基于传统油烟控制方式的改进设计_朱志辰.pdf

Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 61烟机、下吸式油烟机，通过将产生的油烟气体抽取吸收，经过特定的油污分离装置实现油烟颗粒，但吸收率远不能达到100%，长时间使用后的传统油烟机的吸收率往往在40%60%，也不能有效快速的吸取油烟气，实现油烟与人的“零接触”。目前家庭使用的多为这类老式多分层过滤油烟、深吸顶柜式油烟机，相比较在没有经过油烟机的情况下，一定程度上改良了油烟气的排放与对人的危害，但仍然还有许多问题存在，不管是经过长时间使用吸油烟机效果的下降，还是油烟机自身的损耗，都会导致油烟气与人的接触时间增长、排放量升高，因此改进油烟机油烟分离方式是油烟机领域一项重要的方式，一种更加节能、环保、高效的油烟机对人们来说也尤为重要。2 基于泡沫清洁与自动控制的油烟机装置为了有效改善传统油烟机，针对长时间使用后的吸收率下降，内部油污堆积导致的寿命减短、不便清理等问题，致力于将节能、环保、高效、便利融入其中走进家庭，现基于泡沫清洁与自动控制改进油烟机装置，通过检测油污浓度合理控制泡沫与水的混合比例，在两层油烟过滤环节中确保过滤油烟气的有害颗粒物，通过温度板的自动温度调控来解决油烟机在使用与清洁环节高效性，使得改良0 引言油烟（Oil Fumes）是指在各种油类在经过高温等剧烈化学变化时产生的油烟颗粒混合气体，餐饮油烟中至少含有300多种无机、有机化学物质，并且还检测出了挥发性亚硝胺、苯并芘（BaP）等已知致癌致突变物，已成为危害烹饪者健康的重要因素。不仅如此，家庭厨房、露天烧烤、小摊，饭店等各处烹饪油烟未经处理直排至室外，成为引起城市大气雾霾的重要排放源之一1，甚至被认为是继工业排放、机动车尾气排放之后，空气污染的第三“元凶”2。对油烟的高效处理成为保护环境的重点。1 研究背景中式烹饪的手法常常通过运用煎、炒、烹、炸、熘、爆、煸、蒸、烧、煮等多种烹调技法，在这些过程中往往喜欢多放油类，而使得口感更优，这些都是基于高温处理食材的方式。随着温度升高到食用油的发热点170时，开始形成明显可见的油烟，主要是直径10m左右的小油液滴，当温度高于250以后，食用油会发生汽化3。正因与国外烹饪手法、生活习惯口味的不同，中式烹饪会产生更多的油烟，使环境更容易变得油腻，长时间使用后的厨房清理也愈发不便。传统油烟机主要分为顶吸式油烟机、侧吸式油基金项目：安徽理工大学创新创业训练计划项目资助（S202110361118）。作者简介：朱志辰，安徽理工大学；研究方向：控制技术。收稿日期：2022-05-09；修回日期：2022-12-28。摘要：阐述一种区别于传统方式的新型油烟分离方式，利用环保泡沫清洁与自动控制添加装置来提高清洁效率，现设计泡沫清洁过滤装置，实现自动控制清洁油烟机内部，降低油污残留浓度，减少油烟机使用所带来的损耗。关键词：自动控制，过滤装置，泡沫清洁。中图分类号：TM925.57 文章编号：1674-2583(2023)01-0061-03DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.022文献引用格式：朱志辰.基于传统油烟控制方式的改进设计J.集成电路应用,2023,40(01):61-63.基于传统油烟控制方式的改进设计朱志辰（安徽理工大学，安徽 232001）Abstract This paper describes a new type of oil smoke separation method different from the traditional way,which uses environmental protection foam cleaning and automatic control adding device to improve cleaning efficiency.Now,foam cleaning filter device is designed to automatically control the cleaning of the inside of the range hood,reduce the concentration of oil residue,and reduce the loss caused by the use of the range hood.Index Terms automatic control,filtering device,foam cleaning.Design of Improvement Based on Traditional Fume Treatment MethodsZHU Zhichen(Anhui University of Technology,Anhui 232001,China.)62 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用后的油烟机与传统油烟机相比更加环保、节能。2.1 泡沫清洁过滤装置为实现油烟机的改良，解决市场上传统油烟机的弊端，现阶段设计如下的泡沫清洁过滤装置，油烟通过内部压强差被吸收进油烟机内部，油烟通过该装置过滤网入口，在使用过程中前后4个温度板均为导热性能好的金属合金，有效将经过的高温油烟气快速降温，并与在底部分散式喷射的水雾泡沫混合物共同作用吸附油烟颗粒，泡沫中含有针对常见油烟颗粒的高效吸附剂，以此来确保在过滤过程中的高效吸附性。油烟气在经过四层温度板后通过尾部的上孔下挡板，已经过滤一次的油烟气经过尾部的孔洞进入第二次过滤装置，产生的油烟颗粒泡沫废水则被挡板挡下并通过底部孔洞进入废水收集装置。图1所示为泡沫清洁过滤装置。（1）过滤装置前端。该装置有多部分组合而成，自上端向下端倾斜45，使泡沫清洗液能因重力作用自上而下通过各个温度板，保证有效全面的清洗、过滤作用。所有泡沫、水雾喷口由电控与编码程序控制，根据前段入口与温度板上的油污检测系统，自动开启过滤或清洗功能，进行吸附过滤环节，调控喷水温度来进行清洗环节，通过预定设值调整水雾喷口、泡沫溢出喷口的输出量达到泡沫混合水雾的要求完成过滤与清洗的目的。该装置所述温度板由导热性能好、耐腐蚀的金属合金为主要成分构成外框架轮廓，内部中空与蓄水箱连通，借助水的比热容保持温度板上的温度远低于油烟温度，整板上有贯穿闭合的孔洞保证油烟气顺利通过，同时能够有效地降温使得油烟分离。该装置底板为多孔洞可喷射液体孔，原理如自动喷水灭火系统、农场花洒浇水系统所一致，研究设定各个喷头中的喷口直径、洞孔数量、水压大小等参数对喷洒水力性能的影响，通过系统控制水压，发布启动、停止命令。因过滤装置所涉及范围少，整体体积小，对喷洒水力方面要求不高，通过多角度、少数量即可完成装置所有地方的喷洒。喷头共5列分别位于4个温度板两侧，一列5个环绕一圈式分布。其中，一列上、下各一个泡沫喷头，左、右、下方各一个水喷头。环绕式水、泡沫喷头可以有效保证整个装置都能进行吸附过滤与清洗环节。底板尾部为上孔下挡板，可以使油烟气与泡沫废水直接分离，分离后的废水通过漏孔直接进入废水收集箱。（2）过滤装置后端。为进一步过滤油烟气体，设立该过滤装置后端，借助此类筛管结构使油烟可以在经过泡沫吸附的同时顺利通过，整体装置中空，外框架为长方体，内部由多筛管组合，与过滤装置前段拼接，整体装置倾斜45，筛管上板面与筛管下板面同一位置设置气孔，气孔占板面面积为31.2%。在油烟抵达该过滤装置后端，筛管下板面气孔渗出泡沫，油烟气在通过内部通道时经过泡沫的吸附，并通过上板面的气孔来到另一筛管，而泡沫混合吸附剂会通过下板面气孔自上而下，进入下一筛管。反复上述操作，油烟通过筛管上板面气孔层层过滤，泡沫废液通过筛管下板面进入废液收集箱，在此过程中实现油烟的高效过滤，降低排放出的气体中有害物质含量。2.2 泡沫原料自动添加装置在油烟机本身添加泡沫原料时，如果添加过多，则会造成泡沫原料浪费，损坏泡沫发生装置，若投放过少，则油污则会大量淤积在油烟机表面，影响用户使用。可见，现有技术中存在难以掌握泡沫原料自动添加的问题。泡沫原料自动添加装置包括泡沫原料储存盒、封堵组件、控制模块，由于泡沫原料储存盒具有供泡沫原料储存盒内的泡沫原料流出的出料口，且封堵组件的至少部分可运动地设置在泡沫原料储存盒的出料口处，用于封堵或打开出料口。这样，通过使油烟机控制模块与封堵组件通信连接，当控制模块检测到使用信号时，控制封堵组件将出料口封堵。进而比较方便地控制泡沫原料的自动添加，解决了现有技术中的难以掌握自动添加的泡沫原料的问题4。（1）作为优选，泡沫原料自动添加装置还包括：搅拌部件，搅拌部件的至少部分可运动地设置在泡沫原料储存盒内，以搅拌位于泡沫原料储存盒内的泡沫原料。（2）搅拌部件还包括第一驱动电机，第一驱动电机与搅拌轴驱动连接，以驱动搅拌轴转动。作为优选，封堵组件包括：密封盖，密封盖设置在出料口处以封堵出料口，密封盖上设置有用于使泡沫原料漏出的漏料开口；遮挡盘，遮挡盘相对于密封盖可运动地设置，以遮挡或避让漏料开口。（3）封堵组件还包括第二驱动电机，第二驱动电机与传动轴驱动连接，以驱动传动轴转动；控制模块与第二驱动电机连接，以控制第二驱动电机启动或停动。图2所示为泡沫原料自动添加装置正视图、横切面图。图1 泡沫清洁过滤装置Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 633 分析对于本文的泡沫清洁过滤装置与传统油烟机不同，利用油污在不同温度下在水中的易溶性质、气液转换来对油烟气体有效截留，再通过泡沫对其的吸附作用过滤、清洁，实现对油烟的高效过滤与油烟机内部的有效清洁，改良了油烟气的排放与对人、自然的危害。装置的优势。相比较传统油烟机，过滤程度更高。不会因长时间使用而导致过滤性降低，正常的传统油烟机为一年清洗一次，有甚者会更久，更不用说楼道共用烟管，其中残存的油污浓度极高，会相应滋生许多的细菌，危害厨房干净环境。而泡沫清洁过滤装置每一次过滤的同时都相当于对油烟机的一次清洗，保证油烟机内部的洁净程度，也省去了用户的清理过程，在如今快节奏高压力的社会环境下对人们来说更加便利。相比较传统油烟机，（1）使用资源更少。泡沫清洁过滤装置采用的只有水与泡沫添加剂，这意味着不需要多少电能即可完成整个过滤过程，更无多余的噪音产生环节，同时对环境的污染程度低。整体提高了厨房的可使用度，给予用户安静、高效的使用环境。（2）价格相对更低。泡沫清洁过滤装置模式简单且成整体，易于拼装与拆卸，不管是泡沫清洁过滤装置前段、后端都是简单构造易于制作，材料易得。现状与前景。作为时代快速发展的现在，相比较20052015年，传统油烟机早已趋近饱和，宏观利好政策刺激吸油烟机的销售：2010年3月29日，财政部和商务部印发了新增家电下乡补贴品种实施方案，北京、浙江等地区将吸油烟机纳入补贴范围内；商务部、财政部、环保部家电以旧换新办法覆盖的区域和产品加大，进一步带动了吸油烟机的销售5。为了适应时代发展与人们的日益增长的自身要求，油烟机的迭代更新日新月异，各个油烟机销售商也想尽方法跟上时代的潮流，各种新式油烟机，各种不同的功能也连续研发出来。国家节能减排政策持续推进，不仅仅要求环保、高效，对其余部分，如智能化、特色化等有着诸多的要求。据统计，2021年油烟机双线市场包括挥手感应、搭载App、自动清洗等智能化功能的产品份额同比都有所提升。同时随着技术的发展，大大提升了油烟机的寿命。4 结语在发达国家对自动清洗油烟机的研究已经持续了将近30年的时间，这种研究从本质上反映了人们对环保、自身卫生环境要求的不断提高。然而我国在最近几年，人们才开始不断关注自身，提高要求，最有力的证明就是油烟机清洗业所获得的普及推广，其中有以下两个方面最主要的原因：（1）百姓在关注。人们的生活水平有所提高，卫生意识也越来越强。（2）国家在重视。国家发布过政策中央油烟机每半年强制清洗一次，并已写入法律。据国内