新型高壓噴射呈扇面水流掃描式家用洗碗機技術及整機研制

李鋼

（森納國際光電與廚電研究院 廣東廣州 510220）

1 引言

目前世界上主流的家用洗碗機技術均為歐美所主導，且無一例外地均采用旋轉噴臂噴射出柱狀水流沖刷到在碗籃中按一定要求插放好的層層疊疊的餐具局部表面，再經過二次反射將水珠濺淋到餐具其他部位，通過溶解于水中的洗碗粉的乳化作用和水本身被加熱到一定溫度所產生的膨化作用，反復多次循環(huán)作用于餐具的洗滌模式。原因是由于現(xiàn)行洗碗機在使用時碗籃中層疊放置的餐具互相遮擋，噴臂噴出的高壓水流直接沖刷到的餐具部位很少，大部分部位是靠水流的濺淋作用觸及的。這樣就讓高壓水流的動能得不到充分地利用，而大部分白白損耗掉。以至于不得不采用反復多次重復清洗的方法來解決問題。如某世界著名品牌家用洗碗機，即使是采用標準清洗模式清洗一般污染程度的餐具，也需要花上140分鐘左右(也即要二個多小時)。這不但耗時，自然還耗水、耗電。

2 設計思路及創(chuàng)新洗碗模式

根據(jù)我們的研究和試驗，噴射出的高壓水流產生的動能直接作用在餐具上對清潔度的貢獻率可達到90%以上。若能充分利用之，將大大節(jié)能、省時和提升清洗效率。從這一思路出發(fā)，我們設計研制了一種高效節(jié)能的新型洗滌模式的家用洗碗機。它采用的技術路線是“反現(xiàn)有歐美主流洗滌模式其道而行之”：其一，變現(xiàn)有主流家用洗碗機采用的小而多(十至二十多條)的柱狀水流為大而少(三至五片)的高壓大扇面片狀水流；其二，變碗籃中的固定支架為可旋轉活動支架。

具體技術實現(xiàn)的方法如下：

我們設計研制了一套中置式“L”形噴管(已獲得國家實用新型專利，專利號：ZL 2012 003701.7)，并安裝在洗碗機內腔的中軸位置(如圖1所示)。

圖1

噴管上端軸套齒輪與步進電機的驅動齒輪相嚙合，在步進電機的精確驅動下可作任意角度的旋轉。在“L”形噴管的垂直段和水平段均分別開設了若干個可噴射出形成扇面水流的噴嘴。在單片機程序的控制下，步進電機驅動“L”形噴管任意旋轉，使得高壓扇面水流掃描式地在腔內空間上下、左右、前后全方位噴射沖刷所有區(qū)域的餐具或定點精確重點沖刷某一區(qū)域的餐具。

但僅有以上的改進還不能徹底解決問題。因即使高壓扇面水流再猛、噴射的時間再長，若餐具之間存在著互相遮擋的情況，還是無法發(fā)揮高壓扇面水流的動能優(yōu)勢。因此，我們還設計研制出與之配套的一種碗籃。在此碗籃中設有在水流沖擊下可360度自由旋轉的碗碟架(如圖2所示)，我們稱之為“可旋轉碗碟架子母式碗籃”(已獲得國家實用新型專利，專利號：ZL 2011 2 0538229.2)，它與“L”形噴管配合作用，形成一種我們權且稱之為“雙旋轉掃描噴射式無遮擋洗碗模式”。

圖2

也就是說洗碗機在運行時，不但“L”形噴管在步進電機的驅動下可旋轉著噴射出高壓扇面水流，碗籃中的可旋轉碗碟架也可在高壓扇面水流的沖擊下作自由旋轉，使得放置在其上的碗碟的各個部位都有機會不被遮擋地被高壓扇面水流直接沖刷到。這樣才能充分發(fā)揮高壓扇面水流動能的強大作用，迅速蕩滌剝離餐具上的油污殘漬。若再配合適當?shù)南礈煊闷泛图訜崃说乃?，則清洗效果就更為理想。

而且正如上面所提到的“L”形噴管是在步進電機按步長精確驅動下旋轉，故可以通過單片機的程序設置，控制其只在特定的角度范圍內往復來回旋轉，讓噴嘴噴出的高壓扇面水流掃描式地精準沖刷局部范圍的餐具。這對一次只洗少量餐具的用戶非常有意義，既節(jié)省時間又省水省電。我們稱之為“精準定位清洗技術”。它讓洗碗過程變得更富有彈性、更具個性化、更適應消費者的各種不同需求。

在研制該新型洗碗機的過程中，為要真正能使其實現(xiàn)商品化，就要充分考慮到消費者的使用習慣和操作簡便等問題。因此其中還有許多細節(jié)處的技術問題也要解決好，否則很難真正實現(xiàn)商品化。例如：在設計研制放置碗碟的可旋轉碗碟架結構上，要求既要簡單又要實用穩(wěn)定，讓消費者能很容易地把各種尺寸的碗碟放置上去，且又必須保證在旋轉中不會掉落。我們經過反復實驗，采取了在可旋轉碗碟架托盤的左右兩端設置了兩個萬能彈簧夾具，這樣不論尺寸大小的碗碟都可很容易地被夾緊固定在托盤上。放置和取出碗碟時只要往里一插或往外一拉就行了，十分方便用戶操作。

此外，在研制該新型洗碗機時，我們也充分考慮了將來產業(yè)化的問題。因此在設計時就確立了除主噴管與碗籃需單獨加工外，其余洗碗機中所需的零部件及其安裝位置均與市面上現(xiàn)有的主流洗碗機兼容的原則。也就是說，未來該新型洗碗機若上線生產，完全可以利用現(xiàn)有的洗碗機生產線進行。幾乎無需對生產線作什么改動即可投產，達到以最小的成本代價實現(xiàn)產業(yè)化轉化。

3 試驗驗證

那么我們設計研制的新型洗碗機的實際清洗效果又如何呢？我們經過反復綜合測試，曾多次做過以同等數(shù)量、同等污染物、同等污染程度為負載，對比參照組為市場現(xiàn)在主流的世界著名品牌家用洗碗機的清洗對比測試，結果各項指標都遠遠超過現(xiàn)有的某世界著名品牌的家用洗碗機，尤其在耗時和耗電方面尤為突出，幾乎只有該品牌機的十分之一左右。實測得的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 兩種洗碗機功能及參數(shù)測試對照表

由表1中的對照數(shù)據(jù)，我們初步可以得出以下結論：

（1）高壓扇面水流掃描式無遮擋全動能沖擊餐具的洗碗模式的效能明顯高于現(xiàn)有主流噴淋式的洗碗模式。

（2）可旋轉碗碟架更有利于全面快速清洗碗碟的各個部位不留死角，大大節(jié)省清洗時間、清洗用電、用水。

4 小結

目前以歐美主導的洗碗機技術并不完善，特別是針對中式非標準化的餐具更是難以適應。這就給我們提供了難得的超越機遇。如今，歐美及日系的家電持續(xù)低迷，而中國的家用洗碗機市場幾乎空白，換句話說就是未來市場潛力龐大得不可估量。針對家用洗碗機這一龐大市場，作為國內生產企業(yè)，要真正做到“我的地盤，我作主”并非不可能，因為我們設計研制的家用洗碗機是從中餐飲食文化和中餐餐具特點并兼顧西餐餐具特點出發(fā)，深入剖析了目前歐美及日系家用洗碗機的缺陷，徹底地改變了它們不盡合理的噴淋式洗碗模式，創(chuàng)新出更合理、更先進的直噴式洗碗模式，因此更全面、更完善、更適合中國國情、效果更佳。