专利名称：混合等离子体生成设备和方法、以及利用混合等离子体的电加热烹饪设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生等离子体的方法和装置。特别地，本发明涉及利用水蒸汽作为 原材料生成氧和氢的复合等离子体的方法和装置。本发明还关注于利用复合等离子体产 生装置所生成的复合等离子体作为传递热能的介质的电热烹饪装置。
背景技术：
由于厨房靠近起居室，所以在大多数家庭中使用燃气的加热装置已经广泛地用 作烹饪装置。特别是在公寓中，城市燃气用作加热装置的燃料，而用于烹饪的电型加热 装置被限制性地使用。当燃料燃气燃烧时，燃气型加热装置生成大量的气体。所述气体在烹饪器具的 外表面周围形成高速流，因此与自然对流相比大大提高了传热率。正因如此，传热效率 升高，所以缩短了加热时间。管道是供应城市燃气所必需的，而铺设管道的成本相对较高。尽管燃气型加热 装置具备这些优点，但是，如果具有用于加热水或者房屋等的热量生成设施的热能供应 商、或者集中式公共加热设施可用，则城市燃气消耗量会较低，而配备城市燃气供应设 施的成本会浪费地较高。因为这些原因，有时由于供应商拒绝供应城市燃气，所以在希 望使用城市燃气的居民和城市燃气供应商之间已经存在冲突。在城市燃气只用于烹饪的 情况下，即使在城市燃气供应可能时，确定城市燃气费非常高以弥补对供应设施的投资 也是不可避免的。有时发生对这种用户的实际供应成本是使用用于加热的用户的5倍或 更高。尽管如此，使用电加热组件的典型电烹饪装置没有被广泛使用的原因是它们从 电加热组件到烹饪器具的低传热效率。在传统的用于烹饪的电加热装置中，来自加热组 件的热通过辐射或者自然对流被传递至烹饪器具，因此烹饪器具的外表面上的传热系数 较低(在每个刚体的外表面上都有非常薄的气体层，并且由于自然对流中气体流体(gas fluid)的速率很低，所以该气体层饪器具的外表面上的传热系数较低(在每个刚体的外表 面上都有非常薄的气体层，并且由于自然对流中气体流体(gas fluid)的速率很低，所以该 气体层用作隔热层)。因此，存在这样的问题，即对于传统的电热烹饪装置，传热效 率低和加热时间长。此外，由于从电加热组件的表面到空气中的热辐射率的限制，电加热组件具有 每单位长度辐射的能量的上限，所以单位面积内要铺设的电加热丝在长度上受限。这指 的是瓦特-密度，其在空气中的典型值是2 4W/cm2。也就是，尺寸是IOcmX IOcm的 电加热板只能够生成200 400W范围的热。因此，如果将电加热组件(电加热丝)安 装在与传统的电热烹饪装置相同的面积内以产生lkW，则电加热丝生成的热可能不会被 充分地辐射到空气中，从而一部分热可能被累积在金属丝(wire)中，这导致金属丝由于 过热而熔化。
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被称为“电磁炉(Induction Cooker) ”的采用感应电的烹饪装置已知为一种传统
的电热烹饪装置，但是，由于烹饪器具的下部的材料和形状的限制，它并没有被广泛使用。同时，已经开发出利用通过电解水获得的氧和氢的混合气体的加热设备。氢的 燃烧热如下H2+02 — H20+241518J/mole氢在空气中燃烧之后，可以如下将该燃烧热转变为对于所燃烧的气体体积的能
量密度假设H2 — 241518/5 = 48304J/mole因此，所燃烧的气体的可能达到的最高温度如下假设H2 — 1500°C此外，由于电解设备采用高浓度的碱性水溶液，所以处理材料较严格。阻 止通过电解获得的混合气体(氧+氢)的逆火可能是非常困难的，因为它在前往烧嘴 (combustion nozzle)的途中很容易被点燃。
发明内容
技术目标本发明的一个目的是提供用于生成可从作为经济、高效和安全的能源且不生成 污染物的水蒸汽的原材料获得的氧和氢的复合等离子体的装置、以及利用该装置生成复 合等离子体的方法。本发明的另一目的是提供具有远高于传统的燃气或者电型加热方法的良好的传 热效率并且能够减少加热时间的电热烹饪方法、以及由此的电热烹饪装置。本发明的又一目的是提供利用复合等离子体的电热烹饪装置以及方法，其在具 有电源的加热器的布置和形状上相对自由。本发明的又一目的是提供使用复合等离子体的电热烹饪装置以及方法，其中， 能够容易地完成例如运送、存储、使用燃料材料和防止逆火等的维护。本发明的又一目的是提供能够被安全使用的电热烹饪装置、以及由此的电热烹 饪方法。本发明的又一目的是提供能够降低构建和燃料消耗的成本的电热烹饪装置、以 及电热烹饪方法。本发明的又一目的是提供能够将环境污染降到最小的电热烹饪装置。技术解决方案根据本发明要实现上述其目的的一个方面，提供了一种用于生成复合等离子体 的装置，包括至少顶端打开的绝缘管；安装在绝缘管内部的喷嘴(blast nozzle)，用于 将水蒸汽喷(blast)向绝缘管的打开顶端；以及安装在绝缘管内部的放电部件，用于通过 将强能量施加至从喷嘴喷出的水蒸汽上使水蒸汽放电，从而将水蒸汽转变为氢等离子体 和氧等离子体的复合等离子体。根据示例性的构造，该放电部件包括缠绕在绝缘管周围并且包围着从绝缘管 喷出的水蒸汽的线圈；以及电源，用于对线圈供应高频电力，以使水蒸汽中发生高频感应放电，从而将水蒸汽转变为复合等离子体。根据另一示例性构造，放电部件包括布置在绝缘管的不同位置的第一放电电 极和第二放电电极；以及电源，用于对第一放电电极和第二放电电极供应DC或者AC电 力，以使被喷出的水蒸汽中发生电弧放电，其中水蒸汽通过电弧放电而被转变为复合等 离子体。优选的是，用于生成复合等离子体的装置还包括稀释流体供应器(dilution fluid supply),用于为绝缘管的内部供应稀释流体，以控制复合等离子体的温度。通过 它，可以防止复合等离子体的温度变得过高。该稀释流体包括水蒸汽、空气和水中的至 少任何一种。优选的是，用于生成复合等离子体的装置还包括蒸发器，用于利用电力将水 转变为水蒸汽并且为喷嘴提供水蒸汽。在这种情况下，优选的是，该装置还包括电导 率传感器，用于测量蒸发器中的水的电导率；以及控制部件，用于基于电导率传感器所 测量的信息，控制蒸发器中的水中包含的电解质的浓度以不超过预定值。根据示例性构 造，该控制部件包括排水器(water drainage)，用于将未蒸发的浓缩水排出蒸发器；供 水器(water supply)，用于补充从蒸发器中排出的水；水位传感器，用于测量蒸发器中的 水位；以及控制器，用于基于来自水位传感器的水位信息，控制从供水器供给的水量。 优选地，该蒸发器以电加热的方法将水转变为水蒸汽。为了适当地控制温度，优选的是，用于生成复合等离子体的装置还包括温度 传感器，用于测量复合等离子体的温度；以及控制部件，用于为了使复合等离子体的温 度保持在设定范围内，基于从温度传感器测量的温度，控制下列项中的至少任何一个 由放电部件施加在水蒸汽上的电能的强度、从喷嘴喷出的水蒸汽量、和添加至复合等离 子体的稀释流体量。同时，根据本发明要实现上述其目的的一个方面，提供了一种电热烹饪装置， 包括蒸发器，用于通过用电能加热其中的水而生成水蒸汽；喷嘴，用于喷出从蒸发器 供应的水蒸汽；以及安装在喷嘴周围的绝缘体中的放电部件，用于通过将强能量施加到 从喷嘴喷出的水蒸汽上而使水蒸汽放电，从而将水蒸汽转变为氢等离子体和氧等离子体 的复合等离子体，其中复合等离子体用作用于烹饪器具的能量传递介质。优选的是，该电热烹饪装置还包括温度控制单元，其具有用于将稀释流体添 加至复合等离子体以控制复合等离子体的温度的稀释流体供应器。此外，还优选的是， 该电热烹饪装置还包括温度传感器，用于测量复合等离子体的温度；以及控制单元， 用于基于从温度传感器测量的温度控制温度控制单元，从而不让复合等离子体的温度超 出预定的范围。此处，可使用水、水蒸汽和空气中的至少任何一种作为稀释流体。优选地，蒸发器包括用于排出蒸发器中未蒸发的浓缩水的排水器。在该情况 下，该电热烹饪装置可以还包括供水器，用于补充从蒸发器排出的水；水位传感器， 用于测量蒸发器中的水位；以及控制器，用于基于来自水位传感器的水位信息控制从供 水器供给的水量。还优选的是，该电热烹饪装置还包括电导率传感器，用于测量蒸发器中水的 电导率；以及控制器，用于基于从电导率传感器测量的值，控制排水器排出蒸发器中的 浓缩水，以便不让蒸发器中的水中包含的电解质的浓度超过预定值。
在该电热烹饪装置中，放电部件的实施例包括布置在绝缘管的不同位置的第 一放电电极和第二放电电极；以及电源，用于对第一放电电极和第二放电电极供应DC 或AC电力，以使被喷出的水蒸汽中发生电弧放电，其中水蒸汽通过电弧放电而被转变为 复合等离子体。放电部件的另一实施例包括缠绕在绝缘管周围并且包围着从绝缘管喷 出的水蒸汽的线圈；以及电源，用于对线圈供应高频电力，以使水蒸汽中发生高频感应 放电，从而将水蒸汽转变为复合等离子体。优选地，该电热烹饪装置还可以包括定时器，用于设置烹饪装置的允许使用时 间，以便在烹饪装置的经过的操作时间超过允许使用时间时，自动切断电源。同时，根据本发明要实现上述目的的又一方面，提供了一种生成复合等离子体 的方法，包括步骤通过喷嘴喷出水蒸汽；以及通过将强电力施加至从喷嘴喷出的水蒸 汽上以使水蒸汽放电，将水蒸汽转变为氢等离子体和氧等离子体的复合等离子体。优选地，生成复合等离子体的方法还可以包括步骤通过将稀释流体添加至复 合等离子体，将复合等离子体的温度控制在期望的温度范围内。此处，可以使用从水蒸 汽、水和空气的组中选择的任何一个作为稀释流体。优选的是，生成复合等离子体的方法还可以包括步骤测量复合等离子体的温 度；以及为了使复合等离子体的温度保持在设置范围内，基于所测量的温度，控制下列 项中的至少任何一个加至水蒸汽的电能的强度、从喷嘴喷出的水蒸汽量、和添加至复 合等离子体的稀释流体量。优选地，生成复合等离子体的方法还可以包括步骤通过电加热水将水转变为 水蒸汽，并且供应水蒸汽作为用于生成复合等离子体的原材料。此外，优选的是，生成 复合等离子体的方法还可以包括步骤在加热蒸发器中所容纳的水的同时，测量蒸发器 中水的电导率；以及基于所测量的电导率，控制热蒸发器中的水中所包含的电解质的浓 度，以便电解质的浓度不可超过预定值。此外，优选的是，电解质浓度控制步骤可以包 括步骤当蒸发器中的水中包含的电解质的浓度超过预定值时，将未蒸发的浓缩水排出 蒸发器；以及向蒸发器补充水。还优选的是，生成复合等离子体的方法还可以包括步 骤测量复合等离子体的温度，并且切断用于生成复合等离子体的电源。有益效果本发明尽管采用电加热方法，却能够利器具有高温和相对高的能量密度的复合 等离子体来提高传热效率，并且，虽然利用尺寸缩小的加热装置，其也能够使加热时间 缩短。此外，本发明能够在利用复合等离子体的电热烹饪系统的组件的布置和形状 (包括电源)的设计中，提供相对较大的自由度。本发明还通过用安全的水来替代例如LPG、LNG和煤油等的相对危险的燃料， 在燃料的输送、存储、使用和抗逆火的管理中提供方便。当地震或火灾发生时，根据本发明的电热烹饪系统比使用城市燃气作为燃料的 情况更安全，这是因为本发明能够几乎不允许气体泄漏。此外，如果使用本发明，则无需分别安装例如燃气管等设施，所以可以降低用 于配置电热烹饪系统和使用燃料的成本。本发明能够通过抑制例如CO或者CO2气体等有害气体的生成，使环境污染减到最小。
图1是示出根据本发明的实施例使用复合等离子体的电热烹饪装置的功能构造 的框图；图2是图1所示的电热烹饪装置中的温度控制的流程图；图3是用于控制蒸发器中所容纳的水中的电解质的浓度的流程图；图4图示了图1所示的喷嘴的示例性构造；以及图5图示了图1所示的喷嘴的另一示例性构造。
具体实施例方式在下文中，将参照附图对本发明进行详细描述。如果用于烹饪的加热装置使用电作为其能源，则将是非常经济的，这是由于不 需要额外的钱来安装电源公用设施。此外，在其使用期间不出现温室气体，而且热能转 变率也很高。如果可以提高传热效率就真是太好了。能够提高传热效率的方法是使高温流体沿着诸如烹饪器具等的待加热对象的外 表面高速流动。通过这样做，几乎不能沿着烹饪器具的外表面形成薄的停滞层，因此提 高了传热效率，这是因为，停滞层由于其传热效率低而用作绝热层，因此是降低传热效 率的主要原因。对于该方法，处于高速流体状态的能量传递介质是必需的。因为水蒸汽或者空 气是安全且无污染的，所以其是流体状态的介质的最合适的材料。(对于作为用于燃烧的 典型气体的甲烷和丙烷气体，水蒸汽或者CO2气体起能量传递介质的作用。但是CO2是 温室效应的主要原因。)然而，由于水蒸汽或空气由于其每单位量流体的能量运送能力小 而只能传递少量的能量，所以水蒸汽或空气并不适合于用作用于烹饪的加热源。如果这 些材料被转变为等离子体并用作能量传递介质，则可以提高传热效率。例如，如果将水 蒸汽电解为高温的复合等离子体(氢离子和氧离子的等离子体)，并且将该复合等离子体 用作能量传递介质，则不管烹饪器具的形状或材料，都可以实现较高的传热效率。因为“复合等离子体”的温度通常超过6000°C，所以使得与烹饪器具接触的能 量传递介质的流体的能量密度较高。此外，流体本身直接经过烹饪设备的表面，因此其 提供高的传热效率。当从水电解获得的氢和氧的“复合气体”燃烧时，其能量密度较 低，使得火焰的中心处的温度大约是1000 1500°C。也就是，复合等离子体的能量密度 是氢和氧的“复合气体”的4倍或者更高。能量密度的这种程度高于或者等于城市燃气 或者丙烷气体的能量密度的程度。即使在缩小加热设备的尺寸的情况下，也可以缩短加 热时间。本发明使用诸如复合等离子体等的高温流体作为热源，S卩，用以加热待加热对 象的能量传递介质。水(水蒸汽)用作用于产生复合等离子体的优选的原材料。如果将 电能施加至水，则水被电解为氢和氧，其形成它们的复合等离子体的环境。氢等离子体 和氧等离子体的复合等离子体具有高水平的热力学能。在本发明的烹饪装置中，它将热 传递给待加热的对象。复合等离子体可依赖于生成其的烹饪装置的结构而具有非常高的
9温度。在那种情况下，可以构造烹饪装置，以便在将热传递给烹饪器具之前，将用于稀 释的气体(不包括水蒸汽或空气)添加至复合等离子体中，以将复合等离子体的温度降 低到期望的水平。图1图示了基于这种基本概念而被配置用于在大气压力下产生高温的“复合等 离子体”的电热烹饪装置100。因为配备有从其排出(discharge)流体的喷嘴，电热烹饪 装置100被构造以使高温流体直接与诸如烹饪锅、风扇(fly fan)、牲畜(cattle)等的待加 热的对象接触，这使传热系数较大，从而提高了传热效率。为此，电热烹饪装置100具 有用于产生复合等离子体并加热待加热的对象的等离子体生成单元120。另外，电热烹饪 装置100可以包括输入单元110、感测单元170、温度控制单元180和控制单元190。首先，将描述等离子体生成单元120。等离子体生成单元120将电能施加至作为 原材料的蒸汽状态中的水，以生成用作用于向待加热的对象传递热能的介质的氢和氧的 复合等离子体。如图1所示，等离子体生成单元120具有电源130、供水器140、蒸发器 150和等离子体生成器165。气体状态中的水(即，水蒸汽)是生成复合等离子体所必需的。可以从电热烹 饪装置100的外部供应水蒸汽，但是优选的是，烹饪装置100配备有用于将水转变为水蒸 汽的水蒸汽生成部件。在图1中，图示了水蒸汽生成部件。该水蒸汽生成部件具有蒸发器150。众所 周知，有两种将水转变为水蒸汽的方法一种是升高温度的方法(“加热方法”)，另一 种是降低压力的方法(“降压方法”)。它们中的任何一种都可以应用于本发明，但是 加热方法比降压方法更简单而且更划算。电加热方法是加热方法中简单的一个。存在几 种电加热方法。例如，适用于本发明的方法是利用由电流流过的电阻器所生成的焦耳 热的电阻加热方法；利用位于AC磁场中的导体中的磁滞损耗或者涡流损耗所生成的热的 感应加热方法(高频加热是此方法的一个示例)；以及通过利用微波使水分子振动而生成 水蒸汽的微波加热方法。此外，电弧加热方法、电介质加热方法、红外线加热方法、电 子束或激光束加热方法也适用于本发明。因为这些方法是众所周知的，所以此处将不给 出关于它们的详细说明。例如，在电阻加热法中配置的蒸发器150中，电阻器被埋在能够容纳约 50-500CC的水的蒸发器容器154的底部。如果电流流过电阻器，则水被加热并且被转变 为水蒸汽。蒸发器容器154与延伸至每个喷嘴部分160的蒸汽供应管155连接。在蒸汽 供应管155中，安装蒸汽排出阀(discharge valve) 152。如果用户通过输入单元110将指 令给予控制单元190，以使能够控制供应给每个喷嘴部分160的水蒸汽的量，则控制单元 190控制蒸汽排出阀152以调节供应给每个喷嘴部分160的水蒸汽的量。作为另一个示 例，如果可以容易地控制供应给喷嘴部分160的水蒸汽的量，则可能不需要蒸汽排出阀 152。优选地，蒸发器容器154可以具有水位调节器、入口水量控制器和水蒸汽排出量控 制器。通过加热，水蒸汽容器154中所容纳的水被蒸发为水蒸汽，并且经由蒸汽供应 管155将所生成的水蒸汽供应给每个喷嘴部分160。可以在蒸发器150中或在蒸发器150 外实施将水蒸发成水蒸汽所需的电力供应。水蒸汽生成部件还可以包括用于稳定地对蒸发器150供应所需要的水量的供水器140。因为在烹饪装置100的操作期间水在蒸发器150中被连续消耗，所以需要以其被 减少的量连续地或者间歇地对蒸发器150供水。向蒸发器150供应生成水蒸汽所需的水， 这可以由用户手动完成，但是也可通过如下的构造来供水，在该构造中，单独地准备连 接至蒸发器容器154的供水器140，并且迫使来自供水器140的水在预定的压力(约IkPa 或更大)下被供应。例如，供水器140可以连接至诸如水管等的供水设施(未示出)以 向蒸发器150供水。如图1所示，供水器140可以包括安装在连接至蒸发器150的给水 管(water feed pipe) 142中的进水阀(water feed valve) 141。在这种配置中，如果用户经由 输入单元110指示控制单元190控制要供应给蒸发器150的水量，则控制单元190将控制 进水阀141，并且可以通过阀控制来控制供给给蒸发器150的水量。在供应给蒸发器150的水中，只有纯净水被蒸发，而水中的电解质被留下而没 有被蒸发。因此，蒸发器150中长时间的未蒸发的剩余的水(浓缩水)包含大量的电解 质。如果不排出浓缩水，则电解质可沉淀在用于电解的电极上、或者在蒸发器150的表 面上，这可能是导致蒸发器150的性能下降的原因。因此，优选的是，应当将蒸发器150 中的至少一部分水以液态排出，并且与新鲜的水交换以防止电解质从水中沉淀。在确定 (控制)要被排出的水量时，为了调节电解质的浓度，测量并控制蒸发器150和/或喷嘴 部分160的电导率(电阻的倒数值)以不超过预定的极限值。因为水中的导电现象与来 自电解质电离的离子的浓度(正常浓度)成正比，所以可以通过控制电导率来调节电解质 的浓度。通过这样做，可防止电解质在蒸发器150和/或喷嘴部分160上沉积。原因如下。在蒸发器150中，在供水量F、所供给的水中电解质的浓度CF、蒸 发的(或者电解的)水量Cv、排出的水量D以及所排出的水中电解质的浓度Cd间建立下 列方程。此外，因为蒸发器150中的电解质的浓度Cc几乎均勻而与位置无关，所以蒸发 器150中电解质的浓度Cc基本上等于排出的水中电解质的浓度CD。因此，建立下列质 量平衡方程F = V+DF · Q = V · Cv+D · CdCc = CdR = —......(1)
F在上面的方程中，R为排出率(排出的水与所供给的水的比率)。因为只有纯净水被蒸发或者被电解，所以沉淀或电解流中不包含电解质。艮口， Cv = 0。因此，上面的方程(1)可以被写为如下
FCr 二 一 χ Cf
DCc =-xCF……(2)
R根据方程(2)，蒸发器150中电解质的浓度与排出率成反比。S卩，当没有排出 时，R = O而Cc无穷大，因此所有的电解质都被累积且沉淀在蒸发器150上。为了抑制蒸发器150中电解质的沉积，优选地，水蒸汽生成部件还可以包括排 水器151。排水器151被布置在蒸发器150的一部分处，以便能够排出蒸发器150中所容纳的水中未蒸发的水(浓缩水)。当然，需要供水器140来将水送入蒸发器150，以补充 从蒸发器150排出的水量，并且这种对给水的控制可以由控制单元190和水位传感器(下 面所描述的)执行。如图1所示，例如，可以以连接至蒸发器150的排水管(discharge pipe)的形式构成排水器151。优选的是，将排水阀(drain valve) 151a安装在排水管中。 还优选的是，排水阀151a可以通过控制单元190控制，以便调节蒸发器150的水中所包 含的电解质的浓度。这种配置防止蒸发器150的水中所包含的电解质沉积在电源130的 电极上或者蒸发器150的内部，其中它们的性能将由于电解质的沉积而降低。也就是， 水中的电导率与从电解质电离的离子的浓度(正常浓度)成正比，于是可以通过控制电导 率来调节电解质的浓度，如图3所示。同时，等离子体生成器165包括一个或多个喷嘴部分160。优选地，喷嘴部分 160的数量大约为3个或者更多个，并且它们以相等的距离间隔开，以便均勻加热烹饪器 具的底部。由蒸发器150供给的水蒸汽通过每个喷嘴部分160喷出，并且所喷出的蒸汽 被供应电能并且被转变为氢和氧的复合等离子体。从喷嘴部分160生成的复合等离子体 是一种高温流体，并且使喷嘴部分160之上的对象被加热。特别地，复合等离子体沿着 诸如烹饪锅等的待加热对象的外表面以相对高的速率流出，所以在所述对象的外表面上 不形成绝热层。沿着刚体表面流动的气体的传热系数h随着气体的速率Vg的增加而增加Ch大约 与乂/成正比。对于此，参考下面的方程(3))。
权利要求
1.一种用于生成复合等离子体的装置，包括绝缘管，其至少顶端打开；安装在所述绝缘管内部的喷嘴，用于朝着所述绝缘管的打开的顶端喷出水蒸汽；以及安装在所述绝缘管内部的放电部件，用于通过向从所述喷嘴喷出的水蒸汽施加强能 量而使所述水蒸汽放电，以便将所述水蒸汽转变为氢等离子体和氧等离子体的复合等离 子体。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述放电部件包括线圈，其缠绕在所述绝缘管 周围并且包围着从所述绝缘管喷嘴喷出的水蒸汽；以及电源，用于对所述线圈供应高频 电力，以使所述水蒸汽中发生高频感应放电，从而将所述水蒸汽转变为所述复合等离子 体。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述放电部件包括布置在所述绝缘管的不同位 置上的第一放电电极和第二放电电极；以及电源，用于对所述第一放电电极和所述第二 放电电极供应DC或AC电力，以使所喷出的水蒸汽中发生电弧放电，其中所述水蒸汽通 过所述电弧放电被转变为所述复合等离子体。
4.如权利要求1所述的装置，还包括稀释流体供应器，用于对所述绝缘管的内部供应 稀释流体，以控制所述复合等离子体的温度。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述稀释流体是从由水蒸汽、空气和水组成的组中 选择的至少任何一个。
6.如权利要求1所述的装置，还包括蒸发器，用于通过电力将水转变为水蒸汽，并且 用于对所述喷嘴提供水蒸汽。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述蒸发器以电加热的方法将水转变为水蒸汽。
8.如权利要求6所述的用于生成复合等离子体的装置，还包括电导率传感器，用 于测量所述蒸发器中的水的电导率；以及控制部件，用于基于由所述电导率传感器测量 的信息，将所述蒸发器中的水中包含的电解质的浓度控制为不超过预定值。
9.如权利要求8所述的用于生成复合等离子体的装置，其中所述控制部件包括排 水器，用于将未蒸发的浓缩水排出所述蒸发器；供水器，用于补充从所述蒸发器排出的 水；水位传感器，用于测量所述蒸发器中的水位；以及控制器，用于基于来自所述水位 传感器的水位信息，控制从所述供水器供给的水量。
10.如权利要求1所述的装置，还包括温度传感器，用于测量所述复合等离子体的 温度；以及控制部件，用于为了使所述复合等离子体的温度保持在设置的范围内，基于 从所述温度传感器测量的温度，控制下列项中的至少任何一个由所述放电部件施加至 水蒸汽的电能的强度、从所述喷嘴喷出的水蒸汽的量、以及向所述复合等离子体添加的 稀释流体的量。
11.一种电热烹饪装置，包括蒸发器，用于通过电能加热其中的水来生成水蒸汽；喷嘴，用于喷出从所述蒸发器供应的水蒸汽；以及安装在所述喷嘴的周围的绝缘体中的放电部件，用于通过向从所述喷嘴喷出的水蒸 汽施加强能量而使水蒸汽放电，以便将所述水蒸汽转变为氢等离子体和氧等离子体的复合等离子体，其中所述复合等离子体用作烹饪器具的能量传递介质。
12.如权利要求11所述的电热烹饪装置，还包括温度控制单元，其具有稀释流体供应 器，用于向所述复合等离子体添加稀释流体以控制所述复合等离子体的温度。
13.如权利要求12所述的电热烹饪装置，还包括温度传感器，用于测量所述复合 等离子体的温度；以及控制单元，用于基于从所述温度传感器测量的温度，控制所述温 度控制单元，以便不使所述复合等离子体的温度超出预定范围。
14.如权利要求12所述的电热烹饪装置，其中所述稀释流体包括水、水蒸汽和空气中 的至少任何一个。
15.如权利要求11所述的电热烹饪装置，其中所述蒸发器包括排水器，用于排出所述 蒸发器中未蒸发的浓缩水。
16.如权利要求11或15所述的电热烹饪装置，还包括供水器，用于补充从所述蒸 发器排出的水；水位传感器，用于测量所述蒸发器中的水位；以及控制器，用于基于来 自所述水位传感器的水位信息，控制从供水器供给的水量。
17.如权利要求11所述的使用复合等离子体的电热烹饪装置，还包括电导率传感 器，用于测量所述蒸发器中的水的电导率；以及控制器，用于基于从所述电导率传感器 测量的值，控制所述排水器排出所述蒸发器中的浓缩水，以便不使所述蒸发器中的水中 包含的电解质的浓度超过预定值。
18.如权利要求11所述的电热烹饪装置，其中所述放电部件包括布置在所述绝缘 管的不同位置上的第一放电电极和第二放电电极；以及电源，用于对所述第一放电电极 和所述第二放电电极供应DC或AC电力，以使所喷出的水蒸汽中发生电弧放电，其中所 述水蒸汽通过所述电弧放电被转变为所述复合等离子体。
19.如权利要求11所述的电热烹饪装置，其中所述放电部件包括线圈，其缠绕在 所述绝缘管周围并且包围着从所述绝缘管喷嘴喷出的水蒸汽；以及电源，用于对所述线 圈供应高频电力，以使所述水蒸汽中发生高频感应放电，从而将所述水蒸汽转变为所述 复合等离子体。
20.如权利要求11所述的电热烹饪装置，还包括定时器，用于设置所述烹饪装置的允 许的使用时间，以便在所述烹饪装置的经过的操作时间超过所允许的使用时间时，自动 切断电源。
21.如权利要求11所述的电热烹饪装置，还包括温度传感器，用于测量所述复合 等离子体的温度；以及控制单元，用于在由所述温度传感器测量的温度超过设定范围的 情况下，控制以切断到放电部分的电源。
22.—种生成复合等离子体的方法，包括步骤通过喷嘴喷出水蒸汽；以及通过向从所述喷嘴喷出的水蒸汽施加强电力使水蒸汽放电，将所述水蒸汽转变为氢 等离子体和氧等离子体的复合等离子体。
23.如权利要求22所述的生成复合等离子体的方法，还包括步骤通过向所述复合 等离子体添加稀释流体，将所述复合等离子体的温度控制在期望的温度范围内。
24.如权利要求23所述的生成复合等离子体的方法，其中所述稀释流体是从由水蒸汽、水和空气组成的组中选择的任何一种。
25.如权利要求24所述的生成复合等离子体的方法，还包括步骤测量所述复合等 离子体的温度；以及为了使所述复合等离子体的温度保持在设置的范围内，基于所测量 的温度，控制下列项中的至少任何一个施加至所述水蒸汽的电能的强度、从所述喷嘴 喷出的水蒸汽的量、以及向所述复合等离子体添加的稀释流体的量。
26.如权利要求22所述的生成复合等离子体的方法，还包括步骤通过电加热水而 将水转变为水蒸汽，并且供应水蒸汽作为用于生成所述复合等离子体的原材料。
27.如权利要求26所述的生成复合等离子体的方法，还包括步骤在加热蒸发器中 容纳的水的同时，测量所述蒸发器中的水的电导率；以及基于所测量的电导率控制所述 蒸发器中的水中包含的电解质的浓度，使得所述电解质的浓度不超过预定值。
28.如权利要求27所述的生成复合等离子体的方法，其中所述电解质浓度控制步骤包 括步骤当所述蒸发器的水中包含的电解质的浓度超过预定值时，将未蒸发的浓缩水从 所述蒸发器排出；以及向所述蒸发器补充水。
29.如权利要求22到28中的任何一项所述的生成复合等离子体的方法，还包括步 骤测量所述复合等离子体的温度；以及切断用于生成所述复合等离子体的电源。
全文摘要
本发明公开了一种生成复合等离子体的装置和方法，以及使用复合等离子体的电热烹饪装置。该电热烹饪装置包括蒸发部分，其通过电能加热内部存储的水以生成水蒸汽；喷嘴，其喷出从蒸发部分提供的水蒸汽；以及放电部分，其被部署在喷嘴周围的绝缘体处，用于向从所述喷嘴喷出的蒸汽施加强电能，以便使所述水蒸汽放电并将所述水蒸汽转变为包括氢等离子体和氧等离子体的复合等离子体，其中该复合等离子体用作用于烹饪装置的能量传递介质。因此，通过在采用电加热方法的同时使用具有相对高的能量密度的高温复合等离子体，本发明可以提高传热效率，并且甚至对于尺寸缩小的烹饪设备而缩短了加热时间。
文档编号H05H1/24GK102017812SQ200980114611
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月26日 优先权日2008年3月3日
发明者李秉哲 申请人:李秉哲