具有包括膨胀装置的热泵的家用器具、特别是洗涤物烘干机
阅读说明：本技术 具有包括膨胀装置的热泵的家用器具、特别是洗涤物烘干机 (Household appliance, in particular laundry dryer, having a heat pump comprising an expansion device ) 是由 J·艾希施泰特 A·哈巴克 A·施托尔策 于 2021-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种家用器具,其包括热泵,热泵包括用于输出热量的热源、用于吸收热量的吸热装置和用于将热量从吸热装置泵送到热源中的工作介质循环系统,所述工作介质循环系统包括压缩机、膨胀装置和自身封闭的第一管路系统以及控制装置,所述第一管路系统用于使工作介质从压缩机到热源、从热源到膨胀装置、从膨胀装置到吸热装置和从吸热装置到压缩机循环,并且膨胀装置包括通过控制装置能控制的阀。在此,膨胀装置具有静态膨胀器,所述静态膨胀器能够与能控制的阀并联地由工作介质流过。家用器具特别是构造为洗涤物烘干机。(The invention relates to a household appliance comprising a heat pump which comprises a heat source for outputting heat, a heat sink for absorbing heat, and a working medium circuit for pumping heat from the heat sink into the heat source, the working medium circuit comprising a compressor, an expansion device and a first closed-loop line system for circulating a working medium from the compressor to the heat source, from the heat source to the expansion device, from the expansion device to the heat sink and from the heat sink to the compressor, and a control device, and the expansion device comprising a valve which can be controlled by the control device. The expansion device has a static expander, which can be flowed through by the working medium in parallel to a controllable valve. The household appliance is in particular designed as a laundry dryer.)
技术领域
本发明涉及一种家用器具，其包括热泵，热泵包括用于输出热量的热源、用于吸收热量的吸热装置和用于将热量从吸热装置泵送到热源的工作介质循环系统，所述工作介质循环系统包括压缩机、膨胀装置和自身封闭的第一管路系统以及控制装置，所述第一管路系统用于使工作介质从压缩机到热源、从热源到膨胀装置、从膨胀装置到吸热装置和从吸热装置到压缩机循环，并且膨胀装置包括通过控制装置能控制的阀。
背景技术
文献EP 2 513 368 B1公开了一种家用器具，所述家用器具特别是构造为洗涤物烘干机，并且所述家用器具具有带有压缩机和膨胀系统的热泵，在所述热泵中实施可逆的兰金过程以将热量从吸热装置泵送到热源。在这个过程中，在热泵中在吸热装置和热源之间循环的工作介质循环反复地被蒸发和冷凝，所述工作介质按照在技术上常规的实践经验也称为“制冷剂”。膨胀系统是能调节的，其方式是，不同的静态的、即自身不能改变的膨胀器、例如毛细管借助切换阀被连接至不同的并联线路。替换地，一个静态膨胀器可以借助能切换的多向阀从预给定的多个膨胀器中被选择用于使用在热泵中。对在家用器具中提供的待烘干物的烘干通过过程空气进行，所述过程空气环流过待烘干物并且在基本上自身封闭的管路系统中被引导。在此，在过程空气到达待烘干物之前，过程空气通过热泵的热源加热，和在过程空气从待烘干物流出并且在此载有湿气之后，过程空气通过热泵的吸热装置冷却。所述冷却导致，携带水蒸汽的湿气冷凝并且从过程空气流析出。所述冷凝水被收集，以便在结束烘干过程之后被清除。
文献EP 2 640 885 B1公开了一种家用器具，所述家用器具同样特别是构造为具有热泵的洗涤物烘干机。热泵同样实施可逆的兰金过程并且具有用于压缩并且输送循环的工作介质的压缩机，所述压缩机能够通过家用器具的控制装置调节。由此能够可选地实现用于烘干预给定的待烘干物、特别是湿洗涤物的多个烘干过程。在家用器具中也设置不同的传感器，所述传感器设置用于在进行的烘干过程期间将不同的测量值发送到控制装置，并且控制装置根据所述测量值控制烘干过程。
文献EP 2 732 090 B1同样公开了一种家用器具，所述家用器具特别是构造为具有热泵的洗涤物烘干机。在所述洗涤物烘干机中，提供用于烘干的待烘干物借助过程空气流被烘干，所述过程空气流在开放的过程空气循环系统中被引导。过程空气通过风机从烘干机的周围环境中吸入、通过热泵的热源加热以及在待烘干物经过吸热装置之后冷却并且除湿。热泵同样包含膨胀装置，所述膨胀装置是可改变的，其方式是，不同的毛细管通过相应的切换阀彼此并行地切换到不同的设置中。
家用器具在此理解为下述装置，该装置适合并且被确定用于使用在进行私人家政服务中以实现在此期望的实质效果。
在基于可逆的兰金过程进一步改进具有热泵的家用器具的情况中此时也考虑，能电子控制的膨胀阀使用在热泵中。在此考虑特别是调节可蒸发工作介质的压力或过热温度，蒸发的制冷剂在所述过热温度下在吸热装置中被加热超过在吸热装置中进行蒸发的蒸发温度。工作介质的所述过热(即使仅仅略微超过蒸发温度时)被力争有目的地可靠地避免，未蒸发的制冷剂到达压缩机中并且在那里由于剧烈地蒸发可能引起干扰压缩机直至严重的损坏。
当在设置有能电子控制的膨胀阀的热泵应使用可燃的工作介质时，可能需要安全措施，以便在能电子控制的膨胀阀的功能故障的任何情况中防止由于继续工作的压缩机导致工作介质中的压力不可控地增大，在所述功能故障中膨胀阀关闭。DIN-Norm DIN EN60335-2-11在使用可燃的制冷剂的、洗涤物烘干机的热泵中除了能电子控制的膨胀阀以外还需要压力敏感的电限制装置的装置。此外按照这种DIN-Norm，例如通常用作静态膨胀器的毛细管适用于可靠地防止功能故障。
可燃的工作介质使用在家用器具、特别是洗涤物烘干机的热泵中是值得期望的，这不仅出于环境保护的原因、即因为所述工作介质由于热泵的损坏而泄露到周围环境中、在那里在短时间内分解，而且出于节省能量的原因，因为具有所述工作介质的热泵表明是特别高效的。在这种情况中主要使用丙烷，所述丙烷在这里相关的技术中也已知为R290。此外也考虑使用也已知为R1270的丙烯以及也已知为R152a的1,1-二氟乙烷。
在可燃的工作介质和能电子控制的膨胀阀使用在家用器具的热泵中时需要附加地使用压力敏感的电限制装置而要求用于开发和制造所述家用器具的附加成本的显著的花费。尽管与此相关的优点，所述花费会对使用电子控制的膨胀阀的经济性是成问题的。
发明内容
因此，需要一种所述类型的家用器具，在该家用器具中，能够成本低廉地并且高效地提供能电子控制的膨胀阀。由此，本发明的任务在于，提供这种类型的、改进的家用器具。
为了解决该任务，根据本发明给出一种具有开头和在相应的优选技术方案的前序部分中列出的普遍特征的家用器具，所述家用器具附加地具有优选技术方案的区别技术特征。
本发明的优选的构型在进一步方案中以及在下述说明书中列出并且也可以彼此组合使用，如果这在技术考虑上被允许，并且如果这在此未具体实施。
为了解决该任务，根据本发明与此相关地给出一种家用器具，其包括热泵，热泵包括用于输出热量的热源、用于吸收热量的吸热装置和用于将热量从吸热装置泵送到热源的工作介质循环系统，所述工作介质循环系统包括压缩机、膨胀装置和自身封闭的第一管路系统以及控制装置，所述第一管路用于使工作介质从压缩机到热源、从热源到膨胀装置、从膨胀装置到吸热装置和从吸热装置到压缩机循环，并且膨胀装置包括通过控制装置能控制的阀。在所述家用器具中，膨胀装置具有静态膨胀器，所述静态膨胀器能够与能控制的阀并联地由工作介质流过。
根据本发明，由此与能控制的阀并联地设置静态膨胀器。由此，即使能控制的阀出于某种原因关闭，用于工作介质的从压缩机经过热源至吸热装置并且返回至压缩机的流动路径也是畅通的。由此也在能控制的阀关闭时实现热泵继续运行。
本发明的一个优点在于，使用按照DIN-Norm DIN EN 60335-2-11作为自动防故障地起作用的、成本低廉的并且容易实施的静态膨胀器以使膨胀装置总体上能够自动防故障。由此以少的并且成本低廉的花费实现将可燃的工作介质使用在家用器具的具有能电子控制的膨胀阀的热泵中。
原则上，本发明可以应用于任何类型的家用器具，尤其用于应用本发明所需的花费是极其少的。特别是考虑分别设置有热泵的洗涤物烘干机和洗碗机作为所述家用器具。
在本发明的一个优选的实施方式中，静态膨胀器是毛细管，由此静态膨胀器是特别成本低廉的并且在所述考虑的技术框架内是确定的。
在本发明的一个另外的优选的实施方式中，能控制的阀具有通流截面，所述通流截面能够在零和最大通流截面连之间连续地改变。进一步优选地，能控制的阀能够通过与控制装置连接的伺服电机控制。在所述实施方案中实现的优点是，静态膨胀器使根据本发明的家用器具是自动防故障的，特别是自动防故障地起作用。
在本发明的一个另外的优选的实施方式中，热泵设置用于使循环的工作介质循环地蒸发和冷凝。这实现本发明应用于实施可逆的兰金过程的热泵中。
在本发明的一个另外的优选的实施方式中，工作介质是从包含烃和氟化烃的组中选择的可燃化合物。更进一步优选地，工作介质从包括丙烷或R290、丙烯或R1270和1,1-二氟乙烷或R152a的组中来选择。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，膨胀装置设置用于在热泵运行时在流过膨胀装置的工作介质中产生在预给定的调节范围内的压力差，并且静态膨胀器设置用于，当静态膨胀器仅仅由工作介质流过时，在工作介质中产生比在调节范围内的压力差大10％和30％之间的压力差。以所述方式确保，即使膨胀装置中的能控制的阀完全关闭，热泵也能够安全地运行。
在本发明的一个另外的特别优选的并且能与在上面段落中所述的实施方式有利地组合的实施方式中，膨胀装置设置用于在热泵运行时在流过膨胀装置的工作介质中产生在预给定的调节范围内的压力差，静态膨胀器设置用于，当静态膨胀器仅仅由工作介质流过时，在工作介质中产生相应于在调节范围内的最大压力差的压力差。以所述方式确保，即使能控制的阀完全关闭并且被保持，热泵也在设置用于其符合规定的运行状态中运行，由此实现防止能控制的阀发生故障的完全的安全性。
在本发明的还一个优选的实施方式中设置传感器，所述传感器与控制装置连接，并且所述传感器设置用于将信号发送到控制装置，并且控制装置设置用于根据所述信号按照预给定的程序控制能控制的阀。由此，热泵可以通过能控制的阀在所述热泵的运行中被调节。
在本发明的一个另外的优选的实施方式中，热源和吸热装置是热交换器，所述热交换器分别附加地能够由过程空气流流过，其中，过程空气流由热源加热并且由吸热装置冷却。由此本发明实现用于加热和冷却家用器具中的过程空气流。进一步优选地，吸热装置设置用于从过程空气流附加地清除所携带的湿气。这实现将本发明应用于烘干过程。附加地优选地，过程空气流在第二管路系统被引导，所述第二管路系统使用于驱动过程空气流的风机和用于接收湿的待烘干物的烘干室与热源和吸热装置连接，其中，待烘干物设置用于通过过程空气流被烘干。
第二管路系统可以在基本上封闭的、部分地开放的或者完全开放的循环系统中引导过程空气流。在第一情况中，在过程空气流和在家用器具的内部或周围环境中的空气之间不进行或者进行仅仅一次无关紧要的交换，其中，特别是过程空气流中的压力基本上、即除了由于过程空气流循环所需的压力差以外相应于家用器具的周围环境中的压力。然而也可能的是，在部分地开放的循环系统中引导过程空气流，在所述部分地开放的循环系统中所述过程空气流仅仅部分地循环，或者在开放的循环系统中引导过程空气流，在所述开放的循环系统中，过程空气流仅仅一次地通过第二管路系统。特别优选地，第二管路系统设置用于在基本上封闭的循环系统中引导过程空气流。
根据本发明的家用器具或者其优选的实施方式优选地构造为洗涤物烘干机，在所述洗涤物烘干机中洗涤物设置为待烘干物。
替换地，根据本发明的家用器具或者其优选的实施方式也可以构造为洗碗机，其中，餐具则设置为待烘干物。
附图说明
下面根据附图详细地说明本发明的实施例。附图中：
图1示出具有热泵的第一家用器具的竖直截面的示意性的前视图；
图2示出具有热泵的第二家用器具的竖直截面的示意性的前视图；
图3示出根据图1的构造为洗涤物烘干机的家用器具的上部分的竖直截面的示意图；
图4示出根据图1的构造为洗碗机的家用器具的上部分的竖直截面的示意图；和
图5示出用于使用在根据图1的家用器具中的能控制的调节阀的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的家用器具1的示意性的第一实施方式。所述家用器具包括热泵，所述热泵包括：用于通过工作介质冷凝来输出热量的热源2，所述工作介质气态地到达热源3；用于通过蒸发工作介质吸收热量的吸热装置3，所述工作介质液态地或者作为部分液态的、部分气态的相态混合物到达吸热装置2；和用于借助循环的工作介质将热量从吸热装置3泵送到热源2的工作介质循环系统4，5，6，7。工作介质循环系统4，5，6，7又包括：用于压缩工作介质的压缩机4，所述工作介质气态地到达压缩机4并且也气态地又离开所述压缩机；用于将工作介质卸压的膨胀装置5，6，其中，所述工作介质可以已经部分地蒸发；和自身封闭的第一管路系统7，所述第一管路系统用于使工作介质从压缩机4到热源2、从热源2到膨胀装置5，6、从膨胀装置5，6到吸热装置3和从吸热装置3到压缩机4循环。
家用器具1此外包括控制装置8，所述控制装置多种多样地控制家用器具的运行并且也包括显示和输入装置，使用者可以通过所述显示和输入装置控制和确定家用器具1的自身自动运行。
膨胀装置5，6包括通过控制装置8能控制的阀5，其中，二者之间相应的连接在图1中通过虚线的箭头示出。膨胀装置5，6附加地具有静态膨胀器6，所述静态膨胀器能够与能控制的阀5并联地由工作介质流过。所述静态膨胀器6是毛细管6。
即使能控制的阀5出于某种原因关闭，通过毛细管6也使用于工作介质的从压缩机4经过热源2至吸热装置3并且返回至压缩机4的流动路径畅通。因此，热泵能够继续运行并且由此在能控制的阀5关闭的情况下也能继续运行。
本发明的一个优点在于，使用按照DIN-Norm DIN EN 60335-2-11作为自动防故障起作用的、成本低廉的并且自身容易实施的毛细管6以使膨胀装置5，6总体上能自动防故障。由此以少的并且成本低廉的花费实现将可燃的工作介质使用在热泵中。
由此，作为工作介质的可燃化合物能够从包含烃和氟化烃的组中选择，特别是从包括也已知为R290的丙烷、也已知为R1270的丙烯和也已知为R152a的1,1-二氟乙烷的组中选择。在此使用丙烷作为工作介质。
膨胀装置5，6设置用于，在热泵运行时在流过膨胀装置5，6的工作介质中产生通过热泵的设计和结构预给定的、在预给定的调节范围内的压力差。毛细管6在此设置用于，当仅仅毛细管6由工作介质流过时，在工作介质中产生比在调节范围内的压力差大10％和30％之间的压力差。此外，毛细管6设置用于，当仅仅毛细管6由工作介质流过时，在工作介质中产生相应于在调节范围内的最大压力差的压力差。以所述方式确保，即使能控制的阀5完全关闭并且被保持，热泵也在设置用于其符合规定的运行状态中运行，由此实现防止能控制的阀5发生故障的完全的安全性。
此外在家用器具1中设置(在图1的两个实例中可看到的)传感器9，所述传感器按照图1中相应的虚线的箭头与控制装置8连接并且设置用于将信号发送到控制装置8。此外，控制装置8设置用于根据所述信号按照预给定的程序控制能控制的阀5。由此，热泵可以在其运行中通过能控制的阀5按照在控制装置8中保存的并且可供使用的程序被调节。
热源2和吸热装置3是热交换器，所述热交换器分别附加地能够由过程空气流10流过，所述过程空气流在第二管路系统11中在基本上封闭的循环系统中被引导并且为此能够通过风机12驱动。第二管路系统11使风机12和用于接收湿的待烘干物14，19(为此参见图2和3)的烘干室13与热源2和吸热装置3连接，过程空气流10在所述烘干室中通过箭头示出。待烘干物14，19设置用于通过过程空气流10烘干。过程空气流10由热源2加热并且由吸热装置3冷却并且在吸热装置3中附加地清除作为水蒸气携带的湿气。所述水蒸气在吸热装置3中冷凝并且在那里从过程空气流10析出，其中，用于接收所述冷凝的湿气并且为了由使用者清除而收集所述冷凝的湿气的相应的装置为了简明而在图1中未示出。
图2示出根据本发明的家用器具1的示意性的第二实施方式，所述第二实施方式结构除了下述区别以外很大程度上相应于第一实施方式的结构，即第二管路系统11设置用于在开放的循环系统中引导过程空气流10。在此，过程空气流10从家用器具1外部首先进入到热源2中，在那里被加热，流过烘干室13并且最终到达吸热装置3，所述过程空气流在所述吸热装置中被除湿并且所述过程空气流又从所述吸热装置离开家用器具1。为了收集冷凝液而设置冷凝液收集器24，所述冷凝液在吸热装置3中从过程空气流中冷凝并且析出。
图3示出根据图1或图2的家用器具1中的烘干室13，所述烘干室构造为洗涤物烘干机。在所述家用器具1的情况中，洗涤物14是待烘干物14，19。烘干室13具有滚筒15，所述滚筒能够沿着旋转方向16旋转并且具有带动件17，在滚筒15旋转时通过带动件将洗涤物14抬高并且朝向彼此运动。这加强过程空气流10与洗涤物14的接触并且促进烘干所述洗涤物。
在如图3中所示的洗涤物烘干机中通常在滚筒15和吸热装置3之间设置绒毛过滤器，以便接收小部分的纤维和其他颗粒，所述小部分的纤维和其他颗粒通常称为“绒毛”，并且过程空气流将所述绒毛从洗涤物14分离并且带走，由此所述绒毛不沉积在吸热装置3中。附加地可以设置用于从吸热装置3清除仍然沉积的绒毛的装置。此外，通常温度和湿度传感器设置在滚筒15中或者设置在第二管路系统11中，所述温度和湿度传感器与控制装置8连接并且为了控制烘干过程将信号传输给所述控制装置。所述部件为了简明在图1、图2和图3中未示出。
图4示出作为另外的实施例的家用器具1的烘干室13，所述家用器具构造为洗碗机。烘干室13包括清洗室18，由两个盘子示出的餐具19在所述清洗室空中布置在存放架20上。能旋转的喷淋臂21用于将清洗液分配到餐具19上。用于加工、分配和导出清洗液的另外的装置在图3中未示出，同样未示出几乎不可能常用的传感器、过滤器和类似装置。
图5示出能使用在根据图1或图2的家用器具1中的在第一管路系统7中的能控制的阀5的实施方式，工作介质在所述第一管路系统中循环。所述能控制的阀具有通流截面，所述通流截面能够在零和最大通流截面之间连续地改变。在此，能控制的阀5能够由控制装置8通过伺服电机22控制，所述伺服电机22借助电线23与控制装置8连接。在所述实施方案中实现的优点是，静态膨胀器6使家用器具1是自动防故障的，特别是自动防故障地起作用。
根据本发明，与能控制的阀5并联地设置静态膨胀器6，由此，即使能控制的阀5出于某种原因关闭，也使用于工作介质的从压缩机4经过热源3至吸热装置2并且返回至压缩机4流动路径保持畅通。由此也在能控制的阀5关闭时能够使热泵继续运行。使用按照DIN-Norm DIN EN 60335-2-11作为自动防故障起作用的、成本低廉的并且自身容易实施的静态膨胀器6以使膨胀装置5，6总体上能够自动防故障。由此以少的并且成本低廉的花费实现将可燃的工作介质使用在家用器具1的具有能电子控制的膨胀阀5的热泵中。
附图标记列表
1 家用器具，洗涤物烘干机
2 热源
3 吸热装置
4 工作介质循环系统，压缩机
5 工作介质循环系统，能控制的阀
6 工作介质循环系统，静态膨胀器，毛细管
7 工作介质循环系统，第一管路系统
8 控制装置
9 传感器
10 过程空气流
11 第二管路系统
12 风机
13 烘干室
14 待烘干物，洗涤物
15 滚筒
16 旋转方向
17 带动件
18 清洗室
19 待烘干物，餐具
20 存放架
21 喷淋臂
22 伺服电机
23 电线
24 冷凝液收集器。
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