基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统及低噪集成灶

摘要

本申请提供了基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，使得集成灶在吸油烟时的运行噪音得到降低，同时，使得吸油烟的效果得到提升。对应的，本申请还提供了采用了基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统的低噪集成灶。对于降噪装置，本申请的第一种技术方案如下：基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，包括集成灶头部外壳(1)和设于集成灶头部外壳(1)上的前挡板(3)；所述集成灶头部外壳(1)和前挡板(3)形成后吸风通道；所述后吸风通道中设有导风装置(5)；所述导风装置(5)包括导流前板(501)；所述导流前板(501)的型线采用多目标优化方法确定。

说明书

技术领域

本申请涉及集成灶噪音控制技术，具体的说是涉及基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，以及采用了该集成灶头部降噪系统的集成灶。

背景技术

集成灶作为一种集吸油烟机、燃气灶、消毒柜、储藏柜等多种功能于一体的新式厨房电器，具有节省空间、吸烟效果好，节能环保等优点，深受用户的喜爱。集成灶可分为头部、风机系统、烹饪系统三个部分，而集成灶头部通常分为两部分：上吸风室和后吸风通道，上吸风室位于后吸风通道上方位置。上吸风室具有滤网，烹饪过程中产生的油烟在风机系统产生的负压作用下首先通过滤网进入到上吸风室，随后向下进入到后吸风通道，再依次经过风箱和出风道向外排出至大气中。

集成灶作为一个新兴产业，随着市场规模不断扩大，竞争也日趋激烈，许多集成灶企业为了得到更好的发展，加大了技术研发的投入，但目前集成灶性能的提升主要围绕风机系统的改进，基本忽视了对其头部结构的研究。目前，行业内对集成灶头部优化主要在于外观设计，鲜有对头部内的结构展开研究的相关报道。

发明内容

本申请提供了基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，使得集成灶在吸油烟时的运行噪音得到降低，同时，使得吸油烟的效果得到提升。对应的，本申请还提供了采用了基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统的低噪集成灶。

对于降噪系统，本申请提供两种技术方案：

本申请降噪系统的第一种技术方案如下：

基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，包括集成灶头部外壳和设于集成灶头部外壳上的前挡板；所述集成灶头部外壳和前挡板形成后吸风通道；所述后吸风通道中设有导风装置；所述导风装置包括导流前板；所述导流前板的型线采用多目标优化方法确定。

本申请的上述降噪系统的第一种技术方案中，后吸风通道中设有导风装置，导风装置的导流前板的型线采用多目标优化方法确定，改善了油烟流线，减小了能量损失，从而产生降噪效果，且油烟流动更加顺畅，流速更快，吸油烟效果也得到提升。

前述的基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统中，所述导流前板的型线可以按照以下步骤确定：

步骤一：对集成灶头部后吸风通道侧面进行区域划分，设置若干控制点对导流前板的型线进行控制；

集成灶头部后吸风通道的宽度为a，后吸风通道顶端与底端的距离为b；令头部外壳左下端点为O点，右下端点为Q点，前挡板上端点为D点，D点沿水平方向在头部外壳后板上的投影为P点。以O点为原点，沿线段OQ设X轴，

令导流前板的型线为L，在L上选取5个坐标点，分别为点O、A、B、C、D，其中：O点为L起点，D点为L终点，坐标分别为(0，0)，(0，a)；A、B、C为L的三个控制点，坐标分别记为(x

令点O、D、P与Q围成区域为N；控制点A、B、C在区域N内运动，并规定：

x

y

x

y

步骤二：基于控制点与B样条曲线函数确定导流前板型线函数；

由步骤一确定的控制点A、B、C，根据Hartley-Judd算法生成非均匀二次B样条节点矢量，为满足计算要求，要求k＝3；其中根据Hartley-Judd算法，保证非均匀B样条曲线连续性同时，再通过考察控制点围成多边形的各条边的和，再将定义域内节点长度予以规范化得到节点矢量，具体的，定义域内节点区间长度按下式计算：

式中：l

根据计算出的节点矢量，利用de Boor-Cox递推公式计算基函数F

m+1＝n+k+2 (6)

然后由基函数和控制点得到直角坐标系形式下的导流前板型线上的点；其中deBoor-Cox递推公式为：

式中F

确定二次导流前板型线函数为：

式中：P

步骤三：从式(1)-(4)给出的设计变量取值范围中采用最优拉丁超立方实验设计方法抽取样本点，由样本点所确定的导流前板型线，采用三维设计软件根据进行几何建模，并对其进行仿真计算，获取各模型出口风量及噪声值；

步骤四：基于近似模型建立设计变量与出口风量、噪声的函数关系，并根据决定系数R

进一步，所述近似模型可以为响应面方法、RBF神经网络或Kriging方法。

作为优化，前述的基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统中，所述导风装置还包括设于导流前板前表面的一对导流翼板；所述导流翼板的型线采用多目标优化方法确定。通过设置导流翼板，可以进一步降低吸油烟时产生的风噪。

进一步，所述导流翼板的型线可以按照以下步骤确定：

步骤一：对集成灶头部后吸风通道正面进行区域划分，设置若干控制点对导流翼板的型线进行控制；

后吸风通道顶端和与底端的距离为b，后吸风通道的宽度为c；令导流前板左下端点为O′点，左上端点为E点，导流前板中线与导流前板上端交于H点，与导流前板下端交于I点。以O′点为原点，沿线段OI设X轴，

令导流翼板的型线为L′，在L′上选取3个坐标点，分别为点E、F、G，其中：E点为L′起点，G点为L′终点，E点坐标为(0，b)；F、G为L′的两个控制点，坐标分别记为(x

令点O、E、H与I围成区域为N′；控制点F、G在区域N′内运动，并规定：

x

y

x

y

步骤二：基于控制点与B样条曲线函数确定导流前板型线函数；

由步骤一确定的控制点F、G，根据Hartley-Judd算法生成非均匀二次B样条节点矢量，为满足计算要求，要求k＝2；其中根据Hartley-Judd算法，保证非均匀B样条曲线连续性同时，再通过考察控制点围成多边形的各条边的和，再将定义域内节点长度予以规范化得到节点矢量，具体的，定义域内节点区间长度按下式计算：

式中：l

根据计算出的节点矢量，利用de Boor-Cox递推公式计算基函数F

m+1＝n+k+2 (14)

然后由基函数和控制点可得到直角坐标系形式下的导流翼板型线上的点；其中deBoor-Cox递推公式为：

式中F

确定二次导流翼板型线函数为：

式中：P

步骤三：从式(9)-(12)给出的设计变量取值范围中采用最优拉丁超立方实验设计方法抽取样本点，由样本点所确定的导流翼板型线，采用三维设计软件根据进行几何建模，并对其进行仿真计算，获取各模型出口风量及噪声值；

步骤四：基于近似模型建立设计变量与出口风量及噪声的函数关系，并根据决定系数R

作为优化，前述的基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统中，所述导流前板(501)上设有吸音结构。通过设置吸音结构可以进一步降低噪音。

进一步，所述导流前板的迎风面上加工有阵列分布的变截面微缝孔，形成吸声结构；所述变截面微缝孔由条形微缝孔和分别设于条形微缝孔两侧的两个向外渐扩的变截面锥型孔组成。试验表明，此时降噪效果相对较好。

本申请降噪系统的第二种技术方案如下：

基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，包括集成灶头部外壳和设于集成灶头部外壳上的前挡板；所述集成灶头部外壳和前挡板(3)形成后吸风通道；所述后吸风通道中设有导风装置；所述导风装置包括一对导流翼板；所述导流翼板的型线采用多目标优化方法确定。

本申请的上述降噪系统的第二种技术方案中，后吸风通道中设有导风装置，导风装置的导流翼板的型线采用多目标优化方法确定，改善了油烟流线，减小了能量损失，从而产生降噪效果。

前述的基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统中，所述导流翼板的型线可以按照以下步骤确定：

步骤一：对集成灶头部后吸风通道正面进行区域划分，设置若干控制点对导流翼板的型线进行控制；

后吸风通道顶端与底端的距离为b，后吸风通道的宽度为c；令前挡板左下端点为O′点，左上端点为E点，前挡板中线与其上端交于H点，与其下端交于I点。以O′点为原点，以线段OI设X轴，

令导流翼板的型线为L′，在L′上选取3个坐标点，分别为点E、F、G，其中：E点为L′起点，G点为L′终点，E点坐标为(0，b)；F、G为L′的两个控制点，坐标分别记为(x

令点O、E、H与I围成区域为N′；控制点F、G在区域N′内运动，并规定：

x

y

x

y

步骤二：基于控制点与B样条曲线函数确定导流前板型线函数；

由步骤一确定的控制点F、G，根据Hartley-Judd算法生成非均匀二次B样条节点矢量，为满足计算要求，要求k＝2；其中根据Hartley-Judd算法，保证非均匀B样条曲线连续性同时，再通过考察控制点围成多边形的各条边的和，再将定义域内节点长度予以规范化得到节点矢量，具体的，定义域内节点区间长度按下式计算：

式中：l

根据计算出的节点矢量，利用de Boor-Cox递推公式计算基函数F

m+1＝n+k+2 (14)

然后由基函数和控制点可得到直角坐标系形式下的导流翼板型线上的点；其中deBoor-Cox递推公式为：

式中F

综上所述，可以确定二次导流翼板型线函数为：

式中：P

步骤三：从式(9)-(12)给出的设计变量取值范围中采用最优拉丁超立方实验设计方法抽取样本点，由样本点所确定的导流翼板型线，采用三维设计软件根据进行几何建模，并对其进行仿真计算，获取各模型出口风量及噪声值；

步骤四：基于近似模型建立设计变量与出口风量及噪声的函数关系，并根据决定系数R

对于集成灶，本申请提供如下技术方案：

低噪集成灶，采用了前述本申请的基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统。

集成灶采用本申请的基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统，吸油烟时产生的噪音较低，且吸油烟效果较好。

附图说明

图1为本发明实施例的集成灶的结构示意图；

图2为本发明实施例中前挡板示意图；

图3为本发明实施例的集成灶的示意图(拆掉前挡板和导流装置)；

图4为本发明实施例的集成灶的侧面剖视图；

图5为图4视图的局部放大图；

图6为本发明实施例中导流前板型线示意图；

图7为本发明实施例的集成灶的正面示意图(拆除前挡板)；

图8为本发明实施例的集成灶的背面剖视图；

图9为本发明实施例灶中导流翼板局部放大图；

图10为本发明实施例中导流翼板型线示意图；

图11为本发明实施例中的导流装置示意图；

图12为本发明实施例中的变截面微缝孔正面局部放大图；

图13为本发明实施例中的变截面微缝孔侧面局部放大图；

附图中标记为：1-集成灶头部外壳，2-进口格栅，201-格栅孔，3-前挡板，301-内置磁条，4-前沿板，5-导流装置，501-导流前板，502-导流翼板，503-变截面微缝孔、5031-条形微缝孔、5032-变截面锥型孔、504-拆装把手、505-漏油缺口，6-导流装置定位槽，7-风机系统，8-进风箱，9-导风箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。以下实施例中没有详细说明的内容均为本领域技术常识。

实施例：

本实施例提供了一种低噪音的集成灶，该集成灶采用了基于多目标优化方法的集成灶头部降噪系统。

在本实施例中，集成灶头部外壳1与进口格栅2(工作时，油烟从格栅孔201进入)、前挡板3和前沿板4共同组成集成灶的进风系统，其代表了目前市场上大部分集成灶头部设计造型。风机系统7、进风箱8和导风箱9与集成灶的进风系统共同构成集成灶风道系统。

在本实施中，集成灶头部降噪系统包括集成灶头部外壳1和设于集成灶头部外壳1上的前挡板3；所述集成灶头部外壳1和前挡板3形成的后导风通道中设有导风装置5；所述导风装置5包括导流前板501和导流翼板502。导流装置5通过优化集成灶头部空间结构来实现降噪功能。首先，对集成灶头部流域空间(后导风通道)在侧面和正面两个方向分别进行区域划分，设置若干控制点对导流板型线进行控制；其次，抽取样本点，基于样本点参数确定控制点位置，采用B样条曲线函数确定导流前板501和导流翼板502型线函数；再次，由确定的侧面和正面两个方向的导流板型线(侧面方向确定的是导流前板501，正面方向确定为导流翼板502)，采用三维设计软件将其组合并进行几何建模，然后对其进行仿真计算；最后，基于近似模型建立设计变量与风量、噪声的函数关系，采用优化算法对近似模型进行寻优。

在本实施例中，所述导流前板501的型线按照以下步骤确定：

步骤一：对集成灶头部后吸风通道侧面进行区域划分，设置若干控制点对导流前板501的型线进行控制；

集成灶头部后吸风通道的宽度为a，后吸风通道顶端与底端的距离为b；令头部外壳左下端点为O点，右下端点为Q点，前挡板3上端点为D点，D点沿水平方向在头部外壳后板上的投影为P点。以O点为原点，沿线段OQ设X轴，

令导流前板501的型线为L，在L上选取5个坐标点，分别为点O、A、B、C、D，其中：O点为L起点，D点为L终点，坐标分别为(0，0)，(0，a)；A、B、C为L的三个控制点，坐标分别记为(x

令点O、D、P与Q围成区域为N；控制点A、B、C在区域N内运动，并规定：

x

y

x

y

步骤二：基于控制点与B样条曲线函数确定导流前板型线函数；

由步骤一确定的控制点A、B、C，根据Hartley-Judd算法生成非均匀二次B样条节点矢量，为满足计算要求，要求k＝3；其中根据Hartley-Judd算法，保证非均匀B样条曲线连续性同时，再通过考察控制点围成多边形的各条边的和，再将定义域内节点长度予以规范化得到节点矢量，具体的，定义域内节点区间长度按下式计算：

式中：l

根据计算出的节点矢量，利用de Boor-Cox递推公式计算基函数F

m+1＝n+k+2 (6)

然后由基函数和控制点得到直角坐标系形式下的导流前板型线上的点；其中deBoor-Cox递推公式为：

式中F

确定二次导流前板型线函数为：

式中：P

步骤三：从式(1)-(4)给出的设计变量取值范围中采用最优拉丁超立方实验设计方法抽取样本点，由样本点所确定的导流前板型线，采用三维设计软件根据进行几何建模，并对其进行仿真计算，获取各模型出口风量及噪声值；

步骤四：基于近似模型建立设计变量与出口风量、噪声的函数关系，并根据决定系数R

所述导流翼板502的型线按照以下步骤确定：

步骤一：对集成灶头部后吸风通道正面进行区域划分，设置若干控制点对导流翼板502的型线进行控制；

后吸风通道顶端和与底端的距离为b，后吸风通道的宽度为c；令导流前板501左下端点为O′点，左上端点为E点，导流前板501中线与导流前板501上端交于H点，与导流前板501下端交于I点。以O′点为原点，沿线段OI设X轴，

令导流翼板502的型线为L′，在L′上选取3个坐标点，分别为点E、F、G，其中：E点为L′起点，G点为L′终点，E点坐标为(0，b)；F、G为L′的两个控制点，坐标分别记为(x

令点O、E、H与I围成区域为N′；控制点F、G在区域N′内运动，并规定：

x

y

x

y

步骤二：基于控制点与B样条曲线函数确定导流前板型线函数；

由步骤一确定的控制点F、G，根据Hartley-Judd算法生成非均匀二次B样条节点矢量，为满足计算要求，要求k＝2；其中根据Hartley-Judd算法，保证非均匀B样条曲线连续性同时，再通过考察控制点围成多边形的各条边的和，再将定义域内节点长度予以规范化得到节点矢量，具体的，定义域内节点区间长度按下式计算：

式中：l

根据计算出的节点矢量，利用de Boor-Cox递推公式计算基函数F

m+1＝n+k+2 (14)

然后由基函数和控制点可得到直角坐标系形式下的导流翼板型线上的点；其中deBoor-Cox递推公式为：

式中F

确定二次导流翼板型线函数为：

式中：P

步骤三：从式9-12给出的设计变量取值范围中采用最优拉丁超立方实验设计方法抽取样本点，由样本点所确定的导流翼板型线，采用三维设计软件根据进行几何建模，并对其进行仿真计算，获取各模型出口风量及噪声值；

步骤四：基于近似模型建立设计变量与出口风量及噪声的函数关系，并根据决定系数R

在本实施例中，所述近似模型为Kriging方法。

前挡板3和导流前板501形成的空腔结构为微穿孔板吸声结构的设置创造了条件。在本实施例中，所述导流前板501的迎风面上加工有阵列分布的变截面微缝孔503，形成吸声结构；所述变截面微缝孔503由条形微缝孔5031和分别设于条形微缝孔5031两侧的两个向外渐扩的变截面锥型孔5032(设置变截面锥型孔5032，可以在厚板上实现类似于薄板的吸声性能，同时保证导流前板501的结构强度)组成。通过在导流前板501的迎风面上设置上述吸声结构，可以进一步降低抽油烟机时产生的风噪。在本实施例中，条形微缝孔5031的尺寸为0.05×2.0mm，厚度为0.05mm；变截面锥型孔5032的大孔端尺寸为2.0×2.0mm。实施本发明方案时，可以在导流前板501的迎风面上加工出常规的微孔板吸声结构达到降低噪音的目的，也可以在导流前板501的迎风面上加工通道孔，再设置吸音棉形成吸声结构，达到降噪目的，但是，这些吸声结构的降噪效果都不及本实施例中设置变截面微缝孔503产生的降噪效果好。

在本实施例中，所述导流前板501上设有拆装把手504。设置拆装把手504，使得拆装、清洗较为方便。

在本实施例中，所述导流前板501的下边沿设有漏油缺口505，从而使得导流前板501和前挡板3形成的空腔底部具有漏油孔。工作时，少量油烟从变截面微缝孔503进入空腔中，漏油孔可排除空腔内残留的油滴，保持空腔清洁，保障降噪效果。

在本实施例中，所述集成灶头部外壳1的后板上设有导流装置定位槽6，所述导流翼板502嵌入导流装置定位槽6形成安装定位。在安装导流装置5时，可使导流翼板502嵌入其中，定位导流装置的安装位置，并保证封闭性，保障降噪效果。

在本实施例中，所述前挡板3上设有磁条301，通过磁条301的磁吸力吸附于集成灶头部外壳1上。前挡板3通过磁吸力固定，具有拆装方便的优点。

经试验，本申请实施例的集成灶运行时，相比后吸风通道中没有设置导风装置的现有产品，噪音降低了约3dB。上述实施例为发明人团队目前掌握的最优实施例，试验表明，实施本申请技术方案时，如果仅设置导流前板501，而没有设置导流翼板502和变截面微缝孔503，噪音相对现有产品降低约1.5dB；如果仅设置导流翼板502，噪音相对现有产品降低约1.5dB；如果设置了导流前板501和导流翼板502，不设置变截面微缝孔503，噪音相对现有产品降低约2dB。

上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。