CN202675371U - 等离子体高效节能燃气灶 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种等离子体高效节能燃气灶，是由交流电源、电池合、金属进水管、进水电磁阀、温度传感器、水分蒸发器、智能控制器、高压电源、低温等离子体发生器、阻火器、引射器、灶头、分火器、综合控制阀、微动开关、金属进气管、进气电磁阀、感应针、点火针、炉架等构成，其特征是：智能控制器连接着高压电源、进水电磁阀、进气电磁阀、微动开关、温度传感器、感应针、点火针、灶头和电池合，在水分蒸发器上安装着温度传感器，水分蒸发器连接着金属进水管和金属管，金属进水管连接着进水电磁阀，金属管连接着低温等离子体发生器，低温等离子体发生器用塑胶管连接着阻火器，阻火器用金属管连接着灶头的引射器。可节约燃气百分之五十，是灶具企业理想的更新换代的高新技术产品。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种等离子体高效节能燃气灶，属于可重复利用能源、绿色环保、节能减排技术领域。
背景技术
目前民用燃气灶所使用的能源有三种：天然气、石油液化气和人工合成煤气，但是这些都是不可再生的能源，将随着人们的消耗和时光的流失而枯竭。长久以来，让水变成可重复利用的替代能源一直是人们的美好愿望。我们知道：水分子是由氢和氧(H2O)构成，按实质重量每公斤水大约含氢11％、含氧89％，氢可以燃烧、氧能助燃，氢燃烧的热值是汽油的三倍之多，而且氢燃烧之后所生成的是水，不污染环境，是一种非常洁净可重复使用的燃料。但是目前的制氢技术还不能实现大规模商业化制氢，因为现有制氢技术的能源消耗太大，而且效率很低，得不偿失。
近十年来，等离子体技术在工业上的应用发展很快，例如：等离子体点火、等离子体喷涂、等离子体加热、等离子体切割、等离子体拉积焚化、废物处理等等。等离子体是在电离层或者放电现象下所形成的一种状态(俗称第四态)，伴随着放电现象将会生成激发原子、激发离子、离解原子、游离原子团、原子或者分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经过相互碰撞而产生高温并分解，温度可高达几万度以上，而离子的温度仅仅略高于常温，因此在放电场内的温度接近常温，俗称为低温等离子体或者非平衡低温等离子体。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术设备的缺点和不足，提供一种耗能低、效率高、分解速度快的以水为原料的等离子体解水制氢高效节能燃气灶。把水作为制氢、制氧可重复使用的原料，从而达到大幅度减少燃气灶燃气消耗的目的。
本实用新型的等离子体高效节能燃气灶的技术方案，是在传统燃气灶的基础上，增设低温等离子体发生器、高压电源、智能控制器、水分蒸发器、温度传感器、进水电磁阀、金属进水管和阻火器以及引射器。利用燃气灶自体产生的热量把液态水加热为蒸汽态，在非平衡低温等离子体发生器内把水蒸汽迅速活化、裂化、分解生成氢气分子、氧气分子和氢离子、氧离子，再把分解后可低温燃烧、助燃的氢、氧分子以及氢、氧离子和空气、燃气混合后一起送入灶头分火器燃烧，从而达到了增加氢气和氧气或者替代部分燃气增加氧气，实现大幅度节约燃气的目的。
本实用新型的等离子体高效节能燃气灶，是由交流电源、电池合、金属进水管、进水电磁阀、温度传感器、水分蒸发器、智能控制器、高压电源、低温等离子体发生器、阻火器、引射器、灶头、分火器、综合控制阀、微动开关、金属进气管、进气电磁阀、感应针、点火针、炉架、底壳、面板、防污盘、炉架等构成。其特征是：智能控制器连接着高压电源、进水电磁阀、进气电磁阀、微动开关、温度传感器、感应针、点火针、灶头和电池合，在水分蒸发器上安装着温度传感器，水分蒸发器连接着金属进水管和金属管，金属进水管连接着进水电磁阀，金属管连接着低温等离子体发生器，低温等离子体发生器用塑胶管连接着阻火器，阻火器用金属管连接着灶头的引射器。本实用新型灶头的引射器为三管设计，传统燃气的大火、小火各设一管，低温等离子体发生器所裂化分解的氢气分子和氧气分子另设一管。引射器分别和大、小火混合腔相连，小火混合腔和小火分火器相连，大火混合腔和大火分火器相连，氢气分子、氧气分子的引射器也和大火混合腔相连。电源可以是交流电源和干电池，交流电源向智能控制器供电，智能控制器向高压电源、进水电磁阀、进气电磁阀等供电，还可以向干电池(可充电电池)充电。
本实用新型的低温等离子体发生器的设计方案有两种：第一是介质阻挡放电式非平衡低温等离子体发器，是由棒状阳极(27)、筒状阴极(25)、绝缘介质封装筒(26)、阳极电极(29)、阴极电极(28)、水蒸气入口(32)、氢气、氧气出口(34)、绝缘封装板(31)和棒状阳极支撑架(33)、阳极固定螺(帽)栓(30)构成。第二种是弧光放电式等离子体发生装置，是由加厚的筒状阴极(27)和棒状阳极(25)、绝缘介质封装筒(26)、阳极电极(29)、阴极电极(28)、水蒸气入口(32)、氧气、氢气出口(34)、绝缘封装板(31)、阳极固定螺(帽)栓(30)以及阳极支撑架(33)构成。由于弧光放电式等离子体发生装置的输出功率大，阴极的发热量也大，增加筒状阴极的厚度或者散热片可有效的防止阴极溅射损耗。
本实用新型的等离子体高效节能燃气灶的工作原理是这样的：打开综合控制阀，安装在综合控制阀上的微动开关向智能控制器发出信号，智能控制器打开进气电磁阀、同时向点火针输送高压脉冲电流点燃燃气，燃气灶开始以传统方式工作。当水分蒸发器的温度被加热到100摄氏度以上时，温度传感器向智能控制器发出信号，智能控制器打开进水电磁阀、控制高压电源和低温等离子体发生器开始工作，液态水顺着金属进水管、进水电磁阀、金属进水管进入水分蒸发器后，立刻被水分蒸发器的高温加热成为水蒸汽，水蒸汽顺着金属管进入低温等离子体发生器，在低温等离子体发生器内迅速被等离子体电场活化、裂化、分解生成氢气分子、氧气分子和少量氢离子、氧离子，然后再相继经过塑胶管、阻火器、金属管进入灶头的引射器、大火混合腔及大火分火器和(空气)燃气混合后共同燃烧。因为水分子被分解以后属于标准可燃混合气，相当于给燃气灶增加了一部分燃气和空气，此时可把综合控制阀适当关小，减少燃气的喷射量，达到节约燃气的目的。当然，如果不减少燃气的喷射量，分火器所产生的热能(火力)一定会相应增大，同样也会达到节约燃气的目的。本发明的灶头与分火器所构成腔体要大一些，其热效率可以按3.6KW--4.2KW设计，因为水分子被分解为氢气、氧气之后，氢气的体积比一般空气要大的多，它所产生的热能比石油液化气也要大的多。
本实用新型的有益效果是：
1、首创了把水作为储氢材料分解成氢气和氧气作为民用燃气灶的燃料，提高了燃气灶的热效率和排放指标。经过发明人反复多次实验、测定，可节约燃气30--50％。按照每户家庭每年使用十瓶石油液化气计算，如果改用本发明的等离子体解水制氢高效节能燃气灶，每户家庭每年可节约费用500元左右，那么十万户就是5000万元，一百万户就是5亿万元。
2、由于采用了非平衡低温等离子体电化学裂化、分解水分子制氢制氧的技术方案，提高了制氢制氧的效率，和传统电解法相比较，可节约电能30--80％。
3、本实用新型施例的技术方案还可以改造为用于酒店、饭店、餐饮业的大功率燃气、燃油炉灶，和传统燃油炉灶相比较，也可以节约30--50％的燃料费用。
附图说明
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型实施例的等离子体高效节能燃气灶的整体结构图。
图2是本实用新型实施例的灶头和分火以及水分蒸发器的结构图。
图3是本实用新型实施例的第一种低温等离子体发生器的结构图。
图4是本实用新型实施例的第二种低温等离子体发生器的结构图。
图中所示：1、进水电磁阀，2、金属进水管，3、进气电磁阀，4、灶头，5、水分蒸发器，6、温度传感器，7、高压电源，8、智能控制器，9、低温等离子体发生器，10、感应针，11、金属进气管，12、引射器，13、综合控制阀，14、点火针，15、微动开关，16、阻火器，17、金属管，18、防污盘，19、炉架，20、电池合，21、大火混合腔，22、小火混合腔，23、小火分火器，24、大火分火器，25、筒状阴极，26、绝缘介质封装筒，27、棒状阳极，28、阴极电极，29、阳极电极，30、阳极固定螺(帽)栓，31、绝缘封闭板，32、水蒸气入口，33、阳极支撑架，34、氧气、氢气出口，35、底壳，36、面板，37、交流电源，38、塑胶管。
具体实施方式
图2所示的实施例中，在底壳(35)上安装着：进水电磁阀(1)、金属进水管(2)、进气电磁阀(3)、灶头(4)、水分蒸发器(5)、温度传感器(6)、高压电源(7)、智能控制器(8)、低温等离子体发生器(9)、感应针(10)、金属进气管(11)、引射器(12)、综合控制阀(13)、点火针(14)、微动开关(15)、阻火器(16)、金属管(17)、防污盘(18)和炉架(19)以及电池合(20)。智能控制器(8)设有交流电源(37)。智能控制器(8)连接着高压电源(7)、进水电磁阀(1)、进气电磁阀(3)、微动开关(15)、温度传感器(6)、感应针(10)、点火针(14)、灶头(4)和电池合(20)，在水分蒸发器(5)上安装着温度传感器(6)，水分蒸发器(5)连接着金属进水管(2)和金属管(17)，金属进水管(2)连接着进水电磁阀(1)，金属管(17)连接着低温等离子体发生器的进气口(32)，低温等离子体发生器的出气口(34)用塑胶管(38)连接着阻火器(16)，阻火器(16)用金属管(17)连接着灶头的引射器(12)。本发明灶头的引射器为三管设计，传统燃气的大火、小火各设一管，低温等离子体发生器裂化、分解生成的氢气分子和氧气分子另设一管。面板(36)安装在底壳(35)上，防污盘(18)安装在面板(36)上，炉架(19)放置在防污盘(18)上，面板(36)用不锈钢板制造，底壳(35)用普通钢板制造。阻火器(16)用不锈钢板制造，内部装有不锈钢钢丝球，可有效防止引射器回火。
图3所示的实施例中：在灶头(4)中设有长度不等的三腔引射器(12)和大火混合腔(21)、小火混合腔(22)，以及大火分火器(24)和小火分火器(23)，在水分蒸发器(5)上安装着温度传感器(6)，在灶头(4)上还安装着感应针(10)和点火针(14)，感应针(10)是“离子感焰式”自动熄火保护传感元件，它与与智能控制器相配合，反应速度快，安全性能高，是目前高端产品首选的自动熄火保护方式。
图4和图5所示的实施例中：低温等离子体发生器是由筒状阴极(25)、绝缘介质封装筒(26)、棒状阳极(27)、阴极电极(28)、阳极电极(29)、阳极固定螺(帽)栓(30)、绝缘封闭板(31)、水蒸气入口(32)、阳极支撑架(33)、氧气和氢气出口(34)构成。棒状阳极(27)和绝缘介质封装筒(26)与筒状阴极(25)的空间为等离子体介质阻挡放电的工作空间，水蒸气进入低温等离子体发生器以后，充当低温等离子体发生器的工作气分子而被活化、裂化、分解。棒状阳极(27)和筒状阴极(25)、同轴心安装，用阳极固定螺(帽)栓(30)固定在绝缘封闭板(31)上，棒状阳极(27)封装在绝缘介质封装筒(26)中，绝缘介质封装筒(26)可以用玻璃、石英玻璃、塑料或者环氧树脂制造，绝缘封闭板(31)用环氧树脂板或者塑料板制造，阳极支撑架(33)也可以用石英玻璃、塑料或者环氧树脂材料制造，筒状阴极(25)和棒状阳极(27)可用不锈钢圆管制造。
图5所示的实施例中：筒状阴极(25)为加厚型，内胆用可用不锈钢、外用钢材或者铝等金属制造。
Claims (3)
1.等离子体高效节能燃气灶，是由交流电源、电池合、金属进水管、进水电磁阀、温度传感器、水分蒸发器、智能控制器、高压电源、低温等离子体发生器、阻火器、引射器、灶头、分火器、综合控制阀、微动开关、金属进气管、进气电磁阀、感应针、点火针、炉架、底壳、面板、防污盘、炉架构成，其特征是：智能控制器连接着高压电源、进水电磁阀、进气电磁阀、微动开关、温度传感器、感应针、点火针、灶头和电池合，在水分蒸发器上安装着温度传感器，水分蒸发器连接着金属进水管和金属管，金属进水管连接着进水电磁阀，金属管连接着低温等离子体发生器，低温等离子体发生器用塑胶管连接着阻火器，阻火器用金属管连接着灶头的引射器。
2.根据权利要求1所述的等离子体高效节能燃气灶，其特征是：灶头的引射器为三管设计，燃气的大火、小火各设一管，低温等离子体发生器所裂化分解的氢气分子和氧气分子另设一管，氢气分子、氧气分子的引射器和大火混合腔相连。
3.根据权利要求1所述的等离子体高效节能燃气灶，其特征是：低温等离子体发器是由棒状阳极(27)、筒状阴极(25)、绝缘介质封装筒(26)、阳极电极(29)、阴极电极(28)、水蒸气入口(32)、氢气、氧气出口(34)、绝缘封装板(31)和棒状阳极支撑架(33)、阳极固定螺(帽)栓(30)构成，棒状阳极(27)和绝缘介质封装筒(26)与筒状阴极(25)的空间为等离子体介质阻挡放电的工作空间，棒状阳极(27)和筒状阴极(25)、同轴心安装，用阳极固定螺(帽)栓(30)固定在绝缘封闭板(31)上，棒状阳极(27)封装在绝缘介质封装筒(26)中，绝缘介质封装筒(26)可以用玻璃、石英玻璃、塑料或者环氧树脂制造，绝缘封闭板(31)用环氧树脂板或者塑料板制造，阳极支撑架(33)也可以用石英玻璃、塑料或者环氧树脂材料制造。
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2012
- 2012-06-19 CN CN2012203175254U patent/CN202675371U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112153797A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-29 | 华中科技大学 | 等离子体射流装置、等离子体辅助加热灶头及燃气灶整机 |
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