1.本发明涉及衣物清洗领域，具体涉及一种超声波滚筒洗衣机及其自清洁方法。
背景技术：
2.随着人民生活水平的不断提高，消费者对健康生活的重视程度越来越高，洗衣机也逐渐摆脱了单纯的衣物清洗设备的定位，逐渐向衣物健康护理设备转型升级。洗衣机长时间使用后，其金属内筒外壁上会附着一层厚厚的污垢，并借由洗衣机内部封闭潮湿的环境滋生大量病菌和霉菌，进而对内筒中衣物产生交叉污染，对用户的身体健康构成各种潜在的危害。可见，针对洗衣机衣物洗涤过程中的二次污染问题，内筒外壁的日常清洁非常重要。
3.目前，传统的洗衣机内筒清洁方法主要有手动拆解清洗、内筒自旋转漂洗法和内部高压水流喷射清洗法，前者虽然清洗效果良好，但费工且很不经济；后两种方法虽然属于自清洁技术，但清洗效果不理想且较为费时。因此，设计一种免拆装的洗衣机内筒高效自清洁方法显得十分必要。
技术实现要素：
4.鉴于现有洗衣机内筒清洗费工费时、清洗效果不理想的问题，本发明提供一种超声波滚筒洗衣机及其自清洁方法。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种滚筒洗衣机，包括同轴布置的内筒和外筒，内筒能够绕中心轴线驱动转动，还包括，设置在外筒端面的超声波换能器、与所述超声波换能器电连接的驱动器以及设置在外筒与内筒之间竖直方向下方的加热器，所述超声波换能器的发射极经过内筒筒壁沿筒身方向的投影。
7.具体的，所述超声波换能器为两个，沿竖直方向靠下对称设置，两超声波换能器之间绕中心轴线形成的角度α满足：60
°
≤α≤90
°
。所述加热器设置于两所述超声波换能器之间的内筒与外筒的间隙中。
8.具体的，所述超声波换能器能够工作于低频和高频两种工作模式，
9.具体的，低频工作模式下，所述超声波换能器的谐振频率为f
r1
＝20
±
1khz；高频工作模式下，所述超声波换能器的谐振频率为f
r2
＝60
±
1khz。
10.一种滚筒洗衣机自清洁方法，包括：
11.进水步骤，打开洗衣机进水阀门，使清洗液进入洗衣机外筒，清洗液液位至少没过超声波换能器的发射极；
12.加热步骤，开启加热器，将清洗液加热至60-80℃，并恒温保持。
13.超声清洗步骤，控制所述驱动器发生频率为fd的驱动信号并传输至所述超声波换能器，同时控制所述内筒低速单向旋转，驱动频率fd满足：
14.fd＝(fr+fa)/2；
15.其中：
16.fa，当前工作模式下的超声波换能器的反谐振频率，
17.fr，当前工作模式下的超声波换能器的谐振频率；
18.排水步骤，打开洗衣机的排水阀门，将清洗后的污垢随清洗液排出。
19.优选的，所述超声清洗步骤包括：
20.低频清洗步骤，控制所述超声波换能器工作于低频工作模式，进行低频清洗；
21.高频清洗步骤，控制所述超声波换能器工作于高频工作模式，进行高频清洗。
22.具体的，所述低频清洗步骤与所述高频清洗步骤的清洗时间均为5min。
23.优选的，所述超声清洗步骤包括复合清洗步骤，即控制两所述超声波换能器中的第一超声波换能器工作于低频清洗模式，第二超声波换能器工作于高频工作模式，保持清洗10分钟。
24.优选的，所述超声清洗步骤包括：
25.低频清洗步骤，控制所述超声波换能器工作于低频工作模式，进行低频清洗5min；
26.复合清洗步骤，即控制两所述超声波换能器中的第一超声波换能器工作于低频清洗模式，第二超声波换能器工作于高频工作模式，进行复合清洗10分钟。
27.高频清洗步骤，控制所述超声波换能器工作于高频工作模式，进行高频清洗5min。
28.具体的，所述内筒的转动速度v满足：0.2rpm≤v≤60rpm，所述排水步骤保持内筒低速转动。
29.本发明通过设置在外筒端面的超声波换能器向内筒侧壁所在的清洗液发射超声波，运用超声波在清洗液中产生的空泡作用冲击内筒侧壁上的污垢结晶，使其剥落脱离内筒侧壁，从而实现洗衣机内筒的自清洁。相比现有技术而言，本发明使用超声波实现洗衣机自清洁具有绿色环保、方便快捷、去污效果良好的优点。
附图说明
30.图1为本发明的超声波换能器的结构示意图；
31.图2为本发明洗衣机侧视示意图；
32.图3为本发明洗衣机正视示意图。
33.图中：
34.1内筒；2外筒；3超声波换能器；4加热器；
35.11中心轴线；12轴承；13电机；14内筒筒壁；
36.21外筒筒底；22外筒筒壁；
37.31、311、312压电陶瓷环；32配重块；33发射极；34后端盖。
具体实施方式
38.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。
39.本发明中的滚筒洗衣机指内筒中心线水平布置的滚筒洗衣机，各附图中坐标系的z轴正向表示竖直向上方向。
40.本实施例中使用的超声波换能器结构如图1所示，所述超声波换能器3包括同轴设置的压电陶瓷环31、配重块32和发射极33，还设置有后端盖34。其中位于两配重块32之间的四片压电陶瓷环311安装于换能器一阶纵向振动的节面处，用以激发换能器的一阶纵向振动模态，所述一阶纵向振动模态即为超声波换能器的低频工作模式，而位于配重块32与发射极33之间的两片压电陶瓷环312以及位于配重块32与后端盖34之间的两片压电陶瓷环312安装于换能器二阶纵向振动的节面处，用以激发换能器的二阶纵向振动模态，所述二阶纵向振动模态即为超声波换能器的高频工作模式。
41.对于超声波换能器而言，其与驱动器35电连接，驱动器安装在外筒底面外侧，其输出频率为fd的驱动信号至超声波换能器，fd为所述超声波换能器在给定工作模态下损耗最小意义的最佳驱动频率，所述最佳驱动频率fd为对应工作模态下的谐振频率fr与反谐振频率fa的算数平均值，即
42.fd＝(fa+fr)/2，
43.对应工作模态下的谐振频率，也即该工作模态下发射极端的对外发射频率。
44.本实施例中，所述超声波换能器的低频工作模式的谐振频率为f
r1
＝20
±
1khz,所述超声波换能器的高频工作模式的谐振频率为f
r2
＝60
±
1khz。
45.如图2的洗衣机侧视示意图所示的水平卧置的滚筒洗衣机内筒1与外筒2，所述内筒与外筒同轴布置，中心轴线11水平，所述内筒通过轴承12与洗衣机外筒筒底21旋转连接，通过电机13控制驱动所述内筒绕中心轴线受控转动。
46.如图3所示的洗衣机正视示意图，两个所述超声波换能器3对称于竖直面安装在外筒筒底21靠下位置上，喇叭状发射极33的扩口端指向内筒1方向，并且发射极的扩口端沿中心轴线方向的投影经过内筒筒壁15，两超声波换能器3绕中心轴线11所夹的角度α满足：60
°
≤α≤90
°
。于两个所述超声波换能器所夹的内筒筒壁14与外筒筒壁22间隙之间还设置有加热器4，所述加热器包括用于加热清洗液的加热端以及采集并控制清洗液温度的恒温装置。
47.本发明同时提供一种用于上述滚筒洗衣机的自清洁方法，所述自清洁方法包括如下步骤：
48.进水步骤，在进水步骤中，打开进水阀门，使清洗液通过进水管流入外筒中，液面至少超过所述超声波换能器的发射极，以确保所述超声波换能器发射的超声波能够作用于清洗液，并在清洗液中产生空泡作用,冲击筒壁的污垢。为了提升去污效果，所述清洗液优选使用水与洗涤剂的混合物，所述洗涤剂可以提高清洗液的活性，提高可溶性污垢在清洗液中的溶解度，不过也可以只使用水清洗，本发明对清洗液的用水没有特殊要求，实际使用中通常接如市政供应的自来水。
49.加热步骤，在加热步骤中，开启加热器，并将所述清洗液的温度在60℃～80℃内恒温保持，以发挥所述洗涤剂的活性，并且有利于降低清洗液中溶解的空气含量，提升超声清晰的效果。本实施例中，设定所述恒温温度为70摄氏度。
50.超声清洗步骤，控制所述内筒以30rpm的速度匀速转动，并且开启所述超声波换能器进行超声清洗，，由于超声清洗过程中，内筒始终匀速转动，内筒侧壁上的每一处位置总是会周期性的经过超声波换能器发射出的超声波作用区域，因此内筒筒壁各处相对而言，得到均匀的清洗作用，保证了筒壁各处污垢的均匀有效去除。
51.具体的，根据所述超声换能器具有低频、高频两种工作模式的特点，可以将所述超
声清洗步骤细分为低频清洗、复合清洗、高频清洗三个步骤。
52.在低频清洗步骤中，两个所述超声波换能器均工作在低频清洗模式。并保持5min，即第一超声波换能器的工作频率与第二超声波换能器均在谐振频率fr＝20
±
1khz下工作。
53.在复合清洗步骤中，第一超声波换能器工作于低频工作模式，谐振频率fr＝20
±
1khz；第二超声波换能器工作于高频工作模式，谐振频率fr＝60
±
1khz。由于所述内筒处于低速转动中，因此内筒侧壁上的每一处位置会交替经过低频超声清洗区与高频超声清洗区。
54.在高频清洗步骤中，两个所述超声波换能器均工作于高频工作模式，谐振频率fr＝60
±
1khz，并保持5-10分钟。
55.超声清洗过程中，通过超声波换能器发射的超声波在清洗液中引发的空泡作用，在清洗液中产生大量细碎的声空化气泡，这些气泡闭合时的冲击作用作用于侧壁上的污垢会使污垢与筒壁的结合松散，最终剥离脱落。不同结构与粒度的污诟对不同频率的超声波敏感，一般而言，粒度较大的污垢对低频超声波敏感，而粒度较小的污垢对高频超声波敏感。因此组合低频清洗与高频清洗可以获得比单一频率的超声波清洗更优异的清洗效果，而采用复合清洗模式后，由于内筒侧壁上的污垢在内筒转动时会交替经过低频清洗区和高频清洗区，通过交替作用，进一步优化清洗作用。
56.排水步骤，打开排水阀门，使含有污垢的清洗液排出，排出同时优选使内筒保持转动，从而起到持续搅拌清洗液，防止污垢沉淀的作用，加速清洗液排出也避免了污垢中的固体颗粒在洗衣机内残留。排水完毕后，根据需要可以重复通水，并通过内筒转动搅拌，将筒内的清晰液与污垢残留漂洗干净排出。
57.需要说明的是，在超声清洗步骤中，将清洗步骤细分为低频清洗、复合清洗、高频清洗三个步骤是本发明的优选实施例之一，分步进行低频清洗、高频清洗或者单独进行复合清洗过程均可以实现超声清洗除垢的效果。
58.本发明中设置内筒转速为30rpm为考虑使清洗效果最大化的优选设置，为了保证在超声清洗过程中，内筒至少能完整运转一周，确保内筒侧壁各点能够均匀经过超声清洗区域，实现超声清洗，所述内筒转速至少应大于0.2rpm。为了保证所述内筒侧壁经过超声清洗区域的时间达到超声清洗效果的最少工作时间，所述内筒转速应当小于60rpm，确保对于内筒侧壁上的各点而言，每个周期内连续受到超声清洗的清洗时间达到有效清洗所要求的最小工作时间。
59.以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。