阅读说明：本技术 一种烹饪器具及控制温度的方法 (cooking appliance and temperature control method ) 是由 廖哲 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种烹饪器具,包括壳体,烹饪器具还包括能够产生电磁信号的电磁产生装置,与电磁产生装置连接并能够检测分析电磁产生装置中电参数的控制单元,具有温度特性改变点的感温层、以及变温层。本发明通过控制单元、电磁产生装置、感温层、变温层的设置可以方便实现对烹饪器具温度大小的控制。(The invention relates to a cooking appliance, which comprises a shell, an electromagnetic generating device capable of generating an electromagnetic signal, a control unit connected with the electromagnetic generating device and capable of detecting and analyzing an electrical parameter in the electromagnetic generating device, a temperature sensing layer with a temperature characteristic change point and a temperature change layer. The temperature control device can conveniently realize the control of the temperature of the cooking utensil through the arrangement of the control unit, the electromagnetic generating device, the temperature sensing layer and the temperature changing layer.)

一种烹饪器具及控制温度的方法

技术领域

本发明涉及厨具技术领域，更具体地，涉及一种烹饪器具，同时还涉及一种控制烹饪器具温度的方法。

背景技术

现有的烹饪器具，比如燃气灶、电磁炉，只要持续供气或供电，被其加热的锅具温度就会持续升高，难以将被加热的温度控制在某一合理的范围内，只能通过手动调整阀门大小来调整温度，但这种调整方式具有一定的滞后性，也就是说，使用者意识到温度过高时，食物已经在一定程度上被过热烹煮，造成食物营养流失、甚至焦化。而且在整个烹饪过程中，使用者需要根据烹煮阶段的需要不停的调节温度大小，操作频繁，造成使用上的诸多不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种方便实现温度控制的烹饪器具。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种烹饪器具，其特征在于，包括能够产生电磁信号的电磁产生装置以及与电磁产生装置连接并能够检测分析电磁产生装置电路中电参数的控制单元，所述电磁产生装置包括电磁线圈，所述电磁产生装置的侧方或上方设置有能够感测电磁产生装置所产生的电磁信号的感温层，所述感温层与电磁加热线圈形成耦合阻抗，感温层存在温度变化初始临界值和温度变化结束临界值，且感温层在温度变化初始临界值和温度变化结束临界值所限定的温度区间内，在所述电磁信号的作用下与耦合阻抗存在如下关系：

K＝|(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]|

其中，R1表示感温层温度为T1时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

R2表示感温层温度为T2时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

T2-T1＝1；

K为(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]的绝对值，且不小于0.05；

所述R1、R2是假定在特定条件下通过电桥测得的电磁加热线圈两端的耦合阻抗值，本专利定义所述特定条件是指电磁加热线圈是由直径为10mm，长度为10mm的TDKPC40磁棒，以直径为0.2mm的铜线绕制300圈制得，且电磁加热线圈与感温层距离定为5mm，功率为25kHz。

本技术方案中，所述控制单元能够检测并分析电磁产生装置中电参数的变化，通过该变化能够指示控制开关或加热装置改变加热功率大小或加热时间，实现对加热温度的控制，所述控制单元与电磁产生装置之间的连接通常优选为电连接，但涉及信号传输的也可以采用无线信号连接等方式，此外，本技术方案中的连接既可以是直接连接，也可以是间接连接，即控制单元与加热装置或电磁产生装置之间可以通过一些电气元件进行连接。

本发明通过设置电磁产生装置，使其具备了发射电磁信号的功能，当这种烹饪器具与能够感测所述电磁信号的感温层组合使用时，所述电磁产生装置中的电参数便可以在该感温层的影响下发生变化，所述控制单元在检测到电磁产生装置中电参数的变化后，控制加热装置的加热功率大小，进而实现对加热温度的控制。

优选的，所述烹饪器具还设有加热装置，所述加热装置与控制单元连接。所述控制单元连接与加热装置之间还设有控制开关。优选的，所述加热装置为电阻加热装置、电磁加热装置、微波加热装置或燃气加热装置。因此，本专利的烹饪器具可以为电饭锅、电压力锅、电磁炉、红外炉、卤素炉或燃气灶等。本专利通过控制开关连接控制单元和加热装置，控制开关可以启动或关闭加热装置，也可以提高或降低加热装置的功率等。

至于感温层的具体形态至少存在以下几种方案：

第一种形态，所述电磁产生装置的上方或侧方还设有面板，所述面板由感温层组成，或者，所述感温层组成面板的一部分且复合于面板中，比如在电磁灶或电饼铛等产品中，加热装置的上方往往设有用以支撑锅具或被加热食物的面板，而感温层可以设置成面板的一部分或者完全组成面板。当感温层组成面板的一部分且复合于面板中，所述面板可由铝板、铜板、钢板或铁板中的一种或多种组成并与感温层复合在一起。

第二种形态，所述加热装置包括发热盘，所述发热盘由感温层组成，或者，所述感温层组成发热盘的一部分且复合于发热盘中。比如，电饭锅或电压力锅等产品可以将感温层设置成发热盘的至少一部分。

第三种形态，所述感温层作为一个单独的部件而存在，比如将感温层本身做成板状或片状等结构，或者将感温层复合于板状或片状等结构中，该感温层可与烹饪器具分离，当需要用到感温层时可以随时将感温层置于电磁产生装置上方或侧方，比如对于电磁炉或电饼铛等产品而言，可以将感温层放置在面板上方，对于电饭锅或电压力锅等，可以将感温层放置在发热盘上方，使用完毕后，可以随时取走感温层。

第四种形态，所述烹饪器具还设有锅具，所述感温层设于锅具上。所述锅具包括锅底和锅身，所述锅底由感温层组成，或者所述感温层组成锅底的一部分且复合在锅底上。优选的，所述锅底由铝板、铜板、钢板或铁板中的一种或多种组成，也就是说，锅底既可以是单层结构，也可以是复合式结构，对于立体加热的锅具来说，所述感温层也可以设置在锅身上或者锅身和锅底上。

不管感温层以何种形态存在，只要感温层能够感测到电磁产生装置所产生的电磁信号，就能够与电磁产生装置和控制单元配合使用。

优选的，所述控制单元包括检测分析模块和控制模块，所述检测分析模块与电磁产生装置连接，用以检测电磁产生装置电路中电参数的变化，并将检测值与初始设定值进行比较，将分析结果反馈给控制模块；

所述控制模块的输入端与检测分析模块连接，输出端与加热装置连接，所述控制模块根据检测分析模块对检测值的分析结果控制加热装置，使感温层温度保持在预设区间内；

所述电磁产生装置包括电磁加热线圈、信号发生单元、信号接收单元，所述电磁加热线圈分别与信号发生单元和信号接收单元连接，所述信号发生单元与控制模块连接，所述信号接收单元与检测分析模块连接，所述连接优选为电连接方式。所述信号发生单元发出的信号为脉冲数量、脉冲宽度、脉冲幅度、电压、电流或电阻。所述控制模块向信号发生单元发出指令，比如控制模块通过脉冲宽度调制PWM实现对信号发生单元的控制，信号发生单元进而控制电磁加热线圈的启动，当电磁加热线圈启动后，信号接收单元便接收电磁加热线圈中电参数的变化并将接收到的信号传递给检测分析模块，检测分析模块完成对电参数的检测分析，并进一步将分析结果反馈给控制模块，控制模块根据检测分析模块对检测值的分析结果控制加热装置使感温层温度保持在预设区间内。

此处所述电参数优选为脉冲信号、电压、电流或电阻等，其中，脉冲信号为脉冲数量、脉冲宽度或脉冲幅度等。本方案所述连接包括直接连接和间接连接，比如，所述控制模块与加热装置之间可以直接连接，也可以通过控制开关或其他部件进行连接。检测分析是控制单元的基本功能，在此基础上还可以增设其他功能模块，比如数据转换模块等。控制单元通过检测电磁产生装置中电参数的变化实现对温度的控制，与传统的温度传感器相比，本专利能够及时反映感温层温度，避免了温度传感器所带来的温度检测滞后性。

优选的，所述感温层上设有至少一个通孔，所述通孔的总面积占所述感温层总面积的百分比为5％-50％。

优先的，所述电饭锅包括壳体、置于壳体内的加热装置、设在加热装置上方的发热盘和设于发热盘上的锅具，所述面板设于加热装置和锅具之间，所述电磁产生装置设于面板下方。

本专利还提供一种控制温度的方法，包括如下步骤：

步骤1：提供电磁加热线圈以及能够感应电磁加热线圈所产生的电磁信号的感温层，所述感温层与电磁加热线圈形成耦合阻抗，感温层存在温度变化初始临界值和温度变化结束临界值，且感温层在温度变化初始临界值和温度变化结束临界值所限定的温度区间内，在所述电磁信号的作用下与耦合阻抗存在如下关系：

K＝|(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]|

其中，R1表示感温层温度为T1时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

R2表示感温层温度为T2时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

T2-T1＝1；

K为(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]的绝对值，且不小于0.05；

所述R1、R2是假定在特定条件下通过电桥测得的电磁加热线圈两端的耦合阻抗值，本专利定义所述特定条件是指电磁加热线圈是由直径为10mm，长度为10mm的TDK PC40磁棒，以直径为0.2mm的铜线绕制300圈制得，且电磁加热线圈与感温层距离定为5mm，功率为25kHz，

步骤2：设定电磁加热线圈电路的电参数与感温层温度之间的对应关系，所述电参数包括感温层与电磁加热线圈所形成的耦合阻抗、电磁加热线圈电路的电流、电压或脉冲信号。

步骤3：设定控制温度为T_n；

步骤4：检测并获取电磁加热线圈电路的电参数，然后根据电参数值或者该电参数值所对应的温度值，通过控制单元调节电加热装置使烹饪器具的温度值控制在预期范围内。

当电参数为感温层与电磁加热线圈所形成的耦合阻抗值时，该耦合阻抗的误差范围为0～5Ω，当电参数为电流值时，该电流值的误差范围为0～0.5A，当电参数为电压值时，该电压值的误差范围为0～50V，当电参数为脉冲信号时，该脉冲信号的误差范围为0～3。

所述电磁炉还设有计时模块，电磁加热线圈开始加热的同时启动计时模块计时，当计时时间为M₁时开始检测耦合阻抗值并根据耦合阻抗值判断是否需要继续加热，当判断结果为需要继续加热时，加热时间记为M₂，所述M₁≥M₂。

300秒≤M₁≤600秒，0.1秒≤M₂≤300秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在加热装置之外还创造性地设置了电磁产生装置，使其具备了发射电磁信号的功能，当这种烹饪器具与能够感测所述电磁信号的感温层组合使用时，所述电磁产生装置中的电参数便可以在该感温层的影响下发生变化，所述控制单元在检测到电磁产生装置中电参数的变化后，控制加热装置的加热功率大小，进而实现对加热温度的控制。

本发明通过预先设定电磁产生装置中的预期电参数值或者该该电参数值所对应的预期温度值，通过控制单元的电参数检测分析模块检测实时的电参数值，并与设定值比较，当检测值超出预算范围时，所述控制单元的控制模块将调节、或关闭、或暂停、或启动加热单元的功率，达到调节感温层温度的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明控制原理图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4为本发明温度与耦合阻抗的第一种变化曲线原理图，其中a为第一拐点，为b第二拐点；

图5为本发明温度与耦合阻抗的第二种变化曲线原理图，其中a为第一拐点；

图6为本发明温度与耦合阻抗的第三种变化曲线原理图，其中a为第一拐点；

图7为本发明耦合阻抗与电参数的第一种变化曲线原理图；

图8为本发明耦合阻抗与电参数的第二种变化曲线原理图；

图9为本发明耦合阻抗与电参数的第三种变化曲线原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1-2所示，本发明涉及一种可控温的烹饪器具，包括壳体3、设于壳体3内的电磁产生装置5、设于电磁产生装置5上方的面板1、与电磁产生装置5电连接的控制单元4以及与控制单元连接的加热装置2，面板1上方设有锅具6，所述面板1的至少一部分为能够感测所述电磁产生装置5产生的电磁信号的感温层11。所述电磁产生装置5主要由电磁加热线圈、信号发生单元、信号接收单元组成，所述电磁加热线圈分别与信号发生单元和信号接收单元电连接。电磁产生装置用以产生电磁场，电磁加热线圈的大小和匝数可根据实际需要自由设定，电磁产生装置的信号发生单元与电源连接，电磁产生装置的信号接收单元与控制单元连接。

所述感温层与电磁加热线圈在电磁信号的作用下相互影响形成耦合阻抗，该耦合阻抗与感温层温度之间存在一定的对应关系，如图2-6所示，耦合阻抗与感温层温度之间形成的特定的温度曲线关系，该温度曲线至少存在一个拐点，通常优选存在两个拐点，分别为第一温度拐点和第二温度拐点，第一温度拐点的值小于第二温度拐点的值，在第一温度拐点之前的曲线以及第二温度拐点之后的曲线均趋于水平直线，即在第一温度拐点之前，所述耦合阻抗几乎不发生变化，或不发生明显变化，同理，在第二温度拐点之后，所述耦合阻抗也几乎不发生变化，或不发生明显变化，但在第一温度拐点和第二温度拐点之间，所述温度曲线表现出较为明显的线性关系，即感温层的温度随所述耦合阻抗的不同而发生变化，使感温层的温度值与所述耦合阻抗值之间形成一一对应关系，这种线性关系因感温层的材料不同而有所区别，比如，感温层的温度值与所述耦合阻抗值既可以呈正比例关系，也可以呈反比例关系。第一温度拐点和第二温度拐点之间的温度区间是用来进行温度控制的有效温度区间，在有效温度区间内，只要得知感温层与电磁加热线圈所形成的耦合阻抗值便可以得出相应的感温层的温度值。也因此，所述第一温度拐点又称为温度变化初始临界值，第二温度拐点又称为温度变化结束临界值。

本专利所使用的感温层具备以上特性，即本专利所述感温层与电磁加热线圈的耦合阻抗值与感温层温度值的曲线关系中至少在某一温度区间、在感温层温度变化1℃时存在如下关系：

K＝|(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]|

其中，R1表示感温层温度为T1时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

R2表示感温层温度为T2时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

T2-T1＝1；

K为(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]的绝对值，且不小于0.05；

所述R1、R2是假定在特定条件下通过电桥测得的电磁加热线圈两端的耦合阻抗值，本专利定义所述特定条件是一种假定的检测条件，即电磁加热线圈是由直径为10mm，长度为10mm的TDKPC40磁棒，以直径为0.2mm的铜线绕制300圈制得，且电磁加热线圈与感温层距离定为5mm，功率为25kHz，在这种假定条件下测得所述电磁加热线圈两端的耦合阻抗值。本专利之所以定位这种检测的特定条件是为了提供一种确定所述耦合阻抗与感温层温度之间的曲线关系的标准，以及为了更好地描述所述感温层所具备的特别属性，但这种定义不应当视为对本专利的限制，可以容易地想到，当改变本专利所定义的检测的特定条件后，上述关系中的系数K会发生变化，但感温层的这种特别的温度特性并不会随定义的不同而产生质的变化。

一般来说，所述第一拐点也可以认为是曲线中第一次出现K由小于等于0.05到大于0.05的转变点，第二拐点则是K由大于0.05到小于等于0.05的转变点。

控制单元与加热装置2之间的连接应理解为直接连接和间接连接，也就是说，所述控制单元既可以和加热装置2直接连接，也可以通过控制开关连接，控制开关比如功率调整开关或其他能够调节加热装置功率大小的开关。

作为一种优选实施例，所述面板1可由感温层11单独组成，既整个面板1由感温层组成。

作为另一优选实施例，感温层11仅组成面板1的一部分，并且感温层11复合于面板1中。

本实施例所述面板1既可以由铝板、铜板、钢板或铁板中的一种组成单层结构，也可以由其中的两种或两种以上组成复合式结构，所述钢板可以是碳钢板，也可以是不锈钢板。面板1上可以放置锅具对食物进行烹饪，也可以直接在面板1上对食物烹饪，比如可以直接在面板1上炒菜或烹饪食物等。

所述感温层11呈片状结构，其厚度优选为0.1至3毫米。可以设置在面板1的上表面或下表面，当面板1为复合式结构时，感温层11还可以设置在面板1上表面与下表面之间，比如，如果面板1由上至下分别为不锈钢层、铝板层和碳钢层三层复合式结构，所述感温层11可设置在不锈钢层和铝板层之间，也可以设置在铝板层和碳钢层之间。

所述控制单元4包括检测分析模块和控制模块，所述检测分析模块与电磁产生装置连接，具体来说，检测分析模块与电磁产生装置的信号接收单元连接，该检测分析模块用以实时检测电磁产生装置中电参数的变化，电参数的变化受感温层11温度变化的影响并与感温层11温度形成对应关系。这种电参数可以是脉冲信号、电压、电流或电阻，其中，脉冲信号优选为脉冲数、脉冲宽度或脉冲幅度等，以脉冲数为例，所述控制模块的输入端与检测分析模块连接，输出端与加热装置连接或通过控制开关与加热装置连接，检测分析模块检测出电磁产生装置中脉冲数后，经对比判断是否接近初始设定值，当大于或小于设定值时，控制模块将调节加热装置功率大小，从而达到调节感温层11温度的作用；当接近设定值时，可以保持当前的功率大小或在一定范围内进行微调，从而保证感温层的温度维持在一定区间。此外，控制模块还与电磁产生装置中的信号发生单元连接。

本专利还提供一种控制温度的方法，包括如下步骤：

步骤1：提供电磁加热线圈以及能够感应电磁加热线圈所产生的电磁信号的感温层，所述感温层与电磁加热线圈形成耦合阻抗，感温层存在温度变化初始临界值和温度变化结束临界值，且感温层在温度变化初始临界值和温度变化结束临界值所限定的温度区间内，在所述电磁信号的作用下与耦合阻抗存在如下关系：

K＝|(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]|

其中，R1表示感温层温度为T1时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

R2表示感温层温度为T2时，感温层与电磁加热线圈所产生的耦合阻抗值；

T2-T1＝1；

K为(R2-R1)/[R1×(T2-T1)]的绝对值，且不小于0.05；

所述R1、R2是假定在特定条件下通过电桥测得的电磁加热线圈两端的耦合阻抗值，本专利定义所述特定条件是指电磁加热线圈是由直径为10mm，长度为10mm的TDK PC40磁棒，以直径为0.2mm的铜线绕制300圈制得，且电磁加热线圈与感温层距离定为5mm，功率为25kHz。

步骤2：设定电磁加热线圈电路的电参数与感温层温度之间的对应关系，如图7-9所示，所述电参数包括感温层与电磁加热线圈所形成的耦合阻抗、电磁加热线圈电路的电流、电压或脉冲信号，感温层温度与电参数之间形成一一对应关系，这种对应关系既可以是正比例关系，也可以反比例关系，甚至是曲线关系。

步骤3：设定控制温度为T_n；

步骤4：检测并获取电磁加热线圈电路的电参数，然后根据电参数值或者该电参数值所对应的温度值，通过控制单元调节电加热装置使烹饪器具的温度值控制在预期范围内。

当电参数为感温层与电磁加热线圈所形成的耦合阻抗值时，该耦合阻抗的误差范围为0～5Ω，当电参数为电流值时，该电流值的误差范围为0～0.5A，当电参数为电压值时，该电压值的误差范围为0～50V，当电参数为脉冲信号时，该脉冲信号的误差范围为0～3。

所述电磁炉还设有计时模块，电磁加热线圈开始加热的同时启动计时模块计时，当计时时间为M₁时开始检测耦合阻抗值并根据耦合阻抗值判断是否需要继续加热，当判断结果为需要继续加热时，加热时间记为M₂，所述M₁≥M₂。

300秒≤M₁≤600秒，0.1秒≤M₂≤300秒。

所述控制单元的控制模块可以通过控制开关来实现对加热装置的调整。

所述加热装置为电阻加热装置、电磁加热装置、微波加热装置或燃气加热装置。因此，本专利技术可以应用于电饼铛、电饭锅、电压力锅、电磁灶、红外炉、卤素炉或燃气灶等烹饪器具上。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进行了改进，如图3所示，本实施例的面板上设有锅具6，锅具6包括锅身和锅底，本实施例改变了感温层11的设置位置，将感温层11设置在锅具6的锅底或锅身上，而不是设置在面板1中。所述锅具6的底部可以由一层金属制作而成，也可以由多层金属复合而成，比如，可以由铝层、钢层等复合在一起，所述感温层可以设置在锅具6底部的上表面，也可以设置在下表面，同样可以设置在锅具6底部上、下表面之间。对于能够立体加热的锅具而言，所述感温层11还可以设置在锅具的锅身部位。

本实施例其余结构与实施例1相同。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上对感温层进行了改进，所述感温层11上至少设有一个通孔，通常均匀地设置若干个通孔，通孔的总面积占所述感温层总面积的百分比为5％-50％。这样设置既可以节省感温层11的制作成本，又能够最大限度地满足感温层的功效。

实施例4

当烹饪器具为电饭锅时，由于现有的电饭锅结构包括壳体3、置于壳体3内的加热装置2、设在加热装置2包括发热盘和发热管，发热盘上设有锅具，所述发热盘由感温层组成，或者，所述感温层组成发热盘的一部分且复合于发热盘中。所述感温层下方，即发热盘下方设有电磁产生装置。

当烹饪器具为电压力锅时，其感温层与发热盘的安装结构与电饭锅的安装结构相同，不再重复描述。

实施例5

本实施例的感温层11独立于烹饪器具设置，即该感温层11既未设置在锅具上，也未设置在烹饪器具上，而是独立的一个部件，能够与烹饪器具分离，当需要用到感温层时可以随时将感温层置于烹饪器具的电磁产生装置上方或侧方，比如对于电磁炉或电饼铛等产品而言，可以将感温层放置在面板上方，对于电饭锅或电压力锅等，可以将感温层放置在发热盘上方，使用完毕后，可以随时取走感温层。该感温层的结构可以为板状或片状等结构，或者将感温层复合与板状或片状等结构中，该实施例实现了感温层与烹饪器具的单独加工。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。