专利名称：用于控制煤气点火包括再点火的系统,装置和方法及使用其的燃气器具的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于控制煤气点火的系统和方法，更特别地涉及当使用电阻点火器时用于控制煤气点火包括再点火的系统和方法，更特别地涉及用于控制燃气器具和热水器的煤气点火的系统和方法，并更特别地涉及利用微处理器/微控制器执行这些控制功能的这样的系统和方法。
背景技术：
有许多器具，例如炉灶和衣服干燥机及热水器，在这些器具内，可燃物例如可燃碳氢化合物(例如，丙烷，天然气)与空气(即氧气)混合，并在器具或热水器内连续地燃烧，以提供连续的热能源。这连续热能源例如用于烹调食品，干燥衣服，及加热水以提供连续热水源。
因为燃料和空气的混合物(即燃料/空气混合物)当混合在一起时不会自燃，必须提供点火源以启动燃烧处理并连续地运行，直到自燃过程能自持运转为止。在不太远的过去，点火源是通称为守夜灯，在守夜灯中，即使当加热装置或器具不运行时，非常小量的可燃物和空气混合并连续地燃烧。为了许多原因，不再将守夜灯用作为点火源，而替代地使用点火器。
点火器是需要时能建立用于点燃燃料/空气混合物所需环境的装置，包括火花型点火器，例如压电点火器，和热表面型点器，例如金刚砂热表面点火器。火花型点火器产生能点燃煤气的电火花，方便地提供非常快速点火，即是说，在几秒内点火。然而，用火花型点火器的问题包括其中由火花产生的电子和物理噪声。
用热表面点火器，例如金刚砂热表面点火器，加热端或元件由电进行电阻加热达到点燃燃料/空气混合物所需的温度，这样，当燃料/空气混合物流到最接近点火器时，就点燃该燃料/空气混合物。当需要满足加热装置/器具的特别运行需求时重复这处理。热表面型点火器的优点在于与火花型点火器相比，它们产生的噪声微不足道。然而，热表面型点火器需要有效的点火/加热时间，以电阻将电阻点火器加热到足能点燃煤气的温度。
现用的热表面点火器的生产商有几家和任何一家生产商的点火器与另一家生产商的点火器的相比，因为它的特定材料成分，质量，及物理配置，通常以不同的一种速率加热到某一不同的最终温度。例如，当在115伏供电时，一家生产商的点火器在约5秒时间内可加热到足以点燃煤气的某一温度，约1600°F(华氏度)，并当加电20秒或更长时，达到约2500°F的某一相对稳定的最终温度。另一家生产商的点火器可以需要较长或较短的时间，加热到1600°F，并可获得较低或较高的最终温度。温度变化的速率和获得的最终温度也取决于施加的电压值。特别地，正常施加的电压较低时，比施加较高电压时，点火器加热较慢并获得较低的最终温度；当施加的正常电压相对较高时，点火器加热较快并获得较高的最终温度。
热表面点火系统包括控制模块，在其他功能中，建立点火器加温时间周期长度。当知道将使用具有快速加温时间的某一特定点火器时，能将点火器加温时间周期的长度建立在相对较低值，例如，在15秒。然而，当待使用的特定点火器具有慢加温时间，或希望该系统可适用于快速或慢速加温时间的点火器时，点火器加温时间周期的长度可建立在相对较大值，例如，在45秒。
考虑到系统运行，15-45秒点火器加温时间周期通常不会出现特殊问题，因为它表示调用加热和允许点火器获得煤气点火温度所需的时间之间的周期。从烹调，干燥衣服和加热水的观点，，这样的延迟是期望的并且用户一般不会注意到。例如，在烤箱点火中的延迟明显地短于为烘培或达到炽热环境的预加热烤箱的时间。这样，对于典型的用户，煤气点火的15-45秒延迟不会显著地增加预加热时间或达到炽热环境的时间。然而，这样的点火器加温时间周期从在燃烧/加热处理期间煤气再点燃的观点看是一个缺点，建立的工业标准煤气再点火时间为4秒或更短。
一种传统烘箱煤气灶控制系统(包含再点火能力)使用双金属阀控制系统，这里，一旦双金属元件经受超过某一预定量的热量时，气阀保持打开，因此煤气能流过进行燃烧。为在这些类型的系统中能使该气阀保持打开，在烘箱煤气灶运行的整个周期内，点火器维持运行(即维持加热在或超过点火温度)，以给双金属阀提供所需的热能。另外，对于具有自清洗能力的烘箱，点火器维持加热在或超过煤气点火温度，在清洗周期部分期间，烘箱加热到提高的温度以除去和/或转变(例如，变成灰)烘箱内部表面的剩余物(例如，溅出，滴下等)。在整个烹调/加热或清洗周期期间，将点火器维持在或超过煤气点火温度，必须会减少点火器的有效使用寿命。
在USP4615282中发现热表面点火系统内的控制模块含有微处理器，微处理器能进行编程，以提供某一预选择点火加温时间周期，允许点火器在系统正常运行期间(例如15或45秒)加热到煤气点火温度，并可进一步编程，以仅为测试目的提供某一加速的点火器加温时间周期(例如10秒)，比预选择点火器加温时间周期短，但足够长于允许点火器加热到点燃煤气足够高的某一温度。用于提供加速的点火器加温时间周期的程序，以响应于来自分开连接到控制模块的测试设备一个唯一信号而自动地执行。可进一步地提供这个信号是唯一的，并不能在正常或异常条件下由系统自己产生。
这样，希望提供一种新的系统，装置和/或设备，以控制点火器的运行，以使点火器能在希望的时间周期内再次点燃煤气，不需要将点火器维持在连续的“运行(on)”状态，并提供用于控制点火器加电/运行的方法。也希望提供这样的一种控制系统和方法，这里点火器被加温到点燃煤气的点火温度，其后，控制点火器的运行，以使点火器维持在能快速再点燃煤气的一种状态。特别地希望提供这样一种设备和方法，能控制点火器的加电，以与由先前技术控制装置控制的点火器的使用寿命相比时，能延长该点火器的使用寿命。当与先前技术系统，装置或控制设备相比，这样的煤气控制系统，装置和设备的结构将更简单，且这样的方法将不要求非常熟练用户才能使用该设备。
发明内容
本发明的特征是煤气控制装置可配置和排列成，能控制热表面点火器的运行，所以当调用热能时，这样的点火器被加热在或超过煤气的点火温度的某一温度。这样的煤气控制装置也可配置和排列成在这样的点火操作后，控制点火器以使点火器能快速地再点燃煤气(即在希望的再点火时间周期内再点燃煤气)，不必如同传统燃气控制电路所做的，连续地将点火器维持在或超过煤气点火温度。更特别地，该煤气控制装置包括这样的电路为点燃煤气控制点火器的加电并且，在确定已经发生燃气点燃后，控制点火器加电，以在希望的再点火时间周期内使点火器加温到点火温度环境。同样地，本发明特征是能实现这样的控制设备以及相关的方法的系统和装置。
本发明特征还是煤气控制系统，能控制从电源给电阻点火器加电，并包括可配置和排列的控制设备，以控制电阻点火器的运行。更特别地，该控制设备可配置和排列成将电阻点火器的温度加温到达到或超过煤气点火温度，以使煤气燃烧。此外，控制设备可配置和排列成，在成功地点燃煤气后，控制电阻点火器的运行，以使电阻点火器处于低于煤气点火温度的某一温度，并使电阻点火器能再加热，以使在希望的再点火时间周期内再点燃煤气。
在更特殊的实施例中，煤气控制系统进一步地控制一个或多个气体调节阀的运行，那些气体调节阀控制用以燃烧的煤气流。另外，该控制装置可配置和排列成，以在控制装置确定电阻点火器加热到至少等于煤气点火温度的某一温度时，打开一个或多个煤气阀。
下面讨论本发明的其他方面和实施例。
定义参考下列定义能最清楚地理解本发明术语煤气将被理解为意指任何气体可燃材料，这些可燃材料是燃气器具使用有关的那些技术熟练的人员已知的，例如用于烹调食品及干燥衣服的器具(例如，煤气灶，烘箱，衣服干燥器)和热水器，并且这些可燃材料进一步包括，但不限制于丙烷，天然气，城市煤气，及人造煤气。
附图简述为了详尽地理解本发明的性质和渴望的目标，参考下列详细描述，连同附图，相同参考字符注解相应部件，并其中
图1是包括依据本发明的煤气控制系统的一种燃气器具的原理框图，描述燃气灶的控制；图2是含有依据本发明控制系统的燃气器具的原理框图，描述多个煤气灶的控制；图3A-D描述依据本发明的控制方法的流程图；图4是依据本发明一个实施例用于煤气控制系统中包含示范性点火器控制电路的燃气器具的流程图；及图5是描述某一点火器的加电处理的流程图，该点火器是由图4的点火器控制电路控制的。
发明详述如上面讨论的，现在提供一种点火系统，该点火系统包括控制装置，该控制装置能控制电阻点火器的操作，例如烧结型电点火器。用在本发明点火系统中的示范性较佳点火器包括烧结型陶瓷点火器，例如美国专利6852629；6474492；及5801361，其他中披露的那些点火器。
控制装置适宜地配置成(i)将点火器的温度加热达到或超过煤气燃烧所需的点火温度，及(ii)在煤气成功地点燃后，控制点火器的操作，所以点火器处于低于煤气点火温度的某一温度，并因此，电阻点火器能再次点火，以便在某一期望的再点火时间周期内再次点燃煤气。较佳地，通过监视平均值，使点火器的温度维持在期望的温度(例如，在点火温度或低于点火温度)。较佳地，当对点火器获得某一预定电流电平时，该系统适宜地仅接通煤气流。
控制装置能适当地运行，以使电阻点火器维持在约100℃的温度或更高，例如200℃，200℃，300℃，400℃，500℃，600℃或1000℃，或更低于目标的煤气点火温度(例如一个目标煤气点火温度可以为约1100℃，1200℃，1300℃或1400℃，例如1100℃到1400℃)。在非点火周期期间，电阻点火器也可适当地维持在非提高的温度(即维持在环境温度)。然而对于许多应用，宁可将点火器维持在高于房间或环境温度的某温度，但在不需要或不希望点火的周期期间，低于点火温度(例如，低于约1200℃，1150℃，1100℃)。
较佳地，本发明的点火系统提供对气体燃料的快速点火，例如，在激活点火系统后点火发生在约6秒内或更短时间内(即再点火时间周期)，更佳地在激活系统点火后在约5，4，3或甚至2秒内。
现在参考各种附图，其中相似的参考字母涉及相似的部件。在图1中显示燃气热水器或例如煤气炉灶或烘箱的燃气器具10的原理框图，所述煤气器具包括依据本发明的煤气控制系统100。燃气器具10也包括控制机构12，主要的或主气阀32，煤气灶或气体调节阀34，供气管道36，煤气灶38，火焰感应机构50及点火器60。用于运行燃气器具元件的电能来自电源20，并且在燃气器具内燃烧的煤气来自煤气源30。在示范性说明实施例中，煤气源30是家庭内的供气管道。煤气管线通常含有手控断气阀并互连到煤气公司的供气管线。同样，电源20是家庭内的主电板，该主电板经断路器电连接到电力公司的电力线。
应当认识到供给的电压或线压随着世界上的地理位置以及允许的工作范围和变化而定。在美国，规定的线电压为220VAC，正常的线电压典型地在约208VAC和约240VAC的范围内。在欧洲和世界上其他地区，规定的线电压为230VAC。正常的线电压典型地在约220VAC和约240VAC范围内。这样，普遍的线电压变化能在约176VAC和约264VAC之间的范围内。在美国，存在发现其他正常线电压的情况；在正常线电压为120VAC的情况中，线电压可在约102VAC和约132VAC范围内，而在正常的线电压为24VAC的另一种情况中，线电压可在约20VAC和约26VAC之间的范围内。
控制机构12是技术上已知的相应于用户输入/动作，能给微控制器110提供输出信号的许多机构或开关中任何一种，以选择地使煤气灶38开启和关掉，以及选择地调节煤气灶的热输出。在示范性说明实施例中，控制机构12是那些技术熟练人员已知的旋转开关，由用户选择地旋转，由此提供必须的信号输出。在另一实施例中，控制机构12是用于为了选择某一功率电平(例如，温度)，使煤气灶38开启和关掉的一个或多个压力感应开关。压力感应开关能与LCD或其他类型的可视显示器的组合使用，该可视显示器给用户显示开启和关掉情况及功率电平信息。
在该说明实施例中，显示一冗余煤气阀子系统，该子系统由主阀32和气体调节阀34组成，然而这将不能构成为将本发明限制于该说明实施例。本发明的气调节装置100期望于，并适合于使用含有气源30和煤气灶38间的单个气调节阀的燃气器具。供气管道36是那些技术熟练人员已知的许多管道产品中的任何一种，能适合于使用煤气，并适合于将主阀32，燃气器具的气体调节阀34互连到气源30并依次互连到煤气灶38。
主阀32是那些技术熟练人员已知的许多阀中的任何一个，例如电磁阀，这些阀以响应于来自微控制器110的控制信号可选择地运行。在一个说明的实施例中，主阀32适合于配置成是一个通-断阀门以及位于响应于从控制装置接收的信号的断开或接通位置，控制装置例如为微控制器110。类似地，气体调节阀34那些技术熟练人员已知的许多调节阀中的一种，并能选择地调节到在及包括全通和全断位置之间的任何位置，该选择地调节响应于来自调节装置例如微控制器110的控制信号。这样，气体调节阀34调节经气体调节阀流到煤气灶的煤气流量，并因此，选择地控制由煤气灶38产生的热量。煤气灶38是技术和结构上已知的任何一种煤气灶，是用已知的原理和/或技术研制的，通过该技术和结构，可燃气体可控制地与周围大气掺合以建立燃烧过程。
火焰感应机构50典型地提供用于确定存在燃料/空气混合物的连续燃烧。在一个实施例中，感应机构作为用于检测火焰存在的机构，具体表达在点火器60和点火器周围的隔离金属外壳之间的火焰调整的火焰电现象。在这个实施例中，检测火焰，或确定点火器和外壳之间的电流泄漏是否超过某一预定值。在其他实施例中，火焰感应机构是热聚合物型传感器，感应燃料/空气混合物燃烧区域的温度，或包括一种光传感器。火焰感应机构也可包括点火器外壳和/或煤气灶接地元件。感应机构50运行地耦合或互连到微控制器110，以提供表示存在火焰或无火焰的指示或信号。由微控制器110采取的动作相应于在下文中描述的这样的指示。
点火器60是那些技术熟练人员已知的众多电阻型或热表面型点火器中的任何一种，适合于这作描述的有日的使用/应用。在特定描述性实施例中，点火器60是陶瓷/金属间的热表面点火器，例如由St.Gobain IndustrialGeramics Norton Igniter Products制造的Norton Mini点火器。这样的一种点火器典型地包括加热元件，从其底座的一端向外延伸，该加热元件固定在该底座上。不应限制于这，因为本发明能与其他类型的热表面点火器以及其他类型的点火器装置或点火器一起使用，例如Norton CRYSTAR点火器作为一个例子。在特定显示性实施例中，电表面点火器60是具有正常工作电压18，60，70，80，或150伏(V)交流电压的电阻点火器，然而，应当认识到本发明不特殊限制于这些示范性正常工作电压。
煤气控制系统100包括微控制器110，电源切换机构120和监视点火器60的机构，以确定点火器何时已经达到适合于煤气点燃的温度。在说明性实施例中，监视机构是技术上已知的电流感应机构130，感应点火器电流。如那些技术熟练人员已知的，能够建立有关点火器电流对点火器60温度的关系。这样，当由电路感应机构130感应到的点火器电流达到某一预定值时，在下文中称作为电流阀值，就知道点火器60已经达到点燃煤气-空气混合物的最小工作温度。当该感应点火器电流达到电流阀值时，这条件有时称作为“被证实的”点火源。应当认识到那些技术熟练人员已知的其他机构也预期用在本发明中，用于确定点火器60的工作条件。例如，温度敏感元件(例如，双金属元件)能定位在最接近点火器60的位置，以提供能表示何时温度超过预定值的一个信号。
电源切换机构120是能执行下列操作的任何一种电路和/或电路元件响应来自微控制器110的控制信号，至少选择地给点火器60加电(即接通点火器)，以加热或加温该点火器，使点火器热到足以点燃煤气，并断电(即，使点火器断开)以使点火器停止电阻加热。如下文中描述的，在本发明的一个实施例中，在成功地点燃煤气后，电源切换机构也可由微控制器110控制，以使将点火器60维持在某预定温度或在某一预定温度范围内，低于煤气点火温度。该系统进一步包括增强的点火元件，如同临时和共同赋予的美国出版专利申请号2003-0164368A1中披露的，将在下面并特别参考图4进一步讨论。
在说明性实施例中，电源切换机构120包括阻碍正向和反向电流的闸流管，整流器，。在一个更特别的实施例中，闸流管是那些技术熟练人员已知的一个三端双向可控硅开关元件能阻碍一任方向的电流，直到它从微控制器110接收到一个选通脉冲为止。一旦接收到该选通脉冲，电流流过该三端双向可控硅开关。闸流管或三端双向可控硅开关电耦合到电源20和热表面点火器60，以控制从电源到热表面点火器的电流流动。这样，在闸流管或三端双向可控硅开关阻碍电流的情况中，热表面点火器60断电。在闸流管或三端双向可控硅开关接收到选通脉冲的情况下，电流流过热表面点火器60，由此，给点火器加电，并使它加热。
微控制器110包括处理单元112，随机存取存储器114，非易失性存储器116和在处理单元内执行的应用程序。应用程序包括指令和标准，用于接收和处理从点火器电流感应机构130，火焰感应机构50，及燃气器具控制机构12输入到微控制器110的各种信号。应用程序还包括指令和标准，以给主气阀32，气体调节阀34和电源切换机构120提供输出控制信号，由此控制允许煤气进入燃烧区，给热表面点火器60加电，并将点火器维持在预定时间周期内再次点燃煤气的等待状态。下面连同图3A-3D讨论含有指令和标准的应用程序。
处理单元112是那些技术熟练人员已知的众多微处理器中的任何一种，用于执行这儿描述的功能，并在期望的环境中运行。在示范性实施例中，处理单元112是Samsung S3C9444或Microchip 12C671。随机存取存储器(RAM)114和非易失性存储器116是众多这样的存储装置，存储芯片，或如那些技术熟练人员已知的类似存储器中的任何一种。非易失存储器116更特别地包括快闪存储器或主轴型存储器(spindle type of memory)。在更特殊的说明性实施例中，非易失存储器116包括非易失随机存取存储器(NVRAM)，例如EPROM的只读存储器(ROM)。在一个特殊实施例中，处理单元112，RAM114和非易失储存器116是如此地放置和排列以使协同定位在单片集成芯片上。这不是特别限制，因为这些元件能按那些技术熟练人员已知的众多方式中的任何一种方式来配置和排列。
从下面的讨论和参考图3A-3D中最能理解本发明的煤气控制系统100，以及实现这样一种系统的示范性说明燃气器具10的工作情况。也应参考图1及煤气控制系统100的特征和功能性的前述讨论，下文中另外不再提供或讨论。如上面注释的，下面还讨论在微控制器110的处理器112内执行的应用程序的功能以及指令和标准。
煤气控制系统100运行，以在燃气器具装置10，例如热水器的加热单元不产生热能时的那些时间期间，使热表面点火器60断电，并关掉主气阀和气体调节阀32，34。同样地，在这些不产生热能的时间期间，煤气控制系统100处于空闲状态。当需由燃气器具10产生热能时，一个输入信号提供给微控制器110，例如来自控制机构12的一个信号。这样的一个信号相应于启动给表面点火器60加电处理的一个信号，以点燃煤气/空气燃烧炉38，步骤402。在当空闲状态时煤气控制系统100断电的情况中，例如在经过某一段时间没有接收到给点火器60加电并点燃煤气/空气燃烧炉38的信号后，通过给控制系统恢复供电能表示这样一个信号。这样的信号也基本上是产生热能的调用。
步骤404，406，在接收到调用产生热能的信号后，微控制器100执行启动前确认，检测火焰的存在。更特别地，即便需要，微控制器110从火焰感应机构50中评估该输出，以确定输出信号是否指明火焰的存在。如果确定火焰存在于不应有火焰的地方(YES，步骤406)，那表明一个故障，并且微控制器110输出一个闭锁信号，以使燃气器具10处于闭锁模式，步骤408。在注意模式，燃气器具10的点火器60和气阀32，34不能运行(例如，点火器不能加电，阀门不能打开)。典型地，燃气器具制造商提供一种机构，通过该机构复位注意模式，例如在已经过某一预定时间周期后或已经切断供给该器具的电能后，并从其后恢复。
如果确定火焰不存在(NO，步骤406)，微控制器110输出一个控制信号，给点火器60加电，以将点火器加热到煤气点火温度环境，步骤410。更特别地，微控制器110给电力切换机构120输出控制信号，以给点火器60提供电能(即，电压和电流)，给点火器加电。在一个说明性示范实施例中，切换机构120由微控制器110进行选择性操作，以使点火器60加热到煤气点火温度。
使用来自点火器监视机构的输出，微控制器110监视该点火器，例如点火器温度或涉及点火器温度的参数(例如，点火器电流)，步骤412，并评估这些环境，以确定点火温度是否在或超过煤气点火温度，步骤414。如上面描述的，点火器电流能涉及到点火器温度。这样，在示范性实施例中，微控制器110监视该点火器电流感应机构130，以确定该感应的或测量的点火器电流是否超过电流阀值。这样，如果感应的或测量的点火器电流达到或超过该电流阀值时，那么点火器温度相应地达到或超过煤气点火温度。
如果确定点火器温度低于煤气点火温度(NO，步骤414)，做出第一超时时钟(“me-out clock)是否终止的确定，步骤416。换句话说，做出确定产生给点火器60加电的信号后已经过去的时间是否等于或大于某一预定时间周期。如这儿指出，一个给定的点火器通常由加热点火器，以使它达到燃气点燃所需的最低温度所需的特定时间周期来表征。这样，该第一超时时钟的预定时间周期是依据所使用点火器的加温时间周期来建立的。在一个说明的实施例中，该预指定时间周期为15秒。如果确定第一超时时钟已终止(YES，步骤416)，那么，微控制器110输出一个闭锁信号，由此使燃气器具10处于闭锁模式，步骤408。如果确定第一超时时钟未终止(NO，步骤416)，那么处理重复在步骤412和414阐明的处理。
如果确定点火温度达到或超过点火温度(NO，步骤414)，微控制器输出一个或多个控制信号，使主气阀32和气体调节阀34打开，由此允许煤气流到煤气灶38，步骤420。在示范性实施例中，微控制器110评估该感应的或测量的点火器电流，并如果确定该感应的或测量的电流达到或超过电流阀值，确定点火器60处于达到或超过煤气点火温度的某一温度。
在打开气阀32，34后，通常建立时间周期，在这段时间周期内，应当点燃来自煤气灶38的煤气，并应当建立煤气的连续相同的燃烧。典型地，设置约4秒的时间周期以完成前述操作。这样，打开阀32，34之后，作出确定，是否涉及前述时间周期的第二超时时钟已终止，步骤422(P)14-8～10)。如果该时间周期未过去(NO，步骤422)，气阀32，34保持打开，且煤气继续流到煤气灶38。
如果确定第二超时时钟已终止(YES，步骤422)，微控制器110使用来自火焰感应机构50的信号，确定火焰是否存在，该火焰表示成功地点燃煤气并建立煤气连续相同燃烧，步骤424。如果检测到火焰(YES，步骤424)，微控制器110继续使阀保持打开(例如继续给气阀加电，以使它们保持打开)，步骤430，并启动或建立本发明再点燃功能，如下文描述的。
因为阀门保持打开，还产生能控制或调节煤气灶38热量输出的信号。更特别地，燃气器具的控制机构12或温度调节装置进一步提供信号(例如线电压信号)，以控制或调节煤气灶38的热能输出。在示范性实施例中，温度调节装置或控制机构12给气体调节阀34输出一个线电压信号，该气体控制阀34依次调节通过该阀门的煤气量，并这样由煤气灶产生热能量。
处理继续进行到评估燃气器具10的运行状态，以确定是否完成或结束特定加热周期，步骤432。加热处理继续进行(NO，步骤432)，直到确定加热周期结束(YES，步骤432)。当特定加热周期已完成或结束，阀门32，34关闭，点火器60再次断电，并终止再点火功能。步骤434。
如上面指明的，如果检测到火焰(YES，步骤424)，微控制器110启动或建立本发明的再点火功能，如下文中描述的。更特别地，微控制器110给电力切换机构120输出控制信号，以继续给点火器60加电，但使将点火器维持在待机或再点火待机状态，步骤440，并继续监视火焰的存在，步骤450。至于点火器60加电，微控制器110控制电力切换机构，以使施加给点火器的电压和电流是这样的将点火器维持在低于煤气点火温度的某一温度或某一温度范围内，但要足够高，以在小于预定时间周期内，使点火器能加温到点燃煤气的最低温度。在示范性实施例中，该预定时间周期为4秒或更短，更特别地，约为2秒及更特别地在从，并包含，约2秒到约4秒之间。
从监视火焰的存在，步骤450，做出有关火焰是否存在的确定，步骤452。如果确定火焰存在(YES，步骤456)，处理继续到执行步骤450和452，直到加热周期结束或检测到无火焰(loss of flame)为止。在一个示范性实施例中，微控制器110在1秒可更短，更特殊地在约0.8秒内检测到无火焰。如果确定不存在火焰(NO，步骤452)，那么，微控制器11给电力切换机构120输出控制信号，以使点火器60再加热到煤气点火温度环境，步骤454。因为点火器60维持在待机温度(步骤440)，加温点火器和再建立煤气点火环境的时间在约2到4秒内，如上面指明的。
在发送出给点火器加电和再建立煤气点火温度环境的控制信号(步骤454)后，就确定在产生这样的一个控制信号后，某一预定时间周期是否已过去，步骤456。如果该预定的时间周期没有过去(NO，步骤4560，处理继续执行步骤454和456。如果该预定时间周期已过去(YES，步骤456)，处理返回到步骤424(图3B)，以评估确定是否再检测火焰。
在初次给点火器加电后初次打开煤气阀时，或在检测出无火焰时作出企图再次点燃煤气后，如果未检测到火焰(NO，步骤424)，微控制器110给电力切换机构120输出控制信号以对点火器60去加电，并输出关闭主气阀和气体调节阀32，34的控制信号，步骤460。另外，表示点火试验周期次数的计数器每次增量为1，计数器的计数与点火试验的最大次数进行比较，步骤462。如果确定该计数器等于点火试验周期的最大次数(YES，步骤462)，那么，微控制器110输出闭锁信号，步骤408。
如果确定计数器内的计数小于点火周期试验的最大次数(NO，步骤464)，那么清除该系统，以耗散未燃煤气或燃烧的剩余物质，步骤464。为这样的清除设置某一预定时间周期，该时间周期足够耗散未燃煤气或燃烧的剩余物质。继续这种耗散处理(NO，步骤466)直到确定该预定的点火试验的时间周期已过去(YES，步骤466)为止。在该预定时间周期已过去后，处理返回到步骤404(图3A)，以执行预启动确认处理。
现在参考图2，示出含有多个或更多个煤气灶38a，b的燃气器具的原理框图，所述煤气器具含有依据本发明的煤气控制系统100，能配置成分别控制每个煤气控制灶。在图2中，字母a添加到图1中用的参考数字，以识别相应于图1中的元件，但提供控制图2中描述的一个煤气灶。这样，对图1和图3A-D的前述讨论将做参考，以详述相应的元件/部件和功能性。
关于这个实施例的微控制器110’，含有在微控制器的处理器112内执行的应用程序的微控制器例如可以适当地配置，以使微控制器能分别控制每个煤气灶的运行，不考虑其他煤气灶的运行，或另一方法是，微控制器可配置成及时控制单个煤气灶。例如，一个煤气灶可正常地运行，而其他煤气灶要经过煤气的再次点燃。然而，在执行闭锁模式的情况中(步骤408)，由于主气阀的关闭所有煤气灶均受影响。就微控制器110其他方面而言，其组成部分和在其中的执行的应用程序，参照有关图1和图4A-D的前述讨论。
应当认识到虽然图2描述了燃气范围内的煤气灶，但图2描述的电路和系统配置易适用于控制广泛范围的燃气器具，所述煤气器具含有更多个煤气灶以及用在烘培和烘烤的烘箱内的煤气灶。例如，在依据本发明的示范性说明燃气烘箱中，这样的烘箱包括主气阀，与每个烘焙气阀串联，用于控制烘焙；及烘烤气体调节阀，用于控制烘烤。这类似于第一和第二气体调节阀34a，b及主气体调节阀32的排列，如图2所示。然而，并与燃气炉灶的操作相比，在烘箱情况中，虽然焙烘气体调节阀及烘烤气体调节阀尽管是分别可控的，但不能同时加电也不能同时操作，因为烘箱通常用于烘焙或烧烤，不能同时烘焙和烧烤。关于其他方面，将参考图1-3的前述讨论，进一步详述使用本发明的煤气控制系统，用于燃气烘箱以及其他燃气应用，这儿不再特别地列举。
现在参考图4。示出含有依据本发明的煤气控制系统的燃气器具的原理框图。参考USSN10090450，申请日期为2002年3月4日(美国出版专利申请号2003-0164368A1，给Chodacki等人，出版日期为2003年9月4日)，这儿并入该专利的内容作参考，其细节不再在涉及到下文或下文中描述的附图中示出。将参考图1和3A-D的前述讨论，并在下文中不再描述公共结构/特征/元件和方法步骤的详情。
煤气控制系统300进一步包括零相交电路302，和线电压测量电路304以及在微控制器110的处理器112内执行的应用程序，进一步包括用于控制依据本发明这个实施例点火器加电的指令和标准。
零相交电路302电耦合到电源20，以监视来自电源的线电压，并运行地耦合到微处理器110。零相交电路302是那些技术熟练人员已知的众多电路中的任何一种电路，能配置和排列成能检测或确定AC线电压何时越过时间轴，换句话说，能通过零电压。该零相交电路302也可配置和排列成能在AC线电压通过零电压时给微控制器110提供一个输出信号。在示范性实施例中，输出信号是数字信号。
线电压测量装置304电耦合到电源20，并运行地耦合到微控制器110。线电压测量装置304包括那些技术熟练人员已知的众多线电压测量电路中的任何一种，能配置和排列成监视和确定来自电源4的线电压并提供表示该确定线电压的输出信号。更特别地，这样的电路配置和排列成能快速地确定线电压并给微控制器110提供这样的输出信号。在更特别的实施例中，线电压测量装置304包括传统的电阻分压滤波电路。在示范性实施例中，输出信号是模拟信号，然而，电路能配置成提供数字输出信号。
电力切换机构320包括闸流管332，那是一个整流器，阻碍电流在正向和反向流动。在更特别的实施例中，闸流管322是三端双向可控硅开关，如那些技术熟练人员已知的，能阻碍电流在任何一方面流动，直到它从微控制器110接收到一个选通脉冲为止。一旦接收到该选通脉冲，电流流过该三端双向可控硅开关。闸流管322或三端双向可控硅开关电耦合到电源4和热表面点火器60，以控制电流从电源流过热表面点火器。这样，在闸流管322或三端双向可控硅开关阻碍电流流动的情况中，热表面点火器断电。在闸流管322或三端双向可控硅开关已接收到一个选通脉冲，电流流过热表面点火器60的情况中，由此给点火器加电，并使点火器加热。
从下列讨论和参考图3A-D及图5中最能理解煤气控制系统300的工作原理。也参考图4及图4和图1的前述描述，下文中不再提供或讨论控制系统300的特征和功能。如上面注释的，下面还描述功能以及在微控制器110的处理器112中执行的应用程序的指令和标准。然而，下面的讨论原理性地限制于描述依据本发明这个实施例的点火器(图3A步骤410)加电相关的特别处理。
如上面连同图3A指明的，如果确定火焰不存在(NO，步骤406)，微处理器110输出控制信号，给点火器60加电，使点火器加热到煤气点火温度环境，步骤410。依据这个实施例，微控制器110给三端双向可控硅开关或闸流管322输出一个信号(例如选通脉冲)，激活闸流管，以使来自电源4的电流流过热表面点火器60。更特别地，微控制器110控制三端双向可控硅开关或闸流管322，以使这样的电流连续地流动，并所谓的“全通(full-on)”电压提供给热表面点火器60，步骤502。这通常产生一种“过压”环境，即，热表面点火器60上产生的电压高于点火器正常工作电压。因此，热表面点火器60快速地加热到某一给定温度，并在点火器中还产生更多热能。
如上面指明的，线电压测量装置304监视电源20的线电压，并给微控制器提供表示线电压的输出信号。在接收到这样的一个加电信号后，微控制器110处理来自线电压测量装置304的输出信号，以确定线电压的幅度，步骤510。
微控制器110评估该确定或测量的线电压，以确定某段时间周期，在该时间周期内，“全线(full-line)”电压施加或传递到热表面点火器60，步骤512。这时间周期在下文中称作为“全通”时间周期。更特别地，微处理器112比较确定的线电压和查阅表中的线电压，以确定适合于该确定线电压的“全通”时间周期。在更特别的实施例中，查阅表是储存在非易失存储器116内。在示范性实施例中，确定“全通”时间周期的这种处理是在微控制器110接收到给点火器加电的信号后约1秒钟内完成的。
因此，每次微控制器110接收到给热表面点火器60加电的输入信号时，依据每次测量的线电压，处理器112调节“全通”时间周期。换句话说，“全通”电压将施加给或传递给热表面点火器60的时间将随每次点火器加电时测量的线电压而变化。例如，如果测量的线电压是在某一给定电压范围的低端，那么“全通”时间周期将进行调整，通过施加较长时间周期的“全通”电压来补偿。类似地，如果测量的电压是在某一给定电压范围的高端，那么“全通”时间周期将进行调整，通过在比低端线电压相对较短的时间内施加“全通”电压来补。
在确定“全通”时间周期后，处理器112继续确定这时间是否终止，步骤504。如果确定时间周期未终止(NO，步骤504)，然后，微处理器110，更特别是处理器112控制三端双向可控硅开关或闸流管322，以使“全通”电压继续施加或传递给热表面点火器60，步骤502。如果确定该时间周期已终止(YES，步骤504)，然后处理器112控制三端双向可控硅开关或闸流管322，调整施加给三端双向可控硅开关或闸流管的电压，步骤506。其后，处理返回到图3A的步骤412。
应当认识到连同图4-5描述的点火器加电处理，也适合于用在检测到火焰故障后再次点燃煤气时，给点火器加电(图3C的步骤450，452)。在这样一种情况中，在施加全通电压之前，点火器处于一种未加热环境或加热到待机温度环境，如在上文中描述的。在这样的情况中，微控制器110将相似地确定全通电压时间周期，控制将该全通电压施加给点火器的确定的时间周期，并在该确定时间周期终止后，将电压调节到点火器的正常工作电压。
虽然用专用术语已经描述了本发明的较佳实施例，这样的描述仅为说明性的，并应当理解做出改变和变更并没有背离下面的权利要求书的精神和范围。
权利要求
1.一种控制从电源给电阻点火器加电的煤气控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制装置，可配置及排列成控制所述电阻点火器的运行；其中，所述控制装置配置及排列成使所述电阻点火器加温达到或超过燃气燃烧的点火温度；及其中，所述控制装置还配置及排列成在成功的点燃煤气后，控制所述电阻点火器的运行，以使所述电阻点火器处于低于所述煤气点火温度的温度，并使所述电阻点火器能再加热，以在某一希望的再点火时间周期内再次对所述煤气点火。
2.按照权利要求1所述煤气控制系统，其特征在于，所述煤气控制系统进一步控制一个或多个气体调节阀的运行，这些气体调节阀控制燃烧的煤气流，并其中，所述控制装置配置及排列成以在所述控制装置确定所述电阻点火器加热到至少等于所述煤气点火温度后，打开一个或多个煤气阀。
3.按照权利要求1所述煤气控制系统，其特征在于，所述控制装置配置及排列成在成功地点燃煤气后，选择地控制电阻点火器的加电，这里，选择地给电阻加热器加电，以使所述电阻点火器维持在低于煤气点火温度的某一温度，并设立该温度，这样，使将所述电阻点火器从低于所述煤气点火温度的所述温度再加热到点燃该燃气所需的最低温度所需的时间小于某一希望的再次点火时间周期。
4.按照权利要求3所述煤气控制系统，其特征在于，所述控制装置包括切换机构，运行地连接在所述电阻点火器和所述电源之间；微控制器及在所述微控制器内执行的应用程序；及其中，所述应用程序包括指令和标准(criteria)用于给所述切换机构输出控制信号，以选择地控制施加给所述电阻点火器的电压；给所述切换机构输出控制信号，以将所述电阻点火器加热到所述煤气点火温度；及给所述切换机构输出控制信号，在成功地点燃煤气后，以将所述电阻点火器维持在低于所述煤气点火温度的某一温度。
5.按照权利要求4所述煤气控制系统，其特征在于，所述应用程序进一步包括指令和标准用于将所述电阻点火器加热到设置的所述温度，以使将所述电阻点火器从设置的所述温度再加热到点燃所述煤气所需的最低温度所需的时间大致在再点火的某一希望时间周期内。
6.一种控制从电源给电阻点火器加电的，并控制一个或多个气体调节阀运行的煤气控制系统，所述气体调节阀控制煤气流用于燃烧，其特征在于，所述煤气控制系统包括控制装置，运行地连接在所述电阻点火器和所述电源之间，并运行地连接到所述一个或多个气阀；其中，所述控制装置配置及排列成响应调用加热输入信号，选择地将电压施加给所述电阻点火器；及其中所述控制装置配置及排列成使所述电阻点火器能由所述选择施加的电压进行加热，以使处于达到或超过点燃煤气的温度，煤气点火温度，这样，一旦确定所述电阻点火器已经加热到所述煤气点火温度，所述一个或多个气阀就打开；及这样，一旦确定所述煤气已成功地点燃，对施加给所述电阻点火器的所述电压加以控制以将所述电阻点火器维持在低于所述煤气点火温度的某一运行温度。
7.按照权利要求6所述煤气控制装置，其特征在于，所述控制装置配置及排列成能控制在确定已成功地点燃所述煤气后施加给所述电阻点火器所述电压，以使所述电阻点火器处于某一设置的温度，以使将所述电阻点火器从所述温度再加热到所述煤气点燃所需最低温度时所需的时间大致在某一希望的再点火的时间周期内。
8.一种点火系统，其特征在于，包括控制装置，能控制电阻点火器的运行；其中，所述控制装置配置成(i)将所述点火器加热到达到或超过使燃气燃烧的点火温度；及(ii)在成功点燃所述煤气后，控制所述点火器的运行，以使所述点火器处于低于所述煤气点火温度的某一温度，并因此所述电阻点火器能再次加热，以使在一段希望的再点火时间周期内再次对所述煤气点火。
9.按照权利要求8所述点火系统，其特征在于，所述电阻点火器运行地连接到所述控制装置。
10.按照权利要求9所述点火系统，其特征在于，所述电阻点火器是与所述控制装置进行电通信。
11.按照权利要求8所述点火系统，其特征在于，所述点火器是烧结陶瓷点火器。
12.按照权利要求8所述点火系统，其特征在于，在煤气点火后，所述点火器维持在低于所述煤气点火温度的，但高于环境温度的某一温度。
13.按照权利要求8所述点火系统，其特征在于，所述希望再点火时间周期约为4秒或更短。
全文摘要
一种煤气控制装置具有特征是，配置及排列成控制热表面点火器的运行，当做出调用加热时，将所述热表面点火器加温到燃气的点火温度，在点火后，控制该点火器的运行，以使它能快速地对煤气再次点火，并不连续地将点火器维持在或超过煤气点火温度。更特别地，所述煤气控制装置包括能具有下列功能的电路控制所述点火器的加电，用于所述煤气的点火，并在确定已经发生煤气点火后，控制该点火器的加电，以使该点火器能在希望的再点火时间周期内，加温达到点火温度环境。包含这种控制装置的系统和装置以及其相关方法成为特征。
文档编号F23N5/00GK1729371SQ200380105913
公开日2006年2月1日 申请日期2003年11月4日 优先权日2002年11月4日
发明者T·A·考达克, K·C·索拉弗拉, J·M·瑞森 申请人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司