專利名稱：用于烘干潮濕物品的包括冷卻組件和加熱組件的家用器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助于處理空氣流烘干潮濕物品的家用器具，所述處理空氣 流可在處理空氣通道中傳導(dǎo)，所述處理空氣流流過包括物品的處理腔室；冷卻組件，所述 冷卻組件用于在處理空氣流通過處理腔室之后冷卻和冷凝處理空氣流，冷卻組件具有第一 熱交換器，來自處理空氣流的熱量可借助于所述第一熱交換器供給到工作流體；以及加熱 組件，所述加熱組件用于在處理空氣流流過處理腔室之前加熱處理空氣流，所述加熱組件 具有第二熱交換器，來自工作流體的熱量可借助于所述第二熱交換器供給到處理空氣流。本發(fā)明還涉及一種用于借助于處理空氣流烘干潮濕物品的方法，所述處理空氣流 在處理空氣通道中傳導(dǎo)，所述處理空氣流流過包括物品的處理腔室；冷卻組件，所述冷卻 組件用于在處理空氣流通過處理腔室之后冷卻處理空氣流和從處理空氣流中冷凝水分；以 及用于在處理空氣流流過處理腔室之前加熱處理空氣流的加熱組件，來自處理空氣流的熱 量供給到冷卻組件中的工作流體，來自工作流體的熱量可供給到加熱組件中的處理空氣 流。
背景技術(shù)：
DE4023000C2、DE19738735C2 和 W02006/029953A1 分別描述了一種家用器具，其
中，冷卻組件和加熱組件構(gòu)成熱泵的部件，在所述熱泵中，在冷卻組件中從空氣流去除的一 些熱量在任何情況下均再次供給到加熱組件中的空氣流。根據(jù)DE4023000C2，使用一種壓縮機熱泵，其中，處于氣體狀態(tài)的工作介質(zhì)(二氧 化碳或氯化烴和/或氟化烴)被壓縮機壓縮，然后在第一熱交換器中在釋放熱量的同時被 液化，再后在其通過節(jié)流口時被釋放壓力，并通過吸收熱量在第二熱交換器中蒸發(fā)。最后， 它返回到壓縮機。根據(jù)DE19738735C2，使用一種熱泵，其中，第一工作介質(zhì)(氨)周期性地 被第二工作介質(zhì)(水)吸收和解吸。根據(jù)文獻W02006/029953A1，使用一種熱泵，其中，熱電 元件，還稱作帕爾貼元件且以專門的半導(dǎo)體材料構(gòu)造，用于傳導(dǎo)熱量。一種洗衣機公知于DE1410206A，其中，除了洗滌以外，衣物還可被烘干。該文獻公 開了為此所需的附加機構(gòu)的多種可選方式。用于加熱烘干衣物所用的空氣流的電加熱裝置 可隨在裝載衣物之后用于冷卻被加熱的空氣流的單個熱交換器一起設(shè)置，然而，熱交換器 和冷卻器還可形成熱泵裝置的部件。熱泵裝置還可被構(gòu)造成使它與帕爾貼元件一起工作， 以利用熱電作用。從屬于數(shù)據(jù)庫“日本專利摘要”的英文摘錄得知的涉及JP08057194A的一種用于 烘干衣物的裝置在其第一通道系統(tǒng)中除了形成熱電操作的熱泵裝置的部件的加熱器和冷 卻器以外還包括連接在用于冷卻從衣物去除的空氣流的冷卻器上游的另一熱交換器和附 加加熱裝置，所述附加加熱裝置連接在加熱器的下游，用于在裝載衣物之前附加地加熱空氣流。從由 Dr Hans-Detlev Kuhl 的文獻“Warmetransformationsprozesse ohne Phasenumwandlung (不具有相變的熱變換過程)，，公知作為再生氣體循環(huán)過程的示例的史特林(Stirling)過程和威勒米爾(Vuilleumier)過程，其自2006年11月26日可從網(wǎng)址 http://hdl. handle, net/2003/2798上得到，特別是參看1_29頁。這些過程中的每個過程 適合用于熱泵或冷卻裝置、電力工程中的應(yīng)用(例如在建筑物的加熱中)或可考慮用于物 質(zhì)分離(特別是空氣的液化和分離)。還參看發(fā)明人為Rudolph Vuilleumier的關(guān)于威勒米爾過程的US1275507。在具有未使用熱電效應(yīng)的熱泵的所有普通的家用器具中，熱量在工作介質(zhì)的相變 中被吸收和釋放。涉及壓力和溫度的特定條件必須被保持，以便可達到和有效地使用所需 的相變。這有時難以將熱泵調(diào)節(jié)到家用器具中所需的溫度水平。熱電式熱泵需要使用專門 的昂貴的半導(dǎo)體器件且在熱隔離和干燥空氣傳導(dǎo)方面產(chǎn)生特定的問題，這是因為熱量僅可 在相對較短的物理距離上泵送。這使得相應(yīng)的家用器具難以構(gòu)造。而且，家用器具中的每 個現(xiàn)有的熱泵在啟動時僅相當(dāng)緩慢地達到最優(yōu)的操作條件。這使得烘干過程所需的時間延 長，這對于使用者來說必須要考慮，因為這是非常不利的以及最可能因為包括熱泵的家用 器具通常以非常高的價格出售且相應(yīng)地以高的期望被購買
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在家中烘干潮濕物品的可能方案，其在考慮緊湊結(jié) 構(gòu)和足夠的除濕輸出的情況下以環(huán)境友好的、特別是天然的冷卻劑操作。上述目的借助于一種如權(quán)利要求1所述的家用器具以及借助于一種如權(quán)利要求 20所述的方法實現(xiàn)。有利的實施例特別是可從從屬權(quán)利要求中找到。所述家用器具被構(gòu)造成用于烘干潮濕物品，且特別地是滾筒式烘干機，例如獨立 式烘干機或集成在洗滌_烘干機中。為此，家用器具具有處理空氣通道，處理空氣流可特別 是借助于處理空氣風(fēng)扇在所述處理空氣通道中傳導(dǎo)。處理空氣流可流過包括物品例如成桶 的衣物的處理腔室，例如洗滌滾筒。家用器具還具有冷卻組件，處理空氣可在處理空氣流通 過處理腔室之后流過所述冷卻組件，以冷卻和冷凝處理空氣流，冷卻組件至少具有第一熱 交換器，例如冷凝器，來自處理空氣流的熱量可借助于所述第一熱交換器供給到工作流體 例如氣體或液體。家用器具還具有用于在處理空氣流流過處理腔室之前加熱處理空氣流的 加熱組件，所述加熱組件具有至少一個第二熱交換器，來自工作流體的熱量可借助于所述 第二熱交換器供給到處理空氣流。所述工作流體在熱泵中傳送，所述熱泵根據(jù)基本的再生氣體循環(huán)過程工作，且具 有至少兩個柱塞。而且，柱塞中的至少兩個被機械連接。機械連接意味著，可以以低的構(gòu)造成本且緊湊地在柱塞之間實現(xiàn)一定的、例如固 定的或大致固定的相位關(guān)系。還特別容易地以這種方式影響活塞運動。優(yōu)選地，再生氣體循環(huán)過程包括威勒米爾氣體循環(huán)過程。工作流體此時是氣體，優(yōu) 選是氦氣。威勒米爾氣體循環(huán)過程可被構(gòu)造成純威勒米爾氣體循環(huán)過程或組合的威勒米爾 氣體循環(huán)過程，例如與史特林氣體循環(huán)過程組合的威勒米爾氣體循環(huán)過程?？蓛?yōu)選這樣一種家用器具，其中，柱塞中的兩個構(gòu)造成自由活塞振動系統(tǒng)的部件。 這使得可提供一種特別緊湊的布置形式，所述布置形式可特別容易地調(diào)節(jié)到不同的工作 點ο所述的、特別是兩個柱塞優(yōu)選經(jīng)由至少一個彈簧元件連接。
此時，優(yōu)選地，彈簧元件具有3N/mm-15N/mm、特別是6N/mm-7N/mm的彈簧常數(shù)。還優(yōu)選地，彈簧元件被接收在第一冷的柱塞中，因為動力損失此時可獨立地即不 需要外部激勵器被補償。為了有效的操作，有利地，第一冷的柱塞具有3kg_6kg、特別是4kg_5kg的重量，第 二熱的柱塞具有l(wèi)kg_2kg，柱塞的活塞直徑為75mm-200mm、特別是為100mm-150mm，柱塞的 活塞行程為25mm-75mm、特別是為30mm-50mm，和/或作用在柱塞上的中等壓力為20巴-75 巴、特別是30巴-50巴。為了在不使用外部激勵器的情況下補償動力損失，特別優(yōu)選這樣一種家用器具， 其中，第一冷的柱塞具有用于至少部分接收結(jié)構(gòu)體的凹部，所述結(jié)構(gòu)體固定地設(shè)置在工作 體積空間中，且所述結(jié)構(gòu)體根據(jù)冷的柱塞的行程伸入凹部中。特別優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)體具有圓柱形基本形狀，特別是具有25mm-75mm、尤其是 40mm-50mm的直徑。然而，其他基本形狀也是可能的，例如平行六面體。替代性地，多個、特別是兩個柱塞可借助于連接機構(gòu)連接到彼此。這些柱塞具有的 優(yōu)點是，與為此目的通常需要激勵器的自由活塞振動系統(tǒng)相比，更好地模擬振動。為了補償動力損失，此時優(yōu)選地，連接機構(gòu)可例如借助于激勵器單元例如用于驅(qū) 動連接輪的軸的速度受控的電機從外部被驅(qū)動。為了將熱泵的工作點例如調(diào)節(jié)成適配于干燥度和/或裝載量，優(yōu)選地，連接機構(gòu) 可例如通過頻率受控的激勵器、例如速度受控的電機被頻率或速度受控地驅(qū)動。為了實現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，柱塞在共同的汽缸中運行。也可優(yōu)選這樣一種家用器具，其中，柱塞共線地運行。替代性地，柱塞可彼此成一 角度、例如成90°角運行。為了空間優(yōu)化的布置形式，優(yōu)選地，活塞設(shè)置在底部總成結(jié)構(gòu)中。在用于借助于處理空氣流烘干潮濕物品的方法中，所述處理空氣流在處理空氣通 道中傳導(dǎo)，所述處理空氣流流過包括物品的處理腔室；冷卻組件，所述冷卻組件用于在處 理空氣流通過處理腔室之后冷卻處理空氣流和從處理空氣流中冷凝水分；以及用于在處理 空氣流流過處理腔室之前加熱處理空氣流的加熱組件，來自處理空氣流的熱量供給到冷卻 組件中的工作流體，來自工作流體的熱量供給到加熱組件中的處理空氣流，其中，工作流體 以再生氣體循環(huán)過程傳送，所述工作流體驅(qū)動至少兩個柱塞且所述工作流體驅(qū)動彼此機械 連接的至少兩個柱塞。針對家用器具給出的優(yōu)選實施例類似地對于所述方法也是優(yōu)選的。一種作為家用器具的烘干機例如具有處理空氣回路，所述處理空氣回路由具有衣 物的滾筒、熱泵和處理空氣風(fēng)扇形成。威勒米爾熱泵根據(jù)與史特林過程類似的熱驅(qū)動的再 生氣體循環(huán)過程的原理工作。在其純形式中，它具有恒定的氣體體積空間，所述恒定的氣體 體積空間通過至少兩個機械連接的、被直線驅(qū)動的或自由振動的柱塞分成三個可周期性地 變化的具有不同的溫度水平的局部體積空間。體積空間可通過兩個再生器連接到彼此。兩 個附加的溫度水平通過加熱熱的工作體積空間(例如通過電方式或使用氣體)產(chǎn)生，且這 些可用于從烘干過程中去除冷凝熱量和恢復(fù)較高的溫度水平。為此，這兩個工作體積空間 借助于熱交換器與處理空氣接觸。


下面，參看示意圖更詳細地描述本發(fā)明。在附圖中，相同的或等效的元件以相同的 附圖標(biāo)記表示，附圖包括圖1示出了根據(jù)第一實施例的具有威勒米爾熱泵的家用器具的圖；圖2示出了具有根據(jù)H. -D. Kuhl的活塞的威勒米爾熱泵的三種設(shè)計的基本圖，所 述活塞通過連接機構(gòu)機械連接；圖3示出了根據(jù)第二實施例的具有威勒米爾熱泵的家用器具的圖；圖4以俯視圖示出了用于圖3所示的滾筒式烘干機的根據(jù)所述實施例的威勒米爾 熱泵；以及圖5以斜視圖示出了圖4的威勒米爾熱泵。
具體實施例方式圖1示出了成用于烘干潮濕的一桶衣物2的滾筒式烘干機1的形式的家用器具。 滾筒式烘干機1具有大致封閉的處理空氣通道3，處理空氣流在所述處理空氣通道中傳導(dǎo)。 為此，處理空氣流通過風(fēng)扇4驅(qū)動。一桶衣物2放置在成可轉(zhuǎn)動的洗滌滾筒5的形式的處 理腔室中。在處理空氣流已通過滾筒5之后，它在處理空氣通道3中達到第一熱交換器6， 所述第一熱交換器用作冷凝器6。處理空氣流在那里冷卻到這種程度使處理空氣已從滾 筒5中的一桶衣物2吸收的水分冷凝。設(shè)置在冷凝器6的下游的水分分離器7用于分離冷 凝的水分。分離的水分被收集和移除。通常實際將冷凝器6與水分分流器7組合成一個構(gòu) 件。在該圖中，這些構(gòu)件單獨地被示出，主要是為了清楚起見。風(fēng)扇4位于冷凝器6和水分 分流器7的下游，且在處理空氣通道3中后跟著的是第二熱交換器8，所述第二熱交換器被 構(gòu)造成用于處理空氣流的加熱器8。在處理空氣流已通過第二熱交換器8且已在該過程中 被加熱之后，它返回到滾筒5，在所述滾筒處它可再次從潮濕的衣物2吸收水分。在此，第一熱交換器6和第二熱交換器8是威勒米爾熱泵Vl或6、8_19的構(gòu)件。這 種威勒米爾熱泵(類似于其他熱泵，具有再生氣體循環(huán)過程)的原理和示例性實施例特別 是可發(fā)現(xiàn)于H. -D. Kuhl的文獻中，下面將再次引用它。下面，將詳細地描述威勒米爾熱泵Vl或6、8_19。它具有工作氣體通道9，合適的 工作氣體，在這種情況下在給定溫度下為盡可能對應(yīng)于理想氣體的氦氣，作為冷卻劑被包 封在所述工作氣體通道中。工作氣體通道9經(jīng)過第一(“冷的”)熱交換器或冷凝器6，所 述第一熱交換器或冷凝器6充當(dāng)冷源，其中，它如上所述地從處理空氣通道3中的處理空氣 流中吸收熱量。在工作氣體通道9內(nèi)設(shè)有第二(“溫的”)熱交換器8，所述第二熱交換器8 在中等溫度下充當(dāng)熱源，其中，它以所述的方式向處理空氣通道3中的空氣流供給熱量。以 電的方式操作且將達到那里的工作氣體加熱到高的溫度水平的加熱器10位于工作氣體通 道9的第二端處。以這種方式傳遞到工作氣體中的熱量是驅(qū)動工作氣體通道9中的再生威 勒米爾工作氣體循環(huán)過程的能量。在第一熱交換器6與第二熱交換器8之間，工作氣體通道9具有第一汽缸11，第 一活塞12可在所述汽缸中運動。第一再生器13與第一汽缸11并聯(lián)，且是第一熱蓄積器 13，工作氣體可通過所述第一熱蓄積器明顯自由地流動。通過移動第一活塞12，工作氣體被 推動經(jīng)過第一再生器13，因此可被從第一熱交換器6傳送到第二熱交換器8或相反。它在該過程中向第一再生器13釋放可能的過多熱量，或從那里吸收可能的不足熱量，更精確地 講，這取決于它流動經(jīng)過第一再生器13的方向。連接到第一熱交換器(冷凝器6)的工作 體積空間20也稱作“冷的”工作體積空間；連接到第二熱交換器8 (熱源)的工作體積空間 21相應(yīng)地稱為“溫的”工作體積空間。在第二熱交換器8與加熱器10之間，工作氣體通道9具有第二汽缸14以及也與 第二汽缸14并聯(lián)的第二再生器16，第二活塞15可在所述第二汽缸中運動。通過使第二活 塞15移位，工作氣體通過再生器16從第二熱交換器8傳送到加熱器10或相反，其中，它同 樣釋放過多的熱量或吸收不足的熱量。在此，連接到第一熱交換器(冷凝器6)的工作體積 空間21也稱作“溫的”工作體積空間21 ；連接到加熱器10的工作體積空間21稱作“熱的” 工作體積空間。彼此之間具有良好限定的相位關(guān)系的第一活塞12和第二活塞15的周期性和相互 協(xié)調(diào)的運動用于以工作氣體操作威勒米爾過程。為此，設(shè)有用于第一活塞12的第一線性驅(qū) 動器17和用于第二活塞15的第二線性驅(qū)動器18，它們通過控制器19控制且非接觸式地移 動活塞12和15。這可特別有利，這是因為威勒米爾過程僅以加熱器10供給的熱量操作，且 僅需要這樣程度的經(jīng)由活塞12和15導(dǎo)入的機械能量使工作氣體必須在第一熱交換器6、 第二熱交換器8和加熱器10之間來回傳送。在更大或更小的程度上，僅流動的工作氣體和 運動的活塞12和15中的慣性或摩擦力必須在該過程中被克服。特別地，線性驅(qū)動器17和 18以及活塞12和15不必彼此接觸。相反，實際中可通過線性驅(qū)動器17和18非接觸式地 引導(dǎo)活塞12和15。因此，不必將被移動的構(gòu)件密封地引導(dǎo)出工作氣體通道9。相反，工作 氣體通道9形成一種本身完全封閉、在該方面為剛性的單元，因此，即使工作氣體經(jīng)受高達 數(shù)百巴的壓力，所述單元也能夠容易地、可靠和永久地被密封。這對于家用器具1的工作可 靠性和壽命來說是非常重要的。在周期假定處于1小時水平上的典型的烘干過程中，熱泵Vl通過工作氣體在工作 氣體通道9內(nèi)的重復(fù)移位操作，其中，活塞12和15以十分之一秒的水平上的周期循環(huán)運動 和相互相移。因此，烘干過程的持續(xù)時間與再生氣體過程的周期的持續(xù)時間之間的優(yōu)選比 例在10000-100000之間，特別優(yōu)選在30000-40000之間。如果熱泵Vl的尺寸以僅與烘干機的滿載的穩(wěn)定操作對應(yīng)的活塞頻率構(gòu)造，則在 欠載的情況下實現(xiàn)穩(wěn)定階段或烘干可能是有問題的。為了避免此點，在這種情況下，摩擦損 失借助于(調(diào)頻的)線性驅(qū)動器的頻率調(diào)節(jié)補償，因此，可高效地調(diào)節(jié)工作點適配烘干機1 的工作狀態(tài)。通過使用再生氣體循環(huán)過程，允許該家用器具1使用在功能和安全方面不嚴(yán)格的 工作介質(zhì)。而且，高的熱泵系數(shù)可在相應(yīng)的熱泵中以低的溫度水平達到。在高的、低的溫度 水平之間具有最可能高的溫差以及在中等的、低的溫度水平之間具有相對較低的溫差的情 況下，利用威勒米爾熱泵可實現(xiàn)熱泵的高的評級。因此，可提供一種成滾筒式烘干機的形式 且可被分配給A能效評級的家用器具。通過選擇工作氣體和氣體在熱泵中所必需的壓力可考慮相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。熱泵中的熱 蓄積器的設(shè)計可有利地影響其操作性能。圖2示出了一種根據(jù)H. -D. Kuhl的第23頁的威勒米爾熱泵的三種設(shè)計的基本圖。 在這種情況下，活塞通過共同的連接機構(gòu)機械地連接到彼此。
在實際中并不突出的α設(shè)計的情況下，三個活塞通過連接機構(gòu)Kl以星形機械連 接到彼此，所述連接機構(gòu)將各個活塞的相應(yīng)的一個連接桿均組合到可轉(zhuǎn)動盤。連接機構(gòu)Kl 固定活塞之間的相位關(guān)系。在β設(shè)計的情況下，兩個活塞12、15串聯(lián)地連接在共同的汽缸中，且借助于外部 連接機構(gòu)Κ2彼此之間具有固定的90°的相位關(guān)系。在γ設(shè)計的情況下，兩個活塞12、15設(shè)置成彼此之間成一角度，且在單獨的汽缸 中運行。圖3示出了用于滾筒式烘干機的威勒米爾熱泵V2的另一個可選的實施例的圖。滾 筒式烘干機23被設(shè)計成達到每分鐘大約40g水的除濕輸出。180-230m3/h的處理空氣體積 流量被提供用于該目的，且這實現(xiàn)了小于120°C的進入滾筒5的進入溫度和大約75°C的從 滾筒5出來的輸出溫度。與圖2中的β設(shè)計類似，其中第一活塞12和第二活塞15相應(yīng)地彼此機械連接， 且在共同的汽缸24中一個在另一個之后地運行。然而，與圖2中的β設(shè)計相比，省去了連 接機構(gòu)。相反，活塞12、15是自由活塞振動系統(tǒng)的部件。該實施例已經(jīng)被證明對于滾筒式 烘干機特別有利，此外還因為安裝空間從而被減小。第一“冷的”活塞12專門被設(shè)計成具有 4kg-5kg的質(zhì)量，第二“熱的”活塞15具有l(wèi)kg-1. 5kg的質(zhì)量?；钊?2、15借助于活塞桿26 連接。連接彈簧(螺旋壓縮彈簧)27置于活塞12、15之間的載荷路徑中，所述彈簧的彈簧 常數(shù)在這種情況下為6N/mm-7N/mm之間。當(dāng)威勒米爾熱泵被從動力學(xué)方面考慮時，工作氣 體體積例如與下面將更詳細描述的活塞桿一起形成另一動力學(xué)彈簧元件(“氣動彈簧”)。在圖1中仍分離的溫的工作體積空間相應(yīng)地被組合成單個溫的工作體積空間21。 在活塞12、15的活塞直徑為100mm-150mm、活塞12、15的行程為30mm-50mm以及介質(zhì)壓力為 大約30巴-50巴的情況下，活塞12、15具有大約10Hz-15Hz的活塞頻率。這些頻率對于滾 筒式烘干機的操作范圍是大致恒定的，盡管活塞行程可明顯改變，這在下面針對圖4更詳 細地進行描述。而且，第二熱交換器(處理空氣加熱器)相應(yīng)地成兩個子熱交換器8A和8B的形 式。鋁質(zhì)熱交換器6、8A和8B的氦氣側(cè)通道中的單個通道具有100mm-150mm的長度。根據(jù) 單個通道的直徑，在此為1. 5mm-2. 5mm,冷的熱交換器6和兩個溫的熱交換器8A和8B分別 設(shè)有五百個到1000個通道。對于所需的傳遞輸出，熱交換器6、8A和8B的空氣側(cè)散熱片被 設(shè)計成使由于熱交換器6、8A和8B的流動損失小于250Pa。再生器13、16被設(shè)計成使具有80mm-150mm的直徑的冷的再生器13的長度不超過 30mm-50mm (假定纖維直徑為40 μ m-70 μ m)，熱再生器16不超過80mm-120mm的長度(具有 50 μ m-100 μ m的纖維直徑)。熱泵V2的熱的體積空間22在此處于500°C以上的溫度水平。在正常操作過程中， 在冷凝器6中、處理空氣入口側(cè)，處理空氣區(qū)域和工作氣體區(qū)域之間的鋁質(zhì)隔離部的壁溫 度、為70°C。在第一子加熱器或子熱交換器8A處，相應(yīng)的壁溫度為110°C -120°C，且在第二 子加熱器或子熱交換器8B處，相應(yīng)的壁溫度為120°C -130°C。驅(qū)動器17、18、19僅用于將系統(tǒng)啟動到其操作狀態(tài)，且可選地補償摩擦損失。然 而，特別是在足夠低的摩擦損失的情況下，也可省去驅(qū)動器。圖4以俯視圖示出了圖3中的熱泵V2的一種可能的實施方式。活塞12、15之間的機械連接特別是被設(shè)計成使固定到“熱的”活塞15上的活塞桿26伸入到冷的活塞12中 且在其中終止于平面座或蓋28。被構(gòu)造成螺旋壓縮彈簧的連接彈簧27位于平面座28上， 且在其相反側(cè)靠觸在冷的活塞12的端面上的內(nèi)側(cè)。特別是具有較高質(zhì)量的冷的活塞12(在此為4kg_5kg)和較低質(zhì)量的熱的活塞 15 (在此為lkg-1. 5kg)的自由活塞振動系統(tǒng)的該設(shè)計產(chǎn)生以下令人驚訝的效果可有利地 特別有效地使烘干容量適配干燥度和/或裝載量，這是因為冷的工作體積空間20與溫的工 作體積空間21之間的溫差隨著載荷的降低和干燥度的增大而增大?；钊谐滔鄳?yīng)地被降 低，這樣，熱泵的烘干能力也被降低。這與現(xiàn)有的威勒米爾應(yīng)用的所期望的先前的特性直接 矛盾，例如在這樣的加熱設(shè)備中在較高的溫差的情況下，也尋求較高的熱泵輸出。成所謂的工作汽缸25的形式的體積空間元件在溫的工作體積空間21的區(qū)域中固 定地固定到汽缸24的壁。工作汽缸25根據(jù)冷的柱塞12的位置或多或少地伸入冷的柱塞 12中。為此，冷的柱塞12具有相應(yīng)的凹部(沒有附圖標(biāo)記)，工作汽缸25在所述凹部中密 封地被傳送(即，沒有或僅具有輕微的或可忽略的由間隙引起的泄露)。冷的柱塞12的行 程運動相應(yīng)地引起可用于威勒米爾過程的工作體積空間的變化。因此，執(zhí)行用于補償威勒 米爾熱泵中的摩擦損失的(P，V)_操作。為了獲得總體上的能量平衡，在這種情況下成設(shè)置 在工作空氣通道中的加熱元件10的形式的加熱器必須比無損失的威勒米爾過程的情況更 強烈地被加熱。由于從電流到熱能轉(zhuǎn)換的損失，在威勒米爾過程中使用加熱器10乍看起來 不如例如用于史特林電機的直接的機電驅(qū)動有利。然而，與具有必需的齒輪機構(gòu)且不會引 起任何熱損失的驅(qū)動電機相比，使用加熱元件10便宜和可靠得多。工作汽缸25的直徑在40mm-50mm之間?；钊麠U26被引導(dǎo)通過工作汽缸25。在體 積的意義上，工作汽缸25也看作是冷的柱塞12的活塞桿25。熱交換器6、8A、8B相對于汽缸24側(cè)向偏移，且沿著對應(yīng)于處理空氣的一直線(直 線地)一個設(shè)置在另一個之后。因此，熱交換器6、8A、8B相對于柱塞12、15非對稱地設(shè)置 (在一側(cè))。處理空氣的傳導(dǎo)以箭頭表示，初始從滾筒出來的溫暖的潮濕處理空氣被引導(dǎo)通 過冷凝器6以進行冷凝，然后通過兩個子熱交換器8A和8B以進行加熱。再生器13、16彼 此共線地設(shè)置，而且進一步側(cè)向偏移地設(shè)置。因此，汽缸24、熱交換器6、8A、8B以及再生器 的位置大致共面。處理空氣傳導(dǎo)使得可實現(xiàn)空氣阻力的降低和安裝空間優(yōu)化的流動性能。 基本共面的設(shè)計對于活塞12、15、熱交換器6、8A、8B和/或再生器13、16的非一條直線排列 的、例如軸向平行或成一角度的布置也是有利的。示出的設(shè)計與現(xiàn)有設(shè)計、例如加熱設(shè)備明 顯不同，其中，液體/液體熱交換器通常圍著工作體積空間、因此環(huán)繞著它們設(shè)置。大約90°的活塞12、15的相移還可借助于系統(tǒng)的彈簧常數(shù)(機械彈簧27或氣動 彈簧)和活塞桿25、26的橫截面的大小調(diào)節(jié)。在該過程中可考慮損失。圖5示出了根據(jù)圖3和圖4中示出的威勒米爾結(jié)構(gòu)的用于滾筒式烘干機的底部總 成結(jié)構(gòu)29。底部總成結(jié)構(gòu)29示出了冷凝器6、兩個子熱交換器8A和8B、工作氣體通道9的 一部分、第一再生器13和第二再生器16以及汽缸14。示出的具有自由活塞振動系統(tǒng)的熱 泵在安裝空間方面被最小化，且不大于450x450mm。在與所述安裝空間兼容的熱泵的上述尺寸的情況下，以近似800W-1000W熱量回 收可實現(xiàn)大約2000W-2500W的加熱能力，以用于所需的除濕。具有A級能效的烘干處理以 這種冷凝容量實現(xiàn)。然而，附加的熱交換器(未示出)用于滿足冷凝速率。由于附加熱交換器的冷卻能力小于800W，因此它可以非常小且也可例如設(shè)置在底部總成結(jié)構(gòu)中或門的區(qū) 域中。任何公知的合適設(shè)計的熱交換器均可用于附加熱交換器。附加熱交換器例如可設(shè)置 在冷的熱交換器與溫的熱交換器之間。然而，它也可在滾筒的下游和熱泵的上游設(shè)置在處 理空氣通道中，此時也例如充當(dāng)棉絨過濾器。作為天然的、對環(huán)境無害的、不可燃燒且無毒的工作氣體，氦氣例如可用于所述的 熱泵烘干機中。它在保持A級能效的同時與現(xiàn)有的冷凝烘干機具有相同的除濕輸出。顯然，本發(fā)明并不局限于所示的實施例。因此，作為自由活塞振動系統(tǒng)的替代方式，也可使用例如具有共同的連接機構(gòu)K1、 K2和K3的根據(jù)圖2中所示的α，β或Y基本形式的連接機構(gòu)。連接機構(gòu)可設(shè)置到活塞 汽缸的外部或設(shè)置在工作氣體體積空間中。因此，活塞的成一角度的布置、特別是成90°的 布置可例如利用中心連接機構(gòu)提供。另一方面，活塞的成一角度的布置形式使得在熱交換器和再生器的定位的情況下 空氣傳導(dǎo)更復(fù)雜，但使得附加熱交換器可更容易地容納在底部總成結(jié)構(gòu)中。如果熱泵的尺寸以與烘干機的滿載的穩(wěn)定操作對應(yīng)的活塞頻率設(shè)計，則在欠載的 情況下實現(xiàn)穩(wěn)定階段或烘干可能是有問題的。為了避免此點，摩擦損失借助于通過連接機 構(gòu)的速度調(diào)節(jié)的驅(qū)動器補償，且活塞頻率被調(diào)節(jié)到非穩(wěn)定的操作和具有部分負載的操作。 因此，熱泵在不同的操作狀態(tài)下均以最優(yōu)的工作點操作。示例性地，也可使用用于固定活塞在活塞殼體中的位置的附加彈簧(例如，機械 彈簧或氣動彈簧)。處理空氣風(fēng)扇也可設(shè)置在處理空氣通道中的不同位置處，例如處理空氣進入滾筒 的緊前處或處理空氣加熱器的上游。例如氫氣也可代替氦氣用作環(huán)境友好的工作氣體。家用器具例如可被設(shè)計成獨立的烘干機或洗滌烘干機或例如成洗碗機的形式。附圖標(biāo)記列表1家用器具2 一桶衣物3處理空氣通道4 風(fēng)扇5洗滌滾筒6第一熱交換器，冷凝器7水分分離器8第二熱交換器，加熱器8Α第一子加熱器8Β第二子加熱器9工作氣體通道10用于工作氣體的加熱器11第一汽缸12第一活塞13第一熱蓄積器，第一再生器
14第二汽缸15第二活塞16第二熱蓄積器或第二再生器17第一線性驅(qū)動器18第二線性驅(qū)動器19控制器20冷的工作體積空間21溫的工作體積空間22熱的工作體積空間23滾筒式烘干機24 汽紅25工作汽缸26連接桿27彈簧元件28平面座29底部總成結(jié)構(gòu)Vl威勒米爾熱泵V2威勒米爾熱泵
1權(quán)利要求
一種用于借助于處理空氣流烘干潮濕物品(2)的家用器具(1；23)，所述處理空氣流可在處理空氣通道(3)中傳導(dǎo)，所述處理空氣流流過 包括物品(2)的處理腔室(5)， 冷卻組件(6，7)，所述冷卻組件用于在處理空氣流(3)通過處理腔室(5)之后冷卻和冷凝處理空氣流(3)，冷卻組件(6，7)具有第一熱交換器(6)，來自處理空氣流的熱量可借助于所述第一熱交換器(6)供給到工作流體，以及連接在下游的 加熱組件(8；8A；8B)，所述加熱組件用于在所述處理空氣流流過處理腔室(5)之前加熱所述處理空氣流，所述加熱組件(8)具有第二熱交換器(8)，來自工作流體的熱量可借助于所述第二熱交換器供給到所述處理空氣流，其特征在于， 工作流體在熱泵(V1；V2)中傳導(dǎo)，所述熱泵根據(jù)再生氣體循環(huán)過程操作，且具有至少兩個柱塞(12，15)，以及 柱塞(12，15)中的至少兩個被機械連接。
2.如權(quán)利要求1所述的家用器具(1；23)，其特征在于，再生氣體循環(huán)過程包括威勒米 爾氣體循環(huán)過程。
3.如權(quán)利要求1或2所述的家用器具(1;23)，其特征在于，柱塞(12，15)中的兩個被 構(gòu)造成自由活塞振動系統(tǒng)的部件。
4.如權(quán)利要求3所述的家用器具(1；23)，其特征在于，柱塞(12，15)經(jīng)由彈簧元件 (27)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的家用器具(1；23)，其特征在于，彈簧元件(27)具有3N/mm-15N/ mm、特別是6N/mm-7N/mm的彈簧參數(shù)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的家用器具(1；23)，其特征在于，彈簧元件(27)被接收在第 一冷的柱塞(12)中。
7.如權(quán)利要求3-6中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，第一冷的柱塞(12)具 有3kg-6kg、特別是4kg-5kg的重量。
8.如權(quán)利要求3-7中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，第二熱的柱塞(15)具 有l(wèi)kg-2kg的重量。
9.如權(quán)利要求3-8中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，柱塞(12，15)的活塞 直徑為 75mm-200mm，特別是為 100mm-150mm。
10.如權(quán)利要求3-9中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，柱塞(12，15)的活塞 行程為25mm-75mm，特別是為30mm-50mm。
11.如權(quán)利要求3-10中任一所述的家用器具(1;23)，其特征在于，作用在柱塞(12， 15)上的中等壓力為20巴-75巴，特別是為30巴-50巴。
12.如權(quán)利要求3-11中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，第一冷的柱塞(12) 具有用于至少部分接收結(jié)構(gòu)體(25)的凹部，所述結(jié)構(gòu)體固定地設(shè)置在工作體積空間(21) 中，且所述結(jié)構(gòu)體(25)根據(jù)冷的柱塞(12)的行程伸入到所述凹部中。
13.如權(quán)利要求12所述的家用器具(1；23)，其特征在于，結(jié)構(gòu)體(25)具有圓柱形基本 形狀，特別是具有25mm-75mm、尤其是40mm-50mm的直徑。
14.如權(quán)利要求1或2所述的家用器具，其特征在于，柱塞(12，15)借助于連接機構(gòu)(K1 ；K2 ；K3)連接到彼此。
15.如權(quán)利要求14所述的家用器具，其特征在于，連接機構(gòu)可從外部驅(qū)動。
16.如權(quán)利要求15所述的家用器具，其特征在于，連接機構(gòu)可以速度受控的方式被驅(qū)動。
17.如前面權(quán)利要求中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，柱塞(12，15)在共同 的汽缸(24)中運行。
18.如前面權(quán)利要求中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，柱塞(12，15)共線地 運行。
19.如前面權(quán)利要求中任一所述的家用器具(1；23)，其特征在于，活塞(12，15)設(shè)置在 底部總成結(jié)構(gòu)(29)中。
20.一種用于借助于處理空氣流烘干潮濕物品(2)的方法，所述處理空氣流在處理空 氣通道中傳導(dǎo)，所述處理空氣流流過包括物品(2)的處理腔室(5)；冷卻組件(6，7)，所述 冷卻組件用于在處理空氣流通過處理腔室(5)之后冷卻處理空氣流(3)和從處理空氣流中 冷凝水分；以及加熱組件(8)，所述加熱組件用于在處理空氣流流過處理腔室(5)之前加熱 處理空氣流，來自處理空氣流的熱量供給到冷卻組件(6，7)中的工作流體，來自工作流體 的熱量供給到加熱組件(8，9)中的處理空氣流，其特征在于，工作流體以再生氣體循環(huán)過程傳送，所述工作流體驅(qū)動彼此機械連接的至少兩個柱塞 (12，15)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，再生氣體循環(huán)過程包括威勒米爾氣體循 環(huán)過程。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，柱塞(12，15)作為自由活塞振動系 統(tǒng)的部件移動。
23.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，柱塞(12，15)借助于連接機構(gòu)(K1； K2 ；K3)、特別是以速度受控的方式被驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助于處理空氣流烘干潮濕物品(2)的家用器具(1，23)，所述處理空氣流可在處理空氣通道(3)中傳導(dǎo)，所述處理空氣流流過包括物品(2)的處理腔室(5)和冷卻組件(6，7)，所述冷卻組件用于在處理空氣流(3)通過處理腔室(5)之后冷卻和冷凝處理空氣流。冷卻組件(6，7)具有第一熱交換器(6)，來自處理空氣流的熱量可借助于所述第一熱交換器(6)供給到工作流體，加熱組件(8；8A；8B)連接在冷卻組件的下游，用于在所述處理空氣流流過處理腔室(5)之前加熱所述處理空氣流，所述加熱組件(8)具有第二熱交換器(8)，來自工作流體的熱量可借助于所述第二熱交換器供給到所述處理空氣流。工作流體在熱泵(V1；V2)中傳導(dǎo)，所述熱泵根據(jù)再生氣體循環(huán)過程操作，且具有至少兩個柱塞(12，15)。
文檔編號D06F58/20GK101952501SQ200980105732
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者A·施托爾策, H-D·屈爾 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司