[发明专利]节能炊具及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是涉及于2008年5月3日提交的美国第12/114,769号专利申请的部分继续申请，该美国专利申请是于2007年3月23日提交的第PCT/US/2007/007279号PCT国际专利申请的部分继续申请，该PCT国际专利申请要求了于2006年12月13日提交的美国第60/869,370号临时专利申请的优先权，在此处全部引入。

技术领域

本发明总体上涉及炊具。更特别地，本发明涉及从加热元件至炊具的热传递，尤其是烹饪过程中从火焰至炊具的热传递。

背景技术

炊具是人们生活中日常使用的基本工具。尽管炊具的形状从烧烤架到炒锅再到茶壶各有不同，炊具的基本元件都是两个表面：一个表面用于接收来自热源的热量，另一个表面用于加热食物。无论是从电还是从燃烧的火焰产生的热能，都从热源传递至炊具的受热表面，再通过炊具传导进而传递至食物。一般而言，来自燃烧源的热传递效率不是很高。据报道，用于加热炊具的典型煤气炉上的气体的热能利用率只有大约30％。这意味着在烹饪过程中浪费了大量能量。结果，人们支付了不必要的高额能源花费并向环境中排放了大量不必要且不期望的CO₂。

为了完全燃烧燃料，已经在优化燃烧器以很好地混合空气和燃料气体方面作出了努力。另外，已经注意到对炊具底部上的热量进行均匀分配。但是对于燃烧烹饪，在改善该过程的能量接收端方面所做的努力是有限的，其中，从火焰到炊具的能量传递效率通常较低。一些尝试教导在炊具底面上形成同心槽，并用辐射吸收涂料涂覆同心槽，以改善热吸收(美国第4,926,843和5,396,834号专利)。这些方法对热板型烹饪炉灶而言是有用的。其它尝试提供了具有能横向改善热传递的图案特征的炊具，其主要目的是改善炊具中心和底部的电源热(US 614028)。还已经做出了在炊具底部使用同心环来改善热传导的其它尝试。但是，浅槽在热传递方面表现出的改善是有限的(美国第5,411,014号专利)。当使用火焰源时，提出的同心环垂直于火焰的流动，并且阻碍火焰接触底面。结果，火焰的流动在环上上下波动，增加了冷空气与热的火焰的相互混合，降低了热传递的效率。美国第7,150,279号专利还提到在底面使用更多的热传导材料以改善效率。但是，迄今市售的煤气炉上的炊具的效率大约在30％。

与炊具相关的另一个问题在于，炊具的底面会由于加热不均匀产生翘曲，特别是当炊具材料为不锈钢时。不锈钢的热传导率非常低，这导致严重的局部受热使底部翘曲。因此，影响炊具的寿命。已经针对增强炊具底面的强度做出了努力。例如，将为了均匀加热而使用多层金属的炊具专利(US6926971)授予奥克兰(All-Clad)，并且专利(US5564589)提供凸形以加固底面。

因此，通过促进炊具表面与火焰的相互作用以改善从火焰至炊具的热传递，从而在使用燃烧热源的炊具的效率方面提供显著改善，同时帮助改善整个底部的受热均匀性，并为炊具提供更强的机械完整性，这可以认为是本领域内的进步。

提供高效的制造工艺以实现带有这样的热传递增强特征的高效炊具也可以认为是本领域内的进步。这种进步会降低燃料的消耗和CO₂的排放。

发明内容

炊具主体典型地具有底部和侧壁，该侧壁沿底部的顶侧延伸并环绕底部的周界。本发明人的PCT专利申请(PCT/US07/00729)提出了一种具有至少一个连接到炊具底部的由多个火焰引导通道构成的图案的新型炊具，其中该火焰引导通道由一对引导翅片制成。引导翅片具有靠近底部中间区域的火焰入口端，并具有朝向底部周界设置的火焰出口端。本发明进一步具有至少一个干扰通道的图案，该干扰通道由一对干扰翅片制成。该干扰翅片具有远离中间区域设置的第一干扰端和朝向炊具的周界设置的第二干扰端。火焰引导通道接收来自炉灶燃烧器的火焰，并将其从中间区域引导向周界。随着火焰沿着引导通道移动，干扰翅片通过干扰火焰中的层流的攻击点(onset)而在引导的火焰中产生横向湍流。所诱导的湍流增加了从火焰至底部和翅片的热传递，同时尽可能地减少火焰与周围空气的混合。这种诱导湍流促进了通过炊具至食物的火焰热量的传导，以进行更高效的烹饪。

与美国第12/114,769号专利申请一样，本发明提供一种由多个线形引导通道构成的图案，该图案对于给定的初始受热表面而言具有最大化的延伸通道表面密度，在这里将美国第12/114,769号专利申请引入本文以作为通用的目的。