一种燃气具的烟气排放与热效率联动调节方法及其燃气具

技术领域

本发明涉及家用燃气具，具体是一种燃气具的烟气排放与热效率联动调节方法及其燃气具。

背景技术

燃气具包括燃烧装置，燃烧装置通过燃气作为燃料，燃气燃烧时释放CO、NO等有害气体，燃气会燃烧不充分而导致烟气中一氧化碳等有害气体浓度过高而损害用户的身体健康。

而一些燃气具只具有检测有害气体的检测装置，该燃气具只具备检测气体，并不具备相关调节燃气具燃烧工作状态的结构，如中国专利号201920656556.4公开的一种带有害气体报警的燃气灶。

因此，需要对现有燃气具存在的问题做进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气具的烟气排放与热效率联动调节方法及其燃气具，本调节方法通过实时检测有害气体浓度和热效率，控制器根据设定数值通过控制进风量和/或调整加热器皿与燃烧装置之间的间距，使实时有害气体浓度和热效率恒定在设定数值，进而保证燃气具的热效率、安全性和可靠性。

本发明的目的是这样实现的：

一种燃气具的烟气排放与热效率联动调节方法，包括以下控制步骤：

步骤一、在控制器的主控板MCU上预先设定燃气具最优工作状态下的有害气体浓度数值A和热效率数值B；

步骤二，燃气具工作状态下，抽取燃气具燃烧燃气时排放的烟气，由气体浓度传感器检测烟气产生对应的检测信号，并反馈至控制器，控制器根据该检测信号得出烟气中的有害气体浓度数值A1、及与有害气体浓度数值A1对应的热效率数值B1；

步骤三，若有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A，和/或热效率数值B1不等于热效率数值B；电动控制：控制器则输出对应的控制指令，以加大或减少燃烧装置的进风量，和/或、加大或减少加热器皿与燃烧装置之间的间距；手动控制：根据气体浓度传感器检测产生对应的检测信号，手动调整燃气具的工作状态；

步骤四，重复以上步骤反复调整燃气具的工作状态，使有害气体浓度数值A1与热效率数值B1达到各自对应的预设值。

第一调节方案步骤二中，

当有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A、和/或热效率数值B1不等于热效率数值B时，控制器控制报警模块进行报警，以警示用户和/或通知用户手动调整燃气具的工作状态。

第一调节方案步骤二中，

气体浓度传感器检测烟气产生检测信号并反馈至主控板MCU上，主控板MCU接收检测信号后通过显示模块显示相关信息，显示模块显示的信息包括有害气体浓度数值A、热效率数值B、有害气体浓度数值A1和热效率数值B1中一个以上数值；

第一调节方案步骤三中，

手动控制：用户通过燃气具上的火力调节旋钮调节燃烧装置的火力大小，直至有害气体浓度数值A1与热效率数值B1达到各自对应的预设值，实现手动调整燃气具的工作状态。

第二调节方案步骤三中，

当有害气体浓度数值A1大于有害气体浓度数值A时，加大燃烧装置的进风量，和/或增大加热器皿与燃烧装置之间的间距；

当有害气体浓度数值A1小于有害气体浓度数值A时，减少燃烧装置的进风量，和/或减少加热器皿与燃烧装置之间的间距。

第二调节方案步骤三中，

当热效率数值B1大于热效率数值B时，加大燃烧装置的进风量，和/或增大加热器皿与燃烧装置之间的间距；

当热效率数值B1小于热效率数值B时，减少燃烧装置的进风量，和/或减少加热器皿与燃烧装置之间的间距。

控制器与用户的移动终端通信连接；控制器将检测信息传递至移动终端供用户查看，用户通过移动终端发送控制指令给控制器，以使用户通过移动终端远程调整燃气具的工作状态。

移动终端显示有害气体浓度数值A、热效率数值B、有害气体浓度数值A1和热效率数值B1中一个以上数值；若有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A，和/或热效率数值B1不等于热效率数值B，移动终端进行报警。

移动终端显示有害气体浓度数值A、热效率数值B、有害气体浓度数值A1和热效率数值B1中一个以上数值；若有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A，和/或热效率数值B1不等于热效率数值B，移动终端显示燃烧装置进风量的加大量或减少量、和/或显示加热器皿与燃烧装置之间间距的加大量或减少量。

一种应用上述调节方法的燃气具，燃气具为壁挂炉、燃气灶或燃气取暖器；

当燃气具为燃气灶时，燃烧装置包括炉头、及设置于炉头上的分火器；炉头进气端连通燃气源、出气端连通分火器，加热器皿设置于分火器上方；

燃气具还包括用于调节燃烧装置进风量的第一热效率调节机构；第一热效率调节机构包括鼓风机，鼓风机的进风端连通外界、出风端连通炉头的进风端；鼓风机电连接控制器；控制器根据有害气体浓度数值A1和/或热效率数值B1的监测数据控制鼓风机的转速，以增加或减少燃烧装置的进风量；

燃气具还包括用于检测烟气的烟气检测装置；烟气检测装置包括分别与控制器电连接的气体浓度传感器和抽风机、及出气端与抽风机进风端连接的抽气管道，气体浓度传感器设置在抽气管道上，抽气管道的进气端靠近燃气燃烧的位置，抽风机出风端连通外界；抽风机工作时，烟气吸入抽气管道并经过气体浓度传感器被检测；

燃气具还包括用于承载加热器皿的支撑架、及传动连接支撑架的升降装置；支撑架相对分火器可升降活动；升降装置驱动支撑架升降，加热器皿随支撑架相对分火器升降，以增加或减少加热器皿与燃烧装置之间的间距。

另一种应用上述调节方法的燃气具，燃气具为壁挂炉、燃气灶或燃气取暖器；

当燃气具为燃气灶时，燃烧装置包括炉头、及设置于炉头上的分火器，炉头进气端连通燃气源、出气端连通分火器；燃气具还包括用于调节燃烧装置进风量的第二热效率调节机构；第二热效率调节机构包括活动式设置于炉头进风端的风门、及用于驱动风门转动的风门驱动器；风门上设置有第一进风口，炉头进风端设置有第二进风口，燃气穿过第一进风口和第二进风口进入引炉头；风门驱动器与控制器电控连接；风门驱动器驱动风门转动，使第一进风口与第二进风口之间的重叠面积变化，进而增加或减少燃烧装置的进风量。

本发明的有益效果如下：

通过烟气检测装置抽取燃烧装置燃烧时的气体，这样气体浓度传感器可以设置在远离燃烧装置的位置上，且不影响燃气具的外观，而且可以有效检测燃气具工作状态，便于用户知道燃气是否充分燃烧，气体浓度传感器使用寿命长，而且抽气进气端靠近燃烧装置上，有效获取燃烧装置燃烧释放产生的气体。本调节方法通过实时检测有害气体浓度和热效率，控制器根据设定数值通过控制进风量和/或调整加热器皿与炉头之间的间距，使实时有害气体浓度和热效率恒定在设定数值，进而保证燃气具的热效率、安全性和可靠性。

通过设有鼓风机、升降装置或风门可以自动调整燃气具的工作状态，使燃气具的工作状态调整至最佳，避免燃气燃烧不充分，防止燃气具排放有害气体的量过多(如CO、NO等)，避免安全事故的发生。

鼓风机相对于风门的调节方式的好处是，燃气不会从引射管处进行泄漏，燃气在鼓风机的输送下只会向燃烧装置进行输送，安全性高。

附图说明

图1为本发明一实施例燃气具的立体结构示意图。

图2为本发明一实施例燃气具的装配分解结构示意图。

图3为本发明一实施例燃气具的烟气检测装置的结构示意图。

图4为本发明一实施例燃烧装置上设有升降装置与鼓风机的结构示意图。

图5为本发明一实施例燃烧装置上设有升降装置与鼓风机的截面结构示意图。

图6为本发明一实施例燃烧装置的升降装置上升的结构示意图。

图7为本发明一实施例燃烧装置上设有风门的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-7，本实施例涉及的烟气排放与热效率联动调节方法，包括以下控制步骤：

步骤一、在控制器4的主控板MCU上预先设定燃气具最优工作状态下的有害气体浓度数值A和热效率数值B；

步骤二，燃气具工作状态下，抽取燃气具燃烧燃气时排放的烟气，由气体浓度传感器5检测烟气产生对应的检测信号，并反馈至控制器4，控制器4根据该检测信号得出烟气中的有害气体浓度数值A1、及与有害气体浓度数值A1对应的热效率数值B1；

步骤三，若有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A，和/或热效率数值B1不等于热效率数值B；电动控制：控制器4则输出对应的控制指令，以加大或减少燃烧装置2的进风量，和/或、加大或减少加热器皿与燃烧装置2之间的间距；手动控制：根据气体浓度传感器5检测产生对应的检测信号，手动调整燃气具的工作状态；

步骤四，重复以上步骤反复调整燃气具的工作状态，使有害气体浓度数值A1与热效率数值B1达到各自对应的预设值。

第一调节方案步骤二中，

当有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A、和/或热效率数值B1不等于热效率数值B时，控制器4控制报警模块进行报警，以警示用户和/或通知用户手动调整燃气具的工作状态。

第一调节方案步骤二中，

气体浓度传感器5检测烟气产生检测信号并反馈至主控板MCU上，主控板MCU接收检测信号后通过显示模块6显示相关信息，显示模块6显示的信息包括有害气体浓度数值A、热效率数值B、有害气体浓度数值A1和热效率数值B1中一个以上数值；

第一调节方案步骤三中，

手动控制：用户通过燃气具上的火力调节旋钮调节燃烧装置2的火力大小，直至有害气体浓度数值A1与热效率数值B1达到各自对应的预设值，实现手动调整燃气具的工作状态。

第二调节方案步骤三中，

当有害气体浓度数值A1大于有害气体浓度数值A时，加大燃烧装置2的进风量，和/或增大加热器皿与燃烧装置2之间的间距；

当有害气体浓度数值A1小于有害气体浓度数值A时，减少燃烧装置2的进风量，和/或减少加热器皿与燃烧装置2之间的间距。

第二调节方案步骤三中，

当热效率数值B1大于热效率数值B时，加大燃烧装置2的进风量，和/或增大加热器皿与燃烧装置2之间的间距；

当热效率数值B1小于热效率数值B时，减少燃烧装置2的进风量，和/或减少加热器皿与燃烧装置2之间的间距。

控制器4与用户的移动终端通信连接；控制器4将检测信息传递至移动终端供用户查看，用户通过移动终端发送控制指令给控制器4，以使用户通过移动终端远程调整燃气具的工作状态。

移动终端显示有害气体浓度数值A、热效率数值B、有害气体浓度数值A1和热效率数值B1中一个以上数值；若有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A，和/或热效率数值B1不等于热效率数值B，移动终端进行报警。

移动终端显示有害气体浓度数值A、热效率数值B、有害气体浓度数值A1和热效率数值B1中一个以上数值；若有害气体浓度数值A1不等于有害气体浓度数值A，和/或热效率数值B1不等于热效率数值B，移动终端显示燃烧装置2进风量的加大量或减少量、和/或显示加热器皿与燃烧装置2之间间距的加大量或减少量。

参见图1-7，应用上述调节方法的燃气具，燃气具可以是壁挂炉、燃气灶或燃气取暖器等通过燃烧燃气作业的设备；

当燃气具为燃气灶时，燃烧装置2包括炉头8、及设置于炉头8上的分火器12；炉头8进气端连通燃气源、出气端连通分火器12，加热器皿设置于分火器12上方；

燃气具还包括用于调节燃烧装置2进风量的第一热效率调节机构；第一热效率调节机构包括鼓风机9，鼓风机9的进风端连通外界、出风端连通炉头8的进风端；鼓风机9电连接控制器4；控制器4根据有害气体浓度数值A1和/或热效率数值B1的监测数据控制鼓风机9的转速，以增加或减少燃烧装置2的进风量；

燃气具还包括用于检测烟气的烟气检测装置3；烟气检测装置3包括分别与控制器4电连接的气体浓度传感器5和抽风机13、及出气端与抽风机13进风端连接的抽气管道7，气体浓度传感器5设置在抽气管道7上，抽气管道7的进气端靠近燃气燃烧的位置，抽风机13出风端连通外界；抽风机13工作时，烟气吸入抽气管道7并经过气体浓度传感器5被检测；

燃气具还包括用于承载加热器皿的支撑架10、及传动连接支撑架10的升降装置11；支撑架10相对分火器12可升降活动；升降装置11驱动支撑架10升降，加热器皿随支撑架10相对分火器12升降，以增加或减少加热器皿与燃烧装置2之间的间距。

另一种应用上述调节方法的燃气具，燃气具为壁挂炉、燃气灶或燃气取暖器；

当燃气具为燃气灶时，燃烧装置2包括炉头8、及设置于炉头8上的分火器12，炉头8进气端连通燃气源、出气端连通分火器12；燃气具还包括用于调节燃烧装置2进风量的第二热效率调节机构；第二热效率调节机构包括活动式设置于炉头8进风端的风门18、及用于驱动风门18转动的风门驱动器19；风门18上设置有第一进风口，炉头8进风端设置有第二进风口，燃气穿过第一进风口和第二进风口进入引炉头8；风门驱动器19与控制器4电控连接；风门驱动器19驱动风门18转动，使第一进风口与第二进风口之间的重叠面积变化，进而增加或减少燃烧装置2的进风量。

具体地：

参见图1-图3，一种燃气具，包括灶体1、燃烧装置2，灶体1上设有烟气检测装置3，烟气检测装置3包括与控制器4主控板进行电控连接的气体浓度传感器5，其检测控制方法如下：燃烧装置2燃烧排放的烟气被抽取检测装置3进行抽取并经过气体浓度传感器5进行检测，气体浓度传感器5产生信号并传递至控制器4的主动板上，控制器4的主动板接收该检测信息后传递至显示模块6上进行显示检测值，检测值包括燃气具工作状态时的气体浓度值和/或热效率数值；

检测值小于或大于控制器4主控板控制程序的设定值时，控制器4控制报警模块发出报警信号提示用户进行手动调整燃气具工作状态，直至检测值符合控制器4主控板控制程序的设定值。

本方案的工作原理：燃气具工作时，通过抽气管道7的烟气探头抽取燃烧装置2燃烧时排放的烟气，经过气体浓度传感器，气体浓度传感器产生信号；该信号传输到控制器4；控制器4采集该工作状态的数据后给予显示器信号，由显示器显示当前燃气具工作状态时的有害气体浓度数值和热效率数值，让用户可以直接看到此燃气具的工作状态，显示器设有报警提示(报警灯或红色字体或提示音等)，当有害气体浓度数值和热效率数值超标时，提示用户自行调整燃气具的工作状态，以达到合格标准。

本方案不可自动调节，只能手动调节以解决有害气体浓度提高或超标而增加的安全隐患以及热效率降低而浪费燃料的情况。

或者，灶体1上设有热效率自动调节机构，控制器4获取气体浓度传感器5的信息后，控制器4根据该信息控制热效率自动调节机构进行工作，实现自动调整燃气具工作状态，直至检测值符合控制器4主控板控制程序的设定值。

烟气检测装置3还包括控制器4主控板进行电控连接的抽风机13、与抽风机13吸风口连接的抽气管道7，气体浓度传感器5设置在抽气管道7上，抽气管道7的进气端靠近设置在燃烧装置2一侧；控制器4主控板接收到燃气具处于工作状态的信号时，控制器4控制抽风机13工作，燃烧装置2燃烧排放的烟气通过抽气管道7的进气口进入抽气管道7并经过气体浓度传感器5。

显示模块6为设置在控制器4上的显示屏或为设置在显示终端上的显示屏，显示终端通过有线或无线模块与控制器4主控板进行通信连接。

在本实施例中，气体浓度传感器5为气体浓度传感器。

报警模块包括设置在显示模块6上的灯光指示灯或蜂鸣报警器，控制器4获取气体浓度传感器5的检测值小于或大于控制器4主控板控制程序的设定值时，控制器4控制灯光指示灯进行发光和/或控制蜂鸣报警器进行发出报警提示声音。

作为本发明的另一方案，参见图4-图6，燃烧装置2包括喷射燃气的炉头8与分火器12，炉头8包括用于承载器皿的支撑架10；热效率自动调节机构包括设置在炉头8一侧的鼓风机9和/或与支撑架10配合连接的升降装置11；

控制器4根据气体浓度传感器5的检测信息进行控制鼓风机9的转速，以对炉头8增加或减少风量的供给；和/或控制器4据气体浓度传感器5的检测信息控制升降装置11带动支撑架10进行升降，以增加或减少器皿与分火器12之间的间距。

控制器4根据气体浓度传感器5的检测信息在相应时间段内反复调整鼓风机9对炉头8增加或减少风量的供给和/或调整升降装置11增加或减少器皿与分火器12之间的间距，以使燃气具达到预设的工作状态，使气体浓度值与热效率数值接近控制器4主控板控制程序的设定值；

燃气具达到预设的工作状态时，控制器4通过数据采集器采集到燃气具此工作状态的数据后，控制器4控制鼓风机9和/或升降装置11停止工作，以维持燃气具此时的工作状态；燃气具在此工作状态下，控制器4传递信号至显示模块6上进行信息显示，由显示模块6显示燃气具当前工作状态时的气体浓度值和热效率数值，让用户可以直接看到此燃气具的工作状态。

升降装置11包括用于支承支撑架10的升降架14、以及与升降架14传动连接的升降驱动器17，升降架14通过螺杆、螺母或齿轮16、齿条15与升降驱动器17进行传动连接，升降驱动器17与控制器4主控板进行电控连接，控制器4通过升降驱动器17驱动升降架14进行升降。

在本实施例中，支撑架10部份支承在接水盘22，接水盘22上设有插口，支撑架10的支脚插入接水盘22的插口，支撑架10两侧底部设有齿条15，每个齿条15上设有齿轮16，两个齿轮16通过同步杆连接，同步杆一端设有升降驱动器17，升降驱动器17为电机，电机的电机与同步杆传动连接，支撑架10支脚底部支承在升降架14顶部的定位槽上，升降架14上升至最大高度时，定位槽与接水盘22接触，升降架14下降至最低位置时，支撑架10部份与接水盘22接触。

本案例的工作原理：

燃气具在工作时，烟气中有害气体浓度与热效率存在对应关系，调整燃烧所需要的风量和调整燃烧有效高度(器皿与分火器12之间的间距)可改变烟气中有害气体浓度，进而得知该有害气体浓度对应的热效率。根据此对应关系，本方案的工作原理：根据燃气具的最优工作状态下的有害气体浓度数值和热效率数值，预先对控制器4主控板主控程序上设定该最优数值。燃气具在工作时，烟气检测装置3通过抽气管道7的烟气探头抽取燃烧装置2燃烧时排放的烟气，经过气体浓度传感器，气体浓度传感器产生信号；该信号传输到控制器4，控制器4根据该信号得出此时的烟气中有害气体浓度数值，进而得知与此有害气体浓度数值对应的热效率数值；若此两者数值不是预设的最优数值，则控制器4输出指令给鼓风机9和用于调节燃烧有效高度的升降装置11，由鼓风机9加大或减少风量的供给，同时由升降装置11调整支撑架10高度，进一步优化燃气具工作状态，从而调整有害气体浓度与热效率；通过以上步骤在短时间内反复调整，达到最优工作状态，使有害气体浓度数值与热效率数值达到预设的最优值。控制器4采集到此最优工作状态的数据后，维持该最优工作状态；在该最优工作状态，控制器4给予显示器信号，由显示器显示当前燃气具最优工作状态时的有害气体浓度数值和热效率数值，让用户可以直接看到此燃气具的工作状态。

本案例在分火器热负荷发生过大变化时，依然可以通过燃烧有效高度调节装置调整炉架高度进一步优化燃气具工作状态，使其达到最优工作状态。

本方案无需手动调节，而是全自动调节以达到燃气具最优工作状态，使燃气具一直按最优工作状态运行，以解决有害气体浓度提高或超标而增加的安全隐患以及热效率降低而浪费燃料的情况。

参见图7，作为本发明的另一方案，燃烧装置2包括喷射燃气的炉头8，热效率自动调节机构包括转动设置在炉头8上的风门18，控制器4根据气体浓度传感器5的检测信息进行控制风门18的转动位置，以对炉头8增加或减少风量的供给。

风门18上设有连通炉头8通风位位置的通风孔20、以及遮挡炉头8通风位位置的遮挡面21，控制器4根据气体浓度传感器5的检测信息在相应时间段内反复调整风门18的转动角度，以对炉头8增加或减少风量的供给，以使燃气具达到预设的工作状态，使气体浓度值与热效率数值接近控制器4主控板控制程序的设定值；

燃气具达到预设的工作状态时，控制器4通过数据采集器采集到燃气具此工作状态的数据后，控制器4控制风门18停止工作，以维持燃气具此时的工作状态；燃气具在此工作状态下，控制器4传递信号至显示模块6上进行信息显示，由显示模块6显示燃气具当前工作状态时的气体浓度值和热效率数值，让用户可以直接看到此燃气具的工作状态。

热效率自动调节机构还包括用于驱动风门18转动的风门驱动器19，风门18通过齿轮组22、皮带轮传动组或链条链轮传动组与风门驱动器19进行传动连接，风门驱动器19与控制器4主控板进行电控连接，控制器4通过风门驱动器19驱动风门18转动。

在本实施例中，风门驱动器19为电机，电机通过齿轮组22与风门18传动连接，风门18上设有第一啮合齿，风门驱动器19的电机轴上设有风门齿轮，风门齿轮上设有与第一啮合齿相啮合的第二啮合齿。

燃气成分总是会有变化，同时，燃气具使用一段时间后，会有汤汁、食物残渣等附着于分火器12上面，堵塞分火器12上面的火孔，使得燃烧工况变差；以及分火器12热负荷变化时，燃烧工况也会发生变化。以上情况都可能会使燃气具的有害气体浓度提高或超标而增加安全隐患，热效率降低而浪费燃料。

燃气具在工作时，在支撑架10高度固定的情况下，烟气中有害气体浓度与热效率也存在对应关系。根据此对应关系，本方案的工作原理：根据燃气具在支撑架10固定的情况下的最佳工作状态时的有害气体浓度数值和热效率数值，预先对控制器设定该最佳数值。燃气具工作时，烟气检测装置3通过抽气管道7的烟气探头抽取燃烧装置2燃烧时排放的烟气，经过气体浓度传感器，气体浓度传感器产生信号；该信号传输到控制器4，控制器4根据该信号得出此时的烟气中有害气体浓度数值，进而得知与此有害气体浓度数值对应的热效率数值；若此两者数值不是预设的最佳数值，则控制器4输出指令给风门调节装置，由风门调节装置调节风门18开度，加大或减少风量的供给，从而调整有害气体浓度与热效率；通过以上步骤在短时间内反复调整，达到最佳工作状态，使有害气体浓度数值与热效率数值达到最佳值。控制器4采集最佳工作状态的数据后，维持该最佳工作状态；在该最佳工作状态，控制器4给与显示器信号，由显示器显示当前燃气具最佳工作状态时的有害气体浓度数值和热效率数值，让用户可以直接看到此燃气具工作状态。

本案例的燃气具最佳工作状态由燃烧系统的最佳工作状态来确定，在热负荷超过燃烧器的设计冗余时，无法像案例一那样再进一步调整炉架高度来优化燃气具工作状态。

本方案也无需手动调节，而是全自动调节以达到燃气具在工作时，在支撑架10高度固定的状态下将到燃气具调整至最佳工作状态，使燃气具一直按此最佳工作状态运行，以解决有害气体浓度提高或超标而增加的安全隐患以及热效率降低而浪费燃料的情况。

上述每种调节方案具体应用于燃气灶上，只要实现通过增加或减少对燃烧装置的风量供给也可以转换应用在其它燃气产品上，如燃气壁挂炉、燃气取暖炉等燃气产品。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。