CN112484089B - 介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，包括面板、炉架、大火盖、小火盖，炉架、大火盖、小火盖均安装在面板上端中部，大火盖安装在小火盖外侧，炉架安装在大火盖外侧，炉架通过套板与面板可拆卸安装，小火盖侧壁均匀开设有与燃气管道连通的燃气孔，燃气孔上方安装有接地电极，燃气孔包括助燃孔与点火孔，点火孔下方安装有点火组件，助燃孔下方安装有助燃组件。本发明中点火电极与相应的接地电极之间产生电弧放电；阻挡介质与相应的接地电极之间产生放电等离子体，通过阻挡介质产生的放电等离子体辅助燃烧，实现了点火和辅助燃烧两种工作模式；助燃电极和阻挡介质均设置为半球形结构，可实现抗氧化、易清洁的功能。

Description

介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶

技术领域

本发明涉及等离子体助燃应用技术领域，尤其涉及一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶。

背景技术

目前我国燃气灶在城乡使用较为广泛，传统燃气灶能实现的功能在于通过手动旋转按钮实现快捷点火及扩散燃烧的基本功能，相对于更传统的柴木取火有一定的环保优势。但传统燃气灶仍有部分燃气未得到充分燃烧的局限性，同时未完全燃烧的CO直接排放既是资源浪费也会产生一定的温室效应，加之在燃烧过程中N2不可避免地介入燃烧反应，大量的伴生物NOx进一步加剧了环境的污染。

现有的辅助燃烧装置利用低温等离子体在燃气与空气预混之前离解燃气，燃气采用CH₄放电起始电压较高，放电等离子体的温度也较高，容易导致电介质局部温度过高而爆裂。同时放电区与燃烧区的通过较长的管路连通，因此等离子体中的比例较高的短寿命活性粒子很难输运到燃烧区。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，在大气压空气中产生非平衡态放电等离子体。能够用于放电等离子体助燃燃气灶的应用与实验研究，同时本发明的等离子体发生器结构放电区、燃烧区在同一区域，且充分利用燃烧火焰等离子体。

根据本发明实施例的一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，包括面板、炉架、大火盖、小火盖，所述炉架、大火盖、小火盖均安装在所述面板上端中部，所述大火盖安装在所述小火盖外侧，所述炉架安装在所述大火盖外侧，所述炉架通过套板与所述面板可拆卸安装，所述小火盖侧壁均匀开设有与燃气管道连通的燃气孔，所述燃气孔上方安装有接地电极，所述燃气孔包括助燃孔与点火孔，所述点火孔下方安装有点火组件，所述助燃孔下方安装有助燃组件，所述助燃组件与所述点火组件均通过高压导线外接有高压交流电源，所述助燃组件与所述点火组件通过所述高压导线分别与所述高压交流电源的对应高压导线接口连接，所述接地电极与所述高压交流电源的接地端接口连接，所述面板与所述套板之间安装有点火开关与助燃开关，所述点火开关与所述助燃开关与所述高压交流电源电信号连接。

优选的，所述助燃组件包括助燃电极柱体、助燃电极、阻挡介质，所述助燃电极柱体安装在所述助燃孔下方，所述助燃电极安装在所述助燃电极柱体上端，所述阻挡介质安装在所述助燃电极上端，所述助燃电极柱体通过所述高压导线与所述高压交流电源的对应端口电信号连接。

优选的，所述助燃电极与所述阻挡介质为半球形结构，所述阻挡介质设置在所述助燃电极外侧，所述点火电极尖端与所述阻挡介质顶端距离所述助燃孔的垂直距离为2-3cm。

优选的，所述点火组件包括点火电极柱体、点火电极，所述点火电极柱体安装在所述点火孔下方，所述点火电极安装在所述点火电极柱体上端。

优选的，所述助燃组件与所述点火组件为沿同一圆心对称设置。

优选的，所述高压交流电源上设置有用于调节电源输出信号的电源调节旋钮。

优选的，所述小火盖外侧还安装有热电偶感应器。

优选的，所述燃气管道处安装有用于调节燃气流量的燃气阀。

本发明中，提供一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，实现了点火和辅助燃烧两种工作模式，点火时通过脉冲点火升压电路将干电池3V电压提高到气隙的空气击穿场强，产生电弧放电，点燃工作气体。当助燃时，打开助燃开关，接通高压交流电源，在助燃电极上阻挡介质及相应地电极间产生非平衡态等离子体，非平衡态等离子体放电具有较强的化学特性，能使气体分子电离产生大量OH、H和O等活性基团，在燃烧反应中影响燃烧系统化学反应平衡，改善燃料燃烧特性；

并且将助燃电极针头及绝缘阻挡介质设置为半球形结构，防止氧化、易于清洁，从而达到了延长其使用寿命的效果；

同时本发明的等离子体发生器结构放电区、燃烧区在同一区域，且充分利用燃烧火焰等离子体，降低放电起始电压。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶的结构示意图；

图2为本发明提出的小火盖部结构示意图；

图3为本发明提出的助燃电极部的结构示意图。

图中：1-面板、2-点火开关、3-助燃开关、4-套板、5-炉架、6-大火盖、7-热电偶感应器、8-小火盖、9-接地电极、10-燃气孔、11-助燃电极柱体、12-助燃电极、13-阻挡介质、14-点火电极柱体、15-点火电极、16-高压导线、17-燃气管道、18-燃气阀、19-高压交流电源、1901-电源调节旋钮、1902-高压导线接口、1903-接地端接口。

具体实施方式

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-3，一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，包括面板1、炉架5、大火盖6、小火盖8，炉架5、大火盖6、小火盖8均安装在面板1上端中部，大火盖6安装在小火盖8外侧，炉架5安装在大火盖6外侧，炉架5通过套板4与面板1可拆卸安装，小火盖8侧壁均匀开设有与燃气管道17连通的燃气孔10，燃气孔10上方安装有接地电极9，燃气孔10包括助燃孔与点火孔，点火孔下方安装有点火组件，助燃孔下方安装有助燃组件，助燃组件与点火组件均通过高压导线16外接有高压交流电源19，助燃组件与点火组件通过高压导线16分别与高压交流电源19的对应高压导线接口1902连接，接地电极9与高压交流电源19的接地端接口连接，面板1与套板4之间安装有点火开关2与助燃开关3，点火开关2与助燃开关3与高压交流电源19电信号连接；助燃组件包括助燃电极柱体11、助燃电极12、阻挡介质13，助燃电极柱体11安装在助燃孔下方，助燃电极12安装在助燃电极柱体11上端，阻挡介质13安装在助燃电极12上端，助燃电极柱体11通过高压导线16与高压交流电源19的对应端口电信号连接；助燃电极12与阻挡介质13为半球形结构，阻挡介质13设置在助燃电极12外侧，点火电极15尖端与阻挡介质13顶端距离助燃孔的垂直距离为2-3cm；点火组件包括点火电极柱体14、点火电极15，点火电极柱体14安装在点火孔下方，点火电极15安装在点火电极柱体14上端；助燃组件与点火组件为沿同一圆心对称设置；高压交流电源19上设置有用于调节电源输出信号的电源调节旋钮1901；小火盖8外侧还安装有热电偶感应器7；燃气管道17处安装有用于调节燃气流量的燃气阀18。

工作时，点火开关2打开接通电路，高压导线16与脉冲点火电路输出端连接，相应接地电极9接地，点火电极15尖端及接地电极9之间产生电弧；助燃开关3打开，接通高压交流电源，阻挡介质13及相应接地电极9之间产生放电等离子体，点火电极15与助燃电极12均匀设置在燃气孔10下方，使得放电区、火焰区处于同一区域；火焰本身也是一种等离子体，放电时与通过的火焰等离子体相作用可大大降低放电起始电压，进而降低电介质温度，延长电极与介质的使用寿命，点火电极15、助燃电极12设置为分散对称电极结构，人为产生极不均匀电场，有助于产生弥散放电等离子体，点火电极15、助燃电极12及相应接地电极9均为抗氧化、耐高温的金属材质，阻挡介质13是由氧化铝陶瓷或石英等耐高温材质制成，点火电极15在点火孔的下方2-3cm处并对准点火孔，助燃电极12和阻挡介质13均为半球形结构，助燃电极12和阻挡介质13同球心，半径相差2-5mm，助燃电极12和阻挡介质13的厚度为0.2mm左右，点火电极15和助燃电极12底部连接的高压导线16使用防火阻燃材料进行紧固，高压交流电源可为kHz正高压交流电源可为kHz正弦交流电源，设置有调节旋钮、高压接线端子及接地端子，其电压峰-峰值为20kV左右并可进行微调，频率为20~40kHz正弦交流电源，设置有调节旋钮、高压接线端子及接地端子，其电压峰-峰值为20kV左右并可进行微调，频率为20-40kHz，点火开关2是燃气流量阀和点火旋钮的组合体，按下点火开关2控制脉冲点火电路的通断，点火时，脉冲点火电路接通，点火开关旋动的角度控制煤气流量阀阀门的开度，调节火焰大小，助燃开关3控制高压交流电源通断，从而控制等离子的产生，热电偶感应器7与控制元件燃气阀18相连通，燃气阀18是电磁阀，改变电磁阀的铁芯和衔铁的位置状态，以控制燃气管道燃气的通断，当按下点火开关2时，接通脉冲点火电路，产生交流高电压击穿空气，电磁阀打开，燃气经过燃气管道17从燃气孔10流出，点火成功后，松开点火开关2，旋转点火开关2调节火焰的大小；在按下助燃开关3时，接通高压交流电源19，在助燃电极12上的阻挡介质13及相应接地电极间产生放电等离子体，实现辅助燃烧功能。

综上所述，该介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，实现了点火和辅助燃烧两种工作模式，点火时通过脉冲点火升压电路将干电池3V电压提高到气隙的空气击穿场强，产生电弧放电，点燃工作气体。当助燃时，打开助燃开关，接通高压交流电源，在助燃电极上阻挡介质及相应地电极间产生非平衡态等离子体，非平衡态等离子体放电具有较强的化学特性，能使气体分子电离产生大量OH、H和O等活性基团，在燃烧反应中影响燃烧系统化学反应平衡，改善燃料燃烧特性；

并且将助燃电极针头及绝缘阻挡介质设置为半球形结构，防止氧化、易于清洁，从而达到了延长其使用寿命的效果；

同时本发明的等离子体发生器结构放电区、燃烧区在同一区域，且充分利用燃烧火焰等离子体，降低放电起始电压。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，其特征在于：包括面板、炉架、大火盖、小火盖，所述炉架、大火盖、小火盖均安装在所述面板上端中部，所述大火盖安装在所述小火盖外侧，所述炉架安装在所述大火盖外侧，所述炉架通过套板与所述面板可拆卸安装，所述小火盖侧壁均匀开设有与燃气管道连通的燃气孔，所述燃气孔上方安装有接地电极，所述燃气孔包括助燃孔与点火孔，所述点火孔下方安装有点火组件，所述助燃孔下方安装有助燃组件，所述助燃组件与所述点火组件均通过高压导线外接有高压交流电源，所述助燃组件与所述点火组件通过所述高压导线分别与所述高压交流电源的对应高压导线接口连接，所述接地电极与所述高压交流电源的接地端接口连接，所述面板与所述套板之间安装有点火开关与助燃开关，所述点火开关与所述助燃开关与所述高压交流电源电信号连接；

所述点火组件包括点火电极柱体、点火电极，所述点火电极柱体安装在所述点火孔下方，所述点火电极安装在所述点火电极柱体上端；

所述助燃组件包括助燃电极柱体、助燃电极、阻挡介质，所述助燃电极柱体安装在所述助燃孔下方，所述助燃电极安装在所述助燃电极柱体上端，所述阻挡介质安装在所述助燃电极上端，所述助燃电极柱体通过所述高压导线与所述高压交流电源的对应端口电信号连接；

所述助燃电极与所述阻挡介质为半球形结构，所述阻挡介质设置在所述助燃电极外侧，所述点火电极尖端与所述阻挡介质顶端距离所述助燃孔的垂直距离为2-3cm；

工作时，点火开关打开接通电路，高压导线与脉冲点火电路输出端连接，相应接地电极接地，点火电极尖端及接地电极之间产生电弧；助燃开关打开，接通高压交流电源，阻挡介质及相应接地电极之间产生放电等离子体，点火电极与助燃电极均匀设置在燃气孔下方，使得放电区、火焰区处于同一区域。

2.根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，其特征在于：所述助燃组件与所述点火组件为沿同一圆心对称设置。

3.根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，其特征在于：所述高压交流电源上设置有用于调节电源输出信号的电源调节旋钮。

4.根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，其特征在于：所述小火盖外侧还安装有热电偶感应器。

5.根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体辅助燃烧的燃气灶，其特征在于：所述燃气管道处安装有用于调节燃气流量的燃气阀。