电池启用的颗粒烤架的制作方法

电池启用的颗粒烤架
1.相关申请的交叉引用本技术请求享有于2019年1月4日提交的美国临时专利申请第62/788,508号的权益，且通过引用将该临时申请并入到本公开中，如同在此完整阐述的那样。
技术领域
2.本公开大体上涉及烹饪烤架，并且更具体地涉及电池启用的颗粒状燃料烹饪烤架。


背景技术：

3.颗粒烤架和烟熏器自1980年代中期就已面世。其中一些最初基于授予traeger等人的美国专利第4,823,684号和授予traeger等人的美国专利第5,251,607号。在其当前状态下，颗粒烤架或烟熏器可包括料斗，木质燃料颗粒被装载到该料斗中。可提供电气驱动螺旋推运器以用于将燃料输送到燃烧室或炉膛，在该燃烧室或炉膛中典型地通过电热表面点火器来点燃燃料。可通过电风扇来向炉膛供应空气。可操纵由高温木柴火焰产生的热的气体来为通常位于炉膛上方的烹饪区域或烹饪室提供热量。
4.目前，颗粒烤架和烟熏器设有用于连接到电气插座的功率线。在没有稳定的家用a/c功率供应的情况下，如此配置的颗粒烤架或烟熏器将不能够操作。
5.需要一种用于解决以上和相关问题的系统和方法。


技术实现要素：

6.本公开的发明在其一个方面中包括一种系统，该系统具有：烹饪室，其限定用于待烹饪食物的空间；在烹饪室内的炉膛，其配置为利用颗粒状燃料来在烹饪室内提供用于烹饪食物的热量或烟；以及燃料料斗，其限定用于在递送到炉膛之前的颗粒状燃料的存储空间。由电池提供功率的螺旋推运器介于燃料料斗和炉膛之间，并配置为将颗粒状燃料从燃料料斗选择性地输送到炉膛以用于燃烧。可再充电电池选择性地为螺旋推运器提供功率。
7.该系统可进一步包括转动螺旋推运器的直流变速螺旋推运器马达。用户控件可选择性地启动变速螺旋推运器马达。一些实施例进一步包括基于用户控件以预定的操作间隔选择性地操作变速螺旋推运器马达的微控制器。微控制器可基于用户控件在不同时间以不同速度选择性地操作变速螺旋推运器马达。
8.一些实施例包括由电池提供功率并被配置为点燃炉膛内的燃料的点火器。微控制器可基于用户控件来选择性地启动点火器。该系统可包括由电池提供功率并向炉膛提供燃烧空气的风扇。风扇可由微控制器基于用户控件选择性地启动。微控制器可基于用户控件为点火器、风扇和螺旋推运器马达提供控制程序。该程序包括点火器、风扇和螺旋推运器马达都工作的至少一个阶段；只有螺旋推运器和风扇工作的至少一个阶段；以及只有风扇工作的至少一个阶段。
9.一些系统包括电池隔室，该电池隔室被固定到烹饪室并且经由微控制器提供到电
池的电气接口。可包括可在交变电流功率下操作并且被配置为对电池再充电的电池充电器。
10.本公开的发明在其另一方面包括一种具有烹饪室的系统，从其中的炉膛向该烹饪室提供用于在烹饪室内制备食物的热量和烟。烹饪室外的燃料料斗用于接纳颗粒状燃料。该系统还包括：螺旋推运器，其在被螺旋推运器马达转动时可操作以将燃料从燃料料斗移动到炉膛中；点火器，其与炉膛相关联，用于点燃炉膛中的燃料；以及风扇，其将处于正压下的燃烧空气提供到炉膛中。该系统还包括为螺旋推运器马达、点火器和风扇提供功率的电池。控制电路控制从电池到螺旋推运器马达、点火器和风扇的功率。用户控件用于启动控制电路。
11.在一些实施例中，螺旋推运器马达是变速直流马达。控制电路可包括微控制器，该微控制器根据由用户控件选择的程序选择性地操作螺旋推运器马达、点火器和风扇。微控制器可根据用户所选择的程序来分阶段选择性地操作螺旋推运器马达、点火器和风扇，其中该程序具有点火器、风扇和螺旋推运器马达都工作的至少一个阶段；只有螺旋推运器和风扇工作的至少一个阶段；以及只有风扇工作的至少一个阶段。
12.本公开的发明在其另一方面中包括一种方法，该方法包括在料斗中接纳颗粒状烹饪燃料，将颗粒状燃料从料斗移动到炉膛，以及在炉膛中燃烧颗粒状燃料以在烹饪室内产生烟和热量。颗粒状燃料由螺旋推运器移动，该螺旋推运器由变速马达转动，该变速马达由电池提供功率。
13.在一些实施例中，该方法包括利用由电池提供功率的点火器点燃炉膛中的颗粒状燃料。该方法还可包括利用由电池提供功率的风扇将加压燃烧空气提供到炉膛中。
14.该方法还可包括分阶段地操作螺旋推运器、点火器和风扇，这包括：点火器、风扇和螺旋推运器马达都工作的至少一个阶段；只有螺旋推运器和风扇工作的至少一个阶段；以及只有风扇工作的至少一个阶段。
附图说明
15.图1是根据本公开的方面的电池启用的以颗粒为燃料的烤架的正面透视局部视图。
16.图2是根据本公开的方面的电池启用的以颗粒为燃料的烤架的端部透视局部视图。
17.图3是根据本公开的方面的电池启用的以颗粒为燃料的烤架的局部剖切透视图。
18.图4是根据本公开的方面的电池启用的以颗粒为燃料的烤架的多个构件之间的关系的示意图。
19.图5是根据本公开的方面的烤架在第一操作模式下的电功率消耗随时间变化的图表。
20.图6是根据本公开的方面的烤架在第二操作模式下的电功率消耗随时间变化的图表。
21.图7是根据本公开的方面的烤架在第三操作模式下的电功率消耗随时间变化的图表。
具体实施方式
22.结合颗粒烤架或烟熏器来说，对电功率的需求可被视为包括对于燃烧空气的连续或间歇需求(取决于产品何时或如何操作)，以及对螺旋推运器进料和点火的间歇需求(螺旋推运器进料和点火通常在发生频率上联系在一起)。可采用可变的开/关周期来获得不同的加热速率。在多个实施例中，操作期间的峰值功率需求大约在250至300瓦特。
23.因为颗粒烤架和烟熏器通常用于2至8小时的长烹饪周期，所以完成烹饪周期所需的总能量可能大约为500瓦特小时。这完全超出了市售原电池单元(不可再充电电池)的容量。因此，习惯上利用来自家用电路的110
‑
120v的a/c功率。这给其带来了许多缺点，包括难以使烤架或器具位于适当的家庭位置。有时，由于弄脏房屋、烟吸入房屋或其它原因，靠近房屋结构使用的颗粒炊具或烤架产生的烟是不受期望的。由于所需要的长度以及在雨天或潮湿的室外环境中操作的原因，还存在变得难以对电线进行管理或潜在地不安全的担忧。当然，这样的器具不能在功率短缺的情况下操作，也不能在没有a/c功率的偏远位置操作(如周末旅行或体育赛事)。此外，a/c变速驱动器可具有高昂的成本，而因此无法实现或无法有成本效益地实现某些操作状态。
24.本公开的多个实施例解决了已知缺点，如在下列非限制性示例中所描述的那样。现在参考图1，示出了根据本公开的方面的以颗粒为燃料的烤架100的正面透视局部视图。还在图2中以端部透视局部视图示出了烤架100。烤架100包括包含炉膛(406，图4)的火箱或烹饪室102，该炉膛燃烧燃料颗粒(例如木柴颗粒)来产生用于烹饪肉类和其它食物的热量和烟。可利用盖子104或其它可打开的覆盖物来覆盖火箱102，如在本领域中所已知那样。在多个实施例中，盖子104可被铰接，且/或可以能够一次在用户可选择的多个区段中打开。在一些实施例中，火箱102和盖子104一起形成大体上的圆柱形或桶形形状。
25.在火箱102和/或盖子104内，限定了烹饪空间202，在该烹饪空间中进行食物制备，诸如烹饪和烟熏。食物支承表面或炉篦204也可在空间202内，可能由火箱102支承在炉膛406上方。火箱102可支托在一个或多个腿部105上。在一些实施例中，腿部105中的一个或多个可带有轮，以易于移动或运输烤架102。
26.颗粒进料料斗系统106可将燃料颗粒选择性地引入到火箱102和炉膛中，从而提供用于加热烤架100和/或提供烟的持续燃烧燃料源。注意，用语“选择性”或“选择性地”表示能够执行该操作但其可能不是连续或不间断地发生。料斗系统106可包括燃料料斗108和一个或多个用户控件旋钮110。现在还参考图3，示出了颗粒进料料斗系统106的局部剖切透视图以揭示螺旋推运器302，该螺旋推运器302将燃料颗粒从料斗108的底部选择性地推入到火箱102(画面外)和炉膛中。
27.螺旋推运器302可由电马达304驱动，该马达响应经由控制旋钮110的用户输入。应当理解，多个内部控制机构可与用户可接近的一个或多个控制旋钮110相关联。非限制性地，这些可包括继电器、电位器、开关、数字或模拟电子控制机构以及其它机构，如在本领域中所已知那样。还应当理解，除了旋钮之外，用户可接近的其它控制机构也能够被用于控制或使用与烤架100相关联的多个功能。这些可包括但不限于开关、滑块、按钮和数字控制机构，如在本领域中所已知那样。如所描述的那样的电子显示器或附加控制装置可被安装在与控制旋钮110相同的表面上。
28.在一些实施例中，微控制器或微处理器418可被编程或以其它方式配置成基于来
自控制旋钮110或其它用户控件的输入来控制烤架100的操作。如在本领域中所已知的那样，多个继电器、放大器、电阻器和其它构件可允许微处理器418与烤架100的电动构件对接或控制烤架100的电动构件，以及将所述烤架100的电动构件与电池402选择性地连接或断开。在一些实施例中，微处理器418被配置为向多个构件(例如，马达304、414)施加可变功率或电压以控制操作速度。在一些实施例中，微处理器418可被视为控制电路，也可利用模拟构件来实现其功能性。
29.在一些实施例中，马达304可在通用家用交变电流和电压(例如，美国的110v, 60hz、欧洲的220v, 50hz等)下操作。在其它实施例中，马达304是dc(直流)马达并且可采用ac/dc(交变电流到直流)转换器(未示出)。马达304也由电池(例如，402，图4)可选择性地提供功率。如下文所进一步详细论述的那样，电池和可能的充电构件可被存储在烤架100中或集成于烤架100。为此，可提供安全存储位置306作为颗粒进料料斗系统106的部分或在烤架100上其它地方提供安全存储位置306。存储位置(如这里在一个特定实施例中所示出的那样)在容纳控制旋钮110的面板的正下方。可使该位置306合适地耐候或防水，使得天气或雨水不会损坏敏感的电气构件或将不会倾向于导致短路或其它故障。位置306也可离火箱102足够远，使得倾向于不存在足够的加热来损坏构件。在一些实施例中，为了额外的安全性而提供电池和电子存储位置306的热绝缘。在一些实施例中，提供了用户接近门(未示出)，其允许用户更换电池或保养与颗粒进料料斗系统106相关联的其它电子构件。存储位置306也可方便地位于对于许多用户来说的大约腰部高度处。
30.现在参考图4，示出了电池启用的以颗粒为燃料的烤架100的示意图400。在这里，可看到螺旋推运器302将燃料(例如，呈颗粒形式的燃料)从料斗108选择性地进料到炉膛406中(该炉膛406在火箱102中)。控制旋钮110通过电池402为马达304选择性地提供功率。电池402可具有与其相关联的充电器404。这些构件可存储在存储位置306中，从而允许电池402就地充电。
31.用户可经由旋钮110或其它控件来选择多个控制方案或程序。例如，可如由用户在控制旋钮110上所选择的那样基于火箱102内部的温度来以恒温方式控制马达304和螺旋推运器302。在其它实施例中，螺旋推运器302可基于时控方式操作(例如，开启10秒，关闭70秒等)。占空比可经由旋钮选择，其中更频繁地为炉膛406加燃料导致火箱102中的火更热和/或烟更多。在一些实施例中，用户可使用旋钮110或其它控件来选择多个控制机构和操作程序。在一些实施例中，螺旋推运器302可在不同的速度下连续地操作(例如基于用户控件和/或火箱102的温度)。
32.在一些实施例中，马达304是dc马达并且可具有变速能力。在使用dc设置的情况下，电池402的电压可为60到80伏或更低。在一些实施例中，烤架100可直接在ac(交变电流，如来自插座的交变电流)功率下操作。在一些这样的实施例中，为了使烤架100操作，电池402不需要充电或甚至不需要存在。如果马达304是dc马达，则在这样的实施例中，当电池不能够向马达304供应dc功率时，可利用ac/dc转换器(未示出)。
33.如所示出的那样，电池402设有机载充电器404，其能够经由家用a/c功率为电池402充电。在这样的情况下，烤架100可在远离功率源的情况下操作。在一些实施例中，电池402可由用户更换。这可允许用户将耗尽的电池简单地更换为新电池。在这样的情况下，在存储区域306内或在固定到烤架100的任何其它位置可不包括充电器404。例如，充电器404
可被保持在室内，或被保持在插座附近的任何其它的方便位置。在进一步的实施例中，可在烤架100内选择性地存储和/或操作充电器404。在这样的情况下，当不方便或不期望给烤架100内的电池402充电时，用户可移除充电器404。
34.在进一步的实施例中，电池充电器402与装配到存储空间306中或装配到烤架100上的其它地方不兼容，并且必须以与烤架100分开的方式来完成充电。在这样的情况下，烤架100可能根本不设有功率线。然而，在其它实施例中，烤架100设有仅当电池未被安装在器具中时才可接近的a/c连接(例如，电池可物理地阻挡a/c连接位置)。与本公开的系统和方法兼容的电池还可经由(在烤架100中/上或其它地方的)太阳能或其它低碳能源进行再充电。
35.单个电池402被示出，但是应当理解的是，如果需要，可使用多个电池。还应当理解的是，电池402内可具有多个电池单元，使得可实现比具有给定电池化学性质的单个电池单元更高的电压。电池402可利用锂离子化学性质。在一些实施例中，使用其它电池化学性质。烤架100也可被配置为使得单个电池提供用以操作的必需功率，但是多个电池可能以操作的方式连接以提供更长的运行时间。在一些实施例中，烤架100能够使用具有不同容量的电池(例如，在一定电压范围内的不同电压，和/或提供不同瓦特小时并因此提供不同运行时间的电池)来操作。
36.在一些实施例中，可使用与其它装置兼容的电池连接器。因此，除了烤架100之外，电池402还可用于多种应用。例如，电池402可用于为烤架100提供功率，但然后可用于为野营灯、电动工具或另一种装置提供功率。
37.应当理解，电池402(或多个电池，如果存在多个电池的话)可为除螺旋推运器302之外的与烤架100相关联的构件提供功率。例如，由电马达414驱动的燃烧风扇410可将处于正压下的空气大体上提供到火箱102中，并且特别是炉膛406中，以保持颗粒燃料的恰当持续燃烧。在其它实施例中，也可利用其它风扇(例如，用以提供来自料斗108和/或螺旋推运器302并且进入或朝向炉膛406的正压空气流动的风扇)。与烤架100一起利用的每个风扇和相关联的马达可由电池402提供功率。
38.类似地，点火器412可被用来提供被引入到炉膛406的燃料的初始燃烧。点火器412可包括如在本领域中已知的那样的阻性加热元件。尽管点火器412对于功率源来说表现为大负载，但其通常不会在烤架100操作的整个时间内都工作。当烤架100第一次启动时以及当将额外的燃料引入到炉膛406中而需要额外的点火热量时，其可按照需要启动。
39.在一些实施例中，风扇、螺旋推运器和点火器的控制可由微处理器414或其它电子装置(非排他性地包括片上系统和其它集成电路装置)监督，并且操作参数可被显示(在分段显示器、led显示器、lcd显示器或其它上)。根据已知的无线协议，该控制功能可被附加地传送到一些远程应用，诸如iot启用的装置。这些控制和通信装置所需要的电子设备可由连接到家用a/c功率的变压器或由独立的原电池(不可再充电电池)或电池402提供功率。因此，根据一些实施例，电功率被用于四种不同的功能：输送燃料、点燃燃料、向燃料提供燃烧空气以及启用控制和通信。
40.与本公开的系统和方法一起使用的电池可在瓦特小时大小上不同(例如，根据它们的能量容量)以给出期望的烹饪服务时间和成本。合适的电池可来自例如0.5kwh、1.0kwh、1.5khw等的范围内。将根据本公开使用的电池可为模块化的。它们可具有共同的充
电接口，并且可使它们的三个空间尺寸中的至少两个为共同的，以允许烤架100的配置容易地接纳电池中的任何一个。
41.电池容量和技术现在已经达到这样的程度，其中市售的或现成的可再充电电池对于包括本公开的装置和方法的至少一些实施例的应用来说可为足够的。图5提供了说明用于根据本公开的烤架在95分钟期间内操作的总功率需求的图表。该表以30瓦特的框的形式示出了每5分钟所需要的功率。这些5分钟框中的每一个可被视为阶段502。多个烹饪方法可被视为由具有不同操作和功率参数的多个阶段构成。可看到的是，在一个实施例中，在任何阶段502上的最大功率需求是270瓦特。如所示出的那样，允许风扇以30瓦特连续操作，并且允许螺旋推运器和点火器间歇操作。加起来，总需求为194.4瓦特小时，完全在市售锂离子电池技术的限制内。
42.图6示出了用于根据本公开的烤架的另一种操作模式。同样，按照5分钟阶段602示出该模式或方法。这里仅在启动时向点火器提供功率。在烹饪周期的大部分中(直到最后的燃烧和冷却阶段)向螺旋推运器连续提供功率(可能以相对低的速度)。风扇在整个周期中连续运行。可看到的是，在95分钟的烹饪周期期间内，需要134.4瓦特小时。
43.图7示出了根据本公开的烤架在烹饪的烟熏模式下的操作。尽管按照5分钟阶段702示出了该操作，但在本实施例中，对于每次螺旋推运器启动，点火器仅操作3分钟。螺旋推运器连续操作20分钟，且然后以50%的占空比操作。风扇在整个烹饪周期中连续操作。假设操作8小时而仅有风扇冷却10分钟，则用于这样的烟熏周期的功率消耗为1088.1瓦特小时。
44.在所论述的任何示例性周期完成之后，如果要继续烹饪，则一个或多个电池可能需要再充电或更换已充电的电池。还应当理解，5分钟阶段是为了说明的目的而描述的，而可能以1分钟阶段、10分钟阶段或其它长度的阶段来描述操作的模式和方法。
45.应该理解，用语“包括”、“包含”、“含有”及其语法变形不排除添加一个或多个构件、特征、步骤或整数或其组合，并且所述用语将被解释为指定构件、特征、步骤或整数。
46.如果说明书或权利要求书提及“附加”元件，则不排除存在多于一个附加元件。
47.应当理解，在权利要求书或说明书提及“一个”或“一种”元件的情况下，这样的提及不被解释为仅存在一个该元件。
48.应当理解，在说明书陈述“可”、“可能”、“能够”或“可以”包括构件、特征、结构或特性的情况下，不需要包括该特定构件、特征、结构或特性。
49.在适用的情况下，虽然可以使用状态图、流程图或两者来描述实施例，但是本发明不限于这些图或对应的描述。例如，流程不需要移动通过所示出的每个框或状态，或者以与示出和描述的顺序完全相同的顺序移动。
50.可通过手动地、自动地或它们的组合来执行或完成所选择的步骤或任务来实施本发明的方法。使用用语“选择性地”来意味所描述的构件的方法或操作可能不会一直或连续发生。这样的方法或操作可按照由用户、由另一构件，或由电子或机械控制机构直接或间接选择的那样间隔地发生。
51.用语“方法”可指用于完成给定任务的方式、手段、技术和程序，包括但不限于那些由本发明所属领域的从业人员已知的方式、手段、技术和程序，或可由本发明所属领域的从业人员从已知的方式、手段、技术和程序容易地开发的那些方式、手段、技术和程序。
52.在本文中使用跟随有数字的用语“至少”来表示以该数字开始的范围的开始(其可为具有上限或没有上限的范围，取决于所限定的变量)。例如，“至少1个”意味着1个或多于1个。在本文中使用跟随有数字的用语“最多”来表示以该数字结尾的范围的结尾(其可为具有1或0作为其下限的范围，或者没有下限的范围，取决于所限定的变量)。例如，“最多4个”表示4个或少于4个，且“最多40％”表示40％或少于40％。
53.在该文件中，当范围被给出为“(第一数字)到(第二数字)”或“(第一数字)
‑
(第二数字)”时，这意味着下限是第一数字并且上限是第二数字的范围。例如，25至100应被解释为意味着下限为25并且上限为100的范围。另外，应注意，在给出范围的情况下，除非上下文指出相反的内容，否则在该范围内的每个可能的子范围或间隔也是所特定地意图的。例如，如果说明书指示25至100的范围，则这样的范围还意图包括诸如26
‑
100、27
‑
100等，25
‑
99、25
‑
98等的子范围，以及在所陈述的范围内的较低值和较高值的任何其它可能组合，例如33
‑
47、60
‑
97、41
‑
45、28
‑
96等。注意，仅仅出于说明目的，已经在本段中使用了整数范围值，并且小数值和分数值(例如，46.7
‑
91.3)也应该被理解成意图为可能的子范围端点，除非被特定地排除。
54.应注意，在本文中提及包括两个或更多个经限定的步骤的方法的情况下，所述经限定的步骤能够以任何顺序执行或同时执行(除非其中上下文排除该可能性)，并且该方法还可包括在任何经限定的步骤之前、在两个经限定的步骤之间，或在所有经限定的步骤之后执行的一个或多个其它步骤(除非其中上下文排除该可能性)。
55.进一步，应当指出，近似用语(例如，“大约”、“大致”、“近似”等)将根据在相关技术中所使用的普通和惯用含义进行解释，除非在本文中另有指示。在本公开内缺乏具体的定义，并且在相关领域中缺乏普通和惯用的用法的情况下，这样的用语应该被解释为基值的正负10％。
56.因此，本发明很好地适于实现所述目的，并且达到了在以上所提及的以及其中固有的目标和优点。虽然已经通过参考某些优选实施例相对于与其关联的附图描述和说明了本发明装置，但是除了那些在本文中示出和显示的以外，本领域普通技术人员可在其中做出多种改变和进一步的改型，而不脱离由所附权利要求书确定的本发明构思的精神。