專利名稱：加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱器。具體說，本發(fā)明涉及一種家用熱電聯(lián)產(chǎn)(DCHP，Domestic Combined Heat and Power)單元。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出這樣的家用熱電聯(lián)產(chǎn)單元(DCHP)，其與斯特林發(fā)動機(stirling engine)相結(jié)合，所述的發(fā)動機與交流發(fā)電機連接發(fā)電。發(fā)動機產(chǎn)生的熱用于加熱供給家用供水和中央供熱系統(tǒng)的水，因此變成對DCHP系統(tǒng)有用的產(chǎn)品了，否則這些熱就會被浪費掉。已經(jīng)得知當所述斯特林發(fā)動機/交流發(fā)電機大小為可產(chǎn)生大約1KW電力的情況下，對該單元而言是最經(jīng)濟的。然而在這種標準下，只能提供大約5KW的熱量，這就遠低于通常超過20KW的家用熱負荷。
為了供給剩余的熱量，以使該DCHP單元可以和現(xiàn)有標準的家用鍋爐有效地競爭，因此需要一個輔助燃氣燃燒器。期望這兩個燃燒器向一個共用煙道排氣，這樣它們就都能對家用供水系統(tǒng)進行加熱，并且因此只需要一個單獨的煙道連接到外面。但是，在這種情況下，每個燃燒器使用單獨的風扇，如果其中一個風扇沒有工作就會產(chǎn)生問題。此時，就會迫使熱燃氣通過未點燃的燃燒器及其相關(guān)的氣體吸收裝置(gas train)倒流，從而會損壞部件并且該單元內(nèi)會充滿有燃燒物質(zhì)。避免這種問題的一種方案已經(jīng)公開在我方早期未決的申請GB0124985.3中，其中檢測通過一個燃燒器的熱燃氣的倒流，并且通過開啟所述未點燃的燃燒器的風扇來補救。本發(fā)明提供另一種解決方案，該方案避免了由附加風扇所帶來的附加功率消耗而導致的效率損耗，還避免了由于在加熱系統(tǒng)中流過附加的冷空氣所引起的不利的冷卻效果。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一種加熱器包括第一和第二燃燒器；空氣源；分流閥，用于將該空氣源分為向所述第一燃燒器供給的氣流和向所述第二燃燒器供給的氣流；用于供給可燃燃料并使其與空氣混合的裝置；以及控制器，用于控制可燃燃料流以及根據(jù)所述加熱器的需要控制供給每個燃燒器的空氣的比例。
由于這種結(jié)構(gòu)使用一個單獨的風扇和一個分流閥分離所述兩個燃燒器之間的氣流，因而不會有熱燃氣從一個燃燒器倒流通過另一燃燒器的可能。并且，通過使用一個單獨的風扇也隨之節(jié)省了運行兩個燃燒器的成本。
本發(fā)明只需要一個單獨的風扇，因而節(jié)省了總成本，并且相較于兩個風扇的結(jié)構(gòu)，其所需空間更少。
本發(fā)明除DCHP系統(tǒng)之外，還可以應用于具有兩個預混燃燒器的任何加熱器，所述這兩個預混燃燒器需要調(diào)節(jié)控制供給兩個分開的加熱回路的熱量輸入。這通常是一種濕式加熱器，例如是一種供給家用中央供熱系統(tǒng)和/或熱水系統(tǒng)的基于水的家用鍋爐，但也可以同樣應用于基于其它工作流體(例如空氣或油)的供熱系統(tǒng)。另外，該加熱器也可以是餐飲器具，例如比薩餅/漢堡包烤架，其中上下燃燒器同時對同一個烹調(diào)空間加熱。
一種可能性是提供一個混合腔，其中所述燃料和空氣在所述分流閥的上游混合，這樣分流閥將混合的燃料和氣流分開。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是只需要一個單獨的燃料源。然而，在這種情況下，分流閥就變?yōu)樾枰罅吭O計和檢驗的主要安全裝置(primary safety device)。該分流閥同樣需要能夠完全關(guān)閉，并能在氣流供給回路中提供理想密閉。因此，優(yōu)選地，設置有供給可燃燃料的裝置，其定位成在分流閥的下游向分離空氣流輸送可燃燃料。這種結(jié)構(gòu)由于可以分別設定供給每個燃燒器的空氣/燃料的比例，還允許完全控制供給每個燃燒器的空氣/燃料混合物。在這種情況下，閥僅僅需要設計為用于處理所述空氣流，并且可以允許一定程度的泄漏而不會允許不希望的燃料進入未點燃的燃燒器中。在實際應用中，在所述分流閥的一個葉片上設置一個孔，從而該葉片除了允許任意空氣流通過外，還可允許排放氣流(bleed flow)通過。這就確保了不工作的燃燒器得到足夠的通風，并且在該燃燒器內(nèi)任一位置不會有燃氣聚集。此外，該空氣流還可防止燃燒器冷卻時在其燃燒表面上冷凝物的凝聚。
本發(fā)明特別適用于一個DCHP系統(tǒng)，其中斯特林發(fā)動機需要一個燃燒器，并且設置有第二燃燒器，用于對熱水器進行加熱，以產(chǎn)生通常家用熱負荷所需的熱量。通過調(diào)節(jié)這些燃燒器的輸出，可以滿足完全范圍內(nèi)的熱量需求，并且可以大大加強該系統(tǒng)的靈活性。
所述分流閥可以是任何類型的閥，適用于可控制地分開兩股氣流。最簡單形式的分流閥是一個瓣閥。
可替換地，本發(fā)明的第一方面可以定義為一種控制供給第一和第二燃燒器的燃料/空氣混合物的方法。該方法包括將一個單個空氣源分開成向所述第一燃燒器供給的第一氣流，和向所述第二燃燒器供給的第二氣流；供給可燃燃料并使其與空氣混合；以及根據(jù)加熱器需要控制供給每個燃燒器的混合氣流的比例。
這種控制優(yōu)選地通過控制風扇的速度以及分流閥的位置來實現(xiàn)。這提供了一種需要最少部件來控制氣流的簡單方法。
進一步，兩個燃燒器的燃料需求可以分別得到滿足。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個示例進行說明，其中圖1是表示氣體吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分；圖2是本發(fā)明的第一示例的示意圖；圖3類似于圖2，是本發(fā)明第二示例的示意圖；圖4類似于圖1，是圖3示例的氣體吸收裝置的示意圖。
具體實施例方式
圖1所示的結(jié)構(gòu)包括一個向斯特林發(fā)動機頭部供熱的燃燒器2。用于燃燒器的燃氣由供氣管道4供應，其供給到一個多功能控制器5(Honeywell 1000系列直燃式點火控制器)。所述多功能燃氣控制器利用一個標準壓力調(diào)節(jié)器(standard pressure governor)和一個初始進氣調(diào)節(jié)器(zero gas governor)，將供給到混合系統(tǒng)的氣體的壓力調(diào)節(jié)為進口空氣氣流的壓力(大氣壓力)。所述多功能燃氣控制器還包括一個雙螺線管安全斷流閥、手動流量控制閥以及控制電路。經(jīng)調(diào)節(jié)的氣源供給一個混合器，其包括一個變速直流風扇8，驅(qū)動氣流7進入文氏管9。輸入空氣流中的燃氣速率取決于燃氣進入文氏管的流動速率。通過調(diào)節(jié)從閥中流出的燃氣，可以獲得正確的燃氣與空氣的比例。改變所述直流風扇的速率還可以用于增加混合流流速。在混合流流速工作范圍內(nèi)，所述燃氣∶空氣的比例將保持為一個預設值，以允許僅使用風扇速度來調(diào)節(jié)燃燒器的運行。一個獨立的燃燒器控制器用來控制燃燒器的操作。該控制器用于控制所述燃燒器的點火以及檢測燃燒器內(nèi)是否存在火焰，以允許在火焰熄滅時切斷氣流。
向所述輔助燃燒器12輸送的燃料和空氣的供給和上述與斯特林發(fā)動機1相關(guān)的情況相同。這種結(jié)構(gòu)包括一個與燃燒器2共用的供氣管道4(為清楚起見，在圖1中分開示出)；一個多功能控制器5A，一個燃燒控制器，空氣源7A，風扇8A以及文式管9A。
使用時，對所述斯特林發(fā)動機燃燒器2和所述輔助燃燒器12的燃氣和空氣供應根據(jù)家用用熱需求而單獨控制。如果家用用熱需求大于所述斯特林發(fā)動機燃燒器2所能提供的熱量，就啟動所述輔助燃燒器12以提供這額外的需求。
下面參照附圖2對本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)進行說明。
斯特林發(fā)動機1由第一加熱器14以與前述相同的方式加熱。熱量通過散熱片系統(tǒng)3傳遞到頭部，正如在我方早期的未決的申請No.0020012中所公開的。
圖2中的結(jié)構(gòu)具有一個熱水器15，其利用第二燃燒器17(類似于圖1中的輔助燃燒器12)加熱水流16。排出的氣體通過煙道18排出。
為第一燃燒器14和第二燃燒器17提供有一個共用的供氣管道19。該燃氣氣流由單個多功能閥20控制，該多功能閥20的工作方式與圖1中的多功能閥5類似?？刂泣c火及其火焰檢測的燃燒器控制器可以設置在該多功能控制器中。離開多功能閥20的燃氣進入其形式為文式管歧管21的混合腔，并與由風扇(未示出)驅(qū)動的空氣流進行混合。因此，上述燃料和空氣供給的布置與圖1所示的結(jié)構(gòu)相似。
然后，將燃氣和空氣的混合物輸送給一個分流閥23，該分流閥中的一個進口24通向第一燃燒器出口25和第二燃燒器出口26。所述分流閥23有一個單獨的閥元件，其位置決定了在進口24中向兩個出口25和26供給的氣流的比例。流向每個出口的相對流量由一個可繞軸28轉(zhuǎn)動的瓣閥27來控制。所述瓣閥27的位置由所述多功能控制器設定，并通過例如一個伺服電機驅(qū)動到該位置。
水從家用加熱管路流經(jīng)斯特林發(fā)動機冷卻器31進行散熱，以保持所需的斯特林發(fā)動機內(nèi)部溫差。
供給斯特林發(fā)動機1的燃料/空氣的混合物圍繞包圍燃燒器結(jié)構(gòu)的發(fā)動機罩29流動，并因此由離開燃燒器的熱氣流加熱。已經(jīng)向流入的混合物放出一些熱量的排出氣體通過歧管30離開發(fā)動機罩，然后進入熱水器15，從而在第二燃燒器17的上游預熱該水流16，其中所述排氣在熱水器15中與水流16接觸，且該水流16已經(jīng)從斯特林發(fā)動機的冷卻器31獲取了一些熱量。如有需要，第二燃燒器17點火，對水流16進行輔助加熱。然后，來自第一燃燒器14的排出氣體與來自第二燃燒器17的排出氣體相混合，且在所述熱水器15內(nèi)的一個獨立的腔中，混合后的燃氣流過冷凝熱交換管路系統(tǒng)的其他部分。接著，混合后的燃氣通過煙道18離開熱水器15。這樣就無需如圖1中那樣需要為第一燃燒器提供的單獨的煙道了。
圖3和4示出了本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)。
在此結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)部件與圖2中所示的相同，并且相同的部件用相同的附圖標記示出。
圖2和圖3、4的主要區(qū)別在于，在圖3和4中，來自變速直流風扇22的空氣流在加入燃氣之前，通過一個氣流分流閥27分開。這樣就需要有兩個燃氣供氣管道19，每個供氣管道都通過其各自的調(diào)節(jié)器/閥20來控制，因此通過調(diào)節(jié)風扇22的速度使每股燃氣供應與文氏管21中的其中一股空氣供應混合，且調(diào)節(jié)器/閥20’和分流閥27’的位置由多功能控制器來控制。
權(quán)利要求
1.一種加熱器，包括第一和第二燃燒器；空氣源；分流閥，用于將所述空氣源分成供給所述第一燃燒器的氣流和供給所述第二燃燒器的氣流；用于供給可燃燃料的裝置，以使其與所述空氣混合；以及控制器，用于根據(jù)所述加熱器的需要控制所述可燃燃料流和供給每個燃燒器的所述空氣的比例。
2.如權(quán)利要求1的加熱器，其特征在于，用于供給可燃燃料的裝置定位成在所述分流閥的下游將所述可燃燃料供給到所述分開的空氣流。
3.如權(quán)利要求1的加熱器，其特征在于，用于供給可燃燃料的裝置定位成在所述分流閥的上游將所述可燃燃料供給到所述空氣流。
4.如前述任一權(quán)利要求的加熱器，其特征在于，所述分流閥是一個瓣閥。
5.一種設置有前述任一權(quán)利要求所述的加熱器的家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其還包括一個由所述第一燃燒器加熱的斯特林發(fā)動機，以及一個由所述第二燃燒器加熱的熱水器。
6.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個排氣管，該排氣管穿過所述斯特林發(fā)動機，與可燃燃氣進口相接觸，進入所述燃燒器，以預熱進入到所述燃燒器內(nèi)的所述可燃燃氣，并隨后與所述熱水器上游的水相接觸，以預熱該水。
7.一種控制供給到第一和第二燃燒器中的燃料/空氣混合物的方法，所述方法包括將一個單個空氣源分成供給到所述第一燃燒器的第一氣流以及供給到所述第二燃燒器的第二氣流；供給可燃燃料并使其與所述空氣混合；和根據(jù)所述燃燒器的需要，控制供給每個燃燒器的所述混合氣流的比例。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述可燃燃料在所述分開的兩股氣流的下游被供給到所述第一和第二氣流。
9.如權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，所述空氣源由一個風扇驅(qū)動并被一個分流閥分開，該方法包括控制所述風扇的速度和所述分流閥的位置，用以控制輸入給每個燃燒器的所述混合氣流的比例。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加熱器，具體說，本發(fā)明提供一種生活用熱電聯(lián)產(chǎn)(DCHP)系統(tǒng)，其包括兩個燃燒器(3，17)；一個分流閥(23)，將空氣流(24)分成兩股氣流，分別供給兩個燃燒器。燃料與空氣混合。一個控制器控制所述的燃料以及所說分流閥的位置，以控制供給到每個燃燒器中空氣的比例。
文檔編號F24H1/10GK1543556SQ02816175
公開日2004年11月3日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者韋恩·肯尼思·奧爾德里奇, 大衛(wèi)·安東尼·克拉克, 詹姆士·羅伯特·羅利, 斯蒂芬·邁克爾·哈斯基, 希瑟·奧德瑞蒂, 羅伯特 羅利, 邁克爾 哈斯基, 奧德瑞蒂, 安東尼 克拉克, 韋恩 肯尼思 奧爾德里奇 申請人:麥克羅金能源有限公司