СУШИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ БЕЛЬЯ ИЛИ СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА С СУШКОЙ
DRYING MACHINE FOR LAUNDRY OR WASHING MACHINE WITH DRYER

Изобретение относится к вентиляционной сушильной машине для белья или стиральной машине с сушкой согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Так называемые «вентиляционные» машины отличаются от «конденсационных» машин принципом работы: в первом типе машин влажный воздух выводится во внешнюю среду, не конденсируясь внутри машины (в отличие от последнего типа машин). Вентиляционные машины являются более простыми, потому что в них отсутствует конденсатор и все части, с ним связанные (резервуары для сбора конденсационной воды, каналы, системы управления и другие компоненты).
Такие машины обычно оборудованы барабаном, в который помещается белье для сушки под действием создаваемого вентилятором воздушного потока, нагреваемого электрическим сопротивлением.
В документе GB 595305 описана такая вентиляционная сушильная машина для белья с двумя этапами обработки: во время первого этапа воздух внутри машины проходит по замкнутому контуру, несколько раз проходя через барабан с сушащимся бельем и забирая при каждом прохождении определенное количество влаги из белья. Когда воздух достигает определенной степени влажности, контур открывается во внешнюю среду во время рабочего этапа частичной замены, на котором порция влажного воздуха выпускается в окружающую среду, в то время как остающаяся порция смешивается со свежим воздухом, имеющим низкую степень влажности (окружающим воздухом).
Этап частичной замены, на котором влажный воздух смешивается с окружающим воздухом, происходит при включенном нагревателе, так что постоянно поддерживается определенная температура воздуха для улучшения удаления влаги из белья.
Некоторые недостатки этого решения относятся к потреблению энергии и к определению момента, когда следует открывать контур для допуска окружающего воздуха и частичной замены циркулирующего внутри машины воздуха.
Этап частичной замены фактически продолжается до конца цикла сушки (когда белье становится сухим) при постоянно включенном нагревателе для предотвращения снижения температуры воздуха. С одной стороны, это обеспечивает более быстрый цикл сушки, а с другой - вызывает высокое потребление энергии вследствие необходимости непрерывной работы электрообогревателя из-за постоянного притока воздуха с низкой температурой.
Определение момента, когда цикл должен быть переключен из режима замкнутого контура в режим частичной замены, в зависимости от влажности, оказалось неточным: на начальных этапах цикла вследствие очень влажного загруженного белья показания гигрометра могут иметь существенные отклонения, следовательно, начало цикла частичной замены может быть назначено в ненадлежащие моменты времени (то есть при низкой влажности циркулирующего воздуха). Конечно, теоретически возможно использование подходящих для этой цели очень точных гигрометров, но такие приборы являются настолько специфическими и дорогостоящими, что не могут на разумных основаниях использоваться в сушильной машине для белья.
В этом отношении альтернатива была предложена в патенте GB 2094963, в описании к которому раскрыт цикл сушки, включающий первоначальный этап частичной замены и последующий этап открытого контура: машина начинает сушку белья, частично заменяя циркулирующий в машине объем воздуха, так чтобы снизить его влажность; вслед за этим она переключается на режим открытого контура, в котором воздух забирается извне и выпускается во внешнюю среду после всего лишь однократного протекания через барабан. Этот этап происходит с выключенным нагревателем для того, чтобы белье остыло перед его извлечением.
Переключение между этими двумя рабочими этапами (частичной замены и открытого контура) происходит в соответствии с заранее заданным интервалом времени или в зависимости от определяемой гигрометром влажности воздуха.
Однако это решение также имеет недостатки, связанные с потреблением энергии и с определением момента, когда должен быть переключен рабочий режим: фактически и в этом случае нагреватель остается включенным во время подачи свежего воздуха, приводя, таким образом, к значительной потере энергии, точно так же как и в ранее описанном случае.
Кроме того, если переключение между этими двумя рабочими режимами определяется в соответствии с заранее заданным интервалом времени, то последний не будет учитывать ни одну из переменных, относящихся к машине (влажность белья, влажность воздуха, количество подлежащих сушке предметов белья, и т.д.), и следовательно, время переключения не может быть основанным на оптимальных условиях для машины и загруженного белья. С другой стороны, в случае, когда для определения времени переключения определяется влажность воздуха, возникают вышеупомянутые проблемы.
Настоящее изобретение относится к сушильной машине для белья или стиральной машине с сушкой согласно пункту 1 формулы изобретения.
Лежащая в основе настоящего изобретения идея заключается в том, чтобы обеспечить такой способ вентиляционной сушки белья, в котором каждый полный цикл сушки включает по меньшей мере один первый этап закрытого контура, в течение которого в барабане циркулирует один и тот же объем воздуха, и по меньшей мере один второй этап открытого контура, в течение которого циркулирующий в барабане воздух забирается из внешней среды и выпускается в нее, при этом воздух нагревается в течение первого этапа.
В данном описании термин «полный цикл сушки» означает рабочий цикл машины, который начинается воздействием машины на мокрое белье, а заканчивается тогда, когда белье становится сухим.
Такой способ обладает тем преимуществом, что нагреватель (обычно электрическое сопротивление) включен только тогда, когда машина работает в режиме замкнутого контура, что значительно снижает потребление энергии. На самом деле, как можно легко понять, тепловая энергия, передаваемая объему воздуха (который всегда является одним и тем же), циркулирующему внутри замкнутого контура в машине, меньше тепловой энергии, которая передавалась бы в случае, если бы требовалось нагревание (как в известном уровне техники) в течение этапа частичной замены или открытого контура.
Признаки сушильной машины для белья или стиральной машины с сушкой согласно изобретению изложены в прилагаемой формуле изобретения.
Эти признаки, также как и дополнительные преимущества настоящего изобретения, станут очевидны из нижеследующего описания варианта его осуществления, который показан на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 показана сушильная машина для белья или стиральная машина с сушкой согласно настоящему изобретению, вид в разрезе;
на фиг.2 - первый этап - этап циркуляции в замкнутом цикле в машине, изображенной на фиг.1;
на фиг.3 - второй этап - этап открытого контура в машине, изображенной на фиг.1;
на фиг.4 - фрагмент отклонителя потока в состоянии, изображенном на фиг.2;
на фиг.5 - фрагмент отклонителя потока в состоянии, изображенном на фиг.3;
на фиг.6 - фрагмент отклонителя потока в состоянии частичной замены;
на фиг.7 показан альтернативный вариант выполнения канала всасывания воздуха;
на фиг.8 показан альтернативный вариант выполнения машины, изображенной на фиг.1, в котором отклонитель потока заменен двумя заслонками;
на фиг.9 схематически показан цикл сушки согласно настоящему изобретению;
на фиг.10 показан цикл сушки, альтернативный циклу сушки, изображенному на фиг.9;
на фиг.11 показан дополнительный вариант цикла сушки, показанного на фиг.9, включающий любое количество повторений этапа открытого контура и этапа закрытого контура;
на фиг.12 показан дополнительный альтернативный вариант выполнения отклонителя потока;
на фиг.13 показан отклонитель потока, изображенный на фиг.12, в состоянии замкнутого контура;
на фиг.14 показан отклонитель потока, изображенный на фиг.12, в состоянии открытого контура.
Вентиляционная сушильная или стиральная машина 1 с сушкой показана на фиг.1 в упрощенной форме для облегчения понимания ее функционирования
Машина 1 имеет вращающийся барабан 2, в который пользователем помещается белье 3, которое сушится создаваемым вентилятором 4 воздушным потоком, нагреваемым электрическим сопротивлением 5.
Горячий воздушный поток омывает белье 3 (извлекая тем самым влагу из белья) и затем поступает в канал 6, который сообщен по текучей среде с барабаном 2.
За каналом 6 по ходу потока, как будет более подробно описано ниже, имеется отклонитель 7 потока, который соединяет четыре канала: возвратный канал 6 для вытягивания воздуха из барабана, выпускной канал 8 для выпуска воздуха во внешнюю среду, всасывающий канал 9 для забора воздуха из внешней среды и подающий канал 11, ведущий к вентилятору 4 и содержащий сопротивление 5. Как будет описано далее, при воздействии на отклонитель 7 потока будет получен либо режим замкнутого контура, либо режим открытого контура.
Прежде всего, необходимо рассмотреть положение отклонителя потока по отношению к четырем каналам 6, 8, 9, 11: как более подробно показано на фиг.4-6, он расположен в камере 70, в которой сходятся эти четыре канала. Более конкретно, соединенные с камерой 70 каналы представляют собой расположенные с одной стороны отклонителя 7 потока возвратный канал 6 для втягивания воздуха из барабана и подающий канал 11 и расположенные с противоположной стороны отклонителя выпускной канал 8 для выпуска воздуха во внешнюю среду и всасывающий канал 9 для всасывания воздуха из внешней среды. Отклонитель потока может поворачиваться вокруг своей оси таким образом, чтобы приводить к сообщению по текучей среде возвратного канала 6 с подающим каналом 11 и всасывающего канала 9 с выпускным каналом 8, как это показано на фиг.4, или возвратного канала 6 с выпускным каналом 8 и всасывающего канала 9 с подающим каналом 11, как это показано на фиг.5.
Следует отметить, что камера 70 и каналы имеют такую форму, чтобы минимизировать потерю напора при значительной конструктивной простоте.
Как будет лучше объяснено ниже, отклонитель 7 потока может также занимать промежуточные положения между двумя описанными выше положениями для частичной замены потоков, выпускаемых во внешнюю среду, потоков, всасываемых из внешней среды, и потоков, циркулирующих между каналом 6 и каналом 11.
Сначала будут кратко описаны эти два рабочих этапа, чередование которых будет подробно рассмотрено позже.
В течение первого рабочего этапа машины, именуемого этапом замкнутого контура (или этапом рециркуляции), отклонитель 7 находится в состоянии, показанном на фиг.4. Это приводит к тому, что внутри машины циркулирует один и тот же объем воздуха, следуя по маршруту, обозначенному стрелками на фиг.2: воздух, нагретый сопротивлением 5, нагнетается вентилятором 4 в барабан 2 и омывает белье, удаляя из него влагу. Затем воздух поступает в возвратный канал 6, из которого он попадает в камеру 70, где направляется отклонителем 7 в подающий канал 11 и возвращается к сопротивлению 5, осуществляя таким образом рециркуляцию.
В этом случае в течение режима замкнутого контура сопротивление 5 включено и быстро нагревает циркулирующий объем воздуха, который, в свою очередь, увеличивает температуру белья 3 и извлекает из него влагу.
В течение второго рабочего этапа, именуемого этапом открытого контура, отклонитель поворачивают вокруг его оси, как это показано на фиг.5, так что воздух проходит по маршруту, обозначенному стрелками на фиг.3: воздух всасывается извне через всасывающий канал 9, который сообщен с подающим каналом 11, и нагнетается вентилятором 4 в барабан 2. Затем воздух омывает белье, удаляя из него влагу, и поступает в возвратный канал 6, который сообщен с выпускным каналом 8, через который воздух выпускается во внешнюю среду.
В этом случае маршрут, по которому следует горячий воздушный поток, представляет собой открытый контур, в котором воздух всасывается из внешней среды, подается в барабан 2 и затем снова выпускается во внешнюю среду. Важно отметить, что в течение этого второго рабочего этапа электрическое сопротивление 5 выключено, что будет более подробно рассмотрено ниже.
Следует также отметить, что машина 1 может содержать датчик 13 температуры и датчик 14 влажности, использование которых будет описано далее.
Теперь можно рассмотреть способ функционирования вышеописанной машины.
Согласно процессу, схематически проиллюстрированному на фиг.9, после того, как белье 3 было помещено в барабан 2, машина 1 сначала функционирует в режиме замкнутого контура, так что циркулирующий внутри машины объем воздуха очень быстро нагревается, нагревая тем самым белье и извлекая из него влагу.
При достижении определенного порога температуры воздуха, что определяется датчиком 13 температуры, отклонителем 7 потока управляют таким образом, чтобы начать второй рабочий этап.
Следует отметить, что переключение между режимами открытого контура и замкнутого контура, основанное на температуре воздуха, преодолевает недостаток предшествующего уровня техники: фактически в течение этого первого рабочего этапа серийный гигрометр 14 давал бы неточные показания вследствие высокой степени влажности как циркулирующего воздуха, так и загруженного белья.
Напротив, это определение момента переключения из замкнутого контура в открытый контур (и выключения сопротивления) будет намного более точным в зависимости от температуры, потому что термометр 13 не подвержен действию влажности воздуха, и поэтому обеспечивает очень точное показание.
Проведенные испытания показали, что пороговая температура, которая может считаться оптимальной (в том, что касается потребления энергии и количества извлекаемой из белья воды), находится в диапазоне от 60°С до 80°С, предпочтительно 70°С.
Когда начинается второй этап открытого контура, белье уже потеряет определенное количество воды и достигнет определенной температуры, более высокой чем комнатная температура (и по существу равной пороговой температуре). В течение этого рабочего этапа электрическое сопротивление может быть выключено, при этом омывающий белье воздух имеет комнатную температуру, однако он может извлекать влагу из белья до тех пор, пока последнее не станет полностью сухим (то есть, не будет иметь естественную степень влажности), заканчивая тем самым цикл сушки без необходимости повторного включения электрического сопротивления, а просто за счет использования температуры, достигнутой бельем в течение первого этапа и циркуляции воздуха при комнатной температуре, что обеспечивает значительную экономию энергии.
Конечно, если главным должно быть время сушки, то можно будет оставить сопротивление включенным даже в течение этапа открытого контура, хотя это будет подразумевать определенную потерю энергии, фактически уменьшая преимущества по потреблению энергии.
Таким образом, преимущества настоящего изобретения очевидны: в течение первого этапа нагретая сопротивлением масса воздуха продолжает циркулировать внутри замкнутого контура машины до тех пор, пока воздух не достигнет требуемой температуры; когда белье в достаточной мере нагрелось (то есть когда достигнута пороговая температура), сопротивление выключается, и цикл продолжается с использованием ненагретого окружающего воздуха, снижая таким образом потребление энергии. Фактически достигнутая бельем температура является достаточной для того, чтобы циркулирующий вокруг белья окружающий воздух удалил любую остаточную влагу, завершая тем самым цикл сушки.
Описанный выше основной процесс может быть подвергнут многочисленным изменениям, не выходя при этом за рамки объема настоящего изобретения.
Согласно первому варианту осуществления изобретения циркулирующий воздушный поток смешивается с потоком свежего воздуха, так что порция горячего и влажного воздушного потока, поступающего из канала 6, выпускается во внешнюю среду. Этот рабочий этап, который можно назвать «этапом частичной замены», соответствует состоянию отклонителя потока, показанному на фиг.6, в котором он повернут таким образом, что протекающий по каналу 6 поток разделяется на две части, одна из которых выпускается через выпускной канал 8, а другая, т.е. «рециркулирующая» часть, вновь поступает в подающий канал 11. Конечно, при этом подразумевается, что через всасывающий канал 9 поступает воздух в количестве, равном количеству выпущенного воздуха, и этот поступающий воздух смешивается с рециркулирующим потоком воздуха.
Такой рабочий этап с частичной заменой позволяет (особенно тогда, когда объем воздуха при обмене с внешней средой поддерживается малым по отношению к объему циркулирующему в машине воздуха) предотвратить чрезмерное охлаждение белья и циркулирующего в машине воздуха, в то же самое время снижая степень их влажности и обеспечивая тем самым дополнительное извлечение воды из белья.
В отличие от известных решений, согласно настоящему изобретению в течение этапа частичной замены электрическое сопротивление может быть выключено, что полезно с точки зрения потребления энергии.
Другой вариант реализации способа, который является особенно выгодным с точки зрения потребления энергии, схематически показан на фиг.10. Этот способ включает четыре этапа: первый этап с замкнутым контуром и включенным сопротивлением, второй этап с открытым контуром и выключенным сопротивлением, третий этап вновь с замкнутым контуром и включенным сопротивлением и четвертый этап охлаждения с открытым контуром и выключенным сопротивлением.
Анализируя более подробно переходные моменты между этими четырьмя этапами, следует отметить, что они определяются на основе показаний температуры или влажности. Более конкретно, момент перехода между первым и вторым этапами установлен в зависимости от пороговой температуры, точно так же, как было описано выше, и по тем же самым причинам, которые заставляют избегать использования в качестве точки отсчета показаний влажности.
Наоборот, момент перехода между вторым и третьим этапами установлен в зависимости от определенной степени влажности воздуха, которая в описанном здесь примере представляет собой пороговое значение между 90% и 95% влажности воздуха в канале. В этом случае более точное измерение состояния сушки белья обеспечивается гигрометром, который в этом рабочем режиме машины имеет очень хорошие характеристики чувствительности.
Переход между третьим и четвертым этапами установлен вновь в зависимости от температурного порога, в точности так же, как первый переход, но по иным причинам: в этом случае белье фактически имеет более низкую степень влажности и, следовательно, имеет тенденцию во время процесса сушки сохнуть и перегреваться очень быстро, подвергаясь риску повреждения. По этой причине предпочтительно использовать пороговое значение температуры между 60°С и 80°С (предпочтительно 70°С), при которой сопротивление выключается, и контур открывается, так что последняя малая доля влаги может быть выпущена во внешнюю среду, а белье может остыть перед его извлечением пользователем.
На фиг.11 схематично показано альтернативное решение, которое особенно эффективно в случае, когда белье сильно пропитано водой (например, вследствие его толщины или типа ткани). Этапы замкнутого контура и открытого контура повторяются несколько раз до тех пор, пока белье не будет сухим (три точки на этой фигуре означают, что может быть любое количество повторений).
Количество повторений может быть выбрано в зависимости от продолжительности этапа замкнутого контура на каждом повторении. Продолжительность этапа замкнутого контура фактически становится короче по мере того, как количество воды в белье уменьшается, так как чем меньше воды в белье, тем быстрее воздух достигнет пороговой температуры, следовательно, можно установить минимальную пороговую продолжительность этапа замкнутого контура (например, приблизительно 30 секунд), в конце которой предполагается, что белье сухое.
В этом отношении можно отметить, что продолжительность этапа замкнутого контура используется в качестве параметра, на основе которого измеряется степень сушки белья. Описанная выше машина, конечно, может также быть подвергнута многим изменениям. В частности, хотя всасывающий канал 9 и выпускной канал 8 на чертежах показаны примыкающими друг к другу, они могут открываться во внешнюю среду на расстоянии друг от друга, как показано в качестве примера на фиг.7, так чтобы можно было всасывать более свежий воздух.
Аналогичным образом, специалист в данной области техники может, конечно, выбрать и иные конструкции для отклонителя 7 потока и камеры 70 так, чтобы они обеспечивали осуществление вышеописанных рабочих этапов.
Например, в сушильной или стиральной машине 10 с сушкой согласно альтернативному решению, показанному на фиг.8, всасывающий канал 9 и выпускной канал 8, вместо того, чтобы сходиться к отклонителю 7 потока и камере 70, напрямую сходятся к вентилятору, и каждый из них снабжен заслонками 7А, 7В. Таким образом, первый рабочий этап осуществляется тогда, когда заслонки 7А и 7В закрывают, соответственно, всасывающий канал 9 и выпускной канал 8, а второй рабочий этап осуществляется тогда, когда заслонка 7А открывает выпускной канал 8 и закрывает подающий канал 11, в то время как заслонка 7В открывает всасывающий канал 9.
В этом случае также можно получить вышеописанный этап частичной замены, настраивая надлежащим образом заслонки 7А, 7В.
Другой чрезвычайно простой конструктивно и, следовательно, выгодный вариант выполнения отклонителя потока представлен на фиг.12. Этот же отклонитель потока показан и на фигурах 13 и 14 в положениях, соответствующих состояниям замкнутого контура и открытого контура.
В этом случае всасывающий канал 90 и выпускной канал 80 просто открываются на задней стенке 81 машины через единственное отверстие 100. В положении замкнутого контура отклонитель 70 потока просто соединяет возвратный канал 6 с подающим каналом 11, закрывая при этом отверстие 100.
В состоянии открытого контура, показанном на фиг.14, отклонитель 70 потока повернут вокруг его средней оси, образуя одну из стенок всасывающего канала 90 и выпускного канала 80. В частности, он образует общую стенку между этими двумя каналами, разделяя единственное отверстие 100 на два канала 80 и 90.
Это решение обеспечивает очень простое осуществление изобретения.
В качестве альтернативы электрическое сопротивление может быть заменено газовым нагревателем или т.п.
Конечно, машина согласно настоящему изобретению оборудована блоком управления, принимающим сигналы от датчика 13 (температуры или влажности) и управляющим отклонителем потока или заслонками таким образом, чтобы выбирать наиболее подходящий этап обработки. Для этой цели отклонитель потока или заслонки приводятся в действие специализированным электродвигателем, управляемым блоком управления.
Также машина в дополнение к частям, описанным выше в целях иллюстрации изобретения, содержит все те части, которые обычно находятся в машинах этого вида: электродвигатель для вращения барабана, пользовательский интерфейс, а в случае стиральной машины с сушкой также все те части, которые обычно требуются для осуществления функции стирки белья.