专利名称：使用空气压力传感器的空气比例式锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用空气压力传感器的空气比例式锅炉，更具体地说，涉及一种利用空气压力传感器来使锅炉保持额定输出的空气比例式锅炉，其中合理地调节鼓风机的转数，以便在燃气供应量不变并产生恒定的额定输出时，使供风量保持恒定，这样就可解决下述问题当利用空气压力传感器和压差按比例检测空气量，以控制燃气的供气量，使其与吸入的供风量成一定比例时，如果供风量减小，就使燃气的供气量也减小，从而导致锅炉的输出量降低。
背景技术：
用于供热和向一般家庭提供热水的锅炉，按照使用的燃料分成燃油锅炉和燃气锅炉。由于燃气锅炉对大气的污染较小，并且使用方便，所以目前主要采用这种锅炉。这种锅炉用液化天然气(LNG)作为燃料。
燃气锅炉按照加热循环水的热交换器可分成冷凝式和非冷凝式。冷凝燃气锅炉利用燃烧的热直接加热循环水，并用回收废气中的冷凝潜热，从而最大限定地提高了热效率。
下面将描述常规的冷凝式燃气锅炉。在常规的冷凝式燃气锅炉中，将一个燃烧器安装在锅炉的上部，这样就可点燃与空气混合的燃气，并向下方燃烧。在安装在锅炉下部的用于加热的热交换器中，利用高温燃气加热流体或循环水。加热后的流体或水循环流入卧室、客厅或浴室中，以进行供热运行。
另外，在热水运行时，操作三通阀，以中断向卧室、客厅或浴室提供热水，并将阀转换到相互并联安装的热水热交换器，以将其用作热源。当循环水被送入热交换器，并在热交换器中再收集供给的循环水时，对用于洗浴的循环水进行加热。
按照控制方法或密封状态，可将按上述方式构成的燃气锅炉分成不同的类型。特别是，空气比例式锅炉测量从外部吸入的空气的压力，然后将与测量的空气压力成一定比例的燃料提供给燃烧器。因此，按与空气压力的比例提供精确的燃料量，这样就提高了燃烧效率，并最大限度地减少了有害气体，从而防止对空气造成污染。
也就是说，由于调节的燃气供应量只随空气压力而变化，因此在不单独地控制气体阀的比例控制部分的情况下，相对一定的空气压力提供一定量的燃气，从而可始终维持恒定的空气-燃料比。因此，精确的比例控制操作不同于开/关控制型或流动比例式操作。
题目为“空气比例式冷凝锅炉”的韩国专利公开号10-2000-26741，申请日为2000年5月15日的韩国专利申请，于2000年8月8日授权给本申请的申请人。
图1是表示常规的空气比例式冷凝锅炉的结构视图；图2是表示常规的空气比例式冷凝锅炉的方框图。
首先，如图1所示，利用根据外部大气的温度调节空气压力的空气比例式方法运行冷凝式燃气锅炉，从而可始终提供恒定的空气量。冷凝式燃气锅炉包括一个密封体2，它具有一根用于根据鼓风机10的运行而吸入外部空气的空气吸入管3和一根用于向外部排放燃烧废气的废气排出管20；一个燃烧室4，它具有一个燃烧器12，该燃烧器用于燃烧经第一和第二电动阀46和46′和空气比例阀47提供的燃气与由鼓风机10吸入的空气的混合物；一个用于加热循环水的显热交换器14及一个与之成一体的潜热交换器16；一个热水热交换器34，它用于利用通过显热交换器14的热循环水加热供水；一个循环水泵22，它用于将流过循环水过滤器24和空气/水分离器26的循环水提供给潜热交换器16；及一个膨胀水箱48，它用于贮存按照三通阀28和防过压阀32的操作而输入的部分循环水。
另外，空气压力检测器50是为空气-比例而安装的，它安装在吸气腔6内，用于检测由鼓风机10吸入的空气的气压。如果空气-比例阀47中的压力识别器51识别出空气压力，则控制器40根据由空压识别器51检测到的空气压力控制锅炉内的燃烧室4，以进行喷射燃气的燃烧模式。另外，控制器40接收温度传感器的信号，并根据温度传感器的信号，利用表示当前的温度是否达到设定温度的数据来计算热容量。控制器40还对鼓风机10的转数进行功率-控制，并根据其所需的转数改变空气压力，以调节空气-比例阀47的燃气排出量，并从而调节提供给燃烧器12的燃气供应量。
更详细地说，燃烧器12安装在燃烧室4的上部，它按照鼓风机12的运行燃烧燃气与经吸气腔6吸入的空气的混合物。显热交换器14和潜热交换器16依次设置在燃烧器12的下方。在运行过程中，显热交换器14加热循环水，其中燃烧器产生的显热与循环水直接接触。潜热交换器16利用在与废气热接触时产生的潜热加热循环水。
通过潜热交换器16的废气通过废气管20排放到外部，而在热交换时产生的冷凝水收集在废气罩18中，然后再排放到外部。按照循环水泵22的运行，循环水在依次通过潜热交换器16和显热交换器14时被加热。利用热敏电阻52检测加热后的循环水的温度，然后将检测到的温度传送给控制器40。
用于使循环水循环流动的循环水泵22设置在锅炉的左下部。当循环水泵22运行时，已完成对室内供热的循环水经管路L1被送到循环水过滤器24。循环水过滤器24去除循环水中所含的杂质。将循环水输送到位于循环水过滤器上方的空气/水分离器26。空气/水分离器26将循环水中的空气经上空气口排放掉。
用于防止循环水压力升得过高的防过压阀32安装在循环水过滤器24和空气/水分离器26之间，该阀将部分循环水输送到膨胀水箱48，从而调节了压力。通过循环水泵22的运行，将通过空气/水分离器24的循环水经管路L2输送到潜热交换器16，然后在通过显热交换器14时对其进行加热，再经管路L3将其排放。按照三通阀28的操作，通过管路L3的循环水被输送到室内。
利用循环水的热产生热水的热交换器设置在锅炉的中下部。按照热水流动开关36的操作，通过管路L6输入的冷水在通过热水热交换器34的过程中被加热，然后通过管路L7排放。本发明的热水热交换器34具有并行式结构，并设定较小的偏差范围，因此与现有技术相比能控制到非常小的区域。这样就扩大了锅炉的工作区，从而最大限度地减少了有害废气。
燃烧供给装置安装在锅炉的右下部。根据第一和第二电动阀46和46′和从控制器40传送的鼓风机10的输出信号对鼓风机10的转数进行功率控制。同时，根据可改变燃气排放量的空气-比例阀47的操作，将通过管路L8输入的燃气经管路L9提供给位于燃烧室4上方的喷嘴8。这里，燃气供应量按照空气-比例阀47的操作而改变。因此，燃气供应量的补充要取决于外部空气的变化。利用通过点火变压器42和点火杆传递的火花对按这种方法提供的燃气进行点燃和燃烧。上述燃烧过程由控制器40控制，该控制器40通过接收由用户操纵的室内温度调节器38的输入信号进行控制。
下面将参照图2描述空气-比例式冷凝锅炉的运行过程。
控制器40接收各种输入信号，如由热敏电阻52检测的循环水温度、用户所需的室内温度和用户选择的运行时间，并根据最佳的空气-燃烧比及各种输入信号计算燃料的量。然后控制器40将信号传送给循环控制的鼓风机10，以根据计算出的燃料供给量进行功率控制，并因而按照空气压力的变化对供给燃烧器12的燃料量进行最优控制。除了鼓风机10外，控制器40还将信号分别传送到第一和第二电动阀46和46′及点火变压器42，从而能使锅炉正常运行。
如上所述，利用空气压力的空气-比例式锅炉计算出热量，然后对鼓风机10的转数进行功率控制，从而根据所需的转数改变空气压力。因此，按照空气压力的改变调节空气-比例阀47的燃气排放量，从而可调节将要提供给燃烧器12的燃气供应量。
这里提供了一个用作空压检测器50的开/关控制式空压开关和一个空气-比例式空压开关。当检测到空气压力后，开/关控制式空压开关将通过鼓风机输入的空气压力传递给膜片，并使连接到膜片上的微动开关能接通或断开电路。空气-比例式空压开关在鼓风量的减小时，将指示鼓风量减小的信号传送给燃气管中的空气-比例阀，并按比例降低燃气的供应量。
由于开/关控制式空压开关使用固定的运行压力，所以应按照鼓风机采用特定的空压开关。另外，由于现有的空气-比例式空压开关按照通过锅炉内的鼓风机输入的空气供给量来调节燃气供应量，所以废气排出通道可能被外来物质阻塞。因此，在鼓风机的供风量减小的情况下，提供给锅炉的燃气供应量也减小，从而减小了锅炉的输出。
另外，气流传感器(AFS)作为空压检测器50用在汽车上。如果外来物质沉积在传感器的表面，则敏感性会降低。如果测量的空气温度发生改变，则在测量流量时会产生误差。此外，气流传感器(AFS)要比现有的空压传感器更昂贵。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种空气-比例式锅炉，它使用一个空压传感器，用于维持锅炉的额定输出，其中，在燃气供应量不变，从而形成恒定的额定输出时，对鼓风机的转数进行调节，以使供风量恒定，这样就可利用按比例检测空气量的空压传感器及压差控制燃气供应量，使之与吸入的供风量成一定比例，以解决在供风量降低时燃气供应量也降低，从而导致锅炉的输出减小的问题。
为了实现本发明的上述目的，设置一种使用空压传感器的空气-比例式锅炉，它能按吸入空气的一定比例调节要提供的燃料量，该空气、比例式锅炉包括一个鼓风机，它用于通过空气吸入管吸入空气；一个空压检测器，它安装在吸气腔内，用于测量由鼓风机吸入的空气压力；一个空压识别器，它用于将由空压检测器测量的空气压力转换成电信号并输出该电信号；一个燃料控制电动阀，它用于调节要供给的燃料量；及一个控制器，它不仅按照从空压识别器输入的空气压力信号调节燃料控制电动阀，以控制要供给的燃料量，而且还在吸入的空气压力发生变化的情况下，根据所提供的燃料量，调节鼓风机的转数，从而维持锅炉的额定输出。
下面将描述本发明的使用空压传感器的空气-比例式锅炉的功能。
空压检测器检测通过鼓风机的运转而吸入的空气的压力。控制器通过空压识别器检测空气压力，并操作燃料控制电动阀，按与空气量的一定比例提供燃料，从而使锅炉运行。另外，当为了保持锅炉的额定输出而提供恒定的燃料供给量时，由于外部因素而使吸入空气的压力发生变化的情况下，控制器调节鼓风机的转数，以便使吸入的空气与提供的燃料保持一定比例，从而维持锅炉的额定输出。
在参照附图详细地描述了本发明的优选实施例后，本发明的上述目的和其它优点将变得更加明显。其中图1是常规的空气-比例式冷凝锅炉的结构图；图2是常规的空气-比例式冷凝锅炉的方框图；图3是本发明的使用空压传感器的空气-比例式冷凝锅炉的方框。
具体实施例方式
现在参照附图描述本发明的一个优选实施例。另外，该实施例不是对本发明的技术范围的限制，而只是举例说明。与现有技术中相同的部件采用相同的附图标记。
图3是按本发明的使用空压传感器的空气-比例式冷凝锅炉的方框。
如图3所示，空气-比例式冷凝锅炉包括一个安装在吸气腔6内的空压检测器50，它用于测量由鼓风机10吸入的空气压力；一个空压识别器51，它用于将由空压检测器测量的空气压力转换成电信号并输出该电信号；一个燃料控制电动阀60，它用于调节要供给的燃料量；一个热敏电阻52，它用于检测循环水的温度；一个室内温度调节器38，它通过用户操纵一系列燃烧过程；一个点火变压器42，它用于产生的火花，以点燃所供燃料；一个循环水泵22，它用于使循环水循环流动；第一和第二电动阀46和46′，它们用于调节要供给的燃料量；及一个控制器40′，它不仅用于根据热敏电阻52检测的循环水的温度和来自室内温度调节器38的由用户选择的各种输入信号来控制鼓风机10的转数，并激励点火变压器42、第一和第二电动阀46和46′及循环水泵22，并且根据从空压识别器51输入的空气压力调节燃料控制电动阀60，以控制燃料的供给量，而且还用于根据燃料的供给量，在吸入空气的压力发生变化的情况下，调节鼓风机的转数，从而维持锅炉的额定输出。
这样，如果用户为加热目的通过室内温度调节器38操作锅炉，则控制器40′开动循环水泵22和鼓风机10。然后，空压检测器50检测由压差造成的空气压力并将检测的空气压力输出给空压识别器51。然后空压识别器51根据输入信号检测当前提供给燃烧室的供风量，并控制鼓风机10的转数，直到检测的供风量改变到点火所必需的供风量为止。如果供风量变到合适时，则接通点火变压器42，并在恒定的时间内维持点火所必需的供风量。然后第一和第二电动阀46和46′开启，并只点燃该供风量所必需的燃料。然后切断点火变压器42，以开始进行加热运行。
如上所述，控制器40′点燃锅炉，由热敏电阻52检测循环水的温度，根据比例公式计算所必需的热量，以控制当前循环水的温度，使其保持与设定的循环水的温度成一定比例，根据计算的热量计算鼓风机10的转数，以将鼓风机10控制到以计算出的转数运转，根据从空压识别器51输入的空气压力，将燃料供应量转变到燃烧器12所需的适当的燃烧供应量，并根据改变后的燃料供应量控制燃料控制电动阀60，以调节燃料供应量。
另外，如果外来物质阻塞了废气排出通道，并从而在锅炉输出额定输出时引起供风量的减小，或如果由于空压检测器50的污染而引起的测量误差，或吸入空气的温度发生变化，则吸入的燃料供应量也发生变化，从而导致非额定输出。在这种情况下，控制器40′控制鼓风机10的转数，使吸入的供风量能与通过燃料控制电动阀60提供的一定量的燃料成一定比例，从而使吸入的供风量始终保持恒定。因此，由于总是按额定输出所需的量提供燃料和空气，所以就提高了燃烧效率，并最大限度地减少了有害废气，从而可预先防止对环境造成的污染。
如上所述，本发明的使用空压传感器的空气-比例式锅炉可维持锅炉的额定输出，其中当燃气供应量固定，以产生恒定的额定输出时，对鼓风机的转数进行调节，以使供风量恒定，以便解决如下问题当利用通过压差按比例检测空气量的空压传感器控制燃气供应量，以使之与吸入的供风量成一定比例时，如果供风量减小，则燃气供应量也减小。因此，由于燃气供应量和供风量总是按额定输出所需的量进行提供，所以提高了燃烧效率，并最大限度地减少了有害废气，从而可预先防止对环境造成的污染。
本发明不限于上述实施例，显然，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神及权利要求限定的范围的情况下，可进行许多改进和变换。
权利要求
1.一种使用空压传感器的空气-比例式锅炉，它能按吸入空气的一定比例调节要提供的燃料量，该空气、比例式锅炉包括一个鼓风机，它用于通过空气吸入管吸入空气；一个空压检测器，它安装在吸气腔内，用于测量由鼓风机吸入的空气压力；一个空压识别器，它用于将由空压检测器测量的空气压力转换成电信号并输出该电信号；一个燃料控制电动阀，它用于调节要供给的燃料量；及一个控制器，它不仅按照从空压识别器输入的空气压力信号调节燃料控制电动阀，以控制要供给的燃料量，而且还在吸入的空气压力发生变化的情况下，根据所提供的燃料量，调节鼓风机的转数，从而维持锅炉的额定输出。
全文摘要
本发明提供一种使用空压传感器的空气－比例式锅炉。当利用通过压差按比例检测空气量的空压传感器控制燃气供应量，以使其与吸入的供风量成一定比例时，如果供风量减小，则燃气供应量也减小，这将导致锅炉输出的减小。为了解决这个问题，当燃气供应量固定，以产生恒定的额定输出时，调节鼓风机的转数，使供风量变得恒定。因此，供风量总是按与燃气供应量成比例地提供。这样，由于总是按锅炉的额定输出所需的量提供燃气和空气，所以燃烧效率得到提高，并最大限度地减少了有害废气，从而预先防止了对环境造成的污染。
文档编号F23N1/02GK1536272SQ03110129
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月11日 优先权日2003年4月11日
发明者金琦沅, 宣希锡 申请人:株式会社庆东Boiler