新型高压喷射呈扇面水流扫描式家用洗碗机技术及整机研制

李钢

（森纳国际光电与厨电研究院 广东广州 510220）

1 引言

目前世界上主流的家用洗碗机技术均为欧美所主导，且无一例外地均采用旋转喷臂喷射出柱状水流冲刷到在碗篮中按一定要求插放好的层层叠叠的餐具局部表面，再经过二次反射将水珠溅淋到餐具其他部位，通过溶解于水中的洗碗粉的乳化作用和水本身被加热到一定温度所产生的膨化作用，反复多次循环作用于餐具的洗涤模式。原因是由于现行洗碗机在使用时碗篮中层叠放置的餐具互相遮挡，喷臂喷出的高压水流直接冲刷到的餐具部位很少，大部分部位是靠水流的溅淋作用触及的。这样就让高压水流的动能得不到充分地利用，而大部分白白损耗掉。以至于不得不采用反复多次重复清洗的方法来解决问题。如某世界著名品牌家用洗碗机，即使是采用标准清洗模式清洗一般污染程度的餐具，也需要花上140分钟左右(也即要二个多小时)。这不但耗时，自然还耗水、耗电。

2 设计思路及创新洗碗模式

根据我们的研究和试验，喷射出的高压水流产生的动能直接作用在餐具上对清洁度的贡献率可达到90%以上。若能充分利用之，将大大节能、省时和提升清洗效率。从这一思路出发，我们设计研制了一种高效节能的新型洗涤模式的家用洗碗机。它采用的技术路线是“反现有欧美主流洗涤模式其道而行之”：其一，变现有主流家用洗碗机采用的小而多(十至二十多条)的柱状水流为大而少(三至五片)的高压大扇面片状水流；其二，变碗篮中的固定支架为可旋转活动支架。

具体技术实现的方法如下：

我们设计研制了一套中置式“L”形喷管(已获得国家实用新型专利，专利号：ZL 2012 003701.7)，并安装在洗碗机内腔的中轴位置(如图1所示)。

图1

喷管上端轴套齿轮与步进电机的驱动齿轮相啮合，在步进电机的精确驱动下可作任意角度的旋转。在“L”形喷管的垂直段和水平段均分别开设了若干个可喷射出形成扇面水流的喷嘴。在单片机程序的控制下，步进电机驱动“L”形喷管任意旋转，使得高压扇面水流扫描式地在腔内空间上下、左右、前后全方位喷射冲刷所有区域的餐具或定点精确重点冲刷某一区域的餐具。

但仅有以上的改进还不能彻底解决问题。因即使高压扇面水流再猛、喷射的时间再长，若餐具之间存在着互相遮挡的情况，还是无法发挥高压扇面水流的动能优势。因此，我们还设计研制出与之配套的一种碗篮。在此碗篮中设有在水流冲击下可360度自由旋转的碗碟架(如图2所示)，我们称之为“可旋转碗碟架子母式碗篮”(已获得国家实用新型专利，专利号：ZL 2011 2 0538229.2)，它与“L”形喷管配合作用，形成一种我们权且称之为“双旋转扫描喷射式无遮挡洗碗模式”。

图2

也就是说洗碗机在运行时，不但“L”形喷管在步进电机的驱动下可旋转着喷射出高压扇面水流，碗篮中的可旋转碗碟架也可在高压扇面水流的冲击下作自由旋转，使得放置在其上的碗碟的各个部位都有机会不被遮挡地被高压扇面水流直接冲刷到。这样才能充分发挥高压扇面水流动能的强大作用，迅速荡涤剥离餐具上的油污残渍。若再配合适当的洗涤用品和加热了的水，则清洗效果就更为理想。

而且正如上面所提到的“L”形喷管是在步进电机按步长精确驱动下旋转，故可以通过单片机的程序设置，控制其只在特定的角度范围内往复来回旋转，让喷嘴喷出的高压扇面水流扫描式地精准冲刷局部范围的餐具。这对一次只洗少量餐具的用户非常有意义，既节省时间又省水省电。我们称之为“精准定位清洗技术”。它让洗碗过程变得更富有弹性、更具个性化、更适应消费者的各种不同需求。

在研制该新型洗碗机的过程中，为要真正能使其实现商品化，就要充分考虑到消费者的使用习惯和操作简便等问题。因此其中还有许多细节处的技术问题也要解决好，否则很难真正实现商品化。例如：在设计研制放置碗碟的可旋转碗碟架结构上，要求既要简单又要实用稳定，让消费者能很容易地把各种尺寸的碗碟放置上去，且又必须保证在旋转中不会掉落。我们经过反复实验，采取了在可旋转碗碟架托盘的左右两端设置了两个万能弹簧夹具，这样不论尺寸大小的碗碟都可很容易地被夹紧固定在托盘上。放置和取出碗碟时只要往里一插或往外一拉就行了，十分方便用户操作。

此外，在研制该新型洗碗机时，我们也充分考虑了将来产业化的问题。因此在设计时就确立了除主喷管与碗篮需单独加工外，其余洗碗机中所需的零部件及其安装位置均与市面上现有的主流洗碗机兼容的原则。也就是说，未来该新型洗碗机若上线生产，完全可以利用现有的洗碗机生产线进行。几乎无需对生产线作什么改动即可投产，达到以最小的成本代价实现产业化转化。

3 试验验证

那么我们设计研制的新型洗碗机的实际清洗效果又如何呢？我们经过反复综合测试，曾多次做过以同等数量、同等污染物、同等污染程度为负载，对比参照组为市场现在主流的世界著名品牌家用洗碗机的清洗对比测试，结果各项指标都远远超过现有的某世界著名品牌的家用洗碗机，尤其在耗时和耗电方面尤为突出，几乎只有该品牌机的十分之一左右。实测得的数据如表1所示。

表1 两种洗碗机功能及参数测试对照表

由表1中的对照数据，我们初步可以得出以下结论：

（1）高压扇面水流扫描式无遮挡全动能冲击餐具的洗碗模式的效能明显高于现有主流喷淋式的洗碗模式。

（2）可旋转碗碟架更有利于全面快速清洗碗碟的各个部位不留死角，大大节省清洗时间、清洗用电、用水。

4 小结

目前以欧美主导的洗碗机技术并不完善，特别是针对中式非标准化的餐具更是难以适应。这就给我们提供了难得的超越机遇。如今，欧美及日系的家电持续低迷，而中国的家用洗碗机市场几乎空白，换句话说就是未来市场潜力庞大得不可估量。针对家用洗碗机这一庞大市场，作为国内生产企业，要真正做到“我的地盘，我作主”并非不可能，因为我们设计研制的家用洗碗机是从中餐饮食文化和中餐餐具特点并兼顾西餐餐具特点出发，深入剖析了目前欧美及日系家用洗碗机的缺陷，彻底地改变了它们不尽合理的喷淋式洗碗模式，创新出更合理、更先进的直喷式洗碗模式，因此更全面、更完善、更适合中国国情、效果更佳。