空調(diào)超聲波清洗器的研制與應(yīng)用*

張嘉文 趙曉辰

醫(yī)院為患者提供的就醫(yī)環(huán)境均裝有空調(diào)，而空調(diào)的制冷、制熱效果直接影響著醫(yī)院工作及患者就醫(yī)環(huán)境的舒適程度[1-3]。對(duì)空調(diào)室內(nèi)、室外機(jī)器的清洗是醫(yī)院維修科室日常保養(yǎng)的工作之一。目前，清理空調(diào)外機(jī)換熱器的方法是通過人工利用毛刷配合高壓水槍進(jìn)行清理，但手握毛刷清洗時(shí)刷動(dòng)幅度較大，力度難以掌控，在刷動(dòng)過程中毛刷會(huì)與換熱器翅片碰撞，造成換熱器翅片損壞；高壓水槍需連接水源，空調(diào)外機(jī)距離水源較遠(yuǎn)，清洗難度較大，且高壓水槍用水量過大造成水資源浪費(fèi)[4-8]。為此，本研究設(shè)計(jì)一款空調(diào)超聲波清洗器，采用單一超聲波振動(dòng)和超聲波與機(jī)械振動(dòng)組合兩種清洗設(shè)計(jì)方案，從而改善原有清洗過程中的不足。

1 空調(diào)超聲波清洗器設(shè)計(jì)原理

空調(diào)超聲波清洗器利用壓電陶瓷超聲換能器與毛刷相結(jié)合，壓電陶瓷超聲換能器所發(fā)出的超聲波通過殼體傳導(dǎo)到毛刷上，從而無需大幅度往復(fù)移動(dòng)毛刷，只需讓毛刷與換熱器翅片貼合便能夠利用超聲波震落換熱器上的灰塵，避免換熱器在清理過程中輕易損壞的問題[9-11]。在空調(diào)清洗中，水泵能夠在毛刷利用超聲波清理換熱器灰塵的過程中通過軟管和殼體上的通孔向換熱器噴水，從而使超聲振動(dòng)提供傳導(dǎo)介質(zhì)，達(dá)到高效清理的目的?？照{(diào)超聲波清洗器外觀設(shè)計(jì)見圖1。

2 空調(diào)超聲波清洗器清洗方案設(shè)計(jì)

空調(diào)超聲波清洗器無須外接水源，且用水量少，可解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，清洗器采用單一超聲波振動(dòng)超聲波與機(jī)械振動(dòng)組合的兩種設(shè)計(jì)方案。

超聲波與機(jī)械振動(dòng)組合清洗器是在超聲波毛刷伸縮管外側(cè)安裝機(jī)械振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置能控制振動(dòng)毛刷工作，在超聲波毛刷清理換熱器灰塵的同時(shí)，機(jī)械振動(dòng)毛刷可利用傳統(tǒng)振動(dòng)方法清洗換熱器翅片或格柵，達(dá)到更好的清洗效果。機(jī)械振動(dòng)毛刷也可用于清洗空調(diào)外機(jī)表面污垢。

圖1 空調(diào)超聲波清洗器外觀設(shè)計(jì)

2.1 單一超聲波振動(dòng)清洗設(shè)計(jì)方案

空調(diào)超聲波清洗器包括槍柄狀的容器。容器的一側(cè)連接伸縮管，伸縮管內(nèi)部與容器的內(nèi)部聯(lián)通，伸縮管的前端連接殼體。殼體的前端開設(shè)數(shù)個(gè)通孔，殼體前端安裝毛刷。容器的內(nèi)側(cè)底部安裝泵，泵的出水口連接軟管的一端，軟管的中部穿過伸縮管的中部，軟管的另一端內(nèi)部與殼體的內(nèi)部聯(lián)通。伸縮管的側(cè)部安裝超聲波發(fā)生器，殼體的內(nèi)部安裝壓電陶瓷超聲換能器，壓電陶瓷超聲換能器的換能端與殼體的內(nèi)壁連接。超聲波發(fā)生器能夠控制壓電陶瓷超聲換能器運(yùn)行。容器內(nèi)設(shè)有第一密封殼體，第一密封殼體內(nèi)安裝控制器。電池設(shè)有電池充電口。容器上安裝按鈕，電池為振動(dòng)器控制裝置、控制器供電。通過按動(dòng)按鈕能使控制器控制泵泵水及控制壓電陶瓷超聲換能器工作，單一超聲波空調(diào)清洗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 單一超聲波空調(diào)清洗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

使用空調(diào)超聲波清洗器清理時(shí)按動(dòng)按鈕向控制器發(fā)出信號(hào)，控制器通過電路啟動(dòng)控制泵泵水，水由容器抽出噴至毛刷處，毛刷起蓄水作用，使得待清理物體表面與殼體之間形成一條水帶，壓電陶瓷超聲換能器能以該水帶為介質(zhì)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)清理除塵。泵的揚(yáng)程以能泵水至毛刷處形成水帶即可，無需噴出毛刷外。泵向毛刷連續(xù)輸水，可將清理后的污垢沖洗掉，以進(jìn)一步提高清理效果。

該清洗器利用壓電陶瓷超聲換能器與毛刷相結(jié)合，壓電陶瓷超聲換能器所發(fā)出的超聲波通過殼體傳導(dǎo)至毛刷上，從而無需大幅度使用毛刷，只需讓毛刷與換熱器貼合就能夠利用超聲波將換熱器上面的灰塵震落，可避免換熱器在清理過程中損壞。

2.2 超聲波與機(jī)械振動(dòng)組合的清洗設(shè)計(jì)方案

空調(diào)超聲波清洗器在伸縮管的外側(cè)安裝振動(dòng)裝置。振動(dòng)裝置包括第一固定板，第一固定板的一側(cè)與伸縮管連接；第一固定板的側(cè)部連接彈簧，彈簧的一端連接第二固定板；第二固定板的前部連接數(shù)十根刷毛，第二固定板的另一側(cè)連接振動(dòng)器，第一固定板上安裝振動(dòng)器控制裝置，振動(dòng)器控制裝置能控制振動(dòng)器的運(yùn)行，從而驅(qū)動(dòng)刷毛振動(dòng)用于清理空調(diào)外機(jī)表面污垢。振動(dòng)器控制裝置為現(xiàn)有的能控制單獨(dú)控制振動(dòng)器開關(guān)的控制機(jī)構(gòu)，空調(diào)超聲波清洗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 超聲波與機(jī)械振動(dòng)組合空調(diào)清洗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

清洗空調(diào)時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇不同毛刷清理，也可同時(shí)啟動(dòng)清理。振動(dòng)裝置能在毛刷通過超聲波清理換熱器灰塵的過程中，同時(shí)通過刷毛與換熱器翅片或格柵接觸，從而利用刷毛實(shí)現(xiàn)換熱器灰塵的高效清理。其中彈簧能對(duì)刷毛與換熱器之間的接觸進(jìn)行緩沖，從而避免了刷毛與換熱器剛性接觸，避免了換熱器的損壞。

3 空調(diào)超聲波清洗器應(yīng)用效果

空調(diào)超聲波清洗器的兩種設(shè)計(jì)方案中容器的內(nèi)部均安裝電動(dòng)推桿，電動(dòng)推桿的一端連接發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)燈。LED燈能通過電動(dòng)推桿探出容器外，從而在對(duì)換熱器清理的過程中對(duì)毛刷部分進(jìn)行照明，可實(shí)現(xiàn)夜間或光線較暗區(qū)域均能正常進(jìn)行清理工作[12-13]。

對(duì)醫(yī)院病房樓兩個(gè)中央空調(diào)機(jī)組分別用傳統(tǒng)清洗方法與超聲波清洗器進(jìn)行清洗后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法利用高壓水槍對(duì)機(jī)組進(jìn)行清洗，清洗完成后空調(diào)制冷效果得到改善，但經(jīng)過兩周使用發(fā)現(xiàn)空調(diào)室外機(jī)灰塵顯著增多，科室空調(diào)報(bào)修量增大，空調(diào)制冷再次受影響[14]。因此，空調(diào)制冷季需用此方法清洗2～3次才能保證空調(diào)制冷效果。

使用空調(diào)清洗器清洗空調(diào)外機(jī)，利用超聲波震動(dòng)和清洗器中的清洗劑，將室外機(jī)散熱器的灰塵與油漬清洗干凈。經(jīng)過兩周使用發(fā)現(xiàn)散熱器有少量灰塵覆蓋，空調(diào)制冷未受影響，因此，空調(diào)制冷季對(duì)室外機(jī)清洗1次即可。傳統(tǒng)方法與超聲波清洗器的清洗效果比較見圖4。

圖4 傳統(tǒng)方法與超聲波清洗器的清洗效果比較

4 結(jié)語

針對(duì)醫(yī)院空調(diào)保養(yǎng)中遇到的問題，設(shè)計(jì)兩種空調(diào)超聲波清洗器的方案，均依托于超聲換能器用于空調(diào)室內(nèi)外機(jī)清洗，該超聲波清洗器利用壓電陶瓷超聲換能器與毛刷相結(jié)合，壓電陶瓷超聲換能器所發(fā)出的超聲波通過殼體傳導(dǎo)到毛刷上，從而無須大幅度移動(dòng)毛刷，只需使毛刷與換熱器貼合即能利用超聲波震落換熱器的灰塵，避免換熱器在清理過程中損壞。超聲波清洗器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、制造成本低廉和使用簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可安裝振動(dòng)裝置，通過傳統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)完成清理工作[15]。