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有焦炭火焰紅(而且更黃)。
需要有一種裝置用來產(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，在些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出的一組開口，以使光線更易于通過片材，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，所述材料片上開出一組開口，以使來自所述光源的光更易于通過，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，以反射來自所述光源的光穿過所述火焰效果組件；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，通過所述部分反射表面可看到穿過所述散射元件的光。
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，通過所述部分反射表面可看到穿過所述散射元件的光。
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，以及更清楚地說明其工作原理，現(xiàn)在通過舉例的方式參照附圖進(jìn)行說明。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，以允許來自光源30的光線照射通過，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。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)度可以通過位于控制單元21上的、與光源30電連接的調(diào)光開關(guān)41來改變。
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。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。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)又允許通過豎直屏42′看到模擬火焰圖像。過渡區(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，以允許來自光源30或前面介紹過的燃料床燈光裝置100的光線通過。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，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，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即可。
火焰效果組件58′上切割出一組狹縫66′，以允許來自光源30的光線穿過火焰效果組件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。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?；顒?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，通過屏42″的光就會(huì)部分透過而部分散射。一種令人滿意的材料是聚苯乙烯，通過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)通過部分反射元件44″觀察時(shí)，可通過散射區(qū)域46″的厚度看到三維火焰。
通過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)的視覺位置吻合。在燃料床26上沒有模擬木材出現(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，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)通過部分反射元件44觀察時(shí)，模擬火焰看起來是從燃料床26的模擬木材后面產(chǎn)生并通過三維路徑，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，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，從而使裝置10的制造和維護(hù)更為簡(jiǎn)單。更進(jìn)一步，通過將閃爍組件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)一步后移離開前面板24，從而使裝置10看起來更深、更象真實(shí)的壁爐。此外，通過消除了對(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)反射光線穿過燃料床26時(shí)周期性地改變來自閃爍組件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，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的閃爍可以通過集成電路控制(未示出)施加于光源57的電源來實(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，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
1.一種用于提供火焰圖案的火焰模擬裝置(10)，所述裝置(10)包括一個(gè)模擬燃料床(26)；和一個(gè)光源(30)；一個(gè)具有部分反射前表面(44)和一個(gè)散射元件(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，所述散射元件(46)設(shè)置在所述屏(42)的后面，從而使穿過所述散射元件(46)的光線可以透過所述部分反射前表面(44)看到，其特征在于，所述散射元件(46)具有基本上非平面的后表面，從而來自光源(30)的光線穿過所述前表面?zhèn)鬟f，并且穿過所述屏(42)呈現(xiàn)一個(gè)基本上三維的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少一個(gè)閃爍元件(62，64)用于產(chǎn)生閃爍光線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述非平面的后表面包括在垂直方向的第一彎曲和在水平方向的第二彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一個(gè)所述的裝置(10)，其特征在于，所述散射元件(46)具有一個(gè)面對(duì)所述屏(42)設(shè)置的非平面內(nèi)表面。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置(10)，還包括一個(gè)設(shè)置在從光源(30)到散射元件(46)的光線路徑上的火焰效果元件(58，58′，58″)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置(10)，其特征在于，所述散射元件(46)由聚苯乙烯構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述聚苯乙烯以白色粉末著色，最好是二氧化鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一個(gè)所述的裝置(10)，其特征在于，所述火焰效果元件(58″)是反射性的，并且設(shè)置在散射元件(46)后面并與之間隔開的所述火焰模擬裝置(10)的后壁(300)上，所述后壁(300)與火焰效果元件(58″)相比具有相對(duì)較小的反射性，從而光線由所述火焰效果元件(58″)反射到散射元件(46)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到9中任一個(gè)所述的裝置(10)，其特征在于，所述火焰效果元件(58，58′，58″)具有傳遞光線的第一通道和阻塞光線的第二通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置(10)，其特征在于，所述火焰效果元件(58，58′)具有形成所述第一通道的小孔。
全文摘要
一種改善了的用于提供火焰圖案的火焰模擬裝置，所述裝置包括一個(gè)模擬燃料床；一個(gè)光源；一個(gè)具有部分反射前表面和一個(gè)散射元件的屏，所述前表面設(shè)置在所述模擬燃料床的后面用于反射和傳遞光線，所述散射元件設(shè)置在所述屏的后面，從而使穿過所述散射元件的光線可以透過所述部分反射前表面看到。所述散射元件具有基本上非平面的后表面，從而來自光源的光線穿過所述前表面?zhèn)鬟f，并且穿過所述屏呈現(xiàn)一個(gè)基本上三維的圖案。這樣，動(dòng)感火焰的圖像看起來是在燃料床的反射圖像后面產(chǎn)生的。
文檔編號(hào)F21S10/04GK1492180SQ02148090
公開日2004年4月28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, D 斯潘塞, M 麥克弗森, 克里斯托弗 黑斯, 齊奧 加洛 申請(qǐng)人:丁普萊克斯北美有限公司