CN103549875A

CN103549875A - 一种电磁炉蒸柜

Info

Publication number: CN103549875A
Application number: CN201310568298.1A
Authority: CN
Inventors: 杨勇
Original assignee: XIAMEN DONGCHU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN DONGCHU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明涉及生活电器技术领域。本发明的一种电磁炉蒸柜，包括柜体、设置在柜体内部的蒸室、设置在柜体底部的蒸汽发生装置和压力平衡水箱，所述蒸汽发生装置的蒸汽口与蒸室相连通，所述蒸室底部设有第一排出管道，所述压力平衡水箱与蒸汽发生装置通过水管相连通，所述压力平衡水箱壁上设有进水管，该压力平衡水箱内部设有凝结水回收管，该凝结水回收管与第一排出管道相通，所述压力平衡水箱上部设有排出口，该排出口通过排气管道与柜体的排气口相连通，该排出口还连接有排污管道。本发明通过对蒸汽进行合理的利用，对蒸汽凝结水合理回收、对柜内蒸汽压力和温度进行实时的自动调节，从而大大提高电磁炉蒸柜的加热效率，有效地利用了蒸汽热能，节能环保。

Description

一种电磁炉蒸柜

技术领域

本发明涉及生活电器技术领域，具体涉及一种电磁炉蒸柜。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，社会的不断进步以及经济的高速发展使得能源的需求量逐年递增，然而目前能够提供给人类的主要能源仍来自于化石燃料的燃烧。随着化石燃料的不断开采，能源的保有量日益减少，这就凸显了节约能源的重要性。而蒸汽是我们生产、生活中使用非常普遍的加热能源，相对于化石燃料而言，蒸汽具有低成本无污染的优异性能，然而我们目前对蒸汽的总体应用水平还处于较低级的阶段，例如常见的电磁炉蒸柜，其利用电磁原理对水进行加热放出蒸汽热能，渗透蒸柜内的食物之后，将柜内的食物蒸熟，之后该蒸汽热能变成近乎同温同压下的凝结水，凝结水是高温高压热水，内能很高，其能量大约是对应蒸汽能量的25%-30%，凝结水通过管道直接排出，而另一部分来不及冷凝的蒸汽通过蒸柜上方的排气管道排出。

现有技术中的电磁炉蒸柜存在以下几个问题：

1、现有的电磁炉蒸柜对蒸汽的运用大多处于较低级的阶段，在蒸汽供应的过程中，该电感线圈大多是一直处于恒定高的功率运行，使得产生过量的蒸汽热能无法完全地冷凝成水，造成大量的常压蒸汽直接通过排气管道排入大气，这既造成了巨大浪费又产生了环境污染。而对于电磁炉来说，蒸汽的浪费意味着电能的浪费，因此，现有的电磁炉蒸柜无法实现对电能的高效运用，进而造成了电能的过度浪费；

2、现有的电磁炉蒸柜无法较为准确地把握蒸汽压力和蒸煮温度，进而对食品蒸煮的效果造成影响；

3、现有的电磁炉蒸柜产生大量的蒸汽及冷凝水无处可用而直接排放更是造成了大量的能源浪费，最明显的就是电能的浪费。

综上，这些不合理的现象大大增加了电能的浪费，降低了电磁炉蒸柜的加热效率、使用寿命，并且对于能源的浪费不利于节能减排的环保理念。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过一种电磁炉蒸柜，通过对蒸汽进行合理的利用，对蒸汽凝结水合理回收、对柜内蒸汽压力和温度进行实时的自动调节，从而大大提高电磁炉蒸柜的加热效率，有效地利用了蒸汽热能，节能环保。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种电磁炉蒸柜，包括柜体、设置在柜体内部的蒸室、设置在柜体底部的蒸汽发生装置和压力平衡水箱，所述蒸汽发生装置的蒸汽口与蒸室相连通，所述蒸室底部设有第一排出管道，所述压力平衡水箱与蒸汽发生装置通过水管相连通，所述压力平衡水箱壁上设有进水管，该压力平衡水箱内部设有凝结水回收管，该凝结水回收管与第一排出管道相通，所述压力平衡水箱上部设有排出口，该排出口通过排气管道与柜体的排气口相连通，该排出口还连接有排污管道。

进一步的，该压力平衡水箱中设有浮球装置，所述进水管上设有阀门，浮球装置和阀门相连接，该浮球装置可以根据水位高低控制阀门开启和关闭，从而控制压力平衡水箱中的进水量。

进一步的，所述蒸汽口为布满密集小气孔的球形蒸汽口，该小气孔的直径设置为1-5mm，小气孔的分布密度为3-5个/cm2。控制小气孔直径为了防止米粒或菜碎掉落，气孔密度的分布则是为了更好地使蒸汽均匀进入蒸室。

进一步的，所述凝结水回收管为一水平圆管，其设置在压力平衡水箱内中部，并从该压力平衡水箱延伸出来与第一排出管道连通，该圆管顶部均匀设置有多个圆孔，该圆孔的直径为1-5mm。

进一步的，所述蒸汽发生装置包括一圆柱形水罐，该圆柱形水罐下部外侧缠绕有电磁线圈。

进一步的，所述圆柱形水罐的直径为120mm-160mm，高为150-400mm。

更进一步的，该电磁线圈沿圆柱形水罐底部以上5mm-10mm距离开始，向上以螺旋状缠绕至该圆柱形水罐的外表面中部区域，该电磁线圈的缠绕直径大于该圆柱形水罐的直径40-50mm。

进一步的，所述压力平衡水箱为一矩形水箱，其长为300-350mm，宽为150-200mm，高为200-250mm。

进一步的，所述排污管道通过第一阀门与第一排出管道连接。

进一步的，所述排污管道通过第二阀门与水管连接。

进一步的，所述压力平衡水箱的排出口高于该进水管位置。

进一步的，在该蒸室内壁设置温度传感器，该温度传感器与单片机连接，该单片机与电磁线圈功率控制器连接。

本发明通过采用上述技术方案，

与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明的电磁炉蒸柜能够在标准运行情况下以明显较低的功率运行，却仍然能够得到良好的加热效率，使得产生的蒸汽热完全地冷凝成水，几乎没有过量的蒸汽热能产生，节约了大量电能且起到高效的环保效果；

2、本发明的电磁炉蒸柜能够较为准确地把握蒸汽压力和蒸煮温度，进而使得食品蒸煮的效果达到最佳；

3、本发明的电磁炉蒸柜能够完全回收利用冷凝水，并且作为蒸汽发生装置的预热水源，进一步节约电能。

附图说明

图1是本发明的实施例第一状态的结构示意图；

图2是本发明的实施例第二状态的结构示意图；

图3是本发明的实施例的温度功率曲线图（包括现有技术中的参考值）；

图4是现有技术中的电能消耗示意图；

图5是本发明的实施例的电能消耗示意图；

图6是本发明的实施例的凝结水回收管放大示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

作为一个具体的实施例，如图1和图2所示，本发明的一种电磁炉蒸柜，包括柜体1、设置在柜体1内部的蒸室11、设置在柜体1底部的蒸汽发生装置2和压力平衡水箱3，所述蒸汽发生装置2包括一圆柱形水罐21，所述圆柱形水罐21的直径为120mm-160mm，高为150-400mm。该圆柱形水罐21下部外侧缠绕有电磁线圈22。本实施例中，该电磁线圈22沿圆柱形水罐21底部以上5mm-10mm距离开始，向上以螺旋状缠绕至该圆柱形水罐21的外表面中部区域，该电磁线圈22的缠绕直径大于该圆柱形水罐21的直径40-50mm。具体地，电磁线圈22的缠绕直径由具体实现的电感量确定，根据电感量计算公式:线圈公式

阻抗(ohm) = 2 × 3.14159 × F(工作频率) × 电感量(mH)，

本实施例中，阻抗为3mΩ；F为10KHz；

电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2×3.14159) ÷ F (工作频率) =0.003÷ (2×3.14159) ÷ 10= 47.72μH。

据此可以算出绕线圈数：　　圈数 = [电感量* { ( 18×圈直径(吋)) + ( 40 × 圈长(吋))}] ÷ 圈直径 (吋) 　　圈数 = [0.4772× {(18×7.8) + (40×7)}] ÷ 7.8 ≈ 25.6圈。(7.8吋约20cm直径，7吋约18cm圈长度)

所述蒸汽发生装置2的蒸汽口23与蒸室11相连通，所述蒸汽口23为布满密集小气孔的球形蒸汽口23，该小气孔的直径设置为1-5mm，小气孔的分布密度为3-20个/cm2。所述蒸室11底部设有第一排出管道111，所述压力平衡水箱3与蒸汽发生装置2通过水管7相连通，所述压力平衡水箱3为一矩形水箱，其长为300-350mm，宽为150-200mm，高为200-250mm。所述压力平衡水箱3壁上设有进水管31，该压力平衡水箱3内部设有凝结水回收管32，所述凝结水回收管32为一水平圆管32，其设置在压力平衡水箱3内中部，并从该压力平衡水箱3延伸出来与第一排出管道111连通，参考图6所示，该圆管32顶部均匀设置有多个圆孔321，该圆孔321的直径为1-5mm，所述压力平衡水箱3上部设有排出口33，该排出口33距离凝结水回收管32顶部高度为H，所述进水管31管口距离所述凝结水回收管32顶部高度为Δh，所述排出口33位置高于该进水管31位置，因此H≥Δh，该排出口33通过排气管道4与柜体1的排气口12相连通，该排出口33还连接有排污管道5。所述排污管道5通过第一阀门51与第一排出管道111连接。所述排污管道5通过第二阀门52与水管7连接。在该蒸室内壁设置温度传感器，该温度传感器与单片机连接，该单片机与电磁线圈功率控制器连接。

所述压力平衡水箱3中设有浮球装置34，所述进水管31上设有阀门（未示出），浮球装置34和阀门相连接，该浮球装置34可以根据水位高低控制阀门开启和关闭，从而控制压力平衡水箱3中的进水量。

本实施例中，该蒸室11在加热过程中，其相对于外界的大气压差为980-1000Pa，当这个大气压差的范围内，才能更好地将食物蒸煮透彻，并且口感良好。

根据大气压强公式：ΔP=ρgΔh, g为标准重力大气加速度，g=9.80665N/Kg,

1个标准大气压=1.01325*10⁵Pa=10.336m水柱。

ΔP指蒸室对外界环境的压差，其为980-1000Pa；

Ρ指水的密度，为1.0*103kg/m3；

Δh-指所述凝结水回收管32的顶部与所述进水管31管口距离；

参考图1所示，为本发明的电磁炉蒸柜从上电开启初期状态的示意图，该初期状态也定义为第一状态，该状态下，电磁线圈22以最高额定功率运行，在第一状态下，此时，由于圆柱形水罐21中的水在电磁线圈22加热下不断产生蒸汽从蒸汽口23冒出，渗透到蒸室，使得蒸室内的温度和压强都不断上升，当蒸室的温度上升至设定温度值T=100℃-100.5℃时，由于该温度传感器与单片机连接后，该单片机与电磁线圈功率控制器连接，此时由于蒸室的压强压入该圆柱形水罐21，使得圆柱形水罐21的水位下降，设下降高度为Δh₁（单位为mm）,而相应地，与该圆柱形水罐21相连通的压力平衡水箱3中的水位会上升，设上升高度为Δh₂（单位为mm）。

参考图2所示，为本发明的电磁炉蒸柜保持一定功率蒸煮状态的示意图，该蒸煮状态也定义为第二状态，该状态下，Δh₁，Δh₂趋于稳定，因此Δh’≈Δh =Δh₁+Δh₂，第二状态下，由于H≥Δh，由公式ΔP=ρgΔh得到大气压差ΔP=ρgΔh=1.0*103kg/m3*9.80665N/Kg*0.1m≈980Pa，则可以计算得到该Δh大约为0.1m。由于Δh’≈Δh =Δh₁+Δh₂，设圆柱形水罐21的横截面为A，压力平衡水箱3的横截面为B，根据A*Δh₁=B*Δh₂，得到A/B的值大约为2/5，则可以以此来设计该圆柱形水罐21和压力平衡水箱3的横截面和高度。第二状态下，电磁线圈22以一较低的功率运行，温度曲线参考图3所示，此时，由于该蒸室内的温度保持为T=100℃-100.5℃，并且为了控制该大气压差ΔP保持在980Pa-1000Pa，则此时，该压力平衡水箱3中的凝结水回收管32顶部与所述进水管31管口距离Δh保持在0.1m，当该Δh≤0.1m时，则该浮球装置34控制阀门开启，从而使得压力平衡水箱3进行补水，当Δh水位到达0.1m，停止补水，而当Δh水位超过H时，则通过排水口33向外排水，进而保证该压力平衡水箱3的水位接近于0.1m,此时，蒸室内的蒸汽热能凝结成水后通过第一排出管道111流入凝结水回收管32，进而通过该凝结水回收管32中的上表面的多孔圆孔321回收到压力平衡水箱3，且该凝结水是高温高压热水，内能很高，其能量大约是对应蒸汽能量的25%-30%，正好用于预热该压力平衡水箱3的水源，并且该水源预热后通过水管7输送至蒸汽发生装置，从而使得该蒸汽发生装置的电磁线圈22能够一直以一较低的功率运行，把原本就预热的水烧开至100℃-100.5℃，如此循环反复，充分利用凝结水，既节约了用电，用能够减少热能排放，有效环保。

参考图3是本发明的实施例的温度功率曲线图（包括现有技术中的参考值），在第一状态下，电磁线圈以最高额定功率P1运行，由于圆柱形水罐21中的水在电磁线圈22加热下不断产生蒸汽从蒸汽口23冒出，渗透到蒸室，使得蒸室内的温度和压强都不断上升，蒸室内的加热温度曲线为过（0,0）点并且斜率越来越小的上升函数曲线，其公式为G（s）=Ke^-ts/(1+Ts)，式中：K—放大系数；T—对象时间常数；t—对象滞后时间，蒸室的温度上升至温度值T=60℃-60.5℃时，电磁线圈功率逐渐下降至P2，当蒸室的温度上升至设定温度值T=100℃-100.5℃时，电磁线圈功率继续下降，此时仍然能够保持蒸室的温度T=100℃-100.5℃时，最后功率区域稳定的较低功率P3运行时候，大气压差ΔP保持在980Pa-1000Pa，而此时Δh’≈Δh =Δh₁+Δh₂ 。

图3中也包括现有技术中的温度功率曲线图参考值，在现有技术中，电磁线圈始终以最高功率P’运行，对应的加热温度曲线在第一状态下，与本发明的温度曲线相类似，加热温度曲线为过（0,0）点并且斜率越来越小的上升函数曲线，其公式为G（s）=Ke^-ts/(1+Ts)，式中：K—放大系数；T—对象时间常数；t—对象滞后时间，蒸室的温度上升至99-99.9℃时，由于蒸汽产生后凝结成水，会造成加热温度曲线以正弦函数曲线在99-99.9℃到101-101℃之间波动，因此现有技术中，加热温度不能保持恒定以及电磁线圈功率一直以大功率P’运行，都造成了巨大的电能浪费。

因此，本发明的电磁炉蒸柜能够在明显较低的功率P3运行，却仍然能够得到良好的加热效率，使得产生的蒸汽热完全地冷凝成水，由于压力平衡水箱3中对Δh’的自动调节，使得蒸室中几乎没有过量的蒸汽热能产生，节约了大量电能且起到高效的环保效果。并且由于本发明中的温度曲线在恒定功率运行过程中，能够保证温度曲线接近水平直线，从而使得电磁炉蒸柜能够较为准确地把握蒸汽压力和蒸煮温度，进而使得食品蒸煮的效果达到最佳。

参考图4所示，图4表示的是现有技术中的电能消耗示意图，从图中可以看出，现有技术中，由于电磁炉蒸柜一直以最大功率运行，在运行时间T（这里选取1小时作为对比参数）内，该电磁炉蒸柜的电能消耗为阴影区域内的面积，而参考同比例坐标轴的图5，可以明显地看出来，在本方案中的电磁炉蒸柜在T时间内的电能消耗也为图中阴影区域内面积所示，比较两者的阴影面积，可以明显看出在图5中的阴影面积大大小于图4中的阴影面积，这说明本方案的电能消耗量大大小于现有技术中的电磁炉蒸柜的电能消耗，进而证明了本方案在节约电能方面具有显著的进步。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种电磁炉蒸柜，其特征在于：包括柜体、设置在柜体内部的蒸室、设置在柜体底部的蒸汽发生装置和压力平衡水箱，所述蒸汽发生装置的蒸汽口与蒸室相连通，所述蒸室底部设有第一排出管道，所述压力平衡水箱与蒸汽发生装置通过水管相连通，所述压力平衡水箱壁上设有进水管，该压力平衡水箱内部设有凝结水回收管，该凝结水回收管与第一排出管道相通，所述压力平衡水箱上部设有排出口，该排出口通过排气管道与柜体的排气口相连通，该排出口还连接有排污管道。

2.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：该压力平衡水箱中设有浮球装置，所述进水管上设有阀门，浮球装置和阀门相连接，该浮球装置可以根据水位高低控制阀门开启和关闭，从而控制压力平衡水箱中的进水量。

3.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：所述蒸汽口为布满密集小气孔的球形蒸汽口，该小气孔的直径设置为1-5mm，小气孔的分布密度为3-20个/mm2。

4.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：所述凝结水回收管为一水平圆管，其设置在压力平衡水箱内中部，并从该压力平衡水箱延伸出来与第一排出管道连通，该圆管顶部均匀设置有多个圆孔，该圆孔的直径为1-5mm。

5.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：所述蒸汽发生装置包括一圆柱形水罐，该圆柱形水罐下部外侧缠绕有电磁线圈。

6.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：所述排污管道通过第一阀门与第一排出管道连接。

7.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：所述排污管道通过第二阀门与水管连接。

8.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：所述压力平衡水箱的排出口高于该进水管位置。

9.根据权利要求1所述的一种电磁炉蒸柜，其特征在于：在该蒸室内壁设置温度传感器，该温度传感器与单片机连接，该单片机与电磁线圈功率控制器连接。