ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ В НЕМ Российский патент 2008 года по МПК A47J27/00 F25B31/02 

Область техники

Данное изобретение относится к электрическому устройству, содержащему устройство Пельтье, которое и нагревает, и охлаждает пищевые продукты.

Уровень техники

По мере того как темп жизни ускоряется, все более возрастает спрос на кухонное оборудование, экономящее время. Одним из желательных приемов является подготовка блюда с вечера и размещение его в печи или устройстве медленного приготовления в соответствующее время. При этом возникает несколько трудностей, из которых не самой незначительной является необходимость оставаться кому-то дома и не забыть поместить блюдо в печь или в устройство медленной варки. Многие десятилетия с этими проблемами легко справлялись печные таймеры, но при этом не прошедшее тепловую обработку блюдо оставалось на несколько часов при комнатной температуре - до начала варки. Оставлять неприготовленное блюдо, особенно мясное, на такое долгое время небезопасно.

Поэтому были созданы комбинированные кухонные устройства, которые включали в себя и варочный элемент, и охлаждающий элемент. Но эти элементы были отдельными друг от друга, из-за чего устройства усложнялись, с удорожанием их изготовления и с более трудным их техническим обслуживанием. Например, микроволновая печь была скомбинирована с охлаждающей системой с заливкой свинцом. Еще одной комбинацией был резистивный нагревательный элемент в сочетании с охлаждающей системой с заливкой свинцом.

Устройства Пельтье, так называемые термоэлектрические устройства, являются полупроводниковыми приборами, которые действуют как тепловой насос при прохождении тока через устройство. По существу, во время работы этого устройства тепло перекачивается с одной стороны устройства Пельтье к другой. Поэтому температура одной стороны, горячей, повышается; и температура другой, холодной, снижается. Очень выгодная особенность устройства Пельтье заключается в том, что изменение направления тока меняет направление теплового потока и переключает горячую и холодную стороны. В данном описании часто употребляются термины «рабочая» сторона и «отводная» сторона. Рабочая сторона обеспечивает нагревание и/или охлаждение нужного элемента посредством некоторого теплового соединения.

В последнее время производятся комбинированные кухонные приборы, использующие устройства Пельтье. Например, устройства Пельтье в комбинации с нагреванием микроволновым и/или резистивным элементом разрабатывается в TMIO. Устройство Пельтье обеспечивает охлаждение, и микроволновый элемент обеспечивает тепловую обработку пищевых продуктов. При этом микроволновой элемент нужен для того, чтобы сроки приготовления пищи были относительно короткими. За счет подбора разных временных температурных режимов, разных пищевых продуктов или их комбинаций необходимость в микроволновом элементе устраняется, и тогда можно устранить наружную систему регулирования температуры. В данном описании термин «регулирование температуры» означает введение или отвод тепловой энергии, нагревание или охлаждение для достижения нужной температуры.

Другие системы в основном являются комбинациями морозильников и размораживающих устройств, в которых используется охлаждающая система с заливкой свинцом для замораживания пищи и устройства Пельтье обеспечивают тепло для оттаивания пищи для ее подготовки к тепловой обработке. Как при нагревании, так и при охлаждении желательно устранить наружную систему регулирования температуры (например, микроволновой модуль или трубопроводную охлаждающую систему) в данном приборе в целях рентабельности изготовления и технического обслуживания.

Один из существенных недостатков устройств Пельтье заключается в том, что нагревание/охлаждение (т.е. регулирование температуры) сосредоточены в одном месте, в результате чего могут создаваться нежелательные температурные градиенты. Для решения этой проблемы в устройствах с устройствами Пельтье можно предусмотреть распределительные системы рабочей стороны. Эти распределительные системы обычно содержат рабочую текучую среду, например воду или воздух, которая перемещается из устройства Пельтье в нужный объем (например, в варочную емкость) при помощи насосов или вентиляторов; и эти системы можно назвать движущими распределительными системами рабочей стороны. Проблема неравномерного регулирования также решена с помощью упоминаемых выше наружных систем регулирования температуры. Например, охлаждающую систему с заливкой свинцом можно расположить таким образом, чтобы она обеспечивала относительно равномерное охлаждение. Желательно устранить эту дополнительную систему.

Еще одна желательная особенность заключается в возможности изменения срока приготовления пищи дистанционно. Например, если планы изменяются, то отменить заданные операции невозможно. То есть, если планы изменяются, то пища может и помещаться в заданные условия позднее (ранее).

Изобретатель разработал решения одной или нескольких упоминаемых выше проблем.

Сущность изобретения

Изобретение включает в себя электрическое устройство, имеющее варочную емкость и устройство Пельтье. Устройство Пельтье может на своей «отводящей» стороне иметь систему распределения рабочего тепла. Рабочая сторона устройства Пельтье охлаждает и нагревает варочную емкость при отсутствии системы распределения рабочего тепла. Настоящее изобретение также может действовать при отсутствии наружной системы регулирования температуры. Способы охлаждения и нагревания пищи также являются частью изобретения.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

Фиг.1 - изображение, в перспективе, осуществления изобретения.

Фиг.2 - поперечное сечение фиг.1.

Подробное описание

Изобретение представляет собой электрическое устройство, выполненное с возможностью и охлаждения, и нагревания пищи. Как видно на фиг.1-2, устройство 10 включает в себя варочную емкость 12 и по меньшей мере одно устройство 14 Пельтье. Устройство может также иметь распределительную систему 16 отводной стороны, которая может включать в себя теплоотвод(ы) 18, вентилятор 20, воздухопроницаемый защитный кожух 22 и/или короб. Источник 24 электропитания обеспечивает нужную для работы устройства Пельтье энергию. Как вариант, варочная емкость, устройство Пельтье и остальные компоненты могут помещаться в корпусе 26, который может иметь внутреннюю облицовку 28, изоляцию 30 и кожух 32. Прибор может также содержать блок 34 управления, датчик(и) температуры тока и/или напряжения; такой интерфейс, как интерфейс 36 пользователя или дистанционный интерфейс 38, дисплей 40 или их комбинации.

Используемый здесь термин «охлаждение» относится к понижению температуры варочной емкости и/или ее содержимого до температуры, меньшей температуры, имеющейся на данный момент. Используемый здесь термин «нагревание» относится к повышению температуры варочной емкости и/или ее содержимого до температуры, более высокой, чем температура, имеющаяся на данный момент. В предпочтительном осуществлении изобретения устройство может повышать температуру до градуса, достаточного для получения съедобной теплой пищи.

Для использования в качестве варочной емкости может подойти любая емкость, на которую не воздействуют рабочие температуры устройства. Варочная емкость тепловой обработки предпочтительно выполнена из материала с легким весом и экономичного, который должным образом проводит тепло к содержимому варочной емкости или от него. Предпочтительным материалом является алюминий. Прочими материалами, которые могут подходить для варочной емкости, являются стекло, керамика, слоистые материалы и пластмасса.

Может подходить комбинация варочных емкостей, например металлическая емкость с пластмассовым предотвращающим налипание/пригорание покрытием на его контактирующих с пищей поверхностях. Либо в стенках варочной емкости может содержаться слой тканевой или пенопластовой изоляции.

Варочная емкость предпочтительно выполнена с возможностью ее извлечения для удобной очистки и для других целей. В одном предпочтительном осуществлении дно варочной емкости выполняется неплоским и имеет кривизну. Это обстоятельство содействует распределению тепла и предотвращает возникающее со временем коробление; коробление может отрицательно сказываться на положении варочной емкости и устройства Пельтье по отношению друг к другу (поясняется ниже), в результате чего уменьшается теплопередача.

По желанию варочная емкость может иметь крышку, уменьшающую теплопередачу и удерживающую влагу во время работы. Этот кожух также является защитой от загрязнений. Крышка может защелкиваться на и/или прикрепляться на шарнирах к корпусу или к варочной емкости.

В данном устройстве можно использовать любое устройство Пельтье - независимо от размера, формы, состава, номинального напряжения или других характеристик. Выбранное устройство Пельтье предпочтительно должно обеспечивать температуру в варочной емкости в пределах 0-150^оС. В одном предпочтительном осуществлении температура устройства Пельтье составляет около 90^оС. Недорогостоящие устройства Пельтье, которые создают этот температурный интервал, выпускаются промышленностью.

Такое устройство может иметь и несколько устройств Пельтье. Причем несколько устройств Пельтье можно расположить с интервалами вокруг варочной емкости, и такое наличие нескольких устройств Пельтье, в свою очередь, может обеспечить более стабильное регулирование температуры (т.е. с меньшим тепловым градиентом от одного места в варочной емкости к другому месту в варочной емкости).

Устройство Пельтье в устройстве может находиться в любом месте. В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство Пельтье находится под основанием или дном варочной емкости. В другом варианте осуществления помимо устройств Пельтье у основания еще одно(ни) устройство Пельтье может располагаться на стенках внутренней облицовки.

Варочная емкость и устройство Пельтье расположены относительно друг друга в устройстве таким образом, что от движущей распределительной системы (например, системы, перемещающей теплопередающую текучую среду) не требуется обеспечивать регулирование температуры варочной емкости. Согласно предпочтительному варианту осуществления устройство Пельтье может непосредственно контактировать с варочной емкостью. В другом осуществлении устройство Пельтье будет отделено от варочной емкости тепловой обработки промежутком. В еще одном варианте осуществления устройство Пельтье будет соединено с варочной емкостью теплопроводным материалом или другой недвижущей системой распределения тепла. В предпочтительном варианте осуществления устройство Пельтье с возможностью теплопровода связано с варочной емкостью при помощи теплопроводного материала(ов). Один предпочтительный вариант осуществления предусматривает внутреннюю облицовку корпуса, отделяющую варочную емкость от устройства Пельтье. В еще одном предпочтительном варианте осуществления алюминиевую соединительную пластину используют в комбинации с внутренней облицовкой для создания теплопроводной связи устройства Пельтье с варочной емкостью; при этом соединительная пластина расположена между устройством Пельтье и внутренней облицовкой. Предпочтительными являются твердотельные теплопроводные материалы, но могут также использоваться и очень вязкие жидкости (например, гели или пластичные смазочные материалы). Помимо этого, могут использоваться такие другие материалы, как термосмазка или клеящее вещество для прикрепления устройства Пельтье к соединительной пластине или внутренней облицовке.

Количество и расположение устройств Пельтье можно подобрать в целях устранения наружной системы регулирования температуры.

За счет устранения движущей распределительной системы рабочей стороны значительно уменьшается сложность устройства, в результате снижается себестоимость и повышается надежность устройства. Использование теплопроводной пары или аналогичного устройства между устройством Пельтье и варочной емкостью (например, внутренняя облицовка и/или соединительная пластина) обеспечит простоту устройства с одновременным более стабильным регулированием температуры варочной емкости.

Распределительная система отводной стороны обеспечивает способ повышения кпд устройства Пельтье с ограниченным увеличением сложности или себестоимости. Распределительная система отводной стороны используется при охлаждении для теплопередачи в окружающий воздух и в режиме нагревания для стабилизирования температуры отводной стороны. Хотя система с заливкой свинцом или система с жидкой теплопередающей средой и могут использоваться для передачи тепла отработанной стороны в окружающий воздух, менее сложная система является предпочтительной. Например, система, которая использует окружающий воздух, теплоотвод и/или вентилятор, обеспечит недорогостоящую и прямую систему теплоотвода. Короб можно использовать для обеспечения впуска и выпуска для распределительной системы, и для того, чтобы направлять воздух по теплоотводу. Как вариант, для охвата теплоотвода, вентилятора и/или других компонентов устройства можно использовать сетку или другую воздухопроницаемую конструкцию.

Устройство обычно имеет корпус, в котором удобно размещены вместе компоненты прибора. Корпус может иметь изоляцию для повышения теплового кпд устройства или для того, чтобы сделать устройство, отвечающее требованиям покупателя (например, использование звукопоглощающей изоляции).

Источник электропитания для прибора предпочтительно запитывается от сети, но можно использовать и другие источники электропитания - батареи, топливные элементы или другие переносные источники электропитания.

Блок управления обеспечивает возможность выбора рабочего режима в зависимости от заданного времени работы устройства. Обычно заданные рабочие режимы - охлаждение, нагревание, варка, выдержка охлаждения и температуры - устанавливают для работы с выбранной длительностью ее сроков. Блок управления может также принимать входные сигналы от датчиков, включая датчики температуры, тока и напряжения, и также может направлять сигналы в интерфейс.

Устройство имеет один или более интерфейсов. Интерфейс пользователя обеспечивает находящемуся при нем пользователю возможность программирования прибора. Дистанционный интерфейс позволяет пользователю подключаться (например, при помощи подключения компьютерного кабеля) к устройству или иным образом связываться с ним (например, радиосредствами), не находясь вблизи него. Прибор может иметь как интерфейс пользователя, так дистанционный интерфейс. Блок управления может принимать входные сигналы или команды от интерфейса.

Согласно одному из вариантов выполнения интерфейса пользователь программирует прибор, включая время пуска и останова и, как вариант, температуру при помощи интерфейса, который, в свою очередь, передает команды в блок управления. Интерфейс пользователя может быть просто ручным органом управления, без таймера, или электромеханическим таймером. Механические компоненты интерфейса (например, циферблат, скользящие контакты и т.п.) можно также использовать для выбора температур. Функции интерфейса пользователя можно комбинировать в одном компоненте (например, в одном циферблате), либо функции можно разделить на отдельные компоненты (например, циферблат для таймера и циферблат для температуры). В другом варианте осуществления интерфейс пользователя может иметь буквенно-цифровую клавиатуру или другое электронное устройство ввода для программирования работы прибора.

Согласно еще одному варианту осуществления интерфейса дистанционный интерфейс можно использовать для передачи команд в блок управления дистанционно. Дистанционный интерфейс может иметь один или более портов для подключения телефонной линии или компьютерного кабеля для проводного сообщения с удаленным устройством. Дистанционный интерфейс может также иметь модуль радиосвязи - независимо от конкретного диапазона электромагнитного спектра, используемого для передачи сигналов (например, инфракрасный, радиочастотный, технология Bluetooth, сотовая, Wi-Fi и др.). Связь, передаваемую через источник электропитания, можно также использовать для подключения к дистанционному устройству.

Соответствующими дистанционными устройствами являются любые устройства, выполненные с возможностью выдачи команд, которые можно передавать в прибор. Например, можно использовать программируемый компьютер, телефон (сотовый или проводной), пульт дистанционного управления, их комбинации или т.п.).

Предпочтительно дистанционный интерфейс использует стандартные протоколы связи (например, протокол управления передачей/протокол Интернет), стандартные устройства связи (например, модем, сетевая карта Ethernet, карта беспроводной связи) и сети связи (например, Интернет или др. сеть с коммутацией пакетов или коммутируемая цифровая телефонная сеть). Такой дистанционный интерфейс позволяет пользователю изменять команды для устройства без необходимости нахождения вблизи его местоположения, как то: через все помещение, в соседнем помещении, через улицу или по стране вдалеке от устройства. Помимо приема команд дистанционный интерфейс можно использовать для сообщения данных о состоянии прибора на данный момент, включая температуру, оставшееся время, возникновение неисправности или наличие другой ошибки.

Прибор может использовать дисплей для сообщения таких текущих состояний, как температура, оставшееся время, возможное наличие ошибки. Этот дисплей может также иметь визуальное или звуковое указание о возникшей ошибке, о том, что цикл тепловой обработки пищевого продукта начался или закончен, или указание любого другого события, которое надлежит сообщить.

Устройство работает просто. Неприготовленный продукт помещают в варочную емкость, которую, в свою очередь, помещают в корпусе и вблизи устройства Пельтье. В устройство Пельтье подают электропитание, температура варочной емкости регулируется. Для достижения нужных результатов - будь то холодное хранение, горячее блюдо или охлаждаемые остатки - можно задать неограниченное число режимов времени и/или температуры. Одним из предпочтительных температурных режимов является охлаждение с температуры окружающей среды до нужной низкой температуры (например, 2-4^оС), которая будет оставаться без изменений до начала нагревания. Нагревание продолжается до тех пор, пока пищевая продукция не будет достаточно приготовлена до съедобного состояния. В этот момент нагревание можно прекратить совсем, можно начать охлаждение или можно задать неизменную температуру. Помимо этого, температурные режимы могут повышаться или понижаться плавно, скачками или с сохранением определенной температуры.

Также нужно отметить, что функции или конструкции нескольких компонентов или этапов можно скомбинировать в один компонент или этап; либо функции или конструкции одного этапа или компонента можно разделить на несколько этапов или компонентов. Изобретение предусматривает все эти комбинации. Если не оговорено иначе, то размеры и геометрические формы излагаемых здесь различных конструкций не должны ограничивать изобретение, и возможны другие размеры или геометрические формы. Несколько конструкционных компонентов или этапов можно обеспечить единой объединенной конструкцией или этапом. Либо единую объединенную конструкцию или этап можно подразделить на отдельные компоненты или этапы. Причем хотя признак настоящего изобретения, возможно, изложен в контексте только одного из поясняемых осуществлений, но этот признак можно скомбинировать с одним или более других признаков других осуществлений для данного устройства. Также из изложенного выше следует, что изготовление определенных упоминаемых здесь конструкций и их работа также являются способами в соответствии с настоящим изобретением.

Представленные здесь объяснения и пояснения предназначаются для ознакомления специалистов в области техники изобретения с его принципами и его практическим применением. Специалисты в данной области техники могут осуществить и применить данное изобретение в разнообразных видах сообразно требованиям конкретного использования. Соответственно, излагаемые определенные осуществления настоящего изобретения не должны считаться исчерпывающими или ограничивающими данное изобретение. Поэтому объем изобретения определяется не со ссылкой на приводимое выше описание, а со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения, наряду с полным объемом эквивалентов, правомерных для этой формулы изобретения. Технические решения всех статей и источников информации, включая патентные заявки и публикации, включены в данный документ в качестве ссылки для всех целей.

Электрическое устройство и способ приготовления пищи в нем относится к устройству, которое нагревает и охлаждает пищевые продукты. Данное устройство позволяет сократить время приготовления продуктов. Устройство содержит систему регулирования температуры, содержащую выпуклую часть и устройство Пельтье. Устройство Пельтье имеет рабочую сторону и отводящую сторону. Электрическое устройство содержит варочную емкость, находящуюся в контакте с рабочей стороной и содержащую съемную крышку. Варочная емкость имеет вогнутую часть, соответствующую выпуклой части системы регулирования температуры и распределительную систему отводящей стороны. Устройство Пельтье расположено под варочной емкостью, а рабочая сторона обеспечивает регулирование температуры варочной емкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрическое устройство, содержащее систему регулирования температуры, содержащую выпуклую часть и устройство Пельтье, имеющее рабочую сторону и отводящую сторону, варочную емкость, находящуюся в контакте с рабочей стороной, содержащую съемную крышку и имеющую вогнутую часть, соответствующую выпуклой части системы регулирования температуры, и распределительную систему отводящей стороны, при этом устройство Пельтье расположено под варочной емкостью, и рабочая сторона обеспечивает регулирование температуры варочной емкости.2. Устройство по п.1, в котором выпуклая часть является теплопроводным материалом, расположенным между устройством Пельтье и варочной емкостью.3. Устройство по п.2, в котором система регулирования температуры, по существу, состоит из устройства Пельтье и теплопроводного материала.4. Устройство по п.3, в котором распределительная система отводящей стороны содержит теплоотвод.5. Устройство по п.4, в котором распределительная система отводящей стороны дополнительно имеет вентилятор.6. Устройство по п.5, которое дополнительно содержит блок управления, имеющий по меньшей мере таймер.7. Устройство по п.6, которое дополнительно содержит температурный датчик, подсоединенный к блоку управления.8. Устройство по п.7, которое дополнительно содержит интерфейс пользователя.9. Устройство по п.8, которое дополнительно содержит дистационный интерфейс.10. Устройство по п.8, которое дополнительно содержит изолированный корпус, в котором с возможностью удаления помещена варочная емкость.11. Устройство по п.3, в котором распределительная система отводящей стороны содержит систему с заливкой свинцом или жидкую теплопередающую среду.12. Устройство по п.2, дополнительно содержащее множество устройств Пельтье, находящихся в контакте со стенками варочной емкости.13. Устройство по п.2, дополнительно содержащее защелку или шарнир, соединяющий съемную крышку с варочной емкостью.14. Способ приготовления пищи в электрическом устройстве по п.1, согласно которому приводят в контакт варочную емкость, имеющую вогнутую часть, с устройством Пельтье, расположенным под варочной емкостью, при этом устройство Пельтье отделено от варочной емкости теплопроводным материалом, имеющим выпуклую часть, соответствующую вогнутой части варочной емкости, и осуществляют приготовление неприготовленных ингредиентов в варочной емкости до их готовности.15. Способ по п.14, согласно которому дополнительно осуществляют управление приготовлением при помощи блока управления, имеющего интерфейс пользователя, дистанционный интерфейс или их комбинацию.16. Способ по п.15, при котором после осуществления приготовления варочную емкость дополнительно охлаждают.17. Способ по п.14, согласно которому дополнительно в отводящую сторону устройства Пельтье дополнительно подают рабочую теплопередающую среду.18. Способ по п.14, согласно которому перед осуществлением приготовления варочную емкость дополнительно охлаждают.19. Способ по п.14, при котором в устройство Пельтье дополнительно подают жидкую теплопередающую среду.