蒸汽发生器及蒸汽炉的制作方法

本实用新型涉及厨房电器技术领域，尤其是涉及一种蒸汽发生器及蒸汽炉。

背景技术：

蒸汽炉是现有技术中应用较为普遍的一种厨房电器，为人们的烹饪带来了很大的便利，很好的改善了人们的烹饪体验。

现有的蒸汽炉中，蒸汽发生器多为管道式蒸汽发生器或者敞开水盘式蒸汽发生器，而这两种蒸汽发生器虽然应用比较普遍，但是仍存在缺点，有待改进。例如：管道式蒸汽发生器和敞开水盘式蒸汽发生器均存在一个问题，那就是产生蒸汽的速度比较慢，致使烹饪的周期比较长。

因此，非常有必要设计一种新的蒸汽发生器来改善上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种蒸汽发生器，以缓解现有技术中存在的蒸汽炉中蒸汽发生器产生蒸汽的速度比较慢的技术问题。

本实用新型提供的蒸汽发生器包括设置有进水口和排气口的壳体和设置于所述壳体中的蒸汽发生单元，所述蒸汽发生单元包括设置有多个微通道的气化室和用于为所述气化室加热的加热体，所述加热体与所述气化室热接触；液体由所述进水口进入所述壳体后，被各所述微通道分流，并能够在所述加热体的作用下在各所述微通道中快速气化；

所述排气口用于将所述蒸汽发生单元中产生的蒸汽排出。

进一步的，所述微通道的横截面形状为方形。

进一步的，所述微通道的宽度为1mm至5mm，高度为0.5mm至4mm。

进一步的，所述微通道的横截面形状为圆形。

进一步的，所述微通道的直径为0.5mm至5mm。

进一步的，各所述微通道平行且并排设置，位于同一平面上的各所述微通道为一组，所述气化室包括层叠设置的多组所述微通道。

进一步的，还包括水垢收集室，各所述微通道远离所述进水口的一端均与所述水垢收集室连通；所述排气口设置于所述水垢收集室的侧壁上，各所述微通道排出的气体经过所述水垢收集室后由所述排气口排出。

进一步的，所述壳体内还设置有集流管，各所述微通道靠近所述进水口的一端均与所述集流管连通，由所述进水口进入的液体经过所述集流管进入相应的所述微通道。

进一步的，所述蒸汽发生单元包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述微通道上，并位于所述微通道长度延伸方向上产生蒸汽的后部，用于检测所述微通道的壁面温度；所述第二温度传感器设置于所述排气口，用于检测所述排气口排出的蒸汽的温度；

所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均能够与蒸汽炉的控制系统连接。

本实用新型提供的蒸汽发生器与现有技术相比的有益效果为：

本实用新型提供的蒸汽发生器包括设置有进水口和排气口的壳体和设置于壳体中的蒸汽发生单元，蒸汽发生单元包括设置有多个微通道的气化室和用于为气化室加热的加热体，加热体与气化室热接触；液体由进水口进入壳体后，被各微通道分流，并能够在加热体的作用下在各微通道中快速气化；排气口用于将蒸汽发生单元中产生的蒸汽排出。本实用新型提供的蒸汽发生器一方面采用分流技术，通过多个微通道将水流分成若干细小水流，由于各微通道的内径较小，使得水能够湿润微通道的全部内壁，从而使得蒸汽发生单元的换热面积更大；另一方面，加热体与微通道直接接触，使得蒸汽发生单元的换热效率更高。所以当水流进入各微通道后，水与微通道的壁面接触后能够快速气化，从而使得蒸汽发生器产生蒸汽的时间相比于现有技术中的蒸汽发生器能够大大减小。

此外，由于微通道的当量直径较小，且一侧水，一侧蒸汽，加之水压缩阻力较大，所以产生的蒸汽快速向蒸汽侧聚集并推动蒸汽前进，从而能够将蒸汽中混有的水垢也快速带出微通道，使得微通道内部结垢的可能性大大降低。

本实用新型的第二个目的在于提供一种蒸汽炉，以缓解现有技术中存在的蒸汽炉中蒸汽发生器产生蒸汽的速度比较慢的技术问题。

本实用新型提供的蒸汽炉包括水箱、上述内容所述的蒸汽发生器以及用于将所述水箱中的水输送至所述蒸汽发生器中的水泵，所述水泵与所述蒸汽炉的控制系统连接，所述蒸汽发生器的排气口与蒸汽炉的烹饪腔连通。

本实用新型提供的蒸汽炉与现有技术相比的有益效果为：

本实用新型提供的蒸汽炉包括上述蒸汽发生器，能够达到上述蒸汽发生器所能够达到的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的蒸汽发生器的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的蒸汽发生器的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的蒸汽发生器的第三种结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的蒸汽发生器中蒸汽发生单元的第一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的蒸汽发生器中蒸汽发生单元的第二种结构示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的蒸汽炉的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二提供的蒸汽炉中水箱、水泵以及蒸汽发生器的连接关系的示意图。

图标：1－壳体；2－蒸汽发生单元；3－水垢收集室；4－集流管；11－进水口；12－排气口；21－微通道；22－加热体；23－第一温度传感器；24－第二温度传感器；100－蒸汽发生器；200－水泵；300－水箱。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1－图3所示，本实施例提供的蒸汽发生器100包括设置有进水口11和排气口12的壳体1和设置于壳体1中的蒸汽发生单元2，蒸汽发生单元2包括设置有多个微通道21的气化室和用于为气化室加热的加热体22，加热体22与气化室热接触；液体由进水口11进入壳体1后，被各微通道21分流，并能够在加热体22的作用下在各微通道21中快速气化。排气口12用于将蒸汽发生单元2中产生的蒸汽排出。

本实施例提供的蒸汽发生器100一方面采用分流技术，通过多个微通道21将水流分成若干细小水流，由于各微通道21的内径较小，使得水能够湿润微通道21的全部内壁，从而使得蒸汽发生单元2的换热面积更大，根据传热原理Q＝KFΔT，可知微通道式的气化室能够大大提高换热效率；另一方面，加热体22与微通道21直接接触，使得蒸汽发生单元2的换热效率更高。所以当水流进入各微通道21后，与微通道21的壁面接触后能够快速气化，从而使得蒸汽发生器100产生蒸汽的时间相比于现有技术中的蒸汽发生器100能够大大减小。微通道21的设计，还提高了蒸汽发生器100的耐压能力，采用微通道21换热技术，提高换热面积和换热效率，快速实现汽化，同时微通道21的直径较小，相对换热面积较大，实现快速汽化，避免了水垢沉积壁面。

此外，由于微通道21的内径较小，且一侧水，一侧蒸汽，加之水压缩阻力较大，所以产生的蒸汽膨胀做功的能量转化成动能，快速向蒸汽侧聚集并推动蒸汽前进，提高了蒸汽流速，进一步强化了蒸汽与壁面的换热，也带走了水垢颗粒，使得微通道21内部结垢的可能性大大降低。

具体的，壳体1可以是将加热体22和气化室密封于其中，壳体1的材料可以是金属材料，如不锈钢，铁，铝等；也可以是非金属保温材料，如陶瓷，硅藻土，二氧化硅及其混合物；还可以是有机保温材料，如玻璃纤维，隔热毛毡，超级棉等。微通道21的材料可以是不锈钢、铝、铜或者陶瓷等，气化室与加热体22可以是一体压铸成型。

气化室与加热体22一体压铸成型，使得加热管的有效热效率较高。微通道21壁面温度较高，当微通道21中的水与壁面接触后，会迅速气化，而不会产生沸腾，同时微通道21直径较小，水与微通道21壁面的换热效率较高，快速产生的饱和蒸汽迅速被加热到干饱和蒸汽或者过热蒸汽，蒸汽的品质较高。

具体的，本实施例提供的蒸汽发生器100在5秒内便可以产生100℃的干饱和蒸汽或者更高温度的过热蒸汽。

加热体22可以为加热膜(例如：纳米金属加热膜)或者加热管等，当加热体22为加热膜时，加热膜可以设置于气化室的上表面和下表面，加热膜直接接触气化室减小了空间内的空气热阻，提高了传热效率，大大减少了出气时间。而且相对于传统的加热管的线接触，本实施例的面接触，换热面积大幅度提升，提升了加热体22的换热效率。当加热体22为加热管时，加热管可以是设置于气化室的一侧或者两侧。加热体22与气化室直接接触，热传导传热，加热室中未与加热体22接触的区域可以采用导热材料进行填充，通过导热材料导热。通过加热管与气化室压铸成型或者通过其他导热效率高的材料填充加热管与气化室之间的间隙，能够大大提高加热速率，进而能够达到快速出气的效果。

采用加热膜作为加热体22时一般不需要在微通道21与加热体22之间进行填充，采用加热管作为加热体22时，可根据加热管的厚度做填充或者不做填充的设计，填充的材料视应用场景的不同，做不同处理。

加热体22采用加热膜或者加热管，并按照上述方式设置能够避免加热体22与水直接加热，能够防止水垢对加热体22的影响，有利于提高加热体22的寿命。

蒸汽发生单元2包括设置有多个微通道21的气化室和用于为气化室加热的加热体22，加热体22与气化室直接接触，具体的，如图4和图5所示，气化室可以为横截面形状为长圆形的扁管，扁管的宽度L1可以为10mm至180mm，扁管的长度L2可以为50mm至200mm，扁管的高度d可以是大于等于微通道21的高度H，扁管高度的具体数值可以视加工工艺和设计要求而定，可以是与微通道21的高度相等或者略高于微通道21的高度。

气化室包括多个微通道21，使得气化室的耐压能力有较大提升，蒸汽发生单元2的性能和安全较大幅度提升，降低甚至消除出现爆管的可能性。

微通道21的直径越小，流经其中的液体的流动速度越大，能够提高紊流，减小层流边界层厚度和热边界层厚度，从而降低热阻，提高对流换热系数，提升蒸汽发生器100的换热效率；同时采用多通道的结构设计，有利于减少压力损失，当微通道21的管径越小时，流经微通道21产生的压力损失愈大，采用多通道并流，大大降低了压力损失，其中气化室中微通道21的数量可以为2个至20个。

作为一种替换方式，也可以采用中小管径的内螺纹管或者改变同一微通道21不同位置的直径的方式产生紊流的效果，提升换热效率；还可以采用微通道21内增加紊流弹簧的方式等强化换热技术提高对流传热系数，减小热边界层厚度，从而降低热阻，提高对流换热系数，提升蒸汽发生器100的换热效率。

气化室还可以是只有一个微通道21，该微通道21与加热体22组成蒸汽发生单元2。

本实施例中，微通道21的横截面形状可以为方形。

微通道21的横截面形状为方形时，能够最大限度的利用气化室中的空间，最大限度的增大微通道21的换热面积，有利于提高气化室的换热效率，从而加快水的气化速度。

进一步的，微通道21的横截面形状可以为正方形。

微通道21的当量直径小于3mm时，气液两相流动与相变传热规律将不同于常规较大尺寸，随着截面尺寸的减小，重力、表面张力和界面剪切力的相对重要性发生变化，导致管内凝结和沸腾换热机理不同于普通管道，气液两相流型及其转化规律也将显示出明显的尺度效应。通道越小，这种效应越明显，例如：当微通道21的内径小到0.5至1mm时，对流换热系数可增大50％至100％，会大大缩短气化时间，同时微通道21的通道直径较小，但其水利当量直径较大，使得液体更多与高温壁面接触，提升换热效率，从而使得微通道21的换热效率远远高于现有蒸汽发生器100的圆管管道的换热效率。

进一步的，本实施例中，微通道21的宽度可以为1mm至5mm，高度为0.5mm至4mm。

作为一种替换方式，本实施例中，微通道21的横截面形状可以为圆形。

进一步的，本实施例中，微通道21的直径可以为0.5mm至5mm。

扁管的宽度可以为16mm至180mm。

扁管的高度可以大于或等于微通道21的直径，其具体数值视加工工艺和设计要求而定，可以做成与微通道21等尺寸或者略高于微通道21。

本实施例中，各微通道21可以平行且并排设置，位于同一平面上的各微通道21为一组，气化室包括层叠设置的多组微通道21。

具体的，气化室可以包括层叠设置的两组微通道21，也可以包括层叠设置的三组微通道21、四组微通道21或者五组微通道21，等等。

当微通道21大于两组时，不与加热体22接触的微通道21通过与同加热体22接触的微通道21的热传递来加热。

本实施例中，蒸汽发生器100还可以包括水垢收集室3，各微通道21远离进水口11的一端均与水垢收集室3连通；排气口12设置于水垢收集室3的侧壁上，各微通道21排出的气体经过水垢收集室3后由排气口12排出。

微通道21的截面尺寸较小，水气化过程中产生的膨胀做功，使得蒸汽的流速较快，当高流速的蒸汽流出微通道21进入水垢收集室3后，由于水垢收集室3内的空间较大，蒸汽的流速会相应降低，从而能够使得蒸汽中混有的较大的水垢颗粒沉降，而较小的颗粒在与水垢收集室3的壁面碰撞后会粘附于水垢收集室3的壁面上或者反弹然后沉降到水垢收集室3的底部。水垢收集室3的设计，提升了蒸汽的干净度，减小了蒸汽炉内的水垢，使得蒸汽炉更容易清洁，同时还能够实现水垢的集中收集和集中处理。

具体的，排气口12可以设置于水垢收集室3的相应侧壁上，例如与进水口11相对的侧壁上，或者与前述侧壁相邻的侧壁上。

水垢的集中处理可以是通过蒸汽炉的自清洗程序，利用冷水将水垢溶解后冲走，实现汽垢分离。

本实施例中，壳体1内还可以设置有集流管4，各微通道21靠近进水口11的一端均与集流管4连通，由进水口11进入的液体经过集流管4进入相应的微通道21。

在壳体1内设置与进水口11连接的集流管4，通过集流管4将水稳流，然后均匀输送到各微通道21内，使得水流的分流效果更好。

本实施例中，蒸汽发生单元2可以包括第一传感器和第二传感器，第一传感器设置于微通道21上，并位于微通道21长度延伸方向上产生蒸汽的后部，用于检测微通道21的壁面温度；第二传感器设置于排气口12，用于检测排气口12排出的蒸汽的温度；第一温度传感器23和第二温度传感器24均能够与蒸汽炉的控制系统连接。

在微通道21延伸方向上产生蒸汽的后部设置第一温度传感器23，且第一温度传感器23能够与蒸汽炉的控制系统连接，第一温度传感器23能够实时监测气化室的温度，并及时反馈至蒸汽炉的控制系统，使得控制系统能够对气化室的温度实时采取相应的措施。同理，在排气口12处设置第二传感器，且第二温度传感器24能够与蒸汽炉的控制系统连接，第二温度传感器24能够实时监测排气口12处蒸汽的温度，并及时反馈至蒸汽炉的控制系统，使得控制系统能够根据排气口12处蒸汽的温度变化实时采取相应的措施。

该蒸汽发生器100可应用于蒸汽炉、烤箱、消毒柜、洗碗机、微波炉等厨房电器，提供各种温度的饱和蒸汽或过热蒸汽。

实施例二

如图6和图7所示，本实施例提供的蒸汽炉包括水箱300、实施例一提供的蒸汽发生器100以及用于将水箱300中的水输送至蒸汽发生器100中的水泵200，水泵200与蒸汽炉的控制系统连接，蒸汽发生器的排气口12与蒸汽炉的烹饪腔连通。

本实施例提供的蒸汽炉包括上述蒸汽发生器100，能够达到上述蒸汽发生器100所能够达到的有益效果。

具体的，水泵200可以为交流水泵200，交流水泵200通过管路系统与水箱300和气化室连接。

通过交流水泵200将水从水箱300内抽到气化室，气化室内的加热体22与微通道21采用一体压铸，热交换充分，热效率较高，且水不与加热体22直接接触，无干烧风险。同时控制系统可以根据食材的烹饪曲线(食物蒸制过程中的蒸汽需要的变化曲线)进行智能调节蒸汽的温度和流量，实现不间断连续输送高品质的蒸汽，实现食材的完美烹饪。

本实施例提供的蒸汽炉可连续供应温度和流量能够线性调节的蒸汽，蒸汽温度调节范围在100℃∽260℃，流量调节范围在3∽100ml/min。

本实施例提供的蒸汽炉，通过设置上述蒸汽发生器100实现了蒸汽温度和蒸汽流量的线性输出，能够实现设定温度的连续性调节，通过微通道21结构设计，实现快速气化，缩短加热时间，可以短时间提供大负荷的饱和蒸汽用于内胆中食物的加热。同时通过对气化室壁面温度的控制，实现蒸汽流量和温度的调节，通过在蒸汽的出口处设置第二温度传感器24，实现蒸汽温度的反馈，反向修正蒸汽温度和蒸汽流量，实现精准控制蒸汽温度和蒸汽流量，达到线性调节。做到如同变频空调一般在大负荷下大负荷(高频)运行，较大能力供应高温高干度的蒸汽实现快读预热，缩短烹饪时间，大幅度的提升烹饪效率，在小负荷下小负荷(低频)运行，烹饪过程中不断的调节蒸汽温度和蒸汽流量，实现不间断的供应蒸汽，贴近食材烹饪曲线，完美保留食材营养、改善食材口感，同时实现快速高效的烹饪食物，达到节能的效果。

微通道21壁面温度的恒定设计和连续温度的设置，在保证蒸汽干度和品质同时，连续温度的设置达到大范围的无级调节，实现根据整机温度的需求，供给所需温度的蒸汽。

在微通道21的长度延伸方向上产生蒸汽的后部设置第一温度传感器23，当温度在设定范围内时，加热体22实施周期性通断，维持气化室壁面的温度的恒定，当温度超过设定区间时，通过一定时间的加热和断开保证壁面温度的恒定。

例如：设定温度T1，壁面实际温度t1，在t1≤T1－A区间，则加热体22需先持续加热，以保证壁面上升到设定温度，然后在通过间歇式的通断微调壁面温度，从而实现壁面温度恒定；

如设定温度T1，在T1－A≤t1≤T1+B区间，加热体22采用间歇式的通断，维持壁面温度的恒定；

如设定温度T1，在t1≥T1+B，则加热体22需先持续断开，保证壁面温度下降到设定温度，然后再通过间歇式的通断微调壁面温度，从而实现壁面温度恒定；

具体的，以壁面温度T1设定在150℃为例，若此时壁面实际温度t1在50℃，温度处于t1≤T1－A区间，则加热体22长通快速升温，即加热体22长时间工作，当壁面实际温度t1在100℃，接近T1－A时，此时加热体22需间歇方式加热，例如通电2min，断开30秒。避免长时间的加热，导致温度的快速升高，导致蒸汽温度的不稳定；若壁面实际温度t1在130℃，温度范围处于在T1－A≤t1≤T1+B区间，则加热体22则通过周期性的间歇加热方式，如30秒通电，20秒断开的方式维持壁面温度的稳定；若壁面实际温度t1在180℃，温度范围处于在t1≥T1+B区间，则加热体22长时间加热，结合短时间断开的方式，如断电2min，通电30秒，避免长时间的停机，导致壁面温度的波动范围大，以及蒸汽温度的不稳定。

变流量精准控温技术，通过检测蒸汽的出口温度来调节水泵200的流量，在壁面温度恒定的状态下，换热效率稳定的状态，据热力学第一定律能量守恒定律，水流量将决定了蒸汽的温度，因此实现蒸汽温度和蒸汽流量的线性调节。

如设定温度T2，在T1－C≤t2≤T2+D区间，水泵200采用恒定的流量供给水；

如设定温度T2，在t2≤T2－C区间，此时温度较低，表明水流量偏多，需相应减少水流量。蒸汽温度实时反馈，使控制系统实时控制水泵200，从而调节水流量，保证蒸汽温度的恒定；

如设定温度T2，在t2≥T2+D，此时温度较高，表明水流量偏小，需相应增大流量，控制系统根据蒸汽温度的实时反馈调节水泵200，增大供水量，保证蒸汽温度的恒定。

不同食材的最佳烹饪曲线不同，对于蒸汽温度/蒸汽量的需求也不一样，同时烹饪的每个阶段对于温度和蒸汽量的需要也不同，实现温度和流量的线性调节可以满足烹饪过程的各个阶段需求，可以满足不同食材的需求，如同做到变频产品一样。同时线性调节不会出现温度和蒸汽量的大幅度陡变，变化曲线平滑柔和，使得烹饪的食材口感和外观更好，完美的保留食材的影响。

本实施例中的蒸汽炉实现蒸汽温度和流量的线性调节供应，也可以采用简单的方式来实现，即多点蒸汽温度和流量调节，如提供三段蒸汽的供应，120℃/50ml/min，130℃/20ml/min，135℃/10ml/min，三段蒸汽的供应如同在烹饪曲线找三点，定制供应，也比现有蒸汽炉有较大改进。

通过合理的壁面温度设置，可以实现多个阶段温度蒸汽的制备，壁面温度恒定结合流量的恒定，以及较高的换热系数，实现蒸汽的快速汽化，同时提高蒸汽的干度和品质。

本实施例提供的蒸汽炉换热效率高，气化速率快，提升了蒸汽干度，能够减少蒸汽炉内的冷凝水，同时线性调节蒸汽温度和流量，能够实现低功率下的低蒸汽量，既有利于节能和降低耗水量，又有利于减少蒸汽对于家具的损坏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。