振动减少热水加热器、蒸汽发生器和相关装置中的水垢 |
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| 申请号 | CN202311720103.0 | 申请日 | 2016-03-18 | 公开(公告)号 | CN118021135A | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 伊利诺斯工具制品有限公司; | 发明人 | 蒂莫西·L·卡普; 迈克尔·B·雷克纳; | ||||
| 摘要 | 一种用于通过将 水 煮沸来产生 蒸汽 的 蒸汽发生器 或其它热水加热装置(在每一状况下，例如用于蒸汽烹饪器或 洗碗机 中)包含罐结构，其中罐结构提供用于容纳水的加热室并包含水入口、蒸汽出口和水排放出口。加热元件被设置成将加热室内的水加热以便产生蒸汽。至少一个换能器被设置于罐结构上或罐结构内，以使加热室内的水振动以便减少加热室内的一个或更多个表面上的水垢积聚。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于通过将水煮沸来产生蒸汽的蒸汽发生器(12)，所述蒸汽发生器(12)包括： |
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| 说明书全文 | 振动减少热水加热器、蒸汽发生器和相关装置中的水垢[0001] 本申请是国家申请号为201680017351.0、申请日为2016年3月18日、国际申请号为PCT/US2016/023032、发明名称为“热水加热器、蒸汽发生器和相关装置中的振动性锅垢减少”的专利申请的分案申请。 技术领域[0002] 本申请总的来说涉及蒸汽发生器和其它热水加热装置，更具体来说涉及包括减少水垢形成的振动特征件的蒸汽发生器或其它热水加热装置。 背景技术[0003] 蒸汽发生器用于各种应用例如蒸汽烹饪系统等。许多此种蒸汽发生器用于高体积情形下。典型蒸汽发生器包含加热室(例如，在罐内)以及用于加热罐内的水的相关联的加热元件(例如，燃气加热元件或电加热元件)。随着蒸汽产生并离开罐(例如，以便输送到蒸汽炉烹饪室)，水被添加回罐中。蒸汽产生过程在罐中(例如，在罐壁的内表面上以及在任何内部加热元件上)产生水垢沉积物。为了减少此种水垢积聚，可以将输送到罐中的水过滤和/或通过已知的水软化技术进行处理。然而，仍发生水垢积聚，并且这些水预处理系统可能是昂贵的。蒸汽发生器也可使用化学处理过程来周期性地“除石灰”以移除水垢并将其冲洗出蒸汽发生器罐。然而，除石灰对于使用蒸汽发生器的终端客户来说是附加的不期望的维护任务。在用于洗碗机中的蒸汽发生器和/或增压器罐以及其它类型的水加热罐中会遭遇类似问题。 [0004] 提供具有减少的与水垢形成相关的操作和维护成本的水加热罐(例如，蒸汽发生器)是令人期望的。 发明内容[0005] 在一个方面中，一种用于通过将水煮沸来产生蒸汽的蒸汽发生器或其它热水加热装置(在每一状况下，例如用于蒸汽烹饪器或洗碗机中)包含罐结构，其中罐结构提供用于容纳水的加热室并包含水入口、蒸汽出口和水排放出口。至少一个加热元件被定位成将加热室内的水加热以便产生蒸汽。至少一个换能器被设置于罐结构上或罐结构内，以使加热室内的水振动以便减少加热室内的一个或更多个表面上的水垢积聚。 [0006] 在另一方面中，一种蒸汽烹饪器包含：蒸汽烹饪室；以及蒸汽发生器，该蒸汽发生器位于蒸汽烹饪室外并被装配管道以将蒸汽从蒸汽发生器的蒸汽出口输送到蒸汽烹饪室的蒸汽入口。蒸汽发生器包含：罐结构，该罐结构提供用于容纳水的加热室；以及至少一个加热元件，该加热元件与罐结构相关联以将加热室内的水加热以便产生蒸汽。至少一个换能器与罐结构相关联，以使加热室内的水振动以便减少加热室内的一个或更多个表面上的水垢积聚。 附图说明[0009] 图1是包含蒸汽发生器的蒸汽烹饪系统的示意图；以及 [0010] 图2是沿着图1的线2‑2截取的蒸汽发生器的横截面图，其中电阻加热元件以虚线形式示意性地示出并具有未示出的入口管；以及 具体实施方式[0012] 参照图1和图2，示范性蒸汽烹饪器10包含：用于产生蒸汽的蒸汽发生器12；以及与蒸汽发生器连通的烹饪室14。烹饪室14可由隔热外壳15形成，并包含门16，其中门16可在打开和关闭位置之间移动以允许和限制近接烹饪室。蒸汽发生器12包含相对的次侧壁23、25、相对的主侧壁27、29、底壁42和顶板22，它们限定将水加热(例如，通过一个或多个浸没式电阻加热元件20)以产生蒸汽的加热室18。蒸汽烹饪器可以是台面式蒸箱或落地式蒸箱，其中两者通常用于餐厅和其它商业烹饪设施中。 [0013] 蒸汽发生器12包含：入口26，其中入口26在所图示的实施例中是蒸汽发生器壁中的开口，入口管38穿过所述开口以便使水从水源进入到加热室18中；以及出口28，该出口用于从加热室排出或排放水(例如，当基于排放流量控制装置44(例如，阀门)的操作要对加热室排水时，其中排放流量控制装置44在一些状况下也可控制冷却水从连接到导管48的水源的流动(由箭头46表示))。温度传感器56可用于监视排放水的水温。 [0014] 入口26可如箭头30所示从经过滤的水源接收水和/或如箭头32所示从未经过滤的水源接收水。在一些状况下，通过利用下文所述的振动减少水垢的特征件，可消除对经过滤的水源的需要。入口流量控制装置34(例如，阀门)可被设置于入口26与两个水源之间，以允许在经过滤的水与未经过滤的水之间进行选择，并且总体上控制水到入口26的流动(例如，在从一个或更多个传感器65接收水位信号的控制器50的控制下)。当仅提供一个水源时，流量控制装置34控制来自所述一个水源的流动。可设定预选择的水位或填充水位。填充水位可使用水位传感器65(或多个水位传感器)来监视，其中水位传感器65将加热室18内的水位的指示(至少包含存在足够的水来使电阻加热元件操作以便产生蒸汽)提供给控制器50。传感器65可如图所示处于主加热室18内，或可被容置在外壳单元中，其中外壳单元被设置在主加热室旁边并包含与加热室流体连通的路径(如可通过管道来提供)。 [0015] 控制器50用于控制水经由入口26到加热室18以及从加热室经由出口28的流动，并且也可用于启动和关闭加热元件20(例如，响应于从包含发生器关/开输入的用户接口54接收的指示)。随着蒸汽产生，蒸汽沿着路径70离开发生器(例如，蒸汽流可由阀门52控制)，并且加热室18中的水位降低。当水位传感器65检测到该水位降低到低于期望水位时，添加更多水。此过程在蒸汽产生期间重复发生，并且随着水在加热室内被煮沸，水中的矿物质保留并随着时间积聚，从而造成这些矿物质作为水垢沉积在加热室内的表面上的可能性。 [0016] 就这来说，蒸汽发生器包含一个或更多个侧壁安装式振动机构80，其中一个或更多个侧壁安装式振动机构80操作以使加热室18内的水振动。在图示的实施例中，一系列(此处，3个)振动机构80沿着罐的侧壁分布，以便与电阻加热元件20垂直和/或水平对准。然而，其它配置是可能的。每一振动机构80可呈换能器的形式例如高频换能器。举例来说，可使用超声波换能器(例如，呈压电类型)，其中每一换能器由公用频率发生器驱动或每一换能器由独立频率发生器驱动。超声波换能器所产生的超声波穿过蒸汽发生器壁传播并导致水迅速振动。水在蒸汽发生器内的迅速振动抑制蒸汽发生器(包含加热元件20)的内表面上的水垢积聚。在一些状况下，可在水中产生气泡效果。 [0017] 因此，可显著减少或消除对预处理水的使用的需要，并且可显著减少或消除对蒸汽发生器进行除石灰操作的需要。超声波振动也可辅助移除出于任何原因已积聚在蒸汽发生器中的任何水垢。因此，在除石灰操作期间超声波振动的产生可有助于除石灰操作的速度和/或效力。加热元件20上的水垢积聚的减少也提高蒸汽发生器的整体长期能量效率。 [0018] 在一个实施方案中，超声波换能器80可在蒸汽发生器操作的所有周期期间连续操作，并且仅在蒸汽发生器关断时停止。或者，换能器80可在蒸汽发生器操作期间周期性地或间歇性地操作。如上所述，超声波换能器80也可在除石灰期间操作。 [0019] 在另一实施方案中，超声波换能器80可根据一个或更多个预定义参数而偶尔地或周期性地操作。例如，超声波换能器80可基于例如以下的触发参数而开启持续定义的时间：(i)蒸汽发生器操作的持续时间；(ii)随着时间而添加到蒸汽发生器的水的量；(iii)相关联的蒸汽炉的烹饪循环的数量；或(iv)指示蒸汽发生器中可能的水垢积聚的某一其它参数。 [0020] 在一些实施方案中，触发参数可经由控制系统接口(例如，由服务人员)调整，以考量例如蒸汽发生器设施的位置处正使用的水的硬度等已知因素。 [0021] 在一个实施方案中，换能器80的超声波频率可维持恒定(例如，处于25kHz到75kHz的范围中的频率，但其它变化是可能的)。在其它实施方案中，超声波频率可在换能器操作过程中变化以较好地抑制水垢形成。换能器80可在一个频率或频率范围下操作以进行水垢抑制，并且在另一频率或频率范围下操作以进行水垢移除。 [0022] 在一些应用中，可围绕超声波换能器80和/或蒸汽发生器罐12包括隔音装置，以根据正使用蒸汽发生器的环境而将所产生的任何噪声减小到可接受的水平。 [0023] 虽然上文描述着重于在蒸汽发生器的侧壁上使用一个或更多个超声波换能器，但认识到，一个或更多个换能器可定位在底壁上。此外，虽然示出了外部换能器，但认识到，换能器也可位于蒸汽发生器内。换能器的大小和功率输出可取决于蒸汽发生器的大小/体积而变化。 [0024] 如图1所提出，蒸汽烹饪器10还可包含沿着蒸汽路径70的过热器布置90。过热器包含一个或更多个电阻加热元件92(例如，处于蒸汽路径内或蒸汽路径外)，其中一个或更多个电阻加热元件92用于为了使蒸汽过热的目的而将额外的热传递到沿着蒸汽路径70行进的蒸汽。通常，当在未增压的情况下蒸汽的温度提高到高于212℉时，蒸汽被认为过热。在这些布置中，也可在过热器90内发生水垢沉积。为了减少此种水垢积聚，一个或更多个超声波换能器82可在接近蒸汽路径70的蒸汽出口处被设置于蒸汽发生器侧壁25上，以使得一些振动将沿着蒸汽路径结构传递到过热器90的表面，这在一些状况下可阻碍水垢颗粒(由蒸汽流夹带)附着到过热器的表面。为了更有效的振动作用，一个或更多个超声波换能器84也可如图示直接附接到过热器90。在一些情形下，可在单个蒸汽烹饪器中实施一个、两个或全部三个换能器80、82和84。 [0025] 虽然上文主要针对蒸汽发生器和过热器而描述电阻加热元件，但也认识到，可使用其它加热装置(例如，携载燃烧气体的气体热交换器)。此外，此种超声波水垢控制也可实施在用于不同于蒸汽烹饪器的用途(例如，用于在洗碗机中产生蒸汽)的蒸汽发生器中，并且超声波水垢控制也可实施在其它类型的水加热罐(例如，用于在洗碗机中将漂洗水加热的热水增压器罐)中。 [0026] 举例来说，洗碗机100被示意性地示出在图3中，并包含可通过一个或更多个门104近接的一个或更多个清洗室和/或漂洗室102。清洗室和/或漂洗室可包含用于喷洒清洗和/或漂洗液体的一个或更多个喷洒臂106(固定的或旋转的，具有相关联的喷嘴)。清洗液体可经由集液槽108、再循环管线110和泵112而再循环。漂洗液体可以是由入口管线114输送到增压器罐116的清水，其中增压器罐116将水加热以便由管线118输送到喷洒臂。洗碗机也可包含蒸汽发生器120，其中蒸汽发生器120通过管线122将蒸汽输送到清洗室中的一个或更多个蒸汽喷嘴124。可在第8,663,395号和第8,679,261号美国专利中找到关于洗碗机(箱型和输送机型)的其它细节，所述美国专利以引用方式并入本文中。再次参照图3，热水增压器116和/或蒸汽发生器中的每一个可如上所述出于减少水垢的目的而包含一个或更多个相应的超声波换能器126、128。 |
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