CN216448228U - 一种新型微积分动力油烟处理集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于烹饪油烟处理动力集成设备技术领域，公开了一种新型微积分动力油烟处理集成装置，静压箱前侧安装有吸油烟单元，静压箱后侧安装有排油烟单元；吸油烟单元前侧安装有油脂分离单元，静压箱内壁安装有降噪单元，静压箱上外侧安装有电路控制单元。本实用新型可以与任何款式油烟机和集成灶设计融合，终结油烟机和集成灶排不净油烟、难清洗、噪声大、污染户外大气的难题，将为用户提供健康、低碳、环保、安全的家居生活保障。本实用新型静压箱将吸油烟风机排入的油烟气流动压部分转换为静压，增压风机立即将静压箱内的油烟排出静压箱，绝对不会发生气流回流破坏吸油烟有效负压场的动量边界，从而实现吸油烟机风机的吸净油烟。

Description

一种新型微积分动力油烟处理集成装置

技术领域

本实用新型属于烹饪油烟处理动力集成设备技术领域，尤其涉及一种新型微积分动力油烟处理集成装置。

背景技术

目前，烹饪油烟是产生居家原生性PM2.5污染的主要源头，同时也是污染大气的源头之一。因此，解决烹饪油烟污染问题事关居家生活和健康。现阶段油烟机和集成灶是处理油烟的主要装置，在处理过程有三个步骤，即吸油烟、脱油脂和排油烟。就目前技术而言，油烟机和集成灶都无法实现彻底排净油烟和实现油脂污染机体内部和室外空气，尤其是公共烟道对油烟机和集成灶的性能提出了更高的要求。近些年来，厂家为了提高油烟机和集成灶的效果一味增加油烟机和集成灶的功率，实际情况并不能改善其使用效果，反而造成更大的能源浪费和噪声的增加。

通过建立油烟发生机理与扩散模型，提出吸油烟有效负压区理论。烹饪油烟在与空气混合之前主要由四种物态构成：燃料燃烧尾气、食材溢出物、水蒸气和油脂气化、裂解物，它们混合后以气溶胶的形态存在，在热动力的作用下会发生温度差扩散、压力差扩散，另外还会发生浓度差扩散和密度差扩散，抑制油烟扩散，防止油烟逃逸，减少油烟与空气的混合，需要强大的负压场即吸油烟有效负压区。研究表明，如何保证获得吸油烟有效负压区？一般的企业都采用不断加大风机风量，当油烟机和集成灶的风量超过15立方米/分钟时，即为无效风量，这是因为风量的增加，意味着排烟管中的气体密度增加，密度增加，气体与管道之间的粘滞力呈几何积数增加，即管道对油烟的阻力成倍增加，气流在管道中出现拥堵，不能及时排出，一部分油烟会通过风机叶轮反窜到负压区，破坏了吸油烟负压区的完整性，完全抑制油烟扩散，防止油烟逃逸的条件不再，同时排烟阻力与气流流动速率平方数成正比，所以大风量并不能保证吸净油烟。因此，采用低风量高压力避免发生排油烟时管道拥堵是关键。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中整体装置采用大风量进行吸油烟，易产生无效风量不能保证吸净油烟。

解决以上问题及缺陷的难度为：油烟机和集成灶需要多大动压，取决于锅灶上的油烟发生量；油烟机和集成灶需要多大静压取决于排放环境即排放阻力。实际上油烟机和集成灶为标准化产品，一旦定型，其功率、风量和静压基本固定下来，而它们的使用环境是非标准的，尤其烟气输送管道的长度、直径、材质和集中烟道用户个数的不确定性，导致排烟阻力的不确定性。

即使采用变频调速风机也不能解决烟气的有效排放问题。这是因为，变频风机可以进行自动增压以克服管道阻力，但油烟机和集成灶为单极风机，变频风机通过提高叶轮转速增压的同时风量也在同步增加，气流流动速度增加，导致气流产生的排烟阻力呈几何级数增加，不仅起不到有效排放效果反而造成排烟管道拥堵而增加电能消耗而造成无谓浪费。

油烟机和集成灶的结构决定了风量和静压成正比的关系原理，静压的增加不足以克服动压增加形成的管道阻力增加值。在实际应用中，油烟机和集成灶吸油烟介质出率总是大于排油烟介质出率，导致使用过程中的介质气流倒灌。介质气流倒灌的危害在于流量差变流量从风机的叶轮反串出风机的进风又，破坏吸油烟负压场形成的有效动量边界，抑制油烟扩散、防止油烟逃逸的基本条件不再，所以不可能达到吸净油烟的目的。

解决以上问题及缺陷的意义为：新型微积分动力油烟处理集成装置通过风机串联动力配置，辅助以油烟过滤器及AI控制，根据油烟发生量确定吸油烟风机的风量；根据排烟阻力，确定增压风机产生的静压大小；油烟过滤器完全分离油烟中的油脂及固形颗粒物，保证风机风轮不受污染使之保持动平衡。以上措施在最低能耗下，实现吸净油烟，排净油烟，免拆洗。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种新型微积分动力油烟处理集成装置。本实用新型智能油烟净化器运用上述研究的基础上，采用风机串联加上智能控制，实现低排量高增压，实现排尽油烟的目的；同时过滤器的合理配置、静压箱的运用，使本实用新型实现高效、静音和环保，为油烟机和集成灶提供高效、静音、节能、环保的动力模块，推进油烟机和集成灶行业整体技术进步。

本实用新型是这样实现的，一种新型微积分动力油烟处理集成装置，所述新型微积分动力油烟处理集成装置设置有静压箱；

静压箱前侧安装有吸油烟单元，静压箱后侧安装有排油烟单元；

吸油烟单元前侧安装有油脂分离单元，静压箱外壁安装有降噪单元，静压箱上外侧安装有电路控制单元。

进一步，所述吸油烟单元设置有吸油烟风机，吸油烟风机置于静压箱内；静压箱一侧设置有进风口，进风口位于油烟过滤器的背面。

进一步，所述吸油烟风机内部设置有吸油烟风机电机和吸油烟风机风轮，吸油烟风机电机与吸油烟风机风轮连接。

进一步，所述吸油烟风机前侧设置有吸油烟风机进风口，吸油烟风机右侧设置有吸油烟风机转向风道。

进一步，所述排油烟单元设置有增压风机，增压风机内部设置有增压风机电机和增压风机风轮，增压风机电机与增压风机风轮连接。

进一步，所述增压风机前侧设置有增压风机进风口，增压风机右端设置有增压风机转向风道，增压风机转向风道处安装有出风口组件。

进一步，所述油脂分离单元设置有油烟过滤器，油烟过滤器设置有过滤网和过滤网框架，过滤网框架内部安装有过滤网。

进一步，所述降噪单元设置有吸音层，吸音层分别设置在静压箱内壁上和油烟过滤器内部。

进一步，所述静压箱上外侧安装挂架。

进一步，所述电路控制单元设置有AI挟持控制器、吸油烟风机控制电路和增压风机控制电路。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：实现在最低能耗下，实现吸净油烟，排净油烟，免拆洗，实现低噪声运行。

本实用新型为独立模块，与任何款式油烟机和集成灶设计融合，终结油烟机和集成灶排不净油烟、难清洗、噪声大、污染户外大气的难题，将为广大的用户提供更为健康、低碳、环保、安全的家居生活保障。

本实用新型静压箱将吸油烟风机排入的油烟气流动压部分转换为静压，增压风机立即将静压箱内的油烟排出静压箱，绝对不会发生气流回流破坏吸油烟有效负压场的动量边界，从而实现吸油烟机风机100％的吸净油烟，吸油烟风机风量根据系统外油烟计量装置提供的信号，通过控制电路计算后实时确定风机工作流量，即吸油烟风量；或者通过系统外的控制开关档位实时人工调节吸油烟机风量大小。

当声波传导进入滤材和吸音材料内部，声波破坏材料内外自由度能量平衡，此过程发生熵增，声能转换成热量，达到降噪的作用；静压箱将气流动压装换成静压的同时有效降低空气动力性噪声。

本实用新型中油脂分离单元设置有油烟过滤器11，油烟过滤器11设置有过滤网和过滤网框架，过滤网框架内部安装有过滤网，油脂分离度达到100％，不仅不用清洗，还使油烟对户外的污染降低了99％以上。

本实用新型在静压箱内串联设置吸油烟风机和增压风机，通过AI挟持控制，根据油烟的发生量确定吸油烟风机的风量，在介质风量不变的情况下根据排烟阻力确定增压风机增压达到必要的静压。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的新型微积分动力油烟处理集成装置结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的新型微积分动力油烟处理集成装置侧视图。

图3是本实用新型实施例提供的新型微积分动力油烟处理集成装置俯视图。

图4是本实用新型实施例提供的微积分动力集成系统流程描述图。

图中：1、吸油烟风机；2、增压风机；3、吸油烟风机电机；4、增压风机电机；5、吸油烟风机风轮；6、增压风机风轮；7、吸油烟风机进风口；8、增压风机进风口；9、吸油烟风机转向风道；10、增压风机转向风道；11、油烟过滤器；12、吸音层；13、出风口组件；14、静压箱；15、电路控制单元；16、安装挂架；17、未过滤油烟；18、过滤后油烟；19、排进静压箱油烟；20、吸入增压风机油烟；21、排出增压风机油烟。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种新型微积分动力油烟处理集成装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的新型微积分动力油烟处理集成装置包括：

装置动力单元、吸油烟单元、排油烟单元、油脂分离单元、降噪单元；

装置动力单元包括：吸油烟风机1、增压烟风机2、静压箱14和电路控制单元15；

吸油烟单元包括：吸油烟风机1、吸油烟风机电机3、吸油烟风机风轮5、吸油烟风机进风口7、吸油烟风机转向风道9、油烟过滤器11、静压箱14、AI 控制器、吸油烟风机电源板(MCU和直流电路)；

排油烟单元包括：增压风机2、增压风机电机4、增压风机风轮6、增压风机进风口8、增压风机转向风道10、出风口组件13、静压箱14、AI控制器、电源板(MCU和直流电路)；

油脂分离单元包括：油烟预过滤器；

降噪单元包括：油烟过滤器11、吸音层12和静压箱14。

吸油烟单元包括：油烟过滤器11、吸油烟风机1、静压箱14和AI控制器、吸油烟风机电源板(MCU和直流电路)。吸油烟风机1置于静压箱14内，静压箱一侧设置有进风口，进风口位于油烟过滤器11的背面，油烟过滤器11前侧为未过滤油烟17。吸油烟风机1内部设置有吸油烟风机电机3和吸油烟风机风轮5，吸油烟风机电机3与吸油烟风机风轮5连接；吸油烟风机1前侧设置有吸油烟风机进风口7，吸油烟风机进风口7处为过滤后油烟18，吸油烟风机1右侧设置有吸油烟风机转向风道9，吸油烟风机转向风道9排出排进静压箱油烟 19。吸油烟风机1工作，从吸油烟风机进风口7处穿过油烟过滤器11向外形成吸油烟有效负压场，油烟在负压和热动力作用下通过油烟过滤器11过滤后被吸油烟风机1吸进静压箱14；静压箱14将吸油烟风机1排入的油烟气流动压部分转换为静压，增压风机立即将静压箱内的油烟排出静压箱，绝对不会发生气流回流破坏吸油烟有效负压场的动量边界，从而实现吸油烟机风机100％的吸净油烟，吸油烟风机风量根据系统外油烟计量装置提供的信号，通过控制电路计算后实时确定风机工作流量，即吸油烟风量；或者通过系统外的控制开关档位实时人工调节吸油烟机风量大小。

排油烟单元包括：静压箱14、增压风机2、出风口组件13、AI控制器、电源板(MCU和直流电路)；静压箱14内部安装有增压风机2，增压风机2内部设置有增压风机电机4和增压风机风轮6，增压风机电机4与增压风机风轮6连接。增压风机2前侧设置有增压风机进风口8，增压风机进风口8处为吸入增压风机油烟20；增压风机2右端设置有增压风机转向风道10，增压风机转向风道 10处安装有出风口组件13，出风口组件13排出增压风机油烟21。增压风机2 置于静压箱14内，增压风机进风口8位于静压箱的另一侧与位于静压箱14外侧的出风口组件13相连接。在AI挟持控制器和电源板控制电路通过感知吸油烟机的风量和感知排烟阻力，实时计算、反馈、驱动增压风机增压至完全排净油烟所需要的静压，在最低能耗下100％排净油烟。

油脂分离单元设置有油烟过滤器11，油烟过滤器11设置有过滤网和过滤网框架，过滤网框架内部安装有过滤网。通过实验验证，油脂分离度达到100％，不仅不用清洗，还使油烟对户外的污染降低了99％以上。油烟中含有大量的有害物质，这些有害物质主要是食材在高温油脂的作用下挥发出来的有机物，如丙烯酰胺、苯并芘、丁二烯、丙烯醛、硝基多环芳香烃等，这些挥发出来的有机物一部分呈游离状态，表现为烹饪时的气味，另一部分溶入油脂。在高温爆炒时，食材中的水分遇高温油脂迅速气化，大量油脂包裹水汽在热动力作用下成雾状升腾，形成由燃烧尾气、有雾、水蒸气、有机挥发物构成的气溶胶。油烟中绝大多数有机挥发物的凝点温度低于40度，挥发后多数凝结颗粒被水汽颗粒吸附或溶于油脂。本实用新型过滤和消声材料都采用透气性好特制阻燃膨化纤维制成的滤网，过滤材料和消声的厚度在25毫米左右，由于这种材料膨化后形成大量毛细管，比表面积大，具有超强的吸附力，通过两道过滤，实验测定，能100％除去油烟中的凝结性油脂和水雾，使装置内的动力叶轮和装置内腔始终清洁如新，从而保证所有动力装置高效运行；另一方面，通过过滤，油烟中的绝大多数有害物质被滤材吸附，大大减轻油烟直排对大气的污染。作为专业研究人员必须指出的，油脂凝结在油烟机和集成灶的风机叶轮表面，叶轮的离心作用为什么不能将油脂除去呢？主要是经过高温处理后的油脂黏度增加，另一方面油脂与油烟中的固形物颗粒掺杂之后油脂发生化学触变性，风轮运转在离心力的作用下，油脂瞬间固化，牢牢粘附在风轮表面，破坏风轮的动平衡，造成油烟机和集成灶使用效率、使用寿命降低和噪声的增加。

降噪单元包括：油烟过滤器11、吸音层12和静压箱14。静压箱14内壁上设置有吸音层12，油烟过滤器11内部设置有吸音层12。油烟过滤器11中的滤材和吸音层对声波都有弛豫吸收效果，其作用原理是当声波传导进入滤材和吸音材料内部，声波破坏材料内外自由度能量平衡，此过程发生熵增，声能转换成热量，达到降噪的作用；静压箱将气流动压转换成静压的同时有效降低空气动力性噪声。综上所述为本实用新型降噪单元的降噪原理。

电路控制单元由由AI挟持控制器、吸油烟风机控制电路和增压风机控制电路构成。静压箱14上外侧安装有电路控制单元15和安装挂架16；电路控制单元是根据发明人提出的微积分动力挟持控制理论开发的解决风机串联相位、动压、静压相互干扰的应用难题后人工智能(AI)控制单元。由于本系统吸油烟风机和排油烟风机在静压箱内为串联布局，由于风机串联会造成相位干扰、动压和静压干扰，至使串联风机不能正常工作，为解决风机串联干扰问题，经过大量实验和数学运算，建立起微积分动力数学模型，在此基础上设计出专用芯片，有效解决了空气动力学中风机串联相互干扰而不能正常使用的历史性难题。这为本实用新型的应用提供了可行的解决方案。本实用新型在静压箱内串联设置吸油烟风机和增压风机，通过AI挟持控制，根据油烟的发生量确定吸油烟风机的风量，在介质风量不变的情况下根据排烟阻力确定增压风机增压达到必要的静压。在实验中，本实用新型通过在集中烟道(45层)最底层厨房应用，完全排净油烟录得的最大风量13立方米/分钟，最高静压达到2100帕。

系统动力单元是根据烹饪油烟为凝结性气溶胶特性以及研究油烟发生与扩散机理的基础之上，结合各种厨房结构和公共烟道排烟阻力非标准状况而设置的。系统工作时，根据锅灶上的油烟发生量确定吸油烟风机风量；静压箱在动力单元的作用是将吸油烟机风机排出的气流的动压转换为静压，实现余能利用；集成控制电路中的人工智能控制器在保证风机串联正常工作的同时还会通过感知排烟管道阻力调节增压烟风机进行实时自动增压达到克服排烟阻力所需的气流最小静压。以上动力配置是为了本实用新型在不同的使用环境中和在最低能耗和最小风量下彻底吸净油烟和排净油烟，避免系统工作风量过大对室内冷气、暖气的大量浪费，将环境能耗降到最低，实现本实用新型绿色低碳。

本实用新型的工作原理为：打开油烟机开关面板上电源开关键，开启电源，开启低速键或高速键，吸油烟风机1工作，随即电路控制单元15中的AI挟持控制器启动增压风机2工作；如此同时，AI挟持控制器根据吸油烟风机1的工作状态和通过增压风机感知排烟阻力，AI挟持控制器高速计算，获得增压风机 2与吸油烟风机1之间不发生干扰的实时工作参数和驱动增压风机2克服排烟阻力所需要的最低静压值，实现实时吸净油烟和排净油烟；关闭电源，吸油烟风机1停止工作，随即AI挟持控制器在延时1-3分钟后关停增压风机2。需要说明的是，本实用新型AI挟持控制器是根据创立的微机风动力挟持控制理论开发出的成熟技术产品，已经应用在处理油烟的其它产品上，为保密起见，本实用新型不再公开发布本AI挟持控制器的电路设计原理。

烹饪开始前，开启油烟机开关面板上的电源开关键，电源灯亮，电路接通，开启照明灯，根据烹饪方式选择，选择开启低速键或低速键，本实用新型微积分动力集成系统开始工作。烹饪开始，锅灶生成油烟，在热动力、吸油烟风机1 工作产生的负压诱导下，油烟气流17上升，经冷凝导流板导流沿分布在冷凝导流板的吸风口流入油烟过滤器14，烟气经过过滤材料的过滤，烟气中的固态颗粒物和液态颗粒物等凝结性物质被过滤材料吸附，过滤后的烟气18被吸入吸油烟风机1，进入吸油烟风机1的烟气中不再有凝结性的物质粘附到吸油烟风机1 的风轮上，烟气通过吸油烟风机1作功，排出吸油烟风机1的烟气19获得了较高的动压和静压；吸油烟风机1作功产生空气动力性噪声、机械性噪声和电磁噪声，增压后的烟气流速增加，加大了烟气与机体部件的摩擦声；排出吸油烟风机1的烟气被送入静压箱14中，烟气被释放到更大空间，流速降低，烟气动压一部分转换成静压，随即静压箱14中的烟气被增压风机2全部吸入排出的烟气21经出风口和与出风口链接的烟管送到户外或经集中烟道排到户外；本实用新型使用时产生的噪声主要来自吸油烟风机1、增压风机2作功过程和烟气气流的空气动力性噪声，这些噪声在机体内经过油烟过滤器11的过滤材料和吸音材料12的吸收和静压箱消音作用以及机体隔板的阻隔，传导到室内的噪音已经很低。为保证本实用新型的使用效果，用户需要定期更换过滤器11中的过滤材料。烹饪结束，开启油烟机开关面板上的延时键或关闭电源键。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述新型微积分动力油烟处理集成装置设置有：

静压箱；

静压箱前侧安装有吸油烟单元，静压箱后侧安装有排油烟单元；

吸油烟单元前侧安装有油脂分离单元，静压箱内壁安装有降噪单元，静压箱上外侧安装有电路控制单元。

2.如权利要求1所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述吸油烟单元设置有吸油烟风机，吸油烟风机置于静压箱内；静压箱一侧设置有进风口，进风口位于油烟过滤器的背面。

3.如权利要求2所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述吸油烟风机内部设置有吸油烟风机电机和吸油烟风机风轮，吸油烟风机电机与吸油烟风机风轮连接。

4.如权利要求2所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述吸油烟风机前侧设置有吸油烟风机进风口，吸油烟风机右侧设置有吸油烟风机转向风道。

5.如权利要求1所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述排油烟单元设置有增压风机，增压风机内部设置有增压风机电机和增压风机风轮，增压风机电机与增压风机风轮连接。

6.如权利要求5所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述增压风机前侧设置有增压风机进风口，增压风机右端设置有增压风机转向风道，增压风机转向风道处安装有出风口组件。

7.如权利要求1所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述油脂分离单元设置有油烟过滤器，油烟过滤器设置有过滤网和过滤网框架，过滤网框架内部安装有过滤网。

8.如权利要求5所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述降噪单元设置有吸音层，吸音层分别设置在静压箱内壁上和油烟过滤器内部。

9.如权利要求1所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述静压箱上外侧安装挂架。

10.如权利要求1所述新型微积分动力油烟处理集成装置，其特征在于，所述电路控制单元设置有AI挟持控制器、吸油烟风机控制电路和增压风机控制电路。

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