热泵衣物干燥机及优化这种热泵衣物干燥机的热交换的方法
【专利说明】热累衣物干燥机及优化这种热累衣物干燥机的热交换的方 法 发明领域
[0001] 本发明设及一种包括热累的衣物干燥机，更具体地设及一种优化能量消耗和/或 干燥周期的持续时间的衣物干燥机。另外，本发明设及一种优化运种热累的热交换的方法。
【背景技术】
[0002] 大多数干燥机包括被称为滚筒的旋转滚筒，因此被称为滚筒式干燥机，加热的空 气循环穿过旋转滚筒W便使水分从负载上蒸发。滚筒围绕其轴线旋转。
[0003] 已知的衣物干燥机包括两种类别：冷凝式衣物干燥机和通气式衣物干燥机。第一 类别的干燥机使从滚筒排出的空气循环穿过热交换器/冷凝器W便冷却空气并冷凝水分； 随后，在已经使用加热器加热空气之后，干燥机使空气返回再循环穿过滚筒。在操作过程 中，第二类别的干燥机从周围区域抽取空气、加热空气、将空气吹送到滚筒中，然后通过通 风孔将空气排到外部。
[0004] 总体上，由于第一类别的干燥机并不要求适当安装特殊装置、诸如将来自滚筒的 潮湿热空气排出的排气道，所W它们在市场中是最常见的。然而，通常地，对于相同功率和 相同负载量，冷凝式干燥机的干燥周期比通风式干燥机中的等周期长。
[0005] 根据现有技术已经建议了若干解决方案，W便改进冷凝式干燥机和通风式干燥机 的效率。具体地，热累技术已经应用于衣物干燥机，W便提高干燥衣服的效率。在传统热累 干燥器中，空气在闭环中流动。通过风扇移动的空气穿过滚筒，从湿衣服除去水，然后空气 在热累蒸发器中被冷却下来并被除湿、并且在热累冷凝器中被加热，W便被重新添加到滚 筒之中。为了运行，热累包含空气与之进行热交换的制冷剂，并且制冷剂由压缩机压缩，在 层压在膨胀装置中的冷凝器中冷凝，然后在蒸发器中蒸发。
[0006] EP1209277披露了一种热累衣服干燥机器，其中用于驱动容纳有待干燥的衣服的 滚筒的电机也连接到使干燥空气循环的第一风扇上W及冷却压缩机的第二风扇上。
[0007] US2011/0280736设及一种控制干燥机的方法。一种控制包括具有变速式压缩机 的热累的干燥机的方法，该控制方法包括W下步骤：选择供应空气或干燥空气的至少一种 路线；在实行选定的路线时，将压缩机的启动速度增加到目标速度；并且调整设置在热累 中的膨胀阀的开度。
[0008] 发巧概沐
[0009] 本发明设及一种用于干燥衣服及其他服装的衣物干燥机，该衣物干燥机包括具有 第一热交换器和第二热交换器的热累。本发明的衣物干燥机可W包括通风式干燥机抑或冷 凝式干燥机。本发明的衣物干燥机中的热交换器的构型是运样W使得根据衣物干燥机的特 定几何结构实现、基本上专口定制最佳热传递能力。优选地，根据衣物干燥机的内部部件的 布局、尤其优选地是空气回路和风扇的布局，具有该特定空气回路布局的衣物干燥机的用 于最大化制冷剂与处理空气之间热交换的热交换器的优化几何结构是根据本发明可获得 的。此外，也披露了一种优化运种热交换的方法。
[0010] 热累干燥机包括干燥室、诸如滚筒，有待干燥的负载、例如衣服被放置在干燥室 中。干燥室是处理空气回路的部分；具体地，该处理空气回路在冷凝式干燥机的情况下是闭 环回路或在通风式干燥机的情况下是开放回路，在两种情况下，该处理空气回路都包括用 于导送空气流W干燥负载的通风道。处理空气回路W其两个相反端部连接到干燥室上。优 选地，加热的已除湿空气被馈送到干燥室中，从而在衣物之上流动，并且所得的潮湿冷却空 气离开所洗的衣物。水蒸气中所富含的潮湿空气流然后被馈送到热累的蒸发器中，在蒸发 器中，湿润溫暖的处理空气被冷却并且其中所存在的湿气冷凝。所得的冷却的已除湿空气 然后被排放到干燥机外部、该干燥机所位于的环境中，或该空气在闭环回路中继续。在运第 二种情况下，处理回路中的已除湿空气然后在再次进入干燥室中之前借助于热累的冷凝器 来加热，并且整个循环在干燥周期结束之前一直重复。可替代地，环境空气经由进气道从环 境进入热累的冷凝器中，并且环境空气在进入干燥室之前由热累的冷凝器加热。
[0011] 该设备的热累包括制冷剂回路，制冷剂可W在该制冷剂回路中流动并且该制冷剂 回路经由管材连接第一热交换器或冷凝器、第二热交换器或蒸发器、压缩机和降压装置。制 冷剂由压缩机加压并循环穿过系统。在压缩机的排出侧，热且高度加压的蒸气在被称为冷 凝器的第一热交换器中被冷却，直到它冷凝成高压、中等溫度的液体为止，从而在处理空气 被引入到干燥室中之前对其进行加热。冷凝的制冷剂然后穿过降压装置，诸如膨胀装置，例 如阻气n、阀或毛细管。低压液态制冷剂然后进入第二热交换器、即蒸发器中，在该第二热 交换器中，流体由于与离开干燥室的处理空气进行热交换而吸收热量并蒸发。制冷剂然后 返回到压缩机并且该循环重复。
[0012] 在一些实施例中，在第一热交换器和/或第二热交换器中，制冷剂可能不经受相 变。
[0013] 在下文中，用术语"下游"和/或"上游"指示参考流体在管道内部的流动方向的 位置。另外地，在本语境中，术语"竖直"和"水平"是指元件相对于处于其正常安装或运行 中的干燥机的位置。实际上，在3-D空间限定了由两个水平垂直的方向X、Y形成的水平平 面狂，Y)，并且也限定了垂直于水平平面的竖直方向Z。
[0014]申请人已经考虑到一种热累干燥机，其中热累的第一热交换器和/或第二热交换 器包括如下实现的一个或多个模块。每个模块包括两个联管箱，它们可W是允许制冷剂流 入模块中的进入联管箱和/或允许制冷剂从模块排出的出口联管箱。进一步，模块包括在 堆叠方向上堆叠的多个热交换层（例如，运些层沿着给定方向彼此上下地被布置）。每个热 交换层包括用于制冷剂流的多于一个通道，运些通道彼此邻近地位于该层内。运些通道与 进口联管箱和/或出口联管箱处于流体联通，运样允许制冷剂从进口联管箱流动到出口联 管箱和/或反之亦然。优选地，该多个通道在每个热交换器层内与彼此平行。每个热交换 层限定两个相反端部，其中之一被固定到所述进口抑或出口联管箱上，运些层因此与该进 口联管箱和/或出口联管箱偏离。
[0015] 优选地，在每个热交换层内，该多个通道也基本上彼此平行，然而，它们也可W成 角度或它们可W具有不规则形状。
[0016] 优选地，堆叠方向是竖直方向，并且运些热交换层彼此上下地堆叠。
[0017] 运些热交换层具有取决于实现层的通道数量的给定宽度，W及对应于形成层的通 道的纵向延伸的纵向延伸。宽度和纵向延伸方向优选地限定平面。运个平面可能垂直于层 的竖直堆叠方向，或它可W与该竖直堆叠方向形成角度。可替代地，热交换层可W相对于彼 此倾斜或可W彼此上下地形成弓形。
[001引优选地，在堆叠方向上的相邻（即在堆叠方向上邻近的）层的通道由翅片连接。
[0019] 应当理解的是，进口联管箱和出口联管箱可W与彼此相距给定距离，运样使得热 交换层在它们的相反端部处对应地连接到进口联管箱和出口联管箱上，例如热交换层被 插置在进口联管箱与出口联管箱之间，或进口联管箱和出口联管箱可W彼此相接触或邻近 地、例如彼此上下地定位，运样使得热交换层的一个端部连接到进口联管箱上或出口联管 箱上并且相反端部连接到中间联管箱上。在第一种情况下，制冷剂从桥接单个热交换层的 进口联管箱流动到出口联管箱，而在第二种情况下，从进口联管箱开始，制冷剂必须流动穿 过至少两个热交换层，一个是在一个方向上流动并且一个是在基本上相反的方向上流动， W便到达出口联管箱。
[0020] 该多个通道至少部分地经受处理空气流，运样使得在通道内流动的制冷剂与处理 空气之间存在热交换。因此，至少部分地为此目的，对于它们的整个延伸而言优选的是，第 一热交换器和/或第二热交换器的模块的热交换层的通道位于通风道内，该通风道是处理 空气回路的部分。
[0021] 联管箱具有保持不同层的功能并且作为用于制冷剂进入模块中的进口和/或出 P。
[0022] 申请人已经意识到，在已知衣物干燥机的空气回路中流动的处理空气在空间上并 不是均匀的，换言之，它在空气管道内并不具有统一的空间流速。取空气管道在其任何位置 中的横截面，流动穿过该截面的空气在该截面的不同点中具有总体上不同的速度，并且此 夕F，流速在该截面的不同区域中是不同的。因此，针对空气管道的每个截面，可W根据每个 区域中的流速的值来限定不同区域。
[0023] 例如，给定流动穿过给定空气回路截面的处理空气的平均流速，根据针对特定区 域所计算的处理空气的流速当与平均流速相比较时的相对值，可W限定"高"区域、"非常 高"区域、"低"区域W及"非常低"区域。
[0024] 此外，空气的流动方向同样并不总是平行于空气管道的壁。处理空气流的流线可 W遵循空气回路内的复杂图案。
[0025] 运种不均匀性是由于空气管道本身的构造：衣物干燥机内部的处理空气通常并非 沿着笔直风道流动，相反地，在管道W及例如像线头过滤器的元件中存在处理空气流必须 遍历的并且可能造成端流和流量偏差的若干弯管和弯曲部分。
[0026] 作为举例，在一些干燥机中，处理空气通过在壳体的口的边界中实现的孔离开干 燥室，并且处理空气向下弯曲从而穿过过滤器W便收集线头。更进一步，处理空气再次弯曲 W便在壳体的基部内流动，在该基部中存在总体上可供用于定位热累的热交换器的空间。
[0027] 在其他干燥机中，处理空气通过在干燥室本身中、在干燥室的最上部区域中实现 的孔离开该室，并且经由在该室的最下部区域中实现的孔返回该室中，处理空气由此在衣 物干燥机的壳体的顶部区域上流动，热交换器被定位在顶部区域中W便与处理空气交换热 量。
[0028] 更进一步，总体上，风扇存在于空气管道中W便吹送处理空气，从而强制处理空气 沿着空气回路本身循环。同样地，由于由壳体限制的容积W及该容积内部的若干元件的存 在所强加的约束，风扇并非总是相对于空气管道居中地定位的，而是它可能是偏屯、的，运暗 示它将空气吹送到距离管道的侧壁中的一个（或多个）比另一个（其他）更近。因此，风 扇的运种偏屯、也在穿过空气管道的处理空气的流速上造成不对称性。
[0029] 此外，风扇的有效区域的横截面的尺寸、例如在运转中形成圆周（空气沿着该圆 周被吹送）的叶片的宽度，总体上不同于热交换器的有效区域的横截面、例如其中发生热 交换的区域。
[0030] 热交换器所位于的风道内的处理空气流的均匀性或不均匀性还取决于热交换器 它们自己与风扇之间的相对位置。
[0031] 优选地，沿着空气回路，风扇可W位于冷凝器下游并且位于干燥室上游，或位于蒸 发器上游并且位于干燥室下游。
[0032] 由于热交换主要在形成热交换层的通道中发生，并且当翅片存在时，任选地在连 接堆叠的热交换层的翅片中发生，所W申请人已经意识到，流动穿过模块的处理空气的空 间不均匀性也影响模块的热交换效率。热交换器总体上被设计用于最大化必须交换热量的 两种流体（在运种情况下是制冷剂和处理空气）之间的表面积，同时最小化对穿过交换器 的流体流的阻力。因此，总体上，模块被设计成具有不同的堆叠的热交换层之间的给定距离 和给定翅片，对给定距离和给定翅片的挑选考虑到与运些表面交换热量的处理空气的可能 的平均值。然而，在不均匀流的情况下，模块中存在W下区域，在运些区域中，由于所存在的 几何结构（例如，由于模块的运些区域中可供用于热交换的表面的量）而有"太多空气"遍 历它们；并且模块中存在其他区域，运些其他区域由于流动穿过它们的处理空气的有限量 而基本上是超尺寸的。因此，对于模块中所存在的可用表面，损失了效率并且发生较少的热 交换。
[0033] 申请人因此已经意识到，可W改动模块的几何结构，而不改变可供用于热交换的 总表面延伸，运暗示着不改变建造模块的成本和制造复杂性。换言之，申请人已经意识到， 可W用更有效的方式使用可供用于热交换的表面。
[0034] 申请人已经理解，将可供用于热交换的表面大部分定位在模块内"有需要的地 方"、即其中存在最高处理空气流速的地方，将优化热交换。如所提及的，热交换主要在热交 换层的相应之处W及翅片的相应之处（当翅片存在于热交换层之间时）发生。
[0035] 为了优化热交换，申请人已经优化翅片和/或热交换层的几何构型，W便获得其 中处理空气流动得最强的热交换表面的最大延伸。申请人已经发现，修改热交换层之间的 距离或翅片的间距、抑或两者实现所希望的热交换效率。
[0036] 翅片间距是指带翅片热交换器的翅片之间的间隔。翅片间距通常作为W翅片数/ 厘米为单位来表达的翅片密度的量度来叙述。翅片间距总体上是从一个翅片的中屯、线到另 一个测量的并且可W从对翅片间隔（翅片之间的距离）和翅片厚度求和来确定。总而言之， 较小的翅片间距产生可W移除更多热量的较紧凑的翅片阵列。
[0037] 在本语境中，翅片是从物体延伸W便通过增加对流来热传递速率的表面。
[0038] 将翅片添加到物体（在运种情况下是热交换层的表面）上增加了