一種便攜式定點(diǎn)污漬超聲洗滌器的制造方法
【專利摘要】一種便攜式定點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行能量集中處理，達(dá)到了去除衣物局部污漬的目的。
【專利說明】
一種便攜式定點(diǎn)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(diǎn)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(jī)、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(jī)、鵬聚迷你洗衣機(jī)便攜式超 聲波清洗機(jī)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(jìn)行整件清洗，對局部污漬清洗 效率低。而且，實(shí)際清洗效果差，清洗一件衣服的時(shí)間要超過20分鐘，衣服越臟時(shí)間越長，很 難達(dá)到即洗即穿的目的，并沒有實(shí)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(diǎn)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(shí)各個(gè)部件體積都很小，從而實(shí)現(xiàn)了 真正的便攜。
[0005] 本發(fā)明的便攜式定點(diǎn)污漬超聲洗滌器只針對污漬進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)而 烘干衣物，達(dá)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(shí)間更短，功能更豐富，實(shí)現(xiàn)真正意義上的便攜。
[0006] 實(shí)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn) 污漬超聲洗滌器工作時(shí)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(gè)引腳所接電路，所述的TPA3116 芯片的四個(gè)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(gè)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(diǎn)污漬超聲洗 滌器，實(shí)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(jì)與匹配模塊的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)超聲波換能器在合適的功率點(diǎn)工 作，使超聲波換能器達(dá)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)施方式】
[0019]【具體實(shí)施方式】一:如圖1~圖4所示，一種便攜式定點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(shí)施方式】 [0021] 二:如圖3所示，一所述的一種便攜式定點(diǎn)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(diǎn)污漬超聲洗滌器工作時(shí)產(chǎn)生的余熱 從殼體1內(nèi)吹出以烘干衣物。
【具體實(shí)施方式】 [0022] 三:如圖3~圖4所示，一所述的一種便攜式定點(diǎn)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(shí)施方式】四：如圖3~圖4所示，【具體實(shí)施方式】一所述的一種便攜式定點(diǎn)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(shí)施方式】 [0024] 五:如圖3所示，四所述的一種便攜式定點(diǎn)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(gè)引腳所接電路，所述的TPA3116芯 片的四個(gè)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(gè)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(shí)為一個(gè)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(jìn)行調(diào)試達(dá)到阻抗匹配的目的。
【具體實(shí)施方式】 [0026] 六:如圖3所示，二所述的一種便攜式定點(diǎn)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(shí)施方式】 [0027] 七:如圖1~圖2所示，一所述的一種便攜式定點(diǎn)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(shí)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(shí)將廢熱重新利用，可實(shí)現(xiàn)即洗即穿的效果。
[0029]【具體實(shí)施方式】八:如圖1~圖2所示，【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式定點(diǎn)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(jìn)風(fēng)。
【具體實(shí)施方式】 [0030] 九:如圖1~圖2所示，二所述的一種便攜式定點(diǎn)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(shí)施方式】 [0031] 十:如圖3所示，五所述的一種便攜式定點(diǎn)污漬超聲洗 滌器，所述的TPA3116芯片的四個(gè)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(shí)施方式】十一:一種便攜式定點(diǎn)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(dá)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(diǎn)污漬超聲洗滌器實(shí)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(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)，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(shí)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(jì)方便用戶操作，實(shí)現(xiàn)便攜式和人性化 的用戶體驗(yàn)。
[0036] 本設(shè)計(jì)還通過超聲原理參數(shù)分析和實(shí)驗(yàn)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(dá)到合適的工作點(diǎn)的同時(shí)還盡量保證超聲波換能器功率較小，節(jié)省能量并實(shí) 現(xiàn)小功率設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)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(xiàn)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(jià)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(yùn)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?yàn)?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(gè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)文獻(xiàn)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(shí)，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(shí)驗(yàn)分析，確定超聲 波功率在15W左右。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面，本產(chǎn)品分別用15W、60W、100W的超聲波換能器做實(shí)驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)清洗效果相差無幾，驗(yàn)證了前面對功率的理論計(jì)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(jìn)行清洗，每10s檢 查一次清洗效果，并記錄最終清洗干凈時(shí)所用時(shí)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(shí)短、效率高，驗(yàn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)合，本洗滌器選擇合適頻率下的合適 功率，達(dá)到要求的清洗效果。這種頻率、功率匹配技術(shù)易于實(shí)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)污漬超聲洗滌器能對衣物局部污漬進(jìn)行能量集中處 理，達(dá)到了去除衣物局部污漬的目的。避免了因?yàn)榫植课蹪n而不得不將衣物進(jìn)行整體清洗 的情況，達(dá)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(jī)洗，減少了生活污水的排放。同時(shí)本發(fā)明具有快速清洗、即時(shí)烘 干功能，為人們出行帶來了極大方便。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種便攜式定點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)污漬超聲洗滌器，其特征在于:所述的便攜式 定點(diǎn)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(diǎn)污漬 超聲洗滌器工作時(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)引腳所接電路，所述的TPA3116芯片的四個(gè)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(gè)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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