本發(fā)明涉及一種用于烹飪食物的裝置，以及特別用于烹飪一對(duì)板之間的食物。

發(fā)明背景

食物壓力機(jī)，如三明治壓力機(jī)或漢堡包壓力機(jī)，使用一對(duì)板，憑借所述板將例如三明治放置在一對(duì)熱的板之間以加熱面包和其填料。然而，三明治壓力機(jī)依靠用戶(hù)插入三明治以及監(jiān)測(cè)在取走三明治之前加熱它花費(fèi)的時(shí)間。如經(jīng)常發(fā)生的，用戶(hù)會(huì)變得思想不集中并忘記取走烹飪好的三明治，然后三明治就烤糊了。提供位于三明治壓力機(jī)上的定時(shí)裝置以提醒用戶(hù)所述食物是烹飪好的是已知的，但這些并不總是準(zhǔn)確以適當(dāng)?shù)嘏腼兪澄?，并且需要用?hù)進(jìn)行設(shè)置。

另一方面，食物壓力機(jī)也可能不一致地烹飪食物導(dǎo)致未烹飪好。以三明治為例，特別是厚三明治容易未烹飪好，其中熱量從板到三明治中心傳遞比預(yù)期花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間。為解決這個(gè)問(wèn)題，三明治必須在板之間被壓扁以改善從板到三明治的熱量傳遞。這是不合需要的，因?yàn)樗豢杀苊獾貕核槿髦危绯銎涮盍?，并且通常?huì)影響三明治的風(fēng)味。

另外，不一致的烹飪也可能會(huì)導(dǎo)致食物中毒，特別是如果三明治不是新鮮制備的并且施加不充足的熱量用以殺滅所有細(xì)菌。需要提供一種烹飪裝置，該裝置能準(zhǔn)確且一致地加熱或烹飪多種食物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

按照本發(fā)明提供了一種烹飪裝置，包括一對(duì)板，在所述板之間烹飪食物，至少一個(gè)所述板設(shè)有用于烹飪所述食物的加熱元件，所述烹飪裝置設(shè)有用于選擇烹飪偏好的用戶(hù)界面；測(cè)量傳感器，當(dāng)所述食物位于所述一對(duì)板之間時(shí)，用于測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離；重量傳感器，用于測(cè)量所述食物的重量，以及控制系統(tǒng)，用于接收至少一個(gè)來(lái)自所述測(cè)量傳感器和重量傳感器的信號(hào)，以確定用于烹飪所述食物至所述烹飪偏好的烹飪模式(profile)，并根據(jù)所述烹飪模式和每單位時(shí)間傳遞給所述食物的能量值計(jì)算烹飪所述食物所需的能量總值，并基于計(jì)算的每單位時(shí)間傳遞給所述食物的能量值控制對(duì)所述加熱元件的電力供應(yīng)。

所述烹飪裝置基于所述食物的厚度和/或重量根據(jù)所述烹飪模式計(jì)算并應(yīng)用一定量和比率的能量輸入來(lái)烹飪所述食物，該烹飪模式是一個(gè)溫度烹飪模式。所述烹飪模式指定烹飪所述食物所需的能量總值是如何在烹飪過(guò)程中傳遞給所述食物的。

適當(dāng)?shù)?，烹飪時(shí)，所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)并連續(xù)調(diào)整溫度以達(dá)到所期望的烹飪結(jié)果。

所述烹飪偏好可以基于一個(gè)或多個(gè)變量，包括食物的類(lèi)型和用戶(hù)對(duì)于所述食物的優(yōu)選的烹飪結(jié)果。例如，用戶(hù)可以使用用戶(hù)界面以確定食物的類(lèi)型，例如，一塊牛排或雞肉，以及所需的烹飪結(jié)果，例如，半熟或全熟。

所述控制系統(tǒng)可以編程以將食物的類(lèi)型包括在烹飪偏好中，所述食物的類(lèi)型包括但并不限于：魚(yú)、紅肉、家禽肉、豬肉、蔬菜和面包、或其組合，例如三明治。優(yōu)選的烹飪結(jié)果包括但并不限于“全熟”、“半生熟”、“半熟”和“加熱”，或針對(duì)包括三明治的食物的標(biāo)準(zhǔn)選擇，如“完成”。

基于所述烹飪偏好，通過(guò)所述控制系統(tǒng)確定用來(lái)烹飪所述食物的所述烹飪模式。所述烹飪模式反過(guò)來(lái)決定烹飪所述食物至所述烹飪偏好的烹飪溫度或烹飪溫度的范圍。

適當(dāng)?shù)?，在烹飪過(guò)程中，所述控制系統(tǒng)將傳遞給所述食物的能量值與烹飪所述食物所需的能量總值進(jìn)行比較。

所述傳遞給所述食物的能量比率與烹飪所述食物所需的能量總值之間的比較可以連續(xù)地或在分散的間隔進(jìn)行。例如，所述比較可以在2、5、10、15、20或30秒的時(shí)間間隔或者中間的任何時(shí)間進(jìn)行?；蛘?，在烹飪過(guò)程中，該比較可以在預(yù)計(jì)完成時(shí)間之前進(jìn)行設(shè)定次數(shù)，例如一次或兩次。再或者，該比較可以連續(xù)貫穿所述烹飪過(guò)程。

優(yōu)選地，每秒時(shí)間計(jì)算傳遞給所述食物的能量的比率。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述控制系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)傳遞給所述食物的能量值預(yù)測(cè)所述食物何時(shí)為烹飪好的。當(dāng)傳遞給所述食物的能量值基本上等于烹飪所述食物所需的能量總值時(shí)，所述食物被預(yù)測(cè)為烹飪好。

在一個(gè)實(shí)施方式中，一旦傳遞給所述食物的能量基本上等于烹飪所述食物所需的能量總值時(shí)，所述烹飪裝置停止傳遞能量到所述食物中。為此，一旦傳遞給所述食物的能量等于烹飪所述食物所需的能量值時(shí)，所述控制系統(tǒng)停止向所述加熱元件供應(yīng)電力。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述控制系統(tǒng)減少對(duì)所述加熱元件的電力供應(yīng)以在烹飪完成之后保持所述板在預(yù)定溫度。

一般地，控制器使用閉環(huán)傳遞函數(shù)(也稱(chēng)為前饋系統(tǒng))來(lái)調(diào)節(jié)所述烹飪溫度以確保所述食物按照所選擇的烹飪偏好進(jìn)行烹飪。為此，所述控制器為選定的食物確定特定的烹飪結(jié)果并調(diào)節(jié)烹飪溫度以實(shí)現(xiàn)所述結(jié)果。

與此相反，最常規(guī)的烹飪裝置，例如三明治壓力機(jī)，采用反饋系統(tǒng)并憑此設(shè)定溫度，且所述裝置僅僅試圖維持所期望的設(shè)置。然后，用戶(hù)決定所述食物何時(shí)烹飪至令他們滿(mǎn)意。沒(méi)有閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)所選食物生成特定的烹飪結(jié)果。

所述控制系統(tǒng)優(yōu)選地基于所述食物的重量根據(jù)所述烹飪模式計(jì)算烹飪所述食物所需的總能量。更優(yōu)選地，基于所述食物的重量以及為實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的烹飪結(jié)果所選的烹飪溫度和初始食物溫度之間的溫度差，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述烹飪模式計(jì)算烹飪所述食物所需的能量。

基于所述食物的重量、所述食物的比熱容、為達(dá)到優(yōu)選的烹飪結(jié)果所需的烹飪溫度以及初始食物溫度，所述控制系統(tǒng)優(yōu)選地根據(jù)所述烹飪模式計(jì)算烹飪所述食物所需的總能量。

根據(jù)所述烹飪模式烹飪所述食物所需要的總能量可以使用下式計(jì)算，其中，Q是根據(jù)所述烹飪模式烹飪所述食物所需的總能量，Cp是所述食物的比熱容，M是所述食物的重量，T₂是為實(shí)現(xiàn)所選烹飪偏好的所需(目標(biāo))溫度和T₁是初始食物溫度：

Q＝Mc_p(T₂-T₁)

T₂優(yōu)選地在所述食物的中心測(cè)量。

所述烹飪溫度是為實(shí)現(xiàn)所述食物的目標(biāo)溫度所需的溫度。所述烹飪溫度可與所述目標(biāo)溫度不同。例如，所述烹飪溫度可以最初設(shè)置高于所述目標(biāo)溫度以燒焦所述食物，所述烹飪溫度可以隨后被降低以確保所述食物在燒焦后不烹飪過(guò)度。

優(yōu)選地，在烹飪過(guò)程中，所述控制系統(tǒng)基于所述食物的厚度和/或重量計(jì)算每單位時(shí)間傳遞給所述食物的能量值。在烹飪過(guò)程中，基于各板的溫度變化，所述控制系統(tǒng)也可以計(jì)算傳遞到所述食物內(nèi)的能量值。例如，該能量值可基于所述食物與所述一對(duì)板接觸的表面積以及所述烹飪裝置的各板的溫度變化來(lái)計(jì)算。

每單位時(shí)間傳遞給所述食物的能量(q)可使用下式計(jì)算：

q＝ΔT₁R_th+ΔT₂R_th，其中，ΔT_i/2＝T_板1/2-T_食物溫度

ΔT₁是每單位時(shí)間第一板(T_板1)和所述食物溫度(T_食物溫度)之間的溫度差以及ΔT₂是每單位時(shí)間第二板(T_板2)和所述食物溫度(T_食物溫度)之間的溫度差。

適當(dāng)?shù)?，所述第一板是所述烹飪裝置的頂板以及所述第二板是所述烹飪裝置的底板。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述食物的熱阻可基于所述食物與所述一對(duì)板接觸的表面積、所述食物的厚度以及所述食物的熱導(dǎo)率來(lái)計(jì)算。

所述食物的熱阻(R_th)可以使用下式計(jì)算，其中A為計(jì)算的表面積，(x)是所測(cè)量的厚度以及(k)是所述食物的熱導(dǎo)率：

R_th＝kA/x

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述食物與所述板接觸的表面積(A)是基于所述食物的厚度、重量和密度進(jìn)行計(jì)算的。

所述食物與所述板接觸的表面積(A)可使用下式進(jìn)行計(jì)算，其中(x)是所測(cè)量的厚度，(M)是重量以及(ρ)是所述食物的密度：

A＝M/(xρ)

在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述食物與所述板接觸的表面積是使用傳感器估算的。優(yōu)選地，所述傳感器是溫度傳感器。其它傳感器，例如壓力傳感器，可被使用。

在所述食物的表面和中心之間存在溫度梯度。所述食物的表面溫度將接近與所述食物接觸的所述板的表面溫度，且所述食物的其余部分的溫度將是相對(duì)于所述板的距離、所述食物的熱容以及所述板與所述食物間的溫度差的函數(shù)。

計(jì)算出的凈食物溫度是累積的，將增加的溫度增量加到之前的溫度值上。

在此基礎(chǔ)上，可相對(duì)于根據(jù)所述烹飪模式烹飪所述食物所需的能量總值，計(jì)算和測(cè)量在烹飪過(guò)程中傳遞到所述食物內(nèi)部的能量值。當(dāng)傳遞給所述食物的能量值等于烹飪所述食物所需的能量總值時(shí)，所述烹飪過(guò)程完成。

所述烹飪模式可在烹飪后保持所述食物處于預(yù)定溫度。這可預(yù)防所述烹飪好的食物在被食用之前變冷。這可避免所述食物烹飪好后為使所述烹飪好的食物達(dá)到其目標(biāo)溫度對(duì)存放時(shí)間的需要。

適當(dāng)?shù)兀鲱A(yù)定溫度為目標(biāo)溫度。這可讓所述烹飪好的食物長(zhǎng)時(shí)間地保持在目標(biāo)溫度，而不會(huì)烹飪過(guò)度。在本實(shí)施方式中，所述板優(yōu)選由高熱導(dǎo)率材料制成以允許所述板的溫度從烹飪溫度迅速達(dá)到預(yù)定溫度。與此相反，低導(dǎo)熱材料增加了所述食物過(guò)度烹飪的風(fēng)險(xiǎn)，由于當(dāng)所述板冷卻到選定的溫度時(shí)，過(guò)多的能量被傳遞給所述食物。

適當(dāng)?shù)?，所述板的熱?dǎo)率范圍為30-400Wm^-1K^-1。優(yōu)選地，所述板的熱導(dǎo)率范圍為200-400Wm^-1K^-1。更優(yōu)選地，所述板的熱導(dǎo)率范圍為200-300Wm^-1K^-1。

當(dāng)選擇保持所述烹飪好的食物處于預(yù)定溫度的選項(xiàng)時(shí)，可以調(diào)節(jié)所述烹飪溫度和/或所述烹飪持續(xù)時(shí)間。

所述板是相對(duì)彼此相對(duì)可移動(dòng)的以抵靠其間的所述食物。所述板優(yōu)選地是平行的，并且可從水平到垂直位置在任何角度調(diào)整。適當(dāng)?shù)?，所述一?duì)板水平布置以限定頂部和底部的板，在其間烹飪食物。兩個(gè)板適當(dāng)?shù)匕訜嵩?，雖然所述裝置可僅以一個(gè)板中的一個(gè)元件作用。每塊板可包括兩個(gè)元件以提供溫度分區(qū)。這允許不同的待烹飪的食物在同一時(shí)間使用不同的烹飪模式，。

在一個(gè)實(shí)施方式中，任一個(gè)或兩個(gè)板可以由鋁制成。適當(dāng)?shù)?，任一個(gè)或兩個(gè)所述板還包括嵌入銅的基底和不銹鋼外涂層。

在一個(gè)實(shí)施方式中，任一個(gè)或兩個(gè)板可以具有高的熱慣性以保持足夠的熱量來(lái)烹飪所述食物。

每個(gè)板可包括用于測(cè)量局部溫度和到所述控制系統(tǒng)的反饋的熱電偶。所述食物的初始溫度可以通過(guò)所述熱電偶測(cè)定。當(dāng)所述食物被放置在板上時(shí)，所述熱電偶也可以允許所述烹飪裝置通過(guò)測(cè)量溫度下降以確定所述食物的位置。所述熱電偶檢測(cè)到的溫度下降可用于估計(jì)所述食物的表面積。

適當(dāng)?shù)兀總€(gè)板包括四個(gè)熱電偶以提高溫度測(cè)量的精度。

在烹飪過(guò)程中，基于來(lái)自板壓力傳感器的反饋，所述的一對(duì)板可自動(dòng)相對(duì)于彼此移動(dòng)并與所述食物保持接觸。

一個(gè)或兩個(gè)板可以包括板壓力傳感器以測(cè)量在烹飪過(guò)程中板對(duì)食物的壓力并將相應(yīng)的信號(hào)傳輸?shù)剿隹刂葡到y(tǒng)以在烹飪過(guò)程中保持所述板對(duì)所述食物的預(yù)定壓力。

烹飪時(shí)間完成后，其中一塊板可自動(dòng)地與所述食物分離。

每個(gè)加熱元件的輸出功率范圍為50-5,000W。適當(dāng)?shù)?，每個(gè)加熱元件的功輸出率范圍為1000-1,200W。

用戶(hù)界面可以包括LED屏幕，用于顯示可用于選擇烹飪模式的選項(xiàng)。

所述測(cè)量傳感器(也稱(chēng)為板間距傳感器)可以采取許多形式，用于測(cè)量所述板之間的距離，即所述板的間距。

所述測(cè)量傳感器可以是位置/角度/位移傳感器，所述傳感器位于軸上，通過(guò)所述軸所述板被連接并旋轉(zhuǎn)分離。所述軸可以是杠桿配置的軸，其中特別地，手柄被鉸接到所述烹飪裝置以相對(duì)于另一個(gè)板打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)板。在本實(shí)施方式中，當(dāng)食物被放置在所述一對(duì)板之間時(shí)，所述手柄以一定角度旋轉(zhuǎn)，所述測(cè)量傳感器測(cè)量所述角度。所述角度測(cè)量由所述控制系統(tǒng)處理以計(jì)算所述一對(duì)板之間的距離。

所述測(cè)量傳感器可以位于一個(gè)或兩個(gè)板上的任何位置以測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。例如，所述測(cè)量傳感器可以位于一個(gè)板的邊緣并發(fā)送信號(hào)到另一個(gè)板或到另一板上的另一傳感器以確定所述一對(duì)板相對(duì)于彼此的位置。適當(dāng)?shù)兀辽賰蓚€(gè)測(cè)量傳感器安裝在所述烹飪裝置的前面和后面。

所述測(cè)量傳感器可以是聲學(xué)或光學(xué)傳感器。例如，可使用超聲波傳感器來(lái)測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。所述超聲波傳感器從一個(gè)板發(fā)射信號(hào)，所述信號(hào)被反射離開(kāi)另一個(gè)板，信號(hào)反射回來(lái)所花費(fèi)的時(shí)間用于測(cè)量所述板之間的距離。

所述測(cè)量傳感器可以是光學(xué)/光傳感器，所述光學(xué)/光傳感器使用光束來(lái)測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。例如，所述傳感器可以是紅外傳感器或光學(xué)位置傳感器。優(yōu)選地，所述傳感器包括多個(gè)光束，所述多個(gè)光束可以被順序地破壞或阻擋以測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。

所述測(cè)量傳感器可以具有的精度范圍為1-55mm。適當(dāng)?shù)?，所述精度范圍?-3mm。

所述測(cè)量傳感器可以位于一個(gè)板上并包括滑動(dòng)銷(xiāo)，所述滑動(dòng)銷(xiāo)的一端安裝在位于板內(nèi)部的印刷電路板上，另一端安裝到安裝于所述烹飪裝置的手柄的導(dǎo)桿上。所述滑動(dòng)銷(xiāo)可以位于所述板的一個(gè)側(cè)面，并通過(guò)所述導(dǎo)桿上的槽被機(jī)械地連接到所述手柄，以隨著所述板的相對(duì)分離而可移動(dòng)。所述手柄的移動(dòng)，反過(guò)來(lái)移動(dòng)所述滑動(dòng)銷(xiāo)，從所述測(cè)量傳感器發(fā)送信號(hào)到所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)計(jì)算所述一對(duì)板之間的距離。

所述測(cè)量傳感器可以直接或間接地測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。例如，一種間接的測(cè)量方法包括測(cè)量一角度，當(dāng)食物位于所述一對(duì)板之間時(shí)，所述烹飪裝置的杠桿手柄是以所述角度旋轉(zhuǎn)的，且所述板之間的距離是使用測(cè)量的角度計(jì)算的。直接的測(cè)量方法的一個(gè)例子包括使用超聲波傳感器通過(guò)從一個(gè)板發(fā)射信號(hào)到另一個(gè)板以測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。

所述重量傳感器可以是負(fù)荷傳感器的形式。適當(dāng)?shù)兀鲐?fù)荷傳感器被安置在所述板的內(nèi)部或下方。

所述重量傳感器可以具有0.05-15％的精度范圍。

所述用戶(hù)界面可以是位于所述烹飪裝置上的控制面板、智能手機(jī)應(yīng)用程序、遙控器或其類(lèi)似物。所述用戶(hù)界面可以包括LCD或LED顯示屏。

所述控制系統(tǒng)可以是微處理器印刷電路板。所述印刷電路板可安裝在散熱器上。一個(gè)USB接口可被用于程序更新以及一個(gè)RJ45網(wǎng)絡(luò)連接可以被用于與所述用戶(hù)界面進(jìn)行交流。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述USB是用于記錄數(shù)據(jù)以及一個(gè)多針連接帶用于與CPU相連接以更新程序。

所述控制系統(tǒng)可以比熱容、熱阻和熱導(dǎo)率值的預(yù)定設(shè)置被編程，且任選其一地或額外地基于從所述用戶(hù)界面接收的數(shù)據(jù)。

所述控制面板包括超馳控制(override)，用于手動(dòng)控制所述烹飪模式，而不管所述一對(duì)板間的距離或所述食物的重量。例如，所述烹飪溫度可使用用戶(hù)界面手動(dòng)輸入到所述控制面板中。

所述超馳控制也可以允許用戶(hù)烹飪食物，不管兩個(gè)板是否與食物接觸。例如，當(dāng)頂板在烹飪期間從食物上被提起時(shí)，在能量?jī)H通過(guò)下板傳遞的基礎(chǔ)上，所述控制系統(tǒng)允許所述烹飪過(guò)程繼續(xù)。當(dāng)頂板重新接觸所述食物時(shí)，在能量通過(guò)兩個(gè)板傳遞的基礎(chǔ)上，所述控制系統(tǒng)重新調(diào)整以繼續(xù)所述烹飪過(guò)程。所述烹飪裝置可包括支架，在烹飪時(shí)間結(jié)束后，所述支架致動(dòng)從底板上抬離食物。在烹飪時(shí)間結(jié)束后，板和/或支架的驅(qū)動(dòng)是由控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行的。

所述控制系統(tǒng)可在烹飪過(guò)程完成之后關(guān)閉加熱元件。替代地或附加地，所述控制系統(tǒng)可發(fā)送音頻和/或視頻指示來(lái)提醒用戶(hù)烹飪過(guò)程完成。

所述烹飪裝置可包括分區(qū)的烹飪區(qū)域，由此每個(gè)區(qū)域包括以相對(duì)于其他區(qū)域獨(dú)立的烹飪模式局部獨(dú)立作用以加熱對(duì)應(yīng)區(qū)域的加熱元件。

按照本發(fā)明，還提供了一種用于烹飪裝置的控制系統(tǒng)，所述烹飪裝置包括一對(duì)板，至少一個(gè)板有用于烹飪食物的加熱元件；當(dāng)食物位于一對(duì)板之間時(shí)，用于測(cè)量一對(duì)板間距離的測(cè)量傳感器；以及用于測(cè)量食物重量的重量傳感器，其中，所述控制系統(tǒng)被配置為：

從用戶(hù)界面接收數(shù)據(jù)以選擇烹飪偏好；

接收來(lái)自測(cè)量傳感器的信號(hào)以計(jì)算在一對(duì)板之間的距離；

接收來(lái)自所述重量傳感器的信號(hào)以確定食物的重量；

根據(jù)烹飪偏好確定烹飪模式以烹飪食物，其中，所述烹飪模式是基于來(lái)自所述測(cè)量傳感器和重量傳感器的至少一個(gè)信號(hào)確定的；

根據(jù)烹飪模式基于來(lái)自重量傳感器的信號(hào)計(jì)算烹飪食物所需的能量總值；

基于來(lái)自測(cè)量傳感器的信號(hào)，計(jì)算每單位時(shí)間傳遞給食物的能量的能量值；

開(kāi)啟加熱元件；以及

基于所述烹飪模式，控制加熱元件。

所述控制系統(tǒng)可控制加熱元件以改變每單位時(shí)間傳送給食物的能量值。這，反過(guò)來(lái)，可用于控制烹飪時(shí)間。

所述控制系統(tǒng)可將根據(jù)所述烹飪模式烹飪食物所需的能量值與每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值相比較來(lái)確定烹飪過(guò)程的完成百分比。

所述控制系統(tǒng)可在離散的時(shí)間間隔將傳遞給食物的能量值與烹飪食物所需的能量總值相比較。

所述控制系統(tǒng)可以執(zhí)行以下步驟以控制加熱元件：

確定由于開(kāi)啟加熱元件已經(jīng)流逝的時(shí)間；

從加熱元件開(kāi)啟時(shí)，基于烹飪模式，確定加熱元件的溫度；

測(cè)量加熱元件的溫度；和

基于烹飪模式和加熱元件的當(dāng)前溫度，控制加熱元件升高或降低溫度，，從而升高或降低所述加熱元件的溫度。

所述控制系統(tǒng)可基于所述烹飪模式確定烹飪溫度。

所述控制系統(tǒng)可以基于所述食物的重量根據(jù)烹飪模式計(jì)算烹飪食物所需能量總值。

所述控制系統(tǒng)可通過(guò)監(jiān)測(cè)傳遞給食物的能量值預(yù)測(cè)食物何時(shí)是烹飪好的。當(dāng)傳遞給食物的能量值基本上等于烹飪食物所需能量總值時(shí)，食物被認(rèn)為是烹飪好的。

在烹飪過(guò)程中，控制系統(tǒng)可將傳遞給食物的能量值與烹飪食物所需的能量總值作比較。

一旦傳遞給食物的能量等于烹飪食物所需要的能量值時(shí)，控制系統(tǒng)可以停止對(duì)加熱元件的。

控制系統(tǒng)可減少對(duì)加熱元件的電力供應(yīng)以在烹飪結(jié)束之后保持所述板處于預(yù)定溫度。

所述控制系統(tǒng)可以使用閉環(huán)傳遞函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)烹飪溫度以確保食物是根據(jù)選擇的烹飪偏好烹飪的。

所述控制系統(tǒng)可以基于食物的重量以及烹飪溫度和初始食物溫度之間的溫度差，根據(jù)烹飪模式計(jì)算烹飪食物所需的能量總值。

所述控制系統(tǒng)可以根據(jù)烹飪模式使用下式計(jì)算烹飪食物所需的能量總值，其中Q是根據(jù)烹飪模式烹飪食物所需的能量總值，c_p是食物的比熱容，M是食物的重量，T₂是實(shí)現(xiàn)烹飪偏好所需(目標(biāo))溫度以及T₁是初始的食物溫度：

Q＝Mc_p(T₂-T₁)。

所述控制系統(tǒng)可以基于食物的厚度和重量計(jì)算每單位時(shí)間(例如：每秒)傳遞給食物的能量值。

適當(dāng)?shù)兀刂葡到y(tǒng)使用下式計(jì)算每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值，其中ΔT₁是每單位時(shí)間第一板(T_板1)和食物溫度(T_食物溫度)之間的溫度差以及ΔT₂是每單位時(shí)間第二板(T_板2)和食物溫度(T_食物溫度)之間的溫度差以及R_th是食物的熱阻：

q＝ΔT₁R_th+ΔT₂R_th，其中，ΔT＝T_板1/2-T_食物溫度

以及，其中所述食物的熱阻是基于食物與所述一對(duì)板接觸的表面積、食物的厚度和食物的熱導(dǎo)率進(jìn)行計(jì)算的。

基于來(lái)自板壓力傳感器的反饋，在烹飪過(guò)程中，控制系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)所述的一對(duì)板以保持與食物相接觸。

在烹飪完成后，控制系統(tǒng)可驅(qū)動(dòng)烹飪裝置上的支架以將食物抬離板。

按照本發(fā)明，還提供了一種使用裝置烹飪食物的方法，所述裝置包括一對(duì)板，在其之間烹飪食物，以及至少一個(gè)板設(shè)有用于烹飪食物的加熱元件，包括步驟：選擇烹飪偏好；當(dāng)食物位于所述一對(duì)板間時(shí)測(cè)量所述一對(duì)板間的距離以確定食物的厚度；測(cè)量食物的重量；根據(jù)烹飪偏好，基于食物的厚度和食物的重量中的至少一個(gè)，確定用于烹飪食物的烹飪模式；基于所述食物的重量，根據(jù)烹飪模式，計(jì)算烹飪食物所需的能量總值；基于食物的厚度，計(jì)算每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值；以及基于每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值，控制對(duì)加熱元件的電力供應(yīng)以烹飪食物，。

該方法可包括基于所述烹飪模式確定烹飪溫度。

該方法可包括基于食物的重量根據(jù)烹飪模式計(jì)算烹飪食物所需的能量總值。

該方法可包括將根據(jù)確定的烹飪模式烹飪食物所需要的能量總值與每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值比較以確定烹飪的完成百分比。

該方法可包括在離散的時(shí)間間隔，將傳遞給食物的能量值與烹飪食物所需要的能量總值相比較。

該方法可包括通過(guò)監(jiān)測(cè)傳遞給食物的能量值預(yù)測(cè)食物何時(shí)為烹飪好。當(dāng)傳遞給食物的能量值基本上等于烹飪食物所需要的能量總值時(shí)，食物被認(rèn)為是烹飪好的。

該方法可包括在烹飪過(guò)程中，將傳遞給食物的能量值與烹飪食物所需的能量總值相比較。

該方法可包括一旦傳遞給食物的能量等于烹飪食物所需的能量值時(shí)，停止對(duì)加熱元件的電力供應(yīng)。

該方法可包括在烹飪完成之后，降低對(duì)加熱元件的電力供應(yīng)，以保持所述板處于預(yù)定溫度。

該方法可包括使用閉環(huán)傳遞函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)烹飪溫度以確保食物是根據(jù)選擇的烹飪偏好烹飪的。

該方法可包括基于食物的重量以及烹飪溫度和初始食物溫度之間的溫度差，根據(jù)烹飪模式計(jì)算烹飪食物所需的能量總值。

該方法可包括根據(jù)烹飪模式使用下式計(jì)算烹飪食物所需的能量總值，其中Q是根據(jù)烹飪模式烹飪食物所需的能量總值，c_p是食物的比熱容，M是食物的重量，T₂是為實(shí)現(xiàn)烹飪偏好的所需(目標(biāo))溫度以及T₁是初始食物溫度：

Q＝Mc_p(T₂-T₁)。

該方法可包括基于食物的厚度和重量計(jì)算每單位時(shí)間(例如：每秒)傳遞給食物的能量值。

適當(dāng)?shù)?，使用下式?jì)算每單位時(shí)間(q)傳遞給食物的能量值，其中ΔT₁是每單位時(shí)間第一板(T_板1)和食物溫度(T_食物溫度)之間的溫度差以及ΔT₂是每單位時(shí)間第二板(T_板2)和食物溫度(T_食物溫度)之間的溫度差以及R_th是食物的熱阻：

q＝ΔT₁R_th+ΔT₂R_th，其中，ΔT＝T_板1/2-T_食物溫度

以及，其中所述食物的熱阻是基于食物與所述一對(duì)板接觸的表面積、食物的厚度和食物的熱導(dǎo)率進(jìn)行計(jì)算的。

該方法可包括基于來(lái)自板壓力傳感器的反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)所述的一對(duì)板以在烹飪過(guò)程中與食物保持相接觸。

該方法可包括在烹飪完成后將食物抬離板。

附圖簡(jiǎn)述

本發(fā)明的實(shí)施方式在下文中僅通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)行說(shuō)明，參照附圖，其中：

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖1是一個(gè)流程圖，所述流程圖表示在烹飪過(guò)程中，在用戶(hù)界面上顯示的信息的順序。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖2是一個(gè)流程圖，所述流程圖表示在烹飪過(guò)程中，控制系統(tǒng)所采取的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖3是一個(gè)流程圖，所述流程圖表示為檢測(cè)系統(tǒng)中的錯(cuò)誤，所述控制系統(tǒng)采取的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖4是根據(jù)本發(fā)明的烹飪裝置的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖，所述烹飪裝置設(shè)有超聲波傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖5是圖4中烹飪裝置上的超聲波傳感器的放大圖。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖6是設(shè)有角度傳感器的烹飪裝置的杠桿裝置的軸的放大圖。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖7是設(shè)有光束傳感器的烹飪裝置的透視圖。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖8是設(shè)有滑動(dòng)傳感器的烹飪裝置的透視圖。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖9是設(shè)有四連桿連接手柄的烹飪裝置的透視圖。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖10是設(shè)有支架的烹飪裝置的透視圖，所述支架用于烹飪結(jié)束后將食物從底板抬離。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖11是設(shè)有分區(qū)的烹飪區(qū)域的烹飪裝置的透視圖。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖12是一個(gè)框圖，所述框圖示意性地說(shuō)明了烹飪裝置的部件。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖13是一個(gè)流程圖，所述流程圖示出了烹飪裝置的控制系統(tǒng)的功能。

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，圖14是一個(gè)流程圖。

圖15示出了相對(duì)于實(shí)施例1的理論熱力學(xué)曲線(xiàn)的肉中心溫度的溫度曲線(xiàn)。

圖16示出了相對(duì)于實(shí)施例2的理論熱力學(xué)曲線(xiàn)的肉表面溫度的溫度曲線(xiàn)。

圖17示出了相對(duì)于實(shí)施例3的理論熱力學(xué)曲線(xiàn)的肉中心溫度的溫度曲線(xiàn)。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的烹飪裝置的幾個(gè)實(shí)施方式被說(shuō)明。所有實(shí)施方式均涉及烹飪裝置，所述烹飪裝置包括一對(duì)板，在所述板間烹飪食物。至少一個(gè)所述的板設(shè)有用于烹飪食物的加熱元件。所述烹飪裝置還包括：用于選擇烹飪偏好的用戶(hù)界面。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所選擇的烹飪偏好決定可用的烹飪溫度模式(以下稱(chēng)為“烹飪模式”)以根據(jù)用戶(hù)的偏好來(lái)烹飪食物。

當(dāng)食物被放置在所述板間時(shí)，位于所述烹飪裝置上的測(cè)量傳感器和重量傳感器分別測(cè)量所述一對(duì)板間的距離以及食物的重量，且每個(gè)傳感器發(fā)送信號(hào)到所述裝置內(nèi)的控制系統(tǒng)(也稱(chēng)為控制器)。所述控制系統(tǒng)使用任一種或兩種這些信號(hào)，根據(jù)烹飪偏好和每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值，計(jì)算烹飪食物所需要的能量總值。

烹飪模式也由控制系統(tǒng)決定，或者可由用戶(hù)預(yù)先選定，這就指定了根據(jù)烹飪偏好使用計(jì)算的能量總值用于烹飪食物的烹飪溫度或烹飪溫度的范圍。然后，該控制系統(tǒng)控制所述加熱元件烹飪食物以達(dá)到期望結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，說(shuō)明在烹飪過(guò)程中，在用戶(hù)界面上顯示的信息的順序的流程圖如圖1所示。一旦用戶(hù)通過(guò)按下用戶(hù)界面上的開(kāi)始按鈕開(kāi)始烹飪過(guò)程，所述控制系統(tǒng)在“預(yù)熱”步驟加熱所述板以達(dá)到由烹飪模式?jīng)Q定的烹飪溫度。在預(yù)熱步驟中，當(dāng)預(yù)熱步驟在進(jìn)行時(shí)，所述控制系統(tǒng)確定隨后的“等待”步驟所需的電力。

一旦預(yù)熱步驟完成，所述控制系統(tǒng)將供給“等待”步驟確定的電力以保持被加熱的板處于烹飪溫度。在“等待”步驟中，確定隨后的“烹飪”步驟所需的電力。一旦食物被放置在板上，根據(jù)烹飪模式，所述“烹飪”步驟通過(guò)確保所述板被保持在烹飪溫度開(kāi)始烹飪食物。

該控制系統(tǒng)還執(zhí)行一系列的檢查以識(shí)別系統(tǒng)中的錯(cuò)誤并使不良操作條件最小化(見(jiàn)圖3)。

為了烹飪食物，所述控制系統(tǒng)根據(jù)烹飪模式計(jì)算烹飪食物所需要的總能量(Q)并計(jì)算每單位時(shí)間(q)必須傳遞給食物的能量，以根據(jù)烹飪模式烹飪食物。根據(jù)烹飪模式，相對(duì)于烹飪食物所需的能量總值，測(cè)量每單位時(shí)間傳送給食物的能量值。當(dāng)傳遞到食物內(nèi)部的能量值等于烹飪食物所需的能量總值時(shí)，烹飪過(guò)程完成。也就是說(shuō)，當(dāng)Q＝qt時(shí)，其中t是烹飪時(shí)間，出現(xiàn)這種情況。

每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值可以定期進(jìn)行監(jiān)控，并和Q相比較。當(dāng)計(jì)算出的總能量被傳遞給食物時(shí)，烹飪過(guò)程停止。

可替代地，傳遞總能量(Q)以烹飪食物所用的時(shí)間(t)是從每單位時(shí)間傳遞的能量值來(lái)計(jì)算的，以及當(dāng)達(dá)到時(shí)間t時(shí)，烹飪過(guò)程停止。

該控制系統(tǒng)基于測(cè)得的食物的重量(M)、食物的比熱容(c_p)、為獲得優(yōu)選的烹飪結(jié)果所需的溫度(T₂)以及初始食物溫度(T₁)，根據(jù)烹飪模式使用下式計(jì)算烹飪食物所需要的總能量(Q)：

Q＝Mc_p(T₂-T₁)。

食物的比熱容從文獻(xiàn)中估算，例如，從工程工具箱(The Engineering ToolBox)(www.engineeringtoolbox.com)。它也可以是經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出或文獻(xiàn)和經(jīng)驗(yàn)值的結(jié)合。

所需要的溫度可以從文獻(xiàn)中獲得，例如，Green，Aliza，肉類(lèi)指南(Field Guide to Meat)，2005，和/或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)目測(cè)食物。

該控制系統(tǒng)使用下式計(jì)算每秒傳遞給食物的能量(q)，其中ΔT_頂是每單位時(shí)間頂板和食物溫度之間的溫度差，ΔT_底是每單位時(shí)間底板和食物溫度之間的溫度差以及R_th是食物的熱阻：

q＝ΔT_頂R_th+ΔT_底R_th，其中，ΔT＝T_頂/底板-T_食物溫度。

食物溫度是累積的，將增加的溫度增量加到之前的溫度值。

食物的熱阻是使用下式計(jì)算的：

R_th＝kA/x

其中，A是所述食物與所述板接觸的表面積，x是所測(cè)量的厚度以及k是食物的熱導(dǎo)率。

食物的表面積(A)是使用測(cè)量的食物的厚度(x)和重量(M)以及食物的密度(ρ)使用下式計(jì)算的：

A＝M/(xρ)。

食物的密度是從文獻(xiàn)估計(jì)的。它也可以是經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出或文獻(xiàn)和經(jīng)驗(yàn)值的結(jié)合。

烹飪裝置10的一種形式如圖4和5中所示。

烹飪裝置10包括水平布置的頂板12A和底板12B，其間烹飪食物，其中，每個(gè)板設(shè)有用于烹飪食物的加熱元件(未示出)。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述一對(duì)板可以從水平到垂直位置以任意角度調(diào)整。

所述一對(duì)板的角度可以允許流體，如油或精制油脂(rendering)從食物流出，以減少流體浸泡食物。所述一對(duì)板的角度，例如，當(dāng)以實(shí)質(zhì)上垂直的位置設(shè)置時(shí)，當(dāng)烹飪已經(jīng)完成時(shí)，可以允許食物從烹飪裝置中被釋放到位于烹飪裝置下方安置的托盤(pán)或支架上。

頂板12A和底板12B通過(guò)手柄18相連接，其中，手柄18與所述烹飪裝置10鉸接以打開(kāi)和關(guān)閉板12A和板12B(圖6)。手柄18基本上是‘U’型的，其中所述手柄設(shè)有握把18A，所述握把18A延伸橫跨裝置10的前方，用戶(hù)從那里握住手柄，并且側(cè)臂18B從握把的每側(cè)伸出，沿著裝置的側(cè)面，以在所述裝置的后面各自返回，并連接到后方鉸鏈13，所述后方鉸鏈13固定在底板12B的后面。后方鉸鏈13設(shè)有樞軸點(diǎn)，所述樞軸點(diǎn)允許手柄18上下撬動(dòng)以打開(kāi)和閉合烹飪裝置的頂板12A。頂板12A的各面通過(guò)中心銷(xiāo)釘22繞手柄18旋轉(zhuǎn)，所述中心銷(xiāo)釘22在介于握把和后方鉸鏈之間的一點(diǎn)(約中間)安裝在手柄的各側(cè)臂上。頂板12A可繞中心銷(xiāo)釘22旋轉(zhuǎn)，當(dāng)通過(guò)向上撬動(dòng)手柄18打開(kāi)所述烹飪裝置時(shí)，以使得頂板12A在銷(xiāo)釘22上浮動(dòng)。這種浮動(dòng)的效果對(duì)調(diào)節(jié)不均勻形狀的食物并使頂板12A在食物上最大限度的接觸是非常有用的。

所述烹飪裝置10包括重量傳感器13以及用于測(cè)量在一對(duì)板之間的距離的測(cè)量傳感器14。測(cè)量傳感器14可以采取許多方式用于測(cè)量二者之間的距離，即所述板的間距。例如，測(cè)量傳感器可以是使用例如機(jī)電裝置(如應(yīng)變儀)或變壓器或換能器(例如壓電換能器)的位置、角度或位移傳感器。應(yīng)理解的是所提供的傳感器的實(shí)施方式僅是說(shuō)明性的，并且任何合適類(lèi)型的傳感器可被并入所述烹飪裝置10。

所述烹飪裝置10還包括以控制面板16的形式的用戶(hù)界面820，用于向控制系統(tǒng)870傳輸來(lái)自用戶(hù)的關(guān)于烹飪變量的數(shù)據(jù)(即，烹飪偏好)。用戶(hù)變量用于確定烹飪模式。

所述用戶(hù)界面包括顯示裝置830，所述顯示裝置830提供用戶(hù)選擇的可視指示，以及用戶(hù)輸入裝置840，供用戶(hù)輸入關(guān)于烹飪變量的數(shù)據(jù)。

在烹飪過(guò)程中，控制系統(tǒng)870接收來(lái)自測(cè)量傳感器14、重量傳感器13和控制面板16的信號(hào)以計(jì)算烹飪食物所需的能量總值并計(jì)算傳遞給食物的能量值，這反過(guò)來(lái)，被用于控制在所述一對(duì)板上的加熱元件，即確保所述板上的溫度保持在烹飪溫度。

本文所述的烹飪裝置基于烹飪食物所需的能量總值和每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值自動(dòng)控制烹飪。這允許食物始終以?xún)?yōu)選的烹飪結(jié)果被烹飪，，而不管食物的厚度或重量。

與此相反，傳統(tǒng)的類(lèi)似的烹飪裝置依靠用戶(hù)對(duì)食物的手動(dòng)檢查和調(diào)整來(lái)控制烹飪過(guò)程。這是耗時(shí)的，并且常常不方便用戶(hù)，用戶(hù)必須根據(jù)需要查看并移動(dòng)烹飪裝置上的食物。

烹飪裝置10考慮了烹飪食物的類(lèi)型。不同類(lèi)型的食物，如紅肉、魚(yú)和雞在相同溫度下以不同的速率烹飪。由此，使用所述的烹飪裝置，食物烹飪過(guò)度或未烹飪好的可能性很低。

在烹飪過(guò)程中，烹飪裝置10允許用戶(hù)自動(dòng)操作烹飪過(guò)程，而無(wú)需用戶(hù)照料食物，以制作始終烹飪好的食物。它通過(guò)選擇烹飪偏好來(lái)實(shí)現(xiàn)(即，選擇食物的類(lèi)型和偏好的烹飪結(jié)果)，所述烹飪偏好決定可用于烹飪食物至所需的烹飪結(jié)果的烹飪模式。

基于食物的重量和厚度，決定烹飪模式，這反過(guò)來(lái)又決定了用于烹飪食物的烹飪溫度或烹飪溫度的范圍。該控制系統(tǒng)870計(jì)算為實(shí)現(xiàn)偏好的烹飪結(jié)果烹飪食物所需的總能量以及每單位時(shí)間傳遞給食物的能量值。計(jì)算的能量值被傳遞給食物以烹飪食物達(dá)到所需的烹飪結(jié)果。

重量傳感器13是嵌入底板12B內(nèi)的負(fù)荷傳感器。測(cè)量傳感器14測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。在圖4和圖5的實(shí)施方式中，測(cè)量傳感器14是安裝在底板12B上的超聲波傳感器。所述超聲波傳感器可以安裝在沿底板12B邊緣的任何地方，并與位于頂板12A上的投射部20相對(duì)應(yīng)，所述投射部20反射來(lái)自超聲波傳感器的信號(hào)。所述超聲波傳感器與已知的超聲波傳感器操作相似，通過(guò)信號(hào)反射離開(kāi)位于頂板12A上的投射部20后返回傳感器14所用的時(shí)間確定所述一對(duì)板之間的距離。

投射部20可位于手柄18上，而不是頂板12A上，由于手柄18與頂板的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。因此，當(dāng)頂板12A與放置在底板12B上的食物相接觸時(shí)，位于手柄18上的投射部20的位置被超聲波傳感器使用以計(jì)算所述一對(duì)板之間的距離。

在烹飪裝置的另一個(gè)實(shí)施方式中(在圖6中示出)，測(cè)量傳感器14是一個(gè)角度傳感器，所述角度傳感器位于后方鉸鏈13的樞軸點(diǎn)上，頂板和底板通過(guò)后方鉸鏈13可旋轉(zhuǎn)。當(dāng)手柄18被杠桿撬開(kāi)以接收在一對(duì)板之間的食物，如牛排時(shí)，所述傳感器14在后方鉸鏈上相對(duì)于一個(gè)參考點(diǎn)，例如沒(méi)有食物位于板間時(shí)的全封閉位置，測(cè)量樞軸的角度。所述一對(duì)板之間的距離可通過(guò)確定手柄旋轉(zhuǎn)的角度的相應(yīng)變化從樞軸的角度計(jì)算出。

在圖7所示的實(shí)施方式中，測(cè)量傳感器14是一種光學(xué)位置傳感器，其包括沿所述底板12B的邊緣安裝的遮光部(curtain of light beams)。所述遮光部與阻擋遮蔽件(blocking cover)21相關(guān)聯(lián)，且所述傳感器基于由阻擋遮蔽件21中斷或遮擋光束的數(shù)目測(cè)量所述板之間的距離。

阻擋遮蔽件21安裝在頂板12A上，以及當(dāng)所述一對(duì)板的之間的距離減少時(shí)，所述阻擋遮蔽件21被布置以中斷或遮擋離散的遮光部。例如，在一不起作用的位置，其中所述頂板12A相對(duì)于底板12B處于最大距離，所述光束完全暴露。當(dāng)所述頂板12A朝向底板12B下降時(shí)，阻擋遮蔽件21逐漸覆蓋若干光束，當(dāng)頂板12A接觸底板12B時(shí)以使得所有光束被完全阻斷。傳感器14基于被阻擋遮蔽件21(圖7)遮蓋的光束的數(shù)目測(cè)量所述一對(duì)板之間的距離。

或者，阻擋遮蔽件21可以位于手柄18的側(cè)臂上，而不是在頂板12A上。在該實(shí)施方式中，當(dāng)所述頂板12A接觸放置在底板12B上的食物時(shí)，手柄18上的阻擋遮蔽件21遮蓋的光束數(shù)目被控制器使用以計(jì)算所述一對(duì)板之間的距離。

在圖8示出的烹飪裝置的實(shí)施方式中，測(cè)量傳感器14包括滑動(dòng)銷(xiāo)14A，所述滑動(dòng)銷(xiāo)14A的一端被安裝到位于底板12B內(nèi)的印刷電路板上以及另一端可移動(dòng)地連接到被安裝到手柄18上的導(dǎo)向件23。所述導(dǎo)向件23設(shè)有一個(gè)槽以接收滑動(dòng)銷(xiāo)14A，使得當(dāng)頂板12A朝向底板12B移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)銷(xiāo)14A沿著軌道14B與兩板之間的距離成比例地移動(dòng)，以向控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，來(lái)測(cè)量一對(duì)板之間的距離(圖8)。所述滑動(dòng)銷(xiāo)14A沿著軌道移動(dòng)的距離，提供了頂板和底板之間分離的指示。

所述烹飪裝置可包括一個(gè)以上的測(cè)量傳感器。例如，一對(duì)測(cè)量傳感器可位于一塊板的完全相對(duì)的角部。這種布置允許控制系統(tǒng)，基于每個(gè)測(cè)量傳感器間的距離的平均讀數(shù)，確定所述一對(duì)板間的平均距離。這可用于確定不平坦食物的厚度。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。

在操作中，用戶(hù)使用控制面板16通過(guò)選擇設(shè)置來(lái)選擇烹飪偏好，所述選擇設(shè)置如：待烹飪的食物的類(lèi)型以及對(duì)所述食物的偏好烹飪結(jié)果。例如，用戶(hù)可以通過(guò)按下控制面板16(如圖14所示的步驟(A))上的相應(yīng)按鈕烹飪一塊牛排為“半生熟”。用戶(hù)的選擇將被發(fā)送到控制系統(tǒng)。

食物被放置在底板12B上，并移動(dòng)手柄18使牛排和頂板12A相接觸。

頂板12A繞中心銷(xiāo)釘22與手柄18相連接以形成一個(gè)自定心的頂板，由此，所述頂板12A隨著食物的輪廓自動(dòng)旋轉(zhuǎn)(圖4)。在本實(shí)施方式中，在烹飪過(guò)程中，所述一對(duì)板可是不相對(duì)平行的。本實(shí)施方式適用于不平坦形狀的食物，如全雞或魚(yú)，由此頂板12A的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)允許頂板12A與食物最大限度地接觸。

在所述烹飪裝置的另一實(shí)施方式中，頂板12A通過(guò)一個(gè)四桿連桿機(jī)構(gòu)與手柄18相連接(圖9)。如在前面的實(shí)施方式中，手柄側(cè)臂通過(guò)后方鉸鏈13連接于底板12B，但頂板12A通過(guò)一對(duì)短臂19進(jìn)一步連接于底板12B，所述短臂19以對(duì)角線(xiàn)的形式連接所述一對(duì)板，以及短臂19平行于所述手柄側(cè)臂。如圖9所示，短臂19的一端朝著底板12B的后部連接，另一端連接到頂板12A的前部，以形成所述一對(duì)板之間的連接。

無(wú)論食物的輪廓如何，這種布置保持頂板12A和底板12B相互平行。本實(shí)施方式適用于扁平型的食物，如一塊牛排或魚(yú)片，這不需要頂板12A旋轉(zhuǎn)以保持與食物的最大接觸。

一旦頂板12A通過(guò)撬動(dòng)繞后方鉸鏈13的手柄18接觸食物，所述控制系統(tǒng)使用來(lái)自所述重量傳感器13的重量信號(hào)和/或來(lái)自所述測(cè)量傳感器14的測(cè)量信號(hào)以計(jì)算烹飪食物所需的能量總值并確定烹飪模式(圖14中的步驟(B))?；蛘?，該烹飪模式可以由用戶(hù)來(lái)選擇。

所確定的烹飪模式使用計(jì)算出的能量總值通過(guò)確定食物被烹飪時(shí)的溫度或溫度范圍(圖14步驟(C)的T_c)指定食物是如何，被烹飪的。例如，該食物可以進(jìn)行(i)短時(shí)間的高灼熱溫度(圖14步驟(B)中的烹飪模式(1))，(ii)較長(zhǎng)時(shí)間的較低灼熱溫度，隨后是恒定低溫“保溫”加熱(圖14步驟(B)中的烹飪模式(2))或(iii)延長(zhǎng)期內(nèi)的低烹飪溫度(圖14步驟(B)中的烹飪模式(3))。每個(gè)這些烹飪模式在烹飪過(guò)程結(jié)束后傳送相同量的能量給食物。在一個(gè)替代的實(shí)施方式中，步驟(B)和(C)可以同時(shí)發(fā)生。

然后，將板12A和12B預(yù)熱到確定的溫度。當(dāng)傳遞到食物內(nèi)的能量值等于烹飪食物所需的能量總值時(shí)，烹飪過(guò)程完成。

在整個(gè)烹飪過(guò)程中，所述控制系統(tǒng)870定期將每單位時(shí)間傳遞給食物的能量與烹飪食物所需的能量總值相比較(根據(jù)所確定的烹飪模式)，以確定烹飪過(guò)程何時(shí)完成，并另外確定烹飪過(guò)程完成的百分比，所述百分比顯示在顯示設(shè)備830上。

該控制系統(tǒng)執(zhí)行各種功能，包括：

(a)基于用戶(hù)的選擇和食物的厚度和重量中的至少一個(gè)，根據(jù)烹飪偏好確定用于烹飪食物的烹飪模式；

(b)開(kāi)啟加熱元件；

(c)確定由于開(kāi)啟加熱元件而流逝的時(shí)間；

(d)從開(kāi)啟加熱元件的時(shí)候，基于烹飪模式，確定模式所述加熱元件的烹飪溫度；

(e)測(cè)量所述加熱元件的溫度；和

(f)基于烹飪溫度以及加熱元件的當(dāng)前溫度，控制加熱元件以增加或減少輸入電流，從而升高或降低加熱元件的溫度；

(g)基于食物的重量，根據(jù)烹飪模式，計(jì)算烹飪食物所需的能量總值；

(h)基于食物的重量和一對(duì)板之間的距離(即，食物的厚度)，計(jì)算每秒傳遞給食物的能量值；和

(i)一旦傳遞給食物的能量等于烹飪食物所需的總能量時(shí)，控制加熱元件停止傳遞能量給食物。

圖13示出了一些所述控制系統(tǒng)的上述功能以及控制系統(tǒng)和用戶(hù)界面、傳感器和板之間的功能關(guān)系。

圖12示出烹飪裝置的部件的物理關(guān)系。

溫度傳感器810提供關(guān)于板溫度的實(shí)時(shí)模式以向用戶(hù)指示何時(shí)將食物放入該裝置。

如上所述，溫度傳感器810可以被嵌入到頂板12A和底板12B的一個(gè)或兩個(gè)中以確定食物的起始溫度。從所述溫度傳感器810傳到控制系統(tǒng)的信號(hào)可以被用于調(diào)整烹飪溫度和/或烹飪時(shí)間，例如，如果在達(dá)到預(yù)熱溫度之前將一個(gè)食物放在所述板之間。

本烹飪裝置具有通過(guò)考慮食物的厚度和重量來(lái)控制烹飪過(guò)程的能力。這意味著烹飪裝置可以對(duì)食物施加更短的烹飪時(shí)間以實(shí)現(xiàn)期望的烹飪結(jié)果，而沒(méi)有食物過(guò)度烹飪或烹飪不足的風(fēng)險(xiǎn)。

烹飪裝置可以包括其他可選功能以提高可用性或改善烹飪效果。例如，控制面板16可以包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用于保存參數(shù)，例如比熱容值和熱導(dǎo)率值。這些參數(shù)可以由用戶(hù)輸入。

如圖10所示，烹飪裝置10還可以包括支架24，在烹飪過(guò)程完成之后，所述支架24致動(dòng)以將食物從所述一對(duì)板上提起。支架24通過(guò)一個(gè)向上偏置的彈簧加載的鉸鏈26安裝在底板12B上。在烹飪過(guò)程中，食物被放置在支架上，以及使用手柄18降低頂板12A以接觸食物。當(dāng)頂板接觸食物時(shí)，支架24被推動(dòng)并接觸底板12B。相應(yīng)地，在烹飪過(guò)程中，食物與支架24直接接觸，反過(guò)來(lái)其又被底板12B加熱。

一旦烹飪完成，手動(dòng)或自動(dòng)地移動(dòng)手柄以將頂板提離食物。沒(méi)有頂板對(duì)食物的壓力，所述彈簧加載的鉸鏈26將支架24抬離底板12B以允許食物放置在溫暖的位置，但是遠(yuǎn)離直接熱量。

在所述烹飪裝置的另一個(gè)實(shí)施方式中，底板12B包括嵌入式的板壓力傳感器800，所述板壓力傳感器800發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，以響應(yīng)所述板上的任何壓力變化。

所述一對(duì)板可被控制的移動(dòng)以響應(yīng)食物的厚度或高度的變化。例如，在烹飪過(guò)程中，從一塊牛排上的水分損失將導(dǎo)致收縮，并因此影響這塊牛排的厚度。結(jié)果，牛排可能失去與頂板12A的接觸，這將影響烹飪過(guò)程。

此外，基于來(lái)自板壓力傳感器800的信號(hào)，所述一對(duì)板可通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)操作以允許所述一對(duì)板移動(dòng)，以響應(yīng)食物的任何厚度變化，以保持所述板和食物之間的接觸，避免施加過(guò)大的壓力。

例如，由牛排收縮引起的來(lái)自所述控制系統(tǒng)的對(duì)壓力變化的響應(yīng)，將會(huì)降低頂板12A并恢復(fù)其與牛排的接觸，但并不施加太大的壓力。

此外，所述板壓力傳感器800還可以檢測(cè)是否對(duì)牛排施加了過(guò)大的壓力。作為響應(yīng)，控制系統(tǒng)將從牛排上升起頂板12A。

連續(xù)監(jiān)測(cè)以及所述一對(duì)板隨著牛排的任何厚度變化的移動(dòng)確保了在烹飪過(guò)程中牛排和所述一對(duì)板之間的接觸是保持的，并確保了所述塊牛排是始終被烹飪的。因此，所述烹飪裝置在烹飪過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)地調(diào)整烹飪參數(shù)和烹飪功能，以響應(yīng)來(lái)自各種距離、壓力和溫度傳感器的反饋。

如上所述，控制系統(tǒng)可自動(dòng)操作頂板12A以將頂板升離牛排。于與食物的接觸中移動(dòng)所述板12A減少了食物過(guò)度烹飪的可能性。例如，在圖4至圖9和圖11中，頂板12A可以從食物上升起，以允許食物擱置在底板上。

與如上所述的布置在底板12B上的支架24相組合，在烹飪時(shí)間結(jié)束時(shí)，頂板可被移動(dòng)以遠(yuǎn)離食物，并且同時(shí)，所述支架將食物從底板上提升。圖10示出了該實(shí)施方式，其中頂板12A從食物上升起，這又反過(guò)來(lái)使得支架24被升離底板12B，以允許食物擱置。

在烹飪過(guò)程結(jié)束之后，所述控制系統(tǒng)可以被編程以向用戶(hù)傳送音頻和/或視覺(jué)信號(hào)，以表示烹飪完成。

烹飪裝置可進(jìn)一步包括分區(qū)的烹飪區(qū)域，由此一個(gè)加熱元件與另一個(gè)加熱元件鄰近設(shè)置，憑此加熱元件并排設(shè)置在兩對(duì)板上，以向烹飪裝置的一個(gè)區(qū)域提供局部加熱。圖11示出了該實(shí)施方式。

具體地，圖11示出了加熱元件，設(shè)置其以在底板12B上創(chuàng)建可被加熱到不同溫度的區(qū)域26A和26B。相應(yīng)的加熱元件被設(shè)置在兩個(gè)獨(dú)立可移動(dòng)的頂板12A中，每個(gè)頂板12A覆蓋區(qū)域26A或26B。區(qū)域26A和26B包括獨(dú)立的加熱元件，這些加熱元件被局部化以獨(dú)立地作用，以基于由單獨(dú)的控制面板16控制的不同烹飪模式來(lái)加熱相應(yīng)的區(qū)域。這允許基于可以通過(guò)單獨(dú)的控制面板16編程的不同的預(yù)定設(shè)置和/或烹飪結(jié)果同時(shí)烹飪多個(gè)食物。

烹飪裝置可以包括諸如殼體的蓋，其在烹飪過(guò)程期間覆蓋一對(duì)板12A和12B，使得在烹飪過(guò)程中諸如油的液體的飛濺減少。所述蓋還允許食物放置在封閉空間中以最小化熱損失。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在烹飪過(guò)程完成后，烹飪好的食物被保持在目標(biāo)溫度，以避免對(duì)擱置步驟的需要(參見(jiàn)實(shí)施例3)。有利地，這預(yù)防烹飪好的食物在食用之前變冷。

實(shí)施例1

類(lèi)型：牛排

重量：198克

厚度：13mm

目標(biāo)溫度(T₂)：63℃(半生熟)

初始溫度(T₁)：17℃

烹飪溫度：190℃

牛肉的熱導(dǎo)率：0.780W/mK

烹飪時(shí)間：55秒

牛肉的熱導(dǎo)率根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，并考慮到牛肉和所述板的熱導(dǎo)率。

基于用戶(hù)選擇的“牛排”和“半生熟”，以約25℃/分鐘的速率升溫，將所述板預(yù)熱至190℃。通過(guò)將溫度探針插入牛排的中心來(lái)測(cè)量牛排的中心溫度。

在保持在190℃的板上烹飪牛排55秒(圖15中從約4:20至約5:15)，并靜置80秒以實(shí)現(xiàn)所需的烹飪結(jié)果(圖15中從約5:15至6:35)。所述烹飪時(shí)間是基于將計(jì)算的烹飪食物所需的能量總值傳遞給食物所花費(fèi)的時(shí)間。

圖15示出相對(duì)于理論熱力學(xué)曲線(xiàn)的肉中心溫度的溫度模式，其表明基于所需能量計(jì)算，牛排的實(shí)際中心溫度滿(mǎn)足63℃的目標(biāo)溫度。對(duì)烹飪好的牛排的目視檢查也證實(shí)牛排被烹飪至半生熟。

實(shí)施例2

類(lèi)型：牛排

重量：183克

厚度：15mm

目標(biāo)溫度(T₂)：62℃(半生熟)

初始溫度(T₁)：13℃

烹飪溫度：190℃

牛肉的熱導(dǎo)率：0.780W/mK

烹飪時(shí)間：65秒。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置與實(shí)施例1相似。圖16示出相對(duì)于理論熱力學(xué)曲線(xiàn)的肉表面溫度的溫度曲線(xiàn)模式，其表明牛排的實(shí)際表面溫度滿(mǎn)足理論熱力學(xué)曲線(xiàn)。

在保持在190℃的板上烹飪牛排65秒(圖15中從約3:37至約4:42)，并靜置69秒以實(shí)現(xiàn)所需的烹飪結(jié)果(圖15中從約4:42至5:51)。

實(shí)施例3

類(lèi)型：牛排

重量：194克

厚度：20mm

目標(biāo)溫度(T₂)：90℃(全熟)

初始溫度(T₁)：5℃

烹飪溫度：200℃

牛肉的熱導(dǎo)率：0.780W/mK

烹飪時(shí)間：90秒。

牛肉的熱導(dǎo)率根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，并考慮牛肉和所述板的熱導(dǎo)率。

基于用戶(hù)的“牛排”和“全熟”的選項(xiàng)，將板預(yù)熱至200℃。通過(guò)將溫度探針插入到牛排的中心來(lái)測(cè)量牛排的中心溫度。

在保持在200℃的板上烹飪牛排90秒(圖17中從約0:00至約01:30)。其后，降低所述板的溫度以允許所述牛排保持90℃的目標(biāo)溫度，而不是從板上移除放置(從約20:00至40:00)。

圖17示出相對(duì)于理論熱力學(xué)曲線(xiàn)的肉中心溫度的溫度曲線(xiàn)，其表明牛排的實(shí)際中心溫度保持在90℃的目標(biāo)溫度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行許多修改。