微波等离子体灶具装置

1.本实用新型涉及微波等离子体技术领域，尤其涉及一种具有过热保护和均匀火焰的电火灶具。


背景技术：

2.目前市面最常用的家用和商用灶具是燃气灶。燃气灶的燃料是可燃气体，通过可燃气体燃烧释放的能量来加热食物，可燃气体主要包括天然气，人工煤气，液化石油气等。
3.可燃气体存在易燃易爆炸的缺点，当燃气灶空气供给不足时，还会发生不完全燃烧，产生一氧化碳等有毒气体，对使用人员有很大的安全隐患，并且燃气还存在泄露的可能，一旦出现泄露，就有可能发生剧烈爆炸等安全事故。同时燃气在正常燃烧过程中，还会产生二氧化碳，增加碳排放。
4.近些年来，人们开始研究等离子体灶具，用于尝试代替燃气灶。等离子体灶具仅需消耗电能，便能产生大量的热，并且等离子体灶具在使用过程中不会产生二氧化碳，极大地有利于缓解我国的碳排放问题。
5.现有可参考的申请号为cn201720983376.8的中国实用新型专利申请文件，其公开了一个等离子体灶具装置。其使用的等离子体类型为电弧等离子体，电弧等离子体需要电极才能激发，并且在激发过程中电弧等离子体会持续烧蚀电极，导致灶具的使用寿命不长。且由于电弧等离子体的电极裸露在外面，还有很大的安全隐患。
6.另外，申请号为cn201810936519.9的中国发明专利申请文件，其公开了一种微波等离子体火炉装置。微波等离子体相比于电弧等离子体，无需电极，也没有电极烧蚀的问题，且该微波等离子体灶具所需体积小，使用方便快捷，能够在短时间产生高温。但该技术仍处于初级阶段，设计简单粗陋，其产生的等离子体火炬为单根火炬，高温区域非常集中，加热极其不均匀。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中高温区域集中、加热不均匀等问题，本实用新型提供了一种均匀化、智能化、大功率、高热效率的微波等离子体灶具装置。
8.本实用新型提供了一种微波等离子体灶具装置，包括炉灶面板，还包括：微波等离子体模块，包括微波发生器、微波谐振腔体和放电管，其中，微波谐振腔体固定设于炉灶面板的底部，微波发生器安装在微波谐振腔体的下侧，放电管安装在微波谐振腔体远离微波发生器的一端，放电管内设置有激发区域；电源模块，电连接微波发生器，用于控制输出功率；送气模块，连接放电管，用于向放电管内通入气流。
9.根据本实用新型的实施例，微波等离子体模块为多个，电源模块包括：功率控制器；多个与功率控制器电连接的电源，每个电源与一个微波等离子体模块中的微波发生器电连接，电源用于对微波等离子体模块的供电，功率控制器用于控制电源功率的输出，达到实用便捷、集成化高的有益效果。
10.根据本实用新型的实施例，送气模块包括：气泵；多个并联的流量计，每个流量计与一个微波等离子体模块中的放电管连通，气泵用于产生气体，流量计用于控制气泵输出气体的流量，达到实用便捷、集成化高的有益效果。
11.根据本实用新型的实施例，气泵内的气体为空气、氮气、氩气或者氦气，达到实用便捷、成本较低的有益效果。
12.根据本实用新型的实施例，放电管底部设有进风口，流量计控制的气流通过进风口进入放电管，达到空气更容易与微波等离子体接触产生火炬。
13.根据本实用新型的实施例，微波谐振腔体靠近微波发生器的下侧厚度较厚，微波谐振腔体远离微波发生器的一侧的厚度较薄，实现提高激发成功率的有益效果。
14.根据本实用新型的实施例，多个微波等离子体模块中的放电管沿着周向均匀分布，达到加热均匀的有益效果。
15.根据本实用新型的实施例，放电管为多通放电管，实现加热均匀的有益效果。
16.根据本实用新型的实施例，放电管为石英放电管或陶瓷放电管，达到容易透过微波且耐高温的有益效果。
17.根据本实用新型的实施例，还包括控制模块，控制模块包括：光传感器，设于放电管外侧，用于检测放电管是否形成火炬；热传感器，设于沿周向均匀分布的多个放电管的正中间，用于检测正常工作时锅具的底部温度，保障用户在使用过程中的安全的有益效果。
18.根据本实用新型的实施例，控制模块还包括：继电器，继电器设于炉灶面板内，用于控制微波发生器的开启和关闭，达到保证装置安全的有益效果。
19.根据本实用新型的实施例，控制模块还包括：蜂鸣器和故障指示灯，均设于炉灶面板上，蜂鸣器用于发出报警声，故障指示灯用于故障展示，达到保障用户在使用过程中的安全的有益效果。
20.根据本实用新型的实施例，炉灶面板上放置有多个锅支架，多个锅支架外围设有防风罩，达到减少热量逃逸，提高热效率的有益效果。
21.根据本实用新型的实施例，多个锅支架沿周向均匀分布，达到支撑灶具，便于检测温度和提供热量的有益效果。
22.根据本实用新型的实施例，炉灶面板上还设有旋转旋钮，旋转旋钮与功率控制器连接，通过控制功率控制器控制多个电源输出的功率，达到操作简单，为用户提供良好体验的有益效果。
23.根据本实用新型的实施例，炉灶面板上还设有按钮开关，用于控制继电器的开启和关闭，达到保障用户在使用过程中的安全的有益效果。
24.与现有技术相比，本实用新型提供的微波等离子体灶具装置，至少具有以下有益效果：
25.1、通过设置的微波发生器产生微波，微波经过微波谐振腔体，使得空间电磁场增强，在放电管位置处引发强烈的气体电离从而产生等离子体，形成火焰，使用时，仅需按下按钮开关便可正常工作，旋转旋钮可以调节电源功率大小，且设计一套完整的智能控制和安全模块，保障用户在使用过程中的安全，使用空气作为工作气体，更加方便快捷，能够实现以简单、高效的手段实现高效加热，因此本实用新型非常适合在厨房中使用；
26.2、微波等离子体灶具装置能够加热均匀、实用便捷、安全可靠、功率大、热效率高、
集成化高，仅需通电即可使用，清洁环保，不会产生碳排放，无电极烧蚀，且微波等离子体升温快，在短时间内可以达到较高温度。
附图说明
27.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
28.图1为本实用新型实施例中微波等离子体模块的示意图；
29.图2为本实用新型实施例中灶具上表面的示意图；
30.图3为本实用新型实施例中控制模块输入输出的示意图；
31.图4为本实用新型实施例中的工作流程图；以及
32.图5为本实用新型实施例中控制模块的工作流程图。
33.【附图标记说明】
34.1、微波等离子体模块；2、微波源；3、炉灶面板；11、功率控制器；12、电源；13、微波发生器；14、微波谐振腔体；141、压缩波导；15、激发区域；16、三通放电管；17、进风口；18、光传感器；19、流量计；20、气泵；21、锅支架；22、防风罩；23、热传感器；24、蜂鸣器；25、按钮开关；26、故障指示灯；27、旋转旋钮。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本实用新型。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，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。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实用新型中的具体含义。
38.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
39.图1为本实用新型实施例中微波等离子体模块的示意图。图2为本实用新型实施例中灶具上表面的示意图。
40.请参阅图1及图2，本实用新型实施例中提供了一种微波等离子体灶具装置，包括微波等离子体模块1，其中，微波等离子体模块1包括微波发生器13、微波谐振腔体14和放电管16。炉灶面板3设于微波等离子体模块1的上方。微波谐振腔体14固定设于炉灶面板3的底部，微波发生器13安装在微波谐振腔体14的下侧，放电管16安装在微波谐振腔体14远离微
波发生器13的一端，放电管16内设置有激发区域15。
41.电源模块，电连接微波发生器13，用于控制对微波发生器13功率的输出。
42.送气模块，连接放电管16，用于向放电管16内通入气流，与微波等离子体形成微波等离子火炬。
43.在本实用新型的实施例中，微波等离子体模块1的数量为多个，具体数量本实用新型不做限制，以实际应用为准。
44.具体地，放电管16内设有点火导体，用于激发微波产生微波等离子体。
45.微波等离子体灶具装置还包括电源模块，电源模块包括：功率控制器11，功率控制器11同时控制多个电源12，每个电源12与一个微波等离子体模块1中的微波发生器13电连接，电源12用于对微波等离子体模块1的供电，功率控制器用于控制电源12功率的输出，通过调节功率控制器11，可以同时控制多个电源12的输出功率。
46.具体地，电源12与微波发生器13电连接形成微波源2，微波源2用于产生微波。
47.在本实用新型的实施例中，微波等离子体灶具装置还包括送气模块包括：气泵20，流量计19并联并分别控制一条气路的气流量，每个流量计19与一个微波等离子体模块1中的放电管16连通，气泵20用于产生气体，流量计19用于控制气泵20输出气体的流量。
48.具体地，以流量计19的数量为三个为例，气泵20与三个流量计19之间通过一分三转接头连接，该一分三转接头将气泵20输出的气体分成三道气流，分别进入三个流量计19中，再由流量计19控制气体输出的流量，进而控制等离子体炬的温度分布和形貌特征。
49.在本实用新型的实施例中，气泵20内的气体为空气、氮气、氩气或者氦气等其他可激发等离子火炬的无害气体。
50.在本实用新型的实施例中，放电管16底部设有进风口17，流量计19控制的气流通过进风口17进入放电管16，形成微波等离子体火炬。
51.具体地，微波谐振腔体14内还设有压缩波导141，用于压缩微波。
52.在本实用新型的实施例中，微波谐振腔体14靠近微波发生器13的下侧厚度较厚，微波谐振腔体14远离微波发生器13的一侧的厚度较薄，中间由一段压缩波导141连接，在微波谐振腔体14较薄端内，微波电场幅值最大。
53.在本实用新型的实施例中，多个微波等离子体模块1中的放电管16沿着周向均匀分布，使其可释放均匀的微波等离子火炬，从而实现均匀火焰。
54.在本实用新型的实施例中，放电管16为多通放电管，例如可以为三通石英管，多通放电管能更好增强加热的均匀性，以及分离等离子体火炬。
55.在本实用新型的实施例中，放电管16为石英放电管或陶瓷放电管，或其它易透过微波且耐高温的材料。
56.在本实用新型的实施例中，还包括控制模块，控制模块包括：光传感器18，设于放电管16外侧，用于检测放电管16是否形成火炬。热传感器23，设于沿周向均匀分布的多个放电管16的正中间，用于检测正常工作时锅具的底部温度。本实用新型中的传感器所放位置以及所用数量皆为举例，其他位置和数量都在本实用新型保护范围之内，具体以实际应用为准。
57.在本实用新型的实施例中，控制模块还包括：继电器，继电器设于炉灶面板3内，用于控制微波发生器13的开启和关闭。
58.在本实用新型的实施例中，控制模块还包括：蜂鸣器24和故障指示灯26，均设于炉灶面板3上，蜂鸣器24用于发出报警声，故障指示灯26用于故障展示。
59.在本实用新型的实施例中，炉灶面板3上放置有多个锅支架21，多个锅支架21外围设有防风罩22，用于减少热量逸散，提高热效率。
60.在本实用新型的实施例中，多个锅支架21沿周向均匀分布。
61.在本实用新型的实施例中，炉灶面板3上还设有旋转旋钮27，旋转旋钮27与功率控制器11连接，通过控制功率控制器11控制多个电源12输出的功率。
62.在本实用新型的实施例中，炉灶面板3上还设有按钮开关25，用于控制继电器的开启和关闭。
63.本实用新型以微波等离子体模块1的数量为3个、放电管16为三通放电管16为例，提供了一实施例。
64.微波等离子体灶具装置由微波等离子体模块1、电源模块、送气模块以及控制模块组成，电源模块给微波等离子体模块1通电，微波等离子体模块1产生微波等离子体，送气模块给微波等离子体模块1通入气流形成微波等离子体火炬，控制模块则实现整个灶具装置的智能化控制以及安全保障。
65.电源模块例如包括三个电源12和一个功率控制器11，三个电源12同时和一个功率控制器11相连，同时，一个电源12与一个微波发生器13可组成一个微波源2，微波源2用于产生微波，由于微波等离子体模块1的数量为3个，所以微波源2的数量也为三个。
66.基于数量为3个的微波等离子体模块1，三通放电管16的数量也为三个，三个三通放电管16沿周向均匀排布，使其均匀分布火炬，每个微波源2产生的微波进入微波谐振腔体14内并通过压缩波导141，在三通放电管16内的空间电磁场增强，因此在激发区域15处发生强烈的气体电离，产生微波等离子体。同时，微波等离子体模块1的三通放电管16底部设有进风口17，每个进风口17均连接一个流量计19，三个流量计19并联，基于一分三转接头，气泵20输出的气体被分成三道，由流量计19控制气体流量并输入至进风口17中，结合产生微波等离子体吹出三通放电管16，形成微波等离子体火炬。
67.基于沿周向均匀排布的三通放电管16，三个三通放电管16中间安装有热传感器23，该热传感器23例如为红外测温传感器，测量探头对准正上方，用于监测在正常工作中锅底的温度，用于过热保护，每个三通放电管16的外围还放置有光传感器18，时刻监视等离子体火炬是否在点燃。
68.图3为本实用新型实施例中控制模块输入输出的示意图。
69.如图3所示，本实施例控制模块还包括控制单元，控制单元例如可以为单片机，用于接收本实施例的控制信号，根据该单片机实现对装置的温度检测和过热保护，例如接收光检测信号、过热保护信号等信号，若信号不符合预设值，可控制继电器断开。通过控制继电器的开启和关闭，可进一步控制微波发生器13微波的产生，以及控制故障指示灯26的亮灭和蜂鸣器24的开启和关闭，从而实现对装置的温度检测和过热保护。
70.图4为本实用新型实施例中的工作流程图。
71.如图4所示，本实用新型另一实施例提供了一种微波等离子体灶具装置的工作流程图，包括以下步骤：
72.s1，打开气泵，向放电管内通入气流，并调节气流量至合适值。
73.s2，打开散热风扇，用于给微波发生器降温。
74.s3，按下按钮开关，接通电源，为微波发生器供电，并由点火导体激发微波产生微波等离子体，微波等离子体通过三通放电管分成多个火炬，均匀加热锅底；若等离子体未能正常激发，则断开继电器，过1s后重新闭合。若仍未能激发等离子体，则再重打火一次。若还是未能激发等离子体，则断开继电器，启动蜂鸣器、点亮故障指示灯。
75.s4，通过旋转炉灶面板上的旋转旋钮调节功率大小，通过调节流量计的旋钮调节气体流量的大小。
76.s5，控制模块持续监视灶具的运行状态，如若发生异常情况，控制模块根据程序报警或重复打火等操作。
77.图5为本实用新型实施例中控制模块的工作流程图。
78.如图5所示，综上所述，本实用新型提供的一种微波等离子体灶具装置的工作原理为：
79.按下按钮开关，即继电器闭合，等待1s，激发微波等离子火炬，当光检测模块检测到三通放电管激发出火炬后，红外线测温传感器持续检测锅底温度是否超过预设值，未超过，则表示正常工作；当红外线测温传感器检测锅底温度超过预设值，即断开继电器，表示出现故障，点亮故障信号灯、启动蜂鸣器；当光检测模块未检测到三通放电管激发出火炬，则断开继电器，等1s后重新点火，如此往复，当点火次数超过3次，则判断等离子体无法点燃，断开继电器，表示出现故障，点亮故障信号灯、启动蜂鸣器。
80.应该明白，实用新型的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本实用新型的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于的特定顺序或层次。
81.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。
82.类似地，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
83.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
84.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种微波等离子体灶具装置，包括炉灶面板(3)，其特征在于，还包括：微波等离子体模块(1)，包括微波发生器(13)、微波谐振腔体(14)和放电管(16)，其中，所述微波谐振腔体(14)固定设于所述炉灶面板(3)的底部，所述微波发生器(13)安装在所述微波谐振腔体(14)的下侧，所述放电管(16)安装在所述微波谐振腔体(14)远离所述微波发生器(13)的一端，所述放电管(16)内设置有激发区域(15)；电源模块，电连接所述微波发生器(13)，用于控制输出功率；送气模块，连接所述放电管(16)，用于向所述放电管(16)内通入气流。2.根据权利要求1所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述微波等离子体模块(1)为多个，所述电源模块包括：功率控制器(11)；多个与所述功率控制器(11)电连接的电源(12)，每个所述电源(12)与一个所述微波等离子体模块(1)中的微波发生器(13)电连接，所述电源(12)用于对所述微波等离子体模块(1)的供电，所述功率控制器用于控制多个所述电源(12)功率的输出。3.根据权利要求2所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述送气模块包括：气泵(20)；多个并联的流量计(19)，每个所述流量计(19)与一个所述微波等离子体模块(1)中的放电管(16)连通，所述气泵(20)用于产生气体，所述流量计(19)用于控制所述气泵(20)输出气体的流量。4.根据权利要求3所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述气泵(20)内的气体为空气、氮气、氩气或者氦气。5.根据权利要求3所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述放电管(16)底部设有进风口(17)，所述流量计(19)控制的气流通过所述进风口(17)进入所述放电管(16)。6.根据权利要求1所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述微波谐振腔体(14)靠近所述微波发生器(13)的下侧厚度较厚，所述微波谐振腔体(14)远离所述微波发生器(13)的一侧的厚度较薄。7.根据权利要求2所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，多个所述微波等离子体模块(1)中的所述放电管(16)沿着周向均匀分布。8.根据权利要求7所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述放电管(16)为多通放电管。9.根据权利要求8所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述放电管(16)为石英放电管或陶瓷放电管。10.根据权利要求9所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块包括：光传感器(18)，设于所述放电管(16)外侧，用于检测所述放电管(16)是否形成火炬；热传感器(23)，设于沿周向均匀分布的多个所述放电管(16)的正中间，用于检测正常工作时锅具的底部温度。11.根据权利要求10所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述控制模块还包括：继电器，所述继电器设于所述炉灶面板(3)内，用于控制所述微波发生器(13)的开启和
关闭。12.根据权利要求11所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述控制模块还包括：蜂鸣器(24)和故障指示灯(26)，均设于所述炉灶面板(3)上，所述蜂鸣器(24)用于发出报警声，所述故障指示灯(26)用于故障展示。13.根据权利要求12所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述炉灶面板(3)上放置有多个锅支架(21)，所述多个锅支架(21)外围设有防风罩(22)。14.根据权利要求13所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述多个锅支架(21)沿周向均匀分布。15.根据权利要求11所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述炉灶面板(3)上还设有旋转旋钮(27)，所述旋转旋钮(27)与功率控制器(11)连接，通过控制所述功率控制器(11)控制多个电源(12)输出的功率。16.根据权利要求15所述的微波等离子体灶具装置，其特征在于，所述炉灶面板(3)上还设有按钮开关(25)，用于控制继电器的开启和关闭。

技术总结
本实用新型提供了一种微波等离子体灶具装置，包括炉灶面板，还包括：微波等离子体模块，包括微波发生器、微波谐振腔体和放电管，其中，微波谐振腔体固定设于炉灶面板的底部，微波发生器安装在微波谐振腔体的下侧，放电管安装在微波谐振腔体远离微波发生器的一端，放电管内设置有激发区域。电源模块，电连接微波发生器，用于控制输出功率。送气模块，连接放电管，用于向放电管内通入气流。控制模块，包括光传感器、热传感器、继电器、蜂鸣器以及故障指示灯，用于对微波等离子体灶具装置实现智能控制和安全保护。和安全保护。和安全保护。


技术研发人员：赵学伟 张贵新
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/7/14