УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОКАМИНА С ИМИТАЦИЕЙ ОТКРЫТОГО ОГНЯ

Настоящая полезная модель относится к электробытовым нагревательным приборам, в частности, электрокаминам, с имитацией открытого пламени.
В этой области техники существует достаточно много устройств, предназначенных для имитации горения твердого топлива (WO 02/099338, WO 97/41393). Обычно, для них используют муляжи дров или угля, изготовленные из пластика, и подсвечиваемые снизу источником света переменной интенсивности красного или оранжевого цвета. Конструкция может включать имитацию тлеющей подложки, также изготовленной из пластика, металлическую решетку и т.д. Для усиления эффекта огня за конструкцией могут размещать дисплей с динамическим изображением языков пламени на темном фоне. Для создания визуального эффекта языков пламени используют также полоски красной ткани, колеблющейся в потоках восходящего воздуха от вентилятора. Оптический эффект пламени может создаваться за счет проецирования света на матовый экран через текущие потоки цветной жидкости (EP 1703211) или через взаимно перемещающиеся оптические элементы (GB 2484734). Объемные языки пламени также имитируются путем подсветки красным цветом струй пара от парогенератора (GB 2498329, GB 2502077). Пар может направляться по разным каналам и подсвечиваться разными цветами (US 20100299980).
Дополнительным признаком открытого огня является наличие дыма, который в электрокаминах моделируют с помощью водяного пара (GB 2391933, GB 2402206, GB 2460259, WO 03063664, US 20080028648). В нише за муляжом топлива располагают контейнер с водой, содержащий ультразвуковой испаритель. Образующийся пар направляется вверх и подсвечивается, имитируя, таким образом, дым от горения топлива.
Ближайшим аналогом настоящей полезной модели является патент РФ №2434181 «Электрический очаг». Заявляемое в этом патенте изобретение относится к очагу, имитирующему эффект пламени. Устройство включает: подложку с отверстиями; источник света, создающий эффект пламени; парогенератор, содержащий контейнер с жидкостью, ультразвуковой преобразователь и канал выхода пара; средство образования потока воздуха над поверхностью жидкости, направляющего его в канал выхода; средство образования восходящего потока воздуха от подложки с отверстиями. Поскольку в процессе ультразвукового дробления воды образуется «холодный» пар требуется установка дополнительных средств для управления его потоками, что усложняет в целом конструкцию устройства. Также ограничены возможности в управлении режимами парообразования и его интенсивностью.
Техническим результатом от использования настоящей полезной модели является упрощение конструкции устройства имитации открытого огня с использованием парообразования, при одновременном увеличение его производительности и дополнительным эффектом дезинфекции воздуха в помещении. Дополнительным результатом от использования настоящей полезной модели является расширение спектра воздействий на органы чувств с целью наиболее полной имитации очага с открытым огнем.
Одним из важных отличительных признаков настоящей полезной модели является использование в устройстве для электрокамина с имитацией открытого огня парогенератора с погруженными электродами. Это дает возможность за счет размещения пар электродов создавать точечные источники пара разной интенсивности, что делает имитацию дыма более достоверной. Использование такого парогенератора позволяет в ряде случаев отказаться от дополнительных вентиляторов, источников конвекции (устройств для дополнительного нагрева пара) и т.д., поскольку нагретый (до 60-80°C) пар в самом парообразователе создает естественную тягу. Кроме того, горячим паром может производиться дополнительная дезинфекция воздуха в помещение. Парогенератор с погруженными электродами обеспечивает высокую производительность парообразования, что позволяет создавать достоверную имитацию огня в больших очагах. Дополнительно предоставляется возможность эффективно использовать различные ароматизаторы за счет дополнительного разогрева их паром.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для электрокамина с имитацией открытого огня, включает: муляж топливных элементов; по крайней мере, один источник света, создающий эффект пламени; емкость для жидкости; набор электродов, опускаемых в емкость для жидкости и предназначенных для ее испарения; датчик уровня жидкости.
Обычно для создания эффекта открытого пламени используют несколько источников света. Один или несколько пульсирующих источников света красного или оранжевого цвета подсвечивают муляж топливных элементов, имитируя раскаленные угли. Для имитации языков пламени могут быть использованы различные оптические эффекты: например, изображение пламени формируется на экране дисплея (который в этом случае будет источником света); в другом случае создают изображение языков пламени на экране посредством проекционной системы или подсвечивают экран через оптические элементы, имеющие изменяющуюся во времени и в пространстве оптическую плотность (стробоскопы, вращающиеся отражатели и светофильтры, трубки с текущей окрашенной жидкостью и т.д.). В этом случае образующийся пар имитирует дым, подымающийся от топливных элементов. Экран располагается на задней поверхности устройства, за топливными элементами.
Для объемной имитации языков пламени, может быть использована разноцветная подсветка струй пара. Обычно используются желтый, красный, голубой свет для обозначения разных участков языка пламени. Дым может изображаться рассеянным паром или менее интенсивным, чем «языки пламени», выходом пара в других места. Может быть также использовано сочетание объемной имитации посредством подсветки струй пара и плоского изображения на экране.
Используемые источники света могут быть синхронизированы таким образом, чтобы увеличение яркости подсветки топливных элементов соответствовало изменению изображения языков пламени на экране или яркости подсветки выходящих струй пара. Поверхность экрана может иметь некоторую кривизну для усиления иллюзии объемности пламени. Кроме того, перед экраном могут располагаться различные оптические элементы, искажающие изображение, например, растровые панели.
Работа парообразователя с погруженными электродами основана на том принципе, что вода для бытовых нужд слабоминерализована и обладает некоторой электропроводностью. При прохождении электрического тока между двумя погруженными электродами происходит нагрев воды до температуры парообразования. Количество вырабатываемого пара пропорционально величине тока, что позволяет достаточно просто регулировать интенсивность парообразования. Поскольку вода обладает низкой теплопроводностью, то кипение происходит только в зоне электродов, температура остальной вода в емкости не превышает 40-60°C. Нагретый пар конвекционно поднимается вверх, насыщаясь по мере остывания (визуально создавая эффект сгущения дыма). Испарение жидкости может производиться отдельными парами электродов, погруженными в общую емкость, или могут быть установлены испарительные цилиндры, каждый из которых имеет пару электродов и форсунку для направления пара. Все электроды обычно имеют силиконовую изоляцию и систему контроля минеральных отложений.
В случае необходимости могут быть использованы дополнительные средства для создания направленного потока пара, в частности вентиляторы. Для более полной имитации дыма, пар обычно дополнительно подсвечивают. Источник света могут быть лампы белого света или различных оттенков желтого. Обычно источник света имеет пульсирующий режим работы. Для этих целей может быть использован стробоскоп, выполненный, например, в виде вращающейся отражающей поверхностью с иррегулярной структурой. Емкость жидкости может быть закрыта сверху крышкой с отверстиями для выхода пара. На крышке также может быть расположен, по крайней мере, один контейнер с ароматическим веществом для имитации легкого запаха дыма, горящего дерева и т.д.
Уровень жидкости в емкости регулируется с помощью датчика уровня. Обычно устройство содержит дополнительный резервуар, жидкость из которого поступает в емкость по мере ее расхода на парообразование. Дополнительно в верхней части устройства могут устанавливать дополнительные приспособления для собирания испарившейся жидкости (пароуловитель). Обычно он представляет собой вогнутый экран, соединенный посредством труб с конденсатором. Над экраном располагают вентилятор для создания более интенсивного потока воздуха. Может быть также использована любая другая конструкция пароуловителя, обеспечивающая эффективный сбор пара. Конденсатор обеспечивает фазовый переход пара в жидкость, которая затем поступает в дополнительный резервуар или непосредственно в емкость для жидкости. Охлаждение конденсатора может быть жидкостное или воздушное.
Парогенератор может быть расположен за муляжом топливных элементов, тогда пар поднимается вдоль задней стенки, имитируя дым, или непосредственно под муляжом, в этом случае пар выходит между щелями и отверстиями в муляже, создавая при соответствующей подсветке имитацию языков пламени и дыма. Также парогенератор может располагаться за муляжом, а под муляж выводятся сопла направляющие струю пара в соответствующие отверстия. Отверстия в муляже предпочтительно имеют спиралевидную форму, обеспечивающую вихреобразное истечение пара, что при подсветке дает наибольшее сходство с языками пламени.
Муляж топливных элементов изображает кладку или поленницу дров, горку углей или иных видов твердотельного топлива. Обычно муляж изготавливается из пластика, соответствующего цвета и фактуры. Отдельные участки муляжа могут быть выполнены полупразрачными, что при подсветке снизу производит впечатление раскаленных углей. Дополнительно на муляже могут располагаться локальные, пульсирующие источники света (например, светодиоды) для имитации вспыхивающих искр. В случае, когда емкость с испаряющейся жидкостью располагается под муляжом, его предпочтительно изготовлять полым внутри. Внутренняя полость при этом обычно имеет куполообразную форму, что позволяет создать интенсивный поток пара через щели и отверстия. Полость может также иметь несколько куполов, которые служат для его собирания, в местах расположения отверстий выхода. Выход пара (имитации дыма) через щели в муляже поленьев и между ними придает дополнительную достоверность создаваемой иллюзии. Дополнительные контейнеры с ароматическими веществами в этом случае могут быть установлены (замаскированы) прямо на муляже, обычно в районе выхода пара. Высокая температура пара способствует интенсификации ароматов.
Дополнительно устройство может содержать нагревательные элементы и быть использовано для обогрева помещений. Также в качестве дополнения устройство может содержать акустическую систему, которая воспроизводит как естественные звуки горения огня в очаге (потрескивание дров, гудение воздуха в дымоходе), так и музыку и/или природные звуки (шум ветра, журчание ручья, пение птиц и т.д.).
В этом случае предпочтительно устройство оснастить процессором, управляющим всеми блоками: визуальным (имитирующим раскаленные угли, искры, языки пламени, дым); тепловым (создающим потоки тепла или нагревающим стенки электрокамина); акустическим (передающим различные звуки и музыку); ароматическим (посредством разогрева ароматической субстанции) и т.д. Звуки, связанные с горением огня, предпочтительно синхронизировать с прочими спецэффектами: яркостью подсветки топливных элементов, изображением пламени на экране дисплея, яркостью свечения светодиодов, имитирующих искры, интенсивностью парообразования, интенсивностью нагрева и т.д. Процессор может также управлять выбранными режимами горения, обеспечивая переход с одного из них на другой в определенное время. Например: разжигание очага, разгорание пламени, большой огонь, тлеющие угли и т.п. В такой комплектации заявляемая полезная модель создает полную иллюзию очага с открытым огнем за счет воздействия на все органы чувств человека.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
На Фиг. 1 представлена общая схема устройства для электрокамина с имитацией открытого огня;
На Фиг. 2 представлена схема устройства с проектором пламени;
На Фиг. 3 представлена схема устройства с ЖК дисплеем;
На Фиг. 4 представлена схема выполнения парогенератора;
На Фиг. 5 представлена схема устройства с пароуловителем;
На Фиг. 6 представлена функциональная блок-схема устройства.
Устройство для электрокамина с имитацией открытого огня (Фиг. 1), включает: муляж 1 топливных элементов; источник света 2 для подсветки муляжа снизу и создания эффекта раскаленных углей; парогенератор 3 с погруженными электродами; источник света 4 для имитации пламени и расположенный перед ним оптический элемент 5; источник белого света 6 (или оттенков желтого) для подсветки пара с целью имитации поднимающегося дыма. Свет от источника 6, проходя через пар, может дополнительно создавать игру бликов на задней поверхности 7. Все перечисленные элементы устройства расположены в корпусе 8, который может быть выполненным открытым со стороны наблюдателя или быть закрыт прозрачным окном.
Парогенератор (парообразователь) 3 выполнен по схеме с погруженными электродами и включает емкость для жидкости 9, по крайней мере, одну пару электродов 10, опускаемых в емкость для жидкости и предназначенных для ее испарения; датчик уровня жидкости (на Фигуре не показан). Обычно устройство содержит дополнительный резервуар 11, жидкость из которого поступает в емкость 9 по мере ее расхода на парообразование. Интенсивность ее поступления регулируется автоматическим клапаном 12 по сигналу с датчика уровня. Пар из парогенератора направляется через сопло 14 в полость, образованную в муляже 1 топливных элементов, а затем через щели в муляже выходит наружу отдельными струями. Заполнение полости паров и выход устройства на рабочий режим обычно занимает время от 10 до 40 секунд. В случае необходимости могут быть использованы дополнительные средства 15 для создания направленного потока пара, выходящего через щели в муляже (например, вентилятор).
Для имитации языков пламени используют источник света 4. Обычно используют источник белого света и перед ним в качестве оптического элемента 5 размещают светофильтры оттенков красного, желтого и голубого цветов. При этом сам источник света 4 является пульсирующим или используют вращение светофильтров. Для усиления эффекта порывистости пламени оптический элемент 5 могут также дополнить вращающимся стробоскопом. Оптическая система подсветки работает таким образом, что выходящая через щель струя пара у основания подсвечивается ярко-желтым цветом, в середине красным, а выше голубоватым, создавая иллюзию языка пламени с участками разной температуры.
В верхней части устройства рассеянный пар может подсвечиваться от источника 6 белым или желтоватым цветом, создавая иллюзию дыма.
Задняя поверхность 7 может иметь кривизну или отдельные неровности, что создает дополнительную игру света и придает объемность изображению.
На Фиг. 2 представлена другая схема устройства, выполненная в соответствии с настоящей полезной моделью. Имитация языком пламени осуществляется за счет проецирования соответствующих изображений на экран. Муляж 1 с подсветкой 2 и система парообразования, включающая емкость для жидкости 9 с электродами 10, дополнительный резервуар 11, датчик уровня жидкости (на Фигуре не показан), автоматический клапан 12 выполнены аналогично устройству описанному выше. Устройство дополнительно содержит проектор 16 передающее изображение пламени на экран 17. Зритель наблюдает это изображение через струи пара, имитирующие дым.
Изображение пламени может также формироваться на экране 18 жидкокристаллического дисплея (Фиг. 3). Дополнительно на муляже могут располагаться локальные, пульсирующие источники света 19 (например, светодиоды) для имитации вспыхивающих искр. На крышке парагенератора или на мулеже топливных элементов в местах выхода пара может располагаться контейнер с ароматическим веществом (на Фигурах не показан) для имитации легкого запаха дыма, горящего дерева и т.д.
В соответствии с настоящей полезной моделью парогенератор может иметь различную конструкцию: электроды могут быть установлены на крышке и погружаться в общую емкость или располагаться внутри отдельных сменных картриджей, может быть использована также любая другая схема парообразователя с погруженными электродами. На Фиг. 4 представлена одна из таких схем. Емкость 20 заполняется подходящей жидкостью, обычно это вода, обладающая слабой минерализацией. Электроды 21 крепятся в крышке 22 парообразователя и при ее установке погружаются в жидкость. Уровень жидкости контролируется датчиком 23, электрически соединенным с автоматическим клапаном 24, который обеспечивает поступление жидкости из дополнительного резервуара 11 по мере ее расхода. В момент приложения напряжения между электродами в парах возникает электрический ток, и происходит нагрев воды до температуры кипения. Образующийся пар через сопло 25 поступает наружу. Интенсивность парообразования пропорциональна величине электрического тока и легко регулируется.
На Фиг. 5 изображена схема устройства, которое дополнительно содержит пароуловитель для собирания испарившейся жидкости. Обычно он представляет собой вогнутый экран 26, соединенный посредством труб с конденсатором 27. Над экраном 26 располагают вентилятор 28 для создания более интенсивного потока воздуха. Конденсатор 27 обеспечивает фазовый переход пара в жидкость, которая затем поступает в дополнительного резервуара 11 или непосредственно в емкость для жидкости 9. Охлаждение конденсатора может быть жидкостное или воздушное.
Одним из технических результатов от создания настоящей полезной модели является формирование наиболее полной имитация очага с открытым огнем, посредством воздействия на различные органы чувств: визуальные, слуховые, тактильные, обонятельные. Для этого используют модули (приспособления), обеспечивающие то или иное воздействие. Есть модули, обеспечивающие визуальное воздействие, связанное с представлениями об открытом огне: воспроизведение вида раскаленных углей, вспыхивающих искр, языков пламени, дыма; модули, обеспечивающие акустические эффекты: потрескивание дров, гудение воздуха в дымоходе и т.д.; нагревательные устройства; модули, оказывающие воздействие на органы обоняния: передающие аромат дыма, смолы, запах опаленной древесины и т.д. Все эти модули (части) управляются процессором и предпочтительно, чтобы они обладали положительной обратной связью. Так усиление яркости углей приводит к интенсификации парообразования (разрастание языков пламени и увеличение количества дыма), усилению треска дров и громкости гудения дымохода и т.п. По желанию пользователя любая опция может быть отключена или перенастроена. Так например, может быть убран эффект дыма или запаха, какие-то из звуков и т.д. Кроме того, наличие этих модулей позволяет использовать настоящую полезную модель как комбинированный бытовой прибор, например, нагреватель во время сна при отключенных визуальных и звуковых эффектах, или как увлажнитель. Также на акустической системе устройства можно будет воспроизводить музыкальные произведения, природные звуки и т.п. Система управления устройством позволяет ему также работать в нескольких режимах, например: разгорание очага, равномерное горение, затухание. Переход с одного режима на другой может выполняться плавно и быть изначально задан пользователем. На Фиг. 6 представлена функциональная блок-схема такого устройства в полной комплектации и принцип его управления.
ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ
Пример 1.
Устройство для электрокамина (очаг) имеет габариты 710×530×340 мм и выгнутое переднее стекло. Муляж - дрова, с нижней подсветкой. Эффект пламени создается за счет освещения пара импульсным источником света через трехцветный оптический фильтр. Парогенератор с погруженными электродами, мощностью 160 Вт. Емкость резервуара - 6,1 л. Полное время работы после наполнения резервуара 23 ч. Дополнительно имеется кювета для размещения ароматических веществ. Устройство оборудовано системой вытяжки. Установлено два нагревательных элемента по 800 Вт каждый. Питание - 220 В, 50 Гц. Общая мощность устройства 2,2 кВт. Пример 2
Электрокамин типа «Экстер» с габаритными размерами 1200×1100×460 мм, портал фронтальный, облицованный пластинами МДФ, выполненными под белый камень, отделка полок под мореный дуб. Оборудован устройством (очагом), выполненным в соответствии с настоящей полезной моделью и имеющим габариты 660×470×230 мм. На задней панели размещен ЖК дисплей с диагональю 32″. Муляж - дрова с нижней подсветкой. Переднее стекло выгнутое. Термоэлементы парные, имеется термостат и блокирующее устройство от перегрева. Дополнительно установлен 20 Вт вентилятор. Установлена акустическая система SONY, которая имеет аудиопроигрыватель и пару встроенных колонок по 300 Вт. Для дистанционного управления системой предусмотрен переносной пульт. Питание - 220 В, 50 Гц. Общая мощность до 2 кВт.