TWI565851B - 防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置 - Google Patents

Description

防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置

      本發明係有關於一種防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，尤指一種於脫水桶及旋轉動力源間組接一扭矩感測器，利用該扭矩感測器之扭力回授，使控制器可推估衣物脫乾程度，而自動調整轉速，並於脫乾時自動停止作動之具節能省時效益之脫水裝置。

      按，隨著科技越來越發達，研發出各種便利人們生活的電器產品，就以洗衣服而言，現代人只須觸控控鈕便可驅動洗衣機及脫水機進行搓揉、沖洗及脫水等洗衣動作，節省傳統以手洗衣之力氣與時間。

      利用洗衣機及脫水機等機器洗衣與脫水雖可為忙碌的現代人節省許多處理髒衣服的力氣與時間，然，現有的洗衣機及脫水機進行脫水時，主要係採離心力作用，以由馬達帶動洗衣槽或脫水槽旋轉，將其內容放的衣物水份甩乾，且馬達由啟動脫水到結束都以同一轉速進行脫水，如此，不僅易造成衣物的拉扯變形，更會造成電能不當損耗情形。

      再者，現有洗衣機與脫水機主要係由使用者自行設定脫水時間，然，衣物的實際脫水時間係會隨著衣物數量及衣物材質而改變，故實施上係須依照使用者其經驗法則來調控脫水時間，於此，對於不熟悉何種衣物材質及數量，須設定多少時間之使用者而言，即常常發生設定過長的脫水時間，或設定的脫水時間太短，衣物沒脫乾必須再重覆脫水情形，於此，除造成脫水時間不當浪費外，亦會進一步造成衣物過度拉扯變形及電能不當損耗等情形，不符合現代人講求效率及節能減碳之環保需求者。

      緣是，本發明人有鑑於現有洗衣機及脫水機等脫水裝置於使用上易造成衣物變形及電能不當損耗等缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，針對現有脫水裝置進行研發改良，而研創出本發明。

      本發明係有關於一種防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其主要目的係為了提供一種於脫水桶及旋轉動力源間組接一扭矩感測器，利用該扭矩感測器之扭力回授，使控制器可推估衣物脫乾程度，而自動調整轉速，並於脫乾時自動停止作動之具節能省時效益之脫水裝置。

      為了達到上述實施目的，本案發明人乃以其先前申請之專利案號第102140940號之「全數位扭矩感測器及其量測方法」為基礎，進一步研擬如下防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，係包含：

      一機體；

      一脫水桶，係包含有外桶及內桶，乃使該外桶固接於該機體，另使該內桶活動容置於該外桶內，且於該內桶底部中心處設有一轉軸；

      一扭矩感測器，係包含有一撓性體，並於該撓性體兩端分別組設有第一聯軸器及第二聯軸器，且於該第一聯軸器及第二聯軸器周緣各設有相間隔的感光部及遮光部，又於對應該第一聯軸器及第二聯軸器處分別設有第一光感應器及第二光感應器，另使該第一光感應器及第二光感應器與一時脈偵測器相耦接，且使該第一光感應器、第二光感應器與時脈偵測器組設於該機體；

      一旋轉動力源，乃使該旋轉動力源固接於該機體上，並使該旋轉動力源之傳動軸與該扭矩感測器之第一聯軸器相組接，另使該脫水桶其內桶之轉軸與該扭矩感測器之第二聯軸器相組接；

      一控制器，係組接於該機體上，乃於該控制器內設有驅動程式，並使該控制器與該扭矩感測器之時脈偵測器相耦接，又使該控制器耦接有一變頻器，且使該變頻器與該旋轉動力源相耦接。

      如上所述之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該撓性體係成型有一框部，並於該框部中央處設有一連接部，且使該框部及該連接部間，以肋條相連結，又於該連接部周壁連接有呈放射狀設立之數懸臂樑一端，而該懸臂樑另端則形成自由端，另使該第一聯軸器與該撓性體之框部相組接，並使該第二聯軸器與該撓性體之數懸臂樑之自由端相組接。

      如上所述之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該撓性體係於其框部上成型有數鎖孔，又於該撓性體其各懸臂樑自由端連設有組立部，且於各組立部上設有鎖孔，另於該第一聯軸器及第二聯軸器上分別設有鎖孔，並使該第一聯軸器之鎖孔與該撓性體其框部之鎖孔以鎖固件鎖接組設，又使該第二聯軸器其鎖孔與該撓性體其各懸臂樑之組立部上鎖孔以鎖固件鎖接組設。

      如上所述之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該第一聯軸器及第二聯軸器係於其周緣組設有黑、白色條紋相間之反光條，以令該黑色條紋及白色條紋分別形成該第一聯軸器及第二聯軸器周緣上間隔設具之遮光部及感光部。

      如上所述之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該控制器之驅動程式係經變頻器先驅動旋轉動力源以低轉速轉動，再依扭矩感測器輸出之扭矩值經變頻器動態調整該旋轉動力源之轉速，並於該扭矩感測器輸出之每秒扭矩變化量小於一預設之設定值時，停止該旋轉動力源作動。

      藉此，當由旋轉動力源經扭矩感測器帶動內桶轉動，使內桶內之衣物脫水時，利用扭矩感測器之扭力回授，控制器便可推估衣物脫乾程度，而自動調整轉速，且當每秒扭矩變化量小於設定值時，即自動停止旋轉動力源作動，據此，俾達到節能省時之脫水效果。

      而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：

      首先，請參閱第一〜四圖所示，為本發明之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，係主要於機體（１）上設有脫水桶（２）、扭矩感測器（３）、旋轉動力源（４）及控制器（５）；其中：

      該脫水桶（２），係包含有外桶（２１）及內桶（２２），乃使該外桶（２１）固接於機體（１），另使內桶（２２）活動容置於外桶（２１）內，且於該內桶（２２）底部中心處設有一轉軸（２２１）；

      該扭矩感測器（３），係包含一薄型化之撓性體（３１），該撓性體（３１）上係成型有一圓型框部（３１１），並於該圓型框部（３１１）上設有數鎖孔（３１１１），又於該圓型框部（３１１）中央處設有一圓型連接部（３１２），且使該圓型框部（３１１）及圓型連接部（３１２）間，以肋條（３１３）相連結，又於該圓型連接部（３１２）周壁等角度連接有呈放射狀設立之數懸臂樑（３１４）一端，而該懸臂樑（３１４）另端則形成自由端，並於各懸臂樑（３１４）自由端處連設有矩型狀之組立部（３１４１），且於各組立部（３１４１）上設有鎖孔（３１４２），另在該撓性體（３１）兩端分別設有第一聯軸器（３２）及第二聯軸器（３３），而於該第一聯軸器（３２）及第二聯軸器（３３）周緣各設有相間隔之感光部及遮光部，本發明係貼設有黑、白色條紋相間之反光條（３２１）、（３３１），以令該黑色條紋及白色條紋分別形成該遮光部及感光部，另於該第一聯軸器（３２）及第二聯軸器（３３）上各設有鎖孔（３２２）、（３３２），並使該第一聯軸器（３２）其鎖孔（３２２）與該撓性體（３１）其框部（３１１）之鎖孔（３１１１）以鎖固件（３２３）相鎖接，另該第二聯軸器（３３）其鎖孔（３３２）則以鎖固件（３３３）與撓性體（３１）於各懸臂樑（３１４）之組立部（３１４１）其鎖孔（３１４２）相鎖接，又使該第一聯軸器（３２）及第二聯軸器（３３）處分別對應設有第一光感應器（３４）及第二光感應器（３５），並使該第一光感應器（３４）及第二光感應器（３５）與一時脈偵測器（３６）相耦接，該時脈偵測器（３６）可為計數器IC，且使該第一光感應器（３４）、第二光感應器（３５）與時脈偵測器（３６）組設於機體（１）；

      該旋轉動力源（４），係為馬達，乃使該旋轉動力源（４）固接於機體（１）上，並使該旋轉動力源（４）之傳動軸（４１）與該扭矩感測器（３）之第一聯軸器（３２）相組接，另使該脫水桶（２）其內桶（２２）之轉軸（２２１）與該扭矩感測器（３）之第二聯軸器（３３）相組接；

      該控制器（５），係內設有驅動程式，並使該控制器（５）與該扭矩感測器（３）之時脈偵測器（３６）相耦接，又使該控制器（５）耦接有一變頻器（５１），且使該變頻器（５１）與該旋轉動力源（４）相耦接。

      據此，當進行衣物脫水時，係將含水之衣物放入脫水桶（２）其內桶（２２）中，繼由控制器（５）其驅動程式經變頻器（５１）驅動旋轉動力源（４）連動扭矩感測器（３）帶動脫水桶（２）之內桶（２２）低速來回旋轉三次，以使內桶（２２）中的衣物先分佈均勻，而於旋轉動力源（４）啟動瞬間，與該旋轉動力源（４）經第一聯軸器（３２）相鎖接之撓性體（３１）其框部（３１１）即會受到該轉動之扭矩作用，而與鎖設於撓性體（３１）其懸臂樑（３１４）未受連動之第二聯軸器（３３）間呈錯開角度差。

      且當第一聯軸器（３２）受旋轉動力源（４）帶動瞬間扭轉一角度時，設於第一聯軸器（３２）處之第一光感應器（３４）其發出光源係會射到第一聯軸器（３２）上貼設之反光條（３２１）的白色條紋，並使該光線反射至第一光感應器（３４）之接收端，以由該第一光感應器（３４）輸出一個脈波訊號予相耦接之時脈偵測器（３６），由於第一聯軸器（３２）受旋轉動力源（４）帶動瞬間扭轉一角度時，第二聯軸器（３３）尚未受到連動，故第二光感應器（３５）發出光源仍射於第二聯軸器（３３）上貼設之反光條（３２１）的黑色條紋，而使第二光感應器（３５）無輸出任何訊號予時脈偵測器（３６），而當第二聯軸器（３３）受連動，使其白色條紋與第二光感應器（３５）其發出光源相對，以反射光線至第二光感應器（３５）接收端，而輸出脈波訊號予相耦接之時脈偵測器（３６）時，即使第一光感應器（３４）及第二光感應器（３５）兩者發出脈波訊號產生一時間差。

      於此，請一併參閱第五圖所示，當該時脈偵測器（３６）接收到第一光感應器（３４）發出之第一脈波訊號［Trigger1］時即會重置並開始計數，以待第二光感應器（３５）發出第二脈波訊號［Trigger2］予時脈偵測器（３６）時，該時脈偵測器（３６）便會記錄兩相鄰之第一脈波訊號［Trigger1］至第二脈波訊號［Trigger2］間之時間差T1，而於撓性體（３１）持續受轉動之扭矩作用下，時脈偵測器（３６）係會接收到下一個第一脈波訊號［Trigger1］觸發，此時，時脈偵測器（３６）便會記錄接收到的兩次相鄰之第一脈波訊號［Trigger1］間之時間差T，而後將該記錄下之時間差T1及T數據輸入控制器（５）做二進位相除計算，依此，經由該扭矩感測器（３）便可即時運算出該旋轉動力源（４）作動脫水桶（２）其內桶（２２）轉動每秒的扭矩值。

      由於剛放入脫水桶（１）之衣物含水量較多，故控制器（５）其驅動程式係會先經變頻器（５１）驅動旋轉動力源（４）以低轉速進行脫水程序，以防止衣物變形，隨著衣物被脫水時間增加其重量也會逐漸變輕，此時，控制器（５）經扭矩感測器（３）發出脈波訊號運算得到之扭矩值亦會逐漸降低，而利用扭矩感測器（３）之扭力回授，控制器（５）內設之驅動程式便會依此逐漸降低的扭矩值，推估脫水桶（２）其內桶（２２）中衣物脫乾程度，而即時調整對應輸出之轉速電壓訊號至變頻器（５１），以逐步調高旋轉動力源（４）轉速，而加速衣物脫乾程序，於至最後，該扭矩感測器（３）發送予控制器（５）運算之每秒扭矩變化量小於0.3%時，即表示衣物內的水份含量已經很少，此時，控制器（５）之驅動程式即會依該預設之0.3%設定值自動停止旋轉動力源（４）作動，而完成衣物的脫水動作。

      藉此，利用本發明設計，即可依據扭矩感測器（３）之扭力回授，準確推估脫水桶（２）內衣物脫乾程度，而動態調整輸出對應之轉速電壓訊號至變頻器（５１），以逐步調高旋轉動力源（４）轉速，以於衣物含水量多時以較低的轉數運轉，隨著衣物逐漸脫乾時，令旋轉動力源（４）轉速逐漸上升，使脫水桶（２）其內桶（２２）中衣物更快脫乾，以至衣物脫乾時，自動停止旋轉動力源（４）作動，於此，即可避免現有脫水裝置由脫水開始到結束都以同一轉速進行脫水，及須依賴使用者經驗法則調控脫水時間，容易發生脫水時間過長或過短，造成衣物過度拉扯變形及電能不當損耗等情形，據此，俾有效達到節能省時的脫水效果者。

      前述之實施例或圖式並非限定本發明之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置實施樣態，凡所屬技術領域中具有通常知識者所為之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置專利範疇。

      由上述結構及實施方式可知，本發明係具有如下優點：

      1.本發明之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置係可依據扭矩感測器之扭力回授，推估衣物脫乾程度，而自動調整旋轉動力源對應之轉速，於此，即可避免現有脫水裝置由脫水開始到結束都以同一轉速進行脫水，所易造成衣物拉扯變形及電能不當損耗等情形。

      2.本發明之防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置係可依據扭矩感測器之扭力回授，推估衣物脫乾程度，且於衣物脫乾，每秒扭矩變化量小於設定值時，自動停止旋轉動力源作動，藉此，即可防止使用者以經驗法則調控脫水時間，易發生脫水時間設定過長或過短，而造成時間及電能不當浪費情形，據此，俾有效達到節能省時的脫水效果者。

      綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）‧‧‧機體

（２）‧‧‧脫水桶

（２１）‧‧‧外桶

（２２）‧‧‧內桶

（２２１）‧‧‧轉軸

（３）‧‧‧扭矩感測器

（３１）‧‧‧撓性體

（３１１）‧‧‧框部

（３１１１）‧‧‧鎖孔

（３１２）‧‧‧連接部

（３１３）‧‧‧肋條

（３１４）‧‧‧懸臂樑

（３１４１）‧‧‧組立部

（３１４２）‧‧‧鎖孔

（３２）‧‧‧第一聯軸器

（３２１）‧‧‧反光條

（３２２）‧‧‧鎖孔

（３２３）‧‧‧鎖固件

（３３）‧‧‧第二聯軸器

（３３１）‧‧‧反光條

（３３２）‧‧‧鎖孔

（３３３）‧‧‧鎖固件

（３４）‧‧‧第一光感應器

（３５）‧‧‧第二光感應器

（３６）‧‧‧時脈偵測器

（４）‧‧‧旋轉動力源

（４１）‧‧‧傳動軸

（５）‧‧‧控制器

（５１）‧‧‧變頻器

      第一圖：本發明之整體正視圖

      第二圖：本發明之架構圖

      第三圖：本發明之立體分解圖

      第四圖：本發明之局部放大立體組合圖

      第五圖：本發明之扭矩量測時脈計數狀態圖

(2)‧‧‧脫水桶

(21)‧‧‧外桶

(22)‧‧‧內桶

(221)‧‧‧轉軸

(3)‧‧‧扭矩感測器

(31)‧‧‧撓性體

(311)‧‧‧框部

(3111)‧‧‧鎖孔

(312)‧‧‧連接部

(313)‧‧‧肋條

(314)‧‧‧懸臂樑

(3141)‧‧‧組立部

(3142)‧‧‧鎖孔

(32)‧‧‧第一聯軸器

(321)‧‧‧反光條

(322)‧‧‧鎖孔

(323)‧‧‧鎖固件

(33)‧‧‧第二聯軸器

(331)‧‧‧反光條

(332)‧‧‧鎖孔

(333)‧‧‧鎖固件

(34)‧‧‧第一光感應器

(35)‧‧‧第二光感應器

(4)‧‧‧旋轉動力源

(41)‧‧‧傳動軸

Claims (6)

1. 一種防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，係包含： 　　一機體； 　　一脫水桶，係包含有外桶及內桶，乃使該外桶固接於該機體，另使該內桶活動容置於該外桶內，且於該內桶底部中心處設有一轉軸； 　　一扭矩感測器，係包含有一撓性體，並於該撓性體兩端分別組設有第一聯軸器及第二聯軸器，且於該第一聯軸器及第二聯軸器周緣各設有相間隔的感光部及遮光部，又於對應該第一聯軸器及第二聯軸器處分別設有第一光感應器及第二光感應器，另使該第一光感應器及第二光感應器與一時脈偵測器相耦接，且使該第一光感應器、第二光感應器與時脈偵測器組設於該機體； 　　一旋轉動力源，乃使該旋轉動力源固接於該機體上，並使該旋轉動力源之傳動軸與該扭矩感測器之第一聯軸器相組接，另使該脫水桶其內桶之轉軸與該扭矩感測器之第二聯軸器相組接； 　　一控制器，係組接於該機體上，乃於該控制器內設有驅動程式，並使該控制器與該扭矩感測器之時脈偵測器相耦接，又使該控制器耦接有一變頻器，且使該變頻器與該旋轉動力源相耦接。
2. 如申請專利範圍第1項所述防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該撓性體係成型有一框部，並於該框部中央處設有一連接部，且使該框部及該連接部間，以肋條相連結，又於該連接部周壁連接有呈放射狀設立之數懸臂樑一端，而該懸臂樑另端則形成自由端，另使該第一聯軸器與該撓性體之框部相組接，並使該第二聯軸器與該撓性體之數懸臂樑之自由端相組接。
3. 如申請專利範圍第2項所述防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該撓性體係於其框部上成型有數鎖孔，又於該撓性體其各懸臂樑自由端連設有組立部，且於各組立部上設有鎖孔，另於該第一聯軸器及第二聯軸器上分別設有鎖孔，並使該第一聯軸器之鎖孔與該撓性體其框部之鎖孔以鎖固件鎖接組設，又使該第二聯軸器其鎖孔與該撓性體其各懸臂樑之組立部上鎖孔以鎖固件鎖接組設。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該第一聯軸器及第二聯軸器係於其周緣組設有黑、白色條紋相間之反光條，以令該黑色條紋及白色條紋分別形成該第一聯軸器及第二聯軸器周緣上間隔設具之遮光部及感光部。
5. 如申請專利範圍第4項所述防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該控制器之驅動程式係經變頻器先驅動旋轉動力源以低轉速轉動，再依扭矩感測器輸出之扭矩值經變頻器動態調整該旋轉動力源之轉速，並於該扭矩感測器輸出之每秒扭矩變化量小於一預設之設定值時，停止該旋轉動力源作動。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述防衣物變形以扭矩控制之節能節時脫水裝置，其中，該控制器之驅動程式係經變頻器先驅動旋轉動力源以低轉速轉動，再依扭矩感測器輸出之扭矩值經變頻器動態調整該旋轉動力源之轉速，並於該扭矩感測器輸出之每秒扭矩變化量小於一預設之設定值時，停止該旋轉動力源作動。