專利名稱：低碳熱動力油煙凈化機的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及廚房烹飪所產生的油煙處理領域，特別是涉及用熱動力吸排油 煙、燃燒凈化油煙、專用復合濾網過濾油煙以及無機械動力性噪音。
背景技術：
油煙機作為排油煙的專用裝置，其功能設計應立足于對油煙的發生、運動機理和 油煙的危害的研究，目前中餐廚房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C00KER H00D)。本發明人利用在歐美工作期間，對COOKER HOOD和油煙運動機理進 行了長達十余年的研究，COOKER H00D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。COOKER H00D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COOKER H00D基本能滿足西餐廚 房換氣除味的需要。而當COOKER H00D引進到中餐廚房成了油煙機后，由于COOKER H00D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 H00D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 H00D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，但它的功能缺失現實存在1、排不凈油煙；2、自身污染嚴 重；由于直接排放，造成對戶外空氣二次污染；3、噪音大；4、需要清洗且清洗困難；5、能耗 高等等。排除油煙需要原創技術，靠引進或仿制是不能解決油煙問題的。本發明低碳熱動力 油煙凈化機徹底擯棄COOKER H00D設計，根據中餐烹飪油煙的生成和運動機理，依據流體力 學，熱動力學，通過熱動力系統工作，使油煙空氣混合氣流與室內外空氣產生溫度差、壓力 差、密度差、高程差后獲得密度勢能，使之做不可逆流動自動排向戶外大氣中，也就是在“煙 囪效應”的基礎上，用熱動力擴大“煙囪效應”，實現排油煙目的同時焚燒凈化油煙。
發明內容
1、本發明“低碳熱動力油煙凈化機”的結構如附圖1——6所示1機體2吸風口 3復合濾網4導風罩5熱動力系統51燃燒器主體52流 量調節板54燃料輸送管道55點火自動控制及流速控制旋紐551旋塞閥552電磁閥553熱電偶554燃燒器555點火器56熱絕緣層57油煙空氣混合氣流58 排煙管59熱氣流 6節能風門 7風道 8照明燈 9控制面板 10工作參數顯示屏 11備用油杯2、工作原理烹飪產生的油煙是一種流體，是油脂被加熱汽化而生成的。由于油煙的密度小于 空氣密度，油煙生成時即獲得了密度勢能。在開放空間里，油煙在一定的高度內，從發煙點向上做加速運動，還有由于油煙與空氣做熱交換和自身濃度擴散，還會伴隨平面運動。我們 假設油煙為理想氣體，油煙的運動遵守以下方程 ν為油煙從發煙點上升至高度h時的運動速度，g為重力加速度，D’為空氣密度， D為油煙密度，P為大氣壓力，R為常數，T為絕對溫度。從上述方程可以看出油煙向上運動 速度與油煙的絕對溫度和油煙運行的高度有關，絕對溫度高低反映出油煙勢能的大小，絕 對溫度的高低是由油煙獲取的熱量多少決定的，只要賦予油煙足夠熱量，和相應的導流， 油煙將不需要其它動力就可排到戶外。如果我們在產生油煙的炊具口上方直立一只直徑與 炊具口相同的絕熱煙囪，并將煙囪出口置于戶外，油煙將依靠自身的熱動力排向戶外。這就 是所謂的“煙囪效應”。這也說明我們可以利用熱能作為動力排放油煙。在實際情況下，煙 囪會影響烹飪操作，靠煙囪排放油煙不切實際。但我們仍然可以利用這一流體熱力學原理， 利用熱動力改變油煙運動軌跡，繼而繼續利用油煙的熱能為排油煙做功，為平衡改變油煙 運動方向所需要的能量和油煙在運動路徑中的能量損失，在其上升的路徑中通過加熱增加 油煙動能，實現油煙最終排向戶外的目的。3、低碳熱動力油煙凈化機工作流程打開燃料進氣閥門，按下并逆時針旋轉點火自動控制及流速控制旋紐(55)，點燃 燃燒器(51)，熱動力系統(5)開始工作。燃燒器(51)火焰周圍的空氣被加熱，受熱空氣溫 度升高，迅速膨脹，密度減小，獲得密度勢能。由于系統與戶外相通，熱氣流在排煙管(58) 中做不可逆加速運動流向戶外。熱氣流向上運動排放時，燃燒器(51)火焰以下形成負壓 區，與之相連的風道(7)中的冷空氣在負壓作用下向燃燒器流動，冷空氣一部分平衡燃燒 器(51)燃燒所需要的氧氣，一部分平衡被加熱空氣排放后的負壓。當風道(7)中的冷空氣 流向燃燒器時，在風道(7)和吸風口⑵外也形成負壓區，吸風口(2)上的導流罩⑷將負 壓區制導覆蓋于炊具上方，在負壓區的作用下，烹飪產生的油煙空氣混合氣流(57)被導向 吸風口(2)，經復合濾網(3)過濾后由風道(7)流向燃燒器(51)。由于油煙空氣混合氣流 (57)溫度比環境空氣較高，密度只有0. 8千克/立方米，含氧量也比冷空氣低得多，在進入 吸風口之前，57已獲得1.5米/秒的上升速度(詳見實驗1)，和80度的溫度。在57到達 燃燒器(51)開始被焚燒加熱后，進風口(2)流速明顯增大，達到3。4米/秒，這說明油煙 空氣混合氣流(57)所含的熱能在熱動力系統(5)中作功。當熱動力系統連續工作，油煙空 氣混合氣流(57)連續進入機體被焚燒排放。當關閉熱動力系統(5)，本發明低碳熱動力油 煙凈化機(1)也就停止了工作。4、實驗試驗裝置如附圖7所示，吸風口直徑15cm，出風口直徑18cm，灶具功率3. 5kw， 防熄火燃燒器功率3. Okw，燃燒室、排煙管外壁由絕緣材料包覆，炒鍋口直徑37cm，最大深 度12cm，氣源為英國BP能源城市公共管道天然氣，壓力為3. Okpa0其它試驗器材風速 儀2只，秒表2只，溫度計1只，量筒1只(200ml)，電子分貝儀1只，實驗天平1臺，集氣瓶 (IOOOml)I只，濾紙若干片，復合濾網一片(直徑16cm，6. Olg/片)；250ml調和食用油，鮮 辣椒500g。實驗地點英國倫敦WOOD HILL民居廚房。環境溫度20+/-1度，室內外無明顯溫差，未開啟空調和采暖設備，廚房內無明顯側風。實驗時間2007年6月28日下午；多云天氣。試驗A、灶具點火，將灶具火頭調到最大，量取125ml食用油倒入炒鍋中；15秒鐘 后炒鍋中開始有油煙析出，測得油溫125度；再過15秒，測得油溫203度，有大量油煙溢出 鍋口，同時測得A點油煙流速Vl = 1. 6m/s, A點溫度82度，關閉灶火。B、點燃燃燒器，25秒鐘后測得出風口中心流速2. 15m/s，進風口流速為2. 27m/s。C、重新點燃灶具，將灶具火頭調節到最大，遮擋住進風口(留有側進風)，加熱炒 鍋中的油直到A點油煙流速達到Vl = 1.6m/s，撤除進風口遮擋，油煙被全部導入進風口 ； 撤除進風口遮擋10秒鐘，測得出風口中心流速3. 84m/s，如此同時測得進風口中心流速為 4. 3m/s ；測得分貝數為44db。D、將燃燒器火力開關旋到約1/3的位置，25秒后，測得出風口流速為3. 3m/s，進風 口流速為3. 9m/s。將切塊的500克鮮辣椒倒入炒鍋并連續翻炒，油煙及水蒸汽全部進入吸 風口，流速相比C階段明顯降低，翻炒10秒，測得出風口流速3. Om/s，進風口流速為3. 4m/ s。分貝儀顯示43bd。用集氣瓶在出風口收集尾氣后密封放置到冰箱冷藏室。再過30秒， 測得進風口流速為3. 8m/s。Ε、維持灶具大火力，繼續翻炒辣椒，關閉燃燒器。60秒鐘后，測得出風口流速 2. 5m/s，進風口流速3. 5m/s。油煙仍然全部排除，但流速不穩定。此時分貝儀顯示41db。F、關閉灶火，取下復合濾網，稱得質量9. llg，濾網過濾獲得9. llg_6.01g = 3. Ig 的過濾物。用濾紙擦拭風道內壁和出風口內壁，幾乎未發現黏附物。取出經冷卻后的集氣 瓶，把開密封，未能嗅到明顯的辣椒氣味；瓶壁有微量的游離碳顆粒。數據分析(略)聲明本實驗及數據在提交本專利申請報告之前未公開傳播發表，與本次專利申 請不沖突。結論以徹底排除家庭廚房油煙并避免造成對環境二次污染為目的的實驗，依 據本發明原理和工作流程而設計，驗證了本發明的新穎性、先進性和實用性。具體體現如 下7、功效說明一、徹底排凈油煙本發明低碳熱動力油煙凈化機吸風口平面與鍋灶出口平面相對角度45度，在不 影響烹飪操作的前提下，使吸風口中心距離炒鍋中心最小化，同時使吸風口負壓區有效范 圍最大化，油煙一發生，就在有效負壓區內，在油煙未擴散與大量空氣混合之前，利用油煙 的熱動力，在附加熱動力和油煙熱動力的共同作用下，高效低排，實現徹底排凈油煙。油煙 機的工作效率不是看油煙機的排風量大小，而是要看其排油煙量的能力。油煙機的有效負 壓區作用范圍是以吸風口中心為球心以最大45厘米為半徑的半球，只有流進了有效負壓 區的油煙才能被油煙排掉。如西餐廚房里的COOKER HOOD、現在中國廚房所使用的深罩式、 平頂式、歐式油煙機，其有效負壓區都遠離灶口，油煙的擴散和擾流的影響，排不凈油煙是 理所當然的。二、避免油煙對空氣的二次污染之所以要排除烹飪過程中所產生的油煙，是因為油煙中存在著上百中對人體和環 境造成危害的成分，有不下10種是致癌物質。如油煙不排除，污染家庭小環境；油煙排不油煙排凈了，我們不得從環境道德方面思考，人類污染環 境最終是污染自己。本發明低碳熱動力油煙凈化機不僅要排凈油煙，首先通過高效濾網對 油煙進行初級過濾，此過濾將油煙中的懸浮物(主要是露狀油顆粒和積碳)吸附到濾網上； 再有設置的熱動力系統燃燒器，通過焚燒將油煙中有害有機質燃燒，不讓其直接排放到大 氣中，直接利用其熱能，實現變害為利，避免油煙對空氣的二次污染。三、節能、低碳效果顯著以家庭用低碳熱動力油煙凈化機為例，在正常使用時燃燒器能耗只用Ikw天然氣 甚至更低。Ikw相當于每小時消耗管道天然氣0.1立方米，相當于0.1度電。傳統油煙機 的電機輸出功率一般為250w，按最高效率80%計，使用一小時耗電量為0. 31度，而這并不 是其終極能源消耗。250w油煙機排風量每小時900立方米，而實際油煙發生量不到100立 方米/小時，這意味著油煙機的工作效率低于11%。在800立方米/小時無效排放的體積 中，同樣包含著其它能量的間接浪費。以中國情況為例，南北緯度差別大，在南方年均有三 個月家庭需要空調制冷；在北方年均有三個月供暖。假設制冷、供熱時，在夏、冬季室內外溫 差15度，室內溫度為20度，這意味著800立方米/小時的能量損失為Q = cm t = 1000J/ (kg. C) xl. 205 (kg/立方米)x800 (立方米/小時)xl5 (度)xl (小時)=14460000焦耳能 量，大約相當于4度電，每臺油煙機按一天工作1小時，三個月浪費的能量為360度電力，再 加上自身能耗，平均每天工作一小時能耗為1.31度電。與之相比對，本發明低碳熱動力油 煙凈化機的能耗僅相當于0. 1度電力/小時，不及普通油煙機的1/13。假設中國有2億家 庭在使用油煙機，每個家庭平均使用250天/年、每天使用1小時，僅動力總耗電量為655億 度，相當于總消耗標準煤2620萬噸(按0. 4kg標煤生產1度電計)，相當于排放6530. 035 萬噸二氧化碳(生產1度電排放0.997kg 二氧化碳)。在相同條件下，2億家庭使用本發明 低碳熱動力油煙凈化機，動力總能耗相當于50億度電，相當于總消耗標準煤200萬噸，排放 二氧化碳663萬噸。僅此每年為國家節省標準煤2420萬噸，減少二氧化碳排放5867萬噸。 由以上初步分析，本發明低碳熱動力油煙凈化機節能顯著，低碳概念名副其實，在全球大力 推行低碳經濟的今天，本發明希望能為國家節能減排作出重大貢獻。四、無噪音本發明低碳熱動力油煙凈化機由于不使用機電動力裝置，不產生機械動力性噪 音；另外，由于使用附加熱動力和依靠油煙熱動力結合動力，再加上吸風口靠近發煙點，裝 置在高效低流量狀態下工作，產生的空氣動力性噪音幾乎可以忽略，因此本發明是靜音的。 克服了傳統油煙機無法解決的噪音問題。五、自身無油煙污染、制造工藝和維護簡便本發明低碳熱動力油煙凈化機在吸風口處設置專門研發的高效吸附復合膨化纖 維濾網，顆粒狀油和固形物均被過濾，再加上熱動力系統的焚燒，機體內不會有油煙殘存， 也就不存在自身污染和需要清洗。除熱動力系統外，部件均為結構件，無需經過精加工工 序；熱動力系統使用一次性能源，主體部件為鑄造件，要求不象傳統油煙機機電動力系統部 件精密，制造工藝較之簡單得多。而熱動力系統的控制單元也比傳統油煙機簡單的多。因 此制造工藝簡單，使用后維護也簡便。六、安全可靠本發明熱動力系統雖然使用了燃燒方式，但排向戶外氣體溫度低于攝氏100度，出風口高度高于正常人高度。在熱動力系統設置了熄火自動保護裝置，避免發生燃料泄露 而造成中毒和火災。
附圖1示意本發明“低碳熱動力油煙凈化機”結構和主要部件之相對位置，比例尺 寸相對一致。圖中標注出了主要部件名稱和機體與鍋灶墻壁間的相對位置。附圖2示意熱動力系統的基本構造和各部件在系統中的相對位置，同時畫出本單 元控制原理圖。附圖3示意本發明“低碳熱動力油煙凈化機”管狀風道，取雙風道和雙進風口，意 在考慮“低碳熱動力油煙凈化機”使用時一般只有一個鍋灶產生油煙(商業廚房另行考 慮)，產生油煙一側的風道將節能風板開啟，不產生油煙一側的風道將節能風板關閉，使其 不工作。以提高“低碳熱動力油煙凈化機”的工作效率和節約能源。附圖4示意導風罩外型，其外徑與吸風口內徑相同，在其與吸風口配合的邊緣開 有槽口，方便用固定件固定與機體的連接。本部件除導風作用，還用來固定濾網。附圖5示意濾網外型，其直徑與進風口內徑相同，被固定在導風罩與進風口托架 中間，為一次性用品，當油被集滿時，需要更換一張新濾網。附圖6示意節能風板外型，其被設置在左右風道中間位置，直徑與風道內徑相同， “低碳熱動力油煙凈化機”工作時只開啟有油煙發生側風門，當“低碳熱動力油煙凈化機”停 止使用時，兩邊風道節能風板關閉，防止外進風。附圖7示意實驗裝置的各部分相對位置，便于理解試驗各步驟進行。
具體實施例方式本發明“低碳熱動力油煙凈化機”技術成熟。由于全球環境持續惡化，節能減排、 發展低碳經濟成為全球經濟發展的必然趨勢。“低碳熱動力油煙凈化機”正是在這樣的時代 背景下誕生的，必將掀起一場處理廚房油煙技術的革命，也必將完全取代傳統油煙機成為 中餐廚房的必備裝置。
具體實施方式
將遵循技術產業化的一般規律。首先進行市場調研，根據市場需求 決定本發明產業化發展方向，確立最終要開發的產品后，依據本發明的技術方案，針對不同 的客戶群，設計研發具體的樣機、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，最終正式實施大規模的生產運營，讓本發明 惠及千家萬戶，為抑制環境持續惡化作出貢獻。
權利要求
一種“低碳熱動力油煙凈化機”，安裝在家庭或商業廚房灶臺側上方墻壁或其它支承物上，用于吸排、凈化烹飪所產生的油煙。
2.本發明“低碳熱動力油煙凈化機”吸排、凈化油煙的動力為熱動力，以區別其它油煙 機所使用的動力如電力、機械力等。
3 .熱動力系統作為本“低碳熱動力油煙凈化機”吸排、凈化油煙的動力裝置，本系統以燃燒燃料(包 括管道煤氣、管道天然氣、罐裝石油液化氣以及其它烹飪用氣化燃料)或通過電能轉化為 熱能，對油煙和與之混合的空氣進行焚燒加熱，使之進一步獲得熱動力，在溫度差、密度差、 高程差等熱動力學因素共同作用下，實現吸排、凈化油煙之目的，本系統置于“低碳熱動力 油煙凈化機”風道的上方，與風道密封連接，系統通過排煙管與戶外相通，將處理過的煙氣 排到大氣中。
4.復合濾網本濾網作為本發明裝置的組成部分，經過專門的研發。它由耐火玻璃纖維網和阻燃膨 化纖維復合而成，具有高透氣性、強吸附性和抗明火燃燒。
全文摘要
本發明“低碳熱動力油煙凈化機”以熱動力作為吸排油煙的動力，擯棄了傳統油煙機電機加葉輪的動力系統。充分利用油煙發生后已獲得動能和剩余熱動力，自我做功；并經過裝置熱動力系統焚燒加熱，使油煙中的有害物質被焚燒凈化，使油煙進一步獲得熱動力，油煙被完全吸排，實現室內室外無油煙污染；“低碳熱動力油煙凈化機”能量消耗不到傳統油煙機的十分之一，低碳概念名副其實；同時實現裝置無機械動力性噪聲和終身免拆洗。本發明涉及廚房油煙處理領域，特別是涉及用熱動力吸排油煙、燃燒凈化油煙、專用復合濾網過濾油煙以及無機械動力性噪聲。
文檔編號B01D39/14GK101900363SQ20101011727
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月2日 優先權日2010年3月2日
發明者楊肇 申請人:楊肇