新型超聲波洗衣機結構原理分析

摘 要：雖然超聲波洗衣機的技術研發已經很長時間了，但是由于其設備體積大、設備成本高、操作復雜、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，和傳統洗衣機相比，這種新型超聲波洗衣機從結構、功能上都發生了改變。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，同普通洗衣機比洗滌效果毫不遜色，并且細節處理更加到位。

關鍵詞：超聲波洗衣機；結構；原理

上世紀末，超聲波洗衣技術便已經研發出來，但由于各種因素其并未得到實際的應用，也并未得到商品化。而21世紀初，超聲波洗衣機才真正問世，但由于其設備缺陷，并未真正在市場中推廣開來，消費者對其的認可度也遠遠低于傳統洗衣機。

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

1 結構分析

超聲波洗衣機的研發是為了降低洗衣機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上增加洗衣機功能，便于消費者使用的。因此，只有得到消費者的認可，超聲波洗衣機才能夠在市場中得到發展，并進一步增加市場占有量。

因此在對超聲波洗衣機進行革新時首先應當從減小設備體積入手，傳統洗衣機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。新型超聲波洗衣機可以對這一部分進行改造，摒棄傳統的衣物必須在容器中洗滌的概念。超聲波洗衣機主要由三大結構構成，其中儲液裝置由兩部分構成，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，可以設置在儲液杯下方。而清潔裝置也主要由兩部分構成，即手柄清潔器、換能器。其中換能器主要用于生產超聲波，其主要結構包括四個振子、超聲波發生器以及信號線，其中四個振子設置在手柄清潔器面板上，而發生器設置與底座內，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，其表層的吸水纖維墊同供水管相聯，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生的廢水則由手柄清潔器底部的回收倉進行回收。吸水纖維墊同回收倉之間設置有篦漏網，受到重力以及壓力的作用，廢水會流入回收倉，并通過回水管進入廢液罐中。通過四個振子產生超聲波，其由手柄清潔器上的開關進行控制，開關打開則發出超聲波，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，且上表面設置有凸卡（截面為倒梯形），儲液杯具有傾斜底面，斜平面上設置凹槽（截面為梯形），如此一來儲液杯可以同底座咬合緊貼在一起。由于儲液杯質量相對較大，通過這種方式固定更加穩定。而在儲液杯下部，廢液罐也通過這種方式卡合在底座上，以保證廢液罐穩定。由于超聲波發生器質量較大，設置與底座里可以穩定主機重心，保證設備平穩。設備操作板設置在底座正面，可以對設備的工作狀態進行控制調整，兩側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化為高頻電脈沖的能量轉換部件組（主機）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，當聲壓或者聲強達到一定程度時，氣泡就會迅速膨脹，然后又突然閉合。在這個過程中，氣泡閉合的瞬間產生沖擊波，使氣泡周圍產生1012～1013Pa的壓力，這種超聲波空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們溶解于溶液中。蒸汽型空化對污垢的直接反復沖擊，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行擦洗，污層一旦出現縫隙，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生正負交變的聲壓，形成射流，沖擊清洗物，同時由于非線性效應會產生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面會產生高速的微射流，所有這些作用，能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增強攪拌、擴散作用，加速可溶性污物的溶解。

設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。通過實踐檢驗可以看出，該洗衣機清洗衣物的效果顯著，并且可以進行干燥和熨燙，不會對衣物造成磨損，且可以令衣物更加松軟。

3 超聲波洗衣機特點分析

3.1 可以自由裝卸廢液罐

由于廢液罐設置在儲液杯下放，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 咬合設計

由于儲液杯的質量較大，因而將其固定在底座時采用了咬合固定的方式，而沒有使用螺釘進行固定，其他設備也是通過咬合方式進行固定。此外底座結構為四足結構，令整體的穩定性更高。

3.3 設計分體

為了便于使用，有效縮減設備占用的空間，設計上采用了分體設計，將質量大的部件設置在主機上，而清潔器則以手柄的形式由人進行操作，便于清洗、干燥。

3.4 手柄清潔器

由于采用分體式結構，清潔裝置為手柄型，并且手柄清潔器設計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行洗滌，并且通過手柄還可以對衣物進行干燥、熨燙，有效減少清洗衣物的工作量。

3.5 體積小

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

3.6 換能器的分體安裝

不同于傳統換能器，該設備換能器由三部分組成，超聲波發生器以及振子設置于手柄上，由信號線同主機相聯。

4 結束語

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

參考文獻

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