ДУХОВОЙ ШКАФ С ФУНКЦИЕЙ ПИРОЛИЗА
OVEN WITH PYROLYSIS FUNCTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу для эффективного удаления веществ, продуцирующих запах, в частности к духовому шкафу, содержащему устройство для термической деструкции веществ, продуцирующих запах, которые появляются при нагревании пищевых продуктов в камере для готовки.
Описание известного уровня техники
Традиционные кухонные принадлежности не имеют функции удаления летучих соединений и запахов, образующихся в процессе приготовления пищи. Настоящее изобретение относится к устройству и способу для эффективного удаления веществ, продуцирующих запах, в камере духового шкафа. Дым или выделяемые газы, образующиеся в процессе приготовления пищи, вызывают у людей неприятное ощущение и могут содержать различные вредные вещества, которые наносят вред здоровью человека. Для устранения вышеуказанных недостатков в кухне устанавливают вытяжку для отведения выделяемых газов наружу. Однако из-за того, что вытяжка размещается относительно далеко от того места, где осуществляется приготовление пищи, газы, выделяемые при приготовлении пищи, распространяются по кухне и другим помещениям в то время как пользователь готовит пищу на плите.
Духовая печь представляет собой кухонную утварь для нагрева пищевых продуктов в камере для готовки, в которой установлены нагревательные элементы. Духовой шкаф одновременно нагревает поверхность и внутренний объем пищевого продукта с тем, чтобы эффективно готовить пищевые продукты большого объема, и поэтому духовые шкафы получают широкое применение. Однако традиционные духовые шкафы не имеют функции очистки от загрязняющих веществ, таких как дым или выделяемые газы, возникающие в процессе приготовления пищи. Некоторые из духовых шкафов имеют функцию самоочищения для того, чтобы вызвать пиролиз при температурах порядка 400 – 500ºС для обеспечения удаления загрязнителей пищевых продуктов, оставляющих пятна и накапливающихся на стенках камеры для готовки. Однако в вышеупомянутом случае применяется способ, предусматривающий повторное нагревание камеры для готовки после извлечения пищевого продукта и не устраняется недостаток, состоящий в рассеянии выделяемых газов в процессе приготовления пищи. По этой причине существует потребность в устройстве для эффективного удаления выделяемых газов, возникающих в процессе приготовления пищи.
В рассматриваемой области известны следующие патенты, которые включены в настоящий документ посредством ссылки: патенты Кореи №№ 10-0518444, 10-0555420 и патенты США №№ 6316749, 6318245, 7878185, 8101894.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройству для сжигания и способу для эффективного удаления веществ, продуцирующих запах, в камере духовой печи. Задачей настоящего изобретения является создание универсального устройства для сжигания, которое содержит нагревательное устройство, приспособленное для прогрева пищевого продукта в камере для готовки и, кроме того, для обеспечения очищающего эффекта. Конкретнее, другой задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, связанных с неудобством, вызываемым загрязнением газами, выделяющимися при приготовлении пищи, за счет создания духового шкафа с функцией пиролиза.
Традиционные духовые шкафы содержат камеру для готовки, нагреватели для нагрева камеры для готовки, датчик температуры для регистрации рабочей температуры камеры для готовки, конвекционную камеру для циркуляции воздуха, панель управления для управления нагревателями и конвекционной камерой и корпус духового шкафа.
В соответствии с особенностью настоящего изобретения духовая печь дополнительно содержит нагревательное устройство, трубу для сжигания, камеру сгорания, соединительную трубку и устройство для создания потока, а также содержит компоненты вышеуказанной традиционной духовой печи.
Камера для готовки, приспособленная для размещения пищевого продукта, окружена стенками камеры и дверцей духового шкафа. Нагревательное устройство расположено внутри камеры для готовки и заключено в трубу для сжигания. Камера сгорания образована между нагревательным устройством и трубой для сжигания. Устройство для создания потока соединяется через соединительную трубку с камерой сгорания, перемещает воздух в камере для готовки к камере сгорания и вытесняет очищенный воздух наружу. Устройство для создания потока содержит вентилятор, который создает поток воздуха. Соединительная трубка сконфигурирована для передачи перепада давления воздуха к трубке для сжигания для поддержания давления внутри камеры для готовки ниже уровня атмосферного давления.
Вентилятор приспособлен для введения в камеру сгорания пара, включающего вещества, продуцирующие запах, в камере для готовки. Соединительная трубка сконфигурирована для передачи перепада давления воздуха к трубке для сжигания и перемещения воздуха в камеру для готовки.
Предотвращается распространение веществ, продуцирующих запах, за пределы камеры для готовки и обеспечивается их пиролиз за счет их прохождения через камеру сгорания, нагретую до температуры выше 700ºС, в течение периода времени продолжительностью по меньшей мере 0,5 секунды.
Предпочтительно, чтобы вентилятор и соединительная трубка были соединены между собой через трубу Вентури. Труба Вентури присоединяется между выходом вентилятора и соединительной трубкой таким образом, чтобы обеспечить воздушную связь. Трубка Вентури содержит сопло, которое имеет узкий воздушный канал и связано с выходом вентилятора. Поток воздуха от вентилятора в сопле становится более быстрым, что вызывает создание низкого давления на той стороне сопла, где образовано впускное отверстие. За счет введения соединительной трубки между впускным отверстием и трубой для сжигания перепад давления, созданный вентилятором, вызывает поступление воздуха, находящегося в камере для готовки, в камеру сгорания и его перемещение по направлению к впускному отверстию.
Духовой шкаф согласно настоящему изобретению дополнительно содержит конвекционную камеру, расположенную на стенках задней стороны камеры для готовки, которая вызывает принудительную циркуляцию воздуха в камере для готовки.
Способ сжигания для удаления загрязняющих веществ в духовом шкафу согласно настоящему изобретению, включает следующие этапы: 1) подача электрического питания к нагревательному устройству для увеличения температуры камеры сгорания до 700ºС или до предварительно заданной температуры; 2) приведение в действие устройства для создания потока с тем, чтобы начать термическую деструкцию загрязнений, когда температура камеры сгорания достигает 700ºС или заранее заданного значения температуры; 3) приведение в действие нагревательного устройства и устройства для создания потока в течение заранее заданного периода времени тепловой обработки пищевого продукта с тем, чтобы осуществить деструкцию загрязняющих веществ, возникающих во время готовки пищи; и 4) прерывание подачи питания к нагревательному устройству и устройству для создания потока.
Для управления процессом сжигания на корпусе духового шкафа установлена панель управления. Панель управления содержит по меньшей мере одно устройство управления, предназначенное для задания установки таймера и режимов работы, которое управляет нагревательным устройством и вентилятором.
Духовой шкаф имеет высокий КПД по энергии, так как с помощью нагревательного устройства осуществляются и термическая деструкция веществ, продуцирующих запах, и нагрев пищевого продукта за счет подведения к камере для готовки лучистой теплоты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1 представлен вид спереди духового шкафа 10 с функцией сжигания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлен вид сбоку в разрезе вдоль линии 2-2 на фиг. 1.
На фиг. 3 представлен вид в разрезе вдоль линии 3-3 на фиг. 2.
На фиг. 4 представлен вид, демонстрирующий конфигурацию некоторых компонентов, на котором показан поток воздуха в духовом шкафу 10.
На фиг. 5 представлен вид в разрезе духового шкафа 10΄ с функцией сжигания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6 представлен вид в перспективе нагревательного устройства 30 и трубы 35 для сжигания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачи и признаки настоящего изобретения подробно изложены в приведенном ниже описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения
На фиг. 1 представлен вид спереди духового шкафа 10, имеющего устройство для сжигания, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Дверца 20 духового шкафа имеет дверную ручку 21, прикрепленную с возможностью поворота к корпусу 26 духового шкафа, определяющему внешний вид духового шкафа 10. Дверца 20 духового шкафа герметизирует с передней стороны камеру 29 для готовки, чтобы исключить выпуск из камеры для готовки летучих соединений или выделяемых газов, обеспечить простоту ввода и извлечения решеток из камеры для готовки и позволить пользователю проверять степени готовности пищевых продуктов, подвергаемых тепловой обработке, в камере для готовки. Панель 22 управления расположена на одной стороне передней поверхности корпуса 26 духового шкафа. Панель 22 управления содержит по меньшей мере одно устройство управления для задания температуры и времени, в результате чего во внутреннем объеме камеры 29 для готовки может поддерживаться заранее заданная температура в течение соответствующего периода времени.
На фиг. 2 представлен вид сбоку в разрезе вдоль линии 2-2 на фиг. 1, демонстрирующий внутреннее устройство камеры 29 для готовки и корпус 26 духового шкафа, и на фиг. 3 представлен вид в разрезе вдоль линии 3-3 на фиг. 2. Со ссылкой на графические материалы настоящее изобретение далее будет описано подробнее. Камера 29 для готовки окружена стенкой 23 камеры для готовки, имеет открытую спереди сторону и имеет внутреннее пространство для готовки. Камера 29 для готовки имеет нагреватель 25, смонтированный внутри камеры, предназначенный для нагревания и для готовки при надлежащей температуре. Кроме того, камера 29 для готовки дополнительно содержит нагревательное устройство 30, установленное в верхней части камеры для готовки, и трубу 35 для сжигания, полая часть которой выполнена с тем, чтобы вмещать нагревательное устройство 30. Между нагревательным устройством 30 и трубой 35 для сжигания образована камера 33 сгорания.
Нагревательное устройство 30 может выделять тепло и повышать температуру камеры 33 сгорания по меньшей мере до 700ºС или до заранее заданной температуры. Нагревательное устройство 30 предпочтительно выбирается из группы, состоящей из нагревателя в кожухе, патронного нагревателя или нагревательной проволоки, намотанной в виде катушки, которая подключена к источнику питания.
Труба 35 для сжигания выбирается из группы, состоящей из керамики, кварцевой трубы или жаростойких металлов, и выполняется в виде тонкостенного трубчатого профиля, в котором оба конца являются открытыми. Труба для сжигания предпочтительно должна быть помещена в термостойкую металлическую оболочку (не показана), чтобы защитить ее от ударных воздействий извне.
Камера 29 для готовки дополнительно содержит конвекционную камеру 32, предназначенную для принудительной циркуляции воздуха внутри камеры 29 для готовки. Конвекционная камера 32 расположена на задней стороне камеры 29 для готовки и получает питание, вырабатываемое двигателем, в результате чего вентилятор, находящийся внутри этой камеры, работает на забор воздуха из камеры для готовки и нагнетает воздух обратно в камеру 29 для готовки. Вследствие разности температур величиной свыше 600ºС между центром камеры для готовки и верхней частью вблизи трубы 35 для сжигания имеет место принудительная конвекция воздуха под действием конвекционной камеры 32, и в результате конвекции воздуха быстро повышается температура в камере 29 для готовки.
Камера 29 для готовки содержит датчик 24 температуры, регистрирующий температуру камеры 29 для готовки. С помощью датчика 24 температуры, установленного на стенке 23 камеры для готовки, выявляется температура внутри камеры 29 для готовки и прерывается или осуществляется подача электроэнергии к нагревателю 25 и конвекционной камере 32.
С помощью устройства 40 для создания потока, соединенного с трубой 35 для сжигания, внутри камеры 29 для готовки поддерживается давление ниже, чем атмосферное давление, и вытесняется за пределы камеры 29 для готовки пар, содержащий вещества, продуцирующие запах. Устройство 40 для создания потока содержит трубу 42 Вентури и вентилятор 43. Вентилятор 43 представляет собой центробежный вентилятор, который имеет вход и выход и служит для создания потока воздуха. То есть вентилятор 43 создает состояние вакуума на входе (не показан) вентилятора 43 и генерирует поток воздуха на выходе (не показан) вентилятора 43 за счет образования перепада давления, когда его лопатки вращаются. Поэтому с помощью устройства 40 для создания потока в камере 33 сгорания может быть создано давление ниже, чем атмосферное давление, что вызывает термическую деструкцию дыма или продуцирующих запах веществ, образовавшихся в камере для готовки, которые засосаны в камеру 33 сгорания. Кроме того, устройство 40 для создания потока предотвращает распространение наружу загрязнений, образовавшихся в процессе для готовки, всасывает воздух из трубы 35 для сжигания и вытесняет воздух из духового шкафа 10. Соединительный патрубок 41 присоединен к средней части трубы 35 для сжигания и через него передаются пар и воздух, включая углекислый газ, из трубки 35 для сжигания в трубу 42 Вентури.
Труба 42 Вентури присоединена между выходом (не показан) вентилятора 43 и соединительной трубкой 41 для образования воздушной связи. Труба 42 Вентури содержит сопло 45, расположенное в его средней части, которое образует более узкий воздушный канал, и, следовательно, труба 42 Вентури устроена так, что ее воздушный канал сужается вблизи сопла 45 и снова расширяется. В трубе 42 Вентури на боковой стороне сопла образовано впускное отверстие 46. Вход трубы 42 Вентури соединен с выходом вентилятора 43 и, следовательно, поток воздуха от вентилятора 43 в сопле 45 становится более быстрым, в результате чего во впускном отверстии 46 создается низкое давление (состояние вакуума). Ввиду того, что одна сторона соединительной трубки 41 соединена с впускным отверстием 46 и противоположная сторона соединительной трубки 41 соединена со средней частью трубы 35 для сжигания, в трубе 42 Вентури создается перепад давления (вакуум), который вызывает засасывание воздуха из камеры 29 для готовки в камеру 33 сгорания и его перемещение к впускному отверстию 46. Кроме того, как описано выше, из-за того, что труба 42 Вентури соединена с выходом вентилятора 43, пар и воздух с высокой температурой, выходящие из камеры 33 сгорания, в конечном счете выпускаются из трубы 42 Вентури и при этом они не имеют непосредственного контакта с вентилятором 43.
На фиг. 4 представлена конфигурация некоторых основных частей и показан поток воздуха в духовом шкафу 10. Ссылаясь на графические материалы, далее подробнее будет описан процесс сжигания загрязняющих веществ в камере 29 для готовки. Во-первых, когда к духовому шкафу 10 подается электрическое питание, нагревается нагревательное устройство 30, в результате чего повышается температура в камере 33 сгорания. Когда температура в камере 33 сгорания становится выше 700ºС или заранее заданной температуры, начинает работать вентилятор 43. Струя воздуха от вентилятора 43 образует перепад давления (вакуума) в соединительной трубке 41 через впускное отверстие 46 трубы 42 Вентури. Вакуум передается в камеру 33 сгорания внутри трубы 35 для сжигания и вызывает всасывание загрязняющих веществ из камеры 29 для готовки через оба открытых конца трубы 35 для сжигания. В течение заранее заданного периода времени приготовления пищи нагревательное устройство 30 и вентилятор 43 включены для обеспечения термической деструкции загрязняющих веществ, образующихся во время тепловой обработки пищевого продукта. Цикл сжигания оканчивается тогда, когда прекращается подача электроэнергии к нагревательному устройству 30 и вентилятору 43.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения
На фиг. 5 представлен вид в разрезе духового шкафа 10΄ с функцией сжигания в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Духовой шкаф 10΄ согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения имеет те же компоненты, что и духовой шкаф 10 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, за исключением устройства 40 для создания потока. Как показано на графических материалах, вход (не показан) вентилятора 43 соединен с соединительной трубкой 41 и вакуум, создаваемый вентилятором 43, передается через соединительную трубку 41 к трубе 35 для сжигания, в результате чего воздух с высокой температурой, находящийся внутри камеры 33 сгорания, поступает в вентилятор 43 и отводится через выход (не показан) вентилятора 43. Поэтому предпочтительно, чтобы в устройстве 40΄ для создания потока использовался вентилятор 43, изготовленный из термостойкого материала, который может работать при высокой температуре и способен выдерживать действие горячего воздуха, поступающего из камеры 33 сгорания, или нужно снижать температуру горячего воздуха, выходящего из камеры 33 сгорания, до момента его всасывания в вентилятор 43.
Как указано выше при описании вариантов осуществления настоящего изобретения, для обеспечения полной деструкции загрязняющих веществ, образующихся во время приготовления пищи, предпочтительно, чтобы в камере 33 сгорания поддерживалась температура свыше 700ºС и чтобы загрязняющие вещества проходили через камеру 33 сгорания в течение периода времени продолжительностью по меньшей мере 0,5 с. Время (t), в течение которого загрязняющие вещества проходят через камеру 33 сгорания, может регулироваться, и это видно из математической формулы 1 и изображения, представленного на фиг. 6.
[Математическая формула 1]
2
2
2
3
где t – период времени прохождения через камеру сгорания воздуха, содержащего загрязняющие вещества, L – длина (м) трубы для сжигания, A – площадь поперечного сечения трубы для сжигания (м), a – площадь поперечного сечения нагревательного устройства (м), (A-a) – площадь поперечного сечения камеры сгорания (м), Q – расход (м/с), и V – скорость (м/с) воздуха, проходящего через камеру сгорания.
Время прохождения воздуха, содержащего загрязняющие вещества, через камеру 33 сгорания может поддерживаться превышающим 0,5 с путем регулирования длины трубы 35 для сжигания, площади поперечного сечения камеры 33 сгорания, расхода воздуха, всасываемого в камеру 33 сгорания, и скорости воздуха, проходящего через камеру 33 сгорания. В частности, очевидно, что расход и скорость воздуха, проходящего через камеру 33 сгорания, могут быть в достаточной степени отрегулированы через управление режимом работы вентилятора 43.
Способ сжигания для удаления загрязняющих веществ согласно настоящему изобретению включает следующие этапы: 1) подача электрического питания к нагревательному устройству 30 так, что повышают температуру камеры 33 сгорания до 700ºС или до заранее заданной температуры; 2) приведение в действие вентилятора 43 с тем, чтобы началась термическая деструкция загрязняющих веществ, когда температура камеры 33 сгорания достигает 700ºС или заранее заданной температуры; 3) приведение в действие работой нагревательного устройства 30 и вентилятора 43 в течение заранее заданного времени тепловой обработки пищевого продукта с тем, чтобы осуществить деструкцию загрязняющих веществ, образующихся во время готовки пищи; и 4) прекращение подачи питания к нагревательному устройству 30 и вентилятору 43.
Панель 22 управления расположена на одной стороне передней поверхности корпуса 26 духового шкафа. Панель 22 управления содержит по меньшей мере одно устройство управления для установки таймера (не показан) и режимов работы, которое управляет нагревательным устройством 30 и вентилятором 43.
Хотя настоящее изобретение было особенно показано и описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, специалистам в данной области следует понимать, что в них могут быть внесены различные изменения в форме и компонентах, без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, как обозначено в последующей формуле изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ЦИФРОВЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
10, 10΄: духовой шкаф
20: дверца духового шкафа
21: дверная ручка
22: панель управления
23: стенка камеры
24: датчик температуры
25: нагреватель
26: корпус духового шкафа
29: камера для готовки
30: нагревательное устройство
32: конвекционная камера
33: камера сгорания
35: труба для сжигания
40, 40΄: устройство для создания потока
41: соединительная трубка
42: труба Вентури
43: вентилятор
45: сопло
46: впускное отверстие