專利名稱：洗衣機(jī)給水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及洗滌水處理裝置，特別是洗衣機(jī)給水裝置。
背景技術(shù)：
1. 由于各地自來的取水方式和處理方式不同，所供給的自來水不同程度地 含有作為硬度成分的鈣離子及鎂離子的2價(jià)陽離子，這些離子與洗滌中的表
面活性劑反應(yīng)，產(chǎn)生不溶于水的金屬皂堿，導(dǎo)致使用于洗滌所需的表面活性 劑的量減少，洗凈力變低。此外，生成的金屬皂堿在漂洗不充分時(shí)會在衣類
上留下白斑，也是發(fā)黃及產(chǎn)生異味的原因；再者，在附著于洗滌桶外壁并堆 積起來的情況下，會有霉菌等繁殖。
這些不利的影響在使用肥皂作為洗漆劑使用的場合尤為顯著，在水的硬 度高的地區(qū)，不適合于使用肥皂。 一般的洗衣粉里面含有螯合硬度成分的配 方如磷酸鹽等，但其隨洗滌排水排放后，容易使得水體高營養(yǎng)化，破壞生態(tài) 環(huán)境。也是由于排放污染的原因， 一般洗衣粉里面螯合劑的配方按照各地區(qū) 的平均水平添加。所以一般洗衣粉在遇到硬度高的水質(zhì)時(shí)，也不能完全螯合 水中的硬度成份。
所以在硬水地區(qū)把水軟化處理后用于洗滌顯得比較重要。
2. 本發(fā)明人的03143357.X號專利申請?zhí)岢隽艘环N通過電解的方法產(chǎn)生堿 水，以用于洗衣機(jī)洗滌，由于堿水具有洗漆作用，所以使用堿水可以不用洗 衣粉，從而達(dá)到減少洗滌劑污水的排放的效果。但是當(dāng)自來水里面含有比較 高的鈣鎂離子成分時(shí)，鈣鎂離子在堿性環(huán)境下與水中的Ca(HC03)2生成沉淀 物，長時(shí)間積累后，在電解槽的隔膜上產(chǎn)生電解垢，嚴(yán)重時(shí)堵塞電解槽的進(jìn) 水空間或者減少電極板的有效面積，縮短電解槽壽命。所以在硬水地區(qū)使用 電解水時(shí)，把水里的鈣鎂成分去除(水軟化)顯得非常重要。
公開號CN1201094A的洗衣機(jī)配置了硬自來水軟化的裝置， 一般軟化器 在軟化處理一定量的硬水后，都需要對離子交換樹脂進(jìn)行再生處理，該專利 申請說明的洗衣機(jī)每次洗滌都需要消費(fèi)者添加再生劑，用戶會非常不方便。
ZL01116234.1號專利提供了一種軟水的供水裝置，包括軟化器，再生鹽 盒和電磁閥。需要進(jìn)軟化水時(shí)，軟水電磁閥打開向軟化器進(jìn)自來水，自來水 經(jīng)過樹脂的離子交換作用后通過出水口向洗衣機(jī)提供軟化的水。當(dāng)軟化器需 要再生時(shí)，再生電磁閥打開給軟化器的再生部分進(jìn)水。進(jìn)水量保證不至于再 生器的虹吸裝置起作用， 一定時(shí)間與食鹽接觸后再次向再生器提供足夠量的 水，使鹽水下流，即使進(jìn)水停止，也可以通過虹吸的方法，把再生器內(nèi)的鹽 水排放到離子交換室內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)交換樹脂的自動(dòng)再生。食鹽盒內(nèi)盛放的鹽 可以足夠多次再生，消費(fèi)者可以不必每次再生時(shí)向軟化器添加食鹽。但是該 方案可能含有如下問題
1) 由于氣泡、管路等原因，有可能產(chǎn)生虹吸排放鹽水不完全的情況。一 旦發(fā)生這種情況再生盒內(nèi)會有水殘留，第二次再生進(jìn)溶解水時(shí)，本來希望進(jìn) 水至虹吸口，由于前面水殘留而超過虹吸口，進(jìn)水停止后再生水很快被吸光， 食鹽沒有足夠的時(shí)間去溶解。而使軟化器的再生功能受到嚴(yán)重影響。甚至可 能很難恢復(fù)到設(shè)計(jì)的再生狀態(tài)，而使軟化器失去軟化的功能。
2) 樹脂經(jīng)過鹽水再生后，樹脂內(nèi)會有鹽份的殘留，這些鹽分如果不加以 稀釋(清洗)而直接隨進(jìn)水動(dòng)作進(jìn)入洗滌桶的話，可能會引起管路及水桶中 的金屬部件的生銹。而該方案無法去除再生樹脂內(nèi)的再生劑的殘留。
根據(jù)各地區(qū)公布的數(shù)據(jù)，不同的地區(qū)的水的硬度是不一樣的，在某些國 家地區(qū)之間、不同季節(jié)之間的水質(zhì)硬度波動(dòng)非常大，可能會在60 400ppm之 間波動(dòng)，軟化處理100L水達(dá)到OPPm時(shí)，硬度為60ppm的原水所需要去除的 硬度成分為6mg，而硬度為400卯m的原水所需要去除的硬度成分則為40mg。
軟化器的軟化能力由軟化樹脂的用量所決定，比如按照將100L硬度 400PPm的水處理至100PPm以下的要求來計(jì)算的話，樹脂用量為400mL，處 理100L水之后再用再生劑對軟化樹脂進(jìn)行再生。
但是如果實(shí)際進(jìn)入軟化裝置的原水硬度只有l(wèi)OOPPm而且同樣按照處理 IOOL水再生一次的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行再生的話，則有75%的交換容量被浪費(fèi)了。如果 軟化裝置可以自動(dòng)地測量出水的硬度，并根據(jù)水的硬度不同而自動(dòng)調(diào)整再生 劑投放的時(shí)機(jī)(總的水處理量)的話，就可以提高軟化樹脂軟化能力的利用
效率。比如在水硬度為100PPm的地區(qū)，累計(jì)處理400L水之后再生，而在水 硬度200PPm的地區(qū)累計(jì)處理200L之后再生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是
1. 洗衣機(jī)硬水洗漆產(chǎn)生的洗滌效果降低、洗滌物易結(jié)斑，洗滌劑污水排 放產(chǎn)生的水質(zhì)富營養(yǎng)化；
2. 硬水電解導(dǎo)致電解槽結(jié)垢使電解裝置壽命縮短；
3. 硬水軟化后軟化器每次再生需投放再生劑所造成的麻煩；
為此提供本發(fā)明的一種洗衣機(jī)給水裝置，本裝置可軟化硬水提高洗滌效 果，將軟化水電解后直接用于洗滌可以不用洗衣粉，水經(jīng)過軟化后電解能延
長電解裝置使用壽命，軟化器的再生無需每次投放再生劑；
本發(fā)明的裝置的附加技術(shù)方案，還可以判斷再生劑是否已經(jīng)用完，利用
電解槽的電解電壓和電解電流的信息計(jì)算水的硬度，根據(jù)水的硬度確定最佳
的再生時(shí)機(jī)，以減少再生的次數(shù)。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)有進(jìn)水電磁閥及分別與其
供再生出水口和供軟化出水口管連的再生劑投放器和軟化器，設(shè)有帶有微處
理器CPU的控制電路板，
其特殊之處是所述再生劑投放器的再生液容器側(cè)面設(shè)有溢水口 ，底部安 裝有再生液開關(guān)閥，再生液開關(guān)閥出口與軟化器的再生液入口管連，軟化器 出水口管連有電解槽。
本發(fā)明可以在所述進(jìn)水電磁閥的供軟化出水口連接三向切換閥，該三向 切換閥的一出水口與軟化器的入水口管連，另一出水口與軟化器的出水室管
連；
可以在所述再生液容器的溢水口后面連接有單向閥。
所述控制電路板上的微處理器可以設(shè)有電解槽內(nèi)的水的導(dǎo)電率和水的硬 度計(jì)算程序以及根據(jù)水的硬度和累積進(jìn)水流量判定再生的程序。
所述控制電路板上的微處理器還可以設(shè)有這種程序所述軟化器再生結(jié) 束后，洗衣機(jī)首次進(jìn)水工作時(shí)，給所述電解槽施加電解電壓，計(jì)算出再生后
軟化器首次輸入電解槽的水的導(dǎo)電率，并與一般進(jìn)水時(shí)的導(dǎo)電率比較，判斷 再生劑是否有殘留從而判斷再生劑是否已經(jīng)用完，需添加再生劑。 所述的管連是指用管段連接，特別是軟管段連接。
本發(fā)明的給水裝置，自來水經(jīng)過軟化器軟化后再經(jīng)過電解槽電解，獲得 軟化的電解水供洗滌用。
所述軟化器內(nèi)裝載有強(qiáng)酸性鈉型陽離子交換樹脂，它與水中鈣和鎂離子 發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
2R-S03Na+Ca2+=(R-S03)2Ca+2Na+ 2R-S03Na+Mg2+=(R-S03)2Mg+2Na+ 自來水中的鈣和鎂離子被吸附于離子交換樹脂，使自來水硬降低而被軟化。
軟化的水輸入電解槽電解，水電解時(shí)在電解槽的陰極板和陽極板兩側(cè)發(fā)
生反應(yīng)
陰極(電源正極)40H'-4e=02+2H20
陰極側(cè)由于OH—離子被反應(yīng)，而水的電離常數(shù)卻保持不變(10—14)所以陰 極兩側(cè)的水便成酸性。
陽極(電源負(fù)極)H++2e=H2
陽極側(cè)由于H+離子被反應(yīng)，而水的電離常數(shù)卻保持不變(1(T14)所以陽 極兩側(cè)的水便成堿性。
軟化的電解水在電解槽陰極室呈酸性，在陽極室呈堿性，堿性水輸出供 洗衣機(jī)洗滌，堿性水在洗滌衣物時(shí)具有較強(qiáng)的洗滌作用。
經(jīng)過軟化的水進(jìn)入電解槽在被電解時(shí)，由于鈣和鎂離子己經(jīng)基本被去除， 所以電解的堿水即使PH值在9.5 10.0這樣的高PH區(qū)間，也難以發(fā)生結(jié)垢的 情況，從而減少結(jié)垢的發(fā)生，提高電解的效率和電極的使用壽命。
當(dāng)這種電解的堿水直接用于洗滌時(shí)，由于堿水的皂化分解作用，可以去 除洗滌物的油污而達(dá)到洗凈的目的，這樣洗滌時(shí)可以不用洗衣粉。而當(dāng)用戶 選擇添加洗衣粉時(shí)，如果水沒有被軟化，由于水里的鈣和鎂離子容易與污垢 反應(yīng)形成鈣皂吸附于洗滌物上而降低洗滌效果。高硬度的洗滌水被軟化而用
于洗滌時(shí)可以提高洗滌效果30%以上。
由于再生劑投放器的再生液容器側(cè)面設(shè)有溢水口，故可以精確地控制溶 解再生劑的水量，比如控制在300CC土10CC;通過控制再生液開關(guān)閥的關(guān)閉 時(shí)間，可以控制再生劑如食鹽的溶解時(shí)間，由此可以控制一次再生所用再生 劑的用量。再生劑容器內(nèi)可以盛放足夠量的再生劑，每次再生只投入所需要 的用量， 一次盛放的再生劑可以供多次再生使用。
本發(fā)明由于設(shè)有軟化器和電解槽，故可以獲得軟化的電解水用于洗滌， 解決了硬水洗滌造成洗滌效果降低、洗滌后衣物留下斑跡以及可能出現(xiàn)洗漆 桶桶壁積污生霉的問題，同時(shí)解決了單一采用電解時(shí)電解槽隔膜產(chǎn)生電解坭， 堵塞電解槽或者減少電極板的有效面積、縮短電解槽壽命的問題；又由于本
發(fā)明中的軟化器配用的再生器其再生液容器側(cè)面設(shè)有溢水口，故可以設(shè)定、 固定再生液的容量，從而固定再生劑用量，使一次投放再生劑能供多次再生，
無需每次再生都需投放再生劑；控制電路板上的微處理器設(shè)有電解槽內(nèi)水的 導(dǎo)電率和水的硬度計(jì)算程序以及根據(jù)水的硬度和累積進(jìn)水流量判定再生的程 序的本發(fā)明，可以判斷最佳再生時(shí)機(jī)，以減少再生次數(shù)；所述微處理器設(shè)有
判斷再生劑是否已經(jīng)用完的程序的本發(fā)明，則可以使使用者得知是否應(yīng)當(dāng)添 加再生劑。


圖1-1為本發(fā)明洗衣機(jī)給水裝置系統(tǒng)示意圖1-2為本發(fā)明洗衣機(jī)給水裝置又一系統(tǒng)示意圖2為軟化器斜視圖3為軟化器剖面結(jié)構(gòu)示意圖4為再生劑投放器斜視圖5為再生劑投放器剖面結(jié)構(gòu)示意圖6為再生液開關(guān)閥斜視圖7為再生液開關(guān)閥剖面結(jié)構(gòu)示意圖8為電解槽斜視圖9為電解槽一剖面結(jié)構(gòu)示意圖IO為電解槽又一剖面結(jié)構(gòu)示意圖11為電磁閥斜視圖12為電磁閥剖面結(jié)構(gòu)示意圖13為帶有微處理器(CPU)的控制板電路圖14為AD (U)轉(zhuǎn)換的處理流程圖15為AD (I)轉(zhuǎn)換的處理流程圖16為硬度計(jì)算的程序流程圖17為再生時(shí)機(jī)判斷的流程圖18為再生劑是否用完的判斷程序流程圖19為三向切換闊剖面結(jié)構(gòu)示意圖20為水硬度與導(dǎo)電率關(guān)系圖。
圖中標(biāo)記為1軟化器，101進(jìn)水口， 102給水室，103排水口， 104出水 室，ll上蓋，12殼體，13離子交換樹脂，14殼蓋，15密封浮球，152出水 口， 153再生液入口， 16密封球座，17下蓋，180形密封圈，190形密封圈， 110螺栓，lllO形密封圈，112螺釘，113排水拴，114彈簧，115排水蓋， 116螺釘116， 1170形密封圈，1180形密封圈，130溝槽， 2再生劑投 放器，201進(jìn)水口， 21再生劑盛放盒，210濾布，211再生劑溶解接觸部位， 22再生液容器，23再生劑23， 202溢水口， 3再生液開關(guān)闊，301進(jìn)液口， 302出液口， 31電磁線圈，32鐵芯，33活塞，34隔膜，35閥體A， 36閥體 B， 37螺釘，38彈簧，39墊片，40支架40， 4電解槽，401出水口， 402進(jìn) 水口， 403排水口， 41殼體，4101管接頭A， 4102管接頭B， 42下殼體，43 隔膜板，440陰極室，450陽極室，46陽極端子，47陰極端子，48轉(zhuǎn)向接頭， 490型密封圈，50自攻螺釘，5電磁閥，501供再生出水口， 502供軟化出水 口， 51閥體，52隔膜，53活塞，54活塞帽，55彈簧，56線圈，57支架A， 58支架B， 59電極套管，510導(dǎo)桿，5U隔膜板，512螺釘，6三向切換閥， 601進(jìn)水口， 602出水口， 603出水口， 7單向閥，卯l軟管，902軟管，903 軟管，904軟管，905軟管，906軟管，907排水管，908軟管，909軟管。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
洗衣機(jī)給水裝置，具有軟化器1及經(jīng)軟管卯4所連的再生液開關(guān)閥3，再 生液開關(guān)閥安裝在再生劑投放器2的下方，軟化器和再生劑投放器分別經(jīng)軟 管902和軟管901連有進(jìn)水電磁闊5;再生劑投放器2由再生液容器22及其 內(nèi)置的再生劑盛放盒21組成，再生液容器22—側(cè)設(shè)有進(jìn)水口 201，另一側(cè)設(shè) 有溢水口 202低位于進(jìn)水口 201，進(jìn)水電磁閥5的一出口經(jīng)軟管卯2與軟化器 1的進(jìn)水口101連接；軟化器的出水口 152經(jīng)軟管905連有電解槽4;設(shè)有帶 有微處理器CPU的控制電路板控制給水程序；
軟化器l具有殼體12其內(nèi)套筒內(nèi)裝有離子交換樹脂13，殼體上側(cè)經(jīng)O 形密封圈19封聯(lián)有殼蓋14，殼蓋上側(cè)經(jīng)O形密封圈18及螺栓110封聯(lián)有上 蓋11，上蓋內(nèi)腔中設(shè)有密封浮球15和密封球座16，上蓋設(shè)再生液入口 153 貫通于所述上蓋內(nèi)腔，上蓋具有出水室104與出水口 152貫通，殼體下側(cè)經(jīng)O 形密封圈111及螺釘112封聯(lián)有下蓋17，下蓋具有給水室102與所設(shè)的進(jìn)水 口 101貫通，下蓋設(shè)有排水腔其下側(cè)經(jīng)螺釘116和O形密封圈117封聯(lián)有具 排水口 103的排水蓋115，排水腔內(nèi)裝有排水拴113，其上套有彈簧114，排 水栓下側(cè)配有O形密封圈118;
再生劑投放器2的再生劑盛放盒21內(nèi)盛有再生劑23，再生劑23可以是 各種食鹽；再生劑投放器的再生液溶器出液口聯(lián)有再生液開關(guān)閥3，它具有電 磁線圈31，鐵芯32，活塞33及其所套隔膜34,隔膜34安裝在所設(shè)閥體A35 上，設(shè)有閥體B36通過螺釘37與閥體35A固定，所述線圈31套在闊體B36 上，所述鐵芯32置于閥體B內(nèi)，鐵芯下設(shè)彈簧38和墊片39，設(shè)支架40與 線圈31固定在一起，閥體A設(shè)進(jìn)液口 301和出液口 302;
電解槽4包括上殼體41、下殼體42、陰極室440及其內(nèi)置的陰極板、陽 極室450及其內(nèi)置的陽極電極板，若干陽極板與陰極板平行安裝，中間由隔 膜板43隔開，下殼體上設(shè)有陰極端子47和陽極端子46分別與陰極板、陽極 板焊連，上、下殼體經(jīng)O型圈密封49和自攻螺釘50封聯(lián)，隔膜板43、陽極 板、陰極板組合裝入上、下殼體中，上殼體設(shè)有具出水口401的轉(zhuǎn)向接頭48， 下殼體設(shè)有具進(jìn)水口 402的管接頭A4101和具排水口 403的管接頭B4102;
電磁閥5為雙閥結(jié)構(gòu)，其中雙閥用于本發(fā)明，包括閥體51，隔膜52，活 塞53，活塞帽54，彈簧55,線圈56，支架A57，支架B58，電極套管59, 導(dǎo)桿510，隔膜板511和螺釘512，并具有供再生出水口501和供軟化出水口 502;電磁閥5的供再生出水口 501與再生劑投放器2的進(jìn)水口 201通過軟管 901連接，電磁閥5的供軟化出水口 502與軟化器的進(jìn)水口 101通過軟管902 連接；
電磁閥也可以為三閥或四閥結(jié)構(gòu)，其中雙閥用于本發(fā)明，其他閥用于洗 衣機(jī)的其他目的。
再生劑投放器2下方經(jīng)軟管903或者直接經(jīng)螺釘聯(lián)有再生液開關(guān)閥3;再 生液開關(guān)閥3的出口 30￡通過軟管904與軟化器1的再生液入口 153相連接， 再生液開關(guān)閥3的出液口 302位置應(yīng)保持位于軟化器1上方；軟化器1的出 水口 152通過軟管905與電解槽4的進(jìn)水口 402相連接；電解槽4的出水口 401連接軟管906可以輸出軟化電解水；再生液容器22的溢水口 202、軟化 器l的排水口 103和電解槽4的排水口 403 —并連于排水軟管907。
控制電路板包括微處理器，給電路板供電的電源模塊，電解電壓和電解 電流AD轉(zhuǎn)換處理單元，與外部進(jìn)行通信的通信模塊，存儲水流量等信息的 EEPROM存儲單元，電磁閥、再生液開關(guān)閥、電解槽等外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)模塊。
系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)，在電路板的控制下，電磁閥5的供軟化進(jìn)水閥打開，自來 水依次通過電磁閥5的供軟化出水口 502、軟管902、軟化器的進(jìn)水口 101， 進(jìn)入軟化器2的給水室102，在水壓作用下，排水栓113壓縮彈簧114向下移 動(dòng)直至0形密封圈118與排水蓋子115相接觸，使排水口 103密封，給水室 102的水通過殼體12下部的過濾布進(jìn)入離子交換室，離子交換室內(nèi)裝載有強(qiáng) 酸性鈉型陽離子交換樹脂13，由于陽離子交換樹脂13對于鈣和鎂的離子選擇 能力大于鈉離子，所以在離子交換室141內(nèi)水中鈣和鎂離子與離子交換樹脂 13發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)-
<formula>formula see original document page 10</formula>
自來水中的鈣和鎂離子被吸附于離子交換樹脂13，使自來水硬度降低而
被軟化。
為了保證洗衣機(jī)足夠的進(jìn)水速度，必須提供單位時(shí)間內(nèi)足夠高的進(jìn)水流 量，以及即使在低水壓情況下也要保持單位時(shí)間內(nèi)足夠的進(jìn)水流量，要求軟 化樹脂不能產(chǎn)生過大的壓力損耗，本發(fā)明選擇將殼體12設(shè)計(jì)為扁圓型，并選 擇粒徑較小如100/i~400/z的軟化樹脂，以保證流速較高情況下離子交換得以 充分進(jìn)行。
為了防止軟化樹脂被水中的雜物污染，軟化器殼體下部的過濾布選擇比 較高的目數(shù)，而軟化器殼蓋14上面的的過濾布則采用比較低的目數(shù)。
自來水中的鈣和鎂離子被除去后，通過濾層流入軟化器出水室104，密封 浮球15由比重遠(yuǎn)小于水的樹脂材料制成，遇到水時(shí)上浮直至與密封球座16 接觸使再生液入口 153處于密封狀態(tài)，出水室104內(nèi)的軟化水不能從再生液 入口153流出，而從出水口152流出，輸入電解槽4。
軟化水經(jīng)電解槽4下部的管接頭A4101進(jìn)入電解槽后由隔膜板43將水分 成兩路，通電后，陰極板、陽極板兩側(cè)發(fā)生電解反應(yīng)
陰極/電源正極40H'-4e=02+2H20
陰極側(cè)由于OH—離子被反應(yīng)，而水的電離常數(shù)卻保持不變10'"所以陰極 兩側(cè)的水便成酸性。
陽極/電源負(fù)極H++2e=H2
陽極側(cè)由于OH—離子被反應(yīng)，而水的電離常數(shù)卻保持不變10—"所以陽極 兩側(cè)的水便成堿性。
軟化的電解水在陰極室440呈酸性，在陽極室450呈堿性，堿性水通過 轉(zhuǎn)向接頭48輸出，流入洗衣機(jī)，堿性水在衣物漂洗時(shí)可以起洗滌作用；酸性 水則通過管接頭B4102排放。
經(jīng)過軟化的水進(jìn)入電解槽4在被電解時(shí)，由于鈣和鎂離子已經(jīng)基本被去 除，所以電解的堿水即使PH值在9.5 10.0這樣的高PH區(qū)間，也難以發(fā)生結(jié) 垢的情況，從而減少結(jié)垢的發(fā)生，提高電解的效率和電極的使用壽命。
當(dāng)這種電解的堿水直接用于洗滌時(shí)，由于堿水的皂化分解作用，可以去 除洗滌物的油污而達(dá)到洗凈的目的。這樣洗滌時(shí)可以不用洗衣粉。而當(dāng)用戶
選擇添加洗衣粉時(shí)，如果水沒有被軟化，由于水里的鈣和鎂離子容易與污垢 反應(yīng)形成鈣皂吸附于洗滌物上而降低洗滌效果。高硬度的洗滌水被軟化而用
于洗滌時(shí)可以提高洗滌效果30%以上。
離子交換樹脂13處理一定量的水之后，開始出現(xiàn)漏溢現(xiàn)象，即離子交換 樹脂已經(jīng)基本被鈣和鎂離子飽和吸附失去離子交換功能，這時(shí)需要對離子交 換樹脂進(jìn)行再生。根據(jù)離子交換樹脂的種類不同，再生劑也有所不同，本發(fā) 明選用強(qiáng)酸型鈉鹽陽離子交換樹脂，對應(yīng)的再生劑可以是食鹽，用戶可以非 常方便地獲取食鹽作為再生劑。軟化器1軟化飽和取決于所處理水的硬度以 及總的處理量，比如軟化器1的硬度除去能力為6mg，待處理自來水的硬度 為350ppm，目標(biāo)處理硬度為50卯m以下時(shí)，可以處理的水量為20L，而自來 水的硬度為200ppm，目標(biāo)處理硬度為50ppm以下時(shí)，可以處理的水量為40L。 所以如果要最大限度地利用軟化器1的軟化能力，需要知道水的硬度和累計(jì) 處理水量。軟化電解系統(tǒng)配用于洗衣機(jī)時(shí)可以非常方便地從洗衣機(jī)獲取洗滌 的進(jìn)水量信息。具體來說洗衣機(jī)一次洗滌進(jìn)水達(dá)到某個(gè)設(shè)定水位時(shí)，可以通 過通信的方法與本發(fā)明裝置的控制電路板進(jìn)行通信，告知控制電路板當(dāng)前的 進(jìn)水總量，控制電路板的微處理器會把獲取的進(jìn)水信息存儲于電路板的可擦 寫存儲單元EEPROM中。而水的硬度在各個(gè)地區(qū)都不一樣，不可能事先設(shè)定， 必須根據(jù)具體的裝置的使用地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場的測量。所以相對來說比較困難。 本發(fā)明提出了通過電解裝置的電解信息推算硬度的方法。
軟化的水經(jīng)過電解槽4時(shí)，電源控制裝置給電解槽陰極端子47和陽極電 極端子46之間施加一定的電壓，陰、陽極板之間會產(chǎn)生電流，電極板上的電 流可以用下式表達(dá)
M)XU/K,，
I:電解電流
U-施加于電解槽的電壓 D:水的導(dǎo)電率
K1:電解槽4的固有換算系數(shù)，與電解槽的電極板間距等有關(guān) 電流值I和電壓值U經(jīng)過處理后通過AD轉(zhuǎn)換讀入MCU。根據(jù)電解槽4的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值可以確定系數(shù)K,。從而可以通過下式
D=I/U Ki 公式①
計(jì)算出當(dāng)前通過電解槽4的水的導(dǎo)電率。 導(dǎo)電率是由水中所溶解的固體物質(zhì)含量所決定的。當(dāng)水中所含有的硬度成分 發(fā)生變化時(shí)，會影響水的導(dǎo)電率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，水中的硬度成分與水的導(dǎo) 電率基本成正比例關(guān)系，如圖20所示；
故導(dǎo)電率D可以用下式來近似表達(dá)
D=K2 H 公式②
K2:根據(jù)已知的導(dǎo)電率和硬度的比例關(guān)系，計(jì)算得出K^2.5土
H-水的總硬度
由此可以得到
H=D/K2 將公式①代入可得 H=I/U K,/K2 公式③
按照公式③，根據(jù)電解時(shí)的電壓和電流信息，以及電解槽4本身的固有 系數(shù)可以推算出水的硬度H。
分析實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知不同導(dǎo)電率水質(zhì)情況下通過電解參數(shù)計(jì)算得出 的導(dǎo)電率值與實(shí)際測量值的誤差在3%之內(nèi)。
按照公式③去計(jì)算硬度值與實(shí)際測量值的誤差分析結(jié)果為10%以內(nèi) 事實(shí)上20%以內(nèi)的硬度測量誤差對于再生的判斷來說是可以接受的。 通過以上方法測量得出水的硬度值以后，結(jié)合前述從洗衣機(jī)電路板獲得 的累計(jì)進(jìn)水量信息，可以判斷當(dāng)前軟化器的軟化處理能力是否己經(jīng)用盡；當(dāng) 判斷軟化處理能力己經(jīng)完盡時(shí)，電路板控制電路判定軟化電解裝置需要再生。 再生時(shí)，控制電路控制電磁閥5的供再生出水口 501打開，向再生液容 器22內(nèi)供水，供水一定時(shí)間后，水開始從溢水口 202溢出而保持再生液容器 22內(nèi)的水的容量是一定的。水達(dá)到溢水口 202時(shí)，再生液容器22的底部浸在 水面以下，再生液容器22的底面上成形有帶濾布210的再生劑溶解接觸部位 211，該處的再生劑23與水接觸后溶解并擴(kuò)散到再生劑投放器2中。通過控 制再生液開關(guān)閥3的關(guān)閉時(shí)間可以控制再生劑23的溶解時(shí)間，從而控制再生劑23的溶解量。溶解時(shí)間達(dá)到目標(biāo)時(shí)間時(shí)再生液開關(guān)閥3打開，再生劑投放 器2內(nèi)的溶液通過再生液開關(guān)閥3進(jìn)入軟化器1的再生室內(nèi)。
用這種方法可以精確地控制溶解再生劑的水量，比如控制在300CC± IOCC，同時(shí)也可以精確地控制所有的再生液流入軟化器l。
再生液流入時(shí)自來水供水閥門關(guān)閉，軟化器1內(nèi)處于無壓或者極低壓狀 態(tài)，排水栓113上部受到額定壓力小于彈簧114的反彈力而使排水栓113處 于最上頂部位，排水栓113的O形密封圈118就離開排水蓋子115，排水栓 113的上部具有溝槽130使給水室102與排水室106貫通，這樣的狀態(tài)下軟化 器1的排水閥打開，軟化器1內(nèi)的水或者再生液就會隨著自重向下流動(dòng)。再 生液向下流動(dòng)，經(jīng)過離子交換樹脂13時(shí)，由于再生液的濃度非常高，吸附于 離子交換樹脂13上的鈣和鎂離子就會與再生液中的再生劑發(fā)生再生交換反 應(yīng)
(R-S03)2Ca+2Na+=2R-S03Na+Ca2+ (R-S03)2Mg+2Na+=2R-S03Na+Mg2+
這樣原來軟化反應(yīng)被樹脂吸附的鈣和鎂離子就會被置換出來而且隨著溶 液下流而從排水口排出，從而使軟化樹脂得到再生。再生液從再生液容器22 排放完后再生液開關(guān)閥3關(guān)閉，結(jié)束再生過程。
經(jīng)過再生后的離子交換樹脂13又重新獲得了離子交換功能，可以再次對 自來水進(jìn)行軟化處理。
再生劑投放器2的容積設(shè)計(jì)得比較大，可以盛放足夠多例如3Kg的再生 劑，每次再生使用一部分例如30g再生劑， 一次添加例如3Kg再生劑，可以 供多次例如100次再生，這樣使用者就可以減少添加再生劑的麻煩。實(shí)現(xiàn)方 便地添加再生劑的目標(biāo)。
軟化器1中離子交換樹脂用量可以根據(jù)某一水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所確定，比如把 100L硬度400PPm的水軟化處理至lOOPPm以下，需要離子交換樹脂400ml。
根據(jù)③式計(jì)算得出當(dāng)前處理水的硬度，設(shè)定一定的范圍。比如硬度大于 350PPm時(shí)，累計(jì)流量達(dá)到20L時(shí)，即可判斷作一次再生。
根據(jù)③式計(jì)算比如硬度為200PPm時(shí)，累計(jì)流量同樣達(dá)到20L時(shí)判定不
作再生，而等到累計(jì)流量達(dá)到40L時(shí)再判斷作再生，這樣就可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)不 同的水質(zhì)確定不同的再生時(shí)機(jī)，最大限度地利用再生劑23。
再生液與離子交換樹脂13進(jìn)行再生反應(yīng)后從排水口 103流出，但是并不 能使軟化器1內(nèi)的再生液全部排出。再生液的殘留以及后面進(jìn)水時(shí)隨水進(jìn)入 洗滌桶對于洗衣機(jī)的部件防銹來說影響比較大。
本發(fā)明的再生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以在一次再生液注入結(jié)束后，再同時(shí)打開電磁 閥5的供再生進(jìn)水閥和再生液開關(guān)閥3，再生進(jìn)水閥的流量小于再生液開關(guān)闊 3使得所進(jìn)入再生液容器22的水不能存儲，不能接觸到再生劑23的底部，再 生劑23就不能被溶解產(chǎn)生再生液進(jìn)入軟化器1,保證進(jìn)入軟化器1的只是普 通的自來水，這些水通過軟化器1的離子交換樹脂并從排水口 103流出，多 次進(jìn)行這樣的動(dòng)作就可以清洗出再生動(dòng)作后軟化器1內(nèi)殘留的再生劑液。
即使這樣還會有部分再生劑23食鹽會殘留在軟化器內(nèi)，這些食鹽殘留在 軟化器1內(nèi)，溶解于水中時(shí)對導(dǎo)電率的影響非常大。再生動(dòng)作后首次電解進(jìn) 水時(shí)，由于鹽份的溶解使水的導(dǎo)電率大幅增加，電解槽4上的電流會非常大。 如式①可以計(jì)算出再生后剛開始進(jìn)水的導(dǎo)電率，并與一般時(shí)間的導(dǎo)電率比較， 兩者差別達(dá)到一定程度比如2倍以上時(shí)，可以判定有鹽的殘留；反之判定沒 有鹽的殘留時(shí)，可以判定再生劑盛放盒21內(nèi)已經(jīng)沒有食鹽了?？刂齐娐钒蹇?以通過聲、光的方式提示系統(tǒng)使用者添加再生劑23。而不需要使用者隨時(shí)監(jiān) 視再生劑是否用完。
圖13表示帶有微處理器CPU的控制電路板電路圖
依照電路圖，電路功能分為8個(gè)功能模塊112V， 5V電源供電模塊；2 控制CPU; 3水閥驅(qū)動(dòng)模塊；4電解電源模塊；5電解電流檢測模塊；6 電解電壓檢測模塊；7數(shù)據(jù)存儲模塊；8通信處理模塊。
1) 12V，5V電源模塊由連接線CN1-1和CNl-2， 一個(gè)安全隔離變壓器Tl 和1個(gè)二極管整流橋堆DB2和1個(gè)12V三端穩(wěn)壓器IC6和1個(gè)5V三端穩(wěn) 壓器IC7外加若干電容組成。交流220V電壓從連接線CN1-1和CN1-2進(jìn)
入電路板形成一個(gè)簡單的線性穩(wěn)壓電源。。
2) 控制CPU是IC3。 CPU的內(nèi)部帶有8BIT精度的A/D轉(zhuǎn)換器。 3) 水閥驅(qū)動(dòng)模塊由IC5，繼電器RY1，RY2,RY3組成。當(dāng)RY1動(dòng)作時(shí)，軟化 電解給水閥動(dòng)作；當(dāng)RY2動(dòng)作時(shí)，再生給水閥動(dòng)作，當(dāng)RY3動(dòng)作時(shí)，再 生劑溶液鹽水開關(guān)閥動(dòng)作。
4) 電解電源模塊由IC5，RY4，AC降壓器，DB1，和4個(gè)電解電容C11 C14， CN6-1， CN6-2組成。電解功能開啟時(shí)，RY4動(dòng)作，交流220V電源通過 AC降壓器變成需要的低電壓，然后經(jīng)過DB1整流成脈動(dòng)的直流電壓，再 經(jīng)過電解電容C11 C14的濾波，就可以得到相對穩(wěn)定的直流電壓。這樣的 直流電壓通過連接線CN6-1， CN6-2加到外部電解槽的兩端，實(shí)現(xiàn)電解功 能。
5) 電解電流檢測模塊R12 R16， IC4，C9,C10， VR1組成。電解電壓加到電 解槽兩端后，形成電流，電流流經(jīng)電阻R16的時(shí)候，電阻兩端產(chǎn)生電壓降。 電壓降的值等于電解電流X電阻值。電流在0A 5A時(shí)，R16兩端的電壓值 為0V 0.05V。同時(shí)，由IC4和R12 R5和VR1組成一個(gè)電壓放大電路， 對R16兩端的電壓進(jìn)行放大，放大后的電壓通過IC4的1PIN連接到IC3 的23PIN。電壓放大的倍數(shù)可以通過VR1的調(diào)整得到40倍。那么進(jìn)入IC3 的23PIN的電壓就變成了 0V 2V。 IC3的23PIN是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的輸 入端口，通過對電壓的計(jì)算，就可以知道電流的大小。
6) 電解電壓檢測模塊由R17， Rll組成。通過Rll和R17對電解直流電壓 的分壓，就可以把電解電壓送到IC3的24PIN。 Rll和R17分壓后，IC3 的24PIN得到的電壓為電解電壓的1/11。 IC3的24PIN是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器 的輸入端口，通過對電壓的計(jì)算，就可以知道電解電壓的大小。
7) 數(shù)據(jù)存儲模塊由是IC2。 IC2是一塊可以反復(fù)擦寫的EEPROM芯片。IC3 通過一系列指令可以把掉電后仍然需要保存的數(shù)據(jù)寫入EEPROM中，以 便下次上電后繼續(xù)使用。例如硬度信息等。
8通信處理模塊由PC1， R3， RQ1, CN2組成。通過連接線CN2和主機(jī)連 接。通信采用串行通行。主機(jī)通過CN2發(fā)送讓PC1的1PIN和2PIN導(dǎo)通 的信號，IC3的6PIN通過PC1的3PIN接收到相同的指令。PC1的導(dǎo)通 和關(guān)斷會符合一定的規(guī)律，以表示不同的命令。例如20L水位到達(dá)，開 始電解，停止電解等。IC3接收到主機(jī)的指令后，會通過12PIN讓RQ3 導(dǎo)通和關(guān)斷，主機(jī)通過連接線CN2可以接收到IC3的返回信息。例如 正常，異常等。
圖14表示ADU轉(zhuǎn)換的處理流程-
1. 電壓的采樣是每2ms采樣一次，連續(xù)采樣100次，求出電壓平均值l， 2msX 100回一0.2s電壓均值1。
2. 用10次電壓平均值1求出電壓平均值2，艮卩0.2s均值XIO回一2s 電壓均值2。
圖15表示ADI轉(zhuǎn)換的處理流程-
1. 電流的采樣是每2ms采樣一次，連續(xù)采樣100次，求出電流平均值l, 2msX 100回—0.2s電流均值1。
2. 用10次電流平均值1求出電流平均值2, B卩0.2s均值XIO回一2s 電流均值2。
圖16表示洗滌水硬度計(jì)算的程序流程 硬度=電流*換算系數(shù)/電壓/導(dǎo)電率硬度換算系數(shù)。
注電流、電壓值取采樣處理后的平均值2，換算系數(shù)取35，導(dǎo)電率硬 度換算系數(shù)為2.5。
圖17表示再生時(shí)機(jī)判斷的流程
洗衣機(jī)進(jìn)水達(dá)到一定水位比如20升水時(shí)，洗衣機(jī)主板通過通信單元向本 裝置的電路控制板發(fā)送進(jìn)水量信號，本裝置電路控制板收到水位信號后，啟 動(dòng)軟化器再生判斷程序。
再生判斷程序根據(jù)前述程序所測量得到的水的硬度的不同，向再生判斷 累加數(shù)據(jù)單元加不同的數(shù)據(jù)值，所測水的硬度越大，加值就越大，比如
水的硬度〉300ppm時(shí)，加值為6，
300ppm"K的硬度〉200ppm時(shí)，加值為3,
200ppm〉水的硬度〉100ppm時(shí)，加值為2，
100卯m〉水的硬度〉100卯m時(shí)，加值為0,
累加值達(dá)到一定限值(比如6)時(shí),程序判斷再生,電路控制板就會啟動(dòng)再生程序。
累加值沒有達(dá)到一定限值(比如6)時(shí)，不判斷再生，但是會把當(dāng)前累加值 存儲到EEPROM中，下次程序啟動(dòng)時(shí)，先從EEPROM中讀出上次的數(shù)據(jù)， 在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行累加操作。這樣再生的動(dòng)作就按下述進(jìn)行
水的硬度〉300ppm時(shí)，每進(jìn)一定量比如一次洗滌用20升水就再生一次 300ppm〉水的硬度〉200ppm時(shí)，加值為3，每進(jìn)40升水洗滌2次再生一
次
200ppm〉水的硬度〉100卯m時(shí)，加值為2，每進(jìn)60升水洗滌3次再生一
次
100ppm〉水的硬度M00時(shí)ppm,加值為0，軟水區(qū)域，不再生。 這樣就實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同硬度的水質(zhì)，調(diào)整再生的時(shí)機(jī)，最大限度地利用
再生劑和軟化能力，減少裝置使用者添加再生劑的次數(shù)。 圖18表示再生劑是否使用完的判斷程序流程 系統(tǒng)通過檢測電流值判斷有無再生劑食鹽，從而判斷再生是否成功。 若再生后計(jì)算的導(dǎo)電率是正常電解時(shí)導(dǎo)電率的1.5倍以上，則判定有再生
劑食鹽，否則判定無。
實(shí)施例二
區(qū)別于實(shí)施例一的是本洗衣機(jī)給水裝置，在電磁閥5的供軟化出水口 502 與軟化器1之間經(jīng)軟管902連有三向切換閥6，該三向切換閥的一出水口 602 經(jīng)軟管908與軟化器1的進(jìn)水口 101連接，另一出水口 603與軟化器的出水 室104管連；當(dāng)電路系統(tǒng)檢測到自來水硬度足夠低時(shí)，不須軟化，也能夠滿 足電解和洗滌的要求，這種情況下，通過電路板電路的控制，電磁閥5和三 方切換閥6上電，自來水通過電磁閥5從三方切換閥的出水口 603直接進(jìn)入 軟化器1的出水室104供水給電解槽；當(dāng)需要軟化時(shí)，則自來水從三向切換 閥的出水口 602通過軟化器的進(jìn)水口 101進(jìn)入軟化器的給水室102，再通過離 子交換樹脂進(jìn)行軟化后進(jìn)入出水室104，供水給電解槽。本例給水裝置，在再 生劑投放器2的溢水口 202與排水軟管907之間的軟管909上聯(lián)有單向閥7， 可以防止排出水的倒流。其他結(jié)構(gòu)與工作原理與上例的相同。
權(quán)利要求
1、洗衣機(jī)給水裝置，具有進(jìn)水電磁閥(5)及分別與其供再生出水口(501)和供軟化出水口(502)管連的再生劑投放器(2)和軟化器(1)，設(shè)有帶有微處理器CPU的控制電路板，其特征是所述再生劑投放器的再生液容器(22)側(cè)面設(shè)有溢水口(202)，底部安裝有再生液開關(guān)閥(3)，再生液開關(guān)閥出口(302)與軟化器的再生液入口(153)管連，軟化器出水口(152)管連有電解槽(4)。
2. 如權(quán)利要求l所述的洗衣機(jī)給水裝置，其特征為所述與軟化器和再生 劑投放器管連的進(jìn)水電磁閥(5)的供軟化出水口 (502)連接三向切換閥(6), 該三向切換閥的一出水口 (602)與軟化器的入水口 (101)管連，另一出水 口 (603)與軟化器的出水室(104)管連；所述再生液容器的溢水口 (202) 后面連接有單向閥(7)。
3. 如權(quán)利要求1， 2所述的洗衣機(jī)給水裝置，其特征是所述控制電路板 上的微處理器設(shè)有電解槽內(nèi)的水的導(dǎo)電率和水的硬度計(jì)算程序以及根據(jù)水的 硬度和累積進(jìn)水流量判定再生的程序。
4. 如權(quán)利要求3所述的洗衣機(jī)給水裝置，其特征是所述控制電路板上的 微處理器還設(shè)有這種程序所述軟化器再生結(jié)束后，洗衣機(jī)首次進(jìn)水工作時(shí)， 給所述電解槽施加電解電壓，計(jì)算出再生后軟化器首次輸入電解槽的水的導(dǎo) 電率，并與一般進(jìn)水時(shí)的導(dǎo)電率比較，判斷再生劑是否有殘留從而判斷再生 劑是否己經(jīng)用完。
全文摘要
可軟化硬水并電解軟水提高洗滌效果，且能延長電解裝置使用壽命，軟化器再生無需每次投放再生劑的洗衣機(jī)給水裝置，具有進(jìn)水電磁閥(5)及分別與其供再生出水口(501)和供軟化出水口(502)管連的再生劑投放器(2)和軟化器(1)，設(shè)有帶有微處理器CPU的控制電路板，所述再生劑投放器的再生液容器(22)側(cè)面設(shè)有溢水口(202)，底部安裝有再生液開關(guān)閥(3)，再生液開關(guān)閥出口(302)與軟化器的再生液入口(153)管連，軟化器出水口(152)管連有電解槽(4)。本發(fā)明適合作洗衣機(jī)給水裝置。
文檔編號D06F39/08GK101191298SQ200610154690
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者周銀順, 華 王, 睿 鄧 申請人:杭州神林電子有限公司