CN102828378B - 超低碳自适应滚筒洗衣机及其洗衣方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超低碳自适应滚筒洗衣机及其洗衣方法，旨在克服现有洗衣机存在洗衣耗水多耗能高耗时长的弊端，跨越式实现洗衣省时(一般约15分钟)省水(约5升/每公斤衣物)省电省洗涤剂高洗净率低磨损率的超低碳经济目标。其先进性在于：基于自适应方式控制，维持稳定的内筒转速并提供足量的循环水喷水流量，使衣物处于非浸泡式过饱和含水的轻量化状态实现快捷强效的滚动揉搓循环摔打洗涤运动，顺利将脏物从衣物上分离开来；在高转速脱水状态下对衣物实施不循环清水喷洗，借助超高线速度与强大离心力的共同作用使清水猛烈冲击渗透衣物内部清除残留脏物，迅速脱水甩净衣物，无二次污染无洗涤剂残留；具备结构简适应强成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及滚筒洗衣机技术领域，特别涉及一种超低碳自适应滚筒洗衣机及其洗衣方法。
背景技术
洗衣机虽经历了漫长的发展历程，但其存在的洗衣耗水多、耗时长、耗电量大、且洗净率不高等弊端一直未能得到根本解决。原因在于现有洗衣机所提供的洗涤环境的不合理性制约了强效洗涤作用的正常发挥：用水量大、洗衣负载也大，无法实现高效洗涤。衣物在洗衣筒内处于全浸泡或半浸泡状态，单位重量衣物耗用了较大水量和相应的洗涤剂用量，而因此所增加的洗涤负载导致了整机能耗加大的弊端。在时效方面，现有洗衣机似乎约好了步调一样以几秒运转几秒停歇再几秒运转……的柔性模式从根本上制约了洗涤效果的进一步改善，同时还造成大量时间被浪费的弊端。尤其是现有波轮式洗衣机洗涤衣物时对水量的要求更高，筒内水量要求达到满足衣物处于相对自由悬浮松弛的超浸泡状态后才能正常发挥洗衣机应有洗涤力度的作用，同时所用洗涤剂量也成比例增加，否则不仅无法实现正常洗涤过程还大大增加衣物受到的磨损。现有洗衣机因适应性不强促使人们极力开发多种针对性的辅助功能以求取相关性能的提升与完善，但终将摆脱不了结构复杂、操作花样繁锁、实用性不强，在节能降耗方面无明显改善，还必然导致高成本等诸多桎锢。而现今市场更涌现出的不少新型洗衣机在自动化程度与价格方面确实并入了极高端行列，但由于均未能实现实质性的突破上述种种弊端，公众对洗衣界实现真正高效环保的低碳经济目标的期盼着实不容乐观。
发明内容
本发明提供一种超低碳自适应滚筒洗衣机及其洗衣方法，旨在克服现有洗衣机存在洗衣耗水多耗能高耗时长的弊端，跨越式实现洗衣省时(一般约15分钟)省水(约5升/每公斤衣物)省电省洗涤剂高洗净率低磨损率的超低碳经济目标。其先进性在于：基于自适应方式控制，维持稳定的内筒转速并提供足量的循环水喷水流量，使衣物处于非浸泡式过饱和含水的轻量化状态实现快捷强效的滚动揉搓循环摔打洗涤运动，顺利将脏物从衣物上分离开来；在高转速脱水状态下对衣物实施不循环清水喷洗，借助超高线速度与强大离心力的共同作用使清水猛烈冲击渗透衣物内部清除残留脏物，迅速脱水甩净衣物，无二次污染无洗涤剂残留；具备结构简适应强(无需明目繁多的功能选择与设置)成本低的优点。此外还具备自动化程度高(一键式启动全程自适应运行)、性能稳定可靠的特点。
为简明起见，对于本发明所述的“超低碳自适应滚筒洗衣机及其洗衣方法”，以下均一律简称为“本发明”。
术语解释，本发明所说的“自适应方式”是指：为实现本发明所述的目标，通过对洗衣机结构、洗涤方式、信息采集反馈网络及相应程序软件控制方案的特殊设计，使洗衣机所提供的洗涤环境，不仅能广泛满足各类衣物对洗涤强度的要求和响应洗涤过程中因衣物量的变化等不确定因素引起对进水量的精确调控需求，还能应对宽范围的外接清水压强变化及外接电源电压变化对洗涤状态的影响，具备自主调控功能以维持整个洗涤过程处于优化状态的方式方法。其特点是：洗涤过程中通过分析传感器及有关信息采集网络提供的相关参数，当发现变化情况时立即响应并开始作出相关调整，在最大限度范围内使整个系统逐步适应新的变化并重新稳定在良好的运行状态。
术语解释，本发明所说的“轻量化”是指：在非浸泡式循环摔打洗涤方式过程中较少的用水量决定了相应较轻的洗涤负载量，洗涤负载量的减轻反映在主电机动力功耗输出的降低。
术语解释，本发明所述的“快捷强效”是指：根据动能定理和动量、冲量定理的原理，洗涤用水的轻量化状态更适合与较快速灵活的循环摔打动作相匹配，合理发挥轻量与快速的优化组合在能量方面的显著作用效果，实现明显的省水与高效。
术语解释，本发明所述的“洗涤环境”是指：包括特定的内筒(4)运转过程、一定量的衣物及相应的用水量，还有相应洗涤方式与过程的整体配合的状态特征。
洗涤过程核心技术说明，本发明采用“非浸泡式过饱和含水状态滚动揉搓循环摔打的非浸泡式循环摔打洗涤方式”实现高效低碳经济目标。其方法过程为，在主控电路及操作显示面板(2)的协调控制下：一方面使内筒(4)维持某一稳定转速使之恰好出现维持衣物处于自由落体运动的最大行程状态阶段以提供最大的滚动揉搓循环摔打能量力度，是衣物接受连续快速高效洗涤的基本条件之一；二方面关闭排水阀(6)同时精确的控制清水进水量并均匀喷洒衣物，使衣物逐渐吸水达到过饱和含水状态并开始产生越来越多的过剩水量出现在循环水管路中，一直达到维持稳定适度的循环水喷水流量状态后停止清水进水，完成确定参与洗涤作用的合理用水量。而稳定的循环水喷水流量则动态维持着衣物所处的过饱和含水状态，并实现内筒(4)底部处于浅积水或无积水状态，最终使衣物保持稳定的非浸泡式过饱和含水的轻量化状态，这在内筒(4)的持续运行过程中十分有利于发挥衣物作滚动揉搓循环摔打洗涤过程的快捷强效作用，提高了整体洗净率。因为从动能守恒定理与动量守恒定理的原理来看，衣物处于非浸泡式过饱和含水的轻量化状态与其在内筒(4)处于自由落体运动的最大行程状态阶段所具有的相对高速运动达成了良好的匹配状态，从而实现在省水节电的优化状态下获得最大化的能量并集中作用于接受洗涤的衣物上，反映在摔打运动过程中的动能状态及相应动量和冲量之间的互相转化过程，最终转化为强冲击压传递作用于衣物内外的过饱和含水中，所激起的冲击流作用于衣物纤维表面和网孔间的微观结构形成顺利分离衣物上脏物的机械动力来源，满足了各类衣物对强效洗涤作用的高要求。这种基于上术技术方法获得的强效洗涤作用是现有洗衣机所不具备的，因为其用水量之大导致能量分散无法集中并提高作用于衣物局部的能量密度，使洗涤作用较弱，而本发明正好以巧妙的方式克服了这些弊端。从环保的角度来看，由于没有过多余量的循环水参与洗涤，用水总量已接近最低限度，因而可以较少的洗涤剂用量就容易满足洗涤需要，最终减少排放造成的污染，同时用水量少势必也降低了内筒(4)的运转负荷、甚至减少加热时间，具有明显的节电效果。在时效方面，由于衣物处于连续运转的洗涤状态，决定了其只需较短的时间(全程一般15分钟)即能满足对洗涤过程和效果的要求。
洗涤过程核心技术说明，本发明采用“高转速脱水状态不循环清水喷洗的高转速状态清水喷洗方式”使洗涤的强效作用进一步发挥到了极点。其方法过程为，在主控电路及操作显示面板(2)的协调控制下：先打开排水阀(6)并使内筒(4)运行于高转速脱水状态，脱去衣物所含的绝大部分洗涤水连同循环水一并排出，然后再通过清水进水管路系统提供足量的清水经清水喷头(13)均匀的喷向衣物，使无数水滴同作高速圆周运动的衣物发生猛烈冲击作用时分裂成束状射流穿透衣物层层纤维网孔并在强大的离心力作用下将残留脏物一并清除脱出，再由外筒(3)收集后集中排出机外，实现了快速高效低耗节能的目标。
应用效果说明，应用本发明的洗衣机洗涤衣物效果卓著：一方面，洗涤方式强效独特，能同时实现快速省时、低极限度的用水量、省电省洗涤剂、高洗挣率低磨损率的高效低碳经济目标。二方面，因最大限度发挥了洗涤过程的强效作用而广泛满足了各类衣物对洗涤性能的要求，实现不同材质衣物的自适应洗涤，故免去了现有洗衣机因适应性不强而配置的专门用于应对不同材质衣物就不同洗涤模式、强度的设置和选择等操作。同样，因无须配置水位检测及相应的水位设置和选择操作，而轻松实现不同衣量变化下的水量的自适应调控过程更进一步简化了产品的使用操作与维护，这些优点都直接降低了产品的生产成本。此外，由于采用非浸泡式循环摔打洗涤方式，在适当离心力的参与作用下使衣物处于相对自由状态而实现了无缠绕、无打结状态洗涤，有利于降低磨损率低。还有，在高转速状态清水喷洗方式过程中，由于持续的清水喷洗与脱水过程同时进行，内、外筒之间的筒壁表面也同时得到有效的自洁清洗作用。
附图说明
声明：以下各附图提供的内容信息仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
图1：本发明的左纵截面局部透视图(结构组成)
图2：本发明所述清水喷头或循环水喷头喷水原理仿真立体示意图
图3：本发明的正纵截面局部透视图(结构组成)
图4：本发明的正纵截面局部透视图(清水进水状态)
图5：本发明的正纵截面局部透视图(循环水循环状态)
图6：本发明的正纵截面局部透视图(排水状态)
图7：本发明的正纵截面局部透视图(高速脱水状态下不循环清水喷洗状态)
图8：本发明的正纵截面局部透视图(甩净状态)
图9：本发明的实施方式基本流程图
具体实施方式
声明：本发明已成功实施一年多，并达到本发明所述的性能指标，认为具备接受实质审查条件。然而如下所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡是按照本发明所述的方式方法、依照附图或参照附图原理实现的洗衣机或按本发明所述的具体实施方案或类似的方式、方法、方案用于生产洗衣机或用于经营目的，均属于涉慊或侵犯本发明的权利保护范围。
根据本发明的方式实施构成的滚筒洗衣机，其简明结构示意图如图1、图2、图3所示。其结构包括壳体(1)、主控电路及操作显示面板(2)、外筒(3)、内筒(4)、进水阀(5)、排水阀(6)、排水软管(7)、外置加热水管(8)、连通外筒底部的增压水泵(9)、主电机动力机构(10)，还包括由进水管(11)和外接清水传感器(12)及清水喷头(13)组成的清水进水管路系统、由循环水管(14)和循环水传感器(15)及循环水喷头(16)组成的循环水喷水管路系统。其中：主控电路及操作显示面板(2)是整个洗衣机系统的管理控制单元；进水阀(5)是控制清水进水的开关；排水阀(6)是控制洗涤水经排水软管(7)向外排水的开关；外置加热水管(8)连接于增压水泵(9)的出口与排水阀(6)之间，通电时可对循环水给予加热；连通外筒底部的增压泵(9)在通电运转时可对来自外筒(3)底部收集到的洗涤水进行增压后，经外置加热水管(8)压入循环管路(14)实现循环状态或经排水阀(6)、排水软管(7)向外排出；主电机动力机构(10)专为内筒(4)的运转提供动力而配置；进水管(11)及清水喷头(13)是清水进水通道；循环水管(14)及循环水喷头(16)是循环水的循环通道；外接清水传感器(12)、循环水传感器(15)均为检测管路中水的存在、压强或流量参数而配置。特别说明本发明提供的清水喷头(13)和循环水喷头(16)，如图2所示，这两个喷头的结构原理一样，由一根喷管及其出口前设置的与管轴线不平行的反射面挡板构成的创新防堵型反射面导向喷头，具备将水均匀分散的喷向衣物并实现防堵作用的功能。此外，(17)是衣物出入口和洗涤剂的放入口，(18)是洗衣机的筒门。
本发明的具体实施方式实例步骤1是——自适应方式进水阶段(参见图4)。当使用根据本发明的方式运行的洗衣机洗涤衣物时，打开洗衣机的筒门(18)，把适量的待洗衣物及相应的洗涤剂通过入口(17)放入洗衣机内筒(4)并关好筒门(18)，打开电源开关，启动洗衣机，在主控电路及操作显示面板(2)的自适应协调下完成洗衣全过程。首先保持关闭排水阀(6)，启动增压水泵(9)，运转和启动主电机动力机构(10)使内筒(4)按正常洗衣要求的转速稳定运行。接着根据维持衣物处于预定的过饱和含水状态对循环水喷水流量的要求，结合对外接清水传感器(12)和循环水传感器(15)所反馈状态信息的分析判断决定进水阀(5)的打开或关闭状态，实现所需清水进水量的自适应调节，在此期间，所需的清水经过清水喷头(13)喷向衣物，产生的循环水则经循环水喷头(16)喷向衣物。当清水进水量的自适应调节过程维持一段时间后即达到维持稳定的循环水喷水流量状态，同时维持衣物处于非浸泡式过饱和含水的轻量化状态，进水阶段结束，洗衣机随即进入下一个阶段——非浸泡式过饱和含水状态滚动揉搓循环摔打的非浸泡式循环摔打洗涤方式过程。
本发明的具体实施方式实例步骤2是进入——非浸泡式过饱和含水状态滚动揉搓循环摔打的非浸泡式循环摔打洗涤方式(参见图5)。本阶段的目标任务主要在于保持处于步骤1的后续稳定状态而维持衣物处于非浸泡式过饱和含水状态滚动揉搓循环摔打的稳定洗涤过程。如果存在衣物某局部含水度暂时偏低或中途临时添加衣物等不确定性因素打破原有整体含水度的均衡状态，会反映在循环水传感器所输出的状态信息发生异常，主控电路及操作显示面板(2)将响应并启动实施方式实例步骤1的相关调控过程(参见图4)，及时补充相应量的清水，使系统自适应新的变化再度建立新的稳定状态。最终实现使污物充分脱离衣物而被稀释、乳化于洗涤水液当中。为进入下一个阶段——高转速脱水状态不循环清水喷洗的高转速状态清水喷洗方式。
本发明的具体实施方式实例步骤3是进入——高转速脱水状态不循环清水喷洗的高转速状态清水喷洗方式。本阶段初期为预排水期(参见图6)，先保持关闭进水阀(5)，保持增压水泵(9)运转，同时打开排水阀(6)，片刻后停止内筒(4)运行。使循环水管路内的循环水因排水阀(6)的开启压力骤降并顺利通过排水软管(7)向外排出，循环水的循环状态自然停止，同时降低衣物的含水量，完成预排水过程。接着进入高速脱水期，启动主电机动力机构(10)使内筒(4)开始运转并逐渐加速至正常高速脱水运行状态，逐渐将衣物所含污水甩干后进入清水喷洗过程，此前的状态还是(参见图6)。而后又进入高转速状态清水喷洗过程(参见图7)，这时仍保持内筒(4)运行于高转速脱水状态，根据所需喷洗用水量的要求，结合对外接清水传感器(12)所反馈状态信息的分析判断决定进水阀(5)的打开或关闭状态，实现所需清水进水量的自适应调节，最后将所需清水经清水喷头(13)喷向衣物，迅速清除残留脏物的过程。至此本过程结束并保持关闭进水阀(5)(参见图8)。接着保持内筒(4)高速运行一段时间，待完全脱水甩挣衣物后停止内筒(4)运转，进入最后阶段——翻动调松衣物。
翻动调松衣物阶段，先维持几秒钟的暂停状态，之后重启内筒(4)慢速运转几圈，以翻动衣物使其处于松弛状态，起到防皱作用，便于取出晾晒。最后关闭排水阀(6)并完全停止内筒(4)运转，本阶段运行结束，完成洗衣的基本过程。
Claims (2)
1.一种超低碳自适应滚筒洗衣机，由壳体(1)，主控电路及操作显示面板(2)，外筒(3)，内筒(4)，进水阀(5)，排水阀(6)，排水软管(7)，外置加热水管(8)，连通外筒底部的增压水泵(9)，主电机动力机构(10)，进水管(11)，外接清水传感器(12)，清水喷头(13)，循环水管(14)，循循环水传感器(15)，循环水喷头(16)组成，其特征在于：所述传感器包括属于压力传感器和流量传感器，以及感知流体存在的其他类型的传感器，具备感知流体的存在，检测相应压强或流量参数的功能；所述清水喷头或循环水喷头(16)的出水口与管轴线不平行的反射面板构成了创新防堵型反射面导向喷头，具备将水均匀分散喷向衣物并实现防堵作用的功能。
2.使用权利要求1所述超低碳自适应滚筒洗衣机的洗衣方法，其特征在于：根据维持衣物处于预定的过饱和含水状态对循环水喷流量的要求，并根据实现衣物残留物的清洗过程对喷洗用水量的要求，结合外接清水传感器及其循环水传感器所反馈状态信息的分析判断决定进水阀(5)的打开或关闭状态，实现所需清水进水量的自适应感知调节，在主控电路及操作显示面板(2)的协调控制下，先关闭排水阀(6)，启动增压水泵(9)，让内筒(4)维持合适的转速运行，使循环水，喷水管路系统以自适应感知调节控制循环水喷水流量，以持续对衣物进行喷水并维持内筒(4)底部处于浅积水或无积水状态，实现维持衣物处于非浸泡式过饱和含水状态，并接受滚筒揉搓摔打洗涤，在主控电路及操作显示面板(2)协调控制下，先打开排水阀(6)排水完成，使内筒(4)高速脱水后，再通过清水进水管路系统提供足量的清水并喷向衣物，利用高速及相应离心力的共同作用实现清除残留脏物。
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