CN201245785Y - 具有热泵的家用电器 - Google Patents

Abstract

一种具有热泵的家用电器(1)，包括：在其中烘干湿物品(3)的烘干室(2)，使烘干物品(3)的工艺空气循环的工艺空气回路(4)以及热泵。热泵包括：包含通过泵抽回路(8)循环的泵抽流体的泵抽回路(8)；通过蒸发泵抽流体从工艺空气向泵抽流体传递热量的蒸发器式热交换器(9)；通过液化泵抽流体从泵抽流体向工艺空气传递热量的液化器式热交换器(10)；压缩泵抽流体和驱动泵抽流体通过所述泵抽回路(8)的压缩机(11)；以及使泵抽流体降压的喷嘴(12)。泵抽流体具有在60℃至100℃之间的临界温度，和在至少220kJ/kg的沸点处的额定蒸发热。压缩机(11)由压缩后的泵抽流体来配置用于冷却。家用电器(1)是烘干湿衣物的烘干机。

Description

具有热泵的家用电器

技术领域

本发明涉及家用电器，其包括：在其中烘干湿物品的烘干室，用于使烘干物品的工艺空气循环的工艺空气回路以及热泵，所述热泵包括：泵抽回路，其包含循环通过泵抽回路的泵抽流体；用于通过蒸发所述泵抽流体从工艺空气向泵抽流体传递热量的蒸发器式热交换器；用于通过液化所述泵抽流体从所述泵抽流体向工艺空气传递热量的液化器式热交换器；用于压缩所述泵抽流体和驱动所述泵抽流体通过所述泵抽回路的压缩机；以及用于使所述泵抽流体降压的喷嘴，其中，所述泵抽流体具有在60℃至100℃之间的临界温度和在至少220kJ/kg的沸点处的额定蒸发热。

背景技术

这种类型的家用电器从EP 1 593 770 A2中显而易见。已知的电器被配置为用于烘干为湿衣物的湿物品的烘干机。工艺空气回路与电器的周围环境部分相通，以考虑从回路部分地排出工艺空气以及由从周围环境所获取的空气代替排出的工艺空气。已知电器的优选实施例被公开，其中，用在热泵中的泵抽流体是众所周知的制冷剂R22，该制冷剂R22满足上述引言段中所规定的要求。至于所使用的压缩机，没有给出任何一种关于其类型或者工作模式的说明书。

另一种家用电器从EP 0 467 188 B1中显而易见，其用于烘干湿物品且包括如上所规定的热泵，而不需要所规定的特殊泵抽流体。那篇文件包含被配置为用于烘干为湿衣物的湿物品的烘干机的家用电器详细介绍。所规定的工艺空气回路对于烘干机的周围环境基本闭合，而术语“基本闭合”被理解为：意味着在烘干机工作过程中工艺空气回路和周围环境之间通常不允许任何大量的空气交换。该特征对于电器可能是必需的，以符合适于限制从待烘干物品提取的湿气泄漏到电器周围环境的相关标准。该文件涉及在制造和使用电器中可能是必须的或者至少是有益的的家用电器的许多详细资料。因此，本文件的整个内容被引用合并于此。

EP 1 493 860 A2公开了以上所提及、且包含使用二氧化碳或者R744作为泵抽流体以及使用压缩机压缩泵抽流体的热泵的文件中所公开类型的家用电器。因为二氧化碳完全符合关于保护环境方面的要求，所以其是近年来已经获得大量考虑的泵抽流体，但是通过在泵抽回路中要求相当高的内压力以及根据其仅仅31℃的非常低的临界温度，应用也特别困难。需要指出的是，在以下所规定的烘干工艺中应用二氧化碳作为泵抽流体将要求在完全高于临界温度的温度处处理泵抽流体，这意味着：泵抽流体没有从液体的气态中在先提取大量热量时，不能容易地被液化。

CH 690 038 A5公开了在许多方面与EP 1 593 770 A2中所公开电器相似的家用电器，其具有包含R407C作为泵抽流体的热泵，R407C是基于碳氟化合物的混合物且满足上述引言段中所规定要求。

家用电器的相关技术从WO 2006/029953A1、DE 197 387 35C2，EP 1 672 294 A2和EP 1 672 295 A2等文献中公开。其中，WO 2006/029953 A1详细说明了与衣物烘干机或者组合式衣物清洗机和烘干机相关的洗碗机，DE 197 38 735 C2公开了具有不同类型热泵的家用电器，EP 1 672 294 A2和EP 1 672 295 A2公开了具有被包括在其中的冷却管路的空气调节设备，所述冷却管路与在此考虑的热泵在某些方面相似。

在家用电器中烘干湿物品通常要求蒸发物品上的湿气，且借助于一股加热的工艺空气传走。载有蒸发湿气的上述工艺空气可以从电器排出，或者经历压缩工艺以回收液态的所传送湿气，用于收集和处理。上述压缩工艺又要求冷却工艺空气，由此提取热量。该热量可以再次从电器被简单排出；然而，为了保持很低的能量消耗，期望至少在一定程度上回收热量。为此，已经研制了包括热泵的家用电器，所述热泵通过蒸发泵抽流体、然后压缩泵抽流体以及将从泵抽流体释放的热量返回到在基本闭合的回路中循环的压缩空气来回收从工艺空气中所获取的能量。如EP 0 467 188 B1所述，至少偶然地连通上述工艺空气回路可能是有益的或者甚至是被要求的，相关的国际电工委员会(IEC)标准要求：声称通过冷凝回收湿气的烘干机保持湿气的任何泄漏在当前总湿气的20％以下。上述包含热泵的家用电器还要遇到的问题一方面是很高的制造成本，以及对于衣物的烘干便捷管理需要相当长的周期，等等。

只有当工艺空气被加热超过任何标准临界温度，优选地高于60℃的温度，由工艺空气从待烘干物品提取湿气才是有效的。该温度将通过蒸发工艺降低至稍微低的温度。无论如何，可以预期蒸发器式热交换器入口处35℃左右或者以上的温度可能会使前面段落所提到的根据制冷现有技术中普通惯例所设计的类型的热泵出现问题，因为根据标准制冷惯例的压缩机和制冷液(此处通常称为“泵抽流体”)不适于该目的。可以考虑，通过恢复到非常高临界温度的制冷剂来获得补偿，以便确定高达60℃的工作温度处制冷剂的作用。但是，迄今为止没有任何一个完全分析是可利用的。已经被用来获得补偿的其它方法是通过发散热工艺空气来交换冷却空气以及包括从泵抽流体获取过量热量的额外热交换器来将过量热量带出电器。然而，所有这些方法增加了复杂性和成本。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种在前面段落所限定的家用电器，该家用电器具有在某种程度上被详述的热泵，以便减少上述提及的问题且考虑了以适当的费用较快地烘干物品。

本发明提供了一种包含在独立权利要求所限定的家用电器中的解决方案。本发明的优选实施例在从属权利要求中被限定。

根据本发明，提出了一种家用电器，其包括：在其中烘干湿物品的烘干室、用于使烘干物品的工艺空气循环的工艺空气回路以及热泵，所述热泵包括：泵抽回路，其包含循环通过所述泵抽回路的泵抽流体；用于通过蒸发所述泵抽流体从工艺空气向所述泵抽流体传递热量的蒸发器式热交换器；用于通过液化所述泵抽流体从所述泵抽流体向工艺空气传递热量的液化器式热交换器；用于压缩所述泵抽流体和驱动所述泵抽流体通过所述泵抽回路的压缩机；以及用于使所述泵抽流体降压的喷嘴，其中，所述泵抽流体具有在60℃至100℃之间的临界温度和在至少220kJ/kg的沸点处的额定蒸发热，且其中所述压缩机配置成由压缩后的所述泵抽流体来冷却。

根据本发明，压缩机与专用的泵抽流体结合，压缩机的特征在于消耗在其中产生过量热量的特殊模式。需要指出的是，冷却压缩机的众所周知的模式是将压缩机放入密封壳体中，所述密封壳体充满由蒸发器流入的比较凉的气态泵抽流体。压缩机从壳体内部抽入用于压缩的泵抽流体，喷射压缩流体进入与液化器相连的管线中。由此，在泵抽流体压缩之前，由泵抽流体提供冷却，而泵抽流体由压缩机的过量热量加热。根据本发明，可以理解的是，通过上述加热压缩之前的泵抽流体来冷却压缩机的上述通常已知模式暗示着对压缩机本身工作有副效应。因此，根据本发明已经确定的是，压缩机使用压缩后的泵抽流体，这可以有效地冷却压缩机。这是荒谬的解决方案，因为它意谓着：根据本发明的压缩机的工作温度水平显著高于根据众所周知的现有技术的被冷却压缩机的工作温度水平。

根据本发明，已经发现，具有特别高效率的压缩机和不必具有特别高临界温度、但是具有相当高体积热容以从湿润的工艺空气中吸收热量的泵抽流体的专用组合为所探求的家用电器提供了有效的基础。假如临界温度的水平引入了对电器中待确定热泵抽工艺效率的关注，该关注通过压缩机的高效率来调整。此外，泵抽流体沸点(标准压力下确定，也就是在1bar或者101.3kPa压力下确定)处显著高的额定蒸发热确保了热量可以从工艺空气被有效且以有限温升地被吸收，由此当热泵中某处超过泵抽流体的临界温度时，防止了热泵产生超高温且危及泵抽工艺变得功能混乱。由泵抽流体有效吸收的热量还促进了烘干工艺的整体加速，以便减轻如具有热泵的现有技术中家电所存在的烘干工艺持续时间长的问题。

需要指出的是，本发明包含了从上述已知的、且包括含有氯和氟两者的已知卤代甲烷(halomethane)R22、和已知的烷烃(alkane)R290或者丙烷的一组化合物中选择泵抽流体。对于R22，由于其对臭氧层起损耗作用，因此被阻止进一步地使用。对于丙烷，其相关的物理特性使其实际上非常适合于当前的目的，需要指出的是，丙烷已经被用在商用制冷***中。当然，应用非常易燃的丙烷将要求在泵抽回路中包括***的专用保护装置，以防止任何火灾危险。

本发明要求使用被配置成由压缩后的所述泵抽流体来冷却的压缩机，所述泵抽流体可以被特别地用于普通的旋转压缩机。在旋转压缩机中，被压缩的泵抽流体被保持稳定的流量，而没有在主要范围内出现涡流和其它中断。更重要的，避免了泵抽流体在被压缩之前输入过量的热量，这使得压缩工艺优点的数值得到全面改进。此外，降低压缩的泵抽流体的温度使得在泵抽回路中具有更大量的流动，这在热量传送容量上产生了进一步的改进，或者允许使用较小的压缩机。一方面，上述改进的压缩机，特别是旋转压缩机将比带有具有往复式活塞的机器的更普通的压缩机贵些。另一方面，上述改进的压缩机保持了泵抽流体任何额外热量显著低，由此降低了热泵内的过高温度。

在本发明的优选实施例中，家用电器的烘干室是可旋转筒。更优选地，家用电器被配置为用于烘干湿衣物的烘干机。

在本发明的另一个优选实施例中，压缩机是旋转压缩机。更优选地，压缩机是涡轮压缩机。

在本发明的进一步优选实施例中，泵抽流体具有70℃至90℃之间的临界温度。

在本发明的又一优选实施例中，泵抽流体具有230kJ/kg至440kJ/kg之间沸点处的额定蒸发热。

在本发明更进一步的实施例中，泵抽流体包括至少一种氟化烃化合物。再进一步优选地，如相关的美国采暖，制冷及空调工程师学会(ASHRAE)或者德国工业标准(DIN)8960标准中所规定，上述泵抽流体选自于包括制冷剂R407C和R410A的组。

在本发明又一个优选的实施例中，热泵具有500W至3,500W之间的额定冷却功率，由此符合为烘干湿衣物的家用电器建立的使用要求。而更优选的，还鉴于刚刚提及的应用，热泵具有1500W至3,000W之间的额定冷却功率。

在本发明进一步的优选实施例中，蒸发器式热交换器具有至少35℃的额定工艺空气入口温度，由此允许在显著高水平温度(明显高于通常空气调节***的制冷水平)处的家用电器中使用本发明。

在本发明的又一优选实施例中，液化器式热交换器具有低于70℃的额定工艺空气出口温度；从而，需要表明的是，本发明在热泵中包含了特殊的高温度控制器，以减少对家用电器中额外温度控制器的任何需求，其中，热泵必须在显著高水平的温度处工作，而没有采取额外热交换器或者其它去除过量热量的方法的明显需求。

附图说明

现在参考附图描述本发明的典型优选实施例，其中：

图1示出了配置作为用于烘干衣物的烘干机的家用电器；以及

图2示出了压缩机结构。

附图必须被理解为仅仅示出了随后关于这一点描述所必须要求的上述详细资料的草图。对于进一步的详细资料和关于本发明如何付诸实施的说明，将参考此处所引用的在先现有技术文件和本领域技术人员的相关知识。

附图标记：

1 家用电器，烘干机

2 烘干室，筒

3 湿物品，衣物

4 工艺空气回路

5 鼓风机

6  棉绒过滤器

7  冷凝液收集器

8  泵抽回路

9  蒸发器式热交换器

10 液化器式热交换器

11 压缩机

12 喷嘴

13 驱动电机

14 压缩机壳

15 压缩机入口

16 压缩机出口

17 压缩机冷却器

具体实施方式

图1示出了体现为烘干湿衣物3的烘干机1的家用电器。需要指出的是，上述烘干机1可以是被确定用于只进行烘干的电器，或者被确定用于既清洗又烘干的电器。

烘干机1包括体现为旋转筒2的烘干室2，用于容纳由闭合工艺空气回路4中循环的工艺空气流烘干的湿衣物3。工艺空气由鼓风机5驱动按照顺时针方向通过所述工艺空气回路4。需要指出的是，直接邻近于筒2放置鼓风机5仅仅是示例性的。在工艺空气穿过筒2之后，为了汇集从衣物3分离的棉绒以及防止工艺空气回路4中更多元件堵塞，已经从借助于筒2旋转在筒内滚动的衣物3吸收湿气的工艺空气穿过棉绒过滤器6。通过冷却已经穿过棉绒过滤器6之后的工艺空气，包含在其中的湿气冷凝，由此获得的冷凝液从工艺空气中被除去且被收集到冷凝液收集器7中，用于烘干工艺完成后处理。在冷却和去除冷凝液之后，工艺空气被再次加热且由鼓风机5输送回筒2，以吸收更多的湿气和由此烘干衣物3。

随后冷却和加热在工艺空气回路4中循环的工艺空气由包含泵抽流体回路8的热泵8，9，10，11，12来实现，所述泵抽流体回路8包含泵抽流体或者制冷剂，优选地为氟化烃复合混合物R407C和R410A中的一种。泵抽流体通过蒸发器式热交换器9和液化器式热交换器10循环。在蒸发器式热交换器9中，泵抽流体从携带有在筒2中所吸收的湿气的工艺空气中吸收热量。由此产生的工艺空气冷却导致了湿气冷凝以被除去且输送到冷凝液收集器7中，用于稍后的处理。在现有技术中公知了上述实现的详细资料，因此在图1中没有详细说明。

由此对到达蒸发器式热交换器9的液态泵抽流体进行的加热导致了泵抽流体蒸发。气态泵抽流体通过泵抽回路8的相应部分离开蒸发器式热交换器9，且到达为旋转压缩机11的压缩机11。如下文所解释，上述旋转压缩机11可以作为常用的商品购买得到，且图2中在某种程度上进行了详述。在压缩机11中，泵抽流体被压缩且运送给液化器式热交换器10，在该处，泵抽流体又将热量传递到来自于蒸发器式热交换器9的工艺空气，并再次冷凝到其液态。随后，泵抽流体通过将其降低到较低压力级的喷嘴12再次进入蒸发器式热交换器9，用于从由棉绒过滤器6得到的工艺空气中吸收更多的热量，以完成其循环。工艺空气在液化器式热交换器10中已经吸收热量后，其被输送回筒2，以吸收更多的来自衣物3的湿气，完成其本身的循环。

用于泵抽流体或者工艺空气的优选温度范围在上文中已经被规定，在这点上不再重复。

图2中示出了包括旋转压缩机11的装置的详细资料。因此，压缩机11本身由电机13所驱动。压缩机11和电机13的组合物被包含在壳体14中，且被从入口15到出口16的泵抽回路8穿过。壳体14还包含内部冷却器17，用于冷却电机13和压缩机11。根据旋转压缩机11的通用用法，冷却器17被提供有压缩机11排出的泵抽流体。与具有往复式压缩机的常用用法相比，通过入口15进入的泵抽流体在允许进入压缩机11之前不会充满整个壳14，以便给电机13和压缩机11的机械零件提供冷却。这种类型的冷却虽然通常非常有效，但是规定了在泵抽流体压缩之前将其加热，由此削弱了压缩工艺的效率。因此，目前采取手段去由压缩后的泵抽流体冷却电机13和压缩机11，这引入了其本身的局限性，但是保证了有效的压缩工艺，这也改进了热泵抽工艺。

无论如何，如此处所公开的、具有热泵的家用电器描述了保证应用烘干目的和相关工作时热量发生和传递精密平衡的热泵功能元件具体选择的特征，以保证在制造和工作中以适当有限的费用平稳高效工作。

Claims (13)

1.一种家用电器(1)，其包括：在其中烘干湿物品(3)的烘干室(2)、用于使烘干物品(3)的工艺空气循环的工艺空气回路(4)以及热泵(8，9，10，11，12)，所述热泵(8，9，10，11，12)包括：泵抽回路(8)，其包含循环通过所述泵抽回路(8)的泵抽流体；用于通过蒸发所述泵抽流体从工艺空气向所述泵抽流体传递热量的蒸发器式热交换器(9)；用于通过液化所述泵抽流体从所述泵抽流体向工艺空气传递热量的液化器式热交换器(10)；用于压缩所述泵抽流体和驱动所述泵抽流体通过所述泵抽回路(8)的压缩机(11)；以及用于使所述泵抽流体降压的喷嘴(12)，其中，所述泵抽流体具有在60℃至100℃之间的临界温度和在至少220kJ/kg的沸点处的额定蒸发热，其特征在于，所述压缩机(11)被配置成由压缩后的所述泵抽流体来冷却。

2.如权利要求1所述的家用电器(1)，其特征在于，所述烘干室(2)是可旋转筒(2)。

3.如权利要求2所述的家用电器(1)，该家用电器被配置为用于烘干湿衣物(3)的烘干机(1)。

4.如上述权利要求中任意一个所述的家用电器(1)，其特征在于，所述压缩机(11)是旋转压缩机(11)。

5.如权利要求4所述的家用电器(1)，其特征在于，所述压缩机(11)是涡轮压缩机(11)。

6.如权利要求1或2所述的家用电器(1)，其特征在于，所述泵抽流体具有70℃至90℃之间的临界温度。

7.如权利要求1或2所述的家用电器(1)，其特征在于，所述泵抽流体具有在230kJ/kg至440kJ/kg之间的沸点处的额定蒸发热。

8.如权利要求1或2所述的家用电器(1)，其特征在于，所述泵抽流体包括至少一种氟化烃化合物。

9.如权利要求8所述的家用电器(1)，其特征在于，所述泵抽流体选自于包括制冷剂R407C和R410A的组。

10.如权利要求中1或2所述的家用电器(1)，其特征在于，所述热泵(8，9，10，11，12)具有500W至3,500W之间的额定冷却功率。

11.如权利要求11所述家用电器(1)，其特征在于，所述热泵(8，9，10，11，12)具有1,500W至3,000W之间的额定冷却功率。

12.如权利要求1或2所述的家用电器(1)，其特征在于，所述蒸发器式热交换器(9)具有至少35℃的额定工艺空气入口温度。

13.如权利要求1或2所述的家用电器(1)，其特征在于，所述液化器式热交换器(10)具有低于70℃的额定工艺空气出口温度。

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