[发明专利]火焰传感器及燃具安全保护装置

说明书

本发明涉及一种火焰传感器及使用该火焰传感器的燃具安全保护装置，特别涉及燃具的熄火保护，属于物理的电子传感器和机械工程的燃具安全保护装置领域。

已有技术中，燃具安全保护装置均设有火焰传感器，利用火焰离子的微弱导电性能可以制作成以直流电源供给火焰离子探针或以交流电源供给火焰离子探针的所谓直流离子及交流离子两种火焰传感器。前者因无法区分火焰探针自身或被火焰以外的导电体短接火焰/空气间隙的事故状态而被交流式淘汰，例如目前广泛应用于燃气热水器中的就是交流离子火焰传感器。它的不足之处是：所述火焰探针的交流探测信号源由一个电子振荡器和一个升压变压器产生提供，变压器体积相对庞大且效率低，其一次侧往往耗用3毫安以上的干电池电流，每个火焰传感器必须匹配一个对应的所述交流探测信号源，因此，在需要长期工作的、具有多个燃烧器的燃气炉上就很难普及推广。已有技术中，US4710125提出了一种火焰传感器的技术方案，它的不足之处是：电路结构复杂、火焰探测电路需要设置一个升压变压器；CN93241755提出了一种双金属片与永久磁铁交联作用的燃具途中熄火保护装置，其不足之处是：熄火保护有较长的热惰性延时，阀的结构相对复杂，每一个燃烧器必需配置一个对应的熄火电磁阀。

本发明的目的是克服上述已有技术的不足之处，提供不使用升压变压器的仅仅由一个电子振荡器向一个或一个以上被监测燃烧器火焰离子探针直接提供探测信号源的、电路结构简单、微功耗、小体积的四种火焰传感器。

本发明的另一个目的是提供使用本发明火焰传感器、电路结构简单、功能合理并可扩展、安全保护快速可靠、制造成本低廉、平时不耗电、燃烧工作时耗电量极微的燃具安全保护装置。

本发明的第三个目的是提供一种燃具安全保护装置配套使用的磁保持电磁阀，它具有手动开阀、开阀状态下不耗电、关阀时仅耗用0.15～0.2A/20mS左右的脉冲工作电流，其结构和工艺简单成熟、成本低廉、体积小巧、工作高可靠。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：火焰传感器，由一根或一根以上传统的火焰离子探针对一个或一个以上被监测燃烧器火头的火焰取样，其特征在于：设置二个串接的直流电源E₁和E₂，其中直流电源E₁的负极与直流电源E₂的正极相连接后构成参考接地点G；一个或一个以上所述燃烧器火头105在紧邻所述火焰离子探针的喷口火焰的至少一侧具有耐高温导电材料制作的壳体或壳体衬垫或喷口火焰挡板且与参考接地点G相连接；针对每一个燃烧器火头105均设置一个探测电路112，其中，一个电阻器R₂与一个二极管D₁的阳极相连接于结点107，由一个电阻器R₁和一个电容器C₁连接的并联电路、或由一个电容器C₁、或由一个电阻器R₁构成的三个组件中的任何一个组件的一端与所述二极管D₁的阴极相连接于结点108，其另一端与参考接地点G相连接，电阻器R₂与二极管D₁与电容器C₁和电阻器R₁的并联电路、或电阻器R₂与二极管D₁与电容器C₁、或电阻器R₂与二极管D₁与电阻器R₁即构成所述探测电路112的第一支路，一根火焰离子探针103与结点107相连接，其靠近所述喷口火焰的一端与所述燃烧器火头105的所述壳体或壳体衬垫或喷口火焰挡板具有一个适当宽度的火焰/空气间隙104，电阻器R₂与火焰离子探针103与火焰空气间隙104与燃烧器火头105即构成所述探测电路112的第二支路；一个不含变压器的自激式电子振荡器101通过其输出端子102与所述电阻器R₂的另一端相连接并在监测过程中向所述探测电路112连续输出方波或正弦波或三角波或锯齿波或阶梯波或序列脉冲波或类似波形中的任何一种波形信号，只要其上摆幅1电平等于或略负于直流电源E₁的正极电压值+V_DD，其下摆幅0电平等于或略正于直流电源E₂的负极电压值-V_DD，由此构成火焰传感器的交流探测信号源；设置一个电平鉴幅器106，其输入端与所述结点108相连接，规定所述电阻器R₂的阻值大于1～5MΩ，使所述电阻器R₁比电阻器R₂的电阻值足够大如达到5～10倍，选调所述电容器C₁和电阻器R₁的容量大小、所述电平鉴幅器106的阈值及所述电子振荡器101的输出波形和频率，所述电平鉴幅器106输出端子109上即获得被监测火焰燃烧、火焰熄灭共二种不同的逻辑信号，由此构成火焰传感器的熄火事故探测装置；设置一个电子开关110，其输入端与所述结点107相连接，通过监测结点107与输出端子102输出信号下摆幅之间的电位差或上述两点之间出现的逆向电流I₃，即可在所述电子开关110的输出端子111上或连接在其后的反相器114的输出端子115上获得所述火焰/空气间隙104被火焰以外的导电体短接、开路共二种不同的逻辑信号，由此构成火焰传感器的短接事故探测装置。所述电平鉴幅器106是一个具有阈值的电子开关。所述电子开关110是一个反相器或同相器或运算放大器或电压比较器。当具有n个被监测燃烧器火头105时，应设置n个独立的所述火焰传感器探测电路112并匹配一个公用的所述电平鉴幅器106′，它是一个具有n线输入端的正或门或者正或非门电路；设置一个公用的所述电子开关110′，它是一个具有n线输入端的正或非门电路，由此构成一个n端输入回路的火焰传感器。