包括熱泵的電器的製造方法
2023-05-03 04:49:31 2
包括熱泵的電器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電器(1)，其包括：處理室(3)，在該處理室(3)中處理介質；熱泵(6)，該熱泵(6)具有製冷劑可以在其中流動的製冷劑迴路(68)，該製冷劑迴路包括：第一熱交換器(61)，在第一熱交換器(61)處冷卻製冷劑並且加熱所述處理介質；第二熱交換器(62)，在第二熱交換器(62)處加熱製冷劑；壓縮機(63)，其對製冷劑增壓並且使製冷劑循環穿過製冷劑迴路，該壓縮機包括潤滑劑；以及減壓裝置(64)。第一熱交換器、第二熱交換器、壓縮機以及減壓裝置通過製冷劑易流入其中的製冷劑迴路管道系統(65)操作性地連接。製冷劑迴路管道系統(65)包括具有窄水力直徑(DHnarrow)的至少窄管道系統部分，並且窄水力直徑(DHnarrow)與製冷劑迴路管道系統(65)的剩餘管道系統部分的水力直徑(DH)之間的比率包括在0.4與0.95之間。至少一個窄管道系統部分位於下述中的至少一者中：第二熱交換器(62)的出口與壓縮機的入口(63a)之間、或者第一熱交換器(61)的出口與減壓裝置(64)的入口之間、或者減壓裝置(64)的出口與第二熱交換器(62)的入口之間、或者壓縮機(63)的吸入口水平面(L)下方或壓縮機(63)的吸入口水平面(L)處。
【專利說明】包括熱泵的電器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電器並且特別地涉及一種具有熱泵系統的電器。
【背景技術】
[0002] 衣物乾燥機通常包括乾燥室、鼓風機和加熱系統，其中，乾燥室設置成用於容置待 乾燥的物品，鼓風機用於循環熱空氣並將熱空氣給送到乾燥室中，加熱系統用於對待給送 到乾燥室中的空氣進行加熱以用於對乾燥室中容置的物品進行乾燥。
[0003] 近來，熱泵技術已經應用於衣物乾燥機以提高幹燥衣物的效率。更普遍地，熱泵當 今已經應用於例如洗碗機、洗滌機、洗滌乾燥機和滾筒乾燥機的多種不同電器中以提高其 工作的效率。
[0004] 在傳統的熱泵乾燥機中，加熱系統包括製冷劑迴路，來自滾筒的溼熱空氣被給送 到該製冷劑迴路中，使熱空氣中包含的水分藉助於製冷劑流體被冷凝並且因此被排出，同 時將熱的乾燥空氣再次給送至滾筒。更詳細地，通過風扇運動的空氣穿過滾筒以從溼衣物 去除水分，並且隨後該空氣在熱泵蒸發器中被冷卻和除溼並且在熱泵冷凝器中加熱以被再 次送入滾筒中。
[0005] 製冷流體通過壓縮機運動並壓縮。
[0006] 製冷劑迴路的壓縮機中設置有通常為潤滑油的潤滑劑以促進壓縮機內的安全液 體動力潤滑。
[0007] 潤滑油在壓縮機的例如活塞、軸、軸承等運動部件內形成薄膜，從而減小了運動部 件的由於摩擦的磨損。
[0008] 潤滑油還可以有助於冷卻壓縮機的電動馬達。這種效果在與環境的熱交換非常少 的半密閉式或密閉式壓縮機中是非常重要的。
[0009] 上述類型的衣物乾燥機例如從EP 1405946中已知。
[0010] 歐洲專利EP 1405946中所描述的乾燥機包括乾燥室和旋轉壓縮機，其中，待乾燥 物品被給送到該乾燥室中，旋轉壓縮機與蒸發器、膨脹閥以及氣體冷卻器一起以環形形狀 連接構成製冷劑迴路。旋轉壓縮機為將CO2用作製冷劑的內部中壓型多級壓縮類型。旋轉 壓縮機包括圓筒形氣密容器以及由通過旋轉軸驅動的第一旋轉壓縮元件（第一級）和第二 旋轉壓縮元件（第二級）構成的旋轉壓縮機構部分。壓縮機的機械部件通過藉助於相關的 孔從儲蓄器給送至壓縮機的適當部件的油來潤滑。來自乾燥室的空氣中包含的水分通過蒸 發器被冷凝以排出。
[0011] 美國專利申請US 2005/0086827描述了一種設置有熱泵的衣物乾燥機，該熱泵由 壓縮機、加熱盤管、膨脹閥和冷卻盤管構成並且能夠使熱交換介質循環。待乾燥的物品通過 由加熱盤管加熱的高溫空氣進行乾燥，並且從已乾燥物品蒸發的水分通過冷卻盤管冷凝並 排出。
[0012] 另外，在US 2005/0086827中公開的乾燥機中，提供了多級壓縮機。更普遍地，已 知電器的熱泵包括製冷劑迴路，製冷劑可以在該製冷劑迴路中流動並且該製冷劑迴路經由 管道系統連接第一熱交換器或冷凝器、第二熱交換器或蒸發器、壓縮機和減壓裝置。製冷劑 通過藉助壓縮機的系統增壓並循環。在壓縮機的排出側上，熱的且高度增壓的蒸汽在冷凝 器中被冷卻，直到該蒸汽冷凝成高壓、中溫的液體為止。冷凝的製冷劑隨後穿過諸如例如阻 氣門（choke)、閥或毛細管的膨脹裝置之類的減壓裝置。低壓液體製冷劑隨後進入蒸發器， 流體在該蒸發器中吸收熱量並蒸發。製冷劑隨後返回至壓縮機並且重複該循環。
[0013] 在已知的熱泵系統中使用的壓縮機中，某潤滑劑可以與製冷劑流體一起從壓縮機 流入製冷劑迴路中並與製冷劑流體混合。
[0014] 根據熱泵中所使用的製冷劑的類型，潤滑油和製冷劑能夠相互完全混溶以使得液 相具有僅一個相併且在這兩種流體之間形成均勻的溶液；或者這兩種流體能夠部分地混 溶，使得這兩種液體在一定程度上沒有形成溶液，而是以限定的壓力水平和溫度水平形成 具有不同成分的兩種單獨的液相。通常，溶解度隨著壓力水平增加並隨著溫度水平降低，並 且這兩種液體通常在壓縮機的出口處形成溶液。最終，潤滑油和製冷劑可能完全不能混溶， 在這種情況下，在任何溫度、壓力和成分狀態下都形成了兩種不同的液相。就熱泵中所使用 的典型製冷劑而言，製冷劑和潤滑劑在大多數情況下能夠部分地混溶（即，大約90%的制 冷劑和潤滑劑能夠部分地混溶），並且因此下文僅考慮第二種可能性和第三種可能性，具有 完全可混溶性的第一種可能性與本發明不相關。
[0015] 潤滑油和製冷劑的部分可混溶性（或不可混溶性）的結果在於：這兩種流體可能 會沿著製冷劑迴路分離並且在管道中流動的流體可以為製冷劑與一定量的呈液滴形式的 潤滑劑的混合物。
[0016] 更詳細地，潤滑油和製冷劑例如可以由於改變了這兩種流體的相互可混溶性的不 同操作條件（溫度、壓力）而在熱泵迴路的任何位置處互相分離。更詳細地，因某些熱動力 學條件，製冷劑不能將分離的潤滑劑輸送回壓縮機，即，例如製冷劑不能足夠快速地流動以 使潤滑劑與管道系統壁脫離並將潤滑劑帶回至壓縮機。
[0017] 因此，由於以上原因可能形成油捕集（oil trap)，並且特別地該捕集可能在製冷 劑迴路的任何位置中發生。
[0018] 然而，壓縮機的機械部件在其運作期間必須一直保持潤滑，並且因此優選的是將 潤滑油返回至壓縮機以在壓縮機內始終保持一定量的潤滑劑。
[0019] 此外，在熱交換器中以及製冷劑迴路的管道中捕集的潤滑油的存在可能會影響系 統的效率，即，其阻礙了處理介質與製冷劑之間的熱交換。
[0020] 因此， 申請人:已經認識到潤滑劑的捕集可能會不利地影響熱泵的熱效率並且還影 響壓縮機的正常運作。
[0021] 因此， 申請人:已經實施了一種構造成克服上述問題的新型熱泵電器。
[0022] 然而，例如特別是衣物乾燥機、洗滌乾燥機、洗滌機和洗碗機的家用電器的電器的 設計選擇受到了有限的可用空間和在該電器中存在的熱交換器的尺寸的極大的限制，因 此，促使油返回至壓縮機的管道系統的適當設計以及/或者壓縮機和熱交換器在設備殼體 內的避免油捕集的適當布置並非總是可能的。因此，實施了除對製冷劑迴路的不同設計進 行選擇以外的不同方法。
【發明內容】
[0023] 特別地，本發明的目的在於提供一種具有熱泵的下述電器，該電器克服了已知的 具有熱泵的電器的缺點。
[0024] 本發明的另一目的在於提供一種具有熱泵的下述電器，該電器具有簡單的結構並 且在該電器中同時確保並保持了長久時間的良好的熱效率。
[0025] 本發明的又一目的在於提供一種下述電器：在該電器中減少或避免了油捕集的形 成。
[0026] 本發明的電器包括乾燥機、洗滌乾燥機、洗滌機或者洗碗機，其中，諸如空氣或水 之類的處理介質通過第一熱交換器--即，冷凝器--加熱，並且隨後還將這種處理介質 用於處理室中。處理室可以為例如乾燥機的滾筒或者洗滌機或洗滌乾燥機的內膽（tub)。 在處理室中，加熱的處理介質例如用於洗滌或乾燥例如衣物或餐具的物品。
[0027] 如所述的，在這些電器中，由於限制了製冷劑迴路的可能的幾何結構和空間構型 的物理限制，因此特別地感受到對使油捕集最小化或避免油捕集的系統的需求。
[0028] 根據本發明的第一方面，提供了一種電器，該電器包括：
[0029] ?處理室，在該處理室中引入處理介質，
[0030] ?熱泵，該熱泵具有製冷劑可以在其中流動的製冷劑迴路，所述製冷劑迴路包括： 在其中冷卻製冷劑並且加熱處理介質的第一熱交換器；在其中加熱製冷劑的第二熱交換 器；對製冷劑增壓並且使製冷劑循環穿過製冷劑迴路的壓縮機，所述壓縮機包括潤滑劑； 以及減壓裝置，所述第一熱交換器、所述第二熱交換器、所述壓縮機以及所述減壓裝置通過 適於製冷劑流入的製冷劑迴路管道系統操作性地連接；
[0031] ?其中，製冷劑迴路管道系統包括具有窄水力直徑的至少一個窄管道系統部分，並 且窄水力直徑與製冷劑迴路管道系統的剩餘管道系統部分的水力直徑之間的比率包括在 0. 4至0. 95之間；所述至少一個窄管道系統部分位於：
[0032] -第二熱交換器的出口與壓縮機的入口之間，或者
[0033] -第一熱交換器的出口與減壓裝置的入口之間，或者 [0034]-減壓裝置的出口與第二熱交換器的入口之間，或者
[0035] -壓縮機的吸入口水平面的下方或壓縮機的吸入口水平面處。
[0036] 至少一個窄管道系統部分可以替代性地或以組合的方式位於以上列舉的位置中。
[0037] 管道系統的水力直徑Dh定義為：
[0038]
【權利要求】
1. 一種電器（1)，包括： ?處理室（3)，在所述處理室（3)中引入處理介質； ?熱泵￠)，所述熱泵（6)具有製冷劑能夠在其中流動的製冷劑迴路￠0)，所述製冷劑 迴路￠0)包括：第一熱交換器￠1)，在所述第一熱交換器￠1)處冷卻所述製冷劑並且加 熱所述處理介質；第二熱交換器（62)，在所述第二熱交換器（62)處加熱所述製冷劑；壓縮 機（63)，所述壓縮機￠3)對所述製冷劑增壓並且使所述製冷劑循環穿過所述製冷劑迴路， 所述壓縮機包括潤滑劑；以及減壓裝置￠4)，所述第一熱交換器、所述第二熱交換器、所述 壓縮機以及所述減壓裝置通過適於所述製冷劑流入的製冷劑迴路管道系統（65)操作性地 連接； ?其中，所述製冷劑迴路管道系統（65)包括具有窄水力直徑的至少一個窄管 道系統部分（70)，並且所述窄水力直徑（DHnamw)與所述製冷劑迴路管道系統（65)的剩餘 管道系統部分的水力直徑（DH)之間的比率包括在0. 4與0. 95之間；所述至少一個窄管道 系統部分（70)位於： -所述第二熱交換器（62)的出口與所述壓縮機（63)的入口（63a)之間，或者 -所述第一熱交換器（61)的出口與所述減壓裝置（64)的入口之間，或者 _所述減壓裝置（64)的出口與所述第二熱交換器（62)的入口之間，或者 -所述壓縮機（63)的吸入口水平面（L)的下方或所述壓縮機（63)的吸入口水平面（L) 處。
2. 根據權利要求1所述的電器（1)，其中，所述至少一個窄管道系統部分（70)的窄水 力直徑（DHnamJ相對於所述製冷劑流體管道系統￠5)的所述剩餘管道系統部分的所述水 力直徑（DH)包括 55% DH彡 D HnarrOT彡 80% D H。
3. 根據權利要求1或2所述的電器（1)，其中，所述至少一個窄管道系統部分（70)的 所述窄水力直徑（DHnamw)選擇成使得在所述至少一個窄管道系統部分（70)內獲得所述制 冷劑流體的大於lm/s的速度。
4. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述窄管道系統部分（70)位 於所述第一熱交換器（61)的出口與所述減壓裝置（64)的入口之間，並且其中，所述減壓裝 置（34)構造成對由所述窄管道系統部分（70)引起的壓降進行補償。
5. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述窄管道系統部分（70)的 所述窄水力直徑（DHnamw)包括在4mm與10mm之間。
6. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述電器（1)限定了堅向軸線 ⑵以及垂直於所述堅向軸線⑵的平面（X，Y)，並且其中，所述壓縮機（63)包括用於將所 述製冷劑吸入到所述壓縮機中的吸入口（63a)，所述吸入口限定了吸入口水平面（L)，所述 吸入口水平面（L)為平行於所述平面（X，Y)的平面並且所述吸入口水平面（L)在所述吸入 口（63a)所處的點處與所述堅向軸線（Z)相交。
7. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，包括位於所述第一熱交換器￠1)的 所述出口與所述減壓裝置（64)之間的輔助冷凝器（36)，優選地，所述輔助冷凝器位於所述 壓縮機（63)的所述吸入口水平面（L)的下方。
8. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，包括位於所述第二熱交換器￠2)的 所述出口與所述壓縮機（63)的所述入口（63a)之間的輔助蒸發器。
9. 根據權利要求8所述的裝置，其中，所述輔助蒸發器位於所述壓縮機（63)的所述吸 入口水平面（L)的下方。
10. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述電器（1)包括衣物乾燥 機或洗滌乾燥機。
11. 根據權利要求10所述的電器，其中，所述第二熱交換器￠2)適於冷卻所述處理介 質。
12. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述電器（1)包括洗滌機或 洗碗機。
13. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述壓縮機￠3)包括可變速 壓縮機。
14. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，其中，所述熱泵（6)包括冷卻所述 壓縮機￠3)的風扇。
15. 根據前述權利要求中的任一項所述的電器（1)，包括適於執行所述製冷劑迴路 (60)的高壓部分與低壓部分之間的熱交換的內部熱交換器，所述內部熱交換器包括所述制 冷劑迴路的所述低壓部分的第一管道系統部分以及所述製冷劑迴路的所述高壓部分的第 二管道系統部分，所述第一管道系統部分和所述第二管道系統部分處於允許所述第一管道 系統部分與所述第二管道系統部分之間的熱交換的給定距離。
【文檔編號】F25B30/02GK104508398SQ201380039671
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月12日 優先權日:2012年7月26日
【發明者】弗朗切斯科·卡瓦雷塔, 毛裡齊奧·于格爾 申請人:伊萊克斯家用產品股份有限公司