CN105982510A - 电磁加热厨具及其控制器与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电磁加热厨具的控制器，所述电磁加热厨具配置有第一线圈和第二线圈且具有多个烹调步骤，该控制器包括第一单元和第二单元，第一单元配置为控制所述第一线圈；第二单元配置为控制所述第二线圈；所述第一和第二单元在各个所述烹调步骤中对所述第一和第二线圈分别进行与该步骤相对应的控制。此外，本发明还公开了具有前述控制器的电磁加热厨具和一种电磁加热厨具的控制方法。

Description

电磁加热厨具及其控制器与控制方法

技术领域

本发明涉及电磁加热厨具，更具体而言，涉及用两个以上电磁线圈进行加热的厨具，例如双电磁线圈饭煲。

背景技术

目前，越来越多的电加热厨具例如电饭煲等开始采用电磁加热来取代传统的发热盘加热。

已有的电磁加热饭煲主要以单电磁线圈的结构为主，但使用单个线圈，往往遇到与发热盘加热相同的问题，即，对食材(例如，煮粥或烧饭用的水米混合物、烧汤用的混合物等)无法进行均匀的加热，更具体地来说，线圈盘能够直接加热到的部分会始终保持较高的温度，而其余部位的食材则至少部分地需要通过热传递来获取热量，从而导致当后者还未成熟时，前者已经不宜继续加热。

鉴于此，需要一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的发明人首先发现，当使用两个以上(含两个)电磁线圈时，通过适当的控制，可以解决上述技术问题，实现食材充分而均匀的加热。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于电磁加热厨具的控制器，电磁加热厨具配置有第一线圈和第二线圈且具有多个烹调步骤，控制器包括：

第一单元，配置为控制第一线圈；和

第二单元，配置为控制第二线圈；

其中，第一和第二单元在各个烹调步骤中对第一和第二线圈分别进行与该步骤相对应的控制。

由于第一线圈和第二线圈所处的位置、自身尺寸、加热能力可能不同，因此它们在工作时给食材提供的热也是有区别的。另外，不同的食材对应于不同的烹调手段，其对于加热的强度、时间、均匀度也有着或多或少的差别，于是，单调地让两个或更多的线圈在整个烹调过程中遵循一种工作模式，而不对其进行与具体烹调步骤相对应的控制，可能会影响最终食物的口感、色泽等因素。

通过上述控制器的控制，不同的烹调步骤中各个线圈得到的单独的对应的控制，有利于实现该目的。

进一步地，第一和/或第二单元使得第一和第二线圈中的至少一个线圈在不同的所述烹调步骤间改变工作方式。

进一步地，多个烹调步骤可以包括第一步骤和第二步骤，在第二步骤中，第一单元和第二单元控制第一和第二线圈交替工作。

以煮饭为例，随着水米混合物的温度不断升高，米(确切地说是其中的淀粉)不断吸水，水米混合物从两者高度分离的状态变得接近于糊状，粘稠度提高。更具体地来说，由于混合物中的液态水的比例越来越小，混合物自身的热的扩散将会变差。通过线圈交替工作实现翻滚，将会有利于食材的充分加热，弥补仅靠温度梯度进行热传递的不足。

进一步地，多个烹调步骤可以包括第一步骤和第二步骤，在第一步骤的至少一部分中，第一单元控制使得第一线圈工作，所述第二单元控制使得所述第二线圈不工作。

根据中国发明专利申请CN103281941A的记载，如下文中将进一步阐述地，在加热过程中，大米会经历若干阶段，例如：

-直链淀粉滤出阶段，一般可以由温度范围定义，在该阶段内的主要现象是直链淀粉的滤出；

-直链淀粉粘合阶段，一般可以由温度范围定义，在该阶段内的主要现象是直链淀粉的粘合；

-支链淀粉水分吸收阶段，一般可以由温度范围定义，在该阶段内的主要现象是支链淀粉的水分吸收；

-沸腾阶段；

-可选的，保温阶段，大米在该阶段已经被烹饪，加热主要的作用在于保温。

其中各个阶段一般呈现温度递增的情况直至水米混合物沸腾。发明人根据实验发现，如果加热不够均匀充分，会导致局部的水米混合物过早达到较高温度开始吸水，而同时，其余部位的混合物甚至还处于前一个上述阶段。这种现象在已有的采用底部发热盘或底部电磁线圈的饭煲上可见。靠近锅底的水米混合物很早达到较高温度，例如，进入支链淀粉水分吸收阶段，而远离锅底(例如上层)的水米混合物也许还在支链淀粉粘合阶段，这就会导致一种现象，在烹调完成后，局部的米饭因吸水过多导致湿、烂，局部的米饭因吸水过少导致干、硬。

于是，通过控制第一线圈，例如双环电磁饭煲的外圈(一般位于外侧)在例如直链淀粉粘合阶段和支链淀粉吸水阶段单独工作，由于外圈一般相比于内圈(例如，位于锅的底部)能够提供更大的加热面积和对食材相对均匀的加热，可以一定程度上避免不均匀加热的发生，保证食材基本能够保持在同一阶段。注意，在此等阶段中水尚未沸腾，因此基本无法借助沸腾的翻滚来辅助食材间的热传递，于是线圈的均匀加热能力十分重要。

进一步地，第一步骤包括先后的第一部分和第二部分，在第二部分中，第一单元控制使得第一线圈工作，第二单元控制使得第二线圈不工作。

以煮饭为例，第一步骤的第一部分可以包括上述的直链淀粉滤出阶段，对于一些粳米，其温度范围为从室温到约60摄氏度，当然，由于大米之间的差异，该温度范围可以不同。第二部分可以包括上述的直链淀粉粘合阶段(对一些粳米温度范围为约60摄氏度至约80摄氏度)和支链淀粉吸水阶段(对一些粳米温度范围为约80摄氏度至约100摄氏度，即沸点)。于是，通过加热更均匀，加热面积更大的第一线圈的单独工作，可以实现均匀加热，尽量使得所有食材处于同一阶段，避免过湿过烂或过干过硬。

进一步地，在第一部分中，第一单元和第二单元控制第一和第二线圈交替工作。

不失一般性地，第一步骤的第一部分包括直链淀粉的滤出阶段，在这个过程中，水米处于高度的相互分离的状态，如果此时对水米进行热成像的观察，会清晰地发现温度最高的区域是由线圈直接加热的区域，而温度向着远离该区域的方向递减。以用底部线圈(第二线圈的一种实现方式)单独加热为例，中心底部的水米混合物温度最高，而越靠近混合物上表面，越靠近外圈的温度则越低。如果以用外侧的大的线圈(第一线圈的一种实现方式)单独加热为例，会发现基本会有相反的现象。另外，由于外侧的线圈在垂直方向上能够加热更大的区域，所以上文中认为该线圈的加热的面积/体积要大于底部线圈。

基于上述认识，在第一步骤的第一部分中，例如大米的直链淀粉的滤出阶段，第一线圈和第二线圈的交替加热被认为可能是有利的。其中，交替工作的频度和单个线圈在一次周期内的工作时间可以由工程师或设计者根据产品的实际情况进行调整，例如，第一线圈单独工作若干秒而后转由第二线圈单独工作若干秒，如此往复，直至第二部分结束，进入第二步骤。

进一步地，如前已经简要述及的，第一线圈大致位于电磁加热厨具的外侧，第一线圈大致位于所述电磁加热厨具的底部。本领域技术人员理解，这仅是本发明的一种实施例，根据前述原理，在其它的实现方式中，第一线圈有利地应当相比于第二线圈更有助于食材的均匀加热，即，单独工作时，第一线圈对食材的整体加热效果优于第二线圈，于是，其它机械结构布置也应被认为落入本发明的范围，当其满足上述条件时。

进一步地，其中电磁加热厨具包括电饭煲，多个烹调步骤用于煮饭。本领域技术人员理解，本发明所适用的电磁加热厨具并不限于电饭煲，上下文反复以饭煲煮饭为例主要是因为电饭煲是本发明典型的一种实现方式而已。考虑未来电器产品的演进，适用本发明的厨具还可以是，电磁炉、电压力煲、电蒸锅、面包机、蛋糕机或其它可以由两个以上电磁线圈进行加热的厨具，不再一一列举。

根据本发明的另一方面，提供了一种电磁加热厨具，例如电饭煲，包括：

第一线圈；

第二线圈；以及

如前述的控制器。

根据本发明的又一方面，提供了一种电磁加热厨具的控制方法，电磁加热厨具配置有第一线圈和第二线圈且具有多个烹调步骤，该方法包括，在各个烹调步骤中对第一和第二线圈分别进行与该步骤相对应的控制。该方法对应于前述的控制器的基本工作方式，不再赘述。

进一步地，其中，多个烹调步骤包括第一步骤和第二步骤，该方法包括，在第二步骤中，第一和第二线圈交替工作。具体效果如前所述。

其中，所述多个烹调步骤包括第一步骤和第二步骤，该方法包括，在第一步骤的至少一部分中：控制使得所述第一线圈工作，和控制使得所述第二线圈不工作。具体如前对控制器的描述。

进一步地，第一步骤包括先后的第一部分和第二部分，该方法包括，在所述第二部分中：控制使得所述第一线圈工作，和控制使得所述第二线圈不工作。具体如前对控制器的描述。

进一步地，在第一步骤的第一部分中，控制第一和第二线圈交替工作。具体如前对控制器的描述。

通过使用本发明的技术方案，使现有的电磁加热厨具的加热效果对某些食材提升效果，避免影响食材口感，例如米饭的硬度、粘度、韧性、聚合性、弹性、黏性、咀嚼性等等。

附图说明

参考如下附图和描述可以更好地理解本发明。图中的部件并不必须按比例，相反，重点放在了图示本发明的原理上。此外，在图中，相同的参考号指代对应的部分。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的具有独立控制的双环火力及可变对流电磁加热的电饭煲的结构分解图；

图2示出了根据本发明的实施例的具有独立控制的双环火力及可变对流电磁加热的电饭煲的安装剖面图；

图3示出了根据本发明的实施例的电饭煲中已绕制线圈的线圈盘支架的结构示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的电饭煲中已绕制线圈的线圈盘支架的局部安装剖面图；

图5示出了根据本发明的实施例的电饭煲中已绕制线圈的线圈盘支架的局部安装剖面图；

图6示出了根据本发明的实施例的电饭煲中控制器与两个线圈连接示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的电饭煲中控制器的电路方框图；

图8示出了根据本发明的实施例的电饭煲中侧身立体线圈(第一线圈的一种实现方式)工作时锅内水对流图；

图9示出了根据本发明的实施例的底部平面线圈(第二线圈的一种实现方式)工作时锅内水对流图。

其中：1-上盖；2-锅具(内锅)；3-线圈盘支架；4-温度传感器；5-控制器；6-外壳；7-底座；8-锅具与线圈盘支架之间间隙；31-支架；32-磁条；33-侧身立体金属线圈(第一线圈)；L1、34-底部平面金属线圈(第二线圈)；L2、35-支架外侧凹槽；36-底部平面线圈与传感器中心的距离D2。

具体实施方式

现在下文描述中阐述某些具体细节以便提供对本发明的主题内容的各种方面的透彻理解。然而在不具有这些具体细节的情形下仍然可以实现本发明的主题内容。

除非上下文另有要求，否则在说明书和所附权利要求书全文中，词语“包括”将解释成开放式包含意义，也就是说，解释为“包括但不限于”。

在本说明书全文中引用“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或者特性包含于至少一个实施例中。因此，在本说明书全文中各处出现表达“在一个实施例中”或者“在实施例中”未必都是指相同方面。另外，可以在本发明内容的一个或者多个方面中以任何适当方式组合特定特征、结构或者特性。

在以下内容中，将分三步进行阐述，首先，总体介绍作为本发明的典型实施例的具有两个电磁线圈的饭煲的结构和各个功能结构，然后，简要介绍作为本发明典型实施例中的典型食材的大米的一些物理、化学特性尤其是烹调中的性质变化过程，最后，讨论本发明的核心即对该电磁厨具的控制。

具有两个电磁线圈的饭煲的结构和各个功能模块

图1-6从不同角度示出了具有两个电磁线圈的饭煲的示例性结构，这种电饭煲也被称为具有独立控制的双环火力电饭煲。通过控制器对置于锅具不同位置的线圈单独并行控制，可使各线圈交替工作，从而达到改变锅具内水的对流方式，使锅内食物受热均匀；需要快速煮食时，也可以使各线圈同时工作，加大功率，加快煮食；当食物较少时，也可以只使锅底部线圈工作，节省电能。

图示的电饭煲具体可以包括锅具和底座，U形线圈盘支架固定设置在锅具底部和底座之间，其中，U形线圈盘支架可以配置为与锅具底部弧度相匹配，其底部和侧边开设有凹槽,侧边凹槽内绕侧身立体金属线圈，底部凹槽内绕底部平面金属线圈；侧身立体金属线圈和底部平面金属线圈彼此独立，构成双环线圈；双环线圈分别与控制器电连接；控制器分别通过第一单元和第二单元(未示出)来控制侧身立体金属线圈(第一线圈)和底部平面金属线圈(第二线圈)，两个线圈的控制相对独立。

在需要在锅内实现对流时，可以让两个线圈交替工作；当需要最大火力快速加热时，可以让两个线圈同时工作；另外，还可以视情况控制第一或第二线圈单独加热，如上下文所述。

根据一个实施例，温度传感器设在U形线圈盘支架的中心，底部平面线圈与温度传感器中心距离一般可以大于等于约20mm。

根据一个实施例，锅具底部与温度传感器可以紧密接触，锅具与U形线圈盘支架之间的间隙为约2mm-10mm。

(1)有两个独立金属感应线圈，它们分别绕在一个与内锅底部弧度相匹配的线圈盘支架外侧的侧身和底部。

(2)它们分别受控制器两个独立的IGBT功率管(第一、第二单元的具体实现方式之一)驱动。这样，锅具就受到双环电磁感应的火力立体加热，双环火力可以同时加热，也可以某一个单独加热，当线圈盘支架底部线圈工作时锅底底部加热，锅具中心温度高于侧身，锅内水从中心向外对流，热量从中心向外传递；当线圈盘支架侧身周边线圈工作时，锅具侧身加热，锅具侧身温度高于中心，锅内水从周边向中心对流，热量从周边向中心传递；当控制器按一定的时间间隔交替控制两个线圈进行工作，锅内的水就可以实现由锅周边向中心和锅具中心向周边交替对流，实现可变对流，可变对流可以使锅内的食物来回翻滚，食物得到均匀受热，缩短煮熟食物的时间，提高能效。

(3)锅具可放入线圈盘支架内，锅与支架内侧留有2mm-10mm空隙。

如图1所示，本发明一实施例提供的一种具有两个电磁线圈的电饭煲，包括锅具(内锅)2、放置锅具2的底座7、包围锅具2的外壳6、封闭锅具2的上盖1，线圈盘支架3固定设置在内锅2底部和底座7之间。

如图3、图4和图5所示，绕线圈的U型支架是与锅具2底部弧度相匹配的支架31，其外侧底部和侧边开有凹槽35,侧身凹槽内布置第一线圈例如侧身立体金属线圈33，底部凹槽35内布置第二线圈例如底部平面金属线圈34，两个线圈33、34独立，构成双环线圈，底部平面线圈34与温度传感器4中心距离D2≥20mm，D2过小，底部平面金属线圈34工作时会干扰温度传感器4对温度的检测。

如图2所示，锅具2放入线圈盘支架3内，锅具2底部与温度传感器4紧密接触，锅具与U型支架之间的间隙8(如图5中D1)的范图应是2mm-10mm，间隙过小锅具热量会使支架31变形，间隙过大，会影响锅具的加热效果。

如图6所示，控制器5分别与侧身立体金属线圈33和底部平面金属线圈34电连接。如图7所示，控制器5包含第一单元例如IGBT1和第二单元例如IGBT2，分别独立控制底部平面金属线圈L1和侧身立体金属线圈L2进行独立工作。

如图7所示，当第一单元即IGBT1工作，第二单元即IGBT2不工作时，L1和C1组成的谐振电路产生电磁场，磁力线作用在锅具2底部，锅具2底部产生涡流加热，锅具2中心温度高于侧身温度，锅具内的水按图8所示方式沿方向E由中心向外对流。

如图7所示，当IGBT2工作，IGBT1不工作时，L2和C2组成的谐振电路产生电磁场，磁力线作用在锅具侧身，锅具侧身产生涡流加热；锅具侧身温度高于中心，锅具内的水按图9所示方式沿方向F由周边向中心对流。

如图7所示，当控制器按一定时间间隔(譬如，5s以上)交替控制L1和L2进行工作时，锅具内的水就可以实现由锅具周边向中心和由锅具中心向周边交替对流，从而实现可变对流工作，使锅具内食物受热均匀。

如图7所示，当需要快速煮食时，控制器5可以控制底部平面金属线圈L1和侧身立体金属线圈L2同时工作，加大功率，加快煮食。

如图7所示，当需要煮食的食物较少时，控制器5也可以控制只使锅底部平面金属线圈L1工作，节省电能。

大米的一些物理、化学特性

尤其是烹调中的性质变化过程

大米的主要成分是包括直链淀粉和支链淀粉的淀粉。直链淀粉和支链淀粉的不同物理和化学变化在不同阶段发生，并且不同的物理和化学变化对所烹饪米饭的口味具有不同影响。煮饭的过程中，随着不断加热，米饭从原料到成熟一般经历以下阶段：直链淀粉滤出阶段，其由温度范围所定义，在该范围中的主要现象是直链淀粉的滤出；直链淀粉粘合阶段，由温度范围所定义，在该范围中的主要现象是直链淀粉的粘合；支链淀粉水分吸收阶段，其由温度范围所定义，在该范围中的主要现象是支链淀粉的水分吸收；沸腾阶段，其由水沸腾的温度所定义；和保温阶段，大米在该阶段已经完成烹饪并且被加热以便保温。

例如，就硬度而言，在直链淀粉粘合阶段、支链淀粉水分吸收阶段和沸腾阶段之一中水比较多将会实现较低的硬度。就粘度而言，直链淀粉滤出阶段、直链淀粉粘合阶段和支链淀粉水分吸收阶段之一中水比较多会降低粘度。

本发明中对双环电磁加热电饭煲的控制器和控制方法

总的来说，本发明中以米饭为例，引用前述的各个阶段，则第一步骤可以包含直链淀粉滤出阶段(例如室温至约60摄氏度)、直链淀粉粘合阶段(例如约60摄氏度至约80摄氏度)，以及支链淀粉水分吸收阶段(例如约80摄氏度至沸腾)，其中直链淀粉滤出阶段作为第一步骤的第一部分，直链淀粉粘合阶段和支链淀粉水分吸收阶段可以作为第一步骤的第二部分。在第一部分中，优选地，第一线圈33和第二线圈34交替工作。在另一实施例中，不同地，第一部分中可以仅第一线圈33工作，或仅由第二线圈34工作。在第二部分中，优选地，仅由第一线圈33工作。第二步骤可以包含沸腾阶段，在第二步骤中，内外的两个线圈33、34交替工作，例如，各工作若干秒，从而实现均匀加热。

优选地，例如沸腾之后的保温阶段中，控制器5可以通过第一、第二单元控制两个线圈33、34继续交替工作，对成熟的米饭进行均匀的加热使其温度维持在一定区间。根据实施例，这个保温阶段可以是第二步骤的一个部分，也可以是第二步骤后的第三步骤。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (15)

1.一种用于电磁加热厨具的控制器(5)，其特征是，所述电磁加热厨具配置有第一线圈(33)和第二线圈(34)且具有多个烹调步骤，该控制器包括：

第一单元，配置为控制所述第一线圈(33)；和

第二单元，配置为控制所述第二线圈(34)；

其中，所述第一和第二单元在各个所述烹调步骤中对所述第一和第二线圈分别进行与该步骤相对应的控制。

2.根据权利要求1所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，所述第一和/或第二单元使得所述第一和第二线圈中的至少一个线圈在不同的所述烹调步骤间改变工作方式。

3.根据权利要求1所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，所述多个烹调步骤包括第一步骤和第二步骤，在所述第二步骤中，所述第一单元和第二单元控制所述第一和第二线圈交替工作。

4.根据权利要求1所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，所述多个烹调步骤包括第一步骤和第二步骤，在所述第一步骤的至少一部分中，所述第一单元控制使得所述第一线圈工作，所述第二单元控制使得所述第二线圈不工作。

5.根据权利要求4所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，所述第一步骤包括先后的第一部分和第二部分，在所述第二部分中，所述第一单元控制使得所述第一线圈工作，所述第二单元控制使得所述第二线圈不工作。

6.根据权利要求4所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，在所述第一部分中，所述第一单元和第二单元控制所述第一和第二线圈交替工作。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，所述第一线圈大致位于所述电磁加热厨具的外侧，所述第二线圈大致位于所述电磁加热厨具的底部。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于电磁加热厨具的控制器，其特征是，所述电磁加热厨具包括电饭煲，所述多个烹调步骤用于煮饭。

9.一种电磁加热厨具，其特征是，包括：

第一线圈；

第二线圈；以及

如权利要求1至8中任一项所述的用于电磁加热厨具的控制器。

10.一种电磁加热厨具的控制方法，其特征是，所述电磁加热厨具配置有第一线圈和第二线圈且具有多个烹调步骤，该方法包括：

在各个所述烹调步骤中对所述第一和第二线圈分别进行与该步骤相对应的控制。

11.根据权利要求10所述的电磁加热厨具的控制方法，其特征是，所述多个烹调步骤包括第一步骤和第二步骤，该方法包括，在所述第二步骤中，所述第一和第二线圈交替工作。

12.根据权利要求10所述的电磁加热厨具的控制方法，其特征是，所述多个烹调步骤包括第一步骤和第二步骤，该方法包括，在所述第一步骤的至少一部分中：

控制使得所述第一线圈工作，和

控制使得所述第二线圈不工作。

13.根据权利要求12所述的电磁加热厨具的控制方法，其特征是，所述第一步骤包括先后的第一部分和第二部分，该方法包括，在所述第二部分中：

控制使得所述第一线圈工作，和

控制使得所述第二线圈不工作。

14.根据权利要求13所述的电磁加热厨具的控制方法，其特征是，包括：

在所述第一部分中，控制所述第一和第二线圈交替工作。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的电磁加热厨具的控制方法，其特征是，所述第一线圈大致位于所述电磁加热厨具的外侧，所述第一线圈大致位于所述电磁加热厨具的底部，所述电磁加热厨具包括电饭煲，所述多个烹调步骤用于煮饭。