具有燃气辐射式燃烧器的爆米花机器及相关系统和方法与流程

本发明大体上涉及用于爆开玉米的爆米花机器。更具体地，本发明涉及具有燃气辐射式燃烧器的爆米花机器及相关系统和方法。

背景技术：

现有的爆米花机器通常是通过热传导和热对流的方式来爆开爆米花。例如，一系列传统的爆米花机器采用电加热元件通过加热元件到罐体的热传导来加热相关联的罐体。在其他一些机器中，电加热元件或者是燃气燃烧加热空气，之后导向爆米花仁，通过强制热对流来加热和爆开内核。作为热传导和热对流的替代，普通的消费级爆开爆米花的方法是使用辐射(如，家用微波炉)。这些和其他现有技术的爆米花机器和爆米花方法具有相对较高的能耗需求，且遭受着热效率低下的问题。例如，许多电力爆米花机器采用低效的电阻式加热元件，导致需要巨量的电力。类似的，采用强制热对流的燃气爆米花机器产生巨量的废弃热量。即使是相对小的爆米花机器，其能效低下也是很花钱的。对于大型商用机器来说，相关费用可以是很昂贵的。

附图说明

图1是按照该技术一实施例的爆米花机器的等距视图。

图2是按照该技术一实施例的爆米花机器的横断面等距视图。

具体实施方式

下列公开文件描述了各种爆米花机器实施例和相关系统及方法。在一些实施例当中，爆米花机器包括罐体组件，由带有燃气辐射式燃烧器的基底支撑。所述罐体组件包括将上部和下部分隔开的加热板。所述加热板可包括下表面涂层以吸收辐射热量，所述辐射式燃烧器可以包括被放置为将热量导向所述加热板的所述下表面的加热元件。在一些实施例当中，耦合器可以延伸穿过所述加热元件中的开口，将基底上的马达和所述罐体组件所述上部中的搅拌器耦合。在其他实施例中，所述爆米花机器和相关设备、系统和方法可以具有不同的配置、组件或是流程。因此，相关领域的普通技术人员能理解包括相关设备、配置、系统和流程在内的该技术可包括其他额外的元件或步骤的实施例，和/或包括其他缺少一些下述图1和图2所描绘的特征或步骤的实施例。

如上所述，传统的爆米花机器是相对低效且能耗巨大的。本技术包含了几个已被改进能源效率，并因此减少能源消耗和相关费用的爆米花机器的实施例和相关系统及方法。某些细节在下列的说明书和附图1、2中列出，以使该公开文件的各实施例能够被彻底理解。为避免该公开文件各实施例中不必要的模糊，其他用于描述众所周知的用于传统爆米花机器或传统辐射式燃烧器制造相关的组件或装置并未在图上列出。此外，附图中列出的许多细节和特征仅仅是该公开特定实施例的说明。相应地，在不背离本公开的精神和范围情况下，其他的实施例可能还具有其他的细节和特征。另外，附图中描绘的各元件和特征可能并不完全按比例绘制。除此之外，该公开中的各实施例还可包括不同于已在附图中阐明的结构，以及不限于附图显示的特定结构。

图1是按照该公开一实施例配置的爆米花机器100。在所述的实施例中，爆米花机器100包括罐体或罐体组件102，其通过铰链组件106可旋转地耦合至基底104。罐体组件102包括罐体壁107，盖子108，和形成罐体底部109的加热板。所述罐体底部109将罐体组件的上部110和下部112分隔开。在所述实施例中，罐体底部109是圆形平板，罐体壁107是环绕罐体底部109的圆柱壁。在其他实施例中，罐体组件102可包括其他形状和配置的组件(如，长方体罐体组件等)。在一些实施例中，罐体组件102，基底104，铰链组件106，它们的部分或子部件，和/或爆米花机器100的其他组件可至少与美国专利2537744中的组件大致相似，其所述内容通过引用方式被整体合并于此。

罐体底部109包括下表面113，可以被热量吸收涂层所覆盖(如，硅基高温黑色涂料)。例如，在一些实施例当中，罐体底部可以被涂料(可从elkgrovevillage,il的la-co实业获得)。如下所述的更多细节中，热量吸收涂层可以提高罐体底部109的吸收的辐射热量，从而提高所述爆米花机器100的能源效率。罐体组件102的下部112包括罐体护罩114，其从所述罐体壁107向内延伸。罐体壁107，罐体底部109，和罐体护罩114可至少部分地构成加热腔室115。腔室115可以容纳并引导辐射和/或传导的热量到罐体底部109。排气总管116链接到罐体壁107上的开口(未显示)以将燃烧产物引导排除腔室115。

基底104包括含有加热元件119的燃气辐射式燃烧器118。加热元件119可以是由陶瓷材料制成的平板，包括多个可使气体(如，天然气(甲烷)、丙烷等)通过并燃烧的开口或穿孔。燃烧器护罩122可延伸穿过在所述加热元件119中的驱动系统开口120。如在下文中将具体描述的，燃烧器护罩122可以防止气体泄漏，并遮蔽在基底104和罐体组件102之间延伸的驱动系统组件。气体供应阀门124通过气体供应线路126和进气口128可操作地耦合至所述燃烧器118。气体供应阀门124可开启至燃烧器118的气体流动，改变输送至燃烧器118的气体量，和/或停止至燃烧器118的气体流动。点火器129被放置以在加热元件119上点火。

在图1所述的实施例中，爆米花机器100包括操作者控制板130(如图所示)，上有一个或多个用户界面装置132(如，按钮，开关，按键，显示屏，触摸屏，和/或其他输入输出装置)，并可操作地耦合至控制器134(同样如图所示)。控制器134可包含处理器136，其用于执行存储在存储器138中的计算机可读的操作指令。处理器136可包含可编程逻辑控制器(plc)和/或其他适合执行计算机可读指令的处理装置或组件，并按照操作者通过控制板130输入的指令控制爆米花机器100的运行。例如，在一个实施例中，操作者可能会用控制板130来操作辐射式燃烧器118和搅拌器202，设定爆开时间和爆开温度等。

图2是按照本技术一实施例的爆米花机器的横断面等距视图。如图2所述的实施例中，爆米花机器100包括驱动系统201，其可操作地耦合至搅拌器202。驱动系统201包括马达203(如电动马达)，其放置在基底104上并具有驱动杆204。驱动杆204可以通过第一耦合器206a和第二集耦合器206b(整体被视作耦合器206)被可操作地连接至搅拌器202。第一耦合器206a被可操作地附着于驱动杆204，并向上延伸穿过燃烧器护罩122。第二耦合器206b被可操作地耦合至搅拌器202并向下延伸穿过罐体底部109。如在下文中将具体描述的，罐体组件102可围绕铰链组件106旋转，并通过盖子108的可旋转部分208使罐体清空。罐体组件102的旋转也耦合和去耦第一耦合器206a和第二耦合器206b。

基底104包括集气室210，其连接至进气口128。集气室210被塑造成矩形通道，其围绕燃烧器护罩122延伸，并邻近加热元件119的第一侧212a放置。集气室210从进气口接收气体，并提供用于将气体输送到加热元件119的第一侧212a的分散的体积。燃烧器护罩122构成了集气室210的内壁并有助于防止气体通过加热元件119中的驱动系统开口120逸散。如在下文中将具体描述的，气体从集气室210经由第一侧212a(如，下侧)流向加热元件119，然后在加热元件119的第二侧212b上或者附近(如，上侧)燃烧。燃烧器护罩122可至少部分地保护第一耦合器206a不受加热元件119的第二侧212b上燃烧产生的高温影响。

为了更好地阐明爆米花机器100的组件，罐体组件102在图1和图2中显示为在部分旋转的位置。然而在烹饪操作期间，罐体组件102首先是放置在相对于基底104的罐体底部109的水平的位置上的。在这个烹饪位置，腔室111处在加热元件119的正上方，罐体护罩114沿着加热元件119的圆周延伸，耦合器206处在耦合状态。

操作过程中，在爆米花循环的开始，罐体组件102首先放在烹饪位置(相对于所述基底104的罐体底部109水平的位置)。当罐体组件102在烹饪位置时，第一耦合器206a与第二耦合器206b接合，马达203则可操作地与搅拌器202耦合。在开始一个爆米花循环之前，盖子108的可旋转部分208被转至打开位置，爆米花仁和烹饪用油被添加进罐体组件102的上部110。爆米花循环的开始还包括打开气体供应阀门124并通过点火器129将加热元件119上的气体点燃。更具体地，气体通过气体供应线路126和进气口128流进集气室210。气体充满集气室210并从加热元件119的第一侧212a经由加热元件119上的开口或穿孔流向第二侧212b。当气体从加热元件119的所述第二侧212b流出时，点火器129点燃气体。

加热元件119可被设计为促进气体在第二表面212b上或附近，和/或至少部分地在加热元件119的开口和穿孔内燃烧。燃烧气体和加热元件119的结构之间的相邻使其传递了大量热量到加热元件的材料上(如，陶瓷材料)从而提高了加热元件119的温度。在几个实施例中，加热元件119是陶瓷材料(如，穿孔的陶瓷板，泡沫陶瓷，编织陶瓷纤维等)并可在被燃烧气体加热至邻近工作温度(如，1500-2000华氏度(800-1100摄氏度))时开始辐射。特别地，当被加热到接近工作温度时，加热元件119可放出大量的红外线辐射。在一些实施例中，工作温度是1550-1650华氏度(840-900摄氏度)。红外线辐射从加热元件119发出，穿过腔室115并撞击罐体底部109的下表面113。下表面113吸收所述红外线辐射，加热罐体底部109以在上部110中高效加热和爆开爆米花。

在如图1和图2所述的实施例中，加热元件119是平面矩形平板，带有延伸穿过加热元件119中心的开口120。在其他实施例中，加热元件119可具有各种其他形状(如，圆形，椭圆形等)。另外，开口120可以位于其他位置(如，沿着加热元件的边缘)。加热元件119可包括各种设计特性以提高燃烧器118的能源效率。例如，大小，质量和加热元件119上开口或穿孔的几何结构可以被设计为在第二表面212b附近保持燃烧。另外，加热元件119和/或其他组件可被放置来提升传导或辐射到罐体底部109的热量。罐体护罩114和加热元件119的紧密结合有助于减少辐射的热量溢出腔室115的机会。相应地，加热元件119释放出的大多数辐射热量都可以被罐体底部109或者罐体组件102的其他部分(如，罐体护罩114和环绕腔室115的罐体壁107)吸收。

在几个实施例中，封闭腔室115的罐体护罩114和罐体壁107的内部可以是相对可反射的(如，不锈钢)。实施例中还包括在罐体底部109的涂层下表面113，其可通过提高对着反射性的罐体护罩114和反射性的罐体壁107的下表面113吸收的辐射热量来有效提升效率。特别地，罐体壁107和罐体护罩114至少部分地暴露在爆米花机器100的周边环境中，从而能传导和辐射至少一部分热量到周围环境里。相反地，罐体底部109完全放置在罐体组件102的内部，并几乎把接受到的所有热量都传递给罐体组件102的上部110来加热和爆开爆米花。相应地，下表面113的相对高的热吸收相对罐体护罩114和反射性罐体壁107的相对低且反射性的热吸收，可有助于减少在周边环境中的热量损失，从而提高爆米花机器100的效率。

不管下表面113是否包括涂层，加热元件119相对于下表面113的定位有助于确保辐射热量的大部分或至少大部分被罐体底部109吸收。也就是说，如图1和图2所示的实施例所示，当罐体组件102处于烹饪位置时，加热元件119被定位引导辐射热量远离第二表面212b并直接朝向罐体底部。因此，罐体底部109接收比罐体壁107和罐体护罩114大得多的红外辐射量。

在几个实施例中，根据本技术配置的爆米花机可以包括不止一个燃气辐射燃烧器。例如，可以将两个或更多个燃气辐射燃烧器定位成向罐体组件或其它组件或用于加热和爆破爆米花的部件提供加热。在几个实施例中，燃气式辐射燃烧器中的每一个可以提供不同量的加热(例如，分区或差温加热)。在至少一些实施例中，燃气式辐射燃烧器可以被定位成以至少大致类似于2010年9月27日提交的题为“popcornmachinesandothermachineshavingreversiblefoodmovingdevicesforpoppingpopcornandproducingothertypesofexpandedfoods”的美国专利申请号12/891,722中描述的方式提供分区加热，其全部内容通过引用并入本文。

除了图1和图2所示的实施例之外，根据本技术构造的爆米花机器可以包括燃气辐射燃烧器，其被放置在各种罐体，罐体组件和/或其它组件或部件中加热并爆出爆米花。在几个实施例中，一个或多个燃气辐射燃烧器可被放置在波纹形烹饪组件中以加热并爆出爆米花，例如在美国专利申请号12/891,722中描述的那些烹饪组件，其通过引用并入本文。在另外的其它实施例中，燃气式辐射燃烧器可以放置在流经烹饪台(flowthroughcookingdecks)中以加热并爆出爆米花，例如在2012年4月20日提交的标题为“popcornpoppingmachinesandothermachineshavingflowthroughdecksforpoppingpopcornandproducingothertypesofexpandedfood”的美国专利9,144,247中描述的那些烹饪台，其全部内容通过引用并入本文。在根据本技术配置的其它实施例中，燃气式辐射燃烧器可以被放置成在具有其它形状，尺寸和/或构造的烹饪组件内加热和爆出爆米花。

根据本技术配置的爆米花机器可以比常规爆米花机器提供显着的节能。例如，与通过来自燃烧气体的传导主要加热的类似尺寸的气体动力爆米花机相比，本技术提供的主要辐射加热可以将气体消耗降低35％或更多。能源需求的这种显着下降可以提供类似的运营成本降低，这可能产生商业爆米花生产的盈利能力的显着差异。除了图1和图2所示的实施例之外，根据本技术配置的其它爆米花机器可以包括放置成将辐射热量引导到各种烹饪或爆开容器的燃气辐射燃烧器。与传统的爆米花机器相比，这样的实施例可以具有相似的减少的能量消耗。

根据前文所述，可以理解本文已描述的具体实施例是出于说明的目的，但可在不脱离本技术的精神和范围的情况下进行各种修改。本领域技术人员将认识到可以对本文公开的组件或系统进行许多修改或更改。此外，在其他实施例中，可以组合或消除在特定实施例的上下文中描述的本技术的某些方面。此外，虽然已经在这些实施例的上下文中描述了与某些实施例相关联的优点，但是其它实施例也可以表现出这样的优点，并且并不是所有实施例都必须表现出这样的优点以落入本技术的范围内。因此，除了所附权利要求之外，本发明不受限制。