專利名稱：用于產(chǎn)生蒸汽的裝置和方法以及用在這種裝置中的加熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生蒸汽的裝置。本發(fā)明還涉及用在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的加熱 元件。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于由根據(jù)本發(fā)明的裝置產(chǎn)生蒸汽的方法。
背景技術(shù)：
在常規(guī)蒸汽烘爐中，蒸汽發(fā)生器定位在蒸汽烘爐腔的底部。這種蒸汽發(fā)生器包括 用于保持將由烘爐內(nèi)產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)的水的蒸汽容器。裝有護(hù)套的加熱元件定位在蒸汽容 器的下面。在運行期間，熱量傳遞至蒸汽容器，并隨后從蒸汽傳遞至將要蒸發(fā)的水。水供給 通過應(yīng)用所謂的鳥類飲水分配器原理而進(jìn)行控制，這種分配器通常包括倒轉(zhuǎn)水瓶，其具有 從最低部延伸的分配口。水上的重力牽引在該瓶的上部區(qū)域產(chǎn)生局部真空，其防止通過該 分配口不受限制地流出。這種已知的蒸汽發(fā)生器的典型問題是形成在蒸汽容器內(nèi)的石灰垢 和這種蒸汽發(fā)生器的清洗。而且，這種已知的蒸汽發(fā)生器的另一個問題是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它難以 確保到蒸汽坩堝的劑量和連續(xù)的水供給。在蒸汽坩堝中的水位太低的情況中，則加熱元件 將容易變干，這將損壞蒸汽發(fā)生器，而且會產(chǎn)生相對危險的情況。另一方面，在蒸汽坩堝中 的水位太高的情況中，變成蒸汽的時間將不利地變大，這會相當(dāng)大地延遲蒸汽烘爐內(nèi)的蒸 煮過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置，其可以被相對精確地控 制。因此，本發(fā)明提供了一種根據(jù)前言的裝置，包括至少一個蒸汽容器，用于收集將 要蒸發(fā)的水；至少一個加熱元件，用于蒸發(fā)由所述蒸汽容器包含的水；至少一個給水閥門， 用于將水提供至所述蒸汽容器；檢測裝置，用于檢測蒸汽容器內(nèi)的水位；和連接至所述給 水閥門和所述檢測裝置的控制單元，所述控制單元設(shè)置為在由所述檢測裝置檢測到下降到 低于預(yù)定臨界最小水位的實際水位時打開所述給水閥門，以用水(重新)填充蒸汽容器。通 過由檢測裝置直接或間接地檢測蒸汽容器內(nèi)的實際水位，并且在檢測到的實際水位已經(jīng)下 降到低于預(yù)定臨界水位的情況中通過重新填充蒸汽容器，可以以相對精確的方式控制到根 據(jù)本發(fā)明的裝置中的蒸汽容器的水供給，其結(jié)果是可以防止加熱元件的干燥運行(running dry)。給水閥門可以認(rèn)為是常規(guī)閥或泵。在本文中，給水閥門的打開意味著啟動給水閥門， 以允許水經(jīng)過。優(yōu)選地，控制單元還設(shè)置在根據(jù)水流量、蒸汽容器的體積和結(jié)構(gòu)在一定時間 長度之后關(guān)閉(停用)給水閥門?？商鎿Q地，控制單元可以設(shè)置為，在檢測到蒸汽容器內(nèi)的 實際水位達(dá)到預(yù)定臨界最大水位時關(guān)閉給水閥門。以這種方式，蒸汽容器內(nèi)的水位可以相 對精確地保持在臨界最小水位和臨界最大水位之間，一方面防止加熱元件干燥運行，另一 方面確保令人滿意的變?yōu)檎羝麜r間?？梢砸远喾N方式實現(xiàn)蒸汽容器內(nèi)的實際水位的檢測，其中可以想到的是，例如采
5用漂浮元件之間測量蒸汽容器內(nèi)的水位。然而，在這種沸騰環(huán)境中，這種直接的、優(yōu)選精確 的檢測通常將難以實現(xiàn)。因此，通過優(yōu)選的是，測量與蒸汽容器內(nèi)的實際水位直接或間接相 關(guān)的其它過程參數(shù)，如下文將說明的那樣。在優(yōu)選的實施方式中，檢測裝置設(shè)置為檢測所述加熱元件的至少一部分的干燥運 行，并且其中控制單元設(shè)置為在由所述檢測裝置檢測到所述加熱元件的至少一部分的干燥 運行時打開給水閥門。加熱元件的干燥運行的檢測將與蒸汽容器內(nèi)的水位直接相關(guān)。例如 可以通過檢測加熱元件的實際溫度和/或電阻檢測(接近)干燥運行情況。在檢測裝置檢 測到加熱元件的溫度和/或電阻超過預(yù)定臨界閾值時，認(rèn)為檢測到加熱元件的干燥運行情 況，其結(jié)果是，控制單元將打開給水閥門，以至少部分地重新填充蒸汽容器。蒸汽容器可以由其下可以定位單獨的加熱元件的常規(guī)蒸汽容器形成，其中由加熱 元件產(chǎn)生的熱量可以傳遞至蒸汽容器，并且其中由蒸汽容器吸收的熱量可以傳遞由蒸汽容 器包含的水，由此產(chǎn)生蒸汽。然而，為了增加根據(jù)本發(fā)明的裝置的熱效率，蒸汽容器優(yōu)選至 少部分地由加熱元件限定。通過將加熱元件至少部分地與蒸汽容器集成在一起，則可以由 加熱元件直接而不是間接加熱將要蒸發(fā)的水，從能量觀點看，這是有利的。通常，加熱元件 形成蒸汽容器的底側(cè)，其中蒸汽容器的一個或多個側(cè)壁，優(yōu)選截錐形側(cè)壁可以以大致中等 緊密的方式連接至加熱元件。在本文中，將清楚的是，各種結(jié)構(gòu)和設(shè)計的蒸汽容器對本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說是可想象的。在特別優(yōu)選的實施方式中，加熱元件的大致平坦頂面至少部分 地限定蒸汽容器的底部。采用加熱元件的大致平坦頂面將有利進(jìn)行蒸汽容器內(nèi)的水位的受 控和精確的檢測。更優(yōu)選地，加熱元件的頂面大致水平定向。這意味著加熱元件的頂面的每 個部分上的水位是相同的。然而，加熱元件的限定蒸汽容器的頂面的這種水平定向的缺點 是，整個加熱元件在運行期間將通過干燥運行數(shù)次，以觸發(fā)控制單元，因此觸發(fā)給水閥門。 在這種實施方式中，加熱元件的干燥運行將比試驗更常見，這可能影響加熱元件的預(yù)期壽 命。因此，在一些情況下，在加熱元件的頂面相對于水平線傾斜定向的情況中會是優(yōu)選的。 傾斜角度優(yōu)選地在2°和30°之間。通過以一定的角度放置加熱元件的大致平坦頂面，加 熱元件的頂面的首先干燥運行的部分總線被限定。因此，對于這后一種應(yīng)用，可以優(yōu)化加熱 元件的設(shè)計，以限制加熱元件內(nèi)的應(yīng)力和延長加熱元件的預(yù)期壽命，因此延長這種蒸汽產(chǎn) 生裝置的預(yù)期壽命。根據(jù)本發(fā)明的裝置的加熱元件可以是多種種類的，并且例如可以由裝有護(hù)套的 (管狀)加熱元件形成。然而，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置的加熱元件由厚膜加熱元件形成， 該厚膜加熱元件包括用于加熱的導(dǎo)熱基底、設(shè)置在所述基底上的至少一個第一介電層、以 及設(shè)置在所述第一介電層上的至少一個導(dǎo)電加熱軌跡。通常，所述基底由不銹鋼或陶瓷板 形成，其上連續(xù)涂覆第一介電層和電阻膏。各層通常通過絲網(wǎng)印刷涂敷，其中每一層隨后被 干燥和焙制。厚膜元件優(yōu)選地在其它常規(guī)(管狀)加熱元件上方，因為厚膜具有相對低的 (熱)質(zhì)量，小的蓄熱能力、快的反應(yīng)，并且能夠?qū)崃烤鶆虻貍鞑ズ桶l(fā)送至將要蒸發(fā)的水。 在下文呈現(xiàn)了厚膜加熱器的不同優(yōu)選實施方式。在優(yōu)選的實施方式中，檢測裝置至少部分地與加熱元件集成，其中檢測裝置包括 至少一個導(dǎo)電傳感器軌跡，離所述加熱軌跡一定距離設(shè)置在所述第一介電層上，和至少一 個第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層上，所述第二介電層連接至所述加熱軌跡的至少一 部分和所述傳感器軌跡的至少一部分。優(yōu)選地，傳感器軌跡被包圍在兩個介電層之間。更優(yōu)選地，在幾乎相同的溫度下，第一介電層的電阻高于第二介電層的電阻。在加熱元件的溫 度將超過預(yù)定臨界值的情況中，泄漏電流將經(jīng)由第二介電層從加熱軌跡流向傳感器軌跡。 通過感測這種泄漏電流，例如通過將傳感器軌跡連接至電流表或伏特計，可以以相對敏感 和可靠的方式檢測加熱元件的過加熱，因此檢測干燥運行情況，其結(jié)果是可以由控制單元 打開給水閥門。加熱軌跡可以定位在第一介電層和第二介電層之間，相對于傳感器軌跡產(chǎn) 生或多多少的平行布局?？商鎿Q地，至少一個加熱軌跡定位在第二介電層遠(yuǎn)離第一介電層 的一側(cè)，這在傳感器軌跡例如可以由傳感器格柵形成的情況中是有利的。在國際申請WO 2006/083162和未公開國際申請PCT/NL2008/050360中更詳細(xì)地披露了優(yōu)選的實施方式， 通過引用將這兩個國際申請的全部內(nèi)容結(jié)合于此，用于全部目的。在另一優(yōu)選實施方式中，加熱元件還包括覆蓋至少一個加熱軌跡段的熱防護(hù)裝 置，所述熱防護(hù)裝置適于以加熱軌跡的預(yù)定增加溫度使所述至少一個被覆蓋加熱軌跡段產(chǎn) 生短路，由此增加所述至少一個被覆蓋加熱軌跡段的溫度，使得所述至少一個被覆蓋加熱 軌跡段將被破壞，至少部分地使所述加熱軌跡被不可逆轉(zhuǎn)地中斷。由于這種短路熱，防護(hù)裝 置且因此被覆蓋的加熱軌跡段將達(dá)到高溫，使得被覆蓋的加熱軌跡段將熔化和/或蒸發(fā)， 且將因此被破壞。優(yōu)選地，控制單元還連接至加熱元件，以通過在預(yù)定臨界溫度處預(yù)防性地 切斷加熱元件而確保所述元件不達(dá)到過熱溫度。在特別優(yōu)選的實施方式中，加熱元件包括具有相對低的功率密度的第一加熱軌 跡，所述第一加熱軌跡設(shè)置在蒸汽容器的較高的部分上，和具有相對高的功率密度的第二 加熱軌跡，所述第二加熱軌跡設(shè)置在蒸汽容器的較低的部分上。第一加熱軌跡和第二加熱 軌跡可以彼此連接。然而，還可以想得到的是，這兩個軌跡是分開的電路。如上文已經(jīng)提到 的那樣，加熱軌跡的這種特定布局在加熱元件例如是傾斜定向的情況中是有利的。為了檢 測加熱元件的干燥運行，并且特別是檢測基底的由第一加熱軌跡加熱的部分的干燥運行， 檢測裝置優(yōu)選地至少連接至加熱元件的包括第一加熱軌跡的部分?？商鎿Q地，低功率密度 軌跡的電阻變化可以用來檢測干燥運行?？商鎿Q地，單獨的溫度感測裝置(例如，雙金屬器 件、NTC、PTC、熱電偶)可以用力感測加熱元件的低功率密度軌跡的干燥運行。然而這種特 定的布局不僅僅適用于傾斜加熱元件。還可想到的是，第二加熱軌跡(高功率密度)設(shè)置 在蒸汽容器的底側(cè)，并且第一加熱軌跡(低功率密度)設(shè)置在蒸汽容器的另一側(cè)，如側(cè)壁。如已經(jīng)提到的那樣，通過諸如浮子之類的機械裝置直接檢測蒸汽容器內(nèi)的水位不 是優(yōu)選的。這種沸騰環(huán)境通常將太激烈而不能可靠地檢測實際水位。除了上文呈現(xiàn)的用于 實現(xiàn)對蒸汽容器內(nèi)的實際水位的相對精確的檢測的優(yōu)選實施方式，裝置可替換地包括用于 收集將輸送至蒸汽容器的水的冷水容器。通過將冷水容器和蒸汽容器用作連通容器，并且 通過檢測冷水容器內(nèi)的水位，可以確定蒸汽容器內(nèi)的實際水位?？梢酝ㄟ^所有已知的檢測 裝置建立冷水容器中的水位的測量，例如上文所述的浮子、電阻或電容測量、熱測量。水容 器還可以與蒸汽容器集成在一起，其中冷水容器和蒸汽容器的蓄水池例如通過間壁相互隔 開。在檢測到實際水位下降到低于預(yù)定臨界最小水位的情況中，控制單元將打開給水閥門， 以重新填充冷水容器，結(jié)果按照期望的那樣重新填充蒸汽容器。用于檢測由蒸汽容器包含的水量的一種可替換方式是通過加權(quán)由蒸汽容器包含 的水量，基于這種加權(quán)的水量，可以計算蒸汽容器中的實際水量，因此可以計算蒸汽容器中 的水位。
給水閥門將通常設(shè)置為連接至供水系統(tǒng)，特別是總水管。供水系統(tǒng)可替換地由構(gòu) 成根據(jù)本發(fā)明的裝置的一部分的供應(yīng)容器形成，其中可以手動或自動重新填充該供應(yīng)容 器。水到蒸汽容器的供給可替換地-和最終附加地-基于(冷凝)蒸汽的再循環(huán)。在給水閥門由泵形成的情況中，該泵的泵流量，即每單位時間的水體積單位數(shù)優(yōu) 選是可調(diào)節(jié)的?？梢杂欣氖牵{(diào)節(jié)泵流量，以能夠以相對簡單的方式滿足供水要求。更優(yōu) 選地，控制單元適于根據(jù)與由檢測裝置獲得信息相關(guān)的水位調(diào)節(jié)泵流量。通過調(diào)節(jié)泵的流 量，可以容易地優(yōu)化到蒸汽容器的水供給。在另一優(yōu)選實施方式中，該裝置還包括設(shè)置為過加熱從蒸汽容器接收的蒸汽的后 加熱器。過熱蒸汽特別適于烹飪，因為過熱蒸汽將熱量快速傳導(dǎo)至將被烹飪的食物。當(dāng)蒸 汽被過加熱時，食物上的凝聚物很少，以便該實施方式可以適用于'干油煎'，其中在不用 油脂或油的情況下以高溫迅速烹飪食物，因此為油炸食品提供了可替換的健康選擇。過熱 蒸汽還特別適用于消毒、脫脂和清洗應(yīng)用。用于產(chǎn)生過熱蒸汽的所述后加熱器優(yōu)選由流通 加熱器形成，以有效地將蒸汽轉(zhuǎn)換成過熱蒸汽。流通加熱器優(yōu)選包括細(xì)長加熱流徑，更優(yōu)選 為螺旋形。所述流徑任選地包括一個或多個折流板。流通加熱器優(yōu)選包括與加熱流徑熱接 觸的加熱元件，其中所述加熱元件更優(yōu)選為厚膜加熱元件。在國際申請WO 2007/037694中 更詳細(xì)地披露了優(yōu)選的實施方式，在此通過引用將該國際申請的全部內(nèi)容結(jié)合于此，用于 所有目的。本發(fā)明還涉及用在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的加熱元件，特征在于該加熱元件包括 具有相對低的功率密度的第一加熱軌跡，和具有相對高的功率密度的第二加熱軌跡。在上 文已經(jīng)以全面理解的方式說明了這種特定加熱元件的優(yōu)點和其它實施方式。本發(fā)明還涉及設(shè)置為根據(jù)本發(fā)明的加熱元件的電器。根據(jù)本發(fā)明實施方式的電器 可以將提供蒸汽作為主要功能，如蒸汽清潔器，或作為輔助功能，如用于制備熱牛奶咖啡的 蒸汽牛奶起泡器。電器還可以具有通過相同的出口或通過不同的出口分配熱水或蒸汽的選 項。可以結(jié)合分配蒸汽或其它氣體的實施方式的其它電器包括壁紙剝離器、蒸汽熨斗、濾水 器、食物蒸汽鍋、洗碗機、地板清潔器，地毯、窗簾或家具清潔器，以及用于醫(yī)療、牙科或食物 滅菌應(yīng)用的消毒設(shè)備。該電器可以是便攜式的，或者形成家用、工業(yè)、商用或?qū)嶒炇姨幚韱?元的一部分。本發(fā)明還涉及通過根據(jù)發(fā)明的裝置產(chǎn)生蒸汽的方法，包括下述步驟A)采用將要 蒸發(fā)的水填充蒸汽容器，B)啟動加熱元件，由此蒸發(fā)最初由蒸汽容器包含的至少一部分水， C)通過檢測裝置檢測蒸汽容器內(nèi)的水位，以及D)在檢測到下降到低于預(yù)定臨界水位的實 際水位時打開給水閥門，以重新填充蒸汽容器。更優(yōu)選地，在步驟C)期間，所述加熱元件的 至少一部分出現(xiàn)干燥運行情況或接近干燥運行情況，并且在步驟D)期間，在檢測到所述加 熱元件的至少一部分出現(xiàn)干燥運行情況時打開給水閥門?？商鎿Q地，在步驟C)期間，通過 測量源自加熱元件的至少一個加熱軌跡的泄漏電流檢測水位?？商鎿Q地，在步驟C)期間， 通過測量加熱元件的至少一個加熱軌跡的溫度和/或電阻變化檢測水位。還可想得到的 是，在步驟C)期間，通過測量與蒸汽容器連通的冷水容器中的水位檢測水位。在優(yōu)選的實 施方式中，該方法還包括步驟E)，步驟E)包括將在蒸汽容器產(chǎn)生的蒸汽引導(dǎo)通過用于產(chǎn)生 過熱蒸汽的后加熱器。該方法優(yōu)選還包括步驟F)，步驟F)包括在檢測到超過預(yù)定的臨界最 大水位的實際水位時，關(guān)閉給水閥門，以終止蒸汽容器的重新填充。


將根據(jù)在接下來的附圖中示出的非限定性的示例性實施方式說明本發(fā)明。在這 里圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置的第一實施方式的剖面；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置的第二實施方式的剖面；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置的第三實施方式的剖面；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置的第四實施方式的剖面；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置的第五實施方式的剖面；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置的第六實施方式的剖面；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的蒸汽烘爐的透視圖；以及圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的過熱蒸汽產(chǎn)生設(shè)備的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置1的第一實施方式的剖面。裝置1 包括由將要蒸發(fā)的水3部分地填充的蒸汽容器2。蒸汽容器2的底側(cè)由厚膜加熱元件4限 定，該加熱元件4包括金屬或陶瓷基底5、設(shè)置在所述基底5上的第一介電層6、設(shè)置在所述 介電層6上的傳感器軌跡7、設(shè)置在所述第一介電層6和所述傳感器軌跡7上的第二介電 層8、以及設(shè)置在所述第二介電層8上的加熱軌跡9。裝置1還包括控制單元10，加熱軌跡 9和傳感器軌跡7連接至控制單元10。電流表11用來測量通過傳感器軌跡7的泄漏電流。 控制單元10連接至設(shè)置為重新填充蒸汽容器2的泵12。在加熱元件4的干燥運行情況中， 加熱元件的溫度將快速上升，導(dǎo)致特別是第二介電層8的電阻下降。因此，泄漏電流將經(jīng)由 第二介電層8從加熱軌跡9流向傳感器軌跡7。在由電流表11檢測到漏泄流的情況中，控 制單元10將打開并優(yōu)選調(diào)整泵12的流量，以重新填充蒸汽容器，平衡加熱元件4的干燥運 行情況。在裝置1的可替換實施方式中，加熱軌跡9可以離傳感器軌跡7 —定距離定位在 第一介電層6和第二介電層8之間，其中加熱軌跡9和傳感器軌跡7優(yōu)選具有大致平行的 布局。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置13的第二實施方式的剖面。裝置 13由將要蒸發(fā)的水15部分地填充的蒸汽容器14。蒸汽容器14的傾斜底部由(傾斜)厚 膜加熱元件16，加熱元件16包括導(dǎo)熱基底17、設(shè)置在所述基底17上的介電層18、設(shè)置在所 述介電層18高部上的具有相對低的功率密度的第一加熱軌跡19、以及設(shè)置在所述介電層 18低部上的具有相對低的功率密度的第二加熱軌跡20。第一加熱軌跡19連接至用于檢測 加熱元件16的這種較高部分的干燥運行狀態(tài)的檢測元件21。檢測元件21可以為各種種 類的，其中檢測元件21例如可以適于檢測第一加熱軌跡19的溫度或電阻的變化。在該實 施方式中，可以如圖1中所示的那樣涂覆傳感器層(未示出)，以檢測干燥運行情況。第一 加熱軌跡19有意設(shè)置為具有低的功率密度，因為加熱元件16這種抬高部分將在干燥運行 狀態(tài)和潮濕狀態(tài)之間交替。第一加熱軌跡19的低功率密度布局防止在加熱元件16這種抬 高部分內(nèi)產(chǎn)生實質(zhì)的材料應(yīng)力，由此保持令人滿意的預(yù)期壽命。而且，低功率密度的加熱軌 跡19通?；旧喜蝗绺吖β拭芏鹊募訜彳壽E20危險。第一加熱軌跡19連接至用于檢測
9加熱元件16的抬高部分的干燥運行情況的檢測元件21。連接至所述檢測元件21的控制單 元22適于在加熱元件16的至少一部分出現(xiàn)干燥運行的情況中啟動泵23。供水容器M連 接至泵23，以使得能夠重新填充蒸汽容器14。第二加熱軌跡20還可以可選地連接至第二 檢測元件(未示出)，第二檢測元件在檢測元件21將不能正確地運行時提供附加的安全措 施。在裝置13的示出狀態(tài)中，控制單元22剛剛已經(jīng)啟動泵23，以重新填充蒸汽容器14。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置25的第三實施方式的剖面。裝置 25包括由將要蒸發(fā)的水27部分地填充的蒸汽容器26。蒸汽容器沈的底部部分地由第一 厚膜加熱元件觀形成。蒸汽容器26的中間底部四相對于相鄰的第一厚膜加熱元件觀抬 高，其中蒸汽容器26的抬高的底部四設(shè)置有具有低功率密度的第二厚膜加熱元件30。第 一加熱元件觀包括基底31、設(shè)置在所述基底31上的介質(zhì)搪瓷層32、以及設(shè)置在所述搪瓷 層32上的至少一個加熱軌跡33，所述加熱軌跡33具有相對高的功率密度。第二加熱元件 30的干燥運行狀態(tài)可以由連接至所述第二加熱元件30的檢測元件34檢測?；谟蓹z測元 件34獲得的信息，控制單元35可以啟動連接至總水管的水管37的閥36，以能夠定制重新 填充蒸汽容器26，防止第一加熱元件觀出現(xiàn)干燥運行狀態(tài)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置38的第四實施方式的剖面。圖4 中示出的裝置38在構(gòu)造上或多或少地類似于圖3中示出的裝置25。根據(jù)圖4的裝置38包 括由將要蒸發(fā)的水40部分地填充的蒸汽容器39，且也稱為蒸汽坩堝或蒸汽室。蒸汽容器 39的底部由第一厚膜加熱元件41形成。蒸汽容器39的側(cè)壁42設(shè)置有具有低功率密度的 抬升的第二加熱元件43。第一加熱元件41包括基底44、設(shè)置在所述基底44上的介質(zhì)搪瓷 層45、以及設(shè)置在所述搪瓷層45上的至少一個加熱軌跡46，所述加熱軌跡46具有相對高 的功率密度。第二加熱元件43的干燥運行狀態(tài)，且因此由這種裝置38產(chǎn)生的蒸汽可以由 連接至所述第二加熱元件43的檢測元件47檢測?；谟蓹z測元件47檢測并提供至控制 單元48的信息，控制單元48可以啟動連接至供水容器51的水管50的閥49，以能夠定時重 新填充蒸汽容器39，防止第一加熱元件41出現(xiàn)干燥運行狀態(tài)。任選地，通過冷凝蒸汽再循 環(huán)(在該圖中未示出)重新填充供水容器51。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置52的第五實施方式的剖面。裝置 52包括由水M部分地填充的蒸汽容器53，所述蒸汽容器53包括大致截錐形側(cè)壁55和由厚 膜加熱元件56形成的底部。加熱元件56在構(gòu)造上大體類似于圖4中示出的第一加熱元件 41。裝置52還包括經(jīng)由穿過加熱元件56的連接管58與蒸汽容器53連通的冷水容器57。 冷水容器57設(shè)置有用于檢測冷水容器57內(nèi)的實際水位的光學(xué)傳感器59。光學(xué)傳感器59 連接至控制單元60，以處理由光學(xué)傳感器59獲得的信息，并啟動泵61，用于重新填充冷水 容器57，并因此重新填充蒸汽容器53。由于冷水容器57內(nèi)的實際水位直接與蒸汽容器53 內(nèi)的實際水位相關(guān)聯(lián)，則可以由光學(xué)傳感器59監(jiān)控蒸汽容器53內(nèi)的實際水位，并且因此可 以防止加熱元件56出現(xiàn)干燥運行情況。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置62的第六實施方式的剖面。裝置 62包括事實上由間壁64分成冷水容器63a和蒸汽容器6 的容器63。在示出的實施方式 中，容器63由將要蒸發(fā)的水65部分地填充。冷水容器63a和蒸汽容器6 彼此連通。因 此，這兩個容器63a、6;3b中的水位相同。容器63的底部由厚膜加熱元件66形成，該加熱元 件66包括金屬基底67、設(shè)置在所述基底67上的介電層68、以及涂覆至所述介電層68的加
10熱軌跡69。加熱軌跡69被涂覆為使得加熱元件66適于特別加熱存在于蒸汽容器63b中 的水。在冷水容器63下面未涂覆加熱軌跡，以阻止由冷水容器63a包含的水被不希望地加 熱。漂浮元件70用在冷水容器63a中，該漂浮元件70基本上在冷水容器63a內(nèi)的水位上 自由浮動。漂浮元件70與控制單元71電連接。所述控制單元71進(jìn)一步連接至泵72，其中 控制單元71設(shè)置為根據(jù)容器63內(nèi)的檢測到的水平啟動泵72。以這種方式，可以計量容器 63內(nèi)的水位，同時防止加熱元件66的干燥運行情況和其中在容器63中存在過量的水的情 況。以這種方式，可以優(yōu)選在一定量時間內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽量。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的蒸汽烘爐73的透視圖。蒸汽烘爐73包括蒸煮室74，其 目前由門75封閉。在蒸煮室74內(nèi)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生蒸汽的裝置76。上文已經(jīng)描 述了這種蒸汽產(chǎn)生裝置76的多種實施方式。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的過熱蒸汽產(chǎn)生設(shè)備77的示意圖，其中加壓蒸汽提供至流 通加熱器79的進(jìn)口 78，流通加熱器79使所述蒸汽過熱，以在出口 80處產(chǎn)生過熱蒸汽。加 壓蒸汽由被供給液體的蒸汽發(fā)生器81產(chǎn)生。加熱器79出口 80處的溫度傳感器82向控 制器83提供輸入，控制器83設(shè)置為控制蒸汽發(fā)生器和/或加熱器79的加熱功率，以在出 口 80維持預(yù)定的溫度。優(yōu)選地，蒸汽發(fā)生器81基本上不從液體產(chǎn)生蒸汽。所述蒸汽隨后 由流通加熱器79過加熱，流通加熱器79可以為大致如WO 2005/080885中披露的螺旋形流 通加熱器，雖然優(yōu)選地折流板設(shè)置在螺旋形通道內(nèi)，以減緩蒸汽流；折流板可以由設(shè)置在通 道內(nèi)的彈簧提供。在一種實驗性例子中，流通加熱器吸入320W，并輸出僅0.25巴過壓的達(dá) 260°C的過熱蒸汽。過熱蒸汽非?？焖俚禺a(chǎn)生，在啟動設(shè)備之后的60秒內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意到，上述實施方式說明而不限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在 不偏離隨附的權(quán)利要求的范圍的條件下設(shè)計多種可替換實施方式。在權(quán)利要求書中，放在 圓括號之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制權(quán)利要求。動詞"包括"及其變形的使用 不排除在權(quán)利要求中記載的元件或步驟之外的其它元件或步驟的存在。元件之前的"a" 或"an"不排除多個這種元件的存在。在相互不同的從屬權(quán)利要求中引用某些措施的僅有 事實不表示不能采用這些措施的組合獲利。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生蒸汽的裝置，包括至少一個蒸汽容器，用于收集將要蒸發(fā)的水； 至少一個加熱元件，用于蒸發(fā)由所述蒸汽容器包含的水， 至少一個給水閥門，用于將水提供至所述蒸汽容器， 檢測裝置，用于檢測蒸汽容器內(nèi)的水位，和連接至所述給水閥門和所述檢測裝置的控制單元，所述控制單元設(shè)置為在由所述檢測 裝置檢測到實際水位下降到低于預(yù)定臨界水位時打開所述給水閥門，以用水重新填充蒸汽容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特征在于，檢測裝置設(shè)置為檢測所述加熱元件的至少 一部分的干燥運行，并且控制單元設(shè)置為在由所述檢測裝置檢測到所述加熱元件的至少一 部分干燥運行時打開給水閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，特征在于，蒸汽容器至少部分地由所述加熱元件限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，特征在于，所述加熱元件的大致平坦頂面至少限定蒸 汽容器的底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，特征在于，加熱元件的頂面大致水平定向。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，特征在于，加熱元件的頂面傾斜定向。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，特征在于，加熱元件包括用于加熱的導(dǎo)熱 基底、設(shè)置在所述基底上的至少一個第一介電層以及設(shè)置在所述第一介電層上的至少一個 導(dǎo)電加熱軌跡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，特征在于，檢測裝置包括至少一個導(dǎo)電傳感器軌跡，離所述加熱軌跡一定距離并設(shè)置在所述第一介電層上，和 至少一個第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層上，所述第二介電層連接至所述加熱軌 跡的至少一部分和所述傳感器軌跡的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，特征在于，至少一個加熱軌跡定位在第一介電層和第 二介電層之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，特征在于，至少一個加熱軌跡定位在第二介電層 的遠(yuǎn)離第一介電層的一側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任一項所述的裝置，特征在于，加熱元件還包括覆蓋至少一 個加熱軌跡段的熱防護(hù)裝置，所述熱防護(hù)裝置適于以加熱軌跡的預(yù)定增加溫度使所述至少 一個被覆蓋加熱軌跡段產(chǎn)生短路，由此增加所述至少一個被覆蓋加熱軌跡段的溫度，使得 所述至少一個被覆蓋加熱軌跡段將被破壞，至少部分地使所述加熱軌跡被不可逆轉(zhuǎn)地中 斷。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，特征在于，加熱元件包括具有相對低的功率密度的第一加熱軌跡，所述第一加熱軌跡設(shè)置在蒸汽容器的較高的 部分上，和具有相對高的功率密度的第二加熱軌跡，所述第二加熱軌跡設(shè)置在蒸汽容器的較低的 部分上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，特征在于，第二加熱軌跡設(shè)置在蒸汽容器的底側(cè)，并且第一加熱軌跡設(shè)置在蒸汽容器的另一側(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7-11、12或13中任一項所述的裝置，特征在于，第一加熱軌跡設(shè)置在 所述第一介電層的較高的部分上，且第二加熱軌跡位于所述第一介電層的較低的部分上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的裝置，特征在于，檢測裝置設(shè)置為由第一加熱 軌跡檢測蒸汽容器的一部分的干燥運行。
16.根據(jù)權(quán)利要求7-11、13或14中任一項所述的裝置，特征在于，檢測裝置適于監(jiān)測加 熱元件的至少一個加熱軌跡的溫度變化和/或電阻變化。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，特征在于，該裝置還包括用于收集將輸送 至蒸汽容器的水的冷水容器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，特征在于，冷水容器和蒸汽容器為連通的容器，并且 檢測裝置適于檢測冷水容器內(nèi)的水位。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，特征在于，給水閥門設(shè)置為連接至供水系 統(tǒng)，特別是總水管。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，特征在于，給水閥門為泵，并且控制單元 適于根據(jù)檢測裝置獲得的水位相關(guān)信息來調(diào)節(jié)泵流量。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，特征在于，該裝置還包括設(shè)置為過加熱從 蒸汽容器接收的蒸汽的后加熱器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，特征在于，所述后加熱器由流通加熱器形成。
23.一種用在根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項的裝置中的加熱元件，特征在于，該加熱元 件包括具有相對低的功率密度的第一加熱軌跡，和具有相對高的功率密度的第二加熱軌跡。
24.一種設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項的加熱元件的電器。
25.一種通過根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項的裝置產(chǎn)生蒸汽的方法，包括下述步驟A)采用將要蒸發(fā)的水填充蒸汽容器，B)啟動加熱元件，由此蒸發(fā)由蒸汽容器最初包含的水的至少一部分，C)通過檢測裝置檢測蒸汽容器內(nèi)的水位，以及D)在檢測到實際水位下降到低于預(yù)定臨界水位時打開給水閥門，以重新填充蒸汽容ο
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，特征在于，在步驟C)期間，所述加熱元件的至少一部 分出現(xiàn)干燥運行情況或接近干燥運行情況，并且在步驟D)期間，在檢測到所述加熱元件的 至少一部分出現(xiàn)干燥運行情況時打開給水閥門。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或沈所述的方法，特征在于，在步驟C)期間，通過測量源自加熱 元件的至少一個加熱軌跡的泄漏電流來檢測水位。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27中任一項所述的方法，特征在于，在步驟C)期間，通過測量加 熱元件的至少一個加熱軌跡的溫度和/或電阻變化來檢測水位。
29.根據(jù)權(quán)利要求25-28中任一項所述的方法，特征在于，在步驟C)期間，通過測量與 蒸汽容器連通的冷水容器中的水位來檢測水位。
30.根據(jù)權(quán)利要求25-29中任一項所述的方法，特征在于，該方法還包括步驟E)，步驟E)包括將在蒸汽容器中產(chǎn)生的蒸汽引導(dǎo)通過用于產(chǎn)生過熱蒸汽的后加熱器。
31.根據(jù)權(quán)利要求25-30中任一項所述的方法，特征在于，該方法還包括步驟F)，步驟F)包括在檢測到實際水位超過預(yù)定的臨界最大水位時，關(guān)閉給水閥門，以終止蒸汽容器的重新填充。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生蒸汽的裝置，其包括用于蒸發(fā)水的加熱元件。本發(fā)明還涉及用在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的加熱元件。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于通過根據(jù)本發(fā)明的裝置產(chǎn)生蒸汽的方法。
文檔編號F22B1/28GK102124265SQ200980131887
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者格雷德斯·約翰尼斯·克羅普斯 申請人:奧特控制有限公司