CN107289475B - 一种智能化封闭式烟气余热再利用型燃气电磁复合炉具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化高效率燃气电磁复合炉具，包括由工作台面、炉头外腔、炉头内腔、红外线燃烧板构成的封闭燃烧室、空气进气通道、燃气进气通道、烟气与进气换热结构体、烟气排放通道、温度和压力传感器、振动识别探头、电磁辅助加热系统、通信模块、燃气电磁复合智能控制系统等。进气通道来的空气与燃气混合后经换热结构体预热，进入燃烧板燃烧，烟气经过换热结构体带走余热后排出，电磁辅助加热系统可同时提供电磁加热，锅具和炉头关键状态控制点设置传感器，接入智能控制系统后可实时调整炉头工作状态，系统经过通信模块联网。好处是燃烧热利用率高、台面整洁、无废气废热污染、智能识别炉头和锅具状态并自动控制，可网络告警和控制。

Description

一种智能化封闭式烟气余热再利用型燃气电磁复合炉具

技术领域

本发明涉及一种炉具技术领域，具体是一种智能化封闭式燃烧且再利用烟气余热的燃气与电磁加热复合型炉具

背景技术

目前燃气灶都是基于手动控制点火及火力调节，采用的明火燃烧加热，且必须依靠人来判断是否坐锅、锅内是否有水或是否沸腾等状态，安全性差、热效率低(一般低于60％)、智能化程度不高，台面炉架易脏且不易清洁，而红外线燃气灶的火力不如大气式炉灶，特别是采用封闭式燃烧室结构后加热速度难以满足爆炒要求，电磁灶虽然火力较大，台面整齐卫生，但耗电严重，使用成本高，有辐射污染，目前没有充分利用二者优势的复合产品。对于智能化方面，此前已公布不少控制技术，如专利号101082425的中国专利文献中公开了“智能燃气灶”，解决的是通过电机驱动多段电磁阀驱动燃气开关和火力调节，并没有解决智能识别锅具和沸腾。专利号202521657的中国专利文献中公开了“一种智能燃气灶具”，通过控制电路实现对旋钮使用状况、锅具的温度高低和点火情况进行检测，对燃烧器实施燃气量控制，从而调节燃烧器的外、内环火力，没有针对红外线式燃气的控制，也不能识别坐锅和沸腾。对于封闭式燃气灶方面，专利号101285596的中国专利“一种全封闭燃气炉具”公开文本虽然采用全封闭式燃烧，但采用的是大气式燃烧，热效率低，且烟气余热都未利用，对于烟气余热再利用型燃气灶方面，公布号为CN104864421A的公开文本虽然明确的提出了采用红外线加热方式，实现将烟气与锅具通过透明SiO2玻璃板隔离进行炊事的技术方案，但是烟气余热未充分利用热效率不高。专利号204678422的专利“燃气灶余热利用装置”公开了烟气余热利用装置，利用储水盘管回收烟气余热，对直接燃烧效率提升无关，且不适合家用。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有平板工作台面和封闭燃烧室、能自动判别炉头状态和锅内液体状态并与燃气灶智能联动的、利用烟气余热预热燃气和空气进气、且能同时使用电磁加热方式的智能燃气电磁复合灶。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了封闭式燃烧的高热效率智能型燃气电磁复合灶，包括锅具状态智能识别模块和燃气电磁复合灶智能控制系统、封闭式红外线燃气炉头和进排气换热系统、电磁辅助加热系统、工作台面、通信模块。

所述锅具状态智能识别模块包括振动识别探头和振动信号采集电路模块组成，所述振动识别探头由压电式振动片、引出线、探头壳体、压块组成，其中压电式振动片与引出线相连，振动片置于探头壳体内，压块置于振动片上面，引出线穿过壳体与振动信号采集电路模块相连，振动壳体固定于炉头封闭式工作台面下部，振动信号采集电路模块与所述燃气电磁复合智能控制系统相连，或者集成在一起。

所述燃气电磁复合智能控制系统包括MCU总控制单元、带熄火感应的脉冲点火控制器、燃气电磁阀控制模块、燃气比例阀控制模块、进风风扇控制模块、排风风扇控制模块、内腔温度控制模块、燃烧温度控制模块、排风风压控制模块、输入输出模块，所有模块都与MCU总控制单元相连。

所述封闭式红外线燃气炉头和进排气换热系统包括炉头外腔、炉头内腔、红外线燃烧板、均流换热板、换热多孔结构体、燃气进气管、燃气电磁阀、燃气比例阀、空气/燃气混合腔、空气进气管、排气管、烟气回流管、进风风扇、排风风扇、燃烧温度传感器、内腔温度传感器、点火针，熄火感应针、排风风压传感器。

所述炉头内腔置于炉头外腔中间，四周保持一定间隙，间隙填充换热多孔结构体，炉头内腔的内部可选择放置均流换热板。

所述内腔温度传感器置于炉头内腔内部，红外线燃烧板固定在内腔顶部，红外线燃烧板四周与内腔接触处不能有间隙。

所述点火针、熄火感应针与红外线燃烧板构成常规红外线炉头，燃烧温度传感器置于红外线燃烧板上方2～5mm处。

所述空气/燃气混合腔与内腔相连，燃气进气管与空气/燃气混合腔相连、空气进气管也与空气/燃气混合腔相连。

所述排气管与所述炉头外腔相连，所述排风风扇与所述排气管相连，所述排风风压传感器与所述排气管相连，利用排气气流压力检测排风管排气阻力。

所述进风风扇与所述空气进气管相连，可选烟气回流管连接所述排气管与所述空气进气管，通过进风气流产生的负压虹吸方式引入部分烟气，引入烟气量不超过20％。

所述燃气电磁阀与所述燃气进气管相连、所述燃气比例阀也与所述燃气进气管相连，可使用集成式燃气电磁比例阀。

所述内腔温度传感器、燃烧温度传感器、燃气电磁阀、燃气比例阀、进风风扇、排风风扇、排风风压传感器分别通过引线接入所述燃气电磁复合智能控制系统。

所述工作台面由耐热型高红外线透过率材料制成，与所述炉头外腔接触处需要密封。

所述电磁辅助加热系统包括所述电磁辅助加热控制电路模块和所述电磁加热线圈，所述电磁加热线圈绕在所述炉头外腔外面，紧邻所述工作台面下部。

所述电磁加热线圈与所述电磁辅助加热控制电路模块相连，所述电磁辅助加热控制电路模块与所述燃气电磁复合智能控制系统相连。

所述炉头内腔由高导热材料制成，结构上保证内表面温度均匀，低于混合气燃点，并可在中间设置通孔以便热气流通过并预热内壁，实现更均匀的气流预热效果。

所述炉头外腔由绝热绝缘材料制成，有一定强度。

所述均流换热板由高导热材料制成，结构上为多孔框架，保证经过所述均流换热板后的混合气流均匀分布，同时可传导部分热量给混合气流。

所述换热多孔结构体由高导热材料制成，可为金属多孔结构体或金属丝网构成，与所述炉头内腔紧密接触，也可与所述炉头内腔构成一体，形成外壁辐射状翅片。

所述红外线燃烧板由多孔陶瓷体或金属丝网制成，陶瓷燃烧面可均布助燃催化剂。

所述内腔温度传感器安放在所述炉头内腔内壁上，应与内壁紧密接触。

所述通信模块与所述燃气电磁复合智能控制系统相连，所述通信模块可接入用户网络节点。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1.比普通大气式灶和红外线式灶更节能、热利用率更高。

2.智能识别坐锅/移锅、干烧、沸腾等状态，并自动报警。

3.根据炉头和锅具状态自动调整火力、自动熄火，更加安全可靠。

4.炉头不易藏污纳垢，使用过程比普通灶具更加卫生。

5.废气废热不排放到室内，更加健康环保。

附图说明

图1为本发明实施例一基本结构的剖视图

图2为本发明实施例二基本结构的剖视图

具体实施方式

实施例一：图1中设有带中间圆孔的红外线燃烧板(125)与带有中间通孔的炉头内腔(127)构成密封燃气炉头，该燃气炉头与炉头外腔(106)、工作台面(102)构成密闭的燃烧室，燃气从燃气进气管(116)进入，通过燃气电磁阀(115)和燃气比例阀(114)后，进入空气/燃气混合腔，同时空气在进风风扇(117)驱动下，通过空气进气管利用虹吸作用从烟气回流管(109)中带入部分烟气，经过空气/燃气混合腔(108)后进入炉头内腔(127)，再经过均流换热板(126)后形成均匀的热气流进入红外线燃烧板(125)。均流换热板(126)为可选部件，通过适当设计在满足混合气流要求时也可取消。

空气/燃气混合气体通过蜂窝状红外线燃烧板后，脉冲点火控制器在指令控制下高压放电点火，点火成功后燃烧扩散至整个燃烧板面，燃烧面迅速升温至红外辐射为主的炽热状态，红外线透过工作台面(102)加热锅具(101)，同时燃烧后的热气体也加热工作台面，传导部分热量至锅具(101)。

燃烧后的高温气体在密闭燃烧室内沿炉头外腔(106)与炉头内腔(127)之间的空隙和炉头内腔(127)中间的通孔流动，并穿过换热多孔结构体(104)的空隙，流向排气管(110)，排气管(110)与混合气进气管为部分同轴布局。高温气体经过换热多孔结构体(104)和炉头内腔(127)中间通孔过程中，大部分热量被吸收并传导至炉头内腔(127)，再通过内壁和均流导热板加热空气/燃气混合气。

根据结构设计和换热要求，可选使用烟气回流管(109)以进一步提高进气温度或控制燃烧温度，烟气回流量不超过空气量的20％。

经过换热多孔结构体(104)后的冷却气体被排风风扇(112)抽出并送至室外或者指定区域。

脉冲点火针、熄火感应针、燃烧温度传感器(123)等都穿过炉头内腔(127)中间的通孔固定于红外线燃烧板(125)上方。

电磁加热线圈(103)炉头外腔(106)外部上面，可以单层或多层绕制，预留散热空间。

电磁加热线圈(103)在电磁辅助加热控制电路模块(120)的驱动下，通过高频电磁波加热锅具(101)底部。启动电磁辅助加热时必须使用铁磁性锅具，且应放置在电磁加热作用区内。

振动识别探头(121)实时采集工作台面(102)的振动信号，并传递给集成有振动信号采集电路模块的燃气电磁复合智能控制系统(118)，再通过内部计算判断工作台面(101)上是否有锅具或者处于干烧状态，以及锅内液体是否沸腾，并根据设置调整火力或者关闭炉头。

燃气电磁复合智能控制系统(118)在外部指令控制下，可打开或者关闭燃气电磁阀(116)、调节燃气比例阀(115)的开度，控制脉冲点火控制器(107)点火，从而实现炉头开关和火力调节。

内腔温度传感器(122)采集炉头内腔(127)内壁温度并传递给燃气电磁复合智能控制系统(118)，通过控制火力和进风量来控制炉头内腔(127)内壁温度在混合气燃点或者冷焰温度以下，如300°以下。

燃烧温度传感器(123)采集燃烧烟气温度并传递给燃气电磁复合智能控制系统(118)，通过调整进风风扇(117)的转速来控制空气/燃气比例，确保红外线燃烧板处于最佳红外线辐射状态，如控制燃烧温度在900°～930°之间。

排风风压传感器(111)采集排风气流压力并传递给燃气电磁复合智能控制系统(118)，感知排风通道的阻力，从而调整排风风扇(112)的转速或者关闭燃气炉头。

燃气电磁复合智能控制系统(118)与通信模块(119)相连，炉头和锅具状态可传给指定的网络端点和用户，实施状态查看和告警，用户指令可通过通信模块(119)来控制炉头。

本方案的优点是高温烟气与炉头内腔(127)的接触面积大，热传导效率高，但燃烧面缩小。

实施例二：图2中设有整块燃烧面红外线燃烧板(221)与没有中间通孔炉头内腔(222)构成密封燃气炉头，该燃气炉头与炉头外腔(204)、工作台面(202)构成密闭的燃烧室，燃气从燃气进气管(205)进入，通过燃气电磁阀(211)和燃气比例阀(210)后，进入空气/燃气混合腔。炉头内腔(222)进气入口从为水平接口，空气进气管(205)从排气管中间穿过，开有孔洞，空气进气管(205)与排气管(207)为部分同轴结构，空气在进风风扇(206)压力驱动下，通过空气进气管(205)并利用进气管上的孔洞和虹吸作用直接从排气管中带入部分烟气，经过空气/燃气混合腔后进入炉头内腔(222)，再经过可选的均流换热板(220)后形成均匀的热气流进入红外线燃烧板(221)。

脉冲点火针、熄火感应针、燃烧温度传感器(219)等都通过炉头内腔(222)和炉头外腔(204)中间的间隔固定于红外线燃烧板(221)上方。

电磁加热线圈(203)和电磁辅助加热控制系统电路模块(216)可以根据实际需求安装，如无爆炒或快热要求时可取消。

燃气电磁复合智能控制系统(213)和与之连接的传感器和控制部件的作用和控制逻辑均与实施方案一的一致。

本方案的优点是红外线燃烧板的红外线辐射有效面积大，整体结构紧凑。

上述实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案所采取的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种智能化封闭式烟气余热再利用型燃气电磁复合炉具，包括：工作台面，紧密安装在工作台面下的炉头外腔，安装在炉头外腔里面的燃烧室，向燃烧室供气的空气和燃气进气通道，排气通道，以及将烟气热量吸收并传递给炉头内腔的换热多孔结构体，电磁辅助加热系统，锅具和炉具状态智能识别模块，燃气电磁复合智能控制系统，其特征在于：通过控制燃气和空气供给比例保持所述燃烧室处于设定工作状态，封闭燃烧室使烟气沿设定通道流动，换热多孔结构体和炉头内腔壁面吸收烟气余热并传导给燃气和空气进气提升混合气温度，提高热效率，电磁加热线圈与电磁辅助加热控制电路模块相连实施辅助加热；

设有带中间圆孔的红外线燃烧板与带有中间通孔的炉头内腔构成密封燃气炉头，该燃气炉头与炉头外腔、工作台面构成密闭的燃烧室，燃气从燃气进气管进入，通过燃气电磁阀和燃气比例阀后，进入空气和燃气混合腔，同时空气在进风风扇驱动下，通过空气进气管利用虹吸作用从烟气回流管中带入部分烟气，经过空气和燃气混合腔后进入炉头内腔，再经过均流换热板后形成均匀的热气流进入红外线燃烧板；

空气和燃气混合气体通过红外线燃烧板后，脉冲点火控制器在指令控制下高压放电点火，点火成功后燃烧扩散至整个燃烧板面，燃烧面迅速升温至红外辐射为主的炽热状态，红外线透过工作台面加热锅具，同时燃烧后的热气体也加热工作台面，传导部分热量至锅具；

燃烧后的高温气体在密闭燃烧室内沿炉头外腔与炉头内腔之间的空隙和炉头内腔中间的通孔流动，并穿过换热多孔结构体的空隙，流向排气管，排气管与混合气进气管为部分同轴布局，高温气体经过换热多孔结构体和炉头内腔中间通孔过程中，大部分热量被吸收并传导至炉头内腔，再通过内壁和均流导热板加热空气和燃气混合气；

经过换热多孔结构体后的冷却气体被排风风扇抽出并送至室外或者指定区域；

脉冲点火针、熄火感应针、燃烧温度传感器均穿过炉头内腔中间的通孔固定于红外线燃烧板上方；

电磁加热线圈设在炉头外腔外部上面；

电磁加热线圈在电磁辅助加热控制电路模块的驱动下，通过高频电磁波加热锅具的底部；

振动识别探头实时采集工作台面的振动信号，并传递给集成有振动信号采集电路模块的燃气电磁复合智能控制系统，再通过内部计算判断工作台面上是否有锅具或者处于干烧状态，以及锅内液体是否沸腾，并根据设置调整火力或者关闭炉头；

燃气电磁复合智能控制系统在外部指令控制下，可打开或者关闭燃气电磁阀、调节燃气比例阀的开度，控制脉冲点火控制器点火，从而实现炉头开关和火力调节；

内腔温度传感器采集炉头内腔内壁温度并传递给燃气电磁复合智能控制系统，通过控制火力和进风量来控制炉头内腔内壁温度在混合气燃点或者冷焰温度以下；

燃烧温度传感器采集燃烧烟气温度并传递给燃气电磁复合智能控制系统，通过调整进风风扇的转速来控制空气/燃气比例，确保红外线燃烧板处于最佳红外线辐射状态；

排风风压传感器采集排风气流压力并传递给燃气电磁复合智能控制系统，感知排风通道的阻力，从而调整排风风扇的转速或者关闭燃气炉头；

燃气电磁复合智能控制系统与通信模块相连，炉头和锅具状态可传给指定的网络端点和用户，实施状态查看和警告，用户指令可通过通信模块来控制炉头。