CN116981384A - 高效加热设备 - Google Patents

Abstract

一种用于加热深油炸锅内的流体和烹饪介质(如油或起酥油)的高效加热设备，包括附在深油炸锅外表面的自然通风(非动力)或动力通风燃烧室。

Description

高效加热设备

技术领域

本申请涉及深油炸锅。特别地，本申请涉及一种用于深油炸锅的自然通风燃烧***。

背景技术

全世界有数以百万计的深油炸锅正在使用。它们几乎出现在每一家餐馆和商业厨房。深油炸锅是为快速烹饪油炸食品(包括但不限于炸薯条、鸡肉片、炸蔬菜、炸鱼、炸冰淇淋等)而设计的。深油炸锅通常包括：(1)烹饪容器或平底锅，在其中将油或起酥油等烹饪介质加热到适当的温度进行烹饪；(2)热源，包括天然气或丙烷等气体和电力；(3)控制***，用于控制输入到烹饪介质的热量；和(4)排放***，用于排放烹饪介质以进行处理或过滤并送回烹饪容器。与许多商用电器一样，这些深油炸锅的尺寸和形状(即占用空间)已经标准化，以帮助其设计、安装、维护和更换。

气体驱动的深油炸锅通常包括管道和敞开的箱式设计。管式深油炸锅通过管道将热量传递给包含在烹饪容器内的油，这些管道进入、贯穿并离开烹饪容器。与管式深油炸锅相关的燃烧***包括自然通风套件、脉冲燃烧和电力燃烧器-都强制通风和引导通风。根据燃烧***和管道的传热配置，管式油炸锅的效率可以在大约30％的效率到大约55+％的效率的范围内。

然而，管式油炸锅有几个缺点。热交换管位于烹饪容器中会导致清洁和维护问题。使用者必须把管道周围和管道下面刷干净。此外，烹饪过程中的食品会掉到热管道上，使食物燃烧和烧焦，从而降解烹饪油。最后，烹饪容器的壁和管道经历热膨胀，但速率不同。因此，管道进出烹饪容器的焊缝及其周围以及其他地方可能会出现裂纹，从而导致泄漏和可靠性/维护问题。

另一方面，敞开的箱式油炸锅实现了热量或能量从燃烧过程通过烹饪容器的侧壁传递到油中。敞开的箱式深油炸锅的主要优点是没有热交换管穿过烹饪容器，因此不存在于烹饪油内。敞开的箱式油炸锅对于箱内部提供畅通无阻地访问，从而使清洁变得更加容易，消除了由于烧焦而导致的食用油降解，并消除了与焊接断裂相关的可靠性问题。与管式油炸锅相比，敞开的箱式油炸锅通常制造成本更低，易于清洁，油寿命更长。与管式油炸锅一样，敞开的箱式油炸锅的燃烧***从自然通风到具有类似效率的电力类型。低成本、传统的自然通风敞开的箱式油炸锅的效率通常约为30％(低效率)。高效敞开的箱式油炸锅的效率接近55％。

高效管式和敞开的箱式油炸锅也有缺点。高效敞开的箱式油炸锅的主要缺点包括：由于复杂的控制器、电力燃烧器(具有强制通风燃烧鼓风机或引风风扇)和红外燃烧器，使热燃烧气体移动的成本很高，因为这些复杂的特征增加了成本，并导致可靠性和维护问题。对于高效管式油炸锅，使用复杂的管式设计(较长的管、弯曲、不同的横截面)或翅片式热交换器从燃烧气体中提取更多的能量，热交换设计变得更加复杂。

因此，需要一种具有简单、可靠和廉价的自然通风燃烧***的高效的敞开的箱式油炸锅，这种箱式油炸锅还得适应传统的深油炸锅的占用空间。

附图说明

本发明的新颖特征在所附的权利要求中提出。然而，当结合附图阅读时，本发明本身以及优选的使用模式及其进一步的目的和优点将通过参考以下详细描述来最好地理解，其中：

图1是根据本申请的深油炸锅的立体图；

图2是在Ⅱ-Ⅱ处获取的图1的深油炸锅的局部横截面；

图3是在Ⅲ-Ⅲ获取的图1的深油炸锅的局部横截面；

图4是示出图1的深油炸锅的一个燃烧室和右侧壁的局部立体图；

图5A是图1的深油炸锅的火焰前部和燃烧器组件的局部横截面(从上方看)；

图5B是图1的深油炸锅的火焰前部和燃烧器组件的局部横截面(从右侧看)；

图6是图1的深油炸锅的燃烧室、燃烧器和隔热层的向上局部立体图；

图7是根据本申请的深油炸锅的优选实施例的锥形燃烧室、燃烧器组件和挡板的侧面局部立体图；

图8A是根据本申请的深油炸锅的替代实施例的径向锥形燃烧室、燃烧器、火焰前部和挡板的局部横截面(从上方看)；

图8B是根据本申请的深油炸锅的另一个替代实施例的径向锥形燃烧室、燃烧器、火焰前部和替代流动翼片或叶片的局部横截面图(从上面看)；

图9是本申请的深油炸锅的替代实施例的部分横截面(从右侧看)；

图10是根据本申请的深油炸锅的替代实施例的局部右侧视图；

图11是沿图10的A-A截面获取的图10的深油炸锅的局部截面图；

图12是根据本申请的深油炸锅的另一个替代实施例的局部右视图；

图13是沿图12的A-A截面获取的图12的深油炸锅的局部截面图；

图14是示出了电力驱动的深油炸锅的替代实施例的局部右视图；以及

图15是图14的深油炸锅的前视图。

具体实施方式

如本文中所使用的，术语“油炸锅”、“深油炸锅”、“油氽锅”、“箱式油炸锅”、“商用平底油炸锅”以及“落地油炸锅”具有相同的含义，并且指的是通常具有四个子***的烹饪装置，包括：(1)烹饪容器或油炸锅，在其中烹饪介质(如油或起酥油)被加热到合适的温度以进行烹饪，(2)热源，包括气体(如天然气或丙烷)和电力，(3)控制***，用于选择性地控制对烹饪介质的热量输入，以及(4)排放***，用于排放烹饪介质以进行处理或过滤并送回深油炸锅。此外，如本文所用，术语“容器”、“烹饪容器”、“敞口锅”和“煎锅”具有相同的含义，并且指的是烹饪介质所在的深油炸锅中的储存器。

如本文中所使用的，术语“管式油炸锅”是指具有烹饪容器的深油炸锅，通过进入、穿过和离开烹饪容器的燃烧管道该烹饪容器将热量传递到烹饪容器所包含的烹饪介质中。与之不同的是，如本文中所使用的，术语“敞开的箱式油炸锅”是指通过烹饪容器的侧壁热量或能量从燃烧过程传递到烹饪介质的油炸锅。

如本文中所使用的，术语“气体”是指天然气、丙烷和所有其他石油和/或可燃燃烧源。因此，术语“气体”并不意味着限制，而是包括任何合适的燃烧源。此外，如本中文所使用的，术语“自然通风***”和“自然通风燃烧***”具有相同的含义，指的是通过热气体和周围大气条件之间的自然压差来实现引起燃烧气体流动的原动力的***。所产生的浮力足以将燃烧产物输送通过燃烧区和热交换区，而不需要额外的压力或流量控制源，例如鼓风机或风扇。

如本文所用，术语“商业”是指所有餐饮场所，包括但不限于大型连锁经营和直接向消费者销售食品的个体经营者。

通过本申请的高效加热设备所体现的原理和概念，解决了与传统深油炸锅(敞口深油炸锅和管式深油炸锅)相关的问题。

参考附图中的图1，示出了根据本申请的敞开的箱式气体燃烧深油炸锅8。深油炸锅8包括形成用于油炸箱12的壳体的金属壳体。壳体10优选地包括左侧壁16、右侧壁17、后壁18、成角度的搁架11和前壁19。前壁19容纳控制器20，并且优选地是可拆卸的和/或铰接的，以允许接近壳体10内的控制线路和其他设备。

深油炸锅8是敞开的箱式自然通风(非动力)气体燃烧深油炸锅。深油炸锅8是一种高效、低成本的加热设备，用于加热流体和烹饪介质，例如油或起酥油。深油炸锅8特别适用于商业餐厅烹饪和准备油炸食品，包括但不限于炸薯条、油炸冰淇淋、鸡肉片、油炸蔬菜、炸鱼等。

尽管根据所需的用途和应用，深油炸锅8可以制造成任何大小、形状和尺寸，但在优选实施例中，深油炸锅8不会增加传统深油炸锅的体积空间要求。因此，深油炸锅8优选地配置成与传统深油炸锅安装在相同的“占地面积”内。因此，深油炸锅8优选使用35磅-50磅之间的烹饪油或其他烹饪介质。在优选实施例中，深油炸锅8的输入速率为24.6kW(或84000Btu/hr)。可选地，深油炸锅8可以配置用于工业和自动化应用。

现在还参考附图中的图2和图3，油炸箱12的尺寸可容纳一个或多个篮子21和烹饪介质22(如油或起酥油)。在优选实施例中，深油炸锅8是落地油炸锅，其中，油炸箱12配置成容纳35磅-50磅之间的烹饪介质22，油炸箱12具有大约14英寸宽、14英寸长和6英寸深的烹饪体积。优选地，油炸箱12的体积用于容纳两个或多个食品篮21。

可替换地，深油炸锅8可配置成低容量油炸锅(LVF)。在LVF实施例中，深油炸锅8具有比上述优选实施例更小的过量油容量。但是，在LVF实施例中，深油炸锅8配置成具有足够的油容量以用于期望的烹饪负荷、恢复时间和拖延(烹饪期间消耗的油)。在LVF实施例中，油炸箱12的体积优选能够容纳大约小于或等于35磅的烹饪介质22。油容量的减少通过减少废油和延长油寿命来节省油。减少油和油浪费可以节省大量资金。

现在还参考附图中的图2-图6，油炸箱12包括下腔室30、过渡区42和烹饪区43。烹饪区43与过渡区42和下腔室30流体连接。下腔室30包括相对的前壁32和后壁34、相对的左壁36和右壁38、底壁39和大直径排油口40。优选地，前壁32和后壁34以及左壁36和右壁38基本上是垂直和直的，而底壁39是弯曲的。但是，壁的线性、曲率和取向的微小变化将被视为替代实施例，并包含在本申请中。

底壁39形成冷区45并被配置和尺寸设置为允许快速且容易的手清洁。冷区45位于下腔室30下方，与油炸箱12所处的那部分油相比，冷区45是一个相对冷和静止的区域，冷区45的设定温度通常在325°F-375°F的范围内。在冷区45中收集食物颗粒是可取的，因为烧焦的食物会使烹饪油降解，从而缩短油的寿命。通常，较大的冷区45是优选的，特别是对于破碎的产品，但是实际的设计限制(例如槽的总体积、能量需求和用于烹饪过程的油体积的最小化)要求该体积保持较小。

过渡区42包括成角度的壁52、54。烹饪区43包括相对的侧壁44、46、前壁48和后壁50，侧壁44和46优选地基本垂直。下腔室30的左壁36和右壁38通过过渡区42的相应的成角度的壁52、54连接到烹饪区43的相应的侧壁44、46。气体燃烧过程产生烹饪介质22的加热并且主要发生在下腔室30的侧壁36、38处。加热的空气和燃烧过程的其他副产物与下腔室30的壁36、38的外表面流体接触。

深油炸锅8是具有自然通风(非动力)气体燃烧***67的敞开的箱式深油炸锅。非动力自然通风气体燃烧***67包括气体供应导管72、与气体供应导管72流体连通的至少一个喷嘴68、与喷嘴68流体连通的喷射口70、与喷射口70流体连通的成角度的燃烧器66、连接到成角度的燃烧器66的入口空气板73、与燃烧器66流体连通的燃烧室60以及点火器80。燃烧器66终止于燃烧器面75，燃烧器面75可以恰好设置在燃烧室60内，或者以允许燃烧器面75和燃烧室60之间的小的分离的方式设置在燃烧室60附近。在任一配置中，燃烧器66与燃烧室60流体连通。应当理解的是，在采用多个燃烧室60和多个燃烧器66的本申请的那些实施例中，气体供应导管72可以作为在多个燃烧室60和燃烧器66之间分配气体的集管。

气体被供应到气体供应导管72，然后通过喷嘴68流到气体喷射口70，在那里气体与空气混合，然后向下流向成角度的燃烧器66进入入口空气板73和点火器80。点火器80使预混合气体燃烧，从而产生选择性撑角度的火焰前部81。为了有助于完全燃烧，二次空气通过入口空气板73中的二次空气开口74引入燃烧过程中。优选地，深油炸锅8在下腔室30的每一侧上包括一个集管72，每个集管72服务于三个喷嘴68、三个喷射口70、三个燃烧器66、三个空气入口板73和三个燃烧室60。

在优选实施例中，下腔室30具有尺寸约为1.0ft²-1.5ft²的左壁36和右壁38，从而产生两到三平方英尺的总侧面传热面积。左壁36和右壁38所需的热量输入是通过来自燃烧***67的对流和辐射来实现的，辐射提供了大约三分之一的总热量传递，而对流提供了剩余的热量传递。左壁36和右壁38中的每一个在重烹饪条件下向烹饪油传递约5kW至9kW(或每小时20000至30000Btu)。

为了进一步优化热传递，每个燃烧室60的外壁覆盖有一层或多层高温隔热材料64。隔热材料64具有低热容量和高热传递电阻，但仍然是紧凑的以适合深油炸锅8的空间体积。优选地，使用隔热材料64来保持每个燃烧室60的热分布，使得每个燃烧室60不会恢复到下腔室30的平均壁温度。在给定温度的二次传热关系(例如，q”(W/m²⁾＝εδ(T⁴s-T⁴sur))的情况下，恢复到下腔室30的平均壁温度大大减少了对油炸箱12的辐射。

现在具体参考附图中的图4，图示了燃烧室60的一种可能的组装方法。燃烧室60固定至下腔室30的左壁36和右壁38。每个燃烧室60基本上水平地从前壁32延伸到后壁34，每个燃烧室60具有入口部56和出口部58。每个燃烧室60优选地是附接到下腔室的左壁36或右壁38的C形矩形壳体。举例来说，如果仅使用一个燃烧室60，则燃烧室60将是三侧C形壳体，当燃烧室60固定到其上时，左壁36或右壁38形成第四侧。在油炸箱12的每侧上使用多个燃烧室60的情况下，每个燃烧室60将具有三个内表面，其中第四侧由上述左壁36和右壁38形成。可以采用各种制造工艺，因此多个腔室可以共用一个内壁。矩形燃烧室60被密封(除了在入口处和出口处)，使得流过每个燃烧室60的热气被限制在这样的燃烧室60内。此外，除了C形配置之外，还可以使用各种配置。例如，燃烧室60可以配置为半圆形或半椭圆形的腔室，其开口部固定到左壁或右壁36、38。

腔室60的每个出口部58与排气导管或烟道35流体连通(参见图1和图3)。在优选实施例中，六个燃烧室60固定在下腔室30上，在左壁36和右壁38中的每一个上有三个燃烧室。该描述是说明性的而非限制性的，因为深油炸锅8可以用多于或少于六个的燃烧室60来实践。例如，对于LVF实施例，可以使用更少和/或更小的燃烧室60。

为了更高的温度操作和快速响应，每个燃烧室60优选地由薄壁高温金属制成，例如既经济又耐用的可选地，也可以选择铸造陶瓷壳体或分段高温金属内衬。优选地，每个燃烧室60的高度大约为2英寸，从而在油炸箱12的左壁36和右壁38与燃烧室60之间产生紧密的辐射耦合。但是，其他高度，包括1英寸、3英寸、4英寸、5英寸及以上也包括在本申请中。围绕燃烧室60的高温隔热材料64保持主传热区超过1000°F。优选地，隔热材料64包括高温气凝胶隔热材料，该高温气凝胶绝热材料使到达周围区域的热损失最小化，并将燃烧室60的外壁保持在燃烧室60与左壁36和右壁38之间的期望辐射热传递所需的高温。

现在具体参考附图中的图5A和5B，描绘了成角度的燃烧器66、燃烧器面75和火焰前部81的独特配置和功能。在优选实施例中，每个燃烧器面75具有大约1英寸宽乘3英寸高的区域，并且具有大约3kW至5kW(或12000Btu/hr至14000Btu/hr)的燃烧速率，燃烧热释放体积超过50in³。优选地，每个喷嘴68在3.5英寸水柱的压力下操作，使得每个喷嘴68能够夹带50％-60％的一次空气。优选地，每个燃烧器66的主体的长度为6英寸至7英寸，允许燃料流和一次空气的良好混合。由于夹带的一次空气的量，在燃烧器面75的周边引入二次空气的情况下产生相对紧凑的一次火焰。优选地，二次入口空气板73控制引入火焰的二次空气的量。优选地，将预混合的气体和空气引入燃烧器66中并由点火器80点燃。此后，二次空气通过二次空气开口74引入燃烧器66，从而允许完全燃烧。

燃烧器66配置有向下的角度，允许一次空气/气体混合物沿燃烧器66向下流动到基本垂直的燃烧器面75，然后以向下的角度接触燃烧室60的底壁(见图5B)。火焰前部81的这种向下的角度通常是由于气流的动量造成的。火焰前部81的这种独特的选择性倾斜有助于燃烧室60保持尽可能热，同时保持最高温度分布。燃烧器66的向下定向角度和由此产生的向下定向火焰前部81使得热燃烧气体流与燃烧室60的底部更大接触，保持更长的停留时间，从而增强到烹饪介质22的热传递。

可选地，燃烧器66可以配置成具有向上的角度，从而允许一次空气/气体混合物沿燃烧器66向下流动到基本上垂直的燃烧器面75，然后以向上定向角度接触燃烧室60的顶壁。燃烧器66的这种向上定向角度的配置如图10的实施例所示。火焰前部81的这种向上定向角度通常是由于气流的动量造成的。火焰前部81的这种选择性倾斜有助于燃烧室60保持尽可能热，同时保持最大温度分布。燃烧器66的向上定向角度和由此产生的向上定向火焰前部81使得热燃烧气体流与燃烧室60的顶部的更大接触，保持更长的停留时间，从而增强到烹饪介质22的热传递。

可以利用燃烧器66的各种其他方位角，以增强到烹饪介质22的热传递。因此，通过公开火焰前部81的向下和向上的角度，申请人并不旨在限制燃烧器66的火焰前部81定向角度的可能性。

来自燃烧产物的对流和辐射提供到下腔室30的左壁36和右壁38的热传递。如本文所用，“燃烧器倾斜角”被定义为从燃烧器面75到与燃烧器面75相邻的左壁36和右壁38的表面(例如，垂直设置的侧表面)的法向矢量之间的夹角。零度的燃烧器倾斜角表示燃烧过程平行于壁36、38发生。对于大于零度的燃烧器倾斜角，火焰前部81与右壁38和左壁36紧密接触。

如图5A所示，点燃的燃烧气体通过燃烧器66以大于零度的燃烧器倾角朝向左壁36和右壁38。燃烧器66根据选定的燃烧器倾斜角朝向壁36、38倾斜，使得来自湍流燃烧过程的热气与左壁36和右壁38紧密接触。燃烧器倾角在5°和15°之间的火焰前部81可以实现完全燃烧，并且还可以“附着”在左壁36和右壁38上，从而产生更高的对流传热递效率。图5A示出了大于零度的燃烧器倾斜角。

再次参考图3，燃烧室60从水平轴线以拔模角62向上偏置。向上的拔模角与水平轴线的夹角大于零度，并且在烟道35相对较冷的启动条件下促进有效燃烧。拔模角62能够实现小的正拔模，并通过增加浮力效应来促进热气的流动。尽管大于0度且小于15度的拔模角(因为这些角度促进了小的正拔模)是优选的，但可以使用大于15度的拔模角。

燃烧室60具有三个独立的区或区域：燃烧区90、第一传热区95和第二传热区98。燃烧区90为一次和二次气体燃烧提供了足够的体积。燃烧器66是使用小于100％化学计量空气的部分预混燃烧器。因此，一次燃烧空气在燃烧区90上游与气态燃料混合。在燃烧器66中，一次空气水平设定燃烧速率，并因此限定大致的燃烧体积和形状。为了驱动燃烧器66的燃烧反应完成，将额外的二次空气引入燃烧体积中。通常，二次空气以超过化学计量要求的100％-150％的量供应给燃烧过程。

燃烧过程是通过具有来自燃烧器66的短而紧凑的火焰的火焰前部81来完成的，燃烧过程的大部分是在燃烧室60的前大约20％的长度内的燃烧区90中完成的。这允许热气体与壁36、38的最大接触。燃烧区是燃烧室60内与燃烧气体相关联的体积。燃烧区的大小和形状由燃料输入率、一次空气数量、二次空气数量和混合效率决定。

在燃烧区90内仅发生总对流热交换的一部分。来自燃烧区90的定向气体接下来进入第一传热区95。第一传热区95大约是燃烧室60长度的50％-60％。一个或多个挡板***100(参见图7、8A和8B)引导热气流绕过、穿过并流向左壁36和右壁36。挡板***100通常是由金属制成的高温部件，并且通过对左壁36和右壁38产生对流和辐射加热的燃烧气流被加热到红色到白色。可以采用各种挡板配置来实现热气流到左壁36和右壁38。挡板***100正好位于燃烧区90之外，大约在燃烧室60的中间，并且被设计成使得挡板***100不会抑制燃烧过程。由挡板***100定向的热气流在超过1100°F的温度下运行。

图8A和8B展示了两种此类说明性挡板设计。挡板配置与壳体几何形状、火焰和/或燃烧特性以及燃烧器角度紧密相连。为了以低损失的方式“抓取”和引导气流，挡板***100优选地使用一系列流动翼片或叶片112。叶片112被定位成既引导热气通过挡板***100，又引导部分气流流向左壁36和右壁38。挡板***100在气流的热部分中操作，并且将接近气流温度并且用作油炸箱12的非常有效的辐射源。如图8A所示，挡板***100可以由单片材料101配置，如图8B所示，也可以由单独的单片材料103配置。

流经燃烧室60的燃烧气体在通过挡板***100时开始冷却，在出口部58之前，燃烧室壁温度分布从大约1100°F或更高降低到大约550°F或更多。燃烧室60的锥形(参见图7)减小了燃烧室60横截面，并迫使燃烧室60热的外壁更靠近左壁36和右壁36，从而增加热传递耦合。废气然后离开燃烧室60并进入烟道35。在不逐渐变细的情况下，燃烧气体的速度在燃烧室60的长度上减小。具有恒定横截面积的燃烧室将经历与冷却流一起的局部对流传热的不期望的减少。随着气体冷却局部流动密度的增加以及由此导致的整体流速的降低导致较低的局部传热。锥形燃烧室60增加了局部流速，提高了局部对流传热系数。

燃烧器66可以通过一个标引片59保持在适当的位置。如附图中的图8A和8B所示，在这些实施例中，燃烧室60的锥形是弯曲的。对流热交换发生在燃烧室60的燃烧区90中，辐射和对流热交换出现在第一传热区95中，以及以对流形式的热传递发生在第二传热区98中。如图所示，燃烧区90约为燃烧室60长度的20％，第一传热区95约为燃烧室60的50％-60％，以及第二传热区98约为燃烧室60长度的20％-30％。废气通过出口部58离开燃烧室并进入烟道35。烟道35是离开燃烧室60的热气的收集点，并将来自深油炸锅8的废气排放到大气中。尽管大部分到几乎所有的热传递到油炸箱12发生在燃烧室60内，但少量有益的热传递发生在下腔室30、后壁34和烟道35之间。

现在还参考图6、图7、图8A和图8B，说明了燃烧室60的替代配置，包括外部(图7、8A、图8B)和非外部(图6)锥形实施例。燃烧室60优选具有约12英寸至14英寸的长度102、约1英寸至1.5英寸的高度104和约2英寸的宽度108(对于图7、8A和8B所示的锥形实施例)，其中宽度尺寸是相对于入口部56处的燃烧室宽度。对于外部逐渐变细的实施例，宽度108在出口部58处渐缩至大约1英寸至1.5英寸。

可以使用使燃烧室60的体积变细或减小的各种方法。例如，径向逐渐减小(见图8A和8B)、成角度的逐渐减小(参见图7)或其组合可用于锥形燃烧室60。虽然所描述的示例是为了说明的目的而提供的，但是也可以采用其他逐渐减小的方法，并且本申请涵盖了这些方法。例如，可调节或固定的偏转器125可以安装在燃烧室60内或至少部分安装在燃烧室内，从而减小燃烧室60的体积。可调节偏转器125(参见图6)可与深油炸锅8的控制***连接，并可根据性能要求和/或编程进行打开或关闭。可选地，偏转器125可以被手动控制。尽管图6的燃烧室60(即具有恒定横截面积)功能良好，但图7的成角度的渐缩的燃烧室60(即具有选择性减小的横截面积)优选用于深油炸锅8。由于渐缩而产生的可用压力没有过度限制，也不会阻塞或减少二次气流。

本申请的自然通风燃烧***提供了显著的优点，包括但不限于：1)消除了穿过油炸箱的热交换管；2)消除了与油炸锅中的管道相关的可靠性和维护问题；以及3)消除了现有电力高效开放式炸锅中所需的昂贵的控制***、鼓风机和其他装置。

现在参考附图中的图9，图示了根据本申请的深油炸锅8′的替代实施例。在本实施例中，燃烧室60′通常在前壁48′和后壁50′之间垂直定向。深油炸锅8′包括油炸箱12′，其大小可容纳一个或多个篮子21′和烹饪介质22′(例如油或起酥油)。深油炸锅8′是落地油炸锅，其中油炸箱12′配置成容纳35磅至50磅的烹饪介质22′，具有大约14英寸宽、14英寸长和6英寸深的烹饪体积。优选地，油炸箱12′的体积用来装两个或多个食品篮21′。

深油炸锅8′是具有自然通风(非动力)气体燃烧***67′的敞开的箱式深油炸锅。非动力自然通风燃烧***67′包括气体供应导管72′，至少一个与气体供应导管72′流体连通的喷嘴68′，与喷嘴68′流体连通的喷射口或泵70′，与喷射口70′流体连通的大致垂直的燃烧器66′，连接到燃烧器66′的入口空气板73′，与燃烧器66′流体连通的燃烧室60′和点火器80′。燃烧器66′终止于燃烧器面，燃烧器面恰好设置在燃烧室60′内，或以允许燃烧器面75′和燃烧室60′之间的小的分离的方式设置在燃烧室内60′附近。在任一配置中，燃烧器66′与燃烧室60′流体连通。气体被供应到气体供应导管72′，然后通过喷嘴68′流到气体喷射口70′，在那里气体与空气混合，然后向上流到燃烧器66′，到达入口空气板73′和点火器80′。点火器80′使预混合气体燃烧，产生大致垂直的火焰前部81′。为了有助于完全燃烧，二次空气通过入口空气板73′中的二次空气开口引入燃烧过程。优选地，深油炸锅8′在下腔室30′的每一侧上包括一个集管72′，每个集管72′服务于三个喷嘴68′、三个喷射口70′、三个燃烧器66′、三个空气入口板73′和三个燃烧室60′。

热燃烧气体移动通过燃烧室60′，与挡板***100′相互作用，在上升并收集在与烟道35′流体连接的水平收集室121中之前，可能受到如前所述的渐缩或偏转的影响。可选地，燃烧室60′可以配置成不具有锥形和/或偏斜的狭窄通道，因为使热气体移动通过室60′并进入收集室21所需的原动力是由于热气体的自然垂直流动(热空气上升)而实现的。收集室121固定在过渡壁52′、54′上。尽管进入收集室121的燃烧气体是冷却的，但它仍然可以直接向过渡壁52′、54′提供二次热量。

现在参考附图中的图10-图13，示出了本申请的两个附加的替代实施例。图10和图11描绘了敞开的箱式自然通风(非动力)气体-燃烧式深油炸锅，该深油炸锅具有具有大致垂直的侧壁的下腔室，其中燃烧室凹嵌入侧壁中。图12和图13描述了具有成角度的侧壁的下腔室的敞开的箱式自然通风(非动力)气体-燃烧式深油炸锅，其中燃烧室凹嵌入到成角度的侧壁中。图10-图13中所示的深油炸锅在形式、功能、操作和效率上与图1-图8B中的深油炸锅8相似。因此，尽管在图10-图13的实施例中使用了深油炸锅8，但这里并没有针对这些实施例显示和描述深油炸锅8的所有部件。

在图10和图11的实施例中，深油炸锅308包括形成油炸箱312的壳体的矩形金属壳体。壳体优选地包括左侧壁、右侧壁、后壁、成角度的搁架311和前壁。前壁容纳控制装置，并且优选地是可拆卸的和/或铰接的，以允许接近壳体内的控制线路和其他设备。深油炸锅308是一种高效、低成本的用于加热流体和烹饪介质(如油或起酥油)的加热装置。油炸箱312的尺寸设定为容纳一个或多个篮子321和烹饪介质322(例如油或起酥油)。与深油炸锅8一样，深油炸锅308可以被配置为低容量油炸锅(LVF)。

油炸箱312包括下腔室330、过渡区342和烹饪区343。烹饪区343与过渡区342和下腔室330流体连接。下腔室330包括相对的前壁332和后壁334、相对的左壁336和右壁338、底壁339以及大直径排油口340。优选地，前壁332和后壁334以及左壁336和右壁338基本上是垂直的，而底壁339是弯曲的。底壁339形成冷区345，并且其配置和尺寸允许快速且容易的手清洁。冷区345位于下腔室330下方，并且与油炸箱312的剩余的大部分油相比是相对冷且静止的区域。

过渡区342包括成角度的壁352、354。烹饪区343包括相对的侧壁344、346、前壁348和后壁350，侧壁344、346优选地是基本垂直的。下腔室330的左壁336和右壁338通过过渡区342的相应的成角度的壁352、354连接到烹饪区343的相应的侧壁344、346。气体燃烧过程产生烹饪介质322的加热并且主要发生在下腔室330的侧壁336、338处。加热的空气和燃烧过程的其他副产物与下腔室330的侧壁336、338的外表面流体接触。

深油炸锅308是具有自然通风(非动力)气体燃烧***367的敞开的箱式深油炸锅。非动力天然通风气体燃烧***367包括气体供应导管372、与气体供应导管376流体连通的至少一个喷嘴368、与喷嘴368流体连通的喷射口370、与喷射口370流体连通的成角度的燃烧器366、连接到成角度的燃烧器366的入口空气板373以及点火器。燃烧器366终止于燃烧器面，该燃烧器面可以恰好设置在燃烧室360内，或者以允许燃烧器面和燃烧室360之间的小的分离的方式设置在燃烧室360附近。在任一配置中，燃烧器366与燃烧室360流体连通。应当理解的是，当采用多个燃烧室360和多个燃烧器366时，气体供应导管372可以作为在多个燃烧室360和燃烧器366之间分配气体的集管。

在图10和图11的实施例中，燃烧器366向上成角度。此外，燃烧器366还可以朝向下腔室330的左壁336和右壁338的外表面向内成角度。然而，应当理解的是，燃烧器366可以与燃烧器66一样向下和/或向内成角度。气体被供应到气体供应导管372，然后通过喷嘴368流到气体喷射口370，在那里气体与空气混合，然后向上流动到成角度的燃烧器366，到达入口空气板373和点火器。点火器使预混合气体燃烧，产生类似于火焰前部81的选择性向上成角度的火焰前部381。为了帮助完全燃烧，二次空气通过入口空气板373中的二次空气开口374引入燃烧过程。优选地，深油炸锅308包括在下腔室330的每一侧上的一个集管372，每个集管372服务于三个喷嘴368、三个喷射口370、三个燃烧器366、三个空气入口板373和三个燃烧室360。

为了进一步优化热传递，每个燃烧室360的外壁覆盖有一层或多层高温隔热材料。隔热材料具有低热容量和高热传递电阻，但是仍然是紧凑的以适合深油炸锅308的空间体积。优选地，使用隔热材料364来保持每个燃烧室360的热分布，以使得每个燃烧室360不会恢复到下腔室330的平均壁温度。在给定温度的二次传热关系(例如，q”(W/m²)＝εδ(T⁴s-T⁴sur))的情况下，恢复到下腔室330的平均壁温度大大减少了对油炸箱312的辐射。

燃烧室360固定到下腔室330的左壁336和右壁338。每个燃烧室360基本上水平地从前壁332延伸到后壁334，每个燃烧室360具有入口部356和出口部358。燃烧室360被密封的(除了在入口和出口处)，以使得流过每个燃烧室360的热气被限制在这样的燃烧室360内。

如本文所使用的，术语“润湿区域”是指与烹饪介质322具有热交换关系的表面。在该实施例中，燃烧室360凹嵌入侧壁336、338内，从而部分地包围燃烧室360。尽管在图10中，燃烧室360从前壁332到后壁334显示为基本水平，但燃烧室360也可以以所选的大于零度的拔模角(例如图3中的拔模角62)从水平轴线向上倾斜。

如图11所示，侧壁336、338在燃烧室360附近成角度并弯曲，这允许燃烧室360嵌入下腔室330，从而增加侧壁部386、387、388和389处的润湿面积。此外，形成侧壁336、338以部分凹嵌入燃烧室360，增加了燃烧室360的热传递润湿周边，并具有减少燃烧室360外侧壁面积的额外益处。如图所示，与侧壁336、338直接接触的燃烧室360的面积增加，并且燃烧室360中的壁部390、391、392、393、394和395与侧壁336、338成直接热传递关系。作为附加的优点，利用这种配置，燃烧室360的外侧壁面积的减小需要较少的隔热。由于在弯曲386、387、388和389处燃烧室360需要较少的隔热，因此，该实施例改善了到烹饪介质的热传递，并降低了制造投入成本。如本文所用，术语“形成”和“成形”指的是改变和/或成形侧壁336、338以将燃烧室360凹嵌入下腔室330的任何方法，包括通过制动压力机成形的焊接截面件，以及允许燃烧室360装配在侧壁336和338的凹嵌入部分内的任何其他装置。

图12和图13的实施例与图10和图11的实施例基本相似，不同之处在于下腔室330的垂直侧壁336、338已被成角度的侧壁436、438取代，这些侧壁从顶部到底部倾斜，从而形成顶部比底部宽的V形下腔室430。这种配置增加了额外的优点，因为下腔室430的内表面积略微增加并且下腔室430的体积增加。

为了促进下腔室430和冷区345的清洁的容易性，燃烧室360的凹嵌入通道形成有倾斜表面和半径弯曲，而不是尖锐的褶皱。因此，斜面很容易刷干净。侧壁436、438的面向上的倾斜部分394、395、396和397是陡峭的，以促进食物颗粒容易地通过冷区345而不沉淀在侧壁436、438的内表面上。下腔室430的侧壁436、438从垂直方向下倾或倾斜，从而增加了通向下腔室430的开口，从而允许更好地接近以在凹入区域周围进行刷洗或用手擦拭。成角度的侧壁436、438使用典型的金属板成形工具(例如计算机控制的压力制动器)容易地制造。

应该理解的是，下腔室430的倾斜侧壁也可用于燃烧室不凹嵌入成角度的侧壁436、438中的替代实施例中。在这样的替代实施例中，侧壁436、438将是倾斜的但是是直的。因此，如图2的实施例所示，燃烧室360将与侧壁436、438的外表面进行热传递连通。因此，在横向方向上，下腔室430在下腔室430与过渡区342连接的上端处比在下腔室4.3与冷区345连接的下端处宽。

尽管燃烧室60和360在此已经被描述并显示为分别固定到侧壁36、38、336、338、436和438，但是应当理解，附加的燃烧室60、360也可以固定到过渡段42和342的过渡壁52、54、352和354的外表面，分别从前壁48和348延伸到后壁50和350。

现在参考附图中的图14-图15，示出了本申请的另一个替代实施例。如本文所用，术语“动力”是指深油炸锅燃烧***，在该***中，通过热气体和周围大气条件之间的非自然压差来实现引起燃烧和废气流动的原动力。

深油炸锅308的各种配置可以利用动力，并且申请人不旨在受到本文的示例的限制。例如，申请人已经提出了基本平行的侧壁36、38、336、338和垂直的侧壁436、438。另外，深油炸锅308可以在下槽30、430的每一侧具有任意数量的燃烧室360。已经描述了结合槽几何形状(基本平行的槽侧壁和基本平行的侧壁)和每侧燃烧室的数量(无论是每侧一个还是多个)的各种配置。其他配置也是可能的，并且同样，申请人不旨在通过所列出的实例来限制申请人的发明的范围。

动力可以迫使燃烧气体和废气通过***，或者可以拉动燃烧气体和废气穿过燃烧和排气***，并且可以包括一个或多个风扇、鼓风机电机、真空***、引风机以及向燃烧和排气施加动力所需的任何其他部件。

如图13所示，鼓风机电机501用于向燃烧气体和烟道气体79施加动力。原动力(施加到烟道35的出口端的吸力)允许燃烧器366和燃烧室360在略低于大气压或低于大气压的压力下操作。因此，可以使用廉价的、通常水平定向且部分预混的燃烧器366，或者传统的燃烧器，例如在喷射燃烧器中。这种燃烧器既简单又便宜。

此外，施加到燃烧气体和废气的原动力允许燃烧室360被简化并且变得更便宜。完全预混的燃烧器(例如，红外线)、挡板、导流器和分离的二次翅片对流传热元件可以通过将原动力引入到固定在槽壁436、438外部的基本水平的燃烧室而消除。

喷射燃烧器产生短而紧凑的火焰，并且在腔室360内的气体燃烧在腔室360长度的大约前20％内完成。气体的这种有效燃烧允许热燃烧气体与槽侧壁436、438的最大接触，并且在燃烧室360的入口周边附近引入二次空气产生具有高传热能力的高度湍流的燃烧气流。

引入原动力可以减少燃烧室的流动面积(横截面)，增加局部流速并提高局部对流热传递系数hc(Btu/hr-ft²-F)。给定鼓风机501的压力/抽吸可用性，燃烧室360可以在深度上基本变窄，以通过在气体冷却时加速热气流来促进对流热传递。

本文所述的动力可推动或拉动热燃烧气体和废气通过限制性流动回路，实质上增强对流和辐射热传递到槽侧壁436、438。

显然，已经描述和说明了具有显著优点的发明。尽管本申请以有限数量的形式示出，但它不限于这些形式，而是在不脱离其精神的情况下可进行各种改变和修改。

Claims (19)

1.一种深油炸锅，包括：

用于容纳烹饪介质的油炸箱，所述油炸箱包括：

烹饪区；以及

位于所述烹饪区下方的下腔室，所述下腔室包括：

前壁和后壁；以及

右侧壁和左侧壁；以及

燃烧***，所述燃烧***包括：

至少一个用于接收和分配燃烧气体的气体供应导管；

与所述至少一个气体供应导管流体连通的至少一个部分预混合燃烧器；

至少一个与所述至少一个燃烧器流体连通的大致水平的燃烧室，所述燃烧室耦合到所述下腔室的所述右侧壁或所述左侧壁的外表面，以与所述右侧壁或所述左侧壁的外表面传热连通；以及

至少一个用于向所述燃烧气体施加动力的鼓风机***；

其中所述燃烧气体被引向所述下腔室的所述右侧壁和所述左侧壁。

2.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述鼓风机***包括以下中的至少一个：

鼓风机电机；

风扇；以及

引风机。

3.根据权利要求2所述的深油炸锅，其中，所述鼓风机***耦合到所述油炸箱的烟道。

4.根据权利要求2所述的深油炸锅，其中，所述鼓风机***允许所述至少一个燃烧器在低于大气压的压强下运行。

5.根据权利要求2所述的深油炸锅，其中，所述鼓风机***允许所述至少一个燃烧室在低于大气压的压强下运行。

6.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述至少一个燃烧室嵌入所述左侧壁或所述右侧壁。

7.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述下腔室在横向方向上的上端比下端宽。

8.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述至少一个燃烧器是喷射燃烧器。

9.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述燃烧器从所述气体供应导管以选定的垂直角度沿大致向下的方向延伸，然后在进入所述燃烧室之前沿大致水平的方向倾斜。

10.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述燃烧器从所述气体供应导管以选定的垂直角度沿大致向上的方向延伸，然后在进入所述燃烧室之前沿大致水平的方向倾斜。

11.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述燃烧器向内朝向所述下腔室的外表面倾斜。

12.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，至少一个燃烧器是多个燃烧器，所述多个燃烧器位于所述下腔室的每一侧；以及

其中，所述至少一个大致水平的燃烧室是多个大致水平的燃烧室，所述多个大致水平的燃烧室位于所述下腔室的每一侧。

13.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述燃烧室从入口部分到出口部分相对于水平面具有向上的拔模角。

14.根据权利要求1所述的深油炸锅，其中，所述燃烧室从入口部分到出口部分向内逐渐变细。

15.一种深油炸锅，包括：

用于容纳烹饪介质的油炸箱，所述油炸箱包括：

烹饪区；以及

位于烹饪区下方的下腔室，所述下腔室包括：

前壁和后壁；以及

右侧壁和左侧壁；以及

用于分配燃烧气体的燃烧***，所述燃烧***包括：

多个右侧燃烧室，所述多个右侧燃烧室连接到所述下腔室的右侧壁的外表面，以与所述右侧壁的所述外表面传热连通；以及

多个左侧燃烧室，所述多个左侧燃烧室连接到所述下腔室的左侧壁的外表面，以与所述左侧壁的所述外表面传热连通；以及

用于使所述燃烧气体移动通过所述燃烧室的装置；

其中，所述燃烧气体在进入每个燃烧室之前与空气部分预混合，并且在每个燃烧室内与二次空气混合。

16.根据权利要求15所述的深油炸锅，其中，用于使燃烧气体移动通过燃烧室的装置包括以下中的至少一个：

鼓风机电机；

风扇；以及

引风机。

17.根据权利要求15所述的深油炸锅，其中，所述右侧燃烧室嵌入所述下腔室的右侧壁中，以及所述左侧燃烧室嵌入所述下腔室的左侧壁中。

18.根据权利要求15所述的深油炸锅，其中，所述右侧壁和所述左侧壁在大致垂直的方向上基本平行。

19.根据权利要求15所述的深油炸锅，其中，所述右侧壁和所述左侧壁以V形定向相对于彼此成角度。