“衣你所想”可洗晾挂的智能分类洗衣柜*

胡江诚，陈天乐，游正杨，李 猛，周在宁，杨 影

（沈阳化工大学 机械与动力工程学院，辽宁 沈阳110142）

对于如何自动晾晒一直是许多衣柜、洗衣机等厂家无法解决的问题。因为无法实现洗衣完成后自动晾晒，洗涤工作也给人们带来了很大困扰。洗完的衣服如果不及时晾干就会导致衣物渐渐发出奇怪的气味。时间一久便会导致衣物发霉，而且衣物还会起皱，不仅影响衣物的美观还影响质量。一般来说，隔夜微生物有适温菌、适冷菌、耐热菌等，在水温度合适情况下其繁殖速度是平时的3至4倍，这便使长时间忘在洗衣机里的衣物更加容易发生霉变。然而现代生活节奏快的年轻白领，他们很可能会忘记洗衣机中的衣服，导致衣服不能及时晾晒，从而影响穿着，因此，针对此问题我们提出了智能分类洗衣柜。具体结构如图1所示。

图1 智能分类洗衣柜整体结构示意图

1 超声波洗衣机原理

本产品的原理是利用超声空化效应和随之产生的冲击波、微声流、微射流相互作用、相互影响。具体作用分述如下：

超声波作用于液体时可产生大量小气泡。空化气泡在声场的作用下振动，气泡与固体表面通过碰撞产生摩擦效应，从而起到震动与擦拭的作用，可使附着在衣服上面不太稳固的污渍掉落并清除。在污渍薄膜的边缘处，只要有缝隙，便可借此产生气泡，通过震动与摩擦达到清洗衣服的目的，掉落的污渍可以通过清水带走。气泡破裂时产生的冲击波作用在污垢上，使不溶性污垢被击碎，从清洗件表面散落下来，分散到清洗液中。以平时生活中比较难清洗的油污为例，油污与被清洗表面附着不太牢，与水溶液的化学作用很弱，但可在空化气泡的作用下被乳化而脱落。对于油污包裹着的固体粒子，在超声空化作用下，油脂在接触面被迅速分散而乳化，固体粒子即行脱落。

此外，空化气泡在衣物表面和液体之间的分界面产生高速微射流，它能够有效除去附着在衣物上的污垢，达到清洁的目的，同时产生的气泡更有利于搅拌、溶解污垢于水中，加强化学洗涤剂的清洗作用。

2 超声波洗衣机整体结构

超声波洗衣机与传统洗衣机相比较，用超声波替换了单纯的水洗方式，使得清洗效率加快，不用洗衣液更加环保，清洗衣物更加彻底。（见图2-图6）。

图2 洗衣机外形

图3 洗衣机侧视内部结构

图4 洗衣机俯视内部结构

图5 洗衣机甩桶

图6 洗衣机超声波装置

3 洗衣机外部运动分析

图7 为超声波洗衣机结构。

图7 超声波洗衣机结构

（1）将衣物放于新式衣服撑之后，将其整体放置于衣服撑支撑架上。新型衣架上部与衣服撑支撑架对齐，下部与内桶凹口对齐。

（2）在电力驱动以及程序的控制下，洗衣机开始工作。

（3）超声波发生器可以将220V交流电转换成电磁震荡频率信号，通过电线即可传输给超声换能器，此外，超声换能器还能够将电能转化为内桶的转动能以及超声波能。清洗工作开始。清洗工作的时间可由程序控制。

（4）由于超声波的作用区域主要是在外桶内，因此外桶的形状会影响甩水效率以及超声波势场分布，假设内桶的外形恰好使得超声波在内桶的每个部位分布均匀，那么会使得洗衣效果均匀化，即无论衣服处于何处都能够达到一样的效果，根据仿真效果及计算得知外形设置为对称的几何形状最好，如：圆柱形、长方体形等，一个好的外形同样也会影响到洗衣机的美观，也有外观设计上的问题。因此，超声波全自动洗衣机的外桶宜为圆柱形。超声发生器和超声换能器配套使用，两者用电线连接，超声波换能器直接安装于洗涤桶底部，采用粘接法，即用环氧树脂作粘接剂在洗衣机外桶上。

（5）漂洗：由于采用的是超声波对衣物进行清洗，不用或少用洗涤剂，因此，漂洗功能在此产品中就显得有点鸡肋，结合实际衣物的清洗情况，没有添加此项功能。对于洗涤剂的加入，通过程序控制来实现。首先洗衣机本身可先获取所清洗衣物的重量，通过衣物的重量有选择性地加入洗涤剂。

（6）甩水：本产品的洗衣机功能与传统洗衣机最大差别是采用超声波清洗，其他功能并未做出较大改变，所以甩水部分的原理与传统洗衣机一样，采用滚筒高速旋转产生的离心力以及内壁钻出的孔即可将衣服中含有的水分甩出。

3 衣物分类存取装置

在存放衣物的过程中，可以通过APP按照人们所需要的类型进行分类。通过APP输入的指令，使链轮传动，通过链轮传动使指定的分类盒移动到固定位置，轨道与体育场的跑道类似，更加节省体积，分类盒移动到指定位置后，实行链轮反转制动，实现自锁功能。其内还有除湿和杀菌的功能，保持分类盒内部清洁、干燥，让人们穿衣更加舒适、干爽。

该衣物分类存取装置的运动过程如下：

启动过程：使用者可以通过APP远程对电机进行操控，并且指定最后的旋转位置，对指定衣箱进行标记。

加速过程：电机通过链轮传动，开始运动并逐步加速。

减速过程：当运动到离指定位置不远的位置，电机开始减速。

反转锁死过程：若衣柜的位置超过指定位置，进行反转，到指定位置后，对电机进行锁死。

图8 为衣物分类存取装置结构示意图。

图8 衣物分类存取装置结构示意图

4 作评优点

（1）该洗衣柜自动化程度十分高，尤其是针对洗、晾、存放等问题采用一体化处理。本发明使得人们对衣物的处理得到系统化和流水线式的解决，使人们在清洗衣物时不用再担心衣物何时洗完，什么时候去取出来晾晒，减少人们寻找衣物的时间，提高人们的穿衣效率，使人们向全自动家居踏出了重要的一步。

（2）对于相关洗衣机的创新设计，可以将此推广至不同形式的洗衣机设计。在市场上，常规的家用洗衣机一般都是通过洗涤剂加上机器旋转清洗，这样的洗衣方式对于油渍这类顽固污渍是束手无策的，并且使用洗涤剂是会污染环境的，因为其中部分类别含有磷等对环境有害，针对此问题我们提出一种新型洗衣方式——超声波洗衣，这种方式不仅绿色环保，而且其能耗小、效率高，关键是对于油渍这类顽固污渍也有较好的效果，通过上述所提到的超声波原理可知，震动对于顽固污渍的清洗效果比单纯的机器甩动效果更加明显。

（3）市面上的普通洗衣机是利用洗涤剂与污渍发生的化学反应后，利用清水的冲洗冲去衣物表面的反应物，使衣物达到清洁的功能。但是这种清洁方式较不彻底，无法控制反应的具体程度，容易造成衣物表面的污渍残留或洗涤剂残留。而我们所利用的超声波清洁方式是利用物理方式清洁，利用气泡所产生的声能将其震落。产生的气泡较为细小，几乎可以完全覆盖在衣物表面。通过气泡破裂产生震动的能量可立即传递到衣服上，并且配合内桶的反复滚动，即可将衣物上的污渍包括一些顽固污渍均可一并清除，达到高效清洗的目的。

（4）本产品采用的超声波洗衣机，其最大的优点是环保、节能。在市场上大部分洗衣液中的成分均含有一种名为磷酸钠的去污剂，这种含磷的洗衣液使用后排入地下污水会造成极大的环境污染。据调查显示：受磷污染的土地占全国土地面积的0.08%，并且无磷洗衣液采用的代磷剂4A沸石同样会污染水质，我们的产品采用的超声波洗衣机就代替了洗衣液，这样不仅节约水、能源，而且还响应了国家绿色节水环保的号召。

（5）随着时代的进步，环境的变化也越来越受到人们的重视，尽管我们尽力避免环境污染，但也不得不面对环境变差的事实。针对此问题，我们的智能衣柜与传统衣柜相比，传统衣柜无法清理衣物，只能作为存放的工具，而智能衣柜可以做到随时杀菌，烘干衣物，保持衣物的干爽与清洁。传统衣柜中衣物长年累月的湿气会腐蚀内部结构，所以为了解决此问题，考虑到节能环保低碳，我们的智能衣柜采用了在存放衣物内部设有恒温、杀菌系统，保证衣物不被污染。传统衣柜一直都有衣物整理不便、存取麻烦的问题，人们往往在衣物分类方面花费大量时间与精力，因此针对这些问题，本产品的智能分类洗衣柜便添加了智能分类存取装置，通过APP控制即可方便找到存放衣物，人们便不用在此方面耗费大量时间与精力。

5 结束语

针对年轻白领与老年人，年轻白领的生活节奏快，因此我们的衣柜可以极大节约他们在整理衣物方面的时间，对于老年人，他们生活十分不便，我们的衣柜可以为其提供便利，并且该洗衣柜具有较高的智能化，同时也环保、节能，所以具备较高的发展前景。从目前的市场发展机会来看，超声波洗衣机的优势更为明显，其显著的紫外线杀菌功能、清洗衣物简单功能更是有良好的发展前景，并且该洗衣机还能强化空间，由于疫情的原因，随着民众的健康防控意识的不断加强，具备紫外线杀菌功能、清洁高效、能给衣物加洗的洗衣机很快便会成为热点产品。并且在往后的市场发展中不断加深，消费者对健康的洗涤方式会逐渐加深关注。