KR20220066065A - 오븐에서의 습구 온도의 직접적인 측정을 위한 습구 온도 센서 시스템 및 방법 - Google Patents

오븐에서의 습구 온도의 직접적인 측정을 위한 습구 온도 센서 시스템 및 방법 Download PDF

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해리슨 존 리스
스콧 마틴 하이머딩거
칼 하칸 메슬러
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아노바 어플라이드 일렉트로닉스, 인코포레이티드
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Abstract

조리 오븐 습구 센서 시스템은: 조리 오븐의 조리 챔버 벽에 고정되도록 구성된 저장소 ― 저장소의 공동은 상부를 향한 배향임 ―; 저장소의 공동 내에 적어도 부분적으로 장착되도록 구성된 온도 센서 프로브; 및 물을 공동 내로 분배하도록 위치결정된 물 충전 개방부를 가진다. 습구 센서 시스템을 가지는 조리 오븐 및 조리 오븐을 동작시키기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

오븐에서의 습구 온도의 직접적인 측정을 위한 습구 온도 센서 시스템 및 방법
[0001] 본 출원은 "METHOD FOR DIRECT MEASUREMENT OF WET BULB TEMPERATURE FOR CALCULATION AND CONTROL OF HUMIDITY IN AN OVEN"라는 명칭으로 2019년 9월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/904,232호에 대한 우선권을 주장하고, 그 출원의 내용들은 그 전체로서 본 명세서에 인용에 의해 포함된다.
[0002] 요리 오븐(culinary oven)들은 사용자가 오븐의 내부 서모스탯(thermostat)이 조절하는 조리 온도를 설정하는 것을 역사적으로 허용하였다. 오븐은 오차의 마진(margin) 내에서 안정적인 조리 온도를 유지하고, 조리 프로세스들은 예측가능한 타이밍 및 결과들로 진행할 수 있고: 당신의 닭고기는 1시간 동안에 375℉에서 로스팅되고, 신뢰성 있게 조리된다.
[0003] 그러나, 전문적 및 가정 조리사들의 둘 모두는 그 조리 기기들에서의 그 정교함에서 그리고 예상된 정밀도의 레벨에서 성장하였다. 정교함에서의 이러한 증가는 부분적으로, 과거 10년에 걸쳐 주류 소비자들에 대한 수비드 조리(sous vide cooking)(가열된 액체 배스(liquid bath)에서의 조리)의 도입 덕택이다. 전통적인 오븐에서의 공기의 실제적인 측정된 온도는 사용자의 타깃 온도 위아래로 20℉를 등락할 수 있지만, 소비자 수비드 디바이스들은 약 0.2℉의 공차 내에서 조리 온도를 유지할 수 있다.
[0004] 조리 온도의 정밀도에서의 이러한 극적인 증가는 음식 조리도(food doneness)의 훨씬 더 큰 제어를 허용한다. 예를 들어, 레어(rare)와 미디엄-레어(medium-rare) 스테이크 사이의 온도 차이는 10℉ 미만이고, 이는 대부분의 기존의 오븐들에서의 오차의 마진보다 더 작다. 전체 계란들 또는 계란-기반 요리들의 질감(texture)은 온도에 훨신 더 민감하다.
[0005] 정밀한 온도 제어에 추가적으로, 수비드 조리 방법은 긴 조리 또는 보류 시간들 동안에도 음식들이 건조되는 것을 방지한다. 수비드에서, 음식은 파우치(pouch), 보편적으로, 진공-밀봉된 플라스틱 백에서, 그러나 대안적으로, 밀봉된 실리콘 백(silicone bag)들 또는 단지(jar)들에서 밀봉된다. 밀봉된 환경은 음식의 물 함량이 조리 프로세스 동안에 어디에서도 탈출할 수 없다는 것을 의미한다.
[0006] 그러나, 수비드 방법은 제한들을 가진다. 예를 들어, 음식들은 조리 배스에서 침수(waterlog)되는 것을 회피하기 위하여 밀봉되어야 하므로, 일부 요리들은 기본적으로 수비드 조리에 적합하지 않다. 예를 들어, 전체 닭고기는 백에 들어맞기가 어렵고, 조리 프로세스를 느리게 할 공극(void)을 그 공동(cavity)의 중간에 남긴다. 또한, 음식들이 밀봉되므로, 증발(evaporation)을 특히 요구하는 조리 동작들은 수비드 방법에서 달성불가능하다. 이것은 거의 모든 베이킹(baking), 로스팅(roasting), 및 프라잉(frying)을 포함한다. 그리고, 수비드 방법은 온도 제어된 물 배스를 통해 음식을 가열하므로, 조리 환경은 절대로 물의 끓는점인 100℃/212℉를 초과할 수 없다. 이 낮은 온도 제한은 모든 수비드 조리가 갈변 반응(browning reaction)들을 위한 임계치 훨씬 미만인 온도들에서 발생한다는 것을 의미한다.
[0007] 이 제한들을 극복하기 위하여, 일부 최신 오븐들은 온도들에 추가적으로, 습도 레벨들의 범위에 걸쳐 조리가 발생하는 것을 허용하기 위한 스팀 발생기(steam generator)들을 포함한다. 이러한 스팀 발생기들은 오븐에서의 공기의 상대 습도에 영향을 준다. 상대 습도는 공기가 보유할 수 있는 총 이론적 물의 백분율로서, 공기의 체적에서의 물 함량의 양의 척도이다. 공기의 온도가 증가함에 따라, 그것이 보유할 수 있는 총 물 함량은 극적으로 증가한다. 이것은 여름 날씨가 모든 것을 감안할 때, 겨울 날씨보다 더 습한 것으로 느끼는 이유이다. 상대 습도는 다양한 방식들로 측정될 수 있거나 계산될 수 있다.
[0008] 일반적인 과학적 실험의 설정에서 상대 습도를 결정하기 위한 전형적인 방법은 공기의 "건구(dry bulb)" 온도 및 "습구(wet bulb)" 온도를 평가하는 것에 기초한다. 건구 온도는 공기에서 온도계(thermometer)에 의해 측정된 온도이고, 그것은 우리가 일상 생활에서 가장 친숙한 온도 판독이다. 전통적인 오븐에서, 서모스탯(예컨대, 교정된 열전대(thermocouple))은 공기의 건구 온도를 측정하고, 이것을 조리 온도를 설정하고 제어하기 위한 기초로서 이용한다. 습구 온도는 건구 온도 마이너스(minus) 증발성 조리의 효과들이다. 습구 온도를 측정하는 전통적인 방법은 한 조각의 물로 적셔진 면직물 의류로 온도계의 감지단(sensing end)을 가리는 것이다. 의류에서의 물이 주변 공기로 증발함에 따라, 액체 물을 스팀으로 변환하기 위하여 요구된 에너지는 기화(vaporization)의 잠열(latent heat)에서 날아가 버린다. 그 결과, 증발은 의류 및 온도계를 냉각시킨다. 이것은 땀을 증발시키는 것이 인간 신체를 냉각시키는 것에 의한 것과 동일한 현상이다. 습구 온도는 항상 건구 온도 이하이고, 항상 물의 끓는점 이하이다.
[0009] 상대 습도는 다음의 공식들을 이용하여 건구 온도, 습구 온도, 및 대기 압력에 기초하여 계산될 수 있다:
수학식 1:
Figure pct00001
수학식 2:
Figure pct00002
수학식 3:
Figure pct00003
여기서: Vs는 포화 증기 밀도(saturation vapor density)이고, Va는 실제적인 증기 밀도이고, Td는 건구 온도이고, Tw는 습구 온도이고, P는 밀리바아(millibar)인 대기 압력이고, RH는 상대 습도이다.
[0010] 이 수학적 유도의 결과로서, 이론적으로 가능한 습구 및 상대 습도 값들의 세트는 공기의 건구 온도가 물의 끓는점 위로 증가할 때에 제한된다. 이것은 해수면에서 30℃ 내지 250℃의 건구 범위를 가로질러서 이론적으로 달성가능한 습구 온도들의 도표인 도 1과, 해수면에서 30℃ 내지 250℃의 건구 범위를 가로질러서 이론적으로 달성가능한 상대 습도 값들의 도표인 도 2에서 예시된다.
[0011] 이 도면들 및 공식들에서 입증된 바와 같이, 습구 온도와 상대 습도 사이에는 직접적인 관계가 있다. 이 변수들의 둘 모두는 거의 모든 음식들을 조리할 시에 중대한 역할을 하지만, 그 역할들은 전통적인 오븐들 및 조리 기법들에 의해 주로 무시되었다.
[0012] 대부분의 음식들은 그 총 질량의 비율로서 큰 양의 물을 포함한다. USDA National Nutrient Database for Standard Reference(Release 21)[표준 참조를 위한 국가 영양소 데이터베이스(릴리스 21)]인 표 1에서 도시된 바와 같이, 조리 시에 이용된 고기들 및 채소들은 50 퍼센트 초과의 물을 보편적으로 포함한다. 이 음식들이 조리될 때에 거동하는 방식은 그 물 함량의 거동에 의해 지배된다.
Figure pct00004
[0013] 물이 음식 내에 존재하는 한, 조리 환경의 온도에 관계 없이, 음식의 그 부분은 물의 끓는점 온도를 초과할 수 없다. 예를 들어, 250℃ 오븐에서의 스테이크 조리의 표면 온도는 물 함량의 전부가 표면으로부터 증발해버렸을 때까지 100℃를 절대로 초과하지 않을 것이다. 오직 그 때, 일단 표면이 건조하면, 음식이 더 높은 온도들, 특히, 메일라드 반응(Maillard reaction)들 및 갈변을 위하여 요구된 그 온도들에 도달할 것이다. 달리 말하면, 젖은 음식이 "경험"하는 온도는 항상 습구 온도이다.
[0014] 100% 상대 습도의 환경에서, 건구 및 습구 온도들은 동일하다. 수비드 백 내부에서, 음식에서의 수분은 백의 밀봉된 환경을 탈출할 수 없고, 상대 습도는 100%로 신속하게 상승한다. 그러나, 누군가는 오븐에서 스팀을 발생함으로써 유사한 환경을 달성할 수 있다. 이것은 누군가가 습구 및 건구 온도들을 정렬하기 위한 스팀 발생을 이용함으로써 단지 오븐에서 "수비드 스타일(sous vide style)"을 조리할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 이 방법을 그 가장 완전한 잠재력까지 이용하기 위하여, 누군가는 습구 온도를 측정하거나 추론하는 일부 방법을 구현해야 한다.
[0015] 습구 온도를 직접적으로 측정하거나, 상대 습도 및 건구 측정들의 주어진 조합으로부터 습구 온도를 추론하기 위한 몇몇 공지된 방법들이 있다. 하나의 방법은 DHT11 센서와 같은 저항형 습도 센서를 이용하는 것이다. DHT11 센서는 2 개의 전극들 사이의 전기적 저항을 측정함으로써 상대 습도를 계산한다. DHT11의 습도 감지 컴포넌트는 표면에 도포된 전극들을 갖는 수분 보유 기판이다. 수증기가 기판에 의해 흡수될 때, 이온들은 전극들 사이의 전도성을 증가시키는 기판에 의해 방출된다. 2 개의 전극들 사이의 저항에서의 변화는 상대 습도에 비례적이다. 더 높은 상대 습도는 전극들 사이의 저항을 감소시키는 반면, 더 낮은 상대 습도는 전극들 사이의 저항을 증가시킨다. 이 센서는 상대적으로 저렴하고 반응적이다. 그러나, 그것은 통상적으로, 70℃ 미만인 제한된 동작 범위를 가진다. 이와 같이, 그것은 베이킹 또는 로스팅을 위하여 이용된 오븐의 상황에서 습도 측정을 위한 관련된 온도들의 전체 범위를 가로질러서 데이터를 측정하는 것에 실패하고, 이 환경의 높은 온도들을 감내하도록 설계되지 않는다.
[0016] 습구 온도를 측정하기 위한 또 다른 공지된 방법은 부분 압력 기체 센서(Partial pressure gas sensor)를 이용하는 것이다. 부분 압력 기체 센서들은 기체들의 혼합물 내의 단일 기체의 압력을 측정한다. 공기에서의 기체 혼합물 및 대기 압력에 대한 가정들의 세트가 주어지면, 누군가는 부분 압력 기체 센서로부터 추정된 상대 습도를 연산할 수 있다. 부분 압력 기체 센서의 보편적인 버전은 공기에서의 산소의 부분 압력을 측정하기 위한 필요한 물리적 상태를 확립하기 위하여 650℃로 가열되어야 하는 지르코늄 옥사이드 프로브(zirconium oxide probe)를 이용한다. 이 센서들은 조리 오븐 환경 내에서의 희망된 온도 범위를 감내하는 것이 가능할 수 있지만, 이들은 고가이고, 측정을 수행하기 위하여 추가적인 전력 소비 및 가열-상승 시간(heat-up time)을 요구한다.
[0017] 습구 온도를 결정하기 위한 또 다른 보편적인 해결책은 용량성 측정(capacitive measurement)을 습도 함량에 대한 프록시(proxy)로서 이용하는 것이다. 용량성 습도 센서는 2 개의 전극들 사이의 금속 옥사이드(metal oxide)의 얇은 스트립(strip)을 포함한다. 금속 옥사이드의 전기적 용량은 대기의 상대 습도와 함께 변화하고, 이에 따라, 상대 습도의 측정을 가능하게 한다. 이러한 센서들은 선형적이고, 0%로부터 100%까지의 상대 습도를 측정할 수 있다. 그러나, 이러한 센서들은 또한, 상대적으로 복잡한 회로 및 규칙적인 교정을 요구한다. 따라서, 이러한 디바이스들은 날씨 산업 및 상업적 산업들에서 보편적으로 이용되지만, 오븐 온도들의 전체 범위를 감내할 수 있는 센서들의 일반적인 이용불가능성 및 주기적인 교정에 대한 필요성은 이것을 덜 바람직한 옵션으로 만든다.
[0018] 상기한 접근법들은 모두 상대 습도를 감지하거나 계산하고, 이 상대 습도는 그 다음으로, 습구 온도를 연산하기 위하여 이용될 수 있다. 그러나, 대기 압력에서의 비해명된 변화들 또는 건구 온도의 부정확한 감지는 오차를 이러한 계산 체인 내로 도입할 것이다.
[0019] 이러한 어려움들의 결과로서, "스팀 오븐(steam oven)" 또는 "콤비-오븐(combi-oven)" 제품들은 습구 온도를 결정하기 위하여 비-이상적인 시스템의 이용을 종종 요구한다. 일부 스팀 오븐 제품들은 임의의 종류의 습구 온도 측정 시스템을 간단하게 생략함으로써 이 문제를 완전히 회피한다는 것이 또한 밝혀졌다. 이러한 디바이스들은 온도 및 상대 습도의 상대적으로 부정확한 제어를 가지는 것으로 예상될 수 있어서, 덜 만족스러운 조리 결과들로 이어질 수 있다.
[0020] 배경의 이러한 설명은 예시적인 실시예들의 다음의 설명들의 이해를 보조하기 위하여 제공되고, 이 배경 정보 중의 임의의 것 또는 전부는 반드시 종래 기술이라는 인정은 아니다.
[0021] 제1 예시적인 실시예에서는, 조리 오븐 습구 센서 시스템이 제공되고, 조리 오븐 습구 센서 시스템은: 조리 오븐의 조리 챔버 벽에 고정되도록 구성된 저장소 ― 저장소의 공동은 상부를 향한 배향임 ―; 저장소의 공동 내에 적어도 부분적으로 장착되도록 구성된 온도 센서 프로브; 및 물을 공동 내로 분배하도록 위치결정된 물 충전 개방부(water fill opening)를 가진다.
[0022] 일부 예들에서, 물 충전 개방부는 공동의 외부 및 위에 위치된다.
[0023] 일부 예들에서, 온도 센서 프로브는 저장소의 부분을 정의하는 벽을 통해 연장되고, 벽을 통해 연장되는 온도 센서 프로브의 전체 부분은 공동 내에 위치결정된다.
[0024] 일부 예들에서, 조리 오븐 습구 센서 시스템은 조리 챔버 벽에 고정된 장착 플레이트를 가지고, 여기서, 저장소는 장착 플레이트에 부착된다.
[0025] 일부 예들에서, 장착 플레이트는 공동에서 온도 센서 프로브의 적어도 부분을 갖는 온도 센서 프로브를 수납하도록 구성된 온도 센서 프로브 개방부를 포함한다.
[0026] 일부 예들에서, 온도 센서 프로브 개방부는 저장소의 부분을 정의하는 벽을 통해 연장되고, 온도 센서 프로브 개방부를 통해 연장되는 온도 센서 프로브의 전체 부분은 공동 내에 위치결정된다.
[0027] 일부 예들에서, 온도 센서 프로브는 조리 챔버 벽에 고정되고, 장착 플레이트 및 저장소는 조리 챔버 벽에 분리가능하게 연결되고, 조리 오븐 습구 센서 시스템은 장착 플레이트가 조리 챔버 벽에 연결될 때, 온도 센서 프로브와 온도 센서 프로브 개방부 사이를 밀봉하도록 구성된 밀봉부를 더 포함한다.
[0028] 일부 예들에서, 장착 플레이트는 조리 챔버 벽에 분리가능하게 고정되고, 장착 플레이트는: 물 충전 개방부와 저장소 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 물 충전 통로; 및 공동에서 온도 센서 프로브의 적어도 부분을 갖는 온도 센서 프로브를 수납하도록 구성된 온도 센서 프로브 개방부를 포함한다.
[0029] 일부 예들에서, 온도 센서 프로브는 장착 플레이트 및 저장소와 독립적으로 조리 챔버 벽에 고정된다.
[0030] 일부 예들에서, 물 충전 개방부는 장착 플레이트가 조리 챔버 벽에 고정될 때, 물 충전 통로를 통해 연장된다.
[0031] 일부 예들에서, 장착 플레이트는 물 충전 개방부와 저장소 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 물 충전 통로를 포함한다.
[0032] 또 다른 예시적인 실시예에서는, 조리 오븐이 제공되고, 조리 오븐은: 조리 챔버 벽에 의해 적어도 부분적으로 정의된 조리 챔버; 조리 챔버 벽에 고정된 저장소 ― 저장소의 공동은 상부를 향한 배향임 ―; 공동 내에 적어도 부분적으로 장착된 온도 센서 프로브; 물을 공동 내로 분배하도록 위치결정된 물 충전 개방부; 물 공급부; 및 물 공급부를 물 충전 개방부로 연결하는 통로를 가진다.
[0033] 일부 예들에서, 오븐은 또한, 통로를 따라 위치결정되고, 물 공급부로부터 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성된 펌프 및 밸브 중 적어도 하나를 가진다.
[0034] 일부 예들에서, 오븐은 또한, 통로를 따라 위치결정되고, 물 공급부로부터 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성된 펌프 및 밸브 중 적어도 하나; 및 물 공급부로부터 물 충전 개방부로의 몰의 흐름을 제어하기 위하여 펌프 및 밸브 중 적어도 하나를 선택적으로 동작시키도록 구성된 제어기를 가진다.
[0035] 일부 예들에서, 오븐은 또한, 통로를 따라 위치결정되고, 물 공급부로부터 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성된 펌프 및 밸브 중 적어도 하나; 및 프로세서에 의해 실행될 때, 펌프 및 밸브 중 적어도 하나로 하여금, 물 공급부로부터 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 제어하게 하는 비-휘발성 명령들을 저장하는 메모리 및 프로세서를 포함하는 제어기를 가진다.
[0036] 일부 예들에서, 오븐은 또한, 장착 플레이트를 가지고, 여기서, 저장소는 장착 플레이트에 부착되고, 장착 플레이트 및 저장소는 조리 챔버 벽에 분리가능하게 부착된다.
[0037] 일부 예들에서, 장착 플레이트는: 물 충전 개방부와 저장소 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 물 충전 통로; 및 공동에서 온도 센서 프로브의 적어도 부분을 갖는 온도 센서 프로브를 수납하도록 구성된 온도 센서 프로브 개방부 중 적어도 하나를 포함한다.
[0038] 또 다른 예시적인 실시예에서는, 조리 오븐을 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 방법은: 물의 제1 수량을 조리 챔버 내에 위치된 공동 내에 적어도 부분적으로 위치되는 온도 센서 프로브와 접촉시키기 위하여, 물의 제1 수량을 공동 내로 분배하는 단계; 온도 센서 프로브의 출력을 모니터링하는 단계; 물의 제1 수량이 미리 결정된 레벨로 감소하였는지 여부를 결정하는 단계; 및 물의 제1 수량이 미리 결정된 레벨로 감소한 것으로 결정할 시에, 물의 제2 수량을 온도 센서 프로브와 접촉시키기 위하여 물의 제2 수량을 공동 내로 분배하는 단계를 포함한다.
[0039] 일부 예들에서, 물의 제1 수량이 미리 결정된 레벨로 감소하였는지 여부를 결정하는 단계는: 온도 센서 프로브의 출력이 조리 챔버 내의 물의 끓는점보다 더 큰 온도에 대응하는 것으로 결정하는 단계를 포함한다.
[0040] 일부 예들에서, 온도 센서 프로브의 출력이 조리 챔버 내의 물의 끓는점보다 더 큰 온도에 대응하는지 여부를 결정하는 단계는: 조리 챔버 내의 공기의 건구 온도를 평가하는 단계, 및 국소적 대기 공기 압력을 평가하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
[0041] 발명의 예시적인 실시예들은 동반 도면들을 참조하여 설명되고, 여기서, 유사한 참조 번호들은 유사한 부품들을 예시하기 위하여 이용된다.
[0042] 도 1은 해수면에서 30℃ 내지 250℃의 건구 범위를 가로질러서 이론적으로 달성가능한 습구 온도들의 도표이다.
[0043] 도 2는 해수면에서 30℃ 내지 250℃의 건구 범위를 가로질러서 이론적으로 달성가능한 상대 습도 값들의 도표이다.
[0044] 도 3은 습구 센서 시스템을 가지는 오븐의 예시적인 실시예의 개략적인 예시도이다.
[0045] 도 4는 또 다른 예시적인 습구 센서 시스템을 예시한다.
[0046] 도 5는 부분적인 분해의 상태에서 또 다른 예시적인 습구 센서 시스템을 예시한다.
[0047] 이 발명은 요리 오븐에서 습구 온도를 직접적으로 감지하는 문제에 대한 신규한 해결책들, 및 상대 습도를 연산하고 조리 환경의 온도를 관리하기 위한 그 응용을 제시한다.
[0048] 지금부터 도 3 및 도 4를 참조하면, 하나의 예시적인 실시예에서, 발명은 조리 챔버(102) 및 하나 이상의 가열 엘리먼트들(104)을 가지는 오븐(100)을 포함한다. 조리 챔버(102)는 조리 챔버 벽(136)에 의해 정의된다. 조리 챔버(102)는 사용자가 음식 항목들을 조리 챔버(102) 내로 배치하는 것을 허용하도록 동작가능하다. 예를 들어, 조리 챔버(102)는 도어에 의해 선택적으로 폐쇄될 수 있거나, 그것은 본 기술분야에서 공지된 바와 같이, 슬라이딩 서랍(sliding drawer) 등으로서 형성될 수 있다.
[0049] 오븐(100)은 조리 챔버(102) 내의 습구 온도를 결정하기 위하여 이용되는 습구 센서 시스템을 포함한다. 습구 센서 시스템은 일반적으로, 상부를 향한 공동(108')을 정의하는 저장소(108), 저장소(108)에서 위치되거나 저장소(108) 내로 연장되는 온도 감지 프로브(110), 및 물을 공동(108') 내로 분배하도록 위치결정되는 물 충전 개방부(124)를 포함한다.
[0050] 상부를 향한 공동(108')은 오븐(100)이 조리 동작을 위하여 위치결정될 때, 공동(108')이 중력의 영향에 대항하여 물을 수납할 수 있고 물을 보유할 수 있도록 상부를 향한다. 따라서, 용어 "상부를 향한(upwards-facing)"은 오븐(100)이 조리하기 위하여 셋업되고, 공동(108')이 물이 중력에 의해 보유될 수 있는 저장소(108)에 의해 정의된 체적일 때의 배향을 지칭한다.
[0051] 저장소의 공동(108')은 오븐(100)의 동작 동안에 물로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 저장소(108)에서의 물은, 건구 온도, 기류, 열 플럭스(heat flux), 및 습도를 포함하는, 음식이 오븐 공동(102) 내부에서 경험하는 동일한 환경적 조건들에 노출된다. 저장소 크기는 특정 실시예 및 응용에 따라 변동될 수 있다. 예를 들어, 조리대 스팀 오븐(100)에서의 저장소(108)는 대략 2.5 ml의 체적을 가질 수 있다. 더 큰 저장소 크기들은 물 증발의 시간을 증가시키지만, 반응성(responsiveness)을 희생한다.
[0052] 저장소의 조성물(composition)은 또한, 실시예에 의해 변동될 수 있다. 저장소 재료는 높은 열적 전도성의 낮은 열 질량(thermal mass)을 가지고, 그것이 오븐 공기 및 가열 엘리먼트들로부터의 전도(conduction) 및 복사(radiation)에 의해 열을 용이하게 흡수하는 것이 유리하다. 높은 열적 전도성 및 낮은 질량 속성들은 측정이 가능한 한 반응적인 것을 보장한다. 저장소(108)를 위한 예시적인 재료는 얇은 알루미늄이지만, 다른 금속들 또는 열-전도성 재료들이 이용될 수 있다. 모든 재료들은 그 응용을 위한 최대 지속된 온도 조건들을 용인해야 하고, 음식 준비를 위한 스팀 오븐의 이 예에서, 컴포넌트들은 연속적인 동작의 적어도 8시간의 주기 동안에 250℃에 이르는 온도에 대한 노출을 용인해야 한다. 다른 실시예들은 상이한 요건들을 생성할 수 있다.
[0053] 프로브(110)는 물이 오븐 환경의 조건들에 반응할 때, 저장소(108)에서의 물의 온도를 측정하도록 위치결정된다. 프로브(110)는 저장소(108)에 인접하게 장착될 수 있고, 도 3에서 도시된 바와 같이, 공동(108')으로 연장되도록 구성될 수 있거나, 그것은 도 4에서 도시된 바와 같이, 공동(108') 내에 완전히 포함될 수 있다. 도 4의 구성이 바람직한데, 그 이유는 물 레벨이 프로브(110) 또는 프로브의 능동 감지 엘리먼트(예컨대, 열전대)를 완전히 피복하도록 선택될 수 있지만, 이것은 습윤(wetting)이 프로브(110)로 하여금, 희망된 물 온도 판독을 획득하게 하기 위하여 충분하기만 하면, 모든 경우들에 있어서 엄격하게 요구되지 않기 때문이다.
[0054] 도 4의 예에서, 프로브(110)는 반구형 선단부를 갖는 원통형 형상을 가지고, 저장소(108)는, 프로브(110)로부터 이격되지만, 하부 및 측면들로부터 관측된 바와 같이 프로브(110)를 포위하는 상부를 향한 공동(108')을 포함한다. 따라서, 공동(108')은 물로 프로브(110)를 완전히 포위하도록 물로 충전될 수 있다. 여기서 상술되지 않은 다른 실시예들은 다른 위치들에서 프로브(110)를 위치결정할 수 있다. 예를 들어, 프로브(110)는 물 표면으로부터 상승하는 증발하는 물의 기둥(column)의 온도 또는 열 플럭스를 측정하기 위하여 저장소(108)의 바로 위에 배치될 수 있다. 또 다른 예로서, 프로브(110)는 그것이 저장소(108)의 벽과 접촉하는 곳에서 위치결정될 수 있거나, 그것은 예컨대, 열전대를 저장소(108)의 벽을 따라 연장되는 구멍 내로 고정함으로써 저장소(108)의 벽 내에서 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로브(110)는 저장소(108)의 하부에서 배치되어, 그것은 물이 완전히 증발하였을 때까지 가능한 한 오랫동안 물과의 접촉을 유지한다. 다른 실시예들에서, 프로브(110)는 물의 표면에서, 또는 물 표면과 저장소 하부 사이에서 배치될 수 있다. 프로브(110)는 또한, 그것이 물의 상부 상에서 부유할 수 있도록 공동(108') 내에서 이동가능할 수 있고, 이에 따라, 물 표면과의 접촉을 항상 유지할 수 있다. 다른 대안들 및 변형들은 본 개시내용을 감안하여 본 기술분야에서의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
[0055] 온도 센서 프로브(110)는 온도를 표시하는 신호(능동적으로, 또는 센서 상태의 수동적 폴링(passive polling)에 의해)를 발생하도록 구성된다. 프로브(110)는 NTC 서미스터(thermistor), 열전대, 저항성 온도 측정 디바이스, 적외선 센서, 온도계, 또는 임의의 다른 온도 감지 디바이스를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 많은 공지된 온도 감지 디바이스들 중의 하나를 포함할 수 있다. 온도 감지 디바이스는 노출될 수 있거나, 그것은 도시된 금속 원통형 외부 덮개(sheath)와 같은, 프로브(110)의 강성 구조를 형성하는 외부 보호 커버로 싸여질 수 있다. 프로브의 신호는 예를 들어, 아날로그-대-디지털 변환기(112) 및 마이크로제어기(114)에 의해 샘플링된다. 공지된 파라미터들을 이용하면, 마이크로제어기(114)는 본 기술분야에서 공지된 바와 같이, 프로브의 신호를 온도 판독으로 변환한다.
[0056] 프로브(110) 및 저장소(108)는 부품들의 임의의 적당한 구성으로 제공될 수 있다. 도시된 예에서, 저장소(108)는 저장소(108)를 조리 챔버 벽(136)에 부착하기 위하여 체결기(리벳, 나사 등)를 수납하기 위한 구멍(118)을 가지는 장착 플레이트(116)를 포함한다. 대안적으로, 장착 플레이트(116)는 그것을 슬롯 또는 다른 체결 배열들 내로 삽입하는 스폿 용접(spot welding)에 의해 조리 챔버 벽(136)에 부착될 수 있다. 장착 플레이트(116) 및 저장소(108)는 바람직하게는, 조리 챔버 벽(136)에 분리가능하게 부착되지만, 이것은 엄격하게 요구되지 않는다.
[0057] 프로브(110)는 장착 플레이트(116)에서의 대응하는 프로브 개방부(138)를 통해 공동(108') 내로 연장된다. 엄격하게 요구되지는 않지만, 프로브 개방부(138)는 저장소(108)의 부분을 정의하는 벽을 통해 연장되고, 온도 센서 프로브 개방부(138)를 통해 연장되는 온도 센서 프로브(110)의 전체 부분은 공동(108') 내에 위치결정되고, 물속에 완전히 잠수될 수 있다. 프로브 개방부(138)는 물이 구멍을 통해 누설하는 것을 방지하기 위하여, 필요한 경우에 밀봉된다.
[0058] 프로브(110)는 장착 플레이트(116) 및 저장소(108)와 독립적으로 조리 챔버 벽(136)에 고정된다. 예를 들어, 프로브(110)는 나사결합된 체결기에 의해, 또는 조리 챔버 벽(136)을 통과하는 구멍으로의 마찰 체결구(friction fitment)에 의해 조리 챔버 벽(136)에 고정될 수 있다. 이 구성에서, 프로브(110) 및 저장소(108)는 조리 챔버(102)의 내부 벽에 편리하게 장착될 수 있고, 프로브 와이어링(120)은 조리 온도들에 대한 와이어링(120)의 불필요한 노출을 방지하기 위하여 조리 챔버(102)의 외부에 있다.
[0059] 위에서 언급된 바와 같이, 습구 센서 시스템은 또한, 물을 저장소(108) 내로 분배하도록 위치결정되는 물 충전 개방부(124)를 포함한다. 물 충전 개방부(124)는 도 3에서 도시된 바와 같이, 공동(108') 내에 위치될 수 있거나, 그것은 도 4에서 도시된 바와 같이, 공동(108')의 외부 및 위에 위치될 수 있다. 물을 물 충전 개방부(124)로부터 저장소(108)로 운반하기 위한 유체 경로가 있다면, 물 충전 개방부(124)는 또한, 다른 위치들에서 배치될 수 있다. 도 4의 실시예에서, 장착 플레이트(116)는 물 충전 개방부(124)와 저장소(108) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성되는 물 충전 통로(140)를 포함한다. 예를 들어, 물 충전 개방부(124)는 조리 챔버 벽(136)과 동일평면인 개방부를 포함할 수 있고, 물 충전 통로(140)는 장착 플레이트(116)가 조리 챔버 벽(136)에 부착될 때, 개방부 위에 놓이는 원형 구멍을 포함할 수 있다.
[0060] 프로브(110) 및 저장소(108)는 도 3에서 도시된 바와 같이, 조리 챔버 벽(136)의 임의의 수직 부분 상에서 설치될 수 있다. 그러나, 다른 경우들에는, 프로브(110) 및 저장소(108)가 (예컨대, 저장소(108)를 하부 부분에서의 오목부로서 형성함으로써) 조리 챔버 벽(136)의 하부 수평 부분 상에서 위치될 수 있거나, 이들은 조리 챔버 벽(136)의 상부 수평 부분으로부터 현수(suspend)될 수 있다. 프로브(110) 및 저장소(108)는 또한, 조리 챔버 벽(136)의 상이한 부분들에 부착될 수 있다. 예를 들어, 저장소(108)는 조리 챔버 벽(136)의 수직 측부로부터 횡방향으로 연장될 수 있고, 프로브(110)는 저장소(108) 내로 연장하기 위하여 조리 챔버 벽(136)의 상부 수평 부분으로부터 하부로 연장될 수 있다. 다른 대안들 및 변형들은 본 개시내용을 감안하여 본 기술분야에서의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
[0061] 프로브(110) 및 저장소(108)는 임의적으로, 습구 센서와 오븐의 벽들 사이의 열 교환이 습구 온도의 정확한 판독을 방해하지 않는다는 것을 보장하기 위하여 조리 챔버 벽(136)으로부터 열적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 절연 재료의 층(도시되지 않음)은 장착 플레이트(116)와 공동 벽 사이에 개재될 수 있다. 유사하게, 장착 플레이트(116)를 공동 벽에 파지(hold)하는 체결기(예컨대, 나사)는 벽으로부터 저장소(108)로의 열 전도를 금지하도록 절연될 수 있다.
[0062] 도 5는 저장소(108), 온도 센서 프로브(110), 및 물 충전 개방부(124)를 가지는 조리 오븐 습구 센서 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 저장소(108)는, 체결기 구멍(118), 프로브 개방부(138), 및 물 충전 통로(140)를 가지는 장착 플레이트(116)에 고정된다. 체결기 구멍(118)은 예를 들어, 체결기 구멍(118)을 통과하고 조리 챔버 벽(136)에서의 대응하는 구멍(144) 내로 나사결합하는 나사(142)를 수납하도록 구성된다. 물 충전 개방부(124)는 물 충전 통로(140)를 통과할 정도로 충분히 멀리 조리 챔버 벽(136)으로부터 돌출하는 짧은 튜브를 포함한다. 프로브 개방부(138)는 장착 플레이트(116) 및 저장소(108)가 조리 챔버 벽(136)에 고정될 때, 온도 프로브 센서(110)에 대항하여 밀봉하는 그로밋(grommet)(146)을 포함한다. 이 배열은 간단하고 신속한 조립 및 분해 프로세스를 제공하고, 이것은 오븐의 초기 조립 동안에 그리고 저장소(108)의 추후의 서비스 및 청소 동안에 도움이 될 수 있다.
[0063] 도 5의 실시예는 다양한 방식들로 수정될 수 있다. 예를 들어, 그로밋(146)은 조리 챔버 벽(136)에 장착되는 면 밀봉부(face seal), 또는 프로브(110)에 장착되는 O-링(O-ring)에 의해 대체될 수 있다. 또 다른 예로서, 물 충전 개방부(124) 및 물 충전 통로(140)는 저장소(108)의 공동(108') 내에 위치될 수 있다. 다른 대안들 및 변형들은 본 개시내용을 감안하여 본 기술분야에서의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
[0064] 도 3을 다시 참조하면, 예시적인 오븐(100)은 또한, 물 공급부(106), 및 물 공급부를 물 충전 개방부(124)에 연결하는 통로(122)를 포함한다. 통로(122)는 하나 이상의 신축적 또는 강성 튜브들 또는 다른 유체 도관(conduit)들을 포함할 수 있다. 통로(122)는 물 공급부(106)로부터 저장소(108)로의 개방된 또는 선택적으로 개방가능한 유체 도관을 제공한다. 예를 들어, 통로(122)는 물 공급부(106)로부터 장착 플레이트(116)로 연장되는 신축적 튜브를 포함할 수 있고, 여기서, 튜브(122)는 저장소(108) 위에 위치된 물 충전 개방부(124)에서 종단된다. 물 공급부(106)는 오븐(100)의 나머지에 선택적으로 부착되는 분리가능한 탱크, 또는 오븐(100)에 영구적으로 부착되는 탱크를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 물 공급부(106)는 가정용 물 공급부, 또는 물의 공급부를 제공하기 위한 임의의 다른 배열과 같은, 가압된 물의 소스(source)를 포함할 수 있다.
[0065] 물은 중력 및/또는 물 압력을 통해 물 공급부(106)로부터 저장소(108)로 운반된다. 도시된 예에서, 물 공급부(106)는 저장소(108) 위에 위치되고, 흐름 제어기(126)는 저장소의 충전 레벨을 제어하도록 제공된다. 흐름 제어기(126)는 밸브, 펌프, 또는 임의의 다른 적당한 기구일 수 있고, 흐름 제어기(126)는 (예컨대, 조리 프로세스 전에 또는 그 동안에) 사용자에 의해 수동적으로 동작될 수 있거나, 마이크로제어기(114)에 의해 자동적으로 제어될 수 있다. 도시된 예에서, 흐름 제어기(126)는 게이트 밸브(gate valve), 버터플라이 밸브(butterfly valve), 볼 밸브(ball valve) 등과 같은 밸브이다. 밸브가 개방될 때, 물은 중력에 의해 물 공급부(106)로부터 저장소(108)로 흐른다. 밸브는 물 공급부(106)가 저장소(108) 위에 위치될 때에 대부분의 경우들에는 적당한 것으로 예상되고, 이 경우에, 중력은 물을 물 공급부(106)로부터 저장소(108)로 구동하기 위한 원동력으로서 이용될 수 있다. 물 공급부(106)가 적어도 부분적으로 저장소(108) 아래에 있거나 물 흐름의 더 능동적인 제어가 희망될 때와 같은 다른 경우들에는, 흐름 제어기(126)가 펌프, 또는 펌프 및 밸브의 조합을 포함할 수 있다.
[0066] 흐름 제어기(126)는 솔레노이드(solenoid), 전기 모터, 사용자-동작가능한 푸시버튼 등과 같은 임의의 적당한 구동 기구에 의해 동작될 수 있다. 자동화된 제어가 희망될 때, 흐름 제어기(126)는 마이크로제어기(114)와 같은 제어 시스템에 의해 동작될 수 있는 적당한 전기 회로에 의해 제어될 수 있다. 마이크로제어기(114)는 예를 들어, ALU(arithmetic logic unit), PC(program counter) SP(stack pointer), 레지스터(register)들, ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 병렬 I/O 포트들, 직렬 I/O 포트들, 카운터들, 및 클록 회로를 포함할 수 있다. 명령들은 메모리 내에 비-휘발성 방식으로 저장되고, 명령들은 흐름 제어기(126)를 제어하기 위한 출력 신호들을 발생하도록 실행될 수 있다. 마이크로제어기(114)는 또한, 가열 엘리먼트(들)(104), 스팀 발생기(134), 스팀 발생기 흐름 제어기(148), 사용자 인터페이스(150) 등에 동작적으로 접속될 수 있다.
[0067] 이용 시에, 흐름 제어기(126)는 물 공급부(106)로부터의 물로 저장소(108)를 충전하도록 동작되고, 이것은 조리 프로세스가 시작하기 전에, 그리고 조리하는 동안의 다양한 시간들에서 행해질 수 있다. 조리하는 동안에, 저장소(108)는 조리 환경의 온도들을 경험하여, 저장소(108)에서의 물이 증발하게 한다. 증발의 레이트는 조리 환경으로부터 저장소(108)에서 물에 의해 수신된 에너지의 양, 조리 환경의 건구 온도, 조리 환경의 상대 습도, 대기 압력, 및 물의 표면 상에서의 기류의 레이트에 의해 결정된다.
[0068] 물이 저장소(108)로부터 증발할 때, 증발에 의해 날아가 버린 잠열은 저장소(108)가 약간 냉각되도록 한다. 저장소 온도는 프로브(110)에 의해 직접적으로 감지된다. 이것은 조리 환경에서 임의의 젖은 음식들에 의해 경험된 습구 온도의 직접적인 측정을 제공한다.
[0069] 일부 경우들에는, 저장소(108)에서의 물 레벨이 온도 센서 프로브(110)가 희망된 습구 온도 측정을 제공할 수 없게 되는 임계 값 미만으로 하락할 때까지 저장소(108)에서의 물이 증발할 정도로, 조리 기간은 충분히 길 수 있다. 이 임계 물 레벨은 다양한 예들로서: 온도 센서 프로브(110)가 어떤 희망된 정밀도를 상실하는 포인트; 온도 센서 프로브(110)가 습구 온도를 측정하도록 동작불가능하게 되는 포인트; 또는 온도 센서 프로브(110)가 더 이상 물과 접촉하지 않는 포인트일 수 있다. 이것이 발생할 때, 오븐(100)은 온도 센서 프로브(110)의 이용을 중단하도록 프로그래밍될 수 있다. 그러나, 더 바람직하게는, 오븐(100)은 저장소(108)를, 희망된 습구 온도 측정 능력을 제공하는 물 레벨로 재충전하도록 프로그래밍된다.
[0070] 저장소(108)는 임의의 적당한 제어 알고리즘을 이용하여 재충전될 수 있다. 예를 들어, 흐름 제어기(126)는 저장소(108)에서의 물 레벨이 언제 임계 값 미만으로 하락하는지의 추정들에 기초하여 선택되는 스케줄에 따라 활성화될 수 있다. 스케줄은 간단한 고정된 스케줄(예컨대, 조리 프로그램 또는 다른 측정된 변수들에 관계없이, 매 30분에 한 번)일 수 있거나, 스케줄은 조리 프로그램 및/또는 측정된 변수들의 세부사항들에 기초하여 결정될 수 있다(예컨대, 선택된 조리 온도 또는 측정된 건구 온도가 175℃ 미만일 때에 매 30분에 한 번, 그리고 선택된 조리 온도 또는 측정된 건구 온도가 175℃이거나 175℃ 초과일 때에 매 20분에 한 번). 재충전 시간 주기들에 대한 적당한 값들은 경험적 테스팅, 수학적 추정들을 이용하여, 또는 본 기술분야에서 공지된 다른 수단에 의해 결정될 수 있다. 다수의 상이한 스케줄들이 이용될 경우에, 그 스케줄들은 오븐(100)을 동작시키기 위한 마이크로제어기(114)에 의한 액세스를 준비하기 위하여 룩업 테이블(lookup table)들 등에서 저장될 수 있다.
[0071] 물 공급부(106)로부터 저장소(108)로 전달된 물의 양은 적절한 충전 체적을 보장하도록 교정될 수 있는 미리 결정된 시간 동안에, 밸브-유형 흐름 제어기(126)를 개방함으로써 또는 펌프-유형 흐름 제어기(126)를 동작시킴으로써 제어될 수 있다. 다른 경우들에는, 게이팅된 밸브들 또는 고정된 흐름-관통 체적을 가지는 밸브(예컨대, 볼 내에서 고정된 체적 용량을 갖는 볼 밸브)는 밸브 작동 당 물의 상대적으로 정밀한 체적을 분배하기 위하여 이용될 수 있다. 유사하게, 고정된 체적 펌프들 및 연동 펌프(peristaltic pump)들이 정밀한 물 계량을 제공하기 위하여 이용될 수 있다.
[0072] 상기한 경우들에는(또는 다른 경우들에는), 피드백 제어 시스템은 흐름 제어기(126)를 동작시키기 위하여 이용되지 않을 수 있다. 피드백의 이러한 결여는 (예컨대, 물이 예상된 것보다 더 신속하게 증발할 경우에) 물의 부족뿐만 아니라, (예컨대, 물이 예상된 것보다 더 느리게 증발하고, 저장소(108)가 인입하는 재충전 물의 전체 체적을 보유할 수 없을 경우에) 저장소(108)의 우발적인 과다충전으로 인해, 온도 센서 프로브(110)가 상대적으로 비효과적으로 동작하고 있는 주기들로 이어질 수 있다. 이러한 상황들은 오븐(100)의 효율 또는 정밀도를 감소시킬 수 있지만, 이들은 반드시 문제가 있는 것은 아니고, 일부 실시예들은 이 상황들이 우발적으로 또는 심지어 규칙적으로 발생하는 그러한 방식으로 동작될 수 있다.
[0073] 다른 실시예들에서, 피드백 제어 시스템은 저장소(108)를 희망된 레벨로 충전하도록 흐름 제어기(126)를 동작시키기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(114)는 저장소(108)를 희망된 레벨로 충전할 정도로 오직 충분히 길게 흐름 제어기(126)를 동작시키기 위하여 저장소(108)에서의 물 레벨 센서와 결합될 수 있다. 부유 스위치들, 전기적 커패시턴스 물 레벨 센서들 등과 같은 레벨 센서들은 본 기술분야에서 공지되어 있다. 다른 대안들 및 변형들은 본 개시내용을 감안하여 본 기술분야에서의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
[0074] 또 다른 실시예에서, 온도 센서 프로브(110)는 흐름 제어기(126)의 동작을 제어하기 위한 피드백 센서로서 이용될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 최대 가능한 습구 온도는 건구 온도 또는 물의 끓는점 중의 더 적은 것에 의해 제한된다. 프로브에 의한 온도 판독이 물의 끓는점 온도를 초과할 경우에, 그것은 물이 저장소(108)로부터 증발하였고 저장소(108)는 보충되어야 한다는 것을 의미한다. 따라서, 끓는점을 초과하는 온도를 검출할 시에, 마이크로제어기(114)는 저장소(108)를 완전히 또는 부분적으로 재충전하기 위하여 흐름 제어기(126)를 동작시키도록 프로그래밍될 수 있거나, 그것은 사용자가 저장소(108)를 재충전할 필요가 있다는 것을 표시하는 신호를 디스플레이로 전송할 수 있다. 이 목적들을 위하여, 물의 끓는점은 고정된 값(예컨대, 100℃)인 것으로 가정될 수 있거나, 조리 챔버 내의 공기의 건구 온도, 및 국소적 대기 공기 압력을 평가하는 것과 같은 인자들에 기초하여 가변적인 값으로 고려될 수 있다. 국소적 대기 압력은 압력 센서(130)를 이용하여 검출될 수 있거나, 그것은 이용의 위치에 대한 사용자 입력, 무선 통신 모듈에 의해 제공된 인터넷 데이터에 기초한 오븐(100)의 검출된 위치 등에 기초하여 가정될 수 있다.
[0075] 다른 실시예들은 다양한 상이한 제어 알고리즘들, 또는 제어 알고리즘들의 조합들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로브(110)가 끓는점보다 더 높은 온도를 판독할 때까지 대기하는 것은 습구 온도가 검출되고 있지 않은 주기들로 이어질 수 있다. 이것을 회피하기 위하여, 마이크로제어기(114)는 프로브(110)가 끓는점보다 더 높은 온도에 도달할 때에 저장소(108)를 재충전하도록 프로그래밍될 수 있고, 또한, 오븐(100)의 동작 조건들에 기초하여 추정된 증발의 레이트에 의해 결정된 바와 같이, 저장소(108)를 완전히 또는 부분적으로 보충하기 위한 루틴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(114)는 위에서 설명된 바와 같이, 밸브(126)를 언제 개방할 것인지를 결정하기 위하여 룩업 테이블들을 이용하거나 미리 교정된 변수들 또는 프로세싱 알고리즘들을 이용하도록 프로그래밍될 수 있다. 마이크로제어기(114)는 또한, 저장소(108)가 비어 있다는 것을 표시하기 위하여 끓는점 위의 온도를 판독하는 것에 대해 목적적으로 반응해야 하는 것을 회피하거나 지연시키기 위하여, (아마도, 일부 물이 저장소(108)의 외부로 넘칠 수 있다는 것을 이해하면서) 주어진 간격들에서 물의 어떤 양을 간단하게 추가하도록 프로그래밍될 수 있다. 다른 대안들 및 변형들은 본 개시내용을 감안하여 본 기술분야에서의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
[0076] 습구 센서 시스템을 구현하는 오븐(100)은 습구 센서 시스템이 조리 프로세스의 기간의 전부 또는 대부분 동안에 활성인 것을 보장하기 위하여 다양한 루틴들에 따라 동작될 수 있다는 것이 상기한 것으로부터 인식될 것이다. 이 방법들 중의 임의의 것을 이용하면, 오븐(100)은 물의 제1 수량을 공동(108') 내에서 적어도 부분적으로 위치된 온도 센서 프로브(110)와 접촉시키기 위하여, 물의 제1 수량을 저장소(108)의 공동(108')으로 분배하도록 동작할 수 있고, 습구 온도의 척도를 제공하기 위하여 온도 센서 프로브(110)의 출력을 모니터링할 수 있다. 동작 동안에, 오븐(100)은 물의 제1 수량이 미리 결정된 레벨(예컨대, 습구 온도 측정이 타협되는 레벨)로 감소하였는지 여부를 결정할 수 있다. 물의 제1 수량이 미리 결정된 레벨로 감소하였을 때, 오븐(100)은 물의 제2 수량을 온도 센서 프로브(110)와 접촉시키기 위하여 물의 제2 수량을 공동 내로 분배할 수 있고, 그 다음으로, 습구 온도를 측정하기 위하여 온도 센서 프로브(110)를 이용하는 것을 계속할 수 있다. 이 프로세스는 그 다음으로, 조리 동작 전반에 걸쳐 반복될 수 있다.
[0077] 오븐(100)은 임의의 적당한 방법을 이용하여, 저장소 공동(108')에서의 물의 제1 수량(또는 물의 임의의 추후의 수량)이 미리 결정된 레벨에 도달한 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 결정은 실제적인 물 레벨의 임의의 직접적인 측정을 이용하지 않으면서, 증발의 레이트에 대한 가정들에 기초할 수 있다. 또 다른 예로서, 물 레벨은 피드백 센서 등에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 측정될 수 있다. 위에서 제공된 예들 중의 임의의 것이 구현될 수 있거나, 다른 방법들은 물 레벨에서의 하락을 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 다른 대안들 및 변형들은 본 개시내용을 감안하여 본 기술분야에서의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
[0078] 일부 실시예들에서, 다수의 습구 센서 시스템들은 동일한 오븐에서의 상이한 위치들에서 배치될 수 있다. 그 판독들은 판독들의 정확도를 개선시키기 위하여 공지된 집합 방법들(min, max, average(평균), median(중위) 등)을 통해 연산될 수 있다.
[0079] 오븐(100)은 또한, 하나 이상의 건구 온도 감지 디바이스들(128)을 포함할 수 있다. 이들은 NTC 서미스터, 열전대, 저항성 온도 측정 디바이스, 적외선 센서, 온도계, 또는 임의의 다른 온도 감지 디바이스를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 많은 공지된 온도 감지 디바이스들 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 다수의 온도 감지 디바이스들(128) 판독들의 판독들은 판독들의 정확도를 개선시키기 위하여 공지된 집합 방법들(min, max, average, median 등)을 통해 연산될 수 있다.
[0080] 위에서 설명된 공식들(또는 필적하는 알고리즘들 또는 룩업 테이블들)을 이용함으로써, 마이크로제어기(114)는 건구 온도, 습구 온도, 및 부분 또는 전체 대기 압력의 직접적인 측정들에 기초하여 상대 습도, 절대 습도, 이슬점, 및 관심 있는 다른 환경적 메트릭(metric)들을 계산할 수 있다.
[0081] 위에서 언급된 바와 같이, 대기 압력은 해수면에서의 정상적인 압력으로서 추정될 수 있거나, 그것은 GPS 센서들에 의해 직접적으로 측정된 바와 같이, (예컨대, 스마트폰 사용자 인터페이스를 통해, 또는 오븐의 제어 입력으로 직접적으로) 사용자 입력에 의해 직접적으로 표시된 바와 같이, 또는 다른 공지된 방법들을 이용하여, 디바이스의 동작 고도에 기초하여 세분화될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 오븐 공동의 내부 및 외부 둘 모두에서의 대기 압력은 기존의 압력 센서(130)를 이용하는 것에 의한 것과 같이, 공지된 방법들을 이용하여 직접적으로 측정될 수 있다.
[0082] PID 알고리즘들, 소위 "뱅-뱅(band-band)" 서모스탯 알고리즘들, 또는 다른 방법들을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 공지된 방법들을 이용하면, 마이크로제어기(114)는 결정된 건구 온도 및 습구 온도에 기초하여 오븐(100)의 가열 거동을 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 음식을 특정 온도로 조리하는 목적들을 위하여 오븐이 도달하고 유지하기 위한 희망된 습구 온도를 특정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로제어기(114)는 습구 센서로부터의 온도 측정을, 시간 경과에 따라 오븐에서의 하나 이상의 가열 엘리먼트들(104)로 공급된 전력을 결정하는 그 온도 제어 알고리즘에 대한 입력으로서 이용한다.
[0083] 동작 거동의 또 다른 실시예에서, 사용자는 서로 상이한 타깃 건구 및 습구 온도들의 둘 모두를 특정하도록 선택할 수 있다. 이 시나리오에서, 마이크로제어기(114)는 건구 및 습구 타깃들을 동시에 유지하기 위하여 오븐에서의 상대 습도를 직접적으로 변경하기 위한 외부 통기 밸브(132) 또는 스팀 보일러(134)를 동작시킬 수 있다.
[0084] 다른 실시예들에서, 습구 센서는 냉각 또는 가열, 및 냉각 동작들에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 습구 센서는 온도 및 습도에 대한 제어가 희망되는 냉장고, 와인 저장실(wine cellar), 흡연실, 발효실, 또는 임의의 다른 환경에서 습도를 연산하는 방법으로서 이용될 수 있다.
[0085] 본 개시내용은 단독으로 또는 서로 조합하여 또는 다른 기술들과 조합하여 이용될 수 있는 다수의 발명적 특징들 및/또는 특징들의 조합들을 설명한다. 본 명세서에서 설명된 실시예들은 모두 예시적이고, 청구항들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 또한, 본 명세서에서 설명된 발명들은 다양한 방식들로 수정될 수 있고 적응될 수 있고, 모든 이러한 수정들 및 적응들은 이 개시내용 및 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 인식될 것이다.

Claims (20)

  1. 조리 오븐 습구 센서 시스템으로서,
    조리 오븐의 조리 챔버 벽에 고정되도록 구성된 저장소 ― 상기 저장소의 공동은 상부를 향한 배향임 ―;
    상기 저장소의 상기 공동 내에 적어도 부분적으로 장착되도록 구성된 온도 센서 프로브; 및
    물을 상기 공동 내로 분배하도록 위치결정된 물 충전(fill) 개방부를 포함하는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물 충전 개방부는 상기 공동의 외부 및 위에 위치되는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서 프로브는 상기 저장소의 부분을 정의하는 벽을 통해 연장되고, 상기 벽을 통해 연장되는 상기 온도 센서 프로브의 전체 부분은 상기 공동 내에 위치결정되는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조리 챔버 벽에 고정된 장착 플레이트를 더 포함하고, 상기 저장소는 상기 장착 플레이트에 부착되는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장착 플레이트는 상기 공동에서 상기 온도 센서 프로브의 적어도 부분을 갖는 상기 온도 센서 프로브를 수납하도록 구성된 온도 센서 프로브 개방부를 포함하는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 센서 프로브 개방부는 상기 저장소의 부분을 정의하는 벽을 통해 연장되고, 상기 온도 센서 프로브 개방부를 통해 연장되는 상기 온도 센서 프로브의 전체 부분은 상기 공동 내에 위치결정되는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 온도 센서 프로브는 상기 조리 챔버 벽에 고정되고,
    상기 장착 플레이트 및 저장소는 상기 조리 챔버 벽에 분리가능하게 연결되고, 그리고
    상기 조리 오븐 습구 센서 시스템은 상기 장착 플레이트가 상기 조리 챔버 벽에 연결될 때, 상기 온도 센서 프로브와 상기 온도 센서 프로브 개방부 사이를 밀봉하도록 구성된 밀봉부를 더 포함하는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 장착 플레이트는 상기 조리 챔버 벽에 분리가능하게 고정되고, 그리고:
    상기 물 충전 개방부와 상기 저장소 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 물 충전 통로; 및
    상기 공동에서 상기 온도 센서 프로브의 적어도 부분을 갖는 상기 온도 센서 프로브를 수납하도록 구성된 온도 센서 프로브 개방부를 포함하는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 센서 프로브는 상기 장착 플레이트 및 저장소와 독립적으로 상기 조리 챔버 벽에 고정되는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 물 충전 개방부는 상기 장착 플레이트가 상기 조리 챔버 벽에 고정될 때, 상기 물 충전 통로를 통해 연장되는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 장착 플레이트는 상기 물 충전 개방부와 상기 저장소 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 물 충전 통로를 포함하는, 조리 오븐 습구 센서 시스템.
  12. 조리 오븐으로서,
    조리 챔버 벽에 의해 적어도 부분적으로 정의된 조리 챔버;
    상기 조리 챔버 벽에 고정된 저장소 ― 상기 저장소의 공동은 상부를 향한 배향임 ―;
    상기 공동 내에 적어도 부분적으로 장착된 온도 센서 프로브;
    물을 상기 공동 내로 분배하도록 위치결정된 물 충전 개방부;
    물 공급부; 및
    상기 물 공급부를 상기 물 충전 개방부에 연결하는 통로를 포함하는, 조리 오븐.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 통로를 따라 위치결정되고, 상기 물 공급부로부터 상기 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성된 펌프 및 밸브 중 적어도 하나를 더 포함하는, 조리 오븐.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 통로를 따라 위치결정되고, 상기 물 공급부로부터 상기 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성된 펌프 및 밸브 중 적어도 하나; 및
    상기 물 공급부로부터 상기 물 충전 개방부로의 상기 물의 흐름을 제어하기 위하여 상기 펌프 및 상기 밸브 중의 상기 적어도 하나를 선택적으로 동작시키도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 조리 오븐.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 통로를 따라 위치결정되고, 상기 물 공급부로부터 상기 물 충전 개방부로의 물의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성된 펌프 및 밸브 중 적어도 하나; 및
    프로세서 및 비-휘발성 명령들을 저장하는 메모리를 포함하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 비-휘발성 명령들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 펌프 및 상기 밸브 중의 상기 적어도 하나로 하여금, 상기 물 공급부로부터 상기 물 충전 개방부로의 상기 물의 흐름을 제어하도록 동작하게 하는, 조리 오븐.
  16. 제12항에 있어서,
    장착 플레이트를 더 포함하고, 상기 저장소는 상기 장착 플레이트에 부착되고, 상기 장착 플레이트 및 저장소는 상기 조리 챔버 벽에 분리가능하게 부착되는, 조리 오븐.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 장착 플레이트는:
    상기 물 충전 개방부와 상기 저장소 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 물 충전 통로; 및
    상기 공동에서 상기 온도 센서 프로브의 적어도 부분을 갖는 상기 온도 센서 프로브를 수납하도록 구성된 온도 센서 프로브 개방부
    중 적어도 하나를 포함하는, 조리 오븐.
  18. 조리 오븐을 동작시키기 위한 방법으로서,
    물의 제1 수량을 조리 챔버 내에 위치된 공동 내에 적어도 부분적으로 위치되는 온도 센서 프로브와 접촉시키기 위하여, 상기 물의 제1 수량을 상기 공동 내로 분배하는 단계;
    상기 온도 센서 프로브의 출력을 모니터링하는 단계;
    상기 물의 제1 수량이 미리 결정된 레벨로 감소하였는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 물의 제1 수량이 상기 미리 결정된 레벨로 감소한 것으로 결정할 시에, 물의 제2 수량을 상기 온도 센서 프로브와 접촉시키기 위하여 상기 물의 제2 수량을 상기 공동 내로 분배하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 물의 제1 수량이 상기 미리 결정된 레벨로 감소하였는지 여부를 결정하는 단계는:
    상기 온도 센서 프로브의 출력이 상기 조리 챔버 내의 물의 끓는점보다 더 큰 온도에 대응하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 온도 센서 프로브의 상기 출력이 상기 조리 챔버 내의 물의 끓는점보다 더 큰 온도에 대응하는지 여부를 결정하는 단계는: 상기 조리 챔버 내의 공기의 건구 온도를 평가하는 단계, 및 국소적 대기 공기 압력을 평가하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
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