CN114892371B - 一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法，包括以下步骤：向蒸汽发生器内进水；进水结束后，蒸汽发生器开始加热；计算每次进水后蒸汽发生器内的蒸汽总量P，所述蒸汽总量P包括第n次进水蒸汽发生器工作产生的蒸汽量P1以及前(n‑1)次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量P2；比较蒸汽总量P与蒸汽洗所需蒸汽量SUM之间的大小关系。本发明在蒸汽发生器工作时，通过温度传感器计算蒸汽产生量，进而利用计算得到的蒸汽量来控制蒸汽发生器的工作，受进水压变化、管路情况的影响较小，产生的蒸汽量稳定，可实现对蒸汽量的精确控制，具有节约蒸汽洗用水量，蒸熏效果好的优点，此外，本发明无需增设水位传感器，不会增加电器件成本。

Description

一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法。

背景技术

为了提高杀菌、除味、除皱的效果，当下的洗衣机很多都带有蒸汽功能，蒸汽功能的实现方式多是通过加装单独的蒸汽发生器组件。蒸汽发生器的主要结构包括储水的腔体、加热管、温度传感器。工作原理是：通过进水口向腔体内部注水，然后通过加热管将腔体中的水加热至沸腾产生蒸汽，蒸汽会通过出气口顺着橡胶软管进入洗衣机的内筒，从而达到对内筒衣物的蒸熏效果。且现有对蒸汽发生器的控制方法如下：打开进水阀，水通过软管进入蒸汽发生器的腔体，进水量通过进水阀的打开时长来控制，一般会通过实验得到一个合适的预设值。进水完毕后，通过加热管将腔体中的水加热至沸腾产生蒸汽，蒸汽通过软管不断地进入洗衣机内筒。当腔体内的水分蒸干后，腔体的温度在加热管作用下不断升高，通过温度传感器检测(或者温度保护器断开)到干烧后，停止加热，打开进水阀进水，如此循环，就能持续产生蒸汽。

然而，现有的控制方案无法准确控制进水量与产生的蒸汽量，即通过实验确定合适的进水量进而确定进水阀的打开时间，这种控制方法受多变的水压、水龙头流量、管路等情况会存在很大的误差，无法精确地控制蒸汽发生器产生的蒸汽量，如果在蒸汽发生器中加装液位传感器来测量进水量，又会增加额外的电气成本。

发明内容

本发明提供一种在不增加电器成本的情况下，通过现有的温度传感器，结合算法计算出产生的蒸汽量，以达到对蒸汽量的精确控制，节约蒸汽洗的用水量，控制蒸熏效果的洗衣机蒸汽发生器的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法，包括以下步骤：

S100：向蒸汽发生器内进水；

S200：进水结束后，蒸汽发生器开始加热；

S300：计算每次进水后蒸汽发生器内的蒸汽总量P，所述蒸汽总量P包括第n次进水蒸汽发生器工作产生的蒸汽量P1以及前(n-1)次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量P2，所述第n次进水蒸汽发生器工作产生的蒸汽量P1包括蒸汽发生器内腔温度处于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P11以及蒸汽发生器内腔温度大于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P12，进而得到蒸汽总量P＝P11+P12+P2；

S400：比较蒸汽总量P与蒸汽洗所需蒸汽量SUM之间的大小关系，若P≥SUM，则蒸汽发生器结束工作，若P＜SUM，则重复前述步骤直至满足P≥SUM。

优选的，步骤S300中P11的计算步骤具体包括：

S3110：记录蒸汽发生器内腔温度处于水的沸点T1时所维持的时间t；

S3120：计算P11＝μ*t，其中，μ为蒸汽发生器内腔温度处于水的沸点T1时水的蒸发速度。

优选的，步骤S300中P2满足以下条件：当向蒸汽发生器内进水次数n≤1时，P2为0；当向蒸汽发生器内进水次数n＞1时，P2为前(n-1)次进水产生的蒸汽量之和。

优选的，所述步骤S3110具体包括；

S3111：蒸汽发生器内腔温度升高至水的沸点T1时开始计时，并将时间记为t0；

S3112：蒸汽发生器内腔温度由前述水的沸点T1升高时结束计时，并将时间记为t1；

S3113：计算t＝t1-t0。

优选的，所述T1为水在特定大气压下由液态转变为气态时的温度。

优选的，步骤S300中P11的计算步骤具体还包括：

S3130：检测蒸汽发生器内腔温度是否处于水的沸点T1并保持稳定，若否，则进一步检测蒸汽发生器内腔温度是否超过T2，若蒸汽发生器内腔温度超过T2，则判断蒸汽发生器烧干。

优选的，所述T2为150℃。

优选的，步骤S300中P12的计算步骤具体包括：

S3210：检测到蒸汽发生器内腔温度大于设定值T3时，蒸汽发生器停止加热；

S3220：计算P12＝J，其中J为通过实验测得的蒸汽发生器处于干烧阶段产生的蒸汽量。

优选的，所述T3为130℃。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：本发明在不增加电器成本的情况下，达到对蒸汽量进行精确控制，节约蒸汽洗的用水量，控制蒸熏效果，在向蒸汽发生器内进水，且蒸汽发生器开始工作后，通过现有的温度传感器，计算每次进水后蒸汽发生器内的蒸汽总量P，蒸汽总量P包括第n次进水蒸汽发生器工作产生的蒸汽量P1以及前(n-1)次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量P2，第n次进水蒸汽发生器工作产生的蒸汽量P1包括蒸汽发生器内腔温度处于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P11以及蒸汽发生器内腔温度大于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P12，进而得到蒸汽总量P＝P11+P12+P2，并将蒸汽总量与蒸汽洗所需的蒸汽量进行大小比较，若蒸汽总量大于等于蒸汽洗所需的蒸汽量，则蒸汽发生器结束工作，若蒸汽总量小于蒸汽洗所需的蒸汽量，则重复前述向蒸汽发生器内进水、蒸汽发生器工作以及计算每次进水后蒸汽发生器内产生的蒸汽总量的步骤，直至蒸汽总量大于等于蒸汽洗所需的蒸汽量；本发明在蒸汽发生器工作时，通过温度传感器计算蒸汽总量，进而利用计算得到的蒸汽总量来控制蒸汽发生器的工作，受进水压变化、管路情况的影响较小，产生的蒸汽量稳定，可实现对蒸汽量的精确控制，具有节约蒸汽洗用水量，蒸熏效果好的优点。

附图说明

图1为本发明提供的蒸汽发生器的结构示意图；

图2为蒸汽发生器加热曲线图；

图3为本发明提供的蒸汽发生器控制流程图；

图4为本发明提供的蒸汽发生器的控制方法流程图。

图中：10、蒸汽发生器；110、进水口；120、加热管；130、腔体；140、蒸汽出口；150、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

本实施例提供的蒸汽发生器10的结构如图1所示，具体的工作方式如下：水阀通过进水口110向蒸汽发生器10中注入适量的水；加热管120埋设在蒸汽发生器腔体130的金属壳中，加热管120不直接与腔体中的水接触，当加热管120开始工作时，腔体130开始升温，带动腔体130内的水开始加热；腔体130中的水加热至沸腾状态，水汽化为蒸汽，蒸汽通过蒸汽出口140进入洗衣机内筒，达到衣物蒸熏的目的；温度传感器150内嵌在腔体130上，能够实时监测腔体130的温度，当腔体130内的水几乎蒸干时，停止加热，进水阀通过进水口110向腔体130内补水；通过循环以上操作，蒸汽发生器10可以持续提供蒸汽。

通过分析温度传感器150采集蒸汽发生器10的温度变化，得到蒸汽发生器10工作时整个加热阶段的温升曲线，如图2所示，从图2可发现当腔体130内水沸腾时，温度处于一个稳定基本不变的状态，且该温度与特定大气压下水的沸点基本一致。已知加热管120的功率不变，那么可以推测在加热管120工作产生的热量与水吸热蒸发吸收的热量持平，否则蒸汽发生器10的温度应该呈上升趋势。进一步得到这一段温度平稳阶段，蒸汽的产生速度是稳定的结论。

下面进行理论计算：假设加热过程中腔体130温度稳定的维持时间是n秒，而加热管120的功率是1700W，那么这段时间产生的热量是Q＝1700W*n(J)，而在一个大气压下，100℃水的汽化热q＝2258.77KJ/Kg。那么在理想的情况下，水蒸气的产生速度为v＝Q/(nq)＝1700*n/(2258.77n)＝0.753g/s。当然，实际上加热管120的热效率达不到100％，本发明中使用的是电阻丝式发热管，如果按照90％的热效率计算，那么水的蒸发速度为0.678g/s。

下面通过实验进行验证，蒸汽发生器10注水后加热至沸腾，记录一段时间内蒸汽发生器10整体的重量变化，每10秒记录一次得到如下表1。

表1：蒸汽发生器加热至沸腾后整体重量随时间变化表

蒸汽发生器整体重量/g	重量变化/g	蒸发速度/(g/s)
			686	-	-
679	7	0.7
			671	8	0.8
664	7	0.7
			656	8	0.8
649	7	0.7
			642	7	0.7
635	7	0.7

通过上述表1可以发现，沸腾阶段水的蒸发速度基本是稳定的，数值上也与理论计算值接近，这样温度保持稳定的这一阶段的水的蒸发量(即产生的蒸汽量)就可以通过这一阶段持续的时间来进行计算。

考虑到图2曲线最后一段温度急速上升的曲线，此时的加热管120产生的热量，一部分用作少量残留水的蒸发，一部分用作腔体130温度的上升，无法使用之前的方法测量，所以需要其他方式测算最后一段曲线得到蒸发量。在蒸汽发生器加热功率与热传导基本不变的情况下，在蒸汽发生器10中水沸腾的稳定阶段结束的时间点，此时残留在蒸汽发生器10中的水量应该是固定的。

下面通过实验进行验证，向蒸汽发生器10内注入不同量的水，然后开始加热，当温度曲线由稳定状态变为快速上升时，停止加热并倒出蒸汽发生器10中的残水进行测量，得到下表2。

表2：蒸汽发生器中水沸腾稳定阶段结束时残留水量

蒸汽发生器注入的水量/g	沸腾的稳定阶段结束时残留水量/g
		40	22
50	25
		80	22
100	21

由上述表2可知，虽然注入到蒸汽发生器10内的水量发生变化，但是沸腾的稳定阶段结束时在蒸汽发生器10内残留的水量大致相等，因此残留的水量和注入的水量多少没有必然联系，固当向蒸汽发生器内注入的水量并非上述实验的40g、50g、80g或100g时，蒸汽发生器中水沸腾稳定阶段结束时残留水量依然为20g左右，即当向蒸汽发生器内注入的水量为42g、53g、84g、105g...，蒸汽发生器内残留水量仍然为22g左右，因此，为方便计算可将蒸汽发生器10沸腾的稳定阶段结束时残留的水量取22g计算。

基于上述推算过程，已知蒸汽发生器10在稳定阶段时蒸汽的产生速度为0.7g/s，以及最后干烧阶段的残留水量，那么就能计算出蒸汽发生器10单次进水后工作时产生的蒸汽量，需要说明的是，本发明中蒸汽发生器10在稳定阶段时蒸汽的产生速度以及最后干烧阶段的残留水量受到蒸汽发生器的型号影响，当然，本发明的设计构思并不受蒸汽发生器型号的影响。

基于此，本发明提供了一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法，参照图3、图4，包括以下步骤：

S100：向蒸汽发生器10内进水。

具体地，开启进水阀，水通过进水管经进水口110进入到腔体130内。

S200：进水结束后，蒸汽发生器10开始加热。

具体地，加热管120设置在腔体130侧壁，且该加热管120不与腔体130内的水接触，因此当加热管120开始工作时，会间接使得腔体130开始升温，进而带动腔体130内的水开始加热，直至水加热至沸腾状态，水汽化形成的蒸汽通过蒸汽出口140进入洗衣机内筒，进而对衣物进行蒸熏。

S300：计算每次进水后蒸汽发生器内的蒸汽总量P，所述蒸汽总量P包括第n次进水蒸汽发生器10工作产生的蒸汽量P1以及前(n-1)次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量P2，所述第n次进水蒸汽发生器10工作产生的蒸汽量P1包括蒸汽发生器10内腔温度处于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P11以及蒸汽发生器10内腔温度大于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P12，进而得到蒸汽总量P＝P11+P12+P2。

具体地，由于蒸汽发生器10产生的蒸汽来自于两部分，一部分为第n次进水蒸汽发生器10工作产生的蒸汽量，将其命名为P1；另一部分为前(n-1)次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量，将其命名为P2，而第n次进水蒸汽发生器10工作产生的蒸汽量P1包括腔体130内水处于沸腾稳定阶段产生的蒸汽以及腔体130内水沸腾稳定阶段后对残留水量加热形成的蒸汽(即蒸汽发生器10处于干烧阶段产生的蒸汽量)，因此，可通过对上述各个阶段产生的蒸汽量的计算，得出蒸汽发生器10工作过程中产生的蒸汽总量。

S400：比较蒸汽总量P与蒸汽洗所需蒸汽量SUM之间的大小关系，若P≥SUM，则蒸汽发生器10结束工作，若P＜SUM，则重复前述步骤直至满足P≥SUM。

具体地，由于现有的洗衣机会对蒸汽洗预设一个所需的蒸汽量SUM，因此可将前述计算出的蒸汽总量P与SUM进行大小比较，当P≥SUM时，蒸汽发生器10产生的蒸汽量满足蒸汽洗的要求，此时蒸汽发生器10结束工作；当P＜SUM时，则重复步骤S100、S200、S300以及S400，直至测得的蒸汽总量P≥SUM，需要说明的是，前一循环过程中产生的蒸汽量要计入到下一循环过程中。

作为本发明优选的技术方案，步骤S300中P11的计算步骤具体包括：

S3110：记录蒸汽发生器10内腔温度处于水的沸点T1时所维持的时间t。

更为具体地，T1为水在特定大气压下的沸点，就本发明而言，T1为100℃，由于水的沸点会受到大气压和水中杂质的影响而变化，因此对处于不同大气压环境下、不同纯净度的水而言，T1的值会有所不同，因此T1的值并不限于100℃。通过记录蒸汽发生器10内腔温度处于水的沸点T1维持的时间，从而通过前述实验测得的水的蒸发速度与时间相乘，得到蒸汽发生器10在上述时间t内产生的蒸汽量。

S3120：计算P11＝μ*t，其中，μ为蒸汽发生器10内腔温度处于水的沸点T1时水的蒸发速度。

更为具体地，利用蒸汽发生器10内的水处于稳定蒸发阶段的蒸发速度与时间相乘，得到该时间内产生的蒸汽量，就本发明而言，μ为0.7g/s，需要说明的是，μ的值并不是恒为上述的0.7g/s，μ的大小会随着大气压而变化，由此，利用蒸发速度与时间相乘，以得到该次进水后蒸汽发生器10内的水处于稳定蒸发阶段产生的蒸汽量。

进一步的，步骤S300中P2满足以下条件：当向蒸汽发生器内进水次数n≤1时，P2为0；当向蒸汽发生器内进水次数n＞1时，P2为前(n-1)次进水产生的蒸汽量之和，当蒸汽发生器10初次进水工作产生蒸汽时，即进水次数n为1时，此时的P2＝0，随着一次蒸汽总量P与蒸汽洗所需蒸汽量SUM比较结束，若P＜SUM，则需进行多次进水，此时的n可以为2、3、4...，直至满足P≥SUM，在这种情况下，P2为前(n-1)次循环产生的蒸汽量之和，即当n为2时，P2为前1次进水时在蒸汽发生器腔体内产生的蒸汽总量，当n为3时，P2为前2次进水时在蒸汽发生器腔体内产生的蒸汽总量，包括第1次进水和第2次进水产生的蒸汽量。

作为本发明优选的技术方案，步骤S3110具体还包括：

S3111：蒸汽发生器10内腔温度升高至水的沸点T1时开始计时，并将时间记为t0。

更为具体地，加热管120在升高腔体130温度以对水进行加热的过程中，水加热至T1，也就是其沸点时，会持续沸腾以不断的产生蒸汽，固通过温度传感器150检测腔体130内温度，在腔体130温度达到温度T1时通过计时器开始记录，并将此刻记录为t0。

S3112：蒸汽发生器10内腔温度由前述水的沸点T1升高时结束计时，并将时间记为t1。

更为具体地，由于腔体130内水量是一定的，因此在腔体130内水持续沸腾结束进而转向干烧阶段时，结束计时，并将此刻记录为t1。

需要说明的是，本发明中对时间t0和t1的记录是通过洗衣机控制芯片的计时功能实现的。

S3113：计算t＝t1-t0。

更为具体地，计算得到腔体130内水持续沸腾的总时间t＝t1-t0，进而利用前述实验测得的沸腾阶段水的蒸发速度μ，通过蒸发速度与时间的乘积，得到沸腾阶段的蒸汽产生量P1。

作为本发明优选的技术方案，步骤S300中P11的计算步骤具体还包括：

S3130：检测蒸汽发生器10内腔温度是否处于水的沸点T1并保持稳定，若否，则进一步检测蒸汽发生器10内腔温度是否超过T2，若蒸汽发生器内腔温度超过T2，则判断蒸汽发生器10烧干。

更为具体地，蒸汽发生器10在加热管120的加热下持续升温，会存在加水异常，导致蒸汽发生器10内部烧干的情况，因此为了对烧干状况进行及时监测，可对蒸汽发生器10内腔的温度做进一步的监测，即通过设定一个烧干温度T2，本发明中T2可设定为150℃，在温度传感器150检测到腔体130的温度超过150℃时，判定蒸汽发生器10烧干，出现进水异常的情况，此时可通过设置在蒸汽发生器10上的提示器向操作人员发出相应提示信息。

作为本发明优选的技术方案，步骤S300中P12的计算步骤具体包括：

S3210：检测到蒸汽发生器10内腔温度大于设定值T3时，蒸汽发生器10停止加热。

更为具体地，可先设定一个温度T3，T3为腔体130内温度由沸腾阶段结束，温度快速升高的温度，本发明中T3为130℃，通过温度传感器150检测到蒸汽发生器的腔体130内温度由恒定温度T1开始快速上升，可判断蒸汽发生器10沸腾阶段结束，步入干烧阶段，直到腔体130内温度超过T3，蒸汽发生器10停止加热。

S3220：计算P12＝J，其中J为通过实验测得的蒸汽发生器10处于干烧阶段产生的蒸汽量。

更为具体地，由于前述的实验过程中计算出蒸汽发生器10沸腾的稳定阶段结束时残留的水量为22g，因此计算残留水量为22g时的蒸汽产生量即可计算出蒸汽发生器10处于干烧阶段的蒸汽产生量P12＝22g，固可计算出蒸汽发生器10产生的总蒸汽量P＝P11+P12+P2。

下面以某次进水为例阐述本发明的洗衣机蒸汽发生器的控制方法，具体的流程图见图3。

S100’：向蒸汽发生器内10内进水；

S200’：进水结束后，蒸汽发生器10开始加热；

S300’：检测蒸汽发生器10内腔温度是否处于水的沸点T1并保持稳定，若是，则进入S400’；若否，则进入S1100’；

S400’：开始计时，并将时间记为t0；

S500’：检测蒸汽发生器10内腔温度是否由T1持续升高，若是，则进入S600’；若否，则进入S1300’；

S600’：停止计时，并检测蒸汽发生器10内腔温度是否超过设定值T3，若是，则进入S700’；若否，则重复S600’；

S700’：蒸汽发生器10停止加热；

S800’：计算蒸汽发生器内的蒸汽总量P，需要说明的是，P包括此次进水蒸汽发生器10工作产生的蒸汽量P1以及前一次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量P2，而P1包括蒸汽发生器10内腔温度处于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P11以及蒸汽发生器10内腔温度大于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P12；

S900’：判断蒸汽总量P是否已达到设定值SUM，若是，则进入S1000’；若否，则进入S100’；

S1000’：蒸汽发生器10结束工作；

S1100’：检测蒸汽发生器10内腔温度是否超过T2，若是，则进入S1200’；若否，则重复S300’；

S1200’：蒸汽发生器10发生烧干，进水异常；

S1300’：计算蒸汽发生器内的蒸汽总量P。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种洗衣机蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：向蒸汽发生器(10)内进水；

S200：进水结束后，蒸汽发生器(10)开始加热；

S300：计算每次进水后蒸汽发生器内的蒸汽总量P，所述蒸汽总量P包括第n次进水蒸汽发生器(10)工作产生的蒸汽量P1以及前(n-1)次进水蒸汽发生器产生的蒸汽量P2，所述第n次进水蒸汽发生器(10)工作产生的蒸汽量P1包括蒸汽发生器(10)内腔温度处于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P11以及蒸汽发生器(10)内腔温度大于水的沸点T1时腔内产生的蒸汽量P12，进而得到蒸汽总量P＝P11+P12+P2；

S400：比较蒸汽总量P与蒸汽洗所需蒸汽量SUM之间的大小关系，若P≥SUM，则蒸汽发生器(10)结束工作，若P＜SUM，则重复前述步骤直至满足P≥SUM；

步骤S300中P11的计算步骤具体包括：

S3110：记录蒸汽发生器(10)内腔温度处于水的沸点T1时所维持的时间t；

S3120：计算P11＝μ*t，其中，μ为蒸汽发生器(10)内腔温度处于水的沸点T1时水的蒸发速度；

步骤S300中P2满足以下条件：当向蒸汽发生器内进水次数n≤1时，P2为0；当向蒸汽发生器内进水次数n＞1时，P2为前(n-1)次进水产生的蒸汽量之和；

步骤S3110具体还包括；

S3111：蒸汽发生器(10)内腔温度升高至水的沸点T1时开始计时，并将时间记为t0；

S3112：蒸汽发生器(10)内腔温度由前述水的沸点T1升高时结束计时，并将时间记为t1；

S3113：计算t＝t1-t0；

步骤S300中P12的计算步骤具体包括：

S3210：检测到蒸汽发生器(10)内腔温度大于设定值T3时，蒸汽发生器(10)停止加热；

S3220：计算P12＝J，其中J为通过实验测得的蒸汽发生器(10)处于干烧阶段产生的蒸汽量。

2.根据权利要求1所述的洗衣机蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述T1为水在特定大气压下由液态转变为气态时的温度。

3.根据权利要求1所述的洗衣机蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，步骤S300中P11的计算步骤具体还包括：

S3130：检测蒸汽发生器(10)内腔温度是否处于水的沸点T1并保持稳定，若否，则进一步检测蒸汽发生器(10)内腔温度是否超过T2，若蒸汽发生器(10)内腔温度超过T2，则判断蒸汽发生器(10)烧干。

4.根据权利要求3所述的洗衣机蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述T2为150℃。

5.根据权利要求1所述的洗衣机蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述T3为130℃。