CN113508826B - 紧凑型炉 - Google Patents

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Abstract

公开一种紧凑型炉。该紧凑型炉包括：壳体，其具有用于接收食品的空腔；和一个或多个鼓风机，其用于将加热的空气引导到所述空腔中。该紧凑型炉还包括：空气偏转板，其联接到具有多个喷嘴的喷嘴板，所述空气偏转板用于捕获和引导加热的空气的一部分从所述鼓风机经由位于所述空气偏转板与所述喷嘴板之间的喷嘴而到所述空腔，同时允许离开所述鼓风机的其余的加热的空气经由不位于所述空气偏转板与所述喷嘴板之间的喷嘴而移动到所述空腔中，使得离开所有喷嘴而到所述空腔中的加热的空气的速度尽可能彼此接近。

Description

紧凑型炉
本申请是申请号为201480025248.1、名为“紧凑型炉”的中国发明专利的分案，该发明专利申请是2014年4月16日提交的、名为“紧凑型炉”的PCT国际申请进入中国国家的申请，其国际申请号为PCT/US2014/034357。
技术领域
本发明大体涉及一种紧凑型炉，并且特别涉及一种具有带密集空气冲击柱的高容量均匀空气流的紧凑型炉。
背景技术
对于常规炉，用于烹饪位于所述炉的空腔内部的食品的热能分布通常由加热源的机械构造决定。例如，常规炉可能包含：一个或多个可变速鼓风机，其能被设定成按特定的每分钟转数(RPM)经由一个或多个增压室(plenum)而输送给定体积的加热的空气。该快速移动的加热的空气的温度能够容易地被维持在或接近于温度控制反馈环路所设定的温度。
为了加速烹饪时间，一些炉采用被称为空气冲击的技术。空气冲击可以如下地实现：通过使加热的空气从一个或多个增压室快速地移动经过位于炉空腔的周缘中的一组喷嘴，由此，当该加热的空气刺穿包围置于所述炉空腔内的食品的温度梯度时，引起加热的空气柱与食品进行更直接的接触。由于食品表面处的更密集的空气柱能够提高来自该冲击空气的热传递的速率，因而烹饪时间缩短了。增加气流体积——其通常以每分钟立方英尺(CFM)测量——能够进一步缩短食品的烹饪时间，因为更多的热空气质量能够被移动经过食品的表面，由此提高对食品的热传递的速率。
然而，存在许多挑战来实现炉空腔内部的加热的空气的更高CFM和更密集空气柱。在给定的鼓风机速度下，减小喷嘴尺寸会增大空气速度，从而使空气柱密集，但是，由于减小的喷嘴尺寸所造成的背压的增加，空气体积也被减少。正好相反，也在给定的鼓风机的速度下，增大的喷嘴尺寸会增大空气体积，但会减小通过喷嘴的空气速度、并且使对于空气冲击过程很重要的空气柱松散。增大的鼓风机速度是一种常用的替代方案，但这种方法有问题在于：升高的鼓风机速度所在的较小的炉会引起在相对小的鼓风机增压室中的不均匀的空气分布。
发明内容
本发明提供一种用于均匀地加热置于紧凑型炉的相对小的炉空腔内的食品的改进方法。根据本发明的优选实施例，紧凑型炉包括：壳体，其具有用于接收食品的空腔；和一个或多个鼓风机，其用于将加热的空气引导到所述空腔中。所述紧凑型炉还包括：空气偏转板，其联接到具有多个喷嘴的喷嘴板，所述空气偏转板用于捕获和引导加热的空气的一部分从所述鼓风机经由位于所述空气偏转板与所述喷嘴板之间的喷嘴而到所述空腔，同时允许离开所述鼓风机的其余的加热的空气经由不位于所述空气偏转板与所述喷嘴板之间的喷嘴而移动到所述空腔中，使得离开所有喷嘴而到所述空腔中的加热的空气的速度尽可能彼此接近。
本发明的所有特征和优点将在以下详细的书面描述中变得显而易见。
附图说明
本发明本身及其使用的最佳模式、进一步的目标、和其优点，将通过参考说明性实施例的以下详细描述从而在结合附图阅读时最佳地得以理解，在附图中：
图1是根据本发明的优选实施例的紧凑型炉的正视图；
图2是根据本发明的优选实施例、图1的炉内的紧凑空腔的横截面视图；
图3a是根据本发明的优选实施例、图2的空腔内的三个顶部喷嘴板的立体视图；
图3b是根据本发明的优选实施例、图2的空腔内的三个顶部喷嘴板的横截面视图；
图4是根据本发明的优选实施例、图1的紧凑型炉内的一种加热和空气流系统的简图；
图5a至图5b是图4的加热和空气流系统内的顶部和底部喷嘴板的详细视图；以及
图6是附接到图5a的顶部喷嘴板的一种空气偏转板的详细视图。
具体实施方式
现在参照附图，特别是图1，描绘了根据本发明的优选实施例的紧凑型炉的正视图。如所示，紧凑型炉10由具有空腔12的壳体11限定。紧凑型炉10大体在尺寸上小于传统的炉，并且空腔12的占用面积(footprint area)范围在近似1.0平方英尺与2.5平方英尺之间，并且优选不大于近似4.0平方英尺。紧凑型炉10包括加热和空气流系统(稍后将详细描述)，以提供热能到空腔12，用于加热放置在空腔12内的任何食品。
操作者能够经由控制面板15输入操作参数，比如烹饪温度、烹饪时间、鼓风机速度等，以实行对放置在空腔12内的任何食品的烹饪控制。控制面板15优选以触摸屏实现，但它也可以以键盘和液晶显示器实现。
现在参考图2，描绘根据本发明的优选实施例的壳体11的横截面视图。任何旨在由紧凑型炉10烹饪的食品可被放置在空腔12内部，在该处食品将被加热。由于空腔12的占用面积相对小，放置在空腔12内的食品通常跨越空腔12的大致整个占用面积。如所示，壳体11还包含顶增压室25和底增压室28。顶增压室25被连接到顶部喷嘴板24a-24c。底增压室28被连接到底部喷嘴板27a-27c。顶部喷嘴板24A-24c、顶增压室25、底部喷嘴板27a-27c、和底增压室28是用于紧凑型炉10的所述加热和空气流系统的一部分。在顶增压室25和底增压室28中加热的空气，分别经由顶部喷嘴板24a-24c和底部喷嘴板27a-27c而气体连通于空腔12。
现在参考图3a，描绘了根据本发明的优选实施例的顶部喷嘴板24a-24c的立体视图。如所示，顶部喷嘴板24a包括多个孔31，顶部喷嘴板24b包括多个孔32，并且顶部喷嘴板24c包括多个孔33。优选地，多个孔31-33的每一个本身被形成为喷嘴。顶部喷嘴板24a中的孔31的位置(和数量)，相同于顶部喷嘴板24b上的孔32的位置以及顶部喷嘴板24c上的孔33的位置。基本上，孔31-33的每列是同心孔。另外，孔31稍大于孔32，并且孔32稍大于孔33。因此，顶部喷嘴板24a-24c能够被方便地堆叠在一起，以允许孔31-33的每列形成延伸的喷嘴状特征35，如图3b所示。此堆叠板配置本质上取代了下述需要：使用更多延伸的喷嘴以将更密集的热加压气流柱引导朝向放置在空腔12内的任何食品。
优选地，孔31，32和33的直径分别为近似0.575英寸、0.475英寸和0.375英寸。另外，在顶部喷嘴板24a-24c的每一个上，有近似每2.25平方英寸一个孔31，以允许每平方英寸有最大立方英尺每分钟(CFM)的空气流。底部喷嘴板27a-27c的配置分别大致相同于顶部喷嘴板24a-24c，而除开下述：顶部喷嘴板24a-24c中的喷嘴被偏移于底部喷嘴板27a-27c中的喷嘴，使得离开顶部喷嘴板24a-24c的空气所形成的空气柱被引导成处于离开底部喷嘴板27a-27c的空气所形成的空气柱之间。在本实施例中，虽然空气在图4中经由顶部增压室25和底部增压室26两者进入空腔12，但本领域技术人员应理解，空气能够只通过顶部增压室25和底部增压室26之中的一者进入空腔12。
现在参考图4，描绘了根据本发明的优选实施例、在紧凑型炉10内的加热和空气流系统的简图。如所示，该加热和空气流系统包括：位于紧凑型炉10的背面的加热器室41。加热器室41包括加热器49。在空气已被加热器49充分加热后，加热的空气然后被引导成：经由顶部鼓风机42到顶部增压室25并且经由底部鼓风机43到底部增压室28。顶部增压室25内形成的加压热空气，随后被引导成经由多个喷嘴状特征35而到空腔12，所述多个喷嘴状特征35由(从图3a-3b的)堆叠的顶部喷嘴板24a-24c形成。类似地，底部增压室28内形成的加压热空气，随后被引导成经由多个喷嘴状特征36而到空腔12，所述多个喷嘴状特征36由堆叠的底部喷嘴板27a-27c形成。尽管加热的空气示出被传送经由独立的鼓风机而送到顶部增压室25和底部增压室28，但是本领域技术人员应理解，加热的空气能够被传送经由单个鼓风机而到顶部增压室25和底部增压室28两者。
空腔12内的加热的空气，可以通过遵循路径z而经由位于空腔12内部的中央进气口44被返回到加热器室41。空腔12内的加热的空气，也可以通过遵循路径x(即顶部空气增压室25上方)而经由顶部进气口开口45以及通过遵循路径y(即底部空气增压室28下方)而经由底部进气口开口46被返回到加热器室41。中心进气口开口44、路径z、顶部进气口开口45、路径x、底部进气口开口46和路径y，被配置成允许最大CFM的空气流返回到加热器室41，优选每平方英寸空腔12占用表面积有超过2.5CFM的速率。
在本发明的优选实施例中，空腔12具有近似2.125平方英尺的占用面积。顶部喷嘴板24A-24C和底部喷嘴板27a-27c每一个包含：近似136个延伸的喷嘴状特征35，其结果得到近似每2.125平方英寸一个延伸的喷嘴状特征35。中央进气口开口44具有：通向加热器室41的近似22平方英寸的开放表面面积。顶部进气口开口45和底部进气口开口46的每一个具有：通向加热器室41的近似20平方英寸的开放表面面积。顶部鼓风机42和底部鼓风机43的每一个被配置成：当由带测量棒的TSI Velocicalc热金属丝风速计测量时，以近似每秒90英尺的平均速度输送通过顶部喷嘴板24a-24c和底部喷嘴板27a-27c中的延伸的喷嘴状特征35，而所述测量棒被放置在顶部喷嘴板24a-24c和底部喷嘴板27a-27c中的272个延伸的喷嘴状特征35的每一个的出口孔道处。顶部喷嘴板24c中的孔33的每一个具有近似0.375英寸的直径，从而产生近似0.11045平方英寸的孔面积，并且底部喷嘴板部27c大致相同于顶部喷嘴板24c。以平均测得的近似每秒90英尺的空气速度，穿过空腔12的空气的总体积在本优选实施例中被确定为近似1,100CFM，这相当于近似3.4CFM每平方英寸的空腔12占用面积。
现在参照图5a至图5b，示出了顶部喷嘴板24a和底部喷嘴板27a的细节。如所示，顶部喷嘴板24a包括：空气偏转板54，其被附接到最邻近顶部鼓风机42的其角部(或边缘)之一。空气偏转板54的详细简图示于图6。连同顶部喷嘴板24a的区段一起，空气偏转板54捕获并引导离开顶部鼓风机42的加热的空气的一部分经由位于空气偏转板54与顶部喷嘴板24a之间的各喷嘴而到空腔12中，而离开顶部鼓风机42的其余的加热的空气经由不位于空气偏转板54与顶部喷嘴板24a之间的喷嘴而进入空腔12中。空气偏转板54的尺寸和形状、以及空气偏转板54与顶部喷嘴板24a之间的高度，被选择成：允许所述离开顶部鼓风机42的空气的足够部分被引导经过位于空气偏转板54与顶部喷嘴板24a之间的顶部喷嘴板24a中的喷嘴，使得离开顶部喷嘴板24a-24c的所有喷嘴而进入空腔12中的空气的速度尽可能彼此接近。
类似地，底部喷嘴板27a包括：空气偏转板57，其被附接到最邻近底部鼓风机43的其角部(或边缘)之一。空气偏转板57的形状和尺寸应相似于(如果不相同的话)空气偏转板54。连同底部喷嘴板27a的区段一起，空气偏转板57捕获并引导离开底部鼓风机43的加热的空气的一部分经由位于空气偏转板57与底部喷嘴板27a之间的喷嘴而到空腔12中，而离开底部鼓风机43的其余的加热的空气经由不位于空气偏转板57与底部喷嘴板27a之间的各喷嘴而进入空腔12中。空气偏转板57的尺寸和形状、以及空气偏转板57与底部喷嘴板27a之间的高度，被选择成：允许所述离开底部鼓风机43的空气的足够部分被引导经过位于空气偏转板57与底部喷嘴板27a之间的底部喷嘴板27a中的喷嘴，使得离开底部喷嘴板27a-27c的所有喷嘴而进入空腔12中的空气的速度尽可能彼此接近。
对于离开顶部喷嘴板24a-24c和底部喷嘴板27a-27c的每一个中的136个延伸的喷嘴状特征35的空气的、具有每秒90英尺的平均速度的本实施例，离开那136个延伸的喷嘴状特征35的空气速度的标准偏差为近似每秒9英尺。
本领域技术人员将理解，源自空气偏转板54和57的益处不依赖于它们分别为多个喷嘴板24a-24c和27a-27c，并且空气偏转板54和57的布置——除附接到顶部喷嘴板24a和底部喷嘴板27a之外——的其它方式将产生类似的结果。
如已描述的，本发明提供一种具有用于加热食品的改进方法的紧凑型炉。
虽然本发明已参考优选实施例而特别示出和描述，但是本领域技术人员将理解，在其中可以在形式和细节上进行各种改变而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种炉，包括：
壳体；
空腔，其位于所述壳体内，用于容纳食品；
鼓风机，其将加热的空气输送到所述空腔；
喷嘴板，其具有多个喷嘴；以及
空气偏转板，其联接到所述喷嘴板，所述空气偏转板用于捕获和引导加热的空气的一部分从所述鼓风机经由被所述空气偏转板覆盖的喷嘴而到所述空腔，同时允许离开所述鼓风机的其余的加热的空气经由不被所述空气偏转板覆盖的喷嘴而移动到所述空腔中，使得离开所有喷嘴而到所述空腔中的加热的空气的速度尽可能彼此接近，所述喷嘴板允许所述加热的空气从所述鼓风机到所述空腔。
2.如权利要求1所述的炉，其中，所述多个喷嘴的直径是近似0.375英寸。
3.如权利要求1所述的炉，其中，所述喷嘴板具有近似每2.25平方英寸一个孔，以允许每平方英寸的空腔占用面积有最大立方英尺每分钟(CFM)的空气流。
4.如权利要求1所述的炉，其中，所述炉包括：三个空气进气口，用于收集来自所述空腔的加热的空气。
5.如权利要求4所述的炉，其中，所述三个空气进气口在三个正交方向上收集来自所述空腔的加热的空气。
6.如权利要求5所述的炉,其中,所述喷嘴板由多个堆叠在一起的板构成以提供多个同心孔而形成所述喷嘴。
7.如权利要求6所述的炉，其中，所述多个堆叠在一起的板各自包括多个孔，所述多个堆叠在一起的板一个上的孔都具有与另一个上的孔不同的直径，以及其中所述多个堆叠在一起的板堆叠成的所述多个喷嘴以将所述加热的空气引导到所述空腔而对所述食品进行加热。
8.如权利要求1所述的炉，其中，所述空腔包括第一增压室和第二增压室以将所述加热的空气引导到所述空腔而加热所述食品。
9.如权利要求1所述的炉，其中，所述喷嘴板由多个堆叠在一起的板构成以提供多个同心孔而形成所述喷嘴。
10.如权利要求9所述的炉，其中，所述多个堆叠在一起的板各自包括多个孔，所述多个堆叠在一起的板一个上的孔都具有与另一个上的孔不同的直径，以及其中所述多个堆叠在一起的板堆叠成的所述多个喷嘴以将所述加热的空气引导到所述空腔而对所述食品进行加热。
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