專利名稱：微積分動力低碳油煙機的制作方法
微積分動力低碳油煙機技術領域
本發(fā)明專利涉及廚房烹飪時所產生的油煙處理領域，特別是涉及利用流體微積 分方程計算和分析油煙發(fā)生機理、油煙與空氣混合過程和它們在煙道中的運動形態(tài)后， 選用微型軸流風機通過同一風道并、串聯(lián)聯(lián)合工作和控制，實現(xiàn)徹底、高效、靜音、安 全地吸排油煙。
背景技術：
油煙機作為吸排油煙的專用裝置，其功能設計應立足于對油煙的發(fā)生、運動 機理的研究的基礎之上。然而，目前市場上的油煙機技術直接來自或改進于西餐廚 房的換氣裝置(英文名稱COOKERHOOD)。本發(fā)明人利用在歐美工作期間，對 COOKERHOOD和油煙運動機理進行了長達十余年的研究，COOKER HOOD安裝在灶 臺正上方，吸風口距離灶臺高度80-120厘米，承擔的是換氣扇的功能，主要用來排除西 餐廚房的異味。COOKERHOOD電機轉速較低，排風量小，噪音低。由于西餐廚房烹 飪幾乎不產生油煙，因此COOKERHOOD基本能滿足西餐廚房換氣除味的需要。而當 COOKER HOOD引進到中餐廚房成了油煙機后，由于COOKER HOOD不是為排油煙專 門設計，自然排油煙效果就達不到要求。于是一些廠商在COOKER HOOD的技術基礎上 加大排風量、降低安裝高度、推出深罩式、側吸式等油煙機，不論怎樣改進，COOKER HOOD的技術基礎沒有實質性改變，也就是它的基本功能——換氣裝置功能沒有改變。 雖然油煙機在中餐廚房得到了普及，但它的功能缺失現(xiàn)實存在1、排不凈油煙；2、噪 音大；3、能耗高等等。排除油煙需要原創(chuàng)技術，靠引進或仿制是不能徹底解決油煙污染 問題的。本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”徹底擯棄COOKERHOOD設計，根據中餐 烹飪油煙的生成和運動機理，運用流體線性微積分方程計算分析出油煙的發(fā)生量與吸排 油煙所需的最低能量消耗和最佳動力配置，顛覆傳統(tǒng)油煙機的動力配置模式，實現(xiàn)高效 低排、徹底排凈油煙的目的。發(fā)明內容
1、本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”的結構
附

圖1所示
1機體2右吸風口 3右吸油煙風機4右風門5左吸風口 6左吸油煙風機7左風門 8右風道9左風道10集中風道11排油煙風機12排風門13集油杯14照明燈15控制開關 16工況參數顯示屏
17溫度傳感器18空氣和廢氣混合氣體
2、工作原理
烹飪產生的油煙是油脂被加熱汽化后形成的流體，油煙機的工作介質并不是純 油煙，它的主要成份為空氣加廢氣(包含水蒸氣、霧狀油脂、油煙和灶具燃料燃燒形成 的尾氣)，油煙機的功能是排除廢氣。廢氣為流體，它生成后隨即在空氣中擴散和混合，擴散時間越長、運動行程越大，需要排放的容積就越大。通過檢測，一般家庭中餐烹飪 產生的絕對廢氣量平均不超過0.4ιη7 ι;廢氣與空氣混合后，以炊具出口平面為廢氣 發(fā)生原點(零界點)，無側風影響時，排凈油煙、油煙機所需要的最小流量分別為距 離原點20厘米，流量為1.42m3/min ；距離原點35厘米，流量為3.75m3/min ；距離原點 55厘米，流量為8.0ImVmin ；距離原點80厘米，流量為12.23m3/min ；距離原點100厘 米，流量為16.37ιη7 ι。吸排油煙除上述流量外，還有一個重要因素就是有效負壓區(qū)。 所謂負壓區(qū)是油煙機工作時從油煙機轉子向外吸風口外側形成一定的負壓區(qū)域，吸油煙 過程實際是負壓做功過程。對油煙做功的負壓區(qū)稱之為有效負壓區(qū)，只有進入有效負壓 區(qū)的油煙才會被吸凈。運用流體微積分方程計算和實際檢測，受大氣壓力影響和油煙機 自身功率大小雙重作用，油煙機有效負壓區(qū)的范圍一般為以油煙機轉子中心為球心，以 小于40厘米為半徑，向吸風口外擴展的半球型區(qū)域。另外，戶外空氣流動和高層建筑的 集中煙道正壓力也影響著油煙機工作效率。在深入研究和分析影響油煙吸排的上述三大 因素后，本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”將吸排油煙動力分解為吸油煙動力和排油煙 動力，通過共用集中風道串連接，形成優(yōu)化吸排油煙系統(tǒng)。吸油煙動力盡量靠近廢氣發(fā) 生點，其工作產生的負壓區(qū)抑制廢氣在空氣中擴散，廢氣一發(fā)生立即被吸油煙動力吸進 風道，由于廢氣未擴散之前被吸走，吸凈油煙所需流量相對較小，所需的吸油煙動力也 相對較小。排油煙動力置于風道末端，通過對18的中繼做功，補償18在流經10時的壓 頭損失同時平衡戶外環(huán)境風力和高層住宅集中煙道壓力對排油煙的影響。由4、7、12和 17組成的防風、止逆、防火系統(tǒng)保證本發(fā)明安全可靠使用。
3、微積分動力低碳油煙機工作流程
接通油煙機電源，分別按下15，3(或6)、11開始工作，3(或6)、11電機開始 帶動葉輪轉動時，同步馬達同時開啟4(或7)、12，3(或6)在靠近油煙發(fā)生的區(qū)域形成 有效負壓區(qū)，抑制18擴散，同時將18經2(或幻導流進入3(或6)獲得動能和壓強，經 8(或9)排入10，11工作，在10的末端形成新的負壓區(qū)，使18加速流向11，18在11 做功后獲得更高的壓強和流速，在平衡戶外風力和多層住宅集中煙道壓力阻力影響，保 持排凈18所需的最低流量，最終使18徹底排到戶外。關閉電源，3(或6)、11停止工 作，4、7和12同時閉合，8、9和10被封閉，戶外空氣和煙道中的廢氣不能通過本發(fā)明 進入室內。如果發(fā)生燃燒，17檢測到溫度急劇升高，則將信號傳遞到電源斷路器，切斷 電源，4、7、12關閉風道，使燃燒缺氧熄火，避免本發(fā)明使用發(fā)生火災。
4、實驗
試驗裝置附圖2。本試驗裝置所采用的吸油煙風機和排油煙風機均為廣東松下環(huán) 境系統(tǒng)有限公司生產的FV-20VH1風機(額定輸入功率19W、排氣量7.4立方米/分鐘、 工作噪聲低于38db(A))，風機外形尺寸按試驗裝置設計尺寸要求進行了局部修正，修正 不改變功能參數。除風機外，其它部件按圖制作，所使用材料均為厚度0.5mm不銹鋼薄 板。試驗器材流量計1只、分貝儀1只、溫度計1只、計時器1只、量筒lHOOOml)； 調和食用油250ml、鮮辣椒500g。實驗地點模擬家用廚房實驗室。實驗裝置油煙排向 戶外集中煙道。室內設置空調系統(tǒng)，灶臺周圍無明顯側風。溫度攝氏18+/-1°C ；室 外溫度攝氏31°C。設置吸風口中心距離炒鍋出口高度35厘米。另外在同一實驗室按 說明書要求安裝了一臺歐式油煙機(標注參數額定輸入功率200W、最大排風量M立方米/分鐘、工作噪聲小于等于65分貝)，吸風口中心距離炒鍋出口平面85厘米。
A、檢查室內空調系統(tǒng)，恒定空調器工作參數，固定門窗開關狀態(tài)，測得室內溫 度18°C;開啟實驗裝置電源并開始計時，吸油煙風機和排油煙風機開始工作；裝置運轉 5分鐘后，測得吸風口流量5.67立方米/分鐘、噪聲38.5分貝。
B、點燃灶具，量取IOOml食用油倒入炒鍋中，待油溫升至有明顯油煙析出時， 倒入事先準備好的250克含有一定水量的鮮辣椒片，翻炒辣椒，此時獲得瞬時極大值廢 氣(包含水蒸氣、霧狀油脂、油煙和燃燒尾氣)流量；目測結果油煙被全部吸入實驗 裝置。測得吸風口流量6.01立方米/分鐘、機體噪聲39分貝。幾乎嗅不到辣椒氣味。
C、熄滅灶具，10分鐘后鍋口無油煙和熱氣溢出，測得吸風口流量5.75立方米/ 分鐘，機體噪聲38.3分貝。
D、裝置連續(xù)運行時間至1小時，關閉電源。測得室內即時溫度為20.2°C。
Ε、保持實驗室環(huán)境狀態(tài)，待實驗室室內溫度回復到18°C，接通歐式油煙機電 源，啟動高速檔，同時開始計時。油煙機運轉5分鐘后，測得吸風口流量對.5立方米/ 分鐘、噪聲64分貝。
F、重復操作B步驟，目測大部分油煙被吸入油煙機，嗅到辣椒氣味。測得吸風 口流量M.3立方米/分鐘、機體噪聲66分貝。能嗅到辣椒氣味。
G、熄滅灶具，油煙機連續(xù)運轉至1小時，關閉油煙機。測得室內即時溫度為 M.2°C。
5、功效說明
一、徹底排凈油煙
本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”通過動力拆分，在不影響烹飪操作的前提 下，吸油煙動力和吸風口
能最大限度接近烹飪廢氣發(fā)生點，廢氣一發(fā)生，就在吸油煙動力產生的負壓區(qū) 內，在廢氣未擴散與大量空氣混合之前，被全部吸入進風道；與吸油煙動力串聯(lián)的排油 煙動力對進入風道的介質進一步作功并排除戶外自然風和戶外集中煙道壓力對工作介質 流動的影響，兩個動力各司其職、分工合作，解決了傳統(tǒng)油煙機吸排不能兼顧的難題， 實現(xiàn)高效低排徹底排凈油煙。
二、高效低排，節(jié)能、低碳效果顯著
油煙機的性能高低不是由油煙機的功率和排風量的大小決定的，而是取決于油 煙機的工作效率。實驗表明，本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”排凈油煙所需的流量為 6.01立方米/分鐘，普通油煙機所需的流量為M.5立方米/分鐘，普通油煙機比本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”每小時多排放1109立方米，相對于本發(fā)明“微積分動力低碳 油煙機”，1109立方米/小時為普通油煙機的無效排放。本發(fā)明“微積分動力低碳油煙 機”工作效率比普通油煙機提高了近4倍；比較直接能耗，本發(fā)明“微積分動力低碳油 煙機”的總動力38W，而傳統(tǒng)油煙機動力為200W，這說明本發(fā)明“微積分動力低碳油 煙機”能耗不到傳統(tǒng)油煙機的20%。
事實上，油煙機除了直接動力能耗，還有因為油煙機排風而損耗的環(huán)境能量。 實驗表明，在有空調的室內使用油煙機1小時后，室內溫度有明顯的提高，這說明，油 煙機在排走了油煙的同時也排走一部分能量。以中國情況為例，南北緯度差大。通過5調查，在南方年均有三個月需要空調制冷，在北方年均有三個月供暖。在制冷、供熱 時，室內溫度為20°C，假設夏、冬季室內外溫差平均為15°C，由實驗獲得的普通油煙 機1109立方米/小時的無效排放量所造成的能量損失為Q = cmAt = 1000J/(kg.°C ) xl.205(kg/m3)xll09(m3/h) X15(°C ) = 20045175 焦耳 / 小時能量，大約 5.56 度電 / 小 時(1度電的能量=3600000焦耳)。每臺油煙機按每年使用270天，1天工作1小時， 普通油煙機比本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”直接多耗能162W/小時x270天xl小時 /天/1000W小時=43.74度電，三個月制冷、供熱期使用60天，每臺普通油煙機每年無 效排放所造成的能量損失相當于5.56x60 = 333.6度電力；本發(fā)明“微積分動力低碳油煙 機”年綜合能耗比較普通油煙機少377.34度電；本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”的實 際綜合動力能耗為118.87度電/年只有普通油煙機的實際綜合動力能耗496.83度電/年 的對％。每臺普通油煙機每年比本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”多耗能377.96度電， 也就是使用本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”每臺可節(jié)省377.96度電/年。
如果中國有兩億家庭使用油煙機，而將這些油煙機換成本發(fā)明“微積分動力低 碳油煙機”，則每年可為國家節(jié)省相當于755.92億度電能源，相當于減少使用3023.68萬 噸/年標準煤(生產1度電需0.4kg標準煤)，相當于減少排放7536.52萬噸/年二氧化碳 (生產1度電排放0.997kg 二氧化碳)。
由以上初步分析，本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”節(jié)能顯著，低碳概念名副 其實，在全球大力提倡低碳經濟的今天，本發(fā)明希望能為經濟發(fā)展做出重大貢獻。
三、真正靜音
本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”由于采用微型串聯(lián)動力，工作狀態(tài)為低壓低 流量，產生的空氣動力性噪聲遠遠低于普通油煙機的噪聲。實驗檢測表明，本發(fā)明“微 積分動力低碳油煙機”的工作噪聲低于40分貝，真正靜音。徹底解決了油煙機工作高噪 音的世界級難題，造福使用者。
四、止逆、防火，安全可靠
本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”的吸油煙風機和排油煙風機的出風口設置主 動力風門，風門馬達與風機電機工作同步，風機工作，風門開啟，風機停止工作，風門 閉合。通過雙重風門阻隔，避免室外自然風或煙氣通過油煙機煙道影響室內環(huán)境。由 于油煙機所處的工況，油煙機內積淀大量容易燃燒的油脂，又由于緊鄰灶臺明火火源， 被燃燒的可能性較高，甚至可能引發(fā)火災。本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”在風道中 設計了溫度傳感器，它與吸油煙風機和排油煙風機的動力風門、電磁斷路器共同構成防 火系統(tǒng)。當油煙機不工作時，風道被風門兩端閉合，風道中的可燃油脂因空氣不流通和 缺氧，不會發(fā)生燃燒；當油煙機工作時，如果發(fā)生燃燒，溫度傳感器檢測到介質溫度升 高，則將信號傳遞給電磁斷路器，電磁斷路器斷開電源，油煙機停止工作，風門閉合， 可阻止油煙機發(fā)生燃燒，避免因為使用油煙機而發(fā)生火災的可能性。附圖1示意本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”結構和主要部件之相對位置，以三視 圖展開，比例尺寸相對一致。圖中標注出了主要部件名稱(在本說明書一發(fā)明內容1 中做了注解)和機體與鍋灶墻壁間的相對位置。附圖2示意本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”原理試驗機總圖，表明組成該機的各 部件和他們的相對位置。附圖3示意附圖2中標注1，為吸油煙風罩的結構三視圖和外形尺寸標注。 附圖4示意附圖2中標注2，為吸油煙風機總成的結構三視圖和外形尺寸標注。 附圖5示意附圖2中標注3，為公共風道的結構三視圖和外形尺寸標注。 附圖6示意附圖2中標注4，為風道接頭的結構三視圖和外形尺寸標注。 附圖7示意附圖2中標注5，為排油煙風機總成的結構三視圖和外形尺寸標注。 附圖8示意附圖2中標注6，為排油煙管接頭的結構三視圖和外形尺寸標注。
具體實施方式
本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”技術成熟。由于全球環(huán)境持續(xù)惡化，節(jié)能減 排、發(fā)展低碳經濟成為全球經濟發(fā)展的必然趨勢。“微積分動力低碳油煙機”正是在這 樣的時代背景下發(fā)明的，必將掀起一場廚房吸排油煙技術的革命，也必將完全取代傳統(tǒng) 油煙機成為中餐廚房的必備裝置。
具體實施方式
將遵循技術產業(yè)化的一般規(guī)律。首先進行市場調研，根據市場需 求決定本發(fā)明產業(yè)化發(fā)展方向，確立最終要開發(fā)的產品后，依據本發(fā)明的技術方案，針 對不同的客戶群，設計研發(fā)具體的樣機、樣機考核、再設計、試生產、試銷售、市場檢 驗考核、產品定型、產品標準化、差別化、產品認證、市場企劃、產品推廣、銷售、培 訓、開展售前、售中、售后服務，力爭產品技術一流、質量一流、運營一流，最終正式 實施大規(guī)模的生產運營，讓本發(fā)明惠及千家萬戶，為抑制環(huán)境持續(xù)惡化作出貢獻。
權利要求
1.一種“微積分動力低碳油煙機”，安裝在居民廚房灶臺正面墻壁或其它支承物 上，用于吸排烹飪所產生的油煙、蒸汽、燃燒燃料所產生的廢氣等流體物質至戶外。
2.本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”由1臺吸油煙風機或多臺吸油煙風機并聯(lián)后與 1臺排油煙風機串聯(lián)在一個共同煙道系統(tǒng)中，吸油煙風機安裝在煙道進風口處，排油煙 機安裝在煙道出風口處，吸油煙風機和排油煙風機共同工作，實現(xiàn)吸排油煙到戶外的目 的，以區(qū)別其它油煙機的一臺風機既是吸油煙風機又是排油煙風機的設置。
3.吸油煙風機同步馬達控制風門、排油煙風機同步馬達控制風門和設置在風道內的 溫度傳感器、電磁斷路器、電源開關共同組成止逆、防火系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明“微積分動力低碳油煙機”區(qū)別于普通油煙機的吸排動力(風機)一體系統(tǒng)，動力為獨立的吸油煙動力(吸油煙風機)和排油煙動力(排油煙風機)，串聯(lián)在一個共同煙道系統(tǒng)中聯(lián)合工作。吸油煙風機的吸風口最大限度靠近油煙發(fā)生點，在油煙未擴散前吸凈油煙；安裝在煙道出口處排油煙風機排凈煙道中的油煙，并防止戶外空氣流動和戶外集中煙道壓力對油煙排放的影響。動力能耗僅為普通油煙機的24％，是一款名副其實的低碳油煙機。本發(fā)明工作噪音低于40分貝，僅為普通油煙機噪音國標的一半，成功破解了油煙機噪聲高的國際性難題。除此，止逆、防風、防火系統(tǒng)，保證油煙機在高效、安全的狀態(tài)下運行。
文檔編號F24C15/20GK102022766SQ20101023536
公開日2011年4月20日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者楊肇 申請人:楊肇