具有使用板式熱交換器進行能量回收的廢水調溫系統的器皿洗滌機的制作方法

本申請要求2014年9月22日遞交的美國臨時申請序列No.62/053,456和2015年9月10日遞交的美國專利申請序列No.14/849,922的權益，這兩個申請通過引用被并入本文。

技術領域

本申請通常涉及器皿洗滌機(warewashers)，并且更具體地涉及具有廢水調溫系統的器皿洗滌機。

背景技術：

在一些商用器皿洗滌機器中，廢水的溫度高于由針對排水的管道規程強制要求的溫度。該不符合期望的結果起因于用于在商用機器中清潔和漂洗的清潔水和漂洗水兩者的溫度都典型地遠高于可接受的限制溫度的事實。為了使廢水冷卻，有時候要用干凈的冷水向下沖洗具有廢水的下水道，以降低水溫。為了該目的使用調溫套件，所述調溫套件允許干凈水與污水/廢水混合，以在被排放到下水道之前使整體溫度下降到可接受的水平。在這些器皿洗滌機器的操作中，還應該由需要被加熱并在機器中使用的相同量的干凈水來補償離開機器的污水的量。

能量效率仍舊是器皿洗滌機器，特別是趨向于是大體積機器的商用器皿洗滌機器領域的重要問題。已知提供用于從機器清除的廢水中回收一些熱的熱回收系統，如由美國專利No.5,660,193舉例說明的。美國專利No.8,146,612公開了一種利用逆流蛇形管裝置從廢水中回收熱的系統。

盡管如此，仍期望提供一種具有新的和有利的污水能量回收系統的器皿洗滌機器。

技術實現要素：

在一個方面中，一種器皿洗滌機器包括外殼和集水槽，所述外殼至少部分地限定用于清潔器皿的室，所述集水槽用于在清潔期間收集再循環穿過所述室的熱的清潔水。排水路徑被提供用于從所述集水槽排出清潔水。干凈水輸入管道包括接收干凈水的至少一個干凈水輸入口。污水熱回收裝置包括：自包含板式熱交換器單元，所述自包含板式熱交換器單元包括污水輸入口、污水輸出口、干凈水輸入口、干凈水輸出口和所述單元內的熱交換體積(volumn)。所述干凈水輸入口被有效地連接以從所述干凈水輸入管道接收水，所述污水輸入口被有效地連接以接收沿所述排水路徑排出的清潔水。多個熱交換板被布置在所述熱交換體積內，以限定沿第一板的一側的至少一條干凈水流動路徑和沿所述第一板的相對側的污水流動路徑，從而來自沿所述污水流動路徑行進的污水的熱通過所述第一板被轉移給沿所述干凈水流動路徑行進的干凈水。

在一個實施方式中，多個干凈水流動路徑和多個污水流動路徑存在于所述熱交換體積內的多個相應的板的相對設置的兩側上。

在一個實施方式中，所述導熱板式熱交換器單元位于所述器皿洗滌機器的所述外殼的覆蓋區(footprint)內。

在一個實施方式中，所述導熱板式熱交換器單元位于所述器皿洗滌機器的所述外殼的覆蓋區外。

在一個實施方式中，所述機器進一步包括：漂洗系統，所述漂洗系統包括輔助加熱器；其中所述板式熱交換器單元的所述干凈水輸出口被有效地連接以向所述輔助加熱器傳送干凈水。

在一個實施方式中，所述排水路徑包括所述板式熱交換器單元上游的管道過濾器。

在一個實施方式中，所述室包括用于從進入所述集水槽的水中捕獲食物殘渣的至少一個篩網構件。

在一個實施方式中，所述室包括粗孔篩網構件和細孔篩網構件兩者。

在另一個方面中，一種器皿洗滌機器包括外殼、集水槽和漂洗系統，所述外殼至少部分地限定用于清潔器皿的室，所述集水槽用于在清潔期間收集再循環穿過所述室的熱的清潔水，所述漂洗系統包括為所述室內的多個噴射噴嘴提供進給的輔助加熱器。排水路徑被有效地連接以從所述集水槽排出清潔水，其中排水泵或排水閥位于沿所述排水路徑處。干凈水輸入管道包括相關聯的橫向進給流動控制閥。污水熱回收裝置包括板式熱交換器單元，所述板式熱交換器單元包括污水輸入口、污水輸出口、干凈水輸入口、干凈水輸出口和所述單元內的熱交換體積，其中所述干凈水輸入口被有效地連接以從所述干凈水輸入管道接收水，所述污水輸入口被有效地連接以接收沿所述排水路徑排出的清潔水，所述干凈水輸出口被有效地連接以向所述輔助加熱器進給水，其中多個熱交換板被布置在所述熱交換體積內。控制器被連接以用于控制所述排水泵或排水閥、所述橫向進給流動控制閥和所述漂洗系統中的每個的操作。所述控制器被配置成有選擇地執行下排(drain down)操作，在所述下排操作中，在所述板式熱交換器單元中預熱的至少一些干凈水經由所述漂洗系統被傳送穿過所述器皿洗滌機器并且返回到所述排水路徑，以便沖洗食物殘渣穿過所述板式熱交換器單元。

在再一個方面中，一種從被傳送出器皿洗滌機器的污水中回收能量的方法，所述方法包含：沿排水路徑傳送所述污水，所述排水路徑包括具有多個內部熱交換板的板式熱交換器單元；以及沿干凈水輸入路徑傳送干凈水，所述干凈水輸入路徑經過所述板式熱交換器單元，從而來自所述污水的熱經由通過所述板式熱交換器單元內的所述熱交換板的熱轉移被傳給所述干凈水。

在所述方法的一個實施方式中，在多個熱交換板的每個中，干凈水沿所述熱交換板的一側行進，并且污水沿所述熱交換板的相對側行進。

在所述方法的一個實施方式中，沿所述熱交換板的所述一側行進的所述干凈水在與所述污水沿所述熱交換板的所述相對側行進的方向相反的方向上流動。

在所述方法的一個實施方式中，在所述機器的排水操作期間，在所述板式熱交換器單元中預熱的至少一些干凈水被傳送穿過所述機器并且返回到所述排水路徑，以便沖洗食物殘渣穿過所述板式熱交換器單元。

一個或更多個實施例的細節被陳述在下文附圖和描述中。在閱讀了描述和附圖以及權利要求書后，其他特征、目的和優點將是顯而易見的。

具體實施方式

參考圖1a和1b，示出了板式熱交換器10的示意性描述，其中示出了板式熱交換器單元的板12的表面上的流動模式。從在所述單元內的板12的一側上排出的污水到在板12的相對側上的流入的干凈水的熱交換是經由通過板12的熱轉移進行的，從而排出的污水被調溫，同時干凈水被預熱。板式熱交換器可以具有適合的尺寸、配置和板間距，以適應具體的器皿洗滌機器的需要。

圖2示出板式熱交換器10的已裝配的實施例，所述板式熱交換器10是自包含單元，并且具有污水輸入口14、污水輸出口16、干凈水輸入口18、干凈水輸出口20和在所述單元外殼內的(具有多個熱交換板的)熱交換體積。在圖示的實施例中，所有的輸入口和輸出口都位于所述單元的一側上。

圖3-6描述板式熱交換器單元10如何被整合到現有的或新的器皿洗滌期間中。

在圖3中，機器30包括外殼32，所述外殼32至少部分地限定用于清潔器皿的室34。在所述室內的集水槽36在清潔期間收集在室中再循環(如經由泵38、再循環管道40和洗滌噴嘴42)的熱的清潔水。盡管在圖3的示意圖中，洗滌噴嘴被示出在室34的頂部上，但是它們也可以或可替換地位于室的底部和/或側面。排水路徑44被連接到集水槽以用于從集水槽排出清潔水。干凈水輸入路徑46包括接收干凈水的至少一個干凈水輸入口48。所述機器可以包括粗孔篩網50和細孔篩網52中的一個或兩個，以用于從進入集水槽36或至少排水路徑44的水中過濾食物殘渣。

排水路徑44包括排水泵54和管道過濾器56，所述管道過濾器56進一步限制食物殘渣被傳送到板式熱交換器單元10中。管道過濾器56可以僅用于預防。然而，管道過濾器可以是不必要的，因為可以在每次關閉機器以用于清潔時，用干凈的經預熱的水為板式熱交換器單元10沖洗掉殘渣，如下文更詳細地描述的那樣。所述機器包括漂洗系統，所述漂洗系統包括輔助加熱器60，其中板式熱交換單元10的干凈水輸出口20被有效地連接以向輔助加熱器60傳送干凈水。來自輔助器的水可以被傳送到機器中，如經由漂洗泵62和漂洗噴嘴64。盡管在圖3的示意圖中，漂洗噴嘴被示出在室34的側面上，但是它們可以并且更常見地位于室的頂部和/或底部處。板式熱交換器單元10可以位于機器外殼的覆蓋區之內(如果空間允許的話)或者覆蓋區之外(如果空間不允許的話)。

在圖4中，洗滌機器30’包括具有外殼32’、室34’和集水槽36’的類似的配置。排水路徑44’是重力流動路徑，不需要泵。在室34’內，具有相關聯的篩網72的撇渣管70被用于流動到排水路徑44’的水。在該情況中，撇渣管70可以被舉起(手動地或自動地)以執行機器關閉排水過程。

在圖5的實施例中，機器30-s利用以串聯方式布置的多個板式熱交換器單元10A、10B，從而所有排出的污水流動穿過每個單元10A、10B，并且所有進入的干凈水流動穿過每個單元10B、10A。在圖6的實施例中，機器30-p也使用多個熱交換器單元10C和10D，但是所述單元是以并聯方式布置的，從而排出的污水中的一部分流動穿過單元10A并且另一部分流動穿過單元10B，而流入的干凈水的一部分流動穿過單元10A并且另一部分流動穿過單元10B。盡管在每個實施例中示出兩個板式熱交換器單元，但是應該意識到，三個或更多個也是可能的。在任何情況中，具有多個板式熱交換器單元的這樣的裝置可以提高熱轉移效率，特別是在機器的間隔約束條件限制單個熱交換器單元的可能的尺寸的情況中。

在應用中，板式熱交換器單元10應該被這樣選擇，以致在關閉機器時它不妨礙或延遲通常的機器排水時間。在整個機器排水操作期間，被送去下水道(例如，如在使用重力排水機器的情況中通過排水泵54或排水閥的操作控制的)的熱的污水溶液應該在排放之前被調溫到可接受的溫度，所述調溫是(例如，通過打開干凈水閥55)通過使干凈的冷水流動直至所有的污水被排出來獲得的。在關閉時，在調溫過程期間經預熱的干凈水(例如，在經過輔助器60之后并且在漂洗泵62的控制下)被傳送回到洗滌箱，并且隨后沿排水路徑44、44’返回，以將殘渣沖洗出板式熱交換器，由此防止板式熱交換器單元的堵塞。該擴展的下排操作為所述處理提供自清潔特征。在實踐中，每操作2小時便關閉機器以用于清潔是常見的，這意味著板式熱交換器單元10在一天的操作中應該被充分清潔。

為了執行一般的清潔操作(例如，機器的洗滌循環)和下排操作(例如，用于清潔)的目的，機器典型地包括控制器100，所述控制器100被連接以產生各種機器部件(例如，洗滌泵38、排水泵54或排水閥、漂洗泵62、輔助加熱器元件和干凈水進給控制閥55)的期望操作。下排控制可以是實時操作，該實時操作確保集水槽的完全排空和排水持續一些附加時間段，從而確保被漂洗系統傳送到室中的一些干凈的熱水也被向下傳送到排水路徑，以沖洗板式熱交換器單元。

如在本文中使用時，術語控制器旨在廣泛地涵蓋執行機器的控制功能或者所述機器的任何部件的控制功能的任何電路(例如，固態、專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA))、處理器(例如，共享的、專用的或群組的(group)——包括執行代碼的硬件或軟件)或其他部件，或者上文中的一些或全部的組合。

所描述的系統可以包括如下優點：如在緊湊的板式熱交換器上對排出的污水進行調溫，同時預熱到機器的干凈的冷水；從污水流抽取熱以用于再利用；整個熱交換器系統緊湊；在一些應用中使用重力而非泵；節水和回收能量；在任何時候關閉機器用于清潔時，板式熱交換器的自清潔減少/防止堵塞；以及在排放之前將污水調溫到低于可接受的IMC標準(即，低于140F)。

要清楚理解的是，上文的描述僅是為了圖示和舉例的目的，而并不意圖被解釋為限制性的，并且變化和修改是可能的。因此，其他實施例是預期的，并且可以在不背離本申請的范圍的情況下進行修飾和變化。例如，在圖示的實施例中，為了提高效率，排出的污水和流入的干凈水被設置為以逆流布置移動穿過板式熱交換器單元。然而，要意識到，在一些實施例中，流動也可以以并流布置穿過板式熱交換器單元。而且，器皿洗滌機的配置可以改變(例如，它可以是具有任何數目的區的輸送機式器皿洗滌機，其中污水源可以是來自所述區中的任一個，或者具有任何適合的配置的批量型器皿洗滌機)。