一種便攜式洗衣機(jī)的研發(fā)

王建華

摘要:筆者通過幾年的研究,如今發(fā)明了一種便于攜帶的、大小僅似鼠標(biāo)的超聲波洗衣機(jī),較好的補(bǔ)充了傳統(tǒng)洗衣機(jī)的市場盲區(qū)。而且,這是一款同時(shí)具備除菌和軟化衣物功能的洗衣機(jī),功能卓著。以下就此作一個(gè)簡單敘述。

關(guān)鍵詞:便攜式洗衣機(jī);清洗;供電電路

自從有了洗衣機(jī),人們的生活變得五彩多了,特別是家庭主婦們把需要花費(fèi)上一兩個(gè)小時(shí)的洗衣時(shí)間騰出來,可以做自己喜歡的事,陪陪童趣盎然的孩子,逗逗調(diào)皮可愛的寵物,對丈夫的抱怨也少了,可以說這是科技造福于人類的一個(gè)典型事例。但是如今的洗衣機(jī)其設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)大多集中在家庭固定擺放式使用上,而對那些類似單身公寓內(nèi)住所空間局促人士、喜歡挎包旅游的驢友、常年商務(wù)出差的人員考慮不多,所以其存在市場開發(fā)的盲區(qū)。換句話說,如今傳統(tǒng)意義上的洗衣機(jī)對以上這些人群"造福"程度還不夠。

1傳統(tǒng)洗衣機(jī)的研究現(xiàn)狀和市場情況

傳統(tǒng)的洗衣機(jī)目前主要是兩個(gè)大類。一類是利用波輪或滾筒等旋轉(zhuǎn)方式機(jī)械洗滌原理清洗衣物的洗衣機(jī),目前在中國市場上百分之九十五以上是這類洗衣機(jī)。但這類洗衣機(jī)的不足是:一、摩擦過程中對衣物的損傷較大;二、水電用量較大;三、洗衣機(jī)內(nèi)的細(xì)菌對衣物的再污染。特別是第三個(gè)問題,上海市疾病控制中心去年10月專門就此對市內(nèi)128臺使用一年以上的家用洗衣機(jī)進(jìn)行抽樣調(diào)查和檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)內(nèi)大腸菌群超標(biāo)平均竟達(dá)81%以上,該結(jié)果在媒體上公布后曾引起一片嘩然。第二類是大型超聲波或負(fù)離子洗衣機(jī),目前,部分科研實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)已經(jīng)著手開始生產(chǎn)這類洗衣機(jī),它克服了前一類洗衣機(jī)的一些弱點(diǎn),比方說具有節(jié)能功效,也能除菌等。但這些負(fù)離子、超聲波洗衣機(jī)在外行上還是沒有擺脫傳統(tǒng)洗衣機(jī)的模式,大多體積龐大,甚至其洗衣桶的體積要超過傳統(tǒng)的洗衣機(jī),加上產(chǎn)品價(jià)格相對高些,市場認(rèn)同度反而不如第一類高。當(dāng)然,洗衣機(jī)的外形龐大倒不一定廠家設(shè)計(jì)缺陷,因?yàn)樵谥袊芏嗉彝?特別是農(nóng)村家庭,洗衣機(jī)不僅是一個(gè)洗衣設(shè)備,同時(shí)它也是家庭擺設(shè)品,外形龐大、色彩艷麗的造型有時(shí)候更能得到市場的認(rèn)可。另一個(gè)原因是,目前國內(nèi)的洗衣機(jī)普及率仍不高,城鎮(zhèn)為94%左右,農(nóng)村不足4成。而據(jù)相關(guān)部門提供的數(shù)據(jù),國內(nèi)年需求量下限為2500萬臺左右。可以看出出,洗衣機(jī)行業(yè)在國內(nèi)仍是個(gè)黃金行業(yè)。該行業(yè)內(nèi)的企業(yè)仍在獲取不菲的市場利潤,可能也正因?yàn)榇?較少有廠家考慮改進(jìn)其設(shè)計(jì)。比方說象筆者在前文中提到的,去考慮為商務(wù)人士、旅行者開發(fā)便攜式洗衣機(jī)。

2便攜式洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)

便攜式洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是盡量小巧,最好能放進(jìn)口袋,當(dāng)然,這是在不損害洗衣功能和效果的前提下需要達(dá)到的。它的誕生是為了流動(dòng)人群服務(wù)的,這個(gè)流動(dòng)人群除了筆者前面提到的驢友、單身公寓住戶、商務(wù)人士外,也可以擴(kuò)展到大量的農(nóng)村進(jìn)城務(wù)工人員和學(xué)生等,這些人遷移頻率較高,因此不愿花更多的錢置辦新的機(jī)器,寧可去二手市場淘帶危險(xiǎn)、過期的舊機(jī)器。而在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的今天,這一人口流動(dòng)相當(dāng)于總?cè)丝诘?8%左右。

筆者在考慮如何減小洗衣機(jī)的體積時(shí),首先想到的是洗衣桶,傳統(tǒng)洗衣機(jī)中最占體積的非洗衣桶莫屬,它是儲(chǔ)水、漂洗的所在地,似乎是必不可少的。但筆者大膽想象,是否能把它去掉,容器能否就地取材,因?yàn)椴还苣愕侥睦?哪怕是旅游或者求學(xué)務(wù)工,總找得到容器,比如臉盆、比如浴缸等等。是否可以把自然中存在的容器變成洗衣桶呢?答案是肯定的。最終筆者設(shè)計(jì)出了洗衣機(jī)的外形。

在敘述它的原理之前,先來說說這個(gè)小東西它是怎樣工作的,這樣便于理解。用筆者發(fā)明的洗衣機(jī)清洗衣物,首先得就地取材,找個(gè)容器,下圖找的是一般私家車后備箱都配備的塑料收納箱(其實(shí),這不是最好的,如果能找個(gè)硬度更高的,比如搪瓷臉盆、浴缸等,洗衣效果會(huì)更好,洗衣時(shí)間也會(huì)適當(dāng)縮短,因?yàn)檫@款洗衣機(jī)運(yùn)用的是超聲波在水中震蕩滲透,把污作物從織物上分離的原理,而硬物能將超聲波部分反射)→在容器里裝上水,水量的多少根據(jù)衣物的大小和數(shù)量來定→然后適量加入洗衣粉→把衣物完全浸泡在水中-這一點(diǎn)非常重要,因?yàn)槌暡ǖ恼鹗帩B透只在水中發(fā)生,超出水面那部分將不會(huì)被聲波震蕩到,所以無法達(dá)到清洗目的→洗衣器的圓盤部位(超聲波發(fā)射組件)放入衣物底部→插上電源,圓盤部位發(fā)出超聲波訊息,帶動(dòng)水快速震動(dòng)→調(diào)整衣物的放置,盡量把沒洗干凈的部位靠近圓盤→不低于40分鐘后,拔下插座,把圓盤從水中取出→衣物用清水漂凈并曬。

從最終曬干衣物可以發(fā)現(xiàn),這款洗衣機(jī)不僅洗衣效果不錯(cuò),而且,衣物變得松軟,而且除菌。

織物被放入洗衣盆,加洗衣粉后,把洗衣器圓盤部位放入盆底,另一頭插電。確保衣物完全浸泡在水中。

3這款便攜式洗衣機(jī)的工作原理

下面我們來闡述一下便攜式洗衣機(jī)它的工作原理。即它是如何完成洗衣、軟化、除菌的呢?結(jié)合下面的結(jié)構(gòu)分解圖我們可以看到,這種便攜式洗衣器,包括將電能轉(zhuǎn)化為高頻電脈沖的能量轉(zhuǎn)換部件組和清洗軟化除菌部件組。

能量轉(zhuǎn)換部件組通過雙重絕緣的線纜7連接到清洗部件組的超聲波換能器6上,超聲波換能器6和波形片1相連(能量轉(zhuǎn)換裝置包括將電能轉(zhuǎn)化為高頻電脈沖的電路板10和機(jī)殼9、11。超聲波換能器6通過扣盤3、4設(shè)置在波形片1和多孔盤2之間)。

清洗部件組內(nèi)設(shè)有鋁鐵硼磁鋼5。清洗裝置外層設(shè)有納米銀粒子層。

電路板的電路包括供電電路和由三極管、電阻、電容和變壓器組成的變壓器反饋振蕩電路。其中供電電路將市電220V,通過濾波電容,保險(xiǎn)絲后,再通過電容,電感,共膜扼流圈組成的電源濾波器,濾波后經(jīng)電阻,電容的限流電路后,經(jīng)整流橋后輸出電壓信號V+。電壓信號V+ 給由三極管,電阻,電容,變壓器組成的變壓器反饋振蕩電路提供電源,最后又由變壓器的輸出端接超聲波換能器6。超聲波換能器6產(chǎn)生超聲波,在水中產(chǎn)生空化作用,并結(jié)合四個(gè)鋁鐵硼磁鋼5對水和衣物進(jìn)行軟化,使清洗速度加快,效果更佳。外殼有一層納米銀離子,殺菌效果明顯,值得一提的是,納米銀離子殺菌效果是一般殺菌劑的100倍以上,可有效殺死超過600種病原菌,而且不會(huì)產(chǎn)生其他有害物質(zhì)。

簡單的說,這個(gè)發(fā)明是運(yùn)用了超聲波和磁場共振原理以及銀粒子在水中分解后的高效殺菌技術(shù)。超聲波在水中的振動(dòng)形成一種機(jī)械震蕩波,這種機(jī)械震蕩波可以在交互區(qū)內(nèi)隨著壓力的大小變化改變震蕩波的方向 。而液體中溶解的氣體從低壓帶中釋放出來會(huì)形成大量的細(xì)小泡沫,隨著壓力上升泡沫會(huì)逐漸減少但不會(huì)完全消失。當(dāng)超聲波與這種泡沫表面接觸時(shí),隨著壓力大小的變化,超聲波的振動(dòng)頻率對其表面的影響,每一次擴(kuò)張和收縮都會(huì)相應(yīng)地改變他們自身的大小。這些震蕩波作用于浸泡在水中的衣物,通過結(jié)合超聲波的物理振動(dòng)和洗衣粉的化學(xué)處理,加速對污漬的分解,從而提高洗衣效果。因?yàn)橛糜谙匆潞推渌猛镜纳钣盟卸己械V物質(zhì),而且大多數(shù)礦物質(zhì)中都含有水溶鈣鹽或鎂鹽。含水溶鈣鹽量高的水叫硬水, 由于衣物表面的有效成分和水溶鈣鹽的化學(xué)反應(yīng),用這種水清洗衣物會(huì)降低清潔效果。該項(xiàng)技術(shù)另一重要的特征是無需高溫浸泡就能達(dá)到殺菌功效,因?yàn)楫?dāng)本產(chǎn)品運(yùn)作時(shí)分離出來的銀離子具有高效的殺菌效果。該產(chǎn)品添加的一種特殊材料-納米銀粒子(單體納米銀抗菌塑料母粒)。這種材料在水中分解成10-100nm(1nm=1.10-9m)納米大小的微小粒子,并且允許銀粒子在洗滌液中自由游走,銀粒子得到釋放后分裂成具有高效殺菌作用的銀離子,溫度越高,銀粒子游走的速度越快。當(dāng)溫度達(dá)到40℃時(shí),粒子游動(dòng)到達(dá)一定的速度后會(huì)將銀離子濃縮在tl.10-7to 2.10-8gion/l,此時(shí)的殺菌效果是最初的3到4倍。而且由于納米銀緊鎖著織物的纖維 ,從而可以避免衣服變形褪色。

4發(fā)明的意義

這款洗衣機(jī)的研發(fā)成功意義是很大的,至少有以下幾點(diǎn):

一是普通的洗衣模式只是注重對污垢的清除,而忽視衣物的軟化和除菌,而這款洗衣機(jī)利用磁場軟化水質(zhì)、納米銀高效除菌和超聲波在水中的高強(qiáng)度震蕩,同步實(shí)現(xiàn)對衣物清洗、除菌和軟化。

二是節(jié)約能源。由于設(shè)計(jì)使用電流只有4瓦,所以它的用電量非常省,只相當(dāng)于普通洗衣機(jī)的百分之幾。

三是安全性高。因?yàn)橥ㄟ^電流低,十分安全。

四是具有其它衍生功能,比如可以清洗其它物品。超聲波的超強(qiáng)去污能力早已廣為人知,可以用它清洗眼鏡片、戒指及飾物等;比如可以進(jìn)行餐具、蔬菜、瓜果等的除菌。

在研發(fā)結(jié)束后筆者把這是一個(gè)僅為168克、象鼠標(biāo)大小的洗衣機(jī)通過快速成型裝配了若干個(gè),交由不同的用戶試用,他們的身份各不相同,有喜歡旅游的驢友、常年出差的商人、擔(dān)心洗滌液損傷皮膚的時(shí)尚MM、注重內(nèi)衣消毒的年輕媽媽等。事實(shí)證明基本達(dá)到設(shè)計(jì)效果。筆者還攜該產(chǎn)品參加了由北京市科委、北京發(fā)明協(xié)會(huì)主辦的北京發(fā)明創(chuàng)新大賽,獲得了優(yōu)秀獎(jiǎng);參加了由上海市總工會(huì)、上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、上海市知識產(chǎn)權(quán)局等部門主辦的上海優(yōu)秀發(fā)明選拔賽,獲得銅獎(jiǎng)。事實(shí)證明,這項(xiàng)發(fā)明是有成效的,而假以時(shí)日,加以生產(chǎn)推廣,相信它也將受到市場的歡迎。