專利名稱：火焰模擬裝置及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬壁爐，更確切地講，涉及用于電壁爐和類似壁爐的火焰模擬裝置。
背景技術(shù)：
電壁爐的流行是因?yàn)樗芴峁?shí)際壁爐的直觀性能，而沒(méi)有與排放燃燒氣體有關(guān)的成本和復(fù)雜性。在美國(guó)專利4,965,707(Butterfield)中公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生電壁爐仿真模擬火焰的裝置。該Butterfield裝置采用一個(gè)波浪帶和散射屏系統(tǒng)來(lái)模擬火焰。該裝置所模擬的火焰驚人地真實(shí)，雖然其效果類似于焦炭燃料的火焰(在歐洲流行)，而不是木材燃料的火焰(在北美更流行)。燃燒木材的火焰更趨于具有動(dòng)感，且在燃料源的上方更高的位置。此外，在顏色上木材火焰沒(méi)有焦炭火焰紅(而且更黃)。
需要有一種裝置用來(lái)產(chǎn)生模擬火焰，它更真實(shí)地類似于燃燒木材的火焰。同時(shí)需要改善模擬火焰的光強(qiáng)度，從而更真實(shí)地類似于實(shí)際火焰的強(qiáng)度。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的涉及一種能夠產(chǎn)生真實(shí)火焰效果的改進(jìn)的火焰模擬裝置。
一方面，本發(fā)明提供一個(gè)火焰模擬裝置，包括一個(gè)光源；一個(gè)火焰效果組件，它具有從所述光源透射光以產(chǎn)生動(dòng)感火焰效果的裝置；至少一個(gè)閃爍組件具有至少一個(gè)反射表面，所述閃爍組件置于所述光源和所述火焰效果組件的中間，以反射來(lái)自所述光源的光，再由所述火焰效果組件透射光；一個(gè)具有部分反射表面和散射表面的屏，所述火焰效果組件接近于所述散射表面，在此所述透射的光在屏上產(chǎn)生一個(gè)類似于動(dòng)感火焰的圖像；以及一個(gè)模擬燃料床與所述部分反射表面相鄰放置，在屏上顯示出燃料床的圖像，而且動(dòng)感火焰圖像看起來(lái)是在模擬燃料床和它在屏上的圖像之間產(chǎn)生的。
第二方面，本發(fā)明提供一個(gè)火焰模擬裝置，包括一個(gè)光源；一個(gè)火焰效果組件，它由單獨(dú)一片基本不透明的材料制成，具有從所述光源透射光以產(chǎn)生火焰效果的開(kāi)口，所述火焰效果組件隨著空氣流而運(yùn)動(dòng)；一個(gè)空氣流發(fā)生器；一個(gè)具有部分反射表面和散射表面的屏，所述火焰效果組件接近于所述散射表面延伸，并基本上跨越所述屏的寬度，在此所述透射的光在屏上產(chǎn)生一個(gè)類似于動(dòng)感火焰的圖像；以及一個(gè)模擬燃料床與所述部分反射表面相鄰放置，在屏上顯示出燃料床的圖像，而且動(dòng)感火焰圖像看起來(lái)是在模擬燃料床和它在屏上的圖像之間產(chǎn)生的。
第三方面，本發(fā)明提供一個(gè)火焰模擬裝置，包括一個(gè)光源；至少一個(gè)閃爍組件具有至少一個(gè)反射表面，其反射來(lái)自所述光源的光，所述閃爍組件沿著基本平行于所述屏的水平軸線放置；一個(gè)用于圍繞所述軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所述閃爍組件的轉(zhuǎn)子；一個(gè)具有部分反射表面和散射表面的屏，從所述旋轉(zhuǎn)閃爍組件反射的光到達(dá)所述散射表面，在此產(chǎn)生一個(gè)類似于火焰上運(yùn)動(dòng)氣體的圖像；以及一個(gè)模擬燃料床與所述部分反射表面相鄰放置，在屏上顯示出燃料床的圖像，而且運(yùn)動(dòng)氣體的圖像在此看起來(lái)是在模擬燃料床和它在屏上的圖像之間產(chǎn)生的。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于火焰模擬裝置的火焰效果組件，包括單獨(dú)一片基本不透明的輕質(zhì)材料，其大小基本上完全跨越需要火焰效果的區(qū)域；以及在所述材料片上開(kāi)出的一組開(kāi)口，以使光線更易于通過(guò)片材，從而產(chǎn)生所述火焰效果。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于火焰模擬裝置的大體透明的屏，包括一個(gè)具有部分反射表面和散射表面的主體，所述兩個(gè)表面是相對(duì)的；一個(gè)表面粗糙區(qū)域位于所述部分反射表面的一部分，所述粗糙區(qū)域具有基本無(wú)反射的粗糙打磨面；以及一個(gè)反射區(qū)域位于所述屏的另一部分，所述反射區(qū)域具有反射打磨面。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)火焰模擬裝置，包括一個(gè)光源；一個(gè)火焰效果組件，它由單獨(dú)一片基本不透明的材料制成，其大小基本上完全跨越需要火焰效果的區(qū)域，所述材料片上開(kāi)出一組開(kāi)口，以使來(lái)自所述光源的光更易于通過(guò)，從而產(chǎn)生動(dòng)感火焰效果；至少一個(gè)閃爍組件具有至少一個(gè)反射表面，以反射來(lái)自所述光源的光穿過(guò)所述火焰效果組件；一個(gè)具有散射表面的透明屏，所述火焰效果組件接近于所述散射表面延伸，在此所述透射的光在屏上產(chǎn)生一個(gè)類似于動(dòng)感火焰的圖像；以及用于使所述閃爍組件相對(duì)于所述屏運(yùn)動(dòng)的裝置。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于火焰模擬裝置的模擬燃料床，包括陶瓷材料制成的第一部分，用于模擬壁爐中的木材；以及塑料制成的第二部分，用于模擬壁爐中木材燃燒余燼床，所述第一部分置于第二部分中，二者結(jié)合起來(lái)模擬余燼床中一根或多根木材。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于火焰模擬裝置的屏，包括一個(gè)部分半透明的散射元件，其大小基本跨越希望產(chǎn)生火焰效果的區(qū)域，所述半透明散射元件具有的厚度適應(yīng)于穿過(guò)所述厚度散射光線；以及一個(gè)部分反射元件，其大小基本上與所述散射元件相對(duì)，所述反射元件具有部分反射表面，該反射表面背向所述散射元件；此處，通過(guò)所述部分反射表面可看到穿過(guò)所述散射元件的光。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于火焰模擬裝置的屏，包括一個(gè)半透明散射元件，其大小基本跨越希望產(chǎn)生火焰效果的區(qū)域，所述散射元件基本是非平面的；以及一個(gè)部分反射元件，其大小與所述散射元件相對(duì)，所述反射元件具有部分反射表面，該反射表面背向所述散射元件；此外，通過(guò)所述部分反射表面可看到穿過(guò)所述散射元件的光。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)火焰模擬裝置，包括一個(gè)光源；至少一個(gè)閃爍組件具有至少一個(gè)反射表面；由一片基本是反射材料制成的火焰效果組件，其大小基本上完全延伸跨越需要火焰效果的區(qū)域；一個(gè)具有光散射元件的屏，其大小制成基本上完全延伸跨越需要火焰效果的區(qū)域，所述火焰效果組件接近于所述光散射元件延伸，在此，來(lái)自所述光源的光由所述閃爍組件反射到所述火焰效果組件，再由所述火焰效果組件反射到所述屏上；以及使從所述光源反射的所述光運(yùn)動(dòng)的裝置，從而在所述屏上產(chǎn)生一個(gè)類似動(dòng)感火焰的圖像。
另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)壁爐裝置，包括具有一內(nèi)表面的基本透明的前壁；一個(gè)面向所述前壁內(nèi)表面的反射表面；以及一個(gè)應(yīng)用于所述前壁的所述內(nèi)表面的圖案樣式，一個(gè)觀察者通過(guò)所述基本透明的前壁基本看不到所述圖案樣式，但能看到在所述反射表面上的反射圖案樣式。
另一方面，本發(fā)明提供用于火焰模擬裝置的閃爍組件，它包括許多從桿上徑向伸出的許多反射帶，所述帶的形狀是非直線的。
附圖簡(jiǎn)介為更好地理解本發(fā)明，以及更清楚地說(shuō)明其工作原理，現(xiàn)在通過(guò)舉例的方式參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。這些附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1是一個(gè)電壁爐的透視圖，其中安裝了依據(jù)本發(fā)明的火焰模擬裝置；圖2是圖1裝置的側(cè)視圖，顯示側(cè)壁后面的組件；圖3是圖1裝置的前視圖，顯示頂壁以下的組件；圖4是圖1裝置的頂視圖，顯示前壁后面的組件；圖5是用于圖1裝置的火焰效果組件的前視圖；圖6是用于圖1裝置的上部閃爍組件的透視圖，即沿圖3中箭頭6方向上的視圖；圖7是一段原料的部分平面圖，該原料形成了用于圖1中上部閃爍組件的許多徑向條帶；圖8是用于圖1裝置的下部閃爍組件的透視圖，即沿圖3中箭頭8方向上的視圖；圖9是依據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例用于圖1裝置的燃料床燈光裝置的頂視圖；圖10是該火焰模擬裝置的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖，顯示閃爍組件的另一種取向；圖11是豎直屏的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的前視圖，顯示分成幾部分的部分反射表面；圖12是燃料床第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的分解詳圖；圖13是火焰模擬裝置第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖，顯示另一種火焰效果組件；圖14是用于圖13裝置的火焰效果組件的前視圖；圖15是火焰模擬裝置的第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)透視圖，顯示另一種火焰效果組件和另一種豎直屏；圖16是用于圖1或圖15裝置的另一種豎直屏裝置的側(cè)視圖；圖17是用于圖15裝置的火焰效果組件的前視圖；圖18是安裝了火墻模擬裝置的電壁爐的正透視圖；圖19是圖18壁爐的側(cè)視圖；圖20是圖18裝置前壁內(nèi)表面的放大透視圖；以及圖21是一段原料的部分平面圖，該原料形成了用于圖1或圖15中上部閃爍組件的另一個(gè)實(shí)施例的許多徑向條帶。
優(yōu)選實(shí)施例詳述依據(jù)本發(fā)明的火焰模擬裝置一般如圖中10所示。該裝置安裝在電壁爐內(nèi)，在圖中一般以12表示，還帶有電源連接線13用于連接電源(未畫出)。
該電壁爐12包括形成模擬燃燒室的殼體14，模擬燃燒室的殼體14具有頂壁、底壁、前壁、后壁和側(cè)壁，分別示為16、18、20、22和23。前壁的一部分由透明前面板24確定，前面板24是可移走的，以便接觸殼體14中的東西。一個(gè)控制單元21置于殼體頂壁之上。該控制單元21包括一個(gè)加熱器單元25、一個(gè)控制熱輸出的恒溫器27，和一個(gè)啟動(dòng)火焰效果的主電源開(kāi)關(guān)29。
參看圖2，一個(gè)模擬燃料床26由位于殼體14下方前部的平臺(tái)28支承，該燃料床26包括一個(gè)真空成型的塑料殼并著色以模擬木材燃燒火焰的木材和余燼。
塑料殼部分是半透明的，以允許來(lái)自光源30的光線照射通過(guò)，光源30位于燃料床26的下方。比如，該塑料殼可以用橙色半透明塑料制成。塑料殼的頂部可以涂上顏色以模擬木材的表面。塑料殼的下部可以涂成黑色(或其它不透明顏色)，然后在希望光線通過(guò)的部位打磨光。比如，可以將塑料殼下方的凸出點(diǎn)(相應(yīng)于頂部的凹槽)打磨光以允許光線通過(guò)。這樣這些點(diǎn)就可模擬燃燒后的灰燼。同樣，在模擬木材之間的岔口區(qū)域也可以打磨光(或不涂色)以模擬兩根木材交叉處的灰燼。
光源30包括三個(gè)60瓦的燈泡，安裝在燃料床26下方的燈座34上。也可以選自一個(gè)或多個(gè)石英鹵素?zé)?。燈?4由垂直臂36支承，臂36由緊固件38連接到殼體14的底壁上。在殼體14的前端下部，一個(gè)拋物面反射器40位于光源30的下方，以使光照射到殼體14的后部。光強(qiáng)度可以通過(guò)位于控制單元21上的、與光源30電連接的調(diào)光開(kāi)關(guān)41來(lái)改變。
在如圖9所示本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，燃料床燈光裝置100可安裝在燃料床26的下方。燃料床燈光裝置100包括一個(gè)在燃料床26下面支承一串燈泡104的支承組件102。燈泡104在不同的時(shí)間閃爍以給出燃料床灰燼中熱增加和減少的效果(由光強(qiáng)度不同來(lái)表現(xiàn))。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的圣誕節(jié)燈泡適合于這一目的。還發(fā)現(xiàn)通過(guò)在燃料床下安裝四個(gè)普通燈泡可以產(chǎn)生逼真的灰燼效果，燈泡光強(qiáng)度采用一個(gè)微處理器(未示出)來(lái)隨機(jī)改變。
位于燃料床26后面而緊挨燃料床的是豎直屏42。屏42是透明的，且具有部分反射表面44和散射表面46。屏42座落在下部水平支承組件50中的槽48中。下部水平支承組件50由緊固件52緊固到殼體14的側(cè)壁23上。屏42由側(cè)框架組件54支承其側(cè)面，側(cè)框架組件54則由緊固件56緊固到側(cè)壁23上。屏結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)作為本發(fā)明參考的美國(guó)專利4,965,707中的描述。
屏42緊挨在燃料床26的后面，這樣燃料床26將在反射表面44上映出以給出深度的幻覺(jué)。如下文將進(jìn)一步解釋的那樣，模擬火焰的圖像看上去好象是在燃料床26和屏上燃料床26的映象之間產(chǎn)生的。同樣，模擬火焰也好象是由燃料床26的反射圖像產(chǎn)生的。一個(gè)上部光源57位于殼體前面頂部，用于照亮模擬燃料床26的頂部，并增強(qiáng)屏42上的反射圖像。
更詳細(xì)地參看火焰模擬裝置10，該裝置包括一個(gè)火焰效果組件58、一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)60、以及上部和下部閃爍組件62和64。
如圖5所示，火焰效果組件58由單一的輕質(zhì)、基本不透明的薄片材料如聚酯制成。組件58基本上延伸跨越屏42的整個(gè)寬度。在火焰效果組件58上有一組狹縫66，在來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)60的空氣流的作用下組件58波動(dòng)時(shí)，光線能夠穿過(guò)火焰效果組件58。較長(zhǎng)的狹縫66位于火焰效果組件58的下端，以模擬燃料床26產(chǎn)生的較長(zhǎng)的火焰。較小的狹縫66位于火焰效果組件58的上端，以模擬火焰的卷燒，它出現(xiàn)在燃料床26產(chǎn)生的大的主火焰上方。狹縫66圍繞火焰效果組件58的中心軸線68呈對(duì)稱分布模式，以給火焰效果以平衡的外觀。組件58可涂敷塑料薄膜(比如聚氨酯)以減少狹縫邊沿以后的磨損。此外，火焰效果組件還可包括一組不連續(xù)的火焰效果組件58，如作為本發(fā)明參考的美國(guó)專利4,965,707中所述。
火焰效果組件58的底端由與底部水平支承組件50相連的緊固件70支承?；鹧嫘ЧM件58的上端由與上部水平支承組件74相連的緊固件72支承。該上部水平支承組件由緊固件76緊固到殼體14的側(cè)壁上。
火焰效果組件58相對(duì)較松地支撐于水平支承件之間，故將在來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)60的氣流作用下翻騰或波動(dòng)。鼓風(fēng)機(jī)60由安裝支架78支承，支架78由緊固件80緊固到殼體14的底壁上。在控制單元21上有一個(gè)氣流控制開(kāi)關(guān)83用于調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)氣流到所需的量。氣流越大，火焰的動(dòng)感越強(qiáng)。此外，火焰效果組件58也可通過(guò)機(jī)械方式運(yùn)動(dòng)，以提供足夠的翻騰或波動(dòng)的火焰效果。
在使用中，光線是從光源30穿過(guò)火焰效果組件58的狹縫66透射到屏42的散射表面46?；鹧嫘ЧM件58在來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)60的空氣流中翻騰以改變狹縫66的位置和大小。所得結(jié)果是透射的光類似于燃燒的卷燒火焰。如下文將進(jìn)一步解釋的那樣，由于光線在穿過(guò)狹縫66之前是由閃爍組件62，64的有色反射表面82反射的，故所透射的光至少部分是有色的。
上部和下部閃爍組件62和64位于火焰效果組件58的后面，接近于殼體14的后壁。如圖6和8所示，每個(gè)閃爍組件包括一個(gè)伸長(zhǎng)的連接桿81，它具有一組反射帶82徑向向外延伸。閃爍組件62和64的優(yōu)選直徑為大約2到3英寸。反射帶82是由寬度約為1.5英寸的長(zhǎng)條材料制成。沿著長(zhǎng)條材料83的縱向延伸一側(cè)切割出一系列橫向狹縫以形成每個(gè)單獨(dú)的帶82。然后將長(zhǎng)條材料83繞桿81卷繞，這樣帶82就圍繞桿81的周圍徑向伸出。此外，帶82也可切割成約2到3英寸的長(zhǎng)度，并通過(guò)形成桿81的螺旋繞線將帶82的中心固定。另一個(gè)可選擇的是，閃爍組件的反射表面可以是安裝在一個(gè)圓柱體周圍表面的玻璃反射鏡片。
桿81的一端置于垂直支承臂86上形成的凹槽84中，支承臂86由緊固件88連接到殼體14的底壁上。桿81的另一端連接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子90上，以使每個(gè)桿81繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示，轉(zhuǎn)子90由電動(dòng)機(jī)91帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子90由垂直支承件92支承，垂直支承件92由緊固件94連接到殼體14的底壁上。另外，轉(zhuǎn)子90也可由來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)60的空氣流驅(qū)動(dòng)，鼓風(fēng)機(jī)60安裝在轉(zhuǎn)子的相應(yīng)葉片上。優(yōu)選情況是，轉(zhuǎn)子90沿圖2中箭頭93的方向轉(zhuǎn)動(dòng)閃爍組件62和64，這樣，在反射光圖像上就出現(xiàn)了向上運(yùn)動(dòng)的表觀效果，這就模擬了燃燒火焰中氣體向上運(yùn)動(dòng)的效果。當(dāng)然也可使用其它模擬氣體向上運(yùn)動(dòng)效果的方法。比如，在運(yùn)動(dòng)的、部分不透明的屏(未圖示)中安裝一個(gè)光源(未圖示)，以產(chǎn)生所需的光線效果。還可以想象，可以單獨(dú)使用閃爍組件62和64或上述氣體模擬裝置而不用火焰效果組件58。已經(jīng)證明，單獨(dú)使用閃爍組件62和64可以產(chǎn)生逼真的效果，盡管不如與火焰效果組件58結(jié)合使用時(shí)那么逼真。
從圖2可以看出，下部閃爍組件的位置比燃料床26的上端水平面稍低一些。這使得當(dāng)一個(gè)人在壁爐前觀看時(shí)，容易獲得燃料床表面附近產(chǎn)生有色火焰和向上運(yùn)動(dòng)氣體的效果。類似地，上部閃爍組件位于燃料床26上方的水平面，這樣當(dāng)一個(gè)人在壁爐前觀看時(shí)，容易獲得燃料床上方一定距離處產(chǎn)生有色火焰和向上運(yùn)動(dòng)氣體的效果。此外，上部和下部閃爍組件62和64改善了模擬火焰和氣體的光強(qiáng)度。
更仔細(xì)地參看圖7，其中顯示了上部閃爍組件的帶82。每個(gè)帶82都由反射材料如MYLARTM制成，帶82的優(yōu)選帶有顏色是藍(lán)色或紅色尖部96以及銀色帶體98，雖然全銀色的帶體也成功地使用過(guò)。具有紅色帶尖的帶82的長(zhǎng)條材料83和具有藍(lán)色帶尖的帶82的長(zhǎng)條材料83都可繞桿81卷繞。如圖6所示，在閃爍組件62的整個(gè)長(zhǎng)度范圍上，藍(lán)色和紅色帶尖的帶82的組合從桿81上徑向伸出。所以，上部閃爍組件62反射白色、紅色和藍(lán)色光，這些光接著又通過(guò)火焰效果組件58透射。
如圖8所示，下部閃爍組件64包括緊密排布的細(xì)帶82，它由反射材料如MYLARTM制成。帶82或者是金黃色的，或者是紅色的。具有紅色帶82和金色帶82的長(zhǎng)條材料83的組合可繞桿81卷繞，以產(chǎn)生總體紅色和金箔的外觀，所以，下部閃爍組件64反射黃色和紅色光，這些光接著又通過(guò)火焰效果組件58透射。
在使用時(shí)，閃爍組件62和64由轉(zhuǎn)子90轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣帶82的反射表面就通過(guò)波動(dòng)的火焰效果組件58的狹縫66反射顏色，并產(chǎn)生燃燒氣體向上運(yùn)動(dòng)的效果。由下部閃爍組件64反射的顏色類似于燃料床26表面附近的火焰顏色。由上部閃爍組件62反射的顏色類似于燃料床26表面稍遠(yuǎn)處的火焰顏色。上部閃爍組件62具有較稀疏排布的帶82，其目的是產(chǎn)生更為隨機(jī)的反射光，以模擬燃料床26上方一段距離的動(dòng)感更強(qiáng)的閃爍火焰。在下部閃爍組件64上，更緊密排布的帶82產(chǎn)生相對(duì)更為恒定的反射光，以模擬與燃料床26相鄰處的更為恒定的火焰。
圖10所示為閃爍組件62和64的另一種布局。上部閃爍組件62位于比燃料床26上端水平面稍微低一些的地方。下部閃爍組件64位于比燃料床26下端水平面稍高一些的地方。下部閃爍組件64位于比燃料床26下端水平面稍高一些的地方。
圖11所示為一種改進(jìn)的豎直屏42′。屏的前面包括一個(gè)部分反射表面44′，它又分為烏澤區(qū)200、過(guò)渡區(qū)202和反射區(qū)204。反射區(qū)204位于豎直屏42′的下端，其大小足以反射燃料床26從而產(chǎn)生模擬效果。同時(shí)，反射區(qū)204又不能過(guò)大，以致反射不想要的圖像，比如緊挨壁爐前面的地板。為此，豎直屏42′在其中間和上端包括烏澤區(qū)200。烏澤區(qū)200經(jīng)粗糙打磨，它不反射圖像，但同時(shí)又允許通過(guò)豎直屏42′看到模擬火焰圖像。過(guò)渡區(qū)202包括一個(gè)非反射的烏澤區(qū)200到反射區(qū)204之間的逐漸的過(guò)渡區(qū)。
圖12所示為改進(jìn)的燃料床26′。該燃料床26′包括由陶瓷材料制成并涂色以模擬木材的第一部分206。該床26′還包括由塑料材料制成并涂色以模擬灰燼床的第二部分208。優(yōu)選的灰燼床208為半透明的，以允許來(lái)自光源30或前面介紹過(guò)的燃料床燈光裝置100的光線通過(guò)。已經(jīng)證明，采用陶瓷材料和靈活的模具能夠完成對(duì)木材206的更準(zhǔn)確的模擬?；覡a床208也可用塑料通過(guò)真空成型方法制成。該床上面要放置陶瓷木材206。該陶瓷木材206是被粘接到灰燼床208上以形成燃料床。
圖13和14所示為火焰模擬裝置10的第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。為方便起見(jiàn)，采用相同的數(shù)字代碼表示相同的組件。第三個(gè)實(shí)施例不包括鼓風(fēng)機(jī)60或在鼓風(fēng)機(jī)的空氣流中翻騰的輕質(zhì)火焰效果組件58。取而代之的是一個(gè)改進(jìn)的火焰效果組件58′，置于屏42之后并基本跨越屏42的整個(gè)寬度。改進(jìn)的火焰效果組件58′的外形類似于圖5所示的火焰效果組件58。不過(guò)，改進(jìn)的火焰效果組件58′最好置于屏42之后約3英寸的基本垂直的平面上(距閃爍組件62和64約1/2英寸)。優(yōu)選的組件58′是由更剛性的材料(如塑料或薄鋼)制成，這樣它將在垂直位置保持固定。組件58′也可采用輕質(zhì)材料如聚酯，伸展拉緊到垂直位置。而且應(yīng)當(dāng)理解，組件58′的垂直位置并不是嚴(yán)格的，只要如下文所述能使光通過(guò)即可。
火焰效果組件58′上切割出一組狹縫66′，以允許來(lái)自光源30的光線穿過(guò)火焰效果組件58′到達(dá)屏42。盡管改進(jìn)的火焰效果組件58′保持相對(duì)固定，但由于光線通過(guò)狹縫66時(shí)被閃爍組件62和64所反射，故仍可看到火焰模擬效果。
改進(jìn)的火焰效果組件58′夾在上部和下部支承組件210和212之間以支承豎直位置的火焰效果組件。下部水平支承組件50作為下部支承元件之一還起著水平不透明屏214的作用，以阻止光線從屏42和火焰效果組件58′下面通過(guò)。以這樣的方式，基本上所有到達(dá)屏42的光線都被閃爍組件62和64反射且通過(guò)火焰效果組件58′的狹縫66′。上部和下部支承組件210和212由緊固件216固定到殼體14的側(cè)壁23上。
另一種選擇是，組件58′可在其下端制成水平活動(dòng)鉸鏈。該活動(dòng)鉸鏈下面的部分可連接到屏42，且起著水平不透明屏214的作用。屏上面的部分起碼在其上端由上部支承組件210支承。活動(dòng)鉸鏈允許組件58′按下文所述上下運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選的火焰效果組件58′可以在箭頭218的方向上相對(duì)于屏42作向上或向下運(yùn)動(dòng)。這是通過(guò)220所示的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)構(gòu)220包括一根連接到火焰效果組件58′頂部的金屬絲222。金屬絲222延伸通過(guò)軸銷224，并在其另一端連接到高度調(diào)節(jié)旋紐226的端部。高度調(diào)節(jié)旋紐226從控制單元21的前面伸出，它能夠在箭頭228的方向上相對(duì)于控制單元21的前面板向內(nèi)和向外運(yùn)動(dòng)。高度調(diào)節(jié)旋紐226包括一組與控制單元21的前面板232嚙合的齒230，以使旋紐226能夠向內(nèi)或向外卡緊在相對(duì)于控制單元21的一組位置之一上。已經(jīng)證明，通過(guò)按預(yù)定的量升高或降低火焰效果組件58′，可以增強(qiáng)或減弱模擬火焰感覺(jué)強(qiáng)度(火焰的亮度和大小)的效果。我們認(rèn)為這一強(qiáng)度的改變是由于火焰效果組件58′上形成有大小不同的狹縫66′，處于壁爐12前面不同位置的觀察者或多或少地能看到這種變化。選擇另外的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也將是可以理解的。比如，通過(guò)凸輪裝置將旋紐226連接到火焰效果組件58′上，從而使組件58′作上下機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
圖13所示的實(shí)施例進(jìn)一步包括一個(gè)覆蓋在透明前面板24的前面232上的模擬燃燒屏234。模擬燃燒屏234優(yōu)選為一個(gè)織網(wǎng)，這就象人們知道的傳統(tǒng)壁爐所用的阻攔火花的設(shè)備?？椌W(wǎng)屏234的頂端和底端通過(guò)從殼體14的前壁20伸出的銷子236固定。此外，模擬燃燒屏234也可采用絲網(wǎng)印制工藝或類似方法直接在透明前面板24上制成。已經(jīng)證明，模擬燃燒屏234能夠減少任何強(qiáng)光或反射光，若無(wú)此網(wǎng)屏，就可能在透明前面板24上看到這種強(qiáng)光。
圖15所示為進(jìn)一步改進(jìn)的豎直屏42″。該屏42″一般是透明的，且具有一個(gè)部分反射表面44″和一個(gè)穿過(guò)其厚度的散射區(qū)域46″。該屏42″是由基本透明但又部分半透明的材料制成，最好在其整個(gè)厚度上具有輕微的黯淡或混濁外觀，這樣，通過(guò)屏42″的光就會(huì)部分透過(guò)而部分散射。一種令人滿意的材料是聚苯乙烯，通過(guò)加入一定量的白色粉末色素如二氧化鈦，就可產(chǎn)生輕微混濁的外觀。色素材料的優(yōu)選粒度大小為微細(xì)級(jí)的，這樣，在散射區(qū)域46″就可形成均勻的黯淡或混濁外觀。通過(guò)改變加入到散射區(qū)域46″的塑料復(fù)合材料中的色素量可以控制散射區(qū)域46″的散射程度。散射區(qū)域46″能達(dá)到的散射程度應(yīng)當(dāng)是這樣即當(dāng)通過(guò)部分反射元件44″觀察時(shí)，可通過(guò)散射區(qū)域46″的厚度看到三維火焰。
通過(guò)模擬火焰的投影光在屏42″的厚度上逐漸散射，改進(jìn)的屏42″能給出模擬火焰的表觀厚度，產(chǎn)生三維火焰的圖像。而且，改進(jìn)的屏42″不必依賴于砂磨或蝕刻表面來(lái)產(chǎn)生散射效應(yīng)，故簡(jiǎn)化了裝置10的制造。
圖16所示為進(jìn)一步改進(jìn)的豎直屏42。該屏42是由反射元件44和散射元件46構(gòu)成的。反射元件44是由部分透明、部分反射材料如半鍍銀的玻璃制成的。散射元件46是由半透明材料制成的，這種材料部分透射部分散射通過(guò)散射元件46的光線。散射元件46也可由與屏44所用類似的材料制成，給出一個(gè)與散射表面46類似的蝕刻或砂磨散射表面。此外，半透明材料如白色聚苯乙烯和聚丙烯也適合于散射元件46。采用半透明材料時(shí)，要選擇用于散射元件46的特定材料的厚度以使散射元件能夠自固定，且保持足夠的半透明，這樣，通過(guò)部分反射元件44能觀察到火焰效果。散射元件46并不一定包含上述散射屏組件46″。
散射元件46不是平面的，而是沿其長(zhǎng)度和寬度彎曲的，彎曲的方向和程度都沿散射元件46的垂直和水平方向而改變。散射元件46可以通過(guò)使一片塑料板真空成型為所需形狀而制造。在垂直方向上，散射元件46下部的彎曲程度最好要與反射元件44中燃料床26(26′表示)的外視覺(jué)位置相吻合，以便給出這樣的外觀，使投影的模擬火焰從燃料床26的反射圖像26′后面發(fā)散。比如，如果燃料床26包括模擬的木材，投影到散射元件46上的模擬火焰看起來(lái)就象是從燃料床26中模擬木材的反射圖像26′后面發(fā)散的。在沿燃料床26的水平方向上，散射元件46下部的彎曲程度最好按照一個(gè)特定的角度，在此角度，模擬木材好象是置于燃料床26中，且與反射元件44″中木材(26′表示)的視覺(jué)位置吻合。在燃料床26上沒(méi)有模擬木材出現(xiàn)的水平位置上，散射元件46局部彎曲以與反射元件44靠近，從而給出這樣的視覺(jué)，使投影的模擬火焰從燃料床26的模擬木材之間的灰燼升起。
隨著散射元件46從燃料床26垂直上升，它將彎曲更接近于反射元件44，從而產(chǎn)生這樣的幻影在其上投影的模擬火焰在燃料床26的木材上方卷繞。還可按需要選擇散射元件46上部的彎曲程度，以模擬真實(shí)火焰的擾動(dòng)和隨機(jī)模式。
豎直屏組件42為模擬火焰增加了更多的三維效果。當(dāng)通過(guò)部分反射元件44觀察時(shí)，模擬火焰看起來(lái)是從燃料床26的模擬木材后面產(chǎn)生并通過(guò)三維路徑，火焰仿佛是從燃料床26升起，這就更準(zhǔn)確地模擬了真實(shí)木材火焰的效果。
圖15到17所示為火焰模擬裝置10的第四個(gè)實(shí)施例。為方便起見(jiàn)，采用相同的標(biāo)號(hào)表示相同的組件。第四個(gè)實(shí)施例不包括鼓風(fēng)機(jī)60或在鼓風(fēng)機(jī)60的空氣流中波動(dòng)的輕質(zhì)火焰效果組件58。相反，一個(gè)改進(jìn)的且更簡(jiǎn)單的火焰效果組件58″置于屏42″(也可等效使用如圖2所示的屏42)的后面和后壁300的前面，并基本跨越屏42″的整個(gè)寬度。如圖17所示，改進(jìn)的火焰效果組件58″具有反射表面302并一般具有模仿火焰的外形。后壁300具有非反射表面，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，組件58″是一個(gè)涂敷在后壁300表面上的反射性印花釉面。為模擬自然火焰的顏色，優(yōu)選的火焰效果組件58″的顏色為綠色或藍(lán)色的底部304和銀白色的主體306。藍(lán)色部分304和銀白色的306之間的顏色是逐漸過(guò)渡的，即304部分藍(lán)色的強(qiáng)度逐漸減弱而消失在銀白色部分306中。
再次參看圖15，一個(gè)沿方向93上轉(zhuǎn)動(dòng)的單個(gè)閃爍組件62置于燃料床26下方，并在火焰效果組件58″的前面。緊挨該閃爍組件62后面放置的是光源30。一個(gè)擋光塊310用于阻止光源30的光線直接到達(dá)火焰效果組件58″。因此，基本上只有從閃爍組件62反射的光線到達(dá)火焰效果組件58″，然后反射到并透射穿過(guò)屏42″。模擬火焰的表觀強(qiáng)度正比于閃爍組件62轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。也可提供一個(gè)閃爍組件62的變速控制(未示出)以使使用者改變模擬火焰的表觀強(qiáng)度。
固定火焰組件58″的引入消除了以前粘貼到屏42″上的絲網(wǎng)組件58。而且，改進(jìn)的設(shè)計(jì)消除了對(duì)鼓風(fēng)機(jī)60和下部閃爍組件64的需要，從而程裝置10的制造和維護(hù)更為簡(jiǎn)單。更進(jìn)一步，通過(guò)將閃爍組件62置于燃料床26之下，可獲得更簡(jiǎn)潔的火焰模擬裝置10，或者可將燃料床26進(jìn)一步后移離開(kāi)前面板24，從而使裝置10看起來(lái)更深、更象真實(shí)的壁爐。此外，通過(guò)消除了對(duì)具有閃爍強(qiáng)度光源30的需要，閃爍組件62的重新定位進(jìn)一步簡(jiǎn)化了本發(fā)明。
圖15所示的實(shí)施例可進(jìn)一步包括一個(gè)透明的光線隨機(jī)分布面板312，置于燃料床26和閃爍組件62之間。該面板312優(yōu)選為用玻璃或光學(xué)塑料制成，并具有非平面的表面314和316。表面314和316各具有凸面和凹面區(qū)，兩個(gè)區(qū)光滑而相鄰地互相摻合，從而形成具有變化厚度的面板312。使用時(shí)借助于不同焦距的區(qū)域，對(duì)從閃爍組件62反射到燃料床26的光線，面板312起著復(fù)合透鏡的作用，閃爍組件62在方向93上轉(zhuǎn)動(dòng)。面板312的類似復(fù)合透鏡特征的作用是當(dāng)反射光線穿過(guò)燃料床26時(shí)周期性地改變來(lái)自閃爍組件62的光線的方向。結(jié)果是燃料床26的模擬焦炭看起來(lái)在隨機(jī)方向上閃爍，不只是在閃爍組件62的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上。
圖18、19和20所示為進(jìn)一步改進(jìn)的火焰模擬裝置10，它具有模擬磚或石頭火墻400。為方便起見(jiàn)，采用前面使用的相同的標(biāo)號(hào)表示相同的組件。參看圖19，模擬火墻圖案樣式402和404分別應(yīng)用于透明前面板24的內(nèi)表面及側(cè)壁23的兩側(cè)。火墻圖案樣式404是通過(guò)在側(cè)壁23的兩個(gè)內(nèi)側(cè)表面涂上圖案樣式404或類似方法實(shí)現(xiàn)的。如下文的進(jìn)一步解釋，圖案樣式402應(yīng)用于透明前面板24的內(nèi)表面，優(yōu)選采用絲網(wǎng)方法以隨機(jī)分布模式涂上一系列顏色點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些顏色點(diǎn)以這樣的方式涂在壁上，以致位于透明前面板24前面的觀察者不容易注意到涂在面板24內(nèi)表面上的這些點(diǎn)，但是，能夠看到這些點(diǎn)在反射表面44上的反射效果。這一效果給出了火墻出現(xiàn)在燃料床26產(chǎn)生的模擬火焰圖像后面的幻影。在頂壁16下面有一個(gè)光源57用于照亮圖案樣式402，以增強(qiáng)它在表面44上的反射效果。為了產(chǎn)生更真實(shí)的照射圖案樣式402和404的效果，可以使光源57隨機(jī)閃爍以模擬真實(shí)火焰對(duì)模擬火墻400的照射。光源57的閃爍可以通過(guò)集成電路控制(未示出)施加于光源57的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖20所示為應(yīng)用圖案樣式402到前面板24內(nèi)表面的優(yōu)選方法。首先，隨機(jī)分布的小顏色點(diǎn)406加到前面板24內(nèi)表面上。盡管是隨機(jī)的，顏色點(diǎn)406在整個(gè)前面板24內(nèi)表面上的分布還是具有每平方英寸上相同的點(diǎn)密度。點(diǎn)406最好是全部大小相等。選擇點(diǎn)406的大小和密度應(yīng)使觀察者不容易注意到點(diǎn)406的存在，且只在點(diǎn)406的存在傳遞到玻璃上的效果在透明前面板24上是隱約可見(jiàn)的。點(diǎn)406涂成黑色時(shí)這一效果達(dá)到最佳。優(yōu)選采用絲網(wǎng)工藝將點(diǎn)406施加到面板24的內(nèi)表面上。一旦施加了點(diǎn)406，就在點(diǎn)406上面再加一組顏色點(diǎn)408，其點(diǎn)直徑略小于點(diǎn)406。點(diǎn)408的直徑略小于點(diǎn)406且集中施加在點(diǎn)406上面，從而保證位于裝置10前面的觀察者將不會(huì)注意到透明面板24內(nèi)表面上點(diǎn)408的存在。點(diǎn)408的施加也是優(yōu)選采用絲網(wǎng)工藝。點(diǎn)408優(yōu)選為兩種顏色，一種是模擬磚塊的顏色，另一種是模擬磚塊之間模擬灰漿的顏色。特定點(diǎn)408的優(yōu)選顏色應(yīng)能獲得整個(gè)磚塊和灰漿是建造在前面板24內(nèi)表面上的效果。
使用時(shí)，位于火焰模擬裝置10前面的觀察者不容易注意到透明前面板24內(nèi)表面上的點(diǎn)406和408的存在，但是，顏色點(diǎn)406在反射表面44上的反射效果卻易于為觀察者所看到。模擬火墻400在觀察者看來(lái)是在燃料床26后面、前面板24距燃料床26后面的兩倍距離處。在前面板24的整個(gè)內(nèi)表面上隨機(jī)分布點(diǎn)406避免了可見(jiàn)的干擾圖案樣式。如果這些點(diǎn)是有規(guī)律地分布在前面板24的內(nèi)表面上，就可能出現(xiàn)這一干擾圖案樣式，該干擾圖案樣式是在前面板24內(nèi)表面上存在的點(diǎn)406、408和反射表面44上點(diǎn)406、408的反射圖像之間產(chǎn)生的。以每平方英寸等密度分布的點(diǎn)406保證了點(diǎn)406施加到前面板24上隱約可見(jiàn)的效果在整個(gè)前面板24上是均勻的。圖案樣式402所選用的顏色也是用于側(cè)壁23上圖案樣式404的顏色。圖案樣式402和404分別位于前面板24和側(cè)壁23的內(nèi)表面上，這樣，兩種圖案樣式的表觀磚塊和灰漿特征就與實(shí)際樣式相吻合。
顯然，模擬火墻圖案樣式402也可采用其它方式實(shí)現(xiàn)。比如，可以使用美國(guó)專利No.5,525,177中描述的一種CLEAR#FOCUSTM單向影像顯示面板(未示出)。模擬火墻圖案樣式402可施加到CLEAR#FOCUSTM面板的顯示表面，該顯示表面再施加到前面板24的內(nèi)表面，這樣，位于火焰模擬裝置10前面的觀察者就不能直接看到圖案樣式402，但可以看到反射表面44上圖案樣式402的反射效果。在另一個(gè)實(shí)施例中，透明前面板24用一個(gè)網(wǎng)格火焰前屏24(未示出)替代，并采用涂色或類似方法在火焰屏24的內(nèi)表面加上模擬火墻圖案樣式402。如果小心涂色以確保圖案樣式402只涂在火焰屏24的內(nèi)表面，站在火焰模擬裝置10前面的觀察者就不能直接看到圖案樣式402。但是觀察者將能看到圖案樣式402在反射表面44上的反射效果。
顯而易見(jiàn)，產(chǎn)生模擬火墻400的裝置可成功地用于任何具有前面板24和反射表面44的壁爐。特別明顯的是，采用模擬火墻400會(huì)大大增強(qiáng)天然氣或丙烷壁爐的外觀效果。通過(guò)采用本發(fā)明產(chǎn)生模擬火墻400的裝置作為節(jié)省空間的措施，壁爐的深度可能減小，然而，觀察者將看不出壁爐深度已經(jīng)減小。
圖21所示為用于上部閃爍組件62的改進(jìn)的帶82′。由于以前閃爍組件62輪廓明顯的直線給出的是輪廓明顯的直的反射光，這減弱了火焰模擬的真實(shí)感，這里改進(jìn)的帶82′具有曲線切割邊82c。結(jié)果是一個(gè)反射非直線型光線的改進(jìn)的上部閃爍組件62，反射的光再透射穿過(guò)火焰效果組件58。反射光的非線性特性使得反射光的閃爍模式看起來(lái)更隨機(jī)，因而更自然，故改善了模擬火焰閃爍的真實(shí)感。
可以理解，上文所示的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。盡管如此，本發(fā)明允許在完全理解上述本發(fā)明的精神及下文權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行一定的改變和可替代的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種火焰模擬裝置(10)，包括一個(gè)模擬燃料床(26)；和一個(gè)光源(30)；所述火焰模擬裝置(10)的特征在于其具有一個(gè)具有部分反射前表面(44)和一個(gè)后表面(46)的屏(42)，所述前表面(44)設(shè)置在所述模擬燃料床(26)的后面用于反射和傳遞光線，所述后表面(46)設(shè)置在所述前表面(44)的后面用于發(fā)散和傳遞光線；至少一個(gè)閃爍元件(62，64)，包括一根限定了一根軸線的桿(81)和從所述桿(81)徑向伸出的至少一個(gè)反射表面(82)，所述至少一個(gè)閃爍元件(62，64)可以通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子(90)繞所述軸線旋轉(zhuǎn)，并且所述至少一個(gè)閃爍元件(62，64)被設(shè)置在來(lái)自所述光源(30)的光線路徑上，以產(chǎn)生閃爍光；和一個(gè)火焰效果元件(58，58′)，其設(shè)置在所述后表面(46)的后面，用于使所述閃爍光形成一種火焰圖案，從而穿過(guò)所述前表面(44)傳遞火焰圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火焰模擬裝置(10)，還包括一個(gè)拋物面反射器(40)，用于從所述光源(30)向著所述至少一個(gè)閃爍元件(62，64)反射光線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰模擬裝置(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)閃爍元件(62，64)包括許多反射帶(82′)，后者從所述桿(81)徑向伸出，所述反射帶(82′)為非直線形狀。
全文摘要
提供了一個(gè)具有改善的火焰模擬裝置的電壁爐(12)。該火焰模擬裝置包括一個(gè)光源(30)、用于透射光來(lái)產(chǎn)生火焰效果的火焰效果組件(58)、和一個(gè)閃爍組件(62、64)，該閃爍組件(62、64)具有反射帶用于反射來(lái)自光源的光，然后再由火焰效果組件反射。還提供一個(gè)替代火焰效果組件，用于反射光以產(chǎn)生火焰效果。一個(gè)具有部分反射表面和散射表面的平面置于火焰效果組件處。該火焰效果組件延伸與散射表面相鄰。還提供一個(gè)在其厚度上具有散射區(qū)域的替代屏。一個(gè)燃料床(26)緊挨著屏的部分反射表面，以在屏上產(chǎn)生燃料床(26)的圖像，動(dòng)感火焰的圖像看起來(lái)是在燃料床和其反射圖像之間產(chǎn)生的。該屏也可以有非平面散射區(qū)，這樣，動(dòng)感火焰的圖像看起來(lái)是在燃料床的反射圖像后面產(chǎn)生的。還提供一個(gè)火墻模擬裝置，從而在部分反射表面上產(chǎn)生一個(gè)模擬火墻的反射圖像，它看起來(lái)是燃料床后面的火墻。
文檔編號(hào)F24C7/00GK1410705SQ0214809
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期1997年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月30日
發(fā)明者克里斯托弗·黑斯, 戴維·M·麥克弗森, 伊尼亞齊奧·加洛, 肖恩·D·斯潘塞 申請(qǐng)人:丁普萊克斯北美有限公司