CN1139304C - 带有对流和微波加热的家用烤箱 - Google Patents

Abstract

一种至少部分通过热气流和至少部分通过微波能烹饪食品(12)的烤箱(10)，该烤箱包括一壳体(14)和一导管(20)，该壳体形成一接纳被烹饪的食品的烹饪室(16)，该导管提供在烹饪室外侧腔室底部和腔室顶部之间的气体连通，该导管(20)还作为热气强制通风系统。较佳的是，导管具有比烹饪室的空间的自由容积小的空间自由容积，且烤箱还具有使用者可操作的数据输入系统(204)，以提供顾客烹饪和/或顾客最终加工的能力。

Description

带有对流和微波加热的家用烤箱

相关申请的交叉关系

本发明是美国专利申请第08/863,671；09/053,960；09/064,988和09/169,523号的部分接续申请。

本发明的技术背景

本发明涉及一种烹饪家用烤箱里的食品的烤箱，特别涉及一种家用烤箱，它可快速烹饪所述食品。

由透波歇夫(TurboChef)、本发明的受让人所共同拥有的McKee的美国专利第5,254,823号、第5,434,390号和第5,558,793号(下面统称透波歇夫专利)涉及快速烹饪烤箱。其中介绍的烤箱主要是商用烤箱，部分地是因为它的必须具有的体积，部分地使因为它们缺少家用的、消费者操作的烤箱所必须的特征(与职工操作的烤箱相反)。透波歇夫专利在这里被参考引用。

如下面将要介绍的，有许多理由说明，将商用设备转变成家用设备导致许多新的、必须解决的问题。例如，尽管商业设施(诸如酒店或快餐店)使用定量控制技术，以确保具体食品的各部分总体上具有相同的大小、重量、密度、外形和尺寸，而在家用情况下，烤箱将经受食品的大小、重量、密度、外形和尺寸的巨大变化。一种成功的烤箱必须能适应这些变化因素。例如，在商用烤箱里烹饪的汉堡包的前后一般具有相同的大小、重量和形状。另一方面，在家用烤箱里，连续烹饪的汉堡包的大小重量和形状可能显著改变，诸如0.3磅的小的、圆的、薄的汉堡包至0.7磅的大的、正方形的、厚的汉堡包。因此，可能要求食品的“顾客最终加工”。

因此，本发明的一个目的是提供一种烤箱，它能快速烹饪食品，其中，该烤箱适合于家庭使用。

本发明的另一个目的是提供一种烤箱，在一个实施例里，它包括可由使用者可操作的顾客最终加工装置。

本发明的还有一个目的是提供这样一种烤箱，在一个实施例里，它非常紧凑而适合于家用。

本发明的再一个目的是提供这样一种烤箱，它在制造、使用和维修方面是容易的和廉价的。

本发明的简要说明

现在已经发现，本发明的上述的和相关的目的至少在一种通过热气流烹饪食品的烤箱中得以实现。其壳体限定一烹饪室和导管结构，该烹饪室具有顶部、底部和在它们之间的、以便接纳被烹饪的食品的支承装置，而导管结构提供在腔室底部和顶部之间的烹饪室外侧的气体连通。导管结构还可用作一热气体强制通风系统，它包括的供气体用的总的空间自由容积小于烹饪室里的供气体用的总的空间自由容积。与烹饪室有关的是在腔室顶部附近的、将来自导管结构的气体引导至在烹饪室里的食品上的引导装置，和在腔室底部附近的、将来自烹饪室的气体引导返回至导管结构里的返回装置。与导管结构有关的是热能源，它加热在导管结构里的气体。该烤箱还包括流动装置和控制设备，流动装置使来自返回装置的气体通过导管结构流动到引导装置，而控制设备改变气流进入所述烹饪室的有效的容积流速和/或气流进入烹饪室的温度。该烤箱较佳的是还包括使用者可操作的顾客最终加工装置，以便在已经烹饪的食品上进行顾客最终加工，从而进一步加热食品，进一步烘焦食品，或一起进行，和/或使用者可操作的顾客最终加工装置，以便通过在烹饪周期的余下时间里减少食品的进一步加热、在烹饪周期的余下时间里减少食品的进一步烘焦、或一起进行而产生部分烹饪食品的顾客烹饪。

该烤箱还包括通过微波能至少部分地烹饪在烹饪室里的食品的微波装置、一般通过控制装置鉴别在烹饪室里被烹饪的食品的、使用者可操作的输入装置、以及将使用者可操作的鉴别内容转换成分类烹饪程式的装置(诸如处理机)。该分类烹饪程式指定了在烹饪周期的所有过程的烹饪参数，包括每个过程的烹饪时间，在各烹饪时间使用热气能量的百分比，并在该烹饪时间使用微波能量的百分比。

附图的简要说明

通过结合附图阅读有关本发明较佳实施例的详细说明，将更全面地了解本发明的上述的和其它的目的、特征和优点。

图1是按照本发明的一烤箱的立体图；

图2是沿图1中的2-2线的剖视图；

图3是沿图2中的3-3线的剖视图；

图4是沿图1中的4-4线的剖视图；

图5是其基本零件的立体分解图；

图6a是一已经烹饪的食品的顾客最终加工的显示器的前视图；

图6b和6c是分别表示带有标记的具体最终加工的前视图，该标记是通过使用者增加烘焦量和/或烹饪(加热)量输入的；以及

图7a是表示“顾客烹饪”一部分烹饪的食品的量的显示器的前视图；

图7b和7c是分别显示标记的前视图，该标记是通过使用者减少进一步烘焦量和/或进一步烹饪(加热)量输入的。

较佳实施例的详细说明

虽然本发明按照适合于家用的、可单独放置的或台式的烤箱来描述，但对于烹饪技术领域内的技术人员来说非常清楚的是，按照本发明的烤箱也可以是一嵌壁式装置(即安装在一墙壁里，从而只有该结构的前部露出)，或是一控制台式样，它具有可放置在地板上的支脚，或是其它式样。实际上，可发现家用烤箱在商业单位、特别是较小的商业单位、或迄今未预料到的其它场合是非常有用的。

虽然在透波歇夫专利中所述类型的商用烤箱可具有30＂×30＂×33＂的尺寸，但按照本发明的家用烤箱的较佳实施例的尺寸在高度上约是15英寸(包括可调支脚所需要的另外3英寸)，在宽度上约是28英寸，在深度上约是25英寸(包括从该装置前面突出的手柄所需要的另外约2英寸)。15＂×28＂×25＂的家用装置的重量约是140磅，显著地小于透波歇夫专利中所述的30＂×30＂×33＂的商用烤箱的540磅。

这里使用的标号大致与透波歇夫专利附图中的标号对应，以便表示相同的结构或相同的功能。

现在参看附图，具体地说是图1-7，它显示了按照本发明的一复合烤箱10，以便利用热空气流和/或微波烹饪来烹饪食品12(见图4)。除非另有说明，术语“空气”和“空气流”与说明书中的“气体”和“气流”可互换使用。烤箱10总的包括一壳体14、一用来接纳被烹饪的食品12的烹饪室16、以及在烹饪室16的底部和顶部之间的、有选择地提供向所述烹饪室16外的气体连通的导管结构20。具体地说，气体连通或导管结构20包括一进气导管22(但不是必需的，它位于烹饪室16的顶部附近)以便让热的预烹饪气体进入烹饪室16，以及一排气导管24(但不是必需的，它位于烹饪室16的底部附近)以便让较冷的烹饪后的气体离开烹饪室16。气流经过一吹风机40(下面讨论)，并且也可经过净化设备300。

较佳的是，导管结构20还作为一容积有限的强制通风系统，它包含(在瞬间的基础上)少量的气体(当烤箱使用时，通常是热的)。由导管结构20形成的“有效的”强制通风系统相对于上述的透波歇夫专利中的强制通风系统/贮槽显著地减少了容积。这样，在本发明的较佳实施例里，烹饪室16具有供约1600立方英寸的气体用的自由容积或未占容积，而导管结构20(从一端到另一端)具有供约1100立方英寸的气体用的自由容积或未占容积。因此，在本发明里，导管装置相对烹饪室的供气体用的自由容积的比例较佳的是小于1，最好约是0.68(相反，透波歇夫专利中的导管结构(强制通风系统/贮槽)相对烹饪室供气体用的自由容积的比例大于1，较佳的是约1.5)。

导管结构20较佳的是(但不是必需的)具有如图所示的、设置在其中的、相关的热能源25，以便加热在导管结构20中的“快速流动的”气体。热能源25较佳的是许多发热元件25a，诸如一排平行的发热盘管25a(图4中显示了6根盘管)，盘管的数量和能量消耗可进行选择，以便能够提供所需热量的气体经过导管结构20进入烹饪室16。较佳的是，热能源25设置在烹饪室16的顶部，但在通向烹饪室16的进气导管22里面或上游。

一种较佳的热能源25包括六通盘旋管道，它具有0.06英寸的管道直径，并由可从田纳西州的TutCo提供的镍铬耐热管制造的开口盘管材料制成。在烤箱工作过程中，热能源25在77°F和1800°F之间的温度下工作。在240V交流能源输入的情况下，提供给元件的总的输入能量约是6,000W。经过热能源25的最大气流每分钟约是3,000立方英尺。

虽然美国住宅传统的墙壁电源插座提供约105-120V的单相电源，但常常还提供200-240V电源的专用电源插座，以便适合某些国家习惯使用的电压。各国使用不同的电源，而这里所述的烤箱适用于这些不同的电源。烤箱10可在200-240V电源、40安培或以下、较佳的是30安培或以下的电流下工作。来自热能源25的能量输出可满足烤箱的热量要求，且进入烹饪室16的气体的温度可基本稳定地维持在预定水平上。

较佳的是，在本发明的烤箱里，人们通过在所有时间里控制输入系统用以产生热能的功率，不仅可改变烹饪时间和微波输出水平，而且还可改变热气体温度(作为对比，在透波歇夫专利里，热气体强制通风系统/贮槽具有一高的热质热交换器，它加热气流，从而产生热气体温度，在正常情况下，该温度基本上是固定的)。

如下面将要讨论的，在某些情况下，烤箱10的使用者可以设定供特定的烹饪周期用的热气体温度，从而要提供设备以增加或降低进入烹饪室16的热气体的温度，以便大致与使用者预先设定的烹饪温度相配。这可通过周期地打开和关闭热能源25、或维持热能源25不变、但改变功率输入来实现。本发明烤箱加热“快速流动的”气体的能力--而不使用包含有高热质的(从在烹饪过程中的能源里吸收热量，并在烹饪过程中迅速地在贮槽和强制通风系统里的气体之间传送热量，如透波歇夫专利所述的)、单独的、专用的强制通风系统/贮槽--(与通常使用的快速烹饪烤箱相比)是有效缩小本发明烤箱尺寸的主要因素。例如，热能源25上可设置适当的热源和一系列紧密间隔的、互相平行的散热片或管状螺旋元件。热能源较佳的是这样设置，将热量最大限度地传送给通过导管结构20的气体，而同时最小限度地干涉气体的流动。例如，当短时间电力驱动时，热能源能使导管结构20和烹饪室16里的气体(以及导管结构20和烹饪室16的相邻壁)达到所需的工作温度。

热能源25的工作可由控制设备250控制(将在下面讨论)，控制设备250包括一自动调温器和一断路开关，该断路开关在至少两种情况下切断提供给热能源25的电源。在第一种情况下，磁控管或热气吹风机使用电源，有足够的功率使磁控管100、热气吹风机40a和加热设备25同时工作。在第二种情况下，热能源25的实际温度或进入烹饪室16的气体的实际温度超过“设定”温度。为此，热能源25和烹饪室16的进口较佳的是设置单独的温度传感机构30和30′(诸如热电偶或电阻式热探测器)，以便检测在这些临界点处的气体温度。

热气吹风机40使由烹饪室16和导管结构20限定的、基本封闭的气体系统里的气体循环，同时给食品12提供所需的热气流。吹风机40一般包括一吹风电动机40a、一在吹风机壳体40c里的吹风叶轮40b、及将吹风电动机40a连接在吹风叶轮40b上的驱动皮带40d。虽然可使用吹风叶轮直接固定在吹风电动机(即它们之间没有驱动皮带)上的吹风机40，但使用驱动皮带的吹风机类型较佳，因为它可以变换布置吹风机零件，以便安装在烤箱壳体里的有限空间中。虽然变速吹风机(具体地说就是变速吹风电动机)较佳，但也可使用固定速度的吹风机(即固定速度的吹风电动机)，且需要时使吹风电动机循环开关，以便提供所需的热能给烹饪室。如果需要，导管结构20上可设置节气闸或放热孔，以便改变通过导管结构20的气流的容积，从而在使用固定速度的吹风机的情况下获得变速吹风机的效果。

吹风机40通过排气导管24从烹饪室16里吸出失去效能的或相对较冷的热气体，并通过进气导管22迫使它通过导管结构20，以便对其重新加热并再循环进入烹饪室16。(作为一种安全措施，当通向烹饪室16的烤箱门80打开时，吹风电动机40a将自动停转，以便避免意外事故和不希望发生的、热量通过烹饪室门开口16a从烤箱里逃逸)。经过进气导管22的热气体流动经过烹饪室16里的食品12的至少一个表面，这将在下面介绍。

较佳的是，使用热气体冲击技术，使离开进气导管22的热气体经过进气板55，该进气板55一般具有垂直设置的孔隙56。孔隙56引导聚集的热气流向下进入烹饪室16，从而非常靠近其中的食品12的上表面12a。聚集的热气流不仅散开以烹饪食品的上表面12a，而且还用来吹走在食品上表面12a上的气体的附面层。

被引导冲击食品的聚集的气流可由通常的冲击管、进气板(如这里所述的)或类似装置产生。热气冲击烹饪的工作原理对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的，因此这里不再详细介绍。对于烹饪技术领域里的技术人员显而易见的是，还可使用其它的、用来产生冲击烹饪室16里的食品12的装置。例如，可使用漩流吹风机(未画出)，以便在烹饪室里产生旋风。只要食品间隔地位于烹饪室底部(例如，圆盘110)上方---例如，利用直立的肋---旋风将有效地同时烹饪食品12的上表面和下表面。这样，不需要使用有孔隙的底板来支承食品和通过限制气流的排出来迫使热气流经过食品下表面12b就可获得改进的“笼罩”效果。较佳的是使用直立的肋，以便使热气流最大限度地进入圆盘110和食品底部12b之间。

较佳的是，漩流气体从烹饪室16的侧面而不是顶部和底部进入。靠近漩流热气流的进入点的食品侧面被明显地烹饪，而另一侧(即食品远离热气流进入点的一侧)一般只受到来自热气流的较少的烹饪。

旋风热气流系统能使烤箱结构紧凑(特别是使较短的烤箱成为可能)，并改善烘烤性能。虽然冲击系统对于大多数食品来说是较适宜的，但对于烘烤蛋糕、比萨饼等来说，它不是一种较佳的方法，因为它烹饪产品的脆弱表面的速度太快，从而产生表面波纹或产生圆点状的表面褐斑。此外，气体冲击的几何原理要求给给定的烹饪室尺寸增加烤箱的高度，以便容纳产生气体冲击流所需要的气体管道或导管。

因此，为了制造出较紧凑的烤箱和烘烤面包房产品所需要的较佳的气流型态，较佳的是使用一漩流系统，它将在烹饪室里产生非常随意的漩涡气流型态，该气流将轻拂(不是冲击)食品的表面。旋风的随意性是确保食品的所有表面同时经受均匀的热传送所需要的。

给热气流提供较大的漩涡元件可形成旋风，该旋风作用在烹饪室里产生漩流，从而形成随意的气流。旋风可由以下方式产生，(a)通过一径向进入烹饪室的热气流，该热气流与食品水平对齐并靠近烹饪室的底部，由此使热气流环绕着食品，然后离开烹饪室，(b)通过在烹饪室侧壁上的固定的小巧装置产生向下的、在食品上旋转的热气流，或(c)通过位于食品上面吹风机叶轮产生向下的、旋转的热气流，由此使热气流再循环，并在烹饪室里产生所需的旋转的热气流。如果需要，在后一种情况下时，热能源可环绕着在循环吹风机设置。较佳的是，该旋风与用来支承食品底部、并在烹饪室底部之上的肋一起使用，以便限定它们之间的气流通道，如前面所述的，孔隙盘对于确保食品底部表面的导热烹饪不是必需的。

虽然显示出通向排气导管24的进口在烹饪室16里被中心垂直对齐(即沿着烹饪室的中心垂直轴线)，事实上，通向排气导管24的进口也可与其基本水平地偏置。这样，经过底板64的、在支架82上面的气体在流动方向上改变，从而使被向下引导的气流可通过丝网84进入导管20的进口。通向排气导管24的进口从延伸通过烹饪室16和发射台106(26)的中心垂直轴线水平移动到一点上的这种布置具有如下优点，即使一系统(例如，微波或热气系统)对另一系统(例如，热气或微波系统)的有害影响降至最低程度。的确，在旋风烤箱里，通向排气导管24的进口可完全不在烹饪室底部下面，而是在环绕着烹饪室的侧壁上、在烹饪室底部之上的适当高度处。

为了提供一在垂直方向上较紧凑的烤箱，较佳的是，本发明的烤箱不使用透波歇夫专利所述的“扩散器”。

一由允许微波透过的和耐热的材料(诸如金属氧化物或陶瓷)制成的耐火底板64形成有许多向上延伸的突出部67。底板64由一底板支承(未画出)支承，该支承可从烤箱门80向内延伸，并作为食品支承。耐火底板的主体(包括突出部67)被设置在食品12的底部附近但保持间隔关系(如图4的阴影线所示)，食品12被支承在突出部67上。在突出部67之间，底板64的主体上形成有贯通的孔隙66，由此可使失去效能的、相对较冷的气体在烹饪室的底部附近离开烹饪室16。由于底板64较佳的是沿放置它的烹饪室16的水平平面的所有直径延伸，因此其上的孔隙66构成唯一的、允许失去效能的气体离开烹饪室16并返回到导管结构20的通道。各孔隙66的具体直径根据试验确定，目的是使来自进气板55的气体均匀地分散通过各孔隙66。

具体地说，烹饪室16基本上是气密的(当烤箱门关闭时)，因此，基本上所有的通过进气导管22的气体通过进气板55，到达食品12的至少第一表面12a(这里，即是顶表面)，并只有在它的至少一部分经过第一表面12a的其余部分并经过在第一表面12a另一侧的食品12第二表面12b(这里，即是底表面)大部分后再到达排气导管。这样，如图所示，来自食品底表面12a的气体的绝大部分被迫经过食品侧面，并且它的至少一部分在气体到达排气导管前被迫经过食品底表面12b的整个半径(或其大部分)。为此，底板64上的孔隙66的尺寸应该能约束可能向下经过改孔隙的热气，这样，在它们离开前，烹饪室热气在可能从底板64的底部侧面排出前经过食品底表面12b的大部分。

更具体地说，离开进气板孔隙56的热气冲击食品上表面12a上的大体与进气孔隙56对齐的区域。与食品12上的与孔隙56对齐的区域接触的大部分热气被径向向外吸引，经过食品的上表面12a，然后向下环绕着食品的侧面，由此使热气经过食品上表面上的、与孔隙56不对齐的区域。径向向外经过不对齐区域的、仍然热的气体与这些不对齐的区域处于热交换关系，从而获得在整个食品上表面12a上的大致均匀的烹饪。(见图4中的虚线箭头，它显示了环绕着类似火鸡的食品12的热气流)。底板64的上表面截取仍然热的气体(其中的至少一部分已经过食品12的顶表面12a和侧面)，并防止它离开烹饪室16，直至大部分仍然热的气体已径向向内经过食品底表面12b的中间，而底板64的上表面与食品底表面12b处于热交换关系。在其沿食品底表面12b通过的过程中，热气烹饪食品底表面12b，从而提供增强的烹饪。现在，相对较冷的“热气”经过底板64的孔隙66，离开烹饪室16。

进入的热气在到达能够容纳它的、可用的底板孔隙66(即，不是处于其曾经有的全部气流能力的孔隙66)之前经过食品底表面12b的各部分，而进入的热气的精确数量将由烤箱的许多设计特点(由制造商设定)及大量的操作特点(由使用者设定)确定。作为设计特点的一个例子，选择食品底表面12b和底板64上表面之间的适当间隔，而不需要过度地限制通过烤箱的气流。突出部67的高度较佳的是比较小，这样使速度相对较高，从而吹去环绕着食品底表面12b的附面层(很象冲击气体吹去食品上表面12a的附面层)。为了与食品底表面的热交换达到最大程度，突出部67的高度应该尽可能低，而不要限制气流。相反地，为了降低与食品底表面12b的热交换，突出部67的高度应该增加，以便使较少的热气流与食品底表面12b接触(由于底板64的顶部与食品底表面12b之间有较多的容积)。其它的设计特点包括底板孔隙66的大小和间距。

由使用者确定的、影响气流的特点包括放置在底板64的突出部67上的食品12的形状和大小，以及食品覆盖底板孔隙66的程度。较理想的是，在烹饪室16里没有任何食品12时，绝大部分从进气导管22通过进气板孔隙56向下流动的气体或多或少直接通过底板孔隙66，而只有少量的方向偏差，从而使底板64不成为气流的瓶颈。换句话说，底板孔隙66组合后的横截面积正好能容纳离开进气板孔隙56的热气的组合的横截面积。由于未被食品覆盖的各底板孔隙66基本上由通过垂直对齐(或接近于垂直对齐)的进气板孔隙56完全占据，被向下引导的、冲击在食品上表面12a、然后经过食品侧面的热气流将发现只能利用在食品底下的底板孔隙66。因此，透波歇夫专利中所述的“笼罩”效果---它使最初冲击在食品的选定区域上的热气接着被迫进入并维持与食品其它区域的热交换关系、从而使热气的其余热值有效地用来加热食品的其它区域---通过底板64得以实现，而不需要迫使所有的气流径向向内流动，直至它能够通过底板的相对较大的中心孔隙离开。

在气体离开底板孔隙66而经过导管结构20的排气导管24之前，至少因通过传统的过滤设备而被净化，该过滤设备可净化在烹饪室16里烹饪食品时可能产生的、含有颗粒物和/或油脂的气流。一种较佳的过滤设备包括一收集烹饪食品时产生的大颗粒副产品的穿孔支架84，以及固定在支架84周边上的、可作为一个部件移动的圆柱形丝网过滤器82，过滤器82环绕着支架84设置，以便收集较小的颗粒副产品。

烤箱技术领域里的技术人员将容易地看到，对于特殊的被烹饪的食品是适当的，即可将烤箱的整个操作结构颠倒设置，将热气进气板55设置在食品12的下面，以便迫使热气向上对着底表面12b；而底板64设置在食品顶表面12a之上，迫使热气接着经过食品顶部12a的直径部分。

现在介绍本发明的微波烹饪特点，微波烤箱对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的，因此不需要特别详细的介绍。如McKee的美国专利申请第09/053,960号(在圆括号里使用该申请的标号)所述的，设置一单磁控管100(21)，从而通过水平波导管(23)输出微波并进入四分之一波匹配波导管(24)，然后直接进入一垂直取向的圆形发射台106(26)。由于本发明中的圆形发射台106(26)的高度被减少，因此微波系统的总高度减少，从而形成更紧凑的家用烤箱。圆形发射台106向上向着底板64和食品12发射微波，如图5中的虚线箭头109所示。在磁控管系统上设置一热封件或盖板110，使烹饪室16中的热气不能进入磁控管/波导管系统。热封件或盖板110是由允许微波穿过的和耐热的材料、诸如陶瓷、石英或其它适当材料制成的。

为了符合家用烤箱非常苛刻的空间要求，磁控管和波导管较佳的是从McKee的美国专利申请第09/053,960号所述的水平面对取向转动到McKee等人的美国专利申请第09/169,528号所述的向下面对垂直取向，其中，磁控管可与圆形波导管水平对齐。如果需要，微波能量可倒置，即微波能量向下发射，或被分割，即其一部分向上输出，其另一部分向下输出。当然，如果需要，微波发射台26可从食品的侧面将微波能量发射在食品上，而不是或除了从食品的底部或顶部或两侧发射。

较佳的是使用一类似于McKee的美国专利第08/863,671号所述的发热催化排气净化器300，以便从气流里去掉空气所含的油脂。利用发热催化设备从气流里去掉空气所含的油脂和其它碳氢化合物将有助于减少烤箱的能量水平要求，因为当气体经过这种催化排气净化器300时将提高温度，在某些情况下将高达250°F。在催化排气净化器300的上游也可设置另外的、供气流用的加热装置(未画出)，以便进一步确保进入催化排气净化器的气流的温度高到足以产生所需的催化反应。因此，这种辅助的加热器通常只是间歇地启动。

为了消除对家用烤箱边界内的较大的催化排气净化器壳体的需要，此外或换句话说，可设置额外的催化材料，以作为导管结构20的内表面或其它内侧烤箱表面的涂层，由此进一步增加发热催化活性。用发热催化材料作为表面的内侧涂层对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的，这里不再作进一步的讨论和介绍。

预先设定的热气的温度(无论是由使用者或普通的烹饪方式设定的)通常在275°F至545°F范围内。热能源25增加气流的温度、从而符合预定温度的要求(该温度或是由使用者根据具体的烹饪方式、其中使用者具有该选择权、或是由系统根据普通的烹饪方式确定的)实际上是瞬间的。换句话说，烤箱只是通过热能源25的钝化而使气流迅速降低它的温度的能力是有限的。这在家用烤箱中是一个特别重要的需要考虑的事项，即给使用者提供一选项，给给定的烹饪操作设定一预定的温度，在特别高温度的操作后立即设定一特别低的温度。因此，如果需要，可使用McKee的美国专利第09/064,988号所述的快速气体温度改变系统，以便降低进入烹饪室16的气流的温度。

较佳的是，控制设备250周期地启动吹风机40，以便使气体循环预热，然后维持烹饪室16至少在烹饪周期之间的预定的最低温度处。例如，在预热阶段，或在此后的固定时间间隔(假定约一分钟)，或无论何时，烹饪室里的热电偶30′指示烹饪室16在预定的最低温度之下，热能源25和吹风机40可以启动，这样，来自导管结构20的热气使烹饪室16的温度达到预定的最低温度之上，由此确保下一个食品12实际上放置在预热的烹饪室16里。

现在参看图1，其中显示了烤箱前侧包括一铰接的、关闭烹饪室开口16a的门80，以及一固定的控制面板200，它包括一诸如LED(发光二极管)的显示器202、一诸如接触感应屏幕的数据输入系统204、以及各种任选的开关。控制设备250确定固定速度的吹风机的稳定工作或周期工作(或放热孔和门的控制，它们在固定速度的吹风机结构的情况下被用来控制气体流动)、在变速吹风机40a情况下的选定的变化、热能源25、以及磁控管100。具有控制设备的操作界面类似于透波歇夫专利中的通用烤箱所使用的。鉴于可在家用烤箱里烹饪的食品的多样化，以及(在烤箱的前侧)提供食品鉴别和连通控制设备250的空间的有限性，可使用相当小的LED或类似计算机的、具有广泛使用的下移屏幕或菜单的屏幕。

这样，一原始“烤箱”视窗可提供---例如在显示器202上---下列烤箱选项：涡轮烹饪、微波、我的烹饪法、除霜、清洁和设定。然后，使用者选择需要的烤箱选项---例如通过按压接触感应屏幕204。完全按照显示的例子，选择涡轮烹饪的选项将产生下移屏幕，显示涡轮烹饪程序如下：烘焙，烘烤，烧烤，烤热，烤脆。选择烘焙选项将在下移屏幕里显示“烘焙什么？”的如下选项：烤面、比萨饼、烘焙食物、肉类、蔬菜。(选择涡轮烹饪中的“烘烤”选项将在下移屏幕里显示“烘烤什么？”的如下选项：牛肉、猪肉、家禽、蔬菜等)。选择肉类选项将在下移屏幕里显示“什么类型？”的如下选项：牛肉、猪肉、家禽、鱼。选择这些选项中的任何一项将产生一“烘焙温度”的下移屏幕，以便显示选择哪一个温度将用来烘焙食品。使用者具有设定烘焙和烘烤的预定温度的选项，但烤箱“预定”在500°F时烧烤，在450°F时烤热，在450°F时烤脆。

请注意，如果选择的温度不在现有的烤箱温度的预定范围内(例如，在25°F至30°F内)，控制设备将认可在实际烹饪食品开始之前可能要求“预热”或“降温”。在预热或降温阶段，较佳的是显示器将指示使用者等一会儿将食品放置在烤箱里，直至烤箱被升温或降温至预定温度。当达到、或几乎达到预定温度时，控制设备将显示该温度，并指示准备好将食品放置在烹饪室里。

与所选定的“涡轮烹饪”操作无关，控制设备将要求使用者输入总的烹饪时间。在烹饪周期中的持续时间由使用者设定的总烹饪时间的百分比计算。可以看到，每个烹饪周期(烹饪一种食品所必需的的时间)被划分成至少一个和可能的许多数量的烹饪过程。

使用计算机中的下移屏幕和菜单的分过程的询问是众所周知的，因此不需要在这里详细设置，

在它的许多其它特征中，控制设备250在烤箱被通电时立即预热烤箱。预热时间对于110V系统约是12分钟，对于240V系统约是6分钟。

可用的烹饪程序是根据外形分组的，各外形包括适合于具体食品的具体烹饪类型的分类烹饪程式。各外形包括烹饪周期中的许多阶段或过程，它们按照总的烹饪时间的预定百分比运转。吹风机40和磁控管100的最大能量的百分比是由各过程分别提供的。因此，用于一外形的各过程的分类的烹饪程式取决于使用者设定的时间，在烘焙和烘烤的情况下，还取决于使用者设定的温度。

应该明白，在烹饪周期的任何给定阶段或过程中热气烹饪(烘焦)食品的温度不是必须严格对应使用者设定的温度。各阶段或过程可处于相当使用者设定温度的(例如)高20°F或低30°F的温度范围内。

一旦食品已按照分类程式完成烹饪，家用烤箱将给使用者提供一个选项，确定该具体食品然后应该(只通过微波)进一步烹饪、或(通过热气)进一步烘焦、或(通过微波和热气烹饪)同时烹饪和烘焦。为教学的目的，用于烘焦的热气的烹饪(加热)效果将被忽略。

“顾客最终加工”涉及到烤箱使用者单独地和自主地改变热气烹饪(即同时加热和烘焦食品的烹饪)的数量和微波烹饪(即对食品进行加热而不烘焦的烹饪)的数量的能力。顾客最终加工可能是必须的，它按照理论规范改变实际被烹饪的食品的大小、形状或重量，而烹饪设定是按照该理论规范设定的。另一方面，要求顾客最终加工只不过是因为个人的爱好一例如，特定的使用者爱好显著烘焦食品、或特别加热食品、或特别加热和显著烘焦食品。

可利用大量的不同装置来实现顾客最终加工。在较佳的实施例里，一旦完成按照一般烹饪程序外形的烹饪，可能询问使用者是否需要另外的加热、另外的烘焦、或这两者。例如，适当的信息可显示在LED屏幕202上，而使用者通过适当地接触接触感应屏幕204可选择进一步烘焦、或进一步加热、或这两者。在某些简化的方式里，可以是转动旋钮，使用者可转动该旋钮以传达相同的信息，乃至是按钮，以便启动按钮来增加额外烘焦的量或额外加热的量。

增加煤焦时间或烹饪(加热)时间的根据较佳的是按照烤箱的吹风机容量或微波容量。这样，通过按照吹风机容量的固定增量(例如，20％，40％，60％，80％等)增加热气并持续一预定时间可获得进一步的烘焦。同样地，通过增加微波容量的增量(例如，33％，50％，100％等)并持续一预定时间可获得进一步的加热。在实际应用中，如果要改变原先由使用者设定的原始热气温度，较佳的是使用者具有设定额外的热气温度的选项。也是在实际应用中，在执行额外的热气或微波烹饪过程中，较佳的是使用者具有设定时间的选项。较佳的是，被提供的热气或热能的改变要求考虑在提供它们的过程中的时间及用来提供它的吹风机的百分比容量。同样地，被提供的微波能量的改变要求考虑在提供它的过程中的时间及用来提供它的磁控管能量的百分比。烤箱使热能和微波能分别改变的能力能使使用者优先考虑的较大范围得以实现，以及使各种大小的食品被烹饪。按照本发明的烤箱的多功能在现有技术中使用的烤箱中尚未发现，传统的烤箱使烹饪周期一由于它预先设定热能和微波能一只是延长给定的时间(例如，在最后的烹饪过程中的绝对范围或百分比)，而不是象本发明一样能单独地和自主地控制加热和烘焦功能。

上面所述的“顾客最终加工”操作涉及到由使用者进行的对己烹饪的食品的调整(即，已经经受由适当的分类烹饪程式确定的完整的烹饪周期的食品)，而不涉及受到小于分类烹饪程式确定的加热和/或烘焦量的烹饪的食品的烹饪。为此，可给控制设备250编制一个程序，以便在烹饪周期部分完成时(例如经过总的烹饪时间的75％)通知使用者，然后，给使用者提供一个(通过中止烹饪周期)经过检查烤箱里的食品的状态确定的优先考虑，并自主地调整通过烹饪周期余下时间的较少烘焦，通过烹饪周期余下时间的较少加热，或通过类似于在“顾客最终加工”操作中使用的界面系统调整这两者。根据所需要的具体用途，缩减可按照在烘焦时间或加热时间余下部分中的百分比缩减，也可只是改变在余下过程里使用的烘焦量或微波量的百分比。通过使用者进行的烹饪周期或外形的这种调整涉及到只是在部分烹饪的食品基础上进行的“顾客烹饪”。

较佳的是，使用者具有将改变的一般烹饪外形进行储存的机会，而这改变的一般烹饪外形是通过使用分类烹饪程式加上“顾客最终加工”和“顾客烹饪”操作(或至少是“顾客烹饪”操作)而获得的，这样，如果这种改变的烹饪外形能生产令人满意的食品，可再次使用。为此，控制设备可增加一个条目，该条目包含这些参数，这些参数改变的烹饪储存在烤箱的“我的配方”存储器里。

现在参看图6a和7a，它们是传递给使用者的、分别进行顾客最终加工和顾客烹饪的样本显示器。虽然这些显示器用垂直的柱状图表示，但当然也可使用其它的形状(诸如锥形体)。在图6a所示的初始顾客最终加工显示器里，两根柱被初步设置在0％。而图6b和6c表示了不同的其它选择，它们可由使用者来做，以便提供顾客最终加工。具体地说，图6c显示了足够多的“完成”是较佳的，具体地说，烹饪(加热)达到最大限度(在100％处)，而所需要的额外的烘焦量大约是80％。如果还需要进一步的加工，一旦额外的烹饪已经结束，图6a中的初始显示器可再一次提供，以便使用者通过更多的热气、更多的微波、或这两者能选择更多的完成。

图7b-7c显示了使用者设定顾客烹饪的可能性。如前面所述的，在烹饪周期的大约75％处，烤箱显示一信息给使用者检查食品。在该点，使用者通过减少热气的量、减少微波能的量、或同时减少热气和微波具有积极的、使通过余下的烹饪周期的烹饪减少的机会。在图7a所示的初始顾客烹饪显示器里，热气和微波能的柱均预设在100％处。如果使用者在烹饪周期的余下时间里要低的烘焦和低的烹饪，使用者可选择图7b所示的设定。图7b显示了这种设定，其中，使用者通过将热气减少至能量的约80％及将微波能的量减少至约50％而已经调整了其余的烹饪。作为例子，使用者可调整到如图7c所示的烹饪范例，其中热气被减少到大约20％的另一数量，而微波能被减少至0。因此，图7c显示了一种情况，其中，没有微波发生的烹饪，而只有少量的烘焦将在已经设定的烹饪时间的余下部分内发生。

如前面提到的，根据控制设备的设定程序，经过烹饪周期余下部分内的额外的烘焦或烹饪(加热)可能按照固定的时间、总的烹饪时间的百分比、在分类烹饪程式的最后阶段里的烹饪时间的百分比、吹风机容量或磁控管容量的百分比等进行。

虽然烹饪室16被画成盒状的，具体地说是矩形的平行六面体(即具有矩形横截面)，但较佳的是，烹饪室具有圆柱形或圆锥形的形状。盒状的腔室由于角落产生不均匀的加热条件而产生不均匀的加热。这样，在传统的烤箱里，这些角落在腔室里可能形成低气流区域或过度气流区域。在低气流区域里，热气流趋向于停滞，由此，在该区域里的食品将烤得火侯不足，而在过度区域里，气流将比腔室的其它区域高，从而使在该区域里的食品烤得过度。在现有技术中已经使用的烤箱结构在平均时间内能产生较均匀的热气流条件，例如，使用气流挡板等的结构。然而，受这些装置影响的变化趋向于非常特殊的食品，而不代表能适用于所用烹饪条件的方案。同样地，在微波烤箱里，微波能量的分配受角落边界条件的影响，从而在腔室里形成热点和冷点。在现有技术中已经所用的烤箱结构能消除腔室角落的影响，以及它们对微波能量分配的影响，例如使用模型搅拌器、转盘等的结构。然而，这些结构变化中没有一个能恢复在盒状腔室里的均匀的微波能量场。

因此，在本发明的较佳实施例中，烤箱具有圆柱形或圆锥形的烹饪室16，它实际上是无角落的，由此消除了因不均匀能量传送(无论是热气或微波)而产生的角落边界条件。圆柱形或圆锥形烹饪室产生均匀的烹饪，它对被烹饪的具体的食品类型并无要求。

虽然在上面将导管20作为与烹饪室16分离的部件来描述，但在烤箱技术领域的技术人员应该知道，在烤箱内的不同位置，烹饪室16和导管结构可共享一共用壁，从而获得更紧凑和廉价的烤箱。另一方面，在导管结构20里的气流和在烹饪室16里的气流之间的温度差是如此的极端，使烹饪室里的食品的烹饪受到不利的影响，由此，烹饪室和导管的相邻的壁部分可互相隔开，而热绝缘将优先地发生在如此形成的空间里。

虽然这里介绍的、使用电热能源的本发明的实施例是较佳的，但对流的热传送方式的能源也可以是天然气、丙烷或类似的易燃材料。从总的工作能量成本立场看，天然气或类似的气体燃料使较佳的能源。此外，对于厨房里使用的电气设备不适合给各种烤箱(即，微波和对流放热器加热)提供动力的那些家用设备来说，天然气和丙烷作燃料的加热系统可能是一种优选。

很显然，天然气作燃料的对流加热分支系统必须能提供迅速加热，同时还适合于微波环境。较佳的是，天然气作燃料的对流加热分支系统还使(天然气)燃烧物与食品的接触降至最低程度或被消除。例如，当天然气燃烧物接触某些肉类时，在烹饪的肉上可能发现表面粉红色或粉红污点，并可能被消费者误解为火侯不足造成的。可以证明，燃烧物与肉里的肌球素起反应会出现粉红表面的情况。

因此，对于高速和大量烹饪，燃烧物不与食品接触的间接燃烧对流系统比将燃烧物的热量直接传送给食品的直接燃烧系统要好。在间接燃烧对流系统里，来自燃烧物的热量提供热交换元件传送给烤箱气流，由此使燃烧物与烹饪室隔绝，并消除由于直接燃烧对流系统所带来的后果(包括需要显著地增加烤箱腔室的出口尺寸，以便使燃烧物流动通过，并避免与微波环境的不相容)。间接的燃烧对流系统较佳的是紧凑的，并具有短的点火周期(例如，约3秒钟)和使用轻型的热交换器，以便在高速烤箱里快速响应。为了实现这些目的，较佳的是使用一种充满预混合燃料的燃烧系统，并包括一薄壁不锈钢热交换器。

为了提供一种较紧凑的、适合于家用的烤箱，透波歇夫专利中所述的烤箱已经经过了如下改进：

1.消除了分离的和独特的、包含大容量热交换器的强制通风系统/贮槽，现在，由导管结构起强制通风系统的作用，而在强制通风系统里的热能贮槽已由位于导管结构里的电加热元件代替，以便直接加热由此经过的、“快速流动的”气体；

2.具有大的中心通孔供气体离开烹饪室的底板已由具有非常均匀的小孔图案的底板代替，这种具有小孔的底板能起相同的“阻挡”作用，从而经济地和快速地烹饪食品；以及

3.为了使在有用空间里的吹风机、磁控管和催化转化器较好地配合，吹风机电动机可与吹风机叶轮分离，而通过柔性驱动带连接，磁控管可转动、并通过一两部分的波导管系统与一短的、垂直的圆形发射台连接，而另外的催化转化材料可涂敷在导管壁的内侧，而不是专门位于催化转化器里。

综上所述，本发明提供一种快速烹饪食品的烤箱，其中，该烤箱适合于家庭使用。在一个较佳实施例里，烤箱非常紧凑而可供家用，它包括使用者可操作的烹饪装置和/使用者可操作的顾客最终加工装置。该烤箱在制造、使用和维修方面是容易和廉价的。

现在已经详细显示和介绍了本发明的较佳实施例，但对于本技术领域的技术人员来说显而易见的是，还可以有许多变化和改进。因此，本发明的构思和范围是广泛的，仅由要求保护的范围限定，而不是由前面的说明书限定。

Claims (12)

1.一种紧凑型快速烹饪对流烤箱，至少部分地利用热气流烹饪食品，它包括：

(1)一紧凑型壳体，它形成一快速烹饪的烹饪室和导管结构，该烹饪室具有一顶部、一底部和在它们之间的、接纳被烹饪的食品的支承装置，该导管结构在所述烹饪室外侧、以提供所述腔室底部和所述腔室顶部之间的气体连通，所述导管结构还用作热气强制通风系统，其具有比所述烹饪室的空间的自由容积小的空间自由容积；

(2)与所述烹饪室有关的、将来自所述导管结构的气体引导至在所述烹饪室里的食品的引导装置，以及将来自所述烹饪室的气体引导至所述导管结构里的返回装置；

(3)与所述导管结构有关的、加热在所述导管结构里的气体的热能源；

(4)利用所述导管结构使在所述返回装置和所述引导装置之间的气体流动的流动装置；以及

(5)控制设备，用于独立地改变至少所述气流进入所述烹饪室的有效容积流速和进入所述烹饪室的所述气流温度两者之一，而与湿度和人的干涉无关。

2.如权利要求1所述的烤箱，其特征在于，还包括：

(1)微波装置，至少部分地利用微波能烹饪在所述烹饪室里的食品；

(2)使用者可操作的装置，它与所述控制设备连接，通过控制设备鉴别在所述烹饪室里的被烹饪的食品；以及

(3)将使用者可操作的装置的鉴别内容转换成分类烹饪程式的装置，该分类烹饪程式指定了在烹饪周期的所有过程的烹饪参数，包括每个过程的烹饪时间，在各烹饪时间使用热气能量的百分比，并在该烹饪时间使用微波能量的百分比。

3.如权利要求1所述的烤箱，其特征在于，还包括位于所述烹饪室内或在其附近的第一温度传感器，所述控制设备对所述第一温度传感器做出响应。

4.如权利要求3所述的烤箱，其特征在于，还包括位于所述热能源中或在其附近的第二温度传感器，所述控制设备对所述第二温度传感器做出响应。

5.如权利要求1所述的烤箱，其特征在于，还包括使用者可操作的顾客最终加工装置，它与所述控制设备连接，对己经烹任过的食品进行顾客最终加工，以便进一步加热食品、进一步烘焦食品或它们的组合。

6.如权利要求1所述的烤箱，其特征在于，还包括使用者可操作的顾客烹饪装置，它与所述控制设备连接，通过减少食品的进一步加热、减少食品的进一步烘焦、或它们的组合而对只有部分烹饪的食品进行顾客烹饪。

7.一种紧凑型快速烹饪对流烤箱，至少部分地利用热气流烹饪食品，它包括：

(1)一紧凑型壳体，它形成一快速烹饪室和导管，该烹饪室具有一顶部、一底部和在它们之间的、接纳被烹饪的食品的支承，该导管在所述烹饪室外侧、以提供所述腔室底部和所述腔室顶部之间的气体连通，所述导管还用作热气强制通风系统并具有比所述烹饪室的空间的自由容积小的空间自由容积；

(2)与所述烹饪室有关的、将来自所述导管的气体引导至在所述烹饪室里的食品的引导装置、及使来自所述烹饪室的气体返回至所述导管的返回装置；

(3)与所述导管有关的、加热在所述导管里的气体的热能源；

(4)利用所述导管使在所述返回装置和所述引导装置之间的气体流动的吹风机；以及

(5)控制设备，用于独立地改变至少所述气流进入所述烹饪室的有效容积流速和进入所述烹饪室的所述气流温度两者之一，而与湿度和人的干涉无关。

8.如权利要求7所述的烤箱，其特征在于，还包括：

(1)微波发生器，至少部分地利用微波能烹饪在所述烹饪室里的食品；

(2)使用者可操作的鉴别器，它与所述控制设备利用，并通过所述控制设备鉴别在所述烹饪室里的被烹饪的食品；以及

(3)将使用者可操作的鉴别器的鉴别内容转换成分类烹饪程式的转换器，该分类烹饪程式指定了在烹饪周期的所有过程的烹饪参数，包括每个过程的烹饪时间，在各烹饪时间使用热气能量的百分比，并在该烹饪时间使用微波能量的百分比。

9.如权利要求7所述的烤箱，其特征在于，还包括位于所述烹饪室内或在其附近的第一温度传感器，所述控制设备对所述第一温度传感器做出响应。

10.如权利要求9所述的烤箱，其特征在于，还包括位于所述热能源中或在其附近的第二温度传感器，所述控制设备对所述第二温度传感器做出响应。

11.如权利要求7所述的烤箱，其特征在于，还包括使用者可操作的顾客最终加工系统，它与所述控制设备连接，通过进一步加热食品、进一步烘焦食品或它们的组合对已经烹饪过的食品进行顾客最终加工。

12.如权利要求7所述的烤箱，其特征在于，还包括使用者可操作的顾客烹饪系统，它与所述控制设备连接，它通过减少食品的进一步加热、减少食品的进一步烘焦、或它们的组合而对只有部分烹饪的食品进行顾客烹饪。

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