CN110079970A - 一种清洗及污物分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及洗衣机领域，具体公开了一种清洗及污物分离系统，包括内桶、贴附于所述内桶底部的金属片、贴附于所述金属片上的若干压电陶瓷片以及与所述压电陶瓷片电连接的控制电源，所述压电陶瓷片包括横向效应振子和纵向效应振子，所述控制电源分别向所述横向效应振子和所述纵向效应振子发出相位差为π/2的信号，使所述金属片与所述压电陶瓷片接触面上的任意质点产生椭圆运动。该清洗及污物分离系统清洗效果佳，对衣物无损伤，而且具有结构简单，重量轻、耗水少及节能的优点。

Description

一种清洗及污物分离系统

技术领域

本发明涉及洗衣机技术领域，特别是涉及一种清洗及污物分离系统。

背景技术

当前，国内市场常见的洗衣机共有波轮式、滚筒式、搅拌式三类洗衣机，这三种洗衣机都需要使用洗涤液来达到增强清洗效果的目的，但这些洗涤液含有对人体健康和环境有危害的成分，尤其是对儿童和妇女的危害更甚。此外，波轮式洗衣机主要通过波轮转动，带动衣物和水转动，靠波轮与衣物之间的摩擦、衣物与衣物之间的摩擦、衣物与桶壁之间的摩擦、水流对衣物的冲刷，并在洗涤剂的辅助作用下洗涤，这种清洗方法耗水量大、衣物易缠绕、洗涤均匀性不佳。滚筒式洗衣机通过使衣物在滚筒中不断被提升摔下，再提升再摔下，做重复运动，加上洗涤剂和水的共同作用将衣物洗涤干净，这种清洗方式需耗费较多时间和用电。搅拌式洗衣机主要靠搅拌叶往复摆动，造成搅拌叶与衣物之间的摩擦、衣物与衣物之间的摩擦，类似手搓衣物的效果进行洗涤，这种清洗方式耗水较多、衣物易缠绕且对衣服损坏性比前两种清洗方式更大，产生噪音也更大。这几种洗衣机的使用也有局限性，并不适用于清洗所有材质的衣物，比如丝绸、羽绒类衣服，在高速运转的洗衣桶内洗涤极易起毛或导致羽绒被搅碎。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明的目的是提供一种清洗及污物分离系统，其清洗效果佳，对衣物无损伤，而且具有结构简单，重量轻、耗水少及节能的优点。

基于此，本发明提供了一种清洗及污物分离系统，包括内桶、贴附于所述内桶底部的金属片、贴附于所述金属片上的若干压电陶瓷片以及与所述压电陶瓷片电连接的控制电源；

所述压电陶瓷片包括横向效应振子和纵向效应振子，所述控制电源分别向所述横向效应振子和所述纵向效应振子发出相位差为π/2的信号，使所述金属片与所述压电陶瓷片接触面上的任意质点产生椭圆运动。

作为优选方案，所述控制电源包括发出正弦信号的第一电源和发出余弦信号的第二电源，所述第一电源与所述第二电源发出的信号相位差π/2；所述横向效应振子与所述第一电源连接，且所述纵向效应振子与所述第二电源连接；或者，所述横向效应振子与所述第二电源连接，且所述纵向效应振子与所述第一电源连接。

作为优选方案，所述横向效应振子和所述纵向效应振子分布于所述金属片的径向方向。

作为优选方案，一个所述横向效应振子和一个所述纵向效应振子相邻地贴附于所述金属片上，形成一组产生超声波的合成振子，若干所述压电陶瓷片形成若干组所述合成振子，各组所述合成振子均匀地分布于所述金属片的径向方向。

作为优选方案，所述压电陶瓷片产生的超声波频率大于23KHz。

作为优选方案，该系统还包括沿所述内桶中部轴向设置的吸排水柱以及与所述吸排水柱相连通的抽气机；

所述吸排水柱呈圆柱型，所述吸排水柱的外周壁设有若干排水孔。

作为优选方案，所述排水孔为圆孔，所述抽气机安装于所述内桶顶部，所述抽气机通过抽气管与所述吸排水柱连通。

作为优选方案，所述吸排水柱的底端连接有排水管，所述内桶连接有进水管。

作为优选方案，所述吸排水柱与所述排水管螺纹连接，所述吸排水柱的顶端与所述抽气管螺纹连接。

作为优选方案，所述进水管和所述排水管上均设有开关阀。

相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的清洗及污物分离系统，通过将金属片贴附于内桶底部，若干陶瓷片贴附于金属片上，压电陶瓷片连接有控制电源，通过控制电源向横向效应振子和纵向效应振子发出相位差为π/2的信号，使得横向效应振子和纵向效应振子在逆压电效应作用下，分别产生一个驻波，横向效应振子和纵向效应振子产生的驻波相位差为四分之一个波长，这两个相差为四分之一个波长可以合并成一个行波，行波型超声波导致水中出现空化作用，使衣服表面和附近产生空化核微气泡，进而使气泡在声压作用下迅速变大破裂，产生的冲击水波破坏衣物中的不溶性污物，而伴随着微环流、微射流的产生，使油脂和污垢充分混合、乳化和凝聚，直到最后从衣物上的纤维脱离，可减少甚至无需另外使用化学清洗剂即可实现对衣物的清洗，可减少清洗用水，也避免了传统洗衣机衣服摩擦缠绕、噪声大的问题，能有效降低衣服的磨损。同时，在行波型超声波的作用下，金属片与压电陶瓷的接触面任意质点会形成一个椭圆运动，进而使得内桶底部产生微幅振动，通过内桶底部与水之间的摩擦作用，内桶底部的微幅振动转换为水的旋转运动，可以进一步提高清洗衣物的效果，达到了最优状态的清洗衣物目的。此外，在内桶中的水排出后，超声波会继续让衣物吸附的水产生空化作用从而被雾化，将这些被雾化的水与衣服分离，可实现烘干衣物的功能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种清洗及污物分离系统的正视剖面图；

图2是本发明实施例提供的一种清洗及污物分离系统的仰视剖面图；

图3是本发明实施例的压电陶瓷片接电示意图。

其中，1、内桶；2、金属片；3、压电陶瓷片；31、横向效应振子；32、纵向效应振子；4、吸排水柱；41、排水孔；51、第一电源；52、第二电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参见图1和图3所示，示意性地示出了本发明的清洗及污物分离系统，包括内桶1、金属片2、压电陶瓷片3和控制电源(未示出)。其中，金属片2贴附于内桶1底部，若干压电陶瓷片3贴附于金属片2上，控制电源与压电陶瓷片3电连接。重要的是，压电陶瓷片3包括横向效应振子31和纵向效应振子32，控制电源分别向横向效应振子31和纵向效应振子32发出相差为π/2的信号，使金属片2与压电陶瓷片3接触面上的任意质点产生椭圆运动。

基于上述技术特征的清洗及污物分离系统，通过控制电源向横向效应振子31和纵向效应振子32发出相位差为π/2的信号，使得横向效应振子31和纵向效应振子32在逆压电效应作用下，分别产生一个驻波，横向效应振子31和纵向效应振子32产生的驻波相位差为四分之一个波长，这两个相差为四分之一个波长可以合并成一个行波。一方面，行波型超声波会穿过内桶1底面，进入内桶1的水中，在水中产生空化作用，使衣服表面和附近产生空化核微气泡，气泡在电场的作用下振动，当声压达到一定值时，会导致气泡迅速变大破裂，产生的冲击水波能在其周围形成上千个大气压力，可以破坏衣物中的不溶性污物，使它们分散到水中从而达到清洗目的。同时，由于空化的作用，伴随着微环流、微射流的产生，使油脂和污垢充分混合、乳化和凝聚，直到最后从衣物上的纤维脱离，起到类似化学清洗剂的作用，可减少甚至无需另外使用化学清洗剂即可实现对衣物的清洗，可减少清洗用水，也避免了传统洗衣机衣服摩擦缠绕、噪声大的问题，能有效降低衣服的磨损。另一方面，内桶1中的水对内桶1底部形成压力，在行波型超声波的作用下，金属片2与压电陶瓷的接触面任意质点会形成一个椭圆运动，进而使得内桶1底部产生微幅振动，通过内桶1底部与水之间的摩擦作用，内桶1底部的微幅振动转换为水的旋转运动，可以进一步提高清洗衣物的效果，达到了最优状态的清洗衣物目的。此外，在内桶1中的水排出后，超声波会继续让衣物吸附的水产生空化作用从而被雾化，将这些被雾化的水与衣服分离，可实现烘干衣物的功能。

具体地，如图3所示，控制电源包括第一电源51和第二电源52，第一电源51可发出正弦电信号，第二电源52可发出余弦电信号，第一电源51与第二电源52发出的信号相位差π/2，可选地，横向效应振子31与第一电源51连接，纵向效应振子32与第二电源52连接，或者横向效应振31子与所述第二电源52连接，纵向效应振子32与第一电源51连接，只要使得连接到横向效应振子和纵向效应振子32上的电信号具有π/2相位差即可。如此，横向效应振子31和纵向效应振子32在逆压电效应作用下，产生相位差为四分之一个波长的驻波。

进一步地，横向效应振子31和纵向效应振子32分布于金属片2的径向方向，更有利于行波型超声波通过金属片2、内桶1底部与水之间的摩擦作用，驱动内桶1中的水做旋转运动，从而提高清洗衣物的效果。

如图2所示，优选地，一个横向效应振子31和一个纵向效应振子32相邻地贴附于金属片2上，形成一组产生超声波的合成振子，若干压电陶瓷片3形成若干组合成振子，各组合成振子均匀地分布于金属片2的径向方向，径向均匀分布的合成阵子产生的周向行波超声波，能使内桶1底部附近的水往同一方向转动，以提高洗涤效果。

具体地，给纵向压电陶瓷片3提供一个正弦电信号，给横向压电陶瓷片3提供一个信号与纵向电陶瓷片上的电信号相差π/2的余弦电信号，则一个合成振子就可以形成一个行波，多个径向均匀排列的合成阵子共同形成周向的行波型超声波。

优选地，压电陶瓷片3产生的超声波频率大于23KHz，该频率范围处于正常人耳能听见的频率范围(20Hz到20000Hz)之外，可以有效降低噪音。进一步优选地，压电陶瓷片3产生的超声波频率为25KHz，25KHz的超声波易于洁净尘埃、血细胞、机械磨粒粉末等微观污垢，而儿童和妇女的衣物上粘的污垢大部分是微观污垢，所以上述清洗及污物分离系统对儿童、妇女的衣物具有良好的清洗效果。

在上述结构的基础上，该系统还包括吸排水柱4和抽气机(未示出)，吸排水柱4沿内桶1中部轴向的设置，吸排水柱4呈圆柱型，抽气机与吸排水柱4相连通，吸排水柱4用于排出内桶1中的水，吸排水柱4的外周壁设有若干用于排水的排水孔41，在内桶1中的水排出后，超声波会继续让衣物吸附的水产生空化作用从而被雾化，抽气机可通过吸排水柱4将被雾化形成的水气抽，实现烘干衣物的功能。

优选地，排水孔41为圆孔，抽气机安装于内桶1顶部，抽气机安装于内桶1顶部，抽气机通过抽气管(未示出)与吸排水柱4连通，实现将内桶1中的水抽出。

作为优选的实施方式，吸排水柱4的底端连接有排水管(未示出)，内桶1连接有进水管(未示出)，优选地，吸排水柱4的底端与内桶1螺纹连接，吸排水柱4的顶端与抽气管螺纹连接，通过螺纹连接的方式，可实现快速方便拆装。

具体地，进水管和排水管上均设有开关阀(未示出)，用于控制进水和排水，在本实施例中，开关阀采用电磁阀，通过控制电路的程序设置，可以实现自动进水和排水，无需人工操作。

综上所述，本发明的清洗及污物分离系统，通过在内桶底部设置金属片，将压电陶瓷片贴附于金属片上，压电陶瓷片包括横向效应振子和纵向效应振子，控制电源分别向横向效应振子和纵向效应振子发出相差为π/2的信号，使得压电陶瓷片产生行波型超声波，通过空化作用及使气泡变大破裂，产生巨大冲击力使污垢从衣服中脱离，可减少甚至无需另外使用化学清洗剂即可实现对衣物的清洗，可减少清洗用水，也避免了传统洗衣机衣服摩擦缠绕、噪声大的问题，能有效降低衣服的磨损。同时，金属片与压电陶瓷片接触面上的任意质点产生椭圆运动，进而使得内桶底部产生微幅振动，微幅振动转换为水的旋转运动，可以进一步提高清洗衣物的效果，达到了最优状态的清洗衣物目的，具有较高推广应用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种清洗及污物分离系统，其特征在于，包括内桶、贴附于所述内桶底部的金属片、贴附于所述金属片上的若干压电陶瓷片以及与所述压电陶瓷片电连接的控制电源；

所述压电陶瓷片包括横向效应振子和纵向效应振子，所述控制电源分别向所述横向效应振子和所述纵向效应振子发出相位差为π/2的信号，使所述金属片与所述压电陶瓷片接触面上的任意质点产生椭圆运动。

2.根据权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述控制电源包括发出正弦信号的第一电源和发出余弦信号的第二电源，所述第一电源与所述第二电源发出的信号相位差π/2；所述横向效应振子与所述第一电源连接，且所述纵向效应振子与所述第二电源连接；或者，所述横向效应振子与所述第二电源连接，且所述纵向效应振子与所述第一电源连接。

3.根据权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述横向效应振子和所述纵向效应振子分布于所述金属片的径向方向。

4.根据权利要求3所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，一个所述横向效应振子和一个所述纵向效应振子相邻地贴附于所述金属片上，形成一组产生超声波的合成振子，若干所述压电陶瓷片形成若干组所述合成振子，各组所述合成振子均匀地分布于所述金属片的径向方向。

5.根据权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述压电陶瓷片产生的超声波频率大于23KHz。

6.根据权利要求5所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，该系统还包括沿所述内桶中部轴向设置的吸排水柱以及与所述吸排水柱相连通的抽气机；

所述吸排水柱呈圆柱型，所述吸排水柱的外周壁设有若干排水孔。

7.根据权利要求6所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述排水孔为圆孔，所述抽气机安装于所述内桶顶部，所述抽气机通过抽气管与所述吸排水柱连通。

8.根据权利要求5所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述吸排水柱的底端连接有排水管，所述内桶连接有进水管。

9.根据权利要求8所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述吸排水柱与所述排水管螺纹连接，所述吸排水柱的顶端与所述抽气管螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述进水管和所述排水管上均设有开关阀。