一种吸油烟机、介质高度检测方法及其控制方法

技术领域

本发明涉及油烟净化装置，尤其是一种吸油烟机，以及该吸油烟机的介质高度检测方法和控制方法。

背景技术

吸油烟机已成为现代家庭中不可或缺的厨房家电设备之一。吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的风机系统吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。

如申请号为201821585923.8的中国实用新型专利公开了一种顶吸式吸油烟机，包括机体、集烟罩，集烟罩内限定出集烟腔，集烟腔的顶部设有进口，集烟腔通过进口与油烟流道连通，集烟腔的底壁上设有敞开口，敞开口位于集烟罩的底壁的中部且与进口相对，吸油烟机还包括冷凝板，冷凝板被构成为平滑的板体结构，冷凝板设在集烟罩的底壁下方且冷凝板的水平投影与敞开口的水平投影具有重合的区域，冷凝板与集烟罩的底壁之间具有预定距离，吸油烟机还包括集油杯，集油杯用于收集冷凝油。

家用吸油烟机的用途是吸排室内烹饪产生的油烟，吸排过程中吸油烟机通过惯性碰撞等物理学原理拦截油烟，将收集下来的油污导入到油杯中。煎炒炸烹饪时所产生的油污量有限，一般油杯容积可够正常使用吸油烟机一两个月不需要倾倒油杯。但当用户进行炖煮烹饪时，锅内汤煮沸产生的大量蒸汽进入到吸油烟机中，在吸油烟机内冷凝后被导入油杯，会出现油杯几天就装满冷凝水的情况。

一方面，水的存在使得油杯的倾倒频次增加，而对于隐藏式油杯用户容易忘记，因而需要增加相应提醒，最好能尽可能减少倾倒次数；另一方面因为水结冰时候体积会膨胀，而一般厨房通风条件好，且少布置空调，天冷时烹饪结束后的油和水流入油杯后遇到低温可能导致油液溢出，进而损坏机器或造成污染。

因此，还有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种吸油烟机，能够方便地检测油杯内的含水量，以便后续的除水，减少用户倾倒油液的频次。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述吸油烟机的介质高度检测方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种上述吸油烟机的控制方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，包括集油组件，所述集油组件包括油杯；其特征在于：所述集油组件还包括：

感温模块，设置在油杯外，能够检测与感温模块贴紧的或与感温模块相对的油杯壁面在油杯高度方向上各个位置的温度；

所述吸油烟机还包括处理器，用于根据感温模块检测到的油杯壁面各个位置的温度计算油杯内分层的不同介质的高度，所述介质至少包括油、水和冰中的一种。

利用水和油密度不同重力分层且与油杯壁面的换热系数不同，进而可以识别分层及不同层高度，一次性检测油和水的高度或体积，以便判断是否需要除水，在除水后也能减少用户倾倒油液的频次，减少溢出风险；而且感温模块位于油杯外侧，与水和油隔离，可避免被污染。

根据本发明的一个方面，所述集油组件还包括能沿油杯高度方向伸缩运动的伸缩杆，所述伸缩杆设置在油杯外侧，所述感温模块设置在伸缩杆上并且贴紧油杯的壁面。

根据本发明的另一个方面，所述感温模块包括红外温度传感器以及用于驱动红外温度传感器转动的转向机构，所述红外温度传感器和油杯间隔布置。

根据本发明的另一个方面，所述感温模块为红外成像模块。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第一个技术方案为：一种如上所述的吸油烟机的介质高度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)执行液位分析；

2)伸缩杆移动一个单位量，所述感温模块采集对应位置油杯壁面的温度；

3)将伸缩杆当前的伸缩位移值L与L1、L2比较，其中，L1为伸缩杆伸出的下限阈值，L2为伸缩杆伸出的上限阈值：

3.1)如果L＜L1，则伸缩杆停止缩回，改为伸出；

3.2)如果L1≤L≤L2，则伸缩杆按当前运动方式继续移动；

3.3)如果L＞L2，则伸缩杆停止伸出，改为缩回；

4)判断伸缩杆是否回到初始位，如果是，进入步骤5)，如果否，则回到步骤2)；

5)判断伸缩杆整个行程中感温模块是否记录无遗漏，如果是，进入步骤6)，如果否，则回到步骤2)；

6)对温度数据和伸缩杆位移进行最小二乘拟合；

7)筛选曲线上导数为0的点或者偏离点；

8)判断偏离点是否在导数为0点的附近，如果是，进入步骤9.1)，如果否，则进入步骤9.2)；

9.1)将偏离点和导数为0的点标记为同一疑似分界点，保留导数为0点的位置，然后进入步骤10)；

9.2)将偏离点和导数为0的点标记为不同的疑似分界点，保留两者的位置，然后进入步骤10)；

10)按高度自上而下对保留的疑似分界点附近数据排序；

11)筛选出不符合分界面前后温度趋势的疑似分界点，并舍弃；

12)根据伸缩杆的位移值和各分界点计算各层高度，得到油层高度H

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第二个技术方案为：一种如上所述的吸油烟机的介质高度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)执行液位分析；

2)所述转向机构驱动红外温度传感器转动，所述红外温度传感器采集当前所对应的油杯壁面的温度；

3)判断红外温度传感器当前的角度θ是否在[θ1，θ2]的范围内，其中，θ1为红外温度传感器转动角度下限值，θ2为红外温度传感器转动角度上限值，如果是，则继续转动，进入步骤4)，如果否，则换向转动，进入步骤4)；

4)判断红外温度传感器是否回到初始位，如果是，进入步骤5)，如果否，则回到步骤2)；

5)判断红外温度传感器整个行程中是否记录无遗漏，如果是，进入步骤6)，如果否，则回到步骤2)；

6)将记录的角度-温度数据换算为高度-温度数据，对温度数据和高度数据进行最小二乘拟合；

7)筛选曲线上导数为0的点或者偏离点；

8)判断偏离点是否在导数为0点的附近，如果是，进入步骤9.1)，如果否，则进入步骤9.2)；

9.1)将偏离点和导数为0的点标记为同一疑似分界点，保留导数为0点的位置，然后进入步骤10)；

9.2)将偏离点和导数为0的点标记为不同的疑似分界点，保留两者的位置，然后进入步骤10)；

10)按高度自上而下对保留的疑似分界点附近数据排序；

11)筛选出不符合分界面前后温度趋势的疑似分界点，并舍弃；

12)根据高度和分界点计算各层高度，得到油层高度H

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第三个技术方案为：一种如上所述的吸油烟机的介质高度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)执行液位分析；

2)红外成像模块检测油杯壁面，读取红外成像模块的数据；

3)对红外成像模块得到的图像进行金字塔分层；

4)对油杯的图像进行边缘检测；

5)提取油杯范围内的温度-高度信息；

6)对温度数据和高度数据进行最小二乘拟合；

7)筛选曲线上导数为0的点或者偏离点；

8)判断偏离点是否在导数为0点的附近，如果是，进入步骤9.1)，如果否，则进入步骤9.2)；

9.1)将偏离点和导数为0的点标记为同一疑似分界点，保留导数为0点的位置，然后进入步骤10)；

9.2)将偏离点和导数为0的点标记为不同的疑似分界点，保留两者的位置，然后进入步骤10)；

10)按高度自上而下对保留的疑似分界点附近数据排序；

11)筛选出不符合分界面前后温度趋势的疑似分界点，并舍弃；

12)根据高度和分界点计算各层高度，得到油层高度H

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机的控制方法，其特征在于：

1)吸油烟机启动；

2)确定感温模块和处理器的工作模式和检测频次，然后进入步骤3)；

3)采用如权利要求5～7中任一项所述的方法检测集油组件的油杯内的介质高度H

3.1)如果H

3.2)如果H

4)根据H

7)计算剩余的水结冰膨胀后冰的体积V

8)计算膨胀后的新总体积预测V

9)获取当前环境温度T1；

10)判断T1＞Ta是否成立，如果是，进入步骤15)，如果否，则表示有结冰风险，进入步骤11)，其中Ta为预设的结冰温度阈值；

11)根据H

12)计算剩余的水结冰膨胀后冰的体积V

13)计算膨胀后的新总体积预测V

14)反查表或计算在水结冰膨胀后，总液位升高后的总体高度H

15)判断H

16)进入除水模式；

17)持续监测H

18)再得到当前的H

为使得感温模块的检测和控制适配吸油烟机的工作状态，所述吸油烟机包括风机，在步骤2)中，通过如下方式确定：

2.1)判断风机是否启动，如果是，则采用正常功耗模式，正常频次检测，进入步骤3)；如果否，则进入步骤2.2)；

2.2)计算距最近关机时间的时间间隔tg，并且判断tg＞tg

优选的，在步骤6)中，Ta∈[0，4℃]。

优选的，所述油杯内部高度为H

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用水和油密度不同重力分层且与油杯壁面的换热系数不同，进而可以识别分层及不同层高度，一次性检测油和水的高度或体积，以便判断是否需要除水，在除水后也能减少用户倾倒油液的频次，减少溢出风险；而且感温模块位于油杯外侧，与水和油隔离，可避免被污染。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的吸油烟机的示意图；

图2为本发明第一个实施例的吸油烟机的集油组件的局部示意图；

图3为吸油烟机的集油组件的油杯中水油混合状态示意图；

图4为图3的状态对应的油杯高度和温度的关系图；

图5为本发明第一个实施例的吸油烟机的控制装置的原理框图；

图6为本发明第一个实施例的吸油烟机的液位检测流程图；

图7为本发明第一个实施例的吸油烟机的控制流程图；

图8为本发明第二个实施例的吸油烟机的集油组件的局部示意图；

图9为本发明第二个实施例的吸油烟机的控制装置的原理框图；

图10为本发明第二个实施例的吸油烟机的液位检测流程图；

图11为本发明第三个实施例的吸油烟机的集油组件的局部示意图；

图12为本发明第三个实施例的吸油烟机的控制装置的原理框图；

图13为本发明第三个实施例的吸油烟机的液位检测流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例一

参见图1和图2，一种吸油烟机，包括集油组件100，在本实施例中，吸油烟机为顶吸式吸油烟机，集油组件100处于外露的状态。可替代的，集油组件100也可以采用如其他现有技术中所公开的，为隐藏式设计的组件。吸油烟机也可以为其他任意现有的形态，如侧吸式、低吸式等。

集油组件100包括油杯1、伸缩杆3和感温模块4。伸缩杆3可以沿着油杯1的后侧壁面作伸缩运动。在本实施例中，感温模块4为接触式的温度传感器，设置在伸缩杆3的底部，随着伸缩杆3的伸缩而贴着油杯1的壁面运动，以测量油杯1壁面的温度。

参见图3和图4，其中图4中温度，纵坐标为油杯高度。油杯1中由于油、水、冰因为密度不同，水层6一般在下部，而油层7在上部，部分水结冰时形成的冰层8会在油层7和水层6之间，形成自然重力分层。油杯1通常由不锈钢、铝合金或塑料等制成，油杯1的壁面和油杯1内的介质(油杯1存在的介质包括空气、油液、水、冰中至少一种)会存在热交换，而不同介质和壁面的换热系数存在明显差异，且比热容也存在明显差异。在对应冰层8的壁面，其温度为最低，而对应油层7的壁面，其温度为最高(此处不与空气层比较)，而对应水层6的壁面，其温度位于两者之间。

因而在用户烹饪过程中可以根据油杯1壁面外侧不同高度温度差异和拐点。且此类特性随着内外温差增大精度提升，温差减小时精度降低，误差略有增大，但也能初步判断拐点。拐点对应油杯1内的介质的分界面，可以结合可控制升降值的伸缩杆3，进而判断水含量或液位是否已经快满，结合环境温度判断比较精准的预测体积变化，进而通过加热去除底部水。

如上所述，当温差较小时为降低精度，而吸油烟机开机使用前后一般会伴随着灶具的开关机，因而吸油烟机外表面温度变化比较大，常见油杯等位置使用时候可以高达50～60°，而不使用时候因为厨房可能开窗，受环境温度影响可能到-20°。而用户在进行烹饪操作时候会使得油杯内外温差很大，这就创造了大温差条件，利于根据温差来判断拐点。

可以结合可控制升降值的伸缩杆，或转到角度的三角法计算等可以得到不同液位深度，进而判断水含量或液位是否已经快满，结合环境温度判断比较精准的预测体积变化，进而通过加热去除底部水。

集油组件100还包括振动或加热模块(未示出)，其设置在油杯1的底部外侧，用于振动油杯1或对油杯1进行加热。

参见图5，吸油烟机还包括控制装置，该控制装置包括处理器81、开关模块82、风机驱动模块83、灯模块84、环境温度检测模块85和存储模块86，上述的开关模块82、风机驱动模块83、灯模块84、环境温度检测模块85、存储模块86、感温模块4和振动或加热模块5，均与处理器81电连接，从而均可与处理器81实现双向通讯。为便于自动控制伸缩杆3的伸缩，可设置电动的驱动机构87来驱动伸缩杆3，并且该驱动机构87也与处理器81电连接，由此实现自动控制。驱动机构87可以为直线驱动模组。

采用上述结构的吸油烟机，其通过感温模块4检测到的温度值进行液位检测，具体的，参见图6，包括如下步骤：

1)执行液位分析；

2)伸缩杆3移动一个单位量(该值可根据需要确定，越小在各层分界点处的精度越高)，感温模块4采集油杯1壁面的温度；

3)将伸缩杆3当前的伸缩位移值L与L1、L2比较，其中，L1为伸缩杆3伸出的下限阈值(伸出最短)，根据感温模块4和油杯1顶部距离确定，当伸缩杆3伸出距离为L1时，感温模块4和油杯1顶部距离为(0，0.3]HT，L2为伸缩杆3伸出的上限阈值(最长)，根据感温模块4和油杯1底部距离确定，当伸缩杆3伸出距离为L2时，感温模块4和油杯1底部距离为(0，0.3]HT：

3.1)如果L＜L1，则伸缩杆3停止缩回，改为伸出；

3.2)如果L1≤L≤L2，则伸缩杆3按当前运动方式继续移动；

3.3)如果L＞L2，则伸缩杆3停止伸出，改为缩回；

4)判断伸缩杆3是否回到初始位，该初始位可以是伸出的极限位置，也可以是缩回的极限位置，如果是，进入步骤5)，如果否，则回到步骤2)；

5)判断伸缩杆3整个行程中感温模块4是否记录无遗漏，如果是，进入步骤6)，如果否，则回到步骤2)；

6)对温度数据和伸缩杆3位移进行初遍最小二乘拟合，例如，H＝a

7)筛选曲线上导数为0的点或者偏离点，此处偏离点是指与其相邻的点具有较大的偏差，该偏离点的偏差幅度可通过预先进行多次实验而确定，如水层6和冰层8的偏差幅度，冰层8和油层7的偏差幅度；

8)判断偏离点是否在导数为0点的附近，如果是，进入步骤9.1)，如果否，则进入步骤9.2)；

9.1)将偏离点和导数为0的点标记为同一疑似分界点，保留导数为0点的位置，然后进入步骤10)；

9.2)将偏离点和导数为0的点标记为不同的疑似分界点，保留两者的位置，然后进入步骤10)；

10)按高度自上而下对保留的疑似分界点附近数据排序；

11)筛选出不符合分界面前后温度趋势的疑似分界点，并舍弃，该温度趋势可参见图4，可以采用欧式距离筛选如：

12)根据伸缩杆3的位移值和各分界点计算各层高度，两个分界点之间的伸缩杆3的位移值即为该层的高度，返回数值：油层7高度H

由上述含水量的结果，结合环境温度判断和冰水密度变化，预测体积变化，进而判断是否需要通过加热去除底部的水，参见图7，具体步骤如下：

1)吸油烟机启动；

2)确定感温模块4和处理器81的工作模式和检测频次，然后进入步骤3)；具体的：

2.1)判断风机是否启动，如果是，则采用正常功耗模式，正常频次检测，进入步骤3)；如果否，则进入步骤2.2)；

2.2)计算距最近关机时间的时间间隔tg，并且判断tg＞tg

采用上述步骤，是因为，关机后一般吸油烟机内部如叶轮、蜗壳的油和水还会往油杯1流动一段时间，超过一段时间后，也基本不往下流了，因此在刚刚关机时候按正常工作的检测，避免因为此时流下来的混合物积累万一来不及检测溢出或结冰；

此外，由于感温模块4、处理器81等工作也是有功耗的，在正常工作模式，可以预设检测能力更频繁的模式，也就是正常频次检测；而关机比较长时间后，可以通过切换到低功耗模式，降低感温模块4、处理器81的工作频次，进而降低功耗，有助于节能环保，降低功率；

3)采用如上所述的方法检测集油组件100的油杯1内的液位，将检测到的液位与预设值进行比较，此处将H

3.1)如果H

3.2)如果H

4)根据H

7)根据水的密度为1、冰的密度为0.9，计算剩余的水结冰膨胀后冰的体积V

8)计算膨胀后的新总体积预测V

9)通过环境温度检测模块85获取当前温度T1；

10)判断T1＞Ta是否成立，如果是，进入步骤15)，如果否，则表示有结冰风险，进入步骤11)；Ta为预设的结冰温度阈值，优选的，Ta∈[0，4℃]；

11)根据H

12)根据水的密度为1、冰的密度为0.9，计算剩余的水结冰膨胀后冰的体积V

13)计算膨胀后的新总体积预测V

14)反查表(预先存储在存储模块86中，根据水结冰时质量不变，密度改变后体积改变预测)或计算在水结冰膨胀后，总液位升高后的总体高度H

15)判断H

16)进入除水模式，启动加热或振动模块进行加热或振动除水；

17)持续监测H

18)再得到当前的H

在本实施例中，伸缩杆3为杆件，而本领域技术人员可知的，伸缩杆3也可指代其他现有技术中的任意直线驱动模组的输出端。

实施例二

参见图8和图9，在本实施例中，与上述实施例一的不同之处在于，感温模块4包括可调角度的红外温度传感器41以及用于驱动红外温度传感器41的转向机构42，两者分别与处理器81电连接。红外温度传感器41的转动轴线与油杯1的长度方向平行，如图8中所示为垂直纸面的方向。可替代的，也可变换感温模块4的位置，使其转动轴线与油杯1的宽度方向平行。只要使得红外温度传感器41在转动过程中可覆盖油杯1的高度方向即可。

感温模块4可与油杯1之间具有一定的间距，以便通过转动来覆盖油杯1壁面整个高度范围内的检测。本实施例中，无需设置伸缩杆3。

参见图10，本实施例的介质高度检测方法，包括如下步骤：

1)执行液位分析；

2)转向机构42驱动红外温度传感器41转动，感温模块4的红外温度传感器41采集油杯1壁面的温度；

3)判断红外温度传感器41当前的角度θ是否在[θ1，θ2]的范围内，其中，θ1为红外温度传感器41转动角度下限值，θ2为红外温度传感器41转动角度上限值，如果是，则继续转动，进入步骤4)，如果否，则换向转动，进入步骤4)；

4)判断红外温度传感器41是否回到初始位，该初始位可以是转动到θ1的极限位置，也可以是转动到θ2的极限位置，如果是，进入步骤5)，如果否，则回到步骤2)；

5)判断红外温度传感器41整个行程中是否记录无遗漏，如果是，进入步骤6)，如果否，则回到步骤2)；

6)查表或利用三角函数对记录的角度-温度数据换算为对应的高度-温度，对温度数据和高度数据进行初遍最小二乘拟合；

7)筛选曲线上导数为0的点或者偏离点，此处偏离点是指与其相邻的点具有较大的偏差，该偏离点的偏差幅度可通过预先进行多次实验而确定，如水层6和冰层8的偏差幅度，冰层8和油层7的偏差幅度；

8)判断偏离点是否在导数为0点的附近，如果是，进入步骤9.1)，如果否，则进入步骤9.2)；

9.1)将偏离点和导数为0的点标记为同一疑似分界点，保留导数为0点的位置，然后进入步骤10)；

9.2)将偏离点和导数为0的点标记为不同的疑似分界点，保留两者的位置，然后进入步骤10)；

10)按高度自上而下对保留的疑似分界点附近数据排序；

11)筛选出不符合分界面前后温度趋势的疑似分界点，并舍弃，该温度趋势可参见图4；

12)根据高度和分界点计算各层高度，返回数值H

计算得到上述各层高度后，后续的控制方法同实施例一。

实施例三

参见图11和图12，在本实施例中，与上述实施例一的不同之处在于，感温模块4为红外成像模块，其具有较大的视角，可覆盖油杯1的整个高度范围。通过红外成像模块，可瞬时实现对油杯1壁面范围的测温(无需运动)，后续可通过图像边缘检测分离出各区域。

具体的，参见图13，在本实施例中，介质高度检测方法包括如下步骤：

1)执行液位分析；

2)红外成像模块检测油杯1壁面，处理器81读取红外成像模块的数据；

3)对红外成像模块得到的图像进行金字塔分层，以便减少后续分析的运算量；

4)对油杯1的图像进行边缘检测；

5)提取油杯1范围内的温度-高度信息；

6)对温度数据和高度数据进行初遍最小二乘拟合；

7)筛选曲线上导数为0的点或者偏离点，此处偏离点是指与其相邻的点具有较大的偏差，该偏离点的偏差幅度可通过预先进行多次实验而确定，如水层6和冰层8的偏差幅度，冰层8和油层7的偏差幅度；

8)判断偏离点是否在导数为0点的附近，如果是，进入步骤9.1)，如果否，则进入步骤9.2)；

9.1)将偏离点和导数为0的点标记为同一疑似分界点，保留导数为0点的位置，然后进入步骤10)；

9.2)将偏离点和导数为0的点标记为不同的疑似分界点，保留两者的位置，然后进入步骤10)；

10)按高度自上而下对保留的疑似分界点附近数据排序；

11)筛选出不符合分界面前后温度趋势的疑似分界点，并舍弃，该温度趋势可参见图4；

12)根据高度和分界点计算各层高度，返回数值H

计算得到上述各层高度后，后续的控制方法同实施例一。