CN101443595A - 通风、排气管道以及风扇的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种通风或排气系统，其具有管道和设置在环境空间的通风或排气系统的管道内的风扇组件。所述风扇组件包括具有输出轴的马达，安装在所述输出轴的风扇，以及用于操作所述马达的制动器。当在所述空间和所述管道中的一个或多个所述空间和所述管道内检测到设定情形时，所述制动器可操作地使所述马达停止运转。还包括具有阀片的阀门组件，所述阀片设置在所述管道内，可在管道大体上开放的第一位置和管道大体上关闭的第二位置之间移动。所述阀片适于响应对设定情形的至少一种检测而从第一位置向第二位置移动。提供至少一个探测器，用于检测设定情形的发生并根据检测情况控制对所述风扇组件的所述制动器以及所述阀门组件的操作。

Description

通风、排气管道以及风扇的控制装置

技术领域

本发明涉及通风、排气管道以及风扇的控制装置，更好地但不唯一地，涉及在办公室、经营性餐馆、工厂、货仓、零售商业区、工业企业、停车场、冷却塔风扇等类似场所中使用的这种装置。

背景技术

烟气排放装置通常用于经营性餐馆、工厂、工业企业、停车场、冷却塔风扇等场所，以排出浓烟和/或烟幕和/或烹饪、生产过程中产生的气体以及车辆尾气等。一些排气系统可能在炉灶或生产设施上设置有罩盖，这些排气系统还设置有将所述罩盖与外界大气连通的管道。一个或多个风扇设置在所述管道或罩盖中用于迫使浓烟和/或烟雾通过管道。可以使用过滤器过滤所述浓烟和/或烟雾中的主要污染物。

所述一个或多个风扇通常由控制面板来控制。如果使用罩盖，则控制面板可以设置在所述罩盖的前面。所述风扇可以具有控制面板上相应的速度控制装置的多级变速。这意味着所述风扇组可能在需要时不工作、在不需要时工作、以超出需求的速度运转或以低于需求的速度运转。这种情况会导致无效或低效的烟气排放和/或风扇的过度使用，从而增加能耗。能耗的增加会导致成本损耗增加。例如，很多经营性餐馆从开始准备食物到清洁完最后一个盘子，在此期间排气扇一直全速运转。此外，在停车场，即使没有车辆进出排气扇同样持续地全速运转。这样的使用程度非常浪费能源并且增加经营成本。

已有提议使用可检测厨房内的环境温度的排气系统。当在周围空气中存在有害气体或烟雾、或二氧化碳和/或一氧化碳含量增加和氧气量减少时，该系统不工作。此外，存在这样的趋势，如果上述场所发生火灾，或者污染物在管道中着火，所述管道可用于消防通道。排气系统的管道通常不能处理这些问题，而且风扇运转时会增强火势，并且此时的管道还与室外大气连通。

此外，用于向分区结构如办公室、仓库和零售中心供应空气的通风系统依赖于毗邻区域周边的火灾探测器。在区域临界处的管道内设有风门(damper)。当火灾探测器运转时，风门可以降低火势蔓延的危险。但届时火势会逼近穿透毗邻区域周边界线。此外，每个风门独立运作，没有结构化的方法来使用和操作风门以及管道风扇进而防止火势蔓延。通风管往往是助燃火势的唯一空气来源。因此，尽早关闭管道和完全停止风扇以消除氧气来源可以在一定程度上减缓火势。

发明内容

根据第一优选方面，提供一种在环境空间的通风或排气系统的管道内设置的风扇组件，所述风扇组件包括：

(a)具有输出轴的马达；

(b)安装在所述输出轴的风扇；以及

(c)操作所述马达的制动器，其中

(d)当在所述空间和所述管道中的一个或多个所述空间和所述管道内检测到设定情形时，所述制动器可操作地使所述马达停止运转。

根据第二优选方面，提供一种在通风或排气系统的管道内设置的阀门组件，所述阀门组件包括：

(a)阀片(valve member)，其设置在所述管道内，并在管道大体上开放的第一位置和所述阀片大体上关闭排气管道的第二位置之间移动；

(b)所述阀片从第一位置向第二位置移动，以响应于设定情形的至少一种检测。所述阀片可以安装在一个轴上并随其在第一位置和第二位置之间移动；所述轴与驱动马达可操作地连接，以使所述轴移动，进而使所述阀片在第一位置和第二位置之间移动。

所述设定情形可以是检测到至少一种所列出的情况：发热、火灾、烟幕、浓烟、气体和有害烟尘。所述气体可以是烹饪气体、二氧化碳气体和一氧化碳气体中的一种或多种。

所述阀片的尺寸和形状与所述排气管道的内部尺寸和形状大体上一致。

根据第三优选方面，提供一种通风或排气系统，包括：

(a)管道；

(b)上述的风扇组件；

(c)上述的阀门组件；

(d)至少一个探测器，用于检测设定情形以及根据检测情形控制以下装置的操作：

(i)所述风扇组件的所述制动器，以及

(ii)所述阀门组件。

所述阀门组件设置在或邻近所述管道的出口端或空间区域的边界处。所述排气装置进一步包括罩盖，所述罩盖具有控制面板。所述控制面板具有重启控制键(reset control)，用于重启至少一个传感器、解除所述风扇组件的制动以及使所述阀片移动到所述第一位置。所述排气装置进一步包括至少一个传感器，用于控制所述风扇组件的运转。所述至少一个传感器可以是以下传感器中的至少一个：时间传感器、气体传感器和至少一个热传感器。所述至少一个传感器可以分组排列。可以有多个传感器，多个组，以及每个组具有多个传感器。被激活的传感器的数量或组数可以确定所述风扇的运行速度。对于时间传感器，时间段可以确定所述风扇的运行速度。

根据第四优选方面，提供一种通风或排气系统，包括：

(a)上述风扇组件；和

(b)多个传感器，用于根据被激活的传感器的数量、位置或状态控制所述风扇组件的运行速度，从而自动控制所述风扇组件的运行。

所述系统进一步包括：

(c)主打开控制器(master on control)，用于过载控制(override)所述时间传感器；

(d)主关闭控制器，用于过载控制所述时间传感器；以及

(e)时间控制器，用于设置第一和第二预设时间。

附图说明

为了充分地理解本发明以及便于有效运用于实践，现在参照附图描述本发明的优选实施例，但不局限于该实施例。

图中：图1是一个优选实施例的正面透视图；

图2是图1中实施例的俯视剖面图(vertical cross-sectional view)；

图3是图2中风扇组件的一个实施例的放大图；

图4是所述风扇组件的另一可选实施例的结构图；

图5是图2中的管道阀位于打开位置的放大图；

图6是图2中的管道阀位于关闭位置的放大图；

图7是位于打开位置的另一可选管道阀的俯视剖面图；

图8是与图7对应的位于关闭位置的视图；

图9是图2中灶体和罩盖的部件的放大图，其示出了传感器的安装位置；

图10是第一传感器阵列的结构图；

图11是图10中实施例的操作流程图；

图12是图10中实施方式具有时间传感器的操作流程图；

图13示出了火灾或其他控制的区域系统。

具体实施方式

如图1、2所示为一个具有排烟罩盖12的商业炉灶10。管道14将排烟罩盖12与外界大气16相连接。尽管已经示出了炉灶10，但它可以指代任何生产或使用烟雾和/或浓烟和/或有害气体的商业或工业设备、排放汽车尾气的停车场等等。

所述炉灶10具有在烹饪食品中使用的铁架18以及多个同样在烹饪食品中使用的烤箱20。

排烟罩盖12具有控制面板22，用于控制所述排烟罩盖12的操作，包括控制风扇组件24的操作。尽管示出了单个风扇组件24，但也可以设置两个或多个风扇组件。所述风扇组件24可以是任何适当的形状和类型。更优选地，所述风扇组件24是多级变速的。

在图2中示出的管道14内的阀26位于打开位置，并被设置在所述管道14的出口端28附近。所述出口端28位于外部并以此为参照定位所述灶体10、排烟罩盖12和管道14。如果需要或期望可在出口端28设置风帽(weathercap)30。阀26可设置在管道14内的任何位置。在管道14中可以设置多个阀26。如果管道14具有多个区段，则在每个区段设置一个阀26。

图3更加详细地示出了所述风扇组件24的一种形式。所述风扇组件24具有风扇盒32，所述风扇盒32可与管道14间隔设置，或相对密封地配合在管道14内。具有输出轴36的驱动马达34非旋转地安装在所述风扇盒32内。风扇38安装在所述输出轴36上。马达34和风扇设置在风扇盒32内。马达34由供电电缆40供电，用于驱动轴36和风扇38。

制动器42安装成作用在所述输出轴36上。制动器42固定在马达34和/或风扇盒32上，这样它不会发生相对转动。轴42可相对制动器42转动。

当设定情形，例如当一个或多个烟雾或热探测器44、46检测到管道14内的烟幕、浓烟或热值的浓度或含量高于设定值时，如果所述马达34处于工作状态，所述马达34会被制动器42立刻切断，从而所述马达34、轴36以及风扇38可以在尽可能短的时间内停止运转。这样预防或阻止了在管道14内由风扇组件24产生的气流流动。此外，当空气在管道14中流动时将产生动量。利用制动器42可以使所述风扇38保持静止。由此，所述风扇38也对管道14内的空气流动起到抑制作用，使气流更快地停止。如果没有应用制动器42，所述轴36和所述风扇38将继续以递减的速率旋转，该递减速率取决于马达34的功效、风扇38的惯性和管道14内流过风扇组件24的气流动量。进一步地，通过使用制动器42可以将马达34产生的后退电动势(back EMF)降到最小化。

所述马达34和制动器42通过电线(wiring loom)48与探测器44、46可操作地连接。所述探测器44、46可以具有相同或不同的预先设定的烟雾、浓烟、热值含量或其他设定值。所述马达34和制动器42也可以与一个火警系统连接，当火警被激活时，制动器42开始工作切断马达34的运转。

图4示出了一种可替换的方案，其中变速驱动器43取代物理制动器42使所述马达34进行一系列的速度操作。所述变速驱动器43包括通过电动操作来停止马达34的电子制动元件。所述变速驱动器43可以设置在马达34上，也可以与之分离。

管道14内的管阀26也可以通过电线48与烟雾或热探测器44、46可操作地连接。所述管阀26可设置在管道14内的任何位置。如图所示，它位于或者邻近管道14的出口端28。管道14内可设置多个阀26。如果管道14具有多个区段，则可在每个区段设置一个阀26，更适宜地，可设置在每个区段的边界。

图2和图5中的所述管阀26处于打开位置，图6中处于关闭位置。当如上所述的烟雾探测器44、46单独或同时工作时，步进电动机50运转从而使轴52旋转90度从而使阀片54同样旋转90度从打开位置(图2和图5)旋转至关闭位置(图6)。阀片54安装在轴52上并与其一起旋转。所述阀片54可以几乎或大体上密封所述管道14以在管道14内产生静压从而阻止烟雾等通过出口端28。通过在出口端28或其附近设置阀片，可以阻止在管道14内的任何位置产生的烟雾、浓烟等通过出口端28。

所述阀片54的尺寸和形状大体上与管道14的内部尺寸和形状一致。因此，如果管道14的横截面为圆形，则所述阀片54也是圆形并具有大体上相同的半径(如图所示)。如果管道14的横截面为正方形，则所述阀片54也是正方形并具有大体上相同的边长。

通过这种方式，当探测器44、46中的一个或两个检测到管道14内烟雾含量过多时，阀26运转从而关闭管道14的出口端28，然后切断马达34，使用制动器42或43使风扇38的转动停止。这样预防或减弱了管道14内烟雾的流动，而且如果烟雾本身具有污染性或毒性，也可以防止对室外大气16的污染。

如图13所示，两个管道14和214通过出口80和280给建筑物的某个空间82提供或排出空气。被提供的可以是经过调节温湿度的空气。所述空间82通过墙面84分界划定。管阀86和286分别位于管道14和214内。多个传感器和探测器44设置在空间82和/或管道14、214内，用于检测空间82和/或管道14、214内的设定情形发生。所述设定情形可以是出现烟幕、浓烟、气体、发热、有害气体和火灾等一种或多种情况。所述气体可以是包括烹饪气体、二氧化碳气体和一氧化碳气体在内的任意形式。如果任一传感器或探测器44被激活，阀14，214如上所述地开始运转。独立空间82可以尽快地使其中的火苗隔绝氧气并以较低的速度蔓延。类似地，阀86，286也可以与建筑物的火警连接并操作，从而即使在独立空间82内没有发生预设情况也阻止烟气的蔓延。

如果需要或者期望，控制面板22包括一个重启按键或开关56，用于使所述阀26回到打开位置(图2和图4)、解除制动器42、开启马达34以及重置探测器44、46。

图7和8所示为阀26的另一可选形式。在这里，所述阀片55包括多个铰接在一起并被偏置到关闭位置的部分57。止动部59使它们相对于偏置位置保持在打开位置。可以使用电磁马达51释放止动部59来关闭管道14，以及在随后重新开启管道14。

在图9和10中，示出了多种可自动运转所述风扇组件24的传感器的可能布置。

在图9中，设置了通过电线48而与风扇组件24可操作地连接的3个传感器58，60，62以及包括所述阀组件26、风扇组件24、控制板22以及传感器/探测器44、46、58、60和62的所有必备控制功能(包括继电器等等)的控制盒68。

传感器58可以是一个或多个热或温度传感器，更优选地是热传感器，其设置在铁架18之上或旁边，当一个或多个铁架18产生烹饪热量时，所述传感器58可以运转从而接通风扇组件24。当热量消退时，传感器58运行以切断风扇组件24。这可以使运转进行重复的短暂循环。当风扇组件24运转消耗大量电力时，尽管该系统是有效的但可能用电效率不高。然而，该系统可应用于检测到来自发动机和排气装置的散热或烟气排放的停车场。此外，或可替换地，可以使用时基系统(time-based system)来覆盖操作周期的最高点。

传感器60与传感器58类似，但是设置在排烟罩盖12上，使得其可以检测铁架18的散热。这样可以减少所需的传感器的数量，但会存在相同的问题。

传感器62是时间传感器。在经营性餐馆和许多工业企业内，操作周期的峰值是已知的。例如，一个从正午到下午3点提供午餐的餐馆将在大概上午11点为烹饪准备食物，然后一直烹饪到下午2点。因此，所述风扇组件24仅需要从上午11点运转到下午2点。所以，时间传感器60将在上午11点自动接通所述风扇组件24，在下午2点自动切断。所述控制面板22包括时间调节钮64，用于调节接通和切断的时间。在从上午11点到下午2点的操作周期，所述风扇组件24的运行速度是可变的。如图12所示，起始状态风扇28的速度在25％到75％的第一预置速度范围，更优选地是在50％；在第二时间段，速度为75％到100％的第二预置速度范围，更优选地是在80％；在第三阶段为第三速度，即全速。

可以在内部或环境空间(如空间82)中设置另一传感器74，用于检测设定情况的发生。所述设定情况可以是出现烟幕、浓烟、气体、发热、有害气体和火灾等一种或多种情况。所述气体可以是包括烹饪气体、二氧化碳气体和一氧化碳气体在内的任意形式。

控制面板22还可以具有用于在不考虑时间或温度的情况下手动接通风扇组件24的主开启开关66，和用于在不考虑时间或温度的情况下手动切断风扇组件24的主关闭开关66。

可以布置两个或多个传感器58、60、62并使其串联连接，使得仅当所有的传感器被激活时，风扇组件24开始运转；或者使其并联连接，使得当传感器中的任何一个或多个被激活时，风扇组件24就开始运转。

图10示出了铁架18上的多个传感器58，每个铁架具有锅体支撑部64。最小的铁架66具有一个传感器58；较小的中间铁架68具有两个传感器；两个较大的中间铁架70具有两个传感器58；最大的铁架72具有四个传感器58。然而，如果需要，每个铁架66、68、70和72可以具有相同数量的传感器58。

如图11所示，启动时，所述风扇28预置成以预设的速率开始运转，大概在负荷25％到75％的范围，更优选地是在50％。当一个传感器58被激活时，其判断是否一个或多个传感器58都已被激活。如果需要，可将所述传感器58分组进行布置。如果一个或一组传感器58被激活，则风扇速度提高到第二预设速度，在负荷60％到80％的速率范围，更优选地是在70％。如果第二个或第二组传感器58被激活，则风扇速度提高到第三预设速度，在负荷75％到95％的速率范围，更优选地是在85％。如果所有的传感器58或所有的传感器58组都被激活，则所述风扇28提高到全速运转。如果需求或期望，所述三级变速操作可设为两级变速、四级变速、五级变速或持续速率。

通过这种方式，可以基于被激活的传感器的数量、状态和位置自动控制所述风扇组件24的操作，从而降低能耗，并且如果需要或期望，可以允许手动过载控制。该系统可应用于经营性餐馆、停车场、冷却塔的风机、工业企业、工厂、仓库、零售商业区、办公室等类似场所。

尽管在前面的描述中已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的情况下可以对细节或设计或结构进行多种变化或修改。

Claims (19)

1.设置在环境空间的通风或排气系统的管道内的风扇组件，所述风扇组件包括：

(a)具有输出轴的马达；

(b)安装在所述输出轴上的风扇，以及

(c)用于操作所述马达的制动器，其中

(d)当在所述空间和所述管道中的一个或多个所述空间和所述管道内检测到设定情形时，所述制动器可操作地所述马达停止运转。

2.如权利要求1所述的风扇组件，其中所述马达和风扇位于一个盒体内。

3.如权利要求1或2所述的风扇组件，其中所述制动器包括变速驱动器。

4.如权利要求1-3中任何一项所述的风扇组件，其中所述设定情形是以下情况中的一种或多种：烟幕、浓烟、气体、发热、有害烟尘和火灾；所述气体包括烹饪气体、二氧化碳或一氧化碳。

5.设置在通风或排气系统的管道内的阀门组件，所述阀门组件包括：

(a)阀片，其设置在所述管道内，并在管道大体上开放的第一位置和管道大体上关闭的第二位置之间移动；

(b)所述阀片从第一位置向第二位置移动，以响应于设定情形的至少一种检测。

6.如权利要求5所述的阀门组件，其中所述阀片的尺寸和形状与所述排气管的内部尺寸和形状大体上一致。

7.如权利要求5或6所述的阀门组件，其中所述设定情形是以下情况中的一种或多种：烟幕、浓烟、气体、发热、有害烟尘和火灾；所述气体包括烹饪气体、二氧化碳或一氧化碳。

8.一种通风或排气系统，包括：

(a)管道；

(b)权利要求1-4中任何一项所述的风扇组件；

(c)权利要求5-7中任何一项以及权利要求5或6所述的阀门装置；

(d)至少一个探测器，用于检测预定情形的发生，并根据检测情况控制对所述风扇组件的制动器以及所述阀门组件的操作。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述阀门组件布置在或邻近所述排气管道的出口端。

10.如权利要求8或9所述的系统，进一步包括具有重启控制键的控制面板，用于重启至少一个传感器、解除所述风扇组件的制动以及使所述阀片移动到所述第一位置。

11.如权利要求8-10中任何一项所述的系统，进一步包括至少一个控制所述风扇组件运转的传感器。

12.如权利要求11所述的系统，其中至少一个所述传感器选自由下列传感器构成的组：至少一个时间传感器、至少一个热传感器、至少一个温度传感器、至少一个气体传感器、至少一个烟雾传感器。

13.如权利要求8-12中任何一项所述的系统，其中多个传感器分组排列。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述传感器组的至少一组包括多个传感器。

15.如权利要求8-14中任何一项所述的系统，其中被激活的多个传感器确定所述风扇组件的运行速度。

16.如权利要求8-15中任何一项所述的系统，其中时间传感器的时间段确定所述风扇组件的运行速度。

17.一种通风或排气装置，包括：

(a)上述权利要求1-4中任何一项所述的风扇组件；和

(b)多个传感器，用于根据被激活的传感器的数量、位置或状态控制所述风扇组件的运行速度，从而自动控制所述风扇组件的运行。

18.如权利要求17所述的装置，其中所述多个传感器至少有两个选自由以下传感器构成的组：至少一个时间传感器、至少一个热传感器、至少一个温度传感器、至少一个气体传感器、至少一个烟雾传感器。

19.如权利要求17或18所述的装置，进一步包括以下元件中的至少一个：

(a)主打开控制器，用于过载控制所述时间传感器；

(b)主关闭控制器，用于过载控制所述时间传感器；以及

(c)时间控制器，用于设置多个预设时间以操作所述时间传感器。

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