CN117249455A - 一种空气灶 - Google Patents

Abstract

本发明属于炉灶领域，特别是一种电灶。一种空气灶，包括外壳、发热单元、控制单元、隔热层，还包括炉腔、风机系统，所述炉腔分隔成内腔与外腔至少两个两端连通的腔体；所述风机系统包括电机与风叶，所述风叶设置在所述炉腔中，所述电机设置在所述隔热层外，所述风叶与所述电机的轴连接；所述发热单元设置在所述炉腔的外腔中；所述风机系统从所述炉腔的一端吸入空气，空气流过发热单元后再从另一端进入所述炉腔的内腔中。

Description

一种空气灶

技术领域

本发明属于炉灶领域，特别是一种电灶。

背景技术

现有各类炉灶还存在不足，燃气灶功能单一，火焰的温度高，油易裂解，食物易焦糊，即使调小火力，只是总体热能减小，局部温度依然高，煎炸需要更多的油利用其对流传热作为导热媒介才不至焦糊，所以燃气灶实际上导致烹饪不健康；由于要连接气源，使得位置固定不方便移动使用；还由于废气、熄火、燃气泄漏、高温明火引起火灾等安全隐患，尤其是老人及儿童使用时安全隐患较大；燃气灶近一半的热能没有被锅具吸收而直接逸散到周围环境中，效率低造成能源浪费，夏天炒菜很热；在没有管道天然气的地方，使用罐装燃气成本高，安全隐患大；天然气灶的火力受限于管道压力，同时使用的用户过多时，火力也不够大；但即使还存在这么多的问题，燃气灶还是当前烹饪中用得最广泛的灶具，这是因为当前用电的炉灶问题更多。比如用电炉灶中最流行的电磁炉，不仅挑锅，且由于铁体直接发热，升温过于迅速，导致锅温不易控制，非常容易炒糊，在同等功率下油烟比燃气灶大很多，炒菜不好吃且不健康；电磁炉的功能也与燃气灶一样非常单一。电陶炉就是在普通电炉上盖了一块玻璃，除了比电炉安全，其它方面比普通电炉还差，升温慢、蓄热大，效率低，面板容易烫伤人，也可能爆裂。以上是它们各自的问题，它们共同的问题是不能精准控制锅温，导致对个人掌握火候的技术要求高，且烹饪不够健康，功能单一，导致厨房电器过多造成拥挤和浪费。

为了解决现有炉灶的不足，本发明提出一种新的技术方案，解决现有炉灶存在的一个或多个问题。

发明内容

为解决现有炉灶技术的不足，本发明提供了一种新的技术方案。

本发明的目的是通过下面技术方案实现的：

一种空气灶，包括外壳、发热单元、控制单元、隔热层，还包括炉腔、风机系统，所述炉腔分隔成内腔与外腔至少两个两端连通的腔体；所述风机系统包括电机与风叶，所述风叶设置在所述炉腔中，所述电机设置在所述隔热层外，所述风叶与所述电机的轴连接；所述发热单元设置在所述炉腔的外腔中；所述风机系统从所述炉腔的一端吸入空气，空气流过发热单元后再从另一端进入所述炉腔的内腔中。

可选地，所述炉腔包括炉腔内壁、炉腔外壁、炉腔盖，所述炉腔内壁、炉腔外壁、炉腔盖可任意两者构成一个整体再与第三者装配成炉腔；也可各自为一个独立零件，三者装配在一起组成炉腔。

可选地，还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述发热单元的出风通道上。

可选地，还包括风叶壳、导风轮，所述风叶壳设置在所述炉腔内腔与外腔的下端连通口，所述风叶设置在风叶壳内；所述导风轮设置在所述风叶壳出风的一端，所述导风轮利用辐条及斜面引导空气的流向。

可选地，还包括顶杆、弹簧、喷头，所述电机的轴设置为空心轴，所述弹簧装配在电机的空心轴内；所述喷头设置在所述导风轮外，所述喷头沿风叶壳轴线方向可以上下活动；所述顶杆的一端与弹簧连接，另一端与喷头连接。

可选地，所述电机设置在所述风叶的吸风侧，所述隔热层及炉腔的电机轴过孔与轴之间设置有吸风间隙，当电机带动风叶旋转时，冷风从所述吸风间隙吸入，对所述电机的轴进行冷却。

可选地，所述发热单元包括电热丝、电热丝盘架、接线柱，所述电热丝盘架开设有通风槽，所述电热丝安装在通风槽内；所述接线柱一端与电热丝通过导电方式连接，另一端穿过所述炉腔后与所述控制单元通过导线连接；所述控制单元8包括风力调节模块与温控模块。

可选地，所述炉腔包括炉腔内壁、炉腔外壁、炉腔盖；所述炉腔内壁构成所述炉腔的内腔，所述内腔是空气灶加热锅具或食物的空间；所述炉腔内壁、炉腔外壁及炉腔盖共同构成所述炉腔的外腔，所述发热单元设置在外腔中；所述炉腔内壁与炉腔外壁的顶部及底部连通；还包括风叶壳、导风轮，所述风叶壳设置在所述炉腔内壁或炉腔盖上，所述风叶设置在风叶壳内，所述导风轮设置在风叶壳的出风侧；所述炉腔盖设置在所述炉腔的底部，所述电机安装在炉腔盖上，电机轴穿过所述隔热层和炉腔盖后与风叶连接；还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述发热单元的出风通道上。

可选地，还包括内腔排水管、外腔排水管、单向排水装置；所述内腔排水管设置在所述炉腔内壁上，所述外腔排水管设置在所述炉腔盖上，所述内腔排水管利用外腔排水管的空间进行排水；所述单向排水装置设置在外腔排水管的出水通道上，防止从外腔排水管吸入大量空气。

可选地，所述外壳包括上壳、底盖，所述底盖设置有通风槽，所述通风槽的一端设有排气孔，上壳与底盖装配后使所述电机处于通风槽中；所述底盖上还设有进气孔，所述进气孔的位置使进入外壳中的空气流经所述控制单元；还包括冷却风扇，所述冷却风扇的吸风口与控制单元所在的空间连通，所述冷却风扇的出风口与所述底盖的通风槽连通。

有益效果

本发明的一种空气灶，可实现以下有益效果的一个或多个：利用热空气加热及余热回收达到燃气灶一样的火包锅炒菜效果并达到接近电磁炉的节能效果；实现精准控温，温度均匀，不易粘锅、更少油烟，使烹饪更加健康、简单；不挑锅具，实用性更好；可实现烤箱、空气炸锅、电烤架、铁板烧等一系列家电的部分或全部功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是一种空气灶爆炸图

图2是一种空气灶结构示意图一

图3是一种炉膛剖面图一

图4是一种炉膛剖面图二

图5是一种空气灶结构示意图二

图6是一种导风轮结构示意图

图7是一种风机系统结构示意图

图8是一种空气灶结构示意图三

图9是一种空气灶结构示意图四

图10是一种发热单元爆炸图

图11是排水管结构示意图

图12是一种空气灶剖开冷却示意图

图13是一种空气灶底部示意图

图14是一种空气灶结构示意图五

图15是一种空气灶结构示意图六

图16是一种空气灶外观图

图中：

1、上壳2、底盖201、通风槽202、排气孔203、进气孔3、炉腔301、炉腔内壁302、炉腔外壁303、炉腔盖304、内腔排水管305、外腔排水管306、滤网307、角片4、风叶壳5、发热单元501、电热丝盘架502、电热丝503、电热丝6、风机系统601、电机602、风叶603、散热片604、顶杆605、弹簧606、减震垫7、冷却风扇701、吸风口702、出风口8、控制单元9、隔热层10、导风轮11、喷头12、电源13、温度传感器14、单向排水装置15、密封圈16、锅具17、风力调节钮18、温度调节钮

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，任何通过本专利能轻易想到的方案都在本专利的保护范围。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

一种空气灶，包括外壳、发热单元5、控制单元8、隔热层9，还包括炉腔3、风机系统，所述炉腔分隔成内腔与外腔至少两个两端连通的腔体；所述风机系统包括电机601与风叶602，所述风叶设置在所述炉腔中，所述电机设置在所述隔热层9外，所述风叶与所述电机的轴连接；所述发热单元5设置在所述炉腔3的外腔中；所述风机系统从所述炉腔的一端吸入空气，空气流过发热单元后再从另一端进入所述炉腔的内腔中。

如图2、图3及图1所示，由上壳1及底盖2构成空气灶的外壳，这是单灶的一种外壳结构形式，如果把本发明的空气灶除上壳与底盖的其余部分安装在其它灶具中，则对炉灶起支撑与隔电作用的结构都可视之为外壳，比如利用本发明改造成一张取暖桌，则桌面就是外壳，把本发明集成到集成灶中，则集成灶的外壳就是外壳。图2、图3所示的炉腔3为桶状，一端开口用于放置锅具，分隔成了内腔与外腔两个两端连通的空间，以便实现空气在炉腔内的冷热循环，同时也可以实现对发热单元5的电气安全隔离；当然，还有热隔离的作用，防止发热单元5、炉腔3、隔热层9等蓄热后通过空气对流及辐射直接加热锅具，造成调节火力滞后，此处不展开说明，后面有详细介绍。图2与图3中所示的炉腔3，圆锥形空间为内腔，除圆锥形空间之外的为外腔，是一种外腔包围内腔的同心结构；也可以两腔或多腔采用并列结构，一或多个内腔放置锅具，一或多个外腔放置发热单元，内腔与外腔两端连通，使得放置锅具密封了炉腔开口后空气在炉腔内腔与外腔间循环即可，放置锅具的腔视为内腔，其余腔为外腔，因为放置锅具的口一般为炉灶的中心，中心即为内，周边即为外。图3中的箭头指示空气如何在炉腔的内外腔之间循环，这种循环也是放置了锅具才有的效果，如果没有放置锅具，则如图2中的箭头所示，热空气大多会释放到大气中，炉腔吸入的大多是外界冷空气。只要有两个两端连通的腔，不管是同心结构还是并列结构，就可以实现功能，但也可以多个腔，比如在多个发热单元或多个灶眼的情况。

由于炉腔的工作温度高，所以底部与侧面有隔热层9包裹，隔热层可采用玻璃棉、岩棉等耐火保温材料，家用产品要求小巧精致，则可以采用导热系数更底的纳米气凝胶材料，比如二氧化硅纳米气凝胶毡，保温层可以较薄，使空气灶的外观更轻薄精致；当然，采用真空隔热，则效果更好，尺寸更薄，但真空容易失去真空度而失效。发热单元5装配在炉腔3的外腔中，主要是从安全方面考虑，利用炉腔内壁301对其进行了电气隔离，其安装的位置用户不能触碰到，甚至儿童使用铁丝也难以触及，汤水进入炉腔也不能淋到发热单元；当然，安装在外腔中还解决了蓄热导致锅具调温热滞后的好处，像电炉、电陶炉这类灶具就无法像燃气灶一样调温迅速反馈，就是发热单元蓄热直接作用于锅具所致。图2中的发热单元为盘式发热器，这是由炉腔的结构决定的，如果炉腔的内外腔不是同心结构，则可能采用别的发热器结构会更好，任何结构及原理的发热器，只要能满足使用要求，都可以采用，但从优选角度考虑，重量轻、成本低、寿命长的发热器才是更好的，之所以要重量轻，就是考虑蓄热要少，这样空气灶升温快，关机后余热少。

风机系统至少要包括电机601与风叶602才能实现功能，图2中风叶602装配在炉腔的内腔与外腔底部连通的喉部，电机601安装在隔热层9的外面，使之与炉腔热隔离，电机601的轴穿过隔热层和炉腔与风叶602连接。图2中电机安装在炉腔的底部，与风叶同轴，这是一种简易且节省空间的的安装方式，电机也可以安装在炉腔的侧壁，通过齿轮、链条或皮带等把力矩传递给风叶。图2中的箭头为空气灶上没有放置锅具时的气流指示，此时被风叶602吹出的空气散入大气中，如果放置了锅具，则炉腔上面的开口会被密封，则如图8或图3箭头所指示的一样，空气在炉腔的内部循环，除了隔热层散热及空气灶蓄热损失之外，热能将全部传递给锅具，比燃气灶节能很多，如果隔热层做到隔热良好，炉腔、发热单元、风叶等蓄热部分重量尽可能轻，本空气灶的效率将比肩电磁灶。如图2所示，电机601带动风叶602旋转，把空气吹向炉腔3的内腔中，从而在炉腔的外腔中形成负压，空气从内、外腔上面的夹缝中被吸入，被吸入的空气经过发热单元5，如果发热单元5外于工作状态，流过的空气就会被加热，热空气被风叶吹进内腔，如此利用热空气作为媒介进行加热工作。通过控制单元8对电机601与发热单元5进行控制，控制单元8可以是包括多种电子元器件的电路板，可实现对电机转速、发热单元功率、炉腔的温度等参数进行控制；控制单元8也可以仅是一个或多个机械开关，用开关手动控制发热单元5及电机的通断电。即使控制单元8为一个机械开关的简易形式，由于发热单元5电气安全隔离，符合二类电器的安全标准，强制对流的热空气模拟燃气灶火包锅的加热方式，传热效率高，温度均匀，其安全性与使用效果远高于电炉，使用效果也远好于电陶炉与电磁炉，相比两者还不挑锅具的形状与材质。

图1的所示的结构即可以实现本空气灶的基本功能，由机械开关控制发热单元与电机的通断电；没有冷却风扇对外壳内部进行冷却，只要隔热层做得足够厚，则外壳内部会保持合适的温度；只要电机的轴足够长，从风叶传递到电机的热量就会沿途散掉，且可以采用导热差的陶瓷轴，或电机轴与风叶采用隔热方式连接，这样即使不对电机进行冷却，也没有问题；没有温度传感器，通过匹配好发热单元的功率与风叶的风量即可，万一电热丝热负荷过大，就是烧断而已，不会对用户及周边环境造成危险。

为了实现更好的效果，下面介绍空气灶的可选改良方案：

如图3所示为炉腔剖面示意图，给出一种较为优选的炉腔结构，所述炉腔3包括炉腔内壁301、炉腔外壁302、炉腔盖303，所述炉腔内壁、炉腔外壁、炉腔盖可任意两者构成一个整体再与第三者装配成炉腔；也可各自为一个独立零件，三者装配在一起组成炉腔。炉腔内壁301单独围成的空间为内腔，炉腔内壁、炉腔外壁、炉腔盖共同围成的空间为外腔。炉腔内壁、炉腔外壁可用金属皮卷起来焊接成型，或采用拉伸、挤压成型，也可以采用陶泥、耐火土、耐火水泥等耐火绝缘材料浇铸或挤压成型，构成至少两个两端连通的腔，内腔是加热锅具或食物的空间，外腔放置发热元件及其它相关元件。炉腔内壁还可以采用耐高温的玻璃材质，这样发热单元的热辐射可以透过炉腔内壁直接加热锅具或食物；当然，炉腔内壁采用薄的金属材料，也可以把一部分热能传递到内腔中，在风机系统不工作的情况下，炉腔内壁301此时就像一只摆在电炉上的锅，只需通过控制单元8控制发热单元5的功率使外腔中的温度保持在合适范围即可正常工作；此种无需风机系统工作的模式，主要通过自然对流传热，隔着几层热障，加热效率极低，可以用在煨红薯、保温等对火力要求低的用途。炉腔内壁与炉腔外壁可以连接在一起构成一个零件，可以一体成型，比如采用耐火材料挤压或浇铸成型，采用金属板拉伸、冲压成型，也可焊接成型，如图14所示，炉腔内壁与炉腔外壁通过多个角片307焊接在一起构成了一个零件；此零件可与炉腔盖通过螺丝连接，图示中的凸沿为锁螺丝的位置，但也可以通过设置螺丝柱而不要凸沿，也可以采用铆接等方案。炉腔外壁也可与炉腔盖连接在一起构成一个零体，如图4及图15所示，此时两者是一个零件，此时的炉腔盖其实就是零件的底，不是传统意义上的盖，由于实现本发明目的方式很多，难免矛盾，故不拘泥名称，炉腔外壁与炉腔盖连接在一起的工艺与上述相同。炉腔内壁301也可与炉腔盖303组合在一起，此种组合方式电机与风叶壳基准同为炉腔盖，可保证其同心度。当然，此三者也可为独立的零件装配在一起构成炉腔。风叶壳4可与炉腔内壁301一体成型，也可为独立零件与炉腔装配在一起。如图2、图14、图15所示，如为轴流风叶，可不用风叶壳4，风叶壳只有在离心风叶或混流风叶结构中才是必要结构。

从减少蓄热以提高空气灶的升温速度以及减小蓄热损失的角度考虑，炉腔3采用薄壁金属材料制造最合适，比如炉腔内壁与炉腔外壁可采用0.25厚的不锈钢材料制作，为增加强度可以冲压一些凹凸形状，甚至还可以使用更薄的不锈钢，而炉腔盖303由于要安装电机，需要一定的强度与刚度，所以可以采用0.5厚左右的不锈钢片冲压成型，通过冲压加强筋来提高强度。不锈钢材料在800度以下都保持较好的力学性能和抗蚀性能，用于制造炉腔重量轻、蓄热少、寿命长、价格低、加工工艺简单，是一种优选方案。如图4的炉腔剖视图所示，所述炉腔的内腔与外腔上端连通的通道设置有滤网306，所述滤网可以是炉腔的一部分，也可以是独立的零件；所述滤网用于防止异物从此处进入所述炉腔的外腔中，也可防止儿童用铁丝从此处探入而触及发热单元5，滤网孔还可采用遮挡结构。

如图5所示，可增设温度传感器13，所述温度传感器安装在所述发热单元5的出风通道上。如要对炉灶进行精准的温度控制，则需要增加温度传感器，在此种高温环境下，一般可以采用热电偶、红外测温等方式，图中示出的是热电偶。从控制空气灶出风温度考虑，温度传感器13安装在风叶602下边会更好，因为此处是热风汇集处，可采集到各处热风混合后的平均值。但安装在此处一方面容易受到从喷头11掉落的污物影响，另一方面在风机系统故障发生干烧时，不能及时感应到发热单元的温度。所以，综合考虑，可以把温度传感器11安装在发热单元5的下面，通过实际测试测出与喷头11出风温度的温差大小，如果过大，则需要设置在温差较小的位置。当然，也可以采用两个温度传感器，一个感应出风的温度，一个防止干烧。

如图5所示，可增加风叶壳4、导风轮10，所述风叶壳设置在所述炉腔3内腔与外腔的下端连通口，所述风叶602设置在风叶壳内；所述导风轮设置在所述风叶壳出风的一端，所述导风轮利用辐条及斜面引导空气的流向。图5所示的风叶602采混流风叶的结构，所以设置了风叶壳4，风叶壳的斜度是为了让甩到上面的风向炉腔3的内腔流动，其实也可以是直面，这是由于混流风叶中轴流起主导作用，且可以通过风叶壳尾端的收口使挤到四周的风向前压，不像纯粹的离心风叶，必须依靠风叶壳的曲面改变风的流向。风叶壳4可设置在炉腔内壁上，可与炉腔内壁一体成型或分体装配在一起；风叶壳4还可以设置在炉腔盖303上，其底部开孔使空气可吸入即可；总之，风叶壳可以任意方式装配在内、外腔底部相通的位置；导风轮10采用固定或可拆方式安装在风叶壳出风的一端，如采用固定的不可拆的方式，风叶602必须能从风叶壳的小端装入才行，这种方式不利于后期清理，采用便于拆卸的方式更为合理。导风轮10的目的是对风进行导向，旋转的风会在离心力的作用下向周围散开，使之不能集中吹向锅底中心，利用导风轮的辐条可以让旋转的风改为垂直向上吹，而导风轮侧面也可以做成斜面，让风向中心聚拢，通过调节这个面的斜度可以调节风均匀度，还可以在特定的位置增加一些斜面，使风流向设定的方向，通过导风轮，可能做到使锅具受热更加均匀。图6是导风轮的示意图。

如图7至图9所示，还可增加顶杆604、弹簧605、喷头11，所述电机的轴设置为空心轴，所述弹簧装配在电机的空心轴内；所述喷头设置在所述导风轮外，所述喷头沿风叶壳轴线方向可以上下活动；所述顶杆的一端与弹簧连接，另一端与喷头连接。如图7所示，风叶602装配在电机轴上，弹簧605及顶杆604装配在电机轴内；电机轴上还装配了散热片603，用于对电机轴进行散热，如散热片603加工成风叶形状，则在电机旋转时会驱动空气对流，不仅可以对电机轴散热，还可以对电机本体进行散热。电机601上还可增设减震垫606，当电机安装到炉腔3上时，通过减震垫减小电机传递到炉灶的震动。如图8与图9所示，两图中的锅具16的尺寸不同，喷头11在锅的重量及弹簧605与顶杆604的作用下自动调节了高度，从而使喷头与各种尺寸的锅具间都保持合理的距离，保证空气灶加热锅具的效率。当喷头离锅具太远时，气流扩散以及由于文丘里效应导致吸入周边较低温度的空气混合，使到达锅具的空气温度降低或加热不集中，从而降低了效率。顶杆与喷头11接触的那一端磨成球形，或者在顶杆与喷头接触的位置增加一个小圆珠，可采用不锈钢或陶瓷珠，当电机601旋转时与喷头间的摩擦力足够小，防止带动喷头旋转。本结构的作用是根据锅具尺寸与形状自动调节喷头11的高度，可以增加空气灶的加热效率。从能量守恒的角度，除去隔热层的散热损失，发热单元产生的热能都会被锅吸收，所以不管喷头距离锅具远还是近，效率应该是一样的。这个考虑正确但片面，当加热锅具的空气温度变低时，由于传热面积、导热系数都没有变，但锅的内外壁温差减小了，会导致被锅吸收的热能变少，如果发热单元作了同样的功，则意味着从内腔中吸回去的空气温度变高，维持空气灶喷口出风温度一致的情况下，发热单元就必须减小功率，也就意味着空气灶的火力变小了；保持一样的功率加热，则会升温，使电热丝寿命减短，热空气密度更小，风叶在同样的转速下吹出的风量更小，高温使散热增加，使隔热层必须采用更耐温的材料，使风叶的工作环境更加恶劣等等，带来一系列问题。所以，调节喷头的高度是有益的，当然，也可以采用专用锅具则无需设节喷头，也可以采用手动调节。

图8中炉腔3的4个箭头代表空气的流动，当空气灶上放置有锅具时，炉腔开口那一端被锅具密封，此时当空气灶工作时，炉腔内的空气处于内部循环状态，风叶602把热空气吹向锅具，热空气向锅具释放部分热能之后，又从炉腔上面的夹缝中被吸入到外腔中，经发热单元5加热后又被吹向锅具，如此不断循环，除了隔热层散热损失之外，热能只能被锅吸收并传递出去，效率很高。即使锅具与空气灶匹配不严存在间隙，热空气的损失也是非常小的，因为一旦有空气外泄，就必然会导致炉腔气压平衡被打破，形成负压，从而阻止了热空气进一步外泄。经实验验证，650度热空气充分加热锅具后，回收的空气温度还接近450度，所以采用热空气加热的方案，如果没有这种内循环的结构，将效率极低，无法使用。如图2与图5没有放置锅具时，热空气的大部分被释放到空气中，吸入炉腔3的外腔中的大部分是冷空气，但此功能也可以用于烧烤、烘干等。

图8与图9所示，电机601设置在所述风叶602的吸风侧，所述隔热层9及炉腔3的电机轴过孔与轴之间设置有吸风间隙，当电机601带动风叶602旋转时，冷风从所述吸风间隙吸入，对所述电机的轴进行冷却。图9在电机轴的位置画有两个箭头，代表冷空气从此处被吸入到炉腔中，为了保证对轴更好的冷却，在炉腔盖303电机轴过孔的位置还设置了一圈隔热的圆环柱状结构，此柱状结构可以设计成双层，内部可以填充隔热材料，一方面阻止了热空气直接作用于电机轴，另一方面引导冷空气冷却轴的全长，如不设置圆环柱，冷空气一进入炉腔内就扩散与热空气混合，此处吸入的冷空气量很小，不足热空气流量的百分之一，故一混合就高温，伸入炉腔内部的电机轴就不能得到冷却，长期处于高温中，高速旋转容易变形，导致风机系统失效，另一方面通过轴传递到电机本体的热量会增加，损害电机寿命。同时，此圆环柱的高度可以设置到接近风叶，则还可对风叶与电机轴配合的区域进行冷却，使得风叶与电机的连接处处于较低温度，使连接更为可靠。可以通过调节此处的间隙控制吸入冷空气的量，以达到需要的冷却效果。图9中的结构，经过发热单元5加热的空气大部分将从风叶壳外圈就被吸入，这是由于沿风叶直径方向越往外叶片的线速度就越大，压生的负压也越大，且此处结构热空气也是从外往中心流动，于是在这双重因素的作用下，风叶中心空气流量很少，使得电机轴只需微量的冷空气就可以有效冷却，这少量的冷空气几乎不会降低空气灶的热空气温度。能从外面吸入空气，是因为风叶旋转在风叶背面形成的负压所致。如图8所示，在增加了吸风间隙的同时，还可以在电机轴上设置散热片，则对电机轴的冷热效果更好，还可以把散热片加工成风叶的形状，但其风的流向必须向着吸风间隙，否则反而会使吸风间隙不能吸入空气造成反效果。

图10是发热单元5的爆炸图，给出一种发热单元的优选方案，所述发热单元5包括电热丝502、电热丝盘架501、接线柱503，所述电热丝盘架开设有通风槽，所述电热丝安装在通风槽内；所述接线柱一端与电热丝通过导电方式连接，另一端穿过所述炉腔后与所述控制单元通过导线连接；所述控制单元8包括风力调节模块与温控模块。如图所示，电热丝盘架上的圆环槽在厚度方向前后贯通，设置有卡位使电热丝在槽内固定，电热丝焊或压接在接线柱上。如图9所示，接线柱503穿过炉腔盖303和隔热层9，其与炉腔接触的位置有耐高温绝缘层防止漏电。接线柱露出隔热层9的部分与控制单元8通过导线连接，其可以连接控制单元8的开关元件，比如继电器、可控硅等，在极简版本中，也可以直接连接一个手动的机械开关。电热丝盘架可用陶瓷、云母、耐火水泥等耐火绝缘材质制造，主要考虑其强度、密度、比热容、电阻率等，使之蓄热尽可能少，空气灶的升温速度就会更快，关机之后余热也将更少。采用云母片制作质量最轻，蓄热最少，但其耐久性和强度可能不如采用陶瓷制作，需实验验证。发热单元5也不一定要采用电阻丝的方案，只要能把空气加热到适用的温度并具有合适的寿命与成本，都可以采用，比如碳纤维、陶瓷发热器、氮化硅加热片、高频加热等，但综合考虑，目前性价比最高还是电阻丝。如图16所示，空气灶的操作面板设置有风力调节钮17和温度调节钮18，相应的，控制单元8必须设置调节温度与风力的模块，可以实现空气灶双参数控制，温度调节既可以通过直接调功率来实现，又可以通过调节温度设定值由控制单元自动根据温度调功率，但后者需要有温度传感器才能实现。可调节温度非常重要，空气灶可以从几十度到650度以上任意精准调温，非常利于各种烹饪工况，使烹饪更为简单和健康，可在实现与燃气炒菜一样的口感时减少90％以上的油烟，对于更在乎健康的人群，甚至可以通过调低温度实现几乎无油烟烹饪。而燃气灶只能调火力大小而不能调温，调小火力只是火苗小了，火苗接触的位置同样是高温，故用最小火力煎炸也会焦，火苗燎到的锅中心油烟还大，只有通过多加油利用对流把温度散开才可以，但费油且不健康。对于初学下厨的人来说，使用燃气灶或电磁炉这些灶具，煎个鸡蛋都可能烧焦，学会看火候需要长时间实践；而可精准控温的空气灶却不同，只需根据说明设置好温度，至少不担心糊菜，比如炒花生米，把温度设置到250左右，甚至都不用翻炒就能达到颇有经验的人利用传统炉灶才能达到的效果。用燃气灶炒菜，根据锅中食物的火候来适时调节火力大小需要经验，但反应迅速很好调节，但像电炉、电陶炉由于炉灶的炉芯及玻璃面板本身蓄热，调节火力有一个滞后的过程，其滞后的时间由炉灶蓄热的量来决定，往往需要30秒甚至更多的时间才能达到设置的火力，所以电炉与电陶炉调节火力不能像燃气灶或电磁炉一样如反应迅速，哪怕经验丰富，炒菜的火候都不好掌握。本发明的空气灶虽然也要蓄热，但通过调节风力大小来调节火力，就如燃气灶一样没有滞后了。这是由于空气灶恒温，调小或调大风量时会自动调节功率以让热空气保持在设定值，温度不变，但空气流量变了，吹向锅具或食物的总体热量就变了，这与燃气调节火苗大小一样。如果空气灶也像电陶炉或电炉一样，是通过调节功率或温度来调节火力，则一样会滞后，比如现在温度650度，要把火力一下降到一半以下调到300度，则空气灶的发热单元、炉腔外壁、炉腔盖、隔热层等都要从650度都要降到300度，这些部件蓄的热量释放出来是能支撑一段时间的，温度是缓慢下降的，哪怕发热单元的功率降到零，可能这350度的温差由蓄热提供也能坚持几十秒的时间才最终达到想要的火力，而通过调节风力大小则不同，虽然这些部件也蓄了这么多热，但在一样的温度下处于热平衡，蓄的热些热不会释放。极端情况，如果关闭了风机系统，蓄热还是要往外传递，但由于主要的蓄热部件隔着炉腔内壁303，依靠自然对流通过多层热障再到锅具上，单位时间传递的热能少，与电炉和电陶炉是完全不同的。如果控制单元8仅有风力调节、温度调节、功率调节这三者中一种功能，甚至以上都不需要，也能实现本发明的部分目的，但不全面。比如仅能调节风力，则仅可以达到燃气灶的使用效果，严重降低了空气灶的烹饪能力；如仅能调节功率或温度，又存在热滞后，且在烧烤或煨制等功能时风力过大而导致温度上不来、食物脱水烤干了等问题；既能调温又能调风力大小才能充分发挥空气灶优势。可以通过按钮或触摸屏调节温度与风力，但通过旋钮调节更为快速，也更符合用户习惯，如图16所示，操作面板上设置了风力调节钮和温度调节钮。

如图3至图9所示，所述炉腔包括炉腔内壁301、炉腔外壁302、炉腔盖303；所述炉腔内壁构成所述炉腔的内腔，所述内腔是空气灶加热锅具或食物的空间；所述炉腔内壁、炉腔外壁及炉腔盖共同构成所述炉腔的外腔，所述发热单元5设置在外腔中；所述炉腔内壁与炉腔外壁的顶部及底部连通；还包括风叶壳、导风轮，所述风叶壳设置在所述炉腔内壁或炉腔盖上，所述风叶设置在风叶壳内，所述导风轮设置在风叶壳的出风侧；所述炉腔盖设置在所述炉腔的底部，所述电机安装在炉腔盖上，电机轴穿过所述隔热层和炉腔盖后与风叶连接；还包括温度传感器13，所述温度传感器安装在所述发热单元的出风通道上。图3所示，炉腔内壁301围成的圆锥面为内腔，内腔的两头都是开放的，大端用于放置锅具，而小的那一端与外腔连通，使外腔中的热空间可以进入；内腔也可以是圆柱或台梯等形状，只是锥面空间利用率更高，在满足放置锅具的空间时可把更多的空间留给外腔，安装发热单元有更多的空间；结合图8，热气流从喷头11喷入内腔中，加热放置在内腔上的锅具16或食物，凹陷进去的内腔可以安放圆底的锅具，也可以容纳用于烘烤的食材，比如红薯、土豆等；如只考虑使用平底锅具，而特意把内腔设置浅，使之看起来不像一个腔，但只要架设锅具后，喷到锅具上的热空气又通过风机系统被吸回炉腔的外腔中，如此循环工作，则也完全属于本发明的保护范围，风叶602吹出的风与锅具之间一定还有一定容积的空间，可以视之为内腔，只是很浅而已。图3中除去内腔空间外都属于外腔，它是由炉腔内壁、炉腔外壁及炉腔盖共同围成的空间，外腔与内腔的顶部和底部都是连通的，如图3中的箭头指示，使得热空气可在这两个腔中循环流动。风叶壳与导风轮及电机与风叶等结构与安装在前面已经介绍，在此不赘述。

如图4和图11所示，还可以增加内腔排水管304、外腔排水管305、单向排水装置14；所述内腔排水管设置在所述炉腔内壁301上，所述外腔排水管305设置在所述炉腔盖303上，所述内腔排水管利用外腔排水管的空间进行排水；所述单向排水装置设置在外腔排水管的出水通道上，防止从外腔排水管吸入大量空气。如图4所示，炉腔内壁301与风叶壳之间构成了一个圆环形的槽，当装配了导风轮与喷头时，此槽的深度增加，内腔排水管304就设置在此槽的最底部，便于排水。外腔水排管305也设置在炉腔盖的最底部，为减少排水管占用的空间以及减少排水口的数量，内排水管304的出水口正对着外腔排水管的进水口，内腔排水管的水通过外腔排水管排出。当空气灶工作时外腔排水管的进水口位置处于负压状态，热空气不会从排水管溢出，但处于负压状态会从外面吸入冷空气，所以在外腔排水管的出水通道上设置单向排水装置14。图11中的单向排水装置就是一块能绕轴旋转的薄片，其在重力作用下处于垂直状态，排水口被关闭，就算密封不严实也仅能从此处吸入微量空气，对空气灶没有影响。当有水排出时，单向排水装置14在水流的动能及重力势能的双重作用下打开进行排水。单向排水装置可以是其它单向阀结构，但要求打开的力度小及打开的空间大才行，比如单向膜片阀就是可行的。内腔排水管304的入口还可以设置滤网，防止大颗粒的杂物进入。

如图9、图12、图13所示，给出一种可行的外壳及冷却结构。所述外壳包括上壳1、底盖2，所述底盖设置有通风槽201，所述通风槽的一端设有排气孔202，上壳与底盖装配后使所述电机处于通风槽中；所述底盖上还设有进气孔203，所述进气孔的位置使进入外壳中的空气流经所述控制单元8；还包括冷却风扇7，所述冷却风扇的吸风口701与控制单元所在的空间连通，所述冷却风扇的出风口702与所述底盖的通风槽201连通。如图13所示，底盖2上设置通风槽这个凸起的形状，一方面是为了减薄整个灶具的厚度，使视觉效果更好，另一方面是集中冷却风扇7的风力冷却电机601。对于功率较大的电磁炉或电陶炉，都采用两把甚至两把以上的冷却风扇对炉灶内部进行冷却，它们的做法只在于让炉灶内部有更大流量的空气流动，而没有更科学规划冷风的路径。其实只需对用户需要触摸的操作面板、控制单元、电源、电机这些部件进行冷却即可，如果能规划好空气的流动路径，则仅需一把冷却风扇即可。冷却风扇可以采用轴流风扇，但由于内部零件的阻碍，故采用离心式涡轮风扇，效率更高，风压更大，且可以改变空气的流向。如图12所示，冷却风扇7的吸风口701位于控制单元8、电源12所在的空间，由于热空气密度更低会往上升，所以吸风口延长到空间的顶部才能有效的把整个空间的热空气吸走。底盖2在控制单元8及电源12所在的位置开设有进气孔203，进气孔的位置最好集中在散热片及发热量大的元件的位置，外界的冷空气从此处被吸入，第一时间冷却了电子元器件，然后被冷却风扇7吸入，吹向电机601，再从底盖通风槽的排气孔202排出。此种结构对冷却的部位有所取舍，明确了冷却气流的路径，对元器件该用吸风冷却还是吹风冷却都根据其特性做了安排，比如电机所在的位置必须要用较高流速的空气集中冷却，就让其处于冷却风扇的出风口。本结构减少了冷却风扇的使用，具有一定的实用价值。

图1是空气灶的爆炸图，可以看到各主要部件的立体效果，结合本图便于理解空气灶的结构。

实施例二

如图14所示，风叶602安装在炉腔3的外腔中，处于发热单元5的进风侧，风叶把空气吹向发热单元，经发热单元加热后从炉腔的内腔底部喷出。此种结构的风叶外径大，可以低转速实现大风量，对于噪音与电机寿命都有好处。如图14所示，此风叶连接电机的中心圆盘挡住了风流向内腔的路径，所以需要在风叶中心圆盘上开设孔洞以辐条连接，但高速旋转时，辐条就相当于构成了一个实体，就比如风扇，乒乓球可以从静止时的风叶间隙穿过，一旦风扇旋转起来，就无法再穿过去了，除非足够快才有机率。空气分子也如一个个小小的球，只有当风速足够快时才能部分穿过，此时有一个矛盾，要增加风速就必须要增加风叶602的转速，转速一高中心圆盘的辐条转速也更快，空气需要更快的速度才能部分通过，两相抵消，没了用处。所以图14中的结构只是示意图，用于说明风叶也可以安装在外腔中。为避免上述情况，风叶可以设计成杯状，风叶在杯壁内部周向分布，发热单元5也安装在杯内，就规避了上面的问题，发热单元电源连线可以沿炉腔内壁引出，避开旋转的风叶。图14没有风叶壳，也没有喷头，仅需在炉腔内壁底部设置孔洞通风即可，也可设置网孔防止大颗粒掉入外腔中。实施例一中不与本实施例风叶安装方式相冲突的特征，本实施例均可采纳。

实施例三

如图15所示，图中的箭头用于指示炉腔3中空气如何流动，与前两个实施例热空气从所述炉腔3的内腔底部喷出不同，本实施例的热空气从内腔的上部喷出，热空气与锅具完成热交换后从内腔的底部吸入到外腔中。炉腔内壁301的上部开设了出风孔，为防止水从此处进入，所以开设出风口的位置做成了垂直面，为更有效防水，可以在顶部设置延伸的遮挡，就如同图2、图8、图9所示的一样中，上壳1放置锅具的延伸斜面遮住了炉腔3上面的缝隙。此实施例的好处在于空气的流向与其自然对流的方向是一致的，比如经过发热单元5加热后温度升高，密度变小，气流向上流动；喷到内腔中与锅具换热后温度下降，密度变大，空气向下沉；符合自然对流的方向，风叶602就不需要额外作功来克服这种自然对流的力，反而额外增加了驱动空气流动的作用力。但这种结构可能导致锅具中心温度还没有边沿温度高，不过可以通过调节炉腔空气出口的位置与方向来改善，且在一些商用灶的场合这个问题也不在乎，比如食堂炒大锅菜，菜量大，边沿温度高反而成了优势，如果边沿温度低了，则需要加大翻炒的力度和频率才能使菜热得均匀，所以此种方式，在某些特定场合有其实际价值，且通过出风口的改进，可能也能实现实施例一中的加热效果。

图15中画出的是轴流风机的结构，还可以采用离心风机，离心风机风叶壳的吸风口与炉腔内壁底部连接，如采用图中圆盘式的发热单元，离心风机的出风口如对着直吹，由于发热单元面积太大，而风机的出风口面积又小，不可能给发热单元均匀提供气流；所以离心风机的出风口可不直接对准发热单元，而是通过对炉腔的外腔施加风压使空气较均匀的流过发热单元，由于离心风机的出风压力大，是可以给整个外腔提供足够大的压力的。如果把发热单元面积做小，不采用这种大圆盘式结构，当其迎风面积与离心风机的出风口相差不大时，则可以直接对着发热单元吹风。无论是轴流风机还是离心风机，都是成熟技术，所以略去离心风机方案的附图。

在不相冲突的情况下，实施例一中的结构与方案本实施例均可采纳。像实施例一中的导风轮、喷头、喷头伸降等虽然不冲突，但用在此种风叶结构中不能带来有益效果；而炉腔的制作方法、发热单元、控制单元、电机冷却等等特征，则可以采用完全相同的方案，在此不再赘述。

上述几个实施例并不能穷尽所有的结构与方法，上述所有方案的组合以及任何通过本发明能轻易想到的方案，均是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空气灶，包括外壳、发热单元(5)、控制单元(8)、隔热层(9)，其特征在于：还包括炉腔(3)、风机系统(6)，所述炉腔分隔成内腔与外腔至少两个两端连通的腔体；所述风机系统包括电机(601)与风叶(602)，所述风叶设置在所述炉腔中，所述电机设置在所述隔热层(9)外，所述风叶与所述电机的轴连接；所述发热单元(5)设置在所述炉腔的外腔中；所述风机系统从所述炉腔的一端吸入空气，空气流过发热单元后再从另一端进入所述炉腔的内腔中。

2.根据权利要求1所述的一种空气灶，其特征在于：所述炉腔(3)包括炉腔内壁(301)、炉腔外壁(302)、炉腔盖(303)；所述炉腔内壁、炉腔外壁、炉腔盖可任意两者构成一个整体再与第三者装配成炉腔；也可各自为一个独立零件，三者装配在一起组成炉腔。

3.根据权利要求1所述的一种空气灶，其特征在于：还包括温度传感器(13)，所述温度传感器安装在所述发热单元(5)的出风通道上。

4.根据权利要求1所述的一种空气灶，其特征在于：还包括风叶壳(4)、导风轮(10)，所述风叶壳设置在所述炉腔(3)内腔与外腔的下端连通口，所述风叶(602)设置在风叶壳(4)内；所述导风轮设置在所述风叶壳出风的一端，所述导风轮利用辐条及斜面引导空气的流向。

5.根据权利要求4所述的一种空气灶，其特征在于：还包括顶杆(604)、弹簧(605)、喷头(11)，所述电机(601)的轴设置为空心轴，所述弹簧装配在电机的空心轴内；所述喷头设置在所述导风轮(10)外，所述喷头沿风叶壳轴线方向可以上下活动；所述顶杆的一端与弹簧连接，另一端与喷头连接。

6.根据权利要求1至5任意项所述的一种空气灶，其特征在于：所述电机(601)设置在所述风叶(602)的吸风侧，所述隔热层(9)及炉腔(3)的电机轴过孔与轴之间设置有吸风间隙，当电机带动风叶旋转时，冷风从所述吸风间隙吸入，对所述电机(601)的轴进行冷却。

7.根据权利要求1至5任意项所述的一种空气灶，其特征在于：所述发热单元包括电热丝(502)、电热丝盘架(501)、接线柱(503)，所述电热丝盘架开设有通风槽，所述电热丝安装在通风槽内；所述接线柱(503)一端与电热丝通过导电方式连接，另一端穿过所述炉腔后与所述控制单元(8)通过导线连接；所述控制单元8包括风力调节模块与温控模块。

8.根据权利要求1所述的一种空气灶，其特征在于：所述炉腔(3)包括炉腔内壁(301)、炉腔外壁(302)、炉腔盖(303)；所述炉腔内壁构成所述炉腔的内腔，所述内腔是空气灶加热锅具或食物的空间；所述炉腔内壁、炉腔外壁及炉腔盖共同构成所述炉腔(3)的外腔，所述发热单元(5)设置在外腔中；所述炉腔内壁与炉腔外壁的顶部及底部连通；还包括风叶壳(4)、导风轮(10)，所述风叶壳设置在所述炉腔内壁或炉腔盖上，所述风叶(602)设置在风叶壳内，所述导风轮设置在风叶壳的出风侧；所述炉腔盖设置在所述炉腔的底部，所述电机(601)安装在炉腔盖上，电机轴穿过所述隔热层(9)和炉腔盖后与风叶(602)连接；还包括温度传感器(13)，所述温度传感器安装在所述发热单元(5)的出风通道上。

9.根据权利要求8所述的一种空气灶，其特征在于：还包括内腔排水管(304)、外腔排水管(305)、单向排水装置(14)；所述内腔排水管设置在所述炉腔内壁上，所述外腔排水管设置在所述炉腔盖上，所述内腔排水管利用外腔排水管的空间进行排水；所述单向排水装置(14)设置在外腔排水管的出水通道上，防止从外腔排水管吸入过量空气。

10.根据权利要求1所述的一种空气灶，其特征在于：所述外壳包括上壳(1)、底盖(2)，所述底盖设置有通风槽(201)，所述通风槽的一端设有排气孔(202)，上壳与底盖装配后使所述电机(601)处于通风槽中；所述底盖上还设有进气孔(203)，所述进气孔的位置使进入外壳中的空气流经所述控制单元(8)；还包括冷却风扇(7)，所述冷却风扇的吸风口(701)与控制单元(8)所在的空间连通，所述冷却风扇的出风口(702)与所述底盖的通风槽连通。