CN110207164A - 一种高热效燃气灶 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种高热效燃气灶，包括：平台、燃烧装置、升降装置以及控制系统。其中，控制系统包括控制器以及连接控制器的红外温度传感器，通过红外温度传感器检测的火焰最高温层级的高度，调整升降装置的高度，以使锅具的传热区域始终被火焰高温区域覆盖。所述燃气灶可以通过红外温度传感器实时检测燃烧炉上的火焰高温区域的位置，并通过升降装置调整燃烧炉的高度，使得火焰的高温区域能够维持与锅具的传热位置重合，从而使火焰产生的热量能够更多的传送给锅具，减少热量辐射过程中的损失，提高燃气灶的传热效率。

Description

一种高热效燃气灶

技术领域

本申请涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种高热效燃气灶。

背景技术

传统燃气灶通过将市政燃气管道或燃气存储罐中的燃气导入燃烧装置，并在燃烧装置上燃烧，实现对燃烧装置上方的锅具进行加热。燃气在燃烧过程中产生的火焰大小，可通过燃气灶内部管路上的火焰调节旋钮进行调节。通常，燃烧装置上的火焰从燃烧装置延伸到锅具的底部，以将热量传递给锅具。燃气灶操作人员在实施烹饪过程中，根据不同的烹饪阶段和烹饪类型，会通过调节火焰调节旋钮改变燃烧装置上的火焰大小。

对于火焰现象本身，火焰的不同区域具有不同的温度。例如，家庭燃气灶由于没有火焰增强装置，产生的火焰较平稳，通常外焰区域产生的温度要高于内焰区域产生的温度。而传统燃气灶的燃烧装置上通过多个燃气释放的孔隙，而使火焰汇聚成形为一个环形结构。因此，燃烧装置产生的火焰在不同高度上拥有不同的温度层次。而随着操作人员对火焰的大小进行调整，温度层次的高度也将发生变化，例如，在调小火焰时，最高温度的火焰层次高度会降低；在调大火焰时，最高温度的火焰层次高度会升高。

为了获得更高的热效率，燃气灶可通过设置预定高度的锅具支撑部件，使最高温度的火焰层级能够覆盖锅具底部的热传递区域。但在操作人员调整火焰时，由于最高温度的火焰层次高度变化，使得锅具的热传递区域不能被覆盖或不能被完全覆盖，导致最高温度的火焰层次中的热量需要向邻近区域散发后，再传给锅具，造成热量损失，降低热传递效率。另外，对于不同形状的锅具，其锅具底部的热传递区域形状不同，也使得不同的锅具与火焰之间的位置不同，同样引起热传递效率的降低。

发明内容

本申请提供了一种高热效燃气灶，以解决传统燃气灶在调整火焰大小后，以及在更换锅具时热传递效率低的问题。

本申请提供一种高热效燃气灶，包括：平台、燃烧装置、升降装置以及控制系统。其中，平台上设有燃烧口，用于提供燃烧空间。燃烧装置包括设置在燃烧口内的燃烧炉，以及设置在平台上的锅具支撑架。燃烧口中的燃烧炉能够释放燃气并在点燃后，加热锅具支撑架上的锅具。升降装置连接燃烧炉底部，以调整燃烧炉的高度。控制系统包括控制器以及连接控制器的红外温度传感器，通过红外温度传感器检测的火焰最高温层级的高度，调整升降装置的高度，以使锅具的传热区域始终被火焰高温区域覆盖。

为了实现上述功能，所述红外温度传感器设置在锅具支撑架的侧部，红外温度传感器的检测区域覆盖燃烧炉的上方区域，以检测当前火焰层次最高温区域位置，以及将检测的最高温区域位置发送至控制器；所述控制器连接升降装置，以根据检测的最高温区域位置控制升降装置动作，调整燃烧炉的高度，使最高温区域覆盖锅具热传递位置。

本申请提供的高热效燃气灶，可以通过红外温度传感器实时检测燃烧炉上的火焰高温区域的位置，并通过升降装置调整燃烧炉的高度，使得火焰的高温区域能够维持与锅具的传热位置重合，从而使火焰产生的热量能够更多的传送给锅具，减少热量辐射过程中的损失，提高燃气灶的传热效率。

附图说明

图1为本申请一种高热效燃气灶的结构示意图；

图2为本申请燃烧装置的剖视结构示意图；

图3为本申请燃气灶俯视结构示意图；

图4为本申请控制系统结构示意图；

图5为本申请基于激光雷达的形状传感器结构示意图；

图6为本申请基于脉冲发射器的形状雷达结构示意图。

具体实施方式

参见图1，为本申请一种高热效燃气灶的结构示意图。由图1可知，本申请提供的高热效燃气灶，包括：平台1、燃烧装置2、升降装置3以及控制系统4。其中，平台1用于安装固定其他部件，并且使得燃气灶的工作平面与内部部件之间分离。即在实际应用中，平台1上方维持为一个光滑的平台面，燃气管路，炉头等点火和燃烧部件设置在平台1的下方。平台1上设有燃烧口11，用于提供燃气的燃烧空间。示例地，燃烧口11可以是开设在平台1上的圆形通孔结构。

燃烧装置2，包括燃烧炉21和锅具支撑架22，其中，燃烧炉21设置在燃烧口11内用于燃烧燃气，加热上方的锅具。实际应用中，燃烧炉21通过燃气管路连接市政供气管路，以将市政供气管路中的燃气导入燃烧炉21参与燃烧。燃烧炉21上具有多孔结构，以便供气管路中的燃气可以导入燃烧炉21，并且在燃烧炉21上的多孔结构中释放。此外，燃烧装置2还可以包括点火器，点火器可以是能够产生电火花的放电针等结构，以通过点火器引燃多孔结构中释放的燃气，在燃烧炉21的上方形成稳定的火焰。

锅具支撑架22设置在平台1上，可通过至少三个支撑脚23的支撑作用，将锅具设置在燃烧炉21的上方。为了能够使锅具稳定的设置在所述锅具支撑架22上，锅具支撑架22可以包括连接环和支撑脚23，连接环在实际应用中与燃烧口11同轴，并且可以通过平面的接触部，稳定的放置在平台1上。多个支撑脚23均匀的设置在连接环上，共同实现对锅具的支撑。支撑脚23可以斜边梯形的板状结构，支撑脚23的斜边接触锅具的侧部底面，以固定锅具的位置。支撑脚23也可以是L形的杆状结构，L形支撑脚23的顶部接触锅具的底面，以撑起锅具。

如图2所示，升降装置3，连接燃烧炉21底部，以调整燃烧炉21的高度。本申请提供的技术方案中，升降装置3可以通过杠杆原理或螺纹传动实现对燃烧炉21高度的自动调节。为了获得更稳定的调节方式，本申请部分实施例中，通过螺纹传动调节燃烧炉21的高度。即，所述升降装置3包括驱动电机31、传动机构32以及升降筒33。其中，升降筒33连接燃烧炉21的底部，为了不影响燃烧口11内的氧气流动，升降筒33的外径需要小于或等于燃烧炉21的外径。驱动电机31的输出端通过传动机构32连接升降筒33，驱动电机31的控制端连接控制器41，以通过控制器41控制驱动电机31的转动，改变燃烧炉21的高度。

实际应用中，由于需要在不同情况下调高或调低燃烧炉21的高度，因此，所述驱动电机31需要支持控制器41对其进行正反转控制，并能够精确控制其转动的角度，因此在实际应用中，所述驱动电机31可以是步进电机、伺服电机等。传动机构32一方面可以改变驱动电机31的动力输出位置，从而更加合理的安排驱动电机31在燃气灶中的位置，另一方面还可以对驱动电机31输出的转速进行调节，使最终输出到升降筒33上的转速达到预设要求。

进一步地，所述传动机构32为包括多个齿轮传动的齿轮组，以将驱动电机31输出的转动传递至升降筒33；所述升降筒33包括内筒和外筒，内筒和外筒之间通过螺纹传动，以将传动机构32输出的转动转化为内筒的纵向移动。如图2所示，传动机构32为多个齿轮组成的齿轮组。所示传动机构32，可以通过相互联动的四个齿轮使驱动电机31的输出端与升降筒33之间实现传动连接，从而在驱动电机31的输出端与升降筒不在同一直线上时，能够实现动力传动，便于安装固定驱动电机31。可见，驱动电机31输出的转速先通过传动机构32调整为设定的转速值，传递给外筒，使外筒转动。再通过螺纹传动，将外筒的转动转化为内筒的移动，从而改变燃烧炉21的高度。

本实施例中，通过螺纹传动可以使驱动电机31的转速转化为燃烧炉21的移动，并且其移动过程，相对于其他传动方式可以实现更灵活的运动方式。另外，由于实际烹饪过程中，不同的火焰大小对应的高温区域高度相差范围较小，因此实际对高度调节的速度要求较小，更加注重燃烧炉21移动的稳定性，使用螺纹传动可以获得更好的稳定性。

如图2、图4所示，所述控制系统4包括控制器41以及连接控制器41的红外温度传感器42。其中，所述红外温度传感器42设置在锅具支撑架22的侧部，红外温度传感器42的检测区域覆盖燃烧炉21的上方区域，以检测当前火焰层次最高温区域位置，以及将检测的最高温区域位置发送至控制器41；所述控制器41连接升降装置3，以根据检测的最高温区域位置控制升降装置3动作，调整燃烧炉21的高度，使最高温区域覆盖锅具热传递位置。

实际应用中，在更换不同形状的烹饪锅具或针对不同情况的燃气供应压力时，会改变锅具传热部位与燃烧炉21之间的距离，导致不同状况下，燃气灶的热传递效率不同。例如，在燃气供应压力较大时，火焰形状也较大，锅具的传热部位更靠近火焰的内焰区域，这种情况下需要增大锅具底部与燃烧炉21之间的距离，才能获得更好的加热效果；而在燃气供应压力较小时，火焰形状较小，锅具的传热部位更靠近火焰的外焰区域，或者直接无法接触到火焰，此时应减小锅具底部与燃烧炉21之间的距离，才能获得更好的加热效果。

因此，本申请提供的技术方案中，可以通过红外温度传感器42获取当前烹饪状态下温度图像信息，并将检测的信息发送给控制器41，以使控制器41可以通过内置的软件程序确定火焰高温区域位置。具体可以为，通过红外温度传感器42获取燃烧炉21上火焰的红外图像，红外温度传感器42将检测的红外图像发送给控制器41，控制器41通过分析红外图像中的像素点具体值，在红外图像中确定温度最高点，或温度相对较高的区域所在的位置。由于红外温度传感器42是固定在支撑架22上的，因此通过高温区域在图像上的位置，即可确定高温区域对应所处的高度。

本申请使用红外温度传感器42可以实现对温度的非接触式测量，因此可以将温度传感器与燃烧炉21之间的距离设置的较远，从而避免火焰燃烧时放出的热量影响到温度的检测。需要说明的是，由于在实际应用中还可以通过其他温度获取方式来检测燃烧炉21上的火焰温度，例如，由多个热电偶组成的带状温度传感器等。

为了获得更好的控制效果，在本申请的部分实施例中，所述控制系统4还包括连接所述控制器41的形状传感器43，所述形状传感器43设置在锅具支撑架22的侧部，以检测放置在燃烧炉21上方的锅具形状数据，以及将锅具形状数据发送至控制器41。本实施例中，所述形状传感器43可以为图像采集器、物体探测器等能够检测锅具底部形状等设备。以图像采集器为例，实际应用中，可以通过摄像头或光感CCD获取锅具的图像，在通过对锅具图像数据进行二值化处理，以获取清晰的锅具边缘轮廓。再通过的锅具边缘确定锅具与燃烧炉21之间的距离。进一步地，由于红外温度传感器42也可以集成图像采集功能，因此，在本申请的部分实施例中，可以直接通过红外温度传感器42获取锅具的图像信息。

在本申请的部分实施例中，如图5所示，所述形状传感器43还可以是激光雷达，即通过雷达扫描原理确定锅具的轮廓，但由于激光雷达没有穿透效果，因此需要通过多个激光雷达获取锅具的整体轮廓，以避免锅具倾斜对形状判断的影响。相应的，锅具支撑架22上设有至少三个支撑脚23，多个支撑脚23中的至少两个上设有激光雷达，多个激光雷达形成的检测区域覆盖整个燃烧口11。

本实施例中，如果锅具支撑架22上设置两个激光雷达，则两个激光雷达的扫描宽度和扫描距离应至少能够覆盖燃烧口11，以便对整个锅具都能进行检测。示例地，在实际应用中，两个激光雷达相对于燃烧口11的中轴对称设置，以在两个方向上对锅具形状进行检测。需要说明的是，为了能够通过激光雷达检测到锅具底部的高度，在实际应用中，还可以设置激光雷达的扫描面垂直与平台1，控制器只需要分析扫描结果的最低点高度，即可确定锅具的底面高度。由于控制器41处理激光雷达检测数据的计算量要小于图像处理的计算量，因此本实施例能够显著提高锅具形状的检测效率。

在本申请的另外一个实施例中，如图6所示，所述形状传感器43为脉冲发射器，包括发射极431和接收极432；锅具支撑架22上设有相对于燃烧口11中轴对称布置的四个支撑脚23；所述发射极431和接收极432别设置在相互对称的两个支撑脚23上，以检测锅具底部最低点的高度。本实施例中，可通过在对称的两个支撑脚23的侧面相对发射脉冲信号，并通过对脉冲信号的检测，确定锅具底部的形状。例如，可以通过设置一个发射带，发射带上竖直并排设置多个特定频率脉冲信号的发射极431，并在另一侧的支撑脚23上设置接收极432。如果设置从上至下发射的脉冲频率逐渐增大，则可以通过接收极432检测到最频率的脉冲信号反向确定对应发射极431的高度，即可确定锅具底面的高度。

本实施例中，通过脉冲发射器可以利用接收到的频率数值，查找对应的发射极431高度而确定锅具底面所处的高度区间，因此这种方式需要控制器41的数据计算量更小，更容易快速检测出锅具底面的高度。并且，脉冲发射器的造价也较低，有利于节约成本。另外，由于脉冲发射的是电磁信号，电磁信号不会受到温度和亮度的影响，因此这种方法还能够避火焰对检测结果的影响。

进一步地，控制系统4还包括连接控制器41的高度传感器44，所述高度传感器44设置在所述升降装置3或所述燃烧炉21上，以检测所述燃烧炉21与锅具底面之间的距离。本实施例中，高度传感器44可以对当前状态下，燃烧炉21的高度进行检测。因此高度传感器可以是能够将距离转化为电信号的传感器设备，例如光栅距离传感器、线性滑动变阻器等。实际应用中，只需将高度传感器44设置在燃烧炉21上，即可确定燃烧炉21相对于设定零位所离开的距离，进而确定其所处的高度。

本实施例通过对燃烧炉21高度进行检测，可以便于控制器41对燃烧炉21高度进行控制。在获取火焰高温区域的高度后，可以再通过高度传感器44获取燃烧炉21的高度，从而确定需要调整的高度差。并且，在确定高度差以后，还可以根据高度传感器44判断调整的高度是否达到预设要求，并在达到预设要求后，停止高度调整。例如，通过红外温度传感器42检测的火焰高温区域的高度为152mm，而锅具底面的高度为170mm，当前燃烧炉21的高度为136mm，则判断此时需要将燃烧炉21的高度升高170-152＝18mm，因此，控制器41向驱动电机31发送升高指令，使燃烧炉21的高度升高。并且，在燃烧炉21的高度达到136+18＝154mm时，控制驱动电机31停止转动。

由于在实际应用中，可能存在火焰大小的改变是由于烹饪操作人员手动调小或调大的情况，在这种情况下，随着火焰的减小，火焰高温区域的高度也降低，在燃烧炉21与锅具底面之间的距离不变的情况下，热量的传递效率降低。因此，为了进一步提高锅具的传热效率，在本申请的部分实施例中，如图3所示，所述燃气灶还包括调节旋钮5和燃气管路6；所述调节旋钮5包括设置在燃气管路6上的调节阀51，以及连接所述调节阀51的角度传感器52；所述角度传感器52连接控制器41，以检测调节阀51的转动角度，以及将检测的转动角度发送给控制器41。

实际应用中，如果操作人员调小火焰，其在调节阀51处顺时针旋转一定的角度，旋转的角度可以被角度传感器52检测到，并发送至控制器41。控制器41根据检测到的转角数据，通过对比预设存储的样板数据，可以快速确定火焰的大小改变量，以提高燃烧炉21的高度，使高温区域覆盖锅具的底面。本实施例通过对角度的检测，可以辅助调节阀51对火焰大小的控制，从而在达到相同加热效果的前提下，需要更小的燃气流量。

本申请的部分实施例中，所述调节旋钮5还包括连接所述调节阀51的调节电机53；所述控制器41连接调节电机53，调节燃烧炉21上的火焰大小。由于实际应用中可能出现的异常状况，例如在小火状态下，燃烧炉21上的火焰，在高度调节过程中出现波动而容易熄灭，因此，在实际应用中可以在高度调节过程中，通过调节电机53暂时调大火焰，而在燃烧炉21的高度达到预设高度后，再调小火焰，从而避免高度调节过程影响正常的烹饪。又例如，若燃烧炉21上的火焰已熄灭，还可以通过调节电机53使调节阀51回归至零位，即关闭调节阀51，避免燃气发生泄漏。

进一步地，所述燃气管路6上还设有流量传感器61，所述流量传感器61连接所述控制器41，以检测所述燃气管路6中的燃气流量数据，以及将燃气流量数据发送给控制器41。本申请提供的技术方案中，所述流量传感器61设置在燃气管路6的内部，通过压力计、流量计等，感应燃气管路6中的供气压力、流量和流速，并将检测的流量数据发送给控制器41，控制器41可以根据当前流量数据，计算燃烧炉21上的火焰高度。例如，燃气供气压力下降20％，则通过预先标定可以确认火焰高度也下降20％，此时可以直接通过升降装置3将燃烧炉21的高度升高20％，而无需启动红外温度传感器42，从而提高调整效率。

需要说明的是，上述情况仅仅作为描述本申请方案的示例，实际应用中，供气压力、流量和流速对火焰高度的影响，根据燃烧炉21的结构不同，也具有不同的变化规律，因此实际应用时，可以通过多次试验标定其变化规律，以获得最佳的控制方案。

由以上技术方案可知，本申请提供的高热效燃气灶，可以通过红外温度传感器42实时检测燃烧炉21上的火焰高温区域的位置，并通过升降装置3调整燃烧炉21的高度，使得火焰的高温区域能够维持与锅具的传热位置重合，从而使火焰产生的热量能够更多的传送给锅具，减少热量辐射过程中的损失，提高燃气灶的传热效率。

Claims (10)

1.一种高热效燃气灶，其特征在于，包括：

平台(1)，上设有燃烧口(11)；

燃烧装置(2)，包括设置在燃烧口(11)内的燃烧炉(21)，以及设置在平台(1)上的锅具支撑架(22)；

升降装置(3)，连接燃烧炉(21)底部，以调整燃烧炉(21)的高度；

控制系统(4)，包括控制器(41)以及连接控制器(41)的红外温度传感器(42)；

其中，所述红外温度传感器(42)设置在锅具支撑架(22)的侧部，红外温度传感器(42)的检测区域覆盖燃烧炉(21)的上方区域，以检测当前火焰层次最高温区域位置，以及将检测的最高温区域位置发送至控制器(41)；所述控制器(41)连接升降装置(3)，以根据检测的最高温区域位置控制升降装置(3)动作，调整燃烧炉(21)的高度，使最高温区域覆盖锅具热传递位置。

2.根据权利要求1所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述控制系统(4)还包括连接所述控制器(41)的形状传感器(43)，所述形状传感器(43)设置在锅具支撑架(22)的侧部，以检测放置在燃烧炉(21)上方的锅具形状数据，以及将锅具形状数据发送至控制器(41)。

3.根据权利要求2所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述形状传感器(43)为激光雷达；锅具支撑架(22)上设有至少三个支撑脚(23)，多个支撑脚(23)中的至少两个上设有激光雷达，多个激光雷达形成的检测区域覆盖整个燃烧口(11)。

4.根据权利要求2所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述形状传感器(43)为脉冲发射器，包括发射极(431)和接收极(432)；锅具支撑架(22)上设有相对于燃烧口(11)中轴对称布置的四个支撑脚(23)；所述发射极(431)和接收极(432)别设置在相互对称的两个支撑脚(23)上，以检测锅具底部最低点的高度。

5.根据权利要求1所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述升降装置(3)包括驱动电机(31)、传动机构(32)以及升降筒(33)；其中，升降筒(33)连接燃烧炉(21)的底部；驱动电机(31)的输出端通过传动机构(32)连接升降筒(33)，驱动电机(31)的控制端连接控制器(41)，以通过控制器(41)控制驱动电机(31)的转速，改变燃烧炉(21)的高度。

6.根据权利要求5所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述传动机构(32)为包括多个齿轮传动的齿轮组，以将驱动电机(31)输出的转动传递至升降筒(33)；所述升降筒(33)包括内筒和外筒，内筒和外筒之间通过螺纹传动，以将传动机构(32)输出的转动转化为内筒的纵向移动。

7.根据权利要求1所述的高热效燃气灶，其特征在于，控制系统(4)还包括连接控制器(41)的高度传感器(44)，所述高度传感器(44)设置在所述升降装置(3)或所述燃烧炉(21)上，以检测所述燃烧炉(21)与锅具底面之间的距离。

8.根据权利要求1所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述燃气灶还包括调节旋钮(5)和燃气管路(6)；所述调节旋钮(5)包括设置在燃气管路(6)上的调节阀(51)，以及连接所述调节阀(51)的角度传感器(52)；所述角度传感器(52)连接控制器(41)，以检测调节阀(51)的转动角度，以及将检测的转动角度发送给控制器(41)。

9.根据权利要求8所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述调节旋钮(5)还包括连接所述调节阀(51)的调节电机(53)；所述控制器(41)连接调节电机(53)，调节燃烧炉(21)上的火焰大小。

10.根据权利要求8所述的高热效燃气灶，其特征在于，所述燃气管路(6)上还设有流量传感器(61)，所述流量传感器(61)连接所述控制器(41)，以检测所述燃气管路(6)中的燃气流量数据，以及将燃气流量数据发送给控制器(41)。