CN110219152A - 带有热泵的衣物干燥设备 - Google Patents

Abstract

衣物干燥设备(1)包括热泵(11)，所述热泵(11)包括通过载送工作流体(F)的流体管道(14‑17)连接的压缩机(12)、冷凝器(9)、膨胀装置(13)和蒸发器(6)；并且包括连接到压缩机(12)的控制单元(18)，所述控制单元(18)适于在干燥循环期间以第一操作模式和第二操作模式操作压缩机(12)，其中，压缩机(12)是AC旋转式压缩机(12)，在第一操作模式中，AC旋转式压缩机(12)持续接通，并且在第二操作模式中，AC旋转式压缩机(12)交替地接通和断开。此外，还公开了一种用于在第一和第二操作模式下操作包括包括AC旋转式压缩机(12)的热泵(11)的衣物干燥设备(1)的方法。

Description

带有热泵的衣物干燥设备

技术领域

本发明涉及一种衣物干燥设备，包括热泵，所述热泵包括通过载送工作流体的流体管道连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，并且包括连接到压缩机的控制单元，所述控制单元适于操作压缩机。本发明还涉及一种用于操作包括热泵的衣物干燥设备的方法，所述热泵包括通过载送工作流体的流体管道连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。本发明特别适用于家用器具。

背景技术

在衣物干燥设备中使用热泵是众所周知的。

例如，WO 2007/077084 A1公开了一种用于护理洗涤物品的家用器具，特别是滚筒式干衣机。所述器具包括用于接收洗涤物品的容器、连接到容器的处理空气供应以允许处理空气流过容器、以及耦合到处理空气供应并被设计成使离开容器的处理空气干燥的第一热交换器。

EP 2 985 466 A1公开了一种旋转式压缩机，其包括圆柱形壳体、容纳在壳体中的圆柱形滚子、引导通过具有用于沿着壳体的侧壁滚动滚子的凸轮的滚子的电机轴，以及引导通过底盖的排出端口。家用器具，特别是衣物护理设备，包括热泵。

为了改变热泵的能量消耗，已知使用BLDC驱动的压缩机并改变BLDC驱动的压缩机的速度，即驱动压缩机的BLDC电机的转速。然而，BLDC驱动的压缩机的缺点是它们是昂贵的并且使用诸如逆变器之类的附加的组件。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服与现有技术相关的问题。本发明的一个特定目的是能够以特别有成本效益的方式改变热泵的能量消耗。

该目的是根据独立权利要求的特征实现的。有利的实施例可以在例如从属权利要求和/或说明书中找到。

该目的通过一种衣物干燥设备来实现，该衣物干燥设备包括热泵，该热泵包括通过载送工作流体的流体管道连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，并且包括连接到压缩机的控制单元，控制单元适于在干燥循环期间以第一操作模式和第二操作模式操作压缩机，其中，压缩机是AC旋转式压缩机，在第一操作模式中，AC旋转式压缩机持续接通，并且在第二操作模式中，AC旋转式压缩机交替地接通和断开。

该衣物干燥设备的优点在于，在第一操作模式中，可以实现特别快速的干燥(“速度模式”)，而在第二操作模式中，可以实现特别节能的干燥(“经济模式”)。操作模式可以由用户选择和/或可以由衣物干燥设备自动选择。第二操作模式的节能效果是通过不在其断开状态下操作AC旋转式压缩机来实现的。然后，冷凝器和蒸发器的热惯性仍允许衣物在断开状态下干燥。如果在断开状态下的干燥效率降到预先确定的水平之下，则压缩机再次接通。因此，AC旋转式压缩机的交替接通和断开实现了在干燥循环期间的总能量消耗的减少。

衣物干燥设备的另一个优点是它比使用BLDC驱动的压缩机更具成本效益。虽然BLDC驱动的压缩机具有更高的效率，但它们也更昂贵并且需要诸如电子逆变器之类的附加的组件来操作。使用AC旋转式压缩机的衣物干燥设备也更耐用。

衣物干燥设备可以是干衣机或洗衣机/干衣机组合。衣物干燥设备可以是家庭或家用器具。

特别地，AC旋转式压缩机或AC驱动的旋转式压缩机在其接通状态下可以具有固定的额定速度。AC旋转式压缩机是由AC电机驱动的压缩机。

热泵可以包括通过载送工作流体(制冷剂)的流体管道依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置(例如毛细管或膨胀阀)和蒸发器。因此，热泵提供工作流体回路，用于使工作流体在该方向上流过压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。流体管道可以是或包括管等。管可以由铜、铝等制成。

工作流体可以包括：易燃制冷剂，如R290、R32和/或R1270(丙烯)等，和/或氢氟烃类化合物(HFC)，如R407C和/或R134a等。冷凝器和蒸发器用作位于处理空气通道(例如开环或闭环处理空气通道)中的热交换器。特别地，冷凝器可以用作用于流过处理空气通道的处理空气的加热器，而蒸发器可以用作冷却装置以冷却处理空气。用于衣物干燥设备的热泵的布置和工作原理通常是已知的，因此不再详细描述。

“干燥循环”可以是干燥过程的一部分，特别是干燥程序。干燥过程可以包括进一步的循环，如旋转或旋转脱水循环、抗皱循环等。在干燥循环期间，包含在衣物干燥设备的衣物室中的衣物可以通过将温暖和干燥的处理空气引入到衣物室并从衣物室释放潮湿的处理空气来干燥。衣物室可以是可旋转的滚筒。干燥过程可以具有一个或两个以上干燥循环。如果干燥过程包括多个干燥循环，则它们可以被至少一个另外的循环分开，例如旋转干燥循环。

控制单元适于选择性地接通和断开AC旋转式压缩机。控制单元可以是衣物干燥设备的控制干燥循环操作的中央控制单元。

在一个实施例中，控制单元适于重复地接通和断开AC旋转式压缩机。这提供了在第二操作模式期间干燥效率可以保持在高水平的优点。特别地，在干燥循环期间可以存在两个或两个以上用于接通和/或断开AC旋转式压缩机的时隙。可以预定义时隙的持续时间。替代性地或附加性地，可以基于来自衣物干燥设备的传感器的输入来设置时隙的持续时间，例如来自一个或两个以上温度传感器、湿度传感器等的输入。

在一个实施例中，控制单元适于改变用于接通和断开AC旋转式压缩机的时隙的持续时间。这有利地允许调整干燥效率的水平，例如基于衣物的量(例如重量)、衣物的含水量(例如干燥程度)、衣物的类型、干燥循环或干燥程序的选定持续时间等。用于接通和断开AC旋转式压缩机的时隙可以是不同的，即具有不同的长度或持续时间。

在一个实施例中，控制单元适于在干燥循环期间改变时隙的持续时间。这有利地允许进一步优化干燥效率的水平。

在一个实施例中，时隙(开时隙或关时隙)的持续时间至少为三分钟。改变开时隙和/或关时隙的持续时间可能影响温度稳定性和/或与能量消耗相关的干燥时间。

在一个实施例中，热泵包括用于载送工作流体的开放流体管道，其中，在其断开状态下，AC旋转式压缩机阻止工作流体在其高压侧与其低压侧之间流动，和/或其中，膨胀装置可在打开状态与关闭状态之间选择性地切换，并且控制单元适于在AC旋转式压缩机接通时打开膨胀装置并在AC旋转式压缩机断开时关闭膨胀装置。这提供了一种特别简单、具成本效益且耐久的布置的优点，其中蒸发器和冷凝器的热惯性可以在压缩机的断开状态下可靠地保持相对长的时间。“开放流体管道”可以理解为意指没有专用切断装置以阻止工作流体流过它流动的流体管道。控制单元适于打开膨胀装置可以包括打开膨胀装置或保持膨胀装置打开。类似地，控制单元适于关闭膨胀装置可以包括关闭膨胀装置或保持膨胀装置关闭。有利的是，膨胀装置是膨胀阀。

在一个实施例中，流体管道包括至少一个可控制的切断装置，其中，当AC旋转式压缩机在干燥循环期间接通时，至少一个可控制的切断装置是打开的，并且其中，当AC旋转式压缩机在干燥循环期间断开时，至少一个可控制的切断装置是关闭的，并当AC旋转式压缩机在干燥循环期间接通时，至少一个可控制的切断装置是打开的。这提供了以下优点：即使热泵的压缩机和/或膨胀装置不能阻止或有效地阻止工作流体通过它们流动，也可以以特别可靠的方式保持蒸发器和冷凝器的热惯性。可控制的切断装置可以由控制单元选择性地打开和关闭。可控制的切断装置可以是阀。可控制的切断装置可以连接到控制单元，以通过控制单元选择性地接通和断开。所述流体管道包括切断装置可以包括所述切断装置位于所述流体管道的两个部分之中或之间和/或可以包括切断装置位于热泵的流体管道与功能组件(例如压缩机、蒸发器、冷凝器和/或膨胀装置)之间。

在一个实施例中，至少一个可控制的切断装置包括一个位于膨胀装置与蒸发器之间或冷凝器与膨胀装置之间的切断装置。这有利地提供了一种特别有效的方式来防止工作流体在热泵中流动，同时保持低成本，特别是如果膨胀装置是不可关闭的话。

在一个实施例中，至少一个可控制的切断装置包括一个位于AC旋转式压缩机与冷凝器之间或者蒸发器与AC旋转式压缩机之间的切断装置。这有利地提供了另一种特别有效的方式来防止工作流体在热泵中流动，同时保持低成本，特别是如果AC旋转式压缩机的高压侧和低压侧在其断开状态时没有关闭的话。

在一个实施例中，至少一个可控制的切断装置包括两个切断装置，第一切断装置位于膨胀装置与蒸发器之间或冷凝器与膨胀装置之间，第二切断装置位于蒸发器与AC旋转式压缩机之间或AC旋转式压缩机与冷凝器之间。这有利地提供了一种特别有效的方式来防止工作流体在热泵中流动，同时保持低成本，特别是如果AC旋转式压缩机在其断开状态期间在其高压侧与其低压侧之间不是流体关闭的并且膨胀装置是不可关闭的话。

在一个实施例中，至少一个可控制的切断装置包括位于膨胀装置与蒸发器之间或冷凝器与膨胀装置之间的第一切断装置、位于蒸发器与压缩机之间的第二切断装置以及位于压缩机与冷凝器之间的第三膨胀装置。这有利地提供了一种更有效的方式来防止工作流体在热泵中流动，同时保持低成本，特别是如果AC旋转式压缩机在其断开状态期间在其高压侧与其低压侧之间不是流体关闭的并且膨胀装置是不可关闭的话。可控制的切断装置可以是阀。可控制的切断装置可以连接到控制单元，以通过控制单元选择性地接通和断开。

该目的还通过一种用于操作包括热泵的衣物干燥设备的方法来实现，所述热泵包括通过载送工作流体的流体管道连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，其中，在第一操作模式中，AC旋转式压缩机在干燥循环期间持续接通，并且在第二操作模式中，AC旋转式压缩机在干燥循环期间交替地接通和断开。

该方法可以类似于包含如上所述内容的干燥设备实施并且具有相同的优点。

例如，在一个实施例中，当AC旋转式压缩机断开时，防止工作流体自由地流过热泵。这增强了节能效果。防止工作流体自由地流过热泵可以包括，在热泵(工作流体回路)的至少一个位置处，工作流体被阻挡或至少严重阻止流动。

附图说明

现在将通过一个或两个以上附图中的至少一个实施例更详细地示意性地描述本发明的上述特征和优点以及它们的实施方式。

图1示出了根据本发明的衣物干燥设备1的功能框图。

具体实施方式

衣物干燥设备1具有闭环处理空气回路2，其包括用于保持衣物的旋转滚筒3。滚筒3的输出端口经由处理空气通道5的一段(长虚线)连接到棉绒过滤器4。棉绒过滤器4经由处理空气通道5的另一段连接到第一热交换器6。处理空气P被引导在第一热交换器6的表面之上，在那里它被冷却，使得来自滚筒3的潮湿的处理空气P冷凝。得到的冷凝物7可以收集在托盘8中。收集的冷凝物可以导致废物或者可以被重新使用，例如用于清洁至少第一热交换器6。热交换器6经由处理空气通道5的另一段进一步连接到第二热交换器9。在第二热交换器9处，来自第一热交换器6的干燥的处理空气P被加热。第二热交换器9经由处理空气通道5的另一段连接到风扇10，用于在处理空气回路2内移动处理空气P。风扇10经由处理空气通道5的另一段连接到滚筒3的入口端口。因此，干燥和温暖的处理空气P被引入到滚筒3中以干燥衣物。风扇10也可以放置在处理空气回路2内的另一个位置处，例如放置在滚筒3与棉绒过滤器4之间。处理空气回路2可以具有附加的组件(未示出)，如附加的电加热器、附加的风扇、另外的棉绒过滤器等。

第一热交换器6和第二热交换器9也是衣物干燥设备1的热泵11的组件。第一热交换器6对应于热泵11的蒸发器，而第二热交换器9对应于其冷凝器。热泵11还包括AC旋转式压缩机12和膨胀装置13，例如毛细管或膨胀阀。

AC旋转式压缩机12的高压侧或端口经由用于工作流体F的第一流体管道14连接到冷凝器(第二热交换器9)。冷凝器9经由用于工作流体F的第二流体管道15进一步连接到膨胀装置13的高压侧。膨胀装置13的低压侧经由用于工作流体F的第三流体管道16连接到蒸发器(第一热交换器6)。蒸发器6经由用于工作流体F的第四流体管道17连接到AC旋转式压缩机12的低压侧。

当AC旋转式压缩机12接通时，加压的工作流体F从AC旋转式压缩机12的高压侧通过第一管道14、通过冷凝器9、通过第二管道15、通过膨胀装置13(在其低压侧处膨胀)、通过第三管道16、通过蒸发器6并通过第四管道17流动到AC旋转式压缩机12的低压侧。在AC旋转式压缩机12中，工作流体F被压缩，然后再次在AC旋转式压缩机12的高压侧处排出。

当AC旋转式压缩机12断开时，工作流体F不再被AC旋转式压缩机12移动，但是如果不被防止的话，则可以移动以平衡热泵11的高压段与热泵11的低压段之间的压力。载送高压工作流体F的管道14和15以点划线示出，而载送低压工作流体F的管道16和17以虚线示出。

衣物干燥设备1还包括控制AC旋转式压缩机12的操作的控制单元18，特别是用于接通和断开AC旋转式压缩机12。控制单元18还可以控制滚筒3和风扇10的操作，以及衣物干燥设备1的其它组件。

控制单元18适于在干燥循环期间以第一操作模式和第二操作模式操作AC旋转式压缩机12，其中，在第一操作模式中，AC旋转式压缩机12持续接通，并且在第二操作模式中，AC旋转式压缩机12交替地接通和断开，特别是重复地接通和断开。控制单元18可以适于改变用于接通和断开AC旋转式压缩机12的时隙的持续时间。控制单元18还可以适于在干燥循环期间改变时隙的持续时间。

在衣物干燥设备1的第一变体中，热泵11包括开放管道14至17。为了防止工作流体F在AC旋转式压缩机12断开时流动以平衡压力，AC旋转式压缩机12被实施成使得，在断开状态下，其高压侧和其低压侧彼此密闭地密封。因此，断开的AC旋转式压缩机12阻止工作流体F从其高压侧流到其低压侧。附加性地或替代性地，膨胀装置13可由控制单元18在打开状态与关闭状态之间选择性地切换，并且控制单元18适于在AC旋转式压缩机12接通时打开膨胀装置13并在AC旋转式压缩机12断开时关闭膨胀装置13。因此，膨胀装置13阻止工作流体F从其高压侧流到其低压侧。

在衣物干燥设备1的第二变体中，衣物干燥设备1包括连接到控制单元18的可控制的第一切断装置19，第一切断装置19位于膨胀装置13与蒸发器6之间。控制单元18控制第一切断装置19，使得当AC旋转式压缩机12接通时它打开，并且当AC旋转式压缩机12在干燥循环期间断开时它关闭。如果AC旋转式压缩机12的高压侧和低压侧在断开状态下彼此密闭地密封，但是膨胀装置13是不可关闭的，即始终打开，则该变体可能是特别有利的。替代性地，可控制的第一切断装置19可以位于冷凝器9与膨胀装置13之间。

在衣物干燥设备1的第三变体中，衣物干燥设备1另外包括连接到控制单元18的可控制的第二切断装置20或可控制的第三切断装置21。第二切断装置20位于蒸发器6与AC旋转式压缩机12的低压侧之间。第三切断装置21位于AC旋转式压缩机12的高压侧与冷凝器9之间。控制单元18控制第二切断装置20或第三切断装置21，使得当AC旋转式压缩机12接通时它打开，并且当AC旋转式压缩机12在干燥循环期间断开时它关闭。如果AC旋转式压缩机12的高压侧和低压侧在断开状态下是彼此相通的并且膨胀装置13是不可关闭的，则该变体可能是特别有利的。

在衣物干燥设备1的第四变体中，衣物干燥设备1包括可控制的第一切断装置19、可控制的第二切断装置20和可控制的第三切断装置21。例如如果AC旋转式压缩机12的高压侧和低压侧在断开状态下是彼此相通的并且膨胀装置13是不可关闭的，则该变体特别可靠地在AC旋转式压缩机12的断开状态期间阻止工作流体移动。

当然，本发明不限于所描述的实施例。

例如，衣物干燥设备1可以不具有棉绒过滤器4。

此外，衣物干燥设备1可以包括用于冷却AC旋转式压缩机12的附加的风扇。

附图标记列表

1 衣物干燥设备

2 处理空气回路

3 滚筒

4 棉绒过滤器

5 处理空气通道

6 第一热交换器/蒸发器

7 冷凝物

8 托盘

9 第二热交换器/冷凝器

10 风扇

11 热泵

12 AC旋转式压缩机

13 膨胀装置

14 第一管道

15 第二管道

16 第三管道

17 第四管道

18 控制单元

19 第一切断装置

20 第二切断装置

21 第三切断装置

F 工作流体

P 处理空气

Claims (10)

1.一种衣物干燥设备(1)，

-包括热泵(11)，其包括通过载送工作流体(F)的流体管道(14-17)连接的压缩机(12)、冷凝器(9)、膨胀装置(13)和蒸发器(6)，并且

-包括连接到压缩机(12)的控制单元(18)，所述控制单元(18)适于在干燥循环期间以第一操作模式和第二操作模式操作压缩机(12)，

其中，

-压缩机(12)是AC旋转式压缩机(12)，

-在第一操作模式中，AC旋转式压缩机(12)持续接通，以及

-在第二操作模式中，AC旋转式压缩机(12)交替地接通和断开。

2.根据权利要求1所述的衣物干燥设备(1)，其中，所述控制单元(18)适于重复地接通和断开所述AC旋转式压缩机(12)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的衣物干燥设备(1)，其中，所述控制单元(18)适于改变用于接通和断开所述AC旋转式压缩机(12)的时隙的持续时间。

4.根据权利要求3所述的衣物干燥设备(1)，其中，所述控制单元(18)适于在干燥循环期间改变所述时隙的持续时间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的衣物干燥设备(1)，其中，

-热泵(11)包括用于载送工作流体(F)的开放流体管道(14-17)，其中

-AC旋转式压缩机(12)在其断开状态下阻止工作流体(F)在其高压侧与其低压侧之间流动，和/或其中

-膨胀装置(13)能够在打开状态与关闭状态之间选择性地切换，并且控制单元(18)适于在AC旋转式压缩机(12)接通时打开膨胀装置(13)并在AC旋转式压缩机(12)断开时关闭膨胀装置(13)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的衣物干燥设备(1)，其中，

-流体管道(14-17)包括至少一个可控制的切断装置(19-21)，其中

-当AC旋转式压缩机(12)在干燥循环期间接通时，所述至少一个可控制的切断装置(19-21)是打开的，并且其中

-当AC旋转式压缩机(12)在干燥循环期间断开时，所述至少一个可控制的切断装置(19-21)是关闭的，并且当AC旋转式压缩机(12)在干燥循环期间接通时，所述至少一个可控制的切断装置(19-21)是打开的。

7.根据权利要求6所述的衣物干燥设备(1)，其中，所述至少一个可控制的切断装置(19-21)包括一个位于膨胀装置(13)与蒸发器(6)之间或冷凝器(9)与膨胀装置(13)之间的切断装置(19)。

8.根据权利要求6所述的衣物干燥设备(1)，其中，所述至少一个可控制的切断装置(19-21)包括：

-位于膨胀装置(13)与蒸发器(6)之间或冷凝器(9)与膨胀装置(13)之间的第一切断装置(19)，

-位于蒸发器(6)与压缩机(12)之间的第二切断装置(20)，以及

-位于压缩机(12)与冷凝器(9)之间的第三膨胀装置(21)。

9.一种用于操作包括热泵(11)的衣物干燥设备(1)的方法，所述热泵包括通过载送工作流体(F)的流体管道(14-17)连接的压缩机(12)、冷凝器(9)、膨胀装置(13)和蒸发器(6)，其中，

-在第一操作模式中，AC旋转式压缩机(12)在干燥循环期间持续接通，以及，

-在第二操作模式中，AC旋转式压缩机(12)在干燥循环期间交替地接通和断开。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，当AC旋转式压缩机(12)断开时，阻止工作流体(F)自由地流过热泵(11)。