專利名稱：一種電磁加熱壓力烹飪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廚房用電熱壓力烹飪器具，是電磁加熱技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在我國，以中國ZL91100026.7號發(fā)明專利的結(jié)構(gòu)特征為基礎(chǔ)的電壓力鍋產(chǎn)品，已開始進(jìn)入百姓家庭。該專利產(chǎn)品所采用的加熱方式，沿用了電飯鍋用的鋁電熱盤。由于鋁電熱盤的熱慣性較大，導(dǎo)致斷電后的壓力過沖，使鍋內(nèi)壓力控制的精確度受到很大影響。而電磁加熱方式具有熱效率高、熱慣性小等特點(diǎn)，因此用電磁加熱方式替代現(xiàn)有技術(shù)中的鋁電熱盤加熱方式，可大大提高產(chǎn)品的性能和節(jié)約能源。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出以電磁加熱器替代現(xiàn)有技術(shù)中的電熱盤，一可解決由于電熱盤的熱慣性大而引起的壓力過沖，影響鍋內(nèi)壓力控制精度的問題，二由于加熱方式和加熱原理的不同，電磁加熱器的熱傳導(dǎo)效率比電熱盤高十幾個百分點(diǎn)，因此可大大節(jié)省能源的消耗。
本發(fā)明由鍋蓋、內(nèi)鍋、外鍋、密封圈、彈性臂、開關(guān)等組成。其中，鍋蓋與外鍋剛性連接，鍋蓋與內(nèi)鍋之間通過密封圈連接，彈性臂設(shè)置在外鍋底部和內(nèi)鍋底之間，開關(guān)設(shè)置在外鍋底部接受彈性臂的位移驅(qū)動，電磁加熱器設(shè)置在內(nèi)鍋底并與開關(guān)串聯(lián)接入電源。本發(fā)明的工作原理是開關(guān)接通電源后，電磁加熱器開始加熱內(nèi)鍋中的水和食物。當(dāng)鍋內(nèi)進(jìn)入密封狀態(tài)后壓力開始上升。鍋內(nèi)壓力同時作用在鍋蓋和內(nèi)鍋上，由于鍋蓋與外鍋的連接為剛性連接，因此鍋蓋不能向上位移。作用在內(nèi)鍋上的壓力從內(nèi)鍋底部傳遞到彈性臂上，彈性臂基于其彈性特征便產(chǎn)生向下的位移(形變)，該位移驅(qū)動開關(guān)切斷電磁加熱器的電源。之后，鍋內(nèi)壓力因自然散熱而下降，隨著壓力的減小彈性臂逐漸向上復(fù)原，使作用在開關(guān)上的驅(qū)動力也隨之減小，待驅(qū)動力減小到開關(guān)又復(fù)位通電后，內(nèi)鍋被重新加熱，鍋內(nèi)壓力也從下降轉(zhuǎn)為上升......在這種循環(huán)往復(fù)的過程中，鍋內(nèi)的壓力值始終被控制在開關(guān)與壓力位移參數(shù)所確定的壓力值上。本發(fā)明中的電磁加熱器由面板、線圈、電磁線路等組成，它是將電能轉(zhuǎn)換成磁能的器件。鍋蓋與外鍋剛性連接是指在設(shè)計范圍內(nèi)的安全壓力作用下，鍋蓋與外鍋之間的連接被視為不會發(fā)生彈性變形或者彈性變形量可以忽略不計，二者的連接方式可以是像旋合式壓力鍋那樣的旋合式，也可以是像連體式電飯鍋那樣的扣蓋式。彈性臂指具備彈性特征的結(jié)構(gòu)體，其功能是以在鍋內(nèi)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形控制開關(guān)的通斷，它的結(jié)構(gòu)形式可以有多種，如一個或若干個碟形彈簧組合成的彈簧組件；以多個圓柱螺旋壓縮彈簧組成的彈簧組件或者是用鋼板制成的帶各種加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的彈性體等等。
本發(fā)明提出，彈性臂還可以與外鍋底制成一體，呈波紋形狀或碟形彈簧板狀，如果外鍋的桶壁與外鍋底的過渡圓弧設(shè)計得當(dāng)，也能得到所需的彈性位移量，可因此省去外鍋底上的其余波紋。在彈性臂(外鍋底)和內(nèi)鍋底之間設(shè)置一個力傳遞件，其功能是將作用在內(nèi)鍋底的壓力傳遞給彈性臂。
本發(fā)明提出，可以在電路上設(shè)置一個電子控制器，它包括計時器、總開關(guān)等，當(dāng)電子控制器接收到開關(guān)的第一次斷路信號后，便啟動計時器開始控制烹飪時間。到預(yù)定的烹飪結(jié)束時間時，計時器切斷總開關(guān)，徹底終止電磁加熱器的加熱電源。
本發(fā)明提出，外殼和鍋蓋部分可以采取保溫措施，目的是增加斷電后的保溫時間節(jié)約能源。
現(xiàn)有技術(shù)中所使用的鑄鋁電熱盤，有以下缺點(diǎn)一是它對內(nèi)鍋的加熱采用的是接觸式熱傳導(dǎo)方式。這種加熱方式是先將電熱盤加熱升溫后，通過電熱盤與內(nèi)鍋底之間形成的溫度差向內(nèi)鍋輸送熱能。兩者之間的熱傳導(dǎo)性能與兩者之間溫度差值的高次方呈正比，通常需要將電熱盤加熱到200℃以上，才能使內(nèi)鍋的溫度達(dá)到或者維持在所需的烹飪溫度上(100℃～120℃左右)，其余的能量則消耗在加熱電熱盤和熱傳遞的過程中，不僅造成電能的浪費(fèi)，還使電熱盤附近形成一個高溫環(huán)境，使產(chǎn)品相關(guān)零件的耐溫要求提高，隨之而來的是成本加大、損壞幾率增加等弊病。二是當(dāng)鍋內(nèi)壓力達(dá)到控制點(diǎn)，彈性臂的位移驅(qū)動開關(guān)斷電后，電熱盤剩余的高溫繼續(xù)傳遞給內(nèi)鍋，使內(nèi)鍋的壓力在壓力控制點(diǎn)過后仍繼續(xù)上升，出現(xiàn)所述的壓力過沖現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會使鍋內(nèi)壓力控制暫時處在失控狀態(tài)，直接影響鍋內(nèi)壓力控制的精確度，在產(chǎn)品安全上也具有一定的危害性，因此不可忽略不計。三是基于電熱盤的接觸式導(dǎo)熱和承載內(nèi)鍋底壓力的雙重作用，現(xiàn)有技術(shù)對電熱盤與內(nèi)鍋底的接觸狀況有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，雖然產(chǎn)品在出廠時都能達(dá)到要求，但在日常使用中內(nèi)鍋底部難免出現(xiàn)不同程度的變形，當(dāng)變形達(dá)到某種程度后就會使二者間的接觸不良，造成產(chǎn)品性能下降甚至完全不能使用。而本發(fā)明采用的電磁加熱器，是根據(jù)電磁加熱原理加熱內(nèi)鍋的，因其自身不需要加熱升溫，所以斷電后沒有余熱存在，也就不會出現(xiàn)壓力過沖現(xiàn)象，可有效地提高壓力控制的精確度。另外，由于電磁加熱器產(chǎn)生的磁力線直接加熱導(dǎo)磁的內(nèi)鍋底，故熱效率要比電熱盤的加熱方式高出十幾個百分點(diǎn)，除節(jié)省能量消耗外，產(chǎn)品底部的熱環(huán)境也得到改善。再有，由于電磁加熱方式屬于非接觸式傳熱，電磁加熱器又不需承載內(nèi)鍋底的壓力，因此它與內(nèi)鍋底的配合沒有嚴(yán)格的要求，不但簡化了生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品在使用過程中既使發(fā)生鍋底變形也不會影響使用效果。
在本發(fā)明中雖然借鑒了中國發(fā)明專利ZL91100026.7的匚式結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不是電磁爐與式結(jié)構(gòu)的簡單組合，在實施中需要通過機(jī)電一體化設(shè)計使二者形成一個整體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)新的加熱方式。機(jī)電一體化設(shè)計包括內(nèi)鍋鍋底的導(dǎo)磁設(shè)計、內(nèi)鍋鍋底的受力設(shè)計、線圈與內(nèi)鍋的形狀匹配設(shè)計、面板的形狀設(shè)計、力傳遞件的力學(xué)設(shè)計和非導(dǎo)磁設(shè)計、彈性臂的防磁設(shè)計等等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，因為電磁加熱為非接觸性加熱，所以面板與導(dǎo)磁內(nèi)鍋之間的接觸，只需按電磁爐與鍋底的接觸標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計即可，而無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣對電熱盤的接觸熱傳導(dǎo)設(shè)計有嚴(yán)格的要求。也可以按照烹飪的需求設(shè)計導(dǎo)磁內(nèi)鍋底加熱面的形狀與面積，以控制內(nèi)鍋底部的功率分布狀況，這不僅可以提高米飯的烹飪質(zhì)量，在大容量煮米飯時，還可大大減少鍋底部米飯焦黃的現(xiàn)象，綜上述可見本發(fā)明的實施具有廣闊的市場前景。


圖1是本發(fā)明的工作原理圖圖2是本發(fā)明的另一種實施方式示意圖圖中1.鍋蓋 2.密封圈 3.內(nèi)鍋 4.外鍋 5.彈性臂 6.面板 7.線圈 8.力傳遞件 9.電子控制器 10.電磁線路 11.開關(guān) 12.底座 14.固定件 15.引線圖1為本發(fā)明的鍋蓋1、密封圈2、內(nèi)鍋3、外鍋4、彈性臂5、開關(guān)11、面板6、線圈7等之間的結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系圖。圖1為剖視圖，為使圖面簡介省去了剖面線及其它視圖線條。
圖2為本發(fā)明的鍋蓋1、密封圈2、內(nèi)鍋3、外鍋4、彈性臂5、開關(guān)11、面板6、線圈7、力傳遞件8、固定件14等之間的結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系圖。圖2為剖視圖，為使圖面簡介省去了剖面線及其它視圖線條。
具體實施方式
實施例1(參見圖1)以內(nèi)鍋3口直徑20cm為例。采用厚度2mm的鋁板加工內(nèi)鍋3，在其鍋底焊接復(fù)合導(dǎo)磁不銹鋼板，使內(nèi)鍋3的鍋底具備導(dǎo)磁性。也可以采用防腐蝕性能好的導(dǎo)磁不銹鋼板制成內(nèi)鍋3，不銹鋼板材的厚度可在0.7mm左右選擇。外鍋4采用0.8mm的鍍鋁鋼板，在外鍋4的鍋口上翻制鍋牙，以便與鍋蓋1上的鍋蓋牙旋合連接。鍋蓋1采用1.0mm左右的不銹鋼板制作，鍋蓋牙的翻制必須與外鍋4的鍋牙相配，使鍋蓋1的蓋牙能與外鍋4的鍋牙旋合連接。密封圈2用硅橡膠制成。內(nèi)鍋底的形狀由于采用電磁加熱這種非接觸式傳熱方式而有了更多的自由設(shè)計空間，可以將其制作成上凸形，或者中間帶有一小部分平底(包括上凸)的下凸形。面板6除采用通常使用的微晶玻璃板制作外，基于它的位置關(guān)系和不導(dǎo)磁等特性，為降低成本還可以采用耐溫塑料、鋁板等材料制作。線圈7是電能轉(zhuǎn)換為磁能的器件，在這里可以將線圈7、面板6與內(nèi)鍋3的底部都制作成相似的形狀。電磁線路10采用現(xiàn)有電磁爐中的電磁線路即可。本實施例線圈7的輸出功率可調(diào)整控制在1000W左右。彈性臂5采用碟形彈簧的結(jié)構(gòu)形式，可以選用硅錳鋼60Si2MnA等材料制作。利用碟形彈簧的大負(fù)荷特性，以選取內(nèi)錐高度與鋼板厚度的比值來得到所需的彈性位移參數(shù)。圖1中所示為單片碟形彈簧，需要時也可以選擇多片的設(shè)計方案，多片式的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計為并列式(也稱疊加式)以增加彈力；直列式(也稱對列式)以增加位移量；復(fù)合式既增加彈力又增加位移。它的一端與外鍋4底部邊緣固定，另一端與內(nèi)鍋3的鍋底接觸。在確定了彈性臂5的參數(shù)后，內(nèi)鍋3的底部形狀應(yīng)與碟形彈簧的中心口徑部位的形狀一起設(shè)計，形成內(nèi)鍋3底部的圓弧部位坐在碟形彈簧的中心口徑部位上并有一定的接觸面積，使鍋內(nèi)壓力能通過內(nèi)鍋3的底部傳遞到彈性臂5上。彈性臂5的外緣制成適于與外鍋4的底部邊緣緊固的形狀，固定在外鍋4底部。開關(guān)11可以選用電器參數(shù)合適的常閉式微動開關(guān)，設(shè)置在外鍋4底部的適當(dāng)位置，要求是開關(guān)11的按鍵與彈性臂5的內(nèi)錐口部(彈性臂5的彈性位移最大處)保持一定間隙(如圖1所示)。當(dāng)鍋內(nèi)壓力通過內(nèi)鍋3的底部作用在彈性臂5上使之產(chǎn)生位移(形變)時，這一間隙便逐漸減小，直至開關(guān)11被彈性臂5驅(qū)動由通路轉(zhuǎn)換為斷路。斷電后，鍋內(nèi)壓力由上升轉(zhuǎn)為下降，彈性臂5產(chǎn)生的回位位移又使開關(guān)11由斷路回復(fù)為通路。彈性臂5的錐口部位可以設(shè)置面板6，面板6可用非金屬材料制作，可以將面板6粘合固定在彈性臂5的內(nèi)錐口部，將線圈7粘合固定在面板6的下表面。電子控制器9以及為其降溫用的風(fēng)扇等一并固定在底座12上。需說明，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，電磁加熱器的面板6與內(nèi)鍋3之間的接觸狀況，只需安裝到位使內(nèi)鍋3能接收到線圈7的磁力線即可，其底部與面板6的上表面是允許有一定間隙的，無需像現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)鍋與電熱盤那樣接觸嚴(yán)密。實施中還應(yīng)采取措施避免由電磁線路10輸出給線圈7的電磁能量加熱外鍋4的底部，尤其是加熱彈性臂5，其措施是將線圈7與彈性臂5的距離加大到安全距離。在鍋蓋的上面(或者里面)設(shè)置塑料保溫層，以增加斷電后的保溫時間。實施時可在鍋蓋上方設(shè)置約2mm厚的塑料蓋，該塑料蓋除有保溫功能外還可以美化外觀。電子控制器9是成熟的技術(shù)應(yīng)用，其計時器、顯示器、總開關(guān)等在電磁加熱技術(shù)與鍋結(jié)構(gòu)的結(jié)合上沒有特殊要求。電子控制器9還可以包括烹飪狀態(tài)、菜單(菜譜)的顯示和選擇。把電磁加熱器、開關(guān)11、電子控制器9中的總開關(guān)串聯(lián)接入電源。在實施中，還可采用現(xiàn)有專利技術(shù)中的熱脹式密封結(jié)構(gòu)，完成鍋內(nèi)空氣的排放，可以省去放氣閥(即浮子閥)；還可以采用現(xiàn)有專利技術(shù)中的泄壓槽結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不可堵塞的超壓自泄，以省去多余的安全裝置。
實施例1的使用方法如下將內(nèi)鍋3中放入食物和水，將鍋蓋1與外鍋4扣合，按所烹飪的食物種類和口味設(shè)定好烹飪時間。接通電源使開關(guān)11處于通路狀態(tài)，電磁加熱器通電后，線圈7通過內(nèi)鍋3的導(dǎo)磁鍋底加熱鍋中的水和食物。鍋內(nèi)升溫至水的沸點(diǎn)后鍋內(nèi)壓力開始升高，當(dāng)鍋內(nèi)壓力達(dá)到開關(guān)11與彈性臂5所確定的壓力時(如表壓100kPa)，受彈性臂5位移的驅(qū)動，開關(guān)11從通路轉(zhuǎn)換為斷路，線圈7停止對內(nèi)鍋3的加熱，鍋內(nèi)壓力從上升轉(zhuǎn)為下降，彈性臂5向上復(fù)原使作用在開關(guān)11上的驅(qū)動力減小，當(dāng)驅(qū)動力減小到開關(guān)11又復(fù)位通路時，線圈7恢復(fù)對內(nèi)鍋3的加熱，鍋內(nèi)壓力也從下降轉(zhuǎn)為上升......如此反復(fù)循環(huán)，鍋內(nèi)壓力值始終被控制在設(shè)定的數(shù)值內(nèi)。電子控制器9在接到開關(guān)的第一次斷路信號后開始啟動計時器，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的烹飪結(jié)束時間時，計時器的終止信號切斷總開關(guān)，徹底終止電磁加熱器的加熱。
實施例2(參見圖2)內(nèi)鍋3口直徑同例1。外鍋4采用0.8mm的鍍鋁鋼板，將鍋底沖壓成波紋狀形成彈性臂5。需說明，波紋形狀的彈性臂5，是航空高科技中的膜片技術(shù)與電飯鍋行業(yè)中的外鍋加工技術(shù)結(jié)合在一起的產(chǎn)物。它具有產(chǎn)品一體化性能好、模具化程度高、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。力傳遞件8采用非導(dǎo)磁材料制作，可以制成多種形狀，考慮到在傳遞鍋內(nèi)壓力的過程中，有力的方向和大小均不能改變的力傳遞要求，力傳遞件8的剖面形狀以弓形為好，實物可制成如碗狀的鑄鋁結(jié)構(gòu)件或鋅鋁合金鑄件，碗口部位可設(shè)計三個支撐，支撐內(nèi)鍋3底部的圓滑過渡處，接觸面積可在5cm2左右選擇，因為這個部位的受力狀況較好，利于力傳遞件8與內(nèi)鍋3底部之間數(shù)千牛頓力的傳遞。也可以選擇多點(diǎn)支撐的方式，但都要既能滿足力傳遞件8的力傳遞要求，又能滿足電磁加熱的要求。力傳遞件8的底部與彈性臂5的中心部位緊固，從這里可以獲得彈性臂5的最大位移，如圖2所示。將面板6、線圈7用機(jī)械方法固定在力傳遞件8的碗口中心，并使線圈7與導(dǎo)磁的內(nèi)鍋3的鍋底保持所需要的尺寸，以便線圈7的磁力線通過內(nèi)鍋3的鍋底。力傳遞件8與面板6如果采用同一種非導(dǎo)磁材料制作時，也可以將這兩個部件合并制成一體。開關(guān)11可以選用常閉轉(zhuǎn)常開的雙穩(wěn)態(tài)微動開關(guān)，這種開關(guān)具有在外力作用下由通路(常閉)轉(zhuǎn)為斷路(常開)，而外力消失后不會自行復(fù)位為通路的特點(diǎn)。開關(guān)11通過兩個觸點(diǎn)引線15與電磁加熱器中的電磁線路串聯(lián)接入電源。在圖2中開關(guān)11固定安裝在彈性臂5上，其按鍵觸頭向下與固定件14有一個間隙。固定件14需具有足夠的剛度，它的垂直邊緊固在外鍋4的桶壁上，其水平邊的遠(yuǎn)端上方是開關(guān)11的按鍵觸頭。在鍋內(nèi)壓力與彈性臂5的力學(xué)參數(shù)確定后，選擇開關(guān)11的按鍵觸頭與固定件14水平邊遠(yuǎn)端的垂直距離，也就確定了鍋內(nèi)壓力值。另外，開關(guān)11還可以固定安裝在固定件14的水平邊遠(yuǎn)端，使其按鍵觸頭向上并與彈性臂5的中心有一定距離。上述兩種安裝方式的效果是相同的。關(guān)于鍋蓋1與外鍋4的剛性連接方式，在實施中除采用旋合式扣牙連接以外，還可以采用現(xiàn)有電飯鍋技術(shù)中的鍋蓋部件與鍋體部件聯(lián)體式結(jié)構(gòu)，即按下開蓋鍵鍋蓋便彈起的開蓋方式，與電飯鍋不同之處在于其合開蓋的受力零部件均需滿足鍋內(nèi)壓力載荷的需要。需說明，本實施例采用的加熱升壓后一次性斷電的控制方式，如果外殼和鍋蓋配備良好的保溫措施，延緩鍋內(nèi)壓力的遞減速度，不僅可以保證食物的燜燉效果，還可以節(jié)約大量能源。實施例2的其余部分可以與實施例1相同。
實施例2的使用方法如下將內(nèi)鍋3中放入食物和水，將鍋蓋1與外鍋4扣合，接通電源使開關(guān)11處于通路狀態(tài)，電磁加熱器通過內(nèi)鍋3的導(dǎo)磁鍋底開始加熱鍋中的水和食物，當(dāng)鍋內(nèi)升溫至水的沸點(diǎn)后鍋內(nèi)壓力開始升高，當(dāng)鍋內(nèi)壓力達(dá)到開關(guān)11與彈性臂5所確定的壓力時(如表壓100kPa)，開關(guān)11受彈性臂5位移的驅(qū)動，從通路轉(zhuǎn)換為斷路，徹底切斷電磁加熱器的電源結(jié)束加熱。
權(quán)利要求1.一種電磁加熱的壓力烹飪裝置，包括鍋蓋(1)、密封圈(2)、內(nèi)鍋(3)、外鍋(4)、彈性臂(5)、開關(guān)(11)，鍋蓋(1)與外鍋(4)呈剛性連接，鍋蓋(1)與內(nèi)鍋(3)通過密封圈(2)連接，其特征在于開關(guān)(11)設(shè)置在外鍋底部接受彈性臂(5)的位移驅(qū)動，電磁加熱器設(shè)置在內(nèi)鍋底并與開關(guān)(11)串聯(lián)接入電源，彈性臂(5)設(shè)置在外鍋(4)底部和內(nèi)鍋底之間，鍋內(nèi)壓力通過內(nèi)鍋底傳遞到彈性臂(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁加熱的壓力烹飪裝置，其特征在于所述的彈性臂(5)與外鍋底制成一體，在內(nèi)鍋底和彈性臂(5)之間設(shè)置一個力傳遞件(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電磁加熱的壓力烹飪裝置，其特征在于在鍋蓋上設(shè)置保溫層。
專利摘要本實用新型屬于廚房用電熱壓力烹飪器具，是電磁加熱技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品，由鍋蓋、內(nèi)鍋、外鍋、密封圈、彈性臂、開關(guān)、電磁加熱器等組成。本實用新型提出以電磁加熱方式替代現(xiàn)有技術(shù)中的電熱盤加熱方式，不但可以解決由于電熱盤的熱慣性大而引起的壓力過沖，影響鍋內(nèi)壓力控制精度的問題，還可因電磁加熱器的熱傳導(dǎo)效率比電熱盤高而節(jié)省大量能源。
文檔編號F24C7/00GK2862901SQ200520018888
公開日2007年1月31日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者王永光 申請人:王永光