CN112325570A - 一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置及其干燥方法 - Google Patents

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李玉希
张立君
史秀梅
郑阳升
郑顺奇
程英晔
王强
任丽宏
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Abstract

一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置及其干燥方法，包括夹板和手柄，夹板分为可贴合夹紧的上夹板和下夹板，手柄位于下夹板的下端与下夹板为一体件，上夹板的下端与手柄的上端相铰接，在上夹板和下夹板的夹持面上分别设有压电晶片，手柄内设有电源以及控制压电晶片产生逆压电效应、进而产生超声波能量起到超声干燥的微控制器模块。本发明的干燥装置不仅结构简单合理，且干燥效率高，同时无噪音、无高温、使用安全可靠，本发明的干燥方法易操作，同时不会造成高温损伤，尤其适用于湿衣物、湿头发等的干燥。

Description

一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置及其干燥方法
技术领域
本发明属于家用电器技术领域，涉及一种夹板式干燥装置，具体涉及一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置及其干燥方法。
背景技术
干燥就是从各种物料中去除湿分的过程，对于固体物料而言，以水分为对象，目前的干燥方法大致有三类：(1)机械脱水法；(2)加热干燥法；(3)化学除湿法。机械脱水法最为经济，但是只能去除部分水，机械脱水后物料含水率仍然很高，一般为40～60％；化学除湿法仅用于除去物料中的微量水分，日常应用较少。目前应用最广的是加热干燥法，它是利用热能加热物料，需要消耗一定的热能，能达到产品或原料所要求的含水率。但是加热干燥法为了提高干燥效率，往往需要高温加热，在使用过程中不小心会造成人员的烫伤，而且加热干燥的同时往往还需要鼓风，会造成严重的环境噪音。
压电晶体片的逆压电效应是由于受电场力的作用，压电晶体材料的内部正负电荷中心会产生相对位移，从而使压电材料发生形变(其形变大小与电场强度成正比)，产生机械应力，即电能与机械能之间发生转换；当高频电信号加在压电晶体材料上时，则产生机械能是一种高频声信号(即超声波信号)，超声波信号作用于液体可产生空化效应，使液体雾化。
超声空化效应的基本原理是：超声作用于液体(如水中)，致使某些区域形成暂时负压区，从而引起液体界面的断裂，形成微小的空泡或气泡，这些空泡或气泡处于非稳定状态，有初生、发育和迅速闭合的过程，在他们迅速闭合破灭时，会产生微激波，当微激波强度达到一定值时引起液体介质雾化。因此利用压电晶片逆压电效应产生高频超声振动，作用于待干燥物，产生的空化效应可使物体中的水分雾化，从而达到干燥效果是十分可行的。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置，具有结构简单合理、易操作、干燥效率高且使用安全可靠的特点。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种基于压电晶片的夹板式超声干燥方法，采用上述夹板式超声干燥装置进行干燥，不仅易操作、干燥效率高，且无噪音、无高温、使用安全可靠。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置，其特征在于：包括夹板和手柄，夹板分为可贴合夹紧的上夹板和下夹板，手柄位于下夹板的下端与下夹板为一体件，上夹板的下端与手柄的上端相铰接，在上夹板和下夹板的夹持面上分别设有压电晶片，手柄内设有电源以及控制压电晶片产生逆压电效应、进而产生超声波能量起到超声干燥的微控制器模块。
作为改进，所述上夹板和下夹板为条形板，压电晶片为片状的长方形压电材料，压电晶片嵌置并覆盖在上夹板和下夹板的整个夹持面上。
再改进，所述上夹板和下夹板内设有压电晶片的驱动线路，手柄内的微控制器模块与驱动线路电性连接。
进一步，所述电源为充电电池，手柄的侧面安装有控制按键以及显示充电状态和剩余电量情况指示灯，充电电池、控制开关和指示灯与驱动线路、微控制器模块电性连接构成供电电路和显示电路。
最后，所述超声波的频率为1MHz-2MHz。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种基于压电晶片的夹板式超声干燥方法，其特征在于：采用上述的夹板式超声干燥装置进行干燥，步骤为：将待干燥物放置在上夹板和下夹板之间，将上夹板夹紧，使待干燥物与上夹板和下夹板的夹持面上的压电晶片充分接触，按下控制按键，手柄内的电源供电，微控制器模块给压电晶片发送高频电信号，使压电晶片发生逆压电效应、产生高频振动，即释放超声波能量，利用超声波的空化效应使待干燥物中的水雾化，达到干燥效果。
优选的，所述待干燥物为较柔软物体，包括衣物、头发。
最后，所述超声波能量的大小与压电晶片材料的电容量、电信号频率有关，压电晶体材料的电容量与压电材料的厚度、面积有关，超声波的频率为1MHz-2MHz。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在夹板的夹持面上嵌置压电晶片，通过压电晶体片的逆压电效应产生高频振动，即释放超声波能量，使待干燥物中的水分雾化，从而达到干燥效果。本发明的干燥装置不仅结构简单合理，且干燥效率高，同时无噪音、无高温、使用安全可靠，本发明的干燥方法易操作，同时不会造成高温损伤，尤其适用于湿衣物、湿头发等的干燥。
附图说明
图1是本发明提供的夹板式超声干燥装置在夹板张开状态下的结构示意图；
图2是本发明的上夹板、下夹板在对合状态下的结构示意图；
图3是本发明的电路控制图；
图4是本发明在夹板合拢状态下的主视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～4所示，一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置，包括夹板和手柄，夹板分为可贴合夹紧的上夹板4和下夹板2，手柄位于下夹板2的下端与下夹板2为一体件，上夹板4的下端与手柄的上端相铰接，在上夹板4和下夹板2的夹持面上分别设有压电晶片3和5，手柄内设有电源以及控制压电晶片3和5产生逆压电效应、进而产生超声波能量起到超声干燥的微控制器模块。
具体结构为：上夹板4和下夹板2为条形板，压电晶片3和5为片状的长方形压电材料，压电晶片3和5嵌置并覆盖在上夹板4和下夹板2的整个夹持面上，使得压电晶片3和5尽可能多的与待干燥物接触，保证超声波能量完全作用于待干燥物，干燥效率；上夹板4和下夹板4的内部空腔中设有压电晶片的驱动线路，手柄内的微控制器模块与驱动线路电性连接，利用微控制器对压电晶片3和5施加电信号并对其输出功率进行控制调节；电源为充电电池，手柄的的侧面安装有控制按键1以及显示充电状态和剩余电量情况LED指示灯，充电电池、控制按键2和指示灯与驱动线路、微控制器模块电性连接构成供电电路和显示电路，微控制器模块负责控制控制按键的开关、指示灯的亮灭以及发送高频电信号给与压电晶片3和5；本发明的超声波的频率控制在1MHz-2MHz。
一种基于压电晶片的夹板式超声干燥方法，采用上述的夹板式超声干燥装置进行干燥，具体步骤为：将待干燥物放置在上夹板4和下夹板2之间，将上夹板4夹紧，使待干燥物与上夹板4和下夹板2的夹持面上的压电晶片3和5充分接触，按下控制按键1，手柄内的电源供电，微控制器模块给压电晶片3和5发送高频电信号，使压电晶片3和5发生逆压电效应、产生高频振动，即释放超声波能量，利用超声波的空化效应使待干燥物中的水雾化，达到干燥效果。由于超声波是安全无害的，水雾化时不会产生高温，不会造成损伤。
超声波能量的大小与压电晶片3和5的材料的电容量、电信号频率有关，压电晶片3和5材料的电容量与压电材料的厚度、面积有关。本发明的超声波的频率为1MHz-2MHz，避免了环境噪音。
本发明的干燥方法适用于较为柔软的待干燥物，如衣物、头发等，一是为了便于夹持，也为了增大待干燥物与压电晶片的接触面，提高干燥效率。
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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于压电晶片的夹板式超声干燥装置，其特征在于：包括夹板和手柄，夹板分为可贴合夹紧的上夹板和下夹板，手柄位于下夹板的下端与下夹板为一体件，上夹板的下端与手柄的上端相铰接，在上夹板和下夹板的夹持面上分别设有压电晶片，手柄内设有电源以及控制压电晶片产生逆压电效应、进而产生超声波能量起到超声干燥的微控制器模块。
2.根据权利要求1所述的夹板式超声干燥装置，其特征在于：所述上夹板和下夹板为条形板，压电晶片为片状的长方形压电材料，压电晶片嵌置并覆盖在上夹板和下夹板的整个夹持面上。
3.根据权利要求2所述的夹板式超声干燥装置，其特征在于：所述上夹板和下夹板内设有压电晶片的驱动线路，手柄内的微控制器模块与驱动线路电性连接。
4.根据权利要求1所述的夹板式超声干燥装置，其特征在于：所述电源为充电电池，手柄的侧面安装有控制按键以及显示充电状态和剩余电量情况指示灯，充电电池、控制开关和指示灯与驱动线路、微控制器模块电性连接构成供电电路和显示电路。
5.根据权利要求1所述的夹板式超声干燥装置，其特征在于：所述超声波的频率为1MHz-2MHz。
6.一种基于压电晶片的夹板式超声干燥方法，其特征在于：采用权利要求1～5所述的夹板式超声干燥装置进行干燥，步骤为：将待干燥物放置在上夹板和下夹板之间，将上夹板夹紧，使待干燥物与上夹板和下夹板的夹持面上的压电晶片充分接触，按下控制按键，手柄内的电源供电，微控制器模块给压电晶片发送高频电信号，使压电晶片发生逆压电效应、产生高频振动，即释放超声波能量，利用超声波的空化效应使待干燥物中的水雾化，达到干燥效果。
7.根据权利要求6所述的干燥方法，其特征在于：所述待干燥物为较柔软物体，包括衣物、头发。
8.根据权利要求6所述的干燥方法，其特征在于：所述超声波能量的大小与压电晶片材料的电容量、电信号频率有关，压电晶体材料的电容量与压电材料的厚度、面积有关，超声波的频率为1MHz-2MHz。
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