超声波洗衣与传统洗衣技术的探讨

颜秋艳

（北京理工大学珠海学院，广东珠海519088）

超声波洗衣与传统洗衣技术的探讨

颜秋艳

（北京理工大学珠海学院，广东珠海519088）

介绍了市面兴起的一种超声波洗衣技术，将其与传统洗衣机在洗涤原理、结构性能、优缺点等各方面进行了综合比较，并对超声波洗衣机的现状及应用前景进行了分析。

超声波；洗衣机；洗涤原理

引言

从1901年美国费希尔发明第一台洗衣机以来，人的双手就从搓板、棒槌等这些繁重的洗衣工作中逐渐得到解放，手工洗衣也已成为历史。目前市面成熟的洗衣机有三大种类：1）滚筒式洗衣机；2）波轮式洗衣机；3）搅拌式洗衣机。这三种洗衣机都属于机械式洗衣，其工作原理均是依靠洗涤剂和外界作用力将衣物上的污垢清除。机械式洗衣容易造成衣物缠绕、变形及磨损，不仅需要耗费大量的水，而且使用的洗涤剂污染环境。如今各大洗衣机厂家在围绕节水、节能、环保、智能化等环节上，采用新原理、新材料，不断改进结构推出新产品，一种新颖的洗衣技术——超声波洗衣已被研制出来［1］。本文在对比传统洗衣与超声波洗衣技术的洗涤原理、结构性能及优缺点的基础上，阐述了超声波洗衣机面临的技术难题及未来发展趋势。

1 传统洗衣机结构及机理

滚筒式洗衣机：滚筒式洗衣机在工作时衣物大部分是浸泡在液体中，小部分暴露在外，衣物和清洗液随滚筒的正反向旋转自由升高、翻滚及降落，在反复的翻滚中产生冲刷及摩擦力，从而使附着在衣物上的污垢去除。滚筒式洗衣机模拟人工手搓洗衣，衣物和清洗液在滚桶内依靠自身重力被来回摔打、揉搓，洗衣过程用水量小，拥有洗净度高、衣服不易缠绕等优点，但洗衣需要长时间滚动滚筒，洗衣耗时耗电［2］。

波轮式洗衣机：波轮式洗衣机工作时衣物全部浸于液面下，依靠波轮高速运动使洗涤液产生涡流来冲刷衣物上的污垢，同时衣物与桶壁、衣物与衣物之间也会产生冲击和摩擦，最终实现对衣物的洗涤功能［3］。波轮式洗衣机机型结构简单，生产成本低，普及性广，但由于旋涡洗涤方式使衣物团块内部得不到全面冲刷，洗涤均匀度低，且旋流运动易产生卷吸，造成衣物缠绕打结，会增大衣物磨损率。

搅拌式洗衣机：搅拌式洗衣机的内筒中央有一个搅拌棒和几片搅拌翼，能够保持在360°内依据不同衣物质地、脏污程度、洗涤衣物重量等快慢来回的旋转，使搅拌叶与衣物之间产生摩擦而进行清洗，也类似手搓衣物的效果，可彻底清除污渍。搅拌式洗衣机兼具波轮式与滚筒式洗衣机的优点，洁净力最强，衣物不缠绕，省电，省洗衣液等。但相比前两种洗衣方式其对衣物的损坏性加大，噪音最大，由于产量小价格又偏高，主要产销在欧美国家。

2 超声波洗衣机结构与工作原理

2.1 超声波洗衣机结构

超声波洗衣机在传统洗衣机优缺点的基础上应首先在洗衣效率、衣物的损伤度、节能环保等问题上进行研制，其次再解决目前洗衣机体积大、洗衣时间长、功能单一、噪声大等问题［4］。超声波洗衣机主要结构包括洗衣缸、超声波发生器、换能器、气泡发生器等。洗衣缸是盛放清洗衣物和清洗液的容器，结构设计上要使超声波受阻小而清洗液又易于流动。超声波发生器是产生一定频率的电磁能并将该电能提供给换能器的装置。换能器在超声波洗衣机中则是用来进行能量转换的器件，将接收过来的超声频电能转换为声能。目前我国在超声波清洗机上主要采用的是压电换能器，这种换能器的电声转换效率高、价格又便宜。

为实现超声波清洗的高效率，应当配置好洗衣缸中声场的分布，选择最佳的声强和频率等参数，整机外形尺寸（长×宽×高）设计约600 mm×500 mm× 800 mm，工作频率一般选在20～50 kHz之间，洗净比可达1.2。

2.2 超声波清洗原理

超声波清洗原理是超声空化气泡在产生的冲击波、微声流、微射流及清洗液本身振动效应来去除衣物上的污垢。空化气泡振动与固体表面会发生摩擦，污垢膜的边缘随即产生缝隙，气泡趁机钻入缝隙中进行振动，使污垢膜被撕裂及剥落，同时气泡在爆裂时产生的冲击波也会作用在污垢上，使不溶性污垢被击碎，从清洗件表面散落下来而分散到清洗液中［5］。其清洗流程如图1所示。

图1 超声波清洗流程图

3 超声波洗衣的优点与应用前景

目前波轮和滚筒式洗衣机的各项技术已经非常成熟，超声波清洗技术也已见诸应用，相比传统洗衣技术，超声波洗衣有以下优点：

1）超声波产生的空化气泡能分散到衣物的每个角落，清洗无死角，洗净度高。

2）清洗速度快，洗衣用时短，质量高，节水节电。

3）易于实现自动化，工作效率高，少用或不用洗涤剂，经济又环保。

4）对衣物磨损率低，能确保高档衣物洗涤时不产生变形和缠绕等问题。

但超声波洗衣机的设计还存在一些结构及材料上的困难。比如超声波洗衣机是靠超声空化效应达到洗涤目的，但空化效应会产生很大的噪声，即使合理选择超声波的频率范围也避免不了噪音，如何在洗衣缸内设计减噪装置或加装吸声材料是目前尚未解决的实际问题。随着人们节能环保意识的增强以及对洗衣质量要求的提高，单纯机械式的洗涤方式已不能满足人们的使用要求，伴随着相关技术的成熟，高度节水节能、智能化的超声波洗衣机将成为各洗衣机厂家研发的重点和未来家用洗衣机市场的主打产品。

［1］王梅.国产“超声波洗衣机”问世［J］.家庭电子，2002（10）:16.

［2］袁瑞梅.滚筒和波轮洗衣机的比较［J］.农村电工，2011（2）:48.

［3］赵旭，李鸿升.波轮式洗衣机洗涤模式与优缺点的研究［J］.西北轻工业学院学报，2000，18（2）:70-73.

［4］于钊.一种超声波洗衣机的研发［J］.机械设计与制造工程，2015，44（3）:76-78.

［5］周德麟.超声波洗衣机清洗的机理和结构的探讨［J］.家用电器科技，2002（6）:72-76.

（编辑：王红霖）

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

广东省机械工程及自动化专业综合改革试点项目资助（3200006/021）。

颜秋艳（1988—），女，湖南邵阳人，硕士，初级工程师，研究方向：机械装备设计与测控。