一种便携式洗衣机的研发

王建华

摘要:笔者通过几年的研究,如今发明了一种便于携带的、大小仅似鼠标的超声波洗衣机,较好的补充了传统洗衣机的市场盲区。而且,这是一款同时具备除菌和软化衣物功能的洗衣机,功能卓著。以下就此作一个简单叙述。

关键词:便携式洗衣机;清洗;供电电路

自从有了洗衣机,人们的生活变得五彩多了,特别是家庭主妇们把需要花费上一两个小时的洗衣时间腾出来,可以做自己喜欢的事,陪陪童趣盎然的孩子,逗逗调皮可爱的宠物,对丈夫的抱怨也少了,可以说这是科技造福于人类的一个典型事例。但是如今的洗衣机其设计出发点大多集中在家庭固定摆放式使用上,而对那些类似单身公寓内住所空间局促人士、喜欢挎包旅游的驴友、常年商务出差的人员考虑不多,所以其存在市场开发的盲区。换句话说,如今传统意义上的洗衣机对以上这些人群"造福"程度还不够。

1传统洗衣机的研究现状和市场情况

传统的洗衣机目前主要是两个大类。一类是利用波轮或滚筒等旋转方式机械洗涤原理清洗衣物的洗衣机,目前在中国市场上百分之九十五以上是这类洗衣机。但这类洗衣机的不足是:一、摩擦过程中对衣物的损伤较大;二、水电用量较大;三、洗衣机内的细菌对衣物的再污染。特别是第三个问题,上海市疾病控制中心去年10月专门就此对市内128台使用一年以上的家用洗衣机进行抽样调查和检测,结果发现洗衣机内大肠菌群超标平均竟达81%以上,该结果在媒体上公布后曾引起一片哗然。第二类是大型超声波或负离子洗衣机,目前,部分科研实力较强的企业已经着手开始生产这类洗衣机,它克服了前一类洗衣机的一些弱点,比方说具有节能功效,也能除菌等。但这些负离子、超声波洗衣机在外行上还是没有摆脱传统洗衣机的模式,大多体积庞大,甚至其洗衣桶的体积要超过传统的洗衣机,加上产品价格相对高些,市场认同度反而不如第一类高。当然,洗衣机的外形庞大倒不一定厂家设计缺陷,因为在中国很多家庭,特别是农村家庭,洗衣机不仅是一个洗衣设备,同时它也是家庭摆设品,外形庞大、色彩艳丽的造型有时候更能得到市场的认可。另一个原因是,目前国内的洗衣机普及率仍不高,城镇为94%左右,农村不足4成。而据相关部门提供的数据,国内年需求量下限为2500万台左右。可以看出出,洗衣机行业在国内仍是个黄金行业。该行业内的企业仍在获取不菲的市场利润,可能也正因为此,较少有厂家考虑改进其设计。比方说象笔者在前文中提到的,去考虑为商务人士、旅行者开发便携式洗衣机。

2便携式洗衣机的设计出发点

便携式洗衣机的设计出发点是尽量小巧,最好能放进口袋,当然,这是在不损害洗衣功能和效果的前提下需要达到的。它的诞生是为了流动人群服务的,这个流动人群除了笔者前面提到的驴友、单身公寓住户、商务人士外,也可以扩展到大量的农村进城务工人员和学生等,这些人迁移频率较高,因此不愿花更多的钱置办新的机器,宁可去二手市场淘带危险、过期的旧机器。而在经济发展的今天,这一人口流动相当于总人口的18%左右。

笔者在考虑如何减小洗衣机的体积时,首先想到的是洗衣桶,传统洗衣机中最占体积的非洗衣桶莫属,它是储水、漂洗的所在地,似乎是必不可少的。但笔者大胆想象,是否能把它去掉,容器能否就地取材,因为不管你到哪里,哪怕是旅游或者求学务工,总找得到容器,比如脸盆、比如浴缸等等。是否可以把自然中存在的容器变成洗衣桶呢?答案是肯定的。最终笔者设计出了洗衣机的外形。

在叙述它的原理之前,先来说说这个小东西它是怎样工作的,这样便于理解。用笔者发明的洗衣机清洗衣物,首先得就地取材,找个容器,下图找的是一般私家车后备箱都配备的塑料收纳箱(其实,这不是最好的,如果能找个硬度更高的,比如搪瓷脸盆、浴缸等,洗衣效果会更好,洗衣时间也会适当缩短,因为这款洗衣机运用的是超声波在水中震荡渗透,把污作物从织物上分离的原理,而硬物能将超声波部分反射)→在容器里装上水,水量的多少根据衣物的大小和数量来定→然后适量加入洗衣粉→把衣物完全浸泡在水中-这一点非常重要,因为超声波的震荡渗透只在水中发生,超出水面那部分将不会被声波震荡到,所以无法达到清洗目的→洗衣器的圆盘部位(超声波发射组件)放入衣物底部→插上电源,圆盘部位发出超声波讯息,带动水快速震动→调整衣物的放置,尽量把没洗干净的部位靠近圆盘→不低于40分钟后,拔下插座,把圆盘从水中取出→衣物用清水漂净并晒。

从最终晒干衣物可以发现,这款洗衣机不仅洗衣效果不错,而且,衣物变得松软,而且除菌。

织物被放入洗衣盆,加洗衣粉后,把洗衣器圆盘部位放入盆底,另一头插电。确保衣物完全浸泡在水中。

3这款便携式洗衣机的工作原理

下面我们来阐述一下便携式洗衣机它的工作原理。即它是如何完成洗衣、软化、除菌的呢?结合下面的结构分解图我们可以看到,这种便携式洗衣器,包括将电能转化为高频电脉冲的能量转换部件组和清洗软化除菌部件组。

能量转换部件组通过双重绝缘的线缆7连接到清洗部件组的超声波换能器6上,超声波换能器6和波形片1相连(能量转换装置包括将电能转化为高频电脉冲的电路板10和机壳9、11。超声波换能器6通过扣盘3、4设置在波形片1和多孔盘2之间)。

清洗部件组内设有铝铁硼磁钢5。清洗装置外层设有纳米银粒子层。

电路板的电路包括供电电路和由三极管、电阻、电容和变压器组成的变压器反馈振荡电路。其中供电电路将市电220V,通过滤波电容,保险丝后,再通过电容,电感,共膜扼流圈组成的电源滤波器,滤波后经电阻,电容的限流电路后,经整流桥后输出电压信号V+。电压信号V+ 给由三极管,电阻,电容,变压器组成的变压器反馈振荡电路提供电源,最后又由变压器的输出端接超声波换能器6。超声波换能器6产生超声波,在水中产生空化作用,并结合四个铝铁硼磁钢5对水和衣物进行软化,使清洗速度加快,效果更佳。外壳有一层纳米银离子,杀菌效果明显,值得一提的是,纳米银离子杀菌效果是一般杀菌剂的100倍以上,可有效杀死超过600种病原菌,而且不会产生其他有害物质。

简单的说,这个发明是运用了超声波和磁场共振原理以及银粒子在水中分解后的高效杀菌技术。超声波在水中的振动形成一种机械震荡波,这种机械震荡波可以在交互区内随着压力的大小变化改变震荡波的方向 。而液体中溶解的气体从低压带中释放出来会形成大量的细小泡沫,随着压力上升泡沫会逐渐减少但不会完全消失。当超声波与这种泡沫表面接触时,随着压力大小的变化,超声波的振动频率对其表面的影响,每一次扩张和收缩都会相应地改变他们自身的大小。这些震荡波作用于浸泡在水中的衣物,通过结合超声波的物理振动和洗衣粉的化学处理,加速对污渍的分解,从而提高洗衣效果。因为用于洗衣和其他用途的生活用水中都含有矿物质,而且大多数矿物质中都含有水溶钙盐或镁盐。含水溶钙盐量高的水叫硬水, 由于衣物表面的有效成分和水溶钙盐的化学反应,用这种水清洗衣物会降低清洁效果。该项技术另一重要的特征是无需高温浸泡就能达到杀菌功效,因为当本产品运作时分离出来的银离子具有高效的杀菌效果。该产品添加的一种特殊材料-纳米银粒子(单体纳米银抗菌塑料母粒)。这种材料在水中分解成10-100nm(1nm=1.10-9m)纳米大小的微小粒子,并且允许银粒子在洗涤液中自由游走,银粒子得到释放后分裂成具有高效杀菌作用的银离子,温度越高,银粒子游走的速度越快。当温度达到40℃时,粒子游动到达一定的速度后会将银离子浓缩在tl.10-7to 2.10-8gion/l,此时的杀菌效果是最初的3到4倍。而且由于纳米银紧锁着织物的纤维 ,从而可以避免衣服变形褪色。

4发明的意义

这款洗衣机的研发成功意义是很大的,至少有以下几点:

一是普通的洗衣模式只是注重对污垢的清除,而忽视衣物的软化和除菌,而这款洗衣机利用磁场软化水质、纳米银高效除菌和超声波在水中的高强度震荡,同步实现对衣物清洗、除菌和软化。

二是节约能源。由于设计使用电流只有4瓦,所以它的用电量非常省,只相当于普通洗衣机的百分之几。

三是安全性高。因为通过电流低,十分安全。

四是具有其它衍生功能,比如可以清洗其它物品。超声波的超强去污能力早已广为人知,可以用它清洗眼镜片、戒指及饰物等;比如可以进行餐具、蔬菜、瓜果等的除菌。

在研发结束后笔者把这是一个仅为168克、象鼠标大小的洗衣机通过快速成型装配了若干个,交由不同的用户试用,他们的身份各不相同,有喜欢旅游的驴友、常年出差的商人、担心洗涤液损伤皮肤的时尚MM、注重内衣消毒的年轻妈妈等。事实证明基本达到设计效果。笔者还携该产品参加了由北京市科委、北京发明协会主办的北京发明创新大赛,获得了优秀奖;参加了由上海市总工会、上海市科学技术协会、上海市知识产权局等部门主办的上海优秀发明选拔赛,获得铜奖。事实证明,这项发明是有成效的,而假以时日,加以生产推广,相信它也将受到市场的欢迎。