CN112815361A - 一种火力可视化的燃气灶具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火力可视化的燃气灶具，包括灶体、热电偶和控制模块；其中，在灶体上安装有用于显示火力大小的显示面板、用于喷射燃气的炉头以及用于支撑锅具的锅支架；所述炉头喷射的燃气与空气混合后，经由点火器点燃，形成火焰；在所述锅支架上开设有安装槽，将热电偶的热端安装在安装槽内，热电偶的冷端安装在灶体内，所述热电偶用于检测其所在位置的空间温度分布，并根据温度的变化生成与之对应变化的热电动势发送至控制模块；所述控制模块安装在灶体内，根据接收到的热电动势调节显示面板显示的火力大小。本发明通过在燃气灶具上增加火力大小的检测和提示功能，使烹饪者可以直观地掌握火力大小的量化参数，提高了燃气灶具使用的便利性。

Description

一种火力可视化的燃气灶具

技术领域

本发明属于燃气设备技术领域，具体地说，是涉及一种燃气烹饪灶具，例如燃气灶、集成灶等。

背景技术

中餐是世界上最出名的烹饪流派之一，有多种菜系、数十种烹饪手法，讲究色香味俱全，对烹饪的温度、时间、步骤等要素都有非常严格的要求。随着传感技术、深度学习技术、新材料技术的发展和应用，作为人们使用最频繁的一类家用电器，燃气灶、集成灶等厨电设备也逐渐向多功能化、智能化方向改进，以降低对不熟练的烹饪者的要求，提高人们烹饪时的便利性、安全性、效率和幸福感。

现有的燃气灶具通常包括灶体、炉头、面板、锅支架、调节旋钮、点火器、熄火保护器、阀装置、进气管、喷嘴、风门等部件。其中，阀装置安装在灶体上，并在调节旋钮的调节下改变输送至炉头的燃气流量，进而调节炉头的火力大小，以适应炒、煎、炸、蒸、炖、煲等不同的烹饪场景。在工作时，燃气灶具的实际火力大小受燃气纯度、燃气与空气的混合程度、着火面的面积、火焰与锅底的距离、风速等诸多因素的影响。在对火力大小的感知方面，现有的燃气灶多靠用户通过肉眼观测火焰的大小和颜色，进而凭经验推测获得，缺少声音、图像等明显、易识别的准确量化和提示功能。这对于烹饪经验不足的用户而言，在烹饪过程中经常会出现因调节火力不当而造成食物焦糊、汤汁溢出或夹生等问题，继而影响了烹饪效果。

发明内容

本发明为了解决现有技术中燃气灶具的火力大小多由用户肉眼观察、凭经验推测所导致的烹饪效果不佳的问题，提出了一种火力可视化的燃气灶具，通过在燃气灶具上增加火力大小的检测和提示功能，使烹饪者可以直观地掌握火力大小的量化参数，提高了燃气灶具使用的便利性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种火力可视化的燃气灶具，包括灶体、热电偶和控制模块；其中，在所述灶体上安装有用于显示火力大小的显示面板、用于喷射燃气的炉头以及用于支撑锅具的锅支架；所述炉头喷射的燃气与空气混合后，经由点火器点燃，形成火焰；在所述锅支架上开设有安装槽，所述热电偶的热端安装在所述安装槽内，所述热电偶的冷端安装在所述灶体内，所述热电偶用于检测其所在位置的空间温度分布，并根据温度的变化生成与之对应变化的热电动势发送至所述控制模块；所述控制模块安装在所述灶体内，根据接收到的热电动势调节所述显示面板显示的火力大小。

为了提高火力检测的准确度，优选将所述热电偶的热端设计成圆环状，环绕所述炉头并位于所述炉头的上方且邻近所述锅支架顶面的位置处，以使热电偶检测到的其所在位置的空间温度分布能够更加趋近于锅具底部临近空间的温度分布情况，由此可以使通过显示面板显示出来的火力大小能够更加符合实际，发挥更准确的指导作用。

作为所述锅支架的一种优选结构设计，本发明在所述锅支架中设置有底圈和支腿；所述底圈可以安装在所述灶体上，且环绕在所述炉头的外围；所述支腿优选包括多个，安装在所述底圈上且向上方延伸，所述支腿的顶面应高于所述炉头的顶面，优选在每一个支腿上均开设所述安装槽，利用多个支腿同时对热电偶提供支撑力，以提高热电偶安装的稳固度。本发明优选将所述安装槽开设在所述支腿朝向炉头的一侧且邻近支腿顶面的位置处，以进一步提高火力检测的准确度。

优选的，开设在所述每一个支腿上的安装槽优选处于同一水平高度，这样可以使得热电偶的圆环状热端的每一个部位检测到的温度均为同一高度的温度，热电偶根据不同部位的检测温度的均值生成热电动势，发送至控制模块以生成火力检测值，由此可以进一步提高火力检测的准确性。

为了降低炉火温度对热电偶的冷端温度的影响，同时保证燃气灶具工作的安全性和可靠性，本发明优选将所述热电偶的冷端以及所述控制模块安装在所述灶体内且远离所述炉头的位置处；或者，在所述灶体内增设由隔热材料围绕形成的隔热腔室，并将所述热电偶的冷端以及所述控制模块安装在所述隔热腔室内，以进一步提高温度检测的准确性；对于连接在所述热电偶的冷端与热端之间的连接延长部优选埋设在所述锅支架内，在所述锅支架的外表面涂覆有隔热涂层。

作为所述控制模块的一种优选电路设计，本发明优选在所述控制模块中设置放大电路和控制器，所述放大电路用于接收所述热电偶输出的热电动势，并对所述热电动势进行信号放大处理后，发送至所述控制器；所述控制器根据经放大电路放大后输出的热电动势判断火力大小，并控制显示面板显示，由此可以提高控制器判断的准确度。

进一步的，在所述控制器中预设有热电动势与火力大小的对应关系表或计算公式，所述控制器可以根据接收到的所述放大后的热电动势采用查表法或公式计算法确定出火力大小，然后驱动显示面板进行显示。

优选的，所述放大电路将所述热电偶输出的热电动势进行放大处理后，传输至所述显示面板的供电端，以形成热电流为显示面板供电。利用热电偶生成的热电动势对显示面板进行通断电控制，可以达到火焰燃起，显示面板点亮；燃气灶具余温散尽，显示面板熄灭的控制效果。此设计可以有效防止用户在炉温散尽前因接触灶具而出现的烫伤问题，保障了用户使用灶具的安全性。

为了提高燃气灶具的美观性，所述显示面板优选采用电控调光玻璃面板；设计所述电控调光玻璃面板的显示区域在有热电流时显示，在无热电流时停止显示，并且所述显示区域的显示面积和/或显示亮度随所述热电流的变化而相应变化，由此可以提高炉温指示效果，增强警示作用。

为了方便烹饪者随时观察燃气灶具显示的火力大小，优选将所述电控调光玻璃面板布设在所述灶体的顶面。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过在燃气灶具的锅支架上安装热电偶，在灶体上安装显示面板，利用热电偶检测炉头上方空间的温度分布情况，进而自动确定出火力大小，并通过显示面板进行直观显示，帮助用户直接判断出当前火力大小是否与当前烹饪行为匹配，由此烹饪者无需弯腰查看火焰形态和燃气实际燃烧情况，即可准确地获悉燃气灶具当前的火力大小；烹饪结束、燃气关闭后，灶体表面仍有余温，显示面板延迟关闭提示信息，保障用户防烫安全。相比于传统的仅凭用户经验推测的火力感知方法，此设计使用户极为便利地获知的更准确的火力大小，在烹饪过程中，根据显示面板的显示结果及时调整火力大小，可以使得火力控制更精准，烹饪出的食物更美味，而且兼顾了烹饪结束后面板高温预警功能，保障了用户安全，大大提升了用户的使用体验。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。

图1是本发明所提出的燃气灶具的一种实施例的结构示意图；

图2是图1中锅支架的一种实施例的结构示意图；

图3是热电偶的一种实施例的结构示意图；

图4是几种常见热电偶的热电动势与冷热端温差的关系曲线图；

图5是本发明所提出的燃气灶具的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

需要说明的是，在本发明的描述中，“上”、“下”、“顶”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的燃气灶具主要包括灶体1以及安装在灶体1上的炉头2、锅支架3、调节旋钮4、点火器6、阀装置等功能部件。其中，炉头2通过阀装置（图中未示出）连接燃气管路，点火器6可以紧挨炉头2布设，锅支架3环绕炉头2布设，用于支撑锅具。在使用燃气灶具时，可以旋转调节旋钮4控制阀装置打开，使燃气流向炉头2，同时控制点火器6打火，点燃通过炉头2喷射出的燃气，使燃气与空气的混合物燃烧，形成火焰，用于加热锅具中的食物，对食物进行烹饪。在燃气灶具工作过程中，可以根据烹饪需要转动调节旋钮4，以调节阀装置的开度，进而改变输送至炉头2的燃气流量，继而实现火力大小的调节。

在将锅具放置于锅支架3上后，若想知道火力大小，现有的燃气灶具需要用户弯腰查看火焰的燃烧情况（燃烧形态、颜色、分布范围等），并凭借经验推测获得，不仅给用户的使用带来一定的不便，而且对于烹饪经验不足的用户来说，估测出的火力大小往往与实际情况偏差较大，不可避免地会对食物的烹饪效果产生一定程度的影响。

为了解决上述问题，本实施例对现有的燃气灶具进行改进，在灶具上实现火力大小的自动检测及显示功能，以提高用户烹饪时的便利性，改善食物的烹饪效果，并改善烹饪安全性。

作为一种优选实施例，本实施例首先在灶体1上增设显示面板5，如图1所示。为了便于用户在烹饪过程中能够随时观察到火力大小的变化，本实施例优选将显示面板5布设在灶体1的顶面，具体布设位置可以位于每一个炉头2的下方（图1所示的上下方位关系）。对于双炉头的燃气灶具，还可以将所述显示面板5布设在两个炉头2之间的位置，利用一块显示面板5同时显示两个炉头的火力大小。

当然，所述显示面板5也可以布设在灶体1的其他位置，以便于用户低头即可查看的位置为宜。

在本实施例中，所述显示面板也可以是构成燃气灶的整个上面板，而不仅仅是面板的一个组成单元。例如，可以采用电控调光玻璃面板设计燃气灶具的整个上面板，以替换当前燃气灶的钢化玻璃面板，因为电控调光玻璃面板可以自由设计、定制诸如显示区域、图形样式、文字内容等，因此，在采用电控调光玻璃面板时，图1中附图标记5所指示的位置可以具体指代电控调光玻璃面板的显示区域。

其次，在锅支架3上安装热电偶6，结合图3、图5所示，用于检测热电偶所在位置的空间温度分布，并根据温度的变化，生成与之对应变化的热电动势，传输至控制模块，以自动识别出火力大小后，驱动显示面板5以文字、图形、动画等形式直观显示，以实现提示功能。

作为热电偶6在锅支架3上的一种优选安装方式，本实施例在锅支架3上开设有安装槽34，如图2所示，将热电偶6的热端61嵌入到所述安装槽34中，圆环形的热端61增大了温度检测的空间范围，以保证温度检测的准确性。将热电偶6的冷端62设置在灶体1内，且远离炉头2的位置处，连接在热电偶6的热端61与冷端62之间的连接延长部63优选埋设在锅支架3的内部，并在锅支架3的外表面涂覆隔热涂层，以限制连接延长部63在烹饪过程中所承受的温度不至于过高。将连接在热电偶6的冷端62的引线64连接至控制模块，以向控制模块传输热电动势。

考虑到热电偶产生的热电动势取决于热电偶的冷端与热端之间的温度差，不同温度区间的温差下热电偶生成的热电动势是不同的。为了使热电偶的冷端温度不会受到炉火温度的影响，继而提高火力检测的准确性，本实施例优选在灶体1内增设一个隔热腔室（图中未示出）。所述隔热腔室可以采用隔热材料围绕形成，将所述热电偶6的冷端62置于所述隔热腔室内，以使热电偶6的冷端62的温度在整个烹饪过程中保持恒定，由此热电偶6输出的热电动势才能更准确地反映火焰温度。

在本实施例中，所述控制模块在灶体1中的安装位置也应远离炉头2，或者设置于所述隔热腔室内，以满足控制模块中各类电子元件对工作环境的温度要求。

作为一种优选实施例，本实施例的锅支架3包括底圈31和支腿32，如图2所示。其中，底圈31设计成环形，内径大于炉头2的外径，安装时环绕在炉头2的外围，且与炉头2同心。支腿32包括多个，优选以等间距且圆周分布的方式安装在底圈31上，且均向上方延伸（如图2所示的上下方位关系）。在每一个支腿32的内侧面上分别开设一个安装槽34，且所述安装槽34应尽量靠近支腿32的顶面33，以使热电偶6检测到的空间温度分布更接近于锅具底部临近空间的温度分布情况，由此生成的火力检测结果更符合实际。

为了进一步提高火力检测的准确度，本实施例优选将热电偶6的热端61设计成圆环状，如图3所示，以增大热端61的检测空间范围。同时，在锅支架3上开设安装槽34时，优选使各个安装槽34处于同一水平高度。利用热电偶6的圆环状热端61对同一水平高度的温度进行多点采样，利用积分算法生成与之对应的热电动势，由此可以提高火力大小的检测精度。

目前市面上的热电偶种类很多，考虑到燃气灶具工作时的火焰温度通常在600℃~800℃的范围内（现有燃气灶具的最高火焰温度约1000℃），正常烹饪时锅具的温度通常不超过300℃，因此，本实施例的热电偶6适宜选择N、K、J型热电偶。

图4示出了几种常用热电偶的冷热端温差与其输出的热电动势的对应关系曲线。由图4可见，对于N、K、J型热电偶，在燃气灶具所产生的火焰温度条件下，热电偶6输出的热电动势在几毫伏~几十毫伏的量级。为了提高火力大小的检测分辨率，本实施例优选设计控制模块首先将接收到的毫伏级的热电动势进行等比例放大，例如放大到0~3V，放大比例过大会增加控制模块的能耗，然后再根据放大后的热电动势确定火力大小，以提高检测精度。

作为控制模块的一种优选电路设计，如图5所示，本实施例优选在控制模块中设置放大电路和控制器，利用放大电路接收热电偶6输出的热电动势，并进行信号放大处理后，转换成幅值在0~3V的直流电压，传输至控制器。控制器中可以预设热电动势与火力大小的对应关系表或者计算公式，采用查表法或公式计算法确定出火力大小后，驱动显示面板5直观显示。

具体而言，当采用查表法确定火力大小时，可以在燃气灶具出厂前，通过试验建立起热电动势与火力大小的对应关系表，并保存在控制器中或者与控制器连接的存储器中，以便于燃气灶具在日后的实际使用过程中，提供给控制器调取使用。

当采用公式计算法确定火力大小时，可以采用传热理论计算和热水焓变实验测试修正相结合的方法获得热功率W（单位：千瓦，kW）与热电偶检测温度T（单位：摄氏度，℃）之间的经验计算公式：

W=A×T+B

其中，A为与热电偶6的圆环状热端61所围成的圆的面积、燃气灶燃烧效率、燃气辐射角系数和燃气流速相关的系数，单位：千瓦每摄氏度，kW/℃；B为修正因子，单位：千瓦，kW；热功率W即指示火力大小。

将上述计算公式预先写入控制器中或者与控制器连接的存储器中，以便于燃气灶具在日后的实际使用过程中，由控制器调取计算。

在本实施例中，优选设计显示面板5以图像化的提示信息显示火力大小，以提高可视化效果。

作为一种优选实施例，可以利用放大电路输出的反映热电动势变化的0~3V的直流电压对显示面板5进行通断电控制，以达到火焰燃起，显示面板点亮；燃气灶具余温散尽，显示面板熄灭的控制效果。

具体而言，所述显示面板5采用电控调光玻璃面板，其供电端连接放大电路，利用放大电路输出的放大后的热电动势对电控调光玻璃面板的显示区域5进行通断电控制。即，在热电偶6产生热电动势期间，所述热电动势经由放大电路放大后，输出至电控调光玻璃面板，形成热电流。所述电控调光玻璃面板的显示区域5在有热电流时进行显示，在无热电流时停止显示，显示的内容（例如图形、显示面积、显示亮度等）随热电流的变化而变化。燃气灶具在关火后，由于仍有余温，显示区域5仍会在一段时间内显示内容，直至热电流变为零而熄灭。此设计是出于防烫伤目的而提出的，在燃气灶具熄火后一段时间内仍提示显示面板余温，以保障用户安全。

本实施例通过热电偶6检测燃气灶具的火力大小，并通过显示面板5进行动态成像，实现了燃气灶具火力大小的可视化识别，用户在烹饪过程中无需弯腰查看燃烧情况，即可准确地获悉燃气灶具当前的火力大小、方便地直接判断当前火力是否与当前烹饪行为匹配，提升了用户使用的便利性。

此外，本实施例的燃气灶具结构简单，安装方便，外形美观，对现有的燃气灶具结构改动小，适用性强。

当然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种火力可视化的燃气灶具，其特征在于，包括：

灶体，其上安装有用于显示火力大小的显示面板；

炉头，其安装在所述灶体上，用于喷射燃气，所述燃气与空气混合后，经由点火器点燃，形成火焰；

锅支架，其安装在所述灶体上，用于支撑锅具；在所述锅支架上开设有安装槽；

热电偶，其热端安装在所述安装槽内，其冷端安装在所述灶体内；所述热电偶用于检测其所在位置的空间温度分布，并根据温度的变化生成与之对应变化的热电动势；

控制模块，其安装在所述灶体内，接收所述热电偶输出的热电动势，并根据所述热电动势调节所述显示面板显示的火力大小。

2.根据权利要求1所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，所述热电偶的热端为圆环状，环绕所述炉头并位于所述炉头的上方且邻近所述锅支架顶面的位置处。

3.根据权利要求2所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，所述锅支架包括：

底圈，其安装在所述灶体上，且环绕在所述炉头的外围；

支腿，其包括多个，安装在所述底圈上且向上方延伸，所述支腿的顶面高于所述炉头的顶面，在每一个支腿上均开设有所述安装槽，所述安装槽开设在所述支腿朝向炉头的一侧且邻近支腿顶面的位置处。

4.根据权利要求3所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，开设在所述每一个支腿上的安装槽处于同一水平高度。

5.根据权利要求1所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，

所述热电偶的冷端以及所述控制模块位于所述灶体内远离所述炉头的位置处；或者，在所述灶体内设置有由隔热材料围绕形成的隔热腔室，所述热电偶的冷端以及所述控制模块安装在所述隔热腔室内；

连接在所述热电偶的冷端与热端之间的连接延长部埋设在所述锅支架内，在所述锅支架的外表面涂覆有隔热涂层。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，所述控制模块包括：

放大电路，其接收所述热电偶输出的热电动势，并对所述热电动势进行信号放大处理；

控制器，其连接所述放大电路，接收经所述放大电路输出的放大后的热电动势，并根据所述放大后的热电动势调节所述显示面板显示的火力大小。

7.根据权利要求6所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，在所述控制器中预设有热电动势与火力大小的对应关系表或计算公式，所述控制器根据接收到的所述放大后的热电动势采用查表法或公式计算法确定火力大小。

8.根据权利要求6所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，所述放大电路将所述热电偶输出的热电动势进行放大处理后，传输至所述显示面板的供电端，输出热电流为显示面板供电。

9.根据权利要求8所述的火力可视化的燃气灶具，其特征在于，所述显示面板为电控调光玻璃面板，其显示区域在有热电流时显示，在无热电流时停止显示，并且所述显示区域的显示面积和/或显示亮度随所述热电流的变化而相应变化。

10.根据权利要求9所述的火力可视化的燃气烹饪灶具，其特征在于，所述电控调光玻璃面板布设在所述灶体的顶面。

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