CN104790166B - 洗衣机和洗涤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了洗衣机和洗涤方法。该洗衣机包括：外筒；内筒，可旋转地设置在外筒内部；以及超声波发生器，配置为向装载于内筒中的洗涤水发射超声波，并产生气泡。超声波发生器施加超声波能量到洗涤水以引起气泡的混沌振荡。

Description

洗衣机和洗涤方法
技术领域
本公开的实施例涉及洗衣机和洗涤方法。
背景技术
超声波能量已经被用于各种技术领域。近来，对用于施加超声波能量到洗衣机的技术的研究被积极地开展。
当声学强度超过特定阈值的幅度时，超声波能量的特性因素当中的声辐射压与超声波振荡一起使介质振荡。因此，如果声辐射压用来洗涤衣服或纺织品，则能够促进附着在纤维结构之间或吸收在纤维结构上的异物、污迹和微生物的去除。笔直的喷射(其是当超声波振荡发生时笔直行进的流体的流动)能够促进各种反应，诸如超声波清洗和超声波分散。驻波是其中当平面声波以直角入射到宽的壁的边界时入射波和反射波不交叠的声波。如果由于频率重叠而发生共振，则最大的振幅出现，而如果该振幅变为零，则最大的压力出现，这导致存在于超声波被强烈施加的区域中存在的异物、污迹和微生物的组织破坏。超声波的方向性是这样的特性，其中声音根据音调频率而在特定的方向上强烈地发射，使得具有高频的高音调声音在振动面的前部方向上强烈地发射，具有低频的低音调的声音在振动面的横向方向上以及该平面的前部方向上发射。较尖锐的方向性出现在较高的频率。具有不同尺寸的声源的方向性在声源的尺寸相对于声源的直径或波长的较大比率处变得更加尖锐，从而能够破坏存在于该方向范围内的异物、污迹和微生物的细胞组织。
超声波空化(Ultrasonic Cavitation)是其中当超声波极大地加速介质颗粒时存在于流体中的空化核(cavitation nuclei)被收集、生长、发展并最终被挤压的现象。由于流体包括取决于流体的种类、温度和压力的气体，所以当超声波被施加到流体时，空腔或气泡与原子或分子的尺寸成比例地增长。
基于上述原理，如果用于低频振荡的振荡器被安装在内筒(drum)中以引起共振，则可以通过清洁剂的化学作用和由所产生气泡的空化或非线性振荡所引起的机械能来进行洗涤。
发明内容
因此，本公开的一个方面提供一种能够通过由超声波能量引起气泡的混沌振荡(chaotic oscillation)而改善洗涤效果的洗衣机。
本公开的额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过本公开的实施而掌握。
根据本公开的一个方面，一种洗衣机包括：外筒(tub)；内筒，可旋转地设置在外筒内部；以及超声波发生器，配置为向装载于内筒中的洗涤水发射超声波并产生气泡，其中超声波发生器施加超声波能量到洗涤水以引起气泡的混沌振荡。
引起气泡的混沌振荡的超声波能量的条件可以包括气泡的位移振幅条件以及超声波频率和声压条件中的至少一个条件。
由超声波发生器产生的超声波的位移振幅可以在洗涤水中在4.5μm至22.5μm的范围内。
如果由超声波发生器产生的频率为20kHz，则超声波的声压可以在600kPa至3000kPa的范围内。
超声波发生器可以包括：超声波换能器，配置为产生超声波；以及超声波喇叭，与超声波换能器联接并配置为引导由超声波换能器产生的超声波到外面。
洗衣机还可以包括设置在内筒中并配置为产生水流的波轮，其中超声波发生器与波轮的上部联接。
洗衣机还可以包括设置在内筒中并配置为旋转的搅拌器，其中超声波发生器与搅拌器的上部联接。
洗衣机还可以包括设置为覆盖外筒的开口的门，其中超声波发生器与门的内侧联接。
洗衣机还可以包括：波轮，设置在内筒中并配置为产生水流；以及门，设置为覆盖外筒的开口，其中如果多个超声波发生器被提供，则多个超声波发生器分别与波轮的上部和门的内侧联接。
洗衣机还可以包括：搅拌器，设置在内筒中并配置为旋转；以及门，设置为覆盖外筒的开口，其中如果多个超声波发生器被提供，则超声波发生器分别与搅拌器的上部和门的内侧联接。
洗衣机还可以包括：门；以及隔膜，配置为在外筒和门之间密封，其中超声波发生器与隔膜联接从而接触装载于内筒中的洗涤水。
洗衣机还可以包括：门；隔膜，配置为密封在外筒和门之间；以及喷嘴，配置为喷射水到内筒中，其中超声波发生器的一端与喷嘴的一端联接从而施加超声波的声压到喷射到内筒中的水。
超声波发生器的另一端可以与隔膜联接。
内筒可以包括一个或多个通孔，超声波发生器可以设置在外筒和内筒之间，并经由通孔传输超声波到内筒中。
外筒还可以包括支撑单元，该支撑单元具有配置为支撑超声波发生器的形状，并配置为调节由超声波发生器产生的超声波的入射角。
超声波发生器可以包括：超声波换能器，配置为产生超声波；以及超声波喇叭，与超声波换能器联接并配置为引导由超声波换能器产生的超声波到外面，超声波喇叭可以包括与超声换能器联接的第一元件以及连接到第一元件的第二元件，并且第一元件的直径可以比第二元件的直径长。
第一元件和第二元件的直径比可以是2:1。
第一元件和第二元件在超声波的发射方向上的长度比可以是35:27。
超声波喇叭的纵向截面可以具有台阶形状。
超声波喇叭的第二元件可以具有向内凹入的形状。
超声波喇叭的第二元件可以具有圆锥形的形状。
附图说明
从以下结合附图对实施例的描述，本公开的这些和/或其他的方面将变得明显并更易于理解，附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的洗衣机的结构的截面图；
图2是示出根据本公开的另一个实施例的洗衣机的结构的截面图；
图3示出根据本公开实施例的超声波发生器；
图4示出应用各种形状的超声波喇叭的超声波发生器的结构；
图5至图9示出其中各种类型的超声波发生器被应用于图1的洗衣机的示例；
图10示出其中超声波发生器被应用于图2的洗衣机的示例；
图11A、11B和11C是用于描述根据本公开另一个实施例的超声波发生器的视图；
图12示出其中图11的超声波发生器被应用于图2的洗衣机的示例；
图13示出其中图3的超声波发生器和图11的超声波发生器被应用于图2的洗衣机的示例；
图14示出其中超声波发生器被应用于图2的洗衣机的另一个示例；
图15至17是用于描述应用于本公开实施例的超声波的原理的视图；
图18至20是用于描述洗衣机的驱动原理的视图；以及
图21是示出根据本公开的实施例的洗衣机的洗涤效果的图形。
具体实施方式
现在将详细参照本公开的实施例，其示例在本公开中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在下面的描述中，如果确定对于现有技术的详细说明使本公开的本题不必要地模糊，则将省略该详细说明。在本说明书中，如应用到可检测的物质的术语“第一”和“第二”用于识别的目的，而不隐含任何检测的次序。
在下文，将参照附图详细描述本公开的实施例。
图1是示出根据本公开的实施例的洗衣机的结构的截面图。
参照图1，洗衣机1可以包括：外壳10，具有盒形并构成洗衣机1的外观；外筒11，设置在外壳10内部并配置为在其中装载水(洗涤水或漂洗水)；内筒12，可旋转地设置在外筒11内部并配置为在其中装载衣物；波轮13，可旋转地安装在内筒12内部并配置为在向左或向右方向上(向前或向后)旋转以产生水流；以及超声波发生器80，配置为产生超声波能量。此外，洗衣机1可以具有竖直的轴。
内筒12具有其中顶部敞开的圆柱形形状，多个通孔12a围绕内筒12形成。平衡器12b可以提供在内筒12的上部中使得内筒12能够在高速旋转时稳定地旋转。
在外筒11下面，可以提供用来产生用于旋转内筒12和波轮13的驱动力的洗涤电机14以及用来传输由洗涤电机14产生的驱动力到内筒12和波轮13中的两个或一个的动力切换装置15。
内筒12可以连接到中空的脱水轴16，安装在脱水轴16的空腔中的洗涤轴17可以经由洗涤轴连接元件18连接到波轮13。
洗涤电机14可以是具有变速功能的直接驱动(DD)型电机。洗涤电机14可以根据动力切换装置15的上升/下降而传输驱动力到内筒12或波轮13。
洗涤电机14可以是由磁场线圈和电枢构成的通用电机或由定子和转子构成的无刷直流(BLDC)电机。然而，洗涤电机14可以是任何其他的电机，只要它能够被应用于洗衣机1。此外，洗涤电机14可以是皮带式的。
动力切换装置15可以包括产生用于切换动力的驱动力的致动器15a、根据致动器15a的操作线性地移动的杆元件15b以及连接到杆元件15b并配置为根据杆元件15b的移动而旋转的离合器元件15c。
当洗涤轴17和脱水轴16之间的联接被释放因此在左右方向上移动波轮13时，洗涤电机14可以通过向前或向后旋转洗涤轴17而进行润湿衣物、溶解清洁剂、洗涤、浸泡和漂洗以及解开衣物。
此外，当洗涤轴17与脱水轴16联接时洗涤电机14可以向前或向后旋转洗涤轴17和脱水轴16从而在相同的方向上旋转波轮13和内筒12两者，从而进行喷淋漂洗过程和脱水过程。
水位传感器19可以安装在外筒11的下内表面上，该水位传感器19用于检测根据水位改变的频率以确定装载于外筒11中的水量(水位)。
将装载于外筒11中的水排出到外面的排水器20可以形成在外筒11的底部，排水器20可以连接到第一排水管21。用于控制排水的排水电机22可以安装在第一排水管21中，排水电机22的出口可以连接到第二排水管23以将水排出到外面。
门24可以安装在外壳10的上部，该门24用于打开或关闭洗衣机1以便放入衣物到内筒12中或从内筒12取出衣物。
在外筒11的上部，可以形成用于放入衣物到内筒12中或从内筒12取出衣物的开口25，开口25可以通过门24打开或关闭。
此外，用于供应水到外筒11的供水管26可以安装在外壳10的上部中。供水管26的一端可以连接到外部供水源，供水管26的另一端可以连接到清洁剂供应单元27。经由供水管26供应的水可以与经由清洁剂供应单元27与清洁剂一起被供应到外筒11。供水管26可以包括供水阀28以控制供水。
另外，外筒11可以通过相对于外壳10的悬挂系统29而被支撑，检测开关(checkerswitch)30可以安装在外筒11和外壳10之间，用于检测在使用者触摸内筒12以便从内筒12取出衣物时发生的振动。此外，当内筒12由于衣物的不均衡负荷而偏心地旋转时，当外筒11在碰撞外壳10之前撞击检验开关30时，检验开关30可以检测外筒11的剧烈振动。
超声波发生器80可以发射超声波到装载于内筒12中的洗涤水以产生气泡，并可以根据从电力供应单元88施加的电压而操作。电力供应单元88可以配置为专门用于超声波发生器80的单独的电源，或者电力供应单元88可以被集成到电源单元中以施加电压到洗衣机1。超声波发生器80可以施加超声波能量到洗涤水从而引起气泡的混沌振荡。超声波的声压可以取决于超声波发生器80的位移振幅。换句话说，引起气泡的混沌振荡的超声波条件可以包括超声波的位移振幅条件以及超声波频率和声压条件中的至少一个条件。这将在后面描述。
图2是示出根据本公开的另一个实施例的洗衣机的结构的截面图。洗衣机是滚筒式洗衣机。
参照图2，洗衣机100可以包括：外壳1000，构成洗衣机100的外观；外筒110，在其中装载水；内筒120，可旋转地设置在外筒110内部并配置为在其中装入衣物；驱动电机140，旋转内筒120；供水单元560，供应水到外筒110；排水器600，排出装载于外筒110中的水；清洁剂供应单元270，供应清洁剂；干燥单元(未示出)，使装载于内筒120的衣物干燥；以及超声波发生器800。
在外壳10的前部中心部分，可以形成将衣物放入内筒120中或从内筒120取出衣物的衣物孔，用于打开和关闭衣物孔的门240可以提供为覆盖衣物孔。门240可以通过铰链可旋转地连接到外壳1000，并且如果衣物孔关闭，则门240由于钩子而不容易打开。
外筒110可以提供在外壳1000内部，并包括具有圆柱形的形状的后部外筒构件450(其中后部外筒构件450的后部被关闭)以及位于后部外筒构件450前面的前部外筒构件430。在后部外筒构件450的后部，可以提供可旋转地固定驱动电机140的轴承470以及轴承套460。在前部外筒构件430的前部中，可以形成用于将衣物放入内筒120中或从内筒120取出衣物的开口430a。
用于检测外筒110的内部温度的外筒温度传感器480可以安装在外筒110内部，外筒温度传感器480可以是其中电阻根据温度而变化的热敏电阻。
此外，外筒110可以经由提供在外筒110上方的连接管640而连接到供水管260和清洁剂供应单元270，并且外筒110可以经由提供在外筒110下面的排水管590连接到排水器(未示出)。
内筒120可以可旋转地定位在外筒110内部。内筒120可以包括具有圆柱形的形状的内筒主体500、提供在内筒主体500前面的内筒前板510以及提供在内筒主体500后面的内筒后板520。
使装载于外筒110中的水流入内筒120的多个通孔500b可以形成在内筒主体500周围，用于提升衣物的提升器500a可以提供在内筒主体500的内表面上。用于将衣物放入内筒120中或将衣物从内筒120取出的开口510a可以形成在内筒前板510中，用于旋转内筒120的驱动电机140所连接的凸缘530可以安装在内筒后板520上。
驱动电机140可以包括：定子410，固定在外筒110的后部上；转子540，通过与定子410磁性地相互作用而旋转；旋转轴550，其中一端连接到转子540并且另一端穿过外筒110的后部以连接到安装在内筒120的后部上的凸缘530；以及孔传感器(未示出)，用于检测转子540的旋转位移。此外，旋转轴550可以通过安装在外筒110的后部中的轴承470和轴承套460而可旋转地固定在外筒110上。驱动电机140可以是能够容易地控制旋转速率的无刷直流(BLDC)电机或交流(AC)电机。
供水单元560可以提供在外筒110之上，并可以包括将清洁剂供应单元270连接到外部供水源(未示出)的供水管260以及设置在供水管260的端部之一处以打开或关闭供水管260的供水阀280。供水阀280可以是根据电信号而打开或关闭供水管260的电磁阀。
清洁剂供应单元270可以提供在外筒110上，并经由连接管640连接到外筒110。清洁剂供应单元270可以包括其中容纳洗涤清洁剂和漂洗清洁剂的清洁剂壳体620以及在其中容纳清洁剂壳体620的清洁剂壳体容器630。
超声波发生器800可以与用于在外筒110和门240之间密封的隔膜700联接。超声波发生器800可以发射超声波到装载于内筒120中的洗涤水以产生气泡。超声波发生器800可以根据从电力供应单元880施加的电压而操作。超声波发生器800可以穿过隔膜700从而面对内筒120的内部。然而，超声波发生器800和隔膜700之间的联接不限于此。超声波发生器800可以通过固定元件诸如螺栓或通过粘合剂诸如胶水而连接到隔膜700的表面。此外，超声波发生器800可以设置在任何位置，只要它能够发射超声波到洗涤水，尽管超声波发生器800不与隔膜700联接。
超声波发生器800可以施加超声波能量到洗涤水从而引起气泡的混沌振荡。超声波能量可以取决于超声波发生器800的位移振幅、频率和声压。
另外，为了洗涤织物，必须适当地控制超声波能量的特性因素。具体地，需要用于控制超声波的频率、声压和位移振幅的结构。通过超声波洗涤的原理基于四个因素：其中流体的流动通过声能进行的声流；声压梯度，其是由于压力的变化而通过超声波振荡器产生的动力；动压力(dynamic pressure)，表示通过气泡的收缩/膨胀引起的压力分布；以及界面摆动，其是当气泡的界面接触污染颗粒时产生的扭矩。在四个因素当中，由气泡的收缩/膨胀引起的动压力产生最大的动力(能量)，并且该动力达到1GPa。
图15是示出通过超声波产生的声压和由气泡产生的动力之间的关系的图形。如图15所示，在20kHz的频率条件下，由气泡产生的动力随着声压增大而指数地增大。如果由超声波产生的声压低于特定的幅度，则发生气泡的体积振荡，如果由超声波产生的声压等于或大于特定的幅度，则发生气泡的混沌振荡。在如图15所示的20kHz的频率，声压的特定幅度可以是600kPa。如果超声波的频率改变，则引起气泡的混沌振荡的声压可以因此改变。如图19所示，引起气泡的混沌振荡的声压可以随着超声波的频率增大而线性地增大。
图16的部分(a)和(b)示出通过高速照相机拍摄的气泡，其中200μs和300μs表示时间。
如图16的部分(a)所示，在气泡的体积振荡中，当时间从200μs进行到300μs时，气泡的直径改变而气泡的形状被保持。如图16的部分(b)所示，在气泡的混沌振荡中，当时间从200μs进行到300μs时，气泡被破坏使得气泡的尺寸和位置都改变。已经应用于玻璃透镜清洁器、半导体清洁等的一般的超声波清洗使用气泡的体积振荡。然而，由气泡的体积振荡产生的动力可能不足以洗涤需要大的机械动力的衣物诸如弄脏的测试织物(例如，碳黑)。
图17的部分(a)和(b)示出当通过在20kHz的频率条件下产生超声波进行10分钟洗涤过程时，关于声压(图17的部分(a))和关于强度(图17B)的弄脏的测试织物碳黑的洗涤性能(反射率)。如图17的部分(a)和(b)所示，为了洗涤弄脏的织物当中的需要大的机械动力的碳黑，在20kHz的频率条件下需要至少600kPa的声压和至少25W/cm2的强度。
也就是，为了示出关于碳黑的优良的洗涤性能(超过对应于图17的部分(a)和(b)的虚线的洗涤性能参照值)，声压必须到达至少600kPa使得气泡的混沌振荡发生。例如，如图17的部分(a)所示，其上三角形结点被指示的图形示出洗涤性能从约600kPa的声压被明显地改善。图17的部分(b)的其上三角形结点指示的图形示出与图17的部分(a)的声压值匹配的强度。
超声波的声压可以通过控制超声波发生器80(见图1或2)的位移振幅而调节。声压和位移振幅之间的关系在图18中示出。如图18所示，为了使声压达到600kPa，位移振幅必须为4.5μm。如图18所示的声压和位移振幅之间的关系能够由下面的公式(1)表示。
Figure BDA0000660417470000091
其中c[m/s]表示声速，ρ[kg/m3]表示空气密度，f[kHz]表示频率，P[kPa]表示压力幅度，S[μm]表示位移振幅。
从公式(1)能够理解，超声波发生器80的位移振幅必须在水中等于或大于4.5μm以便使声压变得等于或大于600kPa(在20kHz的频率条件下)。
如果该频率改变，则引起气泡的混沌振荡所要求的声压可能因此增大。这也能够从示出频率和声压之间的关系的图19的图形以及示出频率和位移振幅之间的关系的图20的图形验证，这两个图是超声波气泡地图(map)。
图19是关于弄脏的测试织物当中需要最大的机械动力的碳黑的根据频率和声压将允许洗涤的混沌振荡区域与不能洗涤的体积振荡区域区别的图形。
图20是关于弄脏的测试织物当中需要最大的机械动力的碳黑的根据水中的频率和位移振幅将允许洗涤的混沌振荡区域与不能洗涤的体积振荡区域区别的图形。
为了有效地洗涤需要大的机械动力的弄脏的测试织物碳黑，需要根据如图19和20所示的超声波气泡地图的混沌振荡区域的控制。参照图20，为了引起超声波气泡地图中的混沌振荡，需要保持4.5μm的恒定位移振幅。为了保持4.5μm的恒定位移振幅，需要根据频率的增大而增大声压。例如，当频率是20kHz时，位移振幅在600kPa的声压处为4.5μm，当频率是40kHz时，位移振幅在1200kPa的声压处为4.5μm。
为了保持4.5μm或更大的位移振幅而不管在水中的频率如何，通过将超声波换能器81与超声波喇叭84联接而构造的超声波发生器80(如图3所示)可以用于增大位移振幅。此时，在较高的频率需要较高的强度，在较低的频率需要较低的强度。
图3示出根据本公开实施例的超声波发生器80。
如图3所示，超声波发生器80可以包括产生超声波的超声波换能器81以及与超声波换能器81联接以将由超声波换能器81产生的超声波引导到外面的超声波喇叭84。超声波发生器80可以是超声波致动器。
由超声波发生器80产生的超声波的位移振幅在洗涤水中可以在4.5μm至22.5μm的范围内。如果从超声波发生器80产生的超声波的频率是20kHz，则超声波的声压可以在600kPa至3000kPa的范围内。这考虑了通过用于洗涤弄脏的测试织物的超声波发射而产生的气泡的混沌振荡。
此外，超声波喇叭(L0)84可以包括与超声波换能器81联接的第一元件(L1)82以及连接到第一元件82的第二元件(L2)83，其中第一元件82的直径D1可以大于第二元件83的直径D2。第一元件82的直径D1定义为接触超声波换能器81的端部的截面直径，第二元件83的直径D2定义为超声波从其发射到外面的端部的截面直径。
参照图3，引起超声波气泡的混沌振荡的超声波喇叭84能够满足第一元件82和第二元件83之间的直径比为2:1(D1:D2＝2:1)的条件和/或第一元件82和第二元件83之间在超声波的发射方向上的长度比是35:27(L1:L2＝35:27)的条件。
图4示出应用各种形状的超声波喇叭的超声波发生器的结构。在下文，对应用各种形状的超声波喇叭的超声波发生器的位移振幅的分析结果将作为示例来描述。
参照图4，作为示例，当从其纵向截面示出时，超声波喇叭84可以具有台阶形状。作为另一个示例，超声波喇叭84的第二元件83可以具有向内凹陷的形状(图4的指数形状)。作为另一个示例，超声波喇叭84的第二元件83可以具有圆锥形形状，其中接触第一元件82的端部的周边长度比另一端的周边长度长。
如图4所示，在空气中，仅使用一般的换能器的超声波发生器的位移振幅是12.1μm，其中超声波换能器与台阶形状的超声波喇叭联接的超声波发生器的位移振幅是60.94μm，其中超声波换能器与指数形状的超声波喇叭联接的超声波发生器的位移振幅是31.24μm，其中超声波换能器与圆锥形超声波喇叭联接的超声波发生器的位移振幅是16.39μm。同时，在水中，仅使用一般的换能器的超声波发生器的位移振幅是0.77μm，其中超声波换能器与台阶形状的超声波喇叭联接的超声波发生器的位移振幅是2.42μm，其中超声波换能器与指数形状的超声波喇叭联接的超声波发生器的位移振幅是3.41μm，其中超声波换能器与圆锥形的超声波喇叭联接的超声波发生器的位移振幅是4.73μm。也就是说，能够更容易地将由超声波换能器81产生的超声波能量传输到外面的结构具有较大的位移振幅值。在空气中，其中超声波换能器与台阶形状的超声波喇叭联接的超声波发生器具有最大的位移振幅值，而在水中，由于负荷存在于水中，其中超声波换能器与圆锥形的超声波喇叭联接的超声波发生器具有最大的位移振幅值。
图5至图9示出其中各种类型的超声波发生器被应用于图1的洗衣机的示例。
如图5所示，超声波发生器80的超声波换能器81可以与波轮13联接。超声波换能器81可以与波轮13的中央轴部分联接从而与波轮13一起旋转。然而，也可以使波轮13旋转同时固定超声波发生器80。如果超声波发生器80与波轮13一起旋转，则能够获得在洗涤水中均匀地发射超声波能量的效果。
如图6所示，洗衣机1可以是搅拌型的，还包括安装在内筒12中并旋转的搅拌器31。在这种情况下，超声波发生器80的超声波换能器81可以与搅拌器31联接。如果超声波发生器80与搅拌器31联接，则超声波发生器80用于延伸搅拌器31的竖直轴向长度，从而也能够获得在洗涤过程期间的防止衣物缠住的效果。
如图7所示，超声波发生器80的超声波换能器81可以与用于打开或关闭外筒11的开口的门24的内侧联接使得超声波喇叭84接触装载于内筒12中的洗涤水。
如图8所示，可以提供多个超声波发生器80，超声波发生器80的超声波换能器81可以分别与波轮13以及门24的内侧联接。
如图9所示，可以提供多个超声波发生器80，超声波发生器80的超声波换能器81可以分别与搅拌器13的上部以及门24的内侧联接。
图10示出其中超声波发生器被应用于图2的洗衣机100的示例。图10所示的洗衣机1可以是滚筒型洗衣机。
如图10所示，超声波发生器800可以与隔膜700联接使得超声波喇叭840接触装载于内筒120中的洗涤水。超声波发生器800可以相对于洗衣机100的竖直轴与隔膜700的下部联接使得超声波喇叭840在洗涤过程期间接触洗涤水，并发射超声波以形成气泡。
图11A、11B和11C是用于描述根据本公开另一个实施例的超声波发生器的视图，图12示出其中图11A的超声波发生器被应用于图2的洗衣机100的示例，图13示出其中图3的超声波发生器和图11A的超声波发生器被应用于图2的洗衣机100的示例。
如图11A所示，超声波发生器800可以包括：超声波换能器810，产生超声波；超声波喇叭840，与超声波换能器810联接并配置为将由超声波换能器810产生的超声波引导到外面；以及喷嘴860，与超声波喇叭840联接并配置为发射超声波以及水。
喷嘴860可以与洗涤水供应管660a联接以供应洗涤水。如图12所示，洗涤水供应管660a可以连接到外部供水源(未示出)，洗涤水供应管660a包括打开和关闭洗涤水供应管660a的洗涤水供给阀660b。洗涤水供给阀660b可以连接到供水阀280。
图11B示出对喷嘴860中的声压分布的分析结果。如图11B所示，由于洗涤水从喷嘴860供给到其的A区域的声压值是2.5，洗涤水从其排出的B区域的声压值为-4.5，包括允许喷水的喷嘴860的超声波发生器800能够将声压增大约80％。由于包括喷嘴860的超声波发生器800能够将声压或强度增大约80％或更多，所以也能够获得在相同的声压条件下减少能量消耗的效果。
图11C是示出喷嘴860中的总的声压场的图形，其中z坐标0是喷嘴860的入口，z坐标0.1表示喷嘴860的出口。在图11A的喷嘴860中，由于喷嘴860的洗涤水从其排出的出口具有比喷嘴860的洗涤水供应到其的入口更窄的直径，所以在喷嘴的入口处的声压+2.5增大到喷嘴860的出口处的-4.5，也就是，声压的增长率是1.8(4.5/2.5＝1.8，+和-的符号被忽略)。换句话说，与在喷嘴860的入口处的声压相比，在喷嘴860的出口处的声压增大约80％。
如图12所示，喷嘴860连接到其的超声波发生器800可以与隔膜700联接。超声波发生器800可以相对于隔膜700的竖直轴与隔膜700的上部联接。由于喷嘴860连接到其的超声波发生器800能够通过经由喷嘴860喷射水的水流而发射超声波能量连同洗涤水，所以超声波发生器800可以与洗涤水间隔开。从而，洗衣机100中的超声波发生器800的设计自由度能够被改善。
如图13所示，可以提供接触洗涤水的超声波发生器800、以及与接触洗涤水的超声波发生器800间隔开并连接到发射超声波和水的喷嘴860的另一个超声波发生器800。
图14示出其中超声波发生器800被应用于图2的洗衣机100的另一个示例。
如图14所示，超声波发生器800可以设置在外筒110和内筒120之间从而经由形成在内筒120中的通孔(图2的500b)传输超声波到内筒120中。
洗衣机100还可以包括具有能够支撑超声波发生器800的形状并配置为调节由超声波发生器800产生的超声波的入射角的支撑单元900。
提供在内筒120的内表面上并配置为提升衣物的提升器500a可以形成为在内筒120的后部上的十字形的突出物，或形成为在内筒120的整个圆柱形的壁上的线形的突出物。当内筒120旋转时，提升器500a可以使洗涤水旋动同时提起和降落衣物以混合衣物，从而允许超声波发生器800均匀地施加超声波到衣物，并增大衣物之间的摩擦力以改善洗涤效率。
图21是示出根据本公开的实施例的洗衣机1的洗涤效果的图形。
图21示出相对于一般的洗衣机、超声波被一般地施加的洗衣机以及超声波根据本公开施加的洗衣机的根据洗涤时间的洗涤性能的比较结果。在图21中，洗涤性能被表示为人为地弄脏的测试织物EMPA 108的反射率的总和，反射率的总和越大，洗涤性能约优良。
如图21所示，当洗涤过程被进行9分钟时，相对于没有施加超声技术的洗衣机以及施加一般的超声技术的洗衣机，根据本公开施加超声波的洗衣机的洗涤性能被改善15.3的反射率。此外，当洗涤过程被进行15分钟时，根据本公开施加超声波的洗衣机的洗涤性能相对于其他的洗衣机被改善7.5的反射率。根据比较结果，能够证实，即使当洗涤时间从15分钟减少到9分钟时，施加根据本公开的超声波发生器的洗衣机也能够获得与常规洗衣机相同的洗涤性能。也就是说，施加根据本公开的超声波发生器的洗衣机能够获得减少洗涤时间同时保持洗涤性能的效果。
因此，由于根据本公开实施例的洗衣机包括其中超声波喇叭与超声波换能器联接以增大超声波发生器的位移振幅并引起气泡的混沌振荡的超声波发生器，所以能够改善洗涤性能。
此外，洗衣机能够有效地洗涤需要大的机械能量的弄脏的测试织物诸如碳黑，同时减少洗涤时间。
虽然已经示出和描述了本公开的几个实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在这些实施例中进行变化而没有背离本公开的原理和精神，本公开的范围在权利要求书及其等同物中限定。

Claims (15)

1.一种洗衣机，包括：
外筒；
内筒，可旋转地设置在所述外筒内部；
搅拌器，具有圆柱形状、设置在所述内筒中并配置为旋转；以及
超声波发生器，具有圆柱形状并具有在连接点处与所述搅拌器的上部联接的下部以延伸所述搅拌器的竖直轴向长度，并且配置为向装载于所述内筒中的洗涤水发射超声波，并产生气泡，
其中所述超声波发生器配置为施加至少足够的超声波能量到所述洗涤水以引起所述气泡的混沌振荡，以及
其中所述超声波发生器的所述下部在所述连接点处的外周与所述搅拌器的所述上部在所述连接点处的外周齐平，以提供从所述超声波发生器到所述搅拌器的平滑过渡。
2.根据权利要求1所述的洗衣机，还包括额外超声波发生器和设置为覆盖所述外筒的开口的门，其中所述额外超声波发生器与所述门的内侧联接。
3.根据权利要求1所述的洗衣机，其中引起所述气泡的混沌振荡的超声波能量的条件包括超声波的位移振幅条件以及超声波频率和声压条件中的至少一个条件。
4.根据权利要求3所述的洗衣机，其中由所述超声波发生器产生的超声波的位移振幅在所述洗涤水中在4.5μm至22.5μm的范围内。
5.根据权利要求3所述的洗衣机，其中如果由所述超声波发生器产生的频率为20kHz，则所述超声波的声压在600kPa至3000kPa的范围内。
6.根据权利要求1所述的洗衣机，其中所述超声波发生器包括超声波换能器和超声波喇叭，该超声波换能器配置为产生超声波，该超声波喇叭与所述超声波换能器联接并配置为引导由所述超声波换能器产生的超声波到外面。
7.根据权利要求1所述的洗衣机，其中所述超声波发生器包括：超声波换能器，配置为产生超声波；以及超声波喇叭，与所述超声波换能器联接并配置为引导由所述超声波换能器产生的超声波到外面，
所述超声波喇叭包括与所述超声换能器联接的第一元件以及连接到所述第一元件的第二元件，并且
所述第一元件的直径比所述第二元件的直径长。
8.根据权利要求7所述的洗衣机，其中所述第一元件和所述第二元件的直径比是2:1。
9.根据权利要求7所述的洗衣机，其中所述第一元件和所述第二元件在超声波的发射方向上的长度比是35:27。
10.根据权利要求7所述的洗衣机，其中所述超声波喇叭的纵向截面具有台阶形状。
11.根据权利要求7所述的洗衣机，其中所述超声波喇叭的所述第二元件具有向内凹入的形状。
12.根据权利要求7所述的洗衣机，其中所述超声波喇叭的所述第二元件具有圆锥形的形状。
13.一种洗衣机的洗涤方法，该洗衣机具有外筒、可旋转地设置在所述外筒内部的内筒、具有圆柱形状设置在所述内筒中并配置为旋转的搅拌器、以及具有圆柱形状并具有在连接点处与所述搅拌器的上部联接的下部以延伸所述搅拌器的竖直轴向长度的超声波发生器，所述方法包括：
从所述超声波发生器发射超声波到装载于所述内筒中的洗涤水以产生气泡，所发射的超声波被配置为施加至少足够的超声波能量到洗涤水以引起气泡的混沌振荡，
其中所述超声波发生器的所述下部在所述连接点处的外周与所述搅拌器的所述上部在所述连接点处的外周齐平，以提供从所述超声波发生器到所述搅拌器的平滑过渡。
14.根据权利要求13所述的洗涤方法，其中所发射的超声波的位移振幅在洗涤水中在4.5μm至22.5μm的范围内。
15.根据权利要求13所述的洗涤方法，其中当由所述超声波发生器产生的频率是20kHz时，所发射的超声波的声压在600kPa至3000kPa的范围内。
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