烹饪器具和用于烹饪器具的超声波振子装置的制作方法

本实用新型涉及烹饪器具技术领域，更具体地，涉及一种烹饪器具和用于烹饪器具的超声波振子装置。

背景技术：

超声加工在工业领域应用较为广泛，一般通过超声换能器将电能转化为加工过程所需的动能、热能、声能等。超声波换能器按照其应用范围和领域的不同，分为超声波声化学处理设备、超声波萃取设备、超声波分离设备、超声波搅拌设备、超声波乳化设备等多种，被广泛应用于中草药、精油提取和化妆品物料混合等工业级方面。然而超声在烹饪器具食品级的应用仍存在较多的问题。

在相关技术中，超声波换能器产生的热量较高，能效较低。另外，当超声波换能器使用过程中，容易与传播介质发生干涉，使用不方便，不利于在烹饪器具技术领域的应用。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于烹饪器具的超声波振子装置，所述用于烹饪器具的超声波振子装置机械阻抗更小，产生热量更少。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述超声波振子装置的烹饪器具。

根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置，包括：压电组件，所述压电组件包括多个层叠设置的压电片和与所述压电片相连的电极片；端块，所述端块设在所述压电组件的轴向一端；端杆，所述端杆设在所述压电组件的轴向另一端，所述端杆包括沿其轴向延伸的片状段和柱状段，所述柱状段位于所述压电组件与所述片状段之间，所述片状段适于向外发射所述压电组件产生并经过所述柱状段的超声波。

根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置机械阻抗更小，产生热量更少，有利于提高电声转化效率，超声波处理效果更好，并且用户使用方便，易于清洁。

另外，根据本实用新型上述实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置，所述柱状段的轴向一端与所述压电组件的轴向另一端相连，所述柱状段的轴向另一端与所述片状段相连。

在本实用新型的一些实施例中，所述片状段的厚度方向的两侧与所述柱状段圆弧连接。

进一步地，所述片状段与所述柱状段的圆弧连接部分在所述超声波振子装置的轴向上延伸的尺寸L3满足：14mm≤L3≤23mm，所述圆弧连接部分的半径R1满足：20mm≤R1≤40mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述片状段包括用于向外发射超声波且沿其轴向厚度不变的片体，所述片体在所述超声波振子装置的轴向上延伸的长度L4满足：28mm≤L4≤38mm。

进一步地，所述片体的厚度L5满足：4mm≤L5≤12mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述片体为矩形片且所述片体的宽度方向的两端向外不超出所述柱状段的外周面，所述柱状段的直径Φ2满足：18mm≤Φ2≤22mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述柱状段的径向两端分别设有向内凹陷的卡位槽。

进一步地，所述卡位槽沿所述超声波振子装置的轴向延伸的长度L2满足：15mm≤L2≤25mm，所述卡位槽的槽深d满足：0.5mm≤d≤1.5mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述端块沿所述超声波振子装置的轴向延伸的长度L1满足：14mm≤L1≤18mm，所述端块沿所述超声波振子装置的径向延伸的尺寸Φ1满足：取值20mm≤Φ1≤24mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述压电组件还包括：固定套，所述压电片和所述电极片分别为环形且套设在所述固定套上，所述端杆内设有端杆固定孔，所述端块内设有端块固定孔，螺纹紧固件插设在所述端块固定孔、所述固定套的套孔和所述端杆固定孔内以将所述压电组件、所述端块和所述端杆连接在一起。

在本实用新型的一些实施例中，所述压电组件、所述端块和所述柱状段的其中一个外周面设有用于与所述烹饪器具相连的安装部，所述安装部位于振动节点区域，其中，所述安装部设于所述压电组件时，所述压电组件的外周面为绝缘面。

根据本实用新型实施例的烹饪器具包括根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的超声波振子装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的超声波振子装置的主视图；

图3是根据本实用新型实施例的超声波振子装置的右视图；

图4是根据本实用新型实施例的超声波振子装置的剖视图；

图5是根据本实用新型实施例的超声波振子装置的俯视图。

附图标记：

超声波振子装置100；

压电组件10；压电片11；电极片12；固定套13；套孔131；

端块20；端块固定孔201；

端杆30；端杆固定孔301；柱状段31；卡位槽311；片状段32；片体321；

螺纹紧固件40；

安装部50。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的烹饪器具和根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置100。

参照图1-图5所示，根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置100可以包括：压电组件10、端块20和端杆30。

具体而言，压电组件10可以包括多个压电片(例如，压电陶瓷)11和电极片12，其中，压电片11可以层叠设置，电极片12可以与压电片11相连。当电极片12通电时，可以改变压电片11两端面的电压，利用逆压电效应使压电片11在电流激励下产生高频振动，实现电功率向机械功率的转变，产生超声波。

在本实用新型中，压电片11和电极片12的数量可以根据实际情况需要进行调节，以使超声波振子装置100可以输出不同强度的超声波，满足不同的使用需求。

在进一步的实施例中，如图1和图3所示，电极片12也可以为多个，多个电极片12可以被压电片11间隔开，以构成不同电极或者改变压电片11两端面之间的电压差，使超声波振子装置100可以输出不同强度的超声波。例如，在如图1-图5所示的具体实施例中，压电片11为两个，电极片12也为两个，其中一个电极片12夹设在两个压电片11之间，另一个电极片12夹设在其中一个压电片11与端块20之间。

另外，如图1-图4所示，端块20可以设在压电组件10的轴向一端，端杆30可以设在压电组件10的轴向另一端，使超声波振子装置100可以形成为夹心式超声波振子装置，端块20和端杆30配合可以对压电组件10进行固定，以提高压电组件10的稳定性，同时可以调节超声波振子装置100的谐振频率，并进行能量的传递。在一些实施例中，端杆30的一部分可以形成为变幅杆，以改变超声波的振幅，提高振速比，提高能量传递效率。

如图1-图4所示，端杆30可以包括片状段32和柱状段(也可以称为棒状段)31，片状段32和柱状段31均沿端杆30的轴向延伸。其中，柱状段31可以位于压电组件10与片状段32之间，压电组件10产生的超声波可以传递至柱状段31，柱状段31的径向截面面积大于片状段32的径向截面面积，压电组件10向柱状段31传递超声波的传递效率更高，有利于降低能量损失。

超声波沿柱状段31继续传递至片状段32，并且可以由片状段32向外发射，以传递至传播介质。在超声波沿轴向传播的过程中，由于片状段32的结构可以起到聚能作用，提高超声波的传递效率，而且片状段32的结构机械阻抗小，产生的热量更少，不仅有利于提高超声波振子装置100的使用寿命，而且有利于提高电声转化效率。

此外，根据本实用新型实施例的烹饪器具包括根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置100，在超声波振子装置100工作时，至少片状段32可以伸入烹饪器具的烹饪腔以向烹饪腔内发射超声波。

这里，烹饪器具可以为电饭煲、电压力锅、汤煲、炖盅、养生壶、豆浆机或者破壁机等。在超声波振子装置100工作时，超声波作用于烹饪腔内的介质中，形成复杂声场，并在声压差较大的地方出现空化效应，从而进行超声波处理。

由此，超声波的机械作用和空化作用不仅可以在未进行烹饪时对食材进行预处理，去除食材中的脏污、农药、肉血等有害物质，更加干净安全，而且可以在烹饪过程中，例如煲汤、熬粥过程或者其他对营养要求比较高的烹饪工序中，促进食材乳化和营养物质的萃取，降低食材中的营养成分的萃取时间以及食材的入味时间，煮汤更浓香，食材口感更好，同时还可以在烹饪结束后对烹饪器具进行超声清洗，使附着在烹饪腔的腔壁上的积垢分散、松散、脱落，实现烹饪器具的自清洗，清洗更加容易、干净。

而在超声波振子装置100插入烹饪腔内的食材中时，设于超声波振子装置100的轴向一端的片状段32首先插入食材中，片状段32的径向截面的尺寸相对较小，可以避让食材，使超声波振子装置100插入食材更加容易。并且片状段32的轴向端部不易割伤用户，结构美观，更容易被消费者接受。

在超声波振子装置100由烹饪腔取出时，端杆30的片状段32和柱状段31结构简单，不易钩挂食材，不会带出例如葱段、菜叶等食材，用户使用更方便，不易造成食物浪费，也更易于清洗。

根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置100的端杆30包括片状段32，机械阻抗更小，产生热量更少，有利于提高电声转化效率，超声波处理效果更好，并且用户使用方便，易于清洁。

由于根据本实用新型实施例的用于烹饪器具的超声波振子装置100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的烹饪器具机械阻抗更小，产生热量更少，有利于提高电声转化效率，超声波处理效果更好，并且用户使用方便，易于清洁。

根据本实用新型的一些实施例，如图2和图3所示，柱状段31的轴向一端可以与压电组件10沿轴向远离端块20的一端相连，柱状段31的轴向另一端与片状段32相连，压电组件10形成的纵波超声波可以直接传递至柱状段31，以提高减小能量损失，然后传递至片状段32，实现聚能，结构设计合理。

进一步地，如图2所示，片状段32的厚度方向的两侧可以与柱状段31圆弧连接，一方面可以减小片状段32与柱状段31的连接处的应力集中的现象，使片状段32与柱状段31连接更牢固，另一方面，片状段32与柱状段31圆滑连接，连接处不易积存食物残渣等易对端杆30造成腐蚀的物质，有利于提高使用寿命，清洗也更方便、干净。这里，“片状段32的厚度方向”可以理解为片状段32沿超声波振子装置100的径向延伸的尺寸较小的一个方向，即如图2所示的左右方向。

再进一步地，如图2和图3所示，片状段32与柱状段31的圆弧连接部分在超声波振子装置100的轴向上延伸的尺寸L3可以满足：14mm≤L3≤23mm，圆弧连接部分的半径R1可以满足：20mm≤R1≤40mm，使片状段32与柱状段31的连接更加牢固，并且结构更加美观，也更易于加工。例如，在一些具体实施例中，L3可以为16mm、18mm、20mm和22mm等，R1可以为25mm、30mm和35mm等。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，片状段32可以包括片体321，片体321的厚度沿片状段32的轴向不变，并且片体321可以向外发射超声波，片体321的结构更加简单，易于加工，并且能量传递效率较高。片体321在超声波振子装置100的轴向上延伸的长度L4可以满足：28mm≤L4≤38mm，机械阻抗更小，更符合烹饪器具的需求。例如，在一些具体实施例中，L4可以为30mm、32mm、34mm和36mm等。

如图2所示，片体321向外发射超声波的端面大体形成为矩形平面，矩形的宽度即为片体321的厚度，矩形的宽度过大会降低片状段32的聚能效果，矩形的宽度过小会使矩形的面积过小，片体321向外发射超声波的面积过小，影响超声效果。因此，在本实用新型中，片体321的厚度L5可以满足：4mm≤L5≤12mm，例如，L5可以为6mm、8mm和10mm等。进一步地，片体321的厚度L5可以满足：8mm≤L5≤12mm。

根据本实用新型的一些实施例，如图2-图4所示，片体321可以为矩形片，并且片体321的宽度方向的两端向外不超出柱状段31的外周面，柱状段31的直径Φ2可以满足：18mm≤Φ2≤22mm。若柱状段31的直径尺寸过小，会导致柱状段31无法完全止抵压电组件10，压电组件10的受止抵部分与不受止抵部分的受力不均匀，不仅会造成能量损失，而且压电组件10容易发生损坏。若柱状段31的直径尺寸过大，则会导致柱状段31的边缘无法与压电组件10相抵，柱状段31的中部与边缘受力不均匀而产生弯矩，柱状段31产生热量增大。因此，18mm≤Φ2≤22mm时，柱状段31与压电组件10更加匹配，能量传递效率更高，产热量更少，例如，Φ2可以为19mm、20mm和21mm等。

在本实用新型的一些实施例中，如图1-图3所示，柱状段31的径向两端可以分别设有向内凹陷的卡位槽311。在超声波振子装置100进行组装时，可以通过对称分布的两个卡位槽311固定柱状段31，辅助安装，以向端块20、压电组件10和端杆30施加足够的轴向预紧力，使连接更牢固。并且，在将超声波振子装置100安装于烹饪器具时，也可以通过卡位槽311对超声波振子装置100进行固定，使安装更加方便。

可选地，卡位槽304可以通过车铣工艺或者铸造形成与端杆304的径向两端，并且沿中心对称，加工工艺简单，加工精度高。

进一步地，卡位槽311沿超声波振子装置100的轴向延伸的长度L2可以满足：15mm≤L2≤25mm，以满足更多安装工具的尺寸需求。卡位槽311的槽深d可以满足：0.5mm≤d≤1.5mm，不仅可以降低对柱状段31结构强度以及超声波能量传递效率的影响，而且可以保证安装工具与卡位槽311配合更方便可靠。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，端块20沿超声波振子装置100的轴向延伸的长度L1可以满足：14mm≤L1≤18mm，使端块20可以固定压电组件10更加牢固，例如，L1可以为15mm、16mm或者17mm等。端块20沿超声波振子装置100的径向延伸的尺寸Φ1可以满足：20mm≤Φ1≤24mm，进一步地，Φ1可以满足：21mm≤Φ1≤23mm。端块20与压电组件10的作用面积更大，防止压电组件10出现应力过于集中的情况，压电组件10受力更加均匀。同时，可以防止端块20的径向尺寸过大而与压电组件10的电连接结构发生干涉，结构设计更合理。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，压电组件10还可以包括固定套13，压电片11和电极片12可以分别为环形，并且环形的压电片11和电极片12可以套设在固定套13上。端杆30内可以设有端杆固定孔301，端块20内可以设有端块固定孔201，螺纹紧固件40可以插设在端块固定孔201、固定套13的套孔131和端杆固定孔301内，以将压电组件10、端块20和端杆30连接在一起，压电片11和电极片12受力更加均匀，防止压电片11和电极片12因应力过于集中而损坏。并且固定套13可以将螺纹紧固件40与压电片11和电机片12间隔开，防止发生短路。

进一步地，继续参照图4所示，螺纹紧固件40可以为螺栓，端块20的远离压电组件10的一端可以设有沉孔，沉孔与端块固定孔201连通，螺栓可以由沉孔安装入端块固定孔201、固定套13的套孔131和端杆固定孔301内，螺栓的螺栓头可以置于沉孔内，以使超声波振子装置100的外观更加整洁，并且可以防止螺栓因意外碰触而松动。

可选地，如图4所示，沉孔沿超声波振子装置100的径向延伸的尺寸Φ3可以满足：9.8mm≤Φ3≤10.8mm，既可以满足连接强度需求，又可以降低对端块20的结构以及超声波振子装置100能量传递效率的影响。

根据本实用新型的一些实施例，如图1-图5所示，超声波振子装置100还可以设有安装部50，超声波振子装置100可以通过安装部50与烹饪器具相连。可选地，安装部50与烹饪器具可以通过焊接、铆接、螺纹紧固件或者密封件(例如，胶圈)等方式连接，连接结构简单牢固，并且有利于提高密封性。

另外，安装部50可以位于振动节点区域，振动节点区域可以理解为包括有节点的区域，如在节点的两侧波动一定范围所形成的区域，或者在节点的某一侧波动一定范围所形成的区域，例如，在本实用新型的一些实施例中，振动节点区域的端点距离节点的距离在2mm以内。其中，在节点处，振幅为零，振动节点区域的振幅较小。

当安装部50位于振动节点区域时，安装部50可以处于节点位置，也可以为邻近节点的位置，可以使安装部50的振幅为零或者振幅较小。在超声波沿超声波振子装置100的轴向传播过程中，超声波振子装置100通过安装部50固定的连接结构更加稳定牢固，使超声波振子装置100可以稳定工作，不因高频振动而脱落或者发生疲劳破坏，同时也提高了超声波振子装置100连接的气密性。

在如图1-图4所示的实施例中，安装部50可以设于柱状段31的外周面，以使安装部50可以凸出于柱状段31的外周面，以便于安装部50与烹饪器具连接。当然，在另一些实施例中，安装部50也可以设于压电组件10或者端块20的外周面，而在安装部50设于压电组件10的实施例中，压电组件10的外周面可以为绝缘面，以防止压电组件10发生短路故障而影响超声波振子装置100的正常工作。

根据本实用新型实施例的烹饪器具和超声波振子装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。