ES2320885T3 - Generador de vapor para aparato de cocina. - Google Patents
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Abstract
Generador de vapor (40) para producir vapor, que comprende un alojamiento (52) dispuesto para formar una cámara de generación de vapor (54), teniendo el alojamiento una lumbrera de salida de vapor (68); una válvula de entrada de agua (42) conectada de manera fluida al alojamiento para suministrar selectivamente agua a la cámara de generación de vapor, con lo que el agua se dirige a la placa calentadora para su conversión en vapor; y una placa calentadora (56) soportada por el alojamiento dentro de la cámara de generación de vapor, cuya placa calentadora forma una pared inferior de la cámara de generación de vapor e incluye una placa metálica (58), caracterizada porque la placa calentadora (56) está adaptada para ser excitada a una temperatura próxima a la temperatura de flujo de calor crítico, pero sin excederla, y porque la placa metálica (58) soporta un elemento de calentamiento de película gruesa (60), estando soportada la placa calentadora (56) bajo un ángulo inclinado con respecto a la horizontal.
Description
Generador de vapor para aparato de cocina.
La presente invención se refiere a un mecanismo
generador de vapor para uso en una aplicación de cocina y, más
particularmente, a un generador de vapor para uso con un aparato de
cocina, tal como un fregadero de cocina, un horno de microondas o
un horno convencional, que pueden proporcionar la posibilidad de
cocinar al vapor.
Es preferible a veces, para tipos particulares
de alimentos, que estos se cocinen utilizando vapor. En
consecuencia, los hornos convencionales y los hornos de microondas
se han equipado a veces con un mecanismo generador de vapor, además
de unos medios de calentamiento regulares. Adicionalmente, se conoce
el proporcionar o facilitar fregaderos con posibilidades de cocción
que incluyan un generador de vapor que proporcione vapor al
fregadero de cocina.
Convencionalmente, se ha introducido en el
mercado una amplia variedad de mecanismos generadores de vapor que
pueden caracterizarse en diferentes categorías.
Un tipo de mecanismo generador de vapor que se
utiliza típicamente en un horno tiene unos medios para proporcionar
agua a la porción inferior de una cavidad del horno. Un calentador
de horno está instalado en el fondo de la cavidad del horno y
funciona para calentar el agua con el fin de generar vapor en la
cámara.
Otro tipo de mecanismo generador de vapor emplea
una configuración en la que se inyecta el agua en un calentador
para generar vapor. La patente US nº 6.318.246 ilustra un sistema de
este tipo en el que un tubo de suministro de agua dirige agua hacia
un lado de succión de un ventilador, en donde el aire y el agua son
aspirados por el ventilador y dispersados hacia un calentador, de
modo que el agua se transforma en vapor.
La patente U.S. nº 4.741.261 describe otro tipo
de mecanismo generador de vapor. En esta referencia, un generador
de vapor está dispuesto fuera de una olla y está conectado a la
olla, de modo que el vapor generado por el suministro de vapor
pueda dirigirse hacia la olla. Un conjunto de válvula entre el
generador de vapor y la olla controla la introducción de vapor en la
olla.
El documento DE 4309240 A1 describe un
dispositivo para generar vapor a petición, en el que se proporciona
calor con un elemento tubular eléctrico controlado con un
termostato.
Según la invención, se proporciona un generador
de vapor (40) con un alojamiento para formar una cámara (54) de
generación de vapor, teniendo el alojamiento una lumbrera de salida
de vapor (68). Una placa calentadora (56) está soportada por el
alojamiento dentro de la cámara o cavidad de generación de vapor.
Una válvula de entrada de agua (42) está conectada de manera fluida
al alojamiento para suministrar selectivamente agua a la cámara de
generación de vapor, dirigiéndose agua a la placa calentadora para
su conversión a vapor. La placa calentadora forma una pared
inferior de la cámara de generación de vapor y se la dispone de modo
que tenga un punto alto.
La válvula de entrada de agua se abre y se
cierra de acuerdo con un ciclo de servicio que alterna entre dos
fases: un ciclo de servicio de fase de llenado y un ciclo de
servicio de estado permanente. El ciclo de servicio de estado
permanente es relativamente más lento que el ciclo de servicio de
fase de llenado, de tal modo que durante la fase de llenado, se
eleva el nivel de agua en la cámara de generación de vapor y, en la
fase de estado permanente, se reduce el nivel de agua en la cámara
de generación de vapor.
En una condición de ebullición seca (sobre un
umbral), el punto alto de la placa calentadora comienza a
sobrecalentarse primero de tal modo que puede funcionar un sensor
de temperatura montado en la placa calentadora en el extremo alto
de la placa calentadora para impedir el sobrecalentamiento de la
placa calentadora. Asimismo, es posible percibir corrientes de fuga
para permitir el funcionamiento seguro del generador de vapor a un
flujo de calor crítico, asegurando así una alta eficiencia y una
rápida generación de vapor.
La presente invención será más evidente a partir
de los dibujos que se acompañan, que son proporcionados a modo de
ejemplo no limitativo y en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
aparato de cocina con un generador de vapor que plasma los
principios de la presente invención.
La figura 2 es una ilustración esquemática del
aparato de cocina que muestra los componentes principales del
aparato de cocina, incluyendo un generador de vapor de acuerdo con
la presente invención.
La figura 3 es una vista en sección transversal
esquemática del generador de vapor.
Las figuras 4 y 5 ilustran esquemáticamente
realizaciones alternativas de la placa calentadora de la presente
invención.
La figura 6a es un gráfico que muestra la curva
de ebullición en charco para agua a presión atmosférica.
La figura 6b es una ilustración esquemática de
las diversas etapas de la curva de ebullición en charco.
La figura 7 es un gráfico que muestra el control
de temperatura de la placa calentadora del generador de vapor de
acuerdo con la presente invención.
La figura 8 es una ilustración esquemática de
las entradas y salidas del controlador de la presente invención.
La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento y el control del generador de vapor de la
presente invención.
Con referencia a la figura 1, se muestra un
aparato de cocina 10 que tiene un generador de vapor de acuerdo con
la presente invención. El aparato de cocina 10 incluye una cámara de
cocción 12 similar a una cubeta o fregadero encajado en una
superficie superior de una encimera. Una tapa 14 está dispuesta en
forma articuladamente soportada sobre la cámara de cocción 12.
Alternativamente, la tapa 14 puede ser un elemento independiente y
estar conectada de manera no articulada a la cámara de cocción. La
cámara de cocción 12 está diseñada para recibir diversos tipos de
utensilios de cocina, tales como una cesta perforada (no mostrada).
Se proporciona, para el aparato de cocina, una interfaz de usuario
16 que puede incluir un conjunto de controles y lámparas
indicadoras. Estos controles o la interfaz de usuario 16 pueden
estar situados preferiblemente a lo largo del borde periférico de
la cámara de cocción 12, aunque pueden separarse también del cuerpo
del aparato de cocina 10. El aparato de cocina 10 puede ser un
dispositivo "autónomo" o puede estar incorporado en una
encimera de cocina o en una placa de cocina con quemadores
conven-
cionales.
cionales.
La figura 2 muestra con mayor detalle diversos
elementos del aparato de cocina 10. Deberá entenderse que la figura
2 es de naturaleza esquemática y no ilustra la apariencia o
configuración particular que puede usarse en una implementación
comercial de la presente invención. La cámara o fregadero de cocción
12 está diseñado para recibir agua y/o vapor dependiendo de la
selección de cocción. Una válvula de agua 20 está dispuesta en el
suministro de entrada de agua 22 para regular el suministro de agua
al fregadero de cocción 12. El agua suministrada a través de la
válvula de agua 20 es dirigida a través de tubos de entrada 26 a
alojamientos de entrada 24 que están dispuestos a lo largo del
borde superior de la encimera del fregadero de cocción 12. El agua
fluye hacia el fregadero de cocción a través de las lumbreras de
entrada 28 situadas a lo largo del borde superior del fregadero de
cocción 12.
Un elemento de calentamiento 30 está dispuesto a
lo largo de la superficie inferior del generador de vapor 10.
Después de que se añada agua a la cámara de cocción 12, el
calentador 30 puede usarse para calentar el agua para cocinar
alimentos situados en la cámara de cocción. Alternativamente, pueden
añadirse alimentos a la cámara de cocción y calentarse directamente
por el elemento de calentamiento, de tal modo que la cámara de
cocción 12 funciona como una cacerola para cocer o dorar alimentos a
fuego lento. Un tubo de desagüe 32 se extiende desde el fondo de la
cámara de cocción 12 para drenar agua de la cámara 12. Se
proporciona una válvula 34 para controlar selectivamente el
drenaje.
Asimismo, es posible añadir otros sistemas de
tipo calentamiento al aparato de cocina 10. Por ejemplo, unas
lámparas de calentamiento (no mostradas) pueden disponerse a lo
largo del borde superior de la cámara de cocción 12 o a lo largo de
la tapa 14 para suministrar energía radiante a la cámara de cocción
12. Alternativamente, es posible dirigir energía MW a la cámara de
cocción.
Se proporciona también un generador de vapor 40
para introducir vapor en el aparato de cocina 10 de acuerdo con la
invención. Se suministra agua al generador de vapor a través del
suministro de entrada de agua 22, que es controlado por una válvula
de agua 42. Un conducto de vapor 44 proporciona un trayecto para que
el vapor fluya desde el generador de vapor 40 a la cámara de
cocción 12. El conducto de vapor 44 puede estar conectado al
alojamiento de entrada de tal modo que se introduzca vapor desde la
cámara 12 a través de las lumbreras de entrada 28.
Volviendo a la figura 3, se muestra
esquemáticamente el generador de vapor de la presente invención. El
generador de vapor 40 incluye una envuelta o alojamiento 52 que es
preferiblemente de un material de plástico con una masa térmica
baja. El alojamiento 52 define una cavidad o cámara 54 de generación
de vapor. Una placa calentadora 56 forma una pared inferior de la
cavidad de generación de vapor 54.
La placa calentadora 56 está compuesta por una
placa metálica 58 en la cual está depositado un elemento de
calentamiento 56 de película gruesa sobre una capa de sustrato 62 de
material de cerámica. La superficie de la placa metálica 58 opuesta
al elemento calentador 60 de película gruesa está dirigida hacia el
espacio interior o cavidad de generación de vapor 54. El uso de un
elemento de calentamiento 60 de película gruesa permite un
calentamiento muy rápido cuando la masa térmica de la placa
calentadora 56 es relativamente pequeña. Se consigue también un
calentamiento de agua muy rápido debido a que el calentador 60 de
película gruesa permite la entrada de una gran cantidad de energía
en la cámara de cocción. Finalmente, la temperatura del calentador
de película gruesa 60 puede controlarse con precisión.
La placa calentadora 56 se dispone de modo que
tenga para tener un punto alto 63. Como se muestra en la figura 3,
la placa calentadora 56 puede montarse de tal modo que esté situada
en un plano P que está en ángulo con respecto a la orientación
horizontal H. De esta manera, la placa calentadora tiene un extremo
alto. La placa calentadora 56 se muestra orientada en ángulo por
medio de la configuración del alojamiento 52. Sin embargo, esto
puede realizarse por cualquier número de formas, incluyendo a través
del uso de pies de montaje que se extienden desde el alojamiento o
a través del uso de una placa metálica 58 especialmente configurada.
La presente invención está dirigida a cubrir cualquier método
utilizado para orientar la placa calentadora en ángulo.
Alternativamente, la placa calentadora puede
disponerse de otras formas para conseguir que tenga un punto alto.
En las figuras 4 y 5 se muestran dos realizaciones alternativas de
la placa calentadora 56. En la figura 4 se proporciona punto alto
63' formando un pequeño saliente u hoyuelo hacia arriba en la placa
calentadora 56'. En la figura 5 se proporciona el punto alto 63''
arqueando hacia arriba la porción central de la placa calentadora
56''.
Volviendo a la figura 3, se ve que dispuesta
dentro del alojamiento 52 hay una abertura de entrada de agua 66 a
través de la cual se añade o se pulveriza agua hacia la cavidad de
vapor 54. La abertura de entrada 66 está conectada de forma fluida
a la válvula de agua 42 para controlar selectivamente la entrada de
agua en la cavidad de vapor 54. Después de que el agua entre en la
cavidad de vapor 54, el calor de la placa calentadora 56 funciona
para calentar agua y convertir el agua en vapor. El vapor sale a
continuación del generador de vapor 40 a través de la lumbrera o
abertura de salida de vapor 68. El vapor pasa a través de los
conductos de vapor 44 a la cámara de cocción 12.
Un sensor de temperatura 64 está montado en el
lado inferior de la placa calentadora 56 en el punto alto 63 de la
placa calentadora. De este modo, el sensor de temperatura 64 está
situado para detectar el momento en que la placa calentadora 56
comienza a sobrecalentarse. Mientras esté presente agua suficiente,
la placa calentadora no se sobrecalentará. El sobrecalentamiento de
la placa calentadora 56 tendrá lugar cuando el generador de vapor
40 comience a funcionar en seco. Puesto que la parte más alta de la
placa calentadora 56 será la primera en funcionar en seco, el
sensor de temperatura 64 será capaz de detectar el momento en que la
placa calentadora 56 comience primero a sobrecalentarse. Un sensor
de temperatura similar 64' y 64'' puede facilitarse en las
realizaciones alternativas mostradas en las figuras 4 y 5.
La inclusión y la ubicación del sensor 64 están
diseñadas para mejorar la probabilidad de detectar un aumento de
temperatura por encima del punto de flujo de calor crítico, pero
funcionan sólo en la ubicación 64. Asimismo, es posible medir las
fugas de corriente entre el elemento de calentamiento 60 (pista
resistiva) y la placa de acero 58 para medir la temperatura de
flujo de calor crítico sobre la superficie completa de la placa
calentadora 56. La fuga de corriente tendrá lugar, por encima de un
umbral mínimo predeterminado, sólo en el caso de una alta
temperatura, por encima de la condición umbral, de tal modo que la
fuga de corriente es una buena medición de la condición de
temperatura sobreumbral. De este modo, puede emplearse dos tipos
diferentes de sistema de detección de sobreumbral.
Dos medidas de prestaciones clave para el
generador de vapor 40 son: 1) que produzca vapor muy rápidamente; y
2) que produzca vapor eficientemente. Con el fin de conseguir estos
resultados, la presente invención proporciona un sistema para
controlar la temperatura y la transferencia de calor de la placa
calentadora 56, la cantidad de agua en contacto con la placa
calentadora y la velocidad a la que calienta la placa calentadora.
Además, los inventores han descubierto que, con el fin de que el
generador de vapor 40 de la presente invención sea capa de producir
rápidamente vapor, es beneficioso tener una gran área de superficie
que esté completamente cubierta por agua con una placa calentadora
que está a temperatura próxima al flujo de calor crítico.
El flujo de calor en este caso de generación de
vapor es típicamente la cantidad de calor transferida a un líquido
por unidad de tiempo a través de una unidad de área. Generalmente,
puede decirse que el flujo de calor crítico es la condición en la
que la tasa de generación de vapor se aproxima a la más eficiente
posible. La transferencia de calor de ebullición es un proceso
convectivo que implica un cambio de fase de líquido a vapor. Hay
dos tipos básicos de ebullición: ebullición en charco y ebullición
en flujo. En general, aparecen tres regímenes diferentes en la
ebullición en charco, siendo estos el régimen de evaporación
convectiva libre, el régimen de ebullición nucleada y el régimen de
ebullición en película. Las características de transferencia de
calor varían drásticamente de un régimen a otro. La ebullición
nucleada tiene un gran valor práctico para la generación rápida de
vapor debido a las tasas de transferencia de calor relativamente
altas. Cuando se incrementa la temperatura de la superficie de
calentamiento, continuará la vaporización, pero se formarán
burbujas sobre la superficie de calentamiento en lugares de
nucleación. A medida que más y más burbujas se desprenden de la
superficie de calentamiento, se agita enormemente el líquido
cercano, dando como resultado un gran incremento de la tasa de
transferencia de calor. Sin embargo, no puede incrementarse
indefinidamente la tasa de transferencia de calor, puesto que, en
alguna etapa, habrá tantas burbujas cubriendo la superficie
calentada que impedirán que el líquido alcance la superficie
calentada. En consecuencia, hay un peligro de quemado o "crisis
de ebullición". El flujo de calor pico para ebullición nucleada
en este punto se denomina flujo de calor típico. Típicamente, este
punto de "flujo de calor crítico" tiene lugar por debajo del
punto de Leidenfrost o temperatura de superficie mínima para
soportar la ebullición en película, puesto que para la ebullición
en película la superficie calentada se cubre con una capa de vapor
que impide el contacto entre el líquido y la superficie calentada.
Las figuras 6a y 6b ilustran la curva de ebullición en charco y
proporcionan imágenes de diversas etapas en ella,
respectivamente.
En consecuencia, con el fin de maximizar la
velocidad y la eficiencia, es deseable controlar la temperatura de
la placa calentadora próxima a la temperatura de flujo de calor
crítico, pero sin excederla. La temperatura de flujo de calor
crítico depende de las condiciones atmosféricas, así como de las
características del agua utilizada, pero está aproximadamente entre
110ºC y 140ºC, aunque podría ser mayor o menor dependiendo de las
condiciones medioambientales y de las características del agua.
Para promover el calentamiento rápido de agua,
especialmente durante las condiciones iniciales, es también útil
tener sólo un pequeño volumen de agua en contacto con la placa
calentadora. Para conseguir este extremo, es necesario disponer la
placa calentadora 56 de tal modo que sólo un pequeño volumen de agua
sea suficiente para cubrir completamente la placa calentadora 56,
incluyendo el punto alto 63. En la figura 3 puede entenderse que es
importante hacer que el ángulo A en el que la placa calentadora es
soportada sea relativamente somero. Un ángulo grande, por ejemplo
20º con respecto a la horizontal, llevará a una cobertura
relativamente profunda de agua sobre la placa calentadora en el
extremo inferior, contribuyendo a un volumen de agua relativamente
grande. De preferencia, la placa calentadora es soportada en un
ángulo A desde aproximadamente sólo un poco mayor de 0 a 10º con
respecto a la horizontal, en el caso de que la placa calentadora 56
esté inclinada. En el caso en que la placa calentadora 56 esté
configurada de alguna forma alternativa para proporcionar un punto
alto, es necesario también minimizar la cantidad de agua total
encima de la placa calentadora 56.
La velocidad a la que se calienta la placa
calentadora 56 es función del tipo de calentador. En la presente
invención, el elemento de calentamiento de película gruesa 60
proporciona la introducción de una gran cantidad de energía y una
respuesta de calentamiento extremadamente rápida debido a la baja
masa térmica de la placa calentadora 56. En la figura 7 puede verse
que la placa calentadora 56 que tiene el elemento de calentamiento
de película gruesa 60 es capaz de calentar muy rápidamente hasta
justo por debajo de la temperatura de flujo de calor crítico e
introducir a continuación una temperatura de estado constante.
Volviendo ahora a la figura 3 y a la figura 8,
puede entenderse que el sistema de control de la presente invención
incluye un controlador o circuito de control 70 que analiza señales
de medición de temperatura procedentes del sensor de temperatura 64
y de sensores de corriente de fuga y otros sensores y, en respuesta,
controla un interruptor eléctrico 72. El interruptor eléctrico 72
está dispuesto entre un suministro de energía 74 y el elemento de
calentamiento 60. Si el circuito de control 70 detecta que la placa
calentadora 56 se está sobrecalentando, puede controlarse el
suministro de energía al elemento de calentamiento 60, así como el
caudal de agua que entra en la cámara 54.
El controlador 70 es capaz de producir en un
breve periodo de tiempo (ebullición súbita) una primera cantidad de
vapor percibida por el consumidor y, en un segundo momento,
garantizar precisamente la cantidad de vapor requerida por el
consumidor. Mirando a la figura 7, puede verse que el controlador 70
tiene entradas de la temperatura del sensor 64 situado en la parte
inferior del calentador de película gruesa en la línea 73 y la tasa
de vapor deseada por el usuario en la línea 75. El controlador 70
puede recibir también entradas con respecto a la corriente de fuga,
como se expone anteriormente. Las salidas del controlador incluyen
el ciclo de servicio del elemento calentador 60 en la línea 77 y el
ciclo de servicio de la válvula de agua 42 en la línea 79.
El suministro de agua al generador de vapor
puede separarse en dos fases principales: la fase de llenado
(ebullición súbita) y la fase de estado constante. La fase de
llenado se inicia tras el comienzo de la producción de vapor con el
fin de crear una película de agua sobre la superficie de la placa
calentadora 56. Durante esta fase, el controlador 70 emite un ciclo
de servicio de válvula de agua que pulsa la CONEXIÓN y DESCONEXIÓN
de la válvula de agua para disponer rápidamente esta película de
agua sobre la superficie de la placa calentadora 56. Durante la
fase de llenado, el controlador 70 emite también un ciclo de
servicio hacia el calentador 60 para elevar rápidamente la
temperatura de la placa calentadora 56 hasta cerca del flujo de
calor crítico para el agua y se regula, por ejemplo, por medio de
un controlador de temperatura PID.
La fase de estado constante se inicia después de
la fase de llenado con un control de regulación del flujo de vapor.
La correlación entre la cantidad de vapor requerida por el
consumidor y la superficie de temperatura del calentador pulsan el
interruptor de CONEXIÓN/DESCONEXIÓN en la válvula de agua de entrada
42. La regulación del flujo de vapor pueden ser simples tablas de
búsqueda o un sistema de bucle cerrado más sofisticado tal como un
PID. Durante esta fase, si se detecta corriente de fuga o el sensor
de temperatura 64 indica una condición de sobreumbral, la válvula
de entrada de agua 42 puede ser hecha funcionar cíclicamente durante
un periodo de tiempo a la tasa más alta empleada durante la fase de
llenado con el fin de crear de nuevo una película de agua sobre toda
la superficie del calen-
tador.
tador.
La descripción anterior puede ilustrarse en un
diagrama de flujo como se muestra en la figura 9, en donde la fase
de llenado (ebullición súbita) se describe en los pasos
80-92. Después de que se inicie una operación de
generación de vapor, como se muestra en el paso 80, un temporizador
que puede ser parte del circuito de control 70 se ajusta a cero
(TIEMPO = 0) y no se excitan la válvula de agua 42 y el elemento de
calentamiento 60. En el paso 82, se inicia el temporizador y se
pulsa la válvula de agua 42 para suministrar agua a la cavidad de
vapor 54. La tasa de impulsos para la válvula de agua 42 es
MAX_FLUJO. El agua es introducida en la cavidad de vapor 54 durante
un tiempo predeterminado como se muestra en los pasos 84 y 86.
Después de una fase inicial Tiempo_FaseLlenado,
el controlador 70 inicia el calentamiento de la placa calentadora
56 pulsando el elemento de calentamiento 60. El controlador 70 emite
un ciclo de servicio hacia el calentador 60 para elevar rápidamente
la temperatura de la placa calentadora 56 hasta cerca de la
temperatura crítica del agua y se regula, por ejemplo, por medio de
un controlador de temperatura PID.
Después de un tiempo predeterminado,
FaseLlenado=Tiempo Final, el caudal de la válvula de entrada de agua
42 se reduce a un caudal FLUJO_USUARIO 54 durante un tiempo
predeterminado, como se muestra en el paso 94. Este periodo es la
fase de estado constante anteriormente mencionada. Esta fase de
estado constante continúa durante un periodo seleccionado por el
usuario y, como se describe anteriormente, la cantidad de vapor
requerida induce la tasa de servicio de la válvula de agua 42 y la
tasa de servicio del calentador 60.
Como se muestra en los pasos 96 y 98, puede
verse que, durante la operación en estado constante, la temperatura
de la placa calentadora es vigilada y, en el caso de una temperatura
sobreumbral, se toma una acción, tal como incrementar la tasa de
pulsación de la válvula de entrada de agua. En particular, si se
detectan fugas de corriente o el sensor de temperatura 64 indica
una condición sobreumbral, la válvula de entrada de agua 42 puede
iniciar un ciclo durante un periodo de tiempo al MAX_FLUJO más alto
empleado durante la fase de ebullición súbita para crear de nuevo
una película de agua sobre toda la superficie del calentador.
Como se expone anteriormente, el controlador
emite un ciclo de servicio para controlar el elemento de
calentamiento 60. Esta tasa de ciclo de servicio puede excitarse de
acuerdo con una entrada de usuario para proporcionar diferentes
niveles de entrada de energía de calor. De este modo, es posible
controlar la cantidad de vapor producida por el generador de vapor.
Para producir grandes cantidades de vapor, se hace que funcione
cíclicamente el calentador a una alta tasa de servicio, mientras
que un ciclo de servicio bajo producirá menos vapor.
Por tanto, puede verse que el generador de vapor
es capaz de funcionar de manera segura con una cantidad de agua
relativamente pequeña dispuesta encima de la placa calentadora 56
conmutando el ciclo de servicio de la válvula de agua 42 entre una
fase de llenado y una fase de estado constante. Este tipo de sistema
permite el control de la entrada de agua sin necesidad de sistemas
de control caros y complicados para vigilar la presencia de agua.
Este método de funcionamiento proporciona también una generación de
vapor muy rápida. Debido al charco de agua relativamente somero
dispuesto sobre la placa calentadora 56 y a la alta eficiencia, el
agua se calienta apresuradamente y se convierte en vapor con
rapidez.
Aunque en la presente aplicación el generador de
vapor 40 se muestra como parte de un aparato de cocina 10, puede
apreciarse que el generador de vapor de la presente invención puede
usarse en cualquier número de aplicaciones. Por ejemplo, el
generador de vapor puede usarse con un horno convencional o con un
horno de microondas.
Adicionalmente, aunque el generador de vapor 40
se ha mostrado como un dispositivo de tipo "autónomo", el
generador de vapor de la presente invención puede incorporarse
también como una parte integrante de un aparato de cocina o de un
sistema de horno. En tal sistema integrado, el controlador 70 del
generador de vapor 40 puede incorporarse como parte del controlador
para un aparato de cocina. Por ejemplo, el controlador 70 puede
estar formado como parte del control de interfaz de usuario 16.
Claims (12)
1. Generador de vapor (40) para producir vapor,
que comprende un alojamiento (52) dispuesto para formar una cámara
de generación de vapor (54), teniendo el alojamiento una lumbrera de
salida de vapor (68); una válvula de entrada de agua (42) conectada
de manera fluida al alojamiento para suministrar selectivamente agua
a la cámara de generación de vapor, con lo que el agua se dirige a
la placa calentadora para su conversión en vapor; y una placa
calentadora (56) soportada por el alojamiento dentro de la cámara de
generación de vapor, cuya placa calentadora forma una pared
inferior de la cámara de generación de vapor e incluye una placa
metálica (58), caracterizada porque la placa calentadora
(56) está adaptada para ser excitada a una temperatura próxima a la
temperatura de flujo de calor crítico, pero sin excederla, y porque
la placa metálica (58) soporta un elemento de calentamiento de
película gruesa (60), estando soportada la placa calentadora (56)
bajo un ángulo inclinado con respecto a la horizontal.
2. Generador de vapor (40) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de
calentamiento de película gruesa (60) está adaptado para ser hecho
funcionar cíclicamente en una pluralidad de ciclos de servicio
diferentes a fin de generar diferentes niveles de salida de energía
calorífica, de modo que pueda controlarse la cantidad de vapor
producida por el generador de vapor.
3. Generador de vapor (40) según la
reivindicación 1, caracterizado porque la placa calentadora
incluye una placa metálica (58) que soporta un elemento de
calentamiento de película gruesa (60), estando dispuesto un
controlador (70) para emitir un ciclo de servicio hacia el elemento
calentador y para utilizar datos de retroalimentación de tal modo
que el elemento de calentamiento eleve rápidamente la temperatura de
la placa calentadora hasta una temperatura próxima al flujo de
calentamiento crítico, pero sin excederla.
4. Generador de vapor (40) según la
reivindicación 1, caracterizado porque la placa calentadora
(56) está soportada bajo un ángulo inclinado de entre 0 y 20
grados.
5. Generador de vapor (40) según la
reivindicación 4, caracterizado porque un sensor de
temperatura (65) está montado en el punto alto de la placa
calentadora.
6. Generador de vapor (40) según la
reivindicación 1, caracterizado porque la válvula de entrada
de agua (42) está adaptada para abrirse y cerrarse de acuerdo con
un ciclo de servicio que alterna entre dos fases.
7. Generador de vapor (40) según la
reivindicación 1, caracterizado porque la válvula de entrada
de agua (42) está adaptada para abrirse y cerrarse de acuerdo con
un ciclo de servicio que alterna entre un ciclo de servicio de fase
de llenado y un ciclo de servicio de estado permanente, en donde el
ciclo de servicio de estado permanente proporciona un caudal de
agua menor que el ciclo de servicio de fase de llenado de tal modo
que, durante la fase de llenado con agua, aumenta el nivel de agua
en la cámara de generación de vapor y, en la fase de estado
permanente, disminuye el nivel de agua en la cámara de generación de
vapor.
8. Método para hacer funcionar un utensilio de
cocina que tiene un generador de vapor (40) con un alojamiento (52)
que está previsto para formar una cámara de generación de vapor
(54), teniendo el utensilio de cocina un controlador (70),
caracterizado porque una válvula de entrada de agua (42) que
suministra agua a la cámara de generación de vapor es pulsada de
acuerdo con un primer ciclo de servicio con el fin de facilitar una
película de agua sobre una placa calentadora (56) soportada por el
alojamiento dentro de la cámara de generación de vapor (54),
teniendo la placa calentadora una elemento de calentamiento de
película gruesa (60), el elemento de calentamiento es excitado para
elevar rápidamente la temperatura de la placa calentadora hasta una
temperatura próxima a la temperatura de flujo de calor crítico,
pero sin excederla; y, después de un tiempo predeterminado, la
válvula de entrada de agua es pulsada de acuerdo con un segundo
ciclo de servicio que proporciona un caudal de agua inferior al del
primer ciclo de servicio, a fin de proporcionar un estado permanente
de funcionamiento para el generador de vapor.
9. Método para hacer funcionar el utensilio de
cocina según la reivindicación 8, caracterizado además
porque, durante la operación de estado permanente, se vigila la
temperatura de la placa calentadora y, en el caso de una
temperatura sobreumbral, se incrementa la tasa de pulsación de la
válvula de entrada de agua.
10. Método para hacer funcionar el utensilio de
cocina según la reivindicación 8, caracterizado además
porque, durante el funcionamiento de estado permanente, se vigila
la temperatura de la placa calentadora y, en el caso de una
temperatura sobreumbral, se modifica el ciclo de servicio del
elemento de calentamiento.
11. Método para hacer funcionar el utensilio de
cocina según la reivindicación 8, caracterizado además porque
el controlador recibe señales de un sensor de temperatura (64)
situado en un punto alto de la placa calentadora y cambia la salida
de control en el caso de una temperatura sobreumbral.
12. Método para hacer funcionar el utensilio de
cocina según la reivindicación 11, caracterizado además
porque el controlador recibe una señal indicativa de fuga de
corriente entre el elemento de calentamiento (60) y una placa
metálica (58) sobre la que está montada el elemento de
calentamiento, y cambia la salida de control en el caso de una
señal indicadora de fuga de corriente.
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