一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置及系统
1.本发明涉及厨房排油烟技术领域，具体涉及一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置及系统。
背景技术：
2.水雾拥有油烟净化和降温吸热两部分重要作用，适宜在厨房油烟大、热不适环境中使用。目前已经有专利采用喷水雾的方法进行油烟净化，具体包括：《水膜式厨房油烟净化装置(授权号：cn 2240684y)》、《厨房烟气高压细水雾净化装置(申请号：cn 201410732397.3)》、《一种带水雾风幕的吸油烟机(授权号：cn 209013263)》。但是水雾在实际厨房油烟控制缺乏实际应用，主要因为水雾用在厨房油烟控制领域存在以下四个问题。首先，高压细水雾粒径过大，细水雾溅到灶台会引发油锅爆溅，细水雾溅到人体会引起潮湿不适；其次，产生高压细水雾需要有压力装置，同时需要在抽油烟机内部嵌入供水系统，导致系统复杂且液滴粒径大导致的耗水量大；此外，利用风机将水雾用管道吹出，会增加噪音以及雾滴碰撞沉降到管道上，导致实际水雾量损失。最后，厨房喷雾及通风捕集所集成的系统需要来回调节喷水量、排风量与油烟量之间的关系，整个系统不够灵活，使得用户体验感差。
3.因此，需要提出新的微水雾生成技术和智能控制技术实现厨房油烟的高效捕集。
技术实现要素：
4.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置及系统，通过在抽油烟机边缘处布置超声波单元将管路中水分微雾化，在超声以及微雾的作用下，屏蔽了向外逃逸的油烟热羽流。同时雾化蒸发吸热降低了灶台工作区的温度。最后，通过抽油烟机上方的相机实时监测灶台烹饪过程，利用图像智能识别算法评估油烟热羽流大小，自动调节超声电源电压以及抽油烟机转速，提高油烟热羽流捕集效率。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，包括油烟排风系统、微雾生成系统和光学成像系统；
7.所述油烟排风系统包括抽油烟排风口6、风机8和抽油烟机排风管道1；
8.抽油烟排风口6位于灶台上方，抽油烟排风口6布置在灶台的斜上方位置，风机8位于抽油烟机内部，其中出风口侧连接在抽油烟机内部抽油烟机排风管道1上；
9.所述微雾生成系统包括蓄水盒3、吸水棉9以及烟机排风管道1、超声单元5；其中，蓄水盒3位于抽油烟机顶部，蓄水盒3下部连接有内嵌于抽油烟机的水管，水管分别布置在抽油烟机排风口6的上方、左侧以及右侧，在抽油烟机排风管道1内增加吸水棉9，利用重力、毛细作用平衡各个超声单元5的水量；
10.所述光学成像系统包括灯光4、相机7。
11.进一步的，所述超声单元5利用超声波震荡将抽油烟机排风管道1内水转化成雾滴喷出，超声单元5的内部接口与水管采用白胶连接，超声单元5另一个口点焊在排风罩外壁面预留口上，抽油烟机排风口6三面的超声单元区域存在突沿。
12.进一步的，所述油烟排风系统的排风口6为隔栏形式排风口，拥有柱状格栅，保证抽烟机进风口均匀，风机8为变频风机，电控装置与风机8保持信号连接，控制风机8启停以及转速。
13.进一步的，用户将蓄水盒3加满水，水流通过管道内的吸水棉9，在重力的作用下，将水送到每一个超声单元5，超声单元5为陶瓷雾化片，利用电子高频震荡产生震荡频率为1.7～2.4mhz的超声波，将管道内水转化成雾滴喷出。超声电控装置2为每个超声单元5提供电源，同时可以调节不同电信号，获得不同强度的喷雾量以及喷雾作用范围。
14.进一步的，所述灯光4用于为烹饪以及光学系统提供光源，两盏内嵌式led灯位于抽油烟排风口6上方，微型相机7对着烹饪区域进行实时监测，图像数据传输到电控装置上，微型相机7内嵌式抽油烟排风口6正上方。
15.进一步的，通过相机7实时监测灶台烹饪过程，将信号传输到电控装置2的微处理器上，智能控制油烟排风系统和超声喷雾装置。
16.一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的系统，包括以下步骤；
17.当烹饪油烟浓度增加时，相机7采集数据进入到电控装置2，电控装置2下达指令驱动变频风机8提速、超声单元5电信号增强；当烟尘浓度降低时，相机7采集数据进入到电控装置2，电控装置2下达指令驱动变频风机8减速、超声单元5电信号减弱，内嵌于电控装置的cnn卷积神经网络算法通过用户习惯和油烟图像的长期训练学习，针对典型烹饪过程，提前自动设定排风转速和超声电信号，实现了智能控制厨房油烟。
18.所述超声单元5为38mm超声雾化片；相机7为微型相机；电控装置2中的控制电路板为树莓派raspberry pi zero 2w/1.3/w/wh。
19.本发明的有益效果：
20.1.本发明方案易实施，在抽油烟机边缘增加超声喷雾探头，生成的微雾可以阻挡油烟，避免油烟热羽流逃逸。此外，微雾避免了水滴溅到油锅导致的安全问题。
21.2.本发明可以直接将微雾喷到人员工作区，通过蒸发吸热降低了人员灶台区域的温度，改善了厨房作业人员的热不舒适感。
22.3.相机监测厨房油烟热羽流的动态散发特性，利用智能识别算法判定油烟量的大小，基于油烟量大小自动调节排风量和微雾量。在此基础上，算法根据用户使用烹饪习惯，来实现对油烟机转速和超声电压自动超前调控。
附图说明
23.图1是本发明装置的整体示意图。
24.图2是本发明装置的剖视图。
25.图3是本发明为微雾发生装置的电路、水路图。
26.图4是本发明的控制流程示意图。
27.图5是传统抽油烟机和本发明抽油烟机中心截面速度流线分布((a).传统抽油烟机、(b).本发明抽油烟机)。
28.图6是传统抽油烟机和本发明抽油烟机中心截面温度分布((a).传统抽油烟机、(b).本发明抽油烟机)。
29.图7是传统抽油烟机和本发明抽油烟机中心截面二氧化碳浓度分布((a).传统抽油烟机、(b).本发明抽油烟机)。
30.图中，1.抽油烟机排风管道，2.电控装置，3.蓄水盒，4.灯光，5.超声单元，6.抽油烟排风口，7.相机，8.风机，9.吸水棉。
具体实施方式
31.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
32.如图1-3所示：厨房灶台产生的油烟热羽流主要是通过顶部油烟控制系统所排除。顶部的油烟控制系统包括以下部分：由抽油烟排风口6、风机8和抽油烟机排风管道1构成的油烟排风系统；由蓄水盒3、吸水棉9以及管道、超声单元5构成的微雾生成系统；由灯光4、相机7构成的光学成像系统。
33.其中，抽油烟排风口6为拥有柱状格栅，保证抽烟机进风口均匀，抽油烟排风口6位于灶台上方，考虑到人员操作过程，抽油烟排风口6布置在灶台的斜上方位置，风机8位于抽油烟机内部，其中出风口侧连接在抽油烟机内部抽油烟机排风管道1上。
34.所述微雾生成系统包括蓄水盒3、吸水棉9以及管道、超声单元5；其中，蓄水盒3位于抽油烟机顶部，蓄水盒3采用透明材质上有加水孔以及刻度线，蓄水盒3下部连接有内嵌于抽油烟机的水管，水管分别布置在抽油烟机排风口6的上方、左侧以及右侧，这种布置方式可以使得雾化喷雾完整屏蔽油烟热羽流。在抽油烟机排风管道1内增加吸水棉，利用重力、毛细作用平衡各个超声单元5的水量，不采用水泵等动力措施也可以保证各个超声单元5水量分配平衡，超声单元5利用超声波震荡将抽油烟机排风管道1内水转化成雾滴喷出，达到了喷雾阻挡烹饪热羽流逃逸同时起到了降温作用，超声单元5的内部接口与水管采用白胶连接，超声单元5另一个口点焊在排风罩外壁面预留口上，此外为了方便后期对超声单元进行清洁，抽油烟机排风口6三面的超声单元区域存在突沿，提高超声单元平面，避免水管生锈导致管路堵塞，排风罩内部水管采用耐高温硅胶管，水管与排风罩内壁面采用卡箍连接。
35.所述光学成像系统包括灯光4、相机7；其中灯光4用于为烹饪以及光学系统提供光源，两盏内嵌式led灯位于抽油烟排风口6上方，微型相机7对着烹饪区域进行实时监测，图像数据传输到电控装置上，微型相机7内嵌式抽油烟排风口6正上方。
36.进一步，油烟排风系统的排风口6为隔栏形式排风口，内部风机8为变频风机，电控装置与风机保持信号连接，控制风机启停以及转速。
37.进一步，用户将蓄水盒3加满水，水流通过管道内的吸水棉9，在重力的作用下，将水送到每一个超声单元5。电控装置2为每个超声单元提供电源，同时可以调节不同电信号，获得不同强度的喷雾量以及喷雾作用范围。
38.进一步，通过相机实时监测灶台烹饪过程，将信号传输到电控装置的微处理器上，智能控制油烟排风系统和超声喷雾装置。
39.具体控制流程为图4所示，建立了烹饪过程与抽油烟机风量和喷雾量之间的关系。当烹饪油烟浓度增加时，相机7采集数据进入到电控装置2，电控装置2下达指令驱动变频风
机8提速、超声单元5电信号增强；当烟尘浓度降低时，相机7采集数据进入到电控装置2，电控装置2下达指令驱动变频风机8减速、超声单元5电信号减弱。内嵌于电控装置的cnn卷积神经网络算法通过用户习惯和油烟图像的长期训练学习，针对典型烹饪过程，提前自动设定排风转速和超声电信号，实现了智能控制厨房油烟。
40.本发明公开的设备均包括但不限于以下型号：超声单元为38mm超声雾化片；相机为监控摄像头；控制电路板为树莓派raspberry pi zero 2w/1.3/w/wh。
41.实施例一：
42.为了探究普通抽油烟机与本发明捕集系统在控制厨房油烟上的作用效果，本实施例一采用了cfd数值模拟方法，厨房油烟污染物比较复杂，这里主要将二氧化碳设置为厨房污染物，在锅表面设置为散发面，数值采用的是组分传输模型(species transport)。针对水雾雾滴相，设置离散相模型(discrete phase model)，超声产生的雾滴粒径为10μm，雾量为40ml/h。其他具体边界条件设置如下：现有的普通油烟热羽流捕集系统的边界见表1，本发明提供的系统的边界见表2。
43.表1.普通油烟热羽流捕集系统的模拟边界条件
[0044][0045]
表2.本发明提供的捕集系统的模拟边界条件
[0046][0047]
通过流场分布规律对比，发现本发明捕集系统相较于普通油烟热羽流捕集系统的捕集效果佳，见附图5-7。图5为普通油烟热羽流捕集系统和本发明捕集系统中心截面速度流线分布。原有抽油烟机由于汇流受限，污染物逃逸至外环境。本发明通过增加雾化喷雾，阻挡了油烟热羽流向外逃逸。图6为普通抽油烟机和本发明的中心截面温度分布。微雾作用下厨房环境温度明显降低，在接触到灶台之前水雾已经完全气化吸热，为厨房工作人员带来热舒适。图7为普通抽油烟机和本发明的中心截面二氧化碳浓度分布。普通油烟热羽流捕集系统控制效果不佳，二氧化碳逃逸到环境中，而本发明因超声微雾作用，将厨房典型污染物二氧化碳控制在排风罩内。本发明捕集装置比普通抽油烟机对油烟热羽流的控制效果有提升，传统抽油烟机捕集效率为75％，本发明因超声微雾对油烟热羽流有阻拦逃逸的作用，捕集效率为99％，厨房油烟捕集效率提升率大于20％。综上，本发明捕集系统拥有提升厨房油烟控制效果以及提高厨房热舒适的双重功效。
技术特征：
1.一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，其特征在于，包括油烟排风系统、微雾生成系统和光学成像系统；所述油烟排风系统包括抽油烟排风口(6)、风机(8)和抽油烟机排风管道(1)；抽油烟排风口(6)位于灶台上方，抽油烟排风口(6)布置在灶台的斜上方位置，风机(8)位于抽油烟机内部，其中出风口侧连接在抽油烟机内部抽油烟机排风管道(1)上；所述微雾生成系统包括蓄水盒(3)、吸水棉(9)以及烟机排风管道(1)、超声单元(5)；其中，蓄水盒(3)位于抽油烟机顶部，蓄水盒(3)下部连接有内嵌于抽油烟机的水管，水管分别布置在抽油烟机排风口(6)的上方、左侧以及右侧，在抽油烟机排风管道(1)内增加吸水棉(9)，利用重力、毛细作用平衡各个超声单元(5)的水量；所述光学成像系统包括灯光(4)、相机(7)。2.根据权利要求1一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，其特征在于，所述的所述超声单元(5)利用超声波震荡将抽油烟机排风管道(1)内水转化成雾滴喷出，超声单元(5)的内部接口与水管采用白胶连接，超声单元(5)另一个口点焊在排风罩外壁面预留口上，抽油烟机排风口(6)三面的超声单元区域存在突沿。3.根据权利要求1一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，其特征在于，所述油烟排风系统的排风口(6)为隔栏形式排风口，拥有柱状格栅，保证抽烟机进风口均匀，风机(8)为变频风机，电控装置与风机(8)保持信号连接，控制风机(8)启停以及转速。4.根据权利要求1一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，其特征在于，用户将蓄水盒(3)加满水，水流通过管道内的吸水棉(9)，在重力的作用下，将水送到每一个超声单元(5)，超声单元(5)为陶瓷雾化片，利用电子高频震荡产生震荡频率为1.7～2.4mhz的超声波，将管道内水转化成雾滴喷出。超声电控装置(2)为每个超声单元(5)提供电源，同时可以调节不同电信号，获得不同强度的喷雾量以及喷雾作用范围。5.根据权利要求1一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，其特征在于，所述灯光(4)用于为烹饪以及光学系统提供光源，两盏内嵌式led灯位于抽油烟排风口(6)上方，微型相机(7)对着烹饪区域进行实时监测，图像数据传输到电控装置上，微型相机(7)内嵌式抽油烟排风口(6)正上方。6.根据权利要求5一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，其特征在于，通过相机(7)实时监测灶台烹饪过程，将信号传输到电控装置(2)的微处理器上，智能控制油烟排风系统和超声喷雾装置。7.一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流装置的系统，其特征在于，包括以下步骤；当烹饪油烟浓度增加时，相机(7)采集数据进入到电控装置(2)，电控装置(2)下达指令驱动变频风机(8)提速、超声单元(5)电信号增强；当烟尘浓度降低时，相机(7)采集数据进入到电控装置(2)，电控装置(2)下达指令驱动变频风机(8)减速、超声单元(5)电信号减弱，内嵌于电控装置的cnn卷积神经网络算法通过用户习惯和油烟图像的长期训练学习，针对典型烹饪过程，提前自动设定排风转速和超声电信号，实现了智能控制厨房油烟。8.根据权利要求7所述的一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的系统所述超声单元(5)为38mm超声雾化片；相机7为微型相机；电控装置2中的控制电路板为树莓派raspberry pi zero2w/1.3/w/wh。
技术总结
本发明公开了一种利用超声微雾作用高效控制油烟热羽流的装置，包括油烟排风系统、微雾生成系统和光学成像系统；油烟排风系统包括抽油烟排风口、风机和抽油烟机排风管道；所述微雾生成系统包括蓄水盒、吸水棉以及烟机排风管道、超声单元；其中，蓄水盒位于抽油烟机顶部，蓄水盒下部连接有内嵌于抽油烟机的水管，水管分别布置在抽油烟机排风口的上方、左侧以及右侧，在抽油烟机排风管道内增加吸水棉，利用重力、毛细作用平衡各个超声单元的水量；所述光学成像系统包括灯光、相机。本发明在超声以及微雾的作用下，屏蔽了向外逃逸的油烟热羽流。同时雾化蒸发吸热降低了灶台工作区的温度，提高油烟热羽流捕集效率。提高油烟热羽流捕集效率。提高油烟热羽流捕集效率。
