CN102113819A - 蒸饭柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸饭柜，由柜体、内部装置、控制电路及管路布置构成，柜体包括外壳和门，内部装置包括托盘、托架、筒兜、蒸汽发生装置和水箱等，水箱内设计成浮球液位控制。内部装置中还包括八根电热管，六根为主用电热管，呈两行三列平面布置在蒸汽发生液面的底部，两侧主用电热管与热电偶连接，两根备用电热管。控制电路中设计有交流型固态继电器，设有常开辅助触头和常闭辅助触头与电热管串联成线圈，从而控制电热管的连通和关闭。本发明可以在摇晃的状态下，如船上进行稳定安全使用，防止供水不足导致夹生未熟，防止干烧导致电器老化，为船员及其他不稳定状态下作业的人员提供了食物保障，并且生产简单，市场前景广阔。

Description

蒸饭柜

技术领域

本发明涉及一种食品加工用具，尤其涉及一种通过设计智能控制电路、改进自动水压控制补水、液面摇晃控制等多项技术，以实现在一定摇晃范围下能够按量按时蒸熟米饭的蒸饭柜，属于食品蒸汽加热的行业领域。

背景技术

在现代厨房设备中，由于米饭是许多中国人的主食，煮饭、蒸饭设备被大量使用，比如电饭锅、高压锅、蒸饭锅等，都是人们日常生活中必不可少的厨房用具。在家庭日常生活中，小容量的米饭蒸煮装置即可满足全家人的饮食需要。但是，在工厂、公司、部队、学校等群体性食堂中，由于就餐人员众多，需要大容量的米饭蒸煮设备，蒸饭器应运而生，同时，随着改进还出现了大量类似的设备，如蒸饭柜、蒸饭箱等。为了适合野外大量人员的需要，还出现了便捷式移动蒸饭设备，如蒸饭车等。上述蒸饭设备一般地都是采用在蒸饭室内放置蒸饭格，蒸饭格是按照一定的间距放入蒸饭室内，然后以蒸汽为热能源对食品或食具等进行蒸汽热加工作业。这种结构的蒸饭器具一般采用传统的柜式结构，即在单门或多门的柜体中设置有一层或多层的托板或托架，分隔出一个或多个相互连通的空间，由供汽系统引入蒸汽，对分层预置的待作业的成品进行蒸汽热加工作业。如专利申请号：98246911.X公开了一种节能组合式蒸箱，由主壳体、作业室门、铰链、门锁和作业室组成，而且还由与作业室分别独立对应的供汽阀和疏水阀以及便于叠加组合的定位支架组成，供汽阀的一端与作业室相联通，另一端通过供汽管道与主汽管道相联通，疏水阀置于作业室的下方，且与疏水管道相联通，定位支架置于壳体的外表面。但是这种蒸饭柜没有考虑到蒸饭室内的水位问题，即当水位低时仍在干烧，导致发热管易于老化，而且长期使用后还会导致管道生锈，对米饭造成污染。

基于上述问题，有人设计了自动控制水箱水位的蒸饭箱，如专利号ZL200620103143.6，公开了一种可自动控制水箱水位的蒸饭箱。该装置包括箱体和其上设有的门，箱体内设有水箱，水箱内设有蒸汽管道，蒸汽管道的两端设于箱体外，且其一端设有疏水阀，在水箱内设有水位感应器，箱体上设有控制电路和电磁阀，水位感应器和电磁阀均与控制电路相连接。水位感应器和电磁阀均与控制电路相连接，水位感应器能检测到水箱内水量的多少，当水箱内的水量少于一定的量时，控制电路能控制电磁阀打开，往水箱内自动加水；当水箱内的水量多于一定的量时，控制电路能控制电磁阀关闭，停止加水，从而达到自动控制水箱的水位。但是这种水位感应器在一些特定环境下就会失去效果，如摇晃或者晃动。在蒸饭车或者水上使用时，随着行进过程的颠簸或者船体的摇摆，蒸饭器内的水位会发生倾斜和晃动，此时水位感应器将失去效果。而水位感应器失去了效果，那么就不能够在缺水时及时补水，或者对水位判断失误，导致进水过多，最终导致米饭夹生未熟或者蒸煮过久。

发明内容

为了克服现有的相关产品的不足，本发明提供一种全新的蒸饭柜，该蒸饭柜不仅解决了蒸饭柜在摇晃过程中，水位液面变化导致电热管不断出入水面而老化甚至发生故障的问题，而且防止了水面摇晃溢出过多，水位过低导致蒸饭箱电路自动保护而停止发生蒸汽，饭食不能蒸熟而导致的夹生问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种蒸饭柜，由柜体、内部装置、控制电路及管路布置构成，

柜体包括外壳和门，两者构成一个封闭的空间；

内部装置包括托盘、托架、筒兜、蒸汽发生装置和水箱，筒兜设置在托盘，托盘置于托架上，蒸汽发生装置内设置有电热管，并通过控制电路连接，蒸汽发生装置和水箱底部相通；

水箱内设置有浮球，浮球另一端延伸出一控制杆，控制杆顶端连接供水控制阀，蒸饭柜通过供水控制阀与外部的供水系统连接。

优选地，上述内部装置还包括热电偶，电热管共有八根，其中六根为主用电热管，呈两行三列平面布置在蒸汽发生液面的底部，并且两侧的主用电热管与热电偶连接，在每行每两根主用电热管之间各设置有一根备用电热管。

优选地，上述外壳、门、托盘、托架和筒兜均为不锈钢材料制成。

优选地，上述托盘四边采用双层不锈钢包边及四角转圆形式，并在托盘四周设置可拆卸边框。

优选地，上述托盘内配套设置有与托盘大小相当的隔板，隔板为行列等格框形结构。

优选地，控制电路中包括第一继电器和第二继电器，第一继电器中具有第一常开辅助触头和第一常闭辅助触头，第二继电器中具有第二常开辅助触头和第二常闭辅助触头，第一常开辅助触头与第二常闭辅助触头串连，并与主用电热管相连构成第一线圈，第二常开辅助触头与第一常闭辅助触头串连，并与备用电热管相连构成第二线圈。

优选地，控制电路中包括继电器，继电器中具有常开辅助触头和常闭辅助触头，常开辅助触头与主用电热管串连构成主线圈，常闭辅助触头与备用电热管串连构成辅线圈。

优选地，上述第一继电器和第二继电器为交流型固态继电器。

优选地，上述继电器为交流型固态继电器。

优选地，上述交流型固态继电器由输入电路、驱动电路和输出电路构成。

优选地，上述驱动电路包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路，其中隔离耦合电路为光电耦合器或高频变压器电路形式，功能电路包括检波整流、过零、加速、保护、显示各种功能电路。

与背景技术相比，本发明有以下优点：

1.采用了智能控制电路，内部封装固态继电器，结合主用电热管和备用电热管的使用，利用热电偶来测温，继电器控制开关，在部分电热管露出水面时，自动调节主用电热管和备用电热管，关闭露出水面的电热管，接通水下电热管，从而保证蒸饭柜在左右倾斜时，能够有足够的电热管进行加热，进而保证了蒸煮过程的延续性和稳定性，并且防止了电热管干烧现象导致老化、使用寿命缩短现象甚至断电事故的发生。

2.设计了蒸汽发生装置，并与水箱连通，内部设计了浮球式水位开关，在水少时子的自动补水，水多时自动停止进水，使得蒸汽柜内的水位保持一定，从而保证了蒸汽的连续性和定量。

3.在托盘四周设置包边机可拆卸边框，方便使用者放置和取出托盘。

4.在托盘内配套设置隔板，内有等格，将托盘内空间均匀等格划分，保证了分布的均匀性，从而更加均匀地蒸熟米饭。

5.还设计有筒状蒸饭兜，减少自由液面的同时加大了米水的深度，确保米水不流失，保证大倾角晃动时蒸饭的可行性。

附图说明

图1为蒸饭柜正面示意图；

图2为蒸饭柜左侧面示意图；

图3为蒸饭柜右侧面示意图；

图4为蒸饭柜背面示意图；

图5为电热管分布示意图；

图6为浮球式液位控制示意图；

图7为实施例2的固态继电器示意图；

图8为实施例3的固态继电器示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图1-5所示为本实施例的蒸饭柜，整体上由柜体、内部装置、控制电路及管路布置构成，柜体包括外壳1和门2，均为不锈钢材料制成，两者构成一个封闭的空间；柜体内的设置有多层托架3，各层托架3之间有一定的间隔，托架3用来放置固定托盘4。一般地，蒸饭柜是在平稳的状态下使用的，所以托盘都不用固定，而本发明为了解决在晃动情况下仍然能够有效安全地使用，对托盘和托架进行了改造。

一般的蒸饭柜或者蒸饭箱，蒸饭托盘与蒸饭箱内的托架不是十分匹配，存在晃动撞壁及易脱离托架掉下的问题、人员搬运装饭托盘时托盘易变形不好抓的问题及在晃动环境蒸饭时，米、水易晃出的问题。为此，本发明对蒸饭箱托盘制作工艺进行了优化改进，对托盘4的四边采用双层不锈钢包边及四角转圆形式、同时增加了搬运拉手，并针对托盘边的形式优化托架3的形式，保证托架3的牢固性、与托盘的匹配性及托盘4进出的灵活性。另外针对米、水易晃动流出的问题进行了改进，增加了与托盘4匹配的隔板把托盘4内的米水进行等格划分，减少自由液面的大小，从而有效避免由于晃动引起的米、水流失造成的米饭煮不熟、夹生现象。同时，在托盘4四周增加可拆卸边框11，防止水快速溢流，从而保持托盘中水量、保证蒸饭质量。在此方法的基础上，利用优化的托架3形式，在不改变蒸饭箱外型尺寸的基础上加大下面两格托架3的间距，配置了筒兜——筒状的蒸饭兜，减少自由液面的同时加大了米水的深度，确保米水不流失，保证大倾角晃动时蒸饭的可行性。

蒸饭柜的内部装置还包括有蒸汽发生装置6和水箱5，如图5所示，蒸汽发生装置6内设置有电热管7，并通过控制电路连接。在通电后用来对水加热产生蒸汽，以对米饭进行蒸煮。本实施例采用的是8根电热管，其中6根作为主用电热管，主用电热管中有1根是3.5kw的电热管，其它5根都是2kw，总功率13.5KW，呈矩形二行三列平面布置在蒸汽发生液面的底部，在一般的摇晃过程中，左上面和右上面的电热管会露出水面，把最大功率的那根放在中间的下面以确保它总是工作的，同时有2根备用电热管跟其对应的电热管通过固体接触器组成互锁，即当右上角的电热管露出水面而造成断电时，其对应的左下角的备用电热管就会开通，左上角电热管露出水面而造成断电时，其对应的右上角备用电热管就会导通，使蒸汽发生装置的功率保持在13.5kw，保证能在规定时间把饭蒸熟，保证不会发生蒸汽产生不足的现象。

在蒸煮的过程中，随着蒸发的持续，需要不断添加食用水，以维持蒸发过程。为了避免人工加水的繁杂和加水量的不确定，本实施例采用了蒸汽发生装置6和水箱5底部相通，并在水箱5内设置浮球8的方式来保证水的稳定供给；具体的方式是浮球8延伸出一控制杆9，控制杆9顶端连接供水控制阀10，所述蒸饭柜通过供水控制阀10与外部的供水系统连接。利用上述浮球式水位开关进行改进后，通过保证蒸汽发生装置6的液面始终保持一个高度，在缺水时，通过蒸饭箱后部的水位控制水箱5自动给水，保证电热管7在液面降低时不会产生空烧的同时，省去了人为加水的操作步骤。该水箱5利用浮球式液位控制，当蒸汽发生装置内的水位降低时，为了保证水箱5与蒸汽发生装置6的液面压力一致，水箱5自动向蒸汽发生装置6补水，同时水箱5液位下降，浮球8降低后自动打开外部供水系统饮用水控制阀向水箱5供水。

如图6所示为浮球式液位控制示意图，从图中的装置可以看出水进满以后就不再工作了。蒸汽发生装置6是连续用水的，说明水箱5的水位就不可能维持长久，一旦水位稍低，浮球8就会把进水阀门微微的打开一些，这时水箱5就有了进水补充，进水和出水能平衡，水位就不会再下降，稳定在一个设定的高度上。就是说在连续用水的情况下，这套装置的水位变化不会太大。换句话说，连续用水情况下，它对水位也有自动调节作用。这套装置的另外一个好处就是水位偏差越大进水阀的动作幅度也越大，耗水多时水位低，浮球8下降幅度大，浮球8就会带动控制杆9把进水针阀开大，快速补充消耗的水，水位也就不会太低了。反之，耗水少时进水减少，水箱5里的水也不会过满。就是无论怎么变，水箱5的水位怎么也不会有太大的波动。这种特性就叫“比例动作”。在水箱5正常使用中可以充分体现出连续调节的作用，同时可以看到它能控制进水终了时的水位。在水上作业时，考虑到船体摇晃，水箱5设计成长方形，一般船摇晃只是左右摇晃的厉害，前后摇晃比较少，除了船突然加减速的时候。水箱5放置要顺着船身，因为左右比较窄，自由液面就会比较少，摇晃时左右水面液面差不是很大，有效避免了晃动带来的浮球8上下浮动波动大，浮球8放在中间时高度随摇晃幅度很少，基本可以实现液面控制。

控制电路的设计采用固态继电器来控制开关电路，固态继电器SSR(solid state releys)是一种无触点通断电子开关，它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，为四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端。为实现输入与输出之间的电气隔离，器件中采用了高耐压的专业光电耦合器。当施加输入信号后，其主回路呈导通状态，无信号时呈阻断状态。整个器件无可动部件及触点，可实现相当于常用电磁继电器一样的功能。

本实施例通过设置固态继电器来控制电热管的连通和关闭，对露出水面的电热管进行关闭，而置于水下的电热管仍然控制为连通状态，在主用电热管处于露出水面状态时，开通备用电热管，从而达到加热的稳定性和持续性，避免了空烧导致的电热管老化。

固态继电器有三部分组成:输入电路，隔离(耦合)和输出电路。按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类，它们分别在交流或直流电源上做负载的开关，不能混用。

固体继电器的工作原理：

尽管市场上的固体继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入(控制)电路，驱动电路和输出(负载)电路三部分组成。

固体继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路，使之成为固体继电器的触发信号源。固体继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。恒流输入电路，在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，这种继电器可适用于相当宽的输入电压范围。

固体继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路，目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。常用的光电耦合器有光－三极管、光－双向可控硅、光－二极管阵列(光－伏)等。高频变压器耦合，是在一定的输入电压下，形成约10MHz的自激振荡，通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器次级。功能电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。

固体继电器的输出电路是在触发信号的控制下，实现固体继电器的通断切换。输出电路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有时还包括反馈电路。目前，各种固体继电器使用的输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。

固体继电器的主要优点是：

（1）无运动零部件，无机械磨损，无动作噪声，无机械故障，可靠性高；

（2） 无燃弧触点，无触点间的火花、电弧，无触点抖动和磨损，对外干扰小；

（3） 开关速度迅速，固态继电器因为采用固体其间，所以切换速度可从几毫秒至几微妙。

（4） 灵敏度高，控制功率小，可达10-3以下，能很好地与TTL、CMOS电路兼容；

（5） 抗冲击振动性能优良，容易实现“零”压切换；

（6） 一般用绝缘材料灌封成全封闭整体，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也极佳；

（7） 半导体器件作为开关工作，寿命长；

（8） 易实现附加功能。

本实施例中固态继电器为交流型固态继电器。交流型固态继电器由输入电路、驱动电路和输出电路构成。驱动电路包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路，其中隔离耦合电路为光电耦合器或高频变压器电路形式，功能电路包括检波整流、过零、加速、保护、显示各种功能电路。

蒸汽发生装置6正常工作时是六根电热管7同时加热，呈两行三列平面布置在蒸汽发生液面的底部，并且两侧的电热管都是经过改装的，就是已经连接上热电偶的电热管，在每行每两根之间设有一根备用电热管，备用电热管平时是不工作的，但当舰船倾斜时，蒸饭箱内的蒸汽发生装置随之倾斜，从而引起液面的倾斜。这样就导致靠一侧的电热管露出水面造成电热管空烧，进而引起热电偶产生温差，发送控制信号给固体继电器，固体继电器的主触点就会断开，关闭路出水面的电热管，这样就确保露出水面的电热管断电，而选用固体继电器作为控制开关是因为它作为国际主流应用的无触点大功率固体继电器，工作时不产生电弧，开关寿命长，反应速度快，有效解决频繁摇晃发热管频繁导通、关断的可靠性问题，并适合于海洋潮湿环境的正常使用，对舰船蒸饭箱的各个方面要求都很满足。但当露出水面的电热管停止工作后，必定会造成蒸汽发生装置的功率不够，造成不能在规定时间把饭煮熟。在这里我们设计了通过继电器的互锁的办法来解决这个问题，每一侧的电热管都和相对应备用电热管都通过固态继电器来组成互锁，所谓的互锁就是在控制电路中，将开关两个控制继电器的常闭触点串联在对方的工作线圈里，构成相互制约关系，利用接触器或继电器常闭触点的互锁称为电气互锁。互锁的继电器在任何时候只允许一个继电器通电工作。所以在继电器控制主加热管断开通电的同时也开通相对应的备用电热管，这样就保持了电热管总体功率没有变化，解决了电路无论是在摇晃还是静止状态都能保证同等输出功率的问题，解决了因电路保护而导致蒸汽停止或者断续发生，而导致的饭食夹生。

下面通过两个实施例来进行详细描述：

实施例2

本实施例效果如图7所示，控制电路中包括第一继电器KM1和第二继电器KM2，第一继电器KM1中具有第一常开辅助触头和第一常闭辅助触头，第二继电器KM2中具有第二常开辅助触头和第二常闭辅助触头，第一常开辅助触头与第二常闭辅助触头串连，并与主用电热管相连构成第一线圈，第二常开辅助触头与第一常闭辅助触头串连，并与备用电热管相连构成第二线圈，KM1和KM2的常闭辅助触头都串联在对方的工作线圈里面，构成相互制约关系，即他们互锁了，这样就可以避免两个电热管同时工作了。

在实际应用中发现，水的摇晃是很不规范，没什么固定的形态的，有时候会蒸汽发生装置的水面中间会产生峰浪，造成两个传感器都发出信号，这时实施例一中的KM1和KM2都会动作，产生混乱而造成电热管不能工作，经过研究发现其实就主电热管装传感器就可以了。因此，对实施例2进行了改进，形成了实施例3的构造。

实施例3

本实施例效果如图8所示，控制电路中包括继电器KM，继电器KM中具有常开辅助触头和常闭辅助触头，常开辅助触头与主用电热管串连构成主线圈，常闭辅助触头与备用电热管串连构成辅线圈。通过上面的改进，继电器的常闭和常开辅助触头分别控制两个线圈，这样就保证蒸汽发生装置工作时只有一个电热管开通，并且在中间浪峰时也不会混乱。

以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。

Claims (11)

1.一种蒸饭柜，由柜体、内部装置、控制电路及管路布置构成，其特征在于：

所述柜体包括外壳和门，两者构成一个封闭的空间；

所述内部装置包括托盘、托架、筒兜、蒸汽发生装置和水箱，筒兜设置在托盘，托盘置于托架上，蒸汽发生装置内设置有电热管，并通过控制电路连接，蒸汽发生装置和水箱底部相通；

所述水箱内设置有浮球，浮球另一端延伸出一控制杆，控制杆顶端连接供水控制阀，所述蒸饭柜通过供水控制阀与外部的供水系统连接。

2.如权利要求1所述的蒸饭柜，其特征在于：所述内部装置还包括热电偶，所述电热管共有八根，其中六根为主用电热管，呈两行三列平面布置在蒸汽发生液面的底部，并且两侧的主用电热管与热电偶连接，在每行每两根主用电热管之间各设置有一根备用电热管。

3.如权利要求2所述的蒸饭柜，其特征在于：所述外壳、门、托盘、托架和筒兜均为不锈钢材料制成。

4.如权利要求2所述的蒸饭柜，其特征在于：所述托盘四边采用双层不锈钢包边及四角转圆形式，并在所述托盘四周设置可拆卸边框。

5.如权利要求4所述的蒸饭柜，其特征在于：所述托盘内配套设置有与托盘大小相当的隔板，隔板为行列等格框形结构。

6.如权利要求2-5之一所述的蒸饭柜，其特征在于：所述控制电路中包括第一继电器（KM1）和第二继电器（KM2），第一继电器（KM1）中具有第一常开辅助触头和第一常闭辅助触头，第二继电器（KM2）中具有第二常开辅助触头和第二常闭辅助触头，第一常开辅助触头与第二常闭辅助触头串连，并与主用电热管相连构成第一线圈，第二常开辅助触头与第一常闭辅助触头串连，并与备用电热管相连构成第二线圈。

7.如权利要求2-5之一所述的蒸饭柜，其特征在于：所述控制电路中包括继电器（KM），继电器（KM）中具有常开辅助触头和常闭辅助触头，常开辅助触头与主用电热管串连构成主线圈，常闭辅助触头与备用电热管串连构成辅线圈。

8.如权利要求6所述的蒸饭柜，其特征在于：所述第一继电器和第二继电器为交流型固态继电器。

9.如权利要求7所述的蒸饭柜，其特征在于：所述继电器为交流型固态继电器。

10.如权利要求8或9所述的蒸饭柜，其特征在于：所述交流型固态继电器由输入电路、驱动电路和输出电路构成。

11.如权利要求10所述的蒸饭柜，其特征在于：所述驱动电路包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路，其中隔离耦合电路为光电耦合器或高频变压器电路形式，功能电路包括检波整流、过零、加速、保护、显示各种功能电路。

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