滾筒洗衣機(jī)高洗凈性能的開發(fā)

林一斌 陳英 樓武雷 呂鋼 閔敏

松下家電研究開發(fā)（杭州）有限公司 浙江杭州 310018

圖1 洗凈率強(qiáng)化要素

1 引言

洗衣機(jī)作為代替人手洗衣的一種家用電器，目前已經(jīng)廣泛普及開來。目前市場上較主流的洗衣有波輪式、滾筒式等，波輪式洗衣機(jī)在國內(nèi)普及較早，主要在亞洲區(qū)域比較流行，它通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)筒正、反轉(zhuǎn)，從而攪動(dòng)水流旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)衣物來回旋轉(zhuǎn)、摩擦，實(shí)現(xiàn)去污的效果。滾筒洗衣機(jī)在國內(nèi)屬于生力軍，由于中國城鎮(zhèn)化建設(shè)速度加快、城市內(nèi)人均占地面積逐漸減少，導(dǎo)致國內(nèi)消費(fèi)者對空間節(jié)約需求逐年增加，因此滾筒市場占有率逐年上升并超過波輪洗衣機(jī)，滾筒洗衣機(jī)主要通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)筒，通過提升筋帶動(dòng)衣物舉至最高點(diǎn)后跌落，不斷反復(fù)摔打衣物，從而實(shí)現(xiàn)去污的效果。

通過上述洗滌原理得知兩種洗衣機(jī)具有各自特點(diǎn)，波輪洗衣機(jī)對衣物損傷率較高，而滾筒洗衣機(jī)要達(dá)到相同洗凈率需要花更長的時(shí)間，但滾筒使用水量為波輪的40%～50%，且由于用水量較少，大部分滾筒洗衣機(jī)具有加熱功能，使得滾筒功能選擇方面較豐富，對地域適用性也較高，可以適用于較寒冷的地域。

當(dāng)然滾筒由于功能較豐富也帶來了一系列的問題，如耗電量高、洗滌時(shí)間長、噪音高等，其中最主要因素是為了提升洗凈率，目前大部分廠家比較多采用的手段是加長洗滌及加熱時(shí)間、提升加熱溫度、提升洗滌及脫水轉(zhuǎn)速等，從而提升洗凈率。如何從其他方面著手提升洗凈率是目前各個(gè)廠家不斷研究的方向。

本文主要在不增加洗滌時(shí)間和溫度的前提下，對洗凈率提升進(jìn)行研究。

2 高洗凈性能的系統(tǒng)開發(fā)

首先從滾筒洗衣機(jī)對衣物處理的原理出發(fā)，根據(jù)洗衣機(jī)對衣物處理步驟提取各個(gè)與洗凈率提升的相關(guān)要素（見圖1），其中針對加熱溫度及加熱時(shí)間、浸泡時(shí)間、普通攪拌為滾筒洗衣機(jī)最基礎(chǔ)的手段，本文主要針對強(qiáng)化洗衣粉預(yù)溶解、洗滌水循環(huán)噴淋及清洗、強(qiáng)化噴淋方面進(jìn)行設(shè)計(jì)說明。

2.1 洗衣粉溶解效果的提升

目前大部分滾筒洗衣機(jī)的進(jìn)水方式分為前進(jìn)水和后進(jìn)水。我們對市場上這兩種進(jìn)水方式的洗衣機(jī)進(jìn)行了洗衣粉溶解效果的確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)了洗衣粉都有未溶解充分的現(xiàn)象，主要?dú)埩粑恢萌鐖D2所示。如果洗衣粉一直殘留在衣物或是底部未被利用的話，會導(dǎo)致洗凈性能低下。我們對比了前進(jìn)水、后進(jìn)水和手動(dòng)溶解洗衣粉方式的洗凈性能[1]，發(fā)現(xiàn)手動(dòng)溶解的洗凈率高出8%左右（見表1）。

圖2 洗衣粉殘留示意圖

圖3 洗衣粉預(yù)溶解結(jié)構(gòu)簡易圖

圖4 各進(jìn)水裝置的洗衣粉溶解性與洗凈率對比

圖5 內(nèi)循環(huán)噴淋簡視圖

圖6 強(qiáng)力攪拌設(shè)計(jì)原理

表1 不同溶解程度的IEC洗衣粉洗凈率對比

表2 有無循環(huán)噴淋性能對比

如何達(dá)到和手動(dòng)溶解相當(dāng)?shù)男阅?，就需要解決洗衣粉殘留的課題，一是如何減少殘留量，二是如何使殘留的洗衣粉在洗滌過程中繼續(xù)發(fā)揮作用。針對洗衣粉溶解，現(xiàn)有國內(nèi)各大廠家具有各式各樣的技術(shù)方案，本文主要從洗衣粉進(jìn)入內(nèi)筒前的預(yù)溶解和進(jìn)入內(nèi)筒后的再溶解率提升進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。

2.1.1 洗衣粉預(yù)溶解提升

進(jìn)入內(nèi)筒前洗衣粉預(yù)溶解的設(shè)計(jì)方向：在洗滌劑盒處，設(shè)計(jì)預(yù)溶解結(jié)構(gòu)（見圖3），通過多次反復(fù)對洗衣粉沖擊以實(shí)現(xiàn)洗衣粉最大溶解，從而提升浸泡液濃度,以達(dá)到高濃度洗滌的目的。通過該結(jié)構(gòu)及對雙閥交替進(jìn)水方式時(shí)序設(shè)計(jì)，從而洗衣粉溶解率提升53%以上，洗凈率提升5.2%（見圖4）。

2.1.2 洗衣粉再溶解提升

進(jìn)入內(nèi)筒后洗衣粉再溶解設(shè)計(jì)方向：洗衣粉通過洗衣粉預(yù)溶解裝置進(jìn)水后，洗滌劑大部分被溶解，但是還有少部分的進(jìn)入到桶內(nèi)或是殘留在衣物表面，如何讓這部分洗衣粉能夠快速的溶解，我們設(shè)計(jì)了五項(xiàng)噴淋結(jié)構(gòu)（見圖5），洗滌過程中不斷的循環(huán)利用盛水桶內(nèi)的溶液，使得未被溶解的洗滌劑快速的溶解掉，從而進(jìn)一步提升洗凈性能。

通過循環(huán)噴淋結(jié)構(gòu)搭載和循環(huán)噴淋的時(shí)序設(shè)計(jì)[3]，有循環(huán)噴淋的洗凈率比無循環(huán)噴淋的洗凈率提升8.6%，洗凈均勻度提升3%。如表2所示。

2.2 強(qiáng)化衣物摔打強(qiáng)度

通過上述洗衣粉預(yù)溶解及后續(xù)循環(huán)噴淋技術(shù)，使衣物更加充分的得到化學(xué)作用，為了進(jìn)一步提升洗凈率，本文特提出通過強(qiáng)化洗滌機(jī)械摔打力來提升洗凈率的設(shè)計(jì)。

目前主要的攪拌方式是通過正常的正反旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行衣物摔打，但這種攪拌方式摔打力度不強(qiáng)。為進(jìn)一步強(qiáng)化摔打力度，本文提出另一種攪拌方式，其主要設(shè)計(jì)原理是通過對內(nèi)筒的突然高加速度后，使衣物獲得較高的加速度，然后進(jìn)行內(nèi)筒急速制動(dòng)，使衣物具有較高的沖擊力和沖擊速度，從而提升摔打力，并不斷的反復(fù)進(jìn)行摔打來實(shí)現(xiàn)洗凈率的提升。如圖6所示。目前該技術(shù)對馬達(dá)需求較高，所以只能通過同步電機(jī)的搭載進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并對馬達(dá)溫升具有較高要求。通過上述技術(shù)搭載，可實(shí)現(xiàn)洗凈率5%和洗凈均勻度1.5%提升。

3 總結(jié)

本文通過設(shè)計(jì)洗滌劑預(yù)溶解裝置及再溶解的五向噴淋結(jié)構(gòu)，配合時(shí)序的動(dòng)作，結(jié)合舞蹈攪拌，最終洗凈率提升10%～20%。隨著GB/T 4288-2018版《家用和類似用途電動(dòng)洗衣機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，洗凈性能也達(dá)到了A+等級標(biāo)準(zhǔn)。除了洗衣粉的溶解性、衣物的潤濕性、攪拌力以外影響洗凈性能的因素還有很多，我們今后將進(jìn)一步探討，以求做到更加的節(jié)能和高洗凈性能。