CN107250455B - 洗衣机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于清洗衣物的装置(8)，其包括：具有开口的主体(10)；闭合件，其可与开口接合；桶(26)，其具有外壳以及与开口相对应的柱状内腔；滚筒(28)，其被定位在柱状内腔(54)内部并且包括壁、底部(64)以及与开口对准的相对的出入口(66)，该壁具有内表面、外表面以及多个穿孔(62)；驱动机构(30)，其与滚筒连接或接合并且允许滚筒围绕轴线旋转运动；在主体内部的发生器(32)和电源(78)，其中电源适于向发生器提供脉动电能，并且其中发生器可启动用于产生至少进入滚筒的一部分中的微波能量脉冲。

Description

洗衣机
技术领域
本发明涉及一种使用脉冲微波能量清洗衣物的方法。
背景技术
利用微波能量清洗和/或干燥衣物的机器是本领域公知的。大部分这种机器聚焦于使用微波来加热清洗处理期间所用的水，因此与利用例如加热元件的机器相比使用更少能量。具有干燥功能的机器聚焦于加热浸湿或潮湿的衣物内的水，以加快干燥处理。
在本申请领域中已经发展为将微波产生设备(磁控管)放置于洗衣机中，以及将微波引导至所需的物体，即，待加热的水或待干燥的织物的方法。美国专利第4,356,640、5,463,821和4,334,136号是这方面的示例。
与本发明有关的一篇重要的现有技术是题为“用于通过微波来洗涤具有衣物的物品的方法和装置”的美国专利申请US2002/0062667。该说明书教导了一种装置，其依赖于对浸湿衣物进行连续微波辐射来搅动衣物内的水和肥皂/洗涤剂分子。由于上述微波辐照所导致的分子旋转运动而产生上述搅动，其主要作用是提高了水和洗涤剂的清洗效果。这种辐照的次要作用是提高了水自身的温度。
在实际应用中发现了上述装置的缺陷。通过实验发现可使用而不对衣物产生不利影响的微波能量较低。因此，必须施加较长时间的微波辐照来实现提升的清洗效果。尽管如此，虽然清洁度比通过一般清洗方式所实现的要好，但是可能不是好很多。之后会额外地需要使用洗涤剂来实现提升的清洁度。因此，现有技术规定了使用洗涤剂来实现这一点。
本发明至少部分地解决了现有技术的上述限制。
发明内容
本发明提供了利用微波辐射及其脉冲来清洗衣物的一种改进方法。
本发明提供了一种用于清洗衣物的装置，其包括：具有开口的主体；闭合件，其可与开口接合；桶，其具有外壳以及与开口相对应的柱状内腔；滚筒，其被定位在柱状内腔内部并且包括壁、基部以及与开口对准的相对的出入口，该壁具有内表面、外表面以及多个穿孔；驱动机构，其与滚筒连接或接合并且允许滚筒围绕轴线旋转运动；在主体内部的发生器和电源，其中电源适于向发生器提供脉动电能，并且其中发生器可启动用于产生至少进入滚筒的一部分中的微波能量脉冲。
闭合件可以是被固定于或可拆卸地接合于主体的门。
主体可包括提供用于空气进出主体的通道的多个通风孔。
主体可包括允许水进出主体的入口和出口。
驱动机构可包括至少一个皮带轮，其与滚筒的底部接合，并且借助于皮带与电动机连接。可替代地，电动机可直接驱动滚筒。
滚筒可具有10至100升的容积。
发生器可以是磁控管。
磁控管的电源可以是开关电源。
所述装置可包括位于主体中或主体上的至少一个下述控制元件：空气加热元件；空气旁通活门；风机；微波扼流器；微波入口；水加热器；以及排气口。
所述装置可包括传感器，以检测下述中的至少一项：微波场强、滚筒内温度、贮液槽水位、水电导率、排水水位、清水温度、排气质量、排气湿度、排气温度以及进气温度。
所述装置可包括用电子学方法插入于传感器与至少一个控制元件之间的可编程微控制器或微处理器电路，以接收来自传感器的输入信号并且做出响应来控制控制元件的操作。
通过响应于来自至少一个传感器的输入信号而控制至少一个控制元件的操作，可编程微控制器或微处理器能够控制下述任何一项或多项：水流量、水质、水位、微波功率、占空比、空气速度、空气温度以及滚筒的旋转(在下文中统称为“洗涤参数”)。
所述装置可包括用户界面，其能够向用户传达上面列出的洗涤参数。
用户界面可允许通过用户来输入洗涤负载设置。洗涤负载设置可涉及下述其中一项：要被清洗的衣物负载的质量、要被清洗的衣物类型以及清洗方案。
用户界面能够向可编程微控制器或微处理器电路传达洗涤负载设置。
本发明还提供了一种通过前述权利要求中的任一项所描述的装置来清洗衣物的方法，该方法包括如下步骤：
a)将衣物放入滚筒；
b)用液体润湿滚筒中的衣物；以及
c)用发生器所产生的微波能量脉冲辐照滚筒中的衣物。
发生器可产生功率密度在5kW至5000kW每立方米滚筒容积的范围内的微波能量脉冲。优选地，发生器产生功率密度为100kW每立方米滚筒容积的微波能量脉冲。
可使用电源将微波能量的每个脉冲的功率调节为处于1kW至30kW的范围内。优选地，使用电源将微波能量的每个脉冲的功率调节为处于3kW至5kW的范围内。
可使用电源将脉冲调节为占空比处于5％和33％之间的范围内。
可通过将液体流喷入滚筒中来润湿衣物。
所述方法可包括频繁或连续地将液体排出滚筒以使衣物的至少一部分在辐照期间不被浸没的额外步骤。
所述方法可包括将热气流引入滚筒来干燥衣物的额外步骤。
附图说明
参考附图通过举例的方式进一步描述本发明，其中：
图1是根据本发明的清洗装置的立体图；
图2是图1的清洗装置的前视图；
图3是图1的清洗装置处于分解形式的立体图；
图4是清洗装置的平面图；
图5是使1kW的磁控管脉动所需的典型电源；
图6示出了处理控制系统，输入位于处理控制器左侧并且输出位于右侧；
图7是清洗装置的示意图，示出了所包含的处理控制元件；
图8是将要通过实验使用本发明清洗的准备好的衣物，其中已经在衣物上放置了各种污渍；
图9将准备好的油脂渍与分别使用连续微波能量和脉冲微波能量清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；
图10将准备好的机油渍与分别使用连续微波能量和脉冲微波能量清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；
图11将准备好的百事可乐污渍与分别使用连续微波能量和脉冲微波能量清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；
图12将准备好的木油渍与别使用连续微波能量和脉冲微波能量清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；
图13将分别使用连续微波能量与脉冲微波能量对准备好的人造黄油污渍清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；
图14将准备好的Kool-aid饮料污渍与分别使用连续微波能量和脉冲微波能量清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；
图15将准备好的番茄酱污渍与分别使用连续微波能量和脉冲微波能量清洗了10分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较；并且
图16将分别使用连续微波能量与脉冲微波能量对准备好的机油渍清洗了20分钟之后各方法所产生的清洗结果相比较。
具体实施方式
图1示出了将要根据本发明使用的清洗装置8，其包括围起容积体12的主体10。主体包括顶部14、底部16、面板18、背板20以及两个相对的侧板22和24。
装置进一步包括桶26、滚筒28、驱动机构30以及发生器32(见图3)。
面板18具有开口34。
开口34在清洗装置的操作期间被闭合件36(例如，门)关闭。闭合件36通过铰接件(未示出)与主体10接合，但是也可与主体10可拆卸地接合。
本发明在这方面不受限制。
主体10包括多个通风孔(分别为)38和40、入口42以及出口44。入口42与阀46(例如，电磁阀)连接，阀46与桶26接合并且调节水进入桶26。同样与桶26连接的出口44提供了用于水离开主体10的通道。多个通风孔中的至少一个被定位在侧板22上。可拆卸的过滤器50覆盖侧板22上的通风孔38，并且确保清洁空气被送入主体10。
桶26被定位在主体10内部，并且包括外壳52和柱状内腔54。柱状内腔54的开孔与开口34对准。桶26与入口42和出口44连接。
滚筒28位于桶26内部，并且包括：内表面58和外表面60，该外表面60紧密地嵌入桶26的柱状内腔54；底部64；以及出入口66。内表面58和外表面60包括多个穿孔62，其允许洗涤周期期间位于桶中的水进入滚筒28。底部64与驱动机构30连接，该驱动机构30允许滚筒在每次洗涤周期期间围绕轴线旋转运动。驱动机构30包括皮带轮70，其通过皮带74(例如，V形皮带)与电动机72联动。电动机72被固定于主体的背板20上，并且使滚筒28在预定的持续时间和速度下旋转。这在图4中最清楚地示出。
位于主体10内部的发生器32包括磁控管76，其产生微波频率(例如，2.45GHz)的电磁波脉冲，该电磁波脉冲被导入滚筒28的至少一部分中。
图5示出了用于使磁控管76脉动的典型的开关电源78的框图。电源78使用整流电路80将常规的单相家用电源电力(南非为230伏)从交流电(ac)转换为直流电(dc)的形式。随后，开关电路82作为输出高频ac电压的逆变器。该高频ac电压的频率和占空比受到可编程微控制器88的控制，该可编程微控制器88最终确定电源78的输出功率。高频ac电压使用升压变压器84被提升，然后通过第二整流器86被整流，以提供输出dc电压。由于下述优点而使用该电源78：尺寸紧凑；由于在其构造中没有铁变压器因此重量轻；由于在其电路中存在可编程微控制器88，因此输出电压和功率可变；并且能够提供脉冲输出电压。
本发明包括一种使用上文详细描述的清洗装置8利用脉冲微波来清洗衣物的方法。装置8的使用包括：洗涤周期，在该洗涤周期期间使用微波能量通过去除污渍来清洗衣物；以及干燥周期，在该干燥周期期间使用微波能量输入来在洗涤周期之后干燥衣物。
将要被洗涤的衣物作为洗涤负载放入滚筒28中。在洗涤周期期间，被导入滚筒28中的高强度微波能量被认为是通过使沉积在衣物中的污渍优先于周围衣物被加热而直接与该污渍相互作用。因此，高强度微波能量允许污渍的温度在短时间内升高至显著高于周围织物的温度。
以间歇(或脉冲)的方式施加微波能量，加快了清洗处理，同时将衣物保持在适当的温度，因此防止对衣物的热损坏。通过足够的功率施加脉冲微波能量，并且以这样的方式使得功率密度在10kW和1000kW每立方米滚筒内腔容积的范围内。微波功率密度和占空比被选择为防止洗涤负载由于累积的能量转移而最终过热。
本发明的方法使得洗涤周期期间所需的洗涤剂量减少。在某些情况下不需要洗涤剂来洗涤制品。
水是促进清洗所必需的。然而，滚筒28中的水量被最小化。这是因为大量的水会吸收微波能量并且减小差热效应。大量的水还可能覆盖住污渍并且减弱微波场。由此，在洗涤周期期间通过经由滚筒28中的喷水机构68(见图7)将水连续地喷在洗涤负载上来产生衣物的润湿，以带走从衣物中释放的任何污垢并且使其从滚筒28中排出。以这种方式，可用于施加到衣物上的微波能量被最大化。
滚筒28具有10至100升之间的容积。在磁控管76具有1kW的额定功率的情况下，该磁控管76能够以3kW脉冲33％的时间，并且以5kW脉冲20％的时间。所提及的数值和容量不以任何方式进行限制，而仅为示例性的，只要装置8的使用在滚筒中产生所需的功率密度，即在10kW和1000kW每立方米腔容积之间。该范围是根据限制输入洗涤负载中的总能量的需要而设定的，以防止温度过高。
在洗涤周期结束时，桶26内的水被排出并且通过出口44离开主体10。水从桶26中排出后，通过滚筒28的旋转以及发生器32的启动(通常以减小的功率输出)来干燥被洗涤的制品。滚筒28围绕轴线的旋转允许发生器32所产生的能量被散布开，这确保了滚筒内的所有衣物制品都被均匀地干燥。另外，用于带走在操作期间通过微波源产生的废热的气流可被进一步加热至30℃和65℃之间的干燥温度并且穿过腔被排出，从而实现干燥处理。
根据下述一种或多种处理参数通过处理控制系统89来监测和/或控制所述周期：水质(电导率)、水流量和水位；微波功率和占空比；气体/空气速度、湿度和温度；滚筒的旋转。处理控制系统包括控制元件、传感器以及可编程微控制器88，该可编程微控制器88运用通用控制算法。系统89确保了装置8的最优的洗涤和干燥性能，并且还提供了水质监测，以确保在接近或达到泥土和污垢的饱和度时进行这种水的替换。
图7表示装置8的示意性布局，示出了构成处理控制系统89的部件。该系统包括多个传感器，其包括：微波场强计96、门上安装的红外高温计98、贮液槽水位传感器100、水电导率传感器(电导计)102、排水水位传感器(浮动开关)104、清水温度传感器(热电偶)108、排气分析仪112、湿度传感器(湿度计)114、排气温度传感器(热电偶)116以及进气温度传感器(热电偶)118。本发明在装置8内的传感器的类型、数量和位置方面不受限制。
存在用户界面面板124，以提供通信界面，用户在其上输入他所选择的洗涤负载参数，包括洗涤负载的尺寸、要被洗涤的衣物的特性(例如，精致的织物)以及洗涤方案。
输入的洗涤负载参数与来自传感器的输入反馈一起被传入可编程微控制器88中，该可编程微控制器88根据通用控制算法处理该输入。图6是上述内容的示意图。然后，微控制器88的输出控制装置8的控制元件的运行，这些元件包括：空气加热元件90、将空气吹过磁控管76的风机94、在洗涤周期期间排出空气的空气旁通活门92、防止微波能量逸出桶26的微波扼流器120；微波入口122、用于加热清水的可选水加热器106以及排气口110。再次，本发明并不限制于装置8内的上述元件的类型、数量和位置。
磁控管76还形成处理控制元件的一部分，因为其输出功率可被可编程微控制器88控制，从而影响存在于装置8内的环境条件。
下表概括了测得的处理参数、所使用的元件以及元件的功能。
Figure BDA0001293175180000081
表1
已在上文中描述的装置和方法提供了通过在含有洗涤剂的水中的机械搅动衣物来清洗的一种先进的或传统的洗衣机概念。将洗涤周期期间间歇的高能微波的效果与微波辅助干燥相结合允许实现一种高效的小型洗涤器/干燥器。
为了说明本发明的效果，进行了将一篇重要的现有技术US2002/0062667中所公开类型的连续波微波功率的清洗性能与根据本发明的脉冲微波相比较的实验。
如图8所示，通过相同地使用清洁油脂、旧机油、番茄酱、Kool-aid饮料(奶油苏打口味)、百事可乐以及木材着色剂(柚木油)弄脏两件相同的衣物而准备测试衣物1和测试衣物2。进行两种微波清洗测试。测试衣物1经受利用产生连续微波能量的磁控管来清洗所准备的衣物的现有技术测试。测试衣物2经受利用产生脉冲微波能量的磁控管来清洗所准备的另一件衣物的脉冲微波测试。使用本发明的优选实施方式中所述的相同类型的装置，滚筒具有10升的容积。
针对现有技术测试，施加了20kW每立方米滚筒腔容积的恒定微波功率(被附接于家用洗衣机的商用磁控管的特征)，并且水温被调节为40摄氏度。针对脉冲微波测试，使用了产生80kW每立方米滚筒腔容积的脉冲磁控管，脉冲占空比被设定为25％，以便产生与恒定微波功率相同的平均功率。水温也被调节为40摄氏度。
在洗涤10分钟之后，取出衣物并且为残留的污渍拍照。
图9至图16示出了图8的初始准备的污渍(A)、测试衣物1(B)上的现有技术测试对于每个污渍的清洗结果以及测试衣物2(C)上的脉冲微波测试对于每个污渍的清洗结果之间的类比。图9至图15示出的污渍分别如下：油脂、机油、百事可乐、木油、人造黄油、Kool-aid饮料以及番茄酱。
机油渍被清洗了另外10分钟时间。图16示出了该测试之后测试衣物1(B)与测试衣物2(C)之间的类比。
下表概括了结果：
污渍 持续时间 连续微波能量 脉冲微波能量
油脂 10分钟 少量去除 大量去除
机油 10分钟 非常少量去除 显著去除
百事可乐 10分钟 残留10％ 完全去除
木油 10分钟 部分去除 部分去除
人造黄油 10分钟 部分去除 去除＞90％
Koolaid饮料 10分钟 去除 去除
番茄酱 10分钟 去除 去除
机油 20分钟 显著去除，与10分钟的脉冲类似 大规模地去除
表2
更长的洗涤周期能成功去除更多污渍，但是这些测试足以突出上述方法的差异。
与现有技术所描述的传统微波辅助洗涤相比，使用脉冲微波产生了更好的清洗。
本文中对做出的优选实施方式的描述仅用于说明的目的。本发明并非仅限于该描述。

Claims (10)

1.一种使用如下装置来清洗衣物的方法，所述装置包括：具有开口的主体；闭合件，其可与所述开口接合；桶，其具有外壳以及与所述开口相对应的柱状内腔；滚筒，其被定位在所述柱状内腔内部并且包括壁、底部以及与所述开口对准的相对的出入口，所述壁具有内表面、外表面以及多个穿孔；驱动机构，其与所述滚筒连接或接合并且允许所述滚筒围绕轴线旋转运动；在所述主体内部的发生器和电源，其中所述电源适于向所述发生器提供脉动电能，并且其中所述发生器可启动用于产生至少进入所述滚筒的一部分中的微波能量脉冲，所述方法包括如下步骤：
a)将衣物放入所述滚筒；
b)用液体润湿所述滚筒中的衣物；以及
c)用所述发生器所产生的微波能量脉冲辐照所述滚筒中的衣物，
所述发生器所产生的能量用于提供5%和33%之间的占空比，其中所产生的每个脉冲在1kW至30kW的范围内，功率密度在10kW至100kW每立方米的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述电源将微波能量的每个脉冲的功率调节为处于3kW至5kW的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将液体流喷入所述滚筒中来润湿衣物。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，通过将液体流喷入所述滚筒中来润湿衣物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其包括频繁或连续地将所述液体排出所述滚筒以使衣物的至少一部分在辐照期间不被浸没的额外步骤。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其包括将热气流引入所述滚筒来干燥衣物的额外步骤。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述滚筒具有10至100升的容积。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述主体包括传感器，以检测下述中的至少一项：微波场强、所述滚筒内温度、贮液槽水位、水电导率、排水水位、清水温度、排气湿度、排气温度以及进气温度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述装置包括用电子学方法插入于所述传感器与至少一个控制元件之间的可编程微控制器或微处理器电路，以接收来自所述传感器的输入信号并且做出响应来控制所述控制元件的操作。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，通过控制所述控制元件的操作，所述可编程微控制器或微处理器能够控制下述任何一项或多项：水流量、水质、水位、微波功率、占空比、空气速度、空气温度以及所述滚筒的旋转。
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