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焗炉设计注意事项
1. 焗炉的用途：
焗炉, 又称烤箱，主要是加热、干燥、烘焙、烘烤物体之用，在此我们主要指用来烘烤食物的家用厨房电器。
2. 焗炉的结构：
我们公司的焗炉主要由以下几个部件组成：
Ⅰ机笼组件
Ⅱ外壳组件
Ⅲ活动门组件
Ⅳ控制部分组件
（1） 机笼组件最主要的作用就是用来放置和烘烤食物，一般是按机笼的能放置烘烤食物的有效容量来区分。一般分为0.3cubic feet 、0.5cubic feet和0.9cubic feet。机笼内部的发热元件一般是上下分布。
（2） 外壳组件、活动门组件、控制部分组件是体现焗炉外表美观与否的主要部分，其外形一般是客人设计好或客人提供其思路由我司代为设计，我们再结合其外形、功能等再进一步做内部结构布局的设计。
3. 焗炉的功能：
常见的焗炉主要有BROIL（GRILL）、BAKE、CONVECTION、DEFROST、TOAST等功能。
（1） BROIL（GRILL）：只有上面的发热管工作，主要用于煎牛扒，烤少量的熏肉、香肠，鱼等食物，一般温度设置在450F或500F（最高位），此时要求门微开（AJAR），此功能一般通过温度控制。
（2） BAKE：此功能上下发热管都可以工作，主要用于烤量较大、多的马铃薯，肉类、鸡、蛋糕、饼干等食物，此功能一般通过温度控制，工作温度则根据烘烤食物的需要设定。
（3） CONVECTION：此功能是在BAKE功能基础上延伸出来的，除具有BAKE的功能外，它还具有机笼内热空气的对流循环功能，使机笼内各处温度均匀以便于食物的均匀快速烘烤。此功能一般通过温度控制，工作温度则根据烘烤食物的需要设定。
（4） DEFROST：解冻功能，一般情况下发热管是不工作的，只靠风扇运风致冷来解冻。另外一种情况是是发热管微热。
（5） TOAST：它是一项烤面包的功能，与多士炉相同。此功能一般由电子来实现，靠时间来控制面包颜色。

4. 焗炉的内笼设计：
（1） 内笼组成及材料选择：内笼的半封闭空间由U型的INTERIOR WALL，TOP BRACKET和BOTTOM BRACKET和HEATER组成。一般TOP BRACKET 用ZNAL料，BOTTOM BRACKET用ZNAL或 GI料。INTERIOR WALL 一般选用EG或AC，因为烘烤的食物带有油脂和容易跌落在内笼侧壁上，为方便擦拭清洗，通常在内壁喷涂一种耐高温而又不粘物体的油层TEFLON。
关于INTERIOR WALL 何时使用EG，何时使用AC，再此我们需要特别说明。这个主要取决于使用何种油，根据油的烧结温度来决定。一般选择的材料或材料表层的液化温度必须高过油的烧结温度。一般EG 的液化温度是320C，AC是400C。关于油的烧结温度在后面的油的选择会讲述。

（2） 发热管的选择：根据产品设计要求的电气参数，我们需要根据实际需要选择发热管的材质。其中散热系数是我们选择发热管的主要参数依据，同时也是保证发热管寿命的理论依据。通常供我们选择的发热管材料有两类：一是不锈钢321（散热系数6.5W/CM^2），一类是INCOLOY840（散热系数9.0W/CM^2）。何时采用SS321或INCOLOY840,则需要根据发热管尺寸来计算其散热系数,通过散热系数挑选合适的材料。对于散热系数小于6.5的选SS321，大于6.5且小于9.0的用INCOLOY840，一般情况下不会超过9.0。如果超过9.0，我们能考虑去增加发热管的长度或者管的直径。
其计算公式为：A=W/（2PI*R*L）
A----散热系数；
W----发热管的功率；
R----约为发热管的内半径----即发热管内绕线线圈的半径；
L----约为发热管的展长-----实际当中发热管两端会有一段空间没有绕线（cool pin）,注意计算时需要减去。一般直管的COOL PIN 长度为25MM左右，弯管不小于45MM，这个根据发热管的封口形式决定，直管为滴胶封口，弯管为EPOXY封口。
请注意弯管同直管的选择，I,根据客人的需要或产品性能的需要。II，根据电压的需要，一般对于120V 如无特别要求则优先选用直管，230V则选弯管一是价格合理，二是因为UL安全要求发热管耐压是1000V/MINUTE，0.5MA，IEC要求是1250V/MINUTE，0.5MA。实际上目前的供应商只能提供耐压1000V/MINUTE的直管和1250V/MINUTE的弯管。这个主要是因为制造工艺的限制。

（3） 发热管在内笼的分布：通常的设计原则是尽可能的最大限度的提高内笼的可利用空间、同时考虑热量在内笼中均匀分布。如TOP BRACKET，BOTTOM BRACKET 无喷油要求，我门一般设计发热管到上下壁的距离通常在15.0mm左右，如下图所示。
Top bracket

15．0mm

INTERIOR WALL

15．0mm

XX
HEATER

Bottom bracket

对于发热管到INTERIOR WALL的距离（XX），我们需要根据INTERIOR WALL上的油层的耐温来确定，下图是我们推荐的结构设计。
TOP BRACKET

我们尽量让有油层的INTERIOR WALL表面远离HEATER。

INTERIOR WALL
HEATER

（4） 内笼内壁喷油材料的选择：一般要有食品等级认证（FDA），温度要求，附着力等要求。选择时要充分考虑所喷侧壁距离发热源最近处的温度要求，避免此处温度超过喷油的耐温极限，同时需要注意油的烧结温度，因为这是我们选材的一个标准，在前面的INTERIOR WALL 选材时我们已经有讲述。我们公司主要采用TEFLON3104油同‘大金’油，下面我们简述这两种油的相关特性。
TEFLON3104，连续工作温度230C，间歇工作温度260C，烧结温度280C
大金油，连续工作温度260C，间歇工作温度310C，烧结温度380C
5. 焗炉的其他部件设计注意点：
（1） 电子板：设计时需要考虑放置电子板位置的环境温度和同其他金属部件或带电部件的爬电距离和电气间隙。一般电子板的温升不超过100C，MCU、 LED和LCD温度一般不超过60C。电子板的放置位置一般优先选择在焗炉的底部和侧面，这个与热空气密度比常温空气密度小，加热时热空气会不断的上升的特点有紧密关系的。
（2） 手柄处设计及温度要求：手柄属于外形部件，一般客人有指定的形状，但我们也要考虑其温度，因为在使用时它属于易接触部件，会灼伤用户的手。IEC标准要求对金属手柄一般要求温升不超过35K，对塑胶手柄一般要求温升不超过60K。此时可以通过选择不同导热系数的材料、垫片圈等来控制表面温度。
T3
（3） 温控器的感温位置的选择：本公司焗炉主要是通过电子式thermistor（如TOB-50和RTO-20）和机械式thermostat（如DMO）来控制焗炉炉膛温度，两者可以单独存在或也共同存在（如TOB-30）。它们的安装位置通常在如下图所示位置（具体的方法参考下页炉膛温度特性曲线图）：
T5
T4
T3
TEMP
T4

温控器优先考虑的放置位置

T1
T2
T5
T1

T2
TIME
同一个温控器不同位置温度曲线的变化

如何选择温控器的感温位置，我们一般选择在相同时间其温度走势最接近炉膛中心温度曲线的那个点作为温控器的感温点。见右上图，假如T3为炉膛中心温度曲线，T1，T2，T4，T5为 炉膛壁其它点的温度曲线，我们可以清楚的看到T2是最接近T3温度走势的，所以选择T3所在的位置作为温控器的感温点。
（4） 大壳设计（金属、电木）
金属外壳：我们公司的金属外壳一般采用的是不锈钢材料，侧板一般采用不锈钢、铸铝或电木材料。采用不锈钢材料时要注意客人要求的表面处理（如擦纹）、高温环境下不锈钢表面容易变黄的特性，结构设计时还要考虑装配工艺要求和模具制作的限制；
采用铸铝和电木材料时要注意的事项有：表面处理、水口位、分模线、合胶线，水纹，脱模结构等等对外观和结构的影响。
（5） 散热孔的设计：我们公司焗炉的散热设计一般是采用百叶窗式散热结构（如图2所示），
在此要注意的是百叶窗的开口方向，要避免有液体流下时不能进入焗炉内部，否则会导致安全问题产生。
（6） 门设计：大多数焗炉的门结构的是上下开合式并具有微开功能（AJAR）。门的材料和结构也会根据客人的要求不尽相同,有单层玻璃门、有双层玻璃不锈钢门等，对玻璃的耐温、强度都有特别的要求，特别要尽量避免在玻璃上开孔，这样回严重影响玻璃的强度从而导致爆裂。
对于AJAR 功能的设计，主要是根据在使用BROIL功能时其水蒸气的排放来确定开门的大小，一般0.5CB。FT的焗炉其开门为1INCH（见下图1）
1 inch

图2

图1

（7） CONVECTION功能设计：此功能一般是采用安装马达风扇，将风吹入炉膛，使炉膛的热空气循环，从而达到均匀，快速烘烤食物的目的。马达风扇的安装位置要根据焗炉的外形和内部结构要求而定，常见的有侧面安装和背面安装两种。
如何选择马达，一般常见的AC马达有四种类型，罩极马达，交流串极马达，永磁马达和电磁感应马达。实现CONVECTION 功能仅仅需要一种小扭矩，小功率，中转速的马达即可，因此我们能选用罩极马达，单单知道是罩极马达还是不够的，我们还需要根据功能要求去确定马达的具体参数。根据我们的经验和参考市面的产品，我们制作了下面一个表格，可供大家作为设计参考。除了表格数据之外，在获取样板的时候我们必须向供应商提供其马达的工作环境和IEC，UL的一些必要测试。例如，IEC必须有1.24P的非正常测试，但作为供应商他们不会知道，他们只会按照马达的标准做1.08P测试，所以我们要知会供应商。

机型
马达功率/转速
转矩(=9549*P/n)
对流风扇的有效面积
Sanyo (0.3cubic feet)
120V/4W/2500rmp
15.2 g-cm
454.14mm^2
Krups,delonghi oven (0.5 cubic feet)
120V/20W/2000~2500rpm
95 g-cm ~76g.cm
1565`2205mm^2
Wiring oven (0.9 cubic feet)
120V/40W/2500rap
152.8 g-cm
3684mm^2

（8） POWER CORD的选择：根据电器的过电电流来确定电源线的规格，外被材质根据电源线可接触焗炉表面的温度来决定。以下分别是IEC和UL产品的电流和导线大小的对应表：

（IEC）

（UL）
（9） 包装设计：由内到外，胶袋、发泡胶、彩盒、卡通箱。设计时需充分考虑跌落测试的要求。一般是一角三边六面。
彩盒
Ⅰ纸质：
磅力，统一重量单位为GSM，一般为260GSM，350GSM。主要根据产品重量来选择。
坑纹，其类型有E、BE、CE等。
材质，材质有粉灰纸等类型。
Ⅱ尺寸：
长、宽、高，均表示为折叠后的尺寸，即外尺寸。
正确的书写方式，例如 260GSM+粉灰+E坑
发泡胶
一般发泡胶是按照密度区分的，常用的有三种，40倍，50倍，60倍。
设计发泡胶时要注意产品的结构，特别是电木大壳。必要时可参考TOB50设计。

6. 焗炉炉膛温度性能要求：

TEMP

T0

T1
Tmax

T4

T5
T2

T3
Tmin

TIME

0

（上图中黑色线对应下图正中心点,红色对应右下角测试点,绿色对应又上角测试点,蓝色对应左上角测试点,粉红色对应左下角测试点。）

1inch≈25.4mm

Thermal couple

一般客户要求稳定后炉膛温度范围在T±35F（假设T=500F），就是465F-535F即260+-20C。关于华氏同摄氏温度转换公式如下。
C=5/9（F-32）
下面我们对焗炉的几个基本性能参数加以讲述。（假设T=500F）
（1）Mean temp.：T=(Tmax+Tmin)/2=500F

（2）Range：炉膛中心温度调动幅度Tmax-Tmin=400C。理想的RANGE 是越小越好，但越小其CUT-ON，CUT-OFF的是时间越短，对于电子控制的焗炉来说其RELAY的通断频率会加快，而RELAY的寿命是一定的（市面上一般是10万次通断），所以影响产品的寿命。对于机械THERMOSTAT控制的焗炉其通断频率也会影响到THERMOSTAT的寿命，一般THERMOSTAT 通断次数，A-bond是3.5万次，TSB 会长一些。设计时一定要注意这些问题，我们推荐一般一个通断为三分钟，其中CUT-ON为一分钟，CUT-OFF为两分钟。

（3）Overshoot：上图示T0为OVERSHOOT 的最高温度点，一般要求不超过300C，最高不超过320C。这个要求与INTERIOR WALL 表面油层耐温有关。

（4）)Average temp: 是指炉膛五点温度的平均温度。
T=[(T1max+T1min)/2+(T2max+T2min)/2+(T3max+T3min)/2+(T4max+T4min)/2+(T5max+T5min)/2]/5

注：炉膛中心点―――处于铁架正中央，高出铁架平面1 inch (25.4mm)，铁架置于经常使用的位置。

7. Version change应注意的问题（critical component）：
版本改动时应特别注意以下零件可能会产生连锁反应，应特别留意。

① 电木面板

② Interior wall 油层

③ 发热管

④ Relay;

⑤ PCB.