本发明专利技术公开多频相控超声衣物清洗及脱水方法与装置，所述装置包括包括衣物洗涤箱、电路控制系统、进水排水装置、显示控制面板、超声波相控阵、空气交换装置；衣物洗涤箱内有声波反射板，工作时浮在液面；超声波相控阵阵列均匀分布在圆筒侧壁和底部；衣物洗涤箱顶部设有进水装置，底部有排水装置；所述超声波相控阵包括谐振频率不同的超声相控阵。本发明专利技术的方法根据洗涤过程中清洗与脱水过程的不同特点，采用高低频超声结合的方法来完成全超声洗衣，即低频超声用于空化清洗，高频超声用于雾化脱水。本发明专利技术利用超声波束扫描的方法，使超声波的能量更集中，穿透力更强，清洗脱水效果更均匀，清洁度和脱水率都得到提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超声波洗衣
，具体涉及利用高低两种频率的相控阵换能器， 实现超声能量局部集中对衣物进行清洗及脱水的方法和装置。
技术介绍
洗衣机目前主要分机械式和非机械式两大类。其中，机械式分为波盘式、滚筒式 等，一般以旋转轮带动水流或者滚动运行产生摩擦进行洗涤。波盘式结构简单、造价低，但 磨损率高；滚筒式洁净度高，但造价高。机械式存在共同的缺点，在长时间运行的过程中容 易使衣物拧在一起，摩擦会使衣物受损，清洗后衣物会产生皱折、变形甚至损坏，并且洗涤 需要大量的水。非机械式洗衣方式中其中一种是溶剂干洗机，这种方式虽然对衣物磨损小，但最 大问题是溶剂有毒又难以彻底除尽。另外一种非机械式的清洗装置就是超声波洗衣机，该 方式的原理是利用强超声波在液体介质中的“空化效应”达到清洁的效果。“空化效应”，即 当声波在媒质中传播时，若声强足够大，液体所受的负压足够强，媒质分子间的平均距离就 会超过极限，微泡就会快速形成、增大、急剧压缩、快速破裂，在瞬间产生可达1 3个大气 压的巨大压力。这种高压的冲击波可对衣物产生强大的去污作用。该洗涤方式具有洁净度 高，对衣物磨损小，用水量少，洗涤剂利用率高，减少甚至免用洗涤剂等优点，十分适合应用 在清洗衣物的设备上。尤其在清洗棉质、丝绸、毛衣和一些易磨损易变形的衣服时，该种洗 涤方式更具优势。然而，超声清洗大量衣物时，需要高功率的超声波才能产生足够强度的空化效应。 超声波换能器是一种压控器件，要使换能器产生大功率的能量，必须要有足够大的驱动电 压。市场上的超声波洗碗机和用超声波辅助洗涤的洗衣机，驱动电压都需达到上千伏，致使 驱动电源的能耗非常大，同时也带来了安全隐患。同时，大功率的超声波换能器造价非常 高，难以普及到家庭使用。若换能器功率不足，就难以产生足够穿透力的超声波进行清洗或 脱干衣物。传统的超声波衣物清洗装置，只是简单地把单个或者若干个超声波换能器简单 组合起来工作，声波在清洗箱内不规则反射叠加，能量不能集中一处，造成能量损耗，不符 合环保节能的要求。由于全超声波洗衣机受能耗高、大功率的超声波换能器造价高这些缺点所局限， 一直难以普及推广。超声波清洗只能作为传统洗衣机的辅助手段，或者是免除洗涤剂的一 种解决方法。如授权公告号为CN2287159Y，授权公告日为1998年8月5日的技术专利 公开了一种“全自动超声波洗衣机”，该装置把超声波空化效应、电机转动洗涤和泵水机泵 水三种洗涤方式结合在一起。该设计方案虽然使用了造价低廉的低功率超声波换能器，降 低了超声波洗衣装置的制造成本，但依然无法脱离电机转动的洗涤方式，很难发挥出超声 波洗衣的优势。另外，在衣物脱水环节，该设计利用水泵轴头反向抛干的方式，容易损坏衣 物。公开号为CN 1795057A，公开日为2006年6月28日的专利技术专利“用于使用相控换能器阵列的超声波清洗的系统和方法”，用“最大能量波”扫描对器件进行精确定位清洗。其 原理是通过控制换能器阵列中的每个阵元发出超声波的相位，使相控阵产生的超声波在某 个方向形成超声波束，从而对该方向集中能量进行清洗。该专利技术的设计适用于精确清洗元 器件，而超声洗衣不需要精确清洗，所以该系统在超声洗衣上有很大的局限性
技术实现思路
本专利技术针对超声清洗能量分散、功耗大、大功率超声波换能器造价高的缺点，提供 多频相控超声衣物清洗及脱水方法与装置。本专利技术根据洗涤过程中清洗与脱水过程的不同 特点，采用高低频超声结合的方法来完成全超声洗衣。即低频超声用于空化清洗，高频超声 用于雾化脱水。利用超声波束扫描的方法，使超声波的能量更集中，穿透力更强，清洗脱水 效果更均勻，清洁度和脱水率都得到提高。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案多频相控超声衣物清洗及脱水装置，包括衣物洗涤箱、电路控制系统、进水排水装 置、显示控制面板、超声波相控阵和空气交换装置；所述衣物洗涤箱用于放置被清洗或脱水得的清洗衣物，衣物洗涤箱内壁光滑且涂 有用于反射声波的涂料；衣物洗涤箱内有声波反射板，工作时浮在液面，当超声波速扫描至 液面时，反射板把超声波束反射回水中再次利用；超声波相控阵阵列均勻分布在圆筒侧壁 和底部；衣物洗涤箱顶部设有进水装置，底部有排水装置；所述超声波相控阵包括谐振频 率不同的超声相控阵。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述超声相控阵分为具有不同谐振 频率的低频超声相控阵和高频超声相控阵。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述电路控制系统包括数字控制系 统和功放驱动电路；数字控制系统用于控制衣服洗涤的整个流程，并完成超声波相控阵的 超声频率与相位的控制、监测衣服清洗状态以及电源控制；功放驱动电路用于把弱超声信 号放大为能够驱动相控阵的强超声信号。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述数字控制系统调整超声波相控 阵阵元发出的超声波相位，改变超声波束角度，使波束按照顺时针或逆时针方向在洗涤箱 内进行扫描，从而均勻清洗所有衣物。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述进水排水装置用于控制洗涤用 水的进出，所述进水排水装置包括位于衣物洗涤箱底部的漏水口、位于漏水口下方的隔离 槽、隔离槽下方通过排水阀门连接至排水口，且隔离槽与排水阀门之间设有水流传感器，排 水阀门由电子阀门控制开合，当清洗程序结束，进入脱水程序时，电子阀门打开，污水通过 排水口排出。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，水流传感器为水流感应转轮，排水 口电子阀门打开，衣物洗涤箱内的污水经带动水流感应转轮转动；当衣物洗涤箱内液面低 于漏水孔所在的水平线时，衣物与水隔离开，残留在衣物上的大量水分会从漏水孔滴入隔 离槽；当隔离槽中的水通过水流感应转轮的流速下降到预设值时，高频超声相控阵启动，超 声空化与雾化同时进行。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述空气交换装置包括进气口、排气口和湿度监测装置；进气口装有可循环利用的干燥剂，排气口装有抽风机；进入脱水程 序时，抽风机启动，把箱外干燥空气抽入，箱内雾化的湿气抽走；湿度监测装置用于监测洗 涤箱内部和外部的湿度状况；频相控超声衣物清洗及脱水装置的外壳和衣物洗涤箱内分别 安装有湿度传感器；当脱水程序开始后，由于衣物里面的水分被雾化，箱内湿度会比外部湿 度高，随着衣物里面的水分逐渐被雾化分离并被抽风机抽走，箱内的湿度与箱外达到相对 稳定状态，当箱内外湿度相等时，脱水程序完成上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述显示控制面板安装在多频相控 超声衣物清洗及脱水装置外壳顶部，用于控制和显示当前装置的工作状态，用户根据清洗 的衣物数量、厚度和个人要求选择相应的洗涤模式和脱水模式；显示控制面板分别预设了 五个档位的洗涤与脱水强度选项，每个档位的强度由清洗所用的超声波频率、波束集中度 和工作时间所决定；脱水模式分定时脱水与智能脱水定时脱水由用户预设脱水流程的工 作时间；智能脱水由湿度传感器的监测数据控制脱水流程的结束时间。上述的多频相控超声衣物清洗及脱水装置中，所述低频超声相控阵产生的超声波 通过对液体产生空化效应达到清洗衣物的目的；所述高频超声相控阵通过对未脱水的衣物 产生雾化效应，使衣物中的水分雾化分离，达到衣物脱水的作用；所述衣物洗涤箱为圆筒 形，衣物洗涤箱侧壁配本文档来自技高网...
【技术保护点】
多频相控超声衣物清洗及脱水装置，包括衣物洗涤箱、电路控制系统、进水排水装置、显示控制面板，其特征在于还包括超声波相控阵、空气交换装置； 所述衣物洗涤箱用于放置被清洗或脱水得的清洗衣物，衣物洗涤箱内壁光滑且涂有用于反射声波的涂料；衣物洗涤箱内有声波反射板，工作时浮在液面，当超声波速扫描至液面时，反射板把超声波束反射回水中再次利用；超声波相控阵阵列均匀分布在圆筒侧壁和底部；衣物洗涤箱顶部设有进水装置，底部有排水装置；所述超声波相控阵包括谐振频率不同的超声相控阵。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，冯振华，朱晓静，曹燕，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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