專利名稱：熱泵干衣機及熱泵干衣機的控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉 及一種干衣機及干衣機的控制方法，且特別是涉及一種熱泵干衣機及熱 泵干衣機的控制方法。
背景技術(shù)：
人們在洗滌衣物后，可以透過陽光及風力來晾干衣物。然而，在下雨天時，往往無 法順利晾干衣物，造成人們生活上的困擾。干衣機的問世，使得人們在下雨天也能烘干衣物，帶給人們相當大得便利性。然 而傳統(tǒng)排熱式干衣機直接將高溫高濕空氣直接排放至大氣中，不但能源使用效率偏低， 而且造成環(huán)境濕度的增加。熱泵干衣機不但以優(yōu)異的性能表現(xiàn)系數(shù)(Coefficient of performance)達到節(jié)能的目的，而且有效捕捉空氣中的水分，使環(huán)境的濕度不致受到嚴重 的影響。以日本公開號第2006-212265號專利為例，熱泵干衣機的運作原理是通過氣體通 道及冷媒通道的熱交換，來烘干衣物。一般而言，熱泵干衣機根據(jù)架構(gòu)區(qū)分，可分為開放式與封閉式。從PRASERTSAN等 人所發(fā)表的文獻結(jié)果顯示，當干燥效率(Dryer efficiency)較高時，開放式熱泵干衣機的 能源效率比封閉式熱干衣機好；當干燥效率較低時，封閉式熱泵干衣機的能源效率比開放 式熱干衣機好。然而，對批次式裝載衣物的干衣機而言，干衣機的干燥效率并不會保持一 定，而是隨著干燥程序的進行而逐漸下降。換言之，不管采用哪一個形式的熱泵干衣機架 構(gòu)，都會有干衣機效能較差的情形出現(xiàn)。因此，如何在干衣后期增加熱泵干衣機的能源使用 效率，實為目前重要發(fā)展方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱泵干衣機及熱泵干衣機的控制方法，其利用開放式 風道與封閉式風道的切換，大幅增進熱泵干衣機的能源使用效率。為達上述目的，本發(fā)明提出一種熱泵干衣機的控制方法。熱泵干衣機的控制方法 包括以下步驟。提供一干燥腔體。干燥腔體具有一入口及一出口。入口具有一入口絕對濕 M (inlet humidity ratio)。
口胃*一tii 口(outlet humidity ratio)及一出 口飽和絕對濕度(outlet saturation humidity ratio)?？刂朴筛稍锴惑w離開的一氣體排 出熱泵干衣機之外。依據(jù)入口絕對濕度、出口絕對濕度及出口飽和絕對濕度，判斷干燥腔體 的運作是否符合一預定條件。若干燥腔體的運作符合預定條件，則控制由干燥腔體離開的 氣體回流至干燥腔體。本發(fā)明還提出一種熱泵干衣機。熱泵干衣機包括一干燥腔體、一切換單元及一 控制單元。干燥腔體具有一入口及一出口。入口具有一入口絕對濕度(inlet humidity ratio) ο出口具有一出口絕對濕度(outlet humidity ratio)及一出口飽和絕對濕度 (outlet saturation humidity ratio)。第一切換單元用以切換由干燥腔體離開的一氣體 排出熱泵干衣機之外或回流至干燥腔體。控制單元依據(jù)入口絕對濕度、出口絕對濕度及出口飽和絕對濕度判斷干燥腔體的運作是否符合一預定條件。其中，若干燥腔體的運作未符 合預定條件，則控制單元控制第一切換單元，使得由干燥腔體離開的氣體排出熱泵干衣機 之外。若干燥腔體的運作符合預定條件，則控制單元控制第一切換單元，使得由干燥腔體離 開的氣體回流至干燥腔體。 為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖，作詳細 說明如下


圖1繪示第一實施例的熱泵干衣機的示意圖；圖2繪示干燥效率與干燥速率的關系圖；圖3繪示第一實施例的氣體通道的控制方法的流程圖；以及圖4繪示第二實施例的熱泵干衣機的示意圖。主要元件符號說明1000,2000 熱泵干衣機110:供氣單元120:干燥腔體120a:入口120b:出口130 循環(huán)風扇140、360 切換單元150 排氣單元210 控制單元310 壓縮單元320 冷凝單元330 膨脹單元340 蒸發(fā)單元350 散熱單元410 第一測量單元420 第二測量單元430 第三測量單元D1、D2 氣體通道的流向D3、D4 冷媒通道的流向Pl 氣體通道P2 冷媒通道S301 S315 流程步驟
具體實施例方式以下是提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為范例說明，并不會限縮本發(fā) 明欲保護的范圍。此外，實施例中的附圖省略不必要的元件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點O
第一實施例請參照圖1，其繪示第一實施例的熱泵干衣機1000的示意圖。本實施例的熱泵干 衣機1000包括一供氣單元110、一排氣單元150、一干燥腔體120、一循環(huán)風扇130、一切換 單元140、一控制單元210、一壓縮單元310、一冷凝單元320、一膨脹單元330、一蒸發(fā)單元 340、一第一測量單元410、一第二測量單元420及一第三測量單元430。一氣體通道Pl連 接供氣單元110、第一測量單元410、干燥腔體120、第二測量單元420、循環(huán)風扇130、切換 單元140及排氣單元150。一冷媒通道P2連接壓縮單元310、冷凝單元320、第三測量單元 430、膨脹單元330及蒸發(fā)單元340。供氣單元110用以提供一氣體進入熱泵干衣機1000。排氣單元150用以將氣體排 出于熱泵干衣機1000之外。干燥腔體120用以容置衣物，以進行干燥。干燥腔體120例如 是水平滾筒式腔體、斜取滾筒式腔體或直立式腔體。切換單元140為一三通風門，用以切換 氣體在氣體通道Pl內(nèi)的流向。循環(huán)風扇130用以增進氣體在氣體通道Pl內(nèi)的流通性。控 制單元210用以進行各種運算程序及判斷程序，并用以控制熱泵干衣機1000的各項元件的 運作。壓縮單元310用以壓縮一冷媒。冷凝單元320用以冷凝已壓縮的冷媒。膨脹單元 330用以減壓已冷凝的冷媒。蒸發(fā)單元340用以蒸發(fā)已減壓的冷媒。第一測量單元410設置于干燥腔體120的一入口 120a處，第二測量單元420設置 于干燥腔體120的一出口 120b處。第三測量單元430則設置于冷凝單元320及膨脹單元 330之間。第一 第三測量單元410 430用以針對氣體或冷媒進行各種數(shù)值的測量。就熱泵干衣機1000的干燥方式而言，外界的干燥氣體進入氣體通道Pl后，在冷凝 單元320進行熱交換，而形成高溫干燥氣體。此高溫干燥氣體由入口 120a進入干燥腔體 120后，可帶走衣物的水氣，并由出口 120b輸出高溫潮濕氣體。為了避免高溫潮濕氣體造成外界的熱污染，由干燥腔體120排出的高溫潮濕氣體 可以在蒸發(fā)單元340進行熱交換，而吸收部分熱量及冷凝部分水氣。當切換單元140將氣體通道Pl切換成流向Dl時，氣體通道Pl形成一開放式風道。 當切換單元140將氣體通道Pl切換成流向D2時，氣體通道Pl形成一封閉式風道。在熱泵干衣機1000剛開始運作時，干燥腔體120內(nèi)外潮濕程度差異大，水氣濃度 梯度較大，此時可以采用開放式風道，以利用外界較干燥的氣體來帶走干燥腔體120內(nèi)的 水氣。在熱泵干衣機1000運作一段時間后，干燥腔體120內(nèi)外潮濕程度差異不大，此時 可以采用封閉式風道，以使內(nèi)部已增溫的氣體回流至干燥腔體120，不直接排放至外界環(huán)境 之中，以減少能源的浪費。控制單元210所進行的控制程序及判斷程序與“絕對濕度(humidity ratio)，，、 “飽禾口絕對、濕度(saturation humidity ratio)，，或“相對、濕度(relative humidity)，，有 關。絕對濕度為含水氣體的水質(zhì)量與氣體質(zhì)量的比值。飽和絕對濕度為含水氣體在飽和狀 態(tài)的絕對濕度。相對濕度則為絕對濕度與飽和絕對濕度的比值。絕對濕度及相對濕度隨著 含水程度不同而改變。飽和濕度在某一溫度及某一壓力下，則為固定值?？刂茊卧?10依據(jù)絕對濕度、飽和濕度或相對濕度等資訊可以判斷出何時最適合由開放式風道切換為封閉式風道。請參照圖2，其繪示干燥效率η 與干燥速率MER的關 系圖。干燥效率等于出口絕對濕度ω·減去入口絕對濕度ω η的差值除以出口飽 和絕對濕度《sat,。ut減去入口絕對濕度ω η的差值，即以下第⑴式
0jQUt - ω η, \"dryer = --"Γ............................(1)
⑴sal ,out ⑴in簡單來說，相同條件下，出口絕對濕度ω-與入口絕對濕度coin差距越大時，干燥 效率ndryCT越大。反之，相同條件下，出口絕對濕度ω-與入口絕對濕度COin差距越小時， 干燥效率η dryer越小。熱泵干衣機1000剛開始運轉(zhuǎn)時，出口絕對濕度ω。ut與入口絕對濕度 in差距通常較大。隨著干燥腔體120內(nèi)的衣物越來越干燥時，出口絕對濕度《。ut與入口 絕對濕度《in差距也會越來越小。所以，隨著熱泵干衣機1000的運轉(zhuǎn)，干燥效率11_ 將 會逐漸降低。干燥速率MER為干燥腔體120為每小時所提出的水質(zhì)量。承上所述，隨著熱泵干 衣機1000的運轉(zhuǎn)，干燥效率11_ 將會逐漸降低。如圖2所示，干燥效率11_ 逐漸降低 時，干燥速率MER也隨之降低。從圖2可以得知，預定效率值 < 是個分界線。當干燥效率！1_ 高于預定效率值 n *時，熱泵干衣機1000的干燥速率MER以較為平緩的方式遞減；當干燥效率η dryer低于預 定效率值 < 時，熱泵干衣機1000的干燥速率MER以較為急遽的方式遞減。換言之，當干燥效率11_ 高于預定效率值 < 時，采用開放式風道，讓內(nèi)部氣體 排出于熱泵干衣機1000外，可充分利用開放式風道高干燥能力的好處。當干燥效率
低于預定效率值C時，采用封閉式風道，讓內(nèi)部的高溫氣體回流，可保有較佳的能源利用 率。此外，預定效率值 < 會隨著不同季節(jié)與不同環(huán)境等因素的影響而變化。熱泵干 衣機1000可以在出廠前依據(jù)使用需求來調(diào)整預定效率值η *，使得熱泵干衣機1000不僅能 夠獲得高干燥能力，也能保有較佳的能源利用率。以下更以數(shù)張流程圖詳細說明本實施例的熱泵干衣機1000的運作方式，然而本 發(fā)明所述技術(shù)領域中具有通常知識者均可了解，本實施例的熱泵干衣機1000的運作方式 并不局限于以下流程圖的說明。請參照圖3，其繪示第一實施例的氣體通道Pl的控制方法的流程圖。首先，在步驟 S301中，提供干燥腔體120。接著，在步驟S303中，控制單元210控制切換單元140將氣體通道Pl調(diào)整為流向 D1，使得由干燥腔體120離開的氣體排出熱泵干衣機1000之外，而形成開放式風道。然后，在步驟S305中，以第一測量單元410測量入口 120a處的一入 口溫度及一入 口相對濕度(inlet relative humidity)。目前常用的濕度計所測量的數(shù)值為相對濕度，而 通過溫度及相對濕度的換算，即可以獲得絕對濕度。接著，在步驟S307中，以第二測量單元420測量出口 120b處的一出口溫度及一出 口相對濕度(outlet relative humidity)。然后，在步驟S309中，控制單元210依據(jù)入口溫度及入口相對濕度計算入口絕對 濕度ω in，并依據(jù)出口溫度及出口相對濕度計算出口絕對濕度ω。ut，并依據(jù)出口溫度計算出 口飽和絕對濕度cosat,。ut。
接著，在步驟S311中，控制單元210依據(jù)入口絕對濕度ω in、出口絕對濕度(0_及 出口飽和絕對濕度G3sat,。ut計算干燥效率11Λ_。然后，在步驟S313中，控制單元210判斷干燥腔體120的運作是否符合一預定條 件。在此步驟中，控制單元210依據(jù)入口絕對濕度ω η、出口絕對濕度ω-及出口飽和絕對 濕度《sat,。ut所計算出的干燥效率來進行判斷。在本實施例中，若干燥效率、” 低 于預定效率值n*，則干燥腔體120的運作符合此預定條件。若干燥效率不低于預定 效率值n*，則干燥腔體120的運作不符合此預定條件。若干燥腔體120的運作符合于預定條件，則進入步驟S315 ；若干燥腔體120的運 作不符合預定條件，則回至步驟S305。接著，在步驟S315中，控制單元210控制切換單元140將氣體通道Pl調(diào)整為流向 D2，使得由干燥腔體120離開的氣體回流至干燥腔體120，而形成封閉式風道。 其中，步驟S305 S313是間隔一預定時間(例如是30秒鐘)執(zhí)行一次。在熱泵干衣機1000采用封閉式風道時，冷媒可能過熱，導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。本實施 例更通過第三測量單元430測量已冷凝的冷媒的一冷媒溫度。控制單元210更用以判斷冷 媒溫度是否大于一預定溫度值。若冷媒溫度不大于預定溫度值，則控制單元210維持壓縮 單元310的運作。若冷媒溫度大于預定溫度值，則控制單元210停止壓縮單元310的運作。 如此一來，可以避免熱泵干衣機1000采用封閉式風道時，冷媒溫度可能過高導致系統(tǒng)跳機 的現(xiàn)象。第二實施例請參照圖4，其繪示第二實施例的熱泵干衣機2000的示意圖。本實施例的熱泵干 衣機2000與第一實施例的熱泵干衣機1000不同之處在于本實施例的熱泵干衣機2000是 以散熱單元350及切換單元360來改善冷媒過熱的情況。散熱單元350用以散熱已冷凝的冷媒。本實施例的散熱單元350可以采用自然對 流為散熱機制的被動式散熱器，例如是加大散熱鰭片的散熱器?；蛘?，本實施例的散熱單元 350也可采用加裝對流風扇，以強制對流為散熱機制的主動式散熱器。切換單元360用以切換已冷凝的冷媒先流經(jīng)散熱單元350再流向膨脹單元330，或 直接流向膨脹單元330。切換單元360例如是一三通閥。若冷媒溫度不大于預定溫度值，則控制單元210控制切換單元360將冷媒通道Ρ2 切換成流向D3，使得已冷凝的冷媒直接流向膨脹單元330。若冷媒溫度大于預定溫度值，則控制單元210控制切換單元360將冷媒通道Ρ2切 換成流向D4，使得已冷凝的冷媒先流經(jīng)散熱單元350再流向膨脹單元330。如此一來，可以 避免熱泵干衣機2000采用封閉式風道時，冷媒溫度可能過高的現(xiàn)象。綜上所述，雖然已結(jié)合以上諸項實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā) 明。本發(fā)明所屬技術(shù)領域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更 動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應以附上的權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種熱泵干衣機的控制方法，包括提供一干燥腔體，該干燥腔體具有一入口及一出口，該入口具有一入口絕對濕度，該出 口具有一出口絕對濕度及一出口飽和絕對濕度；控制由該干燥腔體離開的一氣體排出該熱泵干衣機之外；依據(jù)該入口絕對濕度、該出口絕對濕度及該出口飽和絕對濕度，判斷該干燥腔體的運 作是否符合一預定條件；以及若該干燥腔體的運作符合該預定條件，則控制由該干燥腔體離開的該氣體回流至該干 燥腔體。
2.如權(quán)利要求1所述的熱泵干衣機的控制方法，還包括 測量該入口處的一入口溫度及一入口相對濕度；測量該出口處的一出口溫度及一出口相對濕度；以及依據(jù)該入口溫度及該入口相對濕度計算該入口絕對濕度，并依據(jù)該出口溫度及該出口 相對濕度計算該出口絕對濕度，并依據(jù)該出口溫度計算該出口飽和絕對濕度。
3.如權(quán)利要求1所述的熱泵干衣機，其中一干燥效率等于該出口絕對濕度減去該入口 絕對濕度的差值除以該出口飽和絕對濕度減去該入口絕對濕度的差值，該判斷的步驟是依 據(jù)該干燥效率判斷該干燥腔體的運作是否符合該預定條件。
4.如權(quán)利要求3所述的熱泵干衣機的控制方法，其中在該判斷的步驟中，若該干燥效 率低于一預定效率值，則該干燥腔體的運作符合該預定條件。
5.如權(quán)利要求3所述的熱泵干衣機的控制方法，其中該判斷的步驟是間隔一預定時間 執(zhí)行一次。
6.一種熱泵干衣機，包括干燥腔體，具有一入口及一出口，該入口具有一入口絕對濕度，該出口具有一出口絕對 濕度及一出口飽和絕對濕度；第一切換單元，用以切換由該干燥腔體離開的一氣體排出該熱泵干衣機之外或回流至 該干燥腔體；以及控制單元，依據(jù)該入口絕對濕度、該出口絕對濕度及該出口飽和絕對濕度判斷該干燥 腔體的運作是否符合一預定條件；其中，若該干燥腔體的運作未符合該預定條件，則該控制單元控制該第一切換單元，使 得由該干燥腔體離開的該氣體排出該熱泵干衣機之外；若該干燥腔體的運作符合該預定條件，則該控制單元控制該第一切換單元，使得由該 干燥腔體離開的該氣體回流至該干燥腔體。
7.如權(quán)利要求6所述的熱泵干衣機，還包括第一測量單元，用以測量該入口處的該入口溫度及一入口相對濕度；以及 第二測量單元，用以測量該出口處的該出口溫度及一出口相對濕度； 其中該控制單元是依據(jù)該入口溫度及該入口相對濕度計算該入口絕對濕度，并依據(jù)該 出口溫度及該出口相對濕度計算該出口絕對濕度，并依據(jù)該出口溫度計算出該出口飽和絕 對濕度。
8.如權(quán)利要求6所述的熱泵干衣機，其中該控制單元是依據(jù)該入口絕對濕度、該出口 絕對濕度及該出口飽和絕對濕度計算一干燥效率，該干燥效率等于該出口絕對濕度減去該入口絕對濕度的差值除以該出口飽和絕對濕度減去該入口絕對濕度的差值，該控制單元是 依據(jù)該干燥效率判斷該干燥腔體的運作是否符合該預定條件。
9.如權(quán)利要求8所述的熱泵干衣機，其中該控制單元是判斷該干燥效率是否低于一預 定效率值，若該干燥效率低于該預定效率值，則該干燥腔體的運作符合該預定條件。
10.如權(quán)利要求6所述的熱泵干衣機，其中該控制單元是間隔一預定時間執(zhí)行一次。
11.如權(quán)利要求6所述的熱泵干衣機，還包括 壓縮單元，用以壓縮一冷媒；冷凝單元，用以冷凝已壓縮的該冷媒；膨脹單元，用以減壓已冷凝的該冷媒；蒸發(fā)單元，用以蒸發(fā)已減壓的該冷媒；以及第三測量單元，用以測量已冷凝的該冷媒的一冷媒溫度；其中，該控制單元更用以判斷該冷媒溫度是否大于一預定溫度值；若該冷媒溫度不大于該預定溫度值，則該控制單元維持該壓縮單元的運作；若該冷媒溫度大于該預定溫度值，則該控制單元停止該壓縮單元的運作。
12.如權(quán)利要求6所述的熱泵干衣機，還包括 壓縮單元，用以壓縮一冷媒；冷凝單元，用以冷凝已壓縮的該冷媒； 膨脹單元，用以減壓已冷凝的該冷媒； 蒸發(fā)單元，用以蒸發(fā)已減壓的該冷媒； 散熱單元，用以散熱已冷凝的該冷媒； 第三測量單元，用以測量已冷凝的該冷媒的一冷媒溫度；以及 第二切換單元，用以切換已冷凝的該冷媒先流經(jīng)該散熱單元再流向該膨脹單元，或直 接流向該膨脹單元；以及其中，該控制單元更用以判斷該冷媒溫度是否大于一預定溫度值； 若該冷媒溫度不大于該預定溫度值，則該控制單元控制該第二切換單元，使得已冷凝 的該冷媒直接流向該膨脹單元；若該冷媒溫度大于該預定溫度值，則該控制單元控制該第二切換單元，使得已冷凝的 該冷媒先流經(jīng)該散熱單元再流向該膨脹單元。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱泵干衣機及熱泵干衣機的控制方法。熱泵干衣機的控制方法包括以下步驟。提供一干燥腔體?？刂朴筛稍锴惑w離開的一氣體排出熱泵干衣機之外。判斷干燥腔體的運作是否符合一預定條件。若干燥腔體的運作符合預定條件，則控制由干燥腔體離開的氣體回流至干燥腔體。本發(fā)明利用開放式風道與封閉式風道的切換，大幅增進熱泵干衣機的能源使用效率。
文檔編號D06F58/20GK102051796SQ200910210029
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者林貴添 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院