EA017367B1

EA017367B1 - Бытовой прибор, включающий воздуховод первичного воздуха и тепловой насос

Info

Publication number: EA017367B1
Application number: EA201070688A
Authority: EA
Inventors: Пилар Балерди Аспиликуэта; Иньиго Берасалусе Минондо; Эстер Падилья Лопес; Роберто Сан Мартин Санчо; Гюнтер Штеффенс; Андреас Штольце
Original assignee: Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2012-11-30
Also published as: PL2235249T3; EP2235249B1; CN101896660B; EA201070688A1; EP2235249A1; CN101896660A; WO2009074455A1; US20100263225A1

Abstract

Изобретение относится к бытовому прибору (1), включающему в себя корпус (2); сушильную камеру (3) для сушки в ней мокрых предметов (6); воздуховод (7) первичного воздуха для направления технологического воздуха, подаваемого в указанный корпус (2) с целью сушки предметов 6); и тепловой насос (12), (13), (14), (15), (16), (17), содержащий теплоотвод (14) для передачи тепла в указанный тепловой насос (12), (13), (14), (15), (16), (17), источник (13) тепла, соединенный с указанным воздуховодом (7) первичного воздуха, для передачи тепла от указанного теплового насоса (12), (13), (14), (15), (16), (17) технологическому воздуху и устройство теплопереноса (12), (15), (16), (17) для переноса тепла от указанного теплоотвода (14) к указанному источнику (13) тепла. Указанный теплоотвод (14) соединен с воздуховодом (18) вторичного воздуха для направления вторичного воздуха, подаваемого в указанный корпус (2), для передачи тепла от вторичного воздуха указанному тепловому насосу (12), (13), (14), (15), (16), (17).

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к бытовому прибору, включающему в себя корпус; сушильную камеру для сушки в ней мокрых предметов; воздуховод первичного воздуха для направления технологического воздуха, подаваемого в указанный корпус с целью сушки предметов; и тепловой насос, содержащий теплоотвод для переноса тепла в указанный тепловой насос, источник тепла, соединенный с указанным воздуховодом первичного воздуха для передачи тепла от указанного теплового насоса технологическому воздуху, и устройство теплопереноса для переноса тепла от указанного теплоотвода к указанному источнику тепла.

Уровень техники

Бытовой прибор этого типа представлен в реферате к японской патентной публикации 1Р 2004089415 А и содержится в базе данных рефератов японских патентов.

Бытовой прибор для сушки мокрых предметов, включающий в себя тепловой насос, представлен в документе ЕР 0467188 В1. В этом документе содержится детальное описание бытового прибора, выполненного в виде сушилки для сушки предметов, а именно мокрого белья. В документе указаны многие детали такого бытового прибора, которые могут быть необходимы или, во всяком случае, предпочтительны при изготовлении или применении прибора. Соответственно, все содержание этого документа включается в настоящее описание посредством ссылки.

Родственный тип бытовых приборов известен из документа АО 2006/029953 А1, описывающего посудомоечную машину в отношении сушильной машины для белья или комбинированной стиральносушильной машины, документа ΌΕ 19738735 С2, раскрывающего бытовой прибор с другим типом теплового насоса, а также документов ЕР 1672294 А2 и ЕР 1672295 А2, причем два последних раскрывают устройства кондиционирования воздуха, которые содержат контуры охлаждения, в определенных отношениях подобные тепловым насосам, рассматриваемым в настоящем описании.

Сушка мокрых предметов в бытовом приборе, в общем случае, требует испарения влаги с предметов и переноса образовавшихся таким образом паров потоком нагретого технологического воздуха. Такой технологический воздух, насыщенный парами, может быть выведен из прибора или подвергнут процессу конденсации с целью извлечения испаренной влаги в жидком виде для ее сбора и удаления. Такой процесс конденсации, в свою очередь, требует охлаждения технологического воздуха, извлекая тем самым теплоту. Эта теплота опять-таки может быть просто выведена из прибора, однако для поддержания энергопотребления на низком уровне может быть желательно утилизировать эту теплоту, по меньшей мере какую-то ее часть. С этой целью был разработан бытовой прибор, включающий в себя тепловой насос, который утилизирует энергию, полученную от технологического воздуха. С этой целью тепловой насос включает в себя теплоотвод, используемый для охлаждения технологического воздуха с содержащейся в нем влагой и, тем самым, извлечения тепла из технологического воздуха. Кроме того, тепловой насос включает в себя источник тепла, используемый для нагрева технологического воздуха перед подачей его к предназначенным для сушки предметам с целью извлечения из них влаги. И, наконец, тепловой насос включает в себя устройство теплопереноса для переноса тепла от теплоотвода к источнику тепла, завершая тем самым желаемую утилизацию теплоты.

В приведенном для примера тепловом насосе, также известном из вышеупомянутых документов, устройство теплопереноса включает контур теплопереноса, содержащий теплоноситель, или хладагент, постоянно циркулирующий через теплоотвод и источник тепла. Тепловой насос функционирует посредством испарения жидкого теплоносителя в теплоотводе под действием тепла, извлеченного из протекающего через теплоотвод технологического воздуха, а затем сжатия этого жидкого теплоносителя и обратного высвобождения из него тепловой энергии, возвращаемой технологическому воздуху в источнике тепла. Это высвобождение тепла заставляет находящийся в газообразной фазе жидкий теплоноситель конденсироваться или сжижаться. Сжиженный жидкий теплоноситель для снижения его внутреннего давления проводится сквозь сопло и затем направляется вновь в теплоотвод для нового испарения и извлечения тепла. Технологический воздух, как правило, циркулирует в существенным образом замкнутой цепи или замкнутом контуре технологического воздуха, за исключением прибора, известного из упомянутого реферата документа 1Р 2004089415 А, в котором описан открытый цикл подачи технологического воздуха. Хотя может быть целесообразным или даже необходимым открывать закрытый контур технологического воздуха, по меньшей мере, время от времени, как описано в документе ЕР 0467188 В1, соответствующие стандарты МЭК (1ЕС, 1п1етпайопа1 Е1ес1го1ес11шса1 Соттщыоп - Международная электротехническая комиссия, МЭК) требуют, чтобы сушильная машина, заявленная как утилизирующая влагу посредством конденсации, обеспечивала уровень утечки влаги ниже 20% от ее общего количества. Кроме того, в таких бытовых приборах, включающих тепловые насосы, проблемами являются высокая стоимость изготовления, сравнительно большое время, необходимое для сушки обычной загрузочной порции белья или предметов для сушки, и возможные угрозы нанесения вреда окружающей среде, который может быть причинен жидкими теплоносителями, применяемыми в таких приборах. Для снижения этих угроз, связанных преимущественно с разрушающим озон или усиливающим парниковый эффект воздействием таких соединений или с их возгораемостью, часто применявшиеся в прошлом хлорированные углеводороды в настоящее время запрещены к использованию соответствующим законодательст

- 1 017367 вом. Для количественной оценки потенциала вызываемого парникового эффекта обычных хладагентов каждому из общеизвестных или общеупотребительных хладагентов был приписан справочный индекс так называемого потенциала глобального потепления (С1оЬа1 Ааттшд ΡοΙοηΙίαΙδ - потенциалы глобального потепления, далее сокращенно: САР шйех - индекс ПГП), при этом индекс ПГП двуокиси углерода, или К744, был принят равным 1.

Извлечение влаги из предметов, предназначенных для сушки, с помощью технологического воздуха эффективно только в том случае, когда технологический воздух нагрет выше нормальной температуры окружающей среды, предпочтительно до температуры выше 60°С. Эта температура будет снижена процессом испарения до некоторой меньшей температуры. Во всяком случае, можно ожидать, что температура около или выше 35°С на входе испарительного теплообменника вызовет проблему в работе теплового насоса, использующего вышеописанный жидкий теплоноситель, и сконструированного в соответствии с практикой, принятой в области холодильной техники, состоящую в том, что компрессоры и жидкие хладагенты (в данном описании обобщенно называемые жидкими теплоносителями), применяемые в обычной холодильной практике, не подходят для поставленной цели. Были предположения, что может помочь возвращение к хладагентам с очень высокими критическими температурами, чтобы гарантировать их работу при температурах до 60°С, однако пока каких-либо основательных исследований и рекомендаций на этот счет нет. К другим мерам, которые применялись для решения указанной проблемы, относятся отвод избыточной теплоты из прибора посредством испарения теплого технологического воздуха с заменой его на более холодный воздух и включение дополнительных теплообменников для отбора избытка тепла жидкого теплоносителя с помощью подходящих дополнительных теплообменников. Однако все эти меры связаны с дальнейшим повышением сложности и стоимости прибора.

Подробный перечень индексов ПГП широко известных хладагентов приведен в руководстве 8о1капе-Ргойис1 Мапиа1 ЯсГгщсгаОоп апй Ап-Сопййюшпд Тесйпо1оду Ьу Н. Висйта1й, 1. Не11тапп, Н. Кошд, апй С. Мситет, 2^пй ей. 08/2000 (Руководство по солканам, применяемым в технологии охлаждения и кондиционирования воздуха). Количественная классификация хладагентов с точки зрения их возгораемости, выражаемой индексом нижнего предела возгораемости, приведена в европейском стандарте МЭК 1ЕС 60335-2-40, Нои8ейо1й апй 81тйат Е1ес1г1са1 АррНапсек - 8аГе1у - ратйси1ат Вес.|шгетеЩ5 Гог Е1ес1пса1 йеа! Ритрк, Аш-Сопййюпега апй Иейит1йгГ1ег8, Еййюп 4.2 2005-07, Аппех ВВ - ТаЬ1е ВВ.1 (Безопасность бытовых и подобных электроприборов: специальные требования к электрическим тепловым насосам, кондиционерам и осушителям воздуха). Соответствующую информацию по хладагентам, или жидким теплоносителям, можно также найти в стандарте США А8НКАЕ 34, включающем профильную номенклатуру таких соединений и их классификацию по степени безопасности и токсичности.

Сушильная машина, раскрытая в вышеупомянутом японском реферате, имеет открытый воздуховод технологического воздуха, который подается в сушильную машину, нагревается в источнике тепла теплового насоса и прогоняется сквозь предназначенные для сушки предметы, которые перекатываются во вращающемся барабане. Затем технологический воздух пропускается через теплоотвод теплового насоса для охлаждения и извлечения влаги из технологического воздуха посредством конденсации. И, наконец, технологический воздух выбрасывается из сушильной машины. Так как в этой сушильной машине по меньшей мере часть влаги, извлеченной из выстиранных предметов, собирается в жидкой форме, сушильная машина требует вмешательства оператора для удаления собранной жидкости. Это, в любом случае, необычно и неудобно для оператора, который не должен заботиться об удалении каких-то отходов в обычной сушильной машине для белья с открытым воздуховодом технологического воздуха. Кроме того, помимо проблемы удаления жидких отходов, сушилка, раскрытая в этом японском реферате, требует использования специального фильтра для удаления волокнистых или пылевидных остатков, обычно называемых волокнами, из технологического воздуха, выходящего из стирального барабана. Как правило, поток технологического воздуха извлекает из белья в процессе его сушки множество волокон, которые оседают на всех конструкциях воздуховодов и иных частях, сквозь которые проходит технологический воздух, несущий волокна, и прилипают там благодаря одновременно выделяющейся из технологического воздуха влаге. Во избежание засорения теплоотвода волокнами требуется разместить специальный фильтр волокон выше по потоку относительно теплоотвода, чтобы уловить как можно больше волокон, и такой фильтр тоже требует внимания оператора, который должен затем удалять собранные волокна. Это может стать еще одним недостатком такой сушильной машины.

- 2 017367

Раскрытие изобретения

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в предложении определенного в вводной части настоящего описания бытового прибора, включающего в себя тепловой насос, выполненный таким образом, чтобы уменьшить вышеописанные проблемы и позволить производить более быструю сушку предметов при приемлемых затратах. В частности, задача настоящего изобретения заключается в предложении определенного выше бытового прибора, позволяющего, по меньшей мере, в значительной степени избежать образования конденсата жидкости. В равной мере, задача настоящего изобретения заключается в предложении определенного выше бытового прибора, позволяющего избежать необходимости в фильтровании волокон.

Настоящее изобретение предлагает решение, воплощенное в бытовом приборе, определенном в независимом пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается бытовой прибор, включающий в себя корпус; сушильную камеру для сушки в ней мокрых предметов; воздуховод первичного воздуха для направления технологического воздуха, подаваемого в указанный корпус с целью сушки предметов; и тепловой насос, содержащий теплоотвод для передачи тепла в указанный тепловой насос, источник тепла, соединенный с указанным воздуховодом первичного воздуха для передачи тепла от указанного теплового насоса технологическому воздуху, и устройство теплопереноса для переноса тепла от указанного теплоотвода к указанному источнику тепла. В этом приборе упомянутый теплоотвод соединен с воздуховодом вторичного воздуха для направления вторичного воздуха, подаваемого в упомянутый корпус, для передачи тепла от вторичного воздуха упомянутому тепловому насосу.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что тепло, извлеченное из вторичного воздуха, поступившего из окружающей прибор среды, как правило, будет приводить к значительно меньшему образованию конденсата, чем при извлечении тепла из технологического воздуха, который целенаправленно насыщается влагой до максимальной или близкой к максимальной влажности.

Кроме того, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что воздух, введенный в прибор из окружающей среды, холоднее выходящего из сушильной камеры с предназначенными для сушки предметами технологического воздуха, который, как правило, несет по меньшей мере часть термической энергии, переданной технологическому воздуху при его нагреве перед входом в сушильную камеру. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает определенную степень утечки тепла из прибора, которая уравновешивает избыточное тепло, производимое тепловым насосом согласно фундаментальным законам термодинамики. Тем самым настоящее изобретение вносит вклад в стабилизацию процесса сушки предметов посредством обеспечения баланса между выделением избыточного тепла внутри прибора и отводом тепла из прибора. Это имеет первостепенную важность в основной стадии процесса сушки, когда все начальные операции прогрева прибора и его элементов завершены и желательно, чтобы процесс сушки шел в квазистационарном режиме.

И кроме того, технологический воздух выводится из прибора после всего лишь однократного прохода через сушильную камеру вокруг предметов, предназначенных для сушки, и, по возможности, не проходя мимо никаких других функционально активных компонентов прибора. Поэтому не существует значительной опасности засорения волокнами, и, следовательно, специального фильтра волокон, в общем случае, не требуется. Исключение может составить случай, когда вентилятор подачи технологического воздуха расположен ниже по потоку относительно сушильной камеры. Однако можно ожидать, что поток сквозь такой вентилятор будет турбулентным, и эта турбулентность потока, по меньшей мере, в значительной степени предотвратит оседание волокон внутри вентилятора.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения упомянутое устройство теплопереноса включает в себя контур теплопереноса, содержащий жидкий теплоноситель, циркулирующий в указанном контуре теплопереноса, компрессор для компрессии указанного жидкого теплоносителя и обеспечения циркуляции указанного жидкого теплоносителя через указанный контур теплопереноса, и сопло для декомпрессии указанного жидкого теплоносителя. При этом упомянутый теплоотвод представляет собой испаритель для передачи тепла от технологического воздуха указанному жидкому теплоносителю посредством испарения указанного жидкого теплоносителя, а упомянутый источник тепла представляет собой ожижитель для передачи тепла от указанного жидкого теплоносителя технологическому воздуху посредством сжижения указанного жидкого теплоносителя. Соответственно, указанный тепловой насос представляет собой известный тепловой насос компрессорного типа, применяемый, в частности, в холодильных и морозильных установках, что позволяет обозначать используемый в таком тепловом насосе жидкий теплоноситель как хладагент.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления, являющемуся одной из дальнейших разработок предыдущего варианта осуществления настоящего изобретения, упомянутый жидкий теплоноситель включает в себя соединение фторированного углеводорода. В частности, упомянутый жидкий теплоноситель выбирается из группы, включающей хладагенты К134а, К152а, К.290, К407С и К410Л.

- 3 017367

Если К134а и К152а - это моносоединения фторированного углеводорода, то К407С и К410Л представляют собой смеси таких соединений. В свою очередь, К290, или пропан, является алканом, т.е. углеводородным моносоединением. Он имеет соответствующие физические свойства, что делает его чрезвычайно подходящим для обсуждаемого здесь применения. В частности, индекс ПГП пропана равен 3, т.е. чрезвычайно низок в сравнении с индексом ПГП обычного жидкого теплоносителя К134а, равным 1300. Разумеется, использование сильно горючего пропана требует специальной защиты системы от опасности возгорания. В целях сочетания более низкой возгораемости и довольно низкого индекса ПГП особенно предпочтительно использование К152а.

В следующем предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутая сушильная камера представляет собой вращающийся барабан.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения прибор выполнен в виде сушильной машины для сушки мокрого белья. Предусматриваются и другие варианты осуществления прибора в соответствии с настоящим изобретением, а именно осуществления в виде стирально-сушильной машины для стирки и сушки белья или в виде посудомоечной машины.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения упомянутый воздуховод вторичного воздуха соединен с упомянутым устройством теплопереноса для переноса тепла, переданного от упомянутого устройства теплопереноса упомянутому вторичному воздуху. Этот вариант осуществления имеет то преимущество, что в нем присутствует охлажденный вторичный воздух, используемый для некоторого охлаждения компонентов теплового насоса, которые управляют термодинамическим процессом и, таким образом, служат для ввода дополнительной энергии, необходимой для осуществления этого процесса. Для этой цели упомянутый воздуховод вторичного воздуха предпочтительнее выполнять так, чтобы вторичный воздух проходил через упомянутый теплоотвод до прохода через упомянутые средства циркуляции. Но еще более предпочтительно, чтобы упомянутый воздуховод первичного воздуха и упомянутый воздуховод вторичного воздуха соединялись в один выпускной воздуховод для вывода упомянутого технологического воздуха и упомянутого вторичного воздуха из упомянутого корпуса. В таком варианте осуществления упомянутый выпускной воздуховод может включать в себя единственный вентилятор для вывода упомянутого технологического воздуха и упомянутого вторичного воздуха.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения упомянутый корпус открыт для притока воздуха в упомянутый корпус, а упомянутый воздуховод вторичного воздуха имеет входное отверстие, расположенное внутри упомянутого корпуса. При расположении входного отверстия вторичного воздуховода внутри корпуса воздух, который мог воспринять некоторое количество тепла, рассеянного компонентами прибора, включая сушильную камеру, источник тепла и части воздуховода первичного воздуха, всасывается в воздуховод вторичного воздуха и затем охлаждается теплоотводом. А поскольку тепло, извлеченное теплоотводом, возвращается в процесс сушки через источник тепла, этот возврат тепла вносит вклад в утилизацию рассеянного тепла и в соответственное увеличение эффективности процесса сушки. Далее, поскольку воздух внутри корпуса в некоторой степени нагревается рассеянным теплом, можно получить больше преимуществ в случае, когда прибор размещен в сравнительно холодной окружающей среде. В такой окружающей среде охлаждение вторичного воздуха, всосанного из окружающей среды, может снизить температуру такого вторичного воздуха ниже 0°С и вызвать образование льда в теплоотводе или вокруг него. Этот лед, в свою очередь, может снизить эффективность работы теплоотвода. Некоторый предварительный подогрев вторичного воздуха, по меньшей мере, в значительной степени снизит опасность образования льда.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения упомянутый воздуховод вторичного воздуха имеет два входных отверстия, из которых первое входное отверстие ориентировано в направлении упомянутого устройства теплопереноса, а второе входное отверстие ориентировано в направлении двигателя, служащего для привода первого вентилятора, размещенного в упомянутом воздуховоде первичного воздуха, и второго вентилятора, размещенного в упомянутом воздуховоде вторичного воздуха. Таким образом, тепло, рассеянное двумя основными источниками тепла, утилизируется посредством всасывания воздуха из зон вблизи этих источников в воздуховод вторичного воздуха. Еще более предпочтительно, чтобы упомянутая сушильная камера представляла собой вращающийся барабан, приводимый во вращение упомянутым двигателем. Таким образом, всего лишь один двигатель обеспечивает привод подвижных компонентов прибора, за исключением устройства теплопереноса, вносящего вклад в локализованную генерацию избыточного тепла, которое может быть, в свою очередь, утилизировано с помощью соответственно локализованных средств. Предпочтительным примером таких локализованных средств является, согласно еще одному более предпочтительному варианту осуществления, упомянутый второй вентилятор, выполненный в виде двухпоточного вентилятора, дающего два потока, причем каждое из входных отверстий расположено у соответствующего одного из этих потоков.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения прибор включает воздуховод байпаса, соединяющий упомянутый воздуховод первичного воздуха и упомянутый воздуховод вторичного воздуха, а также средства переключения для селективного направления части

- 4 017367 упомянутого технологического воздуха в упомянутый воздуховод вторичного воздуха через упомянутый воздуховод байпаса. Более предпочтительно, чтобы упомянутый воздуховод байпаса подсоединялся к упомянутому воздуховоду первичного воздуха между упомянутым источником тепла и упомянутой сушильной камерой и чтобы упомянутый воздуховод байпаса подсоединялся к упомянутому воздуховоду вторичного воздуха выше по потоку относительно упомянутого теплоотвода. Еще более предпочтительно, чтобы бытовой прибор включал в себя термодатчик для определения температуры в упомянутом теплоотводе и устройство управления, соединенное с упомянутым термодатчиком и упомянутыми средствами переключения. Далее, упомянутое устройство управления выполнено с возможностью управлять упомянутыми средствами переключения для направления части упомянутого технологического воздуха в упомянутый воздуховод вторичного воздуха при условии, что температура, замеренная упомянутым термодатчиком, ниже заранее заданной предельной температуры. Но еще более предпочтительно, чтобы бытовой прибор включал в себя датчик конденсата, размещенный в упомянутом воздуховоде вторичного воздуха, причем упомянутый датчик конденсата соединен с упомянутым теплоотводом для обнаружения конденсата, образовавшегося в упомянутом теплоотводе, а упомянутое устройство управления соединено с упомянутым датчиком конденсата и упомянутым тепловым насосом и выполнено с возможностью управлять упомянутым тепловым насосом в ответ на сигналы обнаружения, полученные от упомянутого датчика конденсата. И еще более предпочтительно, чтобы упомянутое устройство управления было соединено со средствами циркуляции, входящими в тепловой насос, и чтобы упомянутое устройство управления было выполнено с возможностью управлять упомянутым тепловым насосом посредством управления упомянутыми средствами циркуляции.

В бытовом приборе, включающем такой воздуховод байпаса, можно приспосабливать режимы работы к различным окружающим и эксплуатационным условиям. Так, в случае очень низкой температуры окружающей среды поток вторичного воздуха может быть смешан с частью технологического воздуха, отведенного выше по потоку относительно сушильной камеры, чтобы избежать преобладающих низких температур технологического воздуха, проходящего через теплоотвод, что может вызвать в теплоотводе образование льда, который способен уменьшить просвет воздуховода вторичного воздуха и повредить работе теплового насоса. Далее, воздуховод байпаса может быть использован для операции освобождения ото льда (антиобледенения), в процессе которой тепловой насос отключается, и технологический воздух, отведенный в воздуховод байпаса после прохождения через источник тепла, проходит через теплоотвод для оттаивания образовавшегося там льда. Такая операция антиобледенения может также быть использована для обеспечения некоторого предварительного подогрева теплоотвода перед запуском процесса сушки посредством направления теплого технологического воздуха, отведенного через воздуховод байпаса, для его прохода через теплоотвод. Такой теплый технологический воздух может быть получен нагревом технологического воздуха с помощью дополнительного нагревателя, описанного ниже. Кроме того, во избежание образования льда внутри бытового прибора воздуховод байпаса может также быть использован для предотвращения избыточного образования конденсата в теплоотводе, что может иметь место в сравнительно теплой и влажной окружающей атмосфере. Те же вторичные процессы, что и только что описанные, могут быть использованы для управления температурой в теплоотводе во избежание избыточной конденсации. Применение этих вторичных процессов может управляться устройством управления бытового прибора при использовании специальных датчиков, описанных выше.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения прибор включает нагреватель, расположенный в упомянутом воздуховоде первичного воздуха выше по потоку относительно упомянутой сушильной камеры, для селективного нагрева упомянутого технологического воздуха.

Отдельный нагреватель может быть использован для получения быстрого предварительного подогрева прибора в ходе эксплуатационной фазы разогрева, а также для обеспечения некоторого дополнительного нагрева в стационарном режиме эксплуатации. Такой дополнительный нагрев может применяться для того, чтобы избежать образования льда или избыточной конденсации в теплоотводе при использовании параллельно с воздуховодом байпаса, описанным выше.

Краткое описание чертежей

Ниже даются подробные описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на сопроводительные фигуры. На фигурах представлены схематические изображения бытового прибора, а именно:

на фиг. 1 представлен первый вариант осуществления бытового прибора;

на фиг. 2 представлено расположение компонентов второго варианта осуществления бытового прибора;

на фиг. 3 представлено расположение компонентов третьего варианта осуществления бытового прибора;

на фиг. 4 показаны некоторые особенности четвертого варианта осуществления бытового прибора.

- 5 017367

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан бытовой прибор 1, включающий корпус 2, который содержит все компоненты прибора 1, описываемые ниже, и расположенный в соответствующем бытовом окружении. Прибор 1, далее, включает в себя сушильную камеру 3, выполненную в виде барабана 3, вращающегося вокруг оси 4 вращения. Доступ в барабан 3 может осуществляться через дверцу 5 для загрузки предметов 6, предназначенных для сушки, представляющих собой мокрые предметы одежды (белье) 6. После сушки предметы одежды 6 могут быть вынуты также через дверцу 5.

Для сушки предметов одежды 6 в прибор 1 подается воздух через воздуховод 7 первичного воздуха первым вентилятором 8, приводимым от двигателя 9. Для предотвращения попадания пыли и другой грязи на предметы одежды 6 воздуховод 7 первичного воздуха оснащен фильтром 10. Технологический воздух, подаваемый через воздуховод 7 первичного воздуха, может быть нагрет электронагревателем 11. Электронагреватель 11 может быть заменен нагревателем, работающим за счет сжигания жидкого или газового топлива, в согласии с современным уровнем знаний в области сушильных машин для белья. В данном случае нагреватель 11 является лишь вспомогательным компонентом, а основной нагрев технологического воздуха осуществляется тепловым насосом 12, 13, 14, 15, 16, 17, включающим в себя источник 13 тепла, который образует часть воздуховода 7 первичного воздуха. В соответствии с современным уровнем знаний прибор 1 может быть определен как сушильная машина для белья вытяжного типа, так как технологический воздух, подаваемый по воздуховоду 7 первичного воздуха, перемещается в открытом контуре: воздух подается в прибор 1 через воздуховод 7 первичного воздуха, проходит через предметы 6 только один раз и затем выбрасывается из прибора 1.

Тепловой насос 12, 13, 14, 15, 16, 17, помимо источника 13 тепла и теплоотвода 14, соединенного с воздуховодом 18 вторичного воздуха, содержит устройство теплопереноса 12, 15, 16, 17, включающее в себя контур 12 теплопереноса, содержащий жидкий теплоноситель, циркуляцию которого осуществляет компрессор 15, приводимый от двигателя 16 компрессора, и сопло 17. Работа такого теплового насоса 12, 13, 14, 15, 16, 17 известна специалистам, обладающим современным уровнем техники. Во всяком случае, жидкий теплоноситель, который может быть одним из группы хладагентов Р134а. Р152а. В290, В407С и К4-10Л, поступает в теплоотвод 14 в жидкой фазе, где испаряется, отбирая тепло от вторичного воздуха, протекающего по воздуховоду 18 вторичного воздуха, к которому относится теплоотвод 14. После испарения в теплоотводе 14 жидкий теплоноситель проходит через компрессор 15, который сжимает жидкий теплоноситель для увеличения как его внутреннего давления, так и его температуры. После этого сжатый жидкий теплоноситель поступает в источник 13 тепла, в котором сжижается, отдавая тепло технологическому воздуху, протекающему по воздуховоду 7 первичного воздуха. После выхода из источника 13 тепла сжиженный жидкий теплоноситель, продолжая движение по контуру 12 теплопереноса, проходит через сопло 17, снижающее внутреннее давление сжиженного жидкого теплоносителя. Указанное сопло 17 следует рассматривать как средство, включающее в себя сопло 17 в его собственной форме, капиллярную трубку и запорный клапан. Ниже по потоку относительно сопла 17 сжиженный жидкий теплоноситель с пониженным внутренним давлением направляется обратно в теплоотвод 14 для завершения цикла контура 12 теплопереноса. В результате, благодаря работе теплового насоса 12, 13, 14, 15, 16, 17 технологический воздух, текущий по воздуховоду 7 первичного воздуха, нагревается теплом, извлеченным из вторичного воздуха, текущего по воздуховоду 18 вторичного воздуха. Таким образом, именно тепло, извлеченное из окружающей прибор 1 атмосферы, передается технологическому воздуху с целью нагрева для сушки предметов одежды 6, находящихся в барабане 3.

Можно отметить, что тепловой насос, изображенный на фиг. 1 и последующих чертежах, следует рассматривать как возможный вариант прочих исполнений, которые могут быть применены для передачи тепла вторичного воздуха технологическому воздуху; примеры таких исполнений известны из современного уровня техники. В качестве примеров можно, среди прочих, указать термоэлектрические тепловые насосы и тепловые насосы адсорбционного типа.

Воздуховод 18 вторичного воздуха имеет входное отверстие 19, которое не открыто непосредственно в окружающую прибор 1 атмосферу. Напротив, входное отверстие 19 расположено внутри корпуса 2, чтобы воздух из внутреннего пространства корпуса 2 всасывался в воздуховод 18 вторичного воздуха. В корпусе 2, в свою очередь, имеются отверстия 20 в виде маленьких щелей 20 или подобной формы, через которые воздух из окружающей прибор 1 атмосферы может входить в корпус 2 и замещать воздух, всосанный в воздуховод 18 вторичного воздуха. Преимущество такого исполнения было подробно объяснено выше, основным из которых является утилизация тепла, передаваемого этому воздуху от барабана 3, воздуховода 7 первичного воздуха и источника 13 тепла.

Так как теплоотвод 14 обеспечивает значительное охлаждение вторичного воздуха, следует ожидать в теплоотводе 14 конденсации влаги, содержащейся в таком вторичном воздухе. Поэтому, а также в соответствии с современным уровнем знаний теплоотвод 14 конструируется таким образом, чтобы можно было собирать такой конденсат и отводить его в коллектор 21 конденсата для его удаления по окончании процесса сушки.

- 6 017367

Воздуховод 18 вторичного воздуха включает в себя участок 22 охладителя, размещенный в функциональной связи с компрессором 15 и двигателем 16 компрессора для обеспечения определенного охлаждения этих компонентов. Такое охлаждение позволяет избежать аккумулирования избыточного тепла в контуре 12 теплопереноса и обеспечить устойчивую работу контура 12 теплопереноса.

Воздуховод 7 первичного воздуха и воздуховод 18 вторичного воздуха объединяются в единый выпускной воздуховод 23 ниже по потоку относительно барабана 3 и участка 22 охладителя соответственно. Первый вентилятор 8 размещен внутри выпускного воздуховода 23 для одновременного всасывания как технологического воздуха через воздуховод 7 первичного воздуха, так и вторичного воздуха через воздуховод 18 вторичного воздуха.

Для обеспечения степени управляемости прибора 1 в теплоотводе 14 размещен термодатчик 24 для замера локальной температуры в теплоотводе 14. Аналогично, в коллекторе 21 конденсата размещен датчик 25 конденсата для мониторинга образования конденсата в теплоотводе 14. С помощью этих датчиков 24 и 25 можно управлять работой теплоотвода 14 для того, чтобы избежать нежелательно низких температур в теплоотводе 14, которые могут привести к образованию льда в воздуховоде 18 вторичного воздуха. Термодатчик 24 может быть использован для непосредственного мониторинга температуры в теплоотводе 14, а датчик конденсата 25 может быть использован для мониторинга рабочих условий в теплоотводе 14 опосредованно, путем оценки конденсата, образуемого в процессе работы прибора 1. Подробности были описаны выше. Следует заметить, что показанными датчиками 24 и 25 отнюдь не исчерпывается полное количество датчиков, присутствующих в приборе 1 и используемых для обеспечения полного управления его работой. В соответствии с современным уровнем техники могут быть использованы дополнительные датчики, в частности датчики в воздуховоде 7 первичного воздуха для мониторинга температуры белья 6 и служащие, тем самым, для управления работой прибора 1. В любом случае, такое управление осуществляется устройством управления 26, соединенным со всеми управляемыми функциональными компонентами прибора 1 соединительными линиями 27, обеспечивающими, в зависимости от потребностей, подачу питания или прием сигналов.

На фиг. 2 представлено развитие варианта осуществления, показанного на фиг. 1, причем изображены только важные в данном контексте компоненты. Можно заметить, что в этом варианте осуществления воздуховод 18 вторичного воздуха всасывает воздух не из внутреннего пространства корпуса 2, а непосредственно из окружающей прибор 1 атмосферы. Важнейшую роль играет воздуховод 28 байпаса, соединяющий воздуховод 7 первичного воздуха и воздуховод 18 вторичного воздуха и отходящий от воздуховода 7 первичного воздуха ниже по потоку относительно источника 13 тепла, в частности даже ниже по потоку относительно нагревателя 11, но выше по потоку относительно барабана 3. Таким образом, воздуховод 28 байпаса позволяет части технологического воздуха перетечь в воздуховод 18 вторичного воздуха после нагрева в источнике 13 тепла и опциональном нагревателе 11. Это дает, например, то преимущество, что позволяет избежать нежелательно низкой температуры в теплоотводе 14, отслеживаемой термодатчиком 24, путем повышения температуры вторичного воздуха в теплоотводе 14. Аналогично, теплоотвод 14 и прилегающие к нему участки воздуховода 18 вторичного воздуха могут быть предварительно подогреты на стадии нагрева в процессе сушки посредством управления средствами 29 переключения (представленными для примера клапаном 29) в воздуховоде 28 байпаса для отсечки воздуховода 18 вторичного воздуха от его штатного входного отверстия 19 с целью всасывания только воздуха, уже подогретого источником 13 тепла и/или нагревателем 11. Такой предварительный подогрев может также осуществляться в стационарном режиме процесса сушки; при этом нормальная работа теплового насоса 12, 13, 14, 15, 16, 17 должна быть прервана во избежание дальнейшего охлаждения в теплоотводе 14, однако воздух все еще будет нагреваться, по меньшей мере, в течение некоторого времени, используя остаточное тепло, содержащееся в источнике 13 тепла. Во всех вариантах - как в описываемом, так и в описанных выше - воздуховод 28 байпаса может быть очень полезен, помогая избежать возникновения нежелательных рабочих условий в теплоотводе 14. Разумеется, вариант осуществления, показанный на фиг. 2, включает также устройство 26 управления для управления различными упомянутыми здесь компонентами посредством соответствующих соединительных линий 27.

На фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления прибора 1, отличающийся тем, что в нем воздуховод 7 первичного воздуха и воздуховод 18 вторичного воздуха отделены друг от друга. Следует заметить, что этот вариант осуществления может быть развит дальше включением в него воздуховода 28 байпаса и средств 29 переключения, как показано на фиг. 2. В отношении воздуховода 7 первичного воздуха следует заметить, что выпускной рукав 30 соединен с выходным отверстием 31 воздуховода 7 первичного воздуха. Как правило, технологический воздух, выпускаемый из воздуховода 7 первичного воздуха, содержит значительное количество влаги. Соответственно, такой технологический воздух не должен выбрасываться в среду, непосредственно окружающую прибор 1, во избежание выпадения упомянутой влаги в этой среде. Если прибор 1 установлен в здании, обычной практикой является обеспечение воздуховода, по которому такой технологический воздух может быть выведен из здания. В свою очередь, такой воздуховод, как правило, включает в себя более или менее гибкий рукав 30 для подсоединения к прибору 1. Разумеется, при размещении внутри здания прибора 1, изображенного на фиг. 1 или 2, использование такого рукава 30 также должно быть предусмотрено.

- 7 017367

Так как воздуховод 18 вторичного воздуха, по меньшей мере, в принципе, отделен от воздуховода 7 первичного воздуха, воздуховод 18 вторичного воздуха включает отдельный второй вентилятор 32 для подачи вторичного воздуха по этому воздуховоду. Следует заметить, что может оказаться желательно приводить оба вентилятора, 8 и 32, от одного двигателя 9, как показано на фиг. 1. Также следует заметить, что участок 22 охладителя воздуховода 18 вторичного воздуха выполнен как кожух, внутри которого располагаются средства 15 и 16 циркуляции теплового насоса 12, 13, 14, 15, 16, 17, в частности компрессор 15 и двигатель 16 компрессора.

На фиг. 4 показаны для примера некоторые детали бытового прибора 1, а именно некоторые компоненты, расположенные в его нижней части. Прибор 1 имеет корпус 2, и внутри этого корпуса 2 расположены все функциональные компоненты прибора, включая воздуховод 7 первичного воздуха с размещенным в нем первым вентилятором 8, двигатель 9 и различные прочие компоненты, включая компоненты, входящие в тепловой насос 12, 13, 14, 15, 16, 17: источник 13 тепла, который в данном случае определяет также и входное отверстие воздуховода 7 первичного воздуха, теплоотвод 14, размещенный в воздуховоде 18 вторичного воздуха, и компрессор 15. Первый вентилятор 8, выполненный как радиальный однопоточный вентилятор, подает технологический воздух после его подогрева в источнике 13 тепла вверх к барабану 3 (см. другие чертежи), расположенному над частью конструкции, показанной на фиг. 4. Пройдя барабан 3 и мокрую одежду, помещенную в него для сушки, технологический воздух возвращается в участок воздуховода 7 первичного воздуха, расположенный в правой верхней части фиг. 4, и выводится из прибора 1 через выпускной воздуховод 23. Воздуховод 18 вторичного воздуха имеет два входных отверстия 19, расположенных у соответствующих входных отверстий второго вентилятора 32, выполненного в виде двухпоточного радиального вентилятора с двумя притоками с противоположных сторон. Таким образом, второй вентилятор 32 может всасывать вторичный воздух как из зоны вокруг компрессора 15, так и из зоны вокруг двигателя 9 с использованием единственного приводного вала 33 для привода как первого вентилятора 8, так и второго вентилятора 32. Такое исполнение дает то преимущество, что избыточное тепло от компрессора 15, равно как и избыточное тепло от двигателя 9, отводится через воздуховод 18 вторичного воздуха, а также дополнительную выгоду, заключающуюся в том, что вторичный воздух, подлежащий охлаждению в теплоотводе, исходно несколько подогревается, и это может предотвратить избыточное образование жидкого конденсата или даже льда в теплоотводе 14. После прохода теплоотвода 14 вторичный воздух направляется в выпускной воздуховод 23, где он может соединиться с технологическим воздухом. Для дальнейшего упрощения и, соответственно, получения выгоды двигатель 9 используется также для привода барабана 3 через ременную передачу, соединяющую барабан 3 с ведущим шкивом 34, расположенным на приводном валу 33.

В любом случае бытовые приборы, подробно представленные в настоящем описании, тем, что предусматривают повторное использование (рекуперацию) по меньшей мере значительной части тепла, использованного в процессе сушки, сохраняя при этом все известные позитивные особенности обычных приборов вытяжного типа, сконструированных для сушки.

Перечень ссылочных обозначений

- бытовой прибор, сушильная машина;

- корпус;

- сушильная камера, барабан;

- ось вращения;

- дверца;

- мокрые предметы, белье;

- воздуховод первичного воздуха;

- первый вентилятор;

- двигатель;

- фильтр;

- нагреватель;

- устройство теплопереноса, контур теплопереноса;

- ожижитель, источник тепла;

- испаритель, теплоотвод;

- устройство теплопереноса, компрессор;

- устройство теплопереноса, двигатель компрессора;

- устройство теплопереноса, сопло;

- воздуховод вторичного воздуха;

- входное отверстие воздуховода вторичного воздуха;

- щель в корпусе;

- коллектор конденсата;

- участок охладителя;

- выпускной воздуховод;

- термодатчик;

- датчик конденсата;

- 8 017367

- устройство управления;

- соединительная линия;

- воздуховод байпаса;

- средства переключения, клапан;

- выпускной рукав;

- выходное отверстие воздуховода первичного воздуха;

- второй вентилятор;

- приводной вал;

- ведущий шкив.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Бытовой прибор (1), включающий в себя корпус (2); сушильную камеру (3) для сушки в ней мокрых предметов (6); воздуховод (7) первичного воздуха для направления технологического воздуха, подаваемого в указанный корпус (2) с целью сушки предметов (6); и тепловой насос, содержащий теплоотвод (14) для передачи тепла в указанный тепловой насос, источник (13) тепла, соединенный с указанным воздуховодом (7) первичного воздуха для передачи тепла от указанного теплового насоса технологическому воздуху, и устройство теплопереноса (12, 15, 16, 17) для переноса тепла от указанного теплоотвода (14) к указанному источнику (13) тепла, отличающийся тем, что указанный теплоотвод (14) соединен с воздуховодом (18) вторичного воздуха для направления вторичного воздуха, подаваемого в указанный корпус (2), для передачи тепла от вторичного воздуха указанному тепловому насосу.
2. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что указанное устройство теплопереноса (12, 15, 16, 17) включает в себя контур (12) теплопереноса, содержащий жидкий теплоноситель, циркулирующий в указанном контуре (12) теплопереноса, компрессор (15) для компрессии указанного жидкого теплоносителя и обеспечения циркуляции указанного жидкого теплоносителя через указанный контур (12) теплопереноса и сопло (17) для декомпрессии указанного жидкого теплоносителя, причем указанный теплоотвод (14) представляет собой испаритель для передачи тепла от технологического воздуха указанному жидкому теплоносителю посредством испарения указанного жидкого теплоносителя, а указанный источник (13) тепла представляет собой ожижитель для передачи тепла от указанного жидкого теплоносителя технологическому воздуху посредством сжижения указанного жидкого теплоносителя.
3. Бытовой прибор (1) по п.2, отличающийся тем, что указанный жидкий теплоноситель включает в себя соединение фторированного углеводорода.
4. Бытовой прибор (1) по одному из пп.2 или 3, отличающийся тем, что указанный жидкий теплоноситель выбирается из группы, включающей хладагенты КТ34а, КТ52а, И290. К407С и Ε410Λ.
5. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанная сушильная камера (3) представляет собой вращающийся барабан (3).
6. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что выполнен как сушильная машина (1) для сушки мокрого белья (6).
7. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный воздуховод (18) вторичного воздуха соединен с указанным устройством теплопереноса (12, 15, 16, 17) для переноса тепла, переданного от указанного устройства теплопереноса (12, 15, 16, 17) вторичному воздуху.
8. Бытовой прибор (1) по п.7, отличающийся тем, что указанный воздуховод (18) вторичного воздуха выполнен таким образом, чтобы вторичный воздух проходил через указанный теплоотвод (14) до прохода указанных средств (15, 16) циркуляции.
9. Бытовой прибор (1) по одному из пп.7 и 8, отличающийся тем, что указанный воздуховод (7) первичного воздуха и указанный воздуховод (18) вторичного воздуха соединены в один выпускной воздуховод (23) для вывода технологического воздуха и вторичного воздуха из указанного корпуса (2).
10. Бытовой прибор (1) по п.9, отличающийся тем, что указанный выпускной воздуховод (23) содержит единственный вентилятор (8) для вывода технологического воздуха и вторичного воздуха.
11. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный корпус (2) открыт для притока воздуха в указанный корпус (2), а указанный воздуховод (18) вторичного воздуха имеет по меньшей мере одно входное отверстие (19), расположенное внутри указанного корпуса (2).
12. Бытовой прибор (1) по п.11, отличающийся тем, что указанный воздуховод (18) вторичного воздуха имеет два входных отверстия (19), из которых первое входное отверстие (19) ориентировано в направлении указанного устройства теплопереноса (12, 15, 16, 17), а второе входное отверстие (19) ориентировано в направлении двигателя (9), служащего для привода первого вентилятора (8), размещенного в указанном воздуховоде (7) первичного воздуха, и второго вентилятора (32), размещенного в указанном воздуховоде (18) вторичного воздуха.
13. Бытовой прибор (1) по п.12, отличающийся тем, что указанная сушильная камера (3) представляет собой вращающийся барабан (3), приводимый во вращение указанным двигателем (9).

- 9 017367
14. Бытовой прибор (1) по одному из пп.12 и 13, отличающийся тем, что указанный второй вентилятор (32) представляет собой двухпоточный вентилятор (32), дающий два потока, причем каждое из входных отверстий (19) расположено у соответствующего одного из этих потоков.
15. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что включает в себя воздуховод (28) байпаса, соединяющий указанный воздуховод (7) первичного воздуха и указанный воздуховод (18) вторичного воздуха, а также средства (29) переключения для селективного направления части технологического воздуха в указанный воздуховод (18) вторичного воздуха через указанный воздуховод (28) байпаса.
16. Бытовой прибор (1) по п.15, отличающийся тем, что указанный воздуховод (28) байпаса подсоединяется к указанному воздуховоду (7) первичного воздуха между указанным источником (13) тепла и указанной сушильной камерой (3), причем указанный воздуховод (28) байпаса подсоединяется к указанному воздуховоду (18) вторичного воздуха выше по потоку относительно указанного теплоотвода (14).
17. Бытовой прибор (1) по одному из пп.15 и 16, отличающийся тем, что включает в себя термодатчик (24) для определения температуры в указанном теплоотводе (14) и устройство (26) управления, соединенное с указанным термодатчиком (24) и указанными средствами (29) переключения, причем указанное устройство (26) управления выполнено с возможностью управлять указанными средствами (29) переключения для направления части технологического воздуха в указанный воздуховод (18) вторичного воздуха при условии, что температура, замеренная указанным термодатчиком (24), ниже заранее заданной предельной температуры.
18. Бытовой прибор (1) по п.17, отличающийся тем, что включает в себя датчик (25) конденсата, размещенный в указанном воздуховоде (18) вторичного воздуха, причем указанный датчик (25) конденсата соединен с указанным теплоотводом (14) для обнаружения конденсата, образовавшегося в указанном теплоотводе (14), а указанное устройство (26) управления соединено с указанным датчиком (25) конденсата и указанным тепловым насосом и выполнено с возможностью управлять указанным тепловым насосом в ответ на сигналы обнаружения, полученные от указанного датчика (25) конденсата.
19. Бытовой прибор (1) по п.18, отличающийся тем, что указанное устройство (26) управления соединено со средствами (15, 16) циркуляции, входящими в указанный тепловой насос, и выполнено с возможностью управлять указанным тепловым насосом посредством управления указанными средствами (15, 16) циркуляции.
20. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит нагреватель (11), расположенный в указанном воздуховоде (7) первичного воздуха выше по потоку относительно указанной сушильной камеры (3) для селективного нагрева указанного технологического воздуха.