一种可调整系统负荷的热泵系统及干衣机及控制方法与流程

本发明涉及干衣机技术领域，具体地说，涉及一种可调系统负荷的热泵系统及干衣机及控制方法。

背景技术

人们对生活品质的追求不断提高，干衣机也越来越被消费者所接受，其中热泵干衣机的热泵系统能够巧妙回收干燥过程中产生的热量，不需要加热管进行加热，减少了能量的浪费，同时温度稳定在中温，不会对衣物造成高温损伤。

现有采用热泵烘干方式的滚筒式洗干一体机或干衣机，为加快干燥时间，采用变频压缩机系统。在低温阶段采用高频运行，高温阶段采用低频运行。但这种方案的缺陷是，制冷剂的使用量通常是按照低能耗即低运行频率下进行的优化设置，在系统中的流量较小，蒸发负荷小，依靠较多的制冷剂积存在冷凝器。使压缩机在低频运行时，负荷增加较快，利于干燥效果；但在压缩机高频运行阶段，制冷剂的优化流量较大，蒸发负荷大，冷凝负荷本身就增加较快，较多的制冷剂会加速冷凝负荷上升。

这样的变频系统导致在使用快速干燥程序时，多余的制冷剂会因压缩机频率较高，加快提升压缩机的负荷，实际使用时压缩机频率会因负荷上升而降低，不会一直运行高频阶段，蒸发制冷量降低，使快速干燥程序的时间变长，没有发挥出压缩机高频的优势。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种可调整系统负荷的热泵系统及干衣机，采用容积可变的储液器，改变系统中制冷剂的有效使用量，以达到根据使用情况调节系统负荷的目的。

为实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种可调整系统负荷的热泵系统，热泵系统包括依次连接的蒸发器5、压缩机3、冷凝器4、储液器1及节流装置2，所述热泵系统还设有储液器1，储液器1内设有往复运动以改变储液腔101容积的隔板103，储液器1串联于热泵系统上，以对热泵系统内的制冷剂流量进行调节。

上述方案中，所述热泵系统的烘干风道8自进风口701起依空气流动方向依次设有干燥筒7、出风口702、过滤网9、蒸发器5、冷凝器4、风机10、辅助加热丝11，其中蒸发器5和冷凝器4是热泵系统中的换热结构，制冷剂流经蒸发器5吸收干衣后气流的余热，经压缩机3的压缩升温升压，再经过冷凝器4后与烘干风道8内的气流发生热交换，提高经过冷凝器4气流的温度，然后利用风机10将气流导入干燥筒进风口，中间加入辅助加热丝11以补足温度。

本发明的进一步方案是：所述隔板103的一面设有密封的储液腔101，另一面与驱动结构104相连，所述驱动结构104包括设置于储液器1底部外侧的驱动部1041和与隔板103底面相连的连接部1042，所述驱动部1041控制连接部1042在储液器1内部伸缩，实现隔板103的往复运动。

上述方案中，所述驱动结构104的驱动部1041设置于储液器1的外部，令储液器1的容积具有更大的调整空间。

本发明的进一步方案是：所述储液器1为一柱状壳体，所述储液腔101为沿柱状壳体轴向设置的弹性腔室，包括固定端和活动端，固定端与储液器1内部轴向上两端面中的任一端面相密封连接，活动端与隔板103靠近所述端面的一侧相密封连接。

上述方案中，所述储液腔101是由对形变敏感的材料制成的，在调整储液器1的过程中适应不同的容积大小；现有技术中常采用与柱状储液器轴向相密封的隔板形成储液腔，长期使用由于密封件的磨损可能会造成制冷剂的渗漏；并且由于隔板与储液器内壁密封导致摩擦力变大，在容积调整的过程中反馈速度慢，无形中还提高了驱动电机的消耗。因此本发明用形变材料制成储液腔101，以达到对容积变化的快速反馈，同时对零部件损耗较小的目的。

本发明的进一步方案是：所述隔板103将储液器1的内部空间分为沿重力方向设置的储液腔101与调节腔102，储液腔101设于调节腔102的上方，驱动结构104的连接部1042与隔板103相连并且在调节腔102内往复运动，令储液腔101的容积发生变化。

上述方案中，由于制冷剂经冷凝器4后变为液态，将储液腔101设于调节腔102上方，利用重力使制冷剂流入储液腔101的底部进行暂时贮存；通过调节腔中连接部1042的伸缩控制隔板103的上下移动令储液腔101的容积发生变化。

本发明的进一步方案是：所述驱动部1041为步进电机，所述连接部1042为由步进电机驱动的螺杆，储液器1底部设置有与螺杆相配合的螺孔，令步进电机带动螺杆旋转从而调节螺杆伸入调节腔102的长度。

本发明的进一步方案是：所述储液腔101为一沿储液器1轴向设置的波纹管，所述波纹管外壁与储液器1的内壁相分离设置，活动端与隔板103相连在储液器1轴向上实现往复运动。

本发明的进一步方案是：所述储液器1的顶部设有与储液腔101相连的进液口105与排液口106，所述进液口105与冷凝器4相连，所述排液口106与节流装置2相连，令从冷凝器4管路流出的冷媒经储液腔101流入节流装置2。

上述方案中，所述节流装置2优选为电子膨胀阀，在压缩机3高频运行时，将膨胀阀开度调大可以满足压缩机高频运转对流量的需求；在压缩机低频运行时，将膨胀阀开度调小则可以减小流量。本发明还提供了一种应用上述热泵系统的干衣机，包括干燥筒7、连接干燥筒7的进风口701与出风口702的烘干风道8以及部分设于烘干风道8内的热泵系统，所述蒸发器5和冷凝器4设于烘干风道8内，所述干衣机可以通过储液器1的容积变化控制热泵系统中的制冷剂流量，以调整热泵系统的运行负荷。

本发明的进一步方案是：所述热泵干衣机的干燥筒7设有衣物投放口12，且在干燥筒7内设置有检测水蒸气含量的检测器，用于判断衣物是否干燥完毕。

本发明的进一步方案是：蒸发器5还设有储排水装置6，用于收集排放烘干管道8内因换热产生的冷凝水。

本发明还提供了一种可调整系统负荷的热泵干衣机的控制方法，热泵干衣机包括容积可调的制冷剂储液器和用于给制冷剂增温增压的压缩机，所述控制方法根据热泵干衣机压缩机的运行频率调节储液器的容积，控制热泵系统中制冷剂的流量，以调整系统的运行负荷。

上述控制方法包括如下步骤：

s1.开启热泵干衣机，后执行步骤s2；

s2.判断热泵干衣机是否执行快速干燥程序，若是则执行步骤s3，若否则执行步骤s4；

s3.热泵干衣机的压缩机高频运行，后执行步骤s5；

s4.热泵干衣机的压缩机低频运行，后执行步骤s6；

s5.热泵干衣机的储液器容积增大，后执行步骤s7；

s6.热泵干衣机的储液器容积减小，后执行步骤s7；

s7.根据干燥筒中的水蒸气含量判断衣服是否干燥，若是则进行s8，若否则执行s2；

s8.热泵干衣机结束运行。

上述控制方法中，根据干衣机的体量和功率不同，可以根据具体的干衣机型号进行相应的调整。

根据上述控制方法，包括快速干燥程序，所述快速干燥程序执行压缩机高频运行，同时将储液器容积增大以降低制冷剂对热泵系统造成的负荷，后判断衣物是否干燥，若是执行步骤s1、s2、s3、s5、s7及s8，若否则执行步骤s1、s2、s3、s5、s7并循环执行s2、s3、s5、s7直至衣物干燥。

上述控制方法中，在使用快速干燥程序时，可变容积的储液器1在步进电机带动螺杆下容积变大，同时电子膨胀阀的开度调大，制冷剂会由于储液器1的空间容纳变大而在增加蒸发负荷的同时，使冷凝负荷上升速度较低，压力负荷不会快速上升。如此可使压缩机3较长时间运行在高频下，加快对蒸发蒸汽的冷凝，提高干燥速度。

根据上述控制方法，还包括如下步骤：

s1.开启热泵干衣机，后执行步骤s101；

s101.判断与热泵干衣机是否处于高温运行，若是则执行步骤s2，若否则执行步骤s3；

s2.判断热泵干衣机是否执行快速干燥程序，若是则执行步骤s3，若否则执行步骤s4；

s3.热泵干衣机的压缩机高频运行，后执行步骤s5；

s4.热泵干衣机的压缩机低频运行，后执行步骤s6；

s5.热泵干衣机的储液器容积增大，后执行步骤s7；

s6.热泵干衣机的储液器容积减小，后执行步骤s7；

s7.根据干燥筒中的水蒸气含量判断衣服是否干燥，若是则进行s8，若否则执行s101；

s8.热泵干衣机结束运行。

根据上述控制方法，还包括低能耗程序：开启热泵干衣机，判断其处于高温状态，不执行快速干燥程序时，令压缩机低频运行，同时将储液器容积减小以增加系统中的制冷剂流量，后判断衣物是否干燥，若是则执行步骤s1、s101、s2、s4、s6、s7、及s8，若否则执行s1、s101、s2、s4、s6、s7并循环执行s101、s2、s4、s6、s7直至衣物干燥。

上述控制方法中，在使用低能耗程序时，压缩机平均运行频率小，步进电机带动螺杆下使储液器容积变小，使储液罐内的制冷剂回流到制冷系统中。膨胀阀开度变小，使压缩机尽管较小的频率运转，压缩机负荷也会提高，增加干燥时的进筒温度。

根据上述控制方法，开启热泵干衣机，判断其不处于高温状态，令压缩机高频运行，同时将储液器容积增大以降低热泵系统中的制冷剂流量，后判断衣物是否干燥，若是执行步骤s1、s101、s3、s5、s7及s8，若否则执行s1、s101、s3、s5、s7并循环执行s101、s3、s5、s7直至衣物干燥。

上述控制方法中，在系统温度不高时，采用令压缩机高频运行，并调高制冷剂流量令负荷上升，使得进筒温度快速提升。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的可调整系统负荷的热泵系统具有容积可调的储液器，根据系统运行状况调节制冷剂的流量，提高了热泵干衣机的使用效率；

2.本发明提供的容积可调的储液器设有由对形变敏感材料制成的储液腔，并且不与储液器内壁直接接触，解决了现有技术中储液腔密封件损耗的问题；

3.本发明还提供了一种可调整系统负荷的热泵干衣机的控制方法，通过调节储液器容积来分配制冷剂流量，调节系统负荷，实现衣物的快速干燥和低能耗干燥。

附图说明

图1为本发明热泵干衣机的结构示意图。

图2为本发明中储液器在容积增大时的结构示意图。

图3为本发明中储液器在容积减小时的结构示意图。

图4为本发明实施例2和实施例3提供的控制方法的流程图。

图中主要部件为：1—储液器，101—储液腔，102—调节腔，103—隔板，104—驱动结构，1041—驱动部，1042—连接部，105—进液口，106—排液口，2—节流装置，3—压缩机，4—冷凝器，5—蒸发器，6—储排水装置，7—干燥筒，701—进风口，702—出风口，8—烘干风道，9—过滤网，10—风机，11—辅助加热丝，12—衣物投放口。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例中，如图1～3所示，提供一种可调整系统负荷的热泵系统，所述热泵系统包括依次连接的蒸发器5、压缩机3、冷凝器4、储液器1及节流装置2，所述储液器1为一柱状壳体，在内部轴向上设有与柱状壳体内壁相接触的隔板103，所述隔板103在轴向上的一面设有储液腔101，另一面与驱动结构104相连，令隔板103沿柱状壳体轴向往复运动，使储液腔101体积发生变化。

本实施例中，如图2和图3所示，所述驱动结构104包括设置于储液器1底部外侧的驱动部1041和与隔板103底面相连的连接部1042，所述驱动部1041控制连接部1042在储液器1内部沿轴向运动，实现隔板103沿储液器1轴向的往复运动。所述驱动结构104的驱动部1041设置于储液器1的外部，令储液器1的容积具有更大的调整空间。

本实施例中，如图2和图3所示，所述储液腔101为沿储液器1内部轴向设置的弹性腔室，包括固定端和活动端，固定端与储液器1内部轴向两端面中的任一端面相密封连接，活动端与隔板103靠近所述端面的一侧相密封连接。所述储液腔101是由对形变敏感的材料制成的，在调整储液器1的过程中适应不同的容积大小；现有技术中常采用与储液器轴向相密封的隔板形成储液腔，长期使用由于密封件的磨损可能会造成制冷剂的渗漏；并且由于隔板与储液器内壁密封导致摩擦力变大，在容积调整的过程中反馈速度慢，无形中还提高了驱动电机的消耗。因此本发明用形变材料制成储液腔101，以达到对容积变化的快速反馈，同时对零部件损耗较小的目的。

本实施例中，如图2和图3所示，所述隔板103将储液器1的内部空间分为沿重力方向设置的储液腔101与调节腔102，储液腔101设于调节腔102的上方，驱动结构104的连接部1042与隔板103相连并且在调节腔102内沿轴向往复运动，令储液腔101的容积发生变化。由于制冷剂经冷凝器4后变为液态，将储液腔101设于调节腔102上方，利用重力使制冷剂流入储液腔101的底部进行暂时贮存；通过调节腔中连接部1042的伸缩控制隔板103的上下移动令储液腔101的容积发生变化。

本实施例中，如图2和图3所示，所述驱动部1041为步进电机，所述连接部1042为由步进电机驱动的螺杆，储液器1底部设置有与螺杆相配合的螺孔，令步进电机带动螺杆旋转从而调节螺杆伸入调节腔102的长度。

本实施例中，如图2和图3所示，所述储液腔101为一沿储液器1轴向设置的波纹管，所述波纹管外壁与储液器1的内壁相分离设置，活动端与隔板103相连在储液器1轴向上往复运动。

本实施例中，如图2所示，所述连接部1042螺杆与隔板3相连接，步进电机驱动螺杆旋转，经过储液器1底部与螺杆相配合的螺孔，螺杆在调节腔102中的长度变短，隔板3下降，同时将储液腔101的波纹管拉长，令储液器1的容积变大。

本实施例中，如图3所示，所述连接部1042螺杆与隔板3相连接，步进电机驱动螺杆旋转，经过储液器1底部与螺杆相配合的螺孔，螺杆在调节腔102中的长度变长，隔板3上升，同时将储液腔101的波纹管压缩，令储液器1的容积变小。

本实施例中，如图2和图3所示，所述储液器1的顶部设有与储液腔101相连的进液口105与排液口106，所述进液口105与冷凝器4相连，所述排液口106与节流装置2相连，令从冷凝器4管路流出的冷媒经储液腔101流入节流装置2。

本实施例中，如图1所示，所述节流装置2优选为电子膨胀阀，在压缩机3高频运行时，将膨胀阀开度调大可以满足压缩机高频运转对流量的需求；在压缩机低频运行时，将膨胀阀开度调小则可以减小流量。

本实施例中，还提供了一种应用上述热泵系统的干衣机，包括干燥筒7、连接干燥筒7的进风口701与出风口702的烘干风道8以及部分设于烘干风道8内的热泵系统，所述蒸发器5和冷凝器4设于烘干风道8内，所述干衣机可以通过储液器1的容积变化控制热泵系统中的制冷剂流量，以调整热泵系统的运行负荷。

本实施例中，所述热泵干衣机的烘干风道8自进风口701起依空气流动方向依次设有干燥筒7、出风口702、过滤网9、蒸发器5、冷凝器4、风机10、辅助加热丝11，其中蒸发器5和冷凝器4是热泵系统中的换热结构，制冷剂流经蒸发器5吸收干衣后气流的余热，经压缩机3的压缩升温升压，再经过冷凝器4后与烘干风道8内的气流发生热交换，提高经过冷凝器4气流的温度，然后利用风机10将气流导入干燥筒进风口，中间加入辅助加热丝11以补足温度。

本实施例中，如图1所示，所述热泵干衣机的干燥筒7设有衣物投放口12，且在干燥筒7内设置有检测水蒸气含量的检测器，用于判断衣物是否干燥完毕。蒸发器5还设有储排水装置6，用于收集排放烘干管道8内因换热产生的冷凝水。

本实施例中，提供了可调整系统负荷的热泵干衣机的控制方法，包括压缩机进行高频率运转的快速干燥程序，所述控制方法根据热泵干衣机压缩机的运行频率调节储液器的容积，控制热泵系统中制冷剂的流量，以调整系统的运行负荷。上述控制方法包括如下步骤：

s1.开启热泵干衣机，后执行步骤s2；

s2.判断热泵干衣机是否执行快速干燥程序，若是则执行步骤s3，若否则执行步骤s4；

s3.热泵干衣机的压缩机高频运行，后执行步骤s5；

s4.热泵干衣机的压缩机低频运行，后执行步骤s6；

s5.热泵干衣机的储液器容积增大，后执行步骤s7；

s6.热泵干衣机的储液器容积减小，后执行步骤s7；

s7.根据干燥筒中的水蒸气含量判断衣服是否干燥，若是则进行s8，若否则执行s2；

s8.热泵干衣机结束运行。

本实施例中，根据上述控制方法，根据干衣机的体量和功率不同，可以根据具体的干衣机型号进行相应的调整。

本实施例中，根据上述控制方法，所述快速干燥程序执行压缩机高频运行，同时将储液器容积增大以降低制冷剂对热泵系统造成的负荷，后判断衣物是否干燥，若是执行步骤s1、s2、s3、s5、s7及s8，若否则执行步骤s1、s2、s4、s6、s7并循环执行s2、s4、s6、s7直至衣物干燥。

本实施例中，上述控制方法中，在使用快速干燥程序时，可变容积的储液器1在步进电机带动螺杆下容积变大，同时电子膨胀阀的开度调大，制冷剂会由于储液器1的空间容纳变大，在提高蒸发负荷的同时冷凝压力负荷不会快速上升。如此可使压缩机3较长时间运行在高频下，加快对蒸发蒸汽的冷凝，提高干燥速度。

实施例2

本实施例提供的可调整系统负荷的热泵干衣机在硬件上的实施方式同实施例1。

本实施例中，提供了可调整系统负荷的热泵干衣机的控制方法，包括低能耗程序，所述控制方法根据热泵干衣机的运行温度和压缩机的运行频率调节储液器的容积，控制热泵系统中制冷剂的流量，以调整系统的运行负荷。上述控制方法包括如下步骤：

s1.开启热泵干衣机，后执行步骤s101；

s101.判断与热泵干衣机是否处于高温运行，若是则执行步骤s2，若否则执行步骤s3；

s2.判断热泵干衣机是否执行快速干燥程序，若是则执行步骤s3，若否则执行步骤s4；

s3.热泵干衣机的压缩机高频运行，后执行步骤s5；

s4.热泵干衣机的压缩机低频运行，后执行步骤s6；

s5.热泵干衣机的储液器容积增大，后执行步骤s7；

s6.热泵干衣机的储液器容积减小，后执行步骤s7；

s7.根据干燥筒中的水蒸气含量判断衣服是否干燥，若是则进行s8，若否则执行s101；

s8.热泵干衣机结束运行。

本实施例中，根据上述控制方法，根据干衣机的体量和功率不同，高温的选择范围也不相同，可以根据具体的干衣机型号进行相应的调整。

本实施例中，所述低能耗程序为：开启热泵干衣机，判断其处于高温状态，不执行快速干燥程序时，令压缩机低频运行，同时将储液器容积减小以增加系统中的制冷剂流量，后判断衣物是否干燥，若是则执行步骤s1、s101、s2、s4、s6、s7及s8，若否则执行s1、s101、s2、s4、s6、s7并循环执行s101、s2、s4、s6、s7直至衣物干燥。

本实施例中，在使用低能耗程序时，压缩机平均运行频率小，步进电机带动螺杆下使储液器容积变小，使储液罐内的制冷剂回流到制冷系统中。膨胀阀开度变小，使压缩机尽管较小的频率运转，压缩机负荷也会提高，增加干燥时的进筒温度。

实施例3

本实施例提供的可调整系统负荷的热泵干衣机在硬件上的实施方式同实施例1。

本实施例中，提供了可调整系统负荷的热泵干衣机的控制方法，所述控制方法根据热泵干衣机的运行温度和压缩机的运行频率调节储液器的容积，控制热泵系统中制冷剂的流量，以调整系统的运行负荷。上述控制方法包括如下步骤：

s1.开启热泵干衣机，后执行步骤s101；

s101.判断与热泵干衣机是否处于高温运行，若是则执行步骤s2，若否则执行步骤s3；

s2.判断热泵干衣机是否执行快速干燥程序，若是则执行步骤s3，若否则执行步骤s4；

s3.热泵干衣机的压缩机高频运行，后执行步骤s5；

s4.热泵干衣机的压缩机低频运行，后执行步骤s6；

s5.热泵干衣机的储液器容积增大，后执行步骤s7；

s6.热泵干衣机的储液器容积减小，后执行步骤s7；

s7.根据干燥筒中的水蒸气含量判断衣服是否干燥，若是则进行s8，若否则执行s101；

s8.热泵干衣机结束运行。

本实施例中，根据上述控制方法，根据干衣机的体量和功率不同，高温的选择范围也不相同，可以根据具体的干衣机型号进行相应的调整。

本实施例中，根据上述控制方法，开启热泵干衣机，判断其不处于高温状态，令压缩机高频运行，同时将储液器容积增大以降低热泵系统中的制冷剂流量，后判断衣物是否干燥，若是执行步骤s1、s101、s3、s5、s7及s8，若否则执行s1、s101、s3、s5、s7并循环执行s101、s3、s5、s7直至衣物干燥。

本实施例中，在系统温度不高时，采用令压缩机高频运行，并调高制冷剂流量令负荷上升，使得进筒温度快速提升。

以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。