CN111795409A - 一种单个电极可控的等离子体灶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单个电极可控的等离子体灶，包括底座，设置于底座的至少一个灶头，以及电控单元，所述灶头包括露出于底座上方的锅具支架及位于锅具支架内侧的多个放电电极；灶头还包括设置于底座内的一高压包，所述高压包包括屏蔽壳体，以及被密封设置于屏蔽壳体内的多个微型变压器，每一微型变压器的输入端与所述电控单元电连接并单独受电控单元控制，每一微型变压器的输出端与一所述放电电极电连接，每一微型变压器将电控单元输入的低压电转换成高压电并通过与其电连接的放电电极放电。本发明能够单独控制每个放电电极的开关，从而精准地控制等离子体灶的加热效果，同时能有效屏蔽或抑制等离子体灶内高频高压电路产生的电磁辐射。

Description

一种单个电极可控的等离子体灶

技术领域

本发明涉及灶具技术领域，尤其涉及一种单个电极可控的等离子体灶。

背景技术

等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。等离子体是不同于固体、液体和气体的物质第四态。物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因，外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，就像下课后的学生跑到操场上随意玩耍一样。电子离开原子核，这个过程就叫做"电离"。这时，物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的"浆糊"，因此人们戏称它为离子浆，这些离子浆中正负电荷总量相等，因此它是近似电中性的，所以就叫等离子体。

等离子体灶就是利用等离子体的特性，用高压电击穿空气形成热等离子体，将电能转换为热能,并最终获得理想长度和功能的热等离子体束，产生类似火焰特性的热等离子体束给锅具加热来进行烹饪的新型灶具。

目前市场上的等离子体灶，已有初步的加热功能，但其有如下缺陷：

1、现有的等离子体灶的多个放电电极统一由一个高压电源装置进行供电，这样在调整功率时，无法具体控某个放电电极的开和关，而是多个电极随机放电产生等离子体，这样使得不能对锅底面的哪个放电电极产生离子焰进行准确地控制，从而不能对锅具底面的加热位置进行精准地控制，影响烹饪质量和效果。

2、对放电电极所需的高频高压电源产生电路并没有合理的结构设计，来屏蔽或抑制其产生的电磁辐射，长期使用会造成对使用者身体健康危害。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种单个电极可控的等离子体灶，旨在能够单独控制每个放电电极的开关，从而精准地控制等离子体灶的加热效果，同时能有效屏蔽或抑制等离子体灶内高频高压电路产生的电磁辐射。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种单个电极可控的等离子体灶，包括底座，设置于底座的至少一个灶头，以及设置于底座内的电控单元，所述灶头包括露出于底座上方的锅具支架及位于锅具支架内侧的多个放电电极，底座及锅具支架保护接地；

其中，所述灶头还包括设置于底座内的一高压包，所述高压包包括屏蔽壳体，以及被密封设置于屏蔽壳体内的多个微型变压器，每一微型变压器的输入端与所述电控单元电连接并单独受电控单元控制，每一微型变压器的输出端与一所述放电电极电连接，每一微型变压器将电控单元输入的低压电转换成高压电并通过与其电连接的放电电极放电。

其中，所述高压包还包括在屏蔽壳体内用于固定每一微型变压器上下两端的第一安装电路板和第二安装电路板，第一安装电路板并联设置有每一微型变压器的输出端，第二安装电路板并联设置有每一微型变压器的输入端。

其中，所述每一微型变压器包括上下设置且可拆卸连接的第一磁芯和第二磁芯，分别套设在第一磁芯和第二磁芯两侧的初级线圈及次级线圈，以及将第一磁芯和第二磁芯锁紧并将上下两端分别固定在第一安装电路板和第二安装电路板的磁芯固定架。

其中，所述次级线圈设置有分槽结构用于绕设导线。

其中，所述屏蔽壳体内灌注有浸润所述多个微型变压器的绝缘油液。

其中，所述灶头还包括位于屏蔽壳体上方的耐高温绝缘板，所述耐高温绝缘板安装所述多个放电电极。

其中，所述耐高温绝缘板上方还设置有用于与多个放电电极形成放电回路的负电极，负电极与电控单元的电源地接线端电连接。

其中，所述屏蔽壳体包括上盖及上盖密封连接的底壳，所述上盖与底壳固定连接并支撑所述耐高温绝缘板及锅具支架，所述底壳容置所述多个微型变压器，所述底壳上还设置有温度传感器与电控单元电连接。

其中，所述底壳侧壁密封连接有接线端口及注油口；

所述底座上还设置有朝向高压包的底壳侧壁的散热风扇以及供散热风扇进风和出风的进风口和出风口。

其中，所述灶头还包括设置于高压包上方的可升降接地装置，所述可升降接地装置向上凸出设置有可弹性升降的伸出端用于与锅具底部弹性接触，所述伸出端电性接地。

本发明的单个电极可控的等离子体灶，通过将底座内的高压供电部分设置成一个高压包，高压包由屏蔽壳体密封设置有多个微型变压器组成，每个微型变压器的输入端连接电控单元，输出端连接一个放电电极，每个微型变压器单独受电控单元所控制，这样每个放电电极的放电可被其对应的微型变压器结合电控单元而单独进行控制，这样能精准地控制锅底面的具体哪个位置产生等离子体束，从而精确地控制加热效果，提高烹饪质量，同时屏蔽壳体能有效屏蔽微型变压器中高频高压电场所产生的电磁辐射。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明单个电极可控的等离子体灶第一实施例的结构示意图；

图2为图1结构的分解示意图；

图3为图1结构的剖面示意图；

图4为本发明单个电极可控的等离子体灶第一实施例的电路原理示意图；

图5为图1结构底面的内部示意图；

图6为本发明高压包的结构示意图；

图7为图6结构的分解示意图；

图8为本发明高压包中微型变压器的布局示意图；

图9为图8结构的另一视角示意图；

图10为本发明高压包中微型变压器的另一布局示意图；

图11为本发明微型变压器的结构示意图；

图12为图11结构的分解示意图；

图13为本发明设置有可升降接地装置的剖面示意图；

图14为可升降接地装置与锅具底面接触状态的剖面示意图。

附图标记说明：

100-等离子体灶，1-底座，11-插头，12-人机交互面板，13-开关按键，14-调节旋钮，15-进风口，16-出风口，17-隔板，2-灶头，3-电控单元，31-主控电路，32-电源电路，33-，4-锅具支架，5-放电电极，6-高压包，61-屏蔽壳体，611-上盖，612-底壳，6121-接线端口，6122-注油口，6123、6124-地线接线端子，62-微型变压器，621-第一磁芯，622-第二磁芯，623-初级线圈，624-次级线圈，6241-分槽结构，625-磁芯固定架，626、627、628、629-接线柱，63-第一安装电路板，64-第二安装电路板，65-温度传感器，7-耐高温绝缘板，8-负电极，9-散热风扇，10-可升降接地装置，101-伸出端，200-锅具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参考图1至图3，本发明提出一种单个电极可控的等离子体灶100，包括底座1，设置于底座1的至少一个灶头2，以及设置于底座1内的电控单元3，所述灶头2包括露出于底座1上方的锅具支架4及位于锅具支架4内侧的多个放电电极5，底座1及锅具支架4保护接地。锅具支架4用于支撑锅具，烹饪时锅具放在灶头2的锅具支架4上，从而使得锅具也能有效接地而保障使用的安全性。锅具可以采用金属锅具或陶瓷锅具等材料。

本发明实施例的灶头2还包括设置于底座1内的一高压包6，所述高压包6包括屏蔽壳体61，以及被密封设置于屏蔽壳体61内的多个微型变压器62，每一微型变压器62的输入端与所述电控单元3电连接并单独受电控单元3控制，每一微型变压器62的输出端与一所述放电电极5电连接，每一微型变压器62将电控单元3输入的低压电转换成高压电并通过与其电连接的放电电极5放电。

电控单元3用于产生微型变压器62所需的驱动电源,并控制微型变压器62的导通与关断及输出功率。电控单元3产生的驱动电源是经过变频的高频低压电源，高频电源适于使用微型的变压器，否则，如果使用低频电源，则需要使用大体积的变压器。微型变压器62将电控单元3输入的高频低压电转换成高频高压电后输出至放电电极5进行放电，放电电极5放电产生的电弧电离空气而产生高温等离子体对锅底进行加热。本发明实施例中，电控单元3与高压包6在底座1内隔离设置。

由于每一放电电极5均单独连接有一个微型变压器62，电控单元3单独控制每一个微型变压器62而实现单独控制每一个放电电极5，这样能对锅底具体哪个位置产生等离子体束以进行加热而进行精确控制。如将多个放电电极5分成多圈设置，当热量太大，需要调小功率时，可以选择性的关闭外圈的其中几个或全部的放电电极5的放电，从而精准地控制锅底的加热，提高烹饪的质量。同时由于屏蔽壳体61将多个微型变压器62密封在一个空间内，这样能有效地屏蔽高压包6内的高频高压电场产生的电磁辐射，从而保障人体的安全。

本发明等离子体灶100的放电电极5为正电极，当锅具为金属锅具时，可直接将金属锅具作为负电极而形成放电回路；当锅具为陶瓷锅具时，灶头2内还需单独设置负电极。

如图4所示，本发明实施例的电控单元3包括主控电路31，与主控电路31电连接的电源电路32，电源电路32-的输出端电连接所述多个微型变压器62的输入端。主控电路31可以采用单片机结合程序进行控制，主控电路31单独控制每个微型变压器62的启闭，电源电路32为高压包6内多个微型变压器62提供驱动电流。电源电路32通过插头11连接外部市电。

本发明实施例中，底座1上还设置有人机交互面板12，用于控制等离子体灶100。人机交互面板12可以设置为按键或触摸屏。底座1上还设置有开关按键13及调节旋钮14，用于开关等离子体灶100及调节输出功率，输出功率调节可通过电控单元3内置的程序控制具体的单根放电电极5的开关来控制。人机交互面板12、开关按键13及调节旋钮14均与主控电路31电连接。可以理解，本发明的电控单元3还可以设置有用于检测等离子体灶有无漏电的漏电检测电路，漏电检测电路检测底座1、灶头2的锅具支架4、锅具、高压包6等有无漏电，一旦出现漏电则主控电路31控制关闭等离子体灶100的电源。从而保证使用安全。

优选地，如图5所示，本发明的电控单元3与高压包6在底座1设置有隔板17进行隔离。防止高压包6对电控单元3的热及电方面的干扰，保证电控单元3的正常工作。

具体地，如6至图7所示，本发明实施例的高压包6还包括在屏蔽壳体61内用于固定每一微型变压器62上下两端的第一安装电路板63和第二安装电路板64，第一安装电路板63并联设置有每一微型变压器62的输出端，第二安装电路板64并联设置有每一微型变压器62的输入端。第一安装电路板63和第二安装电路板64上均设置有安装孔及印制电路，这样第一安装电路板63和第二安装电路板64既能对多个微型变压器62起固定作用，同时也起到导线连接作用。第一安装电路板63的输出端电连接各放电电极5，第二安装电路板64的输入端电连接电控单元3。由于用印制电路代替了导线，这样高压包6内无需布置导线，大大节省了空间，同时也便于安装。

优选地，如图8和图9所示，本发明实施例的多个微型变压器62呈内外层环形排列。这样既有利于布局，同时也利用散热。可以理解，本发明实施例的多个微型变压器62呈内外层环形排列的布局方式还可以是如图10中所示的方式。

较佳地，本发明实施例高压包6的屏蔽壳体61内灌注有浸润所述多个微型变压器62的绝缘油液。本实施例中，绝缘油液使用变压器油，变压器油及时将微型变压器62产生的热量传导至屏蔽壳体61然后快速散出，进一步提升高压包1的散热效果。同时，变压器油有良好的绝缘作用，保证了在高频高压电场下高压包6内各微型变压器62之间的绝缘性能。

本发明实施例高压包6的屏蔽壳体61包括上盖611及上盖611密封连接的底壳612，所述上盖611与底壳612固定连接并支撑锅具支架4，所述底壳612容置所述多个微型变压器62，所述底壳612上还设置有温度传感器65与电控单元3电连接。底壳612采用金属壳体以保证电磁屏蔽效果，上盖611可采用金属壳体或塑胶壳体。为了与其上的放电电极5有良好的绝缘，本发明的上盖611优选使用塑胶壳体。

温度传感器65能检测整个高压包6的温度，工作过程中当高压包6的实际温度超过预设温度时，将切断高压包6的供电，而使得高压包6停止工作，以保证使用安全。

如图6中所示，本发明实施例的底壳612侧壁密封连接有接线端口6121及注油口6122；注油口6122位置还设置有地线接线端子6123、6124。注油口6122用于灌注更换变压器油。接线端口6121用于连接第二安装电路板64和电控单元3，以给高压包6内的各微型变压器62供电和进行控制。地线接线端子6123、6124用于高压包屏蔽壳体61、锅具支架4等接地。

结合图2和图5所示，本发明底座1上还设置有朝向高压包6的底壳612侧壁的散热风扇9以及供散热风扇9进风和出风的进风口15和出风口16。这样能将高压包6的屏蔽壳体61传出的热量快速吹出底座1，保证整机的散热。

进一步地，如图11至图12所示，本发明实施例每一微型变压器62包括上下设置且可拆卸连接的第一磁芯621和第二磁芯622，分别套设在第一磁芯621和第二磁芯622两侧的初级线圈623及次级线圈624，以及将第一磁芯621和第二磁芯622锁紧并将上下两端分别固定在第一安装电路板63和第二安装电路板64的磁芯固定架625。第一磁芯621和第二磁芯622采用铁氧体软磁芯，保证高频电路中的励磁效果。且第一磁芯621和第二磁芯622可拆卸连接，便于初级线圈623和次级线圈624的安装。磁芯固定架625先将第一磁芯621和第二磁芯622的上下端锁紧，然后再分别固定在第一安装电路板63及第二安装电路板64上。初级线圈623的底部设置有两个接线柱626，627，分别连接第二安装电路板64上来自于电控单元3的输出端。次级线圈624的底部设置有接线柱628，用于连接第二安装电路板64上的电气接地点，次级线圈624的顶部设置有接线柱629，用于通过第一安装电路板63上的电路连接电连接放电电极5。通过本发明变压器的结构设计，可以将变压器微型化而可单独为每一放电电极5配置一变压器以进行独立控制。

进一步地，本实施例的次级线圈624设置有分槽结构6241用于绕设导线。分槽结构6241设置能加强高压输出端的绝缘效果。

请继续参考图2和图3，本发明实施例的灶头2还包括位于屏蔽壳体61上方的耐高温绝缘板7，所述耐高温绝缘板7安装所述多个放电电极5。本发明实施例中，屏蔽壳体61的上盖611支撑所述耐高温绝缘板7及锅具支架4。耐高温绝缘板7一方面能防止锅底的热量流失，另一方面能阻挡热量向下流动至高压包而防止高压包6上端的温度过高。同时，耐高温绝缘板7还用于安装支撑多个放电电极5。

进一步地，本发明实施例耐高温绝缘板7上方还设置有用于与多个放电电极5形成放电回路的负电极8，负电极8与电控单元3的电源地接线端电连接。

本发明实施例单独设置负电极8，这样在使用过程中，锅具200不再作为电气回路的一部分，改变了现有一些等离子体灶100其等离子束产生于“放电电极”和“锅”之间的方法，让等离子束产生于“放电电极”和“负电极”之间，从而实现金属和非金属锅具都可以在本发明等离子体灶100上使用，同时避免了用锅做负极时，等离子体直接击打锅底，长时间作用下造成锅具击穿，影响锅具寿命的问题。

进一步地，如图13和图14所示，所述灶头2还包括设置于高压包6上方的可升降接地装置10，所述可升降接地装置10向上凸出设置有可弹性升降的伸出端101用于与锅具200底部弹性接触，所述伸出端101电性接地。伸出端101电性接地使得伸出端101最终与大地连接而电位为零。

为了安全的需要，现有技术中在锅具200完全脱离等离子体灶时，需立即关火。

因为现有技术中，锅具200一旦离开锅具支架4，则锅具200不再接地，如不关火，放电电极可能会朝向离开锅具支架4的锅具200底部放电，而使得锅具200带电而易发生触电的安全事故。这样使得在现有技术中，使用者在烹饪时不能“颠锅”(指将锅具提起，离开灶具，反复颠簸，使烹饪食物受热充分的烹饪动作)。

而本发明设置的可升降接地装置10，其伸出端101可升降并与锅具200底部弹性接触，这样在伸出端101的伸出范围内，即使将锅具200提离锅具支架4，因为锅底还与伸出端101接触，而伸出端101是接地的，这样锅具200还是接地的没有安全隐患，再次，即使将锅具200提离的高度高出伸出端101的最高伸出高度，此时因锅具200的锅底离放电电极5也足够远，放电电极5已不会朝向锅底放电，此时的锅具200也是安全的，这样使用者在烹饪时可以进行“颠锅”而没有安全隐患。伸出端101的最高伸出高度可以通过实验进行设计，如伸出端101的最高伸出高度距放电电极5平面的高度大于等于50mm。

同时，由于可升降接地装置10的安全作用，在锅具200离开锅具支架4后，本发明的等离子体灶100无需立即关火，避免了现有技术中如需“颠锅”，则灶具为了保证安全需要往复关火开火而使得热量不连续，影响烹饪的缺陷。

本发明实施例提出的单个电极可控的等离子体灶，通过将底座内的高压供电部分设置成一个高压包，高压包由屏蔽壳体密封设置有多个微型变压器组成，每个微型变压器的输入端连接电控单元，输出端连接一个放电电极，每个微型变压器单独受电控单元所控制，这样每个放电电极的放电可被其对应的微型变压器结合电控单元而单独进行控制，这样能精准地控制锅底面的具体哪个位置产生等离子体束，从而精确地控制加热效果，提高烹饪质量，同时屏蔽壳体能对微型变压器中高频高压电场所产生的电磁辐射进行有效屏蔽，提高产品使用的安全性。

以上所述仅为清楚地说明本发明所作的举例，并非因此限制本发明的专利范围，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是在本发明的构思下，利用本发明技术方案中的内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种单个电极可控的等离子体灶，包括底座，设置于底座的至少一个灶头，以及设置于底座内的电控单元，所述灶头包括露出于底座上方的锅具支架及位于锅具支架内侧的多个放电电极，底座及锅具支架保护接地；

其特征在于，

所述灶头还包括设置于底座内的一高压包，所述高压包包括屏蔽壳体，以及被密封设置于屏蔽壳体内的多个微型变压器，每一微型变压器的输入端与所述电控单元电连接并单独受电控单元控制，每一微型变压器的输出端与一所述放电电极电连接，每一微型变压器将电控单元输入的低压电转换成高压电并通过与其电连接的放电电极放电。

2.根据权利要求1所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述高压包还包括在屏蔽壳体内用于固定每一微型变压器上下两端的第一安装电路板和第二安装电路板，第一安装电路板并联设置有每一微型变压器的输出端，第二安装电路板并联设置有每一微型变压器的输入端。

3.根据权利要求2所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述每一微型变压器包括上下设置且可拆卸连接的第一磁芯和第二磁芯，分别套设在第一磁芯和第二磁芯两侧的初级线圈及次级线圈，以及将第一磁芯和第二磁芯锁紧并将上下两端分别固定在第一安装电路板和第二安装电路板的磁芯固定架。

4.根据权利要求3所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述次级线圈设置有分槽结构用于绕设导线。

5.根据权利要求1所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述屏蔽壳体内灌注有浸润所述多个微型变压器的绝缘油液。

6.根据权利要求1所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述灶头还包括位于屏蔽壳体上方的耐高温绝缘板，所述耐高温绝缘板安装所述多个放电电极。

7.根据权利要求6所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述耐高温绝缘板上方还设置有用于与多个放电电极形成放电回路的负电极，负电极与电控单元的电源地接线端电连接。

8.根据权利要求6所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述屏蔽壳体包括上盖及上盖密封连接的底壳，所述上盖与底壳固定连接并支撑所述耐高温绝缘板及锅具支架，所述底壳容置所述多个微型变压器，所述底壳上还设置有温度传感器与电控单元电连接。

9.根据权利要求8所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述底壳侧壁密封连接有接线端口及注油口；

所述底座上还设置有朝向高压包的底壳侧壁的散热风扇以及供散热风扇进风和出风的进风口和出风口。

10.根据权利要求1所述的单个电极可控的等离子体灶，其特征在于，所述灶头还包括设置于高压包上方的可升降接地装置，所述可升降接地装置向上凸出设置有可弹性升降的伸出端用于与锅具底部弹性接触，所述伸出端电性接地。

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