一种高效能集成灶系统

摘要

本发明公开了一种高效能集成灶系统，包括具有燃气气路的燃烧系统、电路控制和保护系统、基础结构系统。本发明的高效能集成灶系统提高了混合空气和燃气的混合效率，实现燃烧充分、火力细分、节能低碳，同时还公开了一种该高效能集成灶系统的工作方法。

权利要求

1.一种高效能集成灶系统，包括具有燃气气路的燃烧系统、电路控制和保护系统、基础结构系统；所述燃烧系统包括燃烧系统头部、引射器、阀体和进气控制装置，燃烧系统头部的火孔的形状为圆形火孔或方形火孔或条形火孔；所述电路控制和保护系统采用由热电偶和电磁阀两部分所组成的热电式熄火安全保护装置；所述基础结构系统包括上下外壳、支架、挡板；所述引射器包括喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩压管、一次空气吸入口，所述吸气收缩管的进口截面积的设计是在喉部出口的面积基础上扩大4-6倍，所述混合管为圆柱形混合管，所述扩压管的扩压管张角为6°-8°时，所述一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积为燃烧器火孔总面积的1.25倍-2.25倍；所述引射器还包括混合风扇，所述混合风扇通过安装在混合管中的支架而位于混合管的中心轴线上，所述支架具有左右两根立柱，两根立柱安装在混合管的内壁上，左右两个立柱之间安装有转轴，混合风扇安装在该转轴上；

所述混合风扇具有空心轴，空心轴的内径比转轴的直径稍大，沿着空心轴轴线等距设置4个风扇叶片，每个风扇叶片上开设有矩形孔，空心轴两端的端部均设有凸台，顺着空心轴的方向进行投影，前后叶片在投影平面上每相邻两个风扇叶片之间的角度为90度。

2.一种使用如权利要求1所述的高效能集成灶系统的工作方法，其特征在于，燃气在一定的压力下，通过控制系统控制流经进气控制装置和阀体，以一定的流速从喷嘴流出，进入炉头的吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内通过混合风扇将燃气和一次空气充分混合，然后经头部流出，在燃烧器上经高压放电和二次空气发生反应进行燃烧，形成本生火焰；将3V直流电的电源输入到脉冲放大电路，该脉冲电路中有二个放大变频电路，其中一路经过二次放大，使3V直流电变成1.4万伏以上的脉冲电源，提供电磁阀工作，初级变频电路有两路，一路提供给动作吸动线圈，一路提供给保持维持线圈；使自吸阀在短时间内自动吸合，并保持在吸合状态，当火焰点燃时，保持维持线圈中产生0.1mA的电流，通过火焰传递到感应针，在变频电路中产生回路，使保持线圈能正常工作，如火焰产生异常现象，使火焰中的电流产生断路，使保持线圈电压下降，电磁阀失灵，截断气源，起到安全保护作用；当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生约0.01mA的电流，一个电极接地，另一个电极置于火焰中，是一个耐热的金属棒，如有电流通过则表示有火焰存在，如果电流消失，则表明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。

说明书

一种高效能集成灶系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高效能集成灶系统，可提升混合空气和燃气的混合效率，实现燃烧充分、火力细分。

背景技术

[0002] 传统的集成灶具的组成主要包括吸油烟机、燃气灶两部分，其中燃气灶为最为重要的主要部件，其包括燃烧系统和控制系统。集成灶具产品所表现出的科技含量的高低，便集中体现在燃气灶的正确、巧妙、创新的设计和对前沿高新技术的运用上。集成燃气灶具主要的工作原理是：燃气-空气混合物通过电子控制系统的控制，经燃烧系统被高压电火花点燃，产生火焰，高温火焰的热量通过烹调器具的底部进行热交换的作用，从而把器具中的物质加热。它相对于传统煤、木材的燃烧具有这样一些优势：热量大、节能、废气排放低、寿命长，使用成本低，体积小巧，款式外观时尚。

[0003] 上世纪90年代以后，中国和世界的经济进入了一个高速发展阶段。国内的燃气及燃具事业进入了高速成长时期。并且，由于国外先进燃具的开发制造技术的引进，使中国燃具事业有了突破性的变化。家用集成灶具品种增多，款式新颖，燃烧系统的功能和性能等均有突破性的改变。在质量稳定性和可靠性，加工制造工艺水平，控制系统自动化和智能化程度，产品性能指标的先进性，节能和环保，安全使用等方面也都有突破性的变化。红外燃烧，内焰燃烧，强鼓燃烧等先进燃烧技术也得到广泛的应用。但集成燃气灶具火力调节范围小、燃烧不充分、燃烧形式单一、热效率普遍较低、不节能等问题始终困扰行业多年。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种高效能集成灶系统。

[0005] 为实现该技术目的，本发明采用的技术方案是：一种高效能集成灶系统，包括燃气气路的燃烧系统、电路控制和保护系统、基础结构系统。

[0006] 进一步地，所述燃烧系统包括燃烧系统头部、引射器、阀体和进气控制装置四部分组成，燃烧系统头部的火孔的形状为圆形火或方形火孔或条形火孔。

[0007] 进一步地，所述电路控制和保护系统采用由热电偶和电磁阀两部分所组成的热电式熄火安全保护装置。

[0008] 进一步地，所述基础结构系统包括上下外壳、支架、挡板。

[0009] 进一步地，所述引射器包括喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩压管、一次空气吸入口，所述吸气收缩管的进口截面积的设计是在喉部出口的面积基础上扩大4-6倍，所述混合管为圆柱形混合管，所述扩压管的扩压管张角为6°-8°时，所述一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积为燃烧器火孔总面积的1.25倍-2.25倍；

[0010] 进一步地，所述引射器还包括混合风扇，所述混合风扇通过安装在混合管中的支架而位于混合管的中心轴线上，所述支架具有左右两根立柱，两根立柱安装在混合管的内壁上，左右两个立柱之间安装有转轴，混合风扇安装在该转轴上；所述混合风扇具有空心轴，空心轴的内径比转轴的直径稍大，以便混合风扇能够围绕转轴7自由转动，沿着空心轴8轴线等距设置4个风扇叶片9，每个风扇叶片9上开设有矩形孔10，空心轴两端的端部均设有凸台11，凸台11可保证在混合风扇在转动过程避免与左右两根立柱发生刮擦磨损；顺着空心轴8的方向进行投影，前后叶片在投影平面上每相邻两个风扇叶片之间的角度为90度。

[0011] 进一步地，本发明还提供一种高效能集成灶系统的工作方法：燃气在一定的压力下，通过控制系统控制流经进气控制装置和阀体，以一定的流速从喷嘴流出，进入炉头的吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内通过混合风扇将燃气和一次空气充分混合，然后经头部流出，在燃烧器上经高压放电和二次空气发生反应进行燃烧，形成本生火焰；将3V直流电的电源输入到脉冲放大电路，该脉冲电路中有二个放大变频电路，其中一路经过二次放大，使3V直流电变成1.4万伏以上的脉冲电源，提供电磁阀工作，该初级变频电路有两路，一路提供给动作吸动线圈，一路提供给保持维持线圈。使自吸阀在短时间内自动吸合，并保持在吸合状态，当火焰点燃时，保持维持线圈中产生0.1mA的电流，通过火焰传递到感应针，在变频电路中产生回路，使保持线圈能正常工作，如火焰产生异常现象，使火焰中的电流产生断路，使保持线圈电压下降，电磁阀失灵，截断气源，起到安全保护作用。当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生约
0.01mA的电流，一个电极接地，另一个电极置于火焰中，是一个耐热的金属棒，如有电流通过则表示有火焰存在，如果电流消失，则表明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：提高了混合空气和燃气的混合效率，使得燃烧充分、火力细分、节能低碳，实现高效能燃烧。

附图说明

[0013] 图1本发明的集成燃气灶结构图；

[0014] 图2为本发明的引射器；

[0015] 图3为本发明的混合风扇结构图。

具体实施方式

[0016] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0017] 需要注意的是，本发明中提及的各个商品型号或通讯协议及各技术术语，都是所属技术领域中早已明确知晓的技术用语，故不再做过多解释。

[0018] 实施例一：

[0019] 一种高效能集成灶系统，包括具有燃气气路的燃烧系统、电路控制和保护系统、基础结构系统。如图1所示。其中燃烧系统主要由燃烧系统头部、引射器、阀体和进气控制装置四部分组成。燃烧系统的头部作用是将燃气-空气混合物均匀地分布到燃烧器的各火孔上，与二次空气混合并点燃，然后持续进行稳定和完全的燃烧。为此，设计要求头部的各点混合气体的压力相等，二次空气能均匀、畅通的分配到每个火孔上，此外，为避免，熄火噪音过大，头部设计的容积应注意不宜过大。头部及火孔的分布应考虑二次空气的供给。且火孔形状对二次空气的分配也有影响。火孔的形状基本分为圆形火孔、方形火孔(包括矩形火孔及梯形火孔)、条形火孔和带稳焰孔的火孔。设计采用得较多的为圆形火孔、方形火孔。圆火孔与二次空气的接触面比方火孔小，故影响二次空气量的供给，因此圆火孔比方火孔易出现黄焰。条形火孔相当于多个方型火孔相连，因此与二次空气的接触较差，易出现黄焰。

[0020] 如图2所示，引射器包括喷嘴1、吸气收缩管2、混合管3、扩压管4、一次空气吸入口5。其中喷嘴的作用是输送所要求的燃气量，并将燃气本身的势能转换为动能，借助引射的自身动力引射燃烧所需的空气量。家用集成灶具的额定热负荷的大小根据喷嘴的结构和燃气气质有关。吸气收缩管的作用是为了减缓引射进入空气的管壁阻力，吸气收缩管的进口截面积的设计一般在喉部出口的面积基础上扩大4-6倍，也就是喉部直径2.2倍作为进口直径。混合管的作用是使燃烧所需的空气与燃气进行充分的混合，使燃烧所需的空气-燃气混合物在进入扩压管之前，均匀的分布混合气体的浓度场，温度场及速度场，为此通常设计为圆柱形混合管，但是某些特殊情况下也可不设计混合管。扩压管的作用是使一部分燃烧所需的空气-燃气混合物的动压变为静压，以提高燃烧所需的空气-燃气混合物的压力，其次是使燃气与空气进一步混合均匀。扩压管张角为6°-8°时，阻力最小，通常取7°。在某些情况下也可不用扩压管。一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积一般为燃烧器火孔总面积的1.25倍-2.25倍，一般设置调节板来调节一次空气吸入量。

[0021] 作为本发明的重点内容之一，为了提高混合管中空气与燃气的混合效果，本发明还提供了一种内置于混合管中的混合风扇装置，如图3所示，混合风扇通过安装在混合管中的支架而位于混合管的中心轴线上，所述支架具有左右两根立柱6，两根立柱安装在混合管的内壁上(安装方式可以采用各类机械安装方式，如焊接)，左右两个立柱之间安装有转轴7，混合风扇安装在该转轴上。当混合气体通过时，混合风扇在气流作用下发生转动，从而提高了空气和燃气的混合效果。所述混合风扇具有空心轴8，空心轴8的内径比转轴7的直径稍大，以便混合风扇能够围绕转轴7自由转动，沿着空心轴8轴线等距设置4个风扇叶片9，每个风扇叶片9上开设有矩形孔10，其可以增加气体流动路径进而使得混合效率进一步提升，同时空心轴两端的端部均设有凸台11，凸台11可保证在混合风扇在转动过程避免与左右两根立柱发生刮擦磨损。顺着空心轴8的方向进行投影，前后叶片在投影平面上每相邻两个风扇叶片之间的角度为90度。

[0022] 电子控制系统和保护系统的作用是通过电子点火控制器、点火针、感应针和微动开关等，使集成灶具按设定的要求和规定的程序长期安全可靠地工作。随着消费者物质生活水平的不断改善，消费者对灶具产品的实用性、可靠性及安全性等多个方面都有了更高的需求，因此，消费者越来越关注和重视家用集成灶具在使用中的安全可靠问题。国家也在2008年对家用集成灶具的国家标准进行了修订，强制性的规定了从2008年2月份起家用集成灶具必须设计采用有熄火保护的安全装置。

[0023] 作为本发明的重点内容之一，本发明采用由热电偶和电磁阀两部分所组成的热电式熄火安全保护装置，利用了燃气燃烧时产生的热能原理，同样可以采用热电式结构作为集成灶具上的保护安全装置。由两种不同的合金材料组合而成的热电偶，普遍采用的有镍(Ni)硅(Si)和镍(Ni)铬(Cr)及铂(Pt-67)等合金材料，镍(Ni)硅(Si)合金的极性设计成负.镍(NJ)铬(Cr)合金的极性设计成正，在温度的作用下不同的合金材料会产生不同的热电势，基于不同合金的材料在温度的作用下产生不同的热电势的原理制造而成了热电偶，它采用不同合金材料的产生电势的不同形成差值，所以热电偶将热信号变成为热电动势，也是一个热量传感器，根据热电偶的这一原理特性将其设计用在集成灶具上，作为熄火保护安全结构使用。热电式熄火保护安全装置的基本原理是被火焰加热后的热电偶会产生一个热电势，在通过和相其相连接的电磁阀的回路时热电势会产生吸阀电流，产生的吸阀电流通过电磁阀的磁芯产生磁性，从而使电磁阀的产生开阀。

[0024] 热电式熄火保护安全装置在集成灶具上可以简单的被设计实现，在集成灶具的旋塞阀内将电磁阀固定到燃气通路中进行控制，在集成灶具的燃烧器附近安装热电偶，电磁阀绕组连接热电偶的引线，正常工作时，按压集成灶具旋钮下面的旋塞阀体并顺时针转动，旋塞阀体内的传动机构将电磁阀顶开，当点火火花点燃释放到燃烧器的燃气，依靠热电偶的惯性作用，点燃燃气后还需要按压住旋塞阀使旋塞阀体内的传动机构保持电磁阀的开阀状态，被加热的热电偶所产生的热电动势形成的磁性足以维持电磁阀的吸合状态时，才可以松开旋钮，这时，集成燃气灶具的维持在正常工作状态。在正常工作过程中，当集成燃气灶具发生熄火意外现象时，热电偶由于无法受到火焰持续加热而逐渐冷却，热电势也随之逐渐下降直到消失，电磁阀阀体因失去激励电流而失去磁性，在弹簧变形力的作用下恢复原状，从而使燃气通路关闭，不让燃气外漏起到了保护的安全作用。

[0025] 本发明的基础结构系统由机械构件如钣金件、塑料件组成的上下外壳、支架、挡板构成，其作用是将各个功能系统的部件有机地组合在一起，合成一台完整的集成灶具产品，并具有很好的防护防腐能力。

[0026] 作为本发明的重点内容之一，本发明高效能集成灶的工作如下：燃气在一定的压力下，通过控制系统控制流经进气控制装置和阀体，以一定的流速从喷嘴流出，进入炉头的吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内燃气和一次空气混合，然后经头部流出，在燃烧器上经高压放电和二次空气发生反应进行燃烧，形成本生火焰；其中控制系统的工作原理为：一定电压和能量的电源(3V直流电)输入到脉冲放大电路，该脉冲电路中有二个放大变频电路，其中一路经过二次放大，使3V直流电变成1.4万伏以上的脉冲电源，提供电磁阀工作，该初级变频电路有两路，一路提供给动作(吸动)线圈，一路提供给保持(维持)线圈。使自吸阀在短时间内自动吸合，并保持在吸合状态，当火焰点燃时，保持(维持)线圈中产生0.1mA的电流，通过火焰传递到感应针，在变频电路中产生(形成)回路，使保持(维持)线圈能正常工作，如火焰产生异常(脱火、离焰、火焰发黄等)现象，使火焰中的电流产生断路，使保持(维持)线圈电压下降，电磁阀失灵，截断气源，起到安全保护作用。燃气燃烧过程中存在着离子反应，使火焰中存在正负离子，当电场施加于火焰时，外电路即可产生微弱电流，其工作原理如下：当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生约0.01mA的电流，一个电极接地(通常以燃烧器头部作为接地极)，另一个电极置于火焰中，是一个耐热的金属棒，如有电流通过则表示有火焰存在，如果电流消失，则表明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。

[0027] 采用本发明的引射器，进行性能测试，如下下表所示：

[0028]  热负荷/kW 烟气中的COα＝1/％ 烟气中的NOxα＝1/％ 热效率/％
1 32.1 0.01 0.0058 32
2 28.6 0.005 0.001 32

[0029] 有该表的数据可以看出，该热效率原高于现行国家标准CJ/T3030-1995规定的20％，大大提高了燃烧效率。

[0030] 对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0031] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。