CN107289470B - 具有温度感测功能的瓦斯炉 - Google Patents

具有温度感测功能的瓦斯炉 Download PDF

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Abstract

一种具有温度感测功能的瓦斯炉包含一炉具本体、一温度传感器以及一瓦斯控制器。炉具本体包含一炉芯，其用以对一锅具加热。温度传感器包含一热电堆传感器以及一信号处理器。热电堆传感器感测锅具所辐射的红外线并输出一感测信号。信号处理器与热电堆传感器电性连接，用以处理感测信号并输出一控制信号。瓦斯控制器与信号处理器电性连接，并依据控制信号调整供应炉芯的一瓦斯流量。上述瓦斯炉是以非接触方式感测锅具的温度。

Description

具有温度感测功能的瓦斯炉
【技术领域】
本发明是有关一种瓦斯炉，特别是一种具有温度感测功能的瓦斯炉。
【背景技术】
过去常发生忘记关闭瓦斯炉导致锅具干烧所造成的危险。目前已发展出可感测锅具温度的瓦斯炉，其可感测锅具的温度，并在锅具温度异常时切断瓦斯供应以避免发生危险。请参照图6，已知可感测锅具温度的瓦斯炉60是在炉芯的中央位置设置一可上下动作的感热头61。当锅具100放置于瓦斯炉上加热时，感热头可弹性抵靠于锅具底部以感测锅具的温度。然而，此已知的瓦斯炉容易发生感热头接触不佳或脏污而影响感测准确度的情形。此外，内侧炉芯的炉火亦可能影响感热头的感测准确度，因此，此已知的瓦斯炉仅保留外侧炉芯62，因此降低了瓦斯炉炉火的输出。
有鉴于此，瓦斯炉如何准确感测加热中的锅具的温度便是目前极需努力的目标。
【发明内容】
本发明提供一种瓦斯炉，其是利用非接触式的热电堆传感器来感测锅具的温度，因此可避免因接触不佳而导致感测准确度变差的情形。
本发明一实施例的具有温度感测功能的瓦斯炉包含一炉具本体、一温度传感器以及一瓦斯控制器。炉具本体包含一炉芯，其用以对一锅具加热。温度传感器包含一热电堆传感器、一透镜以及一信号处理器。热电堆传感器感测锅具所辐射的红外线并输出一感测信号。透镜设置于热电堆传感器的一接收端，以限制热电堆传感器接收红外线的一感测视角，其中感测视角小于7度。信号处理器与热电堆传感器电性连接，用以处理感测信号并输出一控制信号。瓦斯控制器与信号处理器电性连接，并依据控制信号调整供应炉芯的一瓦斯流量。
以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
图1为一示意图，显示本发明一实施例的有温度感测功能的瓦斯炉。
图2为一示意图，显示本发明一实施例的温度传感器。
图3为一示意图，显示一三段式瓦斯控制器。
图4为一示意图，显示本发明另一实施例的有温度感测功能的瓦斯炉。
图5为一示意图，显示本发明又一实施例的有温度感测功能的瓦斯炉。
图6为一示意图，显示已知具有温度感测功能的瓦斯炉。
【符号说明】
100 锅具
10 炉具本体
111 炉口
11a 内环炉芯
11b 外环炉芯
200 网关
20 温度传感器
21 热电堆传感器
21a 热电堆感测元件
21b 热敏电阻
22 信号处理器
221 直流放大器221
222 偏压电阻
223 信号多工器
224 模拟至数字转换器
225 微控制器
23 透镜
24 绝热套
241 凸点
25 保护盖
26 无线通信元件、第二无线通信元件
301、302 移动上网装置
30 瓦斯控制器
30a、30b 控制阀
31 第一无线通信元件
400 服务器
500 互联网
60 瓦斯炉
61 感热头
62 外侧炉芯
G 瓦斯源
Gp 瓦斯管路
θ 感测视角
【具体实施方式】
以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了该多个详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意的用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。
请参照图1，本发明的一实施例的具有温度感测功能的瓦斯炉包含一炉具本体10、一温度传感器20以及一瓦斯控制器30。炉具本体10包含一炉芯以对一锅具100加热。于图1所示的实施例中，炉芯包含大致同心设置的一内环炉芯11a以及一外环炉芯11b。但不限于此，炉芯亦可包含多个并列配置的炉芯。
温度传感器20包含一热电堆传感器21以及一信号处理器22。可以理解的是，热电堆传感器21是以非接触的方式感测锅具100所辐射的红外线，并输出一感测信号。信号处理器22与热电堆传感器21电性连接。信号处理器22处理热电堆传感器21所输出感测信号，并输出一控制信号。于图1所示的实施例中，温度传感器20是设置于内环炉芯11a的中央，并指向锅具100的底部，以感测锅具100所辐射的红外线。但不限于此，于一实施例中，温度传感器20可与炉芯并列设置，即炉芯旁，并指向锅具100的底部。温度传感器20的详细结构容后说明。
瓦斯控制器30与信号处理器22电性连接，并依据信号处理器22所输出的控制信号调整供应炉芯的一瓦斯流量。举例而言，瓦斯控制器30与瓦斯管路Gp连接，瓦斯管路Gp的一端连接瓦斯源G，另一端连接炉芯11a、11b，如此，瓦斯控制器30即可依据信号处理器22所输出的控制信号调整瓦斯流量。于一实施例中，瓦斯控制器30可为模拟式瓦斯控制器或多段式瓦斯控制器。举例而言，模拟式瓦斯控制器可为Clippard公司ET-P-05-4025的瓦斯控制器，其可通过驱动电流的大小来决定瓦斯流量。当电流为零时，瓦斯流量即为零，因此，此瓦斯控制器可作为瓦斯断路器。请参照图3，举例而言，多段式瓦斯控制器可为三段式瓦斯控制器，其是由二个并联的控制阀30a、30b以及两组Y形瓦斯分歧器所组成，其中，控制阀30a的流量是控制阀30b的一半。举例而言，控制阀30a的流量为1/2单位，控制阀30b的流量为1/4单位。依据此结构，通过控制阀30a、30b的开或关，三段式瓦斯控制器可以产生全关、1/4、1/2以及3/4单位等三种瓦斯流量，亦即分别对应全关以及小、中、大三种炉火。可以理解的是，调整控制阀30a、30b的控制信号可由温度传感器20产生。
依据上述结构，信号处理器22可将热电堆传感器21所输出的感测信号与一预设温度值作比较，并可在感测信号超过预设温度值时即产生适当的控制信号来调整瓦斯流量，即调整炉火。例如，锅具干烧时，即将炉火关闭，以避免发生危险；或者锅具内的材料沸腾时即将炉火调小，以节省瓦斯或避免汤汁溢出。
请参照图2，热电堆传感器21包含一热电堆感测元件21a以及一热敏电阻21b。热敏电阻21b可补偿热电堆感测元件21a，以获得较为准确的感测结果。于一实施例中，温度传感器20更包含一透镜23，其设置于热电堆感测元件21a的一接收端。透镜23具有高焦距特性(例如大于5mm)，以限制热电堆传感器21接收锅具所辐射的红外线的一感测视角θ，如此可避免热电堆传感器21感测到内环炉芯11a的炉火。换言之，热电堆传感器21的设置位置可较为靠近炉芯，因此，本发明的瓦斯炉可设置多个炉芯，例如内环炉芯11a以及外环炉芯11b，以提供较大的火力。于一实施例中，感测视角小于20度。举例而言，焦距为5.8mm的透镜23可提供的视角约为7度，使得热电堆感测元件21a只感测锅具底部而不会感测到炉火。透镜23的材料必须可透射红外线，举例而言，透镜23的材料可为硅或锗，其可透射的红外线波长约为1-12μm。于一实施例中，透镜23可为硅质的菲涅耳透镜。可以理解的是，内环炉芯11a的炉口111朝向，使炉火方向朝外侧偏转，亦可避免热电堆传感器21感测到内环炉芯11a的炉火。
于一实施例中，温度传感器20包含一绝热套24，其具有一视窗。其中热电堆传感器21以及信号处理器22设置于绝热套24内，且热电堆传感器21通过绝热套24的视窗感测锅具所辐射的红外线。于一实施例中，绝热套24可为低温烧结的陶瓷材料所制成。较佳者，绝热套24之内壁包含多个凸点241，且多个凸点241与热电堆传感器21接触以固定热电堆传感器21。可以理解的是，以绝热套24内壁的凸点241来固定热电堆传感器21可减少热电堆传感器21与绝热套24内壁的接触面积，以降低绝热套24外侧的热能传导至热电堆传感器21。此外，热电堆传感器21与绝热套24内壁间的空气亦具有绝热效果。
于一实施例中，温度传感器20包含一保护盖25，其设置于绝热套24的视窗。可以理解的是，保护盖25需可通过红外线。保护盖25可防止脏污弄脏透镜23或热电堆感测元件21a而影响感测的准确度。脏污的保护盖25需要随时擦拭掉，因此保护盖25需要较佳的耐磨性。举例而言，保护盖25的材料可为蓝宝石。
于一实施例中，信号处理器22包含一直流放大器221、一偏压电阻222、一信号多工器223、一模拟至数字转换器224以及一微控制器225。偏压电阻222用以量测热敏电阻21b的电阻值，以推算出热电堆感测元件21a的环境温度，进而计算出锅具的实际温度。直流放大器221用以放大热电堆感测元件21a所输出的感测信号。信号多工器223用来切换来自热敏电阻21b的信号或直流放大器221所放大的感测信号，并馈送至模拟至数字转换器224转换为数字信号后由微控制器225作计算以及判断。举例而言，当锅具温度超过一预设温度值时，微控制器225即输出一控制信号至瓦斯控制器30，以调整瓦斯流量，进而调整炉火大小。于一实施例中，微控制器225的输出端口可为数字式，例如I2C、UART，模拟电压式或是逻辑IO输出。
可以理解的是，数字输出入端口可以是双向的，亦即微控制器225可输出温度信息或控制信号至外部电子装置，亦可接受外部电子装置从远端输入的控制信号或设定参数，以调整瓦斯炉的参数。举例而言，使用者可从远端关闭炉火或设定温度条件，例如烹煮温度或是干烧的临界温度，或是锅具种类或辐射系数，以供微控制器225调整锅具的辐射系数来计算温度信息。
举例而言，请参照图4，于一实施例中，温度传感器20可包含一无线通信元件26，其与信号处理器22电性连接。无线通信元件26可无线传输所感测的温度信息至外部电子装置，例如云端的服务器400或远端的移动上网装置301、302。举例而言，温度传感器20检测到锅具100的温度异常时，信号处理器22可输出控制信号至瓦斯控制器30，以调小炉火或关闭炉火。同时，信号处理器22可通过无线通信元件26以与门网关(gateway)200与移动上网装置301连接，或是连接互联网(Internet)500而与云端的服务器400或远端的移动上网装置302，如此即可传送温度信息以及警示信号至移动上网装置301或云端的服务器400以及远端的移动上网装置302，以通知使用者即时处理。如前所述，使用者亦可经由移动上网装置301、302设定温度条件或锅具种类/辐射系数。
图1以及图4所示的实施例中，温度传感器20是内建于炉具本体10，但不限于此。于一实施例中，请参照图5，温度传感器20是与炉具本体10分离设置。举例而言，温度传感器20可整合于瓦斯炉上方的抽油烟机，而从瓦斯炉上方感测锅具100的温度。此外，温度传感器20亦可设置于其它适当的位置，并指向锅具100的侧壁来感测温度。可以理解的是，图5所示的实施例中，温度传感器20可省略保护盖25。如图5所示，本发明的瓦斯炉包含一第一无线通信元件31，其与瓦斯控制器30电性连接，而温度传感器20包含一第二无线通信元件26，其与信号处理器22电性连接。如此，信号处理器22即可无线传输控制信号至瓦斯控制器30。信号处理器22亦可无线传输温度信息至外部电子装置，例如移动上网装置301、302或云端的服务器400。而使用者亦可通过移动上网装置301、302传送温度的设定条件至温度传感器20，或是传送控制信号至瓦斯控制器30以直接调整炉火大小。于一实施例中，瓦斯控制器30亦可与与炉具本体10分离设置。如此一来，安装本发明实施例中的温度传感器20以及瓦斯控制器30于传统瓦斯炉上，即可使传统瓦斯炉具自动调整炉火、传送温度信息至外部电子装置或接受外部电子装置远端控制等功能。
综合上述，本发明的温度传感器以及瓦斯炉是利用非接触式的热电堆传感器来感测锅具的温度因此可避免因接触不佳而导致感测准确度变差的情形，且可避免锅具干烧的情形。较佳者，借由透镜可限制温度传感器感测较窄视角内的锅具温度，如此可增加温度传感器的设置弹性且较不会受到炉火的干扰，以获得较为准确的量测结果。此外，借由无线通信元件，本发明的瓦斯炉可将即时的锅具温度传送至远端的移动上网装置或服务器，如此使用者可立即采取适当的反应，例如关闭或调整炉火或进行食谱的下一步骤。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (17)

1.一种具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，包含：
一炉具本体，其包含一炉芯，用以对一锅具加热；
一温度传感器，其包含：
一热电堆传感器，其用以感测该锅具所辐射的红外线并输出一感测信号；
一透镜，其设置于该热电堆传感器的一接收端，以限制该热电堆传感器接收该红外线的一感测视角，其中该感测视角小于7度；以及
一信号处理器，其与该热电堆传感器电性连接，用以处理该感测信号并输出一控制信号；以及
一瓦斯控制器，其与该信号处理器电性连接，并依据该控制信号调整供应该炉芯的一瓦斯流量。
2.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该透镜的材料为硅或锗。
3.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该透镜为硅质的菲涅耳透镜。
4.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该温度传感器包含一绝热套，其具有一视窗，该热电堆传感器以及该信号处理器设置于该绝热套内，且该热电堆传感器通过该视窗感测该红外线。
5.如权利要求4所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该绝热套之内壁包含多个凸点，且该多个凸点与该热电堆传感器接触以固定该热电堆传感器。
6.如权利要求4所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该温度传感器包含一保护盖，其设置于该绝热套的该视窗。
7.如权利要求6所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该保护盖的材料为蓝宝石。
8.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该热电堆传感器包含一热电堆感测元件以及一热敏电阻。
9.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该温度传感器设置于该炉芯旁或该炉芯的中间，并指向该锅具的底部。
10.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该炉芯包含同心设置的一内环炉芯以及一外环炉芯，且该温度传感器设置于该内环炉芯的中央，并指向该锅具的底部。
11.如权利要求10所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该内环炉芯的炉火方向朝外侧偏转。
12.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该瓦斯控制器为模拟式瓦斯控制器或多段式瓦斯控制器。
13.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该温度传感器包含一无线通信元件，其与该信号处理器电性连接，用以传输该锅具的一温度信息至一外部电子装置或传输该控制信号至该瓦斯控制器。
14.如权利要求13所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该无线通信元件接收该外部电子装置的一设定参数以调整该瓦斯炉的参数，该设定参数包含温度条件、锅具种类以及辐射系数至少其中之一。
15.如权利要求1所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，更包含：
一第一无线通信元件，其与该瓦斯控制器电性连接，其中，该温度传感器包含一第二无线通信元件，其与该信号处理器电性连接，以无线传输该控制信号至该瓦斯控制器；且该温度传感器与该炉具本体分离设置，并指向该锅具的顶部或侧壁。
16.如权利要求15所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该温度传感器的该信号处理器更输出该锅具的一温度信息，并通过该第二无线通信元件无线传输至一外部电子装置。
17.如权利要求15所述的具有温度感测功能的瓦斯炉，其特征在于，该第一无线通信元件更与一外部电子装置建立一无线通信连线，以接收经由该外部电子装置所输入的该控制信号。
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