无管道烘干机 【技术领域】
本发明涉及一种无管道烘干机，且更具体而言是涉及这样一种无管道烘干机，其能够使对由于烘干待烘干对象而排出的湿空气进行除湿的水量最小化，并能防止在烘干机内的空气容积减小时频繁出现的气体燃烧的终止或加热器的打开/关闭。
背景技术
一般而言，干衣机为通过将由加热器产生的热空气吹送到滚筒内以从该滚筒内的诸如湿衣物之类的待烘干对象吸收水分而对这些对象进行烘干操作的设备。可根据处理通过吸收物体的水分对其进行烘干时产生的湿空气所采用的方法将烘干机分为排气式烘干机和冷凝式烘干机。
在排气式烘干机中，从滚筒排出的湿空气被排到烘干机外部。但是，需要排气管道将滚筒内的物体蒸发出的水分排到烘干机的外部，且尤其是，由于诸如一氧化碳等之类的燃烧产物与水分一同被排出，因此，应当将排气管道安装为延伸到房间或建筑物外部较长距离。
而在冷凝式烘干机中，在热交换单元处对从滚筒排出的湿空气中的水分进行冷凝，从而除去湿空气中的水分，并使得烘干空气再循环到滚筒内。但是，因烘干空气的流动可形成闭合回路，因此冷凝式烘干机不便于将气体用作热源。
在无管道烘干机中，可改进排气式烘干机和冷凝式烘干机的这些缺陷。亦即，无管道烘干机具有这样一种构造，该构造不需要具有用于排出滚筒内蒸发的水分而被安装为延伸到房间外部较长距离的排气管道，也不需要在热交换单元内冷凝从滚筒排出的湿空气以除去水分之后将烘干空气再循环到滚筒内。
但是，在无管道烘干机中，来自外界的空气在由燃气燃烧或电加热器加热所产生的发热和烘干状态下流入滚筒。这里，为了避免损伤衣物或起火，在烘干机内的空气容积减小时，频繁地终止气体燃烧或打开/关闭加热器，从而导致对衣物或烘干机的安全性造成不利影响。
另外，无管道烘干机设置有在烘干待烘干物体之后用于除去湿空气内所含的水分的热交换单元。该热交换单元设置有穿过翅片间的管。为了除去水分，温度低于湿空气的露点温度的水流过上述管，由此冷凝与翅片接触的湿空气。但是，在相关技术中，尽管不需要在水温低于湿空气的露点温度时使得水流入管，但水还是会不受任何控制地流入该管，从而浪费水。
【发明内容】
技术问题
因此，本发明的目的是提供一种能够防止在烘干机中的空气容积减小时频繁出现的气体燃烧的终止或加热器的打开/关闭。
此外，本发明的另一目的是提供一种无管道烘干机，其能够根据湿空气的露点温度来控制用于在热交换单元内进行除湿的水的量。
技术方案
为实现这些目的，提供了一种无管道烘干机，其包括主体、可转动地安装于该主体的滚筒、将热空气供应到滚筒内的热空气供应单元、以及对从滚筒排出的湿空气进行除湿并根据湿空气的露点温度来控制用于除湿的水量的热交换单元。
这里，优选的是，热空气供应单元可根据被引入滚筒的空气的量来控制被供应以加热空气的热量。这里，当空气的温度在初始烘干过程之后达到预定最高温度值时，则可减少被供应以加热空气的热量。
为了实现此目的，优选的是热空气供应单元可包括用于通过在燃气与空气混合之后点燃燃气来产生热空气的燃气燃烧器、用于执行或终止将燃气供应至气体燃烧器的燃气阀、燃气燃烧器产生的热空气被引入滚筒所穿过地热空气供应管道、以及测量被引入滚筒内的热空气的温度的至少一个热空气温度传感器。可供选择地，优选的是热空气供应单元可包括多个固定加热器、从固定加热器产生的热空气被引入滚筒内所穿过的热空气供应管道、以及测量被引入滚筒内的热空气的温度的至少一个热空气温度传感器。可供选择地，优选的是热空气供应单元可包括多个固定加热器、至少一个可调加热器(variable heater)、从固定加热器和可调加热器产生的热空气被引入滚筒内所穿过的热空气供应管道、以及测量被引入滚筒内的热空气的温度的至少一个热空气温度传感器。
优选地，热交换单元可包括热交换器、用于计算穿过热交换器的湿空气的露点温度的空气温度传感器和湿度传感器、测量在热交换器内流动的水的温度的水温传感器、以及根据湿空气的露点温度和水的温度来调节在热交换器内流动的水的量的水量阀。这里，优选的是可将由空气温度传感器和湿度传感器所测量的湿空气的温度和湿度输出为伏特值，并通过预存在微型计算机中的运算公式将这些值计算成露点温度。
优选地，将水量阀安装于穿过第一热交换器的管的出口处或者穿过第二热交换器的管的入口处，且因此，如果在第一热交换器的管内流动的水的温度低于穿过第一热交换器的湿空气的露点温度和/或如果在第二热交换器的管内流动的水的温度低于穿过第二热交换器的湿空气的露点温度，则关闭该水量阀。
【附图说明】
图1是示出了根据本发明一个实施例的无管道烘干机的示意图；
图2是示出了图1中无管道烘干机的平面图；
图3是示出了图2中热空气供应单元的第一变型的框图；
图4是示出了图2中热空气供应单元的第二变型的框图；
图5是示出了在加热器具有5400W的容量的情况下，滚筒入口处的空气温度以及加热器的开/关周期的曲线图；
图6是示出了在加热器具有4600W的容量的情况下，滚筒入口处的空气温度以及加热器的开/关周期的曲线图；
图7是示出了在加热器具有4150W的容量的情况下，滚筒入口处的空气温度以及加热器的开/关周期的曲线图；
图8是根据加热器容量来比较烘干性能的图表；
图9是图2中热交换单元的截取图；
图10是示出了图9中第一位置和第三位置处的湿空气的温度和湿度的曲线图；以及
图11是示出了图9中第一位置处的湿空气的露点温度以及流出图9中热交换器的水的温度的曲线图。
【具体实施方式】
现将详细描述本发明的优选实施例，这些优选实施例的示例在附图中示出。
图1是示出了根据本发明一个实施例的无管道烘干机的示意图，而图2是示出了图1中无管道烘干机的平面图。箭头指示空气的流动。
参照图1和图2，根据本发明一个实施例的无管道烘干机包括主体110、可转动地安装于主体110的滚筒120、将热空气供应到滚筒120内并根据空气容积来控制用于加热空气的热量的热空气供应单元140、以及对从滚筒120排出的湿空气进行除湿并根据湿空气的露点温度来控制用于除湿的水的量的热交换单元200。
用于将衣服放入滚筒120中的门111安装于主体110的前侧。另外，支承主体110的支脚113安装于主体110的下侧。主体110具有内部空间，该内部空间设置有皮带131、风扇133以及马达135，该皮带131使滚筒120转动，风扇133安装在循环管道114内用于为无管道烘干机内的空气提供吹送力，而马达135为皮带131和风扇133提供驱动力。使皮带131停止的皮带轮137安装在马达135的转动轴处。这里，可构造多个马达135，以分别为皮带131和风扇133提供驱动力。此外，循环管道114设置有过滤器(未示出)，其用于滤去包含于流出滚筒120的热空气和湿空气中的棉绒，例如绒毛和废线(wastethread)。
滚筒120为具有用于待烘干对象例如衣服的内部空间的容器。用于升高衣服的多个升降器121安装在滚筒内。
热空气供应单元140包括燃气阀141、燃气燃烧器143、热空气供应管道145、以及热空气温度传感器147，上述燃气阀141供应或阻断燃气，燃气燃烧器143用于通过点燃从燃气阀141排出并与外界空气混合之后的燃气来产生热空气，热空气供应管道145将燃气燃烧器143与滚筒120连接，从而将所产生的热空气供应至滚筒120，而热空气温度传感器147测量被引入滚筒120中的热空气的温度。
热空气供应单元140设置有从火焰的边缘部分延伸出的火焰杆(flame rod)，从而检测火苗(flame current)并通过火苗的值来间接测量一氧化碳(CO)的量。
当由火焰杆测量的一氧化碳的量对应于足够高而对人体产生不利影响的基准值时，燃气阀141关闭以终止燃烧，且报警音告知用户必须通风。
连接至燃气阀141的燃气燃烧器143使从燃气阀141排出的燃气与外界空气混合以用于燃烧，并利用由此产生的热量加热空气。由此产生的热空气经由热空气供应管道145被供应到滚筒120内。
热空气温度传感器147安装于将热空气供应管道145与滚筒120连接的连接部分145a。可设置多个热空气温度传感器147，并将其安装在热空气供应管道145内。
如果烘干机内的空气容积减小，例如堵塞在过滤器内的棉绒中断空气的流动、因滚筒内的过多衣物而不能促使空气流动、因连接至外界的管道堵塞而使烘干机内的空气容积减小，则由于被引入滚筒120的空气的温度高于基准温度(即，施加用以避免损伤衣物或起火的温度)，因此可能损坏衣物。
为防止上述情况的发生，热空气供应单元140根据空气容积来调节燃气阀141并控制供应至燃气燃烧器143的燃气的量。亦即，如果由热空气温度传感器147测量的温度因空气容积减小而超过基准温度范围，则燃气阀141部分或完全关闭，从而减小或阻断引入燃气燃烧器143的燃气。为实现此目的，优选的是将燃气阀141实现为多级电磁阀，燃气的注入量能够通过该多级电磁阀得以精确控制。
因此，能够减少供应至被引入滚筒120的空气的热量，而不用频繁地终止燃气燃烧，从而能降低空气的温度。由此，能够避免损伤衣物，并能增强烘干机的稳定性。
图3是示出了图2中热空气供应单元的第一变型的框图，而图4是示出了图2中热空气供应单元的第二变型的框图。
参照图3，根据第一变型的热空气供应单元170包括固定加热器171和可调加热器173。
固定加热器171操纵50％的加热器容量，而可调加热器173被调节为操纵0～50％的加热器容量。具体而言，当被引入滚筒120(参照图1)的空气的温度因正常空气容积而由热空气温度传感器147(参照图1)测量为属于正常范围时，则控制加热器以操纵100％的容量。亦即，运行具有50％容量的固定加热器171，且可调加热器173完全运行而具有50％的容量。
但是，当被引入滚筒120(参照图1)的空气的温度因空气容积减小而由热空气温度传感器147(参照图1)测量为超过正常范围时，则控制加热器以具有减小的容量。亦即，运行具有50％容量的固定加热器171，且将可调加热器173调节为具有小于50％的容量。由此，减少供应至被引入滚筒120(参照图1)的空气的热量，从而降低空气温度，借此避免对衣物造成损伤。
这里，基于由热空气温度传感器147(参照图1)测量的被引入滚筒120(参照图1)的空气的温度在初始烘干处理之后达到预定最高温度值所花的时间来确定空气容积是否减小。亦即，持续时间越短，空气容积减小得越多。
参照图4，根据第二变型的热空气供应单元180包括多个固定加热器。
在此实施例中，固定加热器包括具有50％容量的第一固定加热器181、具有30％容量的第二固定加热器183以及具有20％容量的第三固定加热器185。
详细地讲，当被引入滚筒120(参照图1)的空气的温度因正常空气容积而由热空气温度传感器147(参照图1)测量为属于正常范围时，则控制加热器操纵100％的容量。也就是说，第一固定加热器181、第二固定加热器183和第三固定加热器一起运行。
但是，当被引入滚筒120(参照图1)的空气的温度因空气容积减小而由热空气温度传感器147(参照图1)测量为超过正常范围时，则控制加热器以具有减小的容量。亦即，通过完全或部分运行第一固定加热器181、第二固定加热器183和第三固定加热器185来控制加热器容量。由此，减少供应至被引入滚筒120(参照图1)的空气的热量，从而降低空气温度，借此避免对衣物造成损伤。
这里，与第一变型类似，基于由热空气温度传感器147(参照图1)测量的被引入滚筒120(参照图1)的空气的温度在初始烘干处理之后达到预定最高温度值所花的时间来确定空气容积是否减小。亦即，持续时间越短，空气容积减小得越多。
接下来将描述在加热器容量可调例如第一变型和第二变型情况下与加热器容量相符合的加热器的开/关周期和烘干性能。
图5是示出了在加热器具有5400W的容量的情况下滚筒入口处的空气温度以及加热器的开/关周期的曲线图，图6是示出了在加热器具有4600W的容量的情况下滚筒入口处的空气温度以及加热器的开/关周期的曲线图，图7是示出了在加热器具有4150W的容量的情况下，滚筒入口处的空气温度以及加热器的开/关周期的曲线图，而图8是根据加热器容量来比较烘干性能的图表。
参照图5至图7，在加热器容量为5400W的情况下，开/关周期大约为3分钟，且空气温度为225℃，而在加热器容量为4150W的情况下，开/关周期大约为10分钟，且空气温度为215℃。由此，加热器容量越小，由热空气温度传感器147(参照图1)测量的流入滚筒120的空气的最高温度变得多于10～20℃，且与此同时，开/关周期(ΔT)增大，从而减小开/关频率。但是，加热器容量越大，在烘干处理的初期阶段温度达到最高温度所花的时间(基本上且有效烘干衣物所花的时间)越短，因此，更利于缩短烘干时间。
参照图8，当空气容积不足时，即便加热器容量减小，被用作用于烘干性能的主标准的烘干时间和功耗也不会显现出劣化。亦即，在加热器容量为5400W的情况下，烘干时间为92.48分钟，且功耗为5.398kwh，而在加热器容量为4150W的情况下，烘干时间为90.78分钟，且功耗为5.404kwh。这里，这两种情况产生的结果尤其不同。
因此，能够减少供应至被引入滚筒120的空气的热量，而不用频繁地打开/关闭加热器，从而能够降低空气温度。因而，能够避免对衣物造成损伤，并能够增强烘干机的稳定性。
图9是图2中热交换单元的截取图，图10是示出了图9中第一位置(①)和第三位置(③)处的湿空气的温度和湿度的曲线图，而图11是对图9中第一位置(①)处的湿空气的露点温度和流出图9中第一热交换器的水的温度进行比较的曲线图。粗箭头指示穿过热交换单元的湿空气的流动，而细箭头指示穿过管道的水的流动。
参照图9，热交换单元200包括形成容纳空间的外壳210、容纳在外壳210内的至少一个热交换器、用于计算穿过热交换器的湿空气的露点温度的空气温度传感器和湿度传感器、用于测量在热交换器内流动的水的温度的水温传感器251、以及根据计算出的湿空气的露点温度来控制在热交换器内流动的水的量的水量阀240。
用于收集冷凝过程中产生的冷凝水和水滴的水容器(未示出)设置于外壳210的下部。
热交换器包括第一热交换器220和第二热交换器230。必要时，可配置一个、三个或更多数量的热交换器。
第一热交换器220由翅片221和管223组成。在第一热交换器220中，从滚筒120流出的热空气和湿空气由低温水冷凝并以空气与水之间的热交换方式得以烘干。第一热交换器220安装于外壳210(参照图1)的左侧，从而位于与滚筒120连接的循环管道114(参照图2)的出口端。
翅片221被实现为以细小间隔相互堆叠的多个薄板，从而通过竖直地接触热空气和湿空气而穿过热空气和湿空气。这里，薄板由具有优良传导性的金属材料制成。
低温(22℃)水在管223内循环。此外，管223以往复方式穿入式地形成在翅片221处。
与第一热交换器220类似，第二热交换器230由翅片231和管233组成。在第二热交换器230中，从第一热交换器220流出的湿空气由低温水冷凝并以空气与水之间的热交换方式再次得以烘干。第二热交换器230安装于外壳210的右侧，从而位于排气管道161(参照图1)的入口端。
翅片231被实现为以细小间隙相互堆叠的多个薄板，从而通过竖直地接触热空气和湿空气而穿过热空气和湿空气。这里，薄板由具有优良传导性的金属材料制成。
低温(22℃)水在管233内循环。此外，管233以往复方式穿入式地形成在翅片231处。
此外，第一热交换器220的管223和第二热交换器230的管233在第一热交换器220与第二热交换器230之间的中间位置处彼此连接。
另外，第二热交换器230的管233的入口233a和第一热交换器220的管223的出口223a连接至输水软管(未示出)，该输水软管连接至外部供水水源，以从外界接入水。
经由输水软管被引入第二热交换器230的管233的入口233a的水穿过水量阀240和管233、223，然后冷却第二热交换器230的翅片231以及第一热交换器220的翅片221。随后，水经由第一热交换器220的管223的出口223a流入输水软管。
同时，为了对热交换单元200处的湿空气进行除湿，应当检测穿过第一热交换器220和第二热交换器230的湿空气的状态量。
亦即，可仅在检测湿空气的状态量之后控制适于冷凝第一热交换器220的翅片221和第二热交换器230的翅片231的露点温度以及将被供应的水的对应量。
可能存在确定湿空气的状态量的多个因素，例如，根据季节被引入加热器或燃气燃烧器中的外部空气的温度/湿度、供应至热交换器的水的温度、在烘干处理期间滚筒内衣物的含水量的变化、以及烘干机周围空气的温度/湿度。
因此，只有在考虑了以上所有因素而在第一热交换器220(在下文中，第一位置(①))与第二热交换器230(在下文中，第二位置(②))之间的第一热交换器220的入口以及第二热交换器230(在下文中，第二位置(②))的出口处检测到湿空气的状态时，才能有效控制水量，借此能减少用水量。
为实现此目的，将空气温度传感器253和湿度传感器254安装于第一位置(①)，而将空气温度传感器255和湿度传感器256安装于第二位置(②)。此外，将空气温度传感器257和湿度传感器258安装于第三位置(③)。
参照图10，RH_air_outlet表示由湿度传感器258在第三位置(③)处测量的湿空气的相对湿度，T_air_inlet表示由空气温度传感器253在第一位置(①)处测量的湿空气的温度，而T_air_outlet表示由空气温度传感器257在第三位置(③)处测量的湿空气的温度。
将由空气温度传感器253、255、257和湿度传感器254、256、258测量的湿空气的温度和湿度输出为伏特值。而且，通过预存在微型计算机(未示出)中的运算公式将这些值计算成第一位置(①)、第二位置(②)和第三位置(③)处的露点温度。
更具体而言，为了检测空气的状态量，通过空气温度传感器253、255、257以及湿度传感器254、256和258来收集第一位置、第二位置和第三位置处的有关干球(dry bulb)温度和湿球(wet bulb)温度(或相对湿度)的数据，且微型计算机(未示出)用于利用所收集的数据来计算第一位置、第二位置和第三位置处的露点温度。
水温传感器251安装在从第一热交换器220被引入第二热交换器230的管223、233上，借此测量在管223、233内流动的水的温度。
水量阀240安装在穿过第二热交换器230的管233的入口233a处，从而控制被引入管233的水的量。必要时，可将水量阀240安装在穿过第一热交换器220的管223的出口223a处。这里，可选择性地将水量阀240实现为能够连续开关的模拟式阀和通过开关信号进行开关且相对廉价的数字式阀中的一个。为了执行精密的控制，可使用多个水量阀240。
参照图9和图11，由于第一位置(①)处的湿空气的露点温度(T_Dew_In_Hex1)低于在管223内流动的水的温度(T_Hex1_Out_Surf)，因此，湿空气在第一热交换器220的整个翅片221处得以均匀冷凝。这里，水量阀240关闭，从而不允许水再流入管223，借此减少用水量。
如果水温传感器251测量的水温高于计算出的露点温度，则水量阀240打开以允许供应更多的水，由此使第一热交换器220的翅片221的表面温度和第二热交换器230的翅片221的表面温度低于冷凝温度。
根据上述构造，通过控制用水量将第一热交换器220的翅片221的表面温度保持为低于第一位置(①)处的湿空气的露点温度，而将第二热交换器230的翅片223的表面温度保持为低于第二位置(②)处的湿空气的露点温度，由此以热交换器的最高效率来减少用水量。
同时，能够以简单方法和低成本减少用水量。
作为最简单的方法，在烘干机不受任何控制地得以冷却时，可完全关闭水量阀240，由此减少用水量。
此外，通过接收供应到热交换单元200内的水的温度，由与为产品开发而进行的试验估算的温度范围相对应的多个阶段来调节阀，借此控制用水量。
而且，在相关烘干机中，通过分析用于确定的电极传感器或湿度传感器的信号在烘干处理即将结束时，亦即曲线图急剧下降时，开始目的性地减少水量或停止供水，由此最小化因排到烘干机外部的水分而造成的损坏，并减少用水量。
根据本发明的无管道烘干机可具有以下优点。
首先，当空气容积减小且由热空气温度传感器测量的温度值因此而大于基准值时，通过部分或完全关闭燃气阀来减少引入燃气燃烧器的燃气量或停止燃气供应。由此，能减少供应至被引入滚筒的空气的热量，而不用频繁地终止燃气燃烧，从而能够降低空气的温度，由此能避免对衣物的损伤，并能够增强烘干机的稳定性。
其次，当空气容积减小且由热空气温度传感器测量的温度值因此而大于基准值时，加热器容量改变。由此，能够减少供应至被引入滚筒的空气的热量，而不用频繁地打开/关闭加热器，从而能够降低空气的温度，由此能够避免对衣物的损伤，并能够增强烘干机的稳定性。
第三，通过控制用水量将热交换器的温度保持为低于湿空气的露点，借此能够使热交换器的效率最大化，并能够减少用水量。
根据本发明的无管道烘干机可家用、商用和工业用。
对本领域的技术人员来说将是显而易见的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明作出各种更改或变更。因此，如果这些更改和变更属于所附权利要求和它们的等同物的范围，则本发明应该包括本发明的这些更改和变更。