包括第一风机和第二风机，所述第一风机设置在所述进风通道内，并与所述冷凝器远离进风口的一侧相对；所述第二风机设置在所述出风通道内，并与所述蒸发器靠近出风口的一侧相对。

较佳地，所述第一风机和所述第二风机采用离心风机。

较佳地，所述进风通道的进风口和/或所述出风通道的进风口设置有滤网。

较佳地，所述热泵干燥系统包括压缩机、节流装置，所述蒸发器和所述冷凝器内的管道相连并与所述压缩机、节流装置形成一供制冷剂流经的循环通道；所述制冷剂自所述压缩机开始依次流经所述冷凝器、节流装置和所述蒸发器内的管道，再回到压缩机。

较佳地，所述蒸发器的底部设置有一集水槽，所述集水槽通过一水管与一回收水箱或下水道相连通。

较佳地，所述设备间与所述干燥间通过一隔板间隔开来，所述隔板上设置有若干通风口，所述进风通道的末端与所述若干通风口相连通。

较佳地，所述干燥间的顶部和侧壁上设置有一与出风通道的进风口相连通的湿气通道； 干燥空气自所述干燥间的底部流进，潮湿空气自所述干燥间的顶部排至所述湿气通道。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1）本实用新型提供的干燥柜采用空气开路循环的方式，解决了现有干燥机在干燥后期的降速干燥阶段，干燥空气闭路循环时，没有水蒸汽放热冷凝吸出，严重降低了干燥效果，使得热泵干燥系统降速干燥阶段在“高温”状态下无效运行的问题;

2)本实用新型提供的干燥柜，在恒速干燥阶段，对干燥作业之后的湿热空气进行大幅降温到空气露点温度以下，水蒸汽冷凝析出滤除后再排向外界空气，减少了对环境的热湿排放；

3）本实用新型提供的干燥柜，采用冷凝器、蒸发器和压缩机、节流装置组成热泵干燥系统，并将蒸发器置于出风通道中回收热量，具有节能的效果。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征和优点，其中：

图1为空气开路循环热泵干衣柜的正视图；

图2为空气开路循环热泵干衣柜的三维结构示意图；

图3为恒速干燥阶段空气开路循环路径图；

图4为降速干燥阶段空气开路循环路径图。

符号说明：

1-干燥间

101-湿气通道

102-干燥间顶部出风口

2-设备间

3-隔板

301-通风口

4-进风通道

5-出风通道

6-冷凝器

7-第一风机

8-压缩机

9-节流装置

10-第二风机

11-回收水箱

12-蒸发器

13、14-滤网。

具体实施方式

参见示出本实用新型实施例的附图，下文将更详细地描述本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本实用新型的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

参照图1-2，本实用新型提供了一种空气开路循环热泵干衣柜，其用于干燥的对象可以为洗涤后的潮湿衣物、刚刚收获的潮湿农产品、海产品，以及需要滤除水分的化工产品等需要干燥去湿的物品；生产方式可以为间歇式的即干燥对象被“一笼一笼”地放入高温干燥空气中去干燥除湿；干燥介质为空气或者氮气等在高温状态具有很高吸湿能力的气态物质，此处均不作限制。本实用新型提供的干燥柜，干燥空气采取开路循环方式，在热泵干燥系统的作用下，抽取外部空气加热获得干燥热空气，干燥热空气对被除湿物品进行干燥，转化为潮湿空气，对潮湿空气进行降温后再排出干燥柜。

具体的，该干燥柜包括干燥间1和设备间2，设备间2位于干燥间1的下方，并通过一隔板3间隔开来，干燥间1用于放置需被干燥的物品，隔板3上均布有若干通风口301。设备间2内设置有两个相互独立的通道，分别为进风通道4和出风通道5，进风通道5的进风口与干燥柜外界空气相连通，进风通道5的出风口与隔板3设置的若干通风口301相连通；设备间2的上端设置有干燥间顶部出风口102，设备间2的侧壁上设置有湿气通道101，湿气通道101的上端与干燥间顶部出风口102相连通，湿气通道101的下端与出风通道5的进风口相连通，出风通道5的出风口连通到干燥柜的外部。其中，进风通道4、出风通道5、通风口301、干燥间顶部出风口102、湿气通道101的具体设置位置并不局限于图1-2中所示，其只是一种实施例，可根据具体情况进行调整，此处不作限制。

在本实施例中，设备间2内设置有热泵干燥系统，热泵干燥系统主要包括冷凝器6、蒸发器12和压缩机8，其中蒸发器12和冷凝器6均包括管道及设置在管道外侧的翅片，冷凝器6、蒸发器12和压缩机8之间通过管道顺序连通形成一供制冷剂流经的循环通道，且该循环通道内充有制冷剂；该循环通道上还是设置有节流装置9，节流装置位于蒸发器12的管道的进口端上，用于降低流进蒸发器12内的制冷剂的压力，节流装置9可采用毛细管、电子膨胀阀等，此处不作限制。自压缩机8开始制冷剂依次流经冷凝器6→节流装置9→蒸发器12，最后又回到压缩机8内。

在本实施例中，冷凝器6设置在进风通道5内，进风通道5内还设置有第一风机7，第一风机7与冷凝器6远离进风通道5进风口的一侧相对，冷凝器6靠近进风通道5进风口的一侧的前方设置有滤网13；其中，第一风机7可采用离心风机。第一风机7启动，吸取干燥机外部空气进入到进风通道5内，并以此流经过滤网13、冷凝器6和第一风机7，同时在第一风机7的作用下经过若干干燥间1底部的通风口301吹向干燥间1内。

在本实施例中，蒸发器12设置在出风通道5内，蒸发器12的底部设置有一集水槽，集水槽通过一水管与一回收水箱11或下水道相连通。出风通道5内还设置有第二风机10，第二风机10与蒸发器12靠近出风通道5出风口的一侧相对，蒸发器12靠近出风通道5进风口的一侧的前方设置有滤网14；其中第二风机可采用离心风机。启动第二风机10，干燥间1内的湿空气依次经过干燥间顶部出风口102、湿气通道101、滤网14、蒸发器12、第二风机10后，再在第二风机10的作用下经过出风通道5排出干燥柜。

该空气开路循环热泵干衣柜的工作原理具体如下：

一、制冷剂的循环工作原理

自压缩机8出来的被加压后的高温制冷剂气体，流经冷凝器6的管道，实现放热降温，将热量传递给流经冷凝器6的空气，同时高温制冷剂气体冷凝液化成低温的制冷剂液体输出；低温的制冷剂液体经过节流装置9减压后，被输入到蒸发器12的管道内，吸收流经蒸发器12的空气的热量后，蒸发成为低压制冷剂气体；压缩机8再对由蒸发器12过来的低压制冷剂气体进行加压后，输送给冷凝器6，从而形成一完整的制冷剂循环。

二、除湿原理

干燥机的外环境空气被第一风机7吸入，经冷凝器6加热成干燥空气；干燥空气经过隔板3上的通风口301进入干燥间1内，流过含湿物料进行干燥作业；与含湿物料进行热湿交换完成干燥作业之后，干燥空气转变成湿热空气；湿热空气依次通过干燥间顶部出风口102、湿气通道101流进蒸发器12，在蒸发器12中放热降温，同时空气中的水蒸汽在蒸发器12上放热冷凝析出；经过蒸发器12析出了大部分水蒸汽后的空气，再通过出风通道5被直接排出干燥柜。

参照图3，在干燥过程早期为恒速干燥阶段，湿负荷比较高。干燥柜的外环境空气经冷凝器6加热成高温度、低湿度的干燥空气，干燥空气对湿含量比较高的含湿物料进行干燥作业；在这个恒速干燥阶段，干燥空气作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但干燥空气温度大幅下降、相对湿度和绝对含湿量快速增加，干燥空气的显热转变成了水蒸汽的潜热，空气的湿负荷快速增大。与含湿物料进行热湿交换完成干燥作业之后，湿热空气在蒸发器12中放热降温，当湿热空气温度下降到相应的露点温度以下，空气中的水蒸汽在蒸发器12上放热冷凝析出；经过蒸发器12析出了大部分水蒸汽的饱和空气，温度和含湿量都大为降低，焓值大为降低，再被排出干燥柜。

参照图4，在干燥过程后期为降速干燥阶段，湿负荷比较低。干燥柜的外环境中的空气被吸入，经冷凝器6加热成高温度、低湿度的干燥空气；干燥空气经通风口301流过湿含量已经大幅降低的含湿物料进行干燥作业，此时干燥空气依然作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但干燥空气流过含湿物料之后的温度的下降幅度、相对湿度和绝对含湿量的增加幅度与干燥早期的恒速干燥阶段相比，都出现明显收窄，干燥空气温度的下降幅度不大、湿含量（水蒸汽）的增幅不大；干燥作业之后的空气流经泵蒸发器并在蒸发器中放热降温，但温度难以下降到相应的露点温度以下，空气的相对湿度虽然有所增加但空气中水蒸汽难以在蒸发器12上放热冷凝析出；经过蒸发器12降温的不饱和空气，其绝对含湿量仍然高于机外环境中的空气，被直接排往干燥柜外环境之中。

虽然降速干燥阶段的“潮湿衣物”上的水分大多数已经蒸发，已经接近“干燥”，但还没有完全干燥，干燥任务还没有最终完成。在降速干燥阶段，传统的空气闭路循环热泵干衣机中的高温空气继续进行闭路循环，只是热泵系统在“高温”状态下的持续无效运行而已；没有水蒸汽在蒸发器12上放热冷凝析出，就没有完成最后的干燥除湿，就没有解决潮湿衣物干燥的“最后一公里”问题。而在降速干燥阶段，本实用新型提供的一种空气开路循环热泵干衣柜，出风通道5的出风口空气的绝对含湿量高于进风通道4的进风口吸入的环境空气的绝对含湿量，这两个绝对含湿量的差值就是降速干燥阶段热泵的干燥能力。这个能力，能够解决“湿含量”已经大幅降低的接近“烘干”状态的含湿物料干燥的最后的干燥除湿问题。

本实用新型提供的一种空气开路循环热泵干衣柜，具有下述鲜明特点：

①解决了传统热泵干燥系统在降速干燥阶段的无效运行问题

在热泵干燥后期的降速干燥阶段，本实用新型将经过蒸发器12降温的不饱和空气直接排入柜外环境之中，根本解决了干燥空气闭路循环时流过蒸发器12没有水蒸汽放热冷凝析出、严重降低了降速干燥阶段的热泵干燥效果并且连续推高闭路循环空气的整体温度水平的问题，根本解决了热泵干燥系统降速干燥阶段在“高温”状态下无效运行的问题。

②减少热湿排放

在早期的重湿负荷的恒速干燥阶段，本实用新型提供的一种空气开路循环热泵干衣柜，对干燥作业之后的湿热空气进行大幅降温到空气露点温度以下，水蒸汽冷凝析出滤除，减少了对环境的热湿排放50%以上。

③大幅节能

本实用新型提供的一种空气开路循环热泵干衣柜，只需注入少量的电能来驱动压缩机，通过压缩机的吸排气操作，将设置在出风通道中的蒸发器中吸收了大量低品位热量的低压制冷剂气体，压缩成高温高压制冷剂气体进入冷凝器6实现高温位放热，从而将机外环境空气加热成高温度低湿度的干燥空气，对含湿物料进行干燥去湿作业，具有很高的能效比，与电热干燥法相比，大幅节能70%以上.

综上所述，本实用新型提供了一种空气开路循环热泵干衣柜，包括干燥间、设备间和设置在设备间内的热泵干燥系统，干燥间与设备间通过带通风口的隔板间隔开；设备间内设置有两相互独立的进风通道和出风通道，进风通道的进风口和出风通道的出风口与外部空气相通；进风通道的出风口和出风通道的出风口与干燥间相通；热泵干燥系统包括冷凝器和蒸发器，冷凝器位于进风通道内，蒸发器位于出风通道内；外界空气进入进风通道内经冷凝器加热后获得干燥空气输送到干燥间内；干燥间内的潮湿空气排出至蒸发器上，经蒸发器冷凝析出水分后经出风通道排出设备间。本实用新型解决了传统热泵干燥系统在降速干燥阶段的无效运行问题，同时减少了热湿排放，以及具有节能效果。

本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离本实用新型的精神或范围。尽管已描述了本实用新型的实施例，应理解本实用新型不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (8)

1.一种空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，包括干燥间、设备间和设置在设备间内的热泵干燥系统，所述干燥间与所述设备间间隔开；

所述设备间内设置有相互独立的进风通道和出风通道，且所述进风通道的进风口和所述出风通道的出风口均与外部空气相连通；所述进风通道的出风口和所述出风通道的进风口均与所述干燥间相连通；

所述热泵干燥系统包括有冷凝器和蒸发器，所述冷凝器设置在所述进风通道内，所述蒸发器设置在所述出风通道内；外界空气进入所述进风通道内经所述冷凝器加热后成为干燥空气输送到所述干燥间内，干燥空气与被干燥物进行热湿交换变成潮湿空气；所述干燥间内的潮湿空气排出至所述蒸发器上，经所述蒸发器冷凝析出水分后经所述出风通道排出所述设备间。

2.根据权利要求1所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述热泵干燥系统包括第一风机和第二风机，所述第一风机设置在所述进风通道内，并与所述冷凝器远离进风口的一侧相对；所述第二风机设置在所述出风通道内，并与所述蒸发器靠近出风口的一侧相对。

3.根据权利要求2所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述第一风机和所述第二风机采用离心风机。

4.根据权利要求1所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述进风通道的进风口和/或所述出风通道的进风口设置有滤网。

5.根据权利要求1所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述热泵干燥系统包括压缩机、节流装置，所述蒸发器和所述冷凝器内的管道相连并与所述压缩机、节流装置形成一供制冷剂流经的循环通道；所述制冷剂自所述压缩机开始依次流经所述冷凝器、节流装置和所述蒸发器内的管道。

6.根据权利要求5所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述蒸发器的底部设置有一集水槽，所述集水槽通过一水管与一回收水箱或下水道相连通。

7.根据权利要求1所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述设备间与所述干燥间通过一隔板间隔开来，所述隔板上设置有若干通风口，所述进风通道的末端与所述若干通风口相连通。

8.根据权利要求1所述的空气开路循环热泵干衣柜，其特征在于，所述干燥间的顶部和侧壁上设置有一与出风通道的进风口相连通的湿气通道； 干燥空气自所述干燥间的底部流进，潮湿空气自所述干燥间的顶部排至所述湿气通道。