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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(chǎn)品10 1.2.5 國內(nèi)洗碗機的發(fā)展歷程及幾個洗碗機品牌的特點??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 3.2.2 噴臂沖洗系統(tǒng)24

2、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 摘要 隨著人們生活品質(zhì)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(xiàn)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(chǎn)品普及程度已經(jīng)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(chǎn)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

3、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。 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(nèi)的相對空化強 度，?給超聲清洗參數(shù)的選擇提供依據(jù)，繼而通過正交試驗優(yōu)選出超聲洗滌 參數(shù)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45C熱水沖洗（5min）—超聲洗（9min）—60C 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

4、thedevelopmentofstandardoflivingandquickeningofworkingrhythm,thecriteriontochooseelectricalhouseholdapplianceshasbeenchangedfromonlypursuingfunctionalrealizationprimarilytoregardingenergy-conservation,security,environmentalprotectionasbasicgoal,progressively.Sincethereformandopening-up,thepopulariza

5、tionofourelectricalhouseholdproductshasalreadyreachedtoquitehighdegree.However,thefieldofhomedishwasherhashadenormousmarketpotentialbutundevelopedfieldallthetime.Itismainlybecausethetraditionaldishwasherproductscan'tmeettheneedsofwashingofChinesetableware,washingtimeislongandenergyconsumptionisgreat

6、.Aimedattheseproblems,ultrasoniccleaningtechnologyisappliedinthefieldofhomedishwasher.Andanultrasonicdishwasherwithenergy-conservationandenvironmentalprotectionwasencouragedtoresearchanddevelop. Aimedatthecharacteristicsofultrasonicrinseandtablewarecleaningandtheinstructionsforuse,abran-newdesignis

7、madeinoneaspectsofthedishwasher:thebulkstructure. Intheaspectofstructure,thecleaningtroughismadeofthestainlesssteel;structureismorecompact,controliseasierandthecleaningeffectisbetterthroughthedesignsofultrasonicsystem,multi-orientationspraysystemandthecontrolsystemofwaterlevel; Intheaspectofcleani

8、ngtechnique,theintensityofrelativecavitationinthecleaningtroughisanalyzedbythemethodofcorrodingaluminumfoil,whichprovidedthebasisforthechoiceofultrasoniccleaningparameter.Thenultrasoniccleaningparameterandcleaningprocedureareconfirmedexcellentlythroughthemethodoforthogonalexperimentaldesign.Thebestp

9、arameterisultrasonicpower300w,sweptcleaningtime9min,roomtemperatureandthecleaningprocedureissprinklingwith45°Chotwater(5min.)—rinsewithultrasonic(9min.)—sprinklingwith60Chotwater(5min.). KEYWORDS:Ultrasonicrinse;gushingarm;structuredesign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(zhì)的提高和工作節(jié)奏的加 快，選購家用電器為自己減輕家務，享受

10、更多的休閑時間，己經(jīng)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，自

11、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(chǎn)品。 造成這種情況的原因有很多。從客觀方面來說,產(chǎn)品自身有許多不 足。首先是現(xiàn)在的洗碗機生產(chǎn)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(jīng)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

12、上其它家用電器一起運作，令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(nèi)己有的洗碗機品牌，像小天 鵝、美的、海爾、澳柯瑪?shù)?，最低價格都在1000元以上。再加上現(xiàn)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(nèi)膽，時間一長，內(nèi)膽不僅 有異味，而且變得油膩不易清洗，出現(xiàn)“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

13、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(jīng)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(xiàn)代家庭的好 幫手。 1.2.1 洗碗機的分類 現(xiàn)有的洗碗機種類繁多，款式多樣

14、。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）;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(nèi)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-型、澳柯瑪

15、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WQP系列、WQP系列以及WQP1系列、小天鵝WQP-410型和美的WP5A和WP5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1-1WQP4-2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(wǎng)13-門14-排氣口15-排水管16-進水管17-碗籃 （ 2） 機門機門

16、為雙層結構，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(nèi)洗滌情況。 （ 3） ）內(nèi)膽也就是清洗槽，它有不銹鋼和塑料兩種。對于不銹鋼內(nèi) 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(nèi)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

17、系統(tǒng)的核心。對于機械式程控器，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T洗滌T漂洗T消毒T排水 T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(xiàn)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

18、程序后，洗碗機在微電腦程控器的控制下，自動完成整 個清洗程序。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(jù)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

19、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(nèi)。 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

20、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 ，般有壓力式、浮力式和液位傳感器式三種類型 WQP4-2 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

21、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臂腔體內(nèi)，再經(jīng)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(nèi)膽壁上。使用前將漂洗劑注入漂洗分配器內(nèi)，旋好旋蓋，根據(jù)水質(zhì) 的硬度調(diào)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(nèi) 設置凹坑供投放洗滌劑之用，使用時根據(jù)餐

22、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(nèi)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(xiàn)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

23、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(jīng)排水泵排出，最后利用高溫余熱完成餐具的烘 F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

24、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

25、電磁閥3-呼吸器3.1-定量水箱4-軟水裝置 4.1-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(nèi)與水混

26、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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品并沒有形成家用市場

27、。1954年，美國GE公司生產(chǎn)了第一臺自動 臺式洗碗機，不僅洗滌性能有了提高，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(xiàn)，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(chǎn)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

28、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 生產(chǎn)大國，其產(chǎn)量占世界首位，近年來一直保持在300萬臺以上。主要生 產(chǎn)公司有GE、Whirlpool、DesignandManufacturing、WCI和Maytag 等。目前流行的有Maytag公司和GE公司生產(chǎn)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

29、 加侖。耗電年平均為44美元，比現(xiàn)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品采用的左右 二排成對噴嘴的基礎上增加了對機內(nèi)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

30、，從而提高了洗凈度。且采用了溫度傳感器，可 把在配管內(nèi)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(nèi)安裝了靜音裝置，實現(xiàn)了低噪聲化，對于排氣通路，采用迷宮狀曲線 形狀，把機內(nèi)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-S20（型。此洗碗機的外殼、內(nèi)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” 程序”、 “高溫程序”外，還有專為預洗用的“預洗程序”，為精細

31、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EDU30（型。此機型薄小，卻有40件、6人份的大容量， 且設有上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-32/型。該產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)達 到了51%?，F(xiàn)德國有像Bosch、Bauknecht、Miele、AEG、Brown Boeri、B

32、lomberg和Siemens等20家洗碗機生產(chǎn)廠。意大利有像 Candy、Zanussi、Delonghd和Merloni等21家。法國有Thomson和 Moulinex等公司。英國有Denwoodsme和Russell等。西班牙有Fagor、 BRSIkellsa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(jù)碗碟的污垢度不同合理選用。意大利Candy公司研 制的Ecosystem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(nèi)側之間加了內(nèi)襯，

33、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。還裝有該公司專門開發(fā)的“SmegOrkital”裝置， 可使水流至碗具的任何地方。西班牙Fagor公司生產(chǎn)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(wǎng)架高度調(diào)節(jié)裝置、鹽份調(diào)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(nèi)

34、門等，對部件采取防 銹保護。 1.2.5 國內(nèi)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(chǎn)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，當時有萬家樂、水仙、京美、意百納等品牌生產(chǎn)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(chǎn)的萬家樂牌。但 在當時中國人民生活水平所限下，國產(chǎn)洗碗機價格在1000多元/臺還是 一件奢侈品，產(chǎn)品滯銷致使生產(chǎn)廠家陸續(xù)停產(chǎn)。近年來，多數(shù)城市家庭已 經(jīng)達到小康生活水平，洗碗機生產(chǎn)需求再度興起。90年代后期，我國正 式建立了大規(guī)模生產(chǎn)流水線，開始引進生產(chǎn)家用洗碗機。剛開始，只是 借用或摹仿進口機的外

35、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(chǎn)線的除 了小天鵝外還有海爾、美的、澳柯瑪?shù)戎?。下面對國?nèi)現(xiàn)有的幾家 較大洗碗機生產(chǎn)公司的產(chǎn)品技術特點作一比較。 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WQP4-2WQP4-和WQP4-2000三個型號。 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(wǎng)設置在洗碗機 前側，方便用戶進

36、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WQP6-2WQP6-2BWQP6-型。均使用了 800MM高度的國情化設計。內(nèi)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(nèi)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-AF、MWQP12-AFM、2WQP12-

37、BF、E WQP12-CBEWQP12-ABMWQP12-ABM等型。均采用節(jié)能單層洗，節(jié)水 節(jié)電。設有水質(zhì)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(jīng)濟洗滌按鈕。設有預約洗滌時間。采用優(yōu)化的洗滌系統(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WX04-4,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-450、1WQPB-4502、WQPB-450、 3WQP8-4504、WQP8-8001WQP12-6001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 內(nèi)膽

38、。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WQP一4501、WQP一4504、WQP12-600型還有經(jīng)濟洗滌程 序。 3. 美的洗碗機有柜式洗碗機和臺式洗碗機。 柜式洗碗機包括WQP8-8002、WQP8-8002A、WQP8- 8002B、WQP8-8206WQPB-8206AWQPB-8206BWQPB-801、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750C,且具有自動排渣功能。對于WQP88002系 列，配置了軟水器（其中WQPB-8002為磁化器），機械程控器，且利用 余熱干

39、燥。對于WQPB-820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WQP一8010型，為純平面板，可加貼裝飾板，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,WP等型。其最高 水溫可達80C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WPS型采用電子程控器外，其余均用機械程控 器，除WPS型外均為透明視窗。 4. 澳柯瑪洗碗機包括WQP12-5WQP9-1WQP9-2三個型號柜式洗 碗機

40、。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(chǎn)生。有上下噴臂，超強力立體式?jīng)_刷 洗滌。采用特殊靜音設計，利用高溫消毒。 5. 溫嶺市康力洗碗機此公司生產(chǎn)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WQP4-00和WQP10-002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

41、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(chǎn)WQP50-00型工業(yè)中型洗碗機和 WQP600-00型工業(yè)流程洗碗機。 6. 天津Hoba戌霍巴特)洗碗機它包括臺下式FE-60、GF-20型， 提拉式AM-2AM-3型，通道式C-44B、C-44E、C64B型，長龍式FT-110 型，加熱器式TYP-180TYP-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(xiàn)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

42、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)等功能部件 ;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(jīng) 成為很多工業(yè)產(chǎn)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

43、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(zhì)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(zhì)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(zhì)內(nèi)稠密和稀疏的交替過程，可以用體積元內(nèi)的壓強、溫度、 密度以及質(zhì)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(zhì)。 通常用聲壓來描述

44、聲波的一些性質(zhì)。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(chǎn)生的壓強為： p=P-Po(2-1) P就叫聲壓。聲壓一般是時間和空間的函數(shù)，即p=p(x,y,乙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(nèi)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： 幾=帚)PN (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

45、 測出來的數(shù)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(zhì)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(zhì)點速度幅值的情況下，聲強與介質(zhì)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

46、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，但是它的作用卻是在人們第一次發(fā)現(xiàn)超聲時難以想象的。超聲波技 術己經(jīng)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?80kHz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勺超聲波，足可以清洗掉直徑小到O.5um的微粒。 超聲波清洗的

47、原理：當超聲波經(jīng)過液體介質(zhì)時，將以極高的頻率壓 迫液體介質(zhì)振動，使液體分子產(chǎn)生正負交變的沖擊波。當聲強達到一定 數(shù)值時，液體中急劇生長微小空化氣泡并瞬時強烈閉合，產(chǎn)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(zhì)而使整個液 體介質(zhì)振動并產(chǎn)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(nèi)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(zhì)量高、易于實現(xiàn)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

48、、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 堿的 好的效果，效果的比較如下表 清洗方法 剩余殘留物:| r清洗方法 剩余殘留物/% 吹式清洗浸潤式蒸汽式 86 70 65 11口“口，QIT 刷子式 超聲清洗 80-0.5 表2-1清洗效果比較 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、 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(chǎn)中，還可以比較方便的實現(xiàn)遙控或自動化。 超聲波清洗的另一個特點就是對質(zhì)地較硬、聲反射強的材料，如金 屬、玻璃、塑料等，其清

49、洗效果較好；而對質(zhì)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(chǎn)生的臭氧進行消毒； 力口 熱系統(tǒng)是由功率為1100W的加熱器和最高允許溫度為90C的限溫器組成；根據(jù)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350mn左右，對前

50、開式而言，高水位產(chǎn)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。 進水系統(tǒng)］ #水系 統(tǒng)吉、中水IM開關 冰電磁闡 ±律水電 ±井水泵 4水位開E  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 321超聲清洗系統(tǒng) 超聲波清洗系統(tǒng)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 122 $1011 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-

51、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(jù)洗 碗機的要求，現(xiàn)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3八-5 口之家，因而根據(jù)能合理放置3?5個碗，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(nèi)，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(jù)清洗量，洗滌槽設計為 470x410X420mrh的長方體

52、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(wǎng)。洗滌泵和排水泵的進水 口在此小長方體內(nèi)，這樣就可以阻攔殘渣。同時，加熱器放置在此小長 方體內(nèi)，確保熱的均勻性和可靠性。為保證消毒效果最好，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(shù)發(fā)聲變化，

53、所以選擇316#,2mn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 322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, 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。 323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

54、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 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(nèi)、外氣壓相通，保證水位開關的正常。 水位開關（高） 水位開關（中） 3' 含干先口的導柱 水位開關（低） 帶磁K的浮

55、子 液入排水現(xiàn) 圖3-5水位系統(tǒng)結構示意圖 3.3結構總成 根據(jù)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 靳水位開關 進小電核回國聲液強能選 超慮菠發(fā)生器 溥洗液 iiH八soHW. Ww 音音洗摺 /吸收材料 :低水位開關 嘖符一?限溫器■'加熱器 T- /播水電’陋畫—ft水京；\艙子 碗新 餐具 同氧發(fā)生器

56、 第四章總結與展望 4.1 總結 洗碗機生產(chǎn)技術在國外已經(jīng)比較成熟，但它主要適合國外以碟、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。現(xiàn)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(chǎn)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

57、工作具有非常重要 的意義。 現(xiàn)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，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(xiàn)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

58、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(xiàn)了設計目標，但同時 也還存在一些缺陷，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(xiàn)出洗碗機的全自動化。因而 可以考慮在洗碗機內(nèi)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(chǎn)品的普及。 超聲波家用洗碗機是一個嶄新的產(chǎn)品，隨著人們對生活品質(zhì)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：