一種便攜式定點污漬超聲洗滌器的制造方法
【專利摘要】一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，屬于超聲波清洗領(lǐng)域。電控模塊及供電裝置安裝在殼體內(nèi)，超聲波換能器頭端穿出殼體前端的吹風(fēng)口，供電裝置用于為電控模塊和超聲清洗裝置供電，信號發(fā)生模塊用于產(chǎn)生并輸出方波信號至功率放大模塊；功率放大模塊用于對輸入的方波信號進行功率放大，并將放大后的方波信號輸出至匹配模塊；匹配模塊用于將放大后的方波信號的功率和電壓進行匹配，調(diào)整至滿足起振超聲波換能器的功率容量，并將調(diào)整好的方波信號輸出給超聲波換能器，超聲波換能器用于接收調(diào)整好的能驅(qū)動超聲波換能器的方波信號，并將方波信號轉(zhuǎn)換成超聲波。本發(fā)明可對衣物局部污漬進行能量集中處理，達到了去除衣物局部污漬的目的。
【專利說明】
一種便攜式定點污漬超聲洗滌器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種污漬洗滌器，尤其是涉及一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，屬于 超聲波清洗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 經(jīng)發(fā)明人檢索發(fā)現(xiàn)，目前有關(guān)超聲波清洗衣物的設(shè)備有:dolfi清洗機、小元mini 超智能便攜式超聲波洗衣器、艾米伊便攜式超聲波迷你洗衣機、鵬聚迷你洗衣機便攜式超 聲波清洗機等。
[0003] 而上述這些清洗設(shè)備，都是利用超聲技術(shù)將衣物進行整件清洗，對局部污漬清洗 效率低。而且，實際清洗效果差，清洗一件衣服的時間要超過20分鐘，衣服越臟時間越長，很 難達到即洗即穿的目的，并沒有實現(xiàn)真正的便攜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了提出一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，通過選擇正確的超聲 參數(shù)，使超聲波空化作用更加充分，清洗效率更高，同時各個部件體積都很小，從而實現(xiàn)了 真正的便攜。
[0005] 本發(fā)明的便攜式定點污漬超聲洗滌器只針對污漬進行清洗，能量集中，清洗效率 高。而且本發(fā)明從超聲原理分析和實驗的結(jié)合上入手，正確選擇合適的超聲參數(shù)，使超聲波 空化作用更加充分，進而大幅提升清洗效果。本發(fā)明還利用風(fēng)扇將殼體內(nèi)的廢熱吹出，進而 烘干衣物，達到即洗即穿的目的。因此，本發(fā)明相對現(xiàn)有設(shè)備清洗效果更好，清洗效率更高， 清洗時間更短，功能更豐富，實現(xiàn)真正意義上的便攜。
[0006] 實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下： 一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其包括:殼體、后蓋、供電裝置、超聲清洗裝置和電控 模塊，所述的后蓋可拆卸安裝在殼體后端，所述的電控模塊及供電裝置均安裝在殼體內(nèi)，所 述的超聲清洗裝置為超聲波換能器，所述的超聲波換能器的尾端安裝在殼體內(nèi)，超聲波換 能器的頭端穿過殼體前端設(shè)有的吹風(fēng)口置于殼體的外部； 所述的供電裝置用于為電控模塊和超聲清洗裝置供電， 電控模塊包括信號發(fā)生模塊、功率放大模塊和匹配模塊，其中： 所述的信號發(fā)生模塊用于產(chǎn)生并輸出方波信號至功率放大模塊； 所述的功率放大模塊用于對輸入的方波信號進行功率放大，并將放大后的方波信號輸 出至匹配模塊； 所述的匹配模塊用于將放大后的方波信號的功率和電壓進行匹配，調(diào)整至滿足超聲波 換能器的起振電壓，并將調(diào)整好的方波信號輸出給超聲波換能器。
[0007] 所述的超聲波換能器用于接收調(diào)整好的能驅(qū)動超聲波換能器的方波信號，并將方 波信號轉(zhuǎn)換成超聲波。
[0008] 所述的便攜式定點污漬超聲洗滌器還包括:散熱烘干裝置;所述的散熱烘干裝置 安裝在殼體內(nèi)，所述的供電裝置亦為散熱烘干裝置供電，散熱烘干裝置用于將便攜式定點 污漬超聲洗滌器工作時產(chǎn)生的余熱從殼體內(nèi)吹出以烘干衣物。
[0009] 所述的信號發(fā)生模塊輸出的方波信號為頻率50kHZ的可調(diào)方波信號。
[0010] 所述的功率放大模塊用于對輸入的方波信號的功率放大至25W，并將放大后的方 波信號輸出至匹配模塊。
[0011] 所述的匹配模塊包括變壓器和TPA3116芯片的四個引腳所接電路，所述的TPA3116 芯片的四個引腳分別為引腳一26、引腳二27、引腳三29和引腳四30,所述的變壓器與 TPA3116芯片的四個引腳電連接，匹配模塊用于將功率放大模塊輸入的方波信號的10V電壓 升壓到300V電壓以及消除該方波信號電壓、電流的相位差。
[0012] 所述的散熱烘干裝置為風(fēng)扇。
[0013] 所述的殼體外形為手槍形狀。
[0014] 所述的后蓋上設(shè)有若干鏤空。
[0015] 所述的殼體把手處前端安裝有開關(guān)。
[0016] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:本發(fā)明提出的一種便攜式定點污漬超聲洗 滌器，實現(xiàn)超聲清洗，能量集中，對局部污漬清洗效率提高;超聲波換能器的驅(qū)動電路(信號 發(fā)生模塊、功率放大模塊)設(shè)計與匹配模塊的優(yōu)化，實現(xiàn)超聲波換能器在合適的功率點工 作，使超聲波換能器達到預(yù)期可靠的振幅，清洗功率滿足清洗要求;風(fēng)扇將超聲洗滌器工作 產(chǎn)生的廢熱排出，加速衣物中水分的蒸發(fā)，實現(xiàn)烘干功能。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器的主視圖； 圖2是圖1的右視圖； 圖3是本發(fā)明的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器的電路原理框圖； 圖4是本發(fā)明的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器的超聲波驅(qū)動電路圖。
[0018]圖中：1殼體、2后蓋、3供電裝置、4超聲清洗裝置、5電控模塊、6信號發(fā)生模塊、7功 率放大模塊、8匹配模塊、9散熱烘干裝置、10鏤空、11開關(guān)。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:如圖1~圖4所示，一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其包括:殼體 1、后蓋2、供電裝置3、超聲清洗裝置4和電控模塊5,所述的后蓋2可拆卸安裝在殼體1后端， 所述的電控模塊5及供電裝置3均安裝在殼體1內(nèi)，所述的超聲清洗裝置4為超聲波換能器， 所述的超聲波換能器的尾端安裝在殼體1內(nèi)，超聲波換能器的頭端穿過殼體1前端設(shè)有的吹 風(fēng)口置于殼體1的外部； 所述的供電裝置3用于為電控模塊5和超聲清洗裝置4供電， 電控模塊5包括信號發(fā)生模塊6、功率放大模塊7和匹配模塊8,其中： 所述的信號發(fā)生模塊6用于產(chǎn)生并輸出方波信號至功率放大模塊7; 所述的功率放大模塊7用于對輸入的方波信號進行功率放大，并將放大后的方波信號 輸出至匹配模塊8; 所述的匹配模塊8用于將放大后的方波信號的功率和電壓進行匹配，調(diào)整至滿足超聲 波換能器的起振電壓，并將調(diào)整好的方波信號輸出給超聲波換能器。
[0020] 所述的超聲波換能器用于接收調(diào)整好的能驅(qū)動超聲波換能器的方波信號，并將方 波信號轉(zhuǎn)換成超聲波。
【具體實施方式】 [0021] 二:如圖3所示，一所述的一種便攜式定點污漬超聲洗 滌器還包括:散熱烘干裝置9;所述的散熱烘干裝置9安裝在殼體1內(nèi)，所述的供電裝置3亦為 散熱烘干裝置9供電，散熱烘干裝置9用于將便攜式定點污漬超聲洗滌器工作時產(chǎn)生的余熱 從殼體1內(nèi)吹出以烘干衣物。
【具體實施方式】 [0022] 三:如圖3~圖4所示，一所述的一種便攜式定點污漬超 聲洗滌器，所述的信號發(fā)生模塊是由NE555芯片搭建的方波信號發(fā)生電路，信號發(fā)生模塊輸 出的方波信號為頻率50kHZ的可調(diào)方波信號。
[0023]【具體實施方式】四：如圖3~圖4所示，【具體實施方式】一所述的一種便攜式定點污漬超 聲洗滌器，所述的功率放大模塊7采用板載TPA3116音頻功放芯片，功率放大模塊7用于對輸 入的方波信號的功率放大至25W，并將放大后的方波信號輸出至匹配模塊8。
【具體實施方式】 [0024] 五:如圖3所示，四所述的一種便攜式定點污漬超聲洗 滌器，所述的匹配模塊8包括變壓器和TPA3116芯片的四個引腳所接電路，所述的TPA3116芯 片的四個引腳分別為引腳一26、引腳二27、引腳三29和引腳四30,所述的變壓器與TPA3116 芯片的四個引腳電連接，匹配模塊8用于將功率放大模塊7輸入的方波信號的10V電壓升壓 到300V電壓以及消除該方波信號電壓、電流的相位差。
[0025] 匹配模塊8實為一個阻抗匹配電路，主要通過改變電感L1、電感L2、變壓器線圈的 電感量并進行調(diào)試達到阻抗匹配的目的。
【具體實施方式】 [0026] 六:如圖3所示，二所述的一種便攜式定點污漬超聲洗 滌器，所述的散熱烘干裝置9為風(fēng)扇，所述的風(fēng)扇安裝在殼體1內(nèi)的后端。
【具體實施方式】 [0027] 七:如圖1~圖2所示，一所述的一種便攜式定點污漬超 聲洗滌器，所述的殼體1外形為手槍形狀。
[0028] 洗滌器在工作過程中電子元件會不可避免的發(fā)熱，因此在其內(nèi)部后端安裝一小功 率風(fēng)扇(功率為5W)，工作時可將熱氣流從洗滌器前端吹出，將衣物清洗的部位烘干。在方便 用戶使用的同時將廢熱重新利用，可實現(xiàn)即洗即穿的效果。
[0029]【具體實施方式】八:如圖1~圖2所示，【具體實施方式】二所述的一種便攜式定點污漬超 聲洗滌器，所述的后蓋2上設(shè)有若干鏤空10,用于進風(fēng)。
【具體實施方式】 [0030] 九:如圖1~圖2所示，二所述的一種便攜式定點污漬超 聲洗滌器，所述的殼體1把手處前端安裝有開關(guān)11。
【具體實施方式】 [0031] 十:如圖3所示，五所述的一種便攜式定點污漬超聲洗 滌器，所述的TPA3116芯片的四個引腳分別為引腳一-26、引腳二-27、引腳三-29和引腳四-30 〇
[0032]
【具體實施方式】十一:一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，利用壓電式超聲波換能器 在水中產(chǎn)生的空化效應(yīng)，達到清洗的效果。壓電式超聲換能器通過具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)， 將電能轉(zhuǎn)換成聲能。它的工作原理是基于壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng):在壓電陶瓷上加上適當(dāng) 的交變電信號，使其產(chǎn)生交替的壓縮和拉伸，從而產(chǎn)生振動，振動頻率與交變電壓的頻率相 同，將壓電陶瓷與彈性介質(zhì)耦合，壓電陶瓷充當(dāng)超聲源，把超聲波傳遞到彈性介質(zhì)中。壓電 式超聲波換能器處在發(fā)射狀態(tài)，將電能轉(zhuǎn)為聲能。
[0033] 工作原理： 便攜式定點污漬超聲洗滌器實現(xiàn)衣物清洗的工作原理為：由NE555芯片搭建的信號發(fā) 生模塊6輸出頻率為50kHZ可調(diào)方波信號，用板載TPA3116音頻功放芯片組成的功率放大模 塊7對信號發(fā)生模塊6輸出的方波信號進行功率放大。功率放大模塊7可輸出25W的方波信 號，以驅(qū)動超聲波換能器工作。功率放大模塊7輸出的10V電壓經(jīng)變壓器升壓到300V，通過功 率匹配和實際測試滿足超聲波換能器的起振要求，驅(qū)動超聲波換能器，通過超聲波在水中 的空化效應(yīng)實現(xiàn)對衣物的清洗。清洗完成后由風(fēng)扇將殼體1內(nèi)的余熱吹出從而實現(xiàn)衣物的 烘干。
[0034] 如圖1~圖2所示，本發(fā)明采用手持式小型化設(shè)計，吹風(fēng)口（也是超聲波發(fā)出口）設(shè)置 在本發(fā)明的前端。供電裝置3為鋰電池，本洗滌器可在殼體1上加裝USB充電口，從而支持USB 充電功能，可以隨時充電，方便攜帶。
[0035]殼體采用3D打印方式，小巧輕便，手持式設(shè)計方便用戶操作，實現(xiàn)便攜式和人性化 的用戶體驗。
[0036] 本設(shè)計還通過超聲原理參數(shù)分析和實驗的結(jié)合選出較優(yōu)的超聲頻率和功率，使超 聲波換能器在達到合適的工作點的同時還盡量保證超聲波換能器功率較小，節(jié)省能量并實 現(xiàn)小功率設(shè)計，進而實現(xiàn)小型化。在超聲理論分析方面:影響超聲波清洗效果的因素有超聲 波的功率、頻率、溫度等。對衣物清洗效果影響最明顯的因素是頻率和聲壓。根據(jù)空化泡破 裂的力學(xué)理論以及參考文獻得到空化泡的半徑與聲壓和頻率的關(guān)系?？栈莅霃脚c聲壓的 關(guān)系等價于空化泡半徑與聲功率的關(guān)系。在相同的頻率下，隨著聲功率增加，空化泡半徑變 化幅度增加，空化泡的運動加劇，其清洗效果變好。但是聲功率過大會減弱清洗效果，因為 太高的聲功率會造成空化泡過多，形成聲波屏障，使聲波不容易傳播到整個液體空間，從而 使清洗效果減弱。所以功率的選擇要在理論估算的基礎(chǔ)下進行實驗驗證。經(jīng)文獻分析，頻率 在20kHz~100kHz，超聲能量密度2W/cm 2~3W/cm2的超聲波最好，而使用溶劑時，超聲波能量 密度在lW/cm2~2W/cm 2最好。因此，根據(jù)選擇的超聲波換能器的面積及實驗分析，確定超聲 波功率在15W左右。在實驗驗證方面，本產(chǎn)品分別用15W、60W、100W的超聲波換能器做實驗， 發(fā)現(xiàn)清洗效果相差無幾，驗證了前面對功率的理論計算，因此選擇功率為15W的超聲波換能 器更加節(jié)能。為選取合適頻率的超聲波換能器，研究不同頻率的超聲波換能器對污漬清洗 效果的影響，并確定超聲波換能器的最佳工作頻率。因此，本發(fā)明分別用醬油、醬油和油、墨 水浸染棉布，分別用超聲波換能器頻率為28kH Z、40kHZ、50kHz的洗滌器進行清洗，每10s檢 查一次清洗效果，并記錄最終清洗干凈時所用時間。對于同一種污漬而言，頻率為50kHz的 超聲波換能器的清洗效果與頻率為28kHz的超聲波換能器和頻率為40kHz的超聲波換能器 的清洗效果相似，但是頻率為50kHz的超聲波換能器清洗用時短、效率高，驗證了超聲頻率 選擇的理論分析。所以本發(fā)明所述的一種便攜式定點污漬超聲波洗滌器選擇頻率為50kHz 的超聲波換能器。因此，經(jīng)過理論分析和實驗設(shè)計的結(jié)合，本洗滌器選擇合適頻率下的合適 功率，達到要求的清洗效果。這種頻率、功率匹配技術(shù)易于實現(xiàn)而且較為可靠。
[0037] 其中，采取的主要關(guān)鍵技術(shù)有超聲波換能器電路驅(qū)動技術(shù)、超聲波衣物清洗小型 化技術(shù)、超聲波清洗烘干集成一體化技術(shù)。
[0038] 工作流程 a) 在水槽中加入約1/2高度的水，將衣物被污漬弄臟的部分浸入水槽中； b) 將超聲波換能器頭對準(zhǔn)污漬，與衣物接觸； c) 打開洗滌器開關(guān)，開始洗滌。洗滌時間約為45s~90s; d) 在洗滌過程中，如果污漬較大，可將超聲波換能器頭左右移動； e) 污漬洗凈后，將衣物從水槽中取出，用洗滌器后部的風(fēng)扇將衣物烘干。
[0039]采用本發(fā)明的便攜式定點污漬超聲洗滌器清洗效果能夠滿足日常要求的說明，見 表1:
由此可知，本發(fā)明的便攜式定點污漬超聲洗滌器能對衣物局部污漬進行能量集中處 理，達到了去除衣物局部污漬的目的。避免了因為局部污漬而不得不將衣物進行整體清洗 的情況，達到了節(jié)水節(jié)電的效果。無需使用洗滌劑也可以將油污清洗干凈，局部洗凈程度和 洗凈效率高于手洗和傳統(tǒng)機洗，減少了生活污水的排放。同時本發(fā)明具有快速清洗、即時烘 干功能，為人們出行帶來了極大方便。
【主權(quán)項】
1. 一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于:其包括:殼體（1)、后蓋(2)、供電裝置 (3)、超聲清洗裝置(4)和電控模塊(5)，所述的后蓋(2)可拆卸安裝在殼體（1)后端，所述的 電控模塊(5)及供電裝置(3)均安裝在殼體（1)內(nèi)，所述的超聲清洗裝置(4)為超聲波換能 器，所述的超聲波換能器的尾端安裝在殼體（1)內(nèi)，超聲波換能器的頭端穿過殼體（1)前端 設(shè)有的吹風(fēng)口置于殼體(1)的外部； 所述的供電裝置(3)用于為電控模塊(5)和超聲清洗裝置(4)供電， 電控模塊(5 )包括信號發(fā)生模塊(6 )、功率放大模塊(7 )和匹配模塊(8 )，其中： 所述的信號發(fā)生模塊(6)用于產(chǎn)生并輸出方波信號至功率放大模塊(7); 所述的功率放大模塊(7)用于對輸入的方波信號進行功率放大，并將放大后的方波信 號輸出至匹配模塊(8); 所述的匹配模塊(8)用于將放大后的方波信號的功率和電壓進行匹配，調(diào)整至滿足起 振超聲波換能器的功率容量，并將調(diào)整好的方波信號輸出給超聲波換能器， 所述的超聲波換能器用于接收調(diào)整好的能驅(qū)動超聲波換能器的方波信號，并將方波信 號轉(zhuǎn)換成超聲波。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于:所述的便攜式 定點污漬超聲洗滌器還包括:散熱烘干裝置9;所述的散熱烘干裝置(9)安裝在殼體（1)內(nèi)， 所述的供電裝置(3)亦為散熱烘干裝置(9)供電，散熱烘干裝置(9)用于將便攜式定點污漬 超聲洗滌器工作時產(chǎn)生的余熱從殼體(1)內(nèi)吹出以烘干衣物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于:所述的信號發(fā) 生模塊(6 )輸出的方波信號為頻率50kHZ的可調(diào)方波信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于:所述的功率放 大模塊(7)用于對輸入的方波信號的功率放大至25W，并將放大后的方波信號輸出至匹配模 塊(8) 〇5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于:所述的匹配模 塊(8)包括變壓器和TPA3116芯片的四個引腳所接電路，所述的TPA3116芯片的四個引腳分 別為引腳一26、引腳二27、引腳三29和引腳四30,所述的變壓器與TPA3116芯片的四個引腳 電連接，匹配模塊(8)用于將功率放大模塊(7)輸入的方波信號的10V電壓升壓到300V電壓 以及消除該方波信號電壓、電流的相位差。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于:所述的散熱烘 干裝置(9)為風(fēng)扇。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于：所述的殼體 (1) 外形為手槍形狀。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于：所述的后蓋 (2) 上設(shè)有若干鏤空（10)。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式定點污漬超聲洗滌器，其特征在于：所述的殼體 (1)把手處前端安裝有開關(guān)(11)。
【文檔編號】D06F7/04GK106087330SQ201610736241
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月27日
【發(fā)明人】單文昭, 齊驥, 覃永粼, 王馳, 程先儀
【申請人】單文昭