CN103363563B - 一种油烟机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油烟机，包括机壳，机壳下方设置有油烟进口，机壳上方设置有油烟出口，机壳内设置有入风口与所述油烟进口连通、出风口与所述油烟出口连通的风机系统，其特征在于：所述风机系统包括：第一离心风机，第一离心风机的入风口与所述油烟进口连通；第二离心风机，第二离心风机的入风口与第一离心风机的出风口之间通过一弯曲的连接管道连通，第二离心风机的出风口与所述油烟出口连通。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过匹配两个离心风机来增加风机系统的风压，使风机系统在使用状态时，即使存在高阻力管网，同样能具有较大的排放风压，因此排放流量也会加大，两个离心风机的转速无需太高，噪声较小，能满足油烟机高效静吸的需要。

Description

一种油烟机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种油烟机及其控制方法，特别是涉及一种吸油烟效率高、噪声低的油烟机。

背景技术

一台吸油烟机的吸油烟效果主要取决于其在使用状态条件下所能排出的流量，流量越大，吸油烟效果也越好。吸油烟机在使用状态下的排出流量主要取决于油烟机风机系统的风压，风压越大，排出流量也越大。而油烟机风机系统的风压则是取决于风机系统的电机功率，电机功率越大，风机系统的风压越大。普通家用的油烟机在使用状态时，油烟需要通过排烟管、止逆阀、排烟通道将油烟排出，这些阻力装置的使用，使得油烟在油烟排出口处存在一定的背压，背压的存在会大大影响油烟机的排出流量。风机系统的风压对油烟机的排出流量起积极作用，而背压对油烟机的排出流量起消极作用，这两者在油烟机的使用过程中，都是客观存在，而又相互矛盾的，因此一台油烟机在使用过程中，风机系统会自动调配，使其处于一个相对平衡的工作状态。附图2为一般油烟机的使用状态工况，其中曲线2’为油烟机的风压—流量性能曲线，曲线1’为使用状态下流量—背压曲线，交点Ｐ为油烟机在此使用状态下的工作点。由附图2可知，风机系统在250Pa以后流量有快速下降的情况，在此区域内，如果油烟排出管路的阻力增加，则P点就会下移，此种情况会造成流量下降过快，风机系统为了保证排除流量，就会加大风压，但是风压增大以后，油烟机的噪声也会随之增大，同时，由于目前油烟机的风压大概在300—350pa之间，故工作点P很难避开此下降段，虽然风压增大了，但是排除的流量却改善不大，反而增大了噪声。一般油烟机的风机在使用状态下的转速为1200～1300rpm，如果管网阻力加大或者共用烟道内压力增大时，其转速还要增加，此时电机效率会下降；当风机的转速越高，噪声就越大。

一般油烟机在始终状态下转速和效率点的分析情况如下：目前，一般烟机在用户状态下的转速1200～1300rpm，如图3中的A区域，如果管网阻力加大或者共用烟道内压力增大时，其转速还要增加，A点区域会下移，电机效率会下降，当风机的转速越高，噪声就越大。

因此，目前油烟机的风机系统对高阻力管网排烟较差，较大的影响了油烟机的适配性影响用户状态下的吸油烟效果。而目前，由于城市中较大一部分油烟机在使用状态时，油烟除了需要通过本身的排烟管，止逆阀和排烟通道以后，还需要连接防火装置和公共烟道才能将油烟排出，对于一些楼层较高的住宅楼来说，公共烟道往往较长，并且公共烟道的出口设置在楼层的顶端，这样对于位于低楼层的住户来说，其油烟机的背压将非常大，这么多阻力装置的使用，会使油烟机在使用时刻的流量大幅度降低，吸油烟效果变差，同时噪声较大，如果想提高排风效果，目前的大多数的做法就是提高电机功率，增大排风流量，这样做的结果往往是流量虽有些增加但噪声会增加很大，顾此失彼。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是针对上述现有技术提供一种在高阻力管网情况下还能保持较高工作效率、较低噪声的油烟机。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种上述油烟机的控制方。

本发明解决上述技术首要问题所采用的技术方案为：该油烟机，包括机壳，机壳下方设置有油烟进口，机壳上方设置有油烟出口，机壳内设置有入风口与所述油烟进口连通、出风口与所述油烟出口连通的风机系统，其特征在于：所述风机系统包括：

第一离心风机，第一离心风机的入风口与所述油烟进口连通；

第二离心风机，第二离心风机的入风口与第一离心风机的出风口之间通过一弯曲的连接管道连通，第二离心风机的出风口与所述油烟出口连通；

所述风机系统与油烟机控制系统连接。

设置两个离心风机，并通过一弯曲的连接管道将两者连通，使得油烟机在使用条件下，风机系统能自适应将流量、噪声、功耗能匹配到最合适的工作点，从而做到高效静吸，另外，本发明提供的风机系统还具有较好的油烟净化功能，当油烟经过油烟进口，第一离心风机排出时，油烟的温度会降低，油烟里面凝固点较低的气体开始凝固，当到达第二离心风机时，会粘覆到第二离心风机的叶轮及蜗壳上，叶轮上的油烟会随着离心叶轮的转动甩到蜗壳上，再通过蜗壳导出，达到净化烟气的目的。弯曲的连接管道设计，能使油烟经过连接管道时，所能遇到的阻力减少，同时产生较小的分离力，从而使噪声降低。

风机系统中设置两个离心风机，这无疑会增大油烟机的体积，作为改进，所述第一离心风机和第二离心风机上下平行设置，这样做的好处是能不保证整个油烟机在安装厚度方向无需做太大改动，只需要增加油烟机的长度。这样可以保证整个厨房装修的整洁美观和协调，因为厨房中用于安装油烟机的空间往往是有限，在安装厚度方向能保持原有水平，能是整个油烟机不至于伸出灶台，而油烟机与厨房屋顶之间的距离大多是非常充分的，所以即使油烟机长度有所增加，也不会影响安装和美观。

再改进，所述第一离心风机和第二离心风机均倾斜设置，与地面垂直线之间的夹角为20度～40度，以30度位置最佳，这样更加能使整个油烟机的安装厚度不至于太厚，不会影响油烟机整机安装，也不会影响厨房整体安装的协调性和美观度。

再改进，所述连接管道的曲线各部分的斜率与气体流线的斜率相同或者接近，这样连接管所能产生的阻力会尽可能小，同时产生分离力小，更加有利于降低噪声。

再改进，油烟机烟道内设置有采集烟道背压的检测单元，该检测单元与油烟机控制系统连接。

本发明解决进一步技术问题所采用的技术方案为：具有上述结构的油烟机，油烟机控制系统对风机系统采用分级控制方式，具体为：

油烟机控制系统内设置背压临界值；

当烟道排烟顺畅，油烟机控制系统采集到的烟道内背压小于背压临界值时，油烟机控制系统输出第一控制信号，只驱动第一离心风机或第二离心风机工作，相应的第二离心风机或第一离心风机休息；

当烟道受阻，油烟机控制系统采集到的烟道内背压大于等于背压临界值时，油烟机控制系统输出第二控制信号，同时驱动第一离心风机和第二离心风机工作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过匹配两个离心风机来增加风机系统的风压，使风机系统在使用状态时，即使存在高阻力管网，同样能具有较大的排放风压，因此排放流量也会加大，两个离心风机的转速无需太高，噪声较小，能满足油烟机高效静吸的需要。另外，对风级系统采用分级控制的优点在于环保节能，有效的利用资源，使得在恶劣条件下，油烟机能自动感应排烟环境，并自动启动串联双风机系统。

附图说明

图1为本发明实施例中油烟机的结构示意图。

图2为一般油烟机的使用状态工况示意图；

图3为一般油烟机电机效率与转速关系图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示的油烟机，包括机壳1，机壳1下方设置有油烟进口2，机壳1上方设置有油烟出口3，机壳1内设置有入风口与所述油烟进口2连通、出风口与所述油烟出口3连通的风机系统，该风机系统包括：

第一离心风机4，第一离心风机4的入风口与所述油烟进口2连通；

第二离心风机5，第二离心风机5的入风口与第一离心风机4的出风口之间通过一弯曲的连接管道6连通，第二离心风机5的出风口与所述油烟出口3连通。

本实施例中，所述第一离心风机4和第二离心风机5上下平行设置，且均倾斜安装，且与地面垂直线之间的夹角为30度，第一离心风机4的入风口与所述油烟进口2相对。所述连接管道的曲线各部分的斜率与气体流线的斜率相同或者接近。

另外，风机系统与油烟机控制系统连接，油烟机烟道内设置有采集烟道背压的检测单元，该检测单元与油烟机控制系统连接。

油烟机控制系统对风机系统采用分级控制方式，具体为：

油烟机控制系统内设置背压临界值；

当烟道排烟顺畅，油烟机控制系统采集到的烟道内背压小于背压临界值时，油烟机控制系统输出第一控制信号，只驱动第一离心风机或第二离心风机工作，相应的第二离心风机或第一离心风机休息；

当烟道受阻，烟道背压增加，油烟机控制系统采集到的烟道内背压大于等于背压临界值时，油烟机控制系统输出第二控制信号，同时驱动第一离心风机和第二离心风机工作，第一离心风机和第二离心风机同时工作，使得油烟机的整个风机系统产生大静压，抵抗烟道阻力，以便顺利吸排油烟。

这样的分级的优点：环保节能，有效的利用资源，使得在恶劣条件下，油烟机能自动感应排烟环境，并自动启动串联双风机系统。

上述风机系统能满足油烟机高效静吸的原因为：根据风机理论和伯努利方程：

P_tf1η₁-h_前1=P₁+ρυ₁ ²/2；——①

式①中P_tf1为第一离心风机的全压，η₁为第一离心风机的效率；h_前1为第一离心风机前端阻力损失，P₁为第一离心风机出口处静压，ρ为空气密度，υ₁为第一离心风机出口速度；

P_tf2η₂=P₃-P₂+ρ（υ₃ ²-υ₂ ²）/2；——②

式②中P_tf2为第二离心风机全压，η₂为第二离心风机效率，P₃为第二离心风机出口处静压，P₂为第二离心风机进口静压，ρ为空气密度，υ₃为第二离心风机出口速度；

P₁+ρυ₁ ²/2-h_连=P₂+ρυ₂ ²/2；——③

式③中υ₂为第二离心风机2的进口速度，h_连为连接管道的阻力损失，其余和以上一样。

将③代入①+②后，得到：

P_tf1η₁+P_tf2η₂=P₃-ρ（υ₁ ²-υ₂ ²）/2+(h_连＋h_前1)+ρυ₁ ²/2+ρ(υ₃ ²-υ₂ ²)/2;——④;

对式④进行简化：

由于流量连续，因此A₁υ₁=A₃υ₃，当第一离心风机和第二离心风机出口面积相等时，有υ₁=υ₃

方程④简化为：

P_tf1η₁+P_tf2η₂=P₃+(h_连＋h_前1)+ρυ₃ ²/2——⑤；

对于合理设计的离心风机，效率比较接近，由于前端阻力较小，故上式再简化为：

（P_tf1+P_tf2）η=P₃+h_连+ρυ₃ ²/2

由上式可知，连接管的阻力损失对流量和风压有很大关系，故设计连接管时，使曲线各部分的曲率与气体流线的曲率相同或者接近，使连接管所能产生的阻力尽可能小，同时产生分离小，而使噪声降低，当连接管优化设计时，h_连在用户状态下可忽略，故上式简化为：

（P_tf1+P_tf2）η=P₃+ρυ₃ ²/2；——⑥；

对于一般的风机系统，我们可列以下方程：

P_tfη=P+ρυ²/2；——⑦；

分析：

（1）、风机的风压为流量为零时风机全压乘以效率，当流量为零时，电机的负载基本为零，故电机在最高转速下工作，本发明匹配的两个离心风机和原风机的转速差不多，故本发明提供的风机系统的风压为两个离心风机的全压效率相加，而一般风机系统为一个风机的全压效率，故新风机系统的风压得以增加；

（2）、当烟机在使用状态下工作是，由于P=ξυ²+C（ξ=管网阻力系数，C为高层楼房其它用户对其的静压阻力），ξ会很多倍于ρ，所以本发明的风机系统和一般系统风机流量相等时，则可推出P_tf1+P_tf2=P_tf，当叶轮固定时，风机全压和转速成正比例关系，故在使用状态下流量相等时，本发明的风机系统转速会小于原风机，使用者可以根据上面的效率曲线去匹配本发明风机系统的离心风机，让其转速工作在最佳工作区域段，达到在用户状态下的流量大于原风机，噪声小于原风机，真正做到高效静吸；

使用本发明的油烟机相较于现有油烟机有较好的油烟净化功能，当油烟经过进风口，经过第一级离心风机排出时，油烟的温度会降低，油烟里面凝固点较低的气体开始凝固，当到达第二级离心风机时，会粘覆到第二级离心风机的叶轮及蜗壳上，叶轮上的会随着离心叶轮的转动甩到蜗壳上，再通过蜗壳导出，达到净化烟气的目的。

Claims (6)

1.一种油烟机，包括机壳，机壳下方设置有油烟进口，机壳上方设置有油烟出口，机壳内设置有入风口与所述油烟进口连通、出风口与所述油烟出口连通的风机系统，其特征在于：所述风机系统包括：

第一离心风机，第一离心风机的入风口与所述油烟进口连通；

第二离心风机，第二离心风机的入风口与第一离心风机的出风口之间通过一弯曲的连接管道连通，第二离心风机的出风口与所述油烟出口连通；

所述风机系统与油烟机控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的油烟机，其特征在于：所述第一离心风机和第二离心风机上下平行设置。

3.根据权利要求2所述的油烟机，其特征在于：所述第一离心风机和第二离心风机均倾斜设置，与地面垂直线之间的夹角为20度～40度。

4.根据权利要求3所述的油烟机，其特征在于：所述连接管道的曲线各部分的斜率与流经该连接管道内的气体流线的斜率相同或者接近。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的油烟机，其特征在于：油烟机烟道内设置有采集烟道背压的检测单元，该检测单元与油烟机控制系统连接。

6.一种如权利要求5所述油烟机的控制方法，其特征在于：油烟机控制系统对风机系统采用分级控制方式，具体为：

油烟机控制系统内设置背压临界值；

当烟道排烟顺畅，油烟机控制系统采集到的烟道内背压小于背压临界值时，油烟机控制系统输出第一控制信号，只驱动第一离心风机或第二离心风机工作，相应的第二离心风机或第一离心风机休息；

当烟道受阻，油烟机控制系统采集到的烟道内背压大于等于背压临界值时，油烟机控制系统输出第二控制信号，同时驱动第一离心风机和第二离心风机工作。