一种用于燃气灶具节能的主动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及燃气灶具的节能领域，利用采集燃气燃烧效果反馈信息，动态控制燃烧系统输入燃气空气最佳混合比的方法来提升燃烧效率，客服现有燃气设备无动态燃气空气混合比控制功能或无燃烧效果反馈信息的问题。该燃气节能的主动控制系统包括实时监控燃气燃烧效果的传感器，逻辑比较分析的中央控制单元，动态调节的燃气供给单元和空气供给单元。中央控制单元比较分析实时监控的燃气燃烧效果，态调节燃气供给单元和空气供单元的供给量，以达到不同燃烧条件下最佳燃气空气混的合比来提升燃气燃烧效率，进而实现节能目的。
【专利说明】
一种用于燃气灶具节能的主动控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于燃气灶具节能的主动控制系统。
技术背景
[0002]能源紧缺是全球共同面临的问题，在开源的同时，更高效地使用现有能源是解决能源紧缺的有效手段之一。2013年中国天然气表观消费量达1676亿立方米，进口 530亿立方米，对外依存度升至31.6%，对中国天然气供给有着巨大的压力。在消耗的天然气中，有50%以上作为燃料使用，然而中国燃气设备的综合热效率约30-40%，因此燃料使用率的提升，尤其中国家庭使用的灶具，有着巨大的空间和实际的经济意义。
[0003]燃气与空气混合比是决定燃烧效率的主要因素，不同燃气达到最佳燃烧效率的空气混合比是不同的，同时在燃烧的动态过程，随着使用火力以及燃烧负载的不同会造成燃气与空气混合比的变化，进而破坏最佳燃烧状态，降低燃烧效率。在《家用燃气灶热效率特性测试分析》一文中就指出，在设置条件不变的条件下，相同灶具小火的燃烧效率要高于中火和大火，炊具的不同也会影响燃烧效率，这充分表明燃烧过程中燃气空气混合比的动态变化，和由此变化引起燃烧效率的不同。
[0004]在已有公布的节能方案中多是在燃烧器结构上进行优化，以静态预设空气混合比或余热回收的方法来满足某一条件下燃烧的充分，如实用新型专利98227294.4中提出增加散热保护壳以及气体混合室燃烧的方法，实用新型申请专利201020165642.4提出用多空陶瓷板蓄热和增加空气接触面积的方法，实用新型专利200620034261.6和201220044750.5增加燃气予加热结构，以及实用新型专利96247702.8和201320618976.6采用余热回收结构等等，这些改进都无法使设备主动适应不同的使用状况，动态调节燃气空气混合比来保证燃烧效果。在实用新型专利201020560390.5,201310014389.0、201320465506.0等中虽然提出了增加鼓风设备动态调节燃烧空气混合比的解决方案，然而对燃烧的效果没有反馈，不同状态下的鼓风量也不明确，在实际使用过程中必然对燃气空气混合比控制不准确进而影响燃烧效率。
【发明内容】
[0005]为解决现有节能燃气设备中无法动态地准确调节燃气空气混合比，以来确保不同燃烧状态下获得最佳燃烧效果的问题，本发明提出一套可以动态监控燃气燃烧效果，并据此准确调节不同燃烧状态下最佳燃气空气比的系统，以保证燃气充分燃烧进而实现节能的目的。
[0006]本发明采用的技术方案是:利用燃气燃烧效果监控传感器采集单元采集的燃烧效果信息，实时反馈至中央控制单元，中央控制单元根据燃烧效果信息进行实时逻辑分析比对，根据分析比对结果实时动态控制燃烧系统的燃气供给单元和空气供给单元的供给，以获得接近理论的最佳燃气空气混合比来确保燃烧充分，实现节能的目的。
[0007]所述的燃烧效果监控传感器采集单元可以直接或间接测量燃气燃烧后成分获得，如直接接触式氧化锆基高温氧分传感器，非直接接触式红外傅里叶气体分光仪，安装在燃烧设备上火焰区或与火焰区相关至少一个；
[0008]所述的中央控制单元具有逻辑判断功能，如单片机、计算机等，对输入信号能进行逻辑分析判断，并根据分析结果输出控制信息，驱动被控制设备、单元或系统，安装在燃烧系统上集燃烧效果监控器单元的信息并控制燃烧系统燃气供给和空气供给单元；
[0009]所述的中央控制单元逻辑判断功能是用硬件或软件来实现，判断分析所用的参数根据使用条件的不同可以进行更改；
[0011]所述的燃气供给单元具有对燃气供给的开关、流量或压力进行控制、测量的功能，安装至少一套在燃气设备上；
[0012]所述的空气供给单元具有对空气供给的开关、流量或压力进行控制、测量的功能，安装至少一套在燃气设备上。
【附图说明】
[0013]图1是本发明功能模块原理示意图。
[0014]图2是在燃气灶/热水器上使用本节能系统。
[0015]附图标记包括:
1-燃烧效果监控传感器2-中控单元3-燃料供给单元 4-空气供给单元
5-燃烧器6-无线数传系统 7-空气压力传感器 8-调速风机
9-空气传输管道10-常闭电磁阀 11-电子流量调节阀 12-燃气压力传感器
13-燃料供应管道14-点火模块 15点火针/温度传感器
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0017]图1是本发明功能模块原理图。燃烧效果监控传感器1，如可以直接放入火焰中氧化锆陶瓷基高温氧分传感器或非直接接触式红外傅里叶气体分光仪，对燃烧器5燃烧的火焰燃烧效果进行实时监测，可以检测燃气燃烧后的气体中一种或几种成分的多少，依此反映燃气燃烧的状态。该数值被中控单元2采集后与理论该燃气完全燃烧的数值对比，判断出燃气燃烧的充分性，然后依据该判断结果调节空气供给单元4的空气供给量或燃气供给单元3中燃气的供给量，或者两者同时调节，使燃气空气混合比时时接近在理想状态下，确保燃气充分燃烧，进而提高能效节能。
[0018]图2是在家庭燃气灶/热水器上使用本节能系统实施例。燃烧器(灶头)5侧面放置点火火焰区置入I至3个高温氧化锆基燃烧检测器构成燃烧效果检测器I ;调速风机
8、空气压力传感器7和空气传输管道9构成空气供给单元4 ;常闭电磁阀10、电子流量调节阀11和燃气压力传感器12和燃料供应管道13构成燃气供给单元4 ;AVR atmegl6构成的中控单元2，其中内嵌应用程序；点火模块14和点火针/温度传感器15构成了点火和安全锁定机构。系统采用6-12V电源驱动。
[0019]当燃气灶/热水器启动时，电子点火器14启动经过点火针/温度传感器15与燃烧器5间高压放电打火，此时常闭电磁阀10和电子流量调节阀11打开，调速风机8启动，提供系统的燃气和空气经点火针/温度传感器15产生的火花点燃进入工作状态，此时点火针/温度传感器15提供火焰燃烧信号反馈给中控单元2维持常闭电磁阀10和电子流量调节阀11打开，调速风机8连续运转维持整个系统工作。进入工作状态后，启动燃烧效果检测器I对燃烧效果进行检测，然后反馈该信息至中控单元2。中控单元2对燃烧效果比较分析后，确定合理燃气空气混合比所需的燃气压力和空气压力，依据该结果调节调速风机8和电子流量调节阀11，同时通过压力传感器7和12监控空气和燃气在燃烧器(灶头)中的变化以确定调节停止位，然后再次检测燃烧效果检测器I评估燃烧结果。这一个循环过程在燃烧器(灶头)的整个工作过程中始终进行，任何燃烧效果的变化都被及时反映在燃气和空气的供给上，保持最佳燃气空气混合比，提高燃烧效率。
【主权项】
1.一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，包括实时监控燃气燃烧效果的传感器，逻辑比较分析的中央控制单元，动态调节的燃气供给系统和空气供给系统，其特征在于:利用实时监控燃气燃烧效果的信息，经中央控制单元比较分析，动态调节燃气供给系统和空气供给系的供给量，以达到最佳燃气空气混合比的方法来提升燃气燃烧效率进而实现节能的控制系统。2.根据权利I所述的一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，其特征在于:利用燃气燃烧效果信息反馈，动态控制燃烧系统输入燃气空气最佳混合比的方法提升燃烧效率。3.根据权利I所述的一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，其特征在于:燃烧效果监控传感器采集单元可以直接或间接测量燃气燃烧后成分获得，如直接接触式氧化锆基高温氧分传感器，非直接接触式红外傅里叶气体分光仪，安装在燃烧设备上火焰区或与火焰区相关至少一个。4.根据权利I所的一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，其特征在于:中央控制单元具有逻辑判断功能，如单片机、计算机等，对输入信号能进行逻辑分析判断，并根据分析结果输出控制信息，驱动被控制设备、单元或系统，安装在燃气设备上采集燃烧效果监控器单元的信息并控制燃气供给和空气供给单元。5.根据权利I所的一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，其特征在于:中央控制单元逻辑判断功能是用硬件或软件来实现，判断分析所用的参数根据使用条件的不同可以更改。6.根据权利I所述的一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，其特征在于:燃气供给单元具有对燃料供给的开关、流量、压力进行控制、测量的功能，安装至少一套在燃气设备上。7.根据权利I所述的一种用于燃气灶具节能的主动控制系统，其特征在于:空气供给单元具有对空气供给的开关、流量、压力进行控制、测量的功能，安装至少一套在燃气设备上。
【文档编号】F24C3/12GK105987405SQ201510074763
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月12日
【发明人】丁祥金
【申请人】上海磐颖实业有限公司