本發(fā)明涉及一種使用脈沖微波能量清洗衣物的方法。
背景技術(shù)：
：利用微波能量清洗和/或干燥衣物的機(jī)器是本領(lǐng)域公知的。大部分這種機(jī)器聚焦于使用微波來加熱清洗處理期間所用的水，因此與利用例如加熱元件的機(jī)器相比使用更少能量。具有干燥功能的機(jī)器聚焦于加熱浸濕或潮濕的衣物內(nèi)的水，以加快干燥處理。在本申請(qǐng)領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)展為將微波產(chǎn)生設(shè)備(磁控管)放置于洗衣機(jī)中，以及將微波引導(dǎo)至所需的物體，即，待加熱的水或待干燥的織物的方法。美國專利第4,356,640、5,463,821和4,334,136號(hào)是這方面的示例。與本發(fā)明有關(guān)的一篇重要的現(xiàn)有技術(shù)是題為“用于通過微波來洗滌具有衣物的物品的方法和裝置”的美國專利申請(qǐng)us2002/0062667。該說明書教導(dǎo)了一種裝置，其依賴于對(duì)浸濕衣物進(jìn)行連續(xù)微波輻射來攪動(dòng)衣物內(nèi)的水和肥皂/洗滌劑分子。由于上述微波輻照所導(dǎo)致的分子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生上述攪動(dòng)，其主要作用是提高了水和洗滌劑的清洗效果。這種輻照的次要作用是提高了水自身的溫度。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了上述裝置的缺陷。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可使用而不對(duì)衣物產(chǎn)生不利影響的微波能量較低。因此，必須施加較長時(shí)間的微波輻照來實(shí)現(xiàn)提升的清洗效果。盡管如此，雖然清潔度比通過一般清洗方式所實(shí)現(xiàn)的要好，但是可能不是好很多。之后會(huì)額外地需要使用洗滌劑來實(shí)現(xiàn)提升的清潔度。因此，現(xiàn)有技術(shù)規(guī)定了使用洗滌劑來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。本發(fā)明至少部分地解決了現(xiàn)有技術(shù)的上述限制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了利用微波輻射及其脈沖來清洗衣物的一種改進(jìn)方法。本發(fā)明提供了一種用于清洗衣物的裝置，其包括：具有開口的主體；閉合件，其可與開口接合；桶，其具有外殼以及與開口相對(duì)應(yīng)的柱狀內(nèi)腔；滾筒，其被定位在柱狀內(nèi)腔內(nèi)部并且包括壁、基部以及與開口對(duì)準(zhǔn)的相對(duì)的出入口，該壁具有內(nèi)表面、外表面以及多個(gè)穿孔；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其與滾筒連接或接合并且允許滾筒圍繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在主體內(nèi)部的發(fā)生器和電源，其中電源適于向發(fā)生器提供脈動(dòng)電能，并且其中發(fā)生器可啟動(dòng)用于產(chǎn)生至少進(jìn)入滾筒的一部分中的微波能量脈沖。閉合件可以是被固定于或可拆卸地接合于主體的門。主體可包括提供用于空氣進(jìn)出主體的通道的多個(gè)通風(fēng)孔。主體可包括允許水進(jìn)出主體的入口和出口。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括至少一個(gè)皮帶輪，其與滾筒的底部接合，并且借助于皮帶與電動(dòng)機(jī)連接?？商娲兀妱?dòng)機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)滾筒。滾筒可具有10至100升的容積。發(fā)生器可以是磁控管。磁控管的電源可以是開關(guān)電源。所述裝置可包括位于主體中或主體上的至少一個(gè)下述控制元件：空氣加熱元件；空氣旁通活門；風(fēng)機(jī)；微波扼流器；微波入口；水加熱器；以及排氣口。所述裝置可包括傳感器，以檢測(cè)下述中的至少一項(xiàng)：微波場強(qiáng)、滾筒內(nèi)溫度、貯液槽水位、水電導(dǎo)率、排水水位、清水溫度、排氣質(zhì)量、排氣濕度、排氣溫度以及進(jìn)氣溫度。所述裝置可包括用電子學(xué)方法插入于傳感器與至少一個(gè)控制元件之間的可編程微控制器或微處理器電路，以接收來自傳感器的輸入信號(hào)并且做出響應(yīng)來控制控制元件的操作。通過響應(yīng)于來自至少一個(gè)傳感器的輸入信號(hào)而控制至少一個(gè)控制元件的操作，可編程微控制器或微處理器能夠控制下述任何一項(xiàng)或多項(xiàng)：水流量、水質(zhì)、水位、微波功率、占空比、空氣速度、空氣溫度以及滾筒的旋轉(zhuǎn)(在下文中統(tǒng)稱為“洗滌參數(shù)”)。所述裝置可包括用戶界面，其能夠向用戶傳達(dá)上面列出的洗滌參數(shù)。用戶界面可允許通過用戶來輸入洗滌負(fù)載設(shè)置。洗滌負(fù)載設(shè)置可涉及下述其中一項(xiàng)：要被清洗的衣物負(fù)載的質(zhì)量、要被清洗的衣物類型以及清洗方案。用戶界面能夠向可編程微控制器或微處理器電路傳達(dá)洗滌負(fù)載設(shè)置。本發(fā)明還提供了一種通過前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所描述的裝置來清洗衣物的方法，該方法包括如下步驟：a)將衣物放入滾筒；b)用液體潤濕滾筒中的衣物；以及c)用發(fā)生器所產(chǎn)生的微波能量脈沖輻照滾筒中的衣物。發(fā)生器可產(chǎn)生功率密度在5kw至5000kw每立方米滾筒容積的范圍內(nèi)的微波能量脈沖。優(yōu)選地，發(fā)生器產(chǎn)生功率密度為100kw每立方米滾筒容積的微波能量脈沖。可使用電源將微波能量的每個(gè)脈沖的功率調(diào)節(jié)為處于1kw至30kw的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，使用電源將微波能量的每個(gè)脈沖的功率調(diào)節(jié)為處于3kw至5kw的范圍內(nèi)?？墒褂秒娫磳⒚}沖調(diào)節(jié)為占空比處于5％和33％之間的范圍內(nèi)?？赏ㄟ^將液體流噴入滾筒中來潤濕衣物。所述方法可包括頻繁或連續(xù)地將液體排出滾筒以使衣物的至少一部分在輻照期間不被浸沒的額外步驟。所述方法可包括將熱氣流引入滾筒來干燥衣物的額外步驟。附圖說明參考附圖通過舉例的方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的清洗裝置的立體圖；圖2是圖1的清洗裝置的前視圖；圖3是圖1的清洗裝置處于分解形式的立體圖；圖4是清洗裝置的平面圖；圖5是使1kw的磁控管脈動(dòng)所需的典型電源；圖6示出了處理控制系統(tǒng)，輸入位于處理控制器左側(cè)并且輸出位于右側(cè)；圖7是清洗裝置的示意圖，示出了所包含的處理控制元件；圖8是將要通過實(shí)驗(yàn)使用本發(fā)明清洗的準(zhǔn)備好的衣物，其中已經(jīng)在衣物上放置了各種污漬；圖9將準(zhǔn)備好的油脂漬與分別使用連續(xù)微波能量和脈沖微波能量清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；圖10將準(zhǔn)備好的機(jī)油漬與分別使用連續(xù)微波能量和脈沖微波能量清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；圖11將準(zhǔn)備好的百事可樂污漬與分別使用連續(xù)微波能量和脈沖微波能量清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；圖12將準(zhǔn)備好的木油漬與別使用連續(xù)微波能量和脈沖微波能量清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；圖13將分別使用連續(xù)微波能量與脈沖微波能量對(duì)準(zhǔn)備好的人造黃油污漬清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；圖14將準(zhǔn)備好的kool-aid飲料污漬與分別使用連續(xù)微波能量和脈沖微波能量清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；圖15將準(zhǔn)備好的番茄醬污漬與分別使用連續(xù)微波能量和脈沖微波能量清洗了10分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較；并且圖16將分別使用連續(xù)微波能量與脈沖微波能量對(duì)準(zhǔn)備好的機(jī)油漬清洗了20分鐘之后各方法所產(chǎn)生的清洗結(jié)果相比較。具體實(shí)施方式圖1示出了將要根據(jù)本發(fā)明使用的清洗裝置8，其包括圍起容積體12的主體10。主體包括頂部14、底部16、面板18、背板20以及兩個(gè)相對(duì)的側(cè)板22和24。裝置進(jìn)一步包括桶26、滾筒28、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30以及發(fā)生器32(見圖3)。面板18具有開口34。開口34在清洗裝置的操作期間被閉合件36(例如，門)關(guān)閉。閉合件36通過鉸接件(未示出)與主體10接合，但是也可與主體10可拆卸地接合。本發(fā)明在這方面不受限制。主體10包括多個(gè)通風(fēng)孔(分別為)38和40、入口42以及出口44。入口42與閥46(例如，電磁閥)連接，閥46與桶26接合并且調(diào)節(jié)水進(jìn)入桶26。同樣與桶26連接的出口44提供了用于水離開主體10的通道。多個(gè)通風(fēng)孔中的至少一個(gè)被定位在側(cè)板22上?？刹鹦兜倪^濾器50覆蓋側(cè)板22上的通風(fēng)孔38，并且確保清潔空氣被送入主體10。桶26被定位在主體10內(nèi)部，并且包括外殼52和柱狀內(nèi)腔54。柱狀內(nèi)腔54的開孔與開口34對(duì)準(zhǔn)。桶26與入口42和出口44連接。滾筒28位于桶26內(nèi)部，并且包括：內(nèi)表面58和外表面60，該外表面60緊密地嵌入桶26的柱狀內(nèi)腔54；底部64；以及出入口66。內(nèi)表面58和外表面60包括多個(gè)穿孔62，其允許洗滌周期期間位于桶中的水進(jìn)入滾筒28。底部64與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30連接，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30允許滾筒在每次洗滌周期期間圍繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30包括皮帶輪70，其通過皮帶74(例如，v形皮帶)與電動(dòng)機(jī)72聯(lián)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)72被固定于主體的背板20上，并且使?jié)L筒28在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間和速度下旋轉(zhuǎn)。這在圖4中最清楚地示出。位于主體10內(nèi)部的發(fā)生器32包括磁控管76，其產(chǎn)生微波頻率(例如，2.45ghz)的電磁波脈沖，該電磁波脈沖被導(dǎo)入滾筒28的至少一部分中。圖5示出了用于使磁控管76脈動(dòng)的典型的開關(guān)電源78的框圖。電源78使用整流電路80將常規(guī)的單相家用電源電力(南非為230伏)從交流電(ac)轉(zhuǎn)換為直流電(dc)的形式。隨后，開關(guān)電路82作為輸出高頻ac電壓的逆變器。該高頻ac電壓的頻率和占空比受到可編程微控制器88的控制，該可編程微控制器88最終確定電源78的輸出功率。高頻ac電壓使用升壓變壓器84被提升，然后通過第二整流器86被整流，以提供輸出dc電壓。由于下述優(yōu)點(diǎn)而使用該電源78：尺寸緊湊；由于在其構(gòu)造中沒有鐵變壓器因此重量輕；由于在其電路中存在可編程微控制器88，因此輸出電壓和功率可變；并且能夠提供脈沖輸出電壓。本發(fā)明包括一種使用上文詳細(xì)描述的清洗裝置8利用脈沖微波來清洗衣物的方法。裝置8的使用包括：洗滌周期，在該洗滌周期期間使用微波能量通過去除污漬來清洗衣物；以及干燥周期，在該干燥周期期間使用微波能量輸入來在洗滌周期之后干燥衣物。將要被洗滌的衣物作為洗滌負(fù)載放入滾筒28中。在洗滌周期期間，被導(dǎo)入滾筒28中的高強(qiáng)度微波能量被認(rèn)為是通過使沉積在衣物中的污漬優(yōu)先于周圍衣物被加熱而直接與該污漬相互作用。因此，高強(qiáng)度微波能量允許污漬的溫度在短時(shí)間內(nèi)升高至顯著高于周圍織物的溫度。以間歇(或脈沖)的方式施加微波能量，加快了清洗處理，同時(shí)將衣物保持在適當(dāng)?shù)臏囟?，因此防止?duì)衣物的熱損壞。通過足夠的功率施加脈沖微波能量，并且以這樣的方式使得功率密度在10kw和1000kw每立方米滾筒內(nèi)腔容積的范圍內(nèi)。微波功率密度和占空比被選擇為防止洗滌負(fù)載由于累積的能量轉(zhuǎn)移而最終過熱。本發(fā)明的方法使得洗滌周期期間所需的洗滌劑量減少。在某些情況下不需要洗滌劑來洗滌制品。水是促進(jìn)清洗所必需的。然而，滾筒28中的水量被最小化。這是因?yàn)榇罅康乃畷?huì)吸收微波能量并且減小差熱效應(yīng)。大量的水還可能覆蓋住污漬并且減弱微波場。由此，在洗滌周期期間通過經(jīng)由滾筒28中的噴水機(jī)構(gòu)68(見圖7)將水連續(xù)地噴在洗滌負(fù)載上來產(chǎn)生衣物的潤濕，以帶走從衣物中釋放的任何污垢并且使其從滾筒28中排出。以這種方式，可用于施加到衣物上的微波能量被最大化。滾筒28具有10至100升之間的容積。在磁控管76具有1kw的額定功率的情況下，該磁控管76能夠以3kw脈沖33％的時(shí)間，并且以5kw脈沖20％的時(shí)間。所提及的數(shù)值和容量不以任何方式進(jìn)行限制，而僅為示例性的，只要裝置8的使用在滾筒中產(chǎn)生所需的功率密度，即在10kw和1000kw每立方米腔容積之間。該范圍是根據(jù)限制輸入洗滌負(fù)載中的總能量的需要而設(shè)定的，以防止溫度過高。在洗滌周期結(jié)束時(shí)，桶26內(nèi)的水被排出并且通過出口44離開主體10。水從桶26中排出后，通過滾筒28的旋轉(zhuǎn)以及發(fā)生器32的啟動(dòng)(通常以減小的功率輸出)來干燥被洗滌的制品。滾筒28圍繞軸線的旋轉(zhuǎn)允許發(fā)生器32所產(chǎn)生的能量被散布開，這確保了滾筒內(nèi)的所有衣物制品都被均勻地干燥。另外，用于帶走在操作期間通過微波源產(chǎn)生的廢熱的氣流可被進(jìn)一步加熱至30℃和65℃之間的干燥溫度并且穿過腔被排出，從而實(shí)現(xiàn)干燥處理。根據(jù)下述一種或多種處理參數(shù)通過處理控制系統(tǒng)89來監(jiān)測(cè)和/或控制所述周期：水質(zhì)(電導(dǎo)率)、水流量和水位；微波功率和占空比；氣體/空氣速度、濕度和溫度；滾筒的旋轉(zhuǎn)。處理控制系統(tǒng)包括控制元件、傳感器以及可編程微控制器88，該可編程微控制器88運(yùn)用通用控制算法。系統(tǒng)89確保了裝置8的最優(yōu)的洗滌和干燥性能，并且還提供了水質(zhì)監(jiān)測(cè)，以確保在接近或達(dá)到泥土和污垢的飽和度時(shí)進(jìn)行這種水的替換。圖7表示裝置8的示意性布局，示出了構(gòu)成處理控制系統(tǒng)89的部件。該系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器，其包括：微波場強(qiáng)計(jì)96、門上安裝的紅外高溫計(jì)98、貯液槽水位傳感器100、水電導(dǎo)率傳感器(電導(dǎo)計(jì))102、排水水位傳感器(浮動(dòng)開關(guān))104、清水溫度傳感器(熱電偶)108、排氣分析儀112、濕度傳感器(濕度計(jì))114、排氣溫度傳感器(熱電偶)116以及進(jìn)氣溫度傳感器(熱電偶)118。本發(fā)明在裝置8內(nèi)的傳感器的類型、數(shù)量和位置方面不受限制。存在用戶界面面板124，以提供通信界面，用戶在其上輸入他所選擇的洗滌負(fù)載參數(shù)，包括洗滌負(fù)載的尺寸、要被洗滌的衣物的特性(例如，精致的織物)以及洗滌方案。輸入的洗滌負(fù)載參數(shù)與來自傳感器的輸入反饋一起被傳入可編程微控制器88中，該可編程微控制器88根據(jù)通用控制算法處理該輸入。圖6是上述內(nèi)容的示意圖。然后，微控制器88的輸出控制裝置8的控制元件的運(yùn)行，這些元件包括：空氣加熱元件90、將空氣吹過磁控管76的風(fēng)機(jī)94、在洗滌周期期間排出空氣的空氣旁通活門92、防止微波能量逸出桶26的微波扼流器120；微波入口122、用于加熱清水的可選水加熱器106以及排氣口110。再次，本發(fā)明并不限制于裝置8內(nèi)的上述元件的類型、數(shù)量和位置。磁控管76還形成處理控制元件的一部分，因?yàn)槠漭敵龉β士杀豢删幊涛⒖刂破?8控制，從而影響存在于裝置8內(nèi)的環(huán)境條件。下表概括了測(cè)得的處理參數(shù)、所使用的元件以及元件的功能。表1已在上文中描述的裝置和方法提供了通過在含有洗滌劑的水中的機(jī)械攪動(dòng)衣物來清洗的一種先進(jìn)的或傳統(tǒng)的洗衣機(jī)概念。將洗滌周期期間間歇的高能微波的效果與微波輔助干燥相結(jié)合允許實(shí)現(xiàn)一種高效的小型洗滌器/干燥器。為了說明本發(fā)明的效果，進(jìn)行了將一篇重要的現(xiàn)有技術(shù)us2002/0062667中所公開類型的連續(xù)波微波功率的清洗性能與根據(jù)本發(fā)明的脈沖微波相比較的實(shí)驗(yàn)。如圖8所示，通過相同地使用清潔油脂、舊機(jī)油、番茄醬、kool-aid飲料(奶油蘇打口味)、百事可樂以及木材著色劑(柚木油)弄臟兩件相同的衣物而準(zhǔn)備測(cè)試衣物1和測(cè)試衣物2。進(jìn)行兩種微波清洗測(cè)試。測(cè)試衣物1經(jīng)受利用產(chǎn)生連續(xù)微波能量的磁控管來清洗所準(zhǔn)備的衣物的現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試。測(cè)試衣物2經(jīng)受利用產(chǎn)生脈沖微波能量的磁控管來清洗所準(zhǔn)備的另一件衣物的脈沖微波測(cè)試。使用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中所述的相同類型的裝置，滾筒具有10升的容積。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試，施加了20kw每立方米滾筒腔容積的恒定微波功率(被附接于家用洗衣機(jī)的商用磁控管的特征)，并且水溫被調(diào)節(jié)為40攝氏度。針對(duì)脈沖微波測(cè)試，使用了產(chǎn)生80kw每立方米滾筒腔容積的脈沖磁控管，脈沖占空比被設(shè)定為25％，以便產(chǎn)生與恒定微波功率相同的平均功率。水溫也被調(diào)節(jié)為40攝氏度。在洗滌10分鐘之后，取出衣物并且為殘留的污漬拍照。圖9至圖16示出了圖8的初始準(zhǔn)備的污漬(a)、測(cè)試衣物1(b)上的現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試對(duì)于每個(gè)污漬的清洗結(jié)果以及測(cè)試衣物2(c)上的脈沖微波測(cè)試對(duì)于每個(gè)污漬的清洗結(jié)果之間的類比。圖9至圖15示出的污漬分別如下：油脂、機(jī)油、百事可樂、木油、人造黃油、kool-aid飲料以及番茄醬。機(jī)油漬被清洗了另外10分鐘時(shí)間。圖16示出了該測(cè)試之后測(cè)試衣物1(b)與測(cè)試衣物2(c)之間的類比。下表概括了結(jié)果：污漬持續(xù)時(shí)間連續(xù)微波能量脈沖微波能量油脂10分鐘少量去除大量去除機(jī)油10分鐘非常少量去除顯著去除百事可樂10分鐘殘留10％完全去除木油10分鐘部分去除部分去除人造黃油10分鐘部分去除去除＞90％koolaid飲料10分鐘去除去除番茄醬10分鐘去除去除機(jī)油20分鐘顯著去除，與10分鐘的脈沖類似大規(guī)模地去除表2更長的洗滌周期能成功去除更多污漬，但是這些測(cè)試足以突出上述方法的差異。與現(xiàn)有技術(shù)所描述的傳統(tǒng)微波輔助洗滌相比，使用脈沖微波產(chǎn)生了更好的清洗。本文中對(duì)做出的優(yōu)選實(shí)施方式的描述僅用于說明的目的。本發(fā)明并非僅限于該描述。當(dāng)前第1頁12