專利名稱：熱泵式干衣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于烘干衣物及其它織物制物品的干衣機(jī)并且涉及一種對所述物品進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)。
背景技術(shù)：
對一般的干衣機(jī)進(jìn)行簡單的研究。如圖30所示，它們抽吸室內(nèi)空氣，使所述空氣經(jīng)過加熱器，并且將所述空氣吹至容納待烘干衣物的旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)。所述空氣經(jīng)過所述滾筒一次，然后被排出至室外。部分所述空氣從織物帶走水分，而部分空氣繞過衣物，沒有起任何作用而排出。這是最簡單、成本最低、且最不合理的構(gòu)建干衣機(jī)的方式。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種性能較好且效率更高的干衣機(jī)。
前述目的通過本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，烘干設(shè)備大致包括用于容納待烘干物品的腔；用于以第一溫度供應(yīng)已加熱氣體至所述腔的裝置，所述空氣供應(yīng)裝置包括一空氣流動(dòng)路徑，該空氣流動(dòng)路徑包括用于從所述腔中排出的空氣中去除水分以及將所述空氣的溫度降至露點(diǎn)溫度的裝置，以及用于將從所述水分去除裝置中排出的空氣的溫度升高至所述第一溫度的裝置，以及一熱泵系統(tǒng)。所述熱泵系統(tǒng)包括用于使液態(tài)的制冷劑經(jīng)過所述預(yù)熱裝置的裝置、用于控制所述制冷劑的質(zhì)量流量以及用于將所述制冷劑從液態(tài)轉(zhuǎn)化到液/氣態(tài)的裝置、以及用于使所述液/氣態(tài)的制冷劑通過所述水分去除裝置以將所述制冷劑轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的裝置。
在本發(fā)明的第二方面，提供了一種洗滌設(shè)備。所述洗滌設(shè)備大致包括一個(gè)洗滌腔；用于將已加熱的水供應(yīng)至洗滌腔內(nèi)的裝置，所述已加熱水供應(yīng)裝置包括第一熱存儲裝置，該第一熱存儲裝置具有一熱交換裝置及一用于接收水的輸入裝置；以及一用于將已加熱的水從洗滌腔排出以及將熱量從所述已加熱的水傳遞至排出側(cè)熱存儲裝置的裝置；以及熱泵系統(tǒng)，用于將熱量從所述排出側(cè)熱存儲裝置傳遞至所述第一熱存儲裝置。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于烘干系統(tǒng)中的烘干腔。所述烘干腔包括一個(gè)靜止的滾筒和多個(gè)用于翻動(dòng)待烘干物品的可旋轉(zhuǎn)葉片。
本發(fā)明的熱泵式干衣機(jī)的其它細(xì)節(jié)以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)在下面的詳細(xì)描述和附圖中闡明，其中相同的標(biāo)號表示相同的元件。


圖1是對根據(jù)本發(fā)明干衣機(jī)的示意圖；圖2是帶有預(yù)熱加熱器的干衣機(jī)的示意圖；圖3是帶有外部預(yù)熱蒸發(fā)器和制冷劑換向閥控制器的干衣機(jī)的示意圖；圖4是帶有外部預(yù)熱蒸發(fā)器和溫暖空氣供應(yīng)控制器的干衣機(jī)的示意圖；圖5是帶有空氣節(jié)熱器的干衣機(jī)的示意圖；圖6是帶有空氣節(jié)熱器和制冷劑再冷卻器的干衣機(jī)的示意圖；圖7是帶有熱管式空氣節(jié)熱器和制冷劑再冷卻器的干衣機(jī)的示意圖；圖8是帶有熱管式空氣節(jié)熱器、制冷劑再冷卻器、以及制冷劑節(jié)熱器的干衣機(jī)的示意圖；
圖9是帶有可選制冷劑再冷卻器位置的干衣機(jī)的示意圖；圖10是帶有傳導(dǎo)式烘干熱源的干衣機(jī)的示意圖；圖11是帶有工作制冷劑膨脹器的干衣機(jī)的示意圖；圖12a示出帶有傳統(tǒng)氣流的干衣機(jī)；圖12b示出根據(jù)本發(fā)明的帶有改進(jìn)氣流的干衣機(jī)；圖13a示出帶有傳統(tǒng)氣流的干衣機(jī)；圖13b示出帶有改進(jìn)氣流的干衣機(jī)；圖14是帶有熱管式空氣節(jié)熱器、制冷劑再冷卻器、制冷劑節(jié)熱器、以及壓縮機(jī)降溫器的干衣機(jī)的示意圖；圖15是帶有相變式熱存儲器的干衣機(jī)的示意圖；圖16是內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件的靜止?jié)L筒的示意圖；圖17是用在滾筒中的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件的立體圖；圖18是內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件的剖切視圖；圖19是一滾筒的后視圖，示出了一內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件；圖20示出一內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件；圖21示出一個(gè)帶有支撐環(huán)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件的滾筒；圖22示出一個(gè)帶有中央支撐環(huán)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片組件的滾筒；圖23a和23b示出滾筒密封件的局部視圖；圖24a和24b示出滾筒密封件的截面圖；圖25是示出滾筒輸入空氣溫度對滾筒廢氣露點(diǎn)之影響的圖表；圖26是示出滾筒輸入空氣溫度對滾筒廢氣焓之影響的圖表；圖27是具有開放空氣線路的干衣機(jī)的示意圖；圖28是具有熱泵熱水源的洗衣機(jī)的示意圖；圖29示出具有旋轉(zhuǎn)式葉片組件和豎直上升氣流的滾筒；圖30示出一傳統(tǒng)的干衣機(jī)；圖31是根據(jù)本發(fā)明的帶有空冷式制冷劑再冷卻器的熱泵式干衣機(jī)的示意圖；
圖32是根據(jù)本發(fā)明的帶有水冷式制冷劑再冷卻器的熱泵式干衣機(jī)的示意圖；圖33示出水冷式干衣機(jī)再冷卻器排出物用作熱洗滌水源的應(yīng)用；圖34示出水冷式干衣機(jī)再冷卻器排出物用作空間熱源的應(yīng)用；圖35示出作為多個(gè)洗衣機(jī)的熱洗滌水源的水冷式干衣機(jī)再冷卻器；圖36是具有自清潔式線屑過濾器的根據(jù)本發(fā)明的熱泵式干衣機(jī)的示意圖；圖37是帶有J形翼片結(jié)構(gòu)的自清潔式線屑過濾器的示意圖；圖38是具有織物水分感測和自動(dòng)關(guān)機(jī)功能的根據(jù)本發(fā)明的熱泵式干衣機(jī)的示意圖；圖39是具有備用水分處理功能的根據(jù)本發(fā)明的熱泵式干衣機(jī)的示意圖；圖40-42示出可以用在圖38所示系統(tǒng)中的織物水分感測算法。
具體實(shí)施例方式
熱泵式干衣機(jī)在滾筒內(nèi)部，基本的熱泵式干衣機(jī)以與傳統(tǒng)干衣機(jī)相同的方式起作用。已加熱的干燥空氣進(jìn)入滾筒，從衣物吸取水分，然后變得較冷、較濕而離開滾筒。基本的差別在于熱泵式干衣機(jī)提供已加熱的干燥空氣的方式。
作為連續(xù)加熱室內(nèi)空氣以及然后排出所述空氣的替代，熱泵式干衣機(jī)干燥來自滾筒排氣裝置的空氣且使之升溫，并將其返回到滾筒。有用的熱量被收回并再次使用而不是被排出到建筑物之外。
這是通過借助于除濕裝置將滾筒排氣裝置連接回滾筒入口而實(shí)現(xiàn)的。熱泵式干衣機(jī)使用封閉的空氣環(huán)路，在流動(dòng)路徑中帶有除濕裝置。所述除濕裝置將從滾筒排出的濕空氣中夾帶的水分去除，重新加熱空氣，并將所述空氣返回至滾筒。所述滾筒是旋轉(zhuǎn)式滾筒，可以由現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何適當(dāng)裝置旋轉(zhuǎn)。
參見圖1，在點(diǎn)1處，已加熱的干空氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的滾筒10，并從翻轉(zhuǎn)中的衣物內(nèi)吸取水分。然后，在點(diǎn)2處載著所吸取的水分離開滾筒10，然后進(jìn)入主風(fēng)機(jī)12，主風(fēng)機(jī)12使干燥中的空氣經(jīng)過干燥空氣環(huán)路。在點(diǎn)3處，空氣離開主風(fēng)機(jī)12，并經(jīng)過濕空氣散熱器(散熱器)14。
散熱器14，如美國專利4,603,489中所教示的，除去基本上等于熱泵壓縮機(jī)16所消耗的功率的熱量，在此所述美國專利通過參考號而引入。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，散熱器14是一個(gè)簡單的空氣對空氣熱交換器，該熱交換器將熱量從干燥中空氣傳導(dǎo)至干衣機(jī)周圍的環(huán)境空氣。所述干燥中空氣不與環(huán)境空氣連通，僅僅有熱量傳遞。散熱器14優(yōu)選地通過風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)周圍的室內(nèi)空氣而冷卻。在一替代實(shí)施方式中，散熱器14可以是液冷型的。
由于干衣機(jī)是封閉環(huán)路設(shè)計(jì)，連續(xù)去除基本上等于功率消耗的熱量對于控制工作溫度是必需的。散熱器14在熱量已經(jīng)在滾筒中進(jìn)行了有用的工作之后將之去除，這是一個(gè)令人滿意的特征。另一方法，如現(xiàn)有技術(shù)中所教示的，在干燥中空氣進(jìn)入滾筒之前從所述干燥中空氣去除熱量，冷卻進(jìn)入滾筒的所述空氣，基本上是一種折衷的方案。
在點(diǎn)14處干燥中空氣從散熱器14排出，并進(jìn)入蒸發(fā)器18，蒸發(fā)器18將所述空氣冷卻至其露點(diǎn)之下。先前從所述織物吸取的水分從所述干燥中空氣冷凝出來，由滴盤20收集且流至收集箱22。在所述優(yōu)選實(shí)施方式中，一個(gè)自動(dòng)泵24將水從收集箱22泵送至外部排水管接頭。泵24可以由任何適當(dāng)?shù)姆椒刂?，例如收集?2內(nèi)的浮子開關(guān)或電子水位傳感器。在一替代實(shí)施方式中，可以去除收集箱22用于手動(dòng)清空。
蒸發(fā)器18吸取足夠的焓，以及從所述織物去除的水的冷凝熱，以將所述空氣的溫度降至露點(diǎn)之下。因而，所需的蒸發(fā)器冷卻容量等于焓和所述冷凝熱的總和。
干燥中空氣在點(diǎn)6處流出蒸發(fā)器18，冷卻并有效地飽和(標(biāo)稱RH＝85％～90％)，并且進(jìn)入冷凝器26。所述冷凝器26再次加熱空氣，使之達(dá)到在點(diǎn)1處的初始溫度。然后空氣流出冷凝器26并再次在點(diǎn)1處進(jìn)入滾筒10，完成循環(huán)。冷凝器26的加熱容量等于蒸發(fā)器18冷卻容量加上熱泵式壓縮機(jī)16的功率消耗。
附加的熱量等于壓縮機(jī)16的功率消耗，由冷凝器26加至干燥中空氣，在滾筒10中起作用，逐漸增加水分吸取率。此熱量然后由散熱器14去除，維持系統(tǒng)的熱平衡。
熱泵再次參見圖1，系統(tǒng)熱泵用作除濕器，如下所述制冷劑作為高壓蒸氣流出壓縮機(jī)16，并在點(diǎn)1’處流至冷凝器26，在此，(制冷劑的)冷凝熱量傳遞至干燥中的空氣。制冷劑冷凝，并在點(diǎn)2’處作為高壓液體流出冷凝器26，并經(jīng)過接收器28流至熱膨脹閥(TEV)30，膨脹閥30減小了制冷劑的壓力。制冷劑在點(diǎn)5’處以低壓、低質(zhì)量液/氣混合物(高的液體含量)流出TEV 30，并進(jìn)入蒸發(fā)器。
蒸發(fā)器18從干燥中空氣吸取制冷劑的蒸發(fā)熱，并且使制冷劑沸騰至氣態(tài)。稍微過熱的蒸氣在點(diǎn)7’處流出蒸發(fā)器18，并再次進(jìn)入壓縮機(jī)16，完成循環(huán)。
TEV 30通過響應(yīng)系統(tǒng)條件成比例地打開和關(guān)閉而控制制冷劑質(zhì)量流。在一個(gè)實(shí)施方式中，其維持恒定的低過熱，以最大化蒸發(fā)器的容量，同時(shí)防止液體進(jìn)入壓縮機(jī)。多個(gè)TEV和控制實(shí)施方式在本文件的系統(tǒng)控制部分中討論。
控制器32具有多個(gè)功能，例如循環(huán)時(shí)間和干燥控制，也在本文件的系統(tǒng)控制部分中討論。
控制器32可以是控制和監(jiān)控系統(tǒng)，通過使用微控制器、微計(jì)算機(jī)等而實(shí)施?？刂破?2可以從傳感器以及用戶輸入/輸出裝置接收輸入?？刂破?2可以通過控制線(未示出)耦合至不同的干燥器元件，用于控制相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。可以用于控制器32的傳感器包含沿著空氣供應(yīng)流動(dòng)路徑以及制冷劑流動(dòng)路徑定位在不同位置處的溫度傳感器、以及沿著空氣供應(yīng)路徑定位在不同位置處的水分傳感器。
熱泵式干衣機(jī)性能和/或效率改進(jìn)預(yù)熱(warmup)考慮織物干燥以三個(gè)階段進(jìn)行，上升階段或預(yù)熱、穩(wěn)定狀態(tài)、以及下降階段，如附件A理論考慮中所討論的。當(dāng)熱泵式干衣機(jī)首次啟動(dòng)時(shí)，其必須在獲得烘干率之前達(dá)到工作溫度。實(shí)際上，熱泵式干衣機(jī)中的預(yù)熱階段可非常長，令人不快地增加了整個(gè)烘干時(shí)間。預(yù)熱時(shí)間是干衣機(jī)的加熱部分及濕衣物的質(zhì)量、和可用熱量的函數(shù)。有利地，此狀態(tài)盡可能地短，并且所述干衣機(jī)和所述濕織物盡可能快地達(dá)到工作溫度。
預(yù)熱加熱如圖1所示，在基本構(gòu)造中，熱泵是唯一的熱源。在正常工作溫度下，所述熱泵供應(yīng)的熱量多于穩(wěn)定狀態(tài)所需的熱量，多出的熱量由散熱器14釋放。然而，在低的啟動(dòng)溫度下，制冷劑的壓力低，結(jié)果制冷劑質(zhì)量流小，熱泵消耗非常少的功率，并且供應(yīng)非常少的熱量。這導(dǎo)致的慢的預(yù)熱，并增加了整個(gè)干燥時(shí)間。
預(yù)熱時(shí)間可以通過附加預(yù)熱加熱器34而減少，如圖2中所示，其直接加熱干燥中的空氣，使得干衣機(jī)和衣物的溫度在相對短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到工作溫度。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，此加熱器僅僅在干衣機(jī)達(dá)到工作溫度之前通電。所述加熱器優(yōu)選地在功率允許的范圍內(nèi)盡可能地大，因?yàn)榧訜崞髟酱?，預(yù)熱時(shí)間越短。其可以在不實(shí)質(zhì)上增加全部能量消耗的情況下使用，因?yàn)槠鋬H在各循環(huán)開始階段短時(shí)間內(nèi)使用。
在另一實(shí)施方式中，一個(gè)電預(yù)熱加熱器可以整合在制冷劑管路中，以作為空氣環(huán)路中預(yù)熱加熱器34的補(bǔ)充或替代。在非對流式加熱部分中討論的輻射或傳導(dǎo)加熱裝置也可以用于預(yù)熱加熱，作為空氣環(huán)路和/或制冷劑回路的替代或與之一起工作。
替代預(yù)熱裝置外部蒸發(fā)器預(yù)熱加熱的替代源可以由外部預(yù)熱蒸發(fā)器36實(shí)現(xiàn)，如圖3和圖4所示。在兩個(gè)實(shí)施方式中，在預(yù)熱的過程中，制冷劑氣體在進(jìn)入壓縮機(jī)16之前從蒸發(fā)器18經(jīng)過預(yù)熱蒸發(fā)器36。預(yù)熱蒸發(fā)器36從周圍室內(nèi)空氣吸取熱量，該熱量由熱泵傳送到冷凝器26。此種方法提供與預(yù)熱加熱器34等同的預(yù)熱加熱，但是利用了熱泵性能系數(shù)(C.O.P.)的優(yōu)點(diǎn)，比預(yù)熱加熱器34消耗較少的能量，同時(shí)提供基本相同的預(yù)熱熱量。
如圖3所示，預(yù)熱熱量可以由換向閥38控制，在不需要預(yù)熱蒸發(fā)器36時(shí)換向閥38將之切出制冷劑回路。換向閥38優(yōu)選地是一個(gè)簡單的由控制器32致動(dòng)的三通電磁閥，但是可以使用任何合適類型的閥。
當(dāng)換向閥38處在預(yù)熱模式下時(shí)，點(diǎn)7’通過換向閥38連接至點(diǎn)6B’，而點(diǎn)6’被切斷。然后制冷劑從蒸發(fā)器18在點(diǎn)6A’處流至預(yù)熱蒸發(fā)器36。預(yù)熱蒸發(fā)器36將熱量從室內(nèi)空氣傳遞至制冷劑。然后制冷劑在點(diǎn)6B’處流出蒸發(fā)器36，經(jīng)過換向閥38，在點(diǎn)7’處流至壓縮機(jī)16吸口。
當(dāng)換向閥38處在正常的穩(wěn)定狀態(tài)下時(shí)，點(diǎn)7’連接至點(diǎn)6’，而點(diǎn)6B’被切斷。制冷劑在點(diǎn)6’處離開蒸發(fā)器18，并且通過換向閥38在7’處流至壓縮機(jī)16吸口。制冷劑不在點(diǎn)6A’處進(jìn)入預(yù)熱蒸發(fā)器36，因?yàn)樵邳c(diǎn)6B’處的排放被切斷。在此模式下，制冷劑全部繞過預(yù)熱蒸發(fā)器36。
在圖4中，示出用于控制預(yù)熱蒸發(fā)器36的替代裝置。在此實(shí)施方式中，制冷劑連續(xù)地經(jīng)過預(yù)熱蒸發(fā)器36。預(yù)熱蒸發(fā)器36封閉在一優(yōu)選地為絕熱的殼體內(nèi)，所述絕熱殼體基本上限制熱傳遞以及自然對流氣流。當(dāng)需要預(yù)熱加熱時(shí)，風(fēng)機(jī)40被激勵(lì)，優(yōu)選地由控制器32激勵(lì)，迫使周圍的室內(nèi)空氣經(jīng)過預(yù)熱蒸發(fā)器36。當(dāng)不需要預(yù)熱加熱時(shí)，風(fēng)機(jī)40關(guān)閉，在此優(yōu)選地由控制器32關(guān)閉，預(yù)熱蒸發(fā)器36被有效地切斷。
可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)此方法通過在預(yù)熱過程中增加壓縮機(jī)的有效容積量而補(bǔ)償制冷劑在低溫下的性能。通過充分地增加容積量，在預(yù)熱的過程中，壓縮機(jī)將吸取正常功率或接近正常功率，并且在正?；虼笾抡５姆€(wěn)定狀態(tài)下泵送熱量。這將在預(yù)熱過程中提供預(yù)熱加熱以及良好的熱泵性能。優(yōu)選地，壓縮機(jī)16在預(yù)熱過程中以增大的容量運(yùn)行，然后隨著干衣機(jī)達(dá)到所需的工作溫度，階變或逐漸變至正常的容量。優(yōu)選地，由圖1-4中所示的控制器32來控制壓縮機(jī)容量。
此方法也可以與其它的預(yù)熱方法一起使用，以確保適當(dāng)?shù)乩淠陬A(yù)熱的過程中從衣物吸取的水分。可變的容量可以是壓縮機(jī)本身的特征；帶有諸如卸載缸體、可變沖程等之類的裝置。替代地，可以使用帶有獨(dú)立的低速和高速繞組的雙速壓縮機(jī)馬達(dá)。優(yōu)選的方法是通過可變頻率驅(qū)動(dòng)電子裝置進(jìn)行壓縮機(jī)速度控制。
可變烘干空氣流量此方法通過在預(yù)熱過程中減少烘干環(huán)路質(zhì)量氣流增加壓縮機(jī)的功率消耗。這導(dǎo)致蒸發(fā)器飽和溫度稍微下降，并且冷凝器溫度升高，有效地增加壓縮機(jī)上的ΔT和ΔP。這又減少了壓縮機(jī)COP，并增加了壓縮機(jī)功率消耗。
在此模式中所述增加的壓縮機(jī)功率消耗與使用可變速度壓縮機(jī)獲得的效果相當(dāng)。此方法可以以簡單的電風(fēng)機(jī)速度控制實(shí)施，或以雙速或多速風(fēng)機(jī)馬達(dá)實(shí)施；且與可變速壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)相比可以以較低成本制造。
可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)裝置和可變氣流裝置可以一起使用，用于實(shí)現(xiàn)組合的效果。預(yù)熱加熱器34在帶有替代預(yù)熱裝置的實(shí)施方式中是不需要的；如果需要，可以用于補(bǔ)充替代預(yù)熱裝置，并進(jìn)一步減少預(yù)熱時(shí)間。
空氣節(jié)熱器為了清楚起見，控制器32已經(jīng)從圖5和后續(xù)附圖中刪除。
熱泵干衣機(jī)的改進(jìn)實(shí)施方式包含空氣節(jié)熱器42，如圖5所示。在此實(shí)施方式中，空氣節(jié)熱器42是一個(gè)空氣對空氣熱交換器，其運(yùn)轉(zhuǎn)如下濕空氣在點(diǎn)4處流出散熱器14，并與直接流至蒸發(fā)器18相反，其首先進(jìn)入空氣節(jié)熱器42。來自濕氣流的熱量通過空氣節(jié)熱器42傳遞至在點(diǎn)6處流出所述蒸發(fā)器18的冷飽和空氣。所述兩個(gè)氣流不連通，其間只有熱量傳遞。
所述冷卻的濕空氣然后流出空氣節(jié)熱器42并在點(diǎn)5處進(jìn)入蒸發(fā)器18。蒸發(fā)器18將空氣冷卻至露點(diǎn)以下，如先前所討論具體實(shí)施方式
中一樣。然而，空氣節(jié)熱器42已經(jīng)吸取了所述濕空氣的焓中的很大一部分，結(jié)果，所述蒸發(fā)器18的較大部分冷卻容量可以用于冷凝水分。此優(yōu)點(diǎn)如期望那樣可以表現(xiàn)為較小的(降低的冷卻容量)、較低成本的蒸發(fā)器，或表現(xiàn)為增加的水分冷凝速率。
冷卻的飽和空氣然后離開蒸發(fā)器18，并在點(diǎn)6處進(jìn)入節(jié)熱器42，在此其從在點(diǎn)4處進(jìn)入的濕空氣接收熱量，如上所述的。溫暖的空氣然后離開節(jié)熱器42，然后在點(diǎn)7處進(jìn)入冷凝器26。冷凝器26如預(yù)先討論的實(shí)施方式那樣再次加熱空氣，然而，進(jìn)入的空氣顯著地較為溫暖，而降低了所需的冷凝器加熱容量。這可以如期望那樣表現(xiàn)為較小的(降低的加熱容量)、較低成本的冷凝器，或增加的加熱速率。
節(jié)熱器42的熱交換容量表現(xiàn)為在蒸發(fā)器處的附加的有效冷卻容量，以及在冷凝器處的增加附加的加熱容量，而沒有額外的能量消耗。對于給定的蒸發(fā)器和冷凝器，增加空氣節(jié)熱器42將導(dǎo)致烘干速率的增加。如果它們制得較小，壓縮機(jī)16也可以制得較小并成本更低，而且將以減小的能量消耗實(shí)現(xiàn)相同的烘干速率。
制冷劑再冷卻器在熱量已經(jīng)起了有用的作用了之后，濕空氣散熱器14有效地用作用于從干衣機(jī)去除熱量的裝置。用于去除大致等于壓縮機(jī)功率消耗的熱量的替代裝置、對于濕空氣散熱器14的改進(jìn)在圖6中示出。
在此實(shí)施方式中，制冷劑流出冷凝器26，并在點(diǎn)2’處進(jìn)入制冷劑再冷卻器44。再冷卻器44去除大致等于壓縮機(jī)功率消耗的熱量，有效地執(zhí)行與散熱器相同的功能，而當(dāng)使用再冷卻器44時(shí)，不再需要散熱器14。散熱器14由虛線所示表明其是不再需要的。
制冷劑在點(diǎn)3’處流出再冷卻器44，并經(jīng)過接收器28到達(dá)TEV 30。TEV 30降低制冷劑壓力，如前面討論的實(shí)施方式。然而，再冷卻器44已經(jīng)從制冷劑去除基本上的熱量，并且以相對較低的焓進(jìn)入TEV 30。當(dāng)使用再冷卻器44時(shí)，流出TEV 30并在點(diǎn)5’處進(jìn)入蒸發(fā)器18的制冷劑的質(zhì)量非常差(較多液體、較少氣體)。這實(shí)質(zhì)上改善了蒸發(fā)器18的冷卻容量。
再冷卻器44相對于散熱器14具有附加的優(yōu)點(diǎn)。再冷卻器44優(yōu)選地是制冷劑對空氣或制冷劑對液體的熱交換器，與是空氣對空氣熱交換器的散熱器14相反。結(jié)果，再冷卻器44是更高效的、并可以較小且制造成本較低。
在點(diǎn)2’處進(jìn)入再冷卻器44的制冷劑實(shí)質(zhì)上比在點(diǎn)3處進(jìn)入散熱器14的濕空氣更熱。結(jié)果再冷卻器44與散熱器14相比具有更大的通路(制冷劑和例如室內(nèi)空氣之類的冷卻流體之間的ΔT)，進(jìn)一步提高了其效率，并允許進(jìn)一步減小尺寸。
再冷卻器44還改變系統(tǒng)熱平衡。通常，冷凝器26的容量等于蒸發(fā)器18的容量加上壓縮機(jī)16的功率消耗。然而，由于壓縮機(jī)16的功率由再冷卻器44去除，能量平衡規(guī)定冷凝器26的容量必須等于蒸發(fā)器18的容量。當(dāng)再冷卻器工作時(shí)飽和溫度降低，蒸發(fā)器容量增加，而冷凝器容量降低，直到達(dá)到此平衡。
當(dāng)再冷卻器44工作時(shí)，隨著系統(tǒng)中的飽和溫度降低，蒸發(fā)器18過熱或制冷劑質(zhì)量流將相應(yīng)地改變。這取決于TEV 30的性能。如果TEV 30構(gòu)造成維持恒定的過熱，其在再冷卻器44工作時(shí)可以根據(jù)需要增大制冷劑質(zhì)量流，這將成比例地增大熱泵容量和烘干速率——如果環(huán)路氣流是足夠的。
如果允許蒸發(fā)器18過熱浮動(dòng)，當(dāng)再冷卻器14工作時(shí)，蒸發(fā)器18過熱將增加。這在本文本的制冷劑節(jié)熱器部分所述的某些實(shí)施方式中可以是有利的。當(dāng)使用再冷卻器44時(shí)，在點(diǎn)7’壓縮機(jī)吸口處增大的制冷劑過熱導(dǎo)致在點(diǎn)1’處流出壓縮機(jī)16的制冷劑過熱增加。這又降低冷凝器效率，相當(dāng)于再冷卻器44工作時(shí)所需的冷凝器容量下降。
當(dāng)與空氣節(jié)熱器一起使用時(shí)，再冷卻器44具有附加的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)使用散熱器14時(shí)，空氣節(jié)熱器42性能實(shí)質(zhì)上降低，因?yàn)樵邳c(diǎn)4處進(jìn)入的濕空氣已經(jīng)由散熱器14冷卻。當(dāng)使用再冷卻器44且優(yōu)選地不使用散熱器14時(shí)，進(jìn)入節(jié)熱器42的濕空氣溫暖很多，大大提高了節(jié)熱器42的性能。
再冷卻器44可以構(gòu)造成氣冷熱交換器，在氣冷熱交換器中，優(yōu)選地包括適當(dāng)?shù)娘L(fēng)扇或風(fēng)機(jī)，以將周圍的室內(nèi)空氣傳遞至再冷卻器空氣側(cè)。所述風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)裝置優(yōu)選地盡可能靠近地面地從干衣機(jī)箱體的前側(cè)吸取室內(nèi)空氣，在此處空氣通常是最冷的，并在箱體的后側(cè)排出所述空氣，以避免將溫暖的空氣朝著操作者排出，并防止吸取排出的空氣。
再冷卻器44可以封閉在優(yōu)選地隔熱的殼體內(nèi)，當(dāng)風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述殼體基本上限制熱傳遞和自然對流氣流，從而利于通過冷卻氣流控制裝置進(jìn)行精確的再冷卻器44效率控制。
替代地，再冷卻器44可以是液冷式的。在此實(shí)施方式中，冷卻介質(zhì)可以是冷的自來水。在洗衣房或自助洗衣店處，來自各干衣機(jī)1002中的再冷卻器的熱量可以用于預(yù)熱洗滌水，以用于洗衣機(jī)1000。此種情景在圖33和35中示出。如圖35所示，多個(gè)洗衣機(jī)1000和干衣機(jī)1002可以放在一起。如果需要，可以設(shè)置一個(gè)可選的積蓄器1004。如果需要，各干衣機(jī)1002可以裝備有兩個(gè)通用的再冷卻器排水輸出端口出口。所述兩個(gè)端口是相同的，并且如果僅使用一個(gè)端口，另一個(gè)端口應(yīng)該蓋住。它們可以一起使用，用于將所述干衣機(jī)鏈接在一起，而消除對歧管的需要。
參見圖34，當(dāng)供應(yīng)至用于空間加熱的外部散熱器1006時(shí)，水冷干衣機(jī)再冷卻器排放物可以用作空間加熱源。如果需要的話，外部散熱器1006能夠用于干衣機(jī)冷卻。
如果需要的話，液冷式再冷卻器44實(shí)施方式可以與一個(gè)獨(dú)立的空氣冷卻散熱器一起使用以冷卻液體冷卻劑。該散熱器可用在整體式干衣機(jī)箱體內(nèi)以利于元件的安裝，或可以定位在遠(yuǎn)處，例如定位在屋頂上，或可以提供有用的空間或過程熱量。所述散熱器可以用于冷卻單個(gè)干衣機(jī)或多個(gè)干衣機(jī)。
熱管空氣節(jié)熱器空氣節(jié)熱器42的一個(gè)替代實(shí)施方式在圖7中示出。在此實(shí)施方式中，空氣節(jié)熱器42包括呈兩個(gè)熱交換器部分形式的熱管組件，所述兩個(gè)熱交換器部分由熱管裝置連接，并由標(biāo)號46、48指示，圖中示出兩個(gè)熱交換器部分由代表熱流量的虛線連接。
此種方法提供了類似于圖5中所示空氣對空氣節(jié)熱器42的熱力學(xué)性能，且增加了實(shí)際制造方面的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括與蒸發(fā)器18符合地安裝節(jié)熱器42，消除對交叉空氣管路系統(tǒng)以及多次改變氣流路徑方向的需要。此實(shí)施方式提供了減少的空氣環(huán)路壓力下降，并需要較小的箱體空間。
所述熱管空氣節(jié)熱器42衣如下方式運(yùn)轉(zhuǎn)濕空氣在點(diǎn)4處進(jìn)入熱管空氣節(jié)熱器的熱部46。來自濕空氣氣流的熱量由熱管空氣節(jié)熱器的熱部46傳走。所述熱管將所述熱量傳至冷部熱交換器48。冷卻后的濕空氣然后流出空氣節(jié)熱器熱部46并在點(diǎn)5處進(jìn)入蒸發(fā)器18。
所述蒸發(fā)器將所述空氣冷卻至露點(diǎn)之下，如前述實(shí)施方式中所討論的一樣。然而，節(jié)熱器42已經(jīng)吸取了所述濕空氣中的焓的很大一部分，結(jié)果，蒸發(fā)器的大部分冷卻容量可以用于冷凝水分，此優(yōu)點(diǎn)可以如期望那樣表現(xiàn)為提供較小的(容量降低)蒸發(fā)器、或提高水分冷凝速率。
冷卻的飽和空氣然后離開蒸發(fā)器18并在點(diǎn)6處進(jìn)入熱管節(jié)熱器冷部熱交換器48，在此如前面所討論地，其從在點(diǎn)4處通過所述熱管進(jìn)入的濕空氣接收熱量。然后被升溫的空氣離開熱管節(jié)熱器冷部48，并在點(diǎn)7處進(jìn)入冷凝器26。如前述實(shí)施方式那樣，冷凝器26再次加熱所述空氣。然而，所述進(jìn)入的空氣是相當(dāng)溫暖的，并且所需的冷凝器26容量減小。這可以如期望那樣表現(xiàn)為較小的(容量降低)冷凝器、或提高的加熱速率。
由于帶有空氣對空氣式節(jié)熱器，節(jié)熱器42的熱交換容量表現(xiàn)為在蒸發(fā)器18處的附加冷卻容量、以及在冷凝器26處的附加加熱容量，且不增加能量消耗。如果蒸發(fā)器18和冷凝器26不改變，那么增加節(jié)熱器42將導(dǎo)致烘干速率提高。如果蒸發(fā)器18和冷凝器26做得較小，那么壓縮機(jī)16也可以做得較小，并且將以較少的能量消耗實(shí)現(xiàn)相同的烘干速率。在Beta級住宅實(shí)驗(yàn)室測試中，節(jié)熱器42減少10％～15％的能量消耗。
制冷劑節(jié)熱器額外的運(yùn)轉(zhuǎn)效率能夠以制冷劑節(jié)熱器50實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。制冷劑節(jié)熱器(RE)包括兩部分52和54。為了清楚起見，所述附圖示出RE 50為兩個(gè)由代表熱流量的虛線連接的分離的部分；通常所述兩部分包括單個(gè)組件。優(yōu)選實(shí)施方式是平板型的熱交換器，但是可以使用任何類型的制冷劑級熱交換器，諸如同軸管等。
在運(yùn)轉(zhuǎn)中，參見圖8，制冷劑在點(diǎn)3’處流出再冷卻器44，然后進(jìn)入RE的熱部52。RE熱部52將熱從制冷劑傳至冷部54。然后制冷劑在點(diǎn)4處流出RE熱部52，并經(jīng)過接收器28流至TEV 30。
TEV 30如前述實(shí)施方式那樣降低制冷劑壓力。然而，進(jìn)入TEV 30的制冷劑的焓減少，并且作為比不使用RE 50時(shí)質(zhì)量較低的混合物(較多液體、較少氣體)在點(diǎn)5’處流出TEV 30。這增加了蒸發(fā)器18的有效容量。此優(yōu)點(diǎn)可以如期望那樣表現(xiàn)為較小(減小的容量)的蒸發(fā)器、或增大的冷凝速率。
在優(yōu)選實(shí)施方式，RE 50與再冷卻器44一起使用。在此種構(gòu)造中，熱量順序地從位于再冷卻器44和RE 50內(nèi)的制冷劑中去除，與使用單獨(dú)一個(gè)元件相比，進(jìn)一步減少在點(diǎn)4’處進(jìn)入TEV 30的制冷劑的焓。
制冷劑以減少的焓在點(diǎn)5’處進(jìn)入蒸發(fā)器18，在此其從濕空氣吸取蒸發(fā)熱。制冷劑然后流出蒸發(fā)器18，作為稍微過熱的蒸氣，并在點(diǎn)6’處進(jìn)入RE冷部54。在RE冷部54內(nèi)，制冷劑吸收從RE熱部52內(nèi)的液態(tài)制冷劑傳來的熱量，并流出RE冷部54，作為非常過熱的蒸氣。在Beta級實(shí)驗(yàn)室測試中，通常過熱在100的量級上。
所述高過熱大大增加在壓縮機(jī)16吸口點(diǎn)7’處的制冷劑密度。如果壓縮機(jī)16是恒定位移型的，在點(diǎn)7’處的增加的制冷劑密度導(dǎo)致增大的制冷劑質(zhì)量流。在壓縮機(jī)吸口點(diǎn)7’處的高溫也改善了壓縮機(jī)等熵效率。
在Beta級實(shí)驗(yàn)室測試中，制冷劑質(zhì)量流增加在20％左右。這可以表現(xiàn)為增加的熱泵容量、以及同時(shí)增加烘干速率，或替代地，表現(xiàn)為較低成本、較小位移的壓縮機(jī)可以與RE 50一起使用，而不會降低性能。
由RE 50傳遞的所述高過熱允許新型的控制方法。不必在蒸發(fā)器18排放位置點(diǎn)6’處維持過熱的富余。因?yàn)閷τ赗E 50，在使用中，不存在液體在點(diǎn)7’處進(jìn)入壓縮機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。如在本文件的控制部分中所述的那樣，可以使用一種維持在點(diǎn)6處流出蒸發(fā)器18的空氣溫度恒定的替代算法。
制冷劑節(jié)熱器50在圖8中示出，帶有優(yōu)選的熱管空氣節(jié)熱器。替代地，可以以相同的性能和效率損失使用諸如在圖5和6中示出的空氣對空氣節(jié)熱器；或者在損失一些性能和效率的情況下使用沒有空氣側(cè)的節(jié)熱器。RE 50可以與散熱器14一起使用，該散熱器14與再冷卻器44一起使用或替代再冷卻器44。
替代結(jié)構(gòu)圖9示出一替代結(jié)構(gòu)，其中再冷卻器44和RE 50的相對位置互換。這基本上不是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，但如果需要液冷再冷卻器44，這能是有利的。液冷再冷卻器44的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠吸取更多的熱量，特別是在熱環(huán)境條件下。然而，流出液冷再冷卻器44的制冷劑足夠冷，從而限制或防止RE 50在圖8的前述實(shí)施方式中的有用的吸熱。
圖9的替代實(shí)施方式，消除了該限制；RE 50在點(diǎn)2’處直接從冷凝器26接收制冷劑，所述制冷劑足夠熱，允許良好的RE 50的性能、并且水冷再冷卻器44具有足夠的通路以允許在點(diǎn)3’處流出RE 50的制冷劑具有良好的再冷卻器性能。
壓縮機(jī)過熱降溫器壓縮機(jī)過熱降溫器56可以如圖14中所示地使用，以進(jìn)一步對于給定的壓縮機(jī)增加制冷劑質(zhì)量流。所述增加的質(zhì)量流可以有利于增加烘干速率、或使得可以使用成本較低的壓縮機(jī)，而不影響性能。
低溫烘干在穩(wěn)定狀態(tài)，增加滾筒的輸入溫度不會實(shí)質(zhì)上影響滾筒排出物的露點(diǎn)，如圖25的例子中所示。然而，其確實(shí)增加了滾筒排出物干球溫度。這導(dǎo)致相當(dāng)大的焓，在水分冷凝能夠開始之前，所述焓必須由濕空氣散熱器和/或蒸發(fā)器去除。
所述焓代表不用于烘干衣物的附加工作。隨著所述滾筒入口的干球溫度升高，所述焓同時(shí)增加。對于給定的蒸發(fā)器尺寸，所述焓能夠超出蒸發(fā)器冷卻容量，不給水的冷凝留出冷卻容量。其一個(gè)例子在圖26中示出。以最低的可行的焓運(yùn)行實(shí)質(zhì)上是更有效率的。
對于此種方法具有較低的限制。如果滾筒排出物溫度足夠低，那么冷凝物可能凍結(jié)在蒸發(fā)器表面上。這會損及空氣質(zhì)量流和熱傳遞效果。在穩(wěn)定階段中，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)采用盡可能干的滾筒輸入氣體，并且運(yùn)轉(zhuǎn)溫度僅僅達(dá)到能防止結(jié)冰。
低溫烘干減小或消除了預(yù)熱時(shí)間，使用較少的能量，且對織物的烘干更輕柔，而不會影響性能。這在附件A理論考慮中討論。
改進(jìn)的氣流水平的上升流化氣流傳統(tǒng)的家用干衣機(jī)通常采用向下的氣流，或采用帶有相當(dāng)大下降分量的氣流。大多數(shù)的家用干衣機(jī)采用位于后部隔板上部的滾筒入口，且滾筒在前部隔板下部低于門處排氣。少數(shù)家用干衣機(jī)采用從后至前的水平氣流，采用包括向下通風(fēng)的有孔的壓力通風(fēng)系統(tǒng)的門。此種設(shè)計(jì)也引入了空氣流的相當(dāng)大的向下的分量。另一設(shè)計(jì)將滾筒入口和排氣口設(shè)置在后隔板的對側(cè)上，且在隔板上入口高于排氣口。目前沒有干衣機(jī)采用向上的氣流或帶有相當(dāng)大上升分量的氣流。
向下的氣流對于翻轉(zhuǎn)干燥是不利的。其向下驅(qū)使落下的衣物，減少了重要的下落停留時(shí)間，并使下落中的衣物更緊湊地彼此靠近?？椢锉怀鴿L筒排氣口向前以及向下驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致趨于阻塞排氣出口。這些因素不利地影響性能和效率。
如圖12中所示，可以有利地實(shí)施一替代氣流路徑。典型的傳統(tǒng)氣流在圖12A中示出。空氣靠近頂部在點(diǎn)58處于后部進(jìn)入滾筒，并向前和向下行進(jìn)，在點(diǎn)60處于門的下方排出。圖12B示出改進(jìn)的氣流，其中空氣在點(diǎn)58’處在門的下方進(jìn)入滾筒，并在點(diǎn)60’處在靠近后隔板頂部處流出。
在此實(shí)施方式中，氣流的向上分量趨于流化衣物層；下落中的織物物件逆著所述氣流落下，而不是順著其落下，下降得較慢，延長了重要的停留時(shí)間。下落中的物件趨于蓬松及彼此分離而不是集中，并且在暴露于烘干空氣方面大大改善。氣流的水平分量的效用實(shí)質(zhì)上得以緩和?？椢镂锛粫奂跐L筒的前下部或后部，也不會堵塞滾筒排氣口。此實(shí)施方式提供改進(jìn)的水分吸取和烘干性能。
一個(gè)替代實(shí)施方式包括位于后隔板上的滾筒入口以及前滾筒排氣口，滾筒入口靠近或位于底部處。所述門可以構(gòu)造成壓力通風(fēng)口，前滾筒排氣口位于或靠近所述門的頂部，或替代地，所述滾筒排氣口可以位于前隔板內(nèi)，高于所述門。這些實(shí)施方式具有相同的有利上升氣流，且具有更容易夠到線屑過濾器位置的附加優(yōu)點(diǎn)。
如果滾筒排氣口位于門內(nèi)，線屑過濾器也可以位于門內(nèi)，優(yōu)選地靠近頂部，以容易夠到而取下。過濾器組件可以根據(jù)需要構(gòu)造成從門的內(nèi)部夠到、從門的頂部夠到、或從門的外部夠到。如果滾筒排氣口位于隔板內(nèi)且高于所述門，那么過濾器組件可以根據(jù)需要構(gòu)造成易于在門之上從干衣機(jī)的前部夠到、在前部從干衣機(jī)的頂部夠到。
豎直的上升流化氣流傳統(tǒng)的商用和工業(yè)干衣機(jī)通常采用豎直向下的氣流。相信這是與使用較大的電或燃?xì)馐郊訜崞鱽砑訜岷娓煽諝庀嗥ヅ涞陌踩枰?。將大的加熱器或燃燒器直接置于織物?fù)載之下本質(zhì)上是不安全的。結(jié)果，加熱器通常位于所述滾筒之上，且采用豎直向下的空氣。此方法是不利的，其朝著滾筒的底部向下驅(qū)使落下中的衣物，使落下中的衣物變得緊湊且減少重要的落下停留時(shí)間。排氣氣流使得織物被推至滾筒底部，并導(dǎo)致基本上阻塞排氣出口。
所述熱泵干衣機(jī)不具有電和燃?xì)鈫卧膬?nèi)在起火危險(xiǎn)，其非常適于豎直向上的氣流。示例的實(shí)施方式可以如圖13中所示有利地實(shí)施。如圖13A所示，在傳統(tǒng)的干衣機(jī)中，空氣在點(diǎn)62處從頂部進(jìn)入滾筒，并豎直向下行進(jìn)，在點(diǎn)64處經(jīng)過滾筒的底部流出。在圖13B示出的改進(jìn)實(shí)施方式中，空氣在點(diǎn)62’處從滾筒的底部進(jìn)入，并豎直地行進(jìn)，在點(diǎn)64’處經(jīng)過滾筒的頂部流出。
此實(shí)施方式具有大大改善的翻滾作用、較長的下降停留時(shí)間、以及改善的織物物件分散性，相當(dāng)于在暴露于烘干空氣方面得以改善。消除了滾筒排氣口堵塞，烘干氣流大大改善。此實(shí)施方式可以大大改進(jìn)水分吸取和烘干性能。
非對流加熱在穩(wěn)定狀態(tài)的對流加熱的過程中(由所有傳統(tǒng)翻滾式干衣機(jī)所使用，以及由在本文件前述部分所討論的熱泵式干衣機(jī)實(shí)施方式所使用)，整個(gè)芯部織物溫度將不會超過滾筒中空氣的濕球溫度。此現(xiàn)象不會受進(jìn)入滾筒的空氣的干球溫度影響，如同在上面部分——低溫烘干——中所討論的一樣。
非對流熱源不受此限制，并且具有有效且新穎的方法來改善干衣機(jī)的性能。這些方法能夠獲得大大高于對流加熱的織物溫度和滾筒排放物露點(diǎn)，從而減少預(yù)熱時(shí)間，提高烘干速率并提高效率。
電非對流加熱在一個(gè)實(shí)施方式中，輻射加熱設(shè)備可以設(shè)置成直接加熱織物，例如在門內(nèi)，向后朝著滾筒內(nèi)部。此方法是有效的，但是消耗額外的能量。一種替代的方法采用附著到滾筒壁的一部分上的電阻加熱器，該方法是有效的，但還是消耗額外的能量。后一方法還導(dǎo)致需要旋轉(zhuǎn)式的電連接，或靜止的滾筒，如同在本文件的下面部分中所討論的。
熱泵非對流加熱在一優(yōu)選實(shí)施方式中，采用對流加熱裝置，如圖10所示，包括已加熱的滾筒壁66通過傳導(dǎo)直接加熱織物。滾筒壁66在其圓周的適當(dāng)部分處包含任何適當(dāng)構(gòu)造的制冷劑熱交換器。
在正常的翻滾中，在任何給定的時(shí)刻，織物物件的一部分落下，一部分由滾筒葉片升起，以及所述織物物件的一部分留在滾筒底部處的緊密的堆內(nèi)。在所述優(yōu)選實(shí)施方式中，所述滾筒圓周被加熱的所述部分對應(yīng)于由在翻滾的過程中落下的織物所占據(jù)的滾筒圓周部分。即通常為滾筒圓周底部三分之一。
在一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過熔接、焊縫或其它適當(dāng)?shù)姆椒▽⑸咝喂苷澈现岭S滾筒壁66的被加熱部分。替代地，滾筒壁66的被加熱部分可以包含在小型冰箱蒸發(fā)器中所通常使用的類型的一體式流動(dòng)通道。優(yōu)選所述滾筒壁外部絕熱以使熱量損失最小化。
工作中，高壓過熱的制冷劑在點(diǎn)1’處流出壓縮機(jī)16，并進(jìn)入滾筒壁66，加熱所述壁66并將熱傳遞至位于滾筒底部處的織物。因而織物溫度升高，高于周圍空氣的濕球溫度，大大提高了水分吸取速率。
在所述優(yōu)選實(shí)施方式中，滾筒壁熱交換器66使過熱的制冷劑大大降溫，但不會使之冷凝。這使得可以設(shè)計(jì)較簡單、成本較低的滾筒壁，并提供充足的熱用于實(shí)質(zhì)上提高烘干速率。然后接近飽和的制冷劑在點(diǎn)1A’處流出滾筒壁66，并進(jìn)入冷凝器16。
制冷劑循環(huán)的剩余部分實(shí)際上類似于前述的實(shí)施方式，只是冷凝器16的熱容量被滾筒壁66的熱容量降低。這并非是不利的，因?yàn)槭┘拥綕L筒的總熱量是由冷凝器16和滾筒壁66所提供的熱量的和。
在此實(shí)施方式中，在點(diǎn)1處進(jìn)入滾筒10的烘干空氣比不使用滾筒壁66的實(shí)施方式稍微涼一些。此空氣主要用作載體來從滾筒去除吸取的水分，并且僅需要比排出滾筒的濕球溫度更熱，名義上等于織物的表面溫度。相對于對流式加熱的實(shí)施方式，使用加熱的滾筒壁66的性能將大大提高。
如果制冷劑節(jié)熱器50與所述加熱的滾筒壁一起使用，所導(dǎo)致的壓縮機(jī)排出物過熱增加將在滾筒壁處增加可用的熱量，進(jìn)一步在滾筒內(nèi)增加水分吸取速率。
旋轉(zhuǎn)式滾筒在本發(fā)明的變型中，整個(gè)旋轉(zhuǎn)式滾筒的圓周可以被加熱，并且優(yōu)選地帶有絕熱的外部。制冷劑可以通過旋轉(zhuǎn)式連接耦合到滾筒壁熱交換器。替代地，可以在滾筒壁上帶有電加熱器、以及帶有滑環(huán)用于所述電連接而簡單地實(shí)施電加熱滾筒壁。
靜止式滾筒，旋轉(zhuǎn)式葉片籠滾筒旋轉(zhuǎn)的基本目的在于使烘干中的衣物翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)是強(qiáng)制對流式烘干的基本且內(nèi)含的功能。翻轉(zhuǎn)使底層流動(dòng)，并使織物物件循環(huán)起來。所述織物主要在其下落時(shí)暴露至烘干空氣。
滾筒壁本身對于翻轉(zhuǎn)并沒有實(shí)質(zhì)性作用；實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)是提升葉片的功能，該葉片附著到滾筒壁上。隨著滾筒和所述葉片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述葉片位于滾筒的水平中線之下時(shí)，其入射角是向上的，并且?guī)?dòng)織物物件并將之升起。當(dāng)葉片足夠地高于所述中線時(shí)，其入射角是向下的，所述織物物件滑下，并向滾筒的底部落下。
這在上止點(diǎn)附近進(jìn)行但不是在上止點(diǎn)處進(jìn)行。由葉片施加給織物的旋轉(zhuǎn)速度導(dǎo)致織物以輕微的弧度落下，使得其趨于主要地經(jīng)過滾筒的豎直中線。如果滾筒沒有葉片，織物將沿著滾筒壁滑動(dòng)而不會有實(shí)質(zhì)性的提升，并且翻轉(zhuǎn)效果將減少至可以忽略不計(jì)。
為了加熱式滾筒壁便于實(shí)際制造，將熱交換器(HX)裝置耦合至制冷劑管路是有利的，無需旋轉(zhuǎn)式滑動(dòng)接頭等。在一新穎的優(yōu)選實(shí)施方式中，滾筒不旋轉(zhuǎn)。這使得可以采用簡單與低成本的蛇形管或其它適當(dāng)?shù)腍X裝置，其直接安裝到滾筒壁上，并通過HVAC工業(yè)中公知的常規(guī)方式(例如熔接、銅焊等)耦合至制冷劑管路。替代地，滾筒壁的被加熱部分可以包含在較小的冰箱蒸發(fā)器中普遍使用的一體式流道。
在圖16-19所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，翻轉(zhuǎn)是由一組葉片68在靜止的滾筒70內(nèi)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)的。這些葉片68優(yōu)選地由位于滾筒70前部的圓形環(huán)72和位于滾筒后部的圓形環(huán)74支撐。所述環(huán)和葉片一起形成一個(gè)適當(dāng)?shù)厝菁{在滾筒內(nèi)的籠并由一諸如電動(dòng)馬達(dá)之類的適當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)。
前環(huán)72的內(nèi)直徑足夠大從而為裝入和取出衣物提供進(jìn)出通道，并且所述通道帶有適當(dāng)?shù)拈T裝置。前環(huán)72可以由圖18中的輥?zhàn)?6支撐，輥?zhàn)?6支撐在靜止?jié)L筒70的內(nèi)表面上。后環(huán)74可以形成為一個(gè)帶孔的盤以便由軸支撐。在后面的帶孔的實(shí)施方式中，所述孔允許烘干空氣經(jīng)過所述盤。
所述軸沒有示出，經(jīng)過靜止?jié)L筒的內(nèi)壁，并且可以附著至適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)皮帶輪或鏈輪78，如圖19中所示。皮帶輪或鏈輪78可以通過皮帶或鏈80耦合至驅(qū)動(dòng)馬達(dá)82。所述軸優(yōu)選地由在后滾筒壁內(nèi)的適當(dāng)?shù)妮S承裝置支撐。優(yōu)選地在所述支撐位置處設(shè)置適當(dāng)?shù)妮S密封以防止泄漏。
在此實(shí)施方式的變型中，一個(gè)或兩個(gè)環(huán)72和74恰當(dāng)?shù)嘏浜显谒鰸L筒內(nèi)，并且可以由低摩擦材料制成或覆蓋有低摩擦材料，諸如UHMW聚乙烯或特富龍，如同現(xiàn)在許多常規(guī)的家用干衣機(jī)內(nèi)的支撐滾筒滑動(dòng)件中所使用的那樣。替代地，低摩擦材料可以沿著所述環(huán)的滑動(dòng)路徑施加至滾筒的內(nèi)表面。
在另一替代實(shí)施方式中，所述葉片籠可以完全懸臂延伸至后軸，消除了對于前部處的輥?zhàn)?6或滑動(dòng)件的需要。
這些實(shí)施方式具有消除滾筒邊緣密封件的額外優(yōu)點(diǎn)。在滾筒的前部不需要移動(dòng)密封件，滾筒的前部由門襯墊有效地密封；后部僅僅需要簡單的常規(guī)軸密封。
在圖21和22示出的一替代實(shí)施方式中，靜止的滾筒70包括兩個(gè)半殼70A和70B，帶有繞著中線的狹槽。前半殼優(yōu)選地包含一個(gè)位于其端壁(沒有示出)上的開口，用于放入和取出衣物，所述開口帶有適當(dāng)?shù)拈T裝置。一個(gè)單環(huán)84安裝在滾筒殼體70A和70B之間，并在葉片68的中部處支撐各葉片。環(huán)84可以如圖21所示主要位于滾筒內(nèi)、或者主要位于滾筒外，或者可以是雙層的，同時(shí)支靠在滾筒的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面上，帶有一體式的邊緣槽，各滾筒殼體的邊緣可以容納在該槽內(nèi)。
環(huán)68的至少一部分優(yōu)選地通過滾筒半殼70A和70B之間的狹槽暴露，并且皮帶80可以繞過環(huán)而以適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置(例如電動(dòng)馬達(dá)82)提供旋轉(zhuǎn)。環(huán)84可以包含支靠在滾筒壁內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)上的支撐輥?zhàn)踊蜉S承球。替代地，環(huán)84可以包含并且可以由特富龍或UHMW聚乙烯或其它適當(dāng)?shù)哪Σ林尾牧现瞥傻幕瑒?dòng)條或帶，如同現(xiàn)在許多常規(guī)的家用干衣機(jī)內(nèi)的支撐滾筒滑動(dòng)件中所使用的那樣。
優(yōu)選地在環(huán)84和滾筒殼體70A和70B之間的交界處設(shè)置適當(dāng)?shù)拿芊庋b置，諸如在本文件的滾筒密封部分中所討論的滾筒密封方法。
葉片68優(yōu)選地是漸縮的，在根部處厚，在末梢邊緣處薄，并且在它們接觸滾筒壁處向前彎。所述葉片或引導(dǎo)邊緣優(yōu)選地由諸如特富龍或UHMW聚乙烯或其它適當(dāng)?shù)哪Σ林尾牧现惖娜嵝?、低摩擦材料制成，并且可以根?jù)需要包含適當(dāng)?shù)膬?nèi)部結(jié)構(gòu)裝置。
葉片68優(yōu)選地具有足夠的彈性并且在其引導(dǎo)邊緣處延伸而維持與滾筒壁接觸，并且吸收滾筒形狀公差和偏差，諸如在消費(fèi)者級別干衣機(jī)中通常所見一樣。隨著葉片籠旋轉(zhuǎn)，葉片68在滾筒底部處的織物物件下方經(jīng)過，并將它們升起至頂部或靠近頂部，在此，允許織物物件落下，從而利于靜止?jié)L筒70內(nèi)的翻轉(zhuǎn)作用。
盡管不一定，但是可以理解，衣物可能夾在滾筒壁和葉片68之間。為此，葉片籠組件的直徑可以稍微小于滾筒。在此實(shí)施方式中，葉片籠稍微定位在滾筒的軸心之下，使得葉片在底部可靠地接觸滾筒壁，并且隨著其到達(dá)滾筒的頂部而開始從滾筒壁脫離。圖20示出了旋轉(zhuǎn)式葉片的優(yōu)選掃掠容積86。
隨著葉片68到達(dá)滾筒70的頂部，它們從滾筒壁分離，釋放任何夾在滾筒壁和一葉片68之間的衣物，并允許其落至底部。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在滾筒70頂部處，葉片68和滾筒壁之間的最大間隙為大約1/4”至1”。
一個(gè)替代實(shí)施方式包括位于后部和/或前部滾筒隔板上的電加熱裝置或制冷劑熱交換器裝置，所述裝置在家用干衣機(jī)中通常是靜止的。這與加熱滾筒圓周的底部相比效率較低，但是制造成本較低。
在被加熱隔板實(shí)施方式的更有效變型中，后部隔板可以被加熱，并且隔板向后傾斜，例如從水平方向傾斜30°-45°，從而改善衣物和被加熱后部隔板之間的整體接觸。
靜止?jié)L筒，商用干衣機(jī)巨大的常規(guī)商用干衣機(jī)通常的容量為50磅或更大，采用豎直氣流。這些干衣機(jī)具有靜止的滾筒，一個(gè)內(nèi)筐在所述滾筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)。所述內(nèi)筐在其圓筒壁上帶有孔。升起葉片附著至內(nèi)筐。外滾筒在頂部和底部處包含開口，所述開口大致從前向后延伸。這些開口足夠地寬，以允許足夠的氣流，通常為滾筒圓周的10％-15％。被加熱的空氣通常進(jìn)入頂部開口，經(jīng)過帶孔的旋轉(zhuǎn)式內(nèi)筐，濕空氣通過底部開口排出。
為了便于此種類型的干衣機(jī)內(nèi)的加熱式滾筒壁，內(nèi)部帶孔的筐可以取消，并且可以使用與前述部分中的討論相類似的葉片籠。在圖29中示出一個(gè)示意性的例子，圖29還示出了優(yōu)選的上升氣流。在優(yōu)選的上升氣流實(shí)施方式中，加熱后的空氣88進(jìn)入底部開口，潮濕空氣90通過頂部開口排出。
為了支撐商用干衣機(jī)所遇到的重負(fù)載，葉片籠優(yōu)選具有高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度。所述后環(huán)可以形成為實(shí)心的盤，且前環(huán)可以形成為具有大的內(nèi)直徑以容納所述門。這將提供良好的結(jié)構(gòu)一體性，并且允許不受阻礙的上升氣流。
由于葉片68與滾筒壁彈性接觸，所述葉片可能令人不快地?cái)U(kuò)張進(jìn)入頂部92和/或底部94、靜止?jié)L筒中的氣流開口，以及楔在各開口的遠(yuǎn)邊緣處。為了防止上述現(xiàn)象，以及防止衣物進(jìn)入氣流開口，靜止?jié)L筒壁可以由有效連續(xù)的材料例如不銹鋼制成，并且在各氣流開口92和94處穿孔，優(yōu)選地在滾筒70的頂部和底部穿孔。衣物和葉片能夠干凈利索地經(jīng)過所述穿孔區(qū)域。
加熱后滾筒冷卻熱泵式干衣機(jī)通常不需要冷卻期間；當(dāng)干衣機(jī)在優(yōu)選的低溫范圍內(nèi)工作時(shí)，在烘干循環(huán)的末期，衣物通常已經(jīng)足夠地冷卻至可對其進(jìn)行操作。然而，傳導(dǎo)熱源，例如被加熱的滾筒壁裝置，優(yōu)選地在超過140華氏度的溫度下工作，為了安全和舒適地取出和再次放入衣物且無需長的冷卻其間，優(yōu)選地設(shè)置冷卻裝置。
在一個(gè)簡單的實(shí)施方式中，冷卻循環(huán)是控制功能。在烘干循環(huán)的末期，控制裝置可以打開TEV 30，允許高壓制冷劑快速膨脹而冷卻。這將會使?jié)L筒壁附件的表面有效地冷卻至安全的溫度。
在時(shí)間特別重要的情況下，以一替代實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)更快速的冷卻將是有利的。該實(shí)施方式包含葉片裝置，優(yōu)選地電磁線圈管型的葉片裝置，例如在可逆家用HVAC熱泵中所使用的那些葉片裝置。
當(dāng)烘干循環(huán)結(jié)束時(shí)，葉片裝置被致動(dòng)，優(yōu)選地由控制器32致動(dòng)，重新設(shè)定制冷劑的流向。在重新設(shè)定的流向模式下，低壓制冷劑從TEV 30進(jìn)入滾筒壁，而滾筒壁有效地用作蒸發(fā)器。在此模式期間，主風(fēng)機(jī)將停機(jī)，有效地切斷冷凝器，并允許再冷卻器冷凝制冷劑，從所述系統(tǒng)去除熱量。
此實(shí)施方式有效地冷卻滾筒壁，提供非?？焖俚睦鋮s。在各烘干循環(huán)的末期，此模式通常只需要非常短的時(shí)間。當(dāng)干衣機(jī)充分地冷卻后，系統(tǒng)可以停機(jī)，并且換向閥切換至正常模式。
另一替代實(shí)施方式包含閥裝置來將冷凝器和滾筒壁構(gòu)造成用作蒸發(fā)器，冷卻滾筒壁和氣流，從而通過再冷卻器從干衣機(jī)和織物去除熱量。在此實(shí)施方式中，在冷卻模式期間，通過再冷卻器釋放的熱量等于去除的熱量加上功率消耗。為此，壓縮機(jī)可以通過速度控制等而在降低的容量下工作。
替代地，再冷卻器容量可以比正常烘干所需的容量大，并且通過在本文件的系統(tǒng)控制部分中所討論的方式，根據(jù)需要調(diào)整以控制烘干溫度。在冷卻模式下，再冷卻器可以在滿容量下工作，足以去除與功率消耗相等的熱量，以及冷卻滾筒和織物。
滾筒密封滾筒密封是熱泵式干衣機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。通常對于傳統(tǒng)干衣機(jī)不重要的在滾筒周圍的少量空氣泄漏能夠顯著地降低熱泵式干衣機(jī)的性能。泄漏至滾筒內(nèi)的室內(nèi)空氣能夠降低烘干空氣溫度并增高濕度，損及水分吸取?？諝鈴臐L筒泄漏至周圍空氣會導(dǎo)致過多的熱量損失，并且令人不快地升高室內(nèi)的濕度。
在圖23和24中示出一個(gè)典型家用熱泵式干衣機(jī)的優(yōu)選實(shí)施方式，其帶有旋轉(zhuǎn)式滾筒和靜止的隔板。此實(shí)施方式包括集成在前后隔板內(nèi)與滾筒壁98平行的一體式凸緣96。僅僅示出后隔板100。滾筒壁98包含前和后密封區(qū)域102，密封區(qū)域102可以具有與滾筒相同的直徑，或可以形成臺階帶有比滾筒略小的直徑，如圖所示。
一個(gè)彈性密封構(gòu)件104優(yōu)選地置于凸緣96和滾筒壁密封區(qū)域102之間。密封構(gòu)件104具有“D”形截面或其它適當(dāng)?shù)耐庑?，具有足夠的彈性并可變形以吸收滾筒形狀公差和偏差——在消費(fèi)者級的干衣機(jī)中是常見的，同時(shí)保持與密封區(qū)域102之間的良好密封接觸。
密封構(gòu)件104優(yōu)選地以雙面膠、自粘襯背或其它適當(dāng)裝置粘合至凸緣96，以及滾筒壁密封區(qū)域102然后是滑動(dòng)密封表面。在此優(yōu)選實(shí)施方式中，密封組件不承受重量，滾筒由分離的裝置旋轉(zhuǎn)地支撐。降低摩擦裝置，例如特富龍或UHMW聚乙烯帶可以沿著密封構(gòu)件104的接觸線粘合至滾筒壁密封區(qū)域102，以減少旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)力。
替代地，密封構(gòu)件104可以粘合至滾筒密封區(qū)域102，以“D”外形朝外，與圖示的取向相反，從而凸緣96是滑動(dòng)密封表面。降低摩擦裝置可以粘合至凸緣96以減小拖動(dòng)力。可以根據(jù)需要使用單個(gè)密封構(gòu)件104或多個(gè)密封構(gòu)件。
在沒有示出的替代實(shí)施方式中，凸緣96可以取消，并且滾筒壁密封區(qū)域可以向內(nèi)彎折90°達(dá)到滾筒壁98，且平行于隔板100，在滾筒壁98上形成一個(gè)內(nèi)凸緣。密封構(gòu)件104然后可以粘合至滾筒壁密封區(qū)域，或粘合至隔板100的配合部分，形成一個(gè)面密封。
風(fēng)機(jī)12的位置通常是不重要的，然而優(yōu)選地位于滾筒排放裝置處，以在滾筒內(nèi)形成一個(gè)稍稍的負(fù)空氣壓力，防止水分或熱量逃逸至室內(nèi)。
系統(tǒng)控制在圖1-4中示出的控制器32具有多個(gè)功能。在最基本的實(shí)施方式中，控制器32可以包括一個(gè)簡單的定時(shí)器，優(yōu)選地電子式的定時(shí)器，所述定時(shí)器啟動(dòng)所述系統(tǒng)并且在預(yù)先選定的運(yùn)行時(shí)間經(jīng)過之后停止所述系統(tǒng)。優(yōu)選地，順序地啟動(dòng)，以是電波動(dòng)負(fù)載最小化，并在啟動(dòng)壓縮機(jī)16之前使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生氣流。
在優(yōu)選的順序下，控制器32首先啟動(dòng)滾筒10使之旋轉(zhuǎn)，然后啟動(dòng)壓縮機(jī)16。這些事件之間的時(shí)間優(yōu)選地足夠風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)壓縮機(jī)之前達(dá)到全速，例如為1-2秒，然而可以采用任何需要的延時(shí)。在另一替代實(shí)施方式中，滾筒10和風(fēng)機(jī)12可以由同一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)?？刂破?2的其它功能可以包含溫度和/或濕度控制、安全限制、循環(huán)選擇等等。
在所述優(yōu)選實(shí)施方式中，織物干燥度由控制器32監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到所需的干燥度時(shí)所述系統(tǒng)自動(dòng)地停機(jī)；這在本文件的干燥度控制部分中討論。此種系統(tǒng)在圖38中示出。如圖所示，在烘干滾筒10的入口處設(shè)置一個(gè)滾筒空氣進(jìn)入濕度傳感器1040以及一個(gè)滾筒空氣進(jìn)入溫度傳感器1042。在烘干滾筒10的出口處設(shè)置一個(gè)滾筒空氣排出濕度傳感器1046以及一個(gè)滾筒空氣排出溫度傳感器1044。每個(gè)傳感器1040、1042、1044和1046為控制器32提供信號，控制器32判定織物濕度并在達(dá)到所述濕度時(shí)提供信號來關(guān)閉干衣機(jī)?？梢杂迷诖讼到y(tǒng)中的舉例算法的邏輯流程圖在圖40-42中示出。圖40示出溫差算法。圖41示出濕度差算法。圖42示出濕度差和溫度差組合的算法。所有這些算法的目的是判斷全部織物在什么時(shí)候達(dá)到干燥，然后檢查各潮濕的物件。通常，當(dāng)負(fù)載的其余部分是干燥的時(shí)，一個(gè)隔離的物件將是潮濕的，因?yàn)槠渚砝@在其它物件中，或者由顯著重于負(fù)載其它部分的織物構(gòu)成。在這種情況下，隨著潮濕物件翻滾經(jīng)過滾筒排放裝置，溫度將簡單地下降，并且相對濕度將簡單地上升。這些都將重設(shè)停留時(shí)間。
盡管圖38示出了溫度和相對濕度傳感器，但是兩者都不是必須的?？蛇x地，停留定時(shí)器可以由dT/dt或dRH/dt尖峰信號重設(shè)。例如，若如圖40所示使用溫差，也可以采用在滾筒排放裝置或出口處設(shè)置的單個(gè)相對濕度傳感器。如果，在停留時(shí)間的過程中，在排放裝置內(nèi)相對濕度快速上升，超過閾值范圍，這將重設(shè)停留時(shí)間。
溫度控制希望在烘干過程中維持相對恒定的溫度。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，蒸發(fā)器飽和溫度保持為盡可能地低，而不會導(dǎo)致積冰。優(yōu)選地，可以通過調(diào)整濕空氣散熱器14或再冷卻器44的效率而如期望那樣控制干衣機(jī)溫度。
希望以盡可能小的延時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度控制，特別是當(dāng)同時(shí)使用再冷卻器44和制冷劑節(jié)熱器50時(shí)。
當(dāng)再冷卻器44被切斷時(shí)，制冷劑節(jié)熱器50將傳遞更多的熱量。當(dāng)再冷卻器44被關(guān)閉或打開時(shí)，例如通過風(fēng)扇循環(huán)，TEV 30通常需要15～30秒來實(shí)現(xiàn)均衡；這是一種效率低的過渡狀態(tài)。因而，比例控制優(yōu)選地是用于此實(shí)施方式的開/關(guān)控制，并且對于所有的實(shí)施方式是有利的。
圖31示出本發(fā)明熱泵式干衣機(jī)系統(tǒng)的另一實(shí)施方式，其中，一個(gè)溫度傳感器1010設(shè)置在剛好位于烘干滾筒10的熱空氣入口的外側(cè)。傳感器1010向溫度控制器1012提供代表烘干滾筒10入口處溫度的信號。溫度控制其1012產(chǎn)生風(fēng)扇速度控制信號，用于操作再冷卻器風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)1014。風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)1014利用來自室內(nèi)或其它適當(dāng)來源的冷卻空氣來對再冷卻器進(jìn)行空氣冷卻。
圖32示出本發(fā)明熱泵式干衣機(jī)系統(tǒng)的再一實(shí)施方式，其中，設(shè)置一個(gè)溫度傳感器1010，傳感器1010向溫度控制器1012提供代表烘干滾筒10入口處溫度的信號。溫度控制其1012產(chǎn)生饋送至水冷控制閥1016的水冷控制信號。閥1016從供水設(shè)施或其它適當(dāng)來源接收冷卻水，并將所述冷卻水供應(yīng)至水冷再冷卻器44。如圖32中所示，水冷再冷卻器的出口可以連接至排放水收集器1018。如果需要，收集器1018中的水可以排放至如圖35中所示的洗衣機(jī)的熱負(fù)載。
散熱器在使用濕空氣散熱器的實(shí)施方式中，散熱器14可以由主動(dòng)式機(jī)械緩沖器調(diào)節(jié)；通過改變流過散熱器上的冷卻室內(nèi)氣流的流量，或通過改變烘干空氣循環(huán)中的散熱器支路。
替代地，調(diào)整可以通過循環(huán)散熱器風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)，或優(yōu)選地通過改變散熱器風(fēng)扇速度。可變的速度將有利地減少或消除通常與風(fēng)扇循環(huán)相聯(lián)系的附加的溫度延時(shí)。
在風(fēng)扇控制實(shí)施方式中，散熱器14可以封閉在優(yōu)選絕熱的殼體內(nèi)，在風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)沒有工作時(shí)，所述殼體大大限制了傳熱以及自然對流氣流，從而利于利用各種冷卻氣流裝置精確地控制散熱器14的有效性。
再冷卻器在使用再冷卻器的實(shí)施方式中，可以采用轉(zhuǎn)換閥裝置實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，根據(jù)需要，所述轉(zhuǎn)換閥裝置以類似于預(yù)熱蒸發(fā)器轉(zhuǎn)換閥——在圖3中示為部件38——的方式將再冷卻器切入或切出制冷劑回路。
替代地，再冷卻器風(fēng)扇可以根據(jù)需要循環(huán)以調(diào)節(jié)所述再冷卻器。在所述優(yōu)選實(shí)施方式中，再冷卻器調(diào)節(jié)采用可變的風(fēng)扇速度實(shí)現(xiàn)，在沒有由風(fēng)扇循環(huán)所導(dǎo)致的延時(shí)的情況下實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
在風(fēng)扇控制實(shí)施方式中，再冷卻器44可以封閉在優(yōu)選絕熱的殼體內(nèi)，在風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)不工作時(shí)，所述殼體大大限制了傳熱以及自然對流氣流，從而利于利用各種冷卻氣流裝置精確地控制散熱設(shè)備14的有效性。
熱膨脹閥熱膨脹閥(TEV)30可以構(gòu)造成在蒸發(fā)器排放處維持恒定的或接近恒定的過熱。在比例控制或PID控制下，這可以通過傳感球型的簡單機(jī)械式TEV 30而實(shí)現(xiàn)，或者優(yōu)選地以步進(jìn)馬達(dá)型閥實(shí)現(xiàn)。
在替代實(shí)施方式中，TEV 30可以構(gòu)造成忽略蒸發(fā)器過熱，并尋求維持流出蒸發(fā)器的氣體的溫度恒定。這是維持蒸發(fā)器空氣溫度盡可能低而不會結(jié)冰的最直接的方法。
后一種方法忽略蒸發(fā)器過熱，蒸發(fā)器過熱在實(shí)際上可以達(dá)到零(飽和蒸氣)。如果與制冷劑節(jié)熱器50一起使用，這將不會影響性能，或?qū)е乱后w進(jìn)入壓縮機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。制冷劑節(jié)熱器50在壓縮機(jī)吸口處導(dǎo)致顯著的過熱，并且在蒸發(fā)器的排放處飽和蒸氣將沒有不受歡迎的效果。
如果需要，可以用恒壓閥、毛細(xì)管或其它適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置代替TEV30。
制冷劑接受器28優(yōu)選地提供合適的性能改進(jìn)，但是不是必須的，如果需要可以去除，這稍微地降低制造成本。
干燥度控制干燥度可以用標(biāo)準(zhǔn)的電子裝置監(jiān)控，所述電子裝置通過金屬指狀件測量織物的電阻，所述指狀物安裝在隔板內(nèi)或安裝在絕熱的葉片內(nèi)。盡管此種方法工作良好，并且已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是其具有缺點(diǎn)。金屬條的存在是必須的，否則濕衣物將使得連接常常不足以滿足傳感器的邏輯。另外，其嚴(yán)重依賴于衣物的良好翻轉(zhuǎn)。如果衣物卷起，對于諸如床單之類的大衣物這是常見的，或者如果少數(shù)幾件衣物簡單地保持朝著干衣機(jī)的后部或前部，金屬條不能感測到各個(gè)濕衣物，并且干衣機(jī)將在沒有達(dá)到適當(dāng)?shù)母稍锒鹊那闆r下停機(jī)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以監(jiān)測進(jìn)入和流出滾筒的干燥空氣的混合比率。當(dāng)滾筒上的混合比率差處在期望的公差內(nèi)，例如每1千克干燥空氣5克水，所述運(yùn)行可以繼續(xù)一個(gè)適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間，例如5分鐘，并停機(jī)。此5分鐘的停留時(shí)間適應(yīng)卷起的織物和/或隱藏的小衣物。如果存在此種情況，在所述5分鐘停留的過程中，這些衣物斷續(xù)地分離，并且離開滾筒的衣物的空氣混合比率短暫地升高，重新啟動(dòng)所述停留定時(shí)器裝置。然而，如果在五分鐘之后，滾筒排放處的混合比率沒有暫時(shí)的升高，將認(rèn)為衣物是干的。此方法的精度已經(jīng)大致證實(shí)為0.2磅的干衣物(烘干重量的2.5％)。
開路循環(huán)空氣線路本文件前述部分中討論的封閉式空氣回路實(shí)施方式的一個(gè)替代方式在圖27中示出。風(fēng)機(jī)12可以如圖所示地定位，或者可以定位在滾筒10排放口點(diǎn)3處，以在滾筒內(nèi)產(chǎn)生輕微的負(fù)壓，如同在滾筒密封部分所討論的一樣。
在此實(shí)施方式中，室內(nèi)空氣在點(diǎn)1處被抽入冷凝器26，在此被加熱。被加熱的室內(nèi)空氣流出冷凝器26，在點(diǎn)2處進(jìn)入滾筒10，并從織物中吸取水分。然后所述空氣流出滾筒10變得較冷與較濕，并在點(diǎn)3處進(jìn)入蒸發(fā)器18，蒸發(fā)器18從所述空氣吸取熱量。濕空氣在點(diǎn)4處離開蒸發(fā)器18，經(jīng)過風(fēng)機(jī)12，而在點(diǎn)5處到達(dá)外部通風(fēng)裝置，在此，所述空氣優(yōu)選地被排放至室外。
在此實(shí)施方式中，冷凝器26執(zhí)行傳統(tǒng)干衣機(jī)中加熱器的功能，具有大大減少的功率消耗，利用熱泵COP的優(yōu)點(diǎn)。蒸發(fā)器18不能冷凝滾筒排放處的所有水分。其去除足夠的熱量用于加熱在冷凝器26處輸入的室內(nèi)空氣。沒有冷凝出的水分隨著排出的空氣排出室外。再冷卻器44和濕空氣散熱設(shè)備14是不需要的，因?yàn)榛旧系扔趬嚎s機(jī)16功率消耗的熱量隨著排出的空氣而從所述系統(tǒng)排出。
在替代實(shí)施方式中，蒸發(fā)器18容量可足以從排出的空氣中冷凝基本上所有的水分，使得排出的空氣可以直接排放到室內(nèi)，從而不需要使用室外通風(fēng)裝置。在從實(shí)施方式中，再冷卻器44可以用于去除基本上等于壓縮機(jī)16功率消耗的熱量。排出的空氣可以用于冷卻再冷卻器44，消除對分離的再冷卻器44風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)的需要。
在完全冷凝實(shí)施方式的變型中，濕空氣散熱器14可以單獨(dú)使用，或與再冷卻器44一起使用，以去除基本上等于壓縮機(jī)16功率消耗的熱量。在此實(shí)施方式中，蒸發(fā)器18容量可以減小，使得散熱器14和蒸發(fā)器18組合的熱傳遞容量足以去除焓并冷凝排出空氣中的基本上所有水分。
可以采用空氣對空氣節(jié)熱器或熱管節(jié)熱器，熱部位于系統(tǒng)排放點(diǎn)5處，冷部位于系統(tǒng)入口點(diǎn)1處，用于提高效率。
制冷劑節(jié)熱器50可以施加至任何上述實(shí)施方式，以提高熱泵性能。
此實(shí)施方式吸取室內(nèi)空氣，并且與傳統(tǒng)的干衣機(jī)相似，其不能減少烘干空氣中水蒸氣的分壓力，這在附件A理論考慮中有討論。其具有下述優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)大大降低制造成本無熱管不需要再冷卻器較小的熱泵缺點(diǎn)烘干空氣排出對于大多數(shù)情況需要室外通風(fēng)裝置排放物中的化學(xué)蒸氣烘干紙(Dryer Sheets)洗滌添加物較慢，與傳統(tǒng)干衣機(jī)相當(dāng)?shù)暮娓蓵r(shí)間附加程序改進(jìn)預(yù)熱熱存儲預(yù)熱時(shí)間和預(yù)熱能量消耗可以通過存儲在工作時(shí)產(chǎn)生的廢熱而減少。盡管優(yōu)選的介質(zhì)是石蠟和/或其它蠟的混合物，也可以采用適用于所述工作溫度范圍的任何具有足夠容量的熱存儲介質(zhì)。
在圖15中示出一個(gè)實(shí)施方式，其中相變熱熱交換器106包含相變介質(zhì)和適當(dāng)?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，介于滾筒10濕空氣排放處。所述支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造成具有足夠的表面面積將所述介質(zhì)暴露至滾筒廢氣，以及當(dāng)介質(zhì)在液態(tài)時(shí)維持其形狀因素。
當(dāng)干衣機(jī)處在穩(wěn)態(tài)工作溫度時(shí)，相變介質(zhì)從滾筒廢氣吸收熱量，有效地執(zhí)行濕空氣散熱器14的功能。流出相變熱交換器106的空氣被充分地冷卻以限制散熱設(shè)備14的效率。這一直持續(xù)到相變材料基本上熔化并且不能再吸收更多的熱量為止。此時(shí)，散熱器14執(zhí)行其通常的功能，從干衣機(jī)去除熱量，用于所述循環(huán)的剩余部分。散熱器14可以關(guān)閉，優(yōu)選地由控制器32關(guān)閉，如同本文件前面部分中所討論的，直到熱存儲介質(zhì)變得飽和。
當(dāng)干衣機(jī)開始進(jìn)行連續(xù)的烘干循環(huán)時(shí)，如果其是冷的，或如果其沒有完全預(yù)熱，相變熱交換器106將加熱滾筒廢氣，為干衣機(jī)提供預(yù)熱熱量。當(dāng)介質(zhì)完全凍結(jié)并且不能再提供任何熱量時(shí)，或者如果干衣機(jī)在此之前達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?，那么所述介質(zhì)停止供熱，并且所述循環(huán)繼續(xù)正常進(jìn)行。在穩(wěn)態(tài)階段，介質(zhì)再次被加熱。
此方法縮短了預(yù)熱時(shí)間，且不會增加能量消耗，有效地減少了烘干時(shí)間和單位負(fù)載的能量消耗。
一個(gè)替代實(shí)施方式在制冷劑回路中(未示出)采用熱存儲介質(zhì)。在該優(yōu)選的制冷劑回路實(shí)施方式中，熱存儲介質(zhì)位于冷凝器26和再冷卻器44之間的點(diǎn)2’處。在一替代制冷劑回路實(shí)施方式中，熱存儲介質(zhì)可以與再冷卻器44是一體式的，或者可以位于再冷卻器44和制冷劑節(jié)熱器52之間的點(diǎn)3’處。
在此后一實(shí)施方式中，再冷卻器44可以切斷，優(yōu)選地由系統(tǒng)控制器切斷，直到熱存儲介質(zhì)飽和。在穩(wěn)態(tài)過程中，與由再冷卻器44去除熱量同時(shí)，飽和后的熱存儲介質(zhì)的溫度將低于所述優(yōu)選制冷劑回路實(shí)施方式的溫度。
在所述優(yōu)選制冷劑回路實(shí)施方式中，相變介質(zhì)從流出冷凝器26的制冷劑吸收熱量，冷卻所述制冷劑并用發(fā)揮再冷卻器44的功能。當(dāng)所述介質(zhì)吸熱時(shí)，其充分地冷卻所述制冷劑以限制再冷卻器44的效率。當(dāng)相變介質(zhì)飽和時(shí)，即完全熔化并不能再吸熱時(shí)，再冷卻器44執(zhí)行其通常的功能，為了所述循環(huán)的剩余部分吸收熱量。再冷卻器44可以被切斷，優(yōu)選地由控制器32切斷，如同在本文件前面部分中所討論的一樣，直到熱存儲介質(zhì)變得飽和。
當(dāng)干衣機(jī)開始進(jìn)行連續(xù)的烘干循環(huán)時(shí)，如果其是冷的，或如果其沒有完全預(yù)熱，相變熱介質(zhì)將加熱進(jìn)入節(jié)熱器50的制冷劑，為干衣機(jī)供預(yù)熱熱量。節(jié)熱器50將此熱量直接傳遞至壓縮機(jī)吸口，增加吸口處氣體密度、以及制冷劑質(zhì)量流。這混合了相變介質(zhì)的效果；在達(dá)到工作溫度之前，熱泵有效率地運(yùn)行，進(jìn)一步減少了預(yù)熱時(shí)間。
當(dāng)介質(zhì)完全凝固并且不能再提供任何熱量時(shí)，或者如果干衣機(jī)在此之前達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?，那么所述介質(zhì)停止供熱，并且所述循環(huán)繼續(xù)正常進(jìn)行。此方法大大縮短了預(yù)熱時(shí)間，且不會增加能量消耗，有效地減少了烘干時(shí)間和單位負(fù)載的能量消耗。
主動(dòng)膨脹器為了提高熱泵效率并進(jìn)一步降低烘干能量消耗，如圖11中所示，此實(shí)施方式采用主動(dòng)膨脹器108代替TEV。膨脹器108執(zhí)行與TEV相同的功能，但不使用不可逆摩擦作為壓力下降源，從而可逆地從制冷劑吸取能量。此優(yōu)選實(shí)施方式采用小的渦卷型制冷劑壓縮機(jī)，可逆地運(yùn)轉(zhuǎn)作為膨脹器，并且產(chǎn)生可用的電能。一個(gè)渦卷型膨脹器將有利地忍耐制冷劑在膨脹的過程中的內(nèi)部蒸氣化。
此設(shè)置保持熱泵制冷劑回路的氣密特性，以及其設(shè)計(jì)壽命和可靠性。在膨脹器旋轉(zhuǎn)速度的范圍上，膨脹器的電能輸出可以發(fā)送至提供穩(wěn)定受控電供應(yīng)的電控制器。所得的清潔電供應(yīng)可以用于操作輔助構(gòu)件，諸如風(fēng)扇和或滾筒馬達(dá)，或根據(jù)需要可以供應(yīng)壓縮機(jī)動(dòng)力的一部分。
改進(jìn)的制冷劑和用于所述制冷劑的設(shè)備為了從熱泵完全消除碳?xì)浠衔?、氟利昂和氯，有利地使用水作為制冷劑。意圖將水用作工作流體的熱泵系統(tǒng)具有新穎的設(shè)備設(shè)計(jì)考慮點(diǎn)，其提供便于制造的優(yōu)點(diǎn)，以及零ODP，以及零全球變暖。
與傳統(tǒng)的制冷劑相比，以水作為制冷劑的熱泵系統(tǒng)將在大大降低的壓力和升高的容積流量工作。設(shè)計(jì)用于水基制冷劑的熱泵設(shè)備將具有相當(dāng)不同的要求。
在熱泵式干衣機(jī)的優(yōu)選溫度范圍下運(yùn)行時(shí)，熱泵系統(tǒng)中的典型系統(tǒng)壓力在低側(cè)為小于～1PSIA，在高側(cè)為大于～10PSIA。制冷劑容積流量率大大高于傳統(tǒng)系統(tǒng)。用于所述優(yōu)選實(shí)施方式的壓縮機(jī)是混合式的，類似于風(fēng)機(jī)，也類似于傳統(tǒng)的熱泵式壓縮機(jī)。
適當(dāng)壓縮機(jī)的一種實(shí)施方式是旋轉(zhuǎn)葉片型的，與典型的旋轉(zhuǎn)式葉片設(shè)備相比，優(yōu)化為在底側(cè)處理高真空，以及高壓差。一種替代實(shí)施方式包括再生風(fēng)機(jī)階段。傳統(tǒng)的再生風(fēng)機(jī)不能產(chǎn)生足夠的壓差用于熱泵，進(jìn)行改型是必須的。一種實(shí)施方式包括多個(gè)級聯(lián)的再生風(fēng)機(jī)階段。
此系統(tǒng)的低壓側(cè)在相當(dāng)高的真空度(相較于環(huán)境空氣壓力)下運(yùn)行。為此，需要適當(dāng)?shù)难b置防止空氣通過軸密封等滲透穿過所述系統(tǒng)。為此，以及為了馬達(dá)冷卻，壓縮機(jī)部件優(yōu)選地封閉在密封殼體內(nèi)，類似于傳統(tǒng)的熱泵式壓縮機(jī)。
在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，在壓縮機(jī)中使用可溶于制冷劑的潤滑劑。必然有少量的所述潤滑劑通過活塞環(huán)、渦卷密封等泄漏。允許泄漏的潤滑劑通過制冷劑回路循環(huán)，并在吸取側(cè)最終返回壓縮機(jī)。
一種用于水制冷劑的壓縮機(jī)實(shí)施方式是無油型的，不需要潤滑劑。一種替代實(shí)施方式具有在質(zhì)量上改進(jìn)的密封以及簡化的風(fēng)機(jī)，其帶有可在制冷劑回路內(nèi)循環(huán)的可溶于水的潤滑劑。所述優(yōu)選的潤滑劑將不會實(shí)質(zhì)上影響水制冷劑的熱力學(xué)性能。
水制冷劑可能導(dǎo)致腐蝕。在所述優(yōu)選實(shí)施方式中，管路是非金屬的，管路腐蝕不是問題。壓縮機(jī)中的腐蝕可以采用多種方法解決。一種實(shí)施方式在所述可溶于水的潤滑劑中采用腐蝕抑制劑。一種替代方法可以使用或不使用腐蝕抑制劑，其為壓縮機(jī)濕部件采用抗腐蝕材料或進(jìn)行電鍍。
第三實(shí)施方式包括安裝在系統(tǒng)管路內(nèi)的氧獲取裝置。此種裝置在運(yùn)行時(shí)間的第一時(shí)間內(nèi)去除制冷劑中攜帶的氧，去除或消除壓縮機(jī)、管路以及接觸制冷劑的所有部件中的腐蝕。氧獲取介質(zhì)可以與可得的氧反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為惰性的化合物而留在所述介質(zhì)內(nèi)，所述氧獲取介質(zhì)可以催化地吸收氧，或者可以使用其它適當(dāng)?shù)难b置從所述系統(tǒng)中去除氧。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述獲取裝置可以是可消耗的單次使用型的，其在去除氧的過程中快速地消耗。所述獲取介質(zhì)可以包裝在密封的罐內(nèi)，所述罐在制造所述系統(tǒng)時(shí)安裝，所述獲取介質(zhì)在第一次使用時(shí)去除可得的氧，并變成永久鈍態(tài)成分，非常類似于在傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的過濾器/干燥劑。
此系統(tǒng)中的熱交換器也將不同于傳統(tǒng)熱泵HX設(shè)計(jì)?；诘偷墓ぷ鲏毫?，以及高容積流量，典型的小孔翼片和U管構(gòu)造將不能正確地運(yùn)行。優(yōu)選的HX實(shí)施方式包括直徑相對大的入口以及多分支地連接至相當(dāng)多平行流管或通道的排放端口。低的工作壓力將允許非常低成本的HX設(shè)計(jì)。
管路設(shè)計(jì)也將不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)。優(yōu)選地，其將是較大直徑的，并且可以是較輕的材料，例如鋁、PVC或其它適當(dāng)?shù)木酆衔?。在?yōu)選實(shí)施方式中，PVC管路與溶焊接頭一起使用，其相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)提供大大降低的制造成本。
水制冷劑在空調(diào)系統(tǒng)的通常溫度下呈現(xiàn)實(shí)用的飽和壓力，并且使用水制冷劑的熱泵裝備可以用在空調(diào)應(yīng)用中，以及用在熱泵式干衣機(jī)中。
附加特征用于烘干諸如運(yùn)動(dòng)鞋之類不翻滾物件的靜止?jié)L筒傳統(tǒng)干衣機(jī)通常為烘干運(yùn)動(dòng)鞋等提供可去除的靜止架。此架附著至通常不旋轉(zhuǎn)的后滾筒隔板，以及附著至前門框架。其目的僅僅在于為不能翻轉(zhuǎn)的物件提供靜止平臺。
熱泵式干衣機(jī)具有可以停止而用于烘干諸如運(yùn)動(dòng)鞋之類的物件的分離式滾筒或葉片。如果需要，可以提供多級的架子用于烘干大量的不翻滾物件。此架子簡單地靠在滾筒的內(nèi)側(cè)，且不需要復(fù)雜的附著裝置。
一個(gè)替代實(shí)施方式包括單級或多級架子，所述架子固定待烘干物件，所以滾筒或葉片可以旋轉(zhuǎn)且不會導(dǎo)致所述物件翻滾或落下。在此實(shí)施方式中，滾筒或葉片旋轉(zhuǎn)速度可以降低以使不平衡最小化，同時(shí)使?jié)裎锛玫乇┞队诤娓煽諝狻Ｔ陟o止?jié)L筒實(shí)施方式中，此類架子可以附著至葉片并作為一個(gè)整體隨之旋轉(zhuǎn)。
模塊化熱泵熱泵系統(tǒng)可以構(gòu)造成為單元式的模塊，允許簡單地移除以進(jìn)行維修或更換。單元式模塊還可以有利地連接至現(xiàn)存的傳統(tǒng)翻滾干衣機(jī)，從而將其轉(zhuǎn)換為熱泵干衣機(jī)。在后一情況下，所述模塊可以構(gòu)造成支座，所連接的干衣機(jī)座放于所述支座上。
熱泵烘干紙烘干紙現(xiàn)在可從多個(gè)廠商獲得，其含有在烘干過程中釋放的織物軟化劑并滲入織物內(nèi)。這些烘干紙?jiān)O(shè)計(jì)用于傳統(tǒng)干衣機(jī)，并且產(chǎn)生足夠的活性蒸氣以維持所需的濃度，因?yàn)闈L筒空氣持續(xù)地被室內(nèi)空氣替代。
熱泵干衣機(jī)不以室內(nèi)空氣沖淡空氣循環(huán)，且烘干紙不需要產(chǎn)生象傳統(tǒng)干衣機(jī)所需的那么多活性蒸氣。用于熱泵式干衣機(jī)的降低蒸氣率的烘干紙將以大大降低的成本獲得與傳統(tǒng)干衣機(jī)所使用的傳統(tǒng)烘干紙相當(dāng)?shù)男阅堋?br> 在替代實(shí)施方式中，將在熱泵干衣機(jī)空氣環(huán)路內(nèi)提供適當(dāng)?shù)娜菀撞僮鞯谋３盅b置，其中可以設(shè)置壽命較長的制品。此制品優(yōu)選地是熱或水分活化的，可以以低的速率僅在烘干過程中放出活性蒸氣。其可以制成為海綿、模制塊等等，并可以設(shè)計(jì)為在替換之前持續(xù)用于任何所需數(shù)量的烘干循環(huán)。此保持裝置可以設(shè)置在門內(nèi)，作為線屑過濾器組件的一部分，或者設(shè)置在空氣環(huán)路中的任何位置處。
熱泵熱水源熱泵熱水源將從冷水產(chǎn)生熱水，或預(yù)熱水加熱器的進(jìn)給水流。其可以加熱或預(yù)熱用于任何程序的工藝用水。這通過從來自洗衣機(jī)的熱的排放水回收或存儲熱量而實(shí)現(xiàn)，其中所述熱量否則的話本來是會浪費(fèi)掉的。熱存儲優(yōu)選地以適當(dāng)?shù)南嘧兘橘|(zhì)實(shí)現(xiàn)，例如石蠟或易溶鹽，允許連續(xù)地進(jìn)行熱回收以及在后續(xù)階段中使用；所述熱源以及加熱過程不需要同時(shí)進(jìn)行。
所述熱泵優(yōu)選地使用存儲的熱量來升高輸入的洗滌水(例如冷的自來水)的溫度至適當(dāng)?shù)南礈鞙囟?。熱泵裝置可以包括大中央系統(tǒng)，該大中央系統(tǒng)從多個(gè)洗衣機(jī)排放裝置收集并存儲熱量，以及為多個(gè)洗衣機(jī)加熱洗滌水。在此優(yōu)選實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)集成在單個(gè)洗衣機(jī)中，或構(gòu)造成為放在現(xiàn)有洗衣機(jī)下的支座。商用洗衣機(jī)顯著短于其相應(yīng)的干衣機(jī)，并且支座可以將洗衣機(jī)升高到更方便的裝載高度。
優(yōu)選實(shí)施方式的例子在圖28中示出。在此實(shí)施方式中，包括壓縮機(jī)16、冷凝器110、節(jié)熱器50、接受器28、TEV 30以及蒸發(fā)器112的熱泵介于熱存儲裝置114和116之間。熱存儲裝置114和116可以包括任何適當(dāng)?shù)臒岽鎯橘|(zhì)；優(yōu)選的熱存儲實(shí)施方式包括適當(dāng)相變介質(zhì)(例如石蠟或易溶鹽，或其適當(dāng)?shù)幕旌衔?的容器。在此優(yōu)選實(shí)施方式中，熱交換器118和112集成在排出側(cè)熱存儲介質(zhì)114內(nèi)，熱交換器110和120集成在供應(yīng)側(cè)熱存儲介質(zhì)116內(nèi)。
當(dāng)洗衣機(jī)124需要熱洗滌水時(shí)，自來水在點(diǎn)1處進(jìn)入供應(yīng)側(cè)熱存儲介質(zhì)116，并經(jīng)過集成在該熱存儲介質(zhì)內(nèi)的熱交換器120，其將自來水加熱至所需的洗滌溫度，如下文所述。加熱后的水流出熱存儲介質(zhì)116，并在點(diǎn)2處進(jìn)入預(yù)熱加熱器34。所述洗滌水經(jīng)過預(yù)熱加熱器34并在點(diǎn)3處進(jìn)入洗衣機(jī)124的熱水入口。如果沒有足夠的存儲熱用于加熱進(jìn)入的冷洗滌水，象在冷啟動(dòng)的第一運(yùn)行過程中一樣，預(yù)熱加熱器34可以通電以加熱所述洗滌水。
在完成第一或任何后續(xù)的洗滌循環(huán)時(shí)，排出的水離開洗衣機(jī)124并帶著大量的熱量。此排出水在點(diǎn)4處流出洗衣機(jī)124，并進(jìn)入排水轉(zhuǎn)換閥126。如果排出水足夠溫暖，其經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥126并在點(diǎn)7處進(jìn)入排出側(cè)熱存儲裝置。排出水然后經(jīng)過集成在熱存介質(zhì)內(nèi)的熱交換器裝置118。熱交換器裝置118將熱從排出水傳遞至熱存儲介質(zhì)，并且冷卻后的排出水在點(diǎn)5處流至外部排水設(shè)施。
熱存儲裝置114內(nèi)的熱存儲介質(zhì)保持從排出水傳來的熱量。在優(yōu)選實(shí)施方式中，此介質(zhì)是相變型的，例如石蠟或易溶鹽，或者其適當(dāng)?shù)幕旌衔铩Ｋ鰺岽鎯橘|(zhì)優(yōu)選地具有足夠的容量來存儲一個(gè)或多個(gè)完整洗滌循環(huán)的熱量。
熱泵通過熱交換器裝置112、制冷劑蒸發(fā)器將存儲在排出側(cè)熱存儲裝置114內(nèi)的熱量傳遞至供應(yīng)側(cè)熱存儲裝置116，通過熱交換器裝置120，制冷劑冷凝器。所述供應(yīng)側(cè)熱存儲介質(zhì)存儲泵送的熱量。供應(yīng)側(cè)熱存儲介質(zhì)優(yōu)選地是相變介質(zhì)，類似于排出側(cè)介質(zhì)，具有與洗滌溫度相當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)。
當(dāng)足夠的熱存儲在供應(yīng)側(cè)介質(zhì)內(nèi)用于加熱洗滌水時(shí)，預(yù)熱加熱器34不再需要，可以關(guān)閉。進(jìn)入的冷自來水經(jīng)過熱交換器裝置110，熱交換器裝置110將熱量從熱存儲裝置116傳遞至進(jìn)入的自來水。由此自來水被加熱到適當(dāng)?shù)南礈鞙囟?，在點(diǎn)2處流出供應(yīng)側(cè)熱存儲裝置116，然后經(jīng)過預(yù)熱加熱器34，如果已經(jīng)達(dá)到所需的洗滌溫度則不改變，并在點(diǎn)3處進(jìn)入洗衣機(jī)124的熱水入口。
排出側(cè)水熱交換器112和存儲裝置114優(yōu)選地具有足夠的熱傳遞容量來實(shí)時(shí)回收和存儲排出水的熱量。類似地，供應(yīng)側(cè)水熱交換器120和熱存儲裝置116優(yōu)選地具有足夠的熱傳遞容量來實(shí)時(shí)地將進(jìn)入的自來水加熱至洗滌溫度。
熱存儲裝置優(yōu)選地是足夠絕熱的，以將熱量存儲一段超過洗衣機(jī)124的最大停機(jī)時(shí)間(例如整晚)的時(shí)期。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，同時(shí)在排出側(cè)和供應(yīng)側(cè)存儲熱量。這利用進(jìn)水和排水負(fù)載循環(huán)(duty cycle)，所述負(fù)載循環(huán)相當(dāng)?shù)?；各需要大約5分鐘，并通常以15至20分鐘的間隔發(fā)生。
熱泵優(yōu)選地具有低于熱存儲介質(zhì)的容量，并且運(yùn)轉(zhuǎn)超過排水和進(jìn)水時(shí)間、且少于進(jìn)水循環(huán)之間間隔的期間，根據(jù)需要，將存儲的熱從排出側(cè)泵送至供應(yīng)側(cè)熱存儲裝置。這有利地允許使用較小、較低成本的熱泵，且不會影響其性能。
替代地，熱存儲介質(zhì)可以僅僅施加在排出側(cè)或進(jìn)水側(cè)。在此實(shí)施方式中，熱泵具有足夠的容量實(shí)時(shí)地將熱從排出水泵送至洗滌水或反之。此實(shí)施方式允許在排出側(cè)或供應(yīng)側(cè)任一側(cè)使用熱存儲介質(zhì)，沒有在兩側(cè)都使用熱存儲介質(zhì)，但是需要相對較大并更昂貴的熱泵。
實(shí)際上，通常，洗滌水是熱的，而漂洗水是溫的或冷的。不利處在于冷的排出水流過排出側(cè)熱存儲裝置114。在優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)排出水溫度低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，轉(zhuǎn)換閥126被致動(dòng)，導(dǎo)致排出水在點(diǎn)4處完全繞過熱存儲裝置114，并在點(diǎn)6處直接流至外部排水設(shè)施。
由于冷排出水通常在冷進(jìn)水循環(huán)之后，所以對冷進(jìn)水循環(huán)不需要加熱進(jìn)入的水。整體上說，對足夠多的洗滌循環(huán)而言，存儲的熱量大致相當(dāng)于所需的熱量。
洗衣機(jī)124洗滌桶或滾筒優(yōu)選地是絕熱的，以使在洗滌停留時(shí)間中的熱量損失最小化。當(dāng)此系統(tǒng)用于一臺洗衣機(jī)或多臺洗衣機(jī)時(shí)，通常的能源和操作成本下降相當(dāng)于熱泵干衣機(jī)的能源和操作成本下降。
附件A理論考慮烘干的三狀態(tài)在對流烘干中，在織物從濕變干的過程中有三種可辨別的狀態(tài)預(yù)熱或上升階段、穩(wěn)定狀態(tài)、以及下降階段。
預(yù)熱是對流烘干的第一狀態(tài)。在此狀態(tài)下，織物處在含濕量最高的階段，并且烘干空氣是相當(dāng)干的。在此階段，待烘干織物表面的溫度低于烘干空氣的濕球溫度。這是預(yù)熱過程中的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。烘干空氣的濕球溫度必定下降，待烘干織物表面的溫度必定升高。因此烘干空氣將熱量傳遞至衣物，衣物將水分傳遞至所述空氣。當(dāng)達(dá)到平衡條件，即衣物的表面溫度等于所述濕球溫度時(shí)，此機(jī)制將停止。
在烘干的穩(wěn)定階段，衣物的表面溫度保持恒定，空氣的濕球溫度也保持恒定。此時(shí)，水分以穩(wěn)定的傳遞速率從衣物傳遞至所述空氣，并且滾筒有效地絕熱。在穩(wěn)定階段烘干的機(jī)制在于，空氣/織物邊界層內(nèi)的水、以及大量空氣中的水的局部壓力是不同的(下面在低溫烘干機(jī)制中討論)。當(dāng)濕織物的芯部具有足夠的水分供給至所述表面——使得該速度等于水分從所述表面釋放至空氣的速度時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)繼續(xù)。然而，在某些點(diǎn)處，在織物的芯部沒有足夠的水分來維持這一點(diǎn)，質(zhì)量傳遞將開始降低此過程的速度。此閾值參見臨界水分含量。臨界水分含量根據(jù)衣物的尺寸和形狀以及織物本身而不同。
下降階段是烘干最后且效率最低的階段。在此階段，在織物表面附近沒有足夠的水分來保持空氣/織物邊界層的水分局部壓力差的恒定。隨著此局部壓力差下降，烘干的驅(qū)動(dòng)力減小。因此在此階段中質(zhì)量傳遞是瓶頸，因?yàn)楹娓煽諝鈨H僅能帶走所述表面上的水分。質(zhì)量傳遞是水分從所述芯部到所述表面的運(yùn)動(dòng)，并且受兩個(gè)變量的控制織物本身、以及其內(nèi)能?？椢锸遣荒芨淖兊模瑥亩ㄒ荒苡糜谠黾雍娓沈?qū)動(dòng)力的變量是衣物的內(nèi)能。在此階段中，通過對流傳遞熱量是相當(dāng)難的，因此烘干速率連續(xù)地下降，直到漸近烘干。這是對流烘干的實(shí)際限制。
低溫烘干機(jī)制“平衡的水分含量在固體烘干中，辨別吸濕材料和非吸濕材料是重要的。如果吸濕材料與恒定溫度和濕度的空氣接觸，直到達(dá)到平衡，那么所述材料將達(dá)到確定的水分含量。此水分稱為特定條件的平衡水分含量。平衡水分可以作為表面膜被吸收或者在降低的壓力下冷凝在固體的毛細(xì)管內(nèi)，其濃度將隨著周圍空氣的溫度和濕度改變。然而，在低溫下，例如60華氏度至120華氏度，平衡水分含量與相對濕度百分比的曲線圖基本上不依賴于溫度，在零濕度所有材料的平衡水分含量為零?！?Perry&Chilton，ChemicalEngineers’Handbook，F(xiàn)ifth Edition20-12.McGraw-Hill)。
上述引用闡釋了在相對較低溫度下烘干衣物的理論。用于此烘干的機(jī)制不是使水沸騰，而是兩個(gè)具有不同水分含量的物體趨于達(dá)到平衡。這與在寒冷的天氣下皮膚干燥是相同的機(jī)制。這是由在烘干介質(zhì)(在此情況下，是空氣)中和在濕纖維表面上的水蒸氣局部壓力的差異而驅(qū)動(dòng)的。
衣物表面在穩(wěn)定狀態(tài)烘干的過程中，總是處在周圍空氣的濕球溫度(織物芯部將可測量地冷于表面)。在衣物和空氣的邊界層處，衣物和周圍空氣薄層的溫度都將是所述濕球溫度。由于衣物是濕的，周圍空氣薄層將是飽和的(100％RH)。在邊界層的溫度下，對應(yīng)于100％RH，在此空氣薄層中有確定的以及已知的水蒸氣局部壓力。大量烘干空氣的相對濕度不是100％，實(shí)際上低很多。這對應(yīng)于大量空氣中的降低的水蒸氣局部壓力。
局部壓力的此壓差導(dǎo)致邊界層的水蒸氣移動(dòng)到大量空氣中。水蒸氣的此損失立即由衣物表面補(bǔ)充，烘干衣物并再次濕潤邊界層空氣。此機(jī)制涉及下面的等式中的烘干速率烘干速率＝htA×Δp在此等式中，為ht是在濕織物和對流烘干介質(zhì)(在此情況下，空氣)之間的總熱傳遞系數(shù)。A是暴露于烘干介質(zhì)的濕織物的總表面積。A取決于負(fù)載的尺寸、烘干滾筒的尺寸、以及滾筒旋轉(zhuǎn)的速度。Δp是前面討論的局部壓力差。
此等式示出對于給定尺寸滾筒內(nèi)的給定負(fù)載衣物，唯一直接控制烘干速率的變量是局部壓力差(Δp)。有兩種途徑增加Δp，進(jìn)而增加烘干速率；增加邊界層處的水蒸氣飽和局部壓力，或者降低大量空氣中的水蒸氣局部壓力。
傳統(tǒng)干衣機(jī)不能降低大量空氣中的水蒸氣局部壓力，因?yàn)槠湮∈覂?nèi)空氣，空氣中的水蒸氣局部壓力不會隨著干球溫度而可測量地變化。相反，傳統(tǒng)的干衣機(jī)通過加熱來增加衣物的表面溫度，進(jìn)而增加邊界層處的水蒸氣局部壓力。
熱泵干衣機(jī)部分地以相同方式使用熱，然而其還使用蒸發(fā)器盤管來減少進(jìn)入滾筒的大量空氣的整體水分含量。這將降低大量空氣中的水蒸氣局部壓力以及增加邊界層處的水蒸氣飽和局部壓力的能力結(jié)合了起來，使得熱泵干衣機(jī)以較低的滾筒輸入溫度實(shí)現(xiàn)較快的烘干。
駐留水分處理在長的停機(jī)時(shí)間過程中，烘干空氣環(huán)路中的水分可能會變得陳腐，并且可能支持霉菌生長。這可以采用下述的幾種方法處理。所述的處理方法可以單獨(dú)地使用或彼此組合使用。
1使干衣機(jī)干燥A主動(dòng)系統(tǒng)，使用一個(gè)或兩個(gè)非常小的風(fēng)扇，或許每個(gè)20瓦。這些風(fēng)扇可以構(gòu)造為在運(yùn)行之間清潔烘干空氣環(huán)路?？梢允褂靡粋€(gè)風(fēng)扇和通風(fēng)口或一個(gè)抽吸風(fēng)扇和一個(gè)排放風(fēng)扇。它們可以采用非常低的氣流，因?yàn)椴恍枰焖俚剡M(jìn)行清潔。它們可以在每次運(yùn)行后簡短地進(jìn)行循環(huán)，或者可以編程為在預(yù)定的停機(jī)時(shí)間后進(jìn)行循環(huán)。
圖39示出此種主動(dòng)系統(tǒng)。如圖中所示，一個(gè)輸入清潔風(fēng)扇1060可以用于向烘干空氣環(huán)路提供空氣。風(fēng)扇1060的出口可以通過止回閥或緩沖器1062連接至烘干空氣環(huán)路。該系統(tǒng)還可以包含一個(gè)通過止回閥或緩沖器1066連接至烘干空氣環(huán)路的排出清潔風(fēng)扇1064。
用于此種方法的排放通風(fēng)裝置可以是主動(dòng)的，可以由電磁線圈或馬達(dá)操作。其可以是簡單的單向活門，類似于威尼斯百葉窗(venetion blind)的構(gòu)造。如果設(shè)置在主風(fēng)機(jī)抽吸口處，并且偏置為當(dāng)主風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉，那么其在干衣機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將關(guān)閉。當(dāng)所述清潔風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)，所述排放通風(fēng)裝置將打開以允許用于清潔的空氣流走。整個(gè)構(gòu)造可以是反向的，緩沖器位于主風(fēng)機(jī)排放處時(shí)，僅僅允許空氣進(jìn)入，并且所述清潔風(fēng)扇排出空氣。
B被動(dòng)系統(tǒng)?？梢栽诤娓煽諝猸h(huán)路中使用濕度敏感半多孔隔膜材料，諸如由三菱制造并用于冰箱果菜抽屜中的那些材料。如果需要，可以形成兩個(gè)端口以允許交叉流過烘干空氣環(huán)路。所述端口可以相對于室內(nèi)環(huán)境處在相當(dāng)?shù)偷膲毫c(diǎn)處，以減少隔膜上的應(yīng)力。
現(xiàn)在參見圖39，在一優(yōu)選實(shí)施方式中，隔膜1068可以放置在烘干空氣環(huán)路的烘干部分處，例如放置在滾筒入口處。隔膜1068然后將響應(yīng)而濕度關(guān)閉。當(dāng)干衣機(jī)不工作且環(huán)路內(nèi)的濕度均衡時(shí)，隔膜1068將打開，允許水分緩慢地遷移出所述環(huán)路。替代地，可以使用一個(gè)隔膜1068和一個(gè)小的清潔風(fēng)扇1064。
2防菌A蒸發(fā)器部分內(nèi)的紫外線燈將大大地抑制細(xì)菌在環(huán)路中生長，并且將有助于使衣物氣味清新。小直徑的UV燈橫交于蒸發(fā)器設(shè)置，使得穿過散熱片之間空間的光線是非常有效的。圖39示出多個(gè)紫外線燈光源1070，該紫外線燈光源1070鄰近一個(gè)自我清潔陷入的線屑的蒸發(fā)器18。
B也可以使用臭氧發(fā)生器裝置來抑制細(xì)菌生長并使衣物氣味清新。這可以在停機(jī)時(shí)和/或在烘干時(shí)運(yùn)行。可以希望有兩個(gè)功率設(shè)置，使得在停機(jī)時(shí)臭氧發(fā)生器以低功率運(yùn)行，在烘干時(shí)以較高功率運(yùn)行。
C烘干紙封閉的環(huán)路系統(tǒng)需要較少的工作蒸氣，并且少于標(biāo)準(zhǔn)烘干紙1/4的烘干紙可以得到非常好的效果，并且使得干衣機(jī)在至少一兩天內(nèi)氣味非常好。
D集成式線屑過濾器及烘干紙由非常小的有孔開放泡沫材料、或者皺卷的紙基介質(zhì)制成的線屑過濾器可以由類似于在可置換烘干紙內(nèi)使用的織物軟化劑化學(xué)物質(zhì)處理。所述線屑過濾器安裝在適當(dāng)?shù)目芍脫Q或可重復(fù)使用的框架內(nèi)，所述框架適應(yīng)于干衣機(jī)的特定型號并替代現(xiàn)有的線屑過濾器。所述過濾器可以具有足夠的表面積(例如，通過皺卷)以便在廢棄之前處理大量的負(fù)載。
在熱泵干衣機(jī)中，因?yàn)楫a(chǎn)生少很多的線屑，并且熱泵干衣機(jī)的封閉環(huán)路構(gòu)造消耗較少的軟化劑化學(xué)物質(zhì)，利于針對大量負(fù)載使用所述過濾器/軟化器實(shí)施方式。熱泵干衣機(jī)中的此種類型過濾器可以具有10或更多負(fù)載的設(shè)計(jì)壽命，允許標(biāo)稱每周更換一次。
集成式自清潔線屑去除裝置迄今為止的干衣機(jī)設(shè)計(jì)尋求防止線屑得到蒸發(fā)器。線屑將趨于粘附到潮濕的蒸發(fā)器表面并最終堵塞蒸發(fā)器。然而，由于此干衣機(jī)產(chǎn)生相當(dāng)少量的線屑，蒸發(fā)器可以設(shè)計(jì)為吸取線屑，徹底消除對線屑過濾器的需要。圖36示出了此種實(shí)施方式。
蒸發(fā)器18可以具有多個(gè)翼片(未示出)，所述翼片間隔足夠大，允許適度的線屑積累在翼片上而不會影響氣流。帶摺皺的翼片將趨于比平翼片吸取更多的線屑。線屑的某些部分將隨著滴入收集盤20中的冷凝水而被徹底沖洗。
蒸發(fā)器18可以是自清潔的。如圖36中所示，來自貯槽22的冷凝水的噴灑水或洗滌水將被線屑沖洗泵泵送至蒸發(fā)器翼片上，將所有的剩余線屑沖洗到冷凝水盤20內(nèi)。然后線屑隨著冷凝水排放物由排出泵1022排出干衣機(jī)。此徹底沖洗可以在各烘干循環(huán)的結(jié)束時(shí)進(jìn)行，或者在烘干過程中的編程設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。例如，可以設(shè)置一個(gè)線屑沖洗控制器1024。有利地，在烘干時(shí)連續(xù)地循環(huán)所述用于徹底沖洗的水；必須考慮其對冷凝效果的影響。
另外，可以在空氣路徑內(nèi)設(shè)置一個(gè)自清潔式線屑捕獲器1026。捕獲器1026可以設(shè)置在風(fēng)機(jī)12和蒸發(fā)器18之間，如果需要該蒸發(fā)器可以進(jìn)行自清潔。來自貯槽22的水可以由泵1020提供至線屑捕獲器1026。含有線屑的水可以由盤1028收集并排出至貯槽22。
可以使用適度的水壓來利于從翼片去除線屑，然而大容量的沖洗將會產(chǎn)生更好的效果。在各對翼片之間帶有至少一個(gè)排出噴嘴的適當(dāng)?shù)钠绻茉O(shè)計(jì)與翼片設(shè)計(jì)相結(jié)合將徹底地沖洗翼片間間隙?？梢栽O(shè)想采用較大的貯槽來儲存足夠的水用于徹底沖洗。
所述歧管可以是單路橫過蒸發(fā)器頂部，或者可以在數(shù)個(gè)高度處多路橫過蒸發(fā)器。其可以由類似于制冷劑回路的附加管路構(gòu)造，在所述翼片間穿孔。如果使用多個(gè)小孔，使得在翼片之間的各間隙內(nèi)有很多小孔，那么不必將所述孔精確地對準(zhǔn)在所述孔之間。這將允許在制造蒸發(fā)器的過程中將徹底沖洗回路集成到蒸發(fā)器內(nèi)。
增加用于徹底沖洗的附加管路將使得整個(gè)蒸發(fā)器的尺寸稍微增大。這將提供稍微增大的翼片面積，以及良好的線屑裝載效率。
此功能將以冷凝水換向閥實(shí)現(xiàn)，冷凝水換向閥選擇冷凝水排出軟管或徹底沖洗噴嘴。然而，簡單地在貯槽中使用兩個(gè)泵(一個(gè)用于排水，另一個(gè)用于蒸發(fā)器徹底沖洗)會更簡單、更可靠，并且成本差不多。這還允許為了特定的目的對各泵進(jìn)行優(yōu)化。
熱管組件也可能趨于變濕，和/或吸取線屑，并且可能需要也被徹底沖洗。
J形翼片如圖37中所示，相互交叉的J形翼片1030可以用在專用的預(yù)過濾器設(shè)計(jì)中。各對鄰近J形翼片1030具有沖水噴嘴1034，沖水噴嘴1034通過線路1032而獲得線屑過濾器沖洗水。烘干循環(huán)空氣1034在鄰近的J形翼片1030之間經(jīng)過。水被收集在盤1036內(nèi)并排出至貯槽22。此設(shè)計(jì)利用線屑微粒的速度慣性，線屑微粒將不會越過J形彎，并將趨于撞擊在所述翼片上。此可以在蒸發(fā)器設(shè)計(jì)中應(yīng)用，但是用于適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)器容量與用于捕獲線屑相比，需要更高的翼片密度，J形翼片蒸發(fā)器可能導(dǎo)致不合需要的空氣壓力下降。
多孔翼片中空多孔翼片由燒結(jié)的微孔材料或帶有微孔的板材制造，可以提供有效的潤濕途徑。徹底沖洗水以適當(dāng)?shù)膲毫?yīng)至由翼片形成的中空強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)，并且通過所述孔滲出，維持潮濕的外部表面以及良好的排水向下流動(dòng)。這提供完全濕潤捕獲表面以及均勻潤濕的優(yōu)點(diǎn)。這將有助于防止線屑粘到未濕潤的翼片表面，以及防止妨礙去除。還將需要較少的徹底沖洗容積流量。
盡管這有點(diǎn)復(fù)雜，多孔翼片也可以直接施加至蒸發(fā)器。
噴流或霧此方法將趨于使?jié)L筒排出空氣濕度增加。此空氣已經(jīng)是相當(dāng)潮濕，因此噴流或霧產(chǎn)生的濕度增加效果是不重要的。
噴流，以及較大范圍的霧，將捕獲空氣流中的線屑，但是必須采取措施來使得帶有線屑的噴流或霧被適當(dāng)?shù)嘏懦?，而不會將氣流中的線屑攜帶到蒸發(fā)器。
噴流或霧與位于噴流/霧源直接下游出的J形翼片結(jié)合，可以良好地工作。這將令人滿意地冷卻J形翼片。這可以用制冷劑回路實(shí)現(xiàn)，并且將簡單地預(yù)冷卻所述空氣，而不增加額外的熱泵工作。
顯然，已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明提供了一種完全實(shí)現(xiàn)前述目的、方法和優(yōu)點(diǎn)的熱泵干衣機(jī)。盡管是在具體實(shí)施方式
的情況下說明的本發(fā)明，但是對于已經(jīng)閱讀前述說明的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其它的替代、修改和變型將是明顯的。因此，那些替代、修改和變型落在所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種烘干設(shè)備，包括用于容納待烘干物品的腔；用于將第一溫度的已加熱氣體供應(yīng)至所述腔的裝置；所述空氣供應(yīng)裝置包括一空氣流動(dòng)路徑，該空氣流動(dòng)路徑具有用于將水分從流出所述腔的空氣中去除以及用于將所述空氣的溫度降至低于露點(diǎn)溫度的裝置；所述空氣流動(dòng)路徑進(jìn)一步具有用于將流出所述水分去除裝置的所述空氣的溫度升高至所述第一溫度的裝置；以及一熱泵系統(tǒng)，其包括用于使液態(tài)的制冷劑經(jīng)過所述升溫裝置的裝置、用于控制制冷劑的質(zhì)量流量以及用于將所述制冷劑從所述液態(tài)轉(zhuǎn)化到液/汽態(tài)的裝置、以及用于使所述液/汽態(tài)的制冷劑通過所述水分去除裝置以將所述制冷劑轉(zhuǎn)化為汽態(tài)的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括具有壓縮機(jī)的所述熱泵系統(tǒng)，該壓縮機(jī)用于增加所述制冷劑壓力以及用于將所述制冷劑從所述汽態(tài)轉(zhuǎn)變至液態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述升溫裝置包括第一制冷劑-空氣熱交換器，并且其中所述水分去除裝置包括第二制冷劑-空氣熱交換器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述制冷劑質(zhì)量流量控制裝置包括膨脹閥。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于從所述水分去除裝置收集水的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于使所述空氣流過所述空氣流動(dòng)路徑的風(fēng)機(jī)以及用于從流出所述風(fēng)機(jī)的空氣中去除水分的濕空氣散熱器。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括具有預(yù)熱加熱器的所述空氣流動(dòng)路徑，該預(yù)熱加熱器位于所述升溫裝置和所述腔的一個(gè)入口之間。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括附著至所述熱泵系統(tǒng)的外部預(yù)熱蒸發(fā)器。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于從所述水分去除裝置和所述外部預(yù)熱蒸發(fā)器接收制冷劑的換向閥。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述空氣流動(dòng)路徑具有位于所述水分去除裝置和所述升溫裝置之間的空氣節(jié)熱器。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述空氣節(jié)熱器包括空氣至空氣熱交換器。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)包含壓縮機(jī)和用于從流出所述升溫裝置的所述制冷劑去除大致等于所述壓縮機(jī)功率消耗的熱量的裝置，使得所述制冷劑以顯著較低的焓進(jìn)入所述制冷劑質(zhì)量流量控制裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述熱量去除裝置包括至空氣熱交換器的制冷劑或至液體熱交換器的制冷劑。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述空氣節(jié)熱器包括熱管組件。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述熱管組件包括一個(gè)用于去除濕空氣的熱管熱部以及一個(gè)熱管冷部，并且其中所述熱管冷部從所述熱管熱部接收熱量。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述熱管熱部位于所述水分去除裝置入口側(cè)上，而所述熱管冷部位于所述水分去除裝置出口側(cè)上。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述熱管冷部位于所述水分去除裝置和所述升溫裝置之間。
18.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)包含制冷劑節(jié)熱器。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述制冷劑節(jié)熱器具有熱節(jié)熱器部分、冷節(jié)熱器部分、以及用于將熱從所述熱節(jié)熱器部分傳遞至所述冷節(jié)熱器部分的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述熱節(jié)熱器部分和冷節(jié)熱器部分各自由一熱交換器形成。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述用于控制所述制冷劑質(zhì)量流量的裝置包括膨脹閥，并且其中所述熱泵系統(tǒng)具有位于所述熱節(jié)熱器部分和所述膨脹閥之間的熱量去除裝置。
22.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于增加制冷劑質(zhì)量流量的壓縮機(jī)過熱降溫器。
23.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于在所述腔內(nèi)產(chǎn)生上升氣流的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述上升氣流產(chǎn)生裝置包含用于允許空氣在門之下進(jìn)入所述腔而在一后隔板的頂部附近流出的裝置。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述上升氣流產(chǎn)生裝置包含用于允許空氣在一后隔板底部附近進(jìn)入所述腔而在門的上方流出的裝置。
26.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述腔具有后部空氣入口和前部排氣出口。
27.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述腔包括一個(gè)滾筒，且所述滾筒具有受熱的壁。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述受熱的滾筒壁包含制冷劑熱交換器。
29.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)包含一個(gè)壓縮機(jī)，并且所述受熱的壁從所述壓縮機(jī)接收過熱的制冷劑。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述制冷劑流出所述受熱的壁并流經(jīng)所述升溫裝置。
31.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述腔包括靜止的滾筒和多個(gè)用于翻轉(zhuǎn)待烘干物件的旋轉(zhuǎn)式葉片。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于旋轉(zhuǎn)所述葉片的裝置。
33.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)式葉片由多個(gè)圓形環(huán)支撐。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)圓形環(huán)包括由輥?zhàn)又蔚那碍h(huán)和形成為帶孔盤的后環(huán)。
35.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)中的至少一個(gè)由低摩擦材料制成或覆蓋有低摩擦材料。
36.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述靜止?jié)L筒包括兩個(gè)半殼。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括安裝在所述半殼之間的單個(gè)環(huán)。
38.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述葉片各自從根部向梢部漸細(xì)。
39.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括所述葉片各自在所述葉片接觸所述滾筒的壁處朝前彎折。
40.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述滾筒各自至少部分地由柔性的低摩擦材料制成。
41.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述腔具有用于接收已加熱空氣的底部開口以及用于排出濕空氣的頂部開口。
42.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于啟動(dòng)所述設(shè)備及用于在預(yù)先選定的運(yùn)行時(shí)間之后停止所述設(shè)備的控制器。
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中，所述控制器包括定時(shí)器。
44.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中，所述空氣供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括一個(gè)風(fēng)機(jī)，所述熱泵系統(tǒng)包含一個(gè)壓縮機(jī)，并且所述控制器順序地啟動(dòng)所述風(fēng)機(jī)和所述壓縮機(jī)。
45.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器首先啟動(dòng)所述風(fēng)機(jī)，然后啟動(dòng)所述腔的旋轉(zhuǎn)，然后再啟動(dòng)所述壓縮機(jī)。
46.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述空氣流動(dòng)路徑包括開環(huán)空氣線路，所述開環(huán)空氣線路具有用于將空氣抽吸至所述空氣溫度升高裝置內(nèi)的入口、以及用于將濕空氣傳送至外部通風(fēng)裝置的風(fēng)機(jī)。
47.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述空氣供應(yīng)裝置包含用于從所述腔的排出空氣吸收熱量的相變熱交換器。
48.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)包含主動(dòng)式膨脹器。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述主動(dòng)式膨脹器包括渦卷型制冷劑壓縮機(jī)
50.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于感測干燥度的裝置和用于根據(jù)所感測到的干燥度對所述設(shè)備進(jìn)行控制的裝置。
51.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于感測織物濕度的裝置和用于根據(jù)所感測到的織物濕度對所述設(shè)備進(jìn)行控制的裝置。
52.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中，所述織物濕度感測裝置包含滾筒空氣入口濕度傳感器、滾筒空氣入口溫度傳感器、滾筒空氣排放溫度傳感器、和滾筒空氣排放濕度傳感器中的至少一個(gè)。
53.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)具有熱量去除裝置，且所述熱量去除裝置具有用于將已加熱的水供應(yīng)至至少一個(gè)其它物體的出口裝置。
54.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，所述出口裝置包括用于將已加熱的水供應(yīng)至至少一個(gè)洗衣機(jī)的裝置。
55.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，所述出口裝置包括用于將已加熱的水供應(yīng)至至少一個(gè)輻射器的裝置。
56.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其中，所述輻射器是一個(gè)外部輻射器。
57.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括具有一氣冷熱量去除裝置的所述熱泵系統(tǒng)；用于將冷卻空氣提供至所述氣冷熱量去除裝置的裝置；設(shè)置在所述腔的入口附近的溫度傳感器，其用于產(chǎn)生溫度信號；以及用于響應(yīng)于所述溫度信號而產(chǎn)生信號來對所述用于提供冷卻空氣的裝置進(jìn)行操作的裝置。
58.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括具有一水冷熱量去除裝置的所述熱泵系統(tǒng)；用于將冷卻水提供至所述水冷熱量去除裝置的裝置；設(shè)置在所述腔的入口附近的溫度傳感器，其用于產(chǎn)生溫度信號；以及用于響應(yīng)于所述溫度信號而產(chǎn)生信號來對向所述水冷熱量去除裝置提供冷卻水的裝置進(jìn)行操作的裝置。
59.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，其中，所述用于提供冷卻水的裝置包括冷卻水控制閥。
60.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述用于去除水分的裝置包括一個(gè)自清潔的捕獲線屑式蒸發(fā)器。
61.如權(quán)利要求60所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于將線屑沖洗水供應(yīng)至所述蒸發(fā)器的裝置。
62.如權(quán)利要求61所述的設(shè)備，其中，所述線屑沖洗水供應(yīng)裝置包括線屑沖洗控制器和線屑沖洗泵。
63.如權(quán)利要求60所述的設(shè)備，其中，所述蒸發(fā)器具有多個(gè)J形翼片。
64.如權(quán)利要求60所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括多個(gè)鄰近所述蒸發(fā)器設(shè)置用于抑制細(xì)菌生長的紫外線光源。
65.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述空氣流動(dòng)路徑包含位于所述腔和所述水分去除裝置之間的自清潔線屑捕獲器。
66.如權(quán)利要求65所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于將線屑沖洗水供應(yīng)至所述線屑捕獲器的裝置。
67.如權(quán)利要求66所述的設(shè)備，其中，所述線屑沖洗水供應(yīng)裝置包括線屑沖洗控制器和線屑沖洗泵。
68.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于在運(yùn)行之間凈化所述空氣流動(dòng)路徑中的烘干空氣的裝置。
69.如權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述凈化包括連接至所述空氣流動(dòng)路徑的出口凈化風(fēng)扇和入口凈化風(fēng)扇中的至少一個(gè)。
70.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括至少一個(gè)集成在所述空氣流動(dòng)路徑內(nèi)的濕度敏感半多孔隔膜。
71.如權(quán)利要求70所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)隔膜設(shè)置在所述空氣流動(dòng)路徑的烘干部分處。
72.一種洗滌設(shè)備，包括一個(gè)洗滌腔；用于將已加熱的水供應(yīng)至洗滌腔的裝置，所述已加熱水供應(yīng)裝置包括第一熱存儲裝置，該第一熱存儲裝置具有一熱交換裝置及一用于接收水的輸入裝置；用于將已加熱的水從所述洗滌腔排出以及將熱量從所述已加熱的水傳遞至一個(gè)排出側(cè)熱存儲裝置的裝置；以及熱泵系統(tǒng)，其用于將熱量從所述排出側(cè)熱存儲裝置傳遞至所述第一熱存儲裝置。
73.如權(quán)利要求72所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)包括具有壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)熱器、接受器、熱膨脹閥、以及蒸發(fā)器的制冷劑環(huán)路。
74.如權(quán)利要求73所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)進(jìn)一步包含制冷劑節(jié)熱器。
75.如權(quán)利要求74所述的洗滌設(shè)備，其中，所述制冷劑節(jié)熱器具有熱節(jié)熱器部分和冷節(jié)熱器部分。
76.如權(quán)利要求72所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱泵系統(tǒng)位于所述第一熱存儲裝置和所述排出側(cè)熱存儲裝置之間。
77.如權(quán)利要求72所述的洗滌設(shè)備，其中，所述已加熱水供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括預(yù)熱加熱器。
78.如權(quán)利要求72所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱存儲裝置各自具有熱存儲介質(zhì)。
79.如權(quán)利要求78所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱存儲介質(zhì)包括相變介質(zhì)容器。
80.如權(quán)利要求72所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱存儲裝置各自具有一對集成在其內(nèi)的熱交換器。
81.如權(quán)利要求72所述的洗滌設(shè)備，其中，所述熱存儲裝置都是絕熱的，以將熱量存儲一段時(shí)間，該段時(shí)間超過所述洗滌設(shè)備的最大停機(jī)時(shí)間。
82.一種用于烘干系統(tǒng)的烘干腔，包括靜止?jié)L筒以及多個(gè)用于翻轉(zhuǎn)待烘干物品的旋轉(zhuǎn)式葉片。
83.如權(quán)利要求82所述的烘干腔，進(jìn)一步包括用于使所述葉片旋轉(zhuǎn)的裝置。
84.如權(quán)利要求82所述的烘干腔，其中，所述旋轉(zhuǎn)式葉片由多個(gè)圓形環(huán)支撐。
85.如權(quán)利要求84所述的烘干腔，其中，所述多個(gè)圓形環(huán)包括由輥?zhàn)又蔚那碍h(huán)和形成為帶孔盤的后環(huán)。
86.如權(quán)利要求84所述的烘干腔，其中，所述環(huán)中的至少一個(gè)由低摩擦材料制成或覆蓋有低摩擦材料。
87.如權(quán)利要求82所述的烘干腔，其中，所述靜止?jié)L筒包括兩個(gè)半殼。
88.如權(quán)利要求87所述的烘干腔，進(jìn)一步包括安裝在所述半殼之間的單個(gè)環(huán)。
89.如權(quán)利要求82所述的烘干腔，其中，所述葉片各自從根部向梢端漸細(xì)。
90.如權(quán)利要求82所述的烘干腔，進(jìn)一步包括所述葉片各自在所述葉片接觸所述滾筒的壁處朝前彎曲。
91.如權(quán)利要求82所述的烘干腔，其中，所述葉片各自至少部分地由柔性的低摩擦材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于烘干諸如衣物等物品的烘干設(shè)備。該烘干設(shè)備包含用于容納待烘干物品的腔；用于將第一溫度的已加熱氣體供應(yīng)至所述腔的系統(tǒng)。所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括一空氣流動(dòng)路徑，該空氣流動(dòng)路徑具有用于將水分從流出所述腔的空氣中去除以及將所述空氣的溫度降至露點(diǎn)溫度的裝置。所述空氣流動(dòng)路徑進(jìn)一步具有用于將流出所述水分去除裝置的所述空氣的溫度升高至所述第一溫度的裝置。所述烘干設(shè)備進(jìn)一步包括一熱泵系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)包括具有壓縮機(jī)、冷凝器、TEV閥、以及蒸發(fā)器的制冷劑環(huán)路。
文檔編號F26B21/06GK1886628SQ200480035210
公開日2006年12月27日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者邁克爾·戈德堡, 詹姆斯·C·杜魯門, 亞歷山大·B·克尼芬 申請人:自推進(jìn)研發(fā)專家公司