CN102926170B - 冷热双进水洗衣机的水温控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷热双进水洗衣机的水温控制方法，其特征在于设有冷水进水阀和热水进水阀并且为定流量的进水阀，洗涤桶内设有温度传感器；控制器设定固定的冷水进水阀及热水进水阀的每次进水总进水时间，控制器根据洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温计算得到冷水进水温度和热水进水温度，然后控制器利用已得知的冷水进水温度、热水进水温度、洗涤桶内的水温计算所要进水的冷、热水比例，并转换为每次冷水进水阀和热水进水阀的开启时间比例，由控制器控制冷水进水阀和热水进水阀的开启时间，从而实现水温控制。本发明提高冷热双进水洗衣机的水温控制的准确度，提高衣物的洗净程度，节约能源的消耗，同时缩短洗衣时间。

Description

冷热双进水洗衣机的水温控制方法

技术领域

本发明涉及一种洗衣机，尤其是涉及一种冷热双进水洗衣机的水温控制方法。

背景技术

洗衣机，特别是滚筒洗衣机为了能让衣服洗得更干净，一般都带有加热装置。洗衣机洗涤水温关系到衣物的洗净程度，能源的消耗多少，洗涤温度太低会降低衣物的洗净程度，而洗涤温度太高不但无助于洗净衣物，还会损伤衣物，浪费能源。合理的水温控制能使衣服洗得更干净，并且能在衣服洗得更干净的前提下能源消耗更少，所以，这类洗衣机一般还带有测量水温用的温度传感器，如图1所示。这类洗衣机的水温控制比较简单，进水完成后温度传感器1测量水温，反馈给控制器2，比较是否达到设定的目标温度，达不到就开启加热器3；然后不断测量水温，当水温达到设定的目标温度后关闭加热器3，水温控制过程就算完成。然而，在洗衣机洗涤桶内对水进行加热，无法实现较好的保温，加大加热器功率并缩短加热时间也是很困难的，所以其热效率是比较低的，不利于节能环保。另外，洗衣时间也会受到加热时间的限制，变得很长。

随着国内居民生活水平的提高，家用热水器已经普及，部分小区已有冷热双供水，冷热双进水已开始在洗衣机上得到应用，使用冷热双进水的洗衣机能有效的节约能源，缩短洗衣时间。冷热双进水洗衣机的进水及水温控制结构如图2所示，装有冷水进水阀4和热水进水阀5，同样也带有测量洗涤桶内水温用的温度传感器1，冷热双进水的洗衣机水温控制由控制器2控制冷水进水阀4和热水进水阀5进水量来实现，其过程相对要复杂一些。目前常用的水温控制方法，以滚筒洗衣机为例，如图3所示，

首先，进十秒钟左右的冷水，以确保温度传感器能浸没在水中，同时也确保不会因热水水温过高而烫坏衣服。

以下过程是连续进行的，只要满足条件，就会产生下一步的动作。

检测水温t。

将检测到的水温t与设定的目标温度T，目标温度的上限T+以及目标温度的下限T-进行对比。实际水温t高于T+关闭热水进水阀5，低于T-关闭冷水进水阀4。进完10秒钟左右的冷水后，首次进行对比时，冷、热水进水阀均处于关闭状态，所以这时只有实际水温t高于或低于目标温度T的两种状态。

当实际水温t高于目标温度T时，冷水进水阀4开启，进冷水。

实际水温t如果下降，当降至目标水温T以下时，热水进水阀5开启，冷热水进水阀同时进水。实际水温t如果进一步下降，降至目标水温下限T-以下时关闭冷水进水阀4。实际水温t如果回升，回升至目标水温T以上时，开启冷水进水阀4(冷水进水阀4处于开启状态则无动作)。进一步回升至目标温度上限以上时，热水进水阀5关闭。水温在设定的目标温度上限T+和目标温度下限T-之间波动；

实际水温t如果不下降，表示冷水水温t已经高于所设定的目标水温，只开冷水进水阀4即可；

当实际水温t低于目标温度T时，热水进水阀5开启，进热水。

实际水温t如果上升，当升至目标水温T以上时，冷水进水阀4开启，冷热水阀同时进水。实际水温t如果进一步上升，升至目标水温上限T+以上时关闭热水进水阀。实际水温t如果回降，回降至目标水温T以下时，开启热水进水阀5(热水进水阀5处于开启状态则无动作)。进一步回降至目标温度下限以下时，冷水进水阀4关闭；水温在设定的目标温度上限T+和目标温度下限T-之间波动。

实际水温t如果不上升，表示热水水温t也未达到所设定的目标水温，只开热水进水阀5即可。

检测水位高度，如果实际水位高度h达到设定的目标水位高度H，同时关闭冷水进水阀4和热水进水阀5，开始洗涤；如果实际水位高度h没有达到设定的目标水位高度H，上述过程持续进行。

与此同时，滚筒开始正反转动，使冷热水搅拌均匀，另一方面边进水边洗涤，可以节省洗涤时间。

目前冷热双进水洗衣机所采用的水温控制方法由于必须设定目标温度的上下限，水温必然在上下限之间波动，水温控制也必然存在一个误差。并且这个上下限范围还不能设得太窄，否则冷、热水进水阀会无规律的频繁开启和关闭。另外，由于从进水阀进水到水温检测再到反馈控制进水阀开启和闭合，存在一定的滞后，这又进一步加大了水温控制的不确定性。

除了水温控制不够准确外，目前的冷热双进水洗衣机万一用户把冷、热进水管接错，即把冷水管接到热水进水阀上，而把热水管接到了冷水进水阀上，洗衣机在洗衣服时会出现只进热水的现象，而且连漂洗时也只进热水，这种情况一旦发生就会损害被洗的衣物。

发明内容

本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种冷热双进水洗衣机的水温控制方法，提高冷热双进水洗衣机的水温控制的准确度，使水温控制更准确，提高衣物的洗净程度，节约能源的消耗；另外，防止用户把冷、热进水管接错而在洗衣时烫坏衣服。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种冷热双进水洗衣机的水温控制方法，冷热双进水洗衣机设有冷水进水阀和热水进水阀，所述冷水进水阀及热水进水阀为定流量的进水阀，洗衣机洗涤桶内设有温度传感器；控制器设定固定的所述冷水进水阀及热水进水阀的每次进水总进水时间，温度传感器测得的洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温反馈给控制器，控制器根据洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温计算得到冷水进水温度和热水进水温度，然后控制器利用已得知的冷水进水温度、热水进水温度、洗涤桶内的水温计算所要进水的冷、热水比例，并转换为每次冷水进水阀和热水进水阀的开启时间比例，由控制器控制冷水进水阀和热水进水阀的开启时间，从而实现水温控制。

进一步的：

所述冷水进水温度由下述公式计算：

所述热水进水温度由下述公式计算：

其中：

Ta-进水前洗涤桶内温度传感器测到的水温；

Tb-进水后洗涤桶内温度传感器测到的水温；

ta-洗衣机洗涤桶内已有的水量折合的进水时间；

tb-进水时间，可以是冷水进水时间，也可以是热水进水时间，根据程序步骤而定；

T1-冷水进水温度，根据进水前、后所测得的洗涤桶内水温Ta和Tb计算获得；

T2-热水进水温度，根据进水前、后所测得的洗涤桶内水温Ta和Tb计算获得。

水温控制的具体步骤如下：

第一步，测量水温Ta；定义洗衣机内已有水量，折合为进水时间ta；定义冷水进水量，也折合为进水时间tb，设定洗涤桶内的目标水温为T，冷水进水阀及热水进水阀的每次进水总进水时间为t；

第二步，按第一步，或第十四步，或第十五步，或第十七步定义的tb，冷水阀开启tb秒；

第三步，检测水位高度是否高于设定的水位高度，如果是，进入第十八步；如果否，进入下一步；

第四步，检测水温Tb；

第五步，计算冷水进水温度T1，

第六步，重新定义Ta，把第四步检测到的水温定义为Ta，即将Tb赋值给Ta；重新定义洗衣机内的水量ta，把第二步进的水累计进去，即将ta+tb赋值给ta；定义热水进水时间tb，用每次进水总进水时间减去第二步冷水阀进水时间；

第七步，检查tb是否等于零，如果是，进入第十三步；如果否进入下一步；

第八步，热水阀开启tb秒；

第九步，检测水位高度是否高于设定的水位高度，如果是，进入第十八步；如果否，进入下一步；

第十步，检测水温Tb；

第十一步，计算热水进水温度T2，

第十二步，重新定义Ta，把第十步检测到的水温定义为Ta，即将Tb赋值给Ta；重新定义洗衣机内的水量ta，把第八步进的水累计进去，即将ta+tb赋值给ta；

第十三步，检查是否已经三次出现冷水进水温度比热水进水温度高出10度以上的情况，如果是，关闭冷、热水进水阀，报警，警告用户冷热进水管接错；如果否，进入下一步；

第十四步，检查冷水进水温度是否接近或高于热水进水温度，如果是，冷、热水等量进水，回到第二步；如果否，进入下一步；

第十五步，检查冷水进水温度是否高于设定的目标水温，如果是，就只进冷水，回到第二步；如果否，进入下一步；

第十六步，检查热水进水温度是否低于设定的目标水温，如果是，就只进热水，回到第八步；如果否，进入下一步；

第十七步，计算冷水进水量tb，回到第二步；

第十八步，关闭冷、热水进水阀；

第十九步，开始洗涤。

本发明应用于冷、热双进水的洗衣机。冷热双进水洗衣机装有冷水进水阀和热水进水阀，带有测量水温用的温度传感器，其基本结构如图2所示。温度传感器测得水温后反馈给控制器，控制器根据本发明的方法进行运算，得到冷水进水温度和热水进水温度，然后控制冷水进水阀和热水进水阀的开启时间比例，直接实现水温控制，不需要设定目标水温的上、下限。

本发明的基本思路是：把进水划分为若干个小段，每个小段的进水总量都相等。每次冷、热水进水阀各进一定体积(时间)的水，利用温度传感器测量得到进水前洗衣机洗涤桶内已有水的水温以及进水并混合后的水温。利用两次测得的水温和进水前、后水的体积(进水时间)来计算所进水的水温(冷水进水温度、热水进水温度)，然后再根据计算得到的冷水进水温度、热水进水温度和洗衣机设定的目标水温来计算下一次的冷、热进水比例。

本发明的所有计算都依据同种液体混合前、后温度计算的公式(热平衡方程)：

T1V1+T2V2+T3V3＝T(V1+V2+V3)

或该公式的变化形式进行计算。

式中：T1-混合前液体1的温度

T2-混合前液体2的温度

T3-混合前液体3的温度

T-混合后液体的温度

V1-液体1的体积

V2-液体2的体积

V3-液体3的体积，如果只有两份液体混合，该项为零。

首先，依次进等量的冷水和热水。进水前洗衣机洗涤桶内的水的体积是已知的，进水的水量也是可以控制的。那么现在就相当于把两份不同体积、不同水温的水混合起来，其中一份(洗涤桶内原有的)水的温度T1和体积V1均已知；另一份(新进的)水的体积V2已知，温度T2未知；混合后温度T已知(V3＝0)。

根据公式，很容易求得混合前未知的水温，即进水水温T2。依次分别求出冷水进水阀和热水进水阀所进的冷水进水温度和热水进水温度。

当计算得到的冷水进水温度等于热水进水温度，如冷水进水温度在热水进水温度的±2℃范围以内时，或冷水进水温度高于热水进水温度时，下一次进水的冷、热水比例仍按1∶1进水。当出现3次计算得到的冷水进水温度高于热水进水温度较多时，如高出10℃以上时，就报警，警告用户冷、热进水管接错。

重新定义公式里各字母的含义，洗衣机设定的目标温度为T，冷水进水阀的冷水进水温度为T1，热水进水阀的热水进水温度为T2，冷水进水温度T1及热水进水温度T2均通过计算得到，洗衣机洗涤桶内已有水的水温为T3，下一次冷水进水量为V1，下一次热水进水量为V2。

当计算得到的热水进水温度高于冷水进水温度(例如2℃以上)时，将洗衣机设定的目标温度T与冷水水温T1、热水水温T2比较。洗衣机设定的目标温度T高于热水进水温度T2时，下一次进水只进热水。洗衣机设定的目标温度T低于冷水进水温度T1时，下一次进水只进冷水。洗衣机设定的目标温度T介于冷水进水温度T1和热水进水温度T2之间时，下一次进水的冷、热水比例需要按前述的热平衡方程计算获得。

计算进水比例时，相当于有三份不同水温的水进行混合，待进的冷水、待进的热水以及洗衣机洗涤桶内已有的水。现在已知洗衣机设定的目标温度是T，冷水水温是T1，热水水温是T2，下一次总的进水量是V1+V2，洗衣机洗涤桶内已有水的水温是T3，洗涤桶内已有水的水量是V3，未知的是冷水和热水分别的进水量V1和V2。还是利用前述的热平衡方程计算，只是每个字母代表的含义发生了变化，可以求出下一次进水时冷水和热水分别的进水量V1和V2。按求得的冷水进水量V1和热水进水量V2分别进冷水和热水。

以上进水每次进水的总水量固定，用定流量的进水阀，就可以用进水时间代替进水量。所以每次进水的总时间固定，如每次20秒。总是先进冷水，后进热水。第一次进水时由于冷、热水水温未知，冷、热水各进一次相同时间的水，如10秒钟，这样可分别用进冷水或热水前、后的洗涤桶内的水温，分别计算出冷水进水温度T1和热水进水温度T2。从第二次开始按以上定义的时间比例分别进冷、热水，其进水时间的总和依旧是20秒。每次进水前、后都测量水温，按测得的水温计算或修正进水水温。每次都按修正后的进水水温确定下一次如何进水，如只进热水；或只进冷水；或冷、热水仍按1∶1比例进水；或按公式计算下一次的进水时间比例等。如此反复，直到水位高度达到洗衣机设定的水位高度为止。

本发明利用温度传感器测得进水前、后的水温，用测得的水温计算进水水温，再用进水水温计算下一次进水的冷、热水比例。通过预判进水水温的方法来减少水温控制系统从进水到测温，再到反馈控制开启或关闭进水阀的滞后时间，从而提高了冷热双进水洗衣机水温控制的准确度。同时，由于通过计算得到进水水温，可以实现冷、热水进水管接错报警功能，避免万一用户接错水管时烫坏衣服。

本发明的技术效果在于：

本发明公开的一种冷热双进水洗衣机的水温控制方法，提高冷热双进水洗衣机的水温控制能力，使水温控制更准确，提高衣物的洗净程度，提高热效率，节约能源的消耗，同时缩短洗衣时间；另外，对于冷、热进水管接错设置报警功能，防止用户把冷、热进水管接错而在洗衣时烫坏衣服。

附图说明

图1为带加热器洗衣机的水温控制结构示意图。

图2为冷、热双进水洗衣机的水温控制结构示意图。

图3为现有技术中冷、热双进水洗衣机水温控制逻辑图。

图4为本发明的冷、热双进水洗衣机水温控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图2所示，冷热双进水洗衣机设有冷水进水阀4和热水进水阀5，冷水进水阀4及热水进水阀5为定流量的进水阀，洗衣机洗涤桶内设有温度传感器1，冷水进水阀4及热水进水阀5的温度传感器、洗衣机洗涤桶内的温度传感器1分别连接控制器2。控制器2设定固定的冷水进水阀4及热水进水阀5的每次进水总进水时间，温度传感器测得的洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温反馈给控制器2，控制器2根据洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温计算得到冷水进水温度和热水进水温度，然后控制器利用计算得到冷水进水温度、热水进水温度、洗涤桶内的水温计算所要进水的冷、热水比例，并转换为每次冷水进水阀4和热水进水阀5的开启时间比例，由控制器2控制冷水进水阀和热水进水阀的开启时间，从而实现水温控制。

本发明的具体工作过程如图4所示，下面结合图4和本发明的一个实例来描叙其具体工作过程。

在描述前，先解释一下图4中各字符代表的含义，以便方便理解下面的描述：

Ta-进水前洗涤桶内温度传感器测到的水温；

Tb-进水后洗涤桶内温度传感器测到的水温；

ta-洗衣机洗涤桶内已有的水量折合的进水时间；

tb-进水时间，可以是冷水，也可以是热水，根据程序步骤而定；

T1-冷水进水温度，根据进水前、后所测得的洗涤桶内水温Ta和Tb计算获得；

T2-热水进水温度，根据进水前、后所测得的洗涤桶内水温Ta和Tb计算获得。

第一步，测量水温Ta；定义洗衣机内已有水量，折合为进水时间ta，本例为5秒；定义冷水进水量，也折合为进水时间tb，本例为10秒。设定洗涤桶内的目标水温为T，冷水进水阀及热水进水阀的每次进水总进水时间为t。

第一次进水时定义的洗涤桶内水量折合进水时间ta是残留水。对于上排水洗衣机，每次洗完衣服都会留有一定量的残留水，本例折合进水时间5秒是通过试验取得的。本例定义的每次进水总进水时间t为20秒，第一次进水冷、热水比例为1∶1，所以tb为10秒。

第二步，按第一步，或第十四步，或第十五步，或第十七步定义的tb，冷水阀开启tb秒。

第三步，检测水位高度是否高于设定的水位高度，如果是，进入第十八步；如果否，进入下一步。

第四步，检测水温Tb。

第五步，计算冷水进水温度T1。

第六步，重新定义Ta，把第四步检测到的水温定义为Ta，即将Tb赋值给Ta；重新定义洗衣机内的水量ta，把第二步进的水累计进去，即将ta+tb赋值给ta；定义热水进水时间tb，用每次进水总进水时间减去第二步冷水阀进水时间，本例为20秒减去第二步冷水阀进水时间(tb(热)＝20-tb(冷))。

第七步，检查tb是否等于零，如果是，进入第十三步；如果否进入下一步。

第八步，热水阀开启tb秒。

第九步，检测水位高度是否高于设定的水位高度，如果是，进入第十八步；

如果否，进入下一步。

第十步，检测水温Tb。

第十一步，计算热水进水温度T2，

第十二步，重新定义Ta，把第十步检测到的水温定义为Ta，即将Tb赋值给Ta；重新定义洗衣机内的水量，把第八步进的水累计进去，即将ta+tb赋值给ta。

第十三步，检查是否已经三次出现冷水进水温度比热水进水温度高出10度以上的情况，如果是，关闭冷、热水进水阀，报警，警告用户冷热进水管接错；如果否，进入下一步。

第十四步，检查冷水进水温度是否接近或高于热水进水温度，本例检查冷水进水温度是否高于热水进水温度减掉2度以上，如果是，冷热水等量进水，本例中定义tb＝10，回到第二步；如果否，进入下一步。

第十五步，检查冷水进水温度是否高于设定的目标水温，如果是，就只进冷水，本例中定义tb＝20，回到第二步；如果否，进入下一步。

第十六步，检查热水进水温度是否低于设定的目标水温，如果是，就只进热水，本例中定义tb＝20，回到第八步；如果否，进入下一步。

第十七步，计算冷水进水量tb，回到第二步。

第十八步，关闭冷、热水进水阀。

第十九步，开始洗涤。

Claims (1)

1.一种冷热双进水洗衣机的水温控制方法，其特征在于：冷热双进水洗衣机设有冷水进水阀和热水进水阀，所述冷水进水阀及热水进水阀为定流量的进水阀，洗衣机洗涤桶内设有温度传感器；控制器设定固定的所述冷水进水阀及热水进水阀的每次进水总进水时间，温度传感器测得的洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温反馈给控制器，控制器根据洗衣机洗涤桶内进水前、后的水温计算得到冷水进水温度和热水进水温度，然后控制器利用已得知的冷水进水温度、热水进水温度、洗涤桶内的水温计算所要进水的冷、热水比例，并转换为每次冷水进水阀和热水进水阀的开启时间比例，由控制器控制冷水进水阀和热水进水阀的开启时间，从而实现水温控制；

所述冷水进水温度由下述公式计算：

所述热水进水温度由下述公式计算：

其中：

Ta-进水前洗涤桶内温度传感器测到的水温；

Tb-进水后洗涤桶内温度传感器测到的水温；

ta-洗衣机洗涤桶内已有的水量折合的进水时间；

tb-进水时间，可以是冷水进水时间，也可以是热水进水时间，根据程序步骤而定；

T1-冷水进水温度，根据进水前、后所测得的洗涤桶内水温Ta和Tb计算获得；

T2-热水进水温度，根据进水前、后所测得的洗涤桶内水温Ta和Tb计算获得；

水温控制的具体步骤如下：

第一步，测量水温Ta；定义洗衣机内已有水量，折合为进水时间ta；定义冷水进水量，也折合为进水时间tb，设定洗涤桶内的目标水温为T，冷水进水阀及热水进水阀的每次进水总进水时间为t；

第二步，按第一步，或第十四步，或第十五步，或第十七步定义的tb，冷水阀开启tb秒；

第三步，检测水位高度是否高于设定的水位高度，如果是，进入第十八步；如果否，进入下一步；

第四步，检测水温Tb；

第五步，计算冷水进水温度T1，

第六步，重新定义Ta，把第四步检测到的水温定义为Ta，即将Tb赋值给Ta；重新定义洗衣机内的水量ta，把第二步进的水累计进去，即将ta+tb赋值给ta；定义热水进水时间tb，用每次进水总进水时间减去第二步冷水阀进水时间；

第七步，检查tb是否等于零，如果是，进入第十三步；如果否进入下一步；

第八步，热水阀开启tb秒；

第九步，检测水位高度是否高于设定的水位高度，如果是，进入第十八步；如果否，进入下一步；

第十步，检测水温Tb；

第十一步，计算热水进水温度T2，

第十二步，重新定义Ta，把第十步检测到的水温定义为Ta，即将Tb赋值给Ta；重新定义洗衣机内的水量ta，把第八步进的水累计进去，即将ta+tb赋值给ta；

第十三步，检查是否已经三次出现冷水进水温度比热水进水温度高出10度以上的情况，如果是，关闭冷、热水进水阀，报警，警告用户冷热进水管接错；如果否，进入下一步；

第十四步，检查冷水进水温度是否接近或高于热水进水温度，如果是，冷、热水等量进水，回到第二步；如果否，进入下一步；

第十五步，检查冷水进水温度是否高于设定的目标水温，如果是，就只进冷水，回到第二步；如果否，进入下一步；

第十六步，检查热水进水温度是否低于设定的目标水温，如果是，就只进热水，回到第八步；如果否，进入下一步；

第十七步，计算冷水进水量tb，回到第二步；

第十八步，关闭冷、热水进水阀；

第十九步，开始洗涤。