СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ
WASHING MACHINE AND METHOD OF ITS CONTROL

Область техники
Варианты осуществления данного изобретения относятся к стиральной машине, которая осуществляет эффективное управление электродвигателем путем вычисления температуры балансира, и к способу управления стиральной машиной.
Уровень техники
Как правило, стиральные машины удаляют загрязнения с одежды или постельных принадлежностей (которые в дальнейшем именуются «бельем») с помощью механических взаимодействий между водой, моющим средством и бельем. Для очистки белья стиральная машина выполняет операции стирки, полоскания или отжима.
К стиральным машинам относятся стиральные машины смесительного типа, пульсаторного типа и барабанного типа.
Стиральная машина смесительного типа содержит смесительный стержень в центре моечного бака. Смесительный стержень поворачивается влево и вправо для стирки белья. Стиральная машина пульсаторного типа содержит пластинчатый пульсатор в нижней части моечного бака. Пульсатор вращается влево и вправо для обеспечения трения между водой и бельем с тем, чтобы белье отстирывалось за счет трения. Стиральная машина барабанного типа содержит барабан, вмещающий воду и белье. Стирка осуществляется за счет вращения барабана.
Стиральная машина барабанного типа содержит корпус, формирующий внешний вид, бак в корпусе для помещения воды, барабан внутри бака для загрузки белья, электродвигатель на задней стенке бака для вращения барабана и приводной вал, который соединяется с задней стенкой барабана через электродвигатель и бак. Внутри барабана предусматривается подъемное приспособление для подъема белья при вращении барабана.
Во время работы стиральной машины белье переплетается, поэтому белье смещается в сторону (что, как правило, называется «эксцентриситетом»). При быстром вращении барабана со смещенным бельем (например, после отжима белья) между геометрическим центром оси вращения барабана (называемым также «центром вращения») и реальным центром тяжести барабана возникает дисбаланс, вызывающий вибрации и шумы. Для снижения вибраций и шумов устанавливается контргруз, который снижает дисбаланс.
Противовесы используются в качестве балансиров в стиральных машинах барабанного типа. Противовес обеспечивает дополнительный груз для регулирования эксцентриситета. В последнее время балансиры широко применяются в стиральных машинах. Шаровой балансир имеет кольцеобразное пространство, расположенное по окружности на передней или задней стенке барабана и имеющее заданную ширину. Шар и жидкость заполняют пространство и имеют тепловую связь друг с другом для непроницаемого уплотнения пространства. При вращении барабана с высокой скоростью балансир вызывает перемещение находящихся внутри него материалов в сторону от центра тяжести белья, поэтому центр тяжести барабана приближается к центру вращения.
В такой стиральной машине с использованием балансира имеется некоторый интервал времени вращения барабана с заданной скоростью перед высокоскоростным вращением. Затем по изменению скорости вращения барабана вычисляется значение дисбаланса барабана. Осуществляется ускорение барабана, при этом время ускорения определяется на основе значения дисбаланса. Однако значение дисбаланса может изменяться в зависимости от температуры балансира, тем самым приводя к ошибочному времени ускорения.
Сущность изобретения
Техническая проблема
В вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается стиральная машина и способ управления стиральной машиной, в котором может вычисляться температура балансира, может изменяться время ускорения в зависимости от температуры балансира и может регулироваться температура балансира, если температура является слишком высокой или низкой.
Техническое решение
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается стиральная машина, содержащая вращающийся барабан, в который загружается белье, электродвигатель, который вращает барабан, балансир, который соединен с барабаном, причем балансир изменяет центр тяжести барабана, и контроллер, который вращает электродвигатель с постоянной скоростью, а затем вычисляет температуру балансира на основе интервала изменения скорости вращения электродвигателя.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается способ управления стиральной машиной, причем с помощью данного способа отжимается белье, загруженное в барабан, объединенный с балансиром, путем ускорения барабана после вращения барабана с постоянной скоростью вращения, причем данный способ включает в себя вращение электродвигателя с постоянной скоростью вращения, причем электродвигатель вращает барабан, и вычисление температуры балансира на основе интервала изменения скорости вращения электродвигателя.
Полезные эффекты
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, температура балансира может вычисляться без использования отдельного устройства, такого как датчик. Время ускорения изменяется в зависимости от температуры балансира, поэтому может быть предотвращено возникновение вибраций в интервале переходных вибраций. Если температура является слишком высокой или низкой, могут приниматься соответствующие меры для регулирования температуры балансира.
Описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий стиральную машину в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе стиральной машины, изображенной на фиг.1.
Фиг.3 и 4 иллюстрируют примеры, в которых возникают переходные вибрации в стиральной машине в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 иллюстрирует интервалы значения дисбаланса барабана в зависимости от вязкости балансира, содержащегося в стиральной машине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 иллюстрирует интервалы значения дисбаланса барабана в зависимости от температуры балансира, содержащегося в стиральной машине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую способ управления стиральной машиной в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 иллюстрирует изменение значения дисбаланса, которое ускоряет электродвигатель в зависимости от температуры в способе стирки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
В дальнейшем в этом документе варианты осуществления настоящего изобретения будут ясны из подробного описания во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами. Однако настоящее изобретение может быть осуществлено в различных вариантах без ограничения данными вариантами осуществления. Скорее, данные варианты осуществления представлены попросту для всестороннего и ясного описания изобретения и полной передачи специалисту сущности изобретения, в то время как настоящее изобретение определяется лишь формулой изобретения.
Ниже примеры осуществления настоящего изобретения описываются со ссылкой на прилагаемые чертежи, при этом во всем описании и на всех чертежах одинаковые ссылочные позиции могут использоваться для обозначения аналогичных или по существу аналогичных элементов.
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий стиральную машину в соответствии с одним вариантом осуществления, а фиг.2 представляет собой вид в разрезе стиральной машины, изображенной на фиг.1.
Стиральная машина 100 содержит корпус 111, который формирует внешний вид, дверцу 112, которая открывает/закрывает стенку корпуса с тем, чтобы белье могло загружаться в корпус/выгружаться из корпуса, бак 122, который размещен в корпусе и опирается на корпус, барабан 124, который размещен в баке для вращения загруженного в него белья, электродвигатель 113, который вращает барабан, контейнер 133 для моющих средств, в который загружается моющее средство, и панель 114 управления, которая получает вводимые пользователем данные и отображает состояние стиральной машины.
Корпус 111 содержит отверстие 120, через которое загружается или выгружается белье. В корпусе 111 предусматривается дверца 112 с возможностью поворота для открытия и закрытия отверстия 120. В корпусе 111 предусматривается панель 114 управления. Контейнер 133 для моющих средств предусматривается выдвигающимся из корпуса 111.
В корпусе размещен бак 122, который амортизируется с помощью пружины 115 и демпфера 117. Бак 122 вмещает воду для стирки белья (называемую также «моечной водой»). В баке 122 размещается барабан 124.
Барабан 124 вращается с находящимся в нем бельем. Барабан 124 имеет множество отверстий, через которые проходит моечная вода. На внутренней стенке размещен толкатель для подъема белья на заданную высоту при вращении барабана. Барабан вращается электродвигателем 113.
Вокруг барабана 124 предусматривается балансир 126, который регулирует центр тяжести барабана при смещении белья в сторону. При вращении барабана со смещенным бельем между геометрическим центром оси вращения барабана 124 (называемым также «центром вращения») и реальным центром тяжести барабана 124 возникает дисбаланс, вызывающий вибрации и шумы. Балансир 126 позволяет реальному центру тяжести барабана 124 приблизиться к центру вращения, тем самым уменьшая дисбаланс.
Несмотря на то, что в настоящем варианте осуществления балансир 126 предусматривается на передней стенке барабана 124, в альтернативном варианте осуществления балансир 126 может предусматриваться на задней стенке барабана 124. При вращении барабана 124 белье, как правило, перемещается в барабане 124 назад. Например, балансир 126 предусматривается на передней стенке барабана 124 для уравновешивания белья.
Балансир 126 содержит материал с заданным весом с тем, чтобы можно было осуществлять регулируемый сдвиг центра тяжести. Балансир 126 содержит канал, образованный по окружности. Материал может перемещаться по каналу в сторону от центра тяжести белья с тем, чтобы центр тяжести барабана 124 приближался к центру оси вращения. В соответствии с вариантами осуществления, балансир 126 включает в себя жидкий балансир, который содержит жидкость с заданным весом, либо шаровой балансир, который содержит шар с заданным весом. В настоящем варианте осуществления балансир 126 включает в себя как жидкость, так и шар.
Между входным отверстием бака 122 и отверстием 120 предусматривается уплотнение 128 для герметизации пространства между баком 122 и корпусом 111. Уплотнение 128 уменьшает ударную нагрузку, передаваемую на дверцу 112 при вращении барабана 124, и предотвращает утечку моечной воды из бака 122. Уплотнение 128 содержит циркуляционную форсунку 127, которая наливает моечную воду в барабан 124.
Электродвигатель 113 вращает барабан 124 с различными скоростями в различных направлениях. Электродвигатель 113 содержит статор 113а, вокруг которого намотаны секции обмотки, и ротор 113b, который вращается для электромагнитного взаимодействия с секциями обмотки.
Статор 113а содержит множество намотанных обмоток. Ротор 113b содержит множество магнитов. Электромагнитное взаимодействие между обмотками и магнитами создает вращающую силу, которая затем передается на барабан 124 для вращения барабана 124.
Электродвигатель 113 содержит Датчик 113c Холла, который измеряет положение ротора 113b. Датчик 113c Холла формирует сигналы включения/выключения при вращении ротора 113b. Скорость и положение ротора 113b могут оцениваться на основе сигналов включения/выключения.
В контейнер 133 для моющих средств загружается моющее средство, такое как стиральный порошок, смягчитель ткани или отбеливающее вещество. Контейнер 133 для моющих средств предусматривается на передней стенке корпуса 111 и извлекается из корпуса 111. После подачи моечной воды моющее средство смешивается с моечной водой, а затем подается в бак 122.
В корпусе 111 имеются клапан 131 подачи воды, который регулирует поступление моечной воды из внешнего источника (не показан), линия 132 подачи воды, через которую проходит моечная вода, и патрубок 134 подачи воды, который направляет водяную смесь в бак 122.
Кроме того, в корпусе 111 имеется патрубок 135 слива воды, через который моечная вода сливается из бака 122, насос 136, который выпускает моечную воду из бака наружу, циркуляционная линия 137, которая прокачивает моечную воду, циркуляционная форсунка 127, которая наливает моечную воду в барабан 124, и сливная линия 138, которая направляет моечную воду наружу. В соответствии с одним вариантом осуществления, насос 136 содержит циркуляционный насос и сливной насос, которые соответствующим образом соединяются с циркуляционной линией 137 и сливной линией 138.
Панель 114 управления содержит входной блок 114b, который получает от пользователя выбранную программу стирки, отложенную программу или иные различные команды, и блок 114а отображения, который отображает состояние функционирования стиральной машины 100.
Панель 114 управления содержит контроллер (не показан), который управляет электродвигателем 113 и вычисляет значение дисбаланса барабана 124 на основе изменения скорости вращения электродвигателя. Кроме того, контроллер ускоряет электродвигатель 113 в зависимости от значения дисбаланса.
Если барабан 124 вращается с постоянной скоростью, находясь в несбалансированном состоянии, скорость вращения ротора 113b несколько изменяется. Контроллер вычисляет значение дисбаланса барабана 124 на основе изменения скорости вращения ротора 113b. Контроллер вычисляет значение дисбаланса по разности между изменением скорости вращения ротора 113b и предварительно введенным в память эталонным изменением скорости. Эталонное изменение скорости может изменяться в зависимости от количества белья, загружаемого в барабан 124, и направления вращения барабана 124. Поскольку разность между изменением скорости вращения ротора 113b и эталонным изменением скорости со временем изменяется, значение дисбаланса барабана 124 изменяется в заданном интервале. Контроллер ускоряет электродвигатель 113 в зависимости от вычисленного значения дисбаланса.
Ниже описывается функционирование стиральной машины в соответствии с одним вариантом осуществления.
Пользователь открывает дверцу 112 для загрузки белья в барабан 124, а затем оперирует панелью 114 управления для управления эксплуатацией стиральной машины. После этого стиральная машина последовательно выполняет цикл промывки, например, процедуры стирки, полоскания и отжима. Во время стирки моечная вода наливается в белье вместе с моющим средством, а затем барабан 124 вращается для удаления загрязнений с белья. Во время полоскания вода и смягчитель ткани наливаются в белье, а барабан вращается, тем самым удаляя с белья оставшееся моющее средство. При отжиме барабан 124 быстро вращается для удаления воды из белья. В соответствии с одним вариантом осуществления, к циклу промывки могут добавляться процедуры налива и слива и сушки белья.
В соответствии с одним вариантом осуществления, процедура отжима может входить в каждую из процедур стирки и полоскания. После отжима барабан 124 вращается со скоростью от 400 об/мин (оборотов в минуту) до 1000 об/мин. Поэтому если барабан 124 существенно разбалансирован, создаются значительные вибрации и шумы.
В связи с этим, с началом отжима контроллер вычисляет значение дисбаланса барабана 124 при поддержании постоянной скорости вращения электродвигателя 113. На основе вычисленного значения дисбаланса контроллер ускоряет электродвигатель 113, когда балансир 126 устанавливается в надлежащем месте. Например, контроллер ускоряет электродвигатель 113 в надлежащее время в зависимости от значения дисбаланса барабана. Скорость вращения электродвигателя для вычисления значения дисбаланса барабана 124 может составлять, например, 108 об/мин, при этом белье вращается, прижимаясь к внутренней стенке барабана 124 и не вызывая шумов и вибраций.
Фиг.3 и 4 иллюстрируют примеры, в которых возникают переходные вибрации в стиральной машине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
К переходным вибрациям относятся вибрации, которые внезапно возникают в заданном диапазоне скоростей вращения барабана 124 ввиду собственных физических свойств стиральной машины 124. Диапазон скоростей вращения, в котором возникают переходные вибрации, называется «диапазоном переходных вибраций». Диапазон переходных вибраций может быть получен экспериментально путем увеличения скорости вращения барабана 124 в отсутствие белья, загружаемого в барабан 124.
Диапазон переходных вибраций, как правило, возникает дважды при низких и высоких скоростях. Например, низкоскоростной диапазон переходных вибраций появляется при 170-400 об/мин, а высокоскоростной диапазон переходных вибраций появляется при 800 об/мин.
В течение диапазона переходных вибраций балансир 126 должен перемещаться в сторону от центра тяжести белья с тем, чтобы центр тяжести барабана 124 приближался к центру вращения для минимизации вибрации барабана 124. В связи с этим, электродвигатель 113 должен ускоряться в течение надлежащего времени ускорения в зависимости от значения дисбаланса барабана 124 с тем, чтобы балансир 126 находился в надлежащем месте в течение диапазона переходных вибраций.
Фиг.3 иллюстрирует пример ускорения электродвигателя 113, когда значение дисбаланса UB барабана 124 составляет Р0 в случаях, если оно является надлежащим для ускорения электродвигателя 113. В соответствии с фиг.3, контроллер вращает электродвигатель 113 с заданной скоростью вращения, а затем вычисляет значение дисбаланса UB барабана 124. Например, электродвигатель 113 вращается со скоростью 108 об/мин.
Значение дисбаланса UB барабана 124 изменяется в заданном интервале. Контроллер ускоряет электродвигатель 113, когда значение дисбаланса UB составляет Р0, при этом уменьшаясь от максимального значения до минимального значения.
Когда электродвигатель 113 ускоряется и проходит диапазон переходных вибраций между 170 об/мин и 400 об/мин, значение дисбаланса UB барабана 124 остается низким. Например, в диапазоне переходных вибраций значительные вибрации не создаются.
Фиг.4 иллюстрирует пример ускорения электродвигателя 113, когда значение дисбаланса UB барабана 124 составляет Р0' в случаях, если оно является надлежащим для ускорения электродвигателя 113. В соответствии с фиг.4, когда контроллер ускоряет электродвигатель 113 в случае, когда значение дисбаланса UB барабана 124 составляет Р0 и близко к минимальному значению, значение дисбаланса UB барабана 124 возрастает в течение диапазона переходных вибраций. Например, в диапазоне переходных вибраций создаются значительные вибрации.
Значение дисбаланса UB барабана 124, являющееся надлежащим для ускорения электродвигателя 113, получается экспериментально и хранится независимо от количества белья, загружаемого в барабан 124, и направления вращения барабана 124.
Таким образом, контроллер вычисляет значение дисбаланса UB барабана 124, отслеживает изменение значения дисбаланса UB и ускоряет электродвигатель 113, когда значение дисбаланса UB падает до сохраненного значения Р0.
Фиг.5 иллюстрирует интервалы значения дисбаланса барабана в зависимости от вязкости балансира, содержащегося в стиральной машине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Вязкость жидкости, заполняющей балансир 126, изменяется в зависимости от температуры жидкости. Фиг.5 иллюстрирует изменение значения дисбаланса UB барабана в зависимости от кинематической вязкости балансира 126. В соответствии с фиг. 5, когда кинематическая вязкость балансира составляет 100 сСт (сантистоксов), 200 сСт, 300 сСт и 400 сСт, интервал дисбаланса UB равен около 4,8 сек, 8,4 сек, 12,2 сек и 14,6 сек соответственно. Например, с увеличением вязкости балансира 126 значение дисбаланса UB барабана 124 имеет увеличивающийся интервал.
Фиг.6 иллюстрирует интервалы значения дисбаланса барабана в зависимости от температуры балансира, содержащегося в стиральной машине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 иллюстрирует изменение значения дисбаланса UB барабана в зависимости от температуры балансира 126. Если температура балансира 126 составляет 50°С и -5°С, интервал значения дисбаланса UB барабана составляет около 23,5 сек и 26,7 сек соответственно. Например, с увеличением температуры балансира 126 значение дисбаланса UB барабана 124 имеет уменьшающийся интервал.
На фиг.4 и 5 видно, что с увеличением температуры балансира 126 вязкость балансира понижается и, следовательно, интервал значения дисбаланса UB барабана 124 постепенно уменьшается. Температура Т балансира 126 может быть вычислена на основе интервала UB_time значения дисбаланса UB барабана 124 следующим образом:
T=K1-K2*UB_time.
Константы K1 и K2 могут варьироваться в зависимости от типа стиральной машины. Например, константы K1 и K2 могут быть получены экспериментально на основе типа балансира 126, размера или веса барабана 124, либо мощности электродвигателя 113.
Фиг.7 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую способ управления стиральной машиной в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Перед выполнением операции вращения барабана 124 с высокой скоростью, например отжима, контроллер вращает барабан 124 с постоянной скоростью вращения (S310). Например, контроллер может вращать электродвигатель 113 со скоростью 108 об/мин, что не вызывает множества шумов и вибраций.
Контроллер измеряет изменение скорости вращения электродвигателя 113 (S320). Даже если барабан 124 вращается с постоянной скоростью вращения, скорость вращения ротора 113b несколько изменяется ввиду дисбаланса барабана 124. Контроллер создает значение дисбаланса UB барабана 124 на основе изменения скорости вращения ротора 113b.
Контроллер вычисляет температуру балансира 126 на основе изменения скорости вращения (S330). Значение дисбаланса UB барабана 124 вычисляется на основе изменения скорости вращения, а температура балансира 126 вычисляется на основе интервала значения дисбаланса UB. Температура Т балансира 126 может быть получена на основе интервала UB_time значения дисбаланса UB, как описано выше в следующем экспериментальном уравнении:
T=K1-K2*UB_time.
Контроллер устанавливает, находится ли температура Т балансира 126 в пределах эталонного диапазона температур (S340). Если температура балансира 126 слишком высока, интервал значения дисбаланса UB является слишком коротким, тем самым затрудняя определение надлежащего времени ускорения. Если температура балансира 126 слишком низка, интервал значения дисбаланса UB является слишком длинным, при этом надлежащее время ускорения определить так же сложно. В связи с этим, устанавливается, находится ли полученная температура Т балансира 126 между минимальным значением Т1 и максимальным значением Т2, что является эталонным диапазоном температур.
Если полученная температура Т балансира 126 находится в пределах эталонного диапазона температур (T1<T<T2), время ускорения электродвигателя 113 изменяется в зависимости от температуры Т балансира (S350). Поскольку интервал значения дисбаланса UB изменяется в зависимости от температуры Т балансира, предпочтительно изменять значение дисбаланса UB, подходящее для ускорения электродвигателя 113, то есть «Р0». Это подробно описывается ниже со ссылкой на фиг.8.
Устанавливается, является ли температура Т балансира 126 больше максимальной температуры Т2 эталонного диапазона температур (S360). Если температура Т больше температуры Т2 (T>T2), выполняется операция охлаждения балансира 126 (S370).
Операция охлаждения балансира 126 может выполняться различными способами. Например, балансир 126 может охлаждаться наливанием холодной воды в бак 122. Например, балансир 126 может охлаждаться наливанием моечной воды в бак 122 после остановки электродвигателя 113, вращения электродвигателя 113 в обратном направлении, а затем слива моечной воды из бака 122.
Если полученная температура Т балансира 126 меньше минимальной температуры Т1 эталонного диапазона температур (T<T1), выполняется операция нагревания балансира 126 (S380).
Операция нагревания может выполняться различными способами. Например, балансир 126 может нагреваться наливанием горячей воды в бак 122. Если температура является слишком низкой, вода может не налиться в бак 122. В связи с этим, на блоке 114а отображения панели 114 управления может отображаться ошибка при остановленном электродвигателе 113.
Фиг.8 иллюстрирует изменение значения дисбаланса, которое ускоряет электродвигатель в зависимости от температуры в способе стирки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Если температура Т балансира 126 является высокой, интервал значения дисбаланса UB уменьшается. В связи с этим, время ускорения может быть выделено раньше для помещения балансира 126 в надлежащее положение в течение диапазона переходных вибраций. Если значение дисбаланса UB барабана 124, подходящее для ускорения электродвигателя 113, когда температура Т балансира 126 является эталонной температурой, составляет Р0, то значение дисбаланса UB барабана 124 для ускорения электродвигателя 113, когда температура Т балансира 126 выше эталонной температуры, становится равным значению Р1, которое больше Р0.
Напротив, если температура Т балансира 126 является низкой, интервал значения дисбаланса UB увеличивается, и время ускорения при этом может быть выделено позже для помещения балансира 126 в надлежащее положение в течение диапазона переходных вибраций. В связи с этим, если значение дисбаланса UB барабана 124, подходящее для ускорения электродвигателя 113, когда температура Т балансира 126 является эталонной температурой, составляет Р0, то значение дисбаланса UB барабана 124 для ускорения электродвигателя 113, когда температура Т балансира 126 ниже эталонной температуры, становится равным значению Р2, которое меньше Р0.
Данное изобретение объяснялось выше со ссылкой на примеры осуществления. Специалистам в данной области техники ясно, что возможны различные изменения изобретения, не выходящие за пределы более широкой сущности и объема изобретения. Кроме того, хотя изобретение описано применительно к реализации в конкретных условиях и для конкретных применений, специалистам понятно, что полезность настоящего изобретения этим не ограничивается и что изобретение может с выгодой использоваться в самых различных условиях и реализациях. В связи с этим, приведенное выше описание и чертежи следует рассматривать скорее в иллюстративном смысле, чем в ограничительном.