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有哪些科技已经融入到日常家电中?

2020-02-24家居

此题下,大多数题主都提到了 「AI技术」与「智能家电」的结合 ,提高了语音交互的智能水平,使用户与产品之间的交互更加便利。

例如Amazon echo、小爱同学、小度音箱等。

当然,AI技术也可以用于其它家电上,例如智能电视:

AI技术也可以用在车上。例如小鹏P7被公认为智能汽车的原因之一,就是它的语音交互功能做得特别好用:

看到这里,你可能会说: AI语音交互,确实不错,但这种科技多少有点偏「软」 —— 音箱是智能了,但音质并没有变好;空调是智能了,但制冷效果也还一样。

那么,有没有哪些「硬核科技」,融入到日常家电中呢?

还真有,方太结合潜艇清洗的「空化效应」和火箭发射的「拉瓦尔原理」发明了高能气泡洗,并应用在洗碗机上。

方太水槽式洗碗机C3B

潜艇清洗、火箭发射和洗碗机? 听起来差距有点大啊!难不成是杀鸡焉用牛刀的蠢事,或是纯噱头的骗局? 今天咱们就来解读一下吧!

一、洗碗机的水土不服

洗碗机被发明出来100多年了,经过多轮迭代改进,按说已经相当成熟了。可是直到2010年,中国洗碗机市场渗透率不足0.5% [1]

难道中国人勤劳,就爱自己洗碗吗? 想想也不可能。真正的原因是: 西方发明的洗碗机,遇到中国油污较重的猛火爆炒时力不从心,可以说是水土不服

西方传统洗碗机面对猛火爆炒的油污力不从心

更不用说「终极考验」煲仔饭了,洗了等于白洗。 这也不能全怪西方传统洗碗机的产品经理,因为他们从来没见过这么顽固难洗的砂锅啊!

西方传统洗碗机难以处理中式顽固污渍

问题来了不要怕,咱们要勇敢面对。 怎么改进洗碗机,才能帮中国家庭解放双手呢?

常规思路非常容易,大概有两个: 一是加大水量,二是增加水压。 简单来说,这种思路笃定 「大力出奇迹」—— 只要水够多、水压够大,没什么做不到的

「大力出奇迹」的常规思路

然而这种「大力出奇迹」思路的实践结果并不理想,原因有两方面:

  • 水量方面 :固然是水量越大效果越好,但水量大到一定程度后,再增加水量的效果就不明显了,而且可能会造成水资源浪费。
  • 水压方面 :随压力上升到一定程度后,喷水速度的增加也不再明显了,对中式顽固污渍的清洗效果也并不好。
  • 其实,这种「大力出奇迹」的思路,在新能源汽车史上也出现过 。1990年,通用汽车推出Impact纯电动概念车,一方面把轻量化做到极致,整车重量仅998公斤,不到1吨;另一方面把电池尽可能往多了堆,电池重量达408公斤。

    以「大力出奇迹」的思路,通用在概念车里堆满了铅酸电池,但也只能实现144公里的续航里程 。Impact概念车的量产车型EV1推出市场后也遭遇了滑铁卢,随即停产。

    30年后的今天,电动汽车重新启航,发展得如火如荼,续航里程也达到了400-700公里。 这么长的续航里程,是靠大力出奇迹的「蛮劲」、多堆电池实现的吗?

    当然不是,更多的是依靠技术上的「巧劲」 。30年来的电池技术史波澜壮阔,在此我们只做一个极简的概括:

  • 电池原理 :从铅酸电池进化到锂离子电池,革命性的跃进。
  • 单体创新 :正级材料镍锰钴比例从523到811,能量密度不断攀高。
  • 集成改进 :例如大众的MEB平台、宁德时代的CTP技术、比亚迪的刀片电池、CTC技术,都是在电芯电池集成为电池包这个层面上进行创新。
  • 回到洗碗机的话题,既然一味用增加水量、水压的「蛮劲」不太有效,不如换个思路利用「巧劲」来对付中式顽固污渍。 当然,「巧劲」并不简单,技术含量更高

    二、空化效应的强大威力

    螺旋桨是现代船舶的主要推进装置,经常发生明显的腐蚀损毁现象。起初人们有点奇怪: 水流没那么强啊,按理说钢筋铁骨的螺旋桨扛得住,咋就这么脆弱呢

    后来发现,玄机就在于螺旋桨工作时水流中的气泡(下图左): 空气虽然比海水的密度低很多,但气泡爆裂时的冲击波非常强,将金属桨叶都打得千疮百孔

    左:正在承受空泡作用的螺旋浆 右:被空泡损毁的螺旋桨

    俗话说眼见为实,我们看一下气泡爆裂的威力吧。 如下图 [2] ,躁动不安的气泡遇到金属时瞬间爆裂,看起来妥妥的一个小炸弹

    图片来源[2]

    还看不清?那咱们把镜头再拉进一些 [3] ,气泡爆裂是不是很像小炸弹?

    单气泡贴近壁面溃灭与射流 图片来源[3]

    圆滚滚的气泡受到四面八方的均匀压力,此时人畜无害。 当它破裂时,却按照「伤其十指,不如断其一指」的哲学,能量汇聚一个特定的方向而可能诱发高温、高压、微射流等极端现象,可以使污染物氧化、杀菌、聚合、长链分子降解等 [4]

    气泡爆裂时的指向性能量聚集 图片来源[4]

    若无视空化效应,舰艇的螺旋桨会被损坏。 反过来,空化效应也可用来清洗舰艇,事半功倍。

    空化效应既然可以清洗舰艇,那用它来洗碗如何? 方太还真就打算这么做了,遇到的第一个问题是:如何在水流中控制空化效应呢?

    空化效应其实也简单,快速搅拌也可以制造空化效应,拉动针管就会在水中制造气泡:

    还有一种原理更高级一些: 当管道收窄时,速度提高的水流局部可能产生空化效应,清洗舰艇的「空化射流清洁技术」正是利用此原理 [5]

    图片来源[5]

    方太水槽式洗碗机C3B也是利用此原理,开发出了「高能气泡洗」技术:

    当水流管道收窄产生空化效应后,普通水流就变成了高能水流,清洗污渍的能力大大增强!

    左:高能空化射流 右:传统水流 图片来源[10]

    效果好不好,直接看疗效。有人用上了「终极武器」煲仔饭来考验高能气泡洗,最后发现中式顽固污渍也能洗干净了 [6]

    图片来源[6]

    三、拉瓦尔原理的加速效应

    不管怎么说,加快水流速度,肯定是能改善洗碗效果的。 一种朴素的思想:收窄管道,就可以使水流加快 —— 就像乡间溪流,河道收窄时流速就会变快嘛!

    然而,这种方法的局限在于: 管道收窄到一定程度后,再收窄反而会使流速降低 。如下图 [7] ,当稍微收窄时,流速加快;进一步收窄时,管道就有堵塞的倾向了。

    图片来源[7]

    1883年,瑞典工程师拉瓦尔大概是玩水管游戏受到了启发,发现「宽-窄-宽」的管道喷水速度更快,于是发明了拉瓦尔喷管。

    「宽-窄-宽」的管道喷水速度更快 图片来源[7]

    「宽-窄-宽」管道的流速更快? 画出原理图,大概就是下面这个样子:

    图片来源[7]

    河道收窄水流更快,河道变宽水流不应该减慢吗,怎么会进一步加快?

    我只能说,这的确是反直觉的。 用伯努力方程解释有点复杂,我还是类比一下吧:这就像放学时,同学们冲到教室到楼梯口堵塞了,而接近操场时释放了拥挤,人流速度就加快啦!

    物理世界就是如此,它可不管是否符合直觉。 人类也正是利用拉瓦尔原理,造出了火箭;方太也利用拉瓦尔原理,进一步加快了洗碗的水流速度 [8]

    火箭与方太洗碗机中的拉瓦尔喷管 图片来源[8]

    值得一提的是,方太水槽式洗碗机C3B所设计的喷管结构 ,可以同时产生「空化效应」与「拉瓦尔效应」 [9] ,从而实现威力强、喷水快的「高能气泡洗」,可谓是奇思妙想、一举两得!

    图片来源[9]

    听到这里,大家是不是觉得搞研发还挺简单的? 悟出一个空化效应,再悟出一个拉瓦尔原理,功能强大的洗碗机不就成了?

    实际上,真实的研发过程要复杂得多 —— 管道线路怎么设计、喷管数量与参数怎么选,在高速流体领域都是很复杂的问题。

    这时候,就真的要借鉴火箭的研发方式了:方太在研发洗碗机C3B的过程中,采用了航天领域的数字孪生技术,大大加快了研发效率!

    借鉴航天领域的数字孪生技术

    借鉴了航天领域数字孪生技术,方太快速迭代,研发出「全新一代高能气泡洗」 —— 将喉道尺寸缩小20%左右,预期带来40%的有效喷射效能提升;预期让喷淋臂的水流喷射扬程提升20%以下,预估节水5%左右。

    图片来源[9]
    其它参考文献 [10]

    四、好技术更要好产品

    再好的技术,也必须承载在好产品上,才能造福消费者。

    方太洗碗机让我印象最深刻的一点是,它深刻洞察了中国人的厨房现状: 与动辄二三十平的开放式厨房相比,中国86%的城市家庭厨房面积不足10㎡,有些城市的超7成家庭厨房甚至不到5㎡,面积也就比一张1.8*2米的双人床稍大点 [11]

    洞察了中式烹饪的顽固污渍后,方太利用「空化效应」与「拉瓦尔原理」发明了高能气泡洗;

    洞察了中国厨房的窘迫后,方太发明了小尺寸、大容量、不额外占用厨房空间的水槽式洗碗机

    方太水槽式洗碗机C3B则将大容量的优势进一步增强,水槽宽达490mm,容量相比上代提升25%。

    此外,针对中国家庭的饮食习惯,方太水槽式洗碗机C3B不仅能洗碗,还能洗水果、蔬菜甚至海鲜,一机多用,功能强大。

    左:洗水果、洗蔬菜 右:洗海鲜、洗小龙虾

    方太水槽式洗碗机C3B不仅能洗碗,还能烘干、消毒、除渣、储存。 也就是说,餐具放进去并开启保洁储存功能的96小时之内,都不必再取出来了,而且一些细小的残渣可以自动强排,对于我这种懒人来说,是真正的解放双手,用起来非常方便。

    特别要指出的是,高能气泡洗叠加75℃的高温除菌技术,可以达到99.99%的除菌率,特别是可以去除幽门螺杆菌,非常健康。

    小结

    不知不觉聊得有点远了。

    总之,相对于各种智能家电的AI技术来说,我认为方太水槽式洗碗机C3B上利用空化效应与拉瓦尔原理的「高能气泡洗」技术更硬核一些,也希望有更多硬核技术能应用到日常家电上,让我们的生活更加美好!

    参考

    1. ^https://baijiahao.baidu.com/s?id=1675052383166224705&wfr=spider&for=pc
    2. ^https://www.zhihu.com/zvideo/1337333498861420544
    3. ^http://caskepu.chuanbo.cas.cn/gb/jctj/201712/t20171214_4533177.html
    4. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/388667482
    5. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/406582243
    6. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/400789455
    7. ^https://www.zhihu.com/question/460192437/answer/2302474799
    8. ^https://mp.weixin.qq.com/s/LuF949Gzo0rSzny7etyaNA
    9. ^https://r.xiumi.us/board/v5/4ADCC/355394764
    10. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/400789455
    11. ^http://caskepu.chuanbo.cas.cn/gb/jctj/201712/t20171214_4533177.html