WO2011011964A1 - 一种火焰模拟装置 - Google Patents

Description

一种火焰模拟装置

技术领域

本发明涉及一种用于仿真电壁炉的火焰模拟装置，尤其涉及一种能模拟出燃烧时火 苗在仿真燃烧物上四处窜动的逼真效果的火焰模拟装置。 背景技术

在欧美国家的家庭装饰中， 大多都安装有取暖用的壁炉， 但随着国际社会对能源、 环保提出越来越高的要求， 真实的壁炉逐步地被仿真电壁炉取代。 由于仿真电壁炉采用 火焰模拟技术，并不需要点燃真正的燃料， 能减少环境污染、保持生态平衡，安装简便、 使用清洁卫生， 目前， 在国内欧式的家庭装修风格中， 十分流行。

仿真电壁炉和仿真取暖炉的核心技术是火焰模拟装置， 如专利号为

ZL200410093443.6(公告号为 CN100367326C)的中国发明专利 《能模拟真实火焰效果的 火焰仿真装置》就公开了一种火焰模拟装置。 该装置包括设置在装置前部的仿真炉膛、 位于仿真炉膛后面的成像屏、位于仿真炉膛下面和后侧的光源、位于成像屏和后侧光源 之间的火焰图象发生装置，火焰图象发生装置包括一透明的凹凸不平的聚光筒和形成一 堆火焰的外部轮廓的挡光罩， 聚光筒内充满水或相应其他透明液体， 并由电机拖动绕轴 向转动。 工作时， 光源透过聚光筒以及里面的水而投射到挡光罩上， 而挡光罩上的火焰 状缺口只允许部分光线通过并照射到成像屏的背面上，从而在成像屏的正面上可以看到 一堆火焰的外部轮廓， 由于聚光筒不断转动， 位于聚光筒内的水会不断波动、 晃动， 如 此， 透过水以及聚光筒的光线经过折射和聚焦产生不均匀的光线， 成像在成像屏上的光 线就会浮动而模拟出动态火焰效果。

该火焰模拟装置中， 光源是透过挡光罩中火焰外部轮廓形状的缺口， 而挡光罩上的 缺口形状固定， 使得火焰外部轮廓类型单一， 因而， 最终呈现在使用者眼前的位于成像 屏上那堆火焰， 其形状也始终不能变化； 并且， 由于成像屏均为平面， 一堆火焰的模拟 燃烧状态展现在成像屏上， 火焰模拟图像立体感较差， 加之火焰轮廓始终固定， 使得火 焰形态不够逼真，模拟不够真实，不能模拟火焰忽大忽小、忽上忽下、忽明忽暗的形态， 特别是不能模拟出燃烧木炭而产生的幽幽的、 四处窜动的火苗的形态。

另一方面， 由于模拟火焰图像均是成像于平面状的成像屏上， 使用者需透过成像屏 才能看到模拟图像， 光线穿过成像屏会使光线强度损失较大， 在光源采用普通白炽灯泡 或普通 LED的情况下， 模拟火焰图像的亮度非常有限。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状而提供一种火焰模拟装置，其模 拟火焰立体感强、 亮度好， 且形状大小变换多样， 形态更为逼真， 能模拟出那种火苗在 仿真燃料上四处窜动、 跳跃的动态效果。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该火焰模拟装置，包括外壳和设置 在外壳内的下列部件：

位于外壳前侧的模拟炉膛， 其包括仿真燃料床以及仿真燃料；

位于外壳后侧的至少一个光源；

位于光源上方或下方的透光筒， 该透光筒内设置有能波动的液体；

位于模拟炉膛和光源以及透光筒之间的成像屏；

其特征在于：所述光源为激光束，所述成像屏为一半透的单向镜面玻璃或采用半透 明材料。

本发明的火焰模拟装置的模拟原理如下- 工作时，激光束透过透光筒及其里面波动中的液体后，产生一定程度的折射、透射、 反射、散射，而在成像屏背面上形成火焰模拟图像， 由于光束会经过不断波动中的液面， 产生的图像会不断变形， 忽大忽小、 忽上忽下、 忽左忽右、 忽明忽暗， 模拟出火焰不断 窜动、 跳跃的动态效果； 同时， 由于该成像屏采用半透的单向镜面玻璃或半透明材料， 在该成像屏的正面， 使用者看不到位于成像屏背后的透光筒等装置， 但由激光产生的动 态火焰模拟图像却能透过半透的单向镜面玻璃或半透明材料而被人们所观察到， 也即， 呈现在使用者面前的就是位于模拟炉膛中仿真燃料上方的动态火焰模拟图像。

在透光筒位于光源下方的情况下，光线照射在透光筒内的液面反射后，照射在成像 屏的背后， 从而实现火焰模拟图像的形成。

本发明解决上述技术问题所采用的另一种技术方案为：该火焰模拟装置，包括外壳 和设置在外壳内的下列部件：

一模拟炉膛， 其包括仿真燃料床以及仿真燃料；

至少一个光源；

透光筒， 该透光筒内设置有能波动的液体；

位于模拟炉膛后侧的成像屏；

其特征在于： 所述光源为激光束、并位于外壳前侧的顶部， 所述透光筒位于光源的 下方后侧。

该技术方案的火焰模拟装置， 其工作原理同上述原理类似， 但， 激光束产 的火焰 模拟图像直接成形在成像屏的正面， 因而外壳的后侧壁可以直接充当该成像屏。

所述透光筒釆用透明或半透明材料， 如塑料、玻璃等。透光筒的形状可以制作成圆 柱状或长条状或球状等等， 但优选地， 所述透光筒的外表面可以具有不规则的凹槽或凸 起， 以使模拟的火焰图像具有较强上下跳跃的动态效果。

所述透光筒里面的液体可以采用水。

为使模拟的火焰图像具有多个火苗， 所述光源以采用多个激光束为佳， 并且， 多个 激光束沿成像屏的设置方向间隔设置， 且前后位置错落不齐， 比如， 多个激光束排成一 排且前后位置不是完全对齐， 如此， 就会产生多个位置不均一的火苗。

为配合多个激光束，所述透光筒由两个非同轴安装的圆柱形瓶体连接而成，透光筒 的轴向大致与成像屏的设置方向相同， 也即与多个激光束的排列方向大致相同， 使火苗 出现的位置接近随机， 保证模拟得到的火焰图像更加跳跃、 飘逸、 闪烁。

优选地， 所述模拟炉膛还可以包括设置在仿真燃料下方的 LED发光体， LED发光 体以采用红光为佳， 以使工作时仿真燃料看上去像燃烧中的木炭。

所述透光筒内能波动的液体可以采用以下两种方式实现：

第一种， 所述液体不完全充满透光筒， 也即， 透光筒内保留有一定空间的空气， 并 且， 透光筒由一电机驱动其不断转动， 造成其里面的液体自然的波动；

第二种，所述液体不完全充满透光筒，所述透光筒通过一输出端为曲柄的电机而作 直线往复运动， 具体地， 透光筒上连接有一连杆， 电机的曲柄与该连杆端部传动连接， 在电机的驱动下， 曲柄会带动连杆继而驱动透光筒作来回的直线往复移动， 从使透光筒 内的液体产生波动。

与现有技术相比， 本发明的优点在于： 通过激光束的运用， 利用激光束方向性强、 亮度极高、 相干度高、 能量密度大等特点， 透过透光筒的光线最终在成像屏上形成大小 变换多样、 上下跳跃不停的动态火焰模拟图像， 具有意想不到的效果， 模拟火焰如同真 实火焰一般， 具有飘逸的效果， 而且会随机窜动、 跳跃、 闪烁， 位置不一、 立体感非常 强， 亮度也很好， 燃烧状态非常逼真， 大大提高了整个仿真电壁炉的真实感， 可广泛用 于各种场合。

同时， 本发明的火焰模拟装置结构简单， 生产成本低廉， 非常便于工业化生产。 附图说明

图 1为本发明实施例一的结构示意图。

图 2为本发明实施例一去掉外壳后的结构示意图。

图 3为图 2从后侧看的结构示意图。

图 4为本发明实施例二的结构示意图。

图 5为本发明实施例二的剖视图。

图 6为本发明实施例二中透光筒的移动驱动装置的结构示意图。 具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

如图 1、 图 2、 图 3所示， 为本发明的一个优选实施例， 该火焰模拟装置， 包括外 壳 1和设置在外壳 1内的下列部件：

位于外壳 1前侧的模拟炉膛 2，该模拟炉膛 2包括设置在外壳 1内侧底部的仿真燃 料床 21、仿真燃料床 21上的仿真燃料 22以及设置在仿真燃料 22下方的一排 LED发光 体 23;

设置在模拟炉膛 2后侧的成像屏 6， 该成像屏 6为一半透的单向镜面玻璃； 位于外壳 1后侧的光源 3，该光源 3由多个激光束沿成像屏 7的设置方向排列而成， 在本实施例中， 为六个， 这六个激光束间隔不均、 且前后位置错落不齐， 以使火焰模拟 图像中的各火苗左右、 上下位置都不均匀， 使火苗接近随机产生的动态效果；

位于光源 3上方的透光筒 4， 该透光筒 4内设置有能波动的液体。

其中， 激光束可以简单地采用红色激光， 也可以根据实际模拟火焰颜色而由红色、 蓝色、 绿色三色激光组合使用；

透光筒 4由两个非同轴安装的圆柱形瓶体 4a相连而成，每个圆柱形瓶体 4a的外表 面具有多条不规则的凹槽 41， 在本实施例中， 瓶体 4a上的凹槽 41呈流线型、 并沿瓶体 4a的轴向设置， 两个圆柱形瓶体 4a前后位置略微错开， 使两者的中心线不完全平行， 每个圆柱形瓶体 4a的外侧端部具有延伸轴 42，各延伸轴 42相对外壳 1定位、并可自由 转动， 从而使每个圆柱形瓶体 4a横卧地固定在成像屏 6的背后；

其中一个圆柱形瓶体 4a的延伸轴与电机 8的输出轴传动相连， 而每个圆柱形瓶体 4a内灌有液体， 液体不完全充满瓶体 4a， 使瓶体 4a内保留有一定的空气， 液面大致位 于透光筒 4中部附近的位置， 如此， 在电机 8的带动下， 两个圆柱形瓶体 4a进行非同 轴转动， 继而使每个圆柱形瓶体 4a内的液面产生幅度大、 非均衡的波动， 从而获得或 闪烁或飘逸或四处跳跃的动态火焰模拟效果。

为进一步模拟壁炉， 所述外壳 1内还可以设置电加热器， 使装置具有取暖功能， 该 电加热器可以设置在外壳 1的顶部内侧， 也可以设置在外壳 1中其它合适的位置。 工作时， LED发光体 23从下方照射仿真燃料 22的底部， 使仿真燃料 22表面看上 去像真实的燃烧中火红的木炭；

而多个激光束透过透光筒 4及其里面波动中的液体后，产生一定程度的折射、透射、 反射、 散射， 而在成像屏 6背面上形成火焰模拟图像， 该火焰模拟图像大致位于仿真燃 料 22上方，此时，呈现在使用者面前的就是位于仿真燃料 22上方的动态火焰模拟图像。 实施例二- 如图 4〜图 6所示， 本发明实施例二的火焰模拟装置， 包括外壳 1和设置在外壳 1 内的下列部件：

一模拟炉膛 2， 其包括设置在外壳 1内侧底部的仿真燃料床 21、 仿真燃料床 21上 的仿真燃料 22以及设置在仿真燃料 22下方的一排 LED发光体 23 ;

设置在模拟炉膛 2后侧的成像屏 7，该成像屏 7由外壳 1的后侧壁内表面直接形成; 位于外壳 1前侧顶部的光源 3， 该光源 3由多个激光束横向排列而成；

位于光源 3下方后侧的透光筒 4， 该透光筒 4内设置有能波动的液体 5， 液体 5不 完全充满透光筒 4;

输出端为一曲柄 91的电机 9。

其中， 所述透光筒 4 由一个横卧的瓶体构成， 其在电机 9的驱动下可相对外壳 1 来回移动， 透光筒 4上固定有一连杆 92， 电机 9的曲柄 91与该连杆 92端部传动连接， 在电机 9的驱动下， 使透光筒 4作直线往复移动， 从使液体产生波动。

本实施例的火焰模拟装置的工作方式与火焰模拟图像成像原理与实施例一类似。

Claims

权 利 要 求

1、 一种火焰模拟装置， 包括外壳 (1)和设置在外壳 (1)内的下列部件：

位于外壳 (1)前侧的模拟炉膛 (2)， 其包括仿真燃料床 (21)以及仿真燃料 (22);

位于外壳 (1)后侧的至少一个光源 (3);

位于光源 (3)上方或下方的透光筒 (4)， 该透光筒 (4)内设置有能波动的液体； 位于模拟炉膛 (2)和光源 (3)以及透光筒 (4)之间的成像屏 (6);

其特征在于： 所述光源 (3)为激光束， 所述成像屏 (6)为一半透的单向镜面玻璃或采 用半透明材料。

2、 一种火焰模拟装置， 包括外壳 (1)和设置在外壳 (1)内的下列部件- 一模拟炉膛 (2)， 其包括仿真燃料床 (21)以及仿真燃料 (22);

至少一个光源 (3);

透光筒 (4)， 该透光筒 (4)内设置有能波动的液体 (5);

位于模拟炉膛 (2)后侧的成像屏 (7);

其特征在于： 所述光源 (3)为激光束、 并位于外壳 (1)前侧的顶部， 所述透光筒 (4)位 于光源 (3)的下方后侧。

3、 根据权利要求 1或 2所述的火焰模拟装置， 其特征在于： 所述透光筒 (4)的外表 面具有不规则的凹槽 (41)或凸起。

4、 根据权利要求 3所述的火焰模拟装置， 其特征在于： 所述光源 (3)采用多个激光 束， 并且， 多个激光束沿成像屏 (7)的设置方向间隔设置， 且前后位置错落不齐。

5、 根据权利要求 4所述的火焰模拟装置， 其特征在于： 所述透光筒 (4)由两个非同 轴安装的圆柱形瓶体 (4a)连接而成。

6、 根据权利要求 1或 2所述的火焰模拟装置， 其特征在于： 所述模拟炉膛 (2)还包 括设置在仿真燃料 (22)下方的 LED发光体 (23)。

7、 根据权利要求 1或 2所述的火焰模拟装置， 其特征在于： 所述液体 (5)不完全充 满透光筒 (4)， 并且， 透光筒 (4)由一电机 (8)驱动其不断转动。

8、 根据权利要求 1或 2所述的火焰模拟装置， 其特征在于： 所述透光筒 (4)通过一 输出端为曲柄 (91)的电机 (9)而作直线往复运动，所述液体 (5)不完全充满透光筒 (4)，透光 筒 (4)上连接有一连杆 (92)， 电机 (9)的曲柄 (91)与该连杆 (92)的端部传动连接。