长期以来,人们一般习惯于传统的晾晒衣物方法。但近年来,消费者对衣物速干的需求也在涌现,干衣机和洗干一体机具有高温杀菌的功能,有着方便快捷等特点,正在慢慢进入更多家庭。消费升级时代,满足用户美好生活的需求始终是格力科技创新的目标诉求。格力电器董事长兼总裁董明珠曾强调:“我们的定位是:消费者需要的、就是我们要做的,而不是别人做什么好、我就去做什么。”
格力电器董事长兼总裁董明珠在2024格力冰洗生活电器发布会上发表讲话
格力在制冷压缩机领域深耕多年,有着强大的技术实力,同时,董明珠担任ISO国际制冷压缩机分委会主席,在全球制冷压缩机行业拥有话语权。因此,格力踏足热泵洗衣机领域似乎有着得天独厚的优势。早在2014年下半年,格力就从消费者的干衣需求方面着手,开始了基于热泵干衣机的研究。时间来到2018年,公司在洗衣机方面积累了足够的技术力量,集“洗、烘、护”一体的热泵烘干机成为未来研发的方向。
此时,市场上广泛存在的是电加热形式的洗烘一体机,这类产品尽管有着烘干速度较快的优点,但高达100℃的烘干温度对常见的衣服纤维造成了极大的损伤。经过烘干的衣服过皱,与穿着所需的效果还有很大的差距。
“拿出来之后感觉到外表像扭成了麻花,很多用户反馈它烘出来很干,摸起来硬邦邦的。”格力热泵洗护机研发团队负责人魏工解释道。
而当时市场上存在的热泵干衣机烘干温度也基本在60~80℃之间,虽然比电加热式烘干机低了很多,但对于高档精细的面料来说还是太高。
更稳更快的
37℃体感烘干
能不能把烘干的温度控制在人体温度范围内?格力的技术人员发出提问。“羊毛、丝绸是动物性蛋白,高温会对其造成极大损害。”魏工团队对此展开了讨论,认为能穿就能烘干,接近37℃这个人体温度的烘干几乎不会对衣物造成损伤。
将烘干温度降低到37℃似乎并没有太大的难度,但稳定在37℃却是个不小的难题。“压缩机工作是要在一个合理运行频率的,烘干过程热泵系统的热负荷不断增大,如果此时频率太低,压缩机运行就会不稳定,可能会有异响、失步等问题,甚至无法维持正常运行。”魏工指出,若把频率升上来,温度便会升高并发生波动。
为将温度稳定地控制在37℃,团队将格力获得国家科技进步奖的1赫兹低频转矩控制技术应用至热泵洗护机中。该技术实现了变频空调1赫兹低频稳定运行,使得温度波动极其微小。此时行业内的热泵干衣机大多采用的是定频压缩机,有的甚至需要依靠电加热模块与热泵模块的配合,来实现快速升温烘干衣物。
要“检得准、控得准、速度快”,必须用到变频压缩机。
这一年,珠海凌达压缩机公司接到了一个新的需求,一款“控制精准,能力输出强”的压缩机开始进入研制流程。
作为格力旗下的工业品牌,凌达拥有极强的创新能力。不久后,格力第一款专门为热泵烘干研发的双转子变频压缩机诞生,凭借动力强劲、震动小、噪音小的特点,为热泵洗衣机的研发提供了基础保障。
“我们一开始考虑的就是变频方案。”魏工自信地强调,“它是有一定的技术门槛的。”尽管变频技术在空调上的应用比较广泛,但很少有企业将其应用至热泵烘干领域。
烘干过程中,定频压缩机通常需要通过频繁开关机来调节烘干温度,忽高忽低的温度变化极大的影响了衣服烘干效率。采用双转子变频压缩机后烘干速度更快,同时通过多维感温系统的精确检测和低频转矩控制技术,实现对温度的精确控制,保持烘干温度的稳定;此外,该烘干系统运行还非常节能,经实验室测试,比电加热式烘干省时30%以上,节能60%以上,省水100%。
受到风筝放飞启发的
蒸汽除皱技术
衣物在桶内滚动时容易形成褶皱,由于洗衣机滚筒容积的限制,衣物外观平整度的处理难度极大。“公司领导董总要求处理后的衣服不能皱,这个难度是非常大的。”魏工指出,“要使衣服表面平整,我们常用的工具是手持挂烫机或者是电熨斗。”
团队从实验室走进生活日常,观察到生活中人们对衣物褶皱的处理方式,决定将蒸汽发生器应用到洗衣机中,即模拟电熨斗及挂烫机效果,利用水蒸汽的作用进行除皱。
“市面上有出现类似的技术,比如超声波雾化。”魏工补充道,超声波产生的水雾穿过桶内与衣服接触,形成细小水珠挂在衣服表面,而水必须快速渗透到衣服纤维里才能起到舒展作用。
魏工团队采用的蒸汽护理技术在蒸汽产生过程中形成一定的蒸汽压,水分子在温度和压力双重作用下能快速渗透到衣服纤维中,舒展衣物抚平褶皱。与超声波震荡出的水雾相比,蒸汽渗透衣物的速度快、均匀性更高。
但,这还不够。
“我们还需要一个力去抚平它。”如何处理较深的衣物褶皱成为困扰团队的下一个难题,为此,技术员们尝试了多个方案,但一直没有达到理想的效果。
事情的转机还是来源于日常生活,那是珠海的一个普通周末。“有一次带小孩出去玩,发现有人在放风筝。”魏工回忆。折叠放置在袋子中的风筝取出来时非常皱,当风筝放飞后发生了变化,直到落下收回时绳子另一端的风筝已经变平整起来,他意识到正是风力的拉伸促使褶皱被展平了。
受到风筝的启发,回到实验室后的技术员对放风筝的过程进行了研究,将其应用到洗衣机场景中,对原有的蒸汽护理技术做了进一步的改进。“我们给它输入了一个大风量。”魏工介绍,他们让筒里的衣物在风力和滚筒的相向转动之下随风起舞,均匀受风,就像飞起来的风筝一样。同时,在洗涤过程采用独特的漂平技术,使桶内的衣物能够在水中悬浮起来。柔缓水流抚平衣物皱褶,就像风筝起飞前的展平。
由于干衣和湿衣重量具有差异,团队还针对不同状态的衣物设置专属的运行节奏,使得不同状态中的衣服都能抛至理想高度,最大程度地抚平褶皱。
解放双手的
滤网自动清洗技术
衣物在烘干过程中会产生毛屑,常见的冷凝式洗干机没有毛屑过滤装置,一部分毛屑会残留在烘干风道中,二次污染衣物,时间长了也会影响烘干效果。而热泵干衣机一般都设置手动清洗的滤网,用户需要定时取出内置的滤网,用毛刷清理掉滤网上的毛屑。清洗的过程中也可能有粉尘挥发出来,对用户健康造成危害。团队下定决心解决洗衣机自身的清洁问题,“在没有用户干预的情况下,机器自主解决掉烘干过程产生的毛屑,这才是一个好产品应该具备的功能。”魏工强调,解放用户双手正是团队的目标。
“滤网自清洗是一个核心的技术,而且难度非常大,一开始我们走了弯路。”魏工指出。为解决这个难点,历经多次仿真分析、数十次手板实验,不停改进清洗方式、水流冲洗角度、冲洗速度、冲洗逻辑等,在公司和部门领导的大力支持下,团队开始了长达半年的技术攻关。
首先是滤网的选择。不同目数的滤网拦截毛屑的效果具有很大的差异,他们分别尝试采用了80目、90目、100目、130目甚至150目的滤网。目数越多滤网越密拦截的效率就越高,但越密的滤网导致了风量的衰减,显然,风量减少会进一步影响到烘干效果。“我们必须在拦截效率和烘干速度之间找到一个平衡点。”经过多次尝试,团队最终找到了合理的滤网目数,既保证了烘干效果又避免毛屑堵塞蒸发器。
那么如何清理滤网呢?他们想到了水。为仔细观察冲洗效果,团队制作了透明的样件用于测试。幸运的是,水能轻易冲刷掉滤网上的异物。
然而,在进一步的测试中,问题显露出来:由于滤网的密度比较高,喷淋的水经过滤网后变得无力,毛屑并没有完全被冲下去,长时间使用后滤网上残留的毛屑将越来越多,影响烘干效果。
“既然渗透过来的水没有力,那我们换一种方式让它冲得强烈一点。”魏工提出,“可以将滚筒升高一定的转速,将水反向激荡起来冲刷滤网。”团队决定利用滚桶高速转动的力把用于清洁的水激荡起来,从内桶壁卷出的水对滤网起到了刷洗作用。就这样,在冲洗和刷洗的双重作用下,滤网上的毛屑被清洗干净。
此外,这种主动式清洗方式还能智能检测滤网的毛絮情况,做到了毛屑的后台自动清洗,他们将其命名为“iCleaner全域智洁系统”。
为进一步实施清洁,对于可能穿过滤网的粉尘,团队在蒸发器上设置了水幕清新装置,过滤掉空气中的异味分子、灰尘颗粒,保证烘干过程的风清洁如新。
从2018年定下产品目标,到2020年的8月份实现量产,这个近20人的团队历经三年推出了格力首款集洗涤、烘干、护理于一体的热泵洗护机。
“如新”洗护机传承格力空调核心科技,利用热泵技术产生最低可至37℃的柔风进行干衣。这款完全由格力自主研发的洗护机搭配水幕清新技术、蒸汽护理技术、智能投放技术、双重毛屑自清洁技术等,具备除皱、除味功能,实现了毛屑自动清理,为消费者创造了更美好的使用体验。
“热泵烘干和晾干体验感是不一样的,晾的衣服挂起来之后有悬垂力的作用,另外自来水里含有一些钙镁离子可能残留在衣物中,导致衣物摸起来比较硬。”魏工介绍,热泵烘干的衣物摸起来是软的,手感比较蓬松。
工作多年以来,这个以男性成员为主的研发团队也学会更认真地当一个用户。工作之余,他们常常在家中蹲在洗衣机前观察洗衣机的转动以及不同衣物转动中的形态变化。几年间,成员们都获得了更强的观察力,也更懂得用户需要什么样的体验。
热泵洗护机研发团队合影
“我们不能用科技给用户造成更多负担。”魏工始终认为,科技是给机器做加法,给用户做减法,帮助用户解决生活中的不便。
值得注意的是,格力实现了热泵洗护机的完全自主研发。在技术可控的情况下,不需要依赖于外来的技术。“我们技术的延续性非常好,实现了内部的积累和有效传承,能在自主研发的基础上不断升级更新。”魏工告诉我们,热泵洗衣机的升级创新还在继续,格力将给用户带来更具科技感、更显智能化的产品。
“如新”二代热泵洗护机
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