用于烹饪炉具的定时自动关闭系统及烹饪炉具的制作方法

本发明涉及烹饪炉具技术领域，尤其涉及一种安全、省电的用于烹饪炉具的定时自动关闭系统及烹饪炉具。

背景技术：

人们的生活离不开衣食住行，烹饪炉具是我们天天打交道的日常用品。传统的烹饪炉具功能较为单一，火候需要人工操作控制，智能化程度低。大多数传统的烹饪炉具包括用来调节热量的旋钮以及阀门轴。对于电炉，通过旋转旋钮，使得阀门轴改变传递给电加热元件的功率；而对于燃气灶，通过旋转旋钮使得阀门轴控制气体流量从而改变火焰的尺寸。

参考图1A、图1B以及图2，其中，图1A为现有旋钮结构的主视图，图1B为现有旋钮结构的侧视图，图2为现有旋钮及阀门轴安装示意图。以燃气灶为例，旋钮101可转动的设置在燃气灶的控制区102上；旋钮101的一侧延伸出或者内嵌一卡接机构103，用于卡接阀门轴204，从而旋转旋钮101时可带动阀门轴204做相应的转动。初始时(旋钮101处于竖直位置(有一些产品是水平位置)，旋钮101没有进一步旋转，气体供应被切断，燃气灶不工作。当用户旋转旋钮101时(可为顺时针旋转或逆时针旋转)，带动阀门轴204转出初始时的关闭状态，触发点燃，开始气体供应，燃气灶开始工作。通过调整旋钮101的旋转幅度来带动阀门轴204，以调整气体流量从而改变火焰的尺寸。当需要停止燃气灶的工作状态时，需要用户手动旋转旋钮101至初始位置，关闭燃气灶。如果用户忘记关闭燃气灶，持续的燃气供应可能引起食物甚至炊具的损坏，严重时可能引起火灾，危及财产甚至生命。现有电炉也存在相同的问题。

因此，需要对现有的烹饪炉具进行改进，提供一种可以定时自动关闭的烹饪炉具。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有烹饪炉具存在的缺陷，提供一种用于烹饪炉具的自动关闭系统及烹饪炉具，实现可以自动关闭烹饪炉具，安全、方便，且可以节省能源。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于烹饪炉具的定时自动关闭系统，所述烹饪炉具包括旋钮以及阀门轴，所述系统包括：电子控制单元以及机械传动单元；所述电子控制单元包括：控制器以及电压源，所述电压源用于为所述控制器供电；所述机械传动单元包括：发条、锁定机构、齿轮结构、位置感应器、中心转动轴以及转轴适配器；所述发条，一端固定在所述系统内，另一端绕接在所述中心转动轴的外表面上；所述锁定机构，用于根据所述控制器发出的锁定控制信号锁定，以使所述锁定机构卡接在所述齿轮结构上，以及根据所述控制器发出的解锁控制信号解锁，以允许所述齿轮结构恢复关闭状态；所述齿轮结构，固接在所述中心转动轴的外表面上；所述位置感应器，用于在所述阀门轴停止转动时感应所述齿轮结构的位置并生成轴位置信号传送至所述控制器；所述转轴适配器用于套接所述阀门轴，所述转轴适配器的外表面固接所述中心转动轴的内表面，所述转轴适配器的内表面适配所述阀门轴；当旋转所述旋钮带动阀门轴从关闭状态转出时，所述中心转动轴随所述阀门轴的转动而转动，进而带动所述齿轮结构转动；在所述阀门轴停止转动时所述位置感应器生成一轴位置信号至所述控制器，所述控制器根据所述轴位置信号生成系统工作时间并在所述系统工作时间结束时发出解锁控制信号解锁所述锁定机构；在所述齿轮结构以及所述阀门轴恢复关闭状态时，所述控制器发出锁定控制信号锁定所述锁定机构。

为实现上述目的，本发明还提供了一种烹饪炉具，包括旋钮以及阀门轴，所述烹饪炉具还包括本发明所述的定时自动关闭系统。

本发明的优点在于：本发明所述的定时自动关闭系统安装方便，几乎可以适用于所有的烹饪炉具；维护简单，烹饪炉具不需要任何改装；系统只在锁定机构切换状态的时候以及计时等短暂的时候才会耗电，平时系统关闭不耗电；安全性高。

附图说明

图1A，现有旋钮结构的主视图；

图1B，现有旋钮结构的侧视图；

图2，现有旋钮及阀门轴安装示意图；

图3，本发明所述的定时自动关闭系统第一实施例所述的结构示意图；

图4为图3所示实施例的侧视图；

图5，本发明所述的锁定机构的解锁以及锁定状态示意图；

图6，本发明所述的定时自动关闭系统第二实施例所述的结构示意图；

图7，本发明所述的烹饪炉具的架构示意图。

具体实施例

以下结合附图对本发明提供的用于烹饪炉具的定时自动关闭系统及烹饪炉具做详细说明。

本发明所述的定时自动关闭系统用于烹饪炉具，所述烹饪炉具包括旋钮以及阀门轴，其特征在于，所述系统包括：电子控制单元以及机械传动单元；所述电子控制单元包括：控制器以及电压源，所述电压源用于为所述控制器供电；所述机械传动单元包括：发条、锁定机构、齿轮结构、位置感应器、中心转动轴以及转轴适配器；所述发条，一端固定在所述系统内，另一端绕接在所述中心转动轴的外表面上；所述锁定机构，用于根据所述控制器发出的锁定控制信号锁定，以使所述锁定机构卡接在所述齿轮结构上，以及根据所述控制器发出的解锁控制信号解锁，以允许所述齿轮结构恢复到关闭状态；所述齿轮结构，固接在所述中心转动轴的外表面上；所述位置感应器，用于在所述阀门轴停止转动时感应所述齿轮结构的位置并生成轴位置信号传送至所述控制器；所述转轴适配器用于套接所述阀门轴，所述转轴适配器的外表面固接所述中心转动轴的内表面，所述转轴适配器的内表面适配所述阀门轴；当旋转所述旋钮带动阀门轴从关闭状态转出时，所述中心转动轴随所述阀门轴的转动而转动，进而带动所述齿轮结构转动；在所述阀门轴停止转动时所述位置感应器生成一轴位置信号至所述控制器，所述控制器根据所述轴位置信号生成系统工作时间并在所述系统工作时间结束时发出解锁控制信号解锁所述锁定机构；在所述齿轮结构以及所述阀门轴恢复关闭状态时，所述控制器发出锁定控制信号锁定所述锁定机构。

可选的，所述位置感应器采用转动式可变电阻器；所述转动式可变电阻器与所述齿轮结构相啮合以随所述齿轮结构的转动而改变电阻值，用于将在所述阀门轴停止转动时所述转动式可变电阻器的电阻值作为轴位置信号传送至所述控制器。

其中，所述齿轮结构也可以采用多个齿轮组合而成，以降低所述锁定机构抵住齿轮结构所需要的作用力。

参考图3-5，其中，图3为本发明所述的定时自动关闭系统第一实施例所述的结构示意图；图4为图3所示实施例的侧视图；图5为本发明所述的锁定机构的解锁以及锁定状态示意图。本发明所述的定时自动关闭系统用于烹饪炉具，所述烹饪炉具包括旋钮以及阀门轴。所述系统包括：电子控制单元32以及机械传动单元31。所述电子控制单元32包括：控制器321以及电压源322，所述电压源322用于为所述控制器321供电。所述机械传动单元31包括：发条311、锁定机构312、第一齿轮313、第二齿轮314、位置感应器316，中心转动轴317以及转轴适配器315。

本实施例中，电子控制单元32以及机械传动单元31采用上下接触式连接，电子控制单元32厚度在10毫米左右，机械传动单元313整体厚度小于等于6毫米，优选为在5毫米左右；在其它实施例中，电子控制单元32以及机械传动单元31也可以采用分体式并通过电线连接(适合灶台开关部分空间不够的场合)。

所述机械传动单元31可以正向/反向安装在所述烹饪炉具的阀门轴上，就可以支持顺时针/逆时针工作的烹饪炉具。在本实施例中，所述机械传动单元31正向安装在所述烹饪炉具的阀门轴上，也即相应的烹饪炉具是通过顺时针旋转旋钮打开并调节燃气或电流。在其它实施例中，所述机械传动单元31也可以反向安装在所述烹饪炉具的阀门轴上，以支持通过逆时针旋转旋钮打开并调节燃气或电流的烹饪炉具。也即，本发明可以用于顺时针旋转的炉具，也可以用于逆时针旋转的炉具，具体通过调整机械传动单元的安装方向即可；由于机械传动单元与电子控制单元之间可以卡接方式连接，正反都可以卡接上，因此电子控制单元不需要调整安装方向。

所述发条311，一端固定在所述系统内，另一端绕接在中心转动轴317的外表面上。在本实施例中发条311固定在系统的外壳上，在其它实施例中，发条311也可以固定在系统内其它固定不会移动的部件上面。在本实施例中发条311的绕接方式为顺时针缠绕，也即相应的烹饪炉具是通过顺时针旋转旋钮打开并调节燃气或电流。当阀门轴转动，发条311随之拧紧。发条311有足够的张力，以使系统在锁定装置解锁的时候能够返回到关闭状态。

所述锁定机构312，用于根据所述控制器321发出的锁定控制信号锁定，以使所述锁定机构312卡接在所述第一齿轮313上，避免第一齿轮313滑动，从而避免中心转动轴317滑动，使得第一齿轮313、第二齿轮314以及阀门轴固定在设定位置，这个状态下用户还是可以通过顺时针或者逆时针旋转旋钮调整火候大小；所述锁定机构312还用于以及根据所述控制器321发出的解锁控制信号解锁，以允许所述第一齿轮313在发条的作用下转动，恢复关闭状态。锁定机构312可以为一端为固定在烹饪炉具内的本体52，另一端为弹性装置51(例如弹簧)；接收到所述控制器321发出的锁定控制信号时，推动弹性装置前移(如图5中右侧所示)，抵住第一齿轮313，从而使得第一齿轮313停止转动；接收到所述控制器321发出的解锁控制信号时，拉动弹性装置退回(如图5中左侧所示)，从而允许第一齿轮313转动。

弹性装置51是为了在初始状态用户旋转旋钮的时候，既能允许用户自由旋转旋钮，从而旋转阀门轴，调整火候，又能在用户停止旋转并松手以后，锁定装置能抵住第一齿轮313，从而卡住阀门轴，使之在这个设定的火候下燃烧。

所述第一齿轮313，固接在中心转动轴317的外表面上。在所述锁定机构312解锁时，由上紧的发条作用下转动，带动固定一体的中心转动轴、第二齿轮以及转轴适配器转动，最终关闭阀门轴，系统恢复关闭状态。

所述第二齿轮314，固接在中心转动轴317的外表面上。通过转动阀门轴带动转轴适配器315以及中心转动轴317转动，进而使得第二齿轮314随着中心转动轴317的转动而转动，并在所述阀门轴停止转动时停止转动；控制器通过接收和第二齿轮啮合并且跟着旋转的位置感应器感知的归零位置开关信号或者电阻值从而知道阀门轴关闭，并控制锁定机构312处于锁定状态，这样整个系统处于锁定状态，并且是关闭状态，此时系统基本不耗电。之后可以在所述系统工作时间内随着所述发条311的解旋转而逐渐恢复到关闭状态，或者在所述系统工作时间结束时快速恢复关闭状态。

所述位置感应器316，用于根据所述阀门轴停止转动时所述第二齿轮314的位置生成轴位置信号传送至所述控制器321。所述位置感应器316可以采用转动式可变电阻器，所述转动式可变电阻器与所述第二齿轮314啮合并随所述第二齿轮314的转动而改变电阻值，将在所述阀门轴停止转动时的电阻值作为轴位置信号传送至所述控制器321。转动式可变电阻器的外表面可以采用齿轮结构以啮合所述第二齿轮314，以随所述第二齿轮314的转动而转动，通过转动从而改变电阻值。转动式可变电阻器内部可以设置一开关，以输出一个开关信号给控制器321，触发控制器321开始工作或者停止工作；例如，在转动式可变电阻器转出关闭状态时，开关闭合，触发处于休眠状态的控制器321，使其开始工作。控制器321读取电阻值就可以知道旋钮处于的位置，从而可以知道火力大小。所述位置感应器316也可以采用霍尔感应器或者其他位置感应器，以告诉控制器321，旋钮是否从关闭状态转开，以及转了多少位置。

参考图4，所述中心转动轴317在机械传动单元的左右两侧外表面中间的开口中转动。

继续参考图3，所述转轴适配器315，用于套接所述阀门轴。具体的，所述转轴适配器315的外表面固接所述中心转动轴317的内表面，所述转轴适配器315的内表面适配所述阀门轴。

也即，可以根据阀门轴的切面大小形状不同以及长短不同，选择合适的转轴适配器315。第二齿轮314以及第一齿轮313固接在中心转动轴317的外表面，中心转动轴317的内表面是不规则的(非圆形)，转轴适配器315的外表面同样是不规则的(非圆形，使得中心转动轴317与转轴适配器315可以牢固卡接。转轴适配器315插入中心转动轴317内并卡住中心转动轴317，内表面卡住插入的阀门轴，这样就可以兼容市场上各种烹饪炉具上不同的阀门轴，同时确保第二齿轮314以及第一齿轮313转动时不会有滑动。由于各个厂家的炉具的阀门轴的大小直径和高低长短不同，根据不同的阀门轴更换机械传动单元31中相应的转轴适配器315即可，无需更换机械传动单元31的其它组件，使得本发明的适用范围更广。在其它实施例中，转轴适配器315还可以由多个部件适配组成，比如一个部件只负责适配阀门轴的高低长短，另外一个部件负责适配阀门轴的直径大小，两个部件相互配合形成一个转动适配器。

本发明所述的自动关闭系统，当旋转所述旋钮带动阀门轴从关闭状态转出时，所述中心转动轴317随所述阀门轴的转动而转动，进而带动所述第一齿轮313与所述第二齿轮314转动；在所述阀门轴停止转动时所述转动式可变电阻器生成一轴位置信号至所述控制器321；所述控制器321根据所述轴位置信号生成系统工作时间并在所述系统工作时间结束时发出解锁控制信号解锁所述锁定机构312，在所述第一齿轮313、所述第二齿轮314以及所述阀门轴恢复关闭状态时，所述控制器321发出锁定控制信号锁定所述锁定机构312。

也即，烹饪炉具在未使用状态下，所述锁定机构312是处于锁定状态的。在锁定机构312锁定之下，并不把系统锁死，阀门轴还是可以顺时针/逆时针旋转(允许用户调整火量或电量大小)，但是需要比锁定机构312未上锁的状态下使用更大的力量；锁定机构中的弹性装置51设置目的就在于此。弹性装置51卡在第一齿轮313的凹槽处，使得系统难以因为发条311的张力而自动倒转回到关闭状态，但是又可以允许用户通过施加更大作用力来顺时针或逆时针旋转旋钮，从而调节火候。所述控制器321在所述系统工作时间结束时发出解锁控制信号解锁所述锁定机构312，这样由于发条311的张力，推动固定着发条311一端的转轴适配器315转动，从而导致阀门轴转动，最终使得阀门轴转动到烹饪炉具关闭状态，然后控制器321再发出锁定控制信号锁定所述锁定机构312。

优选的，所述控制器321进一步用于检测所述电压源322的电平，并在所述电压源322的电平低于预设电平阈值时，发出解锁控制信号解锁所述锁定机构312。如果电压源322电量较低，无法供应控制器321以控制系统回到关闭状态，则容易造成事故。故，本发明在所述控制器321检测到所述电压源322的电平低于预设电平阈值时，控制器321发出解锁控制信号解锁所述锁定机构312。在用户更换作为电压源的电池之前，控制器321会控制锁定机构312一直处于解锁状态，也即，即使用户旋转旋钮，在作用力移除时阀门轴还是会回到关闭状态，使得烹饪炉具无法工作，以保证系统以及烹饪炉具的安全。在用户更换作为电压源的电池之后，所述系统处于初始关闭状态。

优选的，所述电子控制单元31进一步包括显示屏323；所述显示屏323用于显示所述系统工作时间以及所述电压源322的电平状态。以方便用户及时了解系统以及烹饪炉具的工作状态。

优选的，所述电子控制单元31进一步包括增量按钮和/或减量按钮(图中未示出)，以用于增加或减少所述系统工作时间。如果用户不设定系统工作时间的话，控制器321会根据所述轴位置信号生成的系统工作时间，例如，旋钮旋转到小火位置时，控制器321会根据小火位置的轴位置信号所述轴位置信号生成30分钟的系统工作时间，如果是中火位置时生成20分钟的系统工作时间，如果是大火位置时生成15分钟的系统工作时间。但用户可以按动电子控制单元31的增量按钮或减量按钮，来调整系统工作时间；例如炖汤需要小火2小时，通过按动增量按钮，可以经30分钟调整为2小时。

参考图6，本发明所述的定时自动关闭系统第二实施例所述的结构示意图；与图3所示实施例的不同之处在于，在本实施例中发条311的绕接方式为逆时针缠绕，也即相应的烹饪炉具是通过逆时针旋转旋钮打开并调节燃气或电流。

本发明所述的定时自动关闭系统安装方便，几乎可以适用于所有的烹饪炉具；维护简单，系统只在锁定机构切换状态的时候以及计时等短暂的时候才会耗电，平时系统关闭不耗电；安全性高。

针对一些烹饪炉具旋钮转出关闭状态下，就是最大火，然后继续旋转火候变小，个别旋转出关闭状态下就是最小火，然后继续旋转火候变大，可以由用户通过开关或者软件设定，或者软件自学习功能感知获取该信息。

参考图7，本发明所述的烹饪炉具的架构示意图。本发明所述的烹饪炉具，包括旋钮701以及阀门轴704，旋钮701可转动的设置在烹饪炉具的控制区702上；旋钮701的一侧延伸出一卡接机构703，用于卡接阀门轴704。所述烹饪炉具还包括本发明所述的定时自动关闭系统，图中示意出定时自动关闭系统的电子控制单元32以及机械传动单元31。包覆电子控制单元32以及机械传动单元31的外壳会随着烹饪炉具控制区702的尺寸进行相适配，同时电子控制单元32以及机械传动单元31的厚度将低于阀门轴伸出烹饪炉具控制区702的距离。即使由于机械传动单元31的厚度使得后安装上的旋钮无法下按触发炉具点火，这个问题也可以通过在旋钮703的凹槽里面填入一定高度的硬物，一般旋钮703的凹槽有10mm以上的深度，所以即使填入5mm高度的硬物，系统还是可以正常点火工作。

本发明所述的定时自动关闭系统的安装方式为：先把包括旋钮701以及阀门轴704的整个盖扭拔下来；然后根据阀门轴的切面大小、形状、长短不同，选择合适的转轴适配器315；将转轴适配器315插入中心转动轴317中间的中空部分并卡紧，阀门轴704插入转轴适配器315内并卡紧，从而把本发明所述的定时自动关闭系统套在阀门轴704上；然后根据烹饪炉具的旋转方式选择机械传动单元31的贴装方式：顺时针调大火力时将机械传动单元31正贴上灶台，逆时针调大火力将机械传动单元31反向贴上灶台。机械传动单元31是通过类似3M强力胶的双面胶布或其它粘合方式粘在烹饪炉具的阀门轴的表面上。然后在把旋钮套接进入阀门轴上，如果此时旋钮下按的行程不够，无法下按点火，则在旋钮内加入一定高度的硬物，直到能按下去点火为止。

本发明所述的烹饪炉具的使用方法为：用户旋转旋钮到需要的火量，发条被旋紧；当用户手放开后，旋钮位置固定，控制器根据轴位置信号(例如电阻值大小)判断火量大小，从而设定系统工作时间并开始计时；计时完成后，控制器控制锁定机构解锁，发条开始放松，推动阀门轴恢复关闭状态。

以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。