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1、 目 錄 摘要 Abstract 第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1課題的提出及其研究的意義………………………………… 1 1.2家用洗碗機綜述 …………………………………………… 2 1.2.1洗碗機的分類 ………………………………………… 3 1.2.2家用洗碗機的基本結構 ……………………………… 3 1.2.3家用洗碗機的工作原理 ……………………………… 7 1.2.4國外洗碗機的發(fā)展歷程及其代表性產品 ……………10 1.2.5國內洗碗機的發(fā)展歷程及幾個

2、洗碗機品牌的特點 …13 1.3課題研究的主要工作 ……………………………………… 16第二章 超聲波清洗 …………………………………………………17 2.1聲波 ………………………………………………………… 17 2.2超聲波清洗及特點……………………………………………19 第三章 結構設計 ……………………………………………………21 3.1總體方案設計…………………………………………………21 3.2重要部件的設計………………………………………………22 3.2.1超聲清洗系統(tǒng) …………………………………………22

3、 3.2.2噴臂沖洗系統(tǒng) …………………………………………24 3.2.3水位系統(tǒng) ………………………………………………25 3.3結構總成 ……………………………………………………26 第四章 總結與展望 …………………………………………………28 4.1總結 …………………………………………………………28 4.2前景展望………………………………………………………29 參考文獻 ………………………………………………………………30 致 謝 ………………………………………………………………31

4、 摘要 隨著人們生活品質的提高和工作節(jié)奏的加快，人們選擇家電的標準也由原來的單一追求功能實現而逐步轉向以節(jié)能、安全、環(huán)保為根 本目標。改革開放以來，我國家電產品普及程度已經相當高，然而家 用洗碗機卻一直是一塊存在巨大市場潛力而又未被開發(fā)的領域。這主 要是由于傳統(tǒng)的洗碗機產品不能適應中餐餐具的洗滌要求，并且洗滌 時間長，能耗大。針對這種問題，提出將超聲清洗技術應用于家用洗 碗機領域，開發(fā)出一款節(jié)能環(huán)保型家用超聲洗碗機。 針對超聲清洗和餐具洗滌各自的特點，以及使用要求，對這款洗 碗機在整體結構做出了全新的設計。

5、結構方面，采用不銹鋼清洗槽;通過對超聲系統(tǒng)、多方位噴淋系統(tǒng)和水位控制系統(tǒng)的設計，使結構更緊湊、易控制，且清洗效果更好; 洗滌工藝方面，通過鋁箔腐蝕法，分析超聲洗滌槽內的相對空化 強度，·給超聲清洗參數的選擇提供依據，繼而通過正交試驗優(yōu)選出超聲洗滌參數和洗滌流程，最后選定超聲功率300w、掃頻、清洗時間9min、室溫以及由45℃熱水沖洗(5min)→超聲洗(9min)→60℃水沖洗((5min)的洗滌流程為最佳洗滌流程。 關鍵詞: 超聲清洗;噴臂;結構設計 Abstract With the development of standard of

6、living and quickening of working rhythm, the criterion to choose electrical household appliances has been changed from only pursuing functional realization primarily to regarding energy-conservation, security, environmental protection as basic goal, progressively. Since the reform and opening-up,

7、the popularization of our electrical household products has already reached to quite high degree. However, the field of home dishwasher has had enormous market potential but undeveloped field all the time. It is mainly because the traditional dishwasher products can't meet the needs of washing of C

8、hinese tableware, washing time is long and energy consumption is great. Aimed at these problems, ultrasonic cleaning technology is applied in the field of home dishwasher. And an ultrasonic dishwasher with energy-conservation and environmental protection was encouraged to research and develop.

9、 Aimed at the characteristics of ultrasonic rinse and tableware cleaning and the instructions for use, a bran-new design is made in one aspects of the dishwasher: the bulk structure. In the aspect of structure, the cleaning trough is made of the stainless steel; structure is more compact,

10、 control is easier and the cleaning effect is better through the designs of ultrasonic system, multi-orientation spray system and the control system of water level; In the aspect of cleaning technique, the intensity of relative cavitation in the cleaning trough is analyzed by the method of corro

11、ding aluminum foil, which provided the basis for the choice of ultrasonic cleaning parameter. Then ultrasonic cleaning parameter and cleaning procedure are confirmed excellently through the method of orthogonal experimental design. The best parameter is ultrasonic power 300w, swept cleaning time 9 m

12、in, room temperature and the cleaning procedure is sprinkling with 45℃ hot water(5 min.)→rinse with ultrasonic(9 min.) →sprinkling with 60℃ hot water(5 min.). KEY WORDS: Ultrasonic rinse; gushing arm; structure design IV 第一章 緒論 1.1課題的提出及其研究的意義 隨著人們生活品質的提高和工作節(jié)奏的加快，選購家

13、用電器為自己減輕家務，享受更多的休閑時間，己經是不爭的時尚。洗碗是一個家庭每天必須做的家務，尤其在中國，人們喜歡飯后馬上洗碗，這無疑給家庭帶來了更大的負擔。洗碗過程是先用洗潔劑去油污，再用清水沖洗，然后擦干放入消毒柜中消毒。這個過程簡單枯燥，而且對手也有很大的傷害。因而，洗碗機被稱為是繼洗衣機之后“對人手第二次解放”，是作為具有“餐后革命，邁向健康新生活”的美譽的新一代時尚家電，能夠使人們從繁瑣的家務勞動中解脫出來。 目前，國外一些發(fā)達國家家用洗碗機的普及率已到達30％～40％，特別在美、德、法等西方發(fā)達國家的普及率高達60％～70％。東南亞國家也在以每年20％的增幅發(fā)展。而在我國，

14、自80年代末第一臺臺式洗碗機問世以來，洗碗機市場便陷入了兩難的境地，市場銷售遠比不上彩電、電冰箱、洗衣機等產品。 造成這種情況的原因有很多。從客觀方面來說，產品自身有許多不足。首先是現在的洗碗機生產線基本上是從國外引進的，雖在結構性能上做了一定的改進，但還是有不適合我國餐具的情況，洗滌效果也不盡人意。這是洗碗機不能進入普通百姓家庭的主要原因之一。其次是洗碗時間長，耗電量大。洗碗機要經過一清二洗三消毒的工序。對一臺適合3～5口之家的臺式洗碗機，選擇標準洗滌，完成洗碗、消毒、烘干也要40分鐘左右，比手洗時間要長得多。且洗碗機的功率從600W～2300W不等，如加上其它家用電器一起運作，令

15、一般住宅的電表承受不起，電費也相當可觀。第三是價格高。國內己有的洗碗機品牌，像小天鵝、美的、海爾、澳柯瑪等，最低價格都在1000元以上。再加上現有的洗碗機都需專用的洗滌劑，不僅價格高，而且對環(huán)保也不利。再則是結構設計、使用材料有缺陷。臺式洗碗機多為塑料內膽，時間一長，內膽不僅有異味，而且變得油膩不易清洗，出現“洗碗機洗碗，人洗洗碗機”的煩惱。而柜式洗碗機又比臺式洗碗機不僅價錢高而且占空間大，居民因住房條件限制，給洗碗機騰出一塊空“地”實屬不易。而且洗碗機市場不僅取決于洗碗機本身的價格和功能，與人們的飲食結構、衛(wèi)生習慣、思想觀念等多種因素密切相關，要想叩開中國人的廚房之門還要在實用、適合國情上多

16、動腦筋。 針對以上情況，采用超聲波清洗并配合噴臂沖洗，而不用添加任何洗滌劑，來達到洗凈的目的，這樣既經濟又環(huán)保。同時也相信會對洗碗機更為普及地進入中國市場起到一定的促進作用。 1.2家用洗碗機綜述 洗碗機又稱洗碟機或餐具清洗機，是一種代替人工洗滌碗、碟、杯、盤、勺、筷等餐具的家用電器。它集洗滌、消毒、烘干和儲存于一體。具有造型美觀新穎、使用方便、省時省力、清潔衛(wèi)生和不需要特殊安裝等優(yōu)點，越來越受到廣大消費者的青睞，成為現代家庭的好幫手。 1.2.1洗碗機的分類 現有的洗碗機種類繁多，款式多樣。按餐具的裝取方式的不同分為頂開門式(上掀蓋式)和前開門式(推拉式);

17、按洗滌方式的不同分為葉輪式、噴臂式、超聲波式及水流式;按控制方式的不同分為機械控制式和電腦控制式;按洗碗機的外形的不同分為柜式和臺式:按自動化程度的高低的不同分為普通型(P)、半自動型(B)和全自動型(Q)三大類型。 1.2.2家用洗碗機的基本結構 盡管家用洗碗機種類繁多，但主要還是由機殼、機門、內膽、控制機構、清洗系統(tǒng)、漂洗劑供料裝置以及碗籃等部件組成。圖1-1為海爾WQP4-2型洗碗機的基本結構示意圖。 （1）機殼 機殼多用塑料或薄鋼板制成。塑料機殼多用于頂開門式洗碗機如海爾WQP3-1型、澳柯瑪WQP4-3型洗碗機等。塑料機殼優(yōu)點是整機重量輕，永不生銹，制作成本低，缺

18、點是機械強度較低，久用易老化，耐熱性能差等。薄鋼板機殼多用于前開門式洗碗機，如海爾WQP4系列、WQP6系列以及WQP 12系列、小天鵝WQP-4100型和美的WP5A和WP5B型洗碗機等。薄鋼板機殼優(yōu)點是機械強度高，整機牢固，缺點是使用年限長會氧化銹蝕，制作成本較高等。 圖1-1 WQP4-2型洗碗機結構示意圖 1-門鎖 2-手把 3-電源開關 4-底腳 5-操作板 6-電源插頭 7-進水口 8-洗滌箱 9-上噴淋臂 10-下噴淋嘴 11-密封條 12-過濾網13-門 14-排氣口15-排水管16-進水管17-碗籃 （2）機門 機門為雙

19、層結構，采用冷軋薄鋼板沖壓而成，表面噴涂白色環(huán)氧樹脂，不會生銹。對于上開式洗碗機機門設置在機殼上方;而前開式機門則設置在機殼的正前方。機門柜邊一般裝有門控開關，關門接通電源，開門切斷電源。有的洗碗機的機門還設置透明觀察窗，便于隨時觀察機內洗滌情況。 （3）內膽 也就是清洗槽，它有不銹鋼和塑料兩種。對于不銹鋼內膽，其優(yōu)點是耐用，耐高溫，不老化，不枯油，易清潔等，但用久了之后會腐蝕。塑料內膽的特點與塑料機殼類同，且用久之后有異味。 （4）控制結構 控制結構包括程控器和選擇開關。 ①程控器 洗碗機采用的程控器有機械式(電動式)和電腦式兩種。它是全自動洗碗機控制系統(tǒng)的核心。對

20、于機械式程控器，用計時同步電機作動力，通過多組齒輪減速帶動多個特定功能的記憶凸輪轉動。由于組合開關的杠桿壓住凸輪外緣，凸輪轉動時使組合開關的觸點按設定程序接通或斷開電源，從而使進水電磁閥、水位開關、清洗泵電機、排水泵電機和加熱器等做出相應動作，自動完成進水→洗滌→漂洗→消毒→排水→余熱烘干等程序，洗滌完后自動關機。而電腦式程控器則一般采用8031芯片處理器作為基本硬件，外加控制電路像電源電路、輸出控制電路、開關控制電路、進水和排水電路以及蜂鳴器電路等，再編制相應的軟件來實現洗滌的過程。在接通水源、電源，掛好排水管，放置好所要洗滌的餐具，設置洗滌程序后，洗碗機在微電腦程控器的控制下，自動完成整個

21、清洗程序。當最后一次排水終了，蜂鳴器蜂鳴，自動斷電、斷水，洗碗機洗碗結束。 ②選擇開關 選擇開關通常有電源開關，對于采用電腦式程控器的洗碗機有洗滌程序的選擇開關，一般有標準洗、沖洗、強洗等。對于采用機械式程控器的洗碗機有溫度選擇開關。用戶可根據不同的臟污程度選擇不同的洗滌程序或溫度。 （5）清洗系統(tǒng) 清洗系統(tǒng)包括清洗裝置和進、排水裝置，由清洗泵電機、旋轉噴臂、加熱器、水位開關、電機過濾器、儲水槽、臭氧發(fā)生器、進水電磁閥、排水泵電機、排水電磁閥、進水管、排水管等組成。 ①進水閥 它是由主閥體、線圈、閥芯、膜片、彈簧和先導閥腔等部件組成。其工作原理是在進水電磁閥的線圈不

22、通電時，鐵心受彈簧力和自身重力作用下壓，其端部的橡膠膜壓住橡皮膜中心的導流孔。此時，自來水進入到橡皮膜的上方，膜片受水壓而把出水口堵住。當進水電磁閥的線圈通電時，電磁力克服彈簧彈力和鐵心重力 將鐵心向上提升，從而膜片中心的導流孔敞開。自來水在自身的壓力作用下，通過導流孔進入洗碗機內。 ②水位開關 洗碗機一般有高、低和保護三個水位。低水位開關的常閉觸點與進水閥相接，而常開觸點與洗滌電動機和加熱器相接，當注水達到所設定的水位時，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，注水結束，加熱洗滌開始。高水位的作用是，當水位超過所設定的水位(洗碗機的最高水位)時，高水位開關的常開觸點閉合，接通排水泵，把過量的

23、水排出;當水位恢復到規(guī)定水位時，常開觸點復位，停止排水。洗碗機的水位開關一般有壓力式、浮力式和液位傳感器式三種類型。W QP4-2只有一個水位開關，當水位到時，停止進水，它為浮力式的。 ③排水 它由罩極式電動機、葉輪、風葉和密封部件等組成。 ④排水電磁閥 臺式洗碗機一般采用電磁閥進行排水。排水電磁閥不通電時，堵頭受彈簧力作用而堵住出水口，不排水;電磁閥通電時，電磁力克服彈簧力作用并通過拉桿將堵頭提起，打開出水口，排水。 ⑤噴臂噴水裝置 它主要由空心轉軸和噴臂等部件組成。噴臂采用高強度ABS工程塑料注塑成腔體，其工作面設有不規(guī)則和不同方向的噴水口，清洗泵將熱水壓入噴

24、臂腔體內，再經噴水口噴出。噴臂由于受水的反作用力而轉動，從三維方向射出水柱對餐具進行清洗。 ⑥加熱器 加熱器為不銹鋼方環(huán)狀電熱管，它安裝在機座上面，其作用是對水進行快速加熱和利用余熱烘干餐具。 （6）漂洗劑供料裝置 漂洗劑供料裝量由漂洗分配器和旋蓋組成，安裝在內膽壁上。使用前將漂洗劑注入漂洗分配器內，旋好旋蓋，根據水質的硬度調好供應量檔次，在洗滌過程中，能定時定量自動釋放漂洗劑。一次添加可多次使用。漂洗劑的作用是提高餐具光亮度。此外，在機門內設置凹坑供投放洗滌劑之用，使用時根據餐具多少和臟污程度而加入適量洗滌劑，洗滌時能自動溶解水中。洗滌劑的作用既起到分解污垢的作用又能達到強

25、化滅菌效果。(海爾WQP4-2型無) （7）碗籃 采用細鋼絲制成，表面涂覆高強度無毒尼龍涂層，提高抗氧化和防腐蝕的能力，其底部兩側裝有滾輪，嵌入內膽導軌，可以方便推入和拉出碗籃。 1.2.3家用洗碗機的工作原理 其工作原理是通過控制保護系統(tǒng)及電路的切換實現各系統(tǒng)的功能的。首先是自動進水，到一定水位停止進水，洗滌泵電機對水加壓，加熱器對水加熱，電機驅動洗滌泵使水在一定壓力下從上下噴臂的噴水孔噴出，由于噴臂受到噴水的反作用力而不斷地沿軸心均勻地反方向轉動，噴臂不斷將帶有洗滌劑或漂洗劑的熱水以一定的壓力由 上向下從三維方向均勻密集地噴射到餐具表面，進行強力沖洗;同時熱水對食物殘

26、渣進行浸泡膨化，洗滌劑對污垢與殘油污乳化分解并殺菌消毒。然后，污水經排水泵排出，最后利用高溫余熱完成餐具的烘干。 下面具體講述電腦程控全自動洗碗機的工作原理。圖1-2 (a), 1-2 (b)為洗滌液循環(huán)圖。 圖1-2 ( a)清洗液循環(huán)圖(無軟水裝置) 1- 過濾芯 2-進水電磁問 3-儲水槽 6-過濾芯 7-洗滌泵 8-電機 9-下噴臂 10-上噴臂 11-排水泵 12 -電機 洗滌液循環(huán)示意圖如圖1-2 (a)所示。選擇好洗滌程序后，程控器進水電磁閥2接通，具有一定壓力（0.03～0.6Mpa）的自來水通過管接頭處的過濾芯1流入儲水槽3。當儲水槽中的水到達一定量時，壓力開

27、關控制電磁閥2關閉，停止進水。在進水過程中，程控器又控制洗滌泵7、電機8動作，獲得壓能的洗滌液分別從上下噴臂的噴嘴中噴出，由于噴射水流的反力矩作用，使上下噴臂在噴水洗滌時不斷繞同心樞軸旋轉。其中，兩個噴臂的旋轉方向相反。不斷改變方向的噴射水流對碗碟表面進行全方位沖刷，洗滌完畢后，排水泵11、電機12動作，將洗滌液排出機外。漂洗過程與洗滌過程相同，只是周期有所不同。 對于有軟水裝置的洗碗機，其洗滌液循環(huán)圖如1-2 (b)所示。 圖1-2 (b)清洗液循環(huán)圖(有軟水裝置) 1-過濾芯 2-進水電磁閥 3-呼吸器 3.1-定量水箱4-軟水裝置4.1

28、-鹽化池 4.2-離子交換器 5-電磁閥 6-過濾芯 7-洗滌泵 8-電機 9-下噴臂10-上噴臂11-排水泵12-電機 當程控器電磁閥2接通后，具有一定壓力的自來水通過過濾芯1流入呼吸器3。在呼吸器中，一路水流入定量水箱3.1，另一路流過呼吸器至離子交換器4.2;在離子交換器中，原水中的鈣鎂離子被置換出。所以流入儲水槽13的水則為軟化水，當儲水槽中的水達到一定量時，壓力開關控制電磁閥2關閉，停止進水。其后過程與1-2（a）相同。此外，此系統(tǒng)在洗滌開始時，程控器控制洗滌劑供料裝置動作并打開洗滌劑盒，洗滌劑自動進入機內與水混合。在最后一次漂洗完成后，程控器控制電磁閥5接通，呼吸器

29、水箱3.1中的定量水在重力作用下流入鹽化池4.1，與此時同時，4.1中的鹽溶液伽aCl)流入離 子交換器 4.2，以便使其中的離子交換樹脂再生，為下一次的洗滌做準備，而殘液則由排水泵排出。 1.2.4國外洗碗機的發(fā)展歷程及其代表性產品 洗碗機誕生于歐美，起源于1850年的美國，英文名詞為“Dishwasher"，但作為正式家電產品應用于家庭是在1929年德國Miele公司制造出歐洲第一臺電動家用洗碗機。但其外形簡單、功能單一，并且噪聲大，洗滌性能也不如意，所以在此后相當一段時期里，洗碗機產品并沒有形成家用市場。1954年，美國GE公司生產了第一臺自動臺式洗碗機，不僅洗滌性能有了提

30、高，整機體積外形也有了改觀。1978年Miele公司又制造出世界上第一臺微電腦控制型洗碗機，它的家用性能得到了更好的體現，于是越來越多的洗碗機開始進入了西方家庭。在亞洲，最早從事洗碗機工業(yè)研究并開發(fā)的是日本。從八十年代起，工業(yè)設計研究活動在日本己相當廣泛，不少公司的設計 中心從事產品設計、創(chuàng)造新概念，在廚房家電的開發(fā)上也及時地把歐美先進的洗碗機制造技術運用在本土，但在工業(yè)設計上卻并沒有照搬歐美的外觀造型，而是考慮本民族的習俗重新設計。到了九十年代的中后期，己發(fā)展成具有自己獨特風格的日式家用洗碗機—微電腦全自動臺式洗碗機。 目前，美國為世界上洗碗機普及率最高的國家，同時也是洗碗機的生

31、產大國，其產量占世界首位，近年來一直保持在300萬臺以上。主要生產公司有GE、Whirlpool、Design and Manufacturing、WCI和Maytag等。目前流行的有Maytag公司和GE公司生產的模糊控制洗碗機。這種洗碗機采用了模糊控制邏輯技術和精密傳感裝置，因而 具有兩大特點:智能化和節(jié)電節(jié)水。智能化被稱為“靈巧一按”，不需要人們作任何洗碗過程和水溫選擇，而全靠洗碗機自行判斷和決策，而且節(jié)電節(jié)水效益也很明顯。平均每次耗水6.5加侖。而美國其它洗碗機平均為9加侖。耗電年平均為44美元，比現在的DOE標準節(jié)約21％。 號稱世界家電王國的日本，在1960年松下電器公

32、司開發(fā)出日本第一臺洗碗機后，一直處于停滯不前狀態(tài)，經過幾十年對洗碗機的改進，更新后，日本洗碗機市場逐漸成形，還研制了洗碗機專用的洗凈劑。目前主要生產洗碗機的公司有松下、三菱、日立、三洋、夏普和TOTO等。其發(fā)展方向是小型、高性能、縮短洗凈時間和降低運轉噪聲等。下面對日本市場上的幾種較新的產品作一簡單介紹。 松下公司的NP-33S2型洗碗機，此洗碗機是在以往產品采用的左右二排成對噴嘴的基礎上增加了對機內中央部位進行集中清洗的星形噴嘴，它可以一邊旋轉一邊清洗，從而提高了洗凈度。且采用了溫度傳感器，可把在配管內存留的溫度低的水排出，而利用溫度高的水。還首創(chuàng)在排氣口內安裝了靜音裝置，實現了低

33、噪聲化，對于排氣通路，采用迷宮狀曲線形狀，把機內洗滌噪聲通過多個減震壁加以反射衰減。此外餐具筐架改用全面透明的尼龍涂層的不銹鋼材料。 三洋電機公司的DW-S200型。此洗碗機的外殼、內膽、餐具筐架三個部件均采用不銹鋼材料。在水流的通路上安裝了超聲波發(fā)生器。采用超聲波噴射水流，大大加強了洗滌性能。且其機型較小，門為上下開的結構，即上下可同時打開。其洗滌程序除“標準程序”、“快速程序”、“高溫程序”外，還有專為預洗用的“預洗程序”，為精細干燥用的“干燥60分程序”，以及單獨進行干燥的“干燥程序”等等。 TOTO公司EDU300型。此機型薄小，卻有40件、6人份的大容量，且設有上

34、下兩個可以單獨工作的餐具筐架。采用了18個噴嘴的沖擊洗和類似手洗水流的“浸泡”、“水流沖洗”、“用沖擊水流沖掉粘附在餐具上的污物”三階段洗。 東芝公司DWS-32A型。該產品的特點是洗凈和排水用泵一體化。 在歐洲，洗碗機普及率為20％～60％。其中德國的洗碗機生產量和銷售量為歐洲最高。而普及率最高的是在瑞士，19%年就已經達到了51%?，F德國有像Bosch、Bauknecht、Miele、AEG、Brown Boeri、 Blomberg和Siemens等20家洗碗機生產廠。意大利有像Candy、 Zanussi、Delonghd和MerIoni等21家。法國有Thomso

35、n和Moulinex 等公司。英國有Denwoodsmeg和Russell等。西班牙有Fagor、BRS、 Ikellsa和Painsa等。瑞典有Electrolux等。像德國Siemens公司的SN型洗碗機，設計迷人，能自動顯示工作時間，裝有節(jié)約式洗滌劑分配盒。其噴水溫度可根據碗碟的污垢度不同合理選用。意大利Candy公司研制的Ecosys tem型洗碗機，其特點是取消了水槽頂部的噴灑，用特殊吸音板在水槽和門內側之間加了內襯，噪聲降低到37分貝。英國Smeg公司出售的改良的洗碗機，增加了可收縮的籃子，重新設置了放置刀具的籃子。裝有降落式的門、LED顯示裝置和觀測洗滌過程的控制器。還裝有該公

36、司專門開發(fā)的“Smeg Orkital”裝置，可使水流至碗具的任何地方。西班牙Fagor公司生產的Fagor系列洗碗機有嵌裝式(LV-99EB、LV-98E、LVE-95E和LVE-92E )、落地式 (LVE-981/IB和LVE-921/IB)和便輕式(LVE-91)等。裝用高效硬水軟化器、上網架高度調節(jié)裝置、鹽份調節(jié)器、鹽份指示器、助沖洗水位觀察窗、安全壓力計、防水回流裝置、運行指示燈、不銹鋼桶和內門等，對部件采取防銹保護。 1.2.5國內洗碗機的發(fā)展歷程及幾個洗碗機品牌的技術特點 我國洗碗機的開發(fā)和生產起步較晚。80年代末，中國第一臺臺式洗碗機問世，曾興起了洗碗機市場，當

37、時有萬家樂、水仙、京美、意百納等品牌生產銷售洗碗機。影響較廣的是廣東順德粵海洗碗機有限公司生產的萬家樂牌。但在當時中國人民生活水平所限下，國產洗碗機價格在1000多元/臺還是一件奢侈品，產品滯銷致使生產廠家陸續(xù)停產。近年來，多數城市家庭已經達到小康生活水平，洗碗機生產需求再度興起。90年代后期，我國正式建立了大規(guī)模生產流水線，開始引進生產家用洗碗機。剛開始，只是借用或摹仿進口機的外形結構，后來逐漸形成了自己的工業(yè)設計。1998年中國第一臺柜式全自動洗碗機在小天鵝誕生，目前具有主要生產線的除了小天鵝外還有海爾、美的、澳柯瑪等著名公司。下面對國內現有的幾家較大洗碗機生產公司的產品技術特點作一比較。

38、 1.海爾洗碗機 它有4系列、6系列、12系列以及三合一等型號的洗碗機。 ☆ 4系列洗碗機 包括WQP4-2、WQP4-3和WQP4-2000A三個型號。 采用了上下雙噴淋器，全包絡洗滌技術，使餐具上部和下部能同時受到噴射水流的直接沖擊，能獲得較好的洗凈度。由于采用了上下噴淋技術，洗滌速度較快，最快洗滌程序只有6分鐘。且其過濾網設置在洗碗機前側，方便用戶進行清潔工作。還采用了臭氧消毒，提供了較好的健康保障。同時配有自動報警系統(tǒng)，當運行有故障或門沒有鎖好就會發(fā)出警報蜂鳴聲。此外，還有開門保護功能。 ☆ 6系列洗碗機 包括WQP6-2、WQP6-2B、WQP6-3型

39、。均使用了 800MM高度的國情化設計。內膽采用正方形設計，使噴射覆蓋的面積比例最大。對設有的上下兩個餐具架，可設置單層洗功能，省水省電。且采用內循環(huán)式干燥系統(tǒng)，消除了濕熱空氣對環(huán)境的影響。利用新型磁化技術，能有效節(jié)能防垢、溶垢。設有溢水保護系統(tǒng)，更安全可靠。采用臭氧消毒，健康更保障。 ☆ 12系列洗碗機 包括WQP12-AFM、WQP12-AFM2、WQP12-BFE、 WQP12-CBE、WQP12-ABM、WQP12-ABM2等型。均采用節(jié)能單層洗，節(jié)水節(jié)電。設有水質軟化裝置，避免了洗滌時高溫水的結垢。有專為餐具油性較少時設的經濟洗滌按鈕。設有預約洗滌時間。采用優(yōu)化的洗滌系

40、統(tǒng)及高效加熱系統(tǒng)，達到A級節(jié)能。 ☆ 三合一型洗碗機 型號為WX04-4W，此洗碗機集洗滌、消毒、儲藏三合為一，剛剛投入市場。 2.小天鵝洗碗機 包括WQPB-4501、 WQPB-4502、WQPB-4503、WQP8 -4504、WQP8-8001、WQP12-6001等型。均有洗滌、烘干、消毒、軟化水、貯存五大功能。具有上下排水功能，專用的碗籃設計，不銹鋼內膽。有強力洗、標準洗、輕柔洗、漂洗、快速洗、預洗等六個洗滌程序。對WQP8一4501、WQP8一4504、WQP12-6001型還有經濟洗滌程序。 3.美的洗碗機 有柜式洗碗機和臺式洗碗機。

41、柜式洗碗機包括WQP8-8002、WQP8-8002A、WQP8-8002B、WQP8-8206、WQPB-8206A、WQPB-8206B、WQPB-8010、WQP12-8008等型。均采用高層扇形三層噴洗，最高噴水速度為7.2米/秒，沒有清洗死角，最高水溫為75 0C，且具有自動排渣功能。對于WQP8 - 8002系列，配置了軟水器(其中WQPB-8002A為磁化器)，機械程控器，且利用余熱干燥。對于WQPB-8206系列，配置了軟水器(其中WQPB-8206A型無)，電子程控器。為強制干燥，臭氧消毒(其中WQP8 - 8206B采用余熱干燥)。對于WQP8一8010型，為純平面板，可加

42、貼裝飾板，配有軟水器和機械程控器，利用余熱干燥，采用不銹鋼碗籃。 臺式洗碗機包括WPSA, WPSB, WPSD, WPSE, WPSF等型。其最高水溫可達80℃以上，能分解各種油漬，利用余熱干燥，節(jié)約用電。最高噴水速度為7.8米/秒。除WPSD型采用電子程控器外，其余均用機械程控器，除WPSA型外均為透明視窗。 4.澳柯瑪洗碗機 包括WQP12-5、WQP9-1、WQP9-2三個型號柜式洗碗機。均按國家標準(IEC)設計，全自動控制，裝有軟水器，對不同硬度的水進行軟化處理，防止水垢的產生。有上下噴臂，超強力立體式沖刷洗滌。采用特殊靜音設計，利用高溫消毒。 5.溫

43、嶺市康力洗碗機 此公司生產家用的WQP4-001型臺式洗碗機，WQP10-002型立式洗碗機，WQP4-006(弧面方形)、WQP4-996(直面方形)立式多功能冼碗。對于WQP4-001和WQP 10-002型洗碗機，有洗碗、消毒、烘干功能，采用三維噴射方式，標準洗滌時間為23分鐘。對于立式多功能家用洗碗機，具有水槽水池功能，洗碗消毒功能，儲藏烘干功能，開水熱水功能，食物垃圾處理功能。一機多用，節(jié)約成本，可減少購買消毒柜、飲水機、熱水器等。還配備微電腦，全自動與手動結合，即可組合又可單獨使用。此外該公司還生產WQP50-005型工業(yè)中型洗碗機和WQP600-007型工業(yè)流程洗碗機。

44、 6.天津Hobart(霍巴特)洗碗機 它包括臺下式FE-60、GF-20型，提拉式AM-2、AM-3型，通道式C-44B、C-44E、C64B型，長龍式FT-110型，加熱器式TYP-180、TYP-260型等等，但均為商業(yè)用洗碗機，在此不作介紹。 以上對洗碗機的結構、工作原理以及發(fā)展歷程做了簡單介紹，現給出本論文的主要工作。 1.3課題研究的主要工作 本文研究的主要目的是研制開發(fā)出一臺新型家用全自動洗碗機的樣機，因而計劃完成如下工作: 1)洗碗機的結構設計與制作。主要包括洗滌槽和超聲部分的設計與加工;噴臂沖洗系統(tǒng)、進水和排水系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及消毒系統(tǒng)等功能

45、部件的設計與布置;洗碗機外圍框架的設計等。 第二章 超聲波清洗 從1951年世界上的第一臺超聲波清洗機問世以來，超聲波清洗已經成為很多工業(yè)產品必不可少的清洗工藝環(huán)節(jié)，其應用范圍極其廣泛。進入70年代，先進國家己將超聲波清洗應用于電子線路板、電子零件、精密機械、硅片、磁頭、軸承、發(fā)動機、液壓氣動元件、光學元件、飾品等。 進入90年代，科學技術的巨大變革也促使超聲波清洗技術快速發(fā)展，其性能和應用領域獲得前所未有的突破:大型的、連續(xù)化的超聲波清洗設備改變了傳統(tǒng)的小型設備形象;化學合成技術極大地豐富了傳統(tǒng)的超聲波清洗工藝軟件;新的應用領域不斷擴展;超聲波帶來更

46、多有利于環(huán)境保護的清洗手段……超聲波清洗技術需要重新被人們認識。 2.1聲波 聲波，也就是通常所說的聲音，是一種機械波，它只能在氣體、液體、固體等介質中傳播。聲源(就是發(fā)出最初的振動的物體)通過振動使周圍的介質獲得能量并開始離開原來的位置運動起來。聲波的傳播過程也就是介質內稠密和稀疏的交替過程，可以用體積元內的壓強、溫度、密度以及質點速度等物理量來表述這樣的疏密變化過程，進而描述聲場的性質。 通常用聲壓來描述聲波的一些性質。設體積元受聲擾動后聲強由原來的P。變成P，則由聲擾動產生的壓強為: p=P-Po

47、 (2-1) P就叫聲壓。聲壓一般是時間和空間的函數，即p=p (x, y, z, t)。一個空間具有了聲壓，這個空間就叫聲場。聲場中某一時刻的聲壓值叫瞬時聲壓。在一定時間間隔內最大的瞬時聲壓值叫峰值聲壓。如果聲壓隨時間的變化規(guī)律為簡諧規(guī)律，則峰值聲壓也就是聲壓的振幅。在一定時間間隔中，瞬時聲壓對時間取均方根值，稱為有效聲壓: (2-2) 式中，下腳符號“e”代表有效值;T代表取平均值的時間間隔，通常是一個周期或是一個比周期大得多的時間間隔。一般用電子儀表測出來的數值就是有效聲壓，因而習慣上所說的聲壓就是指有效聲壓。聲壓的大小反映了聲波

48、的強弱大小，聲壓的單位為Pa。 另一個概念是聲強。聲強是表示聲波性質的一種方法。單位時間通過垂直于聲波傳播方向的單位面積上的平均聲能就是聲強，它與聲壓幅值成正比;在相同質點速度幅值的情況下，聲強與介質的阻抗特性成正比。也就是說，假設空氣和水中有兩列相同頻率、相同速度幅值的聲波，由于水的阻抗特性比空氣的大得多，這時水中的聲強要比空氣中的聲強約大3600倍。 超聲波是波的一種，它的定義是相對于人的耳朵而言的、人耳能聽到的聲音范圍很窄，只有16～20000Hz左右。頻率低于16Hz的聲音稱為次聲波，頻率高于20KHz的聲音稱為超聲波。雖然超聲波是一種人聽不見的聲波，但是它的作用卻

49、是在人們第一次發(fā)現超聲時難以想象的。超聲波技術己經在各種領域取得了輝煌的進展，顯示了其巨大的應用生命力。 2.2超聲波清洗及特點 通常的超聲波清洗裝置使用的是在20～8OkHz頻率范圍的超聲，但近年來為了在半導體器件制造過程中達到清洗晶片的目的，一種兆赫級超聲清洗裝置也研究成功。這種兆赫級超聲清洗裝置主要用于清洗硅片、陶瓷、光掩膜，也用于清除光致抗蝕劑、脫蠟等等方面。它能提供0.8MHz、波長為1.5mm的超聲波，足可以清洗掉直徑小到O.5um的微粒。 超聲波清洗的原理：當超聲波經過液體介質時，將以極高的頻率壓迫液體介質振動，使液體分子產生正負交變的沖擊波。當聲強達到一定數值時，液體中急

50、劇生長微小空化氣泡并瞬時強烈閉合，產生強烈的微爆炸和沖擊波使被清洗物表面的污物遭到破壞，并從被清洗表面脫落下來。雖然每個空化氣泡的作用并不大，但每秒鐘有上億個空化氣泡在作用，就具有很好的清洗效果。因為超聲波可以穿透固體物質而使整個液體介質振動并產生空化氣泡，因此這種清洗方式不存在清洗不到的死角，而且業(yè)內證明超聲波清洗的潔凈度高。 超聲波清洗的特點是速度快、質量高、易于實現自動化。它特別適用于表面形狀復雜的工件，如對精密工件上的空穴、狹縫、凹槽、微孔及暗洞等處，通常的洗刷方法難以奏效，利用超聲卻可以得到良好的效果，效果的比較如下表: 表2-1清洗效

51、果比較 在很多場合下，可以用水劑代替有機溶劑進行清洗，或降低酸、堿的濃度。在一些難以清洗并有損人體健康的場合，如核工業(yè)及醫(yī)療中的放射性污物等，就可以使用超聲清洗。在大型工業(yè)生產中，還可以比較方便的實現遙控或自動化。 超聲波清洗的另一個特點就是對質地較硬、聲反射強的材料，如金屬、玻璃、塑料等，其清洗效果較好;而對質地較軟、聲吸收較大的材料，如橡膠、布料等，清洗效果就要差一些。 第三章 結構設計 3.1總體方案設計 超聲洗碗機主要由進水、排水系統(tǒng)，超聲清洗系統(tǒng)，噴臂沖洗系統(tǒng)，消毒系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)等組成。其系統(tǒng)構

52、成圖如3-1所示。進水系統(tǒng)由進水電磁閥與水位開關組成;排水系統(tǒng)由排水電磁閥、排水泵以及水位開關組成;消毒系統(tǒng)采用臭氧發(fā)生器產生的臭氧進行消毒;加熱系統(tǒng)是由功率為1100W的加熱器和最高允許溫度為90℃的限溫器組成;根據餐具的裝取方式的不同門有頂開式和前開式兩種。由于超聲清洗時要求的水位較高，有350mm左右，對前開式而言，高水位產生的大壓力會增加門的密封的難度，因而采取頂開式，這樣容易滿足密封要求，同時也減少了洗碗機所占的橫向面積。 圖3-1洗碗機系統(tǒng)構成圖 下面介紹各重要部件的設計。 3.2重要部件的設計 3.2.1超聲清洗系統(tǒng) 超聲波清洗系統(tǒng)

53、由三個核心部分組成，即清洗槽、超聲波發(fā)生器和超聲波換能器。其結構示意圖如3-2所示。 圖3-2超聲清洗系統(tǒng)結構示意圖 1-洗滌泵進水孔 2-洗滌泵排水孔 3-排水泵進水孔 4-臭氧發(fā)生器輸出口 5-排水孔 6-超聲波換能器 7-清洗槽 8-超聲波發(fā)生器 9-洗滌泵出水孔 10-進水孔 11-洗滌泵排水孔 1.超聲清洗槽 超聲清洗槽的主要作用是容納清洗液和將要清洗的器件。根據洗碗機的要求，現來確定清洗槽的結構。 (1)尺寸 清洗槽的尺寸大小是最主要的指標。對于家用洗碗機，一般面向3 ^-5口之家，因而根據能合理放置3～5個碗，

54、4～8個盤子，3～5個杯子，若干筷子、刀叉等餐具的碗籃的尺寸結構，來選擇清洗槽的尺寸。 (2)幾何形狀 由于超聲波的作用區(qū)域主要就是在洗滌槽內，所以洗滌槽的幾何形狀會影響到超聲波聲場在其中的分布。根據清洗量，洗滌槽設計為470×410×420mm的長方體這種對稱結構，超聲聲場在其中的分布會比較均勻，使洗滌槽的各個角落都能取得較好的清洗效果。為了防止殘渣堵塞洗滌泵和排水泵，確保清洗過程正常進行，清洗槽底部向外凸出一小長方體槽，底部與它之間加過濾網。洗滌泵和排水泵的進水口在此小長方體內，這樣就可以阻攔殘渣。同時，加熱器放置在此小長方體內，確保熱的均勻性和可靠性。為保證消毒效果最

55、好，臭氧發(fā)生器的輸出口即臭氧的出口放在洗滌槽的底部，使臭氧充分溶解在水中。 (3)槽壁的厚度 由于超聲水化腐蝕的影響，所以超聲波洗滌槽的槽壁總是或多或少有一定的損耗。雖然這種損耗比較小，但是隨著時間的增長會使超聲清洗的一些參數發(fā)聲變化，所以選擇316#, 2mm不銹鋼板，此種鋼板耐腐蝕性能較好，而且與換能器的粘結強度好。清洗槽的結構圖如3-3所示。 圖3-3清洗槽結構圖 3.2.2噴臂沖洗系統(tǒng) 為了保證沖洗的充分性，清洗泵出水口連接兩個噴臂，分別安裝在洗滌槽底部和側面，即圖3-2中的2和11兩孔處，

56、 圖3-4噴臂沖洗系統(tǒng)結構示意圖 從水平和垂直方向上對餐具進行清洗。管路采用PVC材料的管和頭，并用PVC膠進行密封。PVC即聚氯乙烯，它有強度高、造價低、可回收利用、性能受環(huán)境影響小、安全衛(wèi)生等特點。噴臂系統(tǒng)的結構示意圖如3-6所示。 3.2.3水位系統(tǒng) 進、排水系統(tǒng)中最重要部分的就是采用何種水位開關來檢測所需水位，使結構最簡單，使用的部件最少，控制也較容易。而干簧管外加磁鐵組成的結構剛好滿足要求。超聲清洗和噴臂沖洗的水位要求不一樣，超聲清洗水位保證在350mm高左右，而噴臂沖洗所需水位為30mm左右的高度。對于排水是否完成的檢測，同樣選擇水位開關作為檢測的信

57、號，它的安裝高度保證不高于清洗槽的最低處，水位系統(tǒng)的結構示意圖如3-5所示，其中標3’處與圖3-2中3處相接。為防止水位開關所在的管道在進水時成為密閉端，用針管開小孔使管道內、外氣壓相通，保證水位開關的正常。 圖3-5水位系統(tǒng)結構示意圖 3.3結構總成 根據上面設計的各部件，洗碗機系統(tǒng)的整體結構示意圖如3-6所示。其中限溫器通過導熱性好的密封蓋與加熱器相貼，當發(fā)生空燒時，有效進行保護。 圖3-6 洗碗機總體結構示意圖 第四章 總結與展望 4.1總結 洗碗機生產技術在國外已經比較成熟，但它主要適合國外以

58、碟、盤等扁平狀的餐具。而我國是以碗為主要餐具的國家，碗具類型、規(guī)格、式樣五花八門，碗的凹度大，且比較油膩?，F有洗碗機大多采用噴臂式，水流較強，但是沖刷點還是有可能不能遍布碗壁各處，洗滌效果并不如洗碗機生產廠家標榜的那樣好，且均需專用的洗滌劑。 迄今為止，超聲波清洗技術在家用洗碗機的應用在我國還屬空白。在世界上人口最多的中國，洗碗機有很廣闊的消費市場，尤其是無需任何洗滌劑的超聲波洗碗機。因此，本課題所作的研究工作具有非常重要的意義。 現把設計中具有的優(yōu)點和創(chuàng)新之處總結如下: 1.洗滌方式獨特。采用超聲波清洗，在洗滌過程中不需加入任何洗滌劑，避免了洗滌劑對環(huán)境的污染，

59、省去了沖洗洗凈劑和購買專用洗滌劑的麻煩，節(jié)約時間，也省電。同時，除超聲清洗外，還配備噴臂沖洗，使清洗更加徹底避免了清洗死角。此外，在超聲清洗的排水過程中，加上噴臂的轉動，這解決了超聲清洗存在的油污會重新豁附餐具的缺點。這是本設計最突出的優(yōu)點; 2.噴洗形式的獨特。與市場上現有的上、下雙噴臂洗碗機不同的是，此洗碗機的噴臂分別裝在洗滌槽的底部和側面，不單單從垂直方向上對餐具進行清洗，而且從水平方向也進行沖洗: 3.選材新穎。采用不銹鋼清洗槽。長期使用洗碗機也不易有異味，且容易清洗。 4.2前景展望 本課題所研制的洗碗機是比較成功的，實現了設計目標，但同時也還存在一些

60、缺陷，因此所作的工作還有很多需要進一步的研究。 1.造價高。由于超聲波發(fā)生器和換能器的價格較貴，造成超聲波洗碗機的造價較高，這是急需解決的問題; 2.對于洗碗過程中的食物殘渣，雖洗碗機中設有過濾裝置，但最終還是需要人工把它拿出，這并不能體現出洗碗機的全自動化。因而可以考慮在洗碗機內設置電機帶動帶有刀片的轉動裝置，攪碎食物殘渣，使其能排出而不會堵塞下水管道; 3.此洗碗機僅作為洗碗，可適當考慮讓其與洗瓜果蔬菜結合起來，達到一機多用，這樣更易得到消費者的認可，有利于此類產品的普及。 超聲波家用洗碗機是一個嶄新的產品，隨著人們對生活品質要求的越來越高，環(huán)保型的超聲波家用洗碗機將會成為繼洗衣機后消費的又一大熱點，因而它的市場前景將是非常廣闊。由于它的壞保、高效等優(yōu)點，終究有一天會普及全國。 參考文獻： 32