CN101082425A - 智能燃气灶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能燃气灶，包括：灶头、控制板、控制键盘、点火装置及由燃气阀和阀门驱动电机所构成的智能控制阀，所述的智能控制阀中的燃气阀连接灶头和燃气管路，所述的燃气阀驱动电机连接所述的燃气阀，所述的控制板电连接所述的控制键盘和阀门驱动电机；其特征在于：所述的燃气阀是具有一进气管，多个出气管的多通阀门，所述的多个出气管分别连接多火圈灶头的各个火圈，所述的多个出气管沿燃气阀阀芯轴向彼此相隔分布，燃气阀的阀芯相对于各出气管中心沿圆周设有依次改变孔径的阀芯孔。优点在于：6段火力调节，满足不同烹饪方式的需要；使用安全；操作简捷方便；点火率高、无点火脉冲噪音。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气灶，特别是一种智能燃气灶。
背景技术
现有的燃气灶具在使用时均为手动控制打火开关和通过机械式阀体进行控制，以便通过调节燃气阀门的燃气流量来实现所需的火候。因此，在使用燃气灶具时往往需要根据烧饭做菜的需要，不断地调节燃气阀门，大火位置为由阀体关闭位置逆时针旋转约90度，小火位置为由关闭位置逆时针旋转约170度(即阀杆逆时针旋转不动为止)，其它位置的火力调节没有较精确的控制，调节火力时需要目测观察。给使用带来不便；同时燃气阀门的旋钮为了手动方便而设计在凸离灶具的面板前，既不整齐，美观，又易造成卫生死角，给清理带来困难。另外，这种手动控制燃气阀门的灶具，在使用完毕后或者煮沸的液体浇灭火焰或风吹灭火焰时，如不及时关闭阀门或重新打火燃烧，将会导致燃气外泄，造成事故。
在申请号02264505的发明专利中提供了一种能够根据事先设定的程序，实现自动探测火温，自动调节燃气阀门启闭及开启大小的数控智能燃气灶具。其结构如图1所示，灶具的灶头9旁设置火温探测头11，火温探测头的输出端与微电脑芯片3的输入端口联接，微电脑芯片的输出端口与电机4的线圈联接，电机的输出轴上固定的齿轮5与灶具进气管10上的燃气阀门7上固定的齿轮8啮合，微电脑芯片的相关端口分别联接有显示器2、存储器14、语音控制芯片12和程控按钮1。能够根据事先设定的程序实现对灶具灶头火候的动态自动调节控制，提高烹饪效率，简化操作步骤，使用十分方便；且在使用过程中还可通过声光提示随时与使用者交互，确保燃气灶具使用的安全与便捷，但是不能实现内外环双环调节的功能，不能满足中国家庭多种火力要求的需要。
现有燃气灶具的点火装置有两种，一种是压电陶瓷脉冲火花点火，利用弹簧冲击压力施压于压电陶瓷，产生电脉冲火花点火；另一种是高压脉冲点火，将直流电(电池)接通线圈，产生12KV高压脉冲点火；前者压电部分容易损坏，寿命短。后者有噪音。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种寿命长、无噪声的具有内外环双环调节的功能的智能燃气灶。
本发明所提供的智能燃气灶是由如下技术方案来实现的。
一种智能燃气灶，包括：灶头、控制板、控制键盘、点火装置及由燃气阀和阀门驱动电机所构成的智能控制阀，所述的智能控制阀中的燃气阀连接灶头和燃气管路，所述的燃气阀驱动电机连接所述的燃气阀，所述的控制板电连接所述的控制键盘和阀门驱动电机；其特征在于：所述的燃气阀是具有一进气管，多个出气管的多通阀门，所述的多个出气管分别连接多火圈灶头的各个火圈，所述的多个出气管沿燃气阀阀芯轴向彼此相隔分布，燃气阀的阀芯相对于各出气管中心沿圆周设有依次改变孔径的阀芯孔。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的燃气阀的出气管的数量是2，所述的多火圈灶头的或圈数是2，所述的阀芯相对于出气管的圆周上的阀芯孔分布如下：其中，
根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的燃气阀的出气管的数量是2，所述的多火圈灶头的或圈数是2，所述的阀芯相对于出气管的圆周上的阀芯孔分布如下：其中：
内圈：在阀门旋转角度范围内均匀分布两组小、中、大孔，共6孔；
外圈：在阀门旋转角度范围内对应于内圈后一组小、中、大孔的角度位置布有一组小、中、大孔，共3孔。
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的阀门旋转角度范围是0°～300°范围内；具体是：
内圈：0°无、55°小孔、100°中孔、145°大孔、190°小孔、 235°中孔、295°大孔；
外圈：0°无、55°无、100°无、145°无、190°小孔、235°中孔、295°大孔。
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的阀门驱动电机是步进电机；所述步进电机通过原位检测机构固定于所述的燃气阀的阀体上，所述的原位检测机构是于阀体上设有一限位块，步进电机旋转输出轴上设有一凸块，步进电机旋转输出轴与燃气阀的阀芯连接；所述的原位检测机构的上限位块上设有一开关，所述开关一端接电源和电脑控制板，另一端接地，步进电机旋转输出端子旋转到原位时，步进电机旋转输出轴上的凸块与所述的限位块接触，接通所设开关，产生一个零电位信号，电脑控制板接收该信号即判断出电机已经处于原位状态。
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的灶头为至少为一个，智能燃气灶设有一总电磁阀，所述总电磁阀的进气口连接燃气进气管；所述的接有阀门驱动电机的智能控制阀至少为一个，各智能控制阀的进气口连接总电磁阀的出气口，各智能控制阀的出气口分别接各个灶头。
所述的智能燃气灶，其特征在于：于所述的智能控制阀中还设有一分路电磁阀，所述总燃气阀的出气口连接所述的分路电磁阀的进气口，所述的分路电磁阀的出气口连接所述的燃气阀的进气口，燃气阀的出气口接灶头。
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的控制键盘上设有电源开关健、左、右灶头健、火力调节健、燃烧时间健。
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的控制键盘是触摸感应控制键盘。
所述的智能燃气灶，其特征在于：对于只有内外火圈的灶头，火力调节健设有6档，即内小、内中、内大、内外小、内外中、内外大。
本发明还提供一种用于上述智能燃气灶的点火装置，其特征在于：所述的点火装置由新型陶瓷复合材料制作的热面点火针点火装置。
所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的点火装置主要包括：陶瓷复合材料发热体、发热体固定外壳、导线，导线一端与发热体相连，另一端通过电脑板接电源，发热体外壳为导电材料接地，与导线构成了循环电路，电脑板控制电源给点火装置供电，使点火装置发发热工作。
所述的点火装置，其特征在于：所述的新型陶瓷复合材料，是由Si3N4等多层陶瓷基复合材料组成。
所述的点火装置，其特征在于：所述的点火装置的热面点火针外面设有保护罩。
本发明的优点在于：
1、本发明采用多通燃气阀及特殊阀芯设计，多个出气孔分别接通不同火圈，可分别控制内外各火圈火力的大小，可实现6段火力调节，满足不同烹饪方式的需要。
2、本发明提高了灶具使用的安全性，保证了非正常工作状态下燃气气路的断开与报警提示，同时突然断电时，电磁阀立即断开，切断气路防止燃气泄漏。
3、特有步进电机复位功能，保证开机状态下电机处于原位状态，气路断开防止燃气泄漏；它和总电磁阀、分气路电磁阀组合在一起，若电机未复位，则报警，安全提示操作，提高安全性能，构成了三重安全保护系统。
4、触摸感应控制，操作简捷方便。
5、本发明智能感应灶具采用全新的热面点火针作为点火装置。在通电后约2秒的时间内就可以达到约1000℃的温度，该温度完全可以引燃与之接触的燃气从而实现点火的功能。这种点火方式与传统的12KV高压脉冲点火相比，具有点火率高、无点火脉冲噪音等优点。
为对本发明的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1是现有数控智能燃气灶具的电路图。
图2是本发明智能燃气灶结构示意图。
图3是本发明智能燃气灶电机阀门结构图。
图4是阀芯的阀芯孔分布图。
图5是控制键盘示意图。
图6是步进电机原位定位机构图。
图7是图6原位定位机构侧视图。
图8本发明点火装置结构示意图。
图9是原位定位机构控制电路图。
具体实施方式
图2所示是本发明所提供的一种智能燃气灶，其包括：灶头(在图示具体实施例中，所述的灶头为两个，即左、右灶头8、9)、控制板1、控制键盘2、温度传感器5、点火装置6及由燃气阀41和阀门驱动电机42所构成的智能控制阀4，所述的智能控制阀4中的燃气阀41连接灶头8和燃气管路，所述的燃气阀驱动电机42连接所述的燃气阀41，所述的控制板1是电脑控制板电连接所述的控制键盘2和阀门驱动电机7，所述的阀门驱动电机42是步进电机；所述的控制键盘2是触摸感应控制键盘。控制键盘2上设有电源开关健、左、右灶头健、火力调节健、燃烧时间健参见图5。
通过电脑板控制板控制整个燃气灶具，电脑控制板1与触摸感应控制键盘2之间用数据线连接，主要实现控制燃气气路通断、燃气灶具的点火、关闭、定时、意外报警及火力档位调节的功能。
所述的燃气阀41(参见图3)是具有一进气管410，多个出气管411、412的多通阀门，为了便于描述，在图示具体实施例中，所述的燃气阀的出气管的数量是2，所述的多火圈灶头的或圈数也是2(当然也可以是三层火圈的灶头，则相应的燃气阀41的出气管的数量应该是3。)。对于只有内外火圈的灶头，火力调节健设有6档，即内小、内中、内大、内外小、内外中、内外大。其中，所述的多个出气管411、412分别连接多火圈灶头的各个火圈81、82、91、92；，所述的多个出气管411、412沿燃气阀阀芯413轴向彼此间隔分布，燃气阀41的阀芯413相对于各出气管中心沿圆周设有依次改变孔径的阀芯孔415、416、417。所述的6档调节的是通过于所述燃气阀41的阀芯413相对于出气管的圆周上的阀芯孔来实现的，阀芯孔的分布如下(参见图4)：
所述的燃气阀的出气管的数量是2，所述的多火圈灶头的或圈数是2，所述的阀芯相对于出气管的圆周上的阀芯孔分布如下：其中：
内圈：在阀门旋转角度范围内均匀分布两组小、中、大孔，共6孔；
外圈：在阀门旋转角度范围内对应于内圈后一组小、中、大孔的角度位置布有一组小、中、大孔，共3孔。
所述的阀门旋转角度范围是0°～300°范围内；具体是：
内圈：0°无、55°小孔、100°中孔、145°大孔、190°小孔、235°中孔、295°大孔；
外圈：0°无、，55°无、，100°无、，145°无、190°小孔、235°中孔、295°大孔。
设有一总燃气阀3，所述总燃气阀3的进气口连接燃气进气管；所述的接有驱动电机的智能控制阀4对应于灶头数有多个，多个智能控制阀的进气口连接总燃气阀3的出气口，多个智能控制阀4的出气口分别接各个灶头8、9..。通过总燃气阀3和接有驱动电机的智能控制阀4分别实现对总气路及分气路通断的控制；其中步进电机42的旋转输出轴与阀体阀芯413配合，当步进电机7在脉冲信号控制下旋转时带动与之配合的阀芯413旋转使燃气出气孔发生改变，从而实现火力的精确控制。
于所述的智能控制阀4中还设有一分路电磁阀44(参见图3)，所述总燃气阀3的出气口连接所述的分路电磁阀44的进气口，所述的分路电磁阀44的出气口连接所述的燃气阀41的进气口，燃气阀41的出气口接灶头。
所述的分路电磁阀44也可以连接于燃气阀41与灶头之间；即总电磁阀3连接燃气阀41，燃气阀41的出口接分路电磁阀44，分路电磁阀44的出口接灶头。
所述的阀门驱动电机是步进电机42；所述步进电机42通过原位检测机构43固定于所述的燃气阀41的阀体上(如图6、7所示)，所述的原位检测机构是于阀体上设有一限位块，步进电机旋转输出轴上设有一凸块，具体是将步进电机旋转输出轴与阀芯连接的销钉加长，销钉突出部分构成输出轴上的凸块，步进电机旋转输出轴与燃气阀的阀芯连接；所述的原位检测机构的上限位块上设有一开关K，所述开关K一端接电源和电脑控制板，另一端接地(参见图9)，步进电机旋转输出端子旋转到原位时，步进电机旋转输出轴上的凸块与所述的限位块接触，接通所设开关，产生一个零电位信号，电脑控制板接收该信号即判断出电机已经处于原位状态。
从结构简图上可以看出，整个系统通过12V直流电源对电脑控制板1提供动力，电脑控制板1通过连接线与各个零部件进行联接，从而实现对它们的控制，用户通过用手接触触摸感应控制键盘2上的感应区域对机器进行操作。正常工作情况下，用户触摸“电源”键后，总电磁阀3打开，燃气通过进气口进入灶具内部达到步进电机控制燃气阀4，此时若用户触摸“左/右开关”键，则相应分气路上的燃气阀4打开，步进电机7开始旋转到最大位置，此时对应的火力为最大档。与此同时，点火器件6开始点火，点火成功后灶具进入正常工作状态。
正常工作时，通过触摸操作区域的火力调节档，使步进电机控制燃气阀4上的步进电机7开始旋转，不同的火力档位对应不同的旋转位置，而相应位置上阀芯10的出气孔面积及位置不同，使出气量及燃气路径发生改变，从而实现6档内外环火力调节的功能。
在工作过程中出现意外熄火的情况时，温度传感器5会将火焰燃烧状态的变化反映给电脑控制板1，电脑控制板1会根据信息进行相应的操作，关闭相应气路或总气路上的电磁阀3、4，对步进电机7进行复位操作，同时进行报警提示。
若正常工作过程中，设置了定时功能，则定时到时后，电脑控制板1将关闭相应气路上的燃气阀4，同时复位步进电机7，最终实现定时到时熄火的功能。
该步进电机控制的智能控制阀主要由阀座11、电磁阀2、步进电机3、多孔阀芯5组成。其中，电磁阀2、步进电机3分别固定在阀座1上，步进电机3通过旋转输出端子4与多孔阀芯5进行配合，在由电子控制板发出的一定数量脉冲信号作用下，步进电机3将旋转到特定的位置，同时旋转输出端子4带动与之配合的多孔阀芯5旋转到相应的位置，燃气出气量及出气路径由于阀芯上小孔面积及位置的改变而有所变化，从而实现燃气火力自动精确调节。
双头双环火设计，分六段火力调节，具体调节方式如下表：
| 关闭 | 一段火 | 二段火 | 三段火 | 四段火 | 五段火 | 六段火 | |
| 显示状态 | -- | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
| 内环(次喷) | 无 | 内小 | 内中 | 内大 | 内小 | 内中 | 内大 |
| 外环(主喷) | 无 | 外无 | 外无 | 外无 | 外小 | 外中 | 外大 |
| 阀体阀芯位置 | 0° | 55° | 100° | 145° | 190° | 235° | 295° |
| 步进电机转动标准一个脉冲的电流 | 60mA-80mA | ||||||
| 转换火力相应时间 | 0 | 0.42S | 0.35S | 0.35S | 0.35S | 0.35S | 0.46S |
| 备注 | 由P3转换到P4时，先转换到P5状态保持5秒种，再自动回到P4状态，以便于传火。 | ||||||
图6是步进电机原位定位机构图。如图所示，步进电机42及原位检测机构43固定在燃气阀的阀体415上，步进电机42旋转输出端子421与多孔阀芯413相互结合，电机旋转输出端子421的旋转带动多孔阀芯413进行旋转从而实现火力的调节。步进电机旋转的角度为相对值，总是相对于电机初始位置而言，只有当步进电机转动到特定的位置时，才能实现火力的精确调节。因此，开机时保证电机处于初始位置显得十分重要。
为了实现了开机时步进电机处于原位的功能。当接通电源后，图6左边的步进电机旋转输出端子421按顺时针的方向旋转，当其与原位检测机构43接触时，接通设于原位检测机构43上的开关K，开关K产生一个信号给电脑控制板，具体电路见图9，开关K接通，给电电脑控制板一个零电位信号，电脑控制板接收到该信号后可判断出电机已经处于原位状态，可以进行开机等操作。若旋转输出端子421未与原位检测机构43接触，则不会产生该信号，相应判断电路判断出电机未处于原位状态，蜂鸣器报警，不能进行开机操作。这样就保证了步进电机开机处于原位状态，可以保证旋转角度的精确性；同时，也保证了开机时气路的断开状态，增加了灶具的安全性能。
图7是本发明点火装置结构示意图。本发明的点火装置6由新型陶瓷复合材料制作的热面点火针点火装置，所述的新型陶瓷复合材料是由Si3N4等多层陶瓷基复合材料组成，不仅具有极好的耐酸、碱能力，不易粘附其它物质，而且还具有良好的耐烧蚀性、高温强度和抗热冲击性的能力；同时为外部发热式，彻底克服了金属发热管和陶瓷覆盖型发热体的热传导介质前后存在温差问题，启动速度得到大幅提高。
智能感应灶具采用全新的热面点火针作为点火装置。点火装置结构如图8所示，主要包括三个部分：陶瓷复合材料发热体61、发热体固定外壳63、导线64组成。发热体起点火作用，固定外壳起固定发热体及将点火器与炉头进行固定的作用，导线起连通电路作用。其中，导线64一端与发热体61相连，另一端与电脑板相连，发热体外壳63(由导电材料制作)接地，与导线64构成了循环电路。电脑板提供12V直流电源给点火装置供电，使点火装置开始发发热工作。另外，发热体与固定外壳之间填充有耐高温隔热材料，以防止点火器高温对固定外壳产生结构破坏。它的工作原理是：热面点火针上的发热体61在通电后约2秒的时间内就可以达到约1000℃的温度，该温度完全可以引燃与之接触的燃气从而实现点火的功能。这种点火方式与传统的12KV高压脉冲点火相比，具有点火率高、无点火脉冲噪音等优点。
热面点火针上的发热体61为新型陶瓷复合材料制作，虽然其升温速度快，但是在通电高温放热状态下，若不慎与烹饪时滴溅的液体等低温物质接触，则会引起发热体61的电热性能改变，使发热速度及温度有所降低，从而影响了点火性能。同时，由于热应力的作用，也使得发热体61的结构强度降低，容易造成结构失效。因此，对点火针发热体进行一定的保护是十分必要的。为此，在发热体61的外面设有保护罩62，在保证燃气点火率的前提下，能够对发热体61进行有效的防护：一方面可以有效地避免液体与发热体的接触，另一方面也可以实现对其结构的保护，防止用户在日常清理时不慎将发热体61与硬物磕碰，造成发热体的物理结构损伤。
Claims (13)
1、一种智能燃气灶，包括：灶头、控制板、控制键盘、点火装置及由燃气阀和阀门驱动电机所构成的智能控制阀，所述的智能控制阀中的燃气阀连接灶头和燃气管路，所述的燃气阀驱动电机连接所述的燃气阀，所述的控制板电连接所述的控制键盘和阀门驱动电机；其特征在于：所述的燃气阀是具有一进气管，多个出气管的多通阀门，所述的多个出气管分别连接多火圈灶头的各个火圈，所述的多个出气管沿燃气阀阀芯轴向彼此相隔分布，燃气阀的阀芯相对于各出气管中心沿圆周设有依次改变孔径的阀芯孔。
2、根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的燃气阀的出气管的数量是2，所述的多火圈灶头的或圈数是2，所述的阀芯相对于出气管的圆周上的阀芯孔分布如下：其中：
内圈：在阀门旋转角度范围内均匀分布两组小、中、大孔，共6孔；
外圈：在阀门旋转角度范围内对应于内圈后一组小、中、大孔的角度位置布有一组小、中、大孔，共3孔。
3、根据权利要求2所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的阀门旋转角度范围是0°～300°范围内；具体是：
内圈：0°无、55°小孔、100°中孔、145°大孔、190°小孔、235°中孔、295°大孔；
外圈：0°无、55°无，100°无、145°无、190°小孔、235°中孔、295°大孔。
4、根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的阀门驱动电机是步进电机；所述步进电机通过原位检测机构固定于所述的燃气阀的阀体上，所述的原位检测机构是于阀体上设有一限位块，步进电机旋转输出轴上设有一凸块，步进电机旋转输出轴与燃气阀的阀芯连接；所述的原位检测机构的上限位块上设有一开关，所述开关一端接电源和电脑控制板，另一端接地，步进电机旋转输出端子旋转到原位时，步进电机旋转输出轴上的凸块与所述的限位块接触，接通所设开关，产生一个零电位信号，电脑控制板接收该信号即判断出电机已经处于原位状态。
5、根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的灶头为至少为一个，智能燃气灶设有一总电磁阀，所述总电磁阀的进气口连接燃气进气管；所述的接有阀门驱动电机的智能控制阀至少为一个，各智能控制阀的进气口连接总电磁阀的出气口，各智能控制阀的出气口分别接各个灶头。
6、根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：于所述的智能控制阀中还设有一分路电磁阀，所述总燃气阀的出气口连接所述的分路电磁阀的进气口，所述的分路电磁阀的出气口连接所述的燃气阀的进气口，燃气阀的出气口接灶头。
7、根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的控制键盘上设有电源开关键、左、右灶头健、火力调节健、燃烧时间键。
8、根据权利要求1所述的智能燃气灶，其特征在于：所述的控制键盘是触摸感应控制键盘。
9、根据权利要求2所述的智能燃气灶，其特征在于：对于只有内外火圈的灶头，火力调节健设有6档，即内小、内中、内大、内外小、内外中、内外大。
10、一种用于权利要求1所述智能燃气灶的点火装置，其特征在于：所述的点火装置由新型陶瓷复合材料制作的热面点火针点火装置。
11、根据权利要求10所述的点火装置，其特征在于：所述的点火装置主要包括陶瓷复合材料发热体、发热体固定外壳、导线，导线一端与发热体相连，另一端通过电脑板接电源，发热体外壳为导电材料接地，与导线构成了循环电路，电脑板控制电源给点火装置供电，使点火装置发热工作。
12、根据权利要求10所述的点火装置，其特征在于：所述的新型陶瓷复合材料是由Si3N4等多层陶瓷基复合材料组成。
13、根据权利要求10所述的点火装置，其特征在于：所述的点火装置的热面点火针外面设有保护罩。
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