專利名稱：具有最佳烹飪效率的高速烹飪爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及一種用于烹飪食品的爐。更具體地，本發(fā)明涉及具有最佳烹飪效率的高速烹飪爐。
背景技術：
熱空氣沖擊和微波輻射是基于不同物理原理來加熱和烹飪食品的兩種不同方式。 熱空氣沖擊基于從具有較高溫度的熱空氣向具有較低溫度物體的熱傳遞，根據(jù)熱力學第一定律改變空氣和物體的內能。另一方面，微波輻射由具有12. 24cm或4. 82英寸的典型波長和M50MHz的頻率的電磁波構成，其能夠導致食物中水、脂肪和糖分子的電介質加熱。起初，基于熱空氣沖擊的爐和微波爐被單獨地開發(fā)和商業(yè)化。然而，后來證明在一個爐中使用熱空氣沖擊和微波輻射的組合能夠促進高速、高質量的烹飪。例如見McKee等人的美國專利No. 5，254，823,McKee等人的美國專利No. 5，434，390和McKee等人的美國專利No. 6，060，701。這導致基于熱空氣沖擊和微波輻射兩者的快速烹飪混合型爐的開發(fā)和商業(yè)化，并且已經建立了高速烹飪技術中的新標準。盡管到目前為止已經很好地建立了組合熱空氣沖擊和微波加熱以實現(xiàn)爐內的高速烹飪的技術，但當前技術不能解決由這種組合產生的許多新的挑戰(zhàn)，包括已有的高速烹飪爐中能量的低效使用以及隨之發(fā)生的欠佳烹飪效率的問題。烹飪爐的基本原理是將可用功率(例如電功率)轉換為熱能，該熱能被引導至爐內的食品并被其吸收以升高其內部溫度。因此，爐的最佳烹飪效率要求從給定功率轉換來的熱能的量最大化；被引導至爐內的食品的熱能的量最大化；并且被食品吸收并保留的熱能的量最大化。然而，使用熱空氣沖擊和微波輻射兩者的高速烹飪爐的當前技術不涉及實現(xiàn)這種最佳烹飪效率。當食品處于爐的熱空氣環(huán)境內時，在較冷的食品周圍形成溫度梯度或多個邊界層。爐通過將熱能經由這些溫度梯度傳遞至食品來烹飪食品。通過例如風扇形成的強迫空氣對流可以通過“抹去(wiping away)”食品周圍的溫度梯度并且使較高溫度的空氣更靠近食品來改進熱傳遞。熱空氣沖擊可以通過用熱空氣射流“刺穿(piercing)”溫度梯度并且使較高溫度的空氣更靠近食品表面來進一步改進熱傳遞。然而，電功率和來自熱空氣沖擊的熱能的相當大的部分在導向形成爐的熱空氣循環(huán)和輸送系統(tǒng)的爐壁、各種開口、集氣室和送風機的過程中損失。此外，烹飪室內微波發(fā)射器的存在可以進一步降低通過熱空氣沖擊進行的熱傳遞的效率。熱空氣沖擊技術的另一眾所周知的問題是被熱空氣射流直接撞擊的區(qū)域內的“成斑點”，從而導致食物表面的不均勻加熱或烤焦。盡管此問題可以通過例如熱空氣速度的減小和/或沖擊熱空氣柱直徑的增加來解決，但這些解決方案可能進一步減小熱空氣沖擊的效率。此外，熱空氣沖擊柱的直徑/橫截面面積通常隨著距熱空氣射流小孔的距離的增加而增加，由此減小熱空氣沖擊的效率。盡管此問題可以通過如上文討論的增加熱空氣速度來解決，但這種解決方案可能進一步加劇成斑點的問題。
至于常規(guī)高速烹飪爐的微波部分，一部分電功率在產生微波的過程中損失于變壓器和磁控管內的熱。此外，當微波能量從腔壁反射回磁控管并通過冷卻風扇耗散時，損失一部分微波能量。這可能發(fā)生在微波輸送系統(tǒng)與微波載荷之間存在不均勻匹配時。此外，還眾所周知的是，微波提供烹飪腔的整個容積上的不均勻熱能分布。盡管與許多常規(guī)微波爐一樣，水平不均勻可以通過使食品繞爐內的豎直軸線旋轉而消除，但這種解決方案對于減小熱能分布中的豎直不均勻幾乎沒有作用。存在常規(guī)高速烹飪爐中的低效的又一來源。直至爐內的食品的任意部分的溫度達到在烹飪過程中食品內的水分子開始轉化為蒸汽時的212 °F，被食品吸收的能量的量才大致等于引導至食品的能量的量。然而，在當水開始轉化為蒸汽時的時刻之后，引導至食品的能量的一部分不被食品吸收，而是損失為將水激活為蒸汽的能量，該蒸汽繼而從食品逃逸并從食品帶走一部分熱能。此現(xiàn)象還由于以下事實而進一步復雜化由于食品的有限熱傳遞系數(shù)(或者熱導率)而使在食品表面吸收的熱能不立即向下散播到該表面以下，而且需要一些時間使食品的內部質量與表面達到熱平衡。因此，在食物表面的溫度達到212下之后，當產生的溫度高于食品的內部溫度的蒸汽從食品帶走熱能時，向爐內的食品的熱傳遞效率降低。在常規(guī)高速烹飪爐中存在低效的另一潛在來源。在現(xiàn)有技術爐中，烹飪室的至少一個側壁、通常為兩個側壁或者暴露于爐的外表面(或許帶有設置在烹飪室的壁與爐外表面之間的絕熱物或微波波導)，或者受到爐的控制。概括地講，基于熱空氣沖擊和微波輻射的組合的當前高速烹飪技術存在的問題在于該組合從未以優(yōu)化爐的烹飪效率的方式完成。在存在電功率轉換為熱時的低效的各種原因而導致欠佳的烹飪效率的情況下，當前可用的高速烹飪爐(或者是商用型，或者是家用型)在基于220伏或更高的電源上操作。結果，操作高速烹飪爐所需要的此相對較高的電功率限制了可能的應用和客戶基礎的范圍，特別是在基于120伏的電源更為平常的居民家庭中。因此，本發(fā)明的目的是消除或減小常規(guī)高速烹飪爐中存在的熱傳遞的一些低效。本發(fā)明的又一目的是優(yōu)化高速烹飪爐的烹飪效率。本發(fā)明的又一目的是優(yōu)化熱空氣沖擊和微波的組合以尋求比常規(guī)高速烹飪爐中可能的烹飪效率更大的烹飪效率。本發(fā)明的又一目的是優(yōu)化熱空氣沖擊的烹飪效率。本發(fā)明的又一目的是優(yōu)化微波加熱的烹飪效率。本發(fā)明的又一目的是解決成斑點問題而不損害熱空氣沖擊的烹飪效率。本發(fā)明的又一目的是提供與常規(guī)高速烹飪爐相比更均勻分布的微波加熱。本發(fā)明的又一目的是使高速烹飪爐的腔體與微波載荷匹配。本發(fā)明的又一目的是通過克服由于從212下的食品逃逸的水蒸氣造成的熱損失和由于其有限的熱傳遞系數(shù)而導致的在食品的內部質量中的熱能分布的時間滯后造成的低效來優(yōu)化向爐內食品的熱傳遞的效率。本發(fā)明的又一目的是提供可以在基于小于220伏的電壓的電源上操作的高速烹飪爐。本發(fā)明的又一目的是提供可以在基于110伏與125伏之間的電壓的電源上操作的高速烹飪爐。本發(fā)明的又一目的是提供能夠在基于在120伏的電壓和30安培的電流的電源上操作的高速烹飪爐。本發(fā)明的又一目的是減小高速烹飪爐的操作成本。根據(jù)下文描述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將變得顯而易見。

發(fā)明內容
現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的上文描述及相關的目的以多個單獨但相關的方面的形式獲得，這些方面包括一種爐，該爐用于至少部分地通過熱空氣沖擊和/或至少部分地通過微波來烹飪食品。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的爐包括烹飪室，該烹飪室由頂壁、底壁、后壁和一對側壁限定；一個或多個送風機，所述一個或多個送風機向烹飪室提供氣體； 以及多個集氣室，所述多個集氣室大致圍繞烹飪室，使得氣體在返回到所述一個或多個送風機之前通過集氣室從所述一個或多個送風機流出烹飪室時接觸頂壁、底壁、后壁和側壁中的每個的至少一部分。在至少一個實施方式中，所述多個集氣室包括至少一個集氣室，氣體通過所述至少一個集氣室被提供至烹飪室。在至少一個實施方式中，所述多個集氣室包括至少一個集氣室，氣體通過所述至少一個集氣室從烹飪室返回到所述一個或多個送風機。在至少一個實施方式中，所述至少一個集氣室設置在烹飪室上方。在至少一個實施方式中，所述至少一個集氣室設置在烹飪室下方。在至少一個實施方式中，所述至少一個集氣室設置為與烹飪室的側壁中的一個相鄰。在至少一個實施方式中，側壁跨過烹飪室相對地彼此設置；第一集氣室設置為與所述一對側壁中的一個相鄰；且第二集氣室設置為與所述一對側壁中的另一個相鄰。在至少一個實施方式中，所述一對側壁的側壁中的每一個均包括回氣開口，該回氣開口設置為使氣體通過該回氣開口從烹飪室流到第一或者第二集氣室。在至少一個實施方式中，回氣開口設置為靠近烹飪室的底部。在至少一個實施方式中，所述至少一個集氣室設置在烹飪室后面。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方式的爐包括烹飪室，該烹飪室包括第一側壁和第二側壁，第二側壁跨過所述烹飪室與所述第一側壁相對地設置；第一集氣室，該第一集氣室設置為與第一側壁相鄰，并且與烹飪室氣體連通；以及第二集氣室，該第二集氣室設置為與第二側壁相鄰，并且與烹飪室氣體連通。在至少一個實施方式中，第一側壁包括開口，該開口使得能夠進行氣體連通。在至少一個實施方式中，第二側壁包括開口，該開口使得能夠進行氣體連通。在至少一個實施方式中，烹飪室還包括底部，并且所述開口設置為靠近烹飪室的底部。在至少一個實施方式中，爐還包括第三集氣室，該第三集氣室設置在烹飪室后面， 并且與第一和第二集氣室氣體連通。
在至少一個實施方式中，爐還包括第四集氣室，該第四集氣室設置在烹飪室上方， 并且與烹飪室氣體連通。在至少一個實施方式中，爐還包括第五集氣室，該第五集氣室設置在烹飪室下方， 并且與烹飪室氣體連通。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施方式的爐包括烹飪室，該烹飪室包括第一側壁和第二側壁，第二側壁跨過所述烹飪室與所述第一側壁相對地設置；后集氣室，該后集氣室設置在烹飪室后面；至少一個頂部集氣室，該至少一個頂部集氣室設置在烹飪室上方，并且與烹飪室氣體連通；底部集氣室，該底部集氣室設置在烹飪室下方，并且與烹飪室氣體連通；第一側部集氣室，該第一側部集氣室設置為與第一側壁相鄰，并且與烹飪室和后集氣室氣體連通；以及第二側部集氣室，該第二側部集氣室設置為與第二側壁相鄰，并且與烹飪室和后集氣室氣體連通。在至少一個實施方式中，頂部集氣室包括用于向烹飪室供給氣體的集氣室。在至少一個實施方式中，底部集氣室包括用于向烹飪室供給氣體的集氣室。在至少一個實施方式中，第一側部集氣室包括用于使氣體返回到后集氣室的集氣室。在至少一個實施方式中，第二側部集氣室包括用于使氣體返回到后集氣室的集氣室。在至少一個實施方式中，爐還包括一個或多個送風機，其中流經后集氣室的氣體返回到所述一個或多個送風機。本發(fā)明的這些和其他特征在下文對本發(fā)明的各種示例性實施方式的詳細描述中描述或者從中顯而易見。


通過結合附圖參照本發(fā)明的優(yōu)選但為示例性的實施方式的如下詳細描述，本發(fā)明的上述和相關目的、特征和優(yōu)點將得到更完整地理解，其中圖1圖示了本發(fā)明示例性實施方式的截面圖；圖2圖示了從圖1的2-2線截取的其另一截面圖；圖3圖示了從圖1的3-3線截取的其又一截面圖；圖4A、4B和4C分別圖示了用于控制用于空氣沖擊的噴嘴的流動速率的空氣調節(jié)蓋的各種位置；圖5A、5B和5C分別圖示了從頂部看時在替代性實施方式中的空氣調節(jié)蓋的各種位置；圖6A、6B、6C和6D圖示了本發(fā)明的又一替代性實施方式中的用于熱空氣沖擊的管；圖7A、7B和7C圖示了本發(fā)明的另一替代性實施方式中的微波諧振器的各種視圖；圖8A、8B、8C、8D、8E、8F和8G圖示了本發(fā)明其他實施方式的各種視圖；圖9A、9B和9C圖示了本發(fā)明另一實施方式的各種視圖；圖10AU0B和IOC圖示了本發(fā)明另一實施方式的各種視圖IlAUlB和IlC分別圖示了由本發(fā)明的至少一個實施方式中的兩個管產生的羽流陣列(plume array)。
具體實施例方式盡管本發(fā)明將針對獨立式或臺面式高速烹飪爐來描述，但是對于本領域普通技術人員顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的爐可以替代性地實施為掛壁式、具有適于支靠在地板上的腳部的落地式款型、自動售賣機的一部分、或其其他變型?，F(xiàn)在參照附圖，尤其是圖1至圖3，其中圖示的是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的基于熱空氣沖擊和微波的組合的混合型爐，大體由參考數(shù)字100指示。首先指出，這些圖僅僅是基于各種截面圖的本發(fā)明示例性實施方式的示意圖，而無意于反映爐100或其部件的精確尺寸、比例或相對比例，或者其全部工程規(guī)格，這對于本領域普通技術人員應當是顯而易見的。圖1是爐的正視截面圖，圖2是取自圖1的2-2線的爐的側視截面圖，而圖3是取自圖1的3-3線的爐的另一側視截面圖。爐100包括大體指示為101的烹飪室，其適于容納將放置在支撐件112進行烹飪的食品114。圖2和圖3圖示了門201，食品114可以通過門 201由烹飪室101容納。支撐件112可以包括支承食品114的水平平面頂表面及其相應的底表面。該支撐件中可以進一步包括一個或多個孔或開口，以便于支撐件112的頂表面上方與底表面下方之間的氣體連通。支撐件112可以是包括矩形和圓形形狀的任何可行的形狀、普通的形狀。 參照圖1，當在下文描述中指到支撐件112的“右側”和“左側”時，它們用來指如圖1中看到的支撐件112的兩個相反側，其中“右”和“左”由烹飪室101的右側壁和左側壁限定。在替代性實施方式中，用于在烹飪室101內容納并保持食品的支撐件112可以是非平面形式， 例如水平或豎直定位的烤肉叉。在這些情況下，支撐件的“右”側和“左”側對應于烤肉叉的相反端。應當理解，描述中所指的支撐件的“右”側和“左”側取決于支撐件和烹飪室的物理構型。在本發(fā)明的至少一個替代性實施方式中，支撐件112可以是提升機的形式，或者可以聯(lián)接至提升機構從而可以在烹飪過程中動態(tài)地調節(jié)支撐件112相對于烹飪室的頂部和底部的高度。如下文進一步討論的，在烹飪爐的操作過程中支撐件112的高度的動態(tài)調節(jié)可以用來優(yōu)化烹飪爐的烹飪效率和功率消耗。烹飪室101、回氣集氣室(plenums) 119、120、空氣管道202和空氣入口殼體111形成爐100的空氣循環(huán)和輸送系統(tǒng)。本說明書中，術語“空氣”和“空氣流”與“氣體”和“氣流”可互換地使用，除非另行指出。如圖1中示出，回氣集氣室119、120可以定位成與烹飪室101的底部相鄰，并且適于通過回氣排出孔115、116與烹飪室101氣體連通。圖1示出這些回氣排出孔115、116分別定位在支撐件112的左側和右側的下方和附近。它們適于接收來自烹飪室101內的空氣流從而將其引導至空氣管道202。盡管未在圖中示出，但回氣排出孔115、116可以包括能夠基于外部控制打開和關閉的門?；貧饧瘹馐?19、120連接至空氣通道202(圖2中示出)，空氣通道202可以豎直地設置在與爐門201相反的爐100的后側?？諝夤艿?02允許回氣集氣室119、120與定位在烹飪室101的頂部上的空氣入口殼體111之間的氣體連通。為了簡化起見，空氣管道 202、回氣集氣室119、120以及空氣入口殼體111的相互連接的空氣循環(huán)和輸送系統(tǒng)將稱為管道。盡管未在圖中示出，諸如并聯(lián)加熱線圈的熱能源可以聯(lián)接至或者放置在空氣管道 202內以加熱置于其中的空氣。在替代性實施方式中，代替單接頭空氣管道202，回氣集氣室119、120中的每個可以具有其自己的用于與空氣入口殼體111氣體連通的空氣管道。圖 2和圖3示出了熱空氣送風機203，該熱空氣送風機203使空氣在由烹飪室101、回氣集氣室 119、120、回氣管道202和空氣入口殼體111限定的空氣循環(huán)和輸送系統(tǒng)中循環(huán)，并且提供所需的熱空氣流到放置在烹飪室101內的支撐件112上的食品114上。定位在烹飪室101的頂部上的空氣入口殼體111通過至少兩個噴嘴(或沖擊管)108和109以空氣沖擊的形式提供熱空氣流到烹飪室101中。兩組噴嘴108和109分別在烹飪室101的頂部上的半圓柱形基部126(在圖1中的截面圖中示出為半圓形)的相反側上定位在空氣入口殼體111內。圖3示出了在基部126的一側的一排六個噴嘴109。 盡管未在任何圖中示出，但在基部126的另一側具有另一排六個噴嘴108，其中定位在基部 126的一側的每個噴嘴108與基部126的另一側的噴嘴109中相應的一個直接相對。每個噴嘴108、109均具有給定高度的管狀結構，并且在一端被定位在空氣入口殼體111內的圓形入口小孔117對向(subtend)，而在相反端被在烹飪室101內伸出的圓形排出小孔118對向。噴嘴排出小孔將熱空氣的柱化流(空氣沖擊)引導至烹飪室101內。噴嘴優(yōu)選地由能夠承受流經噴嘴和通過噴嘴吹送的熱空氣的溫度和壓力的適當強硬和堅固的材料(例如鋼)制成。在本發(fā)明的至少一個替代性實施方式中，除了圖1中示出的噴嘴108和109，或大致從烹飪室101的頂部伸出的其他熱空氣沖擊裝置，還可以在支撐件112下方大致在烹飪室101的底部處放置一個或多個空氣入口或另一組噴嘴放置，以將熱空氣流或熱空氣沖擊引導至支撐件112的下側。在此示例性實施方式中，管道可以進一步包括底部集氣室，被加熱的空氣可以從該底部集氣室經由所述一個或多個空氣入口或底部噴嘴被引導至支撐件 112的下側。底部空氣集氣室連接至空氣管道202和/或空氣入口殼體111，以便將加熱空氣的一部分分流至烹飪室的底部。從空氣管道202/空氣入口殼體111分流至底部空氣集氣室的加熱空氣的量可以通過使用阻尼閥或底部空氣分流器(diverter)來控制或調節(jié)。作為替代或補充，空氣入口殼體111可以進一步包括偏轉器(deflector)，該偏轉器可以影響相對于來自烹飪室頂部的熱空氣流的量轉移至底部空氣集氣室的加熱空氣的量。通過控制加熱空氣向底部空氣集氣室的分流，還可以控制通過例如頂部噴嘴108和109從烹飪室101的頂部引入的加熱空氣的量，由此調節(jié)其流量和流速。通過這種方式，即使熱空氣送風機203由單速馬達驅動， 也可以獲得與能夠通過顯著更貴的可變速送風機所獲得的熱空氣流調節(jié)基本相似類型的熱空氣流調節(jié)。在本發(fā)明的至少一個替代性實施方式中，代替用于整個管道的僅僅一個熱空氣送風機203，可以存在兩個能夠獨立控制的熱空氣送風機，一個用于將管道內加熱空氣引導至烹飪室101的頂部上的空氣入口殼體111，而另一個則用于將加熱空氣引導至底部空氣集氣室。還注意，通過動態(tài)地調節(jié)支撐件112的高度以及由此相對于底部空氣入口或噴嘴改變食品114到頂部噴嘴108和109的距離，可以獲得與在支撐件112保持在恒定的高度的情況下，相對于流經底部空氣入口或噴嘴的熱空氣的量調節(jié)流經頂部噴嘴108和109的熱空氣的量獲得的效果基本相似的效果。在本發(fā)明的又一替代性實施方式中(例如，其中烹飪室內用于食品的支撐件是水平定位的烤肉叉)，作為對從烹飪室101的頂部伸出的噴嘴108和109的補充或替代，兩個相應組的噴嘴可以定位成從烹飪室101伸出，以便向由水平烤肉叉支承的食品向上噴射 (project)空氣沖擊。在本發(fā)明的又一替代性實施方式中(例如，其中烹飪室內用于食品的支撐件是豎直定位的烤肉叉)，代替從烹飪室的頂部伸出的噴嘴108和109，兩組噴嘴可以定位成分別例如從烹飪室的側壁的上部和下部伸出。應當理解，根據(jù)烹飪室和腔室內用于食品的支撐件的物理構型，用于空氣沖擊的兩組噴嘴可以定位在烹飪室內的各種可能的位置，以完成將在下文描述的大致類似的“掃掠(swiping) ”效果。往回參照圖1，基部126的相反兩側上的兩組噴嘴(即左噴嘴108和右噴嘴109) 可以適于沿著相應的方向123和124(如從相應的排出小孔出來的虛線所示)引導空氣沖擊。這些方向123和IM相對于烹飪室101的豎直軸線(或者支撐件112的水平平面)成角度，并且在支撐件112上方的點127處相交，優(yōu)選地在支撐件112的左側和右側之間的中點的豎直上方，并且優(yōu)選地在置于支撐件112上的任何食品114的上表面上方。在此構型中，以給定角度同時從左噴嘴108和右噴嘴109出來的相應空氣沖擊在與支撐件112相距一定距離的交點127處相撞。如果來自兩噴嘴108和109的空氣沖擊的能量相等(即如果兩噴嘴108和109的流動速率相同)，那么此相撞的最終結果將會是從交點127向位于交點127正下方的支撐件上的點(優(yōu)選是支撐件112的左側和右側之間的中點)的大致豎直向下引導的凈空氣沖擊。在兩組噴嘴定位為從烹飪室的底部伸出并且構造為向上噴射空氣沖擊的替代性實施方式中，相應空氣沖擊的交點可以位于烹飪室內的用于食品的支撐件下方。在支撐件豎直地定位(即豎直烤肉叉)且兩組噴嘴定位為從烹飪室的側壁伸出的又一替代性實施方式中，相應空氣沖擊的交點可以位于與支撐件的豎直中點相距一定水平距離處。如由方向123指示的，基部126的左側上的噴嘴108將空氣沖擊導向烹飪室101 的右半部，優(yōu)選地導向靠近支撐件112的右側的一般區(qū)域。鏡像對稱地，如由方向IM指示的，基部1 的右側上的噴嘴109將空氣沖擊導向烹飪室101的左半部，優(yōu)選地導向靠近支撐件112的左側的一般區(qū)域。因此，左噴嘴108和右噴嘴109構造為將相應的空氣沖擊大體導向放置在支撐件112上的食品114的相反部分。應當理解，來自噴嘴109和噴嘴108 的相應的空氣沖擊一般所導向的支撐件112的“左側”和“右側”可以對應于放置在支撐件上或由支撐件保持的食品的任何相反的部分。根據(jù)支撐件和烹飪室的物理構型，對于支撐件的“左側”和“右側”可以存在各種可能的選擇。方向123和IM形成的相對于烹飪室101的豎直軸線的角度由來自噴嘴108和 109的相應的空氣沖擊的對準點位置確定。作為示例，圖1示出了方向123和IM相對于烹飪室101的豎直軸線形成大致45°的角度，并且以大致90°的角度在交點127處相遇。然而，這些角度可以根據(jù)烹飪室101和支撐件112的尺寸以及噴嘴108與109的相對位置而變化。噴嘴的流動速率可以由噴嘴的尺寸和進入噴嘴的熱空氣的壓力確定。通過控制噴嘴的供熱空氣流經的輸入?yún)^(qū)域并由此有效地改變噴嘴的尺寸，可以調節(jié)噴嘴的流動速率， 進而調節(jié)其施加至烹飪室101內的食品114的相應空氣沖擊。此空氣調節(jié)可以通過包括手動控制方式和自動控制方式兩者的各種方式實現(xiàn)。作為示例，圖1示出了爐100具有不透氣的蓋125的形式的空氣調節(jié)器，蓋125構造為用于并且能夠在包含兩排噴嘴入口小孔117 的半圓柱形基部126的外表面上旋轉地滑動。此空氣調節(jié)蓋125的尺寸設定為一次完全覆蓋包含一排噴嘴入口小孔117的半圓柱形基部126的表面的一部分，使得沒有熱空氣可以流入相應噴嘴，同時允許空氣入口殼體111內的熱空氣流入定位在基部126的相反側上的噴嘴。此情形在圖4A和圖4C中圖示。在圖4A中，空氣調節(jié)蓋125定位為覆蓋基部1 左側上的一排噴嘴入口小孔，使得僅通過基部126右側上的噴嘴109產生空氣沖擊。在圖4C 中，空氣調節(jié)蓋125此時定位為覆蓋基部1 右側上的一排噴嘴入口小孔，使得僅通過基部 126左側上的噴嘴108產生空氣沖擊。當適當定位時，空氣調節(jié)蓋125的尺寸可以設定為允許空氣入口殼體111內的相等量的熱空氣流入基部126的相反側上的兩排噴嘴108和109 中的每個噴嘴中。這在圖4B中圖示。如圖1中示出的，空氣調節(jié)蓋125在基部126的外表面上的位置可以通過手柄110 手動控制，該手柄110可以通過鉸接點1 聯(lián)接至空氣調節(jié)蓋。在此構型中，可以在手柄 110上施加手動扭矩，以使空氣調節(jié)蓋125的位置繞鉸接點1 旋轉。在替代性實施方式中，空氣調節(jié)蓋125的位置可以通過例如本領域普通技術人員已知的適當機電控制裝置自動控制。這種自動控制裝置可以便于蓋125的位置的周期性變化，以產生基部1 左側上的噴嘴108和基部1 右側上的噴嘴109的相應流動速率的在時間上的周期性調節(jié)(例如正弦調節(jié)、周期性階梯函數(shù)調節(jié)等)。交替地覆蓋基部126左側上的噴嘴108和基部1 右側上的噴嘴109的空氣調節(jié)蓋125的位置在時間上的此周期性變化可以提供對左側組噴嘴108和右側組噴嘴109的流動速率的周期性調節(jié)，這些周期性調節(jié)具有相同的幅度和周期，但相位相差180°。當設置在空氣入口殼體111內的熱空氣總量保持恒定時，兩組噴嘴108和109的周期性調節(jié)流動速率的總和也在時間上保持恒定。在另一替代性實施方式中，在各流動速率的調節(jié)過程中分別在左噴嘴108和右噴嘴109的入口小孔上方滑動的空氣調節(jié)蓋125的側邊緣可以特別地成形或者形成凹口 (indented)，以便于流動速率在時間上的更為漸進的調節(jié)以及噴嘴的打開和關閉之間的漸進過渡。圖5A至圖5C圖示了從頂部看時示例性空氣調節(jié)蓋125的各種位置，該空氣調節(jié)蓋125包括側邊緣，該側邊緣在對應于基部126的表面上的噴嘴入口小孔的位置具有三角形凹口。圖5A示出了空氣調節(jié)蓋125的左側邊緣剛剛開始部分地覆蓋左噴嘴108的入口小孔。如果側邊緣像圖3中圖示的那樣直，那么空氣調節(jié)蓋125將覆蓋左噴嘴108的入口小孔的輸入?yún)^(qū)域的一半，但由于側邊緣上的三角形凹口，故而空氣調節(jié)蓋125僅覆蓋入口小孔的小部分。圖5B示出了空氣調節(jié)蓋125的左側邊緣部分地覆蓋左噴嘴108的入口小孔。同樣，如果側邊緣是直的，空氣調節(jié)蓋125將完全覆蓋入口小孔，但由于三角形凹口，在空氣調節(jié)蓋125與入口小孔之間存在小開口以便讓熱空氣流過。圖5C圖示了左噴嘴108 的入口小孔最終被蓋完全覆蓋時空氣調節(jié)蓋125的位置。代替三角形凹口，可以替代性地使用橢圓形凹口、半圓形凹口或者可以便于通過空氣調節(jié)蓋125進行噴嘴108和109的入口小孔的打開和關閉之間的逐漸過渡的任何其他形狀的空氣調節(jié)蓋125的側邊緣。在本發(fā)明的又一替代性實施方式中，代替空氣調節(jié)蓋125，空氣調節(jié)器可以包括控制流經每個噴嘴的熱空氣的流動速率的其他可行方式。例如，每個噴嘴均可以具有門狀結構，該門狀結構可以基于外部開關或來自外部控制單元的命令關閉或打開。這種門狀結構可以或者放置在噴嘴入口小孔處，或者放置在噴嘴排出小孔處，或者放置在噴嘴內的任何其他適當位置。在另一示例中，門狀結構能夠通過外部控制改變或調節(jié)(可能是周期性地) 開口的尺寸，以允許對流經噴嘴的流動速率的所需調節(jié)。如圖1中圖示并在上文描述的噴嘴108、109和用于控制每個噴嘴的流動速率的空氣調節(jié)蓋125的構型可以操作為以如下示例性方式導致施加至放置在烹飪室101內的支撐件112上的食品114的空氣沖擊的凈撞擊或凈能量特性的與時間相關的空間變化。參照圖 1和圖4A，在預定時期內，空氣調節(jié)蓋125定位在基部126的左側上，完全覆蓋左噴嘴108 的入口小孔，由此只允許右噴嘴109提供向烹飪室101內的空氣沖擊。如由來自右噴嘴109 的空氣沖擊的大體方向1 指示的，此構型導致來自噴嘴的空氣沖擊的凈撞擊或能量集中在右噴嘴109所對準的烹飪室101的左半部中的區(qū)域，優(yōu)選地集中在支撐件112的左側附近的一般區(qū)域。在該時期之后，隨著空氣調節(jié)蓋125向右旋轉地滑動遠離左噴嘴108的入口小孔， 引入左噴嘴108的熱空氣的量從零開始增加，同時可用于右噴嘴109的熱空氣的量開始減小。所產生的與來自右噴嘴109的空氣沖擊在交點127相撞、沿著大體方向123的來自左噴嘴108的空氣沖擊的增加的沖量(momentum)將導致空氣沖擊的凈撞擊或能量集中的區(qū)域向支撐件12上的右邊移動?，F(xiàn)在參照圖1和圖4B，在另一個預定時期內，空氣調節(jié)蓋125定位在左噴嘴108 與右噴嘴109的入口小孔之間，使其允許等量的熱空氣流入左噴嘴108和右噴嘴109兩者。 如上文描述的，同時從左噴嘴108和右噴嘴109出來的具有相同能量的相應的空氣沖擊在交點127處相撞，結果凈空氣沖擊從交點127豎直向下被導向支撐件112，優(yōu)選地導向支撐件112的左側和右側之間的中點。因此，空氣沖擊的凈撞擊或凈能量集中的區(qū)域已經從左側移動，此時處于支撐件112中間的大體區(qū)域內，或者位于此大體區(qū)域上方的食品114的上表面。在該時期之后，隨著空氣調節(jié)蓋125進一步向右旋轉地滑動以覆蓋右噴嘴109的入口小孔，引入右噴嘴109的熱空氣的量穩(wěn)定地減小為零。所產生的沿著大體方向IM來自右噴嘴109的空氣沖擊的沖量的減小將導致空氣沖擊的凈撞擊區(qū)域朝支撐件112上的右邊進一步移動?，F(xiàn)在參照圖1和圖4C兩者，在另一預定時期內，空氣調節(jié)蓋125此時定位在基部 126的右側上，完全覆蓋右噴嘴109的入口小孔，由此僅僅允許左噴嘴108向烹飪室101內提供空氣沖擊。如由來自左噴嘴108的空氣沖擊的大體方向123所指示的，此構型導致來自噴嘴的空氣沖擊的凈撞擊或凈能量集中在左噴嘴108所對準的烹飪室101的右半部內的區(qū)域內，優(yōu)選地在靠近支撐件112的右側的大體區(qū)域內。通過此方式，來自噴嘴的空氣沖擊的凈撞擊/能量的集中可以以可控方式隨著時間推移從左向右“掃過”在烹飪室101內的食品114，反之亦然，由此促進了從空氣沖擊向食品的熱能傳遞的均勻水平分布，并且進一步改進了爐100的烹飪效率。此外，與基于空氣沖擊的常規(guī)高速烹飪爐相比，提供空氣沖擊的凈撞擊/能量特性的與時間相關的空間變化的這種能力幫助減少至烹飪室101的壁的熱能損失，并使對用于熱空氣送風機203的可變速馬達、通過阻尼進行的空氣速度調節(jié)、或者通過調節(jié)管道202內的熱能源的功率進行的空氣熱量的調節(jié)的需求減至最小。所有這些一起使爐100的總體烹飪效率最佳。
提供空氣沖擊的凈撞擊/能量特性的與時間相關的空間變化的能力還可以應用于克服或減輕如在背景技術部分中描述的由在212 °F開始的水蒸氣從食品帶走熱能而產生的低效。例如，參照圖1和圖4A至圖4C，空氣調節(jié)蓋125首先如圖4A中圖示地定位，使得空氣沖擊的凈能量集中在食品114的左側的表面附近。保持此構型直至食品114的左側達到稍低于212 溫度。接下來，空氣調節(jié)蓋125如圖4B中圖示地定位，導致空氣沖擊的凈能量大體集中在食品114的中間。當食品114的中部的表面達到稍低于212下的溫度時，這時空氣調節(jié)蓋125如圖4C中圖示地進一步向右旋轉地滑動，導致空氣沖擊的凈能量集中在食品114的右側表面附近。保持此構型直至食品114右側表面的溫度達到稍低于 212下的溫度。同時，之前傳遞至食品114的左側表面和中部表面的熱能向下散播至表面以下以加熱食品114的內部質量。以上空氣調節(jié)步驟可以在時間上周期性重復，直至烹飪室 101內的食品114的內部溫度達到所需水平。通過保持食品113的表面不同部分的溫度稍低于212下并且允許它們將傳遞的熱能在不同時間交替地散播至食品的內部質量，可以使從食品表面至水蒸氣的熱能損失減至最小，由此使從空氣沖擊至食品的熱傳遞效率最佳。如將要在下文描述的，這也可以結合微波調節(jié)來完成。此外，如圖1中圖示并在上文描述的噴嘴108、109和用于控制每個噴嘴的流動速率的空氣調節(jié)蓋125的構型可以結合回氣排出孔115、116操作以便對支撐件112底部下方的空氣流進行如下調節(jié)。例如，空氣調節(jié)蓋125可以與分別用于左回氣排出孔115和右回氣排出孔116的門的打開和關閉同步地操作。當空氣調節(jié)蓋125如圖4A中圖示的定位使得空氣沖擊僅從右噴嘴109朝向烹飪室101的左半部時，與支撐件12右側周圍的最少量的空氣流相比，結果空氣流集中在支撐件112左側周圍。通過保持回氣排出孔115的門關閉而右回氣排出孔116打開，來自支撐件112的左側周圍的空氣流集中被迫在支撐件112的全部水平寬度下方從左端向右端流動，并通過右回氣排出孔116排出。另一方面，當空氣調節(jié)蓋125如圖4C中圖示的定位使得空氣沖擊僅從左噴嘴108朝向烹飪室101的右半部時， 與支撐件左側周圍的最少量空氣流相比，結果空氣流集中在支撐件112的右側周圍。通過保持右回氣排出孔116的門關閉而左回氣排出孔115打開，來自支撐件112的右側周圍的空氣流集中被迫在支撐件112的全部水平寬度下方從右端向左端流動，并通過左回氣排出孔115排出。通過這種方式，空氣調節(jié)蓋125和用于打開和關閉回氣排出孔115、116的門的控制器可以調節(jié)支撐件112下方的回氣流的方向，由此使返回回氣集氣室119、120的空氣的使用最大化，促進向支撐件112的底部(因此向放置在支撐件112上的食品114的底部)的熱傳遞，由此進一步優(yōu)化爐100的烹飪效率。在本發(fā)明的替代性實施方式中，爐100 可以進一步包括用于向支撐件112底部提供附加的熱空氣流或空氣沖擊以進一步改進爐 100的烹飪效率的另一組噴嘴。噴嘴108、109鑒于使向烹飪室101內的空氣沖擊、更重要地使爐100的整體烹飪效率最優(yōu)而進行設計。對于這點，在噴嘴108、109的設計中可以考慮多種因素。如在背景技術部分中指出的，空氣羽流或熱空氣柱的橫截面與噴嘴排出小孔118越遠，其直徑/橫截面面積就變得越大，造成空氣沖擊效率的減小。空氣羽流的這種膨脹可以通過增加流自噴嘴的熱空氣的速度(或噴嘴流動速率)來減小，這可以通過噴嘴108、109的形狀和尺寸的適當配置來實現(xiàn)。例如，增加噴嘴的高度可以促進流經噴嘴的空氣的速度的增加。
然而，噴嘴的流動速率可能受到熱空氣送風機203的容量、尺寸和/或功率要求的限制。此外，盡管噴嘴的流動速率的增加可以改進空氣沖擊的效率，但其要被如在背景技術部分中討論的成斑點問題的影響，以及由于快速移動的熱空氣而對食品114、特別是其視覺外觀的可能損壞的影響來平衡。此外，增加噴嘴108、109的高度以增加其流動速率的需求要被將爐100的高度、因而將尺寸保持為最小以使其整體烹飪和操作效率最佳的需要來平衡。當考慮這些因素時，發(fā)現(xiàn)當食品114距離噴嘴排出小孔4至12英寸之間時，可以通過具有約3英寸的高度的噴嘴108、109以及大致為25英里/小時的噴嘴排出小孔處的空氣速度獲得空氣沖擊的最佳效率和最佳烹飪效率。還發(fā)現(xiàn)，空氣羽流或空氣沖擊的有效長度一般隨著噴嘴入口小孔117的面積與噴嘴排出小孔118的面積的比值的增加而增加。因此，當優(yōu)化空氣沖擊的效率和爐100的整體烹飪效率時需要考慮該比值。對于具有3英寸高度的噴嘴，發(fā)現(xiàn)噴嘴入口小孔117面積與噴嘴排出小孔118面積的最佳比大致為4 1。盡管大于此最佳比的比值仍導致空氣羽流的有效長度更大，但該比值的任何額外增加都似乎會導致減小的回流(return)。在本發(fā)明的至少一個替代性實施方式中，代替如例如圖3中示出的一排噴嘴109， 如圖6B中示出的管可以用來向爐的烹飪室提供熱空氣流或沖擊。圖6A和圖6B分別圖示了組裝前后該管的一個可能的示例。圖6A示出了用于管體的部件608和609以及一個或多個板條(slat)或間隔板(spaCer)610。這些部件可以由薄板金屬制成。圖6B示出了這些部件組裝在一起之后的管600。每個管均具有管入口 601和管出口 602，管入口 601聯(lián)接至爐的空氣管道和/或空氣入口殼體以接收加熱氣體，管出口 602聯(lián)接至爐的烹飪室以便以熱空氣羽流陣列的形式向烹飪室內提供加熱空氣。圖6B的管600可以是提供大致類似的性能的對一排噴嘴的較便宜的替代物。在此示例性實施方式中，管600可以是倒置截錐三角形棱柱的形狀，其中管入口 601對應于棱柱的基部，而管出口 602對應于棱柱的截錐頂部。如圖6B中示出的，管入口 601以優(yōu)化為形成被加熱氣體的密集(tight)羽流的比例大于管出口 602。優(yōu)選地，管600 的尺寸設計為優(yōu)化加熱氣體的羽流陣列的形成，進而優(yōu)化烹飪爐的性能。管的長度優(yōu)選地足夠長以建立羽流形式的被加熱氣體的定向流動，但不要過長而使烹飪爐的高度受到成本和尺寸因素方面的抵制。每個管均優(yōu)選地足夠寬以便將足夠體積的受熱氣體引入烹飪室而快速烹飪烹飪爐內的食品。同時，管出口 62優(yōu)選地是窄的以便于密集羽流的形成。圖6B 中圖示的管600是考慮了這些上述考慮的示例性實施方式。與諸如由圖3中示出的一排噴嘴109產生的柱的具有一排圓形橫截面的加熱空氣柱不同，由圖6B中的管600產生的羽流陣列是具有矩形橫截面的移動加熱氣體的扁平帶(Planar band)，其沿著一個方向大致是窄的而沿著垂直方向大致是寬的。如圖6A和圖6B中示出的，板條或間隔板610可以放置在管600的內部，平行地均勻間隔開。間隔板610用于防止烹飪室中的微波能量進入管600。為此，間隔板610優(yōu)選地小于1.2英寸地相互間隔開。圖6A和圖6B示出每個間隔件610均可以從管出口 602延伸至管入口 601。在替代性實施方式中，每個間隔板610均可以從管出口 602向內延伸例如僅約半英寸。盡管兩個示例均用來基本防止微波進入管600，但似乎如圖6A和圖6B中示出的從管出口 602延伸至管入口 601的較長形式的間隔板610與較短形式的間隔板相比能夠使沿著管寬度的熱空氣流均勻。
與圖1所示空氣調節(jié)蓋125相類似，如圖6C中示出的翼板(flap)603可以用來通過覆蓋和打開管入口 601而控制通過管600的空氣流。翼板603可以通過桿臂605而移動以打開和關閉管600，桿臂605則可以由電磁閥604驅動。圖6C示出了處于打開位置的翼板603，圖6D示出了處于關閉位置的翼板603?？梢栽O置支架606以保持電磁閥604和桿臂605。優(yōu)選地，支架606設計為使從爐集氣室向電磁閥604的熱傳遞最小化。如圖6D中示出的，翼板603優(yōu)選地具有大致百葉窗式邊緣610或其他裝置以便在關閉時使通過翼板的任何空氣泄漏最小化。在未在任何圖中示出的替代性實施方式中，翼板的打開和關閉可以由一個或多個馬達驅動。在另一替代性實施方式中，帶有兩個管的爐可以具有驅動用于兩個管的兩個翼板的一個馬達。該馬達可以構造為打開用于一個管的翼板，同時保持另一管關閉，從而允許兩個管之間交替打開和關閉。對于具有底部空氣集氣室(一部分加熱空氣可以通過其分流至烹飪室的底部)的烹飪爐，翼板603還可以用作阻尼閥或底部空氣分流器。通過控制翼板603的打開程度以便讓加熱空氣通過管600進入，可以同時控制被分流至底部空氣集氣室的加熱空氣的量。往回參照圖6C，管600穿透烹飪室頂部的周圍區(qū)域607優(yōu)選被緊密地密封以防止向烹飪室內的任何空氣泄漏。將管600結合為熱空氣沖擊裝置的本發(fā)明的示例性實施方式可以進一步包括回氣開口以允許來自由管600產生的羽流陣列的氣體從烹飪室返回空氣管道。這種回氣開口的一個示例是圖1中示出的回氣排出孔115、116。另一示例是一個或多個矩形開口。優(yōu)選地，回氣開口大致在羽流陣列的方向與烹飪室壁的交點處定位或沿著該交點定位。在此構型中，來自由管600產生的羽流陣列的加熱空氣將以一定角度撞擊食品，朝向其邊緣和支撐件的邊緣被抽吸經過食品的表面，之后最終被吸向回氣開口。發(fā)現(xiàn)，此構型進一步改進了加熱空氣與食品之間的熱傳遞。往回參照圖1和圖2，并且現(xiàn)在轉向本發(fā)明的微波烹飪特征，除了空氣循環(huán)和沖擊裝置以外，混合型爐100還包括一對微波諧振器104和105，所述一對微波諧振器104和105 分別定位在烹飪室101的相反上角處，以便向烹飪室101內發(fā)射分別由磁控管102和103產生的微波能量。微波諧振器104和105可以是諸如開槽波導的波導形式。盡管根據(jù)圖1中的示例性實施方式的爐100使用兩個磁控管102和103，但是本發(fā)明沒有必要受到產生由微波諧振器104和105引導并發(fā)射至烹飪室101的微波能量的磁控管數(shù)量的限制。此外，根據(jù)爐的支撐件和烹飪室的物理構型，可以從多種可能的選擇中選擇微波諧振器的位置。例如，在替代性實施方式中，一對微波諧振器可以分別定位在烹飪室的相反底角處。在又一替代性實施方式中，一對微波諧振器可以分別定位在烹飪室側壁的上部和下部，以便從側面向由諸如烤肉叉的豎直定位的支撐件固定的食品施加微波能量。每個微波諧振器104、105均可以包括上諧振器130、132和下諧振器131、133，上諧振器130、132聯(lián)接至相應磁控管102、103以接收來自其中的微波，下諧振器131、133聯(lián)接至烹飪室101。上諧振器130、132起到與相應磁控管102、103匹配并且將來自其中的微波能量引導至下諧振器131、133的作用。下諧振器131、133起到使上諧振器130、132匹配至烹飪室101并且將來自130、132的微波能量發(fā)射至烹飪室101內的作用。下諧振器131、 133向烹飪室101內的開口可以被由石英制成的蓋覆蓋，使得從下諧振器經由蓋傳遞的微波輻射可以變得極化。發(fā)現(xiàn)，當下諧振器131、133的豎直高度等于自由空間內的微波波長的1/4(大約1. 2英寸)而下諧振器131、133的至少一個水平寬度等于上諧振器130、132 內的駐波微波的波長(例如基于上諧振器的適當尺寸約為6. 2英寸)時，可以獲得最佳微波效率。圖7A、圖7B和圖7C中示出了微波諧振器的另一示例性構型。圖7A是微波諧振器 700的側視圖；圖7B是微波諧振器700的仰視平面圖；而圖7C是微波諧振器700的部件的側視立體圖。微波諧振器700的構型設計為優(yōu)化微波-熱能轉換效率。微波諧振器700包括上諧振器701和兩個饋電喇叭(feedhorn)702和703形式的下諧振器，上諧振器701聯(lián)接至磁控管，而下諧振器帶有通向爐烹飪室的開口。如圖7C中示出的，每個饋電喇叭702均為截錐矩形棱椎的形狀，其截錐頂部形成頂部矩形開孔(aperture) 704，而棱錐的基部形成饋電喇叭702的底部矩形開孔705。頂部開孔704對上諧振器701的腔體(cavity)敞開，底部開孔705對烹飪室敞開。頂部開孔的大小小于底部開孔的大小，其尺寸和比例以及饋電喇叭702、703的高度可以調節(jié)為優(yōu)化微波效率。圖7B示出聯(lián)接至上諧振器701的兩個饋電喇叭702和703設置為大致平行，但沿對角線相互偏移。還可能存在可以進一步優(yōu)化微波效率的兩個饋電喇叭702和703的其他替代性裝置。往回參照圖1和圖2，所述一對微波諧振器104和105、具體是其各自的下諧振器 131和133適于沿著如來自下諧振器131和133的虛線指示的相應大體方向121和122引導微波輻射和能量。這些方向121和122相對于烹飪室101的豎直軸線(或支撐件112的水平平面)成一定角度，并且在距支撐件112 —定距離的點1 處相交，點1 優(yōu)選地在支撐件112的左側與右側之間的中點豎直上方。爐100可以構造為使此微波交點129出現(xiàn)在放置在支撐件112上的任意食品114的上表面上方。在微波諧振器分別定位在烹飪室的相反底角處的替代性實施方式中，微波交點可以位于支撐件下方一定距離處。在微波諧振器定位在烹飪室側壁上的又一替代性實施方式中，微波交點可以位于與豎直定位的支撐件的豎直中點相距一定水平距離處。如由方向121指示的，烹飪室101的左上角處的微波諧振器104可以適于向烹飪室101的右半部、優(yōu)選地向支撐件112的右側附近的大體區(qū)域引導微波輻射。在如圖1中看到的鏡像對稱中，烹飪室101的右上角處的微波諧振器105適于如由大體方向122指示地向烹飪室101的左半部、優(yōu)選地向支撐件112左側附近的大體區(qū)域引導微波輻射。因此， 左微波諧振器104和右微波諧振器105構造為將相應的微波能量大體引導至放置在支撐件 112上的食品114的相反部分。應當理解，來自微波諧振器104和105的相應微波能量大體所指向的支撐件112的“左側”和“右側”可以對應于放置在支撐件上或由支撐件保持的食品的任何相反部分。還可能根據(jù)支撐件和烹飪室的物理構型而存在對支撐件的“左側”和 “右側”的多種可能的選擇。方向121和122相對于烹飪室101的豎直軸線所形成的角度由來自微波諧振器 104和105的相應微波輻射所對準的位置確定。作為示例，圖1示出了微波方向121和122 相對于烹飪室101的豎直軸線形成大致45°角，并且以大致為90°的角度在交點1 處相遇。然而，這些角度可以根據(jù)烹飪室101和支撐件112的尺寸以及微波諧振器104和105 的相對位置而變化。
爐100可以進一步包括微波調節(jié)器(圖中未示出)，該微波調節(jié)器用于控制來自每個微波諧振器104和105并且進入烹飪室101內的微波輻射及其能量的量。微波調節(jié)可以通過多種方式實現(xiàn)。微波調節(jié)的一個示例可以簡單地通過打開和關閉向每個磁控管102和 103的供電(手動地或者通過某種適當?shù)淖詣涌刂蒲b置)來實現(xiàn)。在另一示例中，微波調節(jié)可以借助于能夠以可控方式改變施加至每個磁控管102和103的電壓的電壓調節(jié)器來實現(xiàn)。具有自動控制裝置的微波調節(jié)器可以促進施加至每個磁控管102和103的功率或電壓的周期性變化，由此產生從每個微波諧振器104和105輻射出的微波能量的在時間上的周期性調節(jié)(例如正弦調節(jié)、周期性階梯函數(shù)調節(jié)等)。通過在左磁控管102和右磁控管103 之間周期性地交替，微波調節(jié)器可以從具有相同振幅和周期但相位相差180°的左微波諧振器104和右微波諧振器105提供微波能量中的周期性調節(jié)。此外，通過使由左磁控管102 和右磁控管103兩者產生的總微波能量保持恒定(例如通過在一個磁控管打開時關閉另一個磁控管，或者通過提供提供給具有相同振幅和周期但相位相差180°的磁控管102和103 的電壓中的周期性調節(jié))，來自左微波諧振器104和右微波諧振器105兩者的周期性調節(jié)的微波能量的總和同樣保持恒定。圖1和圖2中圖示的微波諧振器104和105連同上文描述的微波調節(jié)器的構型可以操作為以如下示例性方式導致施加至放置在烹飪室101內的支撐件112上的食品114的凈微波能量的與時間相關的空間變化。往回參照圖1，在預定的時期內，微波調節(jié)器僅打開左磁控管102同時保持右磁控管103關閉，由此允許微波能量僅從左微波諧振器104輻射。 如由來自左微波諧振器104的微波輻射的大體方向121指示的，此構型導致凈微波能量集中在烹飪室101的右半部的區(qū)域內，優(yōu)選地在支撐件112的右側附近的大體區(qū)域內。在此時期之后，微波調節(jié)器保持左磁控管102和右磁控管103兩者打開另一預定時期，由此允許左微波諧振器104和右微波諧振器105兩者向烹飪室內輻射微波能量。發(fā)現(xiàn)，一般地，從左微波諧振器102和右微波諧振器103兩者輻射的微波相互不干涉而抵消凈微波能量。因此，觀察到在此結構中，凈微波能量在很大程度上集中在支撐件112的中部， 優(yōu)選地集中在支撐件112的左側和右側之間的中點周圍的大體區(qū)域，優(yōu)選地集中在置于烹飪室101內的支撐件112上的食品114的中心。接下來，在又一預定時期內，微波調節(jié)器保持右磁控管103打開，同時保持左磁控管102斷開電源，由此僅允許右微波諧振器105向烹飪室101內輻射微波能量。如來自右微波諧振器105的微波輻射的大體方向122指示的，此構型導致凈微波能量集中在烹飪室 101的左半部的區(qū)域內，優(yōu)選地集中在支撐件112的左側附近的大體區(qū)域內。通過此方式，從左微波諧振器104和右微波諧振器105輻射的凈微波能量的集中可以以可控方式隨著時間推移從右向左“掃過”在烹飪室101內的食品114，反之亦然，由此促進了從微波輻射向食品的熱能傳遞的均勻水平分布，并且進一步改進了爐100的微波效率和整體烹飪效率。此外，與基于微波的常規(guī)高速烹飪爐相比，凈微波能量的此選擇性指向性幫助減少了至烹飪室101的壁或其他空間的微波輻射損失，由此優(yōu)化爐100的微波效率和總體烹飪效率。提供凈微波能量的與時間相關的空間變化的能力還可以應用于克服或減輕如在背景技術部分中描述的由在212下的溫度下開始的水蒸氣從食品帶走熱能而產生的低效。 例如，參照圖1，微波調節(jié)器首先保持左磁控管102打開，同時保持右磁控管103關閉，使得凈微波能量集中在食品114右側附近。保持此構型直至食品114的右側達到稍低于212 T 的溫度。接下來，微波調節(jié)器保持左磁控管102和右磁控管103均打開，導致凈微波能量基本集中在食品114的中間。當食品114的中部達到稍低于212 °F的溫度時，這時微波調節(jié)器關閉左磁控管102，同時保持右磁控管103打開，從而導致凈微波能量集中在食品114的左側附近。保持此構型直至食品114左側的溫度達到稍低于212下的溫度。同時，之前傳遞至食品114右側和中部的熱能散播至食品114的整個內部質量。以上微波調節(jié)步驟可以在時間上周期性重復，直至烹飪室101內的食品114的內部溫度達到所需水平。通過保持食品113的表面不同部分的溫度稍低于212 且允許它們將傳遞的熱能在不同時刻交替散播至食品的內部質量，可以使從食品表面至水蒸氣的熱能損失最小化，由此可以優(yōu)化從微波能量向食品的熱傳遞效率。在本發(fā)明的情況下，爐100的操作設定可以包括左噴嘴108和右噴嘴109的打開和關閉配置以及左磁控管102和右磁控管103的打開和關閉配置的各種可能的組合及序列。此外，用于控制空氣沖擊(例如圖1中可移動空氣調節(jié)蓋125的形式)的空氣調節(jié)器和用于控制微波輻射的微波調節(jié)器的操作可以相互協(xié)調和同步以達到所需熱傳遞效果。在一個可能的構型中，空氣調節(jié)器和微波調節(jié)器可以以如下示例性方式協(xié)調地(in phase)操作。參照圖1，在預定時期內，空氣調節(jié)蓋125定位為保持右噴嘴109打開而左噴嘴108關閉(如圖4A中圖示的)，同時微波調節(jié)器保持右磁控管103打開而左磁控管102關閉。在下一個預定時期內，空氣調節(jié)蓋125定位為保持右噴嘴109和左噴嘴108均打開(如圖4B 中圖示的)，同時微波調節(jié)器保持右磁控管103和左磁控管102均打開。在第三個預定時期內，空氣調節(jié)蓋125定位為保持左噴嘴108打開而右噴嘴109關閉(如圖4C中圖示的)，同時微波調節(jié)器保持左磁控管102打開而右磁控管103關閉。結果，在時間上，凈空氣沖擊和微波能量從一側向另一側“掃過”食品114的效果相互協(xié)調并因此被放大。另一方面，由于通過空氣沖擊和微波加熱進行的加熱導致食品114上的不同類型的撞擊，可能反而需要使空氣調節(jié)器和微波調節(jié)器不協(xié)調地操作以避免空氣沖擊和微波能量兩者同時加熱烹飪室101內的食品114的同一部分或同一側。為了圖示空氣調節(jié)器和微波調節(jié)器進行的一個示例性不協(xié)調操作，使用能夠同時打開和關閉左噴嘴108和右噴嘴 109兩者的替代性實施方式。在第一預定時間周期內，空氣調節(jié)器保持右噴嘴109打開而左噴嘴108關閉，同時微波調節(jié)器保持左磁控管102打開而右磁控管103關閉。在下一個預定時期內，空氣調節(jié)器保持右噴嘴109和左噴嘴108均關閉，而微波調節(jié)器保持右磁控管 103和左磁控管102均打開。在第三預定時期內，空氣調節(jié)器保持左噴嘴108打開而右噴嘴 109關閉，同時微波調節(jié)器保持右磁控管103打開而左磁控管102關閉。在第四預定時期內，與第一預定時期內相同，空氣調節(jié)器保持右噴嘴109打開而左噴嘴108關閉，同時微波調節(jié)器保持左磁控管102打開而右磁控管103關閉。在第五預定時期內，空氣調節(jié)器保持右噴嘴109和左噴嘴108均打開，同時微波調節(jié)器保持右磁控管103和左磁控管102均關閉。在一個循環(huán)的第六和最后預定時期內，與在第三預定時期內相同，空氣調節(jié)器保持左噴嘴108打開而右噴嘴109關閉，同時微波調節(jié)器保持右磁控管103打開而左磁控管102關閉。由于空氣調節(jié)器和微波調節(jié)器的此不協(xié)調操作，不存在空氣沖擊和微波能量兩者同時加熱食品114的同一部分或同一側。混合型爐100的其他特征還鑒于優(yōu)化微波效率(即，使引導至食品114的微波能量的量最大化以及使向腔體、集氣室、磁控管等損失的或從食品114輻射的微波能量的量最小化)進行設計。例如，噴嘴排出小孔118的直徑的尺寸設定為防止微波能量進入噴嘴并且由此變得消散而非施加至食品114。發(fā)現(xiàn)，噴嘴排出小孔118的大約0. 75英寸的直徑能夠防止微波能量進入噴嘴，由此優(yōu)化爐100內的微波效率。支撐件112可以適于在其中心繞豎直軸線135旋轉。支撐件112的這種旋轉幫助減輕微波熱能分布中水平不均勻的問題。此外，爐100可以進一步包括提升機或提升機構以控制支撐件112相對于烹飪室101的頂部和底部的高度。作為示例，圖1示出沿著軸線 135豎直提升至較高位置113的支撐件112。這可以或者手動地或者借助于適當?shù)臋C-電控制裝置實現(xiàn)。支撐件112的高度的這種調節(jié)可以用于減輕微波熱能分布中豎直不均勻的問題。最佳微波效率還可以通過使烹飪室101的大小與微波載荷相匹配來實現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)， 最佳匹配可以通過使烹飪室101的豎直高度、水平寬度和深度(如圖1中示出的)中優(yōu)選為所有項、但至少為其中一項的尺寸設定為微波波長(在自由空間中為大約4. 82英寸)的整數(shù)倍來實現(xiàn)。烹飪室101的這種尺寸有助于容納烹飪室101內的駐波微波，由此使烹飪室壁處的微波反射以及所產生的向腔體、集氣室、磁控管等的微波能量損失最小。因此，為了優(yōu)化微波效率，爐100的烹飪室101的豎直高度、水平寬度和深度中優(yōu)選為所有項、但至少為其中一項的尺寸設定為微波波長的整數(shù)倍，或者從4. 82英寸、9. 64英寸、14. 46英寸、 19. 28英寸、24. 10英寸等中的一個選擇。本發(fā)明適應于各種大小和容量的烹飪爐。圖8A、圖8B、圖8C、圖8D和圖8E圖示了基于熱空氣沖擊和微波的組合的混合型烹飪爐的示例性小型變體的各種局部圖；圖9A、圖 9B和圖9C圖示了在許多方面類似于圖1至圖3中示出的實施例的示例性中等變體的各種局部圖；而圖10A、圖IOB和圖IOC圖示了示例性大型變體的各種局部圖。這些圖僅是基于各種局部圖的示意性圖示而無意于是完整的或反映爐或其部件的精確尺寸、比例或相對比例，或其完整工程規(guī)格，這對于本領域普通技術人員是顯而易見的。此外，盡管這些圖示出了為了示例目的而暴露于外側的各種內部爐部件，但這些爐的商用變體將最可能具有出于安全、美觀或其他原因包圍這些部件的殼體。此外，盡管本發(fā)明的這些示例型實施方式示出為將圖6B、圖6C和圖6D中示出的類型的兩個管用作熱空氣沖擊裝置，而將圖7A、圖7B和圖7C中示出的類型的一個或多個微波諧振器用作微波能量傳播器，但應當理解，可以使用其他各種替代類型和構型代替它們。現(xiàn)在參照圖8A、圖8B和圖8C，其中圖示的是混合型烹飪爐800的示例性小變體。 圖8A是混合型爐800的正視立體圖，其門801打開；圖8B是圖8A所示爐800的局部正視橫截面圖，出于圖示的原因取出了磁控管804和微波諧振器805的視圖；而圖8C是爐800 從左后方看到的立體圖。爐800包括烹飪室802，該烹飪室802適于容納支撐件803上的食品進行烹飪?；旌闲团腼儬t800的示例性外部尺寸是14英寸寬、觀英寸深和22英寸高，而烹飪室802的示例性尺寸是9. 6英寸寬、12英寸深和9. 6英寸高。作為從烹飪室頂部提供熱空氣沖擊的裝置，爐800具有用于產生受熱氣體的羽流陣列并將其引入烹飪室802內的兩個管806和807。如圖8B中示出的，這些管806和807 可以定位在烹飪室的頂部上。每個管806和807均包括管入口和管出口，管入口聯(lián)接至空氣入口殼體，而管出口聯(lián)接至烹飪室802。管806和807可以是圖6B、圖6C和圖6D中示出的類型和構型，并且可以進一步包括如圖6B、圖6C和圖6D中示出的用于每個管的翼板，用于覆蓋和打開管入口以控制流經管806、807的加熱空氣流。電磁閥808和809可以用于驅動翼板打開和關閉。如上文指出的，支架813和814可以分別用于保持電磁閥808和809， 從而可以最小化從爐集氣室向電磁閥的熱傳遞。在此示例性實施方式中，用于兩個管806和807的管入口分別包圍在通過空氣管道812連接的單獨的空氣入口殼體810和811內。管806和807構造為分別以相對于支撐件表面小于90°的非零角度向支撐件803的大致相反部分引導其羽流陣列。在此構型中， 來自管806和807的羽流陣列的方向在放置在支撐件803上的食品上方相互相交。爐800還包括位于烹飪室802兩側壁上的回氣開口 815和816?；貧忾_口 815優(yōu)選地大致定位在由管807產生的羽流陣列的方向與烹飪室802的側壁的交點處或沿著該交點定位。同樣地，回氣開口 816優(yōu)選地大致定位在由管806產生的羽流陣列的方向與烹飪室802的側壁的交點處或沿著該交點定位?；貧忾_口 815和816允許來自由管807和806 產生的羽流陣列的氣體從烹飪室802分別經由回氣集氣室817和818以及一個或多個中間管道返回到空氣管道812?？諝夤艿?12允許從爐的其他零件至兩個空氣入口殼體810和811的氣體連通。 盡管未在圖中示出，但諸如并聯(lián)加熱線圈的熱能源可以聯(lián)接至空氣管道812或設置在空氣管道812內以加熱設置在其中的空氣。爐800具有熱空氣送風機819，該熱空氣送風機819 用于使空氣在烹飪室802、回氣集氣室817和818、空氣管道812和空氣入口殼體810和811 之間循環(huán)。熱空氣送風機819由送風機馬達擬4驅動，該送風機馬達擬4可以是單速或者可變速的。爐800還具有在支撐件803下方大致定位在烹飪室802的底部處的底部空氣入口 820，以便將熱空氣流引導至支撐件803的下側。至底部空氣入口 820的此熱空氣由底部空氣入口集氣室821供給，該底部空氣入口集氣室821連接至空氣管道812并且分流來自空氣管道812的加熱空氣。在此爐800中，熱空氣送風機819用于使受熱氣體不僅循環(huán)至烹飪室802的頂部上的空氣入口殼體810和811，還循環(huán)至烹飪室的底部下方的底部空氣入口集氣室821?；旌闲蜖t800還具有用于產生微波能量的一個磁控管804。磁控管804聯(lián)接至微波諧振器805，該微波諧振器805構造為將微波能量從烹飪室的頂部徑直向下傳播至烹飪室802內。微波諧振器805可以是圖7A、圖7B和圖7C中示出的類型，并且可以包括上諧振器(圖8A和圖8C中示出)和作為下諧振器的兩個饋電喇叭(圖中未示出)，如圖8B中示出的，兩個饋電喇叭的底端分別穿過烹飪室的頂部上的兩個矩形開孔822和823伸入到烹飪室802內。替代性地，微波諧振器805可以是本領域中已知的任意其他波導。發(fā)明人已經根據(jù)經驗發(fā)現(xiàn)，根據(jù)圖8A至圖8E中示出的實施方式的爐比現(xiàn)有技術高速烹飪爐更為高效。例如，現(xiàn)有技術高速烹飪爐(從220伏市電電源)吸收近似沈安培的最大電流，并且呈現(xiàn)出大約1.7千瓦/小時(在500下的內部烹飪室溫度下)的待機能量損失(即當爐處于空閑的非烹飪模式時其耗散的能量的量)。相比之下，發(fā)明人根據(jù)經驗確定，根據(jù)圖8A至圖8E中示出的實施方式的爐(從208至240伏的市電電源)吸取大約13. 5安培的最大量，并且在待機能量中僅耗散大約0. 9千瓦/小時。因此，此待機能量損失是現(xiàn)有技術高速烹飪爐耗散的能量的大約陽％。
盡管此增加的效率的一部分歸因于根據(jù)圖8A、圖8B、圖8C、圖8D和圖8E中示出的實施方式制成的爐內的烹飪室的較小尺寸，但發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明實施方式的爐內的各種集氣室(即空氣管道、空氣入口殼體、底部空氣入口集氣室、后集氣室和回氣集氣室)的具體布置是根據(jù)本發(fā)明制造的爐的改進的烹飪效率的之前未被關注的方面。在現(xiàn)有技術爐中，烹飪室的至少一個側壁、通常為兩個側壁或者暴露于爐外表面(或許帶有設置在烹飪室的壁與爐外表面之間的絕熱物或微波波導)，或者受到爐的控制。相反，根據(jù)實施方式的實施方式，烹飪室的每個壁均具有位于該壁與爐殼體之間的至少一個集氣室，因此烹飪室的每個壁都受熱。如圖8B中示出的，通過管806和807向烹飪室802內提供受熱氣體(即空氣)的空氣入口殼體810和811坐落在烹飪室802頂上。烹飪室802頂部的唯一不被集氣室覆蓋的部分是接納微波諧振器805(見圖8C)的部分。雖然如此，對于本領域普通技術人員顯而易見的是，微波諧振器805本身是顯著熱量的來源。因此，即使烹飪室802頂部的此部分不被集氣室覆蓋，其也受熱。如果微波諧振器805 位于爐800內的其他位置，則本領域普通技術人員可以選擇使用任一個或兩個空氣入口殼體810和811來覆蓋烹飪室802頂部的此部分。每個空氣入口殼體810、811的一部分也設置為與烹飪室802的相應側壁相鄰。在一個當前優(yōu)選的實施方式中，空氣入口殼體的此部分覆蓋側壁最上面的大約20%。包括底部空氣入口 820的烹飪室802的底部具有設置在底部空氣入口 820下方的底部空氣入口集氣室821。底部空氣入口集氣室821也通過底部空氣入口 820向烹飪室802 內提供空氣。大致圍繞烹飪室802的集氣室的剩余部分用于使氣體(即空氣)從烹飪室返回到由爐800使用的一個或多個送風機(例如圖8C中示出的熱空氣送風機819)?；貧饧瘹馐?817設置為與烹飪室802的左側壁相鄰?；貧饧瘹馐?18設置為與跨過烹飪室802與左側壁相對的烹飪室802的右側壁相鄰。在一個當前優(yōu)選的實施方式中，每個回氣集氣室817、 818覆蓋烹飪室相應側壁的下面的大約75%。因此，烹飪室802的每個側壁均存在不被空氣入口殼體810、811或回氣集氣室817、818覆蓋的小部分。然而，本領域普通技術人員可以選擇使用空氣入口殼體810、811、回氣集氣室817、818或某種其他的適當集氣室來覆蓋烹飪室802的每個側壁的該小部分?；貧饧瘹馐?17、818使空氣從烹飪室802(分別經由回氣開口 815和816)返回后集氣室825。后集氣室825聚集來自回氣集氣室817、818的回氣并通過熱空氣送風機819 將其饋送至空氣管道812 (見圖8C)，回氣再次從熱空氣送風機819通過兩個路徑被提供至烹飪室802 (1)通過空氣入口集氣室810、811及其相應的管806、807 ；和(2)通過底部空氣入口集氣室821和底部空氣入口 820。圖8F示出了在圖8A至圖8C中示出的實施方式中，用于通過底部空氣入口集氣室 821和底部空氣入口 820提供至烹飪室802內的空氣的供給和回氣流動路徑。如圖8A至圖8C和圖8F中示出的，空氣通過路徑828從空氣管道812被饋送至底部空氣入口集氣室 821，路徑828延伸經過位于烹飪室802后面并與烹飪室802鄰接的供給集氣室829?？諝鈴呐腼兪?02沿著延伸經過回氣開口 815、回氣集氣室817和后集氣室825的路徑830返回送風機819。本領域普通技術人員可以理解，空氣還沿著爐另一側上的延伸經過回氣開口 816 (未示出)、回氣集氣室818和后集氣室825的平行路徑831從烹飪室802返回至送風機 819。圖8D、圖8E和圖8G示出了爐800的替代性實施方式。爐800的此實施方式與圖 8A至圖8C和圖8F中示出的實施方式基本相同，不同之處在于烹飪室802的頂部不以直角與每個側壁相遇。相反，在圖8D和圖8E中，烹飪室802的頂部和每個側壁共享斜角部分 826、827，各管806、807通過該斜角部分擬6、827伸入到烹飪室802內。與圖8A至圖8C中示出的爐800的實施方式類似，圖8D和圖8E中示出的實施方式具有坐落在烹飪室802頂上的空氣入口殼體810、811。烹飪室802頂部的唯一不被集氣室覆蓋的部分是接納微波諧振器805的部分。每個空氣入口殼體810、811的一部分還設置為與烹飪室802相應側壁相鄰。圖8G示出了在圖8D和圖8E中示出的實施方式中，用于通過底部空氣入口集氣室821和底部空氣入口 820提供至烹飪室802內的空氣的供給和回氣流動路徑。如圖8D、 圖8E和圖8G中示出的，空氣如果供給路徑832從空氣管道812饋送至底部空氣入口集氣室821，供給路徑832延伸經過設置成與送風機819相鄰但分離開的豎直下垂物(drop) 833 的。本領域普通技術人員可以理解，平行的供給路徑(未示出)延伸經過位于爐另一側上的第二豎直下垂物833?？諝庋刂由旖涍^回氣開口 815、回氣集氣室817和位于烹飪室 802后面并與烹飪室802鄰接的空氣聚集集氣室835的路徑834從烹飪室802返回送風機 819。(通過在烹飪室802后面并與烹飪室802鄰接地設置空氣聚集集氣室835，可以縮短爐長度，使其能夠容易地裝配在已有臺面上)。本領域普通技術人員可以理解，空氣還沿著爐另一側上的延伸經過回氣開口 816、回氣集氣室818和空氣聚集集氣室835的平行路徑 836從烹飪室802返回送風機819。根據(jù)圖8A至圖8G中示出的本發(fā)明的實施方式，位于烹飪室802后面并與烹飪室 802鄰接的集氣室充滿熱空氣，這使烹飪室802與熱損失隔絕。無論集氣室是用來向底部集氣室821 (例如圖8F中示出的供給集氣室829)供給空氣還是用來聚集來自側部回氣集氣室817、818 (例如圖8F中示出的空氣聚集集氣室835)的空氣，均是如此。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，爐的各種集氣室設置為合在一起大致圍繞烹飪室 802。烹飪室802的每個壁均具有與之相鄰的集氣室。結果，借助于送風機819提供至爐 800的氣體(例如空氣)在返回送風機819之前通過集氣室從送風機819流出烹飪室802 時接觸烹飪室802的頂部、底部、后壁和側壁中每一個的至少一部分。通過此方式，與烹飪室802的每個壁相鄰的集氣室的存在用于使烹飪室與熱空氣“隔絕”，由此增加爐800的烹飪效率?，F(xiàn)在參照圖9A、圖9B和圖9C，其中圖示的是混合型烹飪爐900的示例性中等變體。此示例性實施方式在許多方面類似于圖1至圖3中圖示的混合型爐100。圖9A是混合型爐900的正視立體圖；圖9B是圖9A所示爐900的局部正視橫截面圖，出于圖示的原因取出了磁控管930、931及其相關聯(lián)的微波諧振器932、933、934、935的視圖；而圖9C是從右后方看到的爐900的立體圖。爐900包括烹飪室902，該烹飪室902適于容納支撐件903上的食品進行烹飪?；旌闲团腼儬t900的示例性外部尺寸為觀英寸寬、27英寸深和M英寸高，而烹飪室902的示例性尺寸是14. 4英寸寬、14. 4英寸深和10. 2英寸高。作為用于提供來自烹飪室頂部的熱空氣沖擊的裝置，爐900具有用于產生加熱空氣的羽流陣列并將羽流陣列引入烹飪室902的兩個管906和907。如圖9B中示出的，這些管906和907可以定位在烹飪室頂部上。每個管906和907均包括聯(lián)接至空氣入口殼體 910的管入口和聯(lián)接至烹飪室902的管出口。管906和907可以是圖6B、圖6C和圖6D中示出的類型和構型，并且可以進一步分別包括用于覆蓋和打開管入口以控制流經管906和 907的加熱空氣流的翼板927和928。電磁閥908和909可以用于分別驅動翼板927和928 打開和關閉。如上文指出的，支架913和914可以分別用于保持電磁閥908和909，從而可以使從爐集氣室向電磁閥的熱傳遞最小化。在此示例性實施方式中，兩個管906和907的管入口均被包圍在單個空氣入口殼體910內。管906和907構造為分別相對于支撐件表面以小于90°的非零角度向支撐件 903的大致相反的部分引導其羽流陣列。在此構型中，來自管906和907的羽流陣列的方向在放置在支撐件903上的食品上方相互相交。爐900還包括位于烹飪室902的兩側壁上的回氣開口 915和916?；貧忾_口 915 優(yōu)選地大致定位在由管907產生的羽流陣列的方向與烹飪室902的側壁的交點處或沿著該交點定位。同樣地，回氣開口 916優(yōu)選地大致定位在由管906產生的羽流陣列的方向與烹飪室902的側壁的交點處或沿著該交點定位。回氣開口 915和916允許來自由管907和906 產生的羽流陣列的氣體從烹飪室902分別通過回氣集氣室917和918返回空氣管道940。盡管圖中未示出，但諸如并聯(lián)加熱線圈的熱能源可以聯(lián)接至空氣管道940或設置在空氣管道940內以加熱設置在其中的空氣。爐900具有熱空氣送風機919，該熱空氣送風機919用于使空氣在烹飪室902、回氣集氣室917和918、空氣管道940和空氣入口殼體 910之間循環(huán)。熱空氣送風機919由送風機馬達924(圖9C中未示出)驅動，送風機馬達 924可以是單速的或者可變速的。爐900還具有底部空氣入口 920，該底部空氣入口 920在支撐件903下方大致定位在烹飪室902底部，以便將熱空氣流引導至支撐件903的下側。至底部空氣入口 920的熱空氣由底部空氣入口集氣室921供給。在此爐900中，熱空氣送風機919用于使加熱空氣不僅循環(huán)至烹飪室902頂部上的空氣入口殼體910，而且還循環(huán)至烹飪室底部下方的底部空氣入口集氣室921。來自熱空氣送風機919的加熱空氣的一部分通過底部供氣管道912 被分流至底部空氣入口集氣室921。混合型爐900還具有用于產生微波能量以進行微波烹飪的兩個磁控管930和931。 每個磁控管930和931均聯(lián)接至微波諧振器以便將微波能量傳播至烹飪室902內。微波諧振器可以是圖7A、圖7B和圖7C中示出的類型，并且可以包括上諧振器932、934和兩個饋電喇叭933、935形式的下諧振器，上諧振器932、934聯(lián)接至磁控管930、931，而下諧振器具有通向烹飪室902的開口。替代性地，微波諧振器可以是本技術領域中已知的任意其他波導。圖9A示出了饋電喇叭933的底部開孔936，該底部開口 936用于將由磁控管930 產生并由上諧振器932引導的微波能量傳播從烹飪室902頂部的左上角基本向支撐件903 的右部引導。在如圖9A中示出的此示例性實施方式中，烹飪室902頂部的左上角的微波諧振器932、933和烹飪室902頂部的右上角的微波諧振器934、935構造為分別引導微波能量，以便相對于支撐件表面以小于90°的非零角度大體向支撐件903的大致相反部分傳播微波能量。在此構型中，來自微波諧振器的微波能量從兩側的傳播方向在與烹飪室902內的支撐件相距一定距離處相互相交?，F(xiàn)在參照圖10A、圖IOB和圖10C，其中圖示了混合型烹飪爐1000的示例性大型變體。圖IOA是混合型爐1000的正視立體圖，其門1001打開；圖IOB是圖IOA所示爐1000 的局部正視橫截面圖，出于圖示的原因取出了磁控管1030、1031及其相關聯(lián)的微波諧振器 1032、1033、1034、1035的視圖；而圖IOC是從右后方看到的爐1000的立體圖。爐1000包括烹飪室1002，烹飪室1002適于容納支撐件1003上的食品以進行烹飪。此示例性大型變體可以容納提升機形式的支撐件1003，或者用于支撐件1003的額外提升機構，從而可以在爐 1000的操作過程中動態(tài)地調節(jié)支撐件1003的高度?；旌闲团腼儬t1000的示例性外部尺寸是30英寸寬J6英寸深和23英寸高，而烹飪室1002的示例性尺寸是16. 8英寸寬、16. 8英寸深和12. 6英寸高。作為從烹飪室頂部提供熱空氣沖擊的裝置，爐1000具有用于產生受熱氣體的羽流陣列并將其引入烹飪室1002的兩個管1006和1007。如圖IOB中示出的，這些管1006和 1007可以定位在烹飪室頂部上。每個管1006和1007均包括聯(lián)接至空氣入口殼體1010的管入口和聯(lián)接至烹飪室1002的管出口。管1006和1007可以是圖6B、圖6C和圖6D中示出的類型和構型，并且可以進一步分別包括翼板1027和1028，該翼板1027和10 用于分別覆蓋和打開管1006和1007的管入口以控制流經管的加熱空氣流。電磁閥1008和1009可以用于分別驅動翼板1027和10 打開和關閉至管1006和1007的空氣入口。如上文指出的，支架1013和1014可以用于分別保持電磁閥1008和1009，從而可以使從爐集氣室向電磁閥的熱傳遞最小化。在此示例性實施方式中，用于兩個管1006和1007的管入口均被包圍在單個空氣入口殼體1010內。管1006和1007構造為分別將其羽流陣列相對于支撐件表面以小于90° 非零角度向支撐件1003的大致相反的部分引導。在此構型中，來自管1006和1007的羽流陣列的方向在放置在支撐件1003上的食品上方相互相交。爐1000還包括位于烹飪室1002兩側壁上的回氣開口 1015和1016?；貧忾_口 1015 優(yōu)選地大致定位在由管1007產生的羽流陣列的方向與烹飪室1002的側壁的交點處或沿著該交點定位。同樣地，回氣開口 1016優(yōu)選地大致定位在由管1006產生的羽流陣列的方向與烹飪室1002的側壁的交點處或沿著該交點定位?；貧忾_口 1015和1016允許來自由管 1007和1006產生的羽流陣列的氣體從烹飪室1002分別通過回氣集氣室1017和1018返回空氣管道1055。盡管圖中未示出，但諸如并聯(lián)加熱線圈的熱能源可以聯(lián)接至空氣管道1055或設置在空氣管道1055內以加熱設置在其中的空氣。爐1000還具有底部空氣入口 1020，該底部空氣入口 1020在支撐件1003下方大致定位在烹飪室1002底部，以便向支撐件1003的下側引導熱空氣流。流經底部空氣入口 1020 的熱空氣由底部空氣入口集氣室1021供給。如圖IOC中示出的，爐1000具有兩個能夠獨立控制的熱空氣送風機1019和1050。由頂部送風機馬達IOM驅動的頂部送風機1019用于使空氣管道1055內的被加熱氣體經由頂部送風機出口 1052引導至空氣入口殼體1010。 同時，由底部送風機馬達1051驅動的底部送風機1050用于將設置在空氣管道1055內的受熱氣體的一部分經由底部送風機出口 1053分流至底部空氣入口集氣室1021。每個送風機馬達1024、1051可以是單速的或者可變速的?；旌闲蜖t1000還具有用于產生微波能量以進行微波烹飪的兩個磁控管1030和 1031。每個磁控管1030和1031均聯(lián)接至微波諧振器以便將微波能量傳播至烹飪室1002內。微波諧振器可以是圖7A、圖7B和圖7C中示出的類型，并且可以包括上諧振器1032、 1034和兩個饋電喇叭1033、1035的形式的下諧振器，上諧振器1032、1034聯(lián)接至磁控管 1030、1031，下諧振器具有通向烹飪室1002的開口。替代性地，微波諧振器可以是本領域中已知的任意其他波導。在此示例性實施方式中，包括位于烹飪室1002頂部的左上角的上諧振器1032和下諧振器1033的微波諧振器和包括位于烹飪室1002頂部的右上角的上諧振器934和下諧振器935的微波諧振器構造為分別引導微波能量，以便相對于支撐件表面以小于90°的非零角度大體向支撐件1003的大致相反部分傳播微波能量。在此構型中，來自微波諧振器的微波能量從兩側的傳播方向在與烹飪室1002內的支撐件相距一定距離處相互相交。圖8至圖10中圖示并在上文描述的本發(fā)明各種示例性實施方式共用的一個共同特征是定位在烹飪室頂部的用于熱空氣沖擊的兩管式布置。兩個管構造為分別將加熱空氣的羽流陣列或平面羽流向用于食品的支撐件的大致相反部分引導，其中來自兩個管的羽流陣列的方向在食品上方相交。此特征還在圖IlA至圖IlC中進一步圖示。在圖IlA中，烹飪室頂部上的左管1101產生加熱空氣的羽流陣列1104，并將其向烹飪爐1100的支撐件1103的右部引導。盡管羽流陣列1104在行經烹飪室時擴散，但管 1101構造并設計為使羽流陣列1104的撞擊大致集中在支撐件1103的右部。同樣地，在圖 IlB中，烹飪室頂部上的右管1102產生加熱空氣的羽流陣列1105，并將其向支撐件1103的左部引導。管1102還構造并設計為使羽流陣列1105的撞擊大致集中在支撐件1103的左部。當管1101和1102均打開并將各自的羽流陣列引導至烹飪室內，其各自的羽流陣列在支撐件1103上方相撞，并且如圖IlC中示出的，最終結果是這些羽流陣列1106的總和的撞擊大致集中在支撐件1103的中心。上文描述的管1101和1102將一個或多個羽流陣列的撞擊大致集中在支撐件1103 的選定部分上的能力不僅提供新的靈活度，而且還使給定量的加熱空氣在烹飪食品中的利用最佳。例如，如果放置在支撐件1103中心上的食品的表面面積基本小于支撐件的表面面積(例如放置在14. 4英寸X 14. 4英寸支撐件上的6英寸替代物)，則可以如圖1IC中示出的，通過使羽流陣列形式的加熱空氣大致集中在支撐件中心而使加熱空氣與支撐件上的食品之間的接觸最大。通過此方式，可以使加熱空氣對不需要加熱空氣的支撐件區(qū)域(即不存在食品)的施加最小。相比較而言，一般的常規(guī)高速烹飪爐使用加熱空氣柱，其設計為以大致垂直于食品表面的角度撞擊食品。通過其設計，常規(guī)高速爐在支撐件的整個表面上施加加熱空氣柱， 而不具有使加熱空氣集中在支撐件的選定部分上的能力。因此，與本發(fā)明相比，常規(guī)高度爐不僅靈活性差很多，并且在利用給定量的加熱空氣烹飪食品時效率低得多，這是因為很多沖擊空氣不接觸食品。即使對于具有相對較大的表面積的食品，圖11A、圖IlB和圖IlC中示出的兩管式布置在利用加熱空氣方面也比常規(guī)高速爐高效的多。因為來自管1101、1102的加熱空氣的羽流陣列的方向相對于支撐件1103的表面呈小于90°的非零角度，所以加熱空氣在撞擊后被側向抽吸經過食品的表面并且向支撐件1103的側邊緣移動。加熱空氣的此側向抽吸經過食物表面促進了從加熱空氣向食品的熱傳遞。如上文討論的，通過將回氣開口定位在來自管1101、1102的羽流陣列的方向與烹飪室側壁的交點處或沿著該交點定位，可以進一步增強側向抽吸加熱空氣經過食物表面的效果，由此使烹飪效率最佳。根據(jù)本發(fā)明的上文描述的特征和改進使得基于熱空氣沖擊和微波的組合的高速烹飪爐能夠輸送最佳烹飪效率。高速烹飪技術中烹飪效率方面的這種改進的切實效益是在給定的電源下烹飪時間的減小，并且替代性地，是對于給定烹飪容量(即給定烹飪時間) 操作高速烹飪爐所需的電功率的減小。如在背景技術部分中指出的，由于其欠佳的烹飪效率，常規(guī)的高速烹飪爐必須在基于220伏或更大的電源下操作。通過根據(jù)本發(fā)明進一步改進并優(yōu)化烹飪效率，在基于220伏或更大的電源下操作的高度烹飪爐現(xiàn)在可以吸取小于30 安培、優(yōu)選大約13. 5安培的電流。此外，基于空氣沖擊和微波的組合的高速烹飪技術現(xiàn)在可以以更多產的結果擴展到在基于小于220伏的電壓、優(yōu)選在基于110至125伏之間的電壓和30安培或更低的電流的電源下(其比基于220伏的電源更廣泛地可用)下操作的爐。 因此，與具有欠佳烹飪效率的常規(guī)高速烹飪技術相比，本發(fā)明使高速烹飪技術能夠得到更廣的應用范圍和客戶基數(shù)。盡管已經結合上文概述并在圖中圖示的示例性實施方式描述了本發(fā)明，但很明顯許多替代、修改和變型對于本領域普通技術人員將是顯而易見的。因此，如上文闡述的，本發(fā)明的示例性實施方式意于是示例性而非限制性的，并且本發(fā)明的精神和范圍應在廣義上理解，其僅由所附權利要求限制，而不受前述說明書的限制。
權利要求
1.一種爐，包括烹飪室，所述烹飪室由頂壁、底壁、后壁以及一對側壁限定； 向所述烹飪室提供氣體的一個或多個送風機；以及多個集氣室，所述多個集氣室大致圍繞所述烹飪室，使得所述氣體在返回到所述一個或多個送風機之前通過所述集氣室從所述一個或多個送風機流動到所述烹飪室外時接觸所述頂壁、底壁、后壁和側壁中的每一個的至少一部分。
2.如權利要求1所述的爐，其中，所述多個集氣室包括至少一個集氣室，氣體通過所述至少一個集氣室被提供至所述烹飪室。
3.如權利要求1所述的爐，其中，所述多個集氣室包括至少一個集氣室，氣體通過所述至少一個集氣室從所述烹飪室返回到所述一個或多個送風機。
4.如權利要求2所述的爐，其中，所述至少一個集氣室設置在所述烹飪室上方。
5.如權利要求2所述的爐，其中，所述至少一個集氣室設置在所述烹飪室下方。
6.如權利要求3所述的爐，其中，所述至少一個集氣室設置為與所述烹飪室的側壁中的一個相鄰。
7.如權利要求1所述的爐，其中 所述側壁跨過所述烹飪室相對地彼此設置；第一集氣室設置為與所述一對側壁中的一個相鄰；并且第二集氣室設置為與所述一對側壁中的另一個相鄰。
8.如權利要求7所述的爐，其中，所述一對側壁的側壁中的每一個均包括回氣開口，所述回氣開口設置為使氣體通過所述回氣開口從所述烹飪室流到所述第一集氣室或所述第■~ 集氣室。
9.如權利要求8所述的爐，其中，所述回氣開口設置為靠近所述烹飪室的底部。
10.如權利要求3所述的爐，其中，所述至少一個集氣室設置在所述烹飪室后面。
11.如權利要求2所述的爐，其中，所述至少一個集氣室設置在所述烹飪室后面。
12.—種爐，包括烹飪室，所述烹飪室包括第一側壁和第二側壁，所述第二側壁跨過所述烹飪室與所述第一側壁相對地設置； 一個或多個磁控管；一個或多個微波諧振器，所述一個或多個微波諧振器用于將由所述一個或多個磁控管產生的微波能量引導至所述烹飪室內；第一集氣室，所述第一集氣室設置為與所述第一側壁相鄰并與所述烹飪室氣體連通；以及第二集氣室，所述第二集氣室設置為與所述第二側壁相鄰并與所述烹飪室氣體連通。
13.如權利要求12所述的爐，其中，所述第一側壁包括使得能夠進行所述氣體連通的開口。
14.如權利要求13所述的爐，其中，所述第二側壁包括使得能夠進行所述氣體連通的開口。
15.如權利要求13所述的爐，其中 所述烹飪室還包括底部；并且所述開口設置為靠近所述烹飪室的所述底部。
16.如權利要求14所述的爐，其中 所述烹飪室還包括底部；并且所述開口設置為靠近所述烹飪室的所述底部。
17.如權利要求12所述的爐，還包括第三集氣室，所述第三集氣室設置在所述烹飪室后面并與所述第一集氣室和第二集氣室氣體連通。
18.如權利要求12所述的爐，還包括第四集氣室，所述第四集氣室設置在所述烹飪室上方并與所述烹飪室氣體連通。
19.如權利要求12所述的爐，還包括第五集氣室，所述第五集氣室設置在所述烹飪室下方并與所述烹飪室氣體連通。
20.—種爐，包括烹飪室，所述烹飪室包括第一側壁和第二側壁，所述第二側壁跨過所述烹飪室與所述第一側壁相對地設置；設置在所述烹飪室后面的后集氣室；至少一個頂部集氣室，所述至少一個頂部集氣室設置在所述烹飪室上方并與所述烹飪室氣體連通；底部集氣室，所述底部集氣室設置在所述烹飪室下方并與所述烹飪室氣體連通； 第一側部集氣室，所述第一側部集氣室設置為與所述第一側壁相鄰并與所述烹飪室和所述后集氣室氣體連通；以及第二側部集氣室，所述第二側部集氣室設置為與所述第二側壁相鄰并與所述烹飪室和所述后集氣室氣體連通。
21.如權利要求20所述的爐，其中，所述頂部集氣室包括用于向所述烹飪室供給氣體的集氣室。
22.如權利要求20所述的爐，其中，所述底部集氣室包括用于向所述烹飪室供給氣體的集氣室。
23.如權利要求20所述的爐，其中，所述第一側部集氣室包括用于使氣體返回到所述后集氣室的集氣室。
24.如權利要求20所述的爐，其中，所述第二側部集氣室包括用于使氣體返回到所述后集氣室的集氣室。
25.如權利要求20所述的爐，還包括一個或多個送風機，其中，流經所述后集氣室的氣體返回到所述一個或多個送風機。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過提供凈空氣沖擊和/或施加至烹飪爐中的食品的凈微波能量的與時間相關的空間變化來基于熱空氣沖擊和微波加熱的組合改進常規(guī)高速烹飪爐。其旨在優(yōu)化高速烹飪爐中的熱傳遞和微波效率，由此與常規(guī)高速烹飪爐相比，使爐能夠輸送最佳烹飪效率。此外，在本發(fā)明實施方式的情況下，可以通過在烹飪室的每個壁與爐的殼體之間設置集氣室來進一步優(yōu)化烹飪效率。
文檔編號H05B6/80GK102484912SQ201080026483
公開日2012年5月30日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權日2009年4月15日
發(fā)明者厄爾·R·溫克爾曼, 李·T·萬拉寧, 菲利普·R·麥基 申請人:電器科技公司