调压阀及加热烹饪器的制作方法

本发明涉及烹饪器具领域，尤其涉及一种调节阀及加热烹饪器。

背景技术：

随着人们物质生活的丰富和生活质量的日益提高，对烹饪器具的食物烹饪的口感和感官提出了更高的要求。现有的电饭煲在炊煮杂交水稻时常常口感不佳，因此长期以来，我国广泛种植的杂交水稻难以被市场认可。基于上述问题，申请人通过大量研究发现，杂交水稻不好吃的原因并非是该品种本身的原因，其真实原因是大部分电饭煲的烹饪温度达不到杂交水稻炊煮所需要的温度，因为普通电饭煲在基于海平面的大气压下能提供的最大温度也只能接近沸点的100℃，而大部分杂交水稻的最佳糊化温度却高达106℃左右。因此需要一种能够精确且高效地调节压力，使煮杂交水稻的烹饪糊化温度保持在106℃的加热烹饪器。

图1为现有的可调压力加热烹饪器的调压阀的结构示意图。该可调压力加热烹饪器包括第一调压阀及用于当第一调压阀处于关闭状态下，对烹饪空间内的压力进行微调节的第二调压阀，该种可调压力加热烹饪器的结构较为复杂，需要两种调节阀配合进行调节。由于第一调节阀采用金属球结构，金属球受蒸汽影响容易晃动，调节效率不高，稳定性也较差，存在一定的安全性问题，而第二调压阀的阀体采用丝杆传动结构，该丝杆结构连接的传动臂仅在极小的范围的的运动是有效的，即丝杆仅在很小的范围内运动能够实现传动臂左端的上下运动，该种结构一方面存在输出力矩较小的问题，另一方面，如果转动程度过大，则会增加机械张力，并损耗力矩，因此第二调压阀只能进行压力的微调，且压力调节的速度并不理想。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种加热烹饪器，以提高调压控制的精准度和调节效率，同时提高烹饪器的安全性，由此可更好的炊煮我国南方大量种植的杂交水稻。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种调压阀，包括：

步进电机；

驱动齿轮，由所述步进电机驱动进行转动；

传动臂，包括设置于传动臂第一端的弧形啮合段，该弧形啮合段与所述驱动齿轮相啮合，所述传动臂的第一端与第二端之间具有枢接轴，所述传动臂能够绕所述枢接轴转动；

无级调压阀，所述无级调压阀上端抵接于所述传动臂的第二端，下端设置有弹性件压设于所述无级调压阀底部的通气孔上，所述无级调压阀具有泄气孔。

在一些实施例中，所述传动臂的第一端包括第一端第一分支和第一端第二分支，所述第一端第一分支和第一端第二分支的一端固定相连，另一端分别与所述弧形啮合段固定连接。

在一些实施例中，所述无级调压阀还包括：

阀壁，设置于所述弹性件外部，呈上端开口的筒状，并具有向开口中心延伸的凸缘，所述泄气孔开设于所述阀壁上；

阀帽，所述阀帽向下开口，设置于所述弹性件上方，所述阀帽上端抵压或固定于所述传动臂的第二端，下端具有向外延伸的凸缘，与所述阀壁上端的凸缘相互卡合，该阀帽可沿阀壁纵向密封地滑动；

滑动阀，包括：

压合部，设置于所述滑动阀下端，能够压合并完全覆盖所述通气孔；

滑动部，设置于所述滑动阀上端，所述滑动部呈开口向上的筒状；在该滑动部与阀帽之间设置有第一压缩弹性元件。

在一些实施例中，该阀帽与所述阀壁之间设置有密封材料。

在一些实施例中，所述密封材料为硅胶。

在一些实施例中，所述滑动阀下端的压合部呈平头箭头状、梯形状或球状。

在一些实施例中，所述调压阀还包括：

第二压缩弹性元件，设置于所述通气孔的上方与所述滑动阀的滑动部之间，其支撑力在自然状态下足以使无级调压阀处于开启状态。

根据本发明的另一个方面，提供了一种加热烹饪器，包括：

烹饪空间，用于容纳被烹饪物，所述烹饪空间上方具有通气孔；

如前所述的调压阀，所述调压阀安装于所述通气孔上方，用于控制所述通气孔的开闭。

在一些实施例中，所述的加热烹饪器还包括：

烹饪器本体；以及

盖体，盖于所述烹饪器本体上部的开口部，两者之间形成一容纳被烹饪物的烹饪空间，包括：

内盖板，其盖于所述烹饪器本体的开口部；

外盖壳，其位于所述内盖板的上方，并与所述内盖板间隔一定距离，两者之间形成一容置空间；以及

框架部，在所述内盖板和外盖壳之间形成一蒸汽通路，该蒸汽通路通过泄气孔及开设于内盖板上的通气孔与烹饪空间相连通，并与外部空间相连通。

在一些实施例中，所述的加热烹饪器还包括：

压力传感器，其监测所述烹饪空间内的压力状况；

温度传感器，其监测所述烹饪空间内的温度状况；

调压阀控制器，其依据由所述压力状况、温度状况及自身存储的烹饪流程控制所述调压阀的打开和关闭。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明加热烹饪器具有以下有益效果：

(1)在调压阀中，通过步进电机、驱动齿轮、传动臂的组合，增强了步进电机的驱动力和控制精度。而且相比于丝杆的方式输出力矩范围更大，调节速度更快，调节精度更好，能够完全取代现有可调压力加热烹饪器的两种调压阀，让难以烹饪的杂交水稻烹饪出更好的口感。

(2)相比于现有调压阀采用的金属球结构，本发明调压阀的结构避免了由于蒸汽流动产生的金属球晃动造成的不稳定性及调节效率低的问题，提高了安全稳定性，且调节效率更高。

(3)在调压阀中，无级调压阀的下部设置第二压缩弹性元件，使调压阀在自然状态下处于开启通路的状态，从而让该调压阀对压力控制的最小值可从1.00atm开始，增加了调压阀的可控制范围。另外也避免的了一些情况下；如锅内温度降低使其产生负压而无法开盖或开盖困难的情况。

附图说明

图1为现有的可调压力加热烹饪器的调压阀的结构示意图；

图2为根据本发明实施例加热烹饪器的剖视图；

图3为图2所示加热烹饪器中调压阀部分的结构示意图；

图4为利用本实施例的加热烹饪器烹制杂交水稻的时锅内温度和压力随时间变化的示意图。

【本发明主要元件符号说明】

100-烹饪器本体；

110-壳体；120-内锅；

200-盖体；

210-密封圈；220-内盖板；

230-外盖壳；240-框架部

260-通气孔；

300-加热组件；

310、320-下加热器；330、340-上加热器；

500-调压阀；

510-步进电机；520-驱动齿轮

530-传动臂；

550-无级调压阀；

551-阀壁；552-阀帽；

553-第一压缩弹性元件；554-滑动阀；

551a-泄气孔；

553a-第二压缩弹性元件。

600-传感器组；

610-底部温度传感器；620-压力传感器；

630-顶部温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

本发明加热烹饪器通过对两调压阀的改进，增强了安全性和可控性。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种加热烹饪器。图3为根据本发明实施例加热烹饪器的剖视图。如图2所示，本实施例加热烹饪器包括：烹饪器本体100；盖体200，其盖于烹饪器本体100的开口部，两者之间形成一容纳被烹饪物的烹饪空间；加热组件300，其设置于烹饪器本体100和盖体200的预设部位，对烹饪空间内的被烹饪物进行加热；调压阀500，其对使所述烹饪空间内与盖体内连通的通气孔进行开闭控制；传感器组600，对烹饪空间内的温度和压力状况进行监控。

以下分别对本实施例加热烹饪器的各个组成部分进行详细说明。

加热烹饪器为俗称的“电饭煲”或“电压力锅”，其可以蒸制米饭、熬粥或炖制肉类、鱼类等等。由于其烹调美味、功能丰富，加热烹饪器已经成为居家必备的厨房用具。在本实施例中，将主要以蒸制米饭为例进行说明。

请参照图2，烹饪器本体100包括：壳体110；能够可拆装地收容于壳体110内的有底筒状的内锅120。该烹饪器本体100的类似结构已经为本领域技术人员所熟知，此处不再进一步详细说明。

盖体200可转动地卡合于烹饪器本体100的壳体110上，盖住内锅120，从而在两者之间形成一烹饪空间。为保证该烹饪空间的密闭性，在盖体200和内锅120之间，还设置有环状的密封圈210。

请参照图2，盖体200包括：内盖板220、外盖壳230，以及形成于内盖板和外盖壳之间的框架部240。其中，框架部240在内盖板220和外盖壳230之间形成一蒸汽溢出腔和一蒸汽通路。该蒸汽溢出腔通过泄气孔(551a)及开设于内盖板220上的通气孔260与烹饪空间相通，并通过蒸汽通道与烹饪器本体100外的空间相连通。

为了对烹饪空间内的食物进行全方位的烹制，在加热烹饪器的多处设置有加热器。请参照图2，在壳体内靠近内锅的位置设置有采用电磁感应方式对内锅进行加热的下加热器(310、320)，在盖体的内盖板220朝向烹饪空间的一侧，还设置有多处的上加热器(330、340)。

同时，为了对烹饪空间的环境进行监测，在壳体内靠近内锅的位置设置底部温度传感器610，在盖板的内盖板220朝向烹饪空间的一侧设置压力传感器620和顶部温度传感器630。调压阀控制器根据这些传感器提供的信息对调压阀500进行控制。

调压阀500安装于内盖板上。调压阀500用于对烹饪空间内的压力进行调节，如0kpa至30kpa之间调节，同时当锅内压力大于预设警戒压力(例如设定值为30kpa，当压力大于30kpa)时，其自动泄压，以使锅内压力在预设安全压力值范围内。当调压阀500打开时，通气孔260被打开，烹饪空间内的蒸汽可以通过通气孔260进入蒸汽溢出腔，通过蒸汽通路进入烹饪器本体100外的空间；当调压阀500关闭时，通气孔260被关闭。

图3为图2所示加热烹饪器中调压阀部分的结构示意图。如图3所示，该调压阀500包括：步进电机510、驱动齿轮520、传动臂530及无级调压阀550。

其中，驱动齿轮520由所述步进电机510驱动进行转动；本实施例中，驱动齿轮520与步进电机510共轴固定，配置为随步进电机510共轴转动。

传动臂530包括设置于传动臂530第一端的弧形啮合段，该弧形啮合段与所述驱动齿轮520相啮合；所述传动臂530的第一端与第二端之间具有枢接轴，该枢接轴枢接于加热烹饪器上方的盖体，所述传动臂530能够绕所述枢接轴转动。

本实施例中，所述传动臂530的第一端包括第一端第一分支和第一端第二分支，第一端第一分支和第一端第二分支一端分别与所述弧形啮合段固定连接，形成近似三角形的稳定结构。所述第一端第一分支与所述传动臂530的第二端在同一直线上，枢接轴设置于该直线上，所述第一端第二分的另一端支同样连接至该枢接轴处。可以理解的是，在其他实施例中，所述传动臂的第一端还可以仅包括一个分支，该分支两端分别连接枢接轴及弧形啮合段。

本实施例的调压阀，通过步进电机、驱动齿轮、传动臂和压力传感器的组合，增强了步进电机的驱动力和控制精度。相比于丝杆的方式输出力矩范围更大，调节速度更快，调节精度更好，能够完全取代现有可调压力加热烹饪器的两种调压阀，让难以烹饪的杂交水稻烹饪出更好的口感。

调节过程中，传动臂530第二端的位移运动是影响压力调节的主要因素，而传动臂530第二端的位移速度及位移量与枢接轴两侧传动臂的长度及弧形啮合段的啮合齿轮与所述驱动齿轮的半径比有关。本实施例中，如图3所示，枢接轴设置于传动臂的中部，弧形啮合段的弧形半径大于所述驱动齿轮的半径，且所述弧形啮合段的啮合齿轮与所述驱动齿轮形状相同。可以理解的是，在实际应用中，可以根据输出力矩和调节速度的需要设置合适的枢接轴位置及合适的半径比，例如在100kpa的高压锅上应用该调压阀时，所述弧形啮合段的弧形半径还可以被配置为小于所述驱动齿轮的半径，即可以用个较小的齿轮驱动较大的传动臂的组合，从而传动臂有足够的力克服100kap带来的反作用力情况下。

所述无级调压阀550上端抵接于所述传动臂530的第二端，下端设置有弹性件压设于所述无级调压阀550底部的通气孔260上，所述无级调压阀550部分伸出所述蒸汽溢出腔与所述传动臂530的第二端抵接。

所述无级调压阀550下端还具有泄气孔551a，所述蒸汽溢出腔上部开设连通至外部的开口，所述无级调压阀配置为在打开通孔时，通气孔与所述泄气孔、所述开口连通，以将内部气体排出蒸汽溢出腔。

其中，所述步进电机510、驱动齿轮520和传动臂530位于所述蒸汽溢出腔外，所述步进电机510带动所述驱动齿轮520主动转动，传动臂530的第一端跟随摆动，通过传动臂的传动作用，使所述传动臂530的第二端下压或复位所述无级调压阀550，以关闭或打开所述通气孔260。

其中，无级调压阀550包括：阀壁551，其呈上端开口的筒状，下端固定于盖体的内盖板，底部开有泄气孔551a；阀帽552，其向下开口，其上端抵压或固定于传动臂530，下端的外侧边缘与筒状阀壁上端的外侧边缘相互卡合，并且阀帽552可沿阀壁551的内侧边缘(或外侧边缘，视卡合位置而定)在预设范围内纵向滑动；滑动阀554，其下端压合部压合于通气孔上，其上端滑动部呈开口向上的筒状，在该筒状滑动部的底部与阀帽之间设置有第一压缩弹簧553。

其中，滑动阀554的下端压合部呈平头锥体状，压合于通气孔上，但本发明并不以此为限，该滑动阀554的前端还可以为其他形状，例如梯形、球形等等。

如图3所示，调压阀500为常开阀。调压阀500可通过步进电机510的驱动，可使传动臂530的第一端跟随摆动，通过传动臂的传动作用，使所述传动臂530的第二端下压或复位所述无级调压阀550，进而关闭或打开所述通气孔260，从而可使锅内压力在额定值范围内自由调节。并且，当锅内压力大于安全警戒值时，该调压阀500可自动泄压起到安全保护的效果。这样设计带来的有益效果是提高了调压系统在炊煮的过程中对压力调节的精度。

在本实施例中，所述调压阀还包括第二压缩弹性元件，设置于所述通气孔260的上方与所述滑动阀554的滑动部之间，其支撑力在自然状态下足以使无级调压阀550处于开启状态，从而让该调压阀对压力控制的最小值可从1.00atm开始，增加了调压阀的可控制范围。另外也避免的了一些情况下；如锅内温度降低使其产生负压而无法开盖或开盖困难的情况。

本实施例中调压阀的工作原理为：

1、当需要控制升高压力时，给予步进电机510后退信号，其推动传动臂530绕枢接轴逆时针转动，因而传动臂530的第一端随齿轮啮合作用转动，其第二端向下按压阀帽552，进而使无级调压阀550向下压紧；

2、当需要降低压力时，给予步进电机510前进信号，其推动传动臂绕枢接轴顺时针转动，因而传动臂530的第一端顺时针转动，第二端向上，由弹性件的作用带动阀帽552向上，进而使无级调压阀550向上放松，通气孔和蒸汽溢出腔连通；

本实施例中，由压力传感器监测所述烹饪空间内的压力状况，进而调压阀控制器依据由压力传感器监测到的烹饪空间内的压力状况、多个温度传感器(610、620、630)检测到的烹饪空间内的温度状况及自身存储的烹饪流程，通过步进电机510，控制调压阀500的打开和关闭。关于压力传感器和调压阀控制器的结构和相关原理，在本领域内属于公知内容，此处不再赘述。

图4为利用本实施例的加热烹饪器炊煮杂交水稻大米时锅内温度和压力随时间变化的示意图。请参照图4，本实施例加热烹饪器在烹制米饭时，需要经历如下几个阶段：

1、预热吸水阶段

该过程中调压阀处于自然状态(即调压阀处于开启状态)，此时不参与工作，内锅周围的多个加热器一起对内锅内的米水混合物进行阶段性的加热至50摄氏度，并保持18分钟，使大米不发生糊化反应的状态下充分吸水(一般情况下，水温大于50摄氏度，淀粉即开始发生糊化反应)。

2、集中加热阶段

在这个阶段，用强火对内锅一直进行加热，当顶部温度传感器监测到74℃时，通过实验证明此时锅内水开始沸腾。与此同时，调压阀关闭进入控压炊煮状态。

3、精准控制压力炊煮阶段

在此阶段，控制锅内压力使炊煮温度达到大米所需的最佳的糊化温度，这是决定米饭好吃与否的关键步骤。我们通过大量实验发现，我国南方杂交水稻的最佳炊煮压力为27.5kpa，因此，调压阀的工作方式是：通过调压阀进行调整，首先步进马达驱动相关部件使阀帽处于b1处，使压力快速上升至预设值后，如果当压力大于预设值时(如28kpa)，步进马达驱动相关部件使阀帽向a1处移动，此时压力将缓慢下降，如当压力下降到小于预设值时(如27kpa)，此时步进马达驱动相关部件使阀帽向b1处移动使压力回升至预设值。如此往复的动作便可使压力精准控制在预设值附近。当炊煮杂交水稻时，在此阶段通过调压阀的调节，使得锅内压力处于106℃左右，从而使得大米充分糊化，待大米充分糊化后，停止加压并且打开调压阀泄压进入下一阶段。

4、干水阶段

在此阶段，对内锅持续进行加热，并将多余的水变成蒸汽，并通过调压阀排出，当锅底温度上升至120℃时停止加热，此时锅内底部的水分大部分已经蒸发。

5、焖蒸阶段

在此阶段，加热器阶段性加热以维持锅底的温度在97℃附近，此期间调压阀处于开启状态，继续使多余的水分蒸发直至炊煮程序结束进入保温阶段。

6、保温阶段

在此阶段，加热器阶段性的加热令锅底的温度保持在74℃附近，此时整个炊煮过程结束，并可开启盖体食用米饭。

至此，本发明实施例加热烹饪器介绍完毕。

综上所述，本发明加热烹饪器通步进电机驱动调压阀、压力传感器多组加热器的组合，可精准的控制锅内的压力值，这样可以稳定的使大米充分糊化并且可以有效的使难以炊煮的杂交水稻释放出更好的口感。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。