一种蒸汽洗的洗衣装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及洗衣机技术领域，特别涉及一种蒸汽洗的洗衣装置及其控制方法。


背景技术：

2.蒸气洗在洗衣机中并不少见，在市场上主要以蒸气发生器的方式产生蒸气，进入到洗涤室；专门设计一个蒸气发生器的优点，蒸气量容易控制，蒸气效果用户可以直观看到，但缺点也相当明显，蒸气发生器这个电器件成本较高，同时，需要有控制电路对蒸气发生器控制供电，这样需要增加电控硬件成本，其次，蒸气功能，用户并不是经常使用，会造成蒸气发生器内部的积水位置容易腐蚀，影响蒸气发生器的使用寿命及锈渣容易将与其连接的导管堵塞；
3.例如中国专利文献号于2019年8月20日公开了一种蒸气洗衣机，包括鼓形外胆，所述鼓形外胆的一侧设置有连管，所述连管的一端开设有下水口，所述连管的上表面开设有进水口，所述进水口的内部固定连接有电磁阀，所述鼓形外胆的内部包裹有鼓形内胆，所述鼓形内胆的内部转动连接有搅拌柱，所述鼓形外胆的下表面一侧设置有蒸气机，且蒸气机与连管和搅拌柱均固定连接，所述搅拌柱与鼓形外胆的连接位置处固定连接有耐高温轴承，所述蒸气机的一侧设置有正反电机，且正反电机与通过皮带转动连接，所述蒸气机的一端固定连接有循环水泵。该专利就是利用蒸气发生器方式的洗衣机，有单独的蒸气发生器、循环泵、耐高温轴承，这一系列复杂的控制系统，组成一个蒸气发生装置，蒸气洗搅拌轴承安装在洗衣机内筒的中心，对洗衣机使用很不方便。
4.因此，有必要做进一步改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的旨在提供一种结构简单、成本低、元器件利用率高、杀菌能力强、实用性强的蒸汽洗的洗衣装置及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。
6.按此目的设计的一种蒸汽洗的洗衣装置，包括外筒和内筒，内筒设置于外筒内部，其特征在于：所述外筒外部设有水位传感器，外筒内部通过气压管连通水位传感器，外筒内部设有加热元件。本方案的优势，充分利用滚筒洗衣机自身现有的加热管、水位传感器的功能，发挥出更多作用；加热管，本来只在洗涤流程才会开启加热水，提高酶的洗涤作用，水位传感器，在进水到洗涤、漂洗、排水过程都有作用，除了最终的脱水环节水位传感器无需作用，利用这两者组成一个新的功能。
7.所述外筒的顶部设有连通外筒内部的进水口，外筒底部设有连通外筒内部的排水口。
8.所述外筒的底部设有洗涤电机。
9.所述外筒内部设有温度传感器。
10.所述水位传感器为lc震荡式水位传感器或半导体式水位传感器。
11.所述加热元件为加热管，加热管设置在外筒底部、且位于内筒外部，水位传感器设
置于外筒顶部，气压管从外筒底部引出、并沿外筒的外周壁引伸至外筒顶部。
12.按此目的设计的一种蒸汽洗的洗衣装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
13.a、启动蒸气程序，排水泵动作，强制将外筒的水排空，然后判断实际水位h是否为空筒水位，当判断为空筒水位时，蒸气洗时间倒计时t开启，启动进水阀进水，然后判断实际水位h是否≥蒸气加热水位h1，若判断是，则启动加热管，并启动洗涤电机，对内筒正反转；
14.b、启动加热管的同时，由温度传感器检测外筒水温，然后统计近n次的温度值，并以温度值的众数作为基准平均值，然后判断n次的温度变化率a是否≤a0与温度t是否≤80℃，若判断是，则输出为干烧情况，跳过蒸气洗程序，若判断否，检测外筒水温是否大于80℃且水温恒定不上升，若是，将该温度判定为当地的水沸点，并保存到eeprom的t1；
15.c、然后判断实时温度t是否≥t1，若判断是，则加热管停止工作，并结束蒸气程序，若判断否，则加热管继续加热，判断蒸气洗倒计时t是否为零，若判断是，则结束蒸气程序，若判断否，则继续判断实际水位h是否≥蒸气加热水位h1，若判断否，则启动进水阀进行补水，直到判断实际水位h≥蒸气加热水位h1，若判断是，则返回判断实时温度t是否≥t1，如此循环判断。
16.按此目的设计的一种蒸汽洗的洗衣装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
17.a、启动蒸气程序，排水泵动作，强制将外筒的水排空，然后判断实际水位h是否为空筒水位，当判断为空筒水位时，蒸气洗时间倒计时t开启，启动进水阀进水，然后判断实际水位h是否≥蒸气加热水位h1，若判断是，则启动加热管，并启动洗涤电机，对内筒正反转；
18.b、检测外筒水温是否大于80℃且水温恒定不上升，若是，则加热管停止工作，判断蒸气洗倒计时t是否为零，若判断是，则结束蒸气程序，若判断否，则蒸气程序继续运行，直到判断蒸气洗倒计时t为零。
19.步骤b中，a0的值为0.2℃/2s。
20.本发明利用加热管与洗衣装置的水位传感器来实现蒸气洗功能，该技术在普通的滚筒洗衣机上就可以实现，无需而外增加电器件及电路控制成本，只要对软件方面做处理，其次，对整机上的加热管与洗衣装置的水位传感器的利用率提高，而且蒸气洗功能可以有效对洗衣装置内的衣物进行除螨与杀菌，在衣物预洗阶段，对衣物起到柔顺作用，有利于衣物对身体的亲肤感更强。
附图说明
21.图1为本发明第一、二实施例中洗衣装置的整体结构示意图。
22.图2为本发明第一、二实施例中洗衣装置的截面图。
23.图3为本发明第一、二实施例中洗衣装置的内部结构示意图。
24.图4为本发明第一实施例中洗衣装置蒸汽洗控制逻辑图。
25.图5为本发明第二实施例中洗衣装置蒸汽洗控制逻辑图。
26.图6为本发明第一、二实施例中加热管干烧温度变化图。
27.图7为本发明第一、二实施例中外筒内温水加热温度曲线图。
具体实施方式
28.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
29.第一实施例
30.参见图1
‑
图4、图6
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图7，本蒸汽洗的洗衣装置，应用于滚筒洗衣机，包括外筒1和内筒2，内筒2设置于外筒1内部，外筒1外部设有水位传感器3(对水位值检测的一种传感器)，外筒1内部通过气压管4连通水位传感器3，外筒1内部设有加热元件5，加热元件5为加热管，加热管用于洗涤筒的水加热与对少量的水加热，迅速达到沸点，产生高温水蒸气。利用加热管与水位传感器3组合，水位传感器3用于检测水位高度，检测水位在刚好能覆盖住加热管的上表面的水位高度，加热管用于加热少量水，能使水在短时间内加热达到沸腾程度，沸腾产生蒸气，蒸气洗的功能，就是用于该蒸气，对洗衣装置的内筒2中的衣物进行杀菌、除螨的效果；本方案要求水位传感器3对水位把控需要特别严格，以保证水位高度刚好覆盖到加热管的上表面，若加热管在没有水时，会导致加热管干烧，导致加热管内部发热丝熔断，致使温水发热管损坏；该蒸气洗功能并不适用全部程序，因此，在部分程序如免强洗这种程序可以加蒸气洗功能，化纤洗、羊毛洗这类程序就不适合高温蒸气洗，即使按蒸气洗按键也无法增加蒸气洗功能。
31.外筒1的顶部设有连通外筒1内部的进水口6，外筒1底部设有连通外筒1内部的排水口7，外筒1的底部设有洗涤电机8，外筒1内部设有温度传感器。
32.水位传感器3为lc震荡式水位传感器。
33.加热元件5为加热管，加热管设置在外筒1底部、且位于内筒2外部，水位传感器3设置于外筒1顶部，气压管4从外筒1底部引出、并沿外筒1的外周壁引伸至外筒1顶部。
34.蒸气洗功能应用于衣物洗衣机在正式进入洗涤流程之前阶段加入该段程序，该程序如加漂洗程序一样，单独一个按键控制，按一次增加一次蒸气洗流程。实现蒸气的方法，利用水位传感器3检测外筒1的水位高度达到蒸气加热水位h1，开启加热管，对外筒1的水体加热至沸腾，温度传感器检测到水温稳定不升高值，保存当前温度值为当地沸点，当蒸气蒸发，水位下降到补水水位h0，启动进水阀从进水口6流入外筒1中，当水位上升后，再次达到蒸气加热水位h1时，关闭进水阀，进水口6无水流入外筒1；补水过程，温度有所下降，蒸气量暂时会减少，加热管保持通电，水温上升，如此循环控制蒸气。
35.本方案优选采用lc震荡式水位传感器，内部为电感与电容震荡电路，如图1中水位传感器3与外筒1之间通过气压管4连通；检测水位原理：将水压挤压气压管4内的气体使水位传感器3中的活塞动作，活塞与磁芯固定一起，磁芯在电感内部发生位移，磁感应强度b变大，而电感内部的横截面积s不变，由磁通量定义公式磁通量ψ＝b*s，s没有变化，b变大导致磁通量ψ发生变大，由自感公式ψ＝l*i，磁通量ψ变大，电流i不变，电感l变大，再由lc自由震荡的谐振频率公式f＝1/(2*π*sqrt(lc))推断出，l变大，检测到的频率值f变小；单片机上软件对频率的物理量比较好处理，因此，对频率与水位建立关系式。
36.定义水位为h，加热水位为h1，定义蒸气洗时间为t；
37.温度的采样频率1hz，对n次采样的温度值众数，记为t2，定义温度变化率为a，表示单位时间内，实时温度t相对众数t2的变化量，可以表示如下：a＝(t
‑
t2)/n。
38.加热管在干烧情况下，通常加热管通电45
‑
50秒，内部的温度保险丝会达到动作温度，因此用温度变化率值来判断干烧，需要在温度保险丝动作前完成干烧判断，其次，干烧会缩短加热管使用寿命，由于水温检测ntc检测精度是1℃，在干烧判定允许时间条件下，可以将温度变化率的单位定义为℃/2s,或时间更宽点，以便更容易判断干烧，干烧时，定义温
度变化率为a0。
39.通过理论与实验分析出，加热管干烧时，水温检测ntc没有水体作为热传递的媒介，加热管加热几乎不能使水温检测ntc温度发生明显变化，加热管干烧情况下，由于空气的热传递作用，水温检测ntc实时温度基本是趋于一条直线上下
±
1℃波动，因此需要统计温度值的众数，用当前温度与众数之差比上单位秒数，这样的温度变化率来判断干烧比较合理。如图7所示，干烧时，温度变化率很小，且排除水达到沸点情况，图7为冷态加热管干烧情形与加热后的发热管滴水到加热管降温、水气有覆盖到温水检测ntc表面的情形，两种情况下，温度趋于稳定；加热管放在水里加热时，温水检测ntc表面的温度会是一条上升的曲线，如图6所示。
40.在t时间内，刚好淹没过加热管的水的体积定义为v，密度为ρ，沸腾温度为t1，初始水温为t0，加热管的功率为p，发热效率为η，水的比热为c，由比热容公式q＝cm
△
t，衍生公式q＝cvρ*(t1
‑
t0)，再由电学公式q＝pt，考虑到电热转化效率，q＝ηpt，可以整理得出公式：
[0041][0042]
其中体积v是关于高度h(t)的一个函数，即复合函数v＝v[h(t)]，整理得出公式为：
[0043][0044]
蒸汽洗的洗衣装置的控制方法(此蒸汽洗的洗衣装置的控制方法能将洗涤筒的水保持在沸腾状态，保证最大蒸气量)，包括以下步骤：
[0045]
a、启动蒸气程序，排水泵动作，强制将外筒1的水排空，然后判断实际水位h是否为空筒水位，当判断为空筒水位时，蒸气洗时间倒计时t开启，启动进水阀进水，然后判断实际水位h是否≥蒸气加热水位h1(f是否≤41.7khz)，若判断是，则启动加热管，并启动洗涤电机8，对内筒1正反转，促进衣物全方位受到蒸气作用；
[0046]
b、启动加热管的同时，由温度传感器检测外筒1水温，然后统计近6次的温度值，并以温度值的众数作为基准平均值，然后判断6次的温度变化率a是否≤a0与温度t是否≤80℃，若判断是，则输出为干烧情况，跳过蒸气洗程序，若判断否，检测外筒1水温是否大于80℃且水温恒定不上升，若是，将该温度判定为当地的水沸点，并保存到eeprom的t1；
[0047]
c、然后判断实时温度t是否≥t1，若判断是，则加热管停止工作，并结束蒸气程序，进入下一个洗涤程序，若判断否，则加热管继续加热，判断蒸气洗倒计时t是否为零(即蒸气洗倒计时t是否结束)，若判断是，则结束蒸气程序，进入下一个洗涤程序，若判断否，则继续判断实际水位h是否≥蒸气加热水位h1(f是否≤41.8khz)，若判断否，则启动进水阀进行补水，直到判断实际水位h≥蒸气加热水位h1，若判断是，则返回判断实时温度t是否≥t1，如此循环判断。
[0048]
步骤b中，a0的值为0.2℃/2s。
[0049]
本蒸汽洗的洗衣装置与传统的洗衣装置在控制上有本质差别，本洗衣装置通过水位传感器来控制液面高度，使得加热管加热少量水，快速产生蒸气，传统洗衣装置是通过进
水阀控制流入蒸气发生器内部的水量，来实现蒸气控制，本洗衣装置无需额外增加蒸气发生器，利用洗衣机的温水加热器，产生蒸气，用于洗涤前的蒸气杀菌作用。
[0050]
第二实施例
[0051]
参见图1
‑
图3、图5
‑
图7，本蒸汽洗的洗衣装置，应用于滚筒洗衣机，其不同于第一实施例之处在于：
[0052]
蒸汽洗的洗衣装置的控制方法(此蒸汽洗的洗衣装置的控制方法能将洗涤筒的水保持在沸腾状态，保证最大蒸气量)，包括以下步骤：
[0053]
a、启动蒸气程序，排水泵动作，强制将外筒1的水排空，然后判断实际水位h是否为空筒水位，当判断为空筒水位时，蒸气洗时间倒计时t开启，启动进水阀进水，然后判断实际水位h是否≥蒸气加热水位h1(f是否≤41.7khz)，若判断是，则启动加热管，并启动洗涤电机8，对内筒1正反转，促进衣物全方位受到蒸气作用；
[0054]
b、检测外筒1水温是否大于80℃且水温恒定不上升，若是，则加热管停止工作，判断蒸气洗倒计时t是否为零，若判断是，则结束蒸气程序，进入下一个洗涤程序，若判断否，则蒸气程序继续运行，直到判断蒸气洗倒计时t为零。
[0055]
其他未述部分同第一实施例，这里不再分析说明。
[0056]
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。