CN104713141A - 等离子火炬装置及具有该等离子火炬装置的等离子灶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种等离子火炬装置，包括火炬发生器、分别与所述火炬发生器连接的介质管理模块和高压功率模块，以及连接并控制所述介质管理模块和高压功率模块的控制模块，所述介质管理模块与所述火炬发生器连通，并为所述火炬发生器提供高速等离子介质流，所述高压功率模块与所述火炬发生器连接，为所述火炬发生器提供电离所述等离子介质流所需的电压，所述控制模块根据预存的或临时接收到的指令对所述介质管理模块和高压功率模压进行控制，以最终控制所述等离子火炬的大小。本发明具有安全无毒、节能环保、功耗小和成本低等特点，具有很大的发展空间，易于广泛推广。

Description

等离子火炬装置及具有该等离子火炬装置的等离子灶
技术领域
本发明涉及炉灶领域，尤其涉及一种等离子灶火炬装置及具有该等离子火炬装置的等离子灶。
背景技术
目前，家用及商用烹饪炉灶以燃气灶、电磁炉、微波炉等为主。传统燃气灶必须使用易燃易爆物质（如煤气等），经常引发严重的安全事故，存在严重的安全隐患，且有排放大量温室气体，产生的热能利用率低，排放大量废热，火力不易控制，不经济及难以智能化等问题。而电磁炉及微波炉则因其工作特性不符合传统燃气灶用户的烹饪习惯，难以达到传统燃气灶的口感和烹饪体验。
发明内容
本发明旨在提供一种无毒安全、节能环保、且功耗小、成本低的等离子灶火炬装置及具有该等离子火炬装置的等离子灶。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明首先提供一种等离子火炬装置，用于对等离子介质进行电离，产生等离子火炬，其包括火炬发生器、分别与所述火炬发生器连接的介质管理模块和高压功率模块，以及连接并控制所述介质管理模块和高压功率模块的控制模块，所述介质管理模块与所述火炬发生器连通，并为所述火炬发生器提供高速等离子介质流，所述高压功率模块与所述火炬发生器电连接，为所述火炬发生器提供电离所述等离子介质流所需的电压，所述控制模块根据预存的或临时接收到的指令对所述介质管理模块和高压功率模压进行控制，以最终控制所述等离子火炬的大小。
优选地，所述介质管理模块为直流离心风机，所述高压功率模块为半桥变换器。
优选地，所述控制模块包括电源管理芯片，所述电源管理芯片连接一可调电阻器，所述可调电阻器适于对所述电源管理芯片的输出频率进行调节。
优选地，所述高压功率模块包括高压变压器，所述高压变压器的初级绕组两端分别连接一个晶体管，次级绕组与输出端连接；上述两个晶体管交替导通，使所述高压变压器的输入电流产生周期变化，从而使输出端处于准谐振状态。
优选地，所述输出端与所述火炬发生器连接，且所述输出端与次级绕组之间连接有高压二极管，以使所述火炬发生器产生弧光放电，以电离所述等离子介质流。
优选地，所述高压功率模块为多个，并分别与所述火炬发生器连接。
优选地，所述火炬发生器包括上电极、中心电极和切向喷嘴环，所述上电极与中心电极绝缘隔离，所述中心电极和切向喷嘴环同轴设置，且所述切向喷嘴环的内壁上开设有切向的通孔，以使所述等离子介质流喷入时，所述中心电极的尖嘴状头部处于相对低压状态，从而使弧光远离所述上电极和切向喷嘴环。
优选地，所述火炬发生器还包括底板和顶板，所述底板上设置有多个用于固定所述中心电极的安装孔，所述顶板上对应于所述安装孔开设有多个避让孔，以使所述上电极伸出所述顶板，并与所述底板将所述上电极、中心电极和切向喷嘴环固定在底板和顶板之间。
优选地，所述等离子介质为空气、惰性气体、液体或者粉末状固体。
本发明还提供一种等离子灶，包括外壳、环形锅架，还包括上述等离子火炬装置，所述火炬发生器为多个，且均固定于所述外壳并位于所述环形锅架的中间，所述介质管理模块、高压功率模块和控制模块位于所述外壳的内部。
本发明与现有技术相比，其优点在于：通过介质管理模块，控制模块和高压功率模块，可以使等离子灶的等离子发生器内部产生弧光放电，电离等离子介质并产生等离子火炬，其物理性质和外观接近传统燃气灶火焰，但单位质量所携带的能量比普通火焰更高，可以更有效的与锅壁产生热交换，且具有安全无毒、节能环保、功耗小和成本低等特点，具有有很大的发展空间，易于广泛推广。
附图说明
图1为本发明实施例的等离子火炬装置的结构示意框图。
图2是本发明实施例的高压功率模块的电路结构示意图。
图3是本发明实施例的火炬发生器的结构示意图。
图4是本发明实施例中等离子灶的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的结构原理及功能特点作进一步说明，以便理解本发明的发明实质。
参照图1所示，本实施例提供一种等离子火炬装置，属于烹饪炉灶相关的器件，主要用于对等离子介质进行电离，产生等离子火炬（火焰），它包括火炬发生器10，用于产生类似于燃气火焰的等离子火炬；介质管理模块20，用于为火炬发生器10提供高速的等离子介质流；高压功率模块30，用于提供后者电离等离子介质所需的电压。其中，介质管理模块20与火炬发生器10连通，高压功率模块30与火炬发生器10电连接。还包括控制模块40，其连接并控制上述介质管理模块20和高压功率模块30，并根据预存在内部的或临时接收到的指令对介质管理模块20和高压功率模块30进行控制，以最终控制等离子火炬的大小，从而达到调节火力和烹饪时间的目的。
进一步地，上述控制模块40包括电源管理芯片IC1，该电源管理芯片IC1连接一可调电阻器R8，用于对电源管理芯片IC1的输出频率进行调节，本实施例采用控制电源管理芯片IC1的输出频率的方式来实现对输出功率的调节，调节效果好，可操作性强。
本实施例的介质管理模块20为直流离心机，高压功率模块30采用半桥变换器。
如图2所示，控制模块40包括脉冲变压器T1，脉冲变压器T1的初级绕组的两端分别连接一晶体管Q1和Q2，且晶体管Q1和Q2分别与电源管理芯片IC1的两个交替输出方波的11脚和14脚分别连接，用于放大电源管理芯片IC1产生的方波，并将该方波以电信号的方式输入到脉冲变压器T1的初级绕组，以提供驱动信号给高压功率模块30。同时，高压功率模块30包括高压变压器T2，该高压变压器T2的初级绕组两端分别连接一个晶体管Q3和Q4，次级绕组连接到输出端。晶体管Q3和Q4交替导通，以使高压变压器T2的初级绕组中的电流呈周期变化，从而使高压功率模块30工作在准谐振状态。
同时，高压功率模块30的输出端与火炬发生器10连接，且该输出端与高压变压器T2的次级绕组之间连接有高压二极管D1，通过高压二极管D1整流使火炬发生器10产生高压弧光放电，以电离上述等离子介质流，形成等离子火炬。
本实施例中，高压功率模块30为多个，并分别与上述火炬发生器10连接，在本发明其它实施例中，火炬发生器10也可以有多个，此时，每个火炬发生器10均与至少一个高压功率模块30连接，以提高火炬发生器10的工作效率和可靠性。
参照图3所示，本实施例的火炬发生器10包括上电极101、中心电线102、切向喷嘴环103、顶板104和底板105，其中，上电极101与中心电极102绝缘隔离，中心电极102与切向喷嘴环103同轴设置，且切向喷嘴环103的内壁上开设有切向的通孔，以使得从介质管理模块20中通入的等离子介质流喷入时，能在中心电极102的尖嘴头部形成低压区，中心电极102位于低压区，有利于使产生的弧光远离上电极101和切向喷嘴环103，以提高电极寿命并使放电稳定性增强。
底板105上设置有多个用于固定中心电极102尾部的安装孔（未图示），同时，在顶板104上对应于每个安装孔均开设有一个避让孔（未图示），以使上电极101伸出顶板104，并且与底板105一起将上电极101、中心电极102和切向喷嘴环103固定在顶板104和底板105之间，使之形成一体式结构。
本发明实施例中所述的等离子介质可以是空气、惰性气体、液体或者粉末状固体。可以理解的是，根据不同的等离子介质，火炬发生器10的结构可以做一些适应性变化。
参照图4所示，本发明还提供一种等离子灶100，其包括外壳1、环形锅架2，以及等离子火炬装置，其中，等离子火炬装置为图1~图3所示实施例中的等离子火炬装置。外壳1和环形锅架2的形状类似于燃气灶，使等离子灶整体看起来与传统燃气灶基本相同，契合了用户的传统使用习惯。不影响用户的正常使用。另外，火炬发生器10为多个，且均固定于上述外壳1并位于环形锅架2的中间，环形锅架2用于支撑锅具等烹饪器皿，火炬发生器10产生的火炬均位于环形锅架2内，有利于对烹饪器皿进行集中加热，提高热效率。而介质管理模块20、高压功率模块30和控制模块40则位于外壳1内部，并在外壳1内设置适当结构，以封装和保护上述介质管理模块20、高压功率模块30和控制模块40，并在外壳1上设置通风口11和调节火力的旋钮12。
综上所述，本发明通过介质管理模块20，控制模块30和高压功率模块40，可以使等离子灶的等离子发生器内部产生弧光放电，电离等离子介质并产生等离子火炬，其物理性质和外观接近传统燃气灶火焰，且具有安全无毒、节能环保、功耗小和成本低等特点，具有有很大的发展空间，易于广泛推广。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种等离子火炬装置，用于对等离子介质进行电离，产生等离子火炬，其特征在于：包括火炬发生器、分别与所述火炬发生器连接的介质管理模块和高压功率模块，以及连接并控制所述介质管理模块和高压功率模块的控制模块，所述介质管理模块与所述火炬发生器连通，并为所述火炬发生器提供高速等离子介质流，所述高压功率模块与所述火炬发生器电连接，为所述火炬发生器提供电离所述等离子介质流所需的电压，所述控制模块根据预存的或临时接收到的指令对所述介质管理模块和高压功率模压进行控制，以最终控制所述等离子火炬的大小。
2.如权利要求1所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述介质管理模块为直流离心风机，所述高压功率模块为半桥变换器。
3.如权利要求1所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述控制模块包括电源管理芯片，所述电源管理芯片连接一可调电阻器，所述可调电阻器适于对所述电源管理芯片的输出功率进行调节。
4.如权利要求1所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述高压功率模块包括高压变压器，所述高压变压器的初级绕组两端分别连接一个晶体管，次级绕组与输出端连接；上述两个晶体管交替导通，使所述高压变压器的输入电流产生周期变化，从而使输出端处于准谐振状态。
5.如权利要求4所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述输出端与所述火炬发生器连接，且所述输出端与次级绕组之间连接有高压二极管，以使所述火炬发生器产生弧光放电，以电离所述等离子介质流。
6.如权利要求1所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述高压功率模块为多个，并分别与所述火炬发生器连接。
7.如权利要求1所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述火炬发生器包括上电极、中心电极和切向喷嘴环，所述上电极与中心电极绝缘隔离，所述中心电极和切向喷嘴环同轴设置，且所述切向喷嘴环的内壁上开设有切向的通孔，以使所述等离子介质流喷入时，所述中心电极的尖嘴状头部处于相对低压状态，从而使弧光远离所述上电极和切向喷嘴环。
8.如权利要求7所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述火炬发生器还包括底板和顶板，所述底板上设置有多个用于固定所述中心电极的安装孔，所述顶板上对应于所述安装孔开设有多个避让孔，以使所述上电极伸出所述顶板，并与所述底板将所述上电极、中心电极和切向喷嘴环固定在底板和顶板之间。
9.如权利要求1所述的等离子火炬装置，其特征在于：所述等离子介质为空气、惰性气体、液体或者粉末状固体。
10.一种等离子灶，包括外壳、环形锅架，其特征在于：还包括权利要求1~9任一项所述的等离子火炬装置，所述火炬发生器为多个，且均固定于所述外壳并位于所述环形锅架的中间，所述介质管理模块、高压功率模块和控制模块位于所述外壳的内部。
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