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摘要：洗碗机集洗净、烘干、存储功能于一体，不仅替代了传统的手工劳作，更因其洁净卫生、节能环保、外形美观、使用方便、省时省力等优点，受到越来越多消费者的青睐。洗碗机的工作原理，是通过电机驱动洗涤泵使洗涤液在一定压力下从喷淋器喷出，形成三维方向的密集热水流，喷淋器受到水的反作用力而旋转，使洗涤液均匀喷射到洗碗机内的餐具上，对餐具进行立体式喷射冲洗和淋刷。洗碗机的基础性能指标主要包含：洗净率、干燥率、耗电量、耗水量、噪音和无故障运行。各性能指标间互相辅助又互相制约。在保证洗净的情况下如何降低洗碗机的水耗和能耗成为各洗碗机企业竞相研究的课题。
关键词：脉冲式洗涤方式；洗碗机；应用
1、几种洗碗机的对比探讨
家用洗碗机一般按洗涤形式的不同分类，可分为喷嘴式洗碗机、叶轮式、双旋双喷臂、传感器自动检测的智能型洗碗机等几大类型。
（1）喷嘴式洗碗机。这种洗碗机又称之为淋浴式洗碗机，其结构又可分为上下回转喷嘴式、下喷嘴式、下喷嘴反射式、顶喷嘴式、多孔管式、雨弹头式、旋转汽缸式等不同结构。仅管结构略有差异，但其工作特点均是以水喷溅状的洗涤淋浴方法，即利用压力喷嘴将水柱喷射到不同的侧面和方位角度，充分洗涤碗篮架上的器皿物具。
（2）水流式洗碗机。水流式洗碗机具有与普通的波轮洗衣机基本相同的工作原理，不同的是洗碗机的机槽架下面装有波轮，波轮连接壳体下方的电动机。当洗碗机启动后，电动机带动波轮盘高速运转，从而使机槽内的洗涤水旋转滚溅，以达到洗净的目的。
（3）叶轮式洗碗机。它在其碗篮架的下部设有叶轮，叶轮与电动机相连，工作时，电动机带动叶轮作高速旋转，并将机槽内的洗涤水朝上随叶轮片飞溅，以达到清洗的目的。
（4）超声波洗碗机。其特点是，在机体的底部和侧面设计装有振动元器件，这种独特的振动元件在洗碗机工作时，可发生10～50kHz的超声波频率，经过超声波与水的合力作用，达到清洗处理目的。由于这种洗碗机工作噪声微弱，而且能有效地节水省电。洗碗机内无喷臂回转和叶轮传动机械结构，所以其结构简单使用寿命和日常维护比其他类型洗碗机更安全方便。
2、洗碗机的水路系统构建及耗水量耗电琏制约分析
如图1所示，普通落地式洗碗机内部都设有两层餐具架（如图1中的1和2），每层餐具架都设置有洗涤喷淋器（如图1中的3和4）。在洗涤的过程中，洗碗机的洗涤泵（如图1中的5）输出两条洗涤水路，每条水路分别连接着一层喷淋器，两个喷淋器中喷射出的水流分别对上下层餐具架上的餐具进行强力冲刷。因此，餐具的洗净率，很大程度上与洗涤用水量，喷淋器的水流喷射强度息息相关。一般情况下，在其他因素恒定的情况下，水量越大，喷淋器的水流喷射强度越大，喷淋器的合理转速能够保证，洗净率就越高。而水量越大，相应的耗电量也就越大。
图1
对于普通12～14套欧标容量的洗碗机而单次进水量至少要3.5L，才能保证餐具冲刷的水流喷射强度进而保证餐具洗净率。因此，既要保证同等容量餐具洗净率不变，又要降低耗水量和耗电量，成为一项研究课题。
3、脉冲式洗涤解决办案设计
在两层餐具架的两条水路都打开的情况下，管路中的水压便会由两条水路的出口即喷淋器的喷嘴处释放。不如设想这样一种方式，洗涤泵每时每刻只输出一条洗涤水路，即只有一层餐具架的一条水路被打开，那么水压的泄压口相对减少一半，结果就是在单次进水水量不变的情况下，水流畅通的那一条水路喷淋器的水量会增大，水压会明显增大，洗净率将会提升。
3．1水路系统构建
在上下层餐具架的两条洗涤水路的交界处也就是洗涤泵的出水口处设置一水路控制机构，该水路控制机构可将两条水路中的任意一条关闭，或将两条水路同时打开，采用电脑板控制所述的水路控制机构。当洗涤两层餐具架时，可将两条水路轮流打开或关闭。即当其中的水路一打开时，水路二关闭；经过一定时问间隔后，打开水路二，同时关闭水路一。如此循环交替实现脉冲洗涤，直至设定的洗涤时间。该方式可以同时实现的是在少量餐具的情况下用户可以选择只洗涤其中任意一层：当两层餐具架中只有一层需要洗涤时，则电脑板控制所述的水路控制机构打开该层的水路，而关闭另一层餐具架的水路。直至设定的洗涤时间。
3．2控制系统构建
在上下层餐具架的两条洗涤水路的交界即洗涤泵的出水口处，安装一个脉冲器总成，脉冲器总成中设置有分水片，可将两条水路中的任意一条关闭。当两层餐具架中只有一层需要洗涤时，脉冲器总成关闭另一层餐具架的水路，当两层餐具架都需要洗涤时，则让两条水路轮流开闭。脉冲器总成由洗碗机的电脑板控制，包括外壳、驱动电机、驱动齿轮、驱动轴、分水片、时间控制齿轮，脉冲器总成上还有驱动端插片、信号端插片、公共端插片，其中公共端插片连接电源，驱动端插片和信号端括片与电脑板连接；驱动轴一端连接分水片，另一端与时间控制齿轮连接，并可由时间控制齿轮带动转动；驱动齿轮与时间控制齿轮齿间啮合；驱动电机可带动驱动齿轮转动，驱动齿轮通过齿轮间的啮合带动时间控制齿轮转动，时间控制齿轮又带动驱动轴转动，从而带动分水片转动。
脉冲器总成上设置一脉冲开关，该开关与脉冲器的信号端连接，当分水片开始转动到导通其中一条水路时，脉冲开关也由闭合到断幵，并将由闭合到断开所需的时间信号传递给电脑板。可设定脉冲器总成打幵水路一、水路二或将两条水路同时打幵所需的时间分别为T1、T2、T3，并设定T1、T2、T3互不相等，电脑板根据打幵水路需要的时间，判断是哪一条水路导通，或两条水路同时打幵，从而控制洗碗机进行上层洗涤或下层洗涤，或上下层同时洗涤，或上下层轮流洗涤的脉冲式洗涤。设定分水片转动到位置A时洗碗机水路一导通，水路二关闭：分水片位于位置B时，水路二导通，水路一关闭：分水片位于A+B时，水路，水路二都导通。而分水片转动到A、B、A+B的位置，对应的脉冲幵关由起始状态到断开的时间分别是T1、T2、T3、设定T1、T2、T3互不相等。
4、实验测试选取欧标14套餐具容量的洗碗机，在不改变其他机身条件、测试环境、道具、洗涤时间等客观因素的情况下，对普通双层餐具架水路同时打开同时洗涤的洗碗机，和采用脉冲式洗涤方式每时每刻只对其中一层餐具架洗涤的洗碗机，进行洗净率、耗水量、耗电量的测试。实验结果如下：
（1）相同洗涤时间，同等容量同样污染标准餐具洗涤后；
（2）洗净率几乎同等水平，判分分别为4.24和4.23；
（3）耗水量：分别为11.7L和9.1L；
（4）耗电量：分别为1.086和0.905。
对比后可以看出：在洗净率几乎同等出色的情况下，脉冲式洗涤方式的耗水量相对降低了2.6L，耗电量降低了0.181度。
5、结论
通过理论和实验研究相结合的方法，表明脉冲式洗涤方式应用在洗碗机产品上，既可以满足用户对于少量餐具下单层洗涤的需求，又能满足大量餐具双层餐具架的洗涤，最重要的，同等条件下，实现了耗水量耗电量都相应降低，进一步满足了用户对于洗碗机更节能更环保的需求。
参考文献
[1]李玉平，周里群.超声波洗碗机技术.家电科技，2004（02）
[2]Lloyd Alter.Ultrasonic Dishwasher from Bosch.Design& Architecture（kitchen）2007.07.21
论文作者:梁发明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/7
标签：洗碗机论文; 水路论文; 餐具论文; 脉冲论文; 两条论文; 耗水量论文; 齿轮论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;