特許第5720970号(P5720970)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5720970
(24)【登録日】2015年4月3日
(45)【発行日】2015年5月20日
(54)【発明の名称】均等動力の洗濯機及びその洗濯方法
(51)【国際特許分類】
   D06F 17/10 20060101AFI20150430BHJP
   D06F 23/04 20060101ALI20150430BHJP
【FI】
   D06F17/10 A
   D06F23/04
【請求項の数】12
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2013-545017(P2013-545017)
(86)(22)【出願日】2011年6月23日
(65)【公表番号】特表2014-500106(P2014-500106A)
(43)【公表日】2014年1月9日
(86)【国際出願番号】CN2011076219
(87)【国際公開番号】WO2012083661
(87)【国際公開日】20120628
【審査請求日】2013年8月1日
(31)【優先権主張番号】201010601605.8
(32)【優先日】2010年12月23日
(33)【優先権主張国】CN
(31)【優先権主張番号】201010601606.2
(32)【優先日】2010年12月23日
(33)【優先権主張国】CN
(31)【優先権主張番号】201010601603.9
(32)【優先日】2010年12月23日
(33)【優先権主張国】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】512127855
【氏名又は名称】海爾集団公司
(73)【特許権者】
【識別番号】512128645
【氏名又は名称】青島海爾洗衣机有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】舒海
(72)【発明者】
【氏名】呂佩師
(72)【発明者】
【氏名】許升
(72)【発明者】
【氏名】楊林
(72)【発明者】
【氏名】程宝珍
(72)【発明者】
【氏名】高秋英
【審査官】 伊藤 秀行
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許出願公開第2007/0101772(US,A1)
【文献】 特開2001−113083(JP,A)
【文献】 中国特許出願公開第101886317(CN,A)
【文献】 中国特許出願公開第101851835(CN,A)
【文献】 特開昭59−017394(JP,A)
【文献】 実開昭56−116972(JP,U)
【文献】 特開平05−131079(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2009/0293203(US,A1)
【文献】 特開昭59−151992(JP,A)
【文献】 特開昭60−099292(JP,A)
【文献】 特開2003−190692(JP,A)
【文献】 特開平10−033876(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
D06F 1/00−51/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水を入れる外槽、前記外槽内に設けられて衣服を入れる内槽、回転可能なインペラ、及び前記内槽と前記インペラの回転を制御する駆動装置、を含む、洗濯機であって、前記洗濯機は
記インペラ辺から中心に向かって徐々に隆起する円盤状構造であり前記インペラ、衣服を中心に向かって誘導する突起を設け、衣服を前記インペラ中央部前記突表面に沿って上昇させ前記突起は前記インペラ中心から周辺向かって下り階段状を呈し、隣り合った階段の間アーチ形で接して移行前記突起の階段幅が中心から周へ、又は上表面から下表面向かって少しずつ広くなる、インペラと、
衣服が前記内槽の壁に沿って下降する時の摩擦面積を増加させるように、前記内槽の周りの壁には、内に向多くの環状の押し型を設け、二つの環状押し型の間には、環状で且つ均一に外向きのフランジと脱水孔を設け、前記内槽の底部と周辺の壁の接続部に、衣服の移動軌跡を変える多数の隆起が環状に均一に分布する内槽とを備え
洗濯機の前記内槽と前記インペラは、以下の条件、即ち
洗濯機内の水量が衣服を湿らせて、しかも衣服かせながら前記インペラの表面との接触を保つように、洗濯機の負荷がKkgから1kg増える毎に、衣服と水の混合物の前記インペラの突起の頂点からの高さの差が、
=(πDh−4V)/(KπD)、を満すように水を追加し
(ただし、Dが内槽の直径、hが突起の高さ、V突起の体積、Kが、衣服と水の混合物の高さがインペラの高さ(h)場合、衣服の汚れ除去効果を最も大きくすることができる、インラと内槽の間に入れられる衣服の最負荷量(kg単位))
前記突起の高さは前記インペラの直径の1/10〜1/9であり、前記突起の表面積は前記インペラの全表面積の1/5〜1/2を占め、前記内槽の底面の直径に対する前記突起の底面の直径の比は0.6〜0.8であることを特徴とする洗濯機。
【請求項2】
前記インペラの表面で、前記突起の側が構成する輪郭は、多段の連続して互いに接する円弧曲線で、径方向延伸する「八」の字状の形状あり前記突起の側面は前記インペラの表面から滑らかに移行する斜面で、前記突起の斜面と前記インペラの表面の間の角が90°〜120°であり前記インペラ中心から前記インペラの直径の1/42/3の距離を隔てた部分の傾斜角が110°〜120°であることを特徴とする請求項1に記載の洗濯機。
【請求項3】
記脱水孔が直径1mm5mmの円孔、又は幅が1mm3mmで、長幅比が23の横に長い円孔であることを特徴とする請求項1に記載の洗濯機。
【請求項4】
記内槽の下に水を充填後に前記内槽を浮かるフロートを設けて、前記インペラが前記インペラ軸の一端に固定されて、前記インペラ軸の端が前記内槽及び前記フロートを通して、前記駆動装置と接続され前記インペラ軸にクラッチの外歯を設けて、前記フロートに前記クラッチの外歯とかみ合クラッチの内歯を設け、前記フロートが前記内槽を浮かせると前記クラッチの外歯と前記クラッチの内歯が離れて、前記内槽と前記インペラ軸の相対運動を形成し、前記内槽が排水後に重力作用で落下すると、前記クラッチの外歯と前記クラッチの内歯かみ合い、衣服を均等に振動させ、最後に前記インペラと前記内槽がに高速回転して脱水するように駆動されることを特徴とする請求項1に記載の洗濯機。
【請求項5】
記フロートが多数のプラスチック部品から形成される中空の環状構造であり前記環状構造が内リングと外リングから構成され、前記内リングと前記外リングの間、放射状のリブで接続され、前記リブの間に扇形の空洞が形成され前記内リング中心が高くて周りが低い隆起状を形成し、前記クラッチの内歯が前記内リングの頂点に設けられることを特徴とする請求項1に記載の洗濯機。
【請求項6】
洗濯中に、衣服が前記インペラの遠心力、衣服と前記インペラの間の作用力、衣服と水間の作用力、水衣服に対する浮力、衣服の重力及び衣服同士の作用力、からなる合力の影響により前記インペラ回転するに、衣服が前記インペラ中央部に移動し、上昇して前記インペラの頂点に到した後、層ごとに外側へ反転前記内槽の壁に沿って前記内槽の底部に落下し、即ち、衣服が反転中に、前記インペラの揺動に従って、一定の頻度で中央部から均に振動して外側に反転されて、更に、均に外側に反転されて、層ごとに均に振動反転されて、前記内槽の壁に到着した後に、前記内槽の壁に沿って前記内槽の底部に落下し、更に、前記合力の影響で前記インペラの中央部に移動し、洗濯機が衣服の負荷の変化によって、水位、回転速度及び洗濯時間することにより、衣服繰り返して循環して洗濯を終了することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の洗濯機による洗濯方法。
【請求項7】
衣服の反転頻度として、衣服の負荷が定格負荷の60%未満の場合、一回の反転時間が1min未満で、定格負荷の60%〜100%未満の場合、一回の反転時間が1min−3minで、100%負荷の場合、一回の反転時間が4min−5minであることを特徴とする請求項記載の洗濯方法。
【請求項8】
衣服を前記インペラの中心へ動かす合力が、前記インペラに従って衣服を回転させる力より大きくなるように、前記インペラの目標回転速度、加速時間及び等速回転時間衣服の負荷量の変化に応じて増加させることにより衣服の継続的な反転動作を保持するために、回転中の停止時間えず前記目標回転速度1020回転/分増加させ前記加速時間0ms10ms増加させ前記等速回転時間0ms100ms増加させることを特徴とする請求項記載の洗濯方法。
【請求項9】
前記インペラの揺動角度の大きさが衣服の負荷量によって変化することにより、衣服の受力方向反転軌跡の方向に対応させ即ち、低負荷の衣服の場合、前記インペラの揺動角度が150°200°で、中負荷の衣服の場合、前記インペラの揺動角度が200°250°で、重負荷の衣服の場合、前記インペラの揺動角度が250°300°であることを特徴とする請求項記載の洗濯方法。
【請求項10】
前記内槽内の水位の高さを追加される水量により衣服の負荷に応じ変化させ、低負荷の衣服の場合、洗濯機の前記インペラの突起の頂点の高さより80mm150mm高くし、中負荷の衣服の場合、洗濯機の前記インペラの突起の頂点の高さより150mm220mm高くし、重負荷の衣服の場合、洗濯機の前記インペラの突起の頂点の高さより220mm300mm高くすることを特徴とする請求項記載の洗濯方法。
【請求項11】
低負荷の衣服の場合、前記水位の高さに対する前記内槽の直径の比が0.2〜0.4で、前記回転速度が60100回転/分で、前記洗濯時間が8min〜12minで、衣服の反転時間が30s〜1minであり、中負荷の衣服の場合、前記水位の高さに対する前記内槽の直径の比が0.3〜0.7で、前記回転速度が70120回転/分で、前記洗濯時間が9min〜15minで、衣服の反転時間が1min〜2minであり、重負荷の衣服の場合、前記水位の高さに対する前記内槽の直径の比が0.5〜0.9で、前記回転速度が80140回転/分で、前記洗濯時間が10min〜25minで、衣服の反転時間が2min〜5minであることを特徴とする請求項記載の洗濯方法。
【請求項12】
洗濯機の低負荷の衣服の重量が0kg〜2kgで、中負荷の衣服の重量が3kg〜5kgで、重負荷の衣服の重量が6kg〜8kgであることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項記載の洗濯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は洗濯機に関し、特に衣服の反転方式を変える均等動力の洗濯機及びその洗濯方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、インペラ洗濯機の洗濯方法はインペラの回転やインパラと内槽の同時回転で形成した特別な水の流れを利用して洗濯物の運動を変えて、そして反転中にそれに作用力を加えて、自身の摩擦、インペラ及び内槽の壁と摩擦で、繰り返して洗濯して、洗濯の目的を達成する。インペラ洗濯機のインペラは形が千変万化で、例えばディスク形のインペラ、棒状インペラ、碗状インペラであるが、インペラの形がどのように変えるのに関わらず、その最終の目的が例外がなく、洗浄度の向上と衣服の巻き付きの低減である。しかし高い洗浄度と低い巻き付き率がお互いに対立で、洗浄度が高まると、巻き付きがひどくなる。逆に巻き付きが小さくなると、洗浄度も低くなる。現在のインペラ洗濯機は、洗浄用水量が多くて、洗浄時間が長くて、洗剤使用量が多くて、衣服が巻き付きやすくて、洗濯が均一ではなくて、変形しやすい。或いは、洗濯物は内槽の回転による遠心力で形成する水の流れの衝撃力で洗濯して、通常洗濯物を全体として洗濯の過程を完成する。水の流れは洗い流しの効果を果たすことができるが、洗濯物が緩くできなくて、塊を形成して、全体で巻き付く。
【0003】
洗浄度を高めるために、洗濯時にインペラの回転角度が大きくて、回転速度が速くて、遠心力作用を受ける水の流れが洗濯物を動かして高速で一つの方向に沿って移動するようにしなければならない。しかし最後に洗濯物を巻き付いて、お互いに引っ張って破損することを招く。特に高級な衣服は更に破損しやすい。しかも、洗濯中に単純に水の流れの作用によると、移動の形式が単一で、固定で、洗濯物の内槽での反転効率が低くて、全体の洗濯物に対する洗濯効果を完成するのに何度も洗濯しなければならない。
【0004】
また、このような洗濯機が運行する時、インペラは回転したり揺れ動いたりして、環状の水の流れを形成して、衣服の洗濯槽での移動は流体の運動や流体の動力によるので、必要な環状反転モードを実現するために、同様に底部のインペラを有する自動洗濯機に洗剤を満杯に入れなければならない。その中に洗濯槽に入れられる洗剤の高さが洗濯槽に入れられた織物をディップしなければならない。このようにすると、大量の水を使う必要があって、また、水の量が多いので、十分な洗剤の濃度を達成するために、洗剤の量を増えなければならない。このため、洗濯コストが高くなって、水資源に対しても一定の汚染をもたらす。
【0005】
これに鑑みて特に本発明を出した。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明で解決しようとする技術課題は当面の技術の不足を克服して、衣服を駆動して均等運動方式で反転して巻き付きを減らして、衣服の洗浄比、均一度を高める均等動力の洗濯機を提供する。
【0007】
本発明の別の目的はこの均等動力の洗濯機の洗濯方式を提供することにある。
【0008】
上記の技術問題を解決するために、本発明で採用される技術案の基本的な構想は、水を入れる外槽、外槽内に設けられて衣服を入れる内槽、回転可能なインペラと内槽とインペラを制御する駆動装置を含む均等動力の洗濯機とする。
【0009】
上記のインペラは周りが低くて、少しずつ中心に隆起する円盤状構造で、インペラに衣服を中心に移動する突起を設けて、衣服がインペラの中心で隆起に沿って上がるようにして、突起がインペラの中心から外へ階段状を呈して、隣り合った階段の間にアーチ形で接して移行する方式で低くなって、突起の幅が中心から周りへ、突起の上表面から底部へ少しずつ広くする。
【0010】
衣服が内槽の壁に沿って落ちる時の摩擦面積を増えるように、上記の内槽の周りの壁には内に向かう多くの環状の押し型を設けて、二つの環状押し型の間には均一に外に向かう環状の縁と脱水孔を設けている。
【0011】
上記の内槽の底部と壁の接続部に円周に沿って均一に多数の衣服の移動軌跡を変える突起ブロックが分布している。
【0012】
洗濯機の内槽とインペラは、洗濯時に洗濯機に入れられる水の量が衣服を湿らせて、しかも衣服の浮きがインペラの表面との接触に離れないことを満足する。衣服とインペラとの接触が完全に浮かないように、洗濯機に1kgごとの負荷を増えるのに追加する必要な衣服と水との混合高さの差がh=(πDh−4V)/(KπD)を満たす。ただし、Dが内槽の直径で、hがインペラの高さで、Vがインペラの体積で、Kがインペラの高さの範囲内にインパラと内槽の間に入れられる衣服の最適な負荷量であることを特徴とする均等動力の洗濯機。
【0013】
この内槽の押し型の構造は摩擦面積を増える同時に、衣服の落下時間を減らして、サイクル反転のパスを増えて、衣服に緩む時間を与えて、衣服が槽の底部と壁で積む可能性を減らして、巻き付きを避けて、衣服の完全の反転をよく実現する。
【0014】
上記の突起の両側がインペラの表面で構成する輪郭が多段の連続して互いに接する円弧曲線で構成される輻射状で延伸する「八」状の構造で、突起の両側がインペラの表面と平らで移行する斜面で、斜面とインペラの表面の間の角が90°〜120°で、インペラの中心より1/4〜2/3の斜面の角が110°〜120°である。
【0015】
上記の突起の高さはインペラの直径の1/10−1/9で、突起がインペラの総面積の1/5−1/2を占めている。
【0016】
二つの突起の間のインペラの表面に多数の通孔を設けて、径方向と円周方向で均一に分布している。上記の通孔は円孔で、直径が3mm−5mmで、あるいは、上記の通孔は長い円孔で、幅が3mm−5mmで、長さと幅の比が1.5−2.5である。当該通孔の設定は衣服とインペラの表面の静止摩擦力を増えて、衣服と水の流れの間の作用力を変えるためである。
【0017】
本発明のインペラ構造によって、衣服がインペラの回転で形成した水の流れの衝撃作用と突起の自身の摩擦力、押し力とインペラの回転で出た衣服への遠心力の共通作用で、インペラの中心に移動する。インペラの回転で、衣服は同様にインペラの回転に従う回転速度を持つが、更に衣服がインペラに従う揺れ動きを減らして、また求心力を生むことができる。普通には、突起ブロックが平均的に8−12設けられて、衣服に更に良い求心力を与えるとともに、衣服の揺れ動き角速度を減らすことができる。
【0018】
上記の脱水孔は直径の1mm−5mmの円孔や幅が1mm−3mmで、長さと幅の比が2−3の長い円孔である。
【0019】
インペラの直径と内槽の底部の直径の比が0.6−0.8で、衣服が内槽の底部に落ちるように、インペラに従う回転速度を緩め、同時に衣服の落下とインペラへの緩衝を増えて、衣服の反転周期を連続にさせる。
【0020】
上記の内槽の下に水充填後に内槽を浮かべるフロートを設けて、インペラがインペラ軸に固定されて、インペラ軸の別の端が内槽を通して、フロートが駆動装置と伝動して接続して、インペラ軸にクラッチの外歯を設けて、フロートにクラッチの外歯とかみ合っているクラッチの内歯を設けて、フロートが内槽を動かして、クラッチの外歯とクラッチの内歯が離れて、内槽とインペラ軸の相対運動を形成して、排水後に重力作用で落ちて、クラッチの外歯とクラッチの内歯のかみ合い中に衣服の振動の均一な分布を実現して、最後にインペラと内槽が一緒に高速に回転して脱水するように駆動する。
【0021】
上記のフロートは多数のプラスチック部品から形成される中空の環状構造で、当該環状構造が内外のリングから構成されて、内外のリングの間に放射状の筋で接続されて、筋同士の間に扇形の空室を形成する。内リングが中心が高くて周りが低い隆起状を形成して、クラッチの内歯が内リングのトップに設けられている。
【0022】
上記の均等動力の洗濯機の選択方法は、洗濯中に、衣服がインペラの遠心力、衣服とインペラの作用力、衣服と水の作用力、水が衣服に対する浮力、衣服の自身の重力と衣服同士の作用力の合力の影響で、インペラに従って回転する同時に、衣服がインペラの中心に移動して頂点に到着した後に、層ごとに反転する方式で外周に逆巻いて内槽の壁に沿って内槽の底部に落ちる。具体的にいうと、衣服が反転中にインペラの揺れ動きに従って、一定の振動数で中心から均一に振動して外側に反転されて、更に均一に外側に反転されて、層ごとに均一に振動反転されて、内槽の壁部に到着した後に、内槽の壁部に沿って槽の底部に落ちて、更に各力の影響でインペラの中心に移動して、洗濯機が衣服の負荷の変化によって、水位、回転速度と洗濯時間に変化して衣服を繰り返して循環して洗濯を完成する。
【0023】
当発明では洗濯する衣服が中心から外側へ層ごとに均一に振動して反転するが、その中い、均一とは均一な分布を指すが、洗濯中に衣服の反転時の均一な分布を含む。具体的にいうと、衣服がインペラに従う回転中と水の流れに従う反転中に、一定の振動数で振動反転する。振動反転は衣服同士の緩め、巻き付き解消の反転と衣服の自身振動の反転を含む。振動の振動数は電機の回転速度、正反転時間と正反転の間の中断時間に関係がある。
【0024】
衣服の反転頻度として、衣服が定格負荷の60%以下の場合、一回の反転時間が1min以下で、定格負荷の60%以上で満載以下の場合、一回の反転時間が1min−3minで、フル負荷の場合、一回の反転時間が4min−5minである。
【0025】
衣服の低、中、重負荷の変化によって、インペラの回転の目標速度、加速時間と均一速度の時間はそれに応じて小さい幅で増えるが、それによって、衣服のインペラの中心への合力がインペラに従う回転力より大きくなる。連続的な反転を保持するために、回転中の停止時間を変えない。目標速度の増幅が10−20回転/分で、加速時間の増幅が0ms −10msで、均等速度時間の増幅が0ms −100msで、インペラの目標回転速度、加速時間と均等速度時間を制御することで、衣服がインペラに従って回転する同時に中心から外へ均一に振動して、層ごとに反転して、内槽の壁にぶつかった後に落ちる。
【0026】
洗濯時にインペラの揺れ動き角度が150°〜300°で、インペラの揺れ動き角度は衣服の負荷量の変化によって衣服の受力方向をそれぞれ反転軌跡移動の方向に対応させる。具体的にいうと、低負荷の衣服の場合、インペラの揺れ動き角度が150°−200°である。中負荷の衣服の場合、インペラの揺れ動き角度が200°−250°である。重負荷の衣服の場合、インペラの揺れ動き角度が250°−300°である。
【0027】
本発明の洗濯方法は高水位を必要としなくて、洗濯用水が衣服を湿らせるのでさえすれば、たとえ衣服を浮かべる十分な水がないとしても、高い効率の洗濯を実現することができるが、普通では衣服の負荷量による。入れられる水の量は衣服の負荷によって、洗濯機のインペラの中心より80mm−300mm高くすることを満たす。
【0028】
入れられる水の量が衣服の負荷によって、低負荷の衣服の場合、入れられる水の量が洗濯機のインペラの中心の高さより80mm−150mm高くして、中負荷の衣服の場合、入れられる水の量が洗濯機のインペラの中心の高さより150mm−220mm高くして、重負荷の衣服の場合、入れられる水の量が洗濯機のインペラの中心の高さより220mm−300mm高くすることを満たす。
【0029】
低負荷の衣服の場合、水位の高さと内槽の直径の比が0.2〜0.4で、回転速度が60−100回転/分で、洗濯時間が8min〜12minで,衣服の反転時間が30s〜1minである。中負荷の衣服の場合、水位の高さと内槽の直径の比が0.3〜0.7で、回転速度が70−120回転/分で、洗濯時間が9min〜15minで、衣服の反転時間が1min〜2minである。重負荷の衣服の場合、水位の高さと内槽の直径の比が0.5〜0.9で、回転速度が80−140回転/分で、洗濯時間が10min〜25minで、衣服の反転時間が2min〜5minである。
【0030】
本発明に述べられる洗濯機の低負荷の衣服重量が0kg〜2kgで、中負荷の衣服重量が3kg〜5kgで、重負荷の衣服重量が6kg〜8kgである。
【0031】
上記の技術方案を採用した後に、本発明は現在の技術と比べると、下記の有利な効果を持つ。
【0032】
本発明に述べられる均等動力の洗濯機で衣服を洗濯する時、インペラの衣服に対する作用によって、運動の形式が単一ではなくて、衣服がインペラの外部からインペラに沿ってその中心のトップに到着する。衣服の上昇が比較的に高いため、重力、遠心力との周りの衣服の作用で最も外側の槽底部に反転する。インペラの直径と内槽の直径の比が0.6−0.8で、衣服が内槽の底部に落ちるように、インペラに従う回転速度を緩めて、同時に衣服の落下とインペラに入る緩衝を増えて、衣服の反転周期を連続的にさせる。衣服が内槽で移動する時に摩擦が均一で、衣服の均一度が95%以上で、洗浄比が0.9以上である。当面の洗濯機の洗浄比は普通に0.7−0.8で、均一度が高くとも80%である。インペラが衣服に対しても一定の作用力があるので、衣服の水への依存性が下がって、同じな濃度の洗剤溶液に達するのに必要な洗剤の使用量がわりに少なくて、節水の同時に洗剤の使用量も節約して、排水の汚染を減らす。毎回の選択は恐らく30%−50%の水を節約することができる。
【0033】
次に図面を結び付けて本発明の具体的な実施例を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【0034】
図1】本発明に述べられる洗濯機の内槽とインペラの構造の断面説明図である。
図2】本発明に述べられる洗濯機の衣服反転軌跡説明図である。
図3】本発明に述べられる洗濯機の衣服の均一運動反転状態説明図である。
図4】本発明に述べられるインペラ構造の説明図である。
図5】本発明に述べられる内槽の壁部の展開説明図である。
図6】本発明に述べられる内槽底部構造の説明図である。
図7】本発明に述べられる突起構造の説明図である。
図8】本発明に述べられる洗濯機の衣服の負荷と水位の関係説明図である。
図9】本発明に述べられる洗濯方法による衣服の内槽底部とインペラ外面での受力説明図である。
図10】本発明に述べられる洗濯方法による衣服の二つの突起の間で受力説明図である。
図11】本発明に述べられる洗濯方法による衣服が突起に沿ってインペラの中心へ移動する時の受力説明図である。
図12】本発明に述べられる洗濯方法による衣服が突起に沿ってインペラの中心のトップへ移動する時の受力説明図である。
図13】本発明に述べられる洗濯方法による衣服が内槽の底部の面取り部に沿って下へ移動する時の受力説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
実施例
本発明に述べられる洗濯機は水を入れる外槽、外槽内に設けられて衣服を入れる内槽1、回転可能なインペラ2および内槽とインペラの回転を制御する駆動装置を含むが、図1図2及び図4の通り、上記のインペラ2は周りが低くて、次第に中心に隆起する円盤状の構造で、その上に衣服を中心に移動するように導く突起3を設けているが、衣服がインペラの中心4に移動して、インペラの中心4で隆起に沿って上昇して、層ごとに外に反転する方式で外周に反転して、そして内槽の壁部に沿って内槽の底部に落ちる。突起3はインペラの中心4から外へ輻射状に分布して、インペラの中心4から外へ階段状を呈して、隣り合っている階段の間にアーチ形で接して移行する方式で低くなって、最後にアーチ形でインペラの周りの低い所で交差して、インペラの縁までの距離Lが3mm−10mm(図7の参照)である。突起の幅は中心から外へ、突起の上表面から底部へだんだん広くする。内槽の底周壁の円周には衣服を止めてインペラに従って完全に回転して、衣服の移動方向を変える多数の突起ブロック5を均一に分布して、インペラ2の直径と内槽1の直径の比が0.6−0.8である。インペラの直径と内槽の直径の比が0.6−0.8のことは、衣服が内槽の底部に落ちて、インペラに従う回転速度を緩め、同時に衣服の落下とインペラへの緩衝を増えて、衣服の反転周期を連続にさせるためであるが、本発明ではインペラの直径と内槽の直径の比は0.65−0.75で好ましい。
【0036】
本発明に述べられた突起3は3−6個があって、図4の通りに、突起3の幅はインペラの中心4から外へだんだん広くなって、突起の外縁部での形はクジラの尾びれに似ている。突起3の高さはインペラの中心の直径の1/10−1/9で、突起3がインペラの総面積の1/5−1/2を占めている。上記の突起の両側がインペラの表面で構成する輪郭は多段の連続して互いに接する円弧曲線で構成される輻射状で延伸する「八」状の構造で、突起の両側がインペラの表面と平らで移行する斜面で、斜面と二つの突起の間のインペラの表面の間の角が90°〜120°であるが、その中にインペラの中心より1/4〜2/3の斜面の角が110°〜120°である。二つの突起の間のインペラの表面に多数の通孔6を設けて、輻射状と円周方向で均一に分布して衣服とインペラの表面との静止摩擦を増えて、衣服と水の流れの間の作用力を変えるようにする。上記の通孔は円孔で、円孔の直径が3mm−5mmであるが、あるいは、上記の通孔は長い円孔で、長い円孔の幅が3mm−5mmで、長さと幅の比が1.5−2.5である。
【0037】
図7のように、突起の両側の斜面はインペラの中心よりの距離によって外斜面31、中間斜面32、内斜面33に分けられて、外斜面31及び内斜面33とインパラの表面と角β、γが100°〜110°で、中間斜面32とインペラの表面との斜角θが120°である。
【0038】
上記の構造は衣服をインペラの回転による水の流れの衝撃作用及び突起の自身の摩擦力、押し力とインペラの回転中に出た衣服に対する遠心力の共通作用で、インペラの中心に移動させる。
【0039】
図5のように、上記の内槽1はステンレスシートからできて、衣服の落下時の摩擦面積を増えるように、内槽の周壁に多くの環状の内部への押し型7で、二つの環状の押し型7の間に環状で均一に分布している外への辺8及び円孔9や長い円孔を設けている。上記の内槽の周壁の厚さが0.4mm−1mmで、押し型の深さが1mm−5mmで、二つの孔の間隔が10mm−15mmである。当該押し型の構造は摩擦面積を増える同時に、衣服の落下時間も減らして、衣服の槽底の周壁での積み上げ可能性を減らして、更に衣服の完備の反転を実現する。
【0040】
図6のように、上記の内槽の底部にはインペラと整合するへこみ溝10を設けて、インペラが当該へこみ溝10の中に据え付けられて、へこみ溝の周りに環状部11があって、突起ブロック5は均一に環状部で分布して、内槽の底部と周壁が交差する位置の数量が3−12で、インペラの回転で、衣服が同様にインペラに従う回転速度を持って、更に良く衣服がインペラに従う揺れ動きを減らして求心力を生むために、普通に突起ブロックは平均的に8−12を設けて、衣服に更に良い求心力を得させると共に、衣服の揺れ動きの角速度を減らすことができる。
【0041】
図1のように、本発明に述べられる内槽1の下に水充填後に内槽を浮かべるフロート12を設けて、インペラ2がインペラ軸に固定されて、インペラ軸の別の端が内槽1を通して、フロート12が駆動装置と伝動して接続して、インペラ軸にクラッチの外歯を設けて、フロート12にクラッチの外歯とかみ合っているクラッチの内歯10を設けて、フロート12が内槽1を動かして、クラッチの外歯とクラッチの内歯が離れて、内槽とインペラ軸の相対運動を形成して、排水後に重力作用で落ちて、クラッチの外歯とクラッチの内歯のかみ合い中に衣服の振動の均一な分布を実現して、最後にインペラと内槽が一緒に高速に回転して脱水するように駆動する。
【0042】
上記のフロート12は多数のプラスチック部品から形成される中空の環状構造で、当該環状構造が内外のリングから構成されて、内外のリングの間に放射状の筋で接続されて、筋同士の間に扇形の空室を形成する。内リングが中心が高くて周りが低い隆起状を形成して、クラッチの内歯が内リングのトップに設けられている。
【0043】
図2の通りに、上記の均等動力の洗濯機の選択方法は、洗濯中に、衣服がインペラの遠心力、衣服とインペラの作用力、衣服と水の作用力、水が衣服に対する浮力、衣服の自身の重力と衣服同士の作用力の合力の影響で、インペラに従って回転する同時に、衣服がインペラの中心に移動して頂点に到着した後に、層ごとに反転する方式で外周に逆巻いて内槽の壁に沿って内槽の底部に落ちる。具体的にいうと、衣服が反転中にインペラの揺れ動きに従って、一定の振動数で中心から均一に振動して外側に反転されて、更に均一に外側に反転されて、層ごとに均一に振動反転されて、内槽の壁部に到着した後に、内槽の壁部に沿って槽の底部に落ちて、更に各力の影響でインペラの中心に移動して、洗濯機が衣服の負荷の変化によって、水位、回転速度と洗濯時間に変化して衣服を繰り返して循環して洗濯を完成する。
【0044】
本発明の洗濯方法では、衣服がインペラの中心4のトップに移動する時、衣服の移動方式は、衣服が慣性によって上へ移動して、一時に上に投げた後に遠心力と底部の衣服の作用で内槽1の周壁のインペラの中心に離れる位置に到着するまで外へ反転して、それから衣服は内槽の回転による求心力とその下層部の衣服の下への引っ張り力の共通の作用で内槽1の底部に移動する。その移動軌跡は図2の通りで、全体の移動中に、衣服のすべての部位が受力と移動を行って、受力が大きくないが、頻度がわりに高くて比較的に均一的である。選択中に、このように周期的に作用を受けて、磨損力が小さくて、あかの取り除き効果が良くて、上記の移動は衣服の負荷と用水量が最適になった時に出た移動方式である。
【0045】
具体的に、上記の衣服の反転洗濯は前、後の移動周期に分けられているが、前の移動周期は、衣服が内槽1の底部で、そしてインペラの中心を離れて移動する時、インペラの回転による水の流れの衝撃作用、突起3の自身の摩擦力、押し力とインペラ2の回転中に出た衣服への遠心力の共通の作用で、インペラに従って回転する同時に突起3に沿ってインペラの中心4のトップまで上へ移動する。
【0046】
後の移動周期は、衣服のインペラの中心4のトップへの移動中に、下の上に移動する衣服による上への推力作用と水の流れの衝撃作用を受ける。衣服がインペラの中心4のトップに移動する時に、慣性によって引き続き上へ移動して、同時に自身の重力の作用、下のすでに落ちた衣服による引っ張り力とねじり力及びインペラの回転による遠心力を受けて、衣服が一時に上に投げられた後に内槽1の底部のインペラの中心を離れる位置に到着するまで外へ反転する。
【0047】
図9−13の通りに、衣服が内槽の底部とインペラの異なった位置で受けた力はそれぞれ異なっているが、具体的に分析すると、次の通りである。
【0048】
A、衣服は内槽1底部のインペラ2の外面にある時、インペラに従って移動させるインペラ2からの静止摩擦△F静止摩擦、衣服を上に移動させるインペラ2からの作用力△F衣服、衣服を内槽の底部と内槽の周辺に移動させる成り行きがある、インペラ2に攪拌されて、インペラ2と内槽1の間の水の流れの作用力△F、衣服の移動の成り行きを阻止する、衣服と内槽1の間の摩擦力△F摩擦力、衣服の自身と上に垂直する衣服の合計重力Gの作用力を受ける。浮力△Fはここで衣服の移動に対する影響がきわめて小さくて、見落とすことができ、図9のように、インペラは時計回り方向に回転して、衣服が受けた力として、
△F=△F摩擦力+△F静止摩擦+△F+△F衣服+G
この時に衣服の移動軌跡は、衣服がインペラ2に従って回転する同時にインペラ2に沿って上に移動する。
【0049】
B、衣服が二つの突起3の間にある場合、それが受けた力として、
△F=△F摩擦力+△F+△F+△F静止摩擦+△F+△F衣服+G+△F
△F摩擦力は垂直高度がわりに低い衣服による摩擦力で、△Fはインペラ2の回転中に形成した遠心力、△Fは突起3が衣服に対する押し力で、△F静止摩擦はインペラ2の起動中に衣服に与えた静止摩擦力で、△Fはインペラ2の押しで形成した水の流れの作用力で、△F衣服は垂直高度がわりに高い衣服によるねじり力と抵抗力で、Gは垂直高度がそれより高い衣服と自身の合計重力である。選択中に、インペラ2は停止と自動を繰り返して、インペラ2からの静止摩擦力が絶えずに衣服に与えて、それを上に移動し続ける。受力の状況は図10の通りであるが、当該状態はインペラが時計回り方向に回転する。
【0050】
C、衣服が突起3に沿って外から中心へ上に移動する時、それが受ける力として、
△F=△F摩擦力△F静止摩擦+△F+△F衣服+G+△F+△F++△Fインペラ羽根
△F摩擦力は上昇中に周りの衣服からの摩擦力で、Gはその自身と垂直高度がそれより高くてその上に押された衣服との合計重力で、この過程に下の衣服から上へ押された押し力△F押とインペラ2の起動中の静止摩擦力△F静止摩擦、水の流れの作用力△Fによる。△F衣服は垂直高度がわりに高い衣服によるねじり力と抵抗力で、△Fはインペラの回転に従って出た遠心力で、△Fインペラ羽根は突起よる押し力で、これらの力の作用を受けて衣服が上に移動する。受力の状況は図11の通りであるが、当該状態はインペラが反時計方向に回転する。
【0051】
D、衣服が突起3に沿ってインペラの中心4のトップへ移動する時、それが受ける力として、
△F=△F摩擦力+G+△F+△F+△F衣服+△F
ただし、摩擦力△F摩擦力はインペラ2が衣服に与える摩擦力で、衣服がインペラ2を離れるところなので、摩擦力がとても小さくて、衣服が主に下の衣服より上への押し力△F衣服、インペラの回転に従って出た△Fと突起による押し力△F押しを受けている。△F水は水の流れの衝撃力で、衣服がインペラ2を離れるまでこの移動の成り行きを維持している。トップに移動した時に、インペラ2を離れて、自身の重力の作用で、衣服が一時に物を投げる移動を行う。衣服同士の間の押し力と引っ張り力の作用で、外の衣服は外に反転して、まだ内槽の壁部にぶつかっていないが、ほかの衣服は中心から力を受けて外へ反転して、その外の衣服を更に外に押して、このように類推する。最後に中心から外へ層ごとに振動して反転する。最も外側の衣服はその作用とインペラの回転による遠心力の作用でインペラの中心を離れた内槽の壁部に移動する。その受力の状況は図12の通りであるが、当該状態はインペラが反時計方向に回転する。
【0052】
E、衣服は落ちた後に、内槽1の底部の面取りに沿って下へ移動して、その垂直高度がそれより低い衣服の引っ張り力△F、垂直高度がそれより高い衣服の圧力△Fと内槽の回転中の求心力△Fを受ける。ここで、衣服は斜下方向の合力△Fの作用を受けて、内槽1の底部まで移動する。その受力の状況は図13の通りであるが、当該状態はインペラが反時計方向に回転する。
【0053】
図2のように、上記のA−Eという五つのステップの説明で、衣服の完備の移動軌跡を得ることができる。
【0054】
図3のように、衣服のインペラに従う回転中と衣服の水の流れに従る反転中に、一定の振動数で振動して反転して、振動反転は衣服同士の緩め、巻き付き解消の反転と衣服の自身の振動の反転を含む。振動数は電機の回転速度、正反転時間と正反転の中止時間と関係がある。この定格振動数として、衣服が定格負荷の60%以下の場合、一回の反転時間が1min以下で、定格負荷の60%以上で満載以下の場合、一回の反転時間が1min−3minで、フル負荷の場合、一回の反転時間が4min−5minである。反転中に、衣服は均一に分布して、毎回の反転で、衣服のいかなる箇所がその他の衣服、インペラ又は内槽と摩擦するようにして、それによって洗浄比を高めた。
【0055】
低負荷の場合、インペラの揺れ動き角度は150°−200°である。中負荷の場合、インペラの揺れ動き角度は200°−250°である。重負荷の場合、インペラの揺れ動き角度は250°−300°である。上記のように、衣服の負荷の変化によって異なった揺れ動き角度を設定するこそ、衣服が重なり合い形で中心から同円周で外へ反転することができる。
【0056】
別の増加可能な要素として、衣服の負荷量の変化によって、衣服のインペラの中心への合力がインペラに従って回転する力より大きくなるように、インペラの回転の目標速度、加速時間と均等速度時間はそれに応じて小さい幅で増えて、継続的な反転を保持するために、回転中の停止時間が不変で、目標速度の増幅が10−20回転/分で、加速時間の増幅が0ms−10msで、均等速度の時間の増幅が0ms−100msである。
【0057】
具体的にいうと、低負荷の場合、インペラの目標速度が60−100回転/分で、加速時間が100ms−350msで、均等速度時間が200ms−800msである。中負荷の場合、インペラの目標速度が70−120回転/分で、加速時間が110ms−350msで、均等速度時間が300−800msである。重負荷の場合、インペラの目標速度が80−140回転/分で、加速時間が120ms−350msで、均等速度時間が400ms−800msである。停止時間はすべて0ms −1000msである。下表の通りである。
【0058】
【表1】
【0059】
低負荷の衣服の場合、水位の高さと内槽の直径の比が0.2〜0.4で、回転速度が60−100回転/分で、洗濯時間が8 min〜12minで,衣服の反転時間が30s〜1minである。中負荷の衣服の場合、水位の高さと内槽の直径の比が0.3〜0.7で、回転速度が70−120回転/分で、洗濯時間が9min〜15minで、衣服の反転時間が1min〜2minである。重負荷の衣服の場合、水位の高さと内槽の直径の比が0.5〜0.9で、回転速度が80−140回転/分で、洗濯時間が10min〜25minで、衣服の反転時間が2min〜5minである。例えば、下表の通りである。
【0060】
【表2】
【0061】
本発明の洗濯方法は高水位を必要としないが、洗濯用水が衣服を湿らせるさえすれば、たとえ衣服を浮かべる十分な水がないとしても、高い効率の洗濯を実現することができる。衣服とインペラが接触して完全に浮かないように、普通に衣服の負荷量によって、上記の洗濯機にKkgから1kgの負荷増えるごとに、衣服と水の混合高の差hは、h=(πDh−4V)/(KπD)を満たすように水を追加する。ただし、Dが内槽の直径で、hが突起の高さで、V突起の体積で、Kが、衣服と水の混合物の高さがインペラの突起の高さ(h)の場合、 インペラと内槽の間に入れられる衣服の汚れ除去効果を最も大きくすることができる、経験的に求められた最大負荷量(kg)である。
【0062】
図8に洗濯機の内槽とインペラの説明図を示したが、内槽の直径Dが472mmで、突起の高さhが98mmで、突起の体積Vが3020760mmで、インペラと内槽の間の体積がVで、1kgの負荷増えると増加する衣服と水の混合体積がVで、Kkgから1kgの負荷増える衣服と水の混合高さの差がhで算出すると、
=π(D/2)−V=3.14*(472/2)*(472/2)*98−302070=16836703mm
この場合、実際のV空間内に入れられる衣服の汚れ除去効果を最も大きくする最大負荷量(Kkg)が2kgで、kgあたりの負荷と水の混合後の容量がV=V/2=8418351mmである。
【0063】
対応するインペラのトップ以上の水位の高さがh=4*V/(3.14*472*472)=4*8418351/(3.14*472*472)=48.14mmであるが、即ち、インペラのトップの以上で、1kgごとの負荷を増えると、衣服と水の混合の高さがそれに応じて平均的に48.14mm高くする。
【0064】
具体的に言うと、低負荷の衣服の場合、入れられる水の量が洗濯機のインペラの中心の高さより80mm−150mm高くして、中負荷の衣服の場合、入れられる水の量が洗濯機のインペラの中心の高さより150mm−220mm高くして、重負荷の衣服の場合、入れられる水の量が洗濯機のインペラの中心の高さより220mm−300mm高くする。当該洗濯方法は異なった負荷の衣服にもよく洗濯用水を節約することができる。Kgあたりの負荷の水位の高度と内槽との直径比を次の表の通りに算出する。
【0065】
【表3】
【0066】
洗濯の終了前に、交差水の流れで衣服をバランス的に分布させて、同時に巻き付きを解消して、衣服の繊維を回復して、それによって高い洗濯比、高い均一度、低い水消耗、低い磨損を実現する。上記の交差水の流れとは同じな選択プログラムの時に使った多数の水の流れの強さを指すが、水の流れの強さは下記の表を参照する。即ち、A−I強度がプログラムによって設定されるが、例えばカウボーイ、絹織物などの生地、普通洗濯、快速洗濯など洗濯強度である。
【0067】
【表4】
【0068】
本発明では、駆動装置が直接駆動電機を利用したが、直接駆動電機より出力される強いトルクと特別な運動軌跡に手洗浄をまねた水の流れを加えて、完璧な洗濯と均一な洗濯で巻き付きがないことを実現して、洗浄比が大幅に高まった。下記の表の通りである。
【0069】
【表5】
【0070】
本発明に述べられる均等動力の洗濯機で衣服を洗濯する時、衣服がインペラの外部からインペラに沿ってその中心のトップに到着した後に、衣服の上昇が比較的に高いため、重力、遠心力との周りの衣服の作用で最も外側の槽底部に反転する。インペラの直径と内槽の直径の比が0.6−0.8で、衣服が内槽の底部に落ちるように、インペラに従う回転速度を緩めて、同時に衣服の落下とインペラに入る緩衝を増えて、衣服の反転周期を連続的にさせる。衣服の洗濯前の浮き中に、インペラの回転速度の変化で、衣服への振動が均一に分布することを実現して、洗濯中に、衣服の合力の影響で、内槽がインペラの回転速度の変化に応じる振動数で振動して、衣服を中心から外へ押して、層ごとに振動して反転して、衣服が内槽で移動する時に摩擦が均一で、衣服の均一度が95%以上で、洗浄比が0.9以上である。当面の洗濯機の洗浄比は普通に0.7−0.8で、均一度が高くとも80%である。インペラが衣服に対しても一定の作用力があるので、衣服の水への依存性が下がって、同じな濃度の洗剤溶液に達するのに必要な洗剤の使用量がわりに少なくて、節水の同時に洗剤の使用量も節約して、排水の汚染を減らす。毎回の選択は恐らく30%−50%の水を節約することができる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13