超聲波洗衣與傳統洗衣技術的探討

顏秋艷

（北京理工大學珠海學院，廣東珠海519088）

超聲波洗衣與傳統洗衣技術的探討

顏秋艷

（北京理工大學珠海學院，廣東珠海519088）

介紹了市面興起的一種超聲波洗衣技術，將其與傳統洗衣機在洗滌原理、結構性能、優缺點等各方面進行了綜合比較，并對超聲波洗衣機的現狀及應用前景進行了分析。

超聲波；洗衣機；洗滌原理

引言

從1901年美國費希爾發明第一臺洗衣機以來，人的雙手就從搓板、棒槌等這些繁重的洗衣工作中逐漸得到解放，手工洗衣也已成為歷史。目前市面成熟的洗衣機有三大種類：1）滾筒式洗衣機；2）波輪式洗衣機；3）攪拌式洗衣機。這三種洗衣機都屬于機械式洗衣，其工作原理均是依靠洗滌劑和外界作用力將衣物上的污垢清除。機械式洗衣容易造成衣物纏繞、變形及磨損，不僅需要耗費大量的水，而且使用的洗滌劑污染環境。如今各大洗衣機廠家在圍繞節水、節能、環保、智能化等環節上，采用新原理、新材料，不斷改進結構推出新產品，一種新穎的洗衣技術——超聲波洗衣已被研制出來［1］。本文在對比傳統洗衣與超聲波洗衣技術的洗滌原理、結構性能及優缺點的基礎上，闡述了超聲波洗衣機面臨的技術難題及未來發展趨勢。

1 傳統洗衣機結構及機理

滾筒式洗衣機：滾筒式洗衣機在工作時衣物大部分是浸泡在液體中，小部分暴露在外，衣物和清洗液隨滾筒的正反向旋轉自由升高、翻滾及降落，在反復的翻滾中產生沖刷及摩擦力，從而使附著在衣物上的污垢去除。滾筒式洗衣機模擬人工手搓洗衣，衣物和清洗液在滾桶內依靠自身重力被來回摔打、揉搓，洗衣過程用水量小，擁有洗凈度高、衣服不易纏繞等優點，但洗衣需要長時間滾動滾筒，洗衣耗時耗電［2］。

波輪式洗衣機：波輪式洗衣機工作時衣物全部浸于液面下，依靠波輪高速運動使洗滌液產生渦流來沖刷衣物上的污垢，同時衣物與桶壁、衣物與衣物之間也會產生沖擊和摩擦，最終實現對衣物的洗滌功能［3］。波輪式洗衣機機型結構簡單，生產成本低，普及性廣，但由于旋渦洗滌方式使衣物團塊內部得不到全面沖刷，洗滌均勻度低，且旋流運動易產生卷吸，造成衣物纏繞打結，會增大衣物磨損率。

攪拌式洗衣機：攪拌式洗衣機的內筒中央有一個攪拌棒和幾片攪拌翼，能夠保持在360°內依據不同衣物質地、臟污程度、洗滌衣物重量等快慢來回的旋轉，使攪拌葉與衣物之間產生摩擦而進行清洗，也類似手搓衣物的效果，可徹底清除污漬。攪拌式洗衣機兼具波輪式與滾筒式洗衣機的優點，潔凈力最強，衣物不纏繞，省電，省洗衣液等。但相比前兩種洗衣方式其對衣物的損壞性加大，噪音最大，由于產量小價格又偏高，主要產銷在歐美國家。

2 超聲波洗衣機結構與工作原理

2.1 超聲波洗衣機結構

超聲波洗衣機在傳統洗衣機優缺點的基礎上應首先在洗衣效率、衣物的損傷度、節能環保等問題上進行研制，其次再解決目前洗衣機體積大、洗衣時間長、功能單一、噪聲大等問題［4］。超聲波洗衣機主要結構包括洗衣缸、超聲波發生器、換能器、氣泡發生器等。洗衣缸是盛放清洗衣物和清洗液的容器，結構設計上要使超聲波受阻小而清洗液又易于流動。超聲波發生器是產生一定頻率的電磁能并將該電能提供給換能器的裝置。換能器在超聲波洗衣機中則是用來進行能量轉換的器件，將接收過來的超聲頻電能轉換為聲能。目前我國在超聲波清洗機上主要采用的是壓電換能器，這種換能器的電聲轉換效率高、價格又便宜。

為實現超聲波清洗的高效率，應當配置好洗衣缸中聲場的分布，選擇最佳的聲強和頻率等參數，整機外形尺寸（長×寬×高）設計約600 mm×500 mm× 800 mm，工作頻率一般選在20～50 kHz之間，洗凈比可達1.2。

2.2 超聲波清洗原理

超聲波清洗原理是超聲空化氣泡在產生的沖擊波、微聲流、微射流及清洗液本身振動效應來去除衣物上的污垢。空化氣泡振動與固體表面會發生摩擦，污垢膜的邊緣隨即產生縫隙，氣泡趁機鉆入縫隙中進行振動，使污垢膜被撕裂及剝落，同時氣泡在爆裂時產生的沖擊波也會作用在污垢上，使不溶性污垢被擊碎，從清洗件表面散落下來而分散到清洗液中［5］。其清洗流程如圖1所示。

圖1 超聲波清洗流程圖

3 超聲波洗衣的優點與應用前景

目前波輪和滾筒式洗衣機的各項技術已經非常成熟，超聲波清洗技術也已見諸應用，相比傳統洗衣技術，超聲波洗衣有以下優點：

1）超聲波產生的空化氣泡能分散到衣物的每個角落，清洗無死角，洗凈度高。

2）清洗速度快，洗衣用時短，質量高，節水節電。

3）易于實現自動化，工作效率高，少用或不用洗滌劑，經濟又環保。

4）對衣物磨損率低，能確保高檔衣物洗滌時不產生變形和纏繞等問題。

但超聲波洗衣機的設計還存在一些結構及材料上的困難。比如超聲波洗衣機是靠超聲空化效應達到洗滌目的，但空化效應會產生很大的噪聲，即使合理選擇超聲波的頻率范圍也避免不了噪音，如何在洗衣缸內設計減噪裝置或加裝吸聲材料是目前尚未解決的實際問題。隨著人們節能環保意識的增強以及對洗衣質量要求的提高，單純機械式的洗滌方式已不能滿足人們的使用要求，伴隨著相關技術的成熟，高度節水節能、智能化的超聲波洗衣機將成為各洗衣機廠家研發的重點和未來家用洗衣機市場的主打產品。

［1］王梅.國產“超聲波洗衣機”問世［J］.家庭電子，2002（10）:16.

［2］袁瑞梅.滾筒和波輪洗衣機的比較［J］.農村電工，2011（2）:48.

［3］趙旭，李鴻升.波輪式洗衣機洗滌模式與優缺點的研究［J］.西北輕工業學院學報，2000，18（2）:70-73.

［4］于釗.一種超聲波洗衣機的研發［J］.機械設計與制造工程，2015，44（3）:76-78.

［5］周德麟.超聲波洗衣機清洗的機理和結構的探討［J］.家用電器科技，2002（6）:72-76.

（編輯：王紅霖）

Discussion with Conventional Ultrasonic Laundry Laundry Technology

Yan Qiuyan
（Zhuhai Couege of Beijing Institute of Technology School，Zhuhai Guangdong 519088）

This paper introduces the market rise of a laundry ultrasonic technology，and a comprehensive comparison of the conventional washing machine in all aspects washing principle，structure and properties，advantages and disadvantages，and the current situation and prospects of ultrasonic washing machine are analyzed.

ultrasound；washing principle；washing machine

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.10

TS205

A

2095-0748（2016）14-0023-02

2016-05-18

廣東省機械工程及自動化專業綜合改革試點項目資助（3200006/021）。

顏秋艷（1988—），女，湖南邵陽人，碩士，初級工程師，研究方向：機械裝備設計與測控。