加热器、反向气流导引过热蒸汽装置及加热系统的制作方法

本实用新型涉及一种加热器，特别是一种应用于具有反向气流导引过热蒸汽装置的加热器。

背景技术：

近年来由于健康意识的抬头，因此有许多厂家投入过热蒸汽在食品工业应用的研究。

关于过热蒸汽的特性，则可由水的饱和蒸汽压谈起。在常温下(约25℃)的纯水，其饱和蒸汽压只有大约0.03大气压力。当温度逐渐升高，其饱和蒸汽压便会随着增加，例如于50℃时，则有大约0.125大气压力。当温度继续升高至100℃，其饱和蒸汽压便会到达1大气压力。如果温度继续升高，其饱和蒸汽压将会1超过大气压力而沸腾，而水也逐渐变全都成水蒸汽，此时的温度及压力则维持不变。将100℃的水蒸汽继续加温，使水蒸汽的温度超过100℃，这种蒸汽便称为过热蒸汽。

过热蒸汽不但温度高，而且含有高的热焓值，可作为快速表面加热的热媒。以150℃的过热蒸汽和150℃的热风相比，过热蒸汽的热焓大约为热风的9～10倍，因此以过热蒸汽加热食品，其加热速度是非常快的。过热蒸汽也是具有健康食品的概念，因为过热蒸汽在加热过程中，可以隔绝食物与氧的接触，因此在加热过程中较不易产生氧化劣变。

然而现在市面上利用过热蒸汽的加热器能够达到的加热效果仍然是有限的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种加热器、反向气流导引过热蒸汽装置及加热系统，以提高加热效果。为了解决上述问题，实用新型可作为以下的形态实现。

(1)本实用新型的一实施例提供一种加热器，其包含：一容器，其具有一导流口；及一导流管，其通过导流口自容器外部延伸至容器内部，且具有延伸在容器外部的第一导流部及延伸在容器的内壁的第二导流部；其中导流管具有一分歧部，分歧部自第二导流部的外壁朝向与第二导流部相对的方向沿着容器的内壁延伸；其中导流管形成有一内管，内管自第一导流部的内壁以朝向第二导流部内部延伸的方式形成；导流管用以导引一过热蒸汽，过热蒸汽自内管喷射而形成一喷射范围，其中内管延伸至一位置使得喷射范围能够触及第二导流部的内壁的至少一部分。

(2)在一实施例中，其中分歧部及第二导流部与容器一体成形。

(3)在一实施例中，其中在分歧部设置有用以限制被加热物通过的一过滤件。

(4)在一实施例中，其中第二导流部与内管的管径比大致上在2～10的范围内。

(5)在一实施例中，其中在容器内部进一步具有一载具，载具用以容置被加热物并且能够相对于载具的中心轴旋转。

(6)在一实施例中，其中进一步包括一导管，导管连接容器至第一导流部，在导管上设置有一导流件，导流件用以将容器的气流经由导管导引至第一导流部。

(7)在一实施例中，其中在导管上进一步设置有一加热件。

(8)本实用新型的一实施例另提供一种加热器，其包含：一容器，其具有一导流口；及一导流管，其通过导流口自容器外部延伸至容器内部，且具有延伸在容器外部的第一导流部及朝向容器的中心的第二导流部；其中导流管具有多个分歧部，多个分歧部自第二导流部的外壁朝向与第二导流部相对的方向沿着容器的内壁延伸，且多个分歧部相对于第二导流部对称形成；其中导流管形成有一内管，内管自第一导流部的内壁以朝向第二导流部内部延伸的方式形成；导流管用以导引一过热蒸汽，过热蒸汽自内管喷射而形成一喷射范围，其中内管延伸至一位置使得喷射范围能够触及第二导流部的内壁的至少一部分。

(9)在一实施例中，其中容器进一步包括一导流块，导流块设置于第二导流部对向的容器的内壁上；其中导流块形成为一渐窄的凸起。

(10)本实用新型的另一实施例提供一种反向气流导引过热蒸汽装置，其包含：如形态1至9中任一项的加热器；及一过热蒸汽产生机构，其中过热蒸汽产生机构通过导流管提供一过热蒸汽至容器的内部。

(11)本实用新型的另一实施例提供一种加热系统，其包含：如形态1至9中任一项的加热器；一控制机构，其通过批式连续的进出料规划，使多个被加热物依序自加热器的容器的进料口进入容器内加热并且至容器的出料口排出。

技术效果：本实用新型的有益技术效果在于，本实用新型的加热器、反向气流导引过热蒸汽装置及加热系统能够提高加热效果，解决了现在市面上利用过热蒸汽的加热器能够达到的加热效果有限的问题。

附图说明

图1表示本实用新型的一实施例的加热器的示意图。

图2表示本实用新型的一实施例的加热器的运作方式的示意图。

图2A表示图2的加热器的部分放大图。

图3表示本实用新型的一实施例的加热器的示意图。

图4表示本实用新型的一实施例的加热器的示意图。

图4A表示本实用新型一实施例的加热器的运作方式的示意图。

图5、图5A及图5B表示本实用新型一实施例的加热器的示意图。

图6A及图6B表示本实用新型的加热系统的正视图及侧视图。

其中，附图标记说明如下：

100、300、500、700 加热器

102 容器

102c 导流口

102d 内壁

102e 开口

104 导流管

104a 第一导流部

104a1 内壁

104b 第二导流部

104b1 外壁

104c 分歧部

104c1、104c2 分歧部

104d 内管

104e 尾端

104e1、104e2 尾端

104f 尾端

104f1 侧壁

104g 尾端

104g1、104g2 侧壁

106 过热蒸汽产生机构

108 底座

110 过滤件

1101、1102 过滤件

112 载具

114 导流块

114a 基底部分

114b 渐窄部分

114c 尖端部分

119 导管

120 导流件

120a 入口

120b 出口

121 加热件

122 导管

125 循环系统

126 过滤件

900 加热系统

901 进料口

901a 进料漏斗

903 出料口

905 控制机构

907 密封装置

907a 气压缸

907b 密封件

D1、D2 管径

GF、GF1、GF2 气流

HG、HG1、HG2、 过热蒸汽

HG3、HG4、HG31、

HG32、HG41、HG42

HG1-HG2-HG3-HG4 循环气流

HG1-HG2-HG31-HG41 循环气流

HG1-HG2-HG32-HG42 循环气流

IA 喷射区域(喷射范围)

IA1、IA2 喷射线

O 轴线

Vd 速度

θS1、θS2 夹角

DI、DO 管径

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型一实施形态的加热器100详细地进行说明。

图1所示为一加热器100的截面图。加热器100包含一容器102及一导流管104。在一实施例中，容器102具有一圆柱状的形状。在一实施例中，容器102的形状为一正方体、长方体或多边体。在一实施例中，容器102的形状可由使用者依据实际需求而决定。在一实施例中，加热器100可进一步选择性地包含一用于支持容器102的底座108。在一实施例中，圆柱状的容器102横向配置于底座108上。在一实施例中，容器102的导流口102c形成在容器102的侧壁上。在一实施例中，导流管104通过导流口102c自容器102的外部延伸至容器102的内部。

在一实施例中，导流管104用以将一过热蒸汽产生机构(未图示)所产生的过热蒸汽通过导流口102c而导引至容器102的内部。在一实施例中，导流管104用以导引任何工作流体而用于冷却处理物或使处理物与工作流体充分接触等用途。在一实施例中，导流管104自导流口102c延伸至容器102内部并且沿着容器102的内壁102d延伸配置。在一实施例中，导流管104具有延伸在容器102外部的第一导流部104a及延伸在容器102内部的第二导流部104b。在一实施例中，导流管104自容器102的内壁102d朝水平方向下方延伸。在一实施例中，导流管104进一步包含一内管104d。在一实施例中，内管104d自第一导流部104a的内壁104a1朝向第二导流部104b的内部延伸。在一实施例中，内管104d延伸至第二导流部104b的尾端104f的附近且不超过尾端104f。

在一实施例中，导流管104进一步包含一分歧部104c。分歧部104c自导流管104的外壁向外延伸而形成为导流管104的分支。在一实施例中，分歧部104c自第二导流部104b的外壁104b1延伸。在一实施例中，分歧部104c自第二导流部104b上靠近第一导流部104a部分的外壁104b1沿着容器102的内壁102d延伸。在一实施例中，分歧部104c朝向与第二导流部104b相对的方向沿着容器102的内壁102d延伸。在一实施例中，分歧部104c以与第一导流部104a及第二导流部104b夹着一特定角度的方向延伸。在一实施例中，分歧部104c具有一管径D2大致上为25～50mm的范围。在一实施例中，分歧部104c的管径D2与导流管104的管径DO之比D2/DO大致上为1～2的范围。在一实施例中，管径D2的数值以及管径D2与管径DO之比D2/DO可依设计者的需求任意调整。

在一实施例中，在分歧部104c的尾端104e设置有一过滤件110，其用以使气流通过的同时阻挡容器102内部的被加热物混入分歧部104c中。在一实施例中，过滤件110是一个具有特定大小网格的滤网，网格的大小经设计以用以防止容器102内部的被加热物混入分歧部104c中。

以下基于图2说明加热器100在导入过热蒸汽HG的运作方式：

如图2所示，导流管104的一端连接至一过热蒸汽产生机构106。过热蒸汽产生机构106产生一过热蒸汽HG。过热蒸汽HG通过导流管104的第一导流部104a而被引导至容器102的导流口102c而形成过热蒸汽HG1，并 且通过导流口102c而被引导至延伸于第二导流部104b内部的内管104d而形成过热蒸汽HG2。

在一实施例中，过热蒸汽HG2被导引至内管104d的尾端104g而形成过热蒸汽HGd。在一实施例中，被导引至内管104d的尾端104g的过热蒸汽HGd具有一速度Vd。具有速度Vd的过热蒸汽HGd自内管104d的尾端104g射出后，射出的过热蒸汽HGd扩大而形成一略锥状的喷射区域IA。在一实施例中，内管104d在第二导流部104b的内部延伸至一位置P，使得过热蒸汽HGd的喷射区域IA能够触及第二导流部104b的内壁104b2的至少一部分。在一实施例中，内管104d在第二导流部104b的内部延伸至一位置P，使得过热蒸汽HGd的喷射区域IA能够触及第二导流部104b的尾端104f附近的内壁104b2的整体。

图2A为图2的加热器100的部分200a的放大图。定义喷射区域IA所形成的略梯形的两斜边为喷射线IA1、IA2，喷射线IA1、IA2与分别定义尾端104g的两侧壁104g1、104g2的延长线所形成的夹角为夹角θS1、θS2。夹角θS1、θS2的大小与内管104d的管径、形状及过热蒸汽HGd的速度有关。在一实施例中，夹角θS1、θS2被控制在0～50度的范围。在一实施例中，夹角θS1、θS2被控制在5～40度的范围。在一实施例中，夹角θS1、θS2被控制在10～30度的范围。在一实施例中，夹角θS1、θS2的大小可由设计者依实际需求决定。

在一实施例中，如图2A所示，内管104d具有一管径DI而第二导流部104b具有一管径DO。在一实施例中，管径DI大致上为5～20mm。在一实施例中，管径DI大致上为6～18mm。在一实施例中，管径DO大致上为10～60mm。在一实施例中，管径DO大致上为25～50mm。在一实施例中，管径DI与管径DO之比DI/DO大致上为1/2～1/10的范围。在一实施例中，管径DI与管径DO之比DI/DO大致上为1/2.5～1/4的范围。在一实施例中，管径DI与管径DO的数值以及管径DI与管径DO之比DI/DO可依设计者的需求任意调整。

回到图2，在过热蒸汽HG2被导入内管104d时，过热蒸汽HG2通过内管104d的尾端104g而被喷射至容器102的内部。此时，由于尾端104g在第二导流部104b内部延伸至一位置P，位置P使得过热蒸汽HGd的喷射区域 IA能够触及第二导流部104b的内壁104b2的至少一部分，故在第二导流部104b的尾端104f与第二导流部104b的其他区域相比具有较小的压力，并且在第二导流部104b的尾端与分歧部104c相比亦具有较小的压力，进而在第二导流部104b与内管104d之间及分歧部104c内形成一负压，使得滞留于第二导流部104b与内管104d之间及分歧部104c的流体受到负压的牵引而朝向第二导流部104b的尾端104f流动而形成一气流GF。气流GF牵动第二导流部104b与内管104d之间及分歧部104c内部的流体朝向第二导流部104b的尾端104f流动，并进一步藉此牵引容器102内部中位于分歧部104c的尾端104e附近的流体经过尾端104e且被引导至分歧部104c内。

此时，位于第二导流部104b的尾端104f的过热蒸汽HGd通过第二导流部104b的尾端104f流动至容器102中，并且沿着容器102的内壁102d流动而形成过热蒸汽HG3。当过热蒸汽HG3流动至分歧部104c的尾端104e附近时，其通过分歧部104c内部形成的负压而被引导至分歧部104c内部而形成过热蒸汽HG4，并且被引导至第二导流部104b与内管104d之间及第二导流部104b的尾端104f中，而形成一循环气流HG1-HG2-HG3-HG4。

因此，加热器100透过形成于容器102的内壁102d的循环气流HG1-HG2-HG3-HG4，而能够持续利用过热蒸汽HG加热于容器102内部的被加热物，藉此提升加热效率，并且增加加热的效果。

图3表示加热器300的一截面图。加热器300包含类似于图1的加热器100的结构，故标示有相同组件符号的组件在此并不赘述。

在本实施例中，第二导流部104b形成为容器102的一部分。在一实施例中，分歧部104c与第二导流部104b形成为容器102的一部分。在一实施例中，内管104d沿着形成为容器102的一部分的第二导流部104b的内部延伸。在一实施例中，内管104d延伸至一位置P，使得过热蒸汽的喷射区域IA能够触及第二导流部104b的尾端104f的内壁104b2的至少一部分。在一实施例中，在分歧部104c的尾端104e设置有一过滤件110。

在一实施例中，在容器102的内部进一步包含一载具112。在一实施例中，载具112亦适用于加热器100中。载具112设置于容器102的内部中靠近容器102中心处。在一实施例中，载具112用以装载被加热物。在一实施例中，载具112能够相对于其轴线O转动。在一实施例中，载具112能够相 对于其轴线O的法线方向转动。在一实施例中，载具112的侧壁112a是一个具有特定大小通孔的侧壁，网格的大小经设计以用以装载被加热物以使被加热物不会掉出来，并且能够让气流通过。

图4表示加热器500的截面图。加热器500包含类似于图1的加热器100的结构，故标示有相同组件符号的组件在此并不赘述。

在本实施例中，第二导流部104b朝向容器102的中心部分延伸。在一实施例中，加热器500具有成组的分歧部104c1、104c2。分歧部104c1自第二导流部104b上靠近第一导流部104a部分的外壁104b1沿着容器102的内壁102d延伸；分歧部104c2朝向与分歧部104c1相对的方向沿着容器102的内壁102d延伸。

在一实施例中，加热器500进一步包含一导流块114。导流块114设置在容器102中相对于导流口102c的容器102的内壁102d上。在一实施例中，导流块114设置于第二导流部104b的尾端104f对向的容器102的内壁102d上。在一实施例中，导流块114具有一基底部分114a、一渐窄部分114b及一尖端部分114c。基底部分114a设置在内壁102d上，且与其连接的内壁102d部分平滑形成；渐窄部分114b连接着基底部分114a朝向容器102的中心部分延伸而连接尖端部分114c。

在一实施例中，加热器500进一步具有内管104d，内管104d自第一导流部104a的内壁104a1朝向第二导流部104b的内部延伸。在一实施例中，内管104d延伸至一位置P，使得过热蒸汽的喷射区域IA能够触及第二导流部104b的内壁104b2的至少一部分。

在一实施例中，在分歧部104c1、104c2的尾端104e1、104e2设置有一过滤件1101、1102，其用以使气流通过的同时阻挡容器102内部的被加热物混入分歧部104c1、104c2中。在一实施例中，过滤件1101、1102是一个具有特定大小网格的滤网，网格的大小经设计以用以防止容器102内部的被加热物混入分歧部104c1、104c2中。

以下基于图4A说明加热器500在导入过热蒸汽HG的运作方式：

如图4A所示，导流管104的一端连接至一过热蒸汽产生机构106。过热蒸汽产生机构106产生有一过热蒸汽HG。过热蒸汽HG通过导流管104的第一导流部104a而被引导至容器102的导流口102c而形成过热蒸汽HG1， 并且通过导流口102c而被引导至容器102内部的内管104d而形成过热蒸汽HG2。

在一实施例中，过热蒸汽HG2被导引至内管104d的尾端104g而形成过热蒸汽HGd。此时，由于尾端104g在第二导流部104b内部延伸至一位置P，位置P使得过热蒸汽HGd的喷射区域IA能够触及第二导流部104b的内壁104b2的至少一部分，故在第二导流部104b的尾端104f与第二导流部104b的其他区域相比具有较小的压力，并且在第二导流部104b的尾端与分歧部104c1、104c2相比亦具有较小的压力，进而在第二导流部104b与内管104d之间及分歧部104c1、104c2内形成一负压，使得滞留于第二导流部104b与内管104d之间及分歧部104c1、104c2的流体受到负压的牵引而朝向第二导流部104b的尾端104f流动而形成一气流GF1、GF2。气流GF1、GF2牵动第二导流部104b与内管104d之间及分歧部104c1、104c2内部的流体朝向第二导流部104b的尾端104f流动，并进一步藉此牵引容器102内部中位于分歧部104c1、104c2的尾端104e1、104e2附近的流体经过尾端104e1、104e2且被引导至分歧部104c1、104c2内。

此时，位于第二导流部104b的尾端104f的过热蒸汽HGd通过第二导流部104b的尾端104f流动至容器102中，并且沿着容器102的内壁102d流动而形成过热蒸汽HG31、HG32。过热蒸汽HG31、HG32通过导流块114而分流，并且分别沿着一尖端部分114c、一渐窄部分114b及基底部分114a而导流至容器102的内壁102d。当过热蒸汽HG31、HG32沿着内壁102d而流动至分歧部104c1、104c2的尾端104e1、104e2附近时，其通过分歧部104c1、104c2内部形成的负压而被引导至分歧部104c1、104c2内部而形成过热蒸汽HG41、HG42，并且被引导至第二导流部104b与内管104d之间及第二导流部104b的尾端104f中，而形成二组循环气流HG1-HG2-HG31-HG41及HG1-HG2-HG32-HG42。

因此，加热器500透过形成于容器102的内壁102d的循环气流HG1-HG2-HG31-HG41及循环气流HG1-HG2-HG32-HG42，而能够持续利用过热蒸汽HG加热于容器500内部的被加热物，藉此提升加热效率，并且增加加热的效果。

图5表示加热器700的截面图。加热器700包含类似于图1的加热器100 的结构，故标示有相同组件符号的组件在此并不赘述。

在一实施例中，如图5所示，容器102进一步具有一循环系统125。循环系统125包含有导管119、导流件120、加热件121及导管122。在一实施例中，在容器102上具有一开口102e，并且开口102e连通有一导管119。在一实施例中，开口102e为一网状的开口。在一实施例中，在开口102e上设置有一过滤件126。导管119自开口102e连通至一导流件120，导流件120用以引导导管119的气流至导流件120的入口120a。在一实施例中，导流件120是一离心风扇。导流件120另外具有一出口120b，在出口120b上连接有一导管122。出口120b用以将导引至导流件120的气流引导至导管122。导管122的一端连接有出口120b，而另一端连接至第一导流部104a。在一实施例中，于导管122上设置有一加热件121。加热件121用以加热通过导管122的气流。

以下基于图5说明循环系统125的运作方式：在一实施例中，如图5所示，在容器102内的开口102e附近的气流通过导流件120的引导而自开口102e流动至导管119中。气流自导流件120的入口120a通过导流件120经过出口120b而导引至导管122中。在一实施例中，在导管122的气流通过加热件121加热，并且顺着导管122而导引至第一导流部104a中与过热蒸汽HG1合流后续继循环于加热器。在一实施例中，如图5A及图5B所示，循环系统125亦适用于加热器300及加热器500中。

图6A及图6B表示应用包含加热器100、300、500、700的批式连续的进出料规划的加热系统900。图6A表示进出料规划的加热系统900的正视图；图6B表示进出料规划的加热系统900的侧视图。

如图6A所示，进出料规划的加热系统900包含一加热器100、300、500、700、一进料口901、一出料口903及一控制机构905。在一实施例中，进料口901设置于容器102上，其用以使被加热物通过并进入容器102内。在一实施例中，进料口901形成为一漏斗状。在一实施例中，在进料口901配置有一进料漏斗901a。在一实施例中，在一实施例中，出料口903设置于容器102上，其用以使被加热物自容器102内排出。在一实施例中，进料口901配置于较出料口903于铅直方向上更上方的位置。

如图6B所示，进料口901配置于较轴线O上方的位置，出料口903配 置于较轴线O下方的位置。在一实施例中，进料口901及出料口903的位置可依设计者的需求任意决定。在一实施例中，在出料口903配置有一密封装置907，密封装置907包括一气压缸907a及一密封件907b。气压缸907a用以移动密封件907b，以使密封件907b开启或关闭出料口903。

控制机构905与容器102相连，或透过远程操作控制容器102。在一实施例中，如图6A及图6B所示，控制机构905控制被加热物，例如颗粒状原料，自位于容器102上方的进料口901进入，然后在容器内绕容器102内壁做圆周运动并快速加热，此时密封装置907为关闭出料口903的状态。当加热完成时，通过控制机构905使气压缸907a作动密封件907b而使出料口903呈现开启的状态，并且使被加热物由出料口903排出。控制机构905控制一批一批的被加热物依序自进料口901进入容器102内加热并且由出料口903排出。通过前述的批式进料与出料能够达到批次连续操作并且有效率地加热被加热物的目的。

以下是利用加热器100、300、500、700对于被加热物的黑胡椒颗粒在不同温度的过热蒸汽进行加热的实验数据。

实验1是分别利用在温度200℃、300℃的过热蒸汽加热被加热物黑胡椒颗粒30秒下，黑胡椒颗粒的总生菌数、大肠杆菌群数、金黄葡萄球菌、大肠杆菌及食用者认知的风味的结果：

实验2是利用在115℃、120℃、140℃的组合的过热蒸汽加热被加热物黑胡椒颗粒特定时间组合下，黑胡椒颗粒的总生菌数、大肠杆菌群数、金黄葡萄球菌、大肠杆菌及食用者认知的风味的结果：

基于上述数据可知，利用加热器100、300、500、700能够达到应用于颗粒食材过热蒸汽的快速加热、快速干燥、快速食材原料酵素不活性化处理以及杀菌与杀虫卵等特有功效。并且，加热器100、300、500、700更具有潜力用于榖物颗粒原料杀虫卵、绿茶保色杀青处理及颗粒食品非油炸膨发等制程。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆在本实用新型的范围中。因此，本实用新型并不限定于上述实施形态，可于不脱离其主旨的范围内将上述实施形态适当变形而实施。