ДУХОВКА
BAKING OVEN

Данное изобретение относится к духовке, которая, в частности, подходит для использования в домашних условиях.
Как правило, духовки используются для приготовления продуктов питания.
В данной области техники известны духовки типа, описанного в патенте США №6860261. В частности, в указанном патенте описана духовка, содержащая доступную для пользователя камеру, пригодную для размещения приготовляемых продуктов питания. Продукты питания, помещенные в эту камеру, нагреваются с использованием электрического сопротивления. Указанная духовка выполнена с парообразующей системой, которая содержит резервуар для воды. Этот резервуар имеет отверстие, которое служит в качестве границы раздела с остальными частями камеры. Указанное отверстие полностью охватывает верхнюю часть самого резервуара.
Жесткий трубопровод проточно соединяет данный резервуар с водяным баком, расположенным снаружи камеры. Таким образом, обеспечивается подача воды из бака в резервуар. В частности, выходной конец трубопровода расположен внутри резервуара.
Парообразующая система использует тепло, создаваемое электрическим сопротивлением, обеспечивая испарение воды в резервуаре.
Хорошо известно, что выпекание в насыщенной паром среде позволяет улучшить теплообмен с выпекаемыми продуктами питания и снизить время выпекания. Кроме того, при некоторых видах продуктов питания можно получить дополнительные преимущества, например когда такими продуктами являются так называемые «сладкие хлебцы», улучшается подъем теста и хрустящее свойство корочки, а когда ими является жаркое, устраняется чрезмерная сухость мяса, и т.д.
Вышеуказанные духовки имеют несколько недостатков.
Помещенная в резервуар вода, испаряясь, оставляет на его дне карбонатный осадок. Следовательно, периодически необходимо проводить очистку резервуара для устранения указанного осадка. Однако наличие жесткого трубчатого элемента внутри резервуара мешает и затрудняет работу по очистке, выполняемую пользователем вручную. Кроме того, работа по очистке является неудобной с учетом того, что пользователь уже может находиться в неудобном положении, которое он должен занимать для того, чтобы достать своей рукой резервуар, расположенный внутри камеры. В частности, пользователь должен наклоняться, например, если духовка находится под встроенной варочной плитой. Таким образом, работа по очистке может быть отнюдь не завершенной, особенно в тех местах резервуара, которые наиболее труднодоступны, что может привести к накапливанию карбонатного осадка и грязи и ухудшению чистоты и гигиены.
Целью данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание духовки, которая позволяет делать работу пользователя по ее очистке легкой и быстрой.
Другой целью данного изобретения является автоматизация работы духовки в соответствии с минимальным набором команд, устанавливаемых пользователем.
Эти и другие цели, которые будут более очевидны из последующего описания, достигаются по данному изобретению созданием духовки, имеющей конструктивные и функциональные характеристики в соответствии с независимыми пунктами прилагаемой формулы изобретения, причем дополнительные варианты выполнения указанной духовки определены в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения.
Далее приведено более подробное описание данного изобретения со ссылкой на чертежи, которые показывают вариант выполнения исключительно путем неограничивающего примера.
Фиг.1 показывает вид спереди в аксонометрии предлагаемой духовки, на котором некоторые части не показаны для лучшего выделения других частей.
Фиг.2 показывает вид сзади в аксонометрии предлагаемой духовки.
Фиг.3 показывает в аксонометрии вид предлагаемой духовки в разрезе, взятом в плоскости А-А, показанной на фиг.1.
Фиг.4 показывает разрез части конструкции предлагаемой духовки.
Фиг.5 показывает в аксонометрии вид снизу детали конструкции конкретного варианта выполнения предлагаемой духовки.
В соответствии с фиг.1 номером 1 позиции обозначена духовка. Указанная духовка, например, может быть встроена в стенку, оборудованную другими бытовыми электроприборами, или она может быть вставлена ниже варочной плиты в автономное оборудование (называемое обычно автономной плитой).
Духовка 1 содержит камеру 2 для выпекания, доступную для пользователя и подходящую для размещения запекаемых продуктов питания. Указанная камера 2 на техническом сленге обычно называется «муфель».
Для упрощения и выделения функциональных частей в задней части на фиг.1 не показаны следующие детали: передняя дверца, обеспечивающая доступ в камеру 2, переключатели, обеспечивающие набор входных параметров для духовки, и возможные наружные обшивки.
Преимущественно духовка 1 содержит нагревательные средства 3, находящиеся в тепловом контакте с камерой 2 для выпекания. Указанные средства 3 на фиг.1 не видны, но, например, они показаны на фиг.3, 4, 5. В общем, средства 3 могут быть электрическими. Указанные средства 3 также могут содержать средства для создания микроволн, подходящих для тепловой обработки, например магнетрон.
Предлагаемая духовка 1 содержит парообразующую систему, которая обеспечивает возможность увеличения и/или регулирования влажности в камере 2, что позволяет использовать известные полезные следствия выпекания в духовке во влажной среде.
В этом отношении духовка 1 содержит резервуар 4 для воды, который совместно с нагревательными средствами 3 обеспечивает парообразование воды в камере 2. Резервуар 4 определяет границы первой части 41 камеры 2 и имеет отверстие 40, по меньшей мере частично ориентированное вверх и служащее границей раздела с остальной, второй частью 42 камеры, причем указанная часть 42 расположена вне резервуара 4. Под воздействием нагревательных средств 3 вода, содержащаяся в резервуаре 4, испаряется. Отверстие 40 одновременно служит для впуска воды в резервуар 4 и выпуска из него пара. Преимущественно отверстие 40 почти полностью охватывает всю верхнюю часть резервуара 4. Отверстие 40 выполнено достаточно большим для того, чтобы позволить оператору достать любую точку внутри резервуара 4.
Такое решение позволяет быстро и легко чистить резервуар 4 непосредственно пользователем вручную, например губкой, пропитанной каким-либо моющим средством и/или жидкостью (например, уксусом или лимонным соком), эффективным для отделения и/или растворения любого карбонатного отложения. Для облегчения очистки резервуара 4 внутри первой части 41 камеры 2 отсутствуют посторонние элементы, которые могли бы затруднить работу по очистке.
Духовка 1 содержит трубопровод 50 для выпуска воды, который проточно присоединен к средству подачи воды и имеет выпускную часть 51 внутри камеры 2, причем вода выходит из трубопровода 50 и затем поступает в резервуар 4. Вода, выходящая из выпускной части 51, поступает прямо в камеру 2.
В типичном случае для облегчения работы по очистке резервуара 4, выполняемой оператором вручную, выпускная часть 51 трубопровода 50 находится снаружи объема, создаваемого перемещением отверстия 40 по физической вертикали, при котором это отверстие 40 остается параллельным самому себе.
В частности, термин «физическая вертикаль» обозначает направление ускорения силы тяжести в данном месте и определяется линией, задаваемой отвесом.
Если выпускная часть 51 расположена на вертикали резервуара 4, незначительно выше отверстия 40, она будет мешать работе по очистке. Если, вместо этого, она расположена на вертикали резервуара 4 на более значительном расстоянии, то падающая сверху вода будет иметь большую скорость и, ударяясь о дно резервуара 4, расплескиваться в нежелательные части камеры 2 духовки 1, и, возможно, также попадать на продукты питания.
Трубопровод 50 проходит полностью снаружи первой части 41 камеры 2. Выпускная часть 51 трубопровода 50 расположена на заданном расстоянии, отличном от нулевого, от отверстия 40 резервуара 4.
Резервуар 4 имеет поверхности 400 для размещения воды внутри резервуара 4, которые определяют границы первой части 41 камеры 2.
Для каждой точки указанных поверхностей 400 всегда имеется один сектор, параллельный физической вертикали, полностью расположенный внутри первой части 41 камеры 2 и соединяющий указанную точку с отверстием 40. Поверхности 400, таким образом, имеют форму, позволяющую пользователю легко доставать пальцами каждую их точку, что весьма существенно для операций очистки.
Духовка 1 содержит ограничивающие стенки 20, расположенные отдельно от резервуара 4 и ограничивающие по меньшей мере частично камеру 2. Указанные ограничивающие стенки 20 содержат нижнюю стенку 21. Резервуар 4 преимущественно проходит от указанной нижней стенки 21 со смещением от геометрического центра камеры 2. Ограничивающие стенки 20 также содержат верхнюю стенку, две боковые стенки, заднюю стенку и переднюю дверцу. Задняя стенка расположена напротив передней дверцы, через которую пользователь помещает продукты питания в камеру 2. Боковые стенки являются стенками, которые проходят между передней дверцей и задней стенкой. Ограничивающие стенки 20 и резервуар 4 ограничивают пространство камеры 2.
В варианте выполнения, проиллюстрированном на прилагаемых чертежах, поверхности 400 резервуара 4 содержат боковые стороны 43 и нижнюю поверхность 44. Нижняя поверхность 44 соединяет снизу боковые стороны 43, причем указанные боковые стороны 43 и нижняя поверхность 44 определяют первую часть 41. Стороны 43 и нижняя поверхность 44 объединены с закруглением большого радиуса. Таким образом, в этом случае отсутствуют острые края, которые способствуют образованию нежелательных отложений из посторонних тел, усложняющих их устранение. Стороны 43 проходят между нижней поверхностью 44 и ограничивающими стенками камеры 2.
В первом варианте выполнения духовка 1 содержит съемные крепежные средства 6, которые присоединяют резервуар 4 к стенкам 20 с возможностью отсоединения. Например, крепежные средства 6 являются резьбовыми соединительными средствами. В этом случае резервуар 4 выполнен из нержавеющей стали, тогда как ограничивающие стенки 20 обычно выполнены из эмалированной металлической пластины. Между резервуаром 4 и ограничивающими стенками 20 расположена прокладка, которая обеспечивает уплотнение и предотвращает просачивания воды под резервуар 4.
Во втором варианте выполнения резервуар 4 выполнен заодно с ограничивающими стенками 20. В этом случае, преимущественно, резервуар 4 получен посредством вытяжки ограничивающих стенок 20. Обычно, в этом случае резервуар 4 выполнен из эмалированной металлической пластины, как и стенки 20. Заявитель установил, что первый вариант выполнения является преимущественным с точки зрения очистки и возможности обслуживания, тогда как второй вариант выполнения имеет несомненные преимущества, связанные с эффективностью затрат и быстротой изготовления.
Как показано в качестве неограничивающего примера на фиг.2, духовка 1 содержит водяной бак 9, который является частью средства подачи воды. Духовка 1 может содержать средство измерения количества воды в баке 9 и средство, сообщающее посредством сигнала эту информацию пользователю (на сопроводительных чертежах не показаны). Таким образом, пользователь до включения духовки 1 может определить, нужно ли добавить воду в бак 9. Духовка 1 содержит средство 90 введения воды в бак 9. Например, подобное средство содержит выдвижное приспособление 900, доступное пользователю. Указанное выдвижное приспособление 900 содержит отсек, сообщающийся с баком 9. Указанное выдвижное приспособление 900 преимущественно выполнено в части духовки 1, которая является легкодоступной для пользователя. Духовка 1 преимущественно содержит переднюю панель 11 управления, которая выполнена выше закрытой дверцы. Указанное выдвижное приспособление 900 преимущественно выполнено на указанной панели 11. Приспособление 900 выполнено с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением. Первое положение соответствует положению по меньшей мере частичного извлечения приспособления 900, которое позволяет пользователю ввести в указанный отсек воду для помещения ее в бак 9. Второе положение является положением, в котором приспособление 900 введено в остальные части духовки 1, и пользователь не имеет возможности ввести воду прямо в него без первоначального частичного извлечения приспособления. В проиллюстрированном на фиг.2 варианте выполнения водяной бак 9 предпочтительно расположен снаружи камеры 2.
В некоторых имеющихся в продаже духовках отсутствует передняя панель 11, выполненная над дверцей, при этом дверца, когда она закрыта, заканчивается точно у верхней части духовки 1. В подобных вариантах выполнения бак 9 имеет плоскую конфигурацию с горизонтальным прохождением и расположением непосредственно над камерой 2. Открывая дверцу духовки, пользователь получает доступ к отверстию, позволяющему ввести воду в бак 9.
Преимущественно для перемещения воды из бака 9 в резервуар 4 используется только сила веса воды.
В варианте выполнения, не проиллюстрированном в данном документе, средство подачи содержит водопровод, например водопровод, который обеспечивает обычное домашнее хозяйство. В этом случае наличие бака 9 не является необходимым, и возможна почти неограниченная подача воды.
Как показано в качестве примера на фиг.4 и 5, нагревательные средства 3 содержат тепловой генератор 30, выполненный у указанного резервуара 4. Указанный генератор 30 выполнен снаружи камеры 2, а также снаружи резервуара 4, в частности, он расположен под резервуаром 4, что облегчает очистку резервуара 4 пользователем. В решении, проиллюстрированном на фиг.4 и 5, тепловой генератор 30 содержит сопротивление 301 в виде витка трубки. В другом варианте выполнения, не показанном на чертежах, тепловой генератор 30 содержит электрическое сопротивление, припаянное на поверхности резервуара 4 снаружи камеры 2. Такое решение обеспечивает более быстрое приведение в действие теплового генератора, лучший теплообмен с водой резервуара 4 и, соответственно, энергосбережение.
Рассмотренный выше первый вариант выполнения (т.е. с резервуаром 4, который можно отсоединить от стенок 20) обладает дополнительным важным преимуществом, относящимся к тому факту, что после демонтажа резервуара 4 можно легко выполнить замену нижерасположенного трубчатого сопротивления 301 теплового генератора 30. Если данное сопротивление припаяно на наружной поверхности резервуара 4, то замена теплового генератора 30 предполагает замену всего резервуара 4. Преимущественно, у указанного резервуара 4 имеется температурный датчик 302, который в целях безопасности прекращает работу генератора 30, если измеренная датчиком температура превышает заданное значение. Заданное значение может быть превышено вследствие невозможности подачи воды в резервуар 4 из-за неисправности или, если используется бак 9, то из-за уменьшения воды в баке 9. В этих условиях тепло, обеспечиваемое генератором 30, не будет использоваться для испарения воды и может привести к чрезмерному перегреву теплообменника 30 с последующим отказом или снижением нормального срока службы этого узла. Преимущественно, данная духовка содержит средства 53 доставки воды из указанной выпускной части трубопровода 50 в резервуар 4, причем указанные средства 53 расположены снаружи объема, создаваемого перемещением отверстия 40 по физической вертикали, при котором отверстие 40 остается параллельным самому себе. Преимущественно часть ограничивающих стенок 20 содержит средство 53 доставки воды. Далее, для большей ясности приведен конкретный вариант выполнения средств 53.
Как показано в качестве примера на фиг.3, предпочтительно духовка 1 содержит механическое средство 7 перемещения воздуха, сообщающееся с внутренней частью камеры 2. Механическое средство 7 содержит, например, вентилятор с горизонтально расположенной осью вращения, который удаляет воздух из внутренней части камеры 2 и возвращает его обратно, создавая непрерывную вентиляцию, которая выравнивает температуру в камере 2 и способствует испарению воды из резервуара 4. Что касается оси вращения крыльчатки вентилятора, то удаление воздуха происходит в осевом направлении, тогда как подача выполняется в радиальном направлении. Данный вентилятор выполнен на задней ограничивающей стенке 20 камеры 2. Преимущественно, духовка 1 содержит средства 8 направления потока воздуха, создаваемого механическим средством 7 перемещения воздуха. Направляющие средства 8 проходят между указанным механическим средством 7 и резервуаром 4 для содействия испарению воды резервуара 4 с помощью теплообмена посредством принудительной конвекции. Резервуар 4 имеет удлиненную форму вдоль первого направления соединения двух боковых ограничивающих стенок 20 камеры 2. Сечение резервуара 4, рассматриваемое в плоскости, перпендикулярной первому направлению, имеет U-образную форму.
Преимущественно, как показано на сопроводительных чертежах, резервуар 4 проходит вниз от части нижней стенки 21, расположенной у задней стенки. Таким образом, отверстие 40 резервуара 4 способно лучше перехватывать воздух, выходящий из подающей стороны 701 вентилятора.
Преимущественно, часть ограничивающих стенок 20 содержит направляющие средства 8.
Как схематически показано путем примера с помощью стрелок на фиг.4, средства 53 доставки, которые направляют к резервуару 4 воду, выходящую из выпускной части 51 трубопровода 50, содержат часть средств 8 направления потока воздуха. На фиг.4 перемещение воздуха показано схематически пунктирными стрелками, тогда как сплошными стрелками показано перемещение воды из части 51 трубчатого элемента 50 к резервуару 4.
Нагревательные средства 3 содержат нагреватель 31 для воздуха, посылаемого механическим средством 7 к резервуару 4. Указанный нагреватель преимущественно является электрическим сопротивлением, которое является частью вентилятора. В частности, указанное сопротивление проходит вокруг крыльчатки вентилятора для перехвата всего воздуха, выпускаемого вентилятором, и по этой причине в данной области техники это сопротивление обычно называется «кольцевым сопротивлением» 310.
Испарение воды из резервуара 4 обусловлено не только конвекцией (принудительной или естественной), но также по меньшей мере частично теплопроводностью. Нагревательные средства 3 при работе нагревают не только воздух, находящийся в камере 2, но также ограничивающие стенки 20, которые за счет теплопроводности передают тепло к резервуару 4. Резервуар 4 обычно находится в тепловом контакте со стенками 20, ограничивающими камеру 2.
Духовка 1 содержит средства выбора пользователем программы выпечки. Указанные средства являются частью пользовательского интерфейса, выполненного на передней панели 11, и они могут, например, содержать нажимные кнопки или круглые ручки, или сенсорные устройства. Средства выбора функционально подключены к электронной панели для регулирования духовки 1, которая управляет включением нагревательных средств 3 и других компонентов духовки 1, на базе программы выпечки, выбранной пользователем.
Нагревательные средства 3 содержат отдельные источники 30, 310, 32 тепла, показанные на сопроводительных чертежах в примере неограничивающего варианта выполнения. Эти источники содержат тепловой генератор 30, выполненный у резервуара 3, кольцевое сопротивление 310 и гриль 32. Указанный гриль 32 расположен вблизи верхней ограничивающей стенки 20 камеры 2. Нагревательные средства 3 также содержат нижнее электрическое сопротивление (это решение не проиллюстрировано), расположенное снаружи камеры 2 вблизи ее нижней ограничивающей стенки 21. Указанное нижнее сопротивление улучшает нагревательную способность и скорость нагрева камеры 2, улучшая выпечку продуктов питания (таких как пицца), для которой предпочтительно добавление тепла снизу. При наличии указанного нижнего электрического сопротивления, если оно проходит по наибольшей глубине камеры 2, необходимость в использовании теплового генератора 30 для парообразования воды, содержащейся в резервуаре 4, уменьшается.
Во время цикла выпечки включение, выключение и регулировка интенсивности работы по меньшей мере двух из указанных источников 30, 310, 32 тепла является функцией программы выпечки, задаваемой пользователем с помощью средств выбора. Примерами программ выпечки, задаваемых пользователем, являются - цикл запекания мяса, выпекания сладких хлебцев, запекания овощей и т.д.
Преимущественно, духовка 1 содержит систему 52 электронного регулирования поступления воды в резервуар 4. В соответствии с фиг.2, система 52 электронного регулирования содержит запорно-выпускной элемент 5, который обеспечивает или предотвращает прохождение воды по трубопроводу 50. Элемент 5 содержит электромагнитный клапан 520, который при включении обеспечивает прохождение воды из бака 9 во впускную часть 51 трубопровода 50. Указанный электромагнитный клапан 520 функционально помещен между средством подачи воды и выпускной частью 51 трубопровода 50. Преимущественно указанный электромагнитный клапан 520 выполнен вдоль трубопровода 50.
Преимущественно, духовка 1 содержит систему безопасности, которая отсекает поток воды от средства подачи при выявлении выхода из строя запорно-выпускного элемента 5.
Например, система безопасности может содержать
i) дополнительный отсекающий элемент, расположенный вдоль трубопровода 50 последовательно с запорно-выпускным элементом 5 и, предпочтительно, ниже него по потоку, для предотвращения утечки воды вследствие отказа запорно-выпускного элемента 5 по меньшей мере в частично открытом положении и/или
ii) препятствующий заливанию элемент, обычно называемый «водостопом» (подобный, например, элементу, обычно используемому в посудомоечных и стиральных машинах), полезный, прежде всего, когда трубопровод 50 соединен с водопроводом, причем указанный препятствующий заливанию элемент расположен последовательно с запорно-выпускным элементом 5 и, предпочтительно, выше него по потоку у соединения между трубопроводом 50 и водопроводом.
Система 52 электронного регулирования работает в соответствии с программой выпечки, заданной пользователем с помощью средств выбора.
Таким образом, время введения воды в резервуар 4, время включения и выбора источника 30, 310, 32 тепла (с регулировкой его интенсивности) предпочтительно является функцией программы выпечки, задаваемой пользователем с помощью соответствующих средств выбора.
Например, просто регулировкой кольцевого сопротивления 310 и связанного с ним вентилятора можно создать слегка увлажненную среду, в частности предпочтительную для определенных требований выпечки (например, выпечки сладких хлебцев). Кроме того, регулировкой гриля 32 и теплового генератора 30, расположенного у резервуара 4, можно получить перегретый пар, который является полезным вспомогательным средством для запекания определенных продуктов питания (например, жарки мяса).
В конкретном варианте выполнения духовка 1 содержит средство 103 измерения влажности и/или температуры воздушной среды внутри духовки 1, причем регулирование указанного средства подачи воды и/или нагревательных средств выполняется в соответствии с информацией, обеспечиваемой указанным средством 103 измерения влажности и/или температуры. Предпочтительно блок управления духовкой 1 соединяет информацию, поступающую от средства 103, и информацию, обеспечиваемую средствами выбора программы выпечки. Таким образом, данный блок управления периодически сравнивает измеряемые условия с идеальными отсчетными условиями, предварительно сохраненными в запоминающем устройстве, и регулирует средство подачи воды и/или нагревательные средства, чтобы приблизить измеренные условия к отсчетным.
Образуемые в процессе выпечки испарения рассеиваются через подходящие удаляющие средства 10. Указанные средства 10 содержат удаляющий трубопровод 101, функционально сообщающийся с отсасывающим устройством 102 и камерой 2. В технических терминах отсасывающее устройство 102 называется «тангенциальным заборником», который кроме испарений в камере 2 также втягивает свежий воздух снаружи духовки и подает смесь свежего воздуха и испарений к панели 11 управления духовки 1 для охлаждения некоторых электронных устройств, расположенных на панели 11. Для возможности регулирования концентрации пара в камере 2 духовка 1 содержит по меньшей мере один клапан, расположенный вдоль удаляющего трубопровода 101 (это решение не показано). Управление открытием и закрытием указанного клапана выполняется блоком управления. Таким образом, концентрация пара в камере 2 может быть увеличена или уменьшена, соответственно, закрытием или открытием указанного клапана. Предпочтительно указанный клапан расположен выше по потоку отсасывающего устройства 102, относительно направления выхода испарений и, таким образом, даже при закрытом клапане отсасывающее устройство 102 может втягивать снаружи свежий воздух для охлаждения некоторых электронных устройств, расположенных на панели 11.
Преимущественно, но не обязательно, вдоль трубопровода 101 выполнен датчик влажности и/или температуры.
Данным изобретением достигаются важные преимущества.
Прежде всего, оно позволяет легко выполнять очистку резервуара.
Во-вторых, оно предусматривает гибкое использование, восстановление наилучших условий для выпекания даже сильно отличающихся продуктов питания.
В данное изобретение могут быть внесены многочисленные изменения и модификации без отклонения от объема правовой охраны концепции изобретения, которая характеризует его.
Все используемые материалы, а также размеры могут быть любыми в зависимости от требований.