专利名称：电子温控式节能多功能电饭锅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电饭锅技术领域，特别是一种电子温控式节能多功能电饭锅。
现有的电饭锅，一般是利用居里点为103℃的磁钢限温器及机械联动装置对煮饭进行自动控制，不适宜用来自动烧开水、煲汤、煲粥，而且，在煮饭过程中，溢汤的现象无法克服，造成能量浪费及环境污染。因此，也有用电子装置来控制其炊煮过程的电饭锅，如中国专利公报所公开的申请号为91206777.2的“一种电饭锅多能自控装置”，它是利用弹簧把热敏电阻构成的温度传感器紧贴在内锅外壁来感知被煮食物的沸腾状态，再控制发热盘进行间歇通电，经一段时间延时后切断电源。由于有可能出现温控点飘移、传感器与内锅壁接触不良及对传感器精度要求很高等原因，故该技术检测被煮食物的沸腾状态不够可靠。同时，从其控制过程可知，由于没有米饭吸水后的猛火补炊过程，故无法去除米饭多余的水份，米饭质量不佳。而且，需要人工调节延时时间，操作不便。
本实用新型的目的在于为了克服上述不足之处而提供一种电子温控式节能多功能电饭锅，通过检测锅内蒸汽排出温度去准确测定锅内沸腾状态并进而自动完成食物多种炊煮过程的充分生化反应，以获得高品质的炊煮质量及节省大量能源，炊煮过程不外溢汤液。
本实用新型通过如下方式实现一种电子温控式节能多功能电饭锅，包括锅盖、由外壳、中间保温层、保温内锅、内锅构成的四层结构的锅体，内锅底部装有磁钢限温器及其开关并通过机械连杆与显示及操作面板的开、关按钮相连接，锅盖与锅体外壳一侧上端铰接，成为连体锅盖，其电子控制电路包括温度传感器、双向可控硅开关电路、直流工作电源电路、定时电路、发热盘、电源插座组件及电路线路板，其特征在于锅盖(21)上设有一个排汽孔(1)，温度传感器(2)穿过其孔壁密封固装在排汽孔(1)内；电子控制电路还包括由运放集成电路(IC1)组成的双向可控硅过零触发电路(IC1－1)(44)、温控电路(IC1－4)(43)、间歇开关电路(IC1－3)(45)、选通比较器电路(IC1－2)(46)、由14位串行二进制计数／分频／振荡器电路(IC2)组成的双延时电路(47)、由十进制计数／分配器电路(IC3)组成的控制显示电路(48)及与非门电路(F1、F2、F3、F4)，温度传感器(R22)(2)一端接至温控电路(IC1－4)输入(＋)端，其输出端通过二极管(D6、D9)分别接至选通比较器电路(IC1－2)输入(－)端及双延时电路(IC2)的(12)脚，其(2)脚通过二极管(D8)接至选通比较器电路(IC1－2)输入(－)端，双延时电路(IC2)的(2)脚、(15)脚接至与非门电路(F1)两输入端并经与非门(F1、F2)、电阻(R4)串联后接至双向可控硅过零触发电路(IC1－1)输入(＋)端，与非门(F2)输出端通过二极管(D15)、与非门(F3、F4)、二极管(D16)接至双延时电路(IC2)的(11)脚，间歇开关电路(IC1－3)输出端通过电阻(R6、R7)接至选通比较器电路(IC1－2)输入(＋)端。
所述的锅盖(21)内装有一个圆环形支架(18)，其一侧设有一个圆筒形凸台(19)，外面套上固定胶圈(7)，温度传感器(2)的传感头从侧壁穿过固定胶圈(7)及凸台(19)伸入排汽孔(1)内，凸台(19)顶部嵌入排汽孔盖(9)，两者接触面由密封胶圈(8)密封，位于排汽孔(1)下部的下座(5)通过密封圈(6)固装在保温盖(4)与凸台(19)之间。温度传感器(2)可以采用热敏电阻或PN结温度传感器。位于锅体外壳(22)侧壁的显示及操作面板(10)布装有保温按钮(12)、通断开关(11)、功能转换开关(14)、煮饭指示灯(15)、快速煮饭指示灯(16)、煲粥、汤指示灯(17)、保温状态指示灯(13)。双向可控硅(KP1)(49)与磁钢限温开关(K2)(28)串接后并联在保温热敏开关(K1)(24)两端。
根据对米饭炊煮过程的分析，由生米炊煮成熟饭有以下几个过程(1)吸水过程使米吸足水份，此过程需5分钟左右，锅内温度在63℃以下。(2)煮饭过程将吸足水份的米加热，当锅内温度高于63℃(糊化温度)时，米开始急剧吸水。从糊化温度升至100℃时，必须加速升温，否则，会有夹生现象。(3)维持沸腾过程为了使β淀粉转变为α淀粉，需在98℃以上温度维持15－20分钟左右的沸腾过程。维持沸腾所需功率很小，主要是用于补偿锅体散失的热量及蒸汽带走的热量。此期间，若功率较大，甚至全功率加热，就会造成米汤外溢，能量浪费。(4)补炊过程补炊过程是为了将附在米饭表面上多余的水份赶掉，即在煮沸终了后再通电加热1－2分钟。(5)焖饭过程这一过程是利用锅内余热进一步促进α淀粉化。(6)保温过程使锅内米饭温度维持在70℃左右。
根据上述最佳煮饭控制过程，本实用新型的工作过程步骤如下(1)米、水入锅后全功率加热。(2)温度传感器检测锅内蒸汽排出温度确定锅内进入沸腾状态后即对发热盘进行间歇通电，小功率加热，根据锅体的保温性能，设置一间歇通、断电比率，使锅内米饭温度维持在98℃以上。通过延时电路使这一过程维持在15分钟左右。(3)之后，全功率通电加热，对米饭猛火加热，实现补炊过程，时间约90秒左右。补炊后即切断发热盘的供电。(4)经10分钟左右的焖饭时间，即可开盖吃饭。如需保温，则保温热敏开关处于工作状态，对米饭进行保温。由于在维持沸腾状态期间加热量大为减少，故既节省大量能源又使汤液不外溢。
本实用新型的优点在于锅体采用四层结构，内有三个隔热空腔，其保温性能特别优良，而独特设置的利用锅盖的排汽孔及其内温度传感器配合电子温控电路能精确地检测出被煮食物的沸腾状态，实现最佳煮饭、煲汤、煲粥的自动控制过程，因而，能获得高品质的炊煮质量，炊煮过程不外溢汤液，并可节能25％以上。通过在排汽孔中设置温度传感器检测锅内沸腾状态进而实现炊煮自动控制的方法及结构同样适用于电开水壶、电子瓦罉等其它电热炊具。
图1是本实用新型结构示意图；图2是
图1所示的排汽孔结构放大图；图3是
图1所示显示及操作面板布置图；图4是本实用新型电路原理方框图；图5是本实用新型电原理线路图；图6是采用本实用新型煮饭过程的温度——时间关系曲线图；图7是采用本实用新型煮饭过程的电能——时间关系图。
通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。
参照
图1所示，锅体采用四层三空腔结构，即由外壳(22)、中间保温层(20)。保温内锅(32)、内锅(26)构成，它们之间形成三层空气隙，具有极为优良的保温效果。内锅(26)采用铝合金板材，中间保温层(20)、保温内锅(32)，外壳(22)采用薄钢板，外壳(22)下端与底座(27)相接。底座(27)材料采用工程塑料。锅盖(21)采用三层结构，即由外盖(33)、保温盖(4)、内盖(34)构成，锅盖(21)与锅体通过铰链联接而成为连体锅盖。内盖(34)开有若干个小孔，用于排放蒸汽。保温盖(4)与外盖(33)之间装有一个圆环形支架(18)，该支架(18)的作用在于(1)增加锅盖(21)的刚性；(2)在其一侧设有一个圆筒形凸台(19)，形成一个排汽孔的基本结构；(3)使保温盖(4)与外盖(33)之间形成密封的空气腔，排出的蒸汽不能进入，具有良好的保温效果。这样的结构，使锅内产生的蒸汽只能经内盖(34)的小孔及排汽孔(1)向外排出。支架(18)及外壳(33)的材料均采用工程塑料，因其导热系数小，有利于保温隔热，内盖(34)密封性较好，可防汤液外溢。排汽孔(1)结构参照图2所示，它设置在对应圆筒形凸台(19)的外盖(33)与保温盖(4)之间，凸台(19)外围套上固定胶圈(7)，在胶圈(7)与凸台(19)侧壁配钻一小孔，温度传感器(2)的传感头从该侧壁小孔穿过伸入排汽孔(1)内，本实施例中，温度传感器(2)采用负温度系数的热敏电阻，其输出讯号通过导线(3)经锅盖(21)与锅体铰接处后穿越锅体外层空气隙并接到位于底座(27)下部的电路线路板(30)上。凸台(19)顶部嵌入排汽孔盖(9)，它们之间的接合面由密封胶圈(8)进行密封，排汽孔盖(9)顶部开有4个圆通孔。在保温盖(4)对应于凸台(19)通孔处开有一个圆通孔，带中心通孔的下座(5)通过密封圈(6)固装在保温盖(4)与凸台(19)下部之间。参照图3所示，在锅体外壳(22)和上侧壁嵌装有显示及操作面板(10)，其左边设有通断开关(11)、保温按钮(12)，右边设有功能转换开关(K3)(14)、煮饭指示灯(LD4)(15)、快速煮饭指示灯(LD3)(16)、煲粥、汤指示灯(LD2)(17)及保温状态指示灯(LD1)(13)。内锅(26)底部紧贴发热盘(25)的凸面，其中央底部与中间保温层(20)之间装有磁钢限温器(23)，它通过由支杆、连杆组成的机械联动机构与通断开关(11)及保温按钮(12)相连接。在支杆下面分别装有磁钢限温开关(28)及保温热敏开关(24)。底座(27)还装有电源插座组件(29)及电路线路板(30)。
下面结合图4－图7去进一步阐述本实用新型的电气控制原理及其实现多种炊煮功能的工作过程。
(1)煮饭接通220V交流电源后，按一下功能转换开关(K3)使控制显示电路(IC3)(48)的(3)脚输出高电平，点亮煮饭指示灯(LD4)。此时，磁钢限温开关(K2)应接通。由于此时锅内温度低于100℃，热敏电阻(R22)阻值较大，温控电路(IC1－4)输出高电平，通过二极管(D6)输至选通比较器电路(IC1－2)(46)输入(－)端使其输出负电压，二极管(D3)反向截止，双向可控硅(KP3)不导通。由电阻(R1、R5)组成的分压器引入与交流电源电压同相的正弦波信号使过零触发电路(IC1－1)(44)输出与交流电源电压波形同相的脉冲，触发双向可控硅(KP2)和(KP1)(49)使其导通，给发热盘(25)供电。与此同时，温控电路(IC1－4)(43)输出的高电平通过二极管(D9)接至双延时电路(IC2)(47)的(12)脚，使(IC2)清零。当锅内米饭沸腾时，装在排汽孔(1)内的热敏电阻(R22)阻值减少到使温控电路(IC1－4)输出负电压，二极管(D6、R9)不导通，双延时电路(IC2)开始计时，同时，间歇开关电路(IC1－3)(45)输出间歇振荡脉冲至选通比较器电路(IC1－2)输入(＋)端，从而控制(IC1－2)输出间歇、高低脉冲使双向可控硅(KP3)间歇导通。双向可控硅(KP3)导通期间，使过零触发电路(IC1－1)输出的过零触发脉冲被短路，从而使双向可控硅(KP2、KP1)在此期间不导通。此时发热盘(25)为间歇通电，降低了发热盘(25)的发热量，锅内汤汁也不会外溢，并使锅内米饭温度保持在98℃－100℃之间，维持着沸腾过程。当双延时电路(IC2)计时至整定值(本实施例取15分钟)后，其(2)脚输出高电位，通过二极管(D8)输至选通比较器电路(IC1－2)输入(－)端使其输出负电压，此时，双向可控硅(KP3)关断，双向可控硅(KP2、KP1)导通，向发热盘(25)供电，开始进入全功率加热补炊过程。经过1－2分钟左右，双延时电路(IC2)的(15)脚变为高电位，使与非门电路(F1)输出低电位，与非门(F2)输出高电位，通过电阻(R4、R5)使过零触发电路(IC1－1)停止输出过零脉冲，双向可控硅(KP2、KP1)关断，发热盘(25)断电，补炊完毕。与此同时，与非门(F2)输出的高电平通过二极管(D15)、与非门(F3、F4)、二极管(D16)使双延时电路(IC2)停振，从而停止计数。此时，保温状态指示灯(LD1)点亮，由于双金属开关作用，进入自动保温状态。经过10分钟左右的焖饭过程，米饭就做好了。然后，通过其双金属控温作用，使锅内米饭温度在70℃左右。此时，直流工作电源(41)输出正极通过电阻(R26、R27)、与非门(F3、F4)、电阻(R14)及保温状态指示灯(LD1)接地，使保温状态指示灯(LD1)点亮，进入米饭的保温状态。
(2)快速煮饭接通220V交流电源，按下磁钢限温器(23)及其开关(K2)(28)后，通过功能转换开关(K3)使控制显示电路(IC3)的(2)脚为高电平，快煮指示灯(LD3)点亮，同时，通过二极管(D7)连至选通比较器电路(IC1－2)输入(－)端，使其输出负电压，双向可控硅(KP3)不导通，故双向可控硅(KP1、KP2)保持导通，发热盘 (25)通电加热。此时，煮饭的控制过程通过磁钢限温器(23)及其开关(K2)进行，与普通电饭锅相同。到米饭水干，温度升至103℃时，磁钢限温开关(K2)断开，此时，饭已煮熟。与此同时，直流工作电源(41)输出正极通过电阻(R26、R27)接至与非门电路(F3)输入端，通过与非门(F4)使保温状态指示灯(LD1)点亮，显示进入保温状态。
(3)煲粥、汤接通220V交流电源及按下磁钢限温器(23)及其开关(K2)(28)后，控制功能转换开关(K3)使控制显示电路(IC3)的(4)脚为高电位，点亮煲粥、汤指示灯(LD2)(17)，并通过二极管(D10)接至双延时电路(IC2)的清零端(12)脚，使(IC2)不工作。至粥或汤沸腾时，热敏电阻(R22)阻值下降使温控电路(IC1－4)输出端为负电位，从而由间歇开关电路(IC1－3)输出间歇导通脉冲使选通比较器电路(IC1－2)间歇输出正、负电位，即双向可控硅(KP3)间歇导通，从而使双向可控硅(KP2、KP1)间歇导通，发热盘(25)发热量减少，进入维持沸腾状态，使汤液不外溢，可长时间地进行煲粥、煲汤。
实现自动煮饭的过程是这样进行的把米、水下锅，接通电源，接通磁钢限温开关(K2)，按下功能转换开关(K3)使煮饭指示灯(LD4)点亮，此时，便开始自动煮饭。以锅内食物沸腾为延时开始起点，此时用小能量加热，保持米饭沸腾状态即可。至15分钟左右，大米已充分α淀粉化，此时，立刻全功率供电猛火加温1－2分钟，使米饭表面水份去除，此为补炊过程。利用余热焖饭10分钟左右，即可做成高质量的米饭。保温热敏开关(K1)(24)根据设定温度而自动开合，进入保温状态，使锅内米饭温度保持在70℃左右。煲粥、煲汤时，沸腾前与上述煮饭时相同，当沸腾开始后，马上转为小能量加热，使锅内汤液不外溢，维持粥、汤的沸腾状态，直至用户觉得满意时自行切断电源。快速煮饭可用于缩短煮饭时间或其他一些特殊用途，此时，与普通电饭锅功能相同。
本实施例所采用的集成电路型号如下IC1为集成四运放LM324；IC2为数字集成电路14位串行二进制计数／分频／振荡器CD4060；
IC3为数字集成电路十进制计数／分配器CD4017；F1－F4为数字集成电路四与非门CD4011。
本实施例在电子控制线路的主回路中还设有超温保护器(RF)，对本产品进行超温安全保护。
权利要求1.一种电子温控式节能多功能电饭锅，包括锅盖、由外壳、中间保温层、保温内锅、内锅构成的四层结构的锅体，内锅底部装有磁钢限温器及其开关并通过机械连杆与显示及操作面板的开、关按钮相连接，锅盖与锅体外壳一侧上端铰接，其电子控制电路包括温度传感器、双向可控硅开关电路、直流工作电源电路、定时电路、发热盘、电源插座组件及电路线路板，其特征在于(a)锅盖(21)上设有一个排汽孔(1)，温度传感器(2)穿过其孔壁密封固装在排汽孔(1)内；(b)电子控制电路还包括由运放集成电路(IC1)组成的双向可控硅过零触发电路(IC1-1)(44)、温控电路(IC1-4)(43)、间歇开关电路(IC1-3)(45)、选通比较器电路(IC1-2)(46)、由14位串行二进制计数/分频/振荡器电路(IC2)组成的双延时电路(47)、由十进制计数/分配器电路(IC3)组成的控制显示电路(48)及与非门电路(F1、F2、F3、F4)，温度传感器(R22)(2)一端接至温控电路(IC1-4)输入(+)端，其输出端通过二极管(D6、D9)分别接至选通比较器电路(IC1-2)输入(-)端及双延时电路(IC2)的(12)脚，其(2)脚通过二极管(D8)接至选通比较器电路(IC1-2)输入(-)端，双延时电路(IC2)的(2)脚、(15)脚接至与非门电路(F1)两输入端并经与非门(F1、F2)、电阻(R4)串联后接至双向可控硅过零触发电路(IC1-1)输入(+)端，与非门(F2)输出端通过二极管(D15)、与非门(F3、F4)、二极管(D16)接至双延时电路(IC2)的(11)脚，间歇开关电路(IC1-3)输出端通过电阻(R6)、(R7)接至选通比较器电路(IC1-2)输入(+)端。
2.根据权利要求1所述的电子温控式节能多功能电饭锅，其特征在于锅盖(21)内装有一个圆环形支架(18)，其一侧设有一个圆筒形凸台(19)，外面套上固定胶圈(7)，温度传感器(2)的传感头从侧壁穿过固定胶圈(7)及凸台(19)伸入排汽孔(1)内，凸台(19)顶部嵌入排汽孔盖(9)，两者接触面由密封圈(8)密封，位于排汽孔(1)下部的下座(5)通过密封圈(6)固装在保温盖(4)与凸台(19)之间。
3.根据权利要求1所述的电子温控式节能多功能电饭锅，其特征在于温度传感器(2)采用热敏电阻或PN结温度传感器。
4.根据权利要求1所述的电子温控式节能多功能电饭锅，其特征在于位于锅体外壳(22)侧壁的显示及操作面板(10)布装有保温按钮(12)、通断开关(11)、功能转换开关(14)、煮饭指示灯(15)、快速煮饭指示灯(16)、煲粥、汤指示灯(17)、保温状态指示灯(13)。
5.根据权利要求1所述的电子温控式节能多功能电饭锅，其特征在于双向可控硅(KP1)(49)与磁钢限温开关(28)(K2)串接后并联在保温热敏开关(24)(K1)两端。
专利摘要本实用新型公开了一种电子温控式节能多功能电饭锅。它包括锅盖、锅体、磁钢限温器、显示及操作板面，在锅盖上设有排气孔，温度传感器置于排气孔内，其电子控制电路包括有可控硅过零触发电路、温控电路、间歇开关电路、选通比较器电路、双延时电路及控制显示电路。本实用新型能精确地检测出被煮食物的沸腾状态，实现最佳煮饭、煲汤、煲粥的自动控制过程。
文档编号A47J27/00GK2116427SQ92208838
公开日1992年9月23日 申请日期1992年5月9日 优先权日1992年5月9日
发明者陶亦华, 王正平, 周冠雄, 梁志强, 周暖基, 关国乾 申请人:顺德县北滘科技开发工程公司, 顺德县北滘南方电器厂