摘要：随着工作节奏的加快和生活水平的提高，人们选择家电的标准也由单一追求功能实现而逐步转向以节约能源、安全环保为根本目标。随着社会经济的不断发展，家用洗碗机也走过了从涡流式洗涤到喷淋式洗涤的发展历程，其功能也越来越强大。洗碗机被称为继洗衣机之后的“人手的第二次解放”，有关专家认为家用洗碗机有望成为今后中国家电的消费热点。基于此，文章将对家用喷淋式洗碗机的设计思路展开分析。
关键词：家用洗碗机；喷淋式洗碗机；设计思路
引言：目前来说，中国家电产品的普及率很高，而家用洗碗机一直是一块未被开发但却存在巨大市场潜力的领域。我国是以碗筷为主要餐具的国家，碗具种类也相对较多，而洗碗机大多都是采用通用的喷淋式清洗，但是由于其水流不强、冲刷点不够准确，使得洗碗过程中存在洗不干净的死角。因此，对家用喷淋式洗碗机的设计思路进行分析就显得非常必要了。
1、家用喷淋式洗碗机的工作原理
一般来说，家用喷淋式洗碗机主要包括机械装置和电器装置两大部分。其中，机械装置由结构零件和功能零件组成，是洗碗机不可缺少的硬件环境；而电器装置则主要完成洗碗机的各种控制功能，由程序控制器或单片机通过设置洗涤程序来控制各种执行元件，使洗碗机能够顺利完成洗涤工作。
家用喷淋式洗碗机在工作时，自来水通过进水管、进水阀就可以进入洗碗机内胆外侧的呼吸器。在呼吸器中，一部分水仍保留在呼吸器中，另一部分水经内水管与软水器的树脂腔连接进行离子交换。经过软化的水通过软水器的出水口经水杯流进内胆，且现在绝大多数的洗碗机会在呼吸器上配有流量计，进水时会经过流量计计数，当进水量达到程序要求的流量后，进水阀就会关闭并停止进水。与此同时，电机驱动洗涤泵，从水杯及过滤器组件吸入洗涤液，并进入上喷臂、顶喷嘴及下喷臂，以一定的压力和流量喷出。洗碗机的上下喷臂分别沿着不同的方向转动，其喷射的洗涤液将冲刷整个内胆，使洗涤均匀全面。洗涤后的水通过过滤组件回流到水杯里，实现重复使用。洗涤结束后，残液经排水泵排出机外。
家用喷淋式洗碗机的设计问题
2.1洗碗机喷淋装置的设计
目前洗碗机的喷淋装置大多数采用单臂多喷嘴结构，通过单臂的旋转来实现洗涤功能。但是单臂旋转时喷嘴形成的水柱无法全面覆盖需清洗的餐具，而中式的饮食习惯相对于西式的饮食习惯来说，中国家庭所用的餐具清洗起来也会较为困难，这也是为什么在西式厨房中常用的洗碗机反而在国内的应用程度不高的原因；另外这种多喷嘴结构势必会导致单个喷嘴的喷射压力降低，同时也会使得喷射液流动量变小，导致洗碗机的清洗能力变弱。这样的洗碗机要想达到高质量的洗涤效果，就必须对碗具进行反复清洗，因而也使得整个清洗过程变得耗时且耗费资源，效率低下。
2.2洗碗机喷淋臂和水杯的连接结构设计
洗碗机一般包括形成清洗室的洗碗机内胆，在内胆的前方具有餐具投入口，在餐具投入口处一般是设置门体，而在清洗室内则设置有餐具搁架、喷淋装置等。为了达到较理想的清洗效果，家用洗碗机内部的喷淋装置一般为可旋转的喷淋臂，喷淋臂可旋转地连接在内胆本体上，喷淋臂与水路连通，水路中的水经过喷淋臂上的喷淋孔喷出清洗放置在内胆内的餐具。对于喷淋臂和水杯连接结构设计要保证转动时不出现上下扭动或左右扭动，从而可以降低运转时的阻力。但是目前来说，这类连接结构在设计上仍然存在问题，由于喷淋臂环与水杯之间转动时仍然存在上下左右的活动，这样就会导致喷淋臂的转动受阻；其次，在喷淋臂相对水杯转动的过程中，喷淋臂与水杯之间势必存在摩擦，长期使用，水杯必然会有所磨损，同时也会导致喷淋臂与水杯之间的气密性降低。
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3、家用喷淋式洗碗机的具体设计
3.1设计思路
现阶段，我国现有的洗碗机喷淋结构设计，主要应用了驱动水泵技术，在电能的作用下，能为驱动水泵提供动力支撑，从而对洗涤水进行加压，使其从旋臂中喷射出来。当喷射出来的水流与碗碟相接触时，会产生机械能，将碗碟表面的污渍冲洗干净。但由于部分油渍难以清除，还需要将洗涤水中加入热水，有利于起到杀菌、软化等作用，确保清洗效率。因此，在进行优化时，需要合理调整水流出口角度，以产生充足的机械能。还要对水量、清洗时间等进行设定，避免对清洗质量造成影响。另外，在新时期下，我国提出了建设节约型社会的目标，实现国民经济的可持续发展。对此，在喷淋结构的优化设计方面上，还要加大节能、节水、安全等方面的设计，发挥其综合价值。
3.2洗碗机喷淋装置的优化设计
针对洗碗机喷淋装置中存在的不足，可以对喷头座和高压喷头进行优化设计。首先，喷头座可绕自身轴线旋转设置，且喷头座设有直线位移机构，同时将高压喷头设置在直线位移机构上使其可以进行往复平移。其中，传动机构的实现可以基于齿轮传动、同步带传动等理论的应用。其次，要将高压喷头倾斜或垂直安装在喷头座上，多个高压喷头的喷淋方向可相同亦可不同；最后，高压喷头还可以根据洗碗机的实际需要，选择不同的形状和尺寸来进行更换。在该设计中，高压喷头的运动轨迹由高压喷头在平面内的直线平移与喷头座的旋转复合而成，这样的设计使得高压喷头喷射的水流能够全面覆盖待清洗的餐具，也能够以较少的高压喷头进行清洁作业，同时还能够提高洗碗机的清洁能力和清洗效率。
3.2内胆的优化设计
家用喷淋式洗碗机的内胆一般是一面开口的腔体，对于内胆的材料设计选用来说，可以选择高光洁表面不锈钢材料，以保证在洗碗工作环境下不至于锈蚀，确保其设计达到卫生标准。同时，高光洁表面使得油污及洗涤残渣无法附着，摆脱了塑料及其他材料内胆出现“机器洗碗，人洗机器”的尴尬局面。内胆由顶板、U 形中板和底板组成，U形中板与顶板、底板之间接缝采用咬边结构，且在拼接处均匀涂有硅胶，确保牢固不漏水。同时，该设计还可以减弱整个洗涤过程中的振动及噪声。内胆外还粘有阻尼材料，可以有效隔绝噪声和防止热量损失。
3.3洗碗机连接结构的优化设计
对于洗碗机喷淋臂和水杯的连接结构中存在的问题，可以通过凸环活动卡设扣条的卡条设计来对其扭动情况进行改善，使得喷淋臂在喷射水的过程中，卡条沿着凸环下端面的轨迹运动，避免喷淋臂脱离喷淋座；其次，通过多个限位点的设置，避免喷射臂在运转过程中，喷射臂相对喷射座发生左右晃动的情况。
3.4洗碗机出水口的角度设计
在洗碗机的喷淋结构上共有多个出水口，如果出水口倾斜角度较大，就会存在水流向某一边偏移的问题，导致碗碟无法及时清洗干净，需要进行重复清洗。因此，为了解决水流偏移、机械能不足等问题，需要合理设计出水口的角度。对此，可以利用 Fluent 软件进行检测。例如可按照从左至右的方式，第一个出水口倾斜角度为0度，并逐个增加 5度，再利用 Fluent 软件进行检测，能发现出水口集中偏移的问题得到基本解决。但由于出水口倾斜角度较大，还会存在水流向右偏移的问题。因此，要继续对出水口倾斜角度进行调整，保持第一个出水口为 0度不变，第二个出水口倾斜角度为 10度，且依次增加 2.5度。利用 Fluent 软件检测可知，可实现垂直喷射清洗，能有效提高清洗效率，达到节约水资源的目的。
结束语：
总之，餐具清洗是每个家庭每天都要面对的家务，有了洗碗机的帮助，人们就能从这项繁杂的家务劳动中解放出来。但是，目前市场上的洗碗机还存在较多不足，这就需要相关人员进一步对家用洗碗机进行合理化设计，以此提高家用洗碗机的工作效率。
参考文献：
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[2]许伯勇.一种喷淋式全自动家用柜式洗碗机[J].科技与创新，2019.
[3]黄涛，李增辉，姜序恒，李鹏飞.关于家用洗碗机改进浅谈[J].电子制作，2016.
论文作者:尤家康
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6