CN101900363A

CN101900363A - 低碳热动力油烟净化机

Info

Publication number: CN101900363A
Application number: CN2010101172717A
Authority: CN
Inventors: 杨肇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2010-12-01

Abstract

本发明“低碳热动力油烟净化机”以热动力作为吸排油烟的动力，摈弃了传统油烟机电机加叶轮的动力系统。充分利用油烟发生后已获得动能和剩余热动力，自我做功；并经过装置热动力系统焚烧加热，使油烟中的有害物质被焚烧净化，使油烟进一步获得热动力，油烟被完全吸排，实现室内室外无油烟污染；“低碳热动力油烟净化机”能量消耗不到传统油烟机的十分之一，低碳概念名副其实；同时实现装置无机械动力性噪声和终身免拆洗。本发明涉及厨房油烟处理领域，特别是涉及用热动力吸排油烟、燃烧净化油烟、专用复合滤网过滤油烟以及无机械动力性噪声。

Description

低碳热动力油烟净化机

技术领域

本发明专利涉及厨房烹饪所产生的油烟处理领域，特别是涉及用热动力吸排油烟、燃烧净化油烟、专用复合滤网过滤油烟以及无机械动力性噪音。

背景技术

油烟机作为排油烟的专用装置，其功能设计应立足于对油烟的发生、运动机理和油烟的危害的研究，目前中餐厨房油烟机技术直接来自或改进于西餐厨房的换气装置(英文名称：COOKER HOOD)。本发明人利用在欧美工作期间，对COOKER HOOD和油烟运动机理进行了长达十余年的研究，COOKER HOOD安装在灶台正上方，吸风口距离灶台高度80-120厘米，承担的是换气扇的功能，主要用来排除西餐厨房的异味。COOKER HOOD电机转速较低，排风量小，噪音低。由于西餐厨房烹饪几乎不产生油烟，因此COOKER HOOD基本能满足西餐厨房换气除味的需要。而当COOKER HOOD引进到中餐厨房成了油烟机后，由于COOKER HOOD不是为排油烟专门设计，自然排油烟效果就达不到要求。于是一些厂商在COOKER HOOD的技术基础上加大排风量、降低安装高度、推出深罩式、侧吸式等油烟机，不论怎样改进，COOKER HOOD的技术基础没有实质性改变，也就是它的基本功能——换气装置功能没有改变。虽然油烟机在中餐厨房得到了普及，但它的功能缺失现实存在：1、排不净油烟；2、自身污染严重；由于直接排放，造成对户外空气二次污染；3、噪音大；4、需要清洗且清洗困难；5、能耗高等等。排除油烟需要原创技术，靠引进或仿制是不能解决油烟问题的。本发明低碳热动力油烟净化机彻底摈弃COOKER HOOD设计，根据中餐烹饪油烟的生成和运动机理，依据流体力学，热动力学，通过热动力系统工作，使油烟空气混合气流与室内外空气产生温度差、压力差、密度差、高程差后获得密度势能，使之做不可逆流动自动排向户外大气中，也就是在“烟囱效应”的基础上，用热动力扩大“烟囱效应”，实现排油烟目的同时焚烧净化油烟。

发明内容

1、本发明“低碳热动力油烟净化机”的结构

如附图1——6所示

1机体 2吸风口 3复合滤网 4导风罩 5热动力系统 51燃烧器主体 52流量调节板 54燃料输

送管道 55点火自动控制及流速控制旋纽 551旋塞阀 552电磁阀

553热电偶 554燃烧器 555点火器 56热绝缘层 57油烟空气混合气流 58排烟管

59热气流 6节能风门 7风道 8照明灯 9控制面板 10工作参数显示屏 11备用油杯

2、工作原理

烹饪产生的油烟是一种流体，是油脂被加热汽化而生成的。由于油烟的密度小于空气密度，油烟生成时即获得了密度势能。在开放空间里，油烟在一定的高度内，从发烟点向上做加速运动，还有由于油烟与空气做热交换和自身浓度扩散，还会伴随平面运动。我们假设油烟为理想气体，油烟的运动遵守以下方程：

v = \sqrt{\frac{2 gh (D^{'} - D)}{D}}

D＝P/RT

v为油烟从发烟点上升至高度h时的运动速度，g为重力加速度，D’为空气密度，D为油烟密度，P为大气压力，R为常数，T为绝对温度。从上述方程可以看出油烟向上运动速度与油烟的绝对温度和油烟运行的高度有关，绝对温度高低反映出油烟势能的大小，绝对温度的高低是由油烟获取的热量多少决定的，只要赋予油烟足够热量，和相应的导流，油烟将不需要其它动力就可排到户外。如果我们在产生油烟的炊具口上方直立一只直径与炊具口相同的绝热烟囱，并将烟囱出口置于户外，油烟将依靠自身的热动力排向户外。这就是所谓的“烟囱效应”。这也说明我们可以利用热能作为动力排放油烟。在实际情况下，烟囱会影响烹饪操作，靠烟囱排放油烟不切实际。但我们仍然可以利用这一流体热力学原理，利用热动力改变油烟运动轨迹，继而继续利用油烟的热能为排油烟做功，为平衡改变油烟运动方向所需要的能量和油烟在运动路径中的能量损失，在其上升的路径中通过加热增加油烟动能，实现油烟最终排向户外的目的。

3、低碳热动力油烟净化机工作流程

打开燃料进气阀门，按下并逆时针旋转点火自动控制及流速控制旋纽(55)，点燃燃烧器(51)，热动力系统(5)开始工作。燃烧器(51)火焰周围的空气被加热，受热空气温度升高，迅速膨胀，密度减小，获得密度势能。由于系统与户外相通，热气流在排烟管(58)中做不可逆加速运动流向户外。热气流向上运动排放时，燃烧器(51)火焰以下形成负压区，与之相连的风道(7)中的冷空气在负压作用下向燃烧器流动，冷空气一部分平衡燃烧器(51)燃烧所需要的氧气，一部分平衡被加热空气排放后的负压。当风道(7)中的冷空气流向燃烧器时，在风道(7)和吸风口(2)外也形成负压区，吸风口(2)上的导流罩(4)将负压区制导覆盖于炊具上方，在负压区的作用下，烹饪产生的油烟空气混合气流(57)被导向吸风口(2)，经复合滤网(3)过滤后由风道(7)流向燃烧器(51)。由于油烟空气混合气流(57)温度比环境空气较高，密度只有0.8千克/立方米，含氧量也比冷空气低得多，在进入吸风口之前，57已获得1.5米/秒的上升速度(详见实验1)，和80度的温度。在57到达燃烧器(51)开始被焚烧加热后，进风口(2)流速明显增大，达到3。4米/秒，这说明油烟空气混合气流(57)所含的热能在热动力系统(5)中作功。当热动力系统连续工作，油烟空气混合气流(57)连续进入机体被焚烧排放。当关闭热动力系统(5)，本发明低碳热动力油烟净化机(1)也就停止了工作。

4、实验

试验装置如附图7所示，吸风口直径15cm，出风口直径18cm，灶具功率3.5kw，防熄火燃烧器功率3.0kw，燃烧室、排烟管外壁由绝缘材料包覆，炒锅口直径37cm，最大深度12cm，气源为英国BP能源城市公共管道天然气，压力为3.0kpa。其它试验器材：风速仪2只，秒表2只，温度计1只，量筒1只(200ml)，电子分贝仪1只，实验天平1台，集气瓶(1000ml)1只，滤纸若干片，复合滤网一片(直径16cm，6.01g/片)；250ml调和食用油，鲜辣椒500g。实验地点：英国伦敦WOOD HILL民居厨房。环境温度20+/-1度，室内外无明显温差，未开启空调和采暖设备，厨房内无明显侧风。实验时间：2007年6月28日下午；多云天气。

试验：A、灶具点火，将灶具火头调到最大，量取125ml食用油倒入炒锅中；15秒钟后炒锅中开始有油烟析出，测得油温125度；再过15秒，测得油温203度，有大量油烟溢出锅口，同时测得A点油烟流速V1＝1.6m/s，A点温度82度，关闭灶火。

B、点燃燃烧器，25秒钟后测得出风口中心流速2.15m/s，进风口流速为2.27m/s。

C、重新点燃灶具，将灶具火头调节到最大，遮挡住进风口(留有侧进风)，加热炒锅中的油直到A点油烟流速达到V1＝1.6m/s，撤除进风口遮挡，油烟被全部导入进风口；撤除进风口遮挡10秒钟，测得出风口中心流速3.84m/s，如此同时测得进风口中心流速为4.3m/s；测得分贝数为：44db。

D、将燃烧器火力开关旋到约1/3的位置，25秒后，测得出风口流速为3.3m/s，进风口流速为3.9m/s。将切块的500克鲜辣椒倒入炒锅并连续翻炒，油烟及水蒸汽全部进入吸风口，流速相比C阶段明显降低，翻炒10秒，测得出风口流速3.0m/s，进风口流速为3.4m/s。分贝仪显示43bd。用集气瓶在出风口收集尾气后密封放置到冰箱冷藏室。再过30秒，测得进风口流速为3.8m/s。

E、维持灶具大火力，继续翻炒辣椒，关闭燃烧器。60秒钟后，测得出风口流速2.5m/s，进风口流速3.5m/s。油烟仍然全部排除，但流速不稳定。此时分贝仪显示41db。

F、关闭灶火，取下复合滤网，称得质量9.11g，滤网过滤获得9.11g-6.01g＝3.1g的过滤物。用滤纸擦拭风道内壁和出风口内壁，几乎未发现黏附物。取出经冷却后的集气瓶，把开密封，未能嗅到明显的辣椒气味；瓶壁有微量的游离碳颗粒。

数据分析：(略)

声明：本实验及数据在提交本专利申请报告之前未公开传播发表，与本次专利申请不冲突。结论：以彻底排除家庭厨房油烟并避免造成对环境二次污染为目的的实验，依据本发明原理和工作流程而设计，验证了本发明的新颖性、先进性和实用性。具体体现如下：

7、功效说明

一、彻底排净油烟

本发明低碳热动力油烟净化机吸风口平面与锅灶出口平面相对角度45度，在不影响烹饪操作的前提下，使吸风口中心距离炒锅中心最小化，同时使吸风口负压区有效范围最大化，油烟一发生，就在有效负压区内，在油烟未扩散与大量空气混合之前，利用油烟的热动力，在附加热动力和油烟热动力的共同作用下，高效低排，实现彻底排净油烟。油烟机的工作效率不是看油烟机的排风量大小，而是要看其排油烟量的能力。油烟机的有效负压区作用范围是以吸风口中心为球心以最大45厘米为半径的半球，只有流进了有效负压区的油烟才能被油烟排掉。如西餐厨房里的COOKER HOOD、现在中国厨房所使用的深罩式、平顶式、欧式油烟机，其有效负压区都远离灶口，油烟的扩散和扰流的影响，排不净油烟是理所当然的。

二、避免油烟对空气的二次污染

之所以要排除烹饪过程中所产生的油烟，是因为油烟中存在着上百中对人体和环境造成危害的成分，有不下10种是致癌物质。如油烟不排除，污染家庭小环境；油烟排不净，污染家庭和户外大环境；即使油烟排净了，我们不得从环境道德方面思考，人类污染环境最终是污染自己。本发明低碳热动力油烟净化机不仅要排净油烟，首先通过高效滤网对油烟进行初级过滤，此过滤将油烟中的悬浮物(主要是露状油颗粒和积碳)吸附到滤网上；再有设置的热动力系统燃烧器，通过焚烧将油烟中有害有机质燃烧，不让其直接排放到大气中，直接利用其热能，实现变害为利，避免油烟对空气的二次污染。

三、节能、低碳效果显著

以家庭用低碳热动力油烟净化机为例，在正常使用时燃烧器能耗只用1kw天然气甚至更低。1kw相当于每小时消耗管道天然气0.1立方米，相当于0.1度电。传统油烟机的电机输出功率一般为250w，按最高效率80％计，使用一小时耗电量为0.31度，而这并不是其终极能源消耗。250w油烟机排风量每小时900立方米，而实际油烟发生量不到100立方米/小时，这意味着油烟机的工作效率低于11％。在800立方米/小时无效排放的体积中，同样包含着其它能量的间接浪费。以中国情况为例，南北纬度差别大，在南方年均有三个月家庭需要空调制冷；在北方年均有三个月供暖。假设制冷、供热时，在夏、冬季室内外温差15度，室内温度为20度，这意味着800立方米/小时的能量损失为：Q＝cm t＝1000J/(kg.C)x1.205(kg/立方米)x800(立方米/小时)x15(度)x1(小时)＝14460000焦耳能量，大约相当于4度电，每台油烟机按一天工作1小时，三个月浪费的能量为360度电力，再加上自身能耗，平均每天工作一小时能耗为1.31度电。与之相比对，本发明低碳热动力油烟净化机的能耗仅相当于0.1度电力/小时，不及普通油烟机的1/13。假设中国有2亿家庭在使用油烟机，每个家庭平均使用250天/年、每天使用1小时，仅动力总耗电量为655亿度，相当于总消耗标准煤2620万吨(按0.4kg标煤生产1度电计)，相当于排放6530.035万吨二氧化碳(生产1度电排放0.997kg二氧化碳)。在相同条件下，2亿家庭使用本发明低碳热动力油烟净化机，动力总能耗相当于50亿度电，相当于总消耗标准煤200万吨，排放二氧化碳663万吨。仅此每年为国家节省标准煤2420万吨，减少二氧化碳排放5867万吨。由以上初步分析，本发明低碳热动力油烟净化机节能显著，低碳概念名副其实，在全球大力推行低碳经济的今天，本发明希望能为国家节能减排作出重大贡献。

四、无噪音

本发明低碳热动力油烟净化机由于不使用机电动力装置，不产生机械动力性噪音；另外，由于使用附加热动力和依靠油烟热动力结合动力，再加上吸风口靠近发烟点，装置在高效低流量状态下工作，产生的空气动力性噪音几乎可以忽略，因此本发明是静音的。克服了传统油烟机无法解决的噪音问题。

五、自身无油烟污染、制造工艺和维护简便

本发明低碳热动力油烟净化机在吸风口处设置专门研发的高效吸附复合膨化纤维滤网，颗粒状油和固形物均被过滤，再加上热动力系统的焚烧，机体内不会有油烟残存，也就不存在自身污染和需要清洗。除热动力系统外，部件均为结构件，无需经过精加工工序；热动力系统使用一次性能源，主体部件为铸造件，要求不象传统油烟机机电动力系统部件精密，制造工艺较之简单得多。而热动力系统的控制单元也比传统油烟机简单的多。因此制造工艺简单，使用后维护也简便。

六、安全可靠

本发明热动力系统虽然使用了燃烧方式，但排向户外气体温度低于摄氏100度，出风口高度高于正常人高度。在热动力系统设置了熄火自动保护装置，避免发生燃料泄露而造成中毒和火灾。

附图说明

附图1示意本发明“低碳热动力油烟净化机”结构和主要部件之相对位置，比例尺寸相对一致。图中标注出了主要部件名称和机体与锅灶墙壁间的相对位置。

附图2示意热动力系统的基本构造和各部件在系统中的相对位置，同时画出本单元控制原理图。

附图3示意本发明“低碳热动力油烟净化机”管状风道，取双风道和双进风口，意在考虑“低碳热动力油烟净化机”使用时一般只有一个锅灶产生油烟(商业厨房另行考虑)，产生油烟一侧的风道将节能风板开启，不产生油烟一侧的风道将节能风板关闭，使其不工作。以提高“低碳热动力油烟净化机”的工作效率和节约能源。

附图4示意导风罩外型，其外径与吸风口内径相同，在其与吸风口配合的边缘开有槽口，方便用固定件固定与机体的连接。本部件除导风作用，还用来固定滤网。

附图5示意滤网外型，其直径与进风口内径相同，被固定在导风罩与进风口托架中间，为一次性用品，当油被集满时，需要更换一张新滤网。

附图6示意节能风板外型，其被设置在左右风道中间位置，直径与风道内径相同，“低碳热动力油烟净化机”工作时只开启有油烟发生侧风门，当“低碳热动力油烟净化机”停止使用时，两边风道节能风板关闭，防止外进风。

附图7示意实验装置的各部分相对位置，便于理解试验各步骤进行。

具体实施方式

本发明“低碳热动力油烟净化机”技术成熟。由于全球环境持续恶化，节能减排、发展低碳经济成为全球经济发展的必然趋势。“低碳热动力油烟净化机”正是在这样的时代背景下诞生的，必将掀起一场处理厨房油烟技术的革命，也必将完全取代传统油烟机成为中餐厨房的必备装置。

具体实施方式将遵循技术产业化的一般规律。首先进行市场调研，根据市场需求决定本发明产业化发展方向，确立最终要开发的产品后，依据本发明的技术方案，针对不同的客户群，设计研发具体的样机、样机考核、再设计、试生产、试销售、市场检验考核、产品定型、产品标准化、差别化、产品认证、市场企划、产品推广、销售、培训、开展售前、售中、售后服务，力争产品技术一流、质量一流、运营一流，最终正式实施大规模的生产运营，让本发明惠及千家万户，为抑制环境持续恶化作出贡献。

Claims

一种“低碳热动力油烟净化机”，安装在家庭或商业厨房灶台侧上方墙壁或其它支承物上，用于吸排、净化烹饪所产生的油烟。
本发明“低碳热动力油烟净化机”吸排、净化油烟的动力为热动力，以区别其它油烟机所使用的动力如电力、机械力等。
热动力系统

作为本“低碳热动力油烟净化机”吸排、净化油烟的动力装置，本系统以燃烧燃料(包括管道煤气、管道天然气、罐装石油液化气以及其它烹饪用气化燃料)或通过电能转化为热能，对油烟和与之混合的空气进行焚烧加热，使之进一步获得热动力，在温度差、密度差、高程差等热动力学因素共同作用下，实现吸排、净化油烟之目的，本系统置于“低碳热动力油烟净化机”风道的上方，与风道密封连接，系统通过排烟管与户外相通，将处理过的烟气排到大气中。
复合滤网

本滤网作为本发明装置的组成部分，经过专门的研发。它由耐火玻璃纤维网和阻燃膨化纤维复合而成，具有高透气性、强吸附性和抗明火燃烧。