阅读说明：本技术 具有数字控制装置的电动压力罐装器 (Electric pressure canning device with digital control device ) 是由 詹姆斯·A·哈丁顿 朱利安·沃里克 于 2018-10-15 设计创作，主要内容包括：一种数字压力罐装器和相关的操作方法,所述数字压力罐装器和所述操作方法通过减少温度上冲和下冲来提高食物罐装过程期间的安全性和一致性。数字压力罐装器包括数字控制装置,所述数字控制装置利用来自数字传感器的输入进行操作,以在罐装过程期间精确地控制罐装温度。通过减少罐装温度的上冲和下冲,压力罐装器内的食物被保持处于足以杀死整个罐装周期内任何细菌或微生物的温度下。为了验证数字罐在足够的罐装温度下的操作,可以将诸如卸压阀的机械安全装置与数字控制器和传感器结合使用,以在罐装过程期间向用户提供听觉和视觉反馈。(A digital pressure can and associated method of operation that improves safety and consistency during a food can process by reducing temperature overshoot and undershoot. The digital pressure canning machine includes a digital control device that operates with input from digital sensors to precisely control the canning temperature during the canning process. By reducing the overshoot and undershoot of the canning temperature, the food within the pressure can is maintained at a temperature sufficient to kill any bacteria or microorganisms throughout the canning cycle. To verify operation of the digital canister at sufficient canning temperature, mechanical safety devices such as pressure relief valves may be used in conjunction with the digital controller and sensors to provide audible and visual feedback to the user during the canning process.)

具有数字控制装置的电动压力罐装器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月13日提交的美国临时申请No.62/572,080的权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及压力罐装器具。更具体地，本发明涉及一种数字压力罐装器具，该数字压力罐装器具使用非接触式热传感器来以数字的方式测量内部蒸汽温度并控制热量到压力罐装器具的施加，以便避免在罐装过程期间内部温度的大变化。

背景技术

家用罐器具是众所周知的，并经常用于在罐子中制备美食。通过对内装物进行消毒，从食品和罐子中除去氧气并密封罐子，罐器具用于将食品保存在罐子中长达1年。传统上，存在两种类型的罐装方法：水浴罐装和压力罐装。水浴罐装是相对较低温度的罐装过程，通常用于高酸性食物，包括水果和果汁、果酱、果冻、莎莎酱、番茄酱、腌制食品、醋和调味品。食物的高酸度会杀死细菌和微生物。压力罐装在相对较高的温度(240°F)和压力下进行，并且用于包括蔬菜、肉类、家禽和海鲜的低酸性食物。较高的内部温度会杀死细菌和微生物。因此，达到并保持足够高的温度以确保杀死细菌和微生物是至关重要的。

在操作中，传统的压力罐装器被填充有要被消毒的罐装食物和少量水。一旦盖已经被牢固地附接到容器，就将容器放置在诸如炉灶的热源上，其中热源设置在最大输出水平。随着容器被加热，水开始沸腾，水变成蒸汽，并且容器内的压力开始上升。盖可以包括机械卸压装置，例如，加重的摇杆或基于弹簧的安全阀，该加重的摇杆或基于弹簧的安全阀开始释放高于期望设定点的压力/蒸汽。正是这种压力的释放以及相应的摇摆运动和啸叫声向用户表明已经实现了用于消毒的适当温度和压力，并且可以开始装罐过程的时机。

机械卸压装置执行其基本功能时，可能会导致罐装过程效率非常低。例如，一旦达到令人满意的压力，就不再需要将热源设置在最大水平。但是，除了与摇杆和基于弹簧的安全阀相关联的运动、噪声和蒸汽之外，用户没有关于热源的可靠控制反馈。在某些情况下，噪音可能非常大，以至于用户减少太多热源而使得安全阀不再排气，这表明压力不再令人满意，并且正在发生潜在的危险罐装情况。

虽然存在现有的能够进行水浴罐装的数字罐器具，但国家家庭食品保存中心(由美国农业部资助)已警告不要使用数字罐器具进行压力罐装。数字压力罐装器具的主要问题在于食品保存和消毒的温度。由于热传感器的安装位置，现有的数字压力罐装器具中的温度往往会波动。通常，热传感器位于罐底板或底部上，并测量罐材料的温度，而不是压力罐装器内的内部蒸汽温度。由于罐材料用作较大的散热器，因此热传感器没有被暴露于压力罐装器内的实时温度条件下，并且食物实际上也没有被暴露给所述实时温度条件。这样，相对于内部温度条件，由热传感器感测到的温度将总是滞后或领先，从而导致加热元件不能以最有效和期望的方式操作。这样，就内部罐温度而言，可能会经历较大的下冲和上冲，这有可能使细菌和微生物在罐装过程中幸存下来并导致食物变质。

因此，具有数字压力罐装器具将是有利的，该数字压力罐装器具能够在实时环境中感测蒸汽温度，从而确保食品的有效且安全的压力罐装。

发明内容

本发明的数字压力罐装器可以通过减少关于用于罐装过程的温度控制的上冲和下冲来提供改进的安全性和一致性。通过减少内部罐装温度的上冲和下冲，可以将压力罐装器内的食物始终保持处于在杀死整个罐装周期中的任何细菌或微生物所必需的温度。数字压力罐装器的实施例包括温度传感器，该温度传感器适于测量压力罐装器自身内的内部蒸汽温度并将内部蒸汽温度实时地传送给温度控制装置。通过实时测量内部蒸汽温度，温度控制装置能够结合压力罐装器内部的实际情况控制加热元件，并避免压力罐装器内温度上冲和下冲。在一些实施例中，机械安全装置(例如，卸压阀)可以与数字控制器和传感器结合使用，以提供已经达到足够罐装温度的听觉指示或物理指示。

在一个方面中，本发明涉及一种压力罐装器，该压力罐装器使用数字控制器和数字传感器来减少罐装周期期间的温度上冲和下冲。数字传感器被配置成使得感测元件被暴露于压力罐装器内的内部罐装环境，从而将实时蒸汽温度传送至数字控制器。

在另一方面中，本发明涉及一种罐装食物的方法，其中罐装温度由数字控制器和相关的数字传感器控制，以便减少罐装周期期间的任何温度上冲或下冲。该方法可以包括将感测元件定位在压力罐装器的内部罐装容积内，以使得实时蒸汽温度被传送至数字控制器，以选择性地操作加热元件。

上面的概述并非旨在描述本主题的每个所示实施例或每个实施方式。随后的附图和详细描述更具体地举例说明了各种实施例。

上面的概述并非旨在描述本主题的每个所示实施例或每个实施方式。随后的附图和详细描述更具体地举例说明了各种实施例。

附图说明

考虑以下结合附图对各种实施例的详细描述，可以更完全地理解本发明的主题，其中：

图1是根据本发明的代表性实施例的压力罐装器的正视图。

图2是图1的压力罐装器的俯视图。

图3是图1的压力罐装器的俯视图。

图4是图1的压力罐装器的侧视图。

图5是沿图4的线B-B截取的图1的压力罐装器的截面图。

图6是图1的压力罐装器的详细的顶部透视图。

图7是图1的压力罐装器的分解顶部透视图。

图8是图1的压力罐装器的操作电路的示意图。

尽管各种实施例可被修改成各种变型和替代形式，但是其细节已经通过示例在附图中示出并且将被详细描述。然而，应当理解，目的不是将要求保护的发明限于所描述的特定实施例。相反，目的是涵盖落入由权利要求书限定的主题的精神和范围内的所有变型、等同和替代。

具体实施方式

在图1-4和图7中示出了本发明的压力罐装器100的代表性实施例。通常，压力罐装器100包括盖组件102和容器本体104。尽管在图1中未出，但是本领域普通技术人员将理解，盖组件102和容器本体104可以通过常规互锁特征以可操作的方式锁定在一起，以形成能够以超过至少10psig的内部压力安全地操作的容器。例如，盖组件102和容器本体104可以利用多个凹部103和突片105，多个凹部103和突片105协作以允许将盖组件102放置在容器本体104上并旋转到捕获位置或锁定位置，如在常规压力罐装器设计中常见的。压力罐装器100通常由适合于反复暴露于升高的温度和压力并且可以用常规清洁材料清洁和消毒的材料制成。

如图1-7中所示，容器本体104通常由内部压力容器106和外壳108限定。内部压力容器106限定上开口110、内部侧壁112和容器底板114。外壳108包括一对相反的手柄116a、116b。相反的手柄116b可以包括旋转传感器安装件118。旋转传感器安装件118可以包括由上安装表面122和下安装表面124限定的安装件本体120。下安装表面124可以限定被下密封构件128包围的传感器安装孔126。数字压力传感器130可以安装在传感器安装孔126内，使得传感器探头132向外远离下安装表面124延伸。数字压力传感器130可以包括从安装件本体120向外延伸的传感器线(未示出)。上安装表面122可以包括以可旋转的方式联接到上安装表面122的闩锁构件136。闩锁构件136可以包括具有一对锁闩端140a、140b的细长闩锁本体138。

再次参考图1-7，盖组件102通常包括上罩表面150，所述上罩表面150包括上安装构件152。上表面150通常限定盖周边154，使得盖组件102可以密封的方式联接至内部压力容器106，并从而通过凹部103和突片105的相互作用允许压力罐装器100以高于大气压力的方式操作。上表面150可以包括卸压孔156和传感器孔158。上安装构件152通常延伸跨过上表面150，并且可以包括盖手柄构件160。上表面150可以进一步包括与释放孔156连通的释放孔口162，并且其中释放孔口162进一步限定释放安装表面164。此外，上安装构件152可以限定传感器通道166，使得传感器孔158是暴露的并且可访问的。紧邻传感器通道166的是位于传感器通道166的任一侧的一对突起167a、167b，且每个突起167a、167b都被构造成容纳相应的锁闩端140a、140b。传感器通道166可以进一步包括紧邻突起167a、167b定位的锁定销169。锁定销169通常包括细长构件171，该细长构件171以密封的方式延伸通过穿过上罩表面150的销孔口175，并且终止于底部销表面173。盖组件102可以进一步包括卸压阀168，所述卸压阀168以可操作的方式联接至释放安装表面164，以使得当盖组件102以可操作的方式联接到容器本体104时，卸压阀168通过释放孔156和释放孔口162与内部压力容器106连通。

压力罐装器100还包括图8中示意性示出的操作电路。该操作电路通常包括电源182、数字控制器184和加热元件186。电源182通常包括用于将压力罐装器100电连接到标准电插座的标准软线和插头组件。在电源182连接到电插座的情况下，数字控制器184可以被打开并开始提供对加热元件186的控制。通常，数字控制器184将包括多个存储的程序或“配方”，该程序或“配方”对应于将要被压力罐装的某些食物。这些程序或配方可以包括安全且成功地罐装各种食物类型所必须的期望温度和时间。在一些情况下，压力罐装器100可以进一步包括显示元件和/或按钮，由此用户可以与数字控制器184交互以选择要被罐装的食物类型，或者替代地手动操作压力罐装器100。

在操作中，如图7中所示，填充有要被罐装的食物的罐子(例如，梅森罐188)放置在容器本体104内的容器底板114上。盖组件102牢固地联接至容器本体104，以限定内部加压罐装区域190，如图5和图7中所示。在盖组件102利用凹部103和突片105固定在上开口110上的情况下，旋转传感器安装件118的安装件本体120可以旋转，以使得安装件本体120如图3-6所示被定位在传感器通道166内。在下安装表面124紧邻在上罩表面150定位的情况下，传感器探头132被引导进入传感器孔158并穿过所述传感器孔158，以使得传感器探头132特别地暴露于内部压力容器106和内部加压罐装区域190。闩锁构件136能够旋转，以使得锁闩端140a、140b牢固地接合突起167a、167b，并且下密封构件128可以接合并密封传感器孔158，如图3和图6所示。优选地，传感器探头132以非接触方式暴露于限定在内部压力容器106内的内部加压罐装区域190，其中传感器探头132不与构成内部压力容器106或盖组件102的材料进行物理接触，使得可避免这些材料受到任何散热器的影响，并消除了常规罐中发现的超前或滞后的温度读数。

在压力罐装器100被组装并且梅森罐188被定位在内部加压罐装区域190内的情况下，数字控制器184将接收要求在期望温度和压力下进行操作的手动或“配方”指令。通常，数字控制器184将允许向加热元件186供电，由此内部温度开始在内部压力容器106和内部加压罐装区域190中将开始升高。内部压力容器106和内部加压罐装区域190内的蒸汽温度和压力将由传感器探头132感测，该传感器探头132通过被定位成穿过传感器孔158而与内部压力容器106的内部连通。当传感器探头132正在感测内部加压罐装区域190内的实时温度状况并将该实时温度状况传送到数字控制器184时，可避免测量罐底板或表面上的温度时遇到的典型的温度上冲和下冲以及相对于实时状况的相应滞后。通过避免在初始加热期间的初始温度上冲，数字控制器184还可避免当常规定位的温度传感器最终将已经达到温度设定点的温度传输到控制器时发生的随后的温度“上冲”。通过将传感器探头132暴露于内部压力容器106和内部加压罐装区域190内的实际蒸汽温度以及提供给数字控制器184的相应实时测量值，可保持期望的目标温度设定点，且没有利用罐表面的常规温度测量的常规压力罐装器的周期性上冲/下冲。这样，正在被罐装在压力罐装器100内的食物被保持在必要的温度下持续足够的时间以杀死任何细菌和微生物。此外，数字控制器184可以保持足够的温度，以使得卸压阀168不排气或者仅最小限度排气，以便指示压力罐装器100在整个罐装过程中的更有效操作。

在罐装期间，内部压力容器106内承受的压力使底部销表面173偏置，使得细长构件171被升起，并且锁定销169暴露在传感器通道166中，如图6中所示。在锁定销169被升起并被物理地升高到传感器通道166的表面上方的情况下，当锁闩端140a、140b物理接触锁定销169时，可防止闩锁构件136的旋转。这样，锁定销169确保锁闩端140a、140b保持与突起167a、167b牢固地接合，并且旋转传感器安装件118被保持，以使得传感器探头132在罐装期间保持在内部加压罐装区域190内并暴露于内部加压罐装区域190。仅当例如通过对内部加压罐装区域190进行排气而消除压力时，细长构件171才会下降，以使得锁定销169位于传感器通道166下方，并且闩锁构件136可以旋转以解锁旋转传感器安装件118。

本文已经描述了系统、装置和方法的各种实施例。这些实施例仅通过示例的方式给出，并不旨在限制要求保护的发明的范围。此外，应当理解，已经描述的实施例的各种特征可以以各种方式组合以产生许多另外的实施例。此外，尽管已经描述了用于与所公开的实施例一起使用的各种材料、尺寸、形状、构造和位置等等，但是在不超出所要求保护的发明范围的前提下，可以利用除了所公开的那些材料、尺寸、形状、构造和位置之外的其它材料、尺寸、形状、构造和位置。

相关领域的普通技术人员将认识到，本文的主题可以包括比上述任何单个实施例中示出的特征更少的特征。本文描述的实施例并不意味着是可以组合本文的主题的各种特征的方式的详尽描述。因此，实施例不是特征的互斥组合；相反，各种实施例可以包括从不同的单个实施例中选择的不同的单个特征的组合，如本领域普通技术人员所理解的。而且，即使没有在这样的实施例中描述，关于一个实施例描述的元件也可以在其它实施例中实现，除非另有说明。

尽管从属权利要求在权利要求中可以指与一个或多个其它权利要求的特定组合，但是其它实施例也可以包括从属权利要求与彼此的从属权利要求的主题的组合或者一个或多个特征与其它从属权利要求或独立权利要求的组合。除非指出没有特定的组合，否则本文提出了这种组合。

限制通过引用以上文件的任何结合，以使得不结合与本文的明确公开相反的主题。进一步限制通过引用以上文件的任何结合，以使得本文不通过引用结合文件中包括的权利要求。进一步限制通过引用以上文件的任何结合，以使得除非明确地包括在本文中，否则不通过引用将文件中提供的任何定义并入本文。