电压力锅控压技术解析

■ 龚盛鹏

三个时期 三种结构

自从1990年双喜电器发明并生产出第一口电压力锅以来，我国的电压力锅市场发展经历了三个时期，三种结构的演变，现市场上多以“匚”式弹性结构为主。

第一个时期。

80年代未90年代初期，这一阶段其技术主要是采用电饭煲与铝高压锅的组合技术，因此功能上较简易，外型笨重、粗糙。虽然价格低廉，但市场接受程度较低，电压力锅基本上还是一片空白。

第二个时期。

上世纪90年代初至2000年初期，这一时段是电压力锅高速发展的时代，电压力锅技术上经过了革命性的变化，从简单的铝高压锅与电饭煲原理的组合，直接跨越到了安全可靠的弹性结构。自从1991年1月9日，王永光向国家知识产权局正式申请了电压力锅“匚”式结构的发明专利以来，电压力的技术得到快速落地与革新，继容声等企业开始生产电压力锅以后，先后多家企业开始电压力锅的生产与研发，产生了一定的影响。但由于各方面原因，电压力锅的安全技术还没彻底解决，行业标准也不够完善，企业的制造成本也较高，在家电市场还未完全打开局面。

第三个时期。

2000年初后，随着众多企业加入研发与生产电压力锅，行业获到空前的预期效果，每年均以两位数的增长速度发展。随着美的、苏泊尔、九阳这些大型小家电企业的进入，电压力锅各方面也也走向了成熟，行业产值已超几十亿规模。产品的安全性能进一步得到提升与改善，生产工艺得到优化，产品也开始走向智能化时代。洛贝率先实现了产品的差异化，成为继美、苏、九之后的第四大电压力锅研发生产厂家。

随着电压力锅的三个时段的发展，其在结构上也在逐步发展演变，现市场电压力的结构主要有如下三种：

第一种，电高压锅结构。

这种结构也就是前面讲的主要是由铝高压锅与电加热装置的组合。在结构上属于刚性结构，其控压技术主要依赖于高压锅上的限压阀，即达到额定压力后，锅盖上的限压阀被锅内蒸汽压力顶起，从而达到排气限压的作用。

第二种，日韩刚性结构。

这种结构主要是日本、韩国所采用的结构，在90年代国内生产电压力锅后开始引入，其结构是以压铸工艺为主生产的具有扣牙结构的锅盖，通过旋合将同样具有扣牙的内锅扣合在一起，锅盖与内锅之间设有密封圈，这样锅盖与内锅就形成一个密封体。在工作时，主要通过锅盖顶部的测温元件及控制系统，通过控制锅内温度来控制锅内压力。

第三种，“匚”式结构。

这种结构以其安全性高、可靠度高等特点得到国际上的认可，也是现市场上电压力锅普遍所采用的结构。“匚”式结构是以锅盖与具有弹性结构的外锅扣合，烹饪食物的内锅内的压力通过发热盘作用于外锅，在外锅产生弹性形变范围内触碰到压力开关（行程开关）来控制通断电以达到控制锅内压力的结构。

几种常见的控压技术

从早期的单一压力控制技术，到后来的分段压力控制技术，再到无限极控压技术及复合控压技术。随着这些技术的发展，电压力锅除了在结构上保证安全外，压力控制上的安性也在日益完善，另一方面，控压技术的发展，也使人们对电压力锅在食物烹饪的方式方法上有了新的期待。

单一压力控制技术。

这种控压技术就是把电压力锅的压力控制在一个安全的固定值范围内，电压力锅的所有烹饪菜单功能都在这个安全的固定压力值范围内工作。其又有以下两种控制方式：

第一，压力开关控制。

这是现电压力普遍采用的控压方式。通过在外锅底部安装一个压力开关，当内锅的压力达到控制值时，通过发热盘作用于外锅，外锅产生弹性形变，外锅向下伸长或发热盘向下产生位移触碰到压力开关，压力开关断开产生的断电信号经CPU获悉后，控制对发热盘加热。这个压力值被称为起控值，这时发热盘虽已断电不会再产生热量，但发热盘的余热足以使锅内压力再上升约10kPa左右。此时，锅内压力会逐渐回落，外锅在弹性形变力作用下也开始收缩，当压力低过一定值时，压力开关再次接通，CPU接收到信号后再次接通电源，使发热盘加热，在程序设定的烹饪时间范围内如此循环，始终让压力在一个安全的范围内波动，以达到控压的目的。

第二，压力锤控制。

这种控制主要是电高压力结构的电压力锅，因其特殊的结构形式，很难采用其他控压技术，所以其锅内的压力主要是高压锅的限压阀，其控压值是由限压阀的重量与排气管的直径共同决定的。

第三，其他形式。

例如将限压阀设置成可变重量形式。磁力限压阀，通过改变限压阀与锅盖的距离引起磁力大小的改变等。

分段压力控制技术。

单一压力控制技术不能满足使用者对不同食物的烹饪需求，出现了电压力锅有几个不同的烹饪压力值。其技术是采用两个或两个以上的压力开关，每个压力开关通过电连接与CPU相连，且每个压力开关所设置的起控值不一样，有多少个压力开关就有多少个控压段。

例如，假设有三个装于外锅底部的压力开关分别为A、B、C，并在生产时分别将三个压力开关A、B、C的值调置为20kPa、40kPa、60kPa。在电压力锅的操作面板上，对应有分段的压力控制按钮或菜单，也就是根据食物不同，程序内部设定采用哪个压力值。

当选择的菜单或压力控制按钮为20kPa时，程序开始加热至锅内产生压力，随着压力不断地上升，达到20kPa时，压力开关A断开，CPU获得压力开关A断开的信号，停止加热。当选择的菜单或压力控制按钮为40kPa时，程序加热，锅内起压至20kPa时，压力开关A先断开，因程序设定的是要获得压力开关B断开的信号才停止加热，所以这时压力开关A的断开信号不会被CPU执行，发热盘会继续工作加热至锅内压力达40kPa时，CPU才会通知停止加热。

同理，当用户选择的菜单或压力控制按钮为60kPa时，直到压力开关C断开程序才会执行相应指令。

无限极控压技术。

所谓无限极控压，理论上能控制电压力锅工作压力值内的任一压力值，如一个电压锅的工作压力最高为90kPa，那么，采用这种控压技术的压力锅理论上就能控制0-90kPa内的任一值。这种控压技术有如下几种方式：

第一，底部测温转化法。

这种技术依靠在锅底设置温度传感器，通过温度传感器内热敏电阻电阻值的变化，再经过CPU及程序的内部对应转化，测出锅底的实际温度，锅底的温度与锅内压力值成一定的对应关系，通过控制锅底的温度来达到控制锅内压力的目的。因这种技术是通过锅底传感器来测量锅底温度，再经温度与锅内压力的对应关系来控制压力，所以控制精度相当低，因温度传感器受发热盘的影响较大，温度漂移严重，另外，因锅底的温度与锅内压力的对应关系不是线性变化的，所以在对应值上较难做到准确。

第二，顶部测温转化法。

这种技术受结构的影响因素较大，因需在锅盖内设置温度传感器测量锅内温度，所以一般是连盖结构的压力锅。其原现与上述1）所述一样。所测量的温度是锅内真实的实际温度，且锅内的温度与压力是成线性变化的，外部影响较小，控制精度相对较高，其所控温度基本可达1o左右。其压力值也可精确到5kPa上下。这种技术现多用于较高端的电压力锅上，日韩电压力锅因结构限制，大多也是采用这种方式。

第三，称重传感器。

主要是采用称重传感器，将锅内压力转化为作用在称重传感器上的重力，称重传感器获得应变信号后传给CPU，经CPU处理后再将重力还原为压力，从而实现无极控压。称重传感器可设置于外锅底部，也可设置于锅盖上。设置于外锅底会受到温度，锅内食物多少重量的影响，其控制精度相对于设置于锅盖上直接测量锅内压力的方式的精度要低得多。

第四，可变电容与可变电感。

可变电容是将电容的一极固定，另一极可移动，其可移动的一极与电压力锅的外锅弹性形变位移装置或锅内压力推动特殊器件产生的位移装置相连，这两种位移装置推动电容的一极移动，因电容两极的距离不同，其电容容量不同，CPU获得不同的电容容量信号，来判断压力的大小，实现控压。可变电感方式基本与可变电容一样，是改变其铁芯插入线圈的多少来改变电感量，从而使CPU获得不同的电感量信号，来判断压力的大小，实现控压。

复合控压技术。

是上面三种控压技术中的几种方式的两两或两两以上的组合，其多采用温度与压力同步控制，机械与智能电控相结合的控制方式，这可能也是今后几年电压力锅控压技术的发展思路。

控压技术未来发展的关键点

电压力锅在控压技术是以新型高精度的传感器为主导，采用测温与测压或两者兼具的复合技术，来达到电压力锅的精确控压。而现作为电压力锅控压技术的关键元件——压力开关，在其今后采用精确控压技术的电压力锅上的作用仅仅是作为一种辅助的安全装置来采用。因此，研究新型及高精度的测温与测压传感器，也是对未来电压力锅控压技术的研究。

温度传感器

现实电压力锅的测温元件基本上都是采用NTC热敏电阻测温，其测温受到电流本身的影响，在测温精度上具有明显的缺点。而近年来，光纤测温技术的发展，使其在众多领域中占具绝对优势，甚至家庭烹调领域。因为它既无导电部分引起的附加升温，又不受电磁场的干扰。这必将促进电压锅在测温控压技术上的革新。

另一种高度精测温传感器--数字温度传感器。这对于电压锅来说，使得直接测量锅内温度变得更加可能,因为它采用小型封装，专为狭窄空间设计，应用在电压锅上更有利于气压密封。并且可快速响应工艺温度的变化，经过优化的微电路设计可实现快速转换以及它具有非常低的功耗，其测温精度为 0.1°C，这在电压力锅上实现把压力控制在0.5kPa左右成为可能，值得期待。

压力传感器

压力传感器是一种对气体和液体的压力进行测量并将测量结果转化成电气信号显示出来的微型装置，是专门用来采集压力变化信号的传感器，其多用于航空航天或其他仪器设备上。在高温高压的环境中，通过微电路设计对环境温度影响进行补偿修正，可达到较高的测压精度，对压力的测量范围可控制在1kPa以内。

缺点就是成本较高，最便宜的压力传感器也需要上百元左右，这对电压力锅行业来讲，其成本基本上无法承担。但随着技术的发展，压力传感器的技术也在无断地优化，也出现了较多的种类，其成本较之前几年也有了明显的下降，相信今后几年内，会有更经济且测压精度较高的压力传感器出现，那时，应用于电压力锅也将成为可能。