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,衣物能够装载在滚筒中；热泵系统,其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,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：易燃制冷剂在其中流动的多个金属管；多个散热片,该多个散热片彼此间隔并平行地堆叠并且各自设置有适于容置金属管中的一个金属管的四个或更多个通孔,其中,散热片中的每一个散热片的四个或更多个通孔中的至少两个通孔中的每个通孔容置金属管中的一个金属管,其中,散热片中的每一个散热片的四个或更多个通孔中的至少两个通孔不容置金属管中的任何金属管。(The present invention relates to a laundry treating apparatus, comprising: a cabinet body; a drum rotatably received within the cabinet, in which laundry can be loaded; a heat pump system using one or more flammable refrigerants and configured for heat exchange with a working fluid; a circulation system configured to circulate a working fluid through the drum, wherein the heat pump system includes a heat exchanger including: a plurality of metal tubes in which a flammable refrigerant flows; a plurality of fins stacked in parallel spaced apart from each other and each provided with four or more through holes adapted to receive one of the metal tubes, wherein each of at least two of the four or more through holes of each of the fins receives one of the metal tubes, wherein at least two of the four or more through holes of each of the fins do not receive any of the metal tubes.)
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。
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。
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多个散热片，所述多个散热片通常由铝制成并且具有矩形平面，并且堆叠在间隔且平行的平面中；散热片包括多个通孔，在所述多个通孔中配装有由铜或铝制成的多个直管，所述多个直管彼此平行并且垂直于散热片，其中，所述多个直管的侧向表面与通孔的边界紧密接触，以获得有效的热交换。
直管在一个端部处通过弯曲管两两连接，以整体上限定制冷剂在其中流动的单个管道；该单个管道具有入口部分和出口部分，入口部分和出口部分从散热片的叠堆体突出并且能够连接至热泵系统回路的其余部分。
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管中流动的制冷剂进行热交换。
用于生产这种热交换器的散热片通常以标准尺寸且以确定数目的通孔生产和出售；为了保持降低的生产成本，使用这类热交换器的衣物处理设备的生产者通常购买具有适合于其设备的外部尺寸(即，长度和宽度)的可得散热片，将这些可得散热片堆叠在间隔且平行的平面中，并在所有通孔中插入相同数目的直管；通常，这些管通过利用适合的工具使这种管径向扩张而紧固至通孔。然后，直管在一个端部处通过弯曲管两两连接，以整体上限定制冷剂在其中流动的单个管道。
由于散热片的外部尺寸和通孔的数目是确定的，因此设计的自由度非常小。
特别地，为了减小制冷剂在其中流动的单个管道的总体积，可以减少堆叠的散热片的数目，并因此减小组成单个管道的直管的长度；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衣物处理设备，其具有降低的全球增温潜势(GWP)和提高的效率，并且同时保持降低的生产成本。
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并且同时保持降低的生产成本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，通过将热泵系统的热交换器的散热片的两个或更多个通孔留空(即，不在其中插入管)，可以在既不减小构成这种单个管道的单个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单个管道的总内部容积，也可以使用市场中可得的具有预定数目的通孔的标准散热片，因此无需使用可能增加生产成本的定制的散热片。
本发明的方案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)，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单个管道的减小的体积。
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：
–多个金属管，易燃制冷剂在多个金属管中流动；
–多个散热片，该多个散热片彼此间隔并平行地堆叠，该多个散热片各自设置有适于容置金属管中的一个金属管的四个或更多个通孔，
其中，散热片中的每一个散热片的四个或更多个通孔中的至少两个通孔中的每个通孔容置金属管中的一个金属管，
其中，散热片中的每一个散热片的四个或更多个通孔中的至少两个通孔不容置金属管中的任何金属管(或者换言之，该至少两个通孔不被任何金属管穿越，或者该至少两个通孔摆脱金属管或不含金属管)。
有利的是，多个散热片中的任何散热片的四个或更多个通孔各自与该多个散热片中的其余散热片的四个或更多个通孔对准。
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(即，与所有堆叠的散热片的周边边缘相切的表面)，该包络表面包括至少平面部分，并且其中，散热片中的每个散热片的四个或更多个通孔在相应的散热片上定位成限定出与平面部分垂直的至少一个第一排和/或与第一排垂直的至少一个第二排。
在优选实施方式中，四个或更多个通孔中的不容置金属管中的任何金属管的至少两个通孔属于同一第二排。
更优选地，在该同一第二排中于不容置金属管中的任何金属管的至少两个通孔之间设置有容置金属管中的一个金属管的通孔中的至少一个通孔；该有利实施方式确保了金属管相对于散热片的分布是相当均匀的，并且因此确保了热交换器内的热分布是相当均匀的。
在另一有利实施方式中，四个或更多个通孔中的不容置金属管中的任何金属管的至少两个通孔属于同一第一排。
优选地，在这种情况下，在该同一第一排中于不容置金属管中的任何金属管的至少两个通孔之间设置有容置金属管中的一个金属管的通孔中的至少一个通孔；同样，该有利实施方式确保了金属管相对于散热片的分布是相当均匀的，并且因此确保了热交换器内的热分布是相当均匀的。
在另一有利实施方式中，散热片包括至少两个第二排，并且四个或更多个通孔中的不容置金属管中的任何金属管的至少两个通孔属于两个相邻的第二排。
在另一有利实施方式中，散热片包括至少两个垂直的排，并且四个或更多个通孔中的不容置金属管中的任何金属管的至少两个通孔属于两个相邻的垂直的排。
应当强调的是，称两个排是相邻的意味着在这两个排之间没有其他排。
在另一有利实施方式中，至少一个第一排的所有通孔和/或至少一个第二排的所有通孔不容置金属管中的任何金属管。
在优选实施方式中，金属管包括彼此平行的并且垂直于散热片的两个或更多个直管，两个或更多个直管中的每一个直管容置在散热片的四个或更多个通孔中的一个通孔中，两个或更多个直管在一个端部处通过弯曲管而两两连接，以整体上限定易燃制冷剂在其中流动的单个管道。
更优选地，该单个管道包括入口部分和出口部分，入口部分和出口部分构造成用于分别允许所述易燃制冷剂进入/退出所述单个管道。
更优选地，入口部分和出口部分均从多个散热片中的同一终端散热片突出。
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)或包括丙烷(R290)或丙烯(R1270)。
在优选实施方式中，散热片由金属制成。
更优选地，散热片和/或金属管由铝或铝合金或者铜或铜合金制成，或者散热片和/或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第一实施方式的立体图；
图3是根据本发明的衣物处理设备的散热片的示意性平面图；
图4是图2的热交换器的侧向图；
图5是图2的热交换器的平面图；
图6是图2的热交换器的正视图；
图7是图2的热交换器的后视图；
图8是根据本发明的衣物处理设备的热交换器的第二实施方式的立体图；
图9是图8的热交换器的侧向图；
图10是图8的热交换器的平面图；
图11是图8的热交换器的正视图；
图12是图8的热交换器的后视图；
图13是根据本发明的衣物处理设备的热交换器的第二实施方式的立体图；
图14是图13的热交换器的侧向图；
图15是图13的热交换器的平面图
图16是图13的热交换器的正视图；
图17是图13的热交换器的后视图；
图18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19是根据本发明的热交换器的散热片的四个通孔的示意图；
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、优选地丙烷(R290)或丙烯(R1270)或包括碳氢化合物、优选地丙烷(R290)或丙烯(R1270)。
有利地，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多个金属管80(也简单地称为管)和彼此间隔且平行地堆叠的多个散热片90(有利地为金属的)，所述多个散热片90各自设置有适于容置金属管80中的一个金属管的四个或更多个通孔100。
有利地，任意散热片90的通孔100各自与其余散热片90的通孔100对准。
有利地，堆叠的散热片90的周边边缘99整体上限定在图18中以附图标记为92的虚线所示的包络表面，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。
优选地，散热片90的宽度介于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。
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，所述更多个金属管80由铝或铝合金或者铜或铜合金制成，或者所述更多个金属管80包括铝或铝合金或者铜或铜合金。
优选地，金属管80包括彼此平行的并且垂直于散热片90的两个或更多个直管81，所述两个或更多个直管81中的每一个直管容置在散热片90的通孔100中的一个通孔中。
有利地，直管81以直管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，以获得直管81与通孔100之间的有效热交换；这可以通过利用未图示的适合的工具使这种直管81径向扩张来实现。
有利地，所述两个或更多个直管81在其一个端部处通过弯曲管82而两两连接，以整体上限定易燃制冷剂在其中流动的单个管道83。
有利地，这种单个管道83包括入口部分831和出口部分832，入口部分831和出口部分832分别构造成用于允许易燃制冷剂进入/离开单个管道；有利地，入口部分831和出口部分832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831和出口部分832均从多个散热片90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，每个散热片90的所述四个或更多个通孔100中的至少两个通孔101容置金属管80中的一个金属管。
有利地，每个散热片90的所述四个或更多个通孔100中的至少两个通孔102不容置金属管80中的任何金属管(或者换言之，所述至少两个通孔102不被任何金属管80穿越，或者所述至少两个通孔102摆脱金属管80或不含金属管80)。
以这种方式，减少了金属管80的数目，并且因此减少了由这种金属管80组成的易燃制冷剂在其中流动的单个管道83的总内部体积，同时，散热片90的数目可以相对较高，并且因此散热片90的堆叠体的总长度可以相对较高，以便获得期望的总热交换表面。
在有利实施方式中，每个散热片90的四个或更多个通孔100在相应的散热片90上定位成限定出与包络表面92的平面部分93垂直的至少一个第一排160和/或与第一排160垂直的至少一个第二排150。
例如，在四个通孔100的情况下，这四个通孔100可以全部沿着单个第一排160对准，或者这四个通孔100可以全部沿着单个第二排150对准，或者这四个通孔100例如可以如在图19中图示的那样定位：每个通孔100位于矩形或正方形的顶点处，从而整体上限定出两个第一排160和两个第二排150。
在有利实施方式中，例如与图6、图11和图16中图示的实施方式一样，所述四个或更多个通孔100中的不容置管80中的任何管的至少两个通孔属于同一第二排150。
在有利实施方式中，例如与图6中图示的实施方式一样，在同一第二排150中于不容置任何金属管80的至少两个通孔102之间设置有容置一个金属管80的至少一个通孔101。
在有利实施方式中，例如与图6中图示的实施方式一样，所述四个或更多个通孔100中的不容置任何金属管80的至少两个通孔102属于同一第一排160。
在优选实施方式中，例如与图6中图示的实施方式一样，在同一第一排160中于不容置任何金属管80的至少两个通孔102之间设置有容置一个金属管80的至少一个通孔101。
优选地，散热片90包括至少两个第二排150，并且例如与图6和图11的有利实施方式中一样，不容置任何金属管80的至少两个通孔102属于两个相邻的第二排150。
在另一有利实施方式中，散热片90包括至少两个第一排160，并且例如与图11和图16的有利实施方式中一样，不容置任何金属管80的至少两个通孔102属于两个相邻的第一排160。
在未图示的另一有利实施方式中，第一排160的所有通孔100和/或一个第二排150的所有通孔100不容置金属管80中的任何金属管。
无论如何，至少两个通孔102的不同定位是可能的。
因此可以看出本发明是如何实现所提出的目标和目的的，因为本发明允许使用商业可得的散热片(其具有预定的尺寸以及预定数目的通孔)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单个管道以及大的总热交换表面——的蒸发器；该蒸发器——该蒸发器的生产成本因此保持降低(因为该蒸发器不使用定制的散热片)——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。
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