CN101598360B - 污染物排放装置及使用该装置的双气帘式排油烟机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染物排放装置及使用该装置的双气帘式排油烟机，所述污染物排放装置包括第一、二吹气装置以及吸气罩，该第一、二吹气装置分别设有第一长形吹气端及第二长形吹气端，且该第一、二长形吹气端平行设置于平台或炉台台面的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流；而该吸气罩安装在平台或炉台台面的上方一段距离处，具有至少一个长形且开口朝下的抽气端，该抽气端连接抽气机，以形成朝上的吸力，且该抽气端与第一、二长形吹气端平行，以在抽气机运转时，使抽气端与第一、二长形吹气端之间形成两个几近二维的气帘，以排除被包围于双气帘之间的油烟或有害气体，降低污染物的散逸，并增强对抗周遭扰动气流的能力。

Description

污染物排放装置及使用该装置的双气帘式排油烟机

技术领域

本发明涉及一种污染物排放装置，更具体地说，涉及一种利用气体动力学的原理，在一个平台上方形成两个空气帘幕，以排除被包围在双气帘之间的污染物，并增强对抗周遭扰动气流的能力，适用于家用厨房的排油烟机、营业餐厅厨房、实验室、粉尘作业厂房及其它会产生污染气体的作业场所的污染物排放装置。

背景技术

对于在一般餐厅厨房、实验室、粉尘作业厂房或其它会产生污染气体的作业场所工作的使用者而言，油烟或有毒气体的散逸不但会形成环境的污染，且会在无形之中对人体造成伤害。

以现有技术中的传统型排油烟机为例，其结构与配置大致如第12图所示，排油烟机10固定于上方导风管柜15的下方，后端靠着后方墙壁14，侧边一定距离处可设置有墙13，导风管柜15的旁边通常有上方橱柜16。排油烟机10的底面装有抽风扇11，借着抽风扇的旋转作动将炉台上方的油烟或有毒气体往上吸，经由装设于排油烟机10上方的导风管12而排至户外。在排油烟机10、上方导风管柜15与上方橱柜16的下方一段距离处设有调理台17，在所述调理台17上设有炉台18，所述炉台18位于排油烟机10的正下方位置。炉台18上有瓦斯炉头19或电器炉、电磁炉。调理台17的下方一般设有下方橱柜20。

上述传统型排油烟机与一般用于作业场所的顶吸式气罩没有太大差别。此类排烟机或排气罩的有效范围仅在抽气口下方大约1.5倍(或更短)抽气口直径的距离范围以内，如第13图所示(在图13中，u是气罩开口下方沿中心轴位置的气流上升速率，Vs是穿过气罩开口面的平均抽吸速率，D是气罩开口直径，x是气罩开口向下的测量距离)。在此范围以下的位置，流体往上的速度已经变得很小，抽吸力不足，而且极容易受到来自人员走动、风扇吹拂、冷气运转、门窗开闭等侧边干扰气流的影响。若有侧边干扰气流时，通常传统排油烟机或顶吸式气罩的周遭流场将变得如第14图所示。当此状况发生时，有效的捕集区会缩成如第14图所示的被一条分隔流线所划分的较小范围内。侧风速度对吸气速度的比值愈大，有效捕集区会缩得愈小。污染物因此将随着干扰气流而逸散，导致厨房的墙壁容易积油垢并使得常常在厨房烹饪的家庭主妇(尤其是烹饪方式较多油炸、大火快炒的华人主妇)的健康受威胁。由于炉台上方需要留有空间以供操作橱具之用，排油烟机的安装位置不能降得很低，而一般的厨房或多或少存在着人员走动、风扇吹拂、冷气运转、门窗开闭等等因素，因此传统使用顶吸式气罩的方式显然不适合于厨房油烟与污染物的移除。

而如第15图所示，其为一种针对现有技术的传统型排油烟机进行改良的产品，此种设计的抽气装置维持原来现有技术的传统型排油烟机，另外在调理台上炉台的左、右、前三边各安装一把横流扇21(或长形吹气槽)，将空气往上吹，连同后方墙壁14，将现有技术的传统型排油烟机下方空间的四周包围。此种设计虽然可以部份改善现有技术的传统型排油烟机在无干扰气流时的捕捉效率，但因为四周被喷流与固体壁围住的关系，当排油烟机抽气时，在排油烟机下方空间的流场会呈现不稳定性，动态的流体涡漩会包围着炉台做三维的翻搅运动。此时的长时间平均流场看似呈现出稳定的涡漩对与停滞点，但实际上随着时间演变的瞬间状况却是非常紊乱的。再者，由于此种方法所使用的上吸方式仍为原来的传统式排油烟机的“大面积抽气”策略，因此难以对气流制造出较长距离的推挽效果，而且喷流容易因扩散而破碎。以物理原理而言，该设计不符合“推挽式气帘”的原理，无法形成有隔绝兼排放效用的“气帘”。因此，连带会产生以下两个问题：(1)油烟及污染物被气墙与固体壁包围住，并随着炉台附近翻搅的流体涡漩而运动，以致滞留于包围区的时间加长许多(若在炉台附近放烟雾，即可看到炉台上方与周围的烟雾翻搅而不易被上方之排油烟机吸走)，当受到侧边干扰气流作用时，这些油烟及污染物即容易散逸；(2)因为炉台上的流体涡漩包围着炉台翻搅，会造成火焰飘动的现象，并导致燃烧效率降低。因此，动态泄漏是现有技术的排油烟机以及基于其架构(如第1图)的改良品(如第4图)所面临的挑战。

如以上所述，因不良的流场型态导致现有技术的排油烟机有容易泄漏的问题，而此种不良的流场型态是由于基本的流体力学特性造成的。因此，若依照现有技术的抽油烟机的基本架构(如第1图)进行改良，效果并不易凸显。为了解决这个问题，本发明提供一种有别于现有技术的传统型排油烟机的设计，因其符合气体动力学的原理，经实验验证，其性能非常的好。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述的不良的流场型态导致的现有技术的排油烟机有容易泄漏的问题，提供一种污染物排放装置，包括设置在平台二侧的平行长形吹气端，平行设置在所述二平行长形吹气端的上方的长形抽气端，所述平行长形吹气端和长形抽气端形成两个空气帘幕，以排除被包围于双气帘之间的油烟或有害气体，降低污染物的散逸，并增强对抗周遭扰动气流的能力。

本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，提供一种双气帘式排油烟机，通过在炉台台面的前、后二侧分别设置平行的长形吹气端，并在二平行长形吹气端的上方平行设置一长形抽气端的结构，使得空气可以由炉台台面的左、右两侧被吸入以作为补气之用，形成二个几近二维的气帘，以降低油烟的散逸，减低油烟黏附于炉台后方的墙壁，且可使前、后两个气帘之间的流场稳定，不会造成三维性的非稳定式翻搅，从而使炉火稳定不易飘动，处于双气帘之间的油烟与有毒气体可以被气流稳定的带至上方之吸气罩而排出，以有效排除、阻隔油烟及有害气体。

为达上述发明目的，本发明中提供的污染物排放装置包括第一、二吹气装置及吸气罩。其中，该第一、二吹气装置分别设有第一长形吹气端及第二长形吹气端，该第一、二长形吹气端平行设置在平台的污染物排放口的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流；而该吸气罩系设置在平台的上方，包括至少一长形抽气端，该抽气端连接抽气机，且该抽气端与第一、二长形吹气端平行。

本发明的双气帘式排油烟机包括第一、二吹气装置及吸气罩，该第一、二吹气装置分别设有第一长形吹气端及第二长形吹气端，该第一、二长形吹气端系平行设置在炉台台面上，且位于一炉头的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流；而该吸气罩设置在炉台台面的上方，该吸气罩包括至少一个长形抽气端，该抽气端连接抽气机，且该抽气端与第一、二长形吹气端平行。

这样，当抽气机运转以使长形抽气端吸气，并使第一、二长形吹气端朝上喷出空气喷流时，可使抽气端与第一、二长形吹气端之间形成两个几近二维的气帘，以降低油烟的散逸，并增强对抗周遭扰动气流的能力。

为了便于更进一步地了解本发明，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1A-1C是本发明所使用的“推挽式气帘”基本原理示意图；

图2是本发明的污染物排放装置的实施例的侧视图；

图3是本发明的污染物排放装置的实施例的正视图；

图4是本发明的双气帘式排油烟机的实施例的立体外观图；

图5、6是本发明的无后墙及上方导风管柜存在时，以激光测速仪量测流场的结果示意图；

图7、8是本发明的有后墙及上方导风管柜存在时，以激光测速仪量测流场的结果示意图；

图9是以SF6为追踪气体，并在炉台前方以一片直立的大板子提供0.35m/s来回扫过的干扰气流以模拟人的走动或风扇、冷气的阵风时，分别对本发明的实施例(当有后墙及上方导风管柜存在时)和现有技术中的顶吸式排油烟机做的捕捉效率测量所得到的结果示意图；

图10是本发明的污染物排放装置的集油装置的立体外观图；

图11是本发明的污染物排放装置的集油装置安装在抽气端时的剖面图；

图12是现有技术中的顶吸式排油烟机的立体示意图；

图13是激光测速仪量测流场测得的顶吸式气罩开口面下方中心在线流体往上的速度分布图；

图14是激光测速仪量测流场测得的顶吸式气罩开口面下方的流场在受到侧面干扰气流作用时的流场示意图；

图15是具有左、右、前方三面包覆喷流的改进的现有技术的顶吸式排油烟机的立体示意图。

具体实施方式

如图1A-1C所示，其为本发明污染物排放装置及使用该装置的双气帘式排油烟机所使用的基本原理，其属于流体力学上的喷流与抽吸流之间形成的“推挽”现象。如第1A图所示，如果有喷流50由喷嘴51从左往右喷出，则此喷流50因卷入周围流体，将随着往下游距离的增加而逐步扩开，扩展的方式依雷诺常数的范围而定。经过在喷口下游大约80个喷口直径距离的动量守恒阶段，然后在100～150个喷口直径距离之后逐渐产生明显的消散现象。在喷流50演化的过程，喷流50的流体与外界环境的流体不断进行动量、质量、与热量的交换。如第1B图所示，有抽吸口53由左往右吸气，则在抽吸口53附近的环境流体将呈现如52所示形状，且其较有效用的范围仅在抽吸口53下游大约1.5倍(或更短)抽吸口53直径以内；而如第1C图所示，当喷流50与抽吸口53安置在相对的位置，且相隔一段距离，则随着喷口与抽吸口53的距离、喷流50的雷诺常数以及抽吸强度的不同，介于喷口与抽吸口53之间的流场会呈现不同的型态。如果以上的参数调整得恰当，可以产生气帘现象，此气帘具有一定程度的凝聚性与强度，可以抵抗某一程度的侧向干扰气流的影响。

图2和3为本发明污染物排放装置的较佳实施例，如图所示，所述污染物排放装置包括第一、二吹气装置(6、6’)及吸气罩61。其中，该第一、二吹气装置(6、6’)分别设有第一长形吹气端63及第二长形吹气端64，该第一、二长形吹气端(63、64)平行设置在平台6”的污染物排放口65的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流；而该吸气罩61设于平台6”的上方，包括至少一个长形抽气端60，该抽气端60形成开口朝下的抽气口，该抽气端60连接抽气机(图中未示)，以经由抽气端60抽吸空气。此外，该长形抽气端60与第一、二长形吹气端(63、64)平行。在实施时，所述的抽气端60也可为二个，而较佳实施例是在第一、二长形吹气端(63、64)的上方之间设置抽气端60。

实施时，本发明是在平台6”的上方一段距离处安装一个具有长形抽气端60的吸气罩61，并在长形抽气端60的两侧分别延伸凸缘62，在平台6”的前、后两侧各安装一个横向的吹气槽作为第一、二长形吹气端(63、64)。当第一、二长形吹气端(63、64)往上吹气以及抽气端60往上吸气时，平台6”上的流场将会呈现如第2、3图所示的前、后两面倾斜的近乎二维的气帘(66、67)。在此两面气帘(66、67)内部，由于平台6”的存在，缺乏来自下方的补充气流，所以在靠近平台6”的上方会形成一个回流区，回流区内外的气流会经由紊流扩散与漩涡的机制而交换。在回流区上方，流体会很平顺的往上经由吸气罩61排出户外。而平台6”的两侧刻意留空或设置具有槽孔的板子或格栅，以使得两侧的环境流体可以被吸入双气帘之间而形成补气的作用(如第3图所示)，使得第3图所示的流场结构稳定，而不会产生动态涡漩。

图4为使用污染物排放装置的双气帘式排油烟机的较佳实施例，如图所示，其包括第一、二吹气装置(7、7’)及吸气罩70，该第一、二吹气装置(7、7’)分别设有第一长形吹气端80及第二长形吹气端80’。该第一、二长形吹气端(80、80’)平行设置于炉台台面77的炉头79的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流。而该吸气罩70设于炉台台面77的上方，该吸气罩70包括至少一个长形抽气端81，该抽气端81连接抽气机72，且该抽气端81与第一、二长形吹气端(80、80’)平行。实施时，所述的抽气端81也可设为二个，而较佳的设置是在第一、二长形吹气端(80、80’)的上方之间设置一抽气端81。

该吸气罩70具有一长形抽气端81，该抽气端81形成开口朝下的抽气口，且该长形抽气端81的两侧分别延伸凸缘71，横向安装于厨房炉台78之上方一段距离处，借此以提供朝上方的抽吸力量。该吸气罩70的抽气端81连接至抽气机72。该抽气机72安置在炉台78顶上的导风管柜75内以减低噪音，再以导风管721连接至室外排出，或连接至油烟或污染物的滤清器/分离器/收集器后再排出。此外，该吸气罩70的长形抽气端81的两侧装设有凸缘71。而该第一、二吹气装置(7、7’)横向排列于炉台台面77上的二炉台78的炉头79的前、后位置。实施时，该第一、二吹气装置(7、7’)分别为横流扇，该二横流扇与抽气机72同步运转，而所述的第一、二吹气装置(7、7’)也可为二长形吹气槽，该二长形吹气槽分别与鼓风机(图中未示)连通，该鼓风机与抽气机同步运转，同样可形成二道向上喷出的空气喷流。

借着置于炉台78上方具有长形抽气端81而往上抽气的吸气罩70以及置于炉台台面77而横向排列于炉头79前、后位置以往上喷气的第一、二吹气装置(7、7’)的同步推挽式动作，可以在炉台台面77的前、后形成两个几近二维的“气帘”。此双气帘的形成可以有效地降低油烟的散逸，且靠近后方墙壁的气帘还有减少黏附炉台78后方墙壁的油烟的作用。此外，该炉台台面77的左右两侧故意留空，使空气可以由两侧吸入此双气帘之间以作为补气之用，如此可以使得前、后两个气帘之间的流场稳定而不会造成非定常的三维性翻搅，所述的炉台台面77的左右两侧亦可装设开有空孔的平板或格栅。这样，炉火可以稳定不易飘动，处于双气帘之间的油烟可以被气流稳定的带至上方的吸气罩70排出，达到有效排除、阻隔油烟及有害气体。

对于图4的双气帘式排油烟机的实施例，在炉台上面释放烟雾，以激光辅助烟雾流场可视化技术对此装置做检视。可观察到：在炉台的前后会产生一对气帘，在双气帘内部的流场结构并不随着时间衍化而做三维的动态翻搅运动。另外，使用激光测速仪对吸气罩下方的流场做速度量测，当无后墙及上方导风管柜存在时，典型的结果如第5、6图所示(第5图显示侧视时中间面的流场，第6图显示前视时中间面的流场)。流场型态如第2、3图所示，可以看到对称的双气帘结构以及炉台上方的回流区结构。而当有后墙及上方导风管柜存在时，典型的结果如第7、8图所示：第7图的侧视中间面流场中，靠近炉台处不再有像第5图中的回流泡结构，反而产生一个源点，在源点下方与炉台上方之间的气流速度很小，对火焰的影响很小，在炉台后方的气帘因为受墙壁的影响，呈现与前方气帘不完全对称的流型，且靠近后墙边的气流会因为流动拓扑学的原因而有角落涡漩产生。但是因为油烟仍旧被包覆于前、后两气帘之间，所以这些因为后墙的存在而引致的流场改变并不会影响本发明的效果。

另外，使用示踪气体法模拟检验此发明对污染物的移除效果。将吸气罩安装于离调理台不同的距离处，在炉台前方以一片直立的大板子提供0.35m/s来回扫过的干扰气流以模拟人的走动或风扇、冷气的阵风时，将六氟化硫(SF₆)气体经由安装在炉台上的气体释放器以一定的流率与浓度释出，然后量测上方吸气罩管道远程的六氟化硫浓度与流率，可以计算捕捉效率，即在吸气罩管道远程所量到的每单位时间流过的SF₆体积除以由气体释放器每单位时间所释放出来的SF₆体积。其结果如第9图所示。曲线a是受到干扰气流影响时，双气帘式排油烟机的实验曲线抽吸流率＝11.3m³/min，曲线b是受到干扰气流影响时，现有技术的排油烟机的实验曲线。抽吸流率＝15.1m³/min。图中横轴坐标h代表从吸气罩底部至炉台台面的距离，纵轴坐标η代表捕捉效率。

明显的，双气帘式排油烟机的捕捉效率远比传统顶吸式排油烟机的捕捉效率高很多，抵抗干扰气流的能力也强很多。

如图10、11所示，其为集油装置9以及该集油装置9安装于抽气端81上的剖面图，通过安装该集油装置9，可防止黏附于抽气端81内壁的液态油滴下来，并方便拆卸清洗。

实施时，该抽气端81为向下凸出于凸缘71，且开口朝下的长方形管。而该集油装置9为上方设为开口之长方形盒，包括底板91及平行排列于底板91上的第一侧板92、第一立板93、第二立板94及第二侧板95，该底板91上设有滤网96，该第一侧板92、第一立板93及底板之间形成第一储油空间97，该第二立板94、第二侧板95及底板93之间形成第二储油空间98，而该滤网96上设有二肋条99，该任一肋条99的二侧分别连接第一立板93及第二立板94，以形成支撑。

这样，当该集油装置9向上按压以使该第一、二侧板(92、95)卡合连结于抽气端81的外侧时，可使油烟通过滤网96而进入抽气端81后，于该抽气端81内壁所凝结成液态油，并延着内壁向下滴入第一、二储油空间(97、98)内，达到集油之目的。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (6)

1.一种污染物排放装置，其特征在于，包括：第一、二吹气装置，所述第一二吹气装置分别设有第一长形吹气端及第二长形吹气端，所述第一、二长形吹气端平行设置于平台的污染物排放口的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流；以及设置在平台上方的吸气罩，所述吸气罩包括至少一个长形抽气端，所述抽气端与抽气机连接，且所述抽气端与所述第一、二长形吹气端平行，以在抽气机运转时，使所述抽气端与第一、二长形吹气端之间形成两个几近二维气帘，以降低污染物的散逸，并增强对抗周遭扰动气流的能力；其中所述长形抽气端设置在第一、二长形吹气端之间。

2.一种使用污染物排放装置的双气帘式排油烟机，其特征在于，包括：第一、二吹气装置，所述第一二吹气装置上分别设有第一长形吹气端和第二长形吹气端，所述第一、二长形吹气端平行设置在炉台台面上，且位于炉头的前、后二侧，以分别向上喷出空气喷流；以及设置在炉台台面的上方的吸气罩，所述吸气罩包括至少一个长形抽气端，所述抽气端系连接抽气机，且所述抽气端与所述第一、二长形吹气端平行，以在抽气机运转时，使所述抽气端与第一、二长形吹气端之间形成两个几近二维的气帘，以降低油烟的散逸，并增强对抗周遭扰动气流的能力；其中所述长形抽气端设置在所述第一、二长形吹气端之间。

3.根据权利要求2所述的双气帘式排油烟机，其特征在于，所述第一、二吹气装置分别为一横流扇，且所述横流扇与抽气机同步运转。

4.根据权利要求2所述的双气帘式排油烟机，其特征在于，所述双气帘式排油烟机还包括鼓风机，所述鼓风机与所述第一、二长形吹气端连通，且所述鼓风机与抽气机同步运转。

5.根据权利要求2所述的双气帘式排油烟机，其特征在于，所述双气帘式排油烟机还包括集油装置，所述集油装置是以可拆换方式连结于所述吸气罩的长形抽气端上。

6.根据权利要求5所述的双气帘式排油烟机，其特征在于，所述集油装置是上方设为开口的长方形盒，包括底板及平行排列于底板上的第一侧板、第一立板、第二立板及第二侧板，所述底板上设有滤网，而所述第一侧板、第一立板及底板之间形成第一储油空间，所述第二侧板、第二立板及底板之间形成第二储油空间，且所述第一、二侧板连结于所述抽气端的外侧，使所述抽气端内壁的液态油滴入第一、二储油空间内。

Images