CN114468746A - 一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法及烹饪设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法及烹饪设备，包括：持续输出蒸汽的平衡阶段：根据烹饪腔容积、水泵流量关系计算水泵周期供水时间t1以获取预设水量，通过预设水量、加热盘功率计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2；干烧控制阶段：根据持续输出蒸汽的蒸汽时间t2及干烧预警温度进行干烧判断，并根据干烧判断结果返回平衡阶段。本发明通过在平衡阶段以及干烧控制阶段之间的切换，既可以实现持续发生蒸汽又可以保证烹饪结束后加热盘没有积水，保证烹饪的安全。

Description

一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法及烹饪设备

技术领域

本发明涉及蒸汽控制技术领域，特别是涉及一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法及烹饪设备。

背景技术

目前市面上的蒸汽饭煲产生即热式蒸汽的方式基本上都是采用小锅炉来实现，根据电压、功率的不同控制水泵的进水量，实现持续的蒸汽输出。

当蒸汽锅炉被应用时，如果用户使用纯净水，那么高温加热时是不会产生水垢的。但是很多用户会将家里的自来水注入水箱，这时高温加热后锅炉内部腔体就会产生水垢，这个也是蒸汽锅炉加热产生的最大问题。随着使用时间的累积，锅炉中就会产生越来越多的水垢，如果不及时清洗，锅炉就会被堵塞，最后造成无法清洗。

基于这种锅炉水垢清洗难的特点，采用开放式的发热盘进行即热式加热产生蒸汽。这样不管是纯净水还是其它的自来水，其产生的水垢都会存在于发热盘上面，用户容易对其进行清洗。但是采用这种方式时就必须解决发热盘的积水问题，如果控制器MCU只是单纯的控制发热盘加热和水泵进水，那么当蒸汽器具的某个烹饪功能完成时，因为工作中存在很多冷凝水的原因，发热盘要么就是持续干烧，要么就是还有很多积水，很难控制发热盘正好将水烧干，无法保证发热盘处于干燥状态。

如果发热盘里存有积水，用户没有及时处理，随着时间的加长，环境温度的变化，积水就会变质，滋生细菌。当用户开始下次烹饪时，发热盘的异味就会影响食物的口感，甚至影响消费者的健康。

发明内容

本发明实施例中提供了一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法，以解决现有技术中发热盘积水的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法，包括：

持续输出蒸汽的平衡阶段：根据烹饪腔容积、水泵流量关系计算水泵周期供水时间t1以获取预设水量，通过预设水量、加热盘功率计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2；

干烧控制阶段：根据持续输出蒸汽的蒸汽时间t2及干烧预警温度进行干烧判断，并根据干烧判断结果返回平衡阶段。

优选的，所述平衡阶段包括：

S11：计算所述水泵周期供水时间t1及持续输出蒸汽的蒸汽时间t2；

S12：开启水泵，在所述水泵周期供水时间t1内向加热盘供水；

S13：达到所述水泵周期供水时间t1后关闭水泵，加热盘持续加热蒸汽时间t2产生蒸汽。

优选的，所述预设水量小于或等于所述烹饪腔容积的一半，且水泵以恒定流量工作。

优选的，所述干烧控制阶段包括：

S21：持续获取加热盘温度及加热盘工作时间t3；

S22：当所述加热盘温度大于干烧预警温度时，和/或所述加热盘工作时间t3大于蒸汽时间t2时，判定为干烧阶段，加热盘停止工作返回平衡阶段。

优选的，所述方法还包括：

预热阶段：获取加热盘初始温度和/或环境温度，空盘状态将加热盘预热到工作温度后进入平衡阶段。

优选的，所述工作温度为70℃-80℃。

优选的，所述平衡阶段还包括：

S10：将所述加热盘初始温度和/或环境温度近似为液体初温；

S101：根据所述液体初温计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2。

优选的，根据所述液体初温计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2包括：

根据液体初温和预设水量确定液体达到沸腾状态所需的总热量，根据所述总热量以及加热盘功率计算蒸汽时间t2。

优选的，所述方法还包括：

干盘阶段：根据烹饪剩余时间控制水泵停止工作、加热盘间歇加热至烹饪时间结束。

本发明第二方面公开了一种烹饪设备，包括主控单元、烹饪锅以及向烹饪锅内供给蒸汽的盘式储水蒸汽发生器、供水单元，所述主控单元采用本发明第一方面公开的盘式储水蒸汽发生器控制方法控制供水单元向盘式储水蒸汽发生器供水以产生蒸汽。。

由以上技术方案可见，本发明具有如下有益效果：

本发明包括持续输出蒸汽的平衡阶段和干烧控制阶段，平衡阶段根据烹饪腔容积、水泵流量关系计算水泵周期供水时间t1以获取预设水量，通过预设水量、加热盘功率计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2，平衡阶段结束即腔体内没有液体时即进入干烧，通过判是否达到干烧预警温度判断是否进入干烧阶段，如果进入干烧阶段则控制水泵工作，重新进去平衡阶段，保证腔体内可以持续产生蒸汽。

本发明还包括了干盘阶段，在烹饪即将结束时，控制水泵停止工作，即不向腔体内供水，然后控制加热盘间歇加热至烹饪结束，此时由于水泵停止工作，加热盘内不会再有新的液体进入，维持持续加热即可实现干盘，但是为了防止不间断的持续加热会造成干烧，控制加热盘采用间歇方式加热，避免水分在烹饪结束前蒸发完，保证烹饪过程的可靠性。

本发明的预热阶段用来获取加热盘初温以及环境温度，通过加热盘初温和环境温度近似替代液体初温，用于计算实现液体蒸发所需的热量，并对加热盘进行预热，便于快速产生整体，提高烹饪效率。

附图说明

了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的控制方法的平衡阶段流程示意图；

图3为本发明实施例提供的控制方法的干烧控制阶段流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的控制方法的预热阶段流程示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的加热盘工作状态、水泵工作状态以及加热盘温度的时间关系图；

图8为本发明实施例提供的一种烹饪设备。

附图标记：

1-水箱，2-供水单元，3-蒸汽发生器，4-烹饪腔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法的流程示意图，如图1所示，本发明第一方面公开了一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法，包括：

持续输出蒸汽的平衡阶段：根据烹饪腔容积、水泵流量关系计算水泵周期供水时间t1以获取预设水量，通过预设水量、加热盘功率计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2。

参见图2，具体的，平衡阶段包括：

S11：计算水泵周期供水时间t1及持续输出蒸汽的蒸汽时间t2。

S12：开启水泵，在水泵周期供水时间t1内向加热盘供水。

S13：达到水泵周期供水时间t1后关闭水泵，加热盘持续加热蒸汽时间t2产生蒸汽。

假设加热盘的烹饪腔体积大小为V₀，如果进水量偏多，加热盘烹饪腔空间变小，水沸腾后产生蒸汽的压力变大，烹饪腔蒸汽口喷出蒸汽的同时还会喷出部分的水，导致水分不能回流，最终会使烹饪器具的水越来越多，水泵周期供水时间t1后停止工作，因此，需保证进水的总体积不大于烹饪腔容积的1/2，即V₀/2，基于加热盘的烹饪腔容积V₀，我们可以根据水泵进水流量q₁，计算出水泵周期供水时间t1。

将设备工作时的预设水量记为V₁，则V₁＝V₀/2，因为预设水量V₁与水泵进水流量以及时间有关，因此可以得到V₁＝q₁×t1，即V₀/2＝q₁×t1，从而可以得到水泵周期供水时间t1与预设水量以及水泵进水流量q₁之间的数学关系为：t₁＝V₀·q₁/2。

进一步的需要计算蒸汽时间t2，水由液态蒸发成气态的过程需要吸收热量，所需的热量与水的重量以及水的初始温度有关，对于预设水量而言，水的重量m＝ρ×V₁＝ρ×q₁×t1，根据热力学原理，一定质量的水蒸发所需的热量满足公式Q＝C×m×Δt，其中，Q为热量，C为比热容，Δt为水从初温到沸腾的温度变化。

因为预设水量的水蒸发需要的时间与加热盘的功率P有关，因此可以得出，预设水量的水变成蒸汽的蒸汽时间t₂＝Q/P，整理后得到t₂＝C×ρ×q₁×t1×Δt/P，其中，水的比热容为4.2×10^3J/kg·℃，水的密度为1.0×10^3kg/m^3，水泵进水流量单位为ml/min，Δt由水的初温升温到100℃，加热盘功率P取值范围在800W-1500W，本发明中水泵以恒定流量进行工作，则对应的q₁为定制，如果水泵以变速流量进行工作，q₁可以采用积分、平均值或其他形式替代，本发明不再具体进行说明。

干烧控制阶段：根据持续输出蒸汽的蒸汽时间t2及干烧预警温度进行干烧判断，并根据干烧判断结果返回平衡阶段。

参见图3，干烧控制阶段包括：

S21：持续获取加热盘温度及加热盘工作时间t3；

S22：当加热盘温度大于干烧预警温度时，和/或加热盘工作时间t3大于蒸汽时间t2时，判定为干烧阶段，加热盘停止工作返回平衡阶段。

对于蒸汽时间t2计算准确的情况下，可以直接依据蒸汽时间t2来进行干烧判断，即当加热盘工作时间t3大于蒸汽时间t2立即判定为干烧阶段，此时加热盘停止加热一定时间，一般为5秒-15秒，具体数值视温升情况决定，随后水泵立即开始工作，重新回到平衡阶段。

由于蒸汽时间t2是根据预设数值进行计算的，难免有所误差，因此，需要进一步精准控制，此时，通过加热盘的温度来确定是否进入干烧阶段，即当加热盘的水分蒸发完以后，加热盘的温度T急剧上升，当温度T>107℃±3℃时，MCU判定加热盘为干烧状态，此时加热盘停止加热一定时间，一般为5秒-15秒，具体数值视温升情况决定，随后水泵立即开始工作，重新回到平衡阶段。

依赖加热盘温度进行干烧判断时需要MCU持续工作，始终都要处于检测加热盘温度的情况下，会造成资源浪费，则此时还可以综合蒸汽时间t2以及加热盘温度同时进行干烧判断，即在加热盘工作时间t3大于蒸汽时间t2之前MCU不进行加热盘温度判断，在加热盘工作时间t3大于蒸汽时间t2后再进行加热盘温度判断，当温度T>107℃±3℃时，MCU判定加热盘为干烧状态，此时加热盘停止加热一定时间，一般为5秒-15秒，具体数值视温升情况决定，随后水泵立即开始工作，重新回到平衡阶段。

为了精确的计算蒸汽时间，则需要获取水的初始温度，因为夏天与冬天水在常温下的温度不同，相差可达到十几度，这直接反应在由液态到气态花费时间的不同，则相应的蒸汽时间t2也会不同，因此为了进一步的获取水的初温，本发明还包括：

预热阶段：获取加热盘初始温度和/或环境温度，空盘状态将加热盘预热到工作温度后进入平衡阶段。

参见图4、图5，平衡还阶段包括：

S10：将加热盘初始温度和/或环境温度近似为液体初温。

S101：根据所述液体初温计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2。

加热盘底部安装有温度传感器用于检测加热盘的底部温度，因此可以将加热盘温度或者环境温度近似为液体初温。为了便于快速获得蒸汽，首先在空盘状态将加热盘预热到工作温度，工作温度设定为70℃-80℃，即先控制加热盘开始工作，当加热盘的温度大于70-80度时，打开水泵往烹饪腔中注水。

由于获取到液体的初温，则可以根据液体初温和预设水量确定液体达到沸腾状态所需的总热量，根据总热量以及加热盘功率计算蒸汽时间t2，即获取了液体的水温则可以确定Δt的值。

参见图6，本发明还包括：

干盘阶段：根据烹饪剩余时间控制水泵停止工作、加热盘间歇加热至烹饪时间结束。

在烹饪即将结束时，不管水泵和加热盘处于什么工作状态，MCU控制器立即控制水泵停止工作，加热盘间歇加热，控制器同时进入干烧阶段程序，当加热盘温度T>105℃±3℃时，加热盘立即停止工作，烹饪器具完成工作。此时加热盘基本处于干盘状态，就算有一点点水分，因为加热盘有余热作用，水分也会慢慢被蒸干。干盘阶段烹饪即将结束，为了避免加热盘过热，在干盘阶段MCU判断干烧的温度可略低于干烧预警温度，放置加热盘温度过高引起水分过早蒸发完。

参见图7，给出了加热盘工作状态、水泵工作状态以及加热盘温度的时间关系图，结合图7有利于本领域技术人员对本发明的理解。

本发明第二方面还公开了一种烹饪设备，包括主控单元、烹饪锅以及向烹饪锅内供给蒸汽的盘式储水蒸汽发生器、供水单元，其特征在于，所述主控单元采用本发明第一方面公开的盘式储水蒸汽发生器控制方法控制供水单元向盘式储水蒸汽发生器供水以产生蒸汽。

本发明中盘式储水蒸汽发生器包括发热盘，参见图8，本发明公开的一种烹饪设备包括水箱1，供水单元2，蒸汽发生器3以及烹饪腔4，蒸汽发生器3设置于烹饪腔4底部，水箱1中的水通过供水单元2注入烹饪腔4内，烹饪腔4内液体的体积不超多烹饪腔4容积的一半，当加热至沸腾时，蒸汽从烹饪腔4上方出气孔向外扩散，图8中大箭头表示了蒸汽的扩散方向，小箭头表示了水的流动方向。

需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下、前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态，即产品的行进方向为参考的，而不应该认为是具有限定性的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，包括：

持续输出蒸汽的平衡阶段：根据烹饪腔容积、水泵流量关系计算水泵周期供水时间t1以获取预设水量，通过预设水量、加热盘功率计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2；

干烧控制阶段：根据持续输出蒸汽的蒸汽时间t2及干烧预警温度进行干烧判断，并根据干烧判断结果返回平衡阶段。

2.如权利要求1所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述平衡阶段包括：

S11：计算所述水泵周期供水时间t1及持续输出蒸汽的蒸汽时间t2；

S12：开启水泵，在所述水泵周期供水时间t1内向加热盘供水；

S13：达到所述水泵周期供水时间t1后关闭水泵，加热盘持续加热蒸汽时间t2产生蒸汽。

3.如权利要求1所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述预设水量小于或等于所述烹饪腔容积的一半，且水泵以恒定流量工作。

4.如权利要求1所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述干烧控制阶段包括：

S21：持续获取加热盘温度及加热盘工作时间t3；

S22：当所述加热盘温度大于干烧预警温度时，和/或所述加热盘工作时间t3大于蒸汽时间t2时，判定为干烧阶段，加热盘停止工作返回平衡阶段。

5.如权利要求1-4任一所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

预热阶段：获取加热盘初始温度和/或环境温度，空盘状态将加热盘预热到工作温度后进入平衡阶段。

6.如权利要求5所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述工作温度为70℃-80℃。

7.如权利要求6所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述平衡阶段还包括：

S10：将所述加热盘初始温度和/或环境温度近似为液体初温；

S101：根据所述液体初温计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2。

8.如权利要求7所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，根据所述液体初温计算持续输出蒸汽的蒸汽时间t2包括：

根据液体初温和预设水量确定液体达到沸腾状态所需的总热量，根据所述总热量以及加热盘功率计算蒸汽时间t2。

9.如权利要求1-4任一所述的盘式储水蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

干盘阶段：根据烹饪剩余时间控制水泵停止工作、加热盘间歇加热至烹饪时间结束。

10.一种烹饪设备，包括主控单元、烹饪锅以及向烹饪锅内供给蒸汽的盘式储水蒸汽发生器、供水单元，其特征在于，所述主控单元采用权利要求1-9任一所述的盘式储水蒸汽发生器控制方法控制供水单元向盘式储水蒸汽发生器供水以产生蒸汽。。

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