CN106714645A - 具有使用板式热交换器进行能量回收的废水调温系统的器皿洗涤机 - Google Patents

Abstract

一种器皿洗涤机器包括外壳和集水槽，所述外壳至少部分地限定用于清洁器皿的室，所述集水槽用于在清洁期间收集再循环穿过所述室的热的清洁水。排水路径被提供用于从所述集水槽排出清洁水，并且所述干净水输入管道包括接收干净水的至少一个干净水输入口。污水热回收装置包括一个或更多个板式热交换器单元(10)，所述板式热交换器单元将热从排出的清洁水转移给流入的干净水。

Description

具有使用板式热交换器进行能量回收的废水调温系统的器皿 洗涤机

交叉引用

本申请要求2014年9月22日递交的美国临时申请序列No.62/053,456和2015年9月10日递交的美国专利申请序列No.14/849,922的权益，这两个申请通过引用被并入本文。

技术领域

本申请通常涉及器皿洗涤机(warewashers)，并且更具体地涉及具有废水调温系统的器皿洗涤机。

背景技术

在一些商用器皿洗涤机器中，废水的温度高于由针对排水的管道规程强制要求的温度。该不符合期望的结果起因于用于在商用机器中清洁和漂洗的清洁水和漂洗水两者的温度都典型地远高于可接受的限制温度的事实。为了使废水冷却，有时候要用干净的冷水向下冲洗具有废水的下水道，以降低水温。为了该目的使用调温套件，所述调温套件允许干净水与污水/废水混合，以在被排放到下水道之前使整体温度下降到可接受的水平。在这些器皿洗涤机器的操作中，还应该由需要被加热并在机器中使用的相同量的干净水来补偿离开机器的污水的量。

能量效率仍旧是器皿洗涤机器，特别是趋向于是大体积机器的商用器皿洗涤机器领域的重要问题。已知提供用于从机器清除的废水中回收一些热的热回收系统，如由美国专利No.5,660,193举例说明的。美国专利No.8,146,612公开了一种利用逆流蛇形管装置从废水中回收热的系统。

尽管如此，仍期望提供一种具有新的和有利的污水能量回收系统的器皿洗涤机器。

发明内容

在一个方面中，一种器皿洗涤机器包括外壳和集水槽，所述外壳至少部分地限定用于清洁器皿的室，所述集水槽用于在清洁期间收集再循环穿过所述室的热的清洁水。排水路径被提供用于从所述集水槽排出清洁水。干净水输入管道包括接收干净水的至少一个干净水输入口。污水热回收装置包括：自包含板式热交换器单元，所述自包含板式热交换器单元包括污水输入口、污水输出口、干净水输入口、干净水输出口和所述单元内的热交换体积(volumn)。所述干净水输入口被有效地连接以从所述干净水输入管道接收水，所述污水输入口被有效地连接以接收沿所述排水路径排出的清洁水。多个热交换板被布置在所述热交换体积内，以限定沿第一板的一侧的至少一条干净水流动路径和沿所述第一板的相对侧的污水流动路径，从而来自沿所述污水流动路径行进的污水的热通过所述第一板被转移给沿所述干净水流动路径行进的干净水。

在一个实施方式中，多个干净水流动路径和多个污水流动路径存在于所述热交换体积内的多个相应的板的相对设置的两侧上。

在一个实施方式中，所述导热板式热交换器单元位于所述器皿洗涤机器的所述外壳的覆盖区(footprint)内。

在一个实施方式中，所述导热板式热交换器单元位于所述器皿洗涤机器的所述外壳的覆盖区外。

在一个实施方式中，所述机器进一步包括：漂洗系统，所述漂洗系统包括辅助加热器；其中所述板式热交换器单元的所述干净水输出口被有效地连接以向所述辅助加热器传送干净水。

在一个实施方式中，所述排水路径包括所述板式热交换器单元上游的管道过滤器。

在一个实施方式中，所述室包括用于从进入所述集水槽的水中捕获食物残渣的至少一个筛网构件。

在一个实施方式中，所述室包括粗孔筛网构件和细孔筛网构件两者。

在另一个方面中，一种器皿洗涤机器包括外壳、集水槽和漂洗系统，所述外壳至少部分地限定用于清洁器皿的室，所述集水槽用于在清洁期间收集再循环穿过所述室的热的清洁水，所述漂洗系统包括为所述室内的多个喷射喷嘴提供进给的辅助加热器。排水路径被有效地连接以从所述集水槽排出清洁水，其中排水泵或排水阀位于沿所述排水路径处。干净水输入管道包括相关联的横向进给流动控制阀。污水热回收装置包括板式热交换器单元，所述板式热交换器单元包括污水输入口、污水输出口、干净水输入口、干净水输出口和所述单元内的热交换体积，其中所述干净水输入口被有效地连接以从所述干净水输入管道接收水，所述污水输入口被有效地连接以接收沿所述排水路径排出的清洁水，所述干净水输出口被有效地连接以向所述辅助加热器进给水，其中多个热交换板被布置在所述热交换体积内。控制器被连接以用于控制所述排水泵或排水阀、所述横向进给流动控制阀和所述漂洗系统中的每个的操作。所述控制器被配置成有选择地执行下排(drain down)操作，在所述下排操作中，在所述板式热交换器单元中预热的至少一些干净水经由所述漂洗系统被传送穿过所述器皿洗涤机器并且返回到所述排水路径，以便冲洗食物残渣穿过所述板式热交换器单元。

在再一个方面中，一种从被传送出器皿洗涤机器的污水中回收能量的方法，所述方法包含：沿排水路径传送所述污水，所述排水路径包括具有多个内部热交换板的板式热交换器单元；以及沿干净水输入路径传送干净水，所述干净水输入路径经过所述板式热交换器单元，从而来自所述污水的热经由通过所述板式热交换器单元内的所述热交换板的热转移被传给所述干净水。

在所述方法的一个实施方式中，在多个热交换板的每个中，干净水沿所述热交换板的一侧行进，并且污水沿所述热交换板的相对侧行进。

在所述方法的一个实施方式中，沿所述热交换板的所述一侧行进的所述干净水在与所述污水沿所述热交换板的所述相对侧行进的方向相反的方向上流动。

在所述方法的一个实施方式中，在所述机器的排水操作期间，在所述板式热交换器单元中预热的至少一些干净水被传送穿过所述机器并且返回到所述排水路径，以便冲洗食物残渣穿过所述板式热交换器单元。

一个或更多个实施例的细节被陈述在下文附图和描述中。在阅读了描述和附图以及权利要求书后，其他特征、目的和优点将是显而易见的。

具体实施方式

参考图1a和1b，示出了板式热交换器10的示意性描述，其中示出了板式热交换器单元的板12的表面上的流动模式。从在所述单元内的板12的一侧上排出的污水到在板12的相对侧上的流入的干净水的热交换是经由通过板12的热转移进行的，从而排出的污水被调温，同时干净水被预热。板式热交换器可以具有适合的尺寸、配置和板间距，以适应具体的器皿洗涤机器的需要。

图2示出板式热交换器10的已装配的实施例，所述板式热交换器10是自包含单元，并且具有污水输入口14、污水输出口16、干净水输入口18、干净水输出口20和在所述单元外壳内的(具有多个热交换板的)热交换体积。在图示的实施例中，所有的输入口和输出口都位于所述单元的一侧上。

图3-6描述板式热交换器单元10如何被整合到现有的或新的器皿洗涤期间中。

在图3中，机器30包括外壳32，所述外壳32至少部分地限定用于清洁器皿的室34。在所述室内的集水槽36在清洁期间收集在室中再循环(如经由泵38、再循环管道40和洗涤喷嘴42)的热的清洁水。尽管在图3的示意图中，洗涤喷嘴被示出在室34的顶部上，但是它们也可以或可替换地位于室的底部和/或侧面。排水路径44被连接到集水槽以用于从集水槽排出清洁水。干净水输入路径46包括接收干净水的至少一个干净水输入口48。所述机器可以包括粗孔筛网50和细孔筛网52中的一个或两个，以用于从进入集水槽36或至少排水路径44的水中过滤食物残渣。

排水路径44包括排水泵54和管道过滤器56，所述管道过滤器56进一步限制食物残渣被传送到板式热交换器单元10中。管道过滤器56可以仅用于预防。然而，管道过滤器可以是不必要的，因为可以在每次关闭机器以用于清洁时，用干净的经预热的水为板式热交换器单元10冲洗掉残渣，如下文更详细地描述的那样。所述机器包括漂洗系统，所述漂洗系统包括辅助加热器60，其中板式热交换单元10的干净水输出口20被有效地连接以向辅助加热器60传送干净水。来自辅助器的水可以被传送到机器中，如经由漂洗泵62和漂洗喷嘴64。尽管在图3的示意图中，漂洗喷嘴被示出在室34的侧面上，但是它们可以并且更常见地位于室的顶部和/或底部处。板式热交换器单元10可以位于机器外壳的覆盖区之内(如果空间允许的话)或者覆盖区之外(如果空间不允许的话)。

在图4中，洗涤机器30’包括具有外壳32’、室34’和集水槽36’的类似的配置。排水路径44’是重力流动路径，不需要泵。在室34’内，具有相关联的筛网72的撇渣管70被用于流动到排水路径44’的水。在该情况中，撇渣管70可以被举起(手动地或自动地)以执行机器关闭排水过程。

在图5的实施例中，机器30-s利用以串联方式布置的多个板式热交换器单元10A、10B，从而所有排出的污水流动穿过每个单元10A、10B，并且所有进入的干净水流动穿过每个单元10B、10A。在图6的实施例中，机器30-p也使用多个热交换器单元10C和10D，但是所述单元是以并联方式布置的，从而排出的污水中的一部分流动穿过单元10A并且另一部分流动穿过单元10B，而流入的干净水的一部分流动穿过单元10A并且另一部分流动穿过单元10B。尽管在每个实施例中示出两个板式热交换器单元，但是应该意识到，三个或更多个也是可能的。在任何情况中，具有多个板式热交换器单元的这样的装置可以提高热转移效率，特别是在机器的间隔约束条件限制单个热交换器单元的可能的尺寸的情况中。

在应用中，板式热交换器单元10应该被这样选择，以致在关闭机器时它不妨碍或延迟通常的机器排水时间。在整个机器排水操作期间，被送去下水道(例如，如在使用重力排水机器的情况中通过排水泵54或排水阀的操作控制的)的热的污水溶液应该在排放之前被调温到可接受的温度，所述调温是(例如，通过打开干净水阀55)通过使干净的冷水流动直至所有的污水被排出来获得的。在关闭时，在调温过程期间经预热的干净水(例如，在经过辅助器60之后并且在漂洗泵62的控制下)被传送回到洗涤箱，并且随后沿排水路径44、44’返回，以将残渣冲洗出板式热交换器，由此防止板式热交换器单元的堵塞。该扩展的下排操作为所述处理提供自清洁特征。在实践中，每操作2小时便关闭机器以用于清洁是常见的，这意味着板式热交换器单元10在一天的操作中应该被充分清洁。

为了执行一般的清洁操作(例如，机器的洗涤循环)和下排操作(例如，用于清洁)的目的，机器典型地包括控制器100，所述控制器100被连接以产生各种机器部件(例如，洗涤泵38、排水泵54或排水阀、漂洗泵62、辅助加热器元件和干净水进给控制阀55)的期望操作。下排控制可以是实时操作，该实时操作确保集水槽的完全排空和排水持续一些附加时间段，从而确保被漂洗系统传送到室中的一些干净的热水也被向下传送到排水路径，以冲洗板式热交换器单元。

如在本文中使用时，术语控制器旨在广泛地涵盖执行机器的控制功能或者所述机器的任何部件的控制功能的任何电路(例如，固态、专用集成电路(ASIC)、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA))、处理器(例如，共享的、专用的或群组的(group)——包括执行代码的硬件或软件)或其他部件，或者上文中的一些或全部的组合。

所描述的系统可以包括如下优点：如在紧凑的板式热交换器上对排出的污水进行调温，同时预热到机器的干净的冷水；从污水流抽取热以用于再利用；整个热交换器系统紧凑；在一些应用中使用重力而非泵；节水和回收能量；在任何时候关闭机器用于清洁时，板式热交换器的自清洁减少/防止堵塞；以及在排放之前将污水调温到低于可接受的IMC标准(即，低于140F)。

要清楚理解的是，上文的描述仅是为了图示和举例的目的，而并不意图被解释为限制性的，并且变化和修改是可能的。因此，其他实施例是预期的，并且可以在不背离本申请的范围的情况下进行修饰和变化。例如，在图示的实施例中，为了提高效率，排出的污水和流入的干净水被设置为以逆流布置移动穿过板式热交换器单元。然而，要意识到，在一些实施例中，流动也可以以并流布置穿过板式热交换器单元。而且，器皿洗涤机的配置可以改变(例如，它可以是具有任何数目的区的输送机式器皿洗涤机，其中污水源可以是来自所述区中的任一个，或者具有任何适合的配置的批量型器皿洗涤机)。

Claims (19)

1.一种器皿洗涤机器，包括：

外壳，所述外壳至少部分地限定用于清洁器皿的室；

集水槽，所述集水槽用于在清洁期间收集再循环穿过所述室的热的清洁水；

排水路径，所述排水路径用于从所述集水槽排出清洁水；

干净水输入管道，所述干净水输入管道包括接收干净水的至少一个干净水输入口；

污水热回收装置，所述污水热回收装置包括：

自包含板式热交换器单元，所述自包含板式热交换器单元包括污水输入口、污水输出口、干净水输入口、干净水输出口和所述单元内的热交换体积，

其中所述干净水输入口被有效地连接以从所述干净水输入管道接收水，所述污水输入口被有效地连接以接收沿所述排水路径排出的清洁水，

其中多个板式热交换器被布置在所述热交换体积内，以限定沿第一板的一侧的至少一条干净水流动路径和沿所述第一板的相对侧的污水流动路径，从而来自沿所述污水流动路径行进的污水的热通过所述第一板被转移给沿所述干净水流动路径行进的干净水。

2.如权利要求1所述的器皿洗涤机器，其中多个干净水流动路径和多个污水流动路径存在于所述热交换体积内的多个板的相对设置的两侧上。

3.如权利要求1所述的器皿洗涤机器，其中所述自包含板式热交换器单元位于所述器皿洗涤机器的所述外壳的覆盖区内。

4.如权利要求1所述的器皿洗涤机器，其中所述自包含板式热交换器单元位于所述器皿洗涤机器的所述外壳的覆盖区外。

5.如权利要求1所述的器皿洗涤机器，进一步包括：

漂洗系统，所述漂洗系统包括辅助加热器；

其中所述自包含板式热交换器单元的所述干净水输出口被有效地连接以向所述辅助加热器传送干净水。

6.如权利要求5所述的器皿洗涤系统，其中所述排水路径包括所述自包含板式热交换器单元上游的管道过滤器。

7.如权利要求6所述的器皿洗涤机器，其中所述室包括用于从进入所述集水槽的水中捕获食物残渣的至少一个筛网构件。

8.如权利要求7所述的器皿洗涤机器，其中所述室包括粗孔筛网构件和细孔筛网构件两者。

9.如权利要求1所述的器皿洗涤机器，其中所述自包含板式热交换器单元是包括所述污水热回收装置的多个自包含板式热交换器单元中的一个。

10.如权利要求9所述的器皿洗涤机器，其中所述多个自包含板式热交换器单元以串联方式被布置。

11.如权利要求9所述的器皿洗涤机器，其中所述多个自包含板式热交换器单元以并联方式被布置。

12.如权利要求5所述的器皿洗涤机器，进一步包括：

沿所述排水路径的排水泵或排水阀；

沿所述干净水输入管道的干净水控制阀；

以及控制器，所述控制器被连接用于控制所述排水泵或排水阀、所述干净水控制阀和所述漂洗系统中的每个的操作，所述控制器被配置有选择地执行下排操作，在所述下排操作中，在所述自包含板式热交换器单元中预热的至少一些干净水经由所述漂洗系统被传送穿过所述器皿洗涤机器并且返回到所述排水路径，以便冲洗食物残渣穿过所述自包含板式热交换器单元。

13.一种器皿洗涤机器，包括：

外壳，所述外壳至少部分地限定用于清洁器皿的室；

集水槽，所述集水槽用于在清洁期间收集再循环穿过所述室的热的清洁水；

漂洗系统，所述漂洗系统包括为所述室内的多个喷射喷嘴提供进给的辅助加热器；

排水路径，所述排水路径被有效地连接以从所述集水槽排出清洁水，其中排水泵或排水阀位于沿所述排水路径处；

干净水输入管道，所述干净水输入管道包括相关联的横向进给流动控制阀；

污水热回收装置，所述污水热回收装置包括板式热交换器单元，所述板式热交换器单元包括污水输入口、污水输出口、干净水输入口、干净水输出口和所述单元内的热交换体积，其中所述干净水输入口被有效地连接以从所述干净水输入管道接收水，所述污水输入口被有效地连接以接收沿所述排水路径排出的清洁水，所述干净水输出口被有效地连接以向所述辅助加热器进给水，其中多个热交换板被布置在所述热交换体积内；

控制器，所述控制器被连接以用于控制所述排水泵或排水阀、所述横向进给流动控制阀和所述漂洗系统中的每个的操作，所述控制器被配置成有选择地执行下排操作，在所述下排操作中，在所述板式热交换器单元中预热的至少一些干净水经由所述漂洗系统被传送穿过所述器皿洗涤机器并且返回到所述排水路径，以便冲洗食物残渣穿过所述板式热交换器单元。

14.如权利要求13所述的器皿洗涤机器，其中所述控制器被这样配置，以致所述下排操作在足够的时间内执行，以确保所述集水槽的完全排空以及其后排出继续，从而被所述漂洗系统传送到所述室中的一些干净的热水也被向下传送到所述排水路径，以冲洗所述板式热交换器单元。

15.如权利要求13所述的器皿洗涤机器，其中所述污水热回收单元包括：

以串联方式布置的多个板式热交换器单元或以并联方式布置的多个板式热交换器单元。

16.一种从被传送出器皿洗涤机器的污水中回收能量的方法，所述方法包括：

沿排水路径传送所述污水，所述排水路径包括具有多个内部热交换板的板式热交换器；以及

沿干净水输入路径传送干净水，所述干净水输入路径经过所述板式热交换器单元，从而来自所述污水的热经由通过所述板式热交换器单元内的所述热交换板的热转移被传给所述干净水。

17.如权利要求16所述的方法，其中在多个所述内部热交换板的每个中，干净水沿所述内部热交换板的一侧行进，并且污水沿所述内部热交换板的相对侧行进。

18.如权利要求17所述的方法，其中沿所述内部热交换板的所述一侧行进的所述干净水在与所述污水沿所述内部热交换板的所述相对侧行进的方向相反的方向上流动。

19.如权利要求16所述的方法，其中在所述机器的排水操作期间，在所述板式热交换器单元中预热的至少一些干净水被传送穿过所述机器并且返回到所述排水路径，以便冲洗食物残渣穿过所述板式热交换器单元。