一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机及控制方法。一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，包括风机、干燥箱、过滤器、热管组件、蒸发器、压缩机、冷凝器、节流元件、三通充注阀；风机驱动空气先进入干燥箱内烘干箱内衣物，再进入过滤器去除衣物纤维等杂质，再进入热管组件的蒸发段扁管进行预冷，再进入蒸发器降温除湿，再进入热管组件的冷凝段扁管预热、再进入冷凝器再热，完成循环。本发明专利技术将脉动热管引入热泵干衣机，添加预冷和再热环节，并提出热管和热泵系统的结合控制方法，不额外消耗能量即可提升蒸发器、冷凝器的换热效率，提升除湿效果和降低能耗。除湿效果和降低能耗。除湿效果和降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机及控制方法


[0001]本专利技术属于烘干机
，涉及一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机及控制方法。

技术介绍

[0002]目前市场上的烘干机或干衣机主要为电加热式的，利用PTC发热元件热量提高空气温度，再由风机驱动使热空气吹向衣物，实现衣物干燥。其优点是结构简单，价格低廉。但其小号大量电力，排出的高温湿气流直接进入室内，影响了用户体验。
[0003]热泵干衣机是使用了热泵技术的干衣机。一般由热泵系统、干燥箱、循环风系统和排水系统组成。热泵系统和循环风系统分别对应制冷剂流程和空气流程。热泵系统包括：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置。循环风系统包括：风机、空气通道、空气过滤装置等。
[0004]热泵干衣机的工作流程为：通过压缩机做功驱动制冷剂循环，制冷剂在蒸发器中吸收来自干燥箱排气热量，在冷凝器中排出热量加热即将进入干燥箱的空气。通过风机驱动，干燥箱排出的高温高湿空气在蒸发器中降温除湿为低温低湿空气，再通过冷凝器升温为高温低湿空气继续在干燥箱内吹干衣物。有耗能较低、对室内空气质量影响小等优点。
[0005]但是现有的热泵干衣机技术存在问题：干燥箱吹出的空气要先降温除湿而后升温。为了提高除湿效果，蒸发温度较低以保证低于空气露点温度，再经过冷凝器进行大幅度温升的加热，既消耗大量冷源又消耗大量热源，影响了换热器效率和设备能耗。
[0006]为解决这个问题，采用辅助技术如半导体制冷、热管可以获得能效的提高。如申请号为CN107130415《一种热泵热管复合式干衣机》、CN104776739《热管换热器、蒸发器组件以及热泵干衣机》专利中，分别使用了环路热管和毛细芯热管作为预冷和再热，降低了电能的消耗。但在热管和热泵干衣机结合过程中，有以下技术问题：
[0007]1、环路热管需要制冷剂泵驱动或者重力辅助驱动，其中制冷剂泵需要额外输入泵功消耗能量，制造成本和使用成本上较高；重力辅助驱动需要使冷凝段高度需要高于蒸发段高度，受安装角度、震动影响度高。
[0008]2、毛细芯热管需要在蒸发端内部设置毛细结构，如金属丝网、纤维、多孔陶瓷等，结构复杂，容易堵塞。
[0009]3、由于热管工作环境湿度较高，冷凝水不能及时排出时会对换热效率产生较大的影响。传统平直翅片结构不能实现快速的排水，若翅片间距较密，冷凝水由于表面张力黏附在翅片间难以落下。
[0010]4、基本只是布置方式上将热管两端简单地放于蒸发器两侧，但在系统环节上没有热管和热泵系统的结合控制。

技术实现思路

[0011]针对热泵干衣机中温升较大影响换热器效率的问题，本专利技术提出一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，引入微通道脉动热管在热泵干衣机系统中，解决现有专利中热管
结构复杂、排水困难的问题，填补热管在热泵干衣机系统中选型和控制策略的空白。
[0012]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特殊之处在于：
[0013]包括风机、干燥箱、过滤器、热管组件、蒸发器、压缩机、冷凝器、节流元件、三通充注阀；
[0014]所述热管组件，包括：扁管、翅片、封盖板、封边管、充注管；
[0015]所述扁管内设有相互连通的微通道，扁管末端分别设有连通两个微通道的孔，并加封盖板，边缘两个微通道孔通过封边管连通，热泵系统内的工质通过充注管、封边管进入扁管，使工质在微通道内部形成闭环的回路，提升传热能力；所述扁管包括：蒸发段扁管、冷凝段扁管、绝热连接段扁管；
[0016]三通充注阀连接热管组件和热泵系统，所述三通充注阀连接热管进口的充注管、冷凝器的出口和蒸发器的入口；节流元件设置在冷凝器的出口和蒸发器的入口之间；
[0017]风机驱动空气先进入干燥箱内烘干箱内衣物，再进入过滤器去除衣物纤维等杂质，再进入热管组件的蒸发段扁管进行预冷，再进入蒸发器降温除湿，再进入热管组件的冷凝段扁管预热、再进入冷凝器再热，完成循环。
[0018]进一步地，上述蒸发段扁管、绝热连接段扁管、冷凝段扁管之间通过其内部的微通道连通，蒸发段扁管、冷凝段扁管相对设置，蒸发器设置在蒸发段扁管、冷凝段扁管之间。
[0019]进一步地，上述翅片包括蒸发段翅片和冷凝段翅片，蒸发段翅片之间插入蒸发段扁管，冷凝段翅片之间插入冷凝段扁管；
[0020]蒸发段翅片和冷凝段翅片上开有百叶窗部分和波纹部分，加强换热，翅片根部有排水槽，快速排干冷凝水。
[0021]进一步，上述蒸发器上也翅片，翅片上开有百叶窗部分和波纹部分，加强换热，翅片根部有排水槽，快速排干冷凝水。
[0022]蒸发器上的翅片两端分别与蒸发段翅片和冷凝段翅片连接，形成连续翅片，连续翅片上的波纹、百叶窗、排水槽部分对称布置。
[0023]进一步地，上述热管组件的冷凝段扁管安装高度高于蒸发段扁管，可以获得更快的热管启动响应。
[0024]进一步地，上述热泵系统工质通过充注管进入扁管，达到初始充注量m0后关闭与充注管连接的三通充注阀，可选地，初始充注量m0＝30％。
[0025]进一步地，上述过滤器后设有风门，所述风门将风道分为第一风道和第二风道，所述风门可以控制风道的切换；热管蒸发段扁管和蒸发器设置在第一风道内，第二风道为旁通风道支路，第一风道和第二风道在热管冷凝段扁管前汇合。
[0026]进一步地，上述冷凝器内设置温度传感器，干燥箱内设置湿度传感器。
[0027]另外，本专利技术还提出一种基于上述的基于微通道脉动热管的热泵干衣机的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0028]S101：热泵干衣机启动运行后，获取冷凝器的温度Tc，进入步骤S102；
[0029]S102：比较冷凝器的温度Tc和设定温度T1的大小，若Tc>T1，进入步骤S103；否则仍为初始升温阶段，打开第二风道，返回步骤S101；
[0030]S103：关闭第二风道即旁通风道支路，进入稳定除湿阶段。
[0031]干衣机刚启动时，风机驱动流入的风温即为室温，吸湿能力差，经过蒸发器降温再升温的效率很低，此时应快速升温以提升吸湿能力。因此在低于某一设定温度之前，将热管蒸发段扁管和蒸发器旁通，只让空气流经热管的冷凝段扁管和冷凝器吸热提升温度。
[0032]S201：进入稳定除湿阶段后，获取冷凝器温度Tc及干燥箱内湿度d并计算湿度变化率
△
d，进入S202；
[0033]S202：比较冷凝器温度Tc和设定温度Th的大小，比较干燥箱湿度变化率
△
d和设定变化率
△
d0的大小；满足Tc>Th或
△
d<
△
d0时，进入步骤S203，否则仍处于稳定除湿阶段，返回步骤S201；
[0034]S203：判断已经进入降速除湿阶段，避免温度过高烫坏衣服，打开三通充注阀连通热管充注管和冷凝器出口，加大热管内工质充注量，并降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特征在于：包括风机(1)、干燥箱(2)、过滤器(3)、热管组件(4)、蒸发器(5)、压缩机(6)、冷凝器(7)、节流元件(8)、三通充注阀(9)；所述热管组件(4)，包括：扁管41、翅片42、封盖板43、封边管44、充注管45；所述扁管41内设有相互连通的微通道，扁管41末端分别设有连通两个微通道的孔，并加封盖板43，边缘2个微通道孔通过封边管44连通，热泵系统内的工质通过充注管45、封边管44进入扁管41，使工质在微通道内部形成闭环的回路；所述扁管41包括蒸发段扁管(411)、冷凝段扁管(412)、绝热连接段扁管(413)；三通充注阀(9)连接热管组件和热泵系统，所述三通充注阀(9)连接热管进口的充注管45、冷凝器(7)的出口和蒸发器(5)的入口；节流元件(8)设置在冷凝器(7)的出口和蒸发器(5)的入口之间；风机(1)驱动空气先进入干燥箱(2)内烘干箱内衣物，再进入过滤器(3)去除杂质，再进入热管组件(4)的蒸发段扁管(411)进行预冷，再进入蒸发器(5)降温除湿，再进入热管组件(4)的冷凝段扁管(412)预热、再进入冷凝器(7)再热，完成循环。2.根据权利要求1所述的一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特征在于：所述蒸发段扁管(411)、绝热连接段扁管(413)、冷凝段扁管(412)之间通过其内部的微通道连通，蒸发段扁管(411)、冷凝段扁管(412)相对设置，蒸发器(5)设置在蒸发段扁管(411)、冷凝段扁管(412)之间。3.根据权利要求2所述的一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特征在于：所述翅片包括蒸发段翅片和冷凝段翅片，蒸发段翅片之间插入蒸发段扁管(411)，冷凝段翅片之间插入冷凝段扁管(412)；蒸发段翅片和冷凝段翅片上开有百叶窗部分(421)和波纹部分(422)，加强换热，翅片根部有排水槽(423)，快速排干冷凝水。4.根据权利要求3所述的一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特征在于：所述蒸发器(5)上也也设有翅片，翅片上开有百叶窗部分(421)和波纹部分(422)，加强换热，翅片根部有排水槽(423)，快速排干冷凝水；蒸发器(5)上的翅片两端分别与蒸发段翅片和冷凝段翅片连接，形成连续翅片，连续翅片上的波纹、百叶窗、排水槽部分对称布置。5.根据权利要求4所述的一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特征在于：所述热管组件的冷凝段扁管(412)安装高度高于蒸发段扁管(411)，可以获得更快的热管启动响应。6.根据权利要求5所述的一种基于微通道脉动热管的热泵干衣机，其特征在于：所述热泵系统工质通过充注管45进入扁管41，达到初始充注量m0后关闭与充注管45连接的三通充注阀(9)，可选地，初始充注量m0＝3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄东，孙瑜，赵日晶，杨易坤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：