专利名称：从市售洗碗机中排除热和水蒸汽的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及从加工工艺设备或机器排出气体的、蒸汽的、和气载的颗粒物质并且冷却其内部的方法和设备。具体而论，本发明涉及从市售的洗涤设备或洗碗机内排除充满水蒸汽的热空气。
在有大量的炊具、银器、餐具、玻璃器皿需要清洗、消毒的场所，在各个不同的地区，市售的自动洗碗机已经使用多年。不管所说的洗碗机是否是简单的分批装填式的洗碗机，还是复杂的多级设备，一直存在着一个问题，即在清洗程序结束时有加热的水蒸汽逃出机器。这个热量和湿气与炊事人员直接接触，一般都要减小厨房环境的舒适程度。为了有助于可靠清洗和消毒，市售的洗碗机可能要加热水，或者利用来自其它热源的热水，特别是在最后的冲洗阶段更是如此。当前的洗碗机根据最终的冲洗水温分为高温机或低温机。高温机的最后冲洗水温至少约为180°F，而低温机的最后冲洗水温约为160°F。这样高的温度对于保证待清洗的餐具或其它物品的适宜消毒是必要的。高温冲洗可同时提供单步或消毒，而低温冲洗一般要伴随有附加的化学药品(氯气、过酸、等)消毒。不管在哪种情况，在洗碗机中总要产生热的物品和极大数量的高热、高湿空气、尤其是作为最终冲洗的结果更是如此，最终冲洗在餐具或物品清洗过程中通常是最热的步骤。
与热、湿空气直接接触可能产生安全问题。湿气对于配戴眼镜和/或隐形眼镜的人能引起明显的安全问题。热、湿空气对于没有配戴眼镜的人也有刺激作用。大量的热水蒸汽进入居室环境，干扰了空气调节系统，一般要使操作人员产生不舒服感觉。此外，从洗碗机中取走餐具可能要在高温下进行。
克服这些困难的一个途径是使用排气罩，用来捕捉洗碗机打开时逸出的高热、高湿空气。这种方法的一个缺点是，高热、高湿空气在使用场所要接触环境空气，排气罩只能排除它的一部分。因此，某些热量和湿气要传送到最接近的环境。尽管排气罩从洗碗机抽走高热、高湿空气，但不能完全保护操作人员不和热、湿接触。此外，排除罩体积大、有噪声并且费用高，在冬天浪费了热量，在夏天浪费了空调的空气。此外，这种系统需要向建筑物的外部排气。解决这些问题的另一个途径是使用电的排气扇来除去热量和水蒸汽。这要产生噪声，需要电力，并且需要排放到建筑物外部的装置。此外，这还需要一个单独的装置来冷却和凝结水蒸汽。EP 0 753 282 A1通过冷却和凝结洗碗机释放的蒸汽来处理热的水蒸汽问题。为此，使蒸汽穿过一个热交换器，冷水通过热交换器循环。然而，在清洗室是密封的设备中其应用受到了限制。例如，在向大气开通的单级或多级洗碗机中，这样的设备就不能工作。EP 0 721 762 A1给出的教导是使用风扇把蒸汽吸入一个冷凝室，以便防止湿气逸入最接近的环境。当然，这种方法需要使用风扇，这使洗碗机增加了费用、复杂性、和噪声。
因此，需要一种简单的、廉价的，以及不引人注目的装置来捕获自市售洗碗机释放的水蒸汽。
简言之，本发明涉及使用喷水器产生一个低压区，利用低压区排除热和湿气，给诸如市售洗碗机之类的机器的内部排气。最好，利用喷水来形成低压区，把热和湿气吸入该区。在该区中，捕获并冷却此热量和湿气。市售洗碗机中产生的高热、高湿空气可迅速排走，物品就用周围的空气来冷却。喷洒冷水产生低压，以便从洗碗机吸走高热、高湿空气。高温水蒸汽在与喷洒冷水接触时得以冷却和凝结。新鲜冷空气吸入洗碗机代替吸入低压区的热空气。所以本发明还有助于洗碗机通风并冷却物品。
因此，在从机器壳体中排除热气的方法中找到了本发明，该方法包括在外壳内激励来自喷水器的水流，以便在外壳内产生一个低压区，并使机器内部和外壳之间液体连通，降低的压力把新鲜气体引入机器，同时排除加热后的气体。
最后，本发明还是一种使用高温水的洗碗机，该洗碗机在完成了一个或多个循环后可被冷却，该机器包括机器壳体，它包括至少一个入口，以使机器内部和机器外部之间液体连通；以及，提取装置，它包括外壳，其中有喷水器和至少一个导管，以便在机器包壳内部和外壳之间液体连通，喷嘴提供一个喷水器，可有效地在外壳内部产生一个低压区，以便从机器壳体内排除热湿气体，同时通过入口将新鲜空气引入机器。
提取装置包括与洗碗机内室液体连通并且与一坚直结构液体连通的一个或多个空气入口装置，所说坚直结构包括与喷嘴液体连通的冷水管。喷嘴位于和空气入口装置的水平高度大致相等的水平高度。喷嘴提供适于产生文图里喷嘴效应或低压区的高速喷水器，所说低压区用于通过空气入口装置和出口装置吸入热、湿空气。在本专利申请中，术语“提取装置”指的是可利用相对于周围气体压力的压力差来驱动机器周围气体进入低压区的装置。术语“喷嘴喷洒角”意指在喷洒器内的、由喷洒器的周边在离开喷嘴开口时所成的角度。这些角度范围一般为从约5°直到约180°。
附图简介
图1是表示本发明设备的一种典型的分批装填的市售洗碗机的透视图；图2是图1的局部剖视图，示出空气入口装置、水入口装置、和空气出口装置之间的关系。
实施例本发明一般来说涉及使用一个喷水器产生与洗碗机内部液体连通的低压区。区内的低压可从诸如市售洗碗机之类的机器的内部抽吸或排走含有热和湿气的加热气体。最好，使用一个喷水器来捕获和冷却在市售洗碗机内产生的高热、高湿空气。利用冷水喷洒产生低压，用来从洗碗机吸入高热、高湿空气。水蒸汽在喷洒器或喷管内与冷水喷洒器接触时得以冷却和凝结。因为当从洗碗机抽走热空气时新鲜的冷空气吸入洗碗机，所以本发明还用于协助洗碗机通风。
用来提供文图里喷管效应的冷水是来自市政供水设施或水井的服务性用水，其中包括低于或等于周围室温的家庭用冷水。虽然从约35°F到约100°F这一范围的工作水温是允许的，但最好在约35°F到70°F的范围内。显然，冷水将会导致更加有效的蒸汽凝结。虽然不需要专门利用排放水，但可以设想，有可能使用排放水补充随后循环所需的清洗水的至少一部分。按另一种方式，可把排放水直接送到排水池。当从机器抽出热、湿空气时，要吸入新鲜的冷空气代替它。在简单的单级分批装填机器中，侧门周围的间隙所提供必要的新鲜空气。在设定最佳的性能时，提供附加的排气孔可能是必要的。较大的多级机器还可能需要附加的通风装置以提供足够多的新鲜冷空气。
通风文图里喷管不需要连续工作。在分批装填机器中，这种操作最少需要进行足够长的时间来使机器在打开之前进行通气。一般来说，或在最终的冲洗步骤期间、或在此之后立即开始(但要在打开之前)工作期间约10秒到约60秒，最好约10秒到约30秒。排气喷管还可根据需要任选地间歇式工作，以协助控制洗碗机内的空气温度。在连续工作的机器中，系统可以连续工作，或者，系统在一个阶段结束、热量和湿度最大时工作。洗碗机许许多多洗碗机和洗涤机都可利用要求保护的本发明的排气设备。虽然附图表示的是一个简单的分批装填的洗碗机，例如Hobart AM-14，但可以想像，本发明的排气设备还可以用于较大的、多级机器，例如Hobart FLT。性能和设备参数在图2中可看到一个优选实施例，它表示出一个固定到单级、分批装填工作的、高温洗碗机的通风排气设备。虽然可以使用各种管尺寸，但已经发现，当坚直管部分的内径(ID)为2英寸并且排放管内径为3英寸时有最佳性能，空气入口管最好也是2英寸内径。
在本发明中可以使用各种喷嘴。可以使用各种喷嘴角和流速。已经发现，可以使用的喷嘴角范围为15°-50°，但最好是30°。在任何情况下，所用的喷嘴角必须足以使喷水接触到排放管的侧边。此外，本发明可以利用的流速范围是从约0.5到约10加仑/分钟，最好是约3加仑/分钟。供水压力范围从约10到约60磅/英寸2表压(psig)，从约30到约60psig较好，约30psig则更好。然而，已经发现，若使用的喷嘴有约30°的喷洒角，并且在供水压力为约40psig下可配送约3加仑/分钟，则可获得最佳的性能。这个特殊的喷嘴可进行全锥形喷洒。最终的低压区相对于周围压力有至少约为2英寸水的压力差。本发明的性能参数的确已成为折衷方案。一般来说，已经发现，较高的水压力将移动较多的空气，凝结较多的水蒸汽，并且更加有效。然而，还发现，较大容量的喷嘴能够移动更多的空气，凝结更多的蒸汽。提高喷嘴的容量将降低水的压力；因此，采取折衷方案。
已经发现，蒸汽提取能力实际上有可能超过蒸汽凝结能力，这取决于供水温度。蒸汽提取能力定义为从洗碗机除去的水蒸汽量，而蒸汽凝结能力定义为实际凝结成液体的水蒸汽量。蒸汽提取效率定义为每加仑所用水移动的空气/蒸汽的体积。设备提取的热、湿空气有可能比凝结的热、湿空气更多。如果期望从排出的空气中排除所有的水蒸汽，则可能必须限制蒸汽提取效率。一般来说，已经发现，由水流产生的吸力大于机器充分排气所需的力。事实上已发现，需要在洗碗机中设置附加的排气孔以产生最佳的气流。
本发明的方法和设备工作时可从洗碗机内部每分钟抽空至少约25立方英尺空气或蒸汽，在本发明实践期间每分钟操作最好可排除约20-30立方英尺。在机器内部，物品的温度可从大于约140°F-170°F或更高的温度降低到低于约120°F。类似地，机器内部封闭环境的温度在机器操作约2分钟内可从大于约140°F-170°F或更高的温度降低到低于120°F。机器内部工作环境内的湿度在本发明的提取设备和方法工作约半分钟内从基本上饱和的气体(带有水蒸汽)降低到接近周围气体的湿度。
图1概括表示本发明的典型洗碗机100。图中所示的特定洗碗机是一种分批装填工作的高温洗碗机，具有封闭板110和侧门120及120a。把排气设备190安装到机器板110上。排气设备190的可见部分包括进水装置150、机器排气管或热湿气导管160、竖管部分170、和排放管180。在这个图中还可以看见冷却空气进口130，它对应于可以和侧门120周围的机器液体连通的间隙。图1中没有表示出可任选的排气端口，排气端口可能是需要的，它取决于洗碗机的工作参数。使用图2较好地说明了排气设备190把热量和湿气140排入组合流中的操作。
图2概括表示的是排气设备190的局剖图200。从图2的上部开始看起，有一个进水装置150，它向喷嘴210提供冷水源。喷嘴210装在竖管部分170内，与排气或湿气导管160流体连通，排气或湿气导管160又与洗碗机100的内室(在图2中看不见)流体连通。
经进水装置150向喷嘴210提供冷水。高速喷洒在竖管部分170内部以产生压降，用于从洗碗机100抽出热、湿空气，并且使其穿过热气进口160到达竖管部分170。与冷水喷洒相接触有助于冷却和凝结热水蒸汽140，然后在包括服务性水和凝结的湿气的流145中通过排放管180离开排气设备190。可把水和凝结的蒸汽的组合物送到排水池，或送到清洗罐(在图2中均看不见)。
图2旨在展示本发明的总体构思，并不意味着要限定喷嘴210和排气导管160之间的严格关系。已经发现，在这些结构之间的空间关系影响设备的效率。
在图2中还能看见一个过渡区220，区220用来在竖管部分170和较大直径的排放管180之间提供平滑的过渡。更为重要的是，过滤区220和直径增大的排放管180的作用是控制流体的膨胀，以提高空气流量。最佳管道尺寸虽然从内径1.5英寸至3.0英寸范围的管道尺寸都是经过验证的，但我们发现，内径2.0英寸的管道优于内径为1.5和3.0英寸的管道。内径为2.0英寸的管配用内径为3.0英寸的过渡区的组合可得到最佳性能。最佳喷嘴参数经研究，喷嘴应有15°至50°的喷洒角。已发现，30°喷洒角的喷嘴的蒸汽抽取能力高于所述其它喷嘴中的任何一个。
在从0.7至3.5加仑/分钟范围的流速下检验喷嘴。我们发现，在供给压力为40磅/英寸2、流速约为3加仑/分钟下有最佳结果。
据观察，喷嘴的最佳位置是，喷水最外部在刚过进气管处接触管壁的内部。
以上的说明、实例和数据对本发明的制造和使用进行了完整的描述。因为在不偏离本发明的构思和范围的条件下还可能有许多实施例，所以本发明归结于下面所附的权利要求书。
权利要求
1.一种从机器壳体中排除热气的方法，该方法包括在壳体内激励来自喷水器的水流，以便在外壳内产生一个低压区，使机器内部和外壳之间液体连通，降低的压力把新鲜气体引入机器，同时排除加热的气体。
2.如权利要求1中所述的方法，其中机器包括分批填装的洗碗机，加热的气体包括空气，空气包括温度大于140°F的水蒸汽。
3.如权利要求1中所述的方法，其中加热的气体包括空气，空气包括温度大于170°F的水蒸汽。
4.如权利要求1中所述的方法，其中喷水器包括在约35°F和100°F之间以及在约10和60磅/英寸2之间的水源。
5.如权利要求4中所述的方法，其中喷水器包括在约35°F和70°F之间以及在约30和60磅/英寸2之间的一个水源。
6.如权利要求1中所述的方法，其中喷水器包括一个喷嘴，喷嘴的喷洒角在约15°和50°之间，这样的喷洒角足以使喷洒水接触排放管的侧壁，在供水压力在约10和60磅/英寸2之间时流速在约0.5和10加仑/分钟之间。
7.如权利要求6中所述的方法，其中喷水器包括一个喷嘴，喷嘴的喷洒角约30°，在供水压力约为40磅/英寸2时的流速约为3加仑/分钟。
8.如权利要求1中所述的方法，其中机器内部的温度减小到小于120°F。
9.如权利要求1中所述的方法，其中在最终冲洗期间结束时，喷水器工作持续10到30秒。
10.如权利要求1中所述的方法，其中喷水器根据需要间歇式操作。
11.一种洗碗机，使用高温水工作，在完成一个或多个循环后可被冷却，该机器包括(i)机器壳体，它包括至少一个入口，以便在机器内部和机器外部之间流体连通；以及(ii)带有外壳的提取装置，包括喷水器和至少一个导管，以便在机器包壳内部和外壳之间流体连通，喷嘴提供一个喷水器，可有效地在外壳内部产生一个低压区，以便从机器壳体内排除热湿气体，同时通过入口将新鲜空气引入机器。
12.如权利要求11中所述的洗碗机，其中喷水器包括在约35°F和100°F之间以及在约10和60磅/英寸2之间的水源。
13.如权利要求12中所述的洗碗机，其中喷水器包括在约35°F和70°F之间以及在约30和60磅/英寸2之间的水源。
14.如权利要求11中所述的洗碗机，其中喷水器包括喷嘴，喷嘴的喷洒角在约15°和50°之间，足以使喷水器接触排放管的侧壁，在供水压力在约10和60磅/英寸2之间时流速在约0.5和10加仑/分钟之间。
15.如权利要求14中所述的洗碗机，其中喷水器包括喷嘴，喷嘴的喷洒角约为30°，并且在供水压力在约40磅/英寸2时的流速约为3加仑/分钟。
16.如权利要求11中所述的洗碗机，其中外壳包括内径1-3英寸的管，导管包括内径为1-3英寸的管，在排放部分中的外壳终端处包括内径为1-4英寸的管。
17.如权利要求11中所述的方法，其中在最终冲洗期间结束时，提取装置工作持续10-30秒。
18.如权利要求11中所述的方法，其中提取装置按需要间歇式操作。
全文摘要
用水驱动的喷水器或喷管提取装置排除、捕获、和冷却在市售洗碗机内在清洁冲洗或消毒循环期间产生的高热、高湿空气。用冷水喷洒产生低压区,以便从洗碗机吸走高热高湿空气。水蒸汽在与喷管内的冷水喷洒器接触时冷却和凝结。本发明还用于协助洗碗机排气。新鲜的冷空气吸入洗碗机,同时热空气吸入文图里喷管。
文档编号A47L15/48GK1245673SQ99110419
公开日2000年3月1日 申请日期1999年7月9日 优先权日1998年7月10日
发明者斯科特·A·约翰松, 肯特·R·布里腾, 李·J·蒙斯拉德, 格伦·W·戴维森 申请人:埃科莱布有限公司