新型超聲波洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)原理分析

摘 要：雖然超聲波洗衣機(jī)的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)很長時間了，但是由于其設(shè)備體積大、設(shè)備成本高、操作復(fù)雜、洗滌效果差等因素所占市場份額一直都很小。為此文章提出了一種新型的超聲波洗衣機(jī)，和傳統(tǒng)洗衣機(jī)相比，這種新型超聲波洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)、功能上都發(fā)生了改變。通過超聲波空化作用，乳化衣物上的油污，從而令衣物上的固體粒子脫離，凈化衣物。并利用高溫高速氣流干燥熨燙衣物，令洗滌、干燥、熨燙一體化，同普通洗衣機(jī)比洗滌效果毫不遜色，并且細(xì)節(jié)處理更加到位。

關(guān)鍵詞：超聲波洗衣機(jī)；結(jié)構(gòu)；原理

上世紀(jì)末，超聲波洗衣技術(shù)便已經(jīng)研發(fā)出來，但由于各種因素其并未得到實(shí)際的應(yīng)用，也并未得到商品化。而21世紀(jì)初，超聲波洗衣機(jī)才真正問世，但由于其設(shè)備缺陷，并未真正在市場中推廣開來，消費(fèi)者對其的認(rèn)可度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)洗衣機(jī)。

目前超聲波洗衣技術(shù)已經(jīng)逐漸完善，但由于該類洗衣機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所設(shè)計(jì)的設(shè)備外形不美觀，且造型單一，因而致使超聲波洗衣機(jī)市場占有量較低。很多市面上的設(shè)備做功粗糙，缺乏美感，不精致的設(shè)計(jì)不但會影響視覺效果，還會影響設(shè)備的使用壽命。并且在人機(jī)交互體驗(yàn)上，超聲波洗衣機(jī)也并不完善，龐大的設(shè)備體積雖然易于操作，但是人機(jī)交互體驗(yàn)較差。目前國內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中并不重視設(shè)備、人、環(huán)境的系統(tǒng)性，使得超聲波洗衣機(jī)的色彩、視覺效果都很難融入到使用環(huán)境中，令人感覺不和諧，并且設(shè)計(jì)中也沒有以人為本，充分考慮人這一因素，明顯沒有結(jié)合人體工程學(xué)，如此一來更加難以適應(yīng)國外市場。為了市場上的超聲波洗衣機(jī)，令其更加完善，文章提出了一款新型超聲波洗衣機(jī)，同市場上的設(shè)備相比，其在結(jié)構(gòu)功能上都進(jìn)行了革新。該洗衣機(jī)主要由操作臺、清潔裝置、儲液裝置三部分構(gòu)成，通過手柄控制清潔功能以及干燥功能，即用力壓衣物時進(jìn)行清潔，輕觸衣物時進(jìn)行干燥。

1 結(jié)構(gòu)分析

超聲波洗衣機(jī)的研發(fā)是為了降低洗衣機(jī)在清洗衣物時的噪聲，在不影響洗滌功能以及洗滌效果的基礎(chǔ)上增加洗衣機(jī)功能，便于消費(fèi)者使用的。因此，只有得到消費(fèi)者的認(rèn)可，超聲波洗衣機(jī)才能夠在市場中得到發(fā)展，并進(jìn)一步增加市場占有量。

因此在對超聲波洗衣機(jī)進(jìn)行革新時首先應(yīng)當(dāng)從減小設(shè)備體積入手，傳統(tǒng)洗衣機(jī)中體積最大的是洗衣桶，洗衣桶的主要作用是漂洗、儲水，是必不可少的。新型超聲波洗衣機(jī)可以對這一部分進(jìn)行改造，摒棄傳統(tǒng)的衣物必須在容器中洗滌的概念。超聲波洗衣機(jī)主要由三大結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中儲液裝置由兩部分構(gòu)成，即儲液杯、廢液罐。其中儲液杯體積相對較大，可以將其固定在底座，而廢液罐體積相對較小，可以設(shè)置在儲液杯下方。而清潔裝置也主要由兩部分構(gòu)成，即手柄清潔器、換能器。其中換能器主要用于生產(chǎn)超聲波，其主要結(jié)構(gòu)包括四個振子、超聲波發(fā)生器以及信號線，其中四個振子設(shè)置在手柄清潔器面板上，而發(fā)生器設(shè)置與底座內(nèi)，其和四個振子由信號線連接。

手柄清潔器類似于氣體熨斗，同信號線、回水管、供水管相聯(lián)，其表層的吸水纖維墊同供水管相聯(lián)，由于吸水纖維墊具有一定吸力，在大氣壓作用下可以從儲液杯中吸取清水，而清潔衣物過程中所產(chǎn)生的廢水則由手柄清潔器底部的回收倉進(jìn)行回收。吸水纖維墊同回收倉之間設(shè)置有篦漏網(wǎng)，受到重力以及壓力的作用，廢水會流入回收倉，并通過回水管進(jìn)入廢液罐中。通過四個振子產(chǎn)生超聲波，其由手柄清潔器上的開關(guān)進(jìn)行控制，開關(guān)打開則發(fā)出超聲波，衣物同手柄清潔器上的纖維墊之間會形成超聲波共振場，對衣物局部污物、水進(jìn)行空化，由于局部能量的高度集中，溫度升高，致使水氣化，因此通過用手柄清潔器擠壓衣物可以完成衣物的清洗。

此外，底座具有傾斜的上表面，且上表面設(shè)置有凸卡（截面為倒梯形），儲液杯具有傾斜底面，斜平面上設(shè)置凹槽（截面為梯形），如此一來儲液杯可以同底座咬合緊貼在一起。由于儲液杯質(zhì)量相對較大，通過這種方式固定更加穩(wěn)定。而在儲液杯下部，廢液罐也通過這種方式卡合在底座上，以保證廢液罐穩(wěn)定。由于超聲波發(fā)生器質(zhì)量較大，設(shè)置與底座里可以穩(wěn)定主機(jī)重心，保證設(shè)備平穩(wěn)。設(shè)備操作板設(shè)置在底座正面，可以對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行控制調(diào)整，兩側(cè)的小型清潔柄可以用以清潔小型污漬。

2 工作原理

超聲波洗衣機(jī)是如何完成洗衣、熨燙和干燥的呢？這種超聲波洗衣器包括將電能轉(zhuǎn)化為高頻電脈沖的能量轉(zhuǎn)換部件組（主機(jī)）和清洗部件組（手柄清潔器）。由于手柄纖維墊及接觸的衣物里的水受到超聲波的輻射，使液體中的微氣泡能夠在超聲波的作用下保持振動，當(dāng)聲壓或者聲強(qiáng)達(dá)到一定程度時，氣泡就會迅速膨脹，然后又突然閉合。在這個過程中，氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生沖擊波，使氣泡周圍產(chǎn)生1012～1013Pa的壓力，這種超聲波空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們?nèi)芙庥谌芤褐小Ｕ羝涂栈瘜ξ酃傅闹苯臃磸?fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面之間的吸附，另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離。氣體型氣泡的振動對固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦出現(xiàn)縫隙，氣泡立即“鉆入”使污層脫落，由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時，油被乳化后固體粒子自行脫落，超聲波在清洗液中傳播時會產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，形成射流，沖擊清洗物，同時由于非線性效應(yīng)會產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面會產(chǎn)生高速的微射流，所有這些作用，能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增強(qiáng)攪拌、擴(kuò)散作用，加速可溶性污物的溶解。

設(shè)備加水以及排放廢水時，只需要將廢液罐和儲液杯從卡槽中沿著卡槽方向取出即可。通過實(shí)踐檢驗(yàn)可以看出，該洗衣機(jī)清洗衣物的效果顯著，并且可以進(jìn)行干燥和熨燙，不會對衣物造成磨損，且可以令衣物更加松軟。

3 超聲波洗衣機(jī)特點(diǎn)分析

3.1 可以自由裝卸廢液罐

由于廢液罐設(shè)置在儲液杯下放，通過卡合固定的方式固定，清潔過程中所產(chǎn)生的廢液儲存在廢液灌中，需要清理廢液罐中的廢液時，只需從卡槽上取出廢液罐，倒掉其中的廢水即可。

3.2 咬合設(shè)計(jì)

由于儲液杯的質(zhì)量較大，因而將其固定在底座時采用了咬合固定的方式，而沒有使用螺釘進(jìn)行固定，其他設(shè)備也是通過咬合方式進(jìn)行固定。此外底座結(jié)構(gòu)為四足結(jié)構(gòu)，令整體的穩(wěn)定性更高。

3.3 設(shè)計(jì)分體

為了便于使用，有效縮減設(shè)備占用的空間，設(shè)計(jì)上采用了分體設(shè)計(jì)，將質(zhì)量大的部件設(shè)置在主機(jī)上，而清潔器則以手柄的形式由人進(jìn)行操作，便于清洗、干燥。

3.4 手柄清潔器

由于采用分體式結(jié)構(gòu)，清潔裝置為手柄型，并且手柄清潔器設(shè)計(jì)成氣體熨斗形狀便于操作，清潔人員只需拿起手柄便可以對衣物進(jìn)行洗滌，并且通過手柄還可以對衣物進(jìn)行干燥、熨燙，有效減少清洗衣物的工作量。

3.5 體積小

該新型設(shè)備的主要目的在于減小設(shè)備體積，因而清潔器以手持尺寸作為設(shè)計(jì)尺寸，不但不會影響使用效果，還有效縮小了設(shè)備體積。

3.6 換能器的分體安裝

不同于傳統(tǒng)換能器，該設(shè)備換能器由三部分組成，超聲波發(fā)生器以及振子設(shè)置于手柄上，由信號線同主機(jī)相聯(lián)。

4 結(jié)束語

該設(shè)備不但能夠有效提高衣物的清洗效率，還能夠節(jié)約洗滌漂洗時間，并且由于使用超聲波進(jìn)行衣物的清洗，因而節(jié)約了洗滌劑，無需大量的用水。從這一點(diǎn)分析可以有效節(jié)省產(chǎn)洗滌劑所使用的人力物力和資源，并且該種方式的環(huán)保性更高，社會效益明顯。所以，超聲波洗衣機(jī)作為洗衣機(jī)未來的發(fā)展方向，具有一定的研究價值。

參考文獻(xiàn)

[1]KeikoGotoh.超聲波在紡織品水溶液洗滌中的應(yīng)用[J].工業(yè)與公共設(shè)施清潔，2013（7）：54-59.

[2]阮建林.步進(jìn)式超聲波清洗設(shè)備[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

[3]曹其福.超聲波的職業(yè)損害與預(yù)防[C]//2007年全國醫(yī)學(xué)影像（重慶）學(xué)術(shù)交流會論文匯編.重慶：中華醫(yī)學(xué)會繼續(xù)教育部，2008.