具有热泵系统的衣物处理设备
阅读说明：本技术 具有热泵系统的衣物处理设备 (Laundry treatment apparatus having heat pump system ) 是由 弗朗切斯科·卡瓦雷塔 法比奥·甘巴罗 詹尼·戈博 于 2021-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种衣物处理设备,其包括：柜体；以可旋转的方式容置在柜体内的滚筒；热泵系统,其使用一种或更多种易燃制冷剂；循环系统,其构造成用于使工作流体循环通过滚筒；其中,热泵系统包括热交换器,热交换器包括：金属管,金属管弯曲成限定包括多个直部段的盘管结构；各自设置有多个通孔的多个散热片,通孔容置直部段中的两个直部段,多个直部段以使得直部段的中心在切割平面垂直于直部段的横截面中沿着多条相互平行的直线对准的方式分布,金属管的外径、沿着所述相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻通孔的中心之间的距离和相互平行的直线之中的两条相邻直线之间的距离根据有利的尺寸范围设置。(The present invention relates to a laundry treating apparatus, comprising: a cabinet body; a drum rotatably accommodated in the cabinet; a heat pump system using one or more flammable refrigerants; a circulation system configured to circulate a working fluid through the drum; wherein the heat pump system comprises a heat exchanger comprising: a metal tube bent to define a coiled tube structure comprising a plurality of straight sections; a plurality of fins each provided with a plurality of through holes that accommodate two of the straight sections, the plurality of straight sections being distributed in such a manner that centers of the straight sections are aligned along a plurality of mutually parallel straight lines in a cross section in which a cutting plane is perpendicular to the straight sections, an outer diameter of the metal pipe, a distance between centers of two adjacent through holes aligned along a same straight line among the mutually parallel straight lines, and a distance between two adjacent straight lines among the mutually parallel straight lines being set according to an advantageous size range.)
技术领域
本发明涉及衣物处理设备，该衣物处理设备例如是具有热泵系统的衣物洗涤机器(也称为洗涤机)、衣物洗涤机-烘干机(也称为洗涤烘干机)、滚筒式烘干机。
背景技术
传统的衣物处理设备例如洗涤机、洗涤机-烘干机、滚筒式烘干机通常包括包含可旋转的滚筒的柜体，待处理(即，待洗涤和/或待烘干)的衣物可以装载在可旋转的滚筒中。
工作流体(例如，取决于衣物处理设备的类型以及将应用的处理过程，即水、混合有洗涤/漂洗添加剂的水、空气)借助循环系统(取决于待循环的流体的种类，循环系统例如包括泵、阀、风扇等)循环通过滚筒。
在一些已知的衣物处理设备中，工作流体由热泵系统加热和/或冷却/除湿，该热泵系统通常包括压缩机、膨胀阀、两个热交换器(一个作为冷凝器操作，并且另一个作为蒸发器操作)、以及将此类元件流体地连接在闭合回路中的导管。
热泵系统与使用电加热器作为热源的传统加热系统相比具有改善的能量效率。
一些制冷剂流动通过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，并且流动通过将这些元件彼此连接的导管。
制冷剂借助于冷凝器向工作流体释放热，并且借助于蒸发器从工作流体吸取热和湿气。压缩机通过压缩制冷剂回路中的制冷剂而将机电能转换为热能。
广泛用于衣物处理设备的热泵系统中的已知类型的热交换器包括由铜或铝制成的金属管，制冷剂在该金属管中流动，金属管弯曲成限定包括多个直部段的盘管结构，所述多个直部段彼此平行并且在所述多个直部段的一个端部处通过多个弯曲部段而两两连接；这种已知的热交换器包括多个散热片，所述多个散热片通常由铝制成且具有矩形平面、并且堆叠在间隔且平行的平面中且包括各自容置金属管的两个直部段的多个通孔。
在热泵系统运行期间，工作流体流动通过散热片之间的间隙，从而与散热片进行热交换，并因此与在热连接至散热片的金属管中流动的制冷剂进行热交换。
目前，已知衣物处理设备的热泵系统中主要使用的制冷剂是氢氟烃(HFC)制冷剂，特别是已知为R134a和R407C的制冷剂。遗憾的是，这些制冷剂具有很高的全球增温潜势(GWP)，因此替代性的制冷剂开始越来越多地用于不同行业。
代替氢氟烃(HFC)制冷剂在衣物处理设备的热泵系统中使用的可能的替代性制冷剂是碳氢化合物制冷剂比如丙烷(R290)和丙烯(R1270)。
这些替代性制冷剂对全球增温潜势的影响微乎其微，并且这些替代性制冷剂的热物理性质使其非常适合于衣物处理设备、特别是滚筒式烘干机和洗涤机-烘干机的热泵系统的典型工作条件。
这些替代性制冷剂的缺点在于，这些替代性制冷剂是易燃的，并且因此，为了限制可能的风险，法规(例如IEC 60335-2-11标准)将可以充注于热泵系统中的制冷剂的量限制至150g(克)。
在热泵系统的内部，当压缩机接通时，可以发现大多数制冷剂都位于冷凝器的内部，因为在该热交换器中，制冷剂处于高压下并且对于制冷剂的一部分而言成液体状态，因此具有非常高的密度。
相反，蒸发器在低压下工作，并且蒸发器中所含的制冷剂主要是液体-蒸汽混合物和过热蒸汽，因此制冷剂的密度相当低。
据观察，将制冷剂充注量限制至150g可能会对热泵系统的性能、特别是其能量效率产生负面影响。
因此，需要减小热交换器的制冷剂在其中流动的部件的体积，以限制由系统所需的制冷剂充注量。另一方面，重要的是不减少过多的外部表面积，以保持良好的热交换性能。
特别地，为了减小热交换器的制冷剂在其中流动的单个管道的整体积，可以减少堆叠的散热片的数目，并因此减小金属管的总长度；遗憾的是，减少散热片的数目也减少了热交换器的总热交换表面，这降低了热泵系统的能量效率。
发明内容
因此，本发明的目标是获得一种使用热泵系统的且具有降低的全球增温潜势(GWP)和提高的效率的衣物处理设备。
在该目标内，本发明的另一目的是获得一种在不降低总能量效率的情况下满足与热泵系统的制冷剂有关的安全规定的衣物处理设备。
申请人已经发现，通过对下述三个特定范围进行选择，可以在既不减小金属管的长度又不减少散热片的数目并因此不减小总热交换表面的情况下减小热交换器的制冷剂在其中流动的金属管的总内部容积：散热片式热交换器的金属管的外径的特定范围，该散热片式热交换器的堆叠的散热片具有各自容置金属管的两个相互平行的直部段的多个通孔，这些直部段以使得直部段的中心在切割平面垂直于直部段的横截面中沿着多条相互平行的直线对准的方式分布；相邻直线中的直线的距离的特定范围；以及沿着同一直线对准的一对相邻通孔的中心之间的距离的相应特定范围。
本发明的方案允许在衣物设备的热泵系统中使用具有非常低的全球增温潜势(GWP)的易燃制冷剂比方说例如丙烷(R290)或丙烯(R1270)，但这些易燃制冷剂需要以较小的量使用，并因此需要热交换器的制冷剂在其中流动的金属管的减小的体积。
特别地，上述目标通过一种衣物处理设备来解决，该衣物处理设备包括：
–柜体；
–滚筒，该滚筒以可旋转的方式容置在柜体内，衣物可以装载在该滚筒中；
–热泵系统，该热泵系统使用一种或更多种易燃制冷剂且构造成用于与工作流体进行热交换；
–循环系统，该循环系统构造成用于使工作流体循环通过滚筒；
其中，热泵系统包括热交换器，该热交换器包括：
–金属管，易燃制冷剂在该金属管中流动，该金属管弯曲成限定包括多个直部段的盘管结构，多个直部段彼此平行并且在多个直部段的一个端部处通过多个弯曲部段而两两连接；
–多个散热片，多个散热片彼此间隔并平行地堆叠，多个散热片各自设置有多个通孔，每个通孔容置直部段中的两个直部段，
多个直部段以下述方式分布：在切割平面垂直于直部段的横截面中，直部段的中心沿着多条相互平行的直线对准，
其中，
如果金属管的外径介于5mm与9mm之间，则：
–沿着相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻的通孔的中心之间的距离介于30mm与40mm之间，并且相互平行的直线之中的两条相邻的直线之间的距离介于12mm与50mm之间，
或者
–沿着相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻的通孔的中心之间的距离介于40mm与70mm之间，并且相互平行的直线之中的两条相邻的直线之间的距离介于8mm与50mm之间。
应当强调的是，称两条直线是相邻的(或者换言之，是连续的、邻近的或紧挨的)意味着在这两条直线之间没有其他直线。
应当强调的是，称两个通孔是相邻的(或者换言之，是连续的、邻近的或紧挨的)意味着在这两条通孔之间没有其他通孔。
结合金属管的外径的特定发明范围使用直线之间的距离/通孔之间的距离的特定发明范围允许在不显著影响堆叠的散热片的整体尺寸并因此不显著影响热交换性能的情况下保持热交换器的易燃制冷剂在其中流动的减小的内部体积。
此外，发明范围的特定组合允许沿着散热片获得均匀的热分布，这避免了散热片的某些部分的过热，并且还改善了热交换。
在有利实施方式中，如果金属管的多个直部段的外径介于5mm与9mm之间，则沿着相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻的通孔的中心之间的距离介于30mm与40mm之间，并且相互平行的直线之中的两条相邻的直线之间的距离介于12mm与35mm之间。
在另一有利实施方式中，如果金属管的多个直部段的外径介于5mm与9mm之间，则沿着相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻的通孔的中心之间的距离介于40mm与55mm之间，并且相互平行的直线之中的两条相邻的直线之间的距离介于8mm与12mm之间。
在优选实施方式中，相互平行的直线之中的两条相邻的直线之间的距离对于相互平行的直线之中的所有两条相邻的直线而言是相同的。
沿着相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻的通孔的中心之间的距离对于沿着该同一直线对准的所有两个相邻的通孔而言是相同的。更优选地，沿着相互平行的直线之中的同一直线对准的两个相邻的通孔的中心之间的距离对于所有相互平行的直线而言是相同的。
在优选实施方式中，金属管包括均从多个堆叠的散热片中的同一终端散热片突出的入口部分和出口部分。
优选地，易燃制冷剂是碳氢化合物或包括碳氢化合物。更优选地，易燃制冷剂是丙烷(R290)或丙烯(R1270)或者包括丙烷(R290)或丙烯(R1270)。
有利地，多个散热片由铝或铝合金或者铜或铜合金制成，或者多个散热片包括铝或铝合金或者铜或铜合金。
在有利实施方式中，堆叠的散热片的周边边缘整体上限定包络表面，该包络表面包括至少平面部分，并且，相互平行的直线垂直于至少平面部分。
优选地，多个金属散热片中的散热片具有介于65mm与145mm之间的宽度以及介于110mm与185mm之间的高度。
更优选地，多个金属散热片中的散热片具有介于95mm与125mm之间的宽度以及介于145mm与165mm之间的高度。
优选地，堆叠的散热片的总长度介于330mm与370mm之间。
更优选地，堆叠的散热片的总长度介于200mm与250mm之间。
优选地，金属管由铝或铝合金或者铜或铜合金制成，或者金属管包括铝或铝合金或者铜或铜合金。
在有利实施方式中，衣物处理设备是滚筒式烘干机或洗涤机-烘干机，并且工作流体是空气。
在另一有利实施方式中，衣物处理设备是衣物洗涤机器，并且工作流体是水或是混合有洗涤/漂洗剂的水。
附图说明
根据本发明的衣物处理设备的其他优点和特征将根据以下仅作为非限制性示例而提供的详细描述而变得清楚，其中：
图1是根据本发明的衣物处理设备、特别是滚筒式烘干机的示意性侧向横截面；
图2是根据本发明的衣物处理设备的热交换器的示意性侧向图；
图3是根据图2的平面Cp-Cp操作的示意性横截面；
图4是图2的热交换器的后视图；
图5是先前图中的热交换器的散热片的示意性正视图；
图6是先前图中的热交换器的金属管的示意性侧向图；
图7是根据本发明的热交换器的堆叠的散热片的侧向示意图；
图8是根据图2的平面Cp-Cp操作的另一示意性横截面。
在附图中，相同的部件以相同的附图标记指示。
具体实施方式
有利地，图1中图示的衣物处理设备10是“水平轴线型”的滚筒式烘干机；然而，清楚的是，本发明也可以在无任何实质性修改的情况下适用于“竖向轴线”型的滚筒式烘干机并且适用于“水平轴线”型和“竖向轴线”型两者的洗涤机和洗涤烘干机。
衣物处理设备(其为滚筒式烘干机10或为未图示的洗涤机或洗涤烘干机)包括柜体20或壳体，该柜体20或壳体优选地为平行六面体并且构造成优选地通过适合的支脚21定位在水平表面2、例如建筑物的地板上，有利地，支脚21中的一个或更多个支脚可以具有可调节的高度，以便适应平面度可能不完美的水平表面2。
有利地，在柜体20的前壁20a中优选地具有未图示的进入开口，有利地，该进入开口能够通过优选地铰接至前壁20a的装载/卸载门4而选择性地关闭。
衣物处理设备(其为滚筒式烘干机10或为洗涤机或洗涤烘干机)包括以可旋转的方式容置在柜体20内的滚筒30，未图示的衣物可以装载在滚筒30中。
如果衣物处理设备是均未图示的洗涤机或洗涤机-烘干机，则柜体20还容置有未图示的洗涤桶，该洗涤桶优选地通过同样未图示的弹簧和倾倒器悬吊至柜体，滚筒30以可旋转的方式被容纳在该洗涤桶中。
衣物处理设备10包括循环系统60，该循环系统60构造成用于使工作流体循环通过滚筒3。
应当强调的是，循环系统60可以限定有用于工作流体的闭合回路(即，工作流体在衣物处理过程期间保留在该闭合回路中，经适当处理的同一流体重复地通过滚筒30)，或者循环系统60可以限定有用于工作流体的开放回路(即，工作流体在衣物处理过程中的某个时刻被装载在衣物处理设备10内，并且该工作流体在衣物处理过程中的另一时刻被从衣物处理设备10排出)。
在其中衣物处理设备10是与图1的有利示例一样的滚筒式烘干机或是未图示的洗涤烘干机的有利实施方式中，工作流体是空气或者包括空气(由箭头50表示)，并且循环系统优选地包括空气回路61以及构造成用于使这种空气50循环通过滚筒3和空气回路61的一个或更多个风扇62。
如果衣物处理设备是滚筒式烘干机10，则衣物处理设备还可以有利地包括棉绒过滤器63，该棉绒过滤器63布置在空气回路61中，以用于捕获从衣物释放的棉绒或绒毛。
如果衣物处理设备是均未图示的洗涤机或洗涤烘干机，则工作流体为水或混合有洗涤/漂洗添加剂的水或者工作流体包括水或混合有洗涤/漂洗添加剂的水，并且循环系统优选地包括未图示的进水回路和同样未图示的排出回路，进水回路适于将水供给到同样未图示的桶中，排出回路适于从机器中排出洗涤/漂洗液体。
衣物处理设备10有利地包括热泵系统40，例如，在滚筒式烘干机、空气50的情况下，热泵系统40构造成用于加热工作流体。
有利地，热泵系统40还可以构造成用于对工作流体进行冷却和除湿。
优选地，热泵系统40包括未图示的压缩机、同样未图示的膨胀阀、两个热交换器70a、70b(一个作为冷凝器操作，另一个作为蒸发器操作)、以及未图示的将这些元件流体地连接在闭合回路中的导管。
易燃制冷剂流动通过压缩机、冷凝器70a、膨胀阀和蒸发器70b，并且流动通过将这些元件彼此连接的导管。
易燃制冷剂借助于冷凝器70a向工作流体释放热，并且借助于蒸发器70b从工作流体吸取热和湿气。压缩机通过压缩制冷剂回路中的易燃制冷剂而将机电能转换为热能。
易燃制冷剂是碳氢化合物、优选地是丙烷(R290)或丙烯(R1270)或者包括碳氢化合物、优选地包括丙烷(R290)或丙烯(R1270)。
热交换器、例如冷凝器70a和/或蒸发器70b包括易燃制冷剂在其中流动的金属管80，金属管80弯曲成限定包括多个直部段81的盘管结构，所述多个直部段81彼此平行并且在所述多个直部段81的一个端部处通过多个弯曲部段82而两两连接。
有利地，金属管80由铝或铝合金或者铜或铜合金制成，或者金属管80包括铝或铝合金或者铜或铜合金。
直部段81以下述方式分布：在切割平面Cp(图2中所图示)垂直于直部段81的横截面中，直部段81的中心Ce沿着多条相互平行的直线110对准。
热交换器、例如冷凝器70a和/或蒸发器70b包括多个散热片90，所述多个散热片90彼此间隔且平行地堆叠并且各自设置有多个通孔100，每个通孔100容置金属管80的直部段81中的两个直部段。
有利地，散热片90由铝或铝合金或者铜或铜合金制成，或者散热片90包括铝或铝合金或者铜或铜合金。
有利地，任何散热片90的通孔100各自与堆叠的散热片90的其余散热片的通孔100对准。
有利地，直部段81以直部段81的侧向表面与相应的通孔100的边界紧密接触的方式配装，以便得到直部段81与通孔100之间的有效热交换。
有利地，金属管80包括入口部分84和出口部分85，入口部分84和出口部分85构造成用于分别允许易燃制冷剂进入/离开金属管80；有利地，入口部分84和出口部分85流体地连接或能够流体地连接至热泵系统40的其他元件，以便允许易燃制冷剂循环通过相应的热交换器70a或70b。
有利地，与附图中的示例一样，入口部分84和出口部分85均从多个堆叠的散热片90中的同一终端散热片91突出，这简化了单个管道83与热泵系统40的其他导管的连接。
有利地，堆叠的散热片90的周边边缘99整体上限定了在图7和图8中以附图标记为92的虚线所图示的包络表面，该包络表面包括至少平面部分93。
优选地，散热片90具有矩形或正方形的平面，在这种情况下，包络表面92包括与矩形或正方形的四个边相对应的四个平面部分。
在有利实施方式中，例如与附图中所示的实施方式一样，其中，散热片90具有矩形或正方形的平面，并且包络表面92包括与矩形或正方形的四个边相对应的四个平面部分，上面所限定的直线110有利地平行于这种矩形或正方形的两个边。
优选地，散热片90的宽度“w”介于65mm与145mm之间、更优选地介于95mm与125mm之间。
优选地，散热片90的高度“h”介于110mm与185mm之间、更优选地介于145mm与165mm之间。
优选地，堆叠的散热片90的总长度介于330mm与370mm之间、更优选地介于200mm与250mm之间。
根据本发明，如果金属管80的外径、且特别是金属管80的直部分81的外径de介于5mm与9mm之间，则：
–沿着相互平行的直线110中的一条直线对准的两个相邻的通孔100的中心Ce之间的距离Tp介于30mm与40mm之间，并且相互平行的直线110之中的两条相邻的直线110之间的距离Rp介于12mm与50mm之间，或者
–沿着相互平行的直线110中的一条直线对准的两个相邻的通孔100的中心Ce之间的距离Tp介于40mm与70mm之间，并且相互平行的直线110之中的两条相邻的直线110之间的距离Rp介于8mm与50mm之间。
在有利实施方式中，如果金属管80的多个直部段81的外径de介于5mm与9mm之间，则沿着相互平行的直线110中的一条直线对准的两个相邻的通孔100的中心Ce之间的距离Tp介于30mm与40mm之间，并且相互平行的直线110之中的两条相邻的直线110之间的距离Rp介于12mm与35mm之间。
在另一有利实施方式中，如果金属管80的多个直部段81的外径de介于5mm与9mm之间，则沿着相互平行的直线110中的一条直线对准的两个相邻的通孔100的中心Ce之间的距离Tp介于40mm与55mm之间，并且相互平行的直线110之中的两条相邻的直线110之间的距离Rp介于8mm与12mm之间。
在另一有利实施方式中，相互平行的直线110之中的两条相邻的直线110之间的距离Rp对于相互平行的直线110之中的所有两条相邻的直线110而言是相同的。
优选地，沿着相互平行的直线110中的一条直线对准的两个相邻的通孔100的中心Ce之间的距离Tp对于沿着同一直线110对准的所有两个相邻的通孔100而言是相同的。
更优选地，沿着同一直线110对准的两个相邻的通孔100的中心Ce之间的距离Tp对于所有直线110而言是相同的。
因此可以看出本发明是如何实现所提出的目标和目的的，因为本发明允许获得用于衣物处理设备的热泵系统——该热泵系统具有制冷剂在其中流动的相对较小体积的金属管以及大的总热交换表面——的蒸发器；该蒸发器允许在热泵系统中使用具有非常低的全球增温潜势(GWP)的易燃制冷剂比方说例如丙烷(R290)或丙烯(R1270)，从而满足与易燃制冷剂充注有关的法规要求并且同时保持高的能量效率。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：具有热泵系统的衣物处理设备