一种能混合使用太阳能与电能的双加热体饭煲

摘要

一种能混合使用太阳能与电能的双加热体饭煲，包括：电源插座、操作显示面板、锅盖、内锅体、外锅体、电发热盘；设有一个高温液体储能箱，其上表面散热面为太阳能热传递盘、该传递盘的内圆孔内镶嵌着电发热盘，太阳能热传递盘和电发热盘二者组成太阳能及电能组合发热体，能对放置在该组合发热体之上的内锅体用太阳能或电能加热煮熟食物。一个太阳能受热体在光照下吸收太阳能，并通过一个储能箱太阳能接口与高温液体储能箱连通，高温液体在它们之间的内腔里循环流动，实现热能传递；还设有一个外部水箱集热器，它由水箱散热器、外部水箱等组成，在非煮饭时间能加温热水；所述饭煲能在室内进行炊事作业，而将太阳能受热体置于室外接受太阳光照射。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能灶具领域，是综合利用太阳能和电能煮饭等炊事作业，并能自动智能转换工作方式，采用双发热体对锅具进行加热，能实现在室内烧水，煮饭等项作业的炊事设备。

背景技术

目前公知的电饭煲和电压力锅都是依靠电能加热食物，不利于降低能源消耗、节约成本；而公知的太阳灶及所谓“太阳能饭煲”等，虽然能利用太阳能煮饭，但当遇到阴天、天气时阴时晴等不良天气时很可能会将饭煮成夹生饭，而且这些灶具的煮饭等项炊事作业均须在室外太阳光照射下进行，且使用者也必须在太阳光下操作，因而其适用性受到了限制。这是这类太阳能灶具至今不能得到普遍推广和应用的主要原因；本发明人在先前名为“太阳能管状受热体高压锅”（实用新型专利号为2011201255669，发明专利申请号为2011101048748）的发明中提出了一种较目前公知的依靠燃气、电、或柴火加热的普通高压锅及其他普通锅具节省资源消耗，无污染的太阳能锅具的实施方案，由于此方案实际上具有两个受热体（面），一个为太阳能受热体，另一个为高压锅主体底部受热面，当出现天阴或天气时阴时晴等不良状况时可以改用其它能燃继续加热煮熟食物，但必须由人工来进行这样的转变和操作，如遇用户未能及时发现以上所述的太阳光照不良现象时，也会出现类似于“夹生饭”这样的问题。

发明内容

本发明是要克服现有公知电饭煲、电压力锅、太阳能灶具等的上述不足，提供一种既能用太阳能进行加热，又能在无太阳光照射或光线不强时自动转换为电能加热，用户可在室内操作使用，还能兼作太阳能热水器的多功能饭煲（包括压力锅，因为这种多功能饭煲与压力锅的发明方案完全一样，只是这种饭煲相较于压力锅少了一些公知的安全设置，故本发明方案以饭煲为例，只重点介绍多功能饭煲的实施方案）。

本发明一种能混合使用太阳能与电能的双加热体饭煲，包括：电源插座、操作显示面板、锅盖、内锅体、外锅体、电发热盘；其特征在于还包括：

一太阳能热传递盘，它的外边缘固定在外锅体的内壁上，它的内圆孔内镶嵌着电发热盘，它围绕电发热盘外围所构成的圆盘部分以及为扩大散热面在圆盘周边所形成的上翘部分均紧贴内锅体的外壁，太阳能热传递盘和电发热盘二者组成太阳能及电能组合发热体，内锅体置于该组合发热体之上； 

一高温液体储能箱，它置于外锅体内靠下部位置，它的上表面即为太阳能热传递盘，二者实为一体，太阳能热传递盘是高温液体储能箱与内锅体相接触的散热面，在它的腔内储存或流过高温液体；以及

一储能箱太阳能接口，它一端固定于高温液体储能箱箱壁上且连通高温液体储能箱的内腔；

一太阳能受热体基本装置，它是一个接收太阳能的组合部件，置于室外太阳光照射之下，可与安置在室内的所述饭煲主体相连通，用输送高温液体的方式来传递太阳能；

一储能箱阀门，它固定安装在高温液体储能箱箱壁接口处，由它开启或关闭高温液体储能箱内腔与太阳能组合受热体内腔液体流通通道；

一可弯曲保温延伸管，它仅作为备用件，可以设置在太阳能组合受热体与储能箱太阳能接口之间，其一端可以插入太阳能组合受热体的开口端内，另一端可以插入储能箱太阳能接口内； 

一工作方式转换控制电路板，它安装在外锅体内壁上，与该控制电路板电气连通上的一个重要元件液体温度检测传感器安装在高温液体储能箱内壁上或其它能检测到液体温度的地方。

一个水箱散热器，其内腔经液体外循环管以及储能箱太阳能接口连通至太阳能受热体，构成外部水箱集热器高温液体流通通道。受所述工作方式转换控制电路板的控制，在煮饭等炊事作业时间此高温液体流通通道关闭，但非煮饭等炊事作业时间此高温液体流通通道开启，完成水箱集热器加温热水的功能。

本发明的有益效果是:为千家万户提供了一种能在室内使用、方便适用、低成本、高可靠性、能混合使用太阳能与电能的多功能新型灶具。可以为国家及消费者节约大量的非再生能燃和降低空气污染，从而能使广大消费者的煮饭、炒菜、烧水等炊事作业的能源成本大大降低。

附图说明

图1一种能混合使用太阳能与电能的双加热体饭煲结构图

图2外部水箱集热器示意图

图3 一种太阳能受热体基本装置结构示意图

图4 太阳能集热器的集热管结构示意图

图5 太阳能受热金属管结构示意图

图6 可弯曲保温延伸管结构示意图

图7储能箱太阳能活络接头接口

图8太阳能热传递盘上翘部分剖视示意图

 具体实施方式:

本发明一种能混合使用太阳能与电能的双加热体饭煲是在现有公知的普通电饭煲（及电压力锅）用电能加热等基本结构件的基础上增加了太阳能热传递盘，它的外边缘固定在外锅体（即外壳）的内壁上，它的内圆孔内镶嵌着电发热盘，它围绕电发热盘外围所构成的圆盘部分以及为扩大散热面在圆盘周边所形成的上翘部分均能紧贴内锅体的外壁，太阳能热传递盘和电发热盘二者组成太阳能及电能组合发热体，二者都能单独或共同对放置在该组合发热体之上的内锅体（内锅体为盛放食物的容器）加热。

所述太阳能热传递盘所散发的热能来自于放置在室外的一种太阳能受热体基本装置被强光照射后所接受到的太阳能。该装置采用和借鉴了本发明人在实用新型专利号为2011201255669，同案实用新型专利申请号为2012200785319（专利名：一种太阳能受热体基本装置）及发明专利申请号为2011101048748中所发明的部分方案，它由太阳能集热器的集热管、太阳能受热金属管、长型体太阳光抛物面等组成，并将太阳能受热金属管插入进太阳能集热器的集热管内腔之中组成太阳能组合受热体，该太阳能组合受热体安装固定在一个长型体太阳光抛物面的聚焦线处。因为放置在室外的太阳能组合受热体腔内装有导热液体（如导热油或水等），这些液体的温度因受光照而升温（导热油温度可达200℃以上），将这些高温液体输送到高温液体储能箱并通过太阳能热传递盘对放置在其上的内锅体加热。

仅在需要时，所述电发热盘依靠消耗电能对放置在其上的内锅体加热；

用工作方式转换控制电路板来选择控制使用太阳能或使用电能：当太阳光较强时使用太阳能加热煮熟食物；当天阴，无太阳光时使用电能加热煮熟食物；当出现太阳光时强时弱，或太阳光时有时无时则交替或同时使用太阳能和电能。工作方式转换控制电路板具有智能控制的功能，其核心元件包括液体温度检测传感器、单片机等智能分析与控制的部件。

为了使太阳能组合受热体与高温液体储能箱及其太阳能热传递盘连接为一体，且使高温液体能在它们之间的内腔里循环流动，还设置了储能箱太阳能接口，它能使太阳能组合受热体与高温液体储能箱紧密地结合成为内腔相通的一个整体。

还设置了液体外循环管、水箱高温油泵、水箱散热器、外部水箱等部件，由这些部件组成外部水箱集热器。太阳能组合受热体腔内的高温液体依靠水箱高温油泵将高温液体送入水箱散热器内流通循环。在工作方式转换控制电路板的控制下，在平时大部分时间（即非煮饭时间段），高温液体通过流经水箱散热器对外部水箱内储存的水加热，完成热水器集热的功能。

为了便于对说明书的理解，下面首先针对附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8的具体结构作进一步的说明和描述。

 1、结构图组成和说明：

图1中包括：电源插座1、操作显示面板2、锅盖3、内锅体4、外锅体5、电发热盘6，这些部件是公知普通电饭煲所具备的基本部件，目前市场上普遍使用的电压力锅也具有这些基本部件。本发明的特征是在上述普通电饭煲的基本构成的基础上增设了：太阳能热传递盘7、高温液体储能箱8、储能箱太阳能接口9、太阳能组合受热体（其中包括太阳能集热器的集热管10）、储能箱阀门11、工作方式转换控制电路板13、液体温度检测传感器14、液体外循环管15。其最主要特征是在公知普通电饭煲（或电压力锅）利用电发热盘制热的基础上增加了太阳能受热和传热部分（如太阳能组合受热体和太阳能热传递盘等），特别是将太阳能热传递盘与电发热盘镶嵌在一起，使二者构成一个组合发热盘，并将其置于外锅体内，二者都能单独或共同对同一个内锅体加热。其它部件的作用分别是：

工作方式转换控制电路板，其作用是：根据有无太阳光照射和太阳光照射的强弱以及炊事操作的需要选择单独使用太阳能、单独使用电能、太阳能与电能交替使用、太阳能与电能同时使用（一般在短时间内加强火力时使用）等几种工作方式，即该工作方式的转换和控制则是由安装在外锅体内壁上的工作方式转换控制电路板（图1中未将工作方式转换控制电路板画在外锅体内壁上，是因为位置太小不易分辨）来实现的。液体温度检测传感器是该工作方式转换控制电路板电气连接上的一个用来检测液体温度的传感器，它安装在高温液体储能箱内壁或其它能检测到液体温度的位置，通过该传感器，工作方式转换控制电路板上的单片机能够检测到所述储能箱内液体的温度，由此能间接判断室外太阳光光线的强弱，并对所述饭煲的各种工作状态进行控制。由于所述控制电路板电器原来图的设计和软件编写比较简单，是一般电子工程师和软件工程师都能胜任完成的工作，故无须在本发明例中作进一步阐述。 

太阳能组合受热体是接受太阳光照射的太阳能受热部件，其腔内装有导热液体（如导热油或水等），在太阳光照射下太阳能组合受热体腔内液体温度快速升高。如前所述，太阳能组合受热体内腔与高温液体储能箱内腔是连通的，高温液体在其间流动。如果太阳能组合受热体位置低于高温液体储能箱的位置，则温度相对高的液体会因重量相对轻、浮力相对大而进入高温液体储能箱内，温度相对低的液体因浮力相对小而沉入太阳能组合受热体腔内继续加热。

高温液体储能箱的作用是将与其连通的太阳能组合受热体腔内的高温液体暂时储存在箱内或流过，由于太阳能热传递盘实际上是高温液体储能箱的上表面的散热面，当高温液体储能箱内有高温液体储存或流过时，就可通过太阳能热传递盘散热，即太阳能热传递盘对放置其上的内锅体加热。

该储能箱可以制作成容积较大的能实际储存高温液体的箱体，高温液体储存得越多越能减少太阳光时有时无的影响，使太阳能热传递盘散热量在一段时间内相对稳定，但此时液体的使用量相对较大，如果该液体为导热油则成本也相对要高些。为了节约成本，也可以将高温液体储能箱的箱体制作成很薄的箱体或其它异形箱体，使其容积减小，此时仅仅是让高温液体流过其内腔，让流过的高温液体对内锅体散热，而无实际储存高温液体的作用。

本发明的一个重要特征是将高温液体储能箱设计安装在所述饭煲的内部（即外锅体内），使储能箱成为了所述饭煲内的一个部件。

储能箱太阳能接口是上述高温液体储能箱与太阳能组合受热体相连接的接口，它的作用是保证将太阳能组合受热体与高温液体储能箱能紧密结合在一起，同时又方便二者之间的安装和拆卸。本实施例中采用了活络接头接口，因此也要求太阳能组合受热体开口端设计成与该活络接头接口相配套的插座口，该插座口插入活络接头接口不仅能保证被活络接头接口锁住，并有密封功能，保证高温液体不会流出烫伤使用者，而且易拔易插。

储能箱阀门的作用是当需要煮饭等项炊事操作时，开启高温液体储能箱高温液体进入口，使储能箱与太阳能组合受热体间的液体流通通道打开。当需要用外部水箱集热器加温热水时则关闭此储能箱阀门。另外，当将太阳能组合受热体从储能箱太阳能接口拔出时，为保证安全和防止液体外流该储能箱阀门也需要处于关闭状态。

由以上所述的太阳能热传递盘与电发热盘二者组成的太阳能及电能组合发热体、高温液体储能箱、储能箱太阳能接口、工作方式转换控制电路板以及所述太阳能组合受热体可以构成一个省去了外锅体的盘式基本灶具，能对放置在该组合发热体之上的一切锅具使用太阳能和电能加热。

根据公知电饭煲与公知电压力锅之间的差别在于电压力锅比电饭煲多设置了少数几个安全装置，其它结构基本一样。因此，在所述饭煲的结构组成的基础上再添加限压阀、安全堵、限压阀出气咀、高压耐温环等几个安全设置，并采用符号高压锅规格的锅体材料，就能制成一种能混合使用太阳能与电能的双加热体压力锅。

图2是外部水箱集热器，它包括液体外循环管15，它一端与储能箱太阳能接口9相连通（如图1所示），另一端连通水箱散热器17，其间设置有水箱高温油泵18，该水箱高温油泵开启时高温液体可以进入水箱散热器内。水箱散热器则置于外部水箱之中，水箱散热器的内腔与外部水箱互不相通。

水箱高温油泵在工作方式转换控制电路板的控制下工作，假设在非煮饭等炊事作业期间外部水箱集热器正处于热水器集热状态，其工作过程如下：工作方式转换控制电路板先控制水箱高温油泵抽出高温液体储能箱内所储存的液体，再关闭储能箱阀门，然后由水箱高温油泵经液体外循环管将高温液体送入水箱散热器内，液体温度经流过此散热器的内腔通道对外部水箱中的水散热，水的温度升高，而高温液体的温度降低。然后降温后的液体经液体外循环管被送回至太阳能组合受热体内继续接受太阳光照射，以此循环往复。为了节约成本，可以依靠不同温度的液体其浮力不同所产生的动力，使高温液体在外部水箱集热器内实现自然循环，则可以省去水箱高温油泵，但此时必须保证外部水箱的安装位置高于太阳能组合受热体的安装位置。

图3是长型体太阳光抛物面23与太阳能组合受热体及其受热体支架31、抛物面支架32等构成的室外太阳光受热部件，即如前所述的一种太阳能受热体基本装置。其中太阳能组合受热体是放在室外接收强光照射的受热体，这种太阳能组合受热体可以是太阳能集热器的集热管10与太阳能受热金属管22的组合体，即将太阳能受热金属管插入进太阳能集热器的集热管内腔之中的组合。也可以单独使用太阳能集热器的集热管或单独使用太阳能受热金属管。如果只使用太阳能集热器的集热管，则只适合在管内液体（如导热油）温度不太高或气压（液体为水时）不高的情况下使用，这样可以省去了太阳能受热金属管的成本，且热效率较高，但安全性要差些；如果只单独使用太阳能受热金属管也能接收强光照射而受热，这样能省去太阳能集热器的集热管的成本，且能承受高温和较高气压的冲击，但其保温效果较差；如果将太阳能受热金属管插入太阳能集热器的集热管内组合使用，虽然成本相对升高，但安全性较好，保温性也较好；长型体太阳光抛物面的作用是用来加强光照强度，聚集太阳光。它与一般抛物面的不同之处是它能将太阳光线聚集成一条线，而不是聚集成一个点。可以完成对整个太阳能组合受热体的强光照射聚热。

图4为一个太阳能集热器的集热管，它能在太阳光照射下吸收太阳能，且保温效果较好。它可以采用目前普遍使用的太阳能集热器的集热管，也可以特制，其开口处可以特制为能插入活络接头接口形状的插座口，当与太阳能受热金属管组合（即将太阳能受热金属管插入太阳能集热器的集热管内腔之中）使用时，它还可特制为完全透明管，而使太阳能受热金属管为黑色吸热体。

图5为太阳能受热金属管，它也能在太阳光照射下吸收太阳能，但保温效果较差。其开口处设计为与活络接头接口相配套的插座口，外体为黑色易于吸收太阳光能量。如前所述，由于太阳能受热体基本装置由太阳能组合受热体及长型体太阳光抛物面等组成，而太阳能组合受热体又是由太阳能受热金属管和太阳能集热器的集热管所组成，所以此太阳能受热金属管的插座口是太阳能组合受热体的插座口，也是太阳能受热体基本装置与储能箱太阳能接口连接的唯一插座口。

上述图4和图5中的太阳能组合受热体采用了管状长型体（长度约1米至1.8米），让其穿墙而过置于太阳光照射之下，而将所述饭煲主体置于室内（厨房内），仅在太阳光不能很好地照射到太阳能组合受热体时使用可弯曲保温延伸管将太阳能组合受热体放置到太阳光照射之处，这是本发明的一个重要特征。

图6为可弯曲保温延伸管，仅在需要时用于延伸太阳能组合受热体与所述饭煲主体部分（置于室内）之间的距离，使太阳能组合受热体能置于太阳光照射之下。它的一端具有活络接头接口，另一端则具有与活络接头接口相配套的插座口。该延伸管具有保温功能和弯曲功能。

图7为储能箱太阳能活络接头接口，该接口包括滑圈71、内密封圈72、小圆球73、钢丝圈74等组成，其内径内能插入太阳能组合受热体插座口。

图8为太阳能热传递盘上翘部分剖视示意图，从图中可见太阳能热传递盘7的上翘部分能紧贴内锅体4的外壁。

 2、总体工作原理： 

   以下结合附图1、图2、图3来描述一种能混合使用太阳能与电能的双加热体饭煲工作原理：

将所述饭煲的主体部分置于室内，而将太阳能组合受热体穿过厨房墙壁而置于太阳光照射之下，并将太阳能组合受热体安装在长型体太阳光抛物面的聚焦线处，用长型体太阳光抛物面来加强光照强度，辅助聚集太阳光。由于受到强光照射，使注入在太阳能组合受热体腔内的液体迅速升温至高温状态（一般水温可超过80℃，油温可超过200℃）。由于受液体自身浮力的推动，温度较高的液体浮于最上层，当太阳能组合受热体的位置相对低于高温液体储能箱的位置时，温度较高的液体靠浮力的作用就能进入高温液体储能箱内（也可以通过微型高温油泵或水泵将高温液体送入储能箱，限于篇幅在此不作描述）。如前所述，太阳能热传递盘在结构上实际为高温液体储能箱的上表面的散热面，是用来释放储能箱内高温液体的热能的。煮饭时，高温液体储能箱内有高温液体（如高温导热油）储存或流过就能通过其太阳能热传递盘散热。因此，置于此太阳能热传递盘之上的内锅体被加热，其中的食物被煮熟。

本发明的一个重要特征是在外锅体内将电发热盘与太阳能热传递盘镶嵌在一起，二者组成太阳能及电能组合发热盘对内锅体加热（内锅体为盛放食物的容器）。具体的说，在本实施例中，是在太阳能热传递盘的内圆孔内镶嵌着电发热盘，这就形成了一个更大的圆盘状发热体，为了使太阳能热传递盘的发热面更大些，可以使圆盘的外围边缘部分上翘形成对内锅体的包围之势，使这上翘部分均能紧贴着内锅体外壁，太阳能热传递盘和电发热盘二者组成太阳能及电能组合发热体，当内锅体放入到该组合发热体之上时，就能对其内的食物加热煮熟。当然，以上所述的“镶嵌”的方式有多种多样，电发热盘与太阳能热传递盘的相互位置关系和组合出的形状可以根据饭煲具体结构的需要进行调整和变化，但无论怎样变化，它们都具有相同的特征，即都能单独或同时对同一个内锅体加热。因此，本发明所述饭煲既可以使用太阳能煮熟食物，又可以使用电能煮熟食物。根据不同的天气状况，设置了工作方式转换控制电路板，它是整个设备的电路智能控制中心，它的主要作用是用来控制所述饭煲是采用太阳能煮饭还是采用电能煮饭：

当太阳光线较强且稳定时，太阳能组合受热体内以及高温液体储能箱内液体的温度较高，如果其液体为导热油，在一定时间的光照下导热油温度可超过200℃，此时可以仅用太阳能来完成煮饭等炊事作业；但当出现阴天无太阳光照射的情况下，炊事作业时，工作方式转换控制电路板控制水箱高温油泵抽出高温液体储能箱内的液体，关闭储能箱阀门，启动电发热盘工作；在太阳光时有时无时或油温时高时低时，工作方式转换控制电路板还可以根据需要间隙启动电发热盘工作；当遇到太阳光线不强，储能箱内的液体温度偏低但能对食物进行加热时，工作方式转换控制电路板可以控制电发热盘与太阳能同时工作，此时电能起到加强火力的作用；当在非炊事作业时间段内,工作方式转换控制电路板则启动外部水箱集热器进入烧水集热状态。

当在用太阳能煮饭状态，如果过程中工作方式转换控制电路板上的单片机通过液体温度检测传感器检测到液体温度超过安全设定值时，工作方式转换控制电路板将控制启动外部水箱集热器工作，使高温液体临时进入水箱散热器快速散热，以降低高温液体温度回到正常值，确保饭煲安全使用。