CN108004733B - 烘衣机 - Google Patents

Abstract

一种烘衣机包含一滚筒、一加热器、一马达、一温度传感器以及一控制器。滚筒用以容置待烘衣物。加热器加热空气并送入滚筒中。马达用以驱动滚筒转动。温度传感器包含一热电堆阵列传感器以及一信号处理器。热电堆阵列传感器用以感测衣物所辐射的红外线并输出一感测温度信号。信号处理器用以处理感测信号以获得衣物的一温度分布均匀度以及一平均温度至少其中之一，并依据衣物的温度分布均匀度以及平均温度至少其中之一输出一控制信号。控制器依据控制信号决定是否停止烘干行程。上述烘衣机可自动停止烘干行程以节省能源。

Description

烘衣机

技术领域

本发明是有关一种烘衣机，特别是一种具有温度检测功能的烘衣机。

背景技术

一般家庭用电中，烘衣机的耗电量仅次于空调系统的耗电量，且其耗电量是洗衣机的2-4倍或是节能冰箱的2倍。因此，降低烘衣机的耗电量对节省家庭用电有其正面需求。然而，传统的烘衣机大多是由使用者依据经验决定一烘衣时间，若时间到未烘干则再设定烘衣时间烘衣。可以理解的是，使用者通常会设定较长的烘衣时间以确保衣物烘干，如此将过度烘干而浪费能源。

一种已知的烘衣机是在滚筒内设置一电阻式湿度计。当衣物接触电阻式湿度计时，电阻式湿度计可以感测衣物的湿度，以供控制器判断是否结束烘干行程。然而，采用电阻式湿度计的烘衣机会产生以下缺点：(1)电阻式湿度计易受棉絮污染，使得电阻式湿度计无法与衣物完整接触，因而误判衣物已烘干而输出假信号。如此，使用者需再次启动烘干行程而形成多余的能耗。(2)为了避免产生假信号，使用者需要经常清洁电阻式湿度计，造成使用上的不便。(3)衣物量较少时亦容易造成衣物未接触电阻式湿度计或接触不良而输出假信号。(4)不同性质的衣物(例如棉质/化学纤维、衣物大/小或厚/薄)混合烘衣时，电阻式湿度计无法准确识别滚筒内的全部衣物是否皆已烘干。

若无法正确判断全部衣物是否已烘干，使用者将会放弃自动烘衣行程而手动操作，如此导致更加耗电。即使设置多个电阻式湿度计亦无法克服上述缺点。有鉴于此，如何正确判断衣物已烘干便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种烘衣机，其是以热电堆阵列传感器感测衣物的一温度分布均匀度以及一平均温度至少其中之一，并以此判断全部衣物是否已烘干来控制烘衣机自动停止行程，进而达到节能的目的。

本发明一实施例的烘衣机包含一滚筒、一加热器、一马达、一温度传感器以及一控制器。滚筒用以容置一衣物，且具有一开口以及一排风口。加热器用以加热空气并送入滚筒中。马达与滚筒连接，以驱动滚筒转动。温度传感器包含一热电堆阵列传感器、一透镜以及一信号处理器。热电堆阵列传感器用以感测衣物所辐射的红外线并输出一感测信号。透镜设置于热电堆阵列传感器的一接收端，以限制热电堆阵列传感器接收红外线的一感测视角。信号处理器与热电堆阵列传感器电性连接，用以处理感测信号以获得衣物的一温度分布均匀度以及一平均温度，并依据衣物的温度分布均匀度以及平均温度判断该衣物是否烘干，并输出相对应的一控制信号。控制器与加热器、马达以及温度传感器电性连接，并依据控制信号决定是否停止加热器以及马达。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为一示意图，显示本发明第一实施例的烘衣机。

图2为一示意图，显示本发明一实施例的烘衣机的温度传感器。

图3为一流程图，显示本发明一实施例的烘衣机判断是否烘干的步骤。

图4为一示意图，显示本发明第二实施例的烘衣机。

图5为一示意图，显示本发明第三实施例的烘衣机。

图6为一示意图，显示本发明第四实施例的烘衣机。

图7为一流程图，显示本发明另一实施例的烘衣机判断是否烘干的步骤。

图8为一示意图，显示本发明第五实施例的烘衣机。

图9为一示意图，显示本发明第六实施例的烘衣机。

图中元件符号说明如下：

11 滚筒

111 开口

112 排风口

12 加热器

13 马达

14 温度传感器

141 热电堆阵列传感器

141a 热电堆阵列感测元件

141b 热敏电阻

142 信号处理器

142a 前置放大器

142b 微控制器

142c 非易失性存储器

142d 通讯接口

143 透镜

144 保护盖

145 壳体

15 控制器

16 荷重传感器

17 数字温度及湿度传感器

18 冷凝器

19 热交换器

AI 输入空气

AO 排出空气

CS 控制信号

HA 加热空气

PHA 预热空气

PS 像素选择信号

S31～S33 步骤

S71～S76 步骤

SS 感测信号

WO 排出水分

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求书为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。

请参照图1，本发明的一实施例的烘衣机包含一滚筒11、一加热器12、一马达13、一温度传感器14以及一控制器15。滚筒11具有一开口111以及一排风口112。欲烘干的衣物可经由开口111置于滚筒11内。加热器12可将输入的空气AI加热，已加热的空气HA则送入滚筒11内加热衣物，使衣物中的水分蒸发以烘干衣物。滚筒11内饱含湿气的空气AO则经由滚筒11的排风口112排出。可以理解的是，本发明所属技术领域中具有通常知识者熟知设置一抽气装置可提升空气流动的效率，且其非为本发明的主要技术特征，故在此不再赘述。马达13与滚筒11连接，以驱动滚筒11转动。滚筒11转动时可翻动滚筒11内的衣物，使滚筒11内的全部衣物受热均匀。需说明的是，图1所绘示的实施例中，加热空气HA是经由开口111输入滚筒11，其仅是示意说明而非用以限制本发明。

请一并参考图2，温度传感器14包含一热电堆阵列传感器141以及一信号处理器142。热电堆阵列传感器141可感测滚筒11内衣物所辐射的红外线并输出一感测信号SS。信号处理器142与热电堆阵列传感器141电性连接。信号处理器142可处理热电堆阵列传感器141所输出的感测信号SS以获得滚筒11内衣物的温度分布均匀度以及一平均温度至少其中之一。信号处理器142即可依据衣物的温度分布均匀度以及平均温度至少其中之一判断滚筒11内的衣物是否已烘干，并输出相对应一控制信号CS。控制器15与加热器12、马达13以及温度传感器14电性连接。控制器15可依据温度传感器14所输出的控制信号CS决定是否停止加热器12以及马达13，亦即停止烘干行程，或者调控风速或烘衣温度等的烘干参数。

于一实施例中，热电堆阵列传感器141包含一热电堆阵列感测元件141a以及一热敏电阻141b。热电堆阵列感测元件141a以及热敏电阻141b分别输出感测信号SS至信号处理器142。热电堆阵列感测元件141a可为一二维阵列传感器，例如8×8、16×16或32×32像素等。热敏电阻141b可补偿热电堆阵列感测元件1411a，以获得较为准确的感测结果。

信号处理器142输出像素选择信号PS至热电堆阵列感测元件141a，热电堆阵列感测元件141a即将所选定的感测像素的感测信号SS输出至前置放大器142a，感测信号SS经放大后输入微控制器142b。微控制器142b内建的数字至模拟转换器将热电堆阵列感测元件141a所输出的感测信号SS转换成数字信号。同样的，热敏电阻141b的电阻值亦经由微控制器142b内建的数字至模拟转换器转换，以得知环境温度值。非易失性存储器142c可用来储存热电堆阵列感测元件141a以及热敏电阻141b的参数值，以用来计算测量的温度值。通讯接口142d则用来将控制信号CS输出至控制器15。举例而言，通讯接口142d可为I₂C、USB、UART，模拟电压式或是逻辑IO输出。可以理解的是，非易失性存储器142c以及通讯接口142d可整合至微控制器142b内，例如微控制器STM8L151G6U6。

于一实施例中，温度传感器14更包含一透镜143，其设置于热电堆阵列传感器141的一接收端。透镜143作为热电堆阵列感测元件141a成像使用。透镜143的焦距以及热电堆阵列感测元件141a的尺寸会决定热电堆阵列传感器141接收红外线的一感测视角。举例而言，热电堆阵列传感器141的感测视角小于或等于90度。较佳者，热电堆阵列传感器141的感测视角在45至90度之间。可以理解的是，透镜143的材料必须可透射红外线，举例而言，透镜143的材料可为硅或锗，其可透射的红外线波长约为1-12μm。于一实施例中，透镜143可为硅质的菲涅耳透镜。

于一实施例中，温度传感器14更包含一保护盖144，其设置于热电堆阵列传感器141的一接收端。举例而言，热电堆阵列传感器141以及信号处理器142设置于一壳体145内，热电堆阵列传感器141经由壳体145的视窗接收红外线。保护盖144即设置于壳体145的视窗上以保护温度传感器14的相关元件。于一实施例中，保护盖144的材料可为高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)。

可以理解的是，温度传感器14是接收滚筒11内衣物所辐射的红外线以测量温度信息。因此，温度传感器14无需与滚筒11内的衣物接触。换言之，温度传感器14的设置位置较为弹性，且可避免因衣物接触不良(例如棉絮累积或衣物较少时)所造成的假信号。举例而言，温度传感器14可设置于滚筒11开口111端的视窗的内侧。此外，红外线能够穿透棉絮而不被遮蔽，因此，即使棉絮累积在视窗上亦不会影响温度传感器14接收红外线。

请参照图3，以说明本发明的烘衣机判断衣物是否烘干的方法。烘干行程启动后即判断滚筒11内衣物的平均温度是否大于或等于一第一温度(S31)，例如摄氏40度。若平均温度未达到摄氏40度则重复步骤S31。当平均温度已达到摄氏40度，代表滚筒11内衣物已初步烘干。由于衣物的车缝处较厚，尤其是牛仔裤，因此较不易烘干。此时需判断衣物的温度分布均匀度是否小于或等于一第一设定值(S32)。举例而言，温度分布影像中，最高温处与最低温处的温度差值应小于一预设值，代表最低温处亦开始逐渐升温并趋近最高温处的温度或烘衣温度。若温度分布均匀度大于第一设定值，则重复步骤S32。若温度分布均匀度已达到第一设定值，可再判断滚筒11内衣物的平均温度是否大于或等于一第二温度(S33)，例如摄氏50或55度。若否，则重复步骤S33。若滚筒11内衣物的平均温度已达到第二温度，代表衣物已烘干，此时即可结束烘衣行程，亦即停止加热及转动滚筒11。需注意者，上述判断衣物是否烘干的方法仅是举例说明。本发明所属技术领域中的技术人员能够修改上述步骤以达到判断衣物是否烘干的目的。举例而言，仅依据衣物的平均温度或是温度分布均匀度亦可判断衣物是否烘干。

请参照图4，于一实施例中，本发明的烘衣机更包含一荷重传感器16，其与控制器15电性连接。图4所示的实施例中，荷重传感器16是直接连接于控制器15，但不限于此。荷重传感器16亦可先电性连接至温度传感器14，再经由温度传感器14将荷重传感器16所输出的感测信号输出至控制器15。荷重传感器16可测量滚筒11内衣物的一重量，控制器15即可依据衣物的重量估计衣物的一含水量。举例而言，本发明的烘衣机可整合洗衣功能，亦即包含洗水、脱水以及烘干的功能。此时，在洗衣前，荷重传感器16可测得衣物的干重。洗衣及脱水行程后，荷重传感器16可测得衣物的湿重。衣物的湿重以及干重的差值即是较为精确的衣物含水量，再依据衣物的含水量以及烘衣机的烘干能力即可估计出较为精确的烘干时间。需说明的是，仅依据衣物的湿重亦可估计衣物的含水量。举例而言，经由实验结果可得知不同材质衣物的吸水率，亦即单位重量的棉质衣物以及化学纤维衣物脱水后的含水量百分比。借由使用者在烘衣前设定待烘衣物的材质比例，例如棉质80％以及化学纤维20％或各为50％，再依据荷重传感器16所测得的衣物湿重信息即可粗估出待烘衣物的含水量，如此亦可估计出烘衣所需的烘干时间供使用者参考。

请参照图5，于一实施例中，本发明的烘衣机更包含一数字温度及湿度传感器17，其设置于滚筒11的排风口112，并与控制器15电性连接。数字温度及湿度传感器17可测量排出空气AO的一温度以及一湿度。控制器15借由数字温度及湿度传感器17所测量排出空气AO的温度以及湿度，即可计算出单位体积中的水分。假设风速为一定值，控制器15即可计算出单位时间排出空气AO的体积以及其中的水分含量，亦即一烘干速率。即时计算出烘干速率有助于估计较为精确的烘干时间。可以理解的是，请参照图6，于一较佳实施例中，本发明的烘衣机同时包含荷重传感器16以及数字温度及湿度传感器17，控制器15可得知衣物的含水量以及即时的烘干速率，并计算出非常精确的所需烘干时间，如此一来，使用者可依据剩余所需的烘干时间作有效率的时间安排。

请参照图7，以说明本发明的烘衣机判断衣物是否烘干的另一方法。首先，借由荷重传感器16所测得的重量信息估计出衣物的含水量(S71)。较佳者，测得衣物的干重以及湿重可获得较为精确的衣物含水量，此外，借由衣物增加的含水量也可判断衣物的材质。举例而言，棉质衣物较多者，增加的含水量较多。反之，化学纤维衣物较多者，增加的含水量较少。接着，判断衣物的含水量是否小于或等于一第二设定值(S72)。若否，则重复步骤S72。若是，再判断衣物的含棉量是否大于或等于一第三设定值(S73)。若是，代表棉质衣物较多，因此执行步骤S74，以判断衣物的温度分布均匀度是否小于或等于一第一设定值。若否，则重复步骤S74。若是，则判断衣物的平均温度是否大于或等于一第二温度(S75)。若否，则重复步骤S75。若是，代表衣物已烘干并结束烘衣行程。

回到步骤S73，若衣物的含棉量小于第三设定值，代表化学纤维衣物较多，则执行步骤S76。由于化学纤维的衣物较易烘干，因此，判断衣物的平均温度是否大于或等于一第三温度即可直接判断衣物是否烘干。若是，即结束烘衣行程。需注意者，图7所示的判断步骤可增加、删减或修改任一步骤亦可达到判断衣物是否烘干的目的而不脱离本发明的专利范围。

请参照图8，于一实施例中，本发明的烘衣机更包含一冷凝器18，其设置于滚筒11的排风口112端。冷凝器18可凝结排出空气AO中的水分WO，并预设的管路集中排出。如此可避免饱含湿气的排出空气AO直接排放至室内导修室内潮湿。

请参照图9，于一实施例中，本发明的烘衣机更包含一热交换器19，其设置于滚筒11的排风口19。热交换器19可回收一排出空气AO的热能并作适当的应用。举例而言，回收的热能可将空气预热，再将预热的空气PHA以加热器12加热至一预定温度再导入滚筒11内，如此可减少加热器12的能耗。或者，回收的热能亦可应用于空调系统的暖气功能。

综合上述，本发明的烘衣机是以热电堆阵列传感器非接触地感测衣物的一温度分布均匀度以及一平均温度至少其中之一，并以此判断全部衣物是否已烘干。因此，本发明的烘衣机可避免因衣物与传感器接触不良(例如棉絮累积或衣物较少时)所造成的假信号。此外，即使棉絮累积在感测视窗上亦不会影响温度传感器接收红外线，而可获得精确的测量结果。因此，本发明的烘衣机能够精确判断衣物是否烘干而自动停止烘衣行程，进而达到节能效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (12)

1.一种烘衣机，包含：

一滚筒，其用以容置一衣物，且具有一开口以及一排风口；

一加热器，其用以加热空气并送入该滚筒；

一马达，其与该滚筒连接，以驱动该滚筒转动；

一温度传感器，其包含：

一热电堆阵列传感器，其用以感测该衣物所辐射的红外线并输出一感测信号；

一透镜，其设置于该热电堆阵列传感器的一接收端，以限制该热电堆阵列传感器接收该红外线的一感测视角；以及

一信号处理器，其与该热电堆阵列传感器电性连接，用以处理该感测信号以获得该衣物的一温度分布均匀度以及一平均温度，并依据该衣物的该温度分布均匀度以及该平均温度判断该衣物是否烘干，并输出相对应的一控制信号；以及

一控制器，其与该加热器、该马达以及该温度传感器电性连接，并依据该控制信号决定是否停止或调控该加热器以及该马达。

2.如权利要求1所述的烘衣机，其特征在于，该感测视角小于或等于90度。

3.如权利要求1所述的烘衣机，其特征在于，该透镜的材料为硅或锗。

4.如权利要求1所述的烘衣机，其特征在于，该透镜为硅质的菲涅耳透镜。

5.如权利要求1所述的烘衣机，其特征在于，该温度传感器包含一保护盖，其设置于该热电堆阵列传感器的一接收端。

6.如权利要求5所述的烘衣机，其特征在于，该保护盖的材料为高密度聚乙烯。

7.如权利要求1所述的烘衣机，其特征在于，该热电堆阵列传感器包含一热电堆阵列感测元件以及一热敏电阻。

8.如权利要求1所述的烘衣机，更包含：

一荷重传感器，其与该控制器电性连接，以测量该衣物的一重量，其中该控制器依据该衣物的该重量估计该衣物的一含水量。

9.如权利要求8所述的烘衣机，更包含：

一数字温度及湿度传感器，其设置于该滚筒的该排风口，并与该控制器电性连接，其中该控制器依据该数字温度及湿度传感器所测量一排出空气的一温度以及一湿度以及该衣物的该含水量，估计一烘干时间。

10.如权利要求1所述的烘衣机，更包含：

一数字温度及湿度传感器，其设置于该滚筒的该排风口，并与该控制器电性连接，其中该控制器依据该数字温度及湿度传感器所测量一排出空气的一温度以及一湿度，估计一烘干速率。

11.如权利要求1所述的烘衣机，更包含：

一冷凝器，其设置于该滚筒的该排风口端，以凝结一排出空气中的水分。

12.如权利要求1所述的烘衣机，更包含：

一热交换器，其设置于该滚筒的该排风口端，以回收一排出空气的热能。

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