CN103712246B - 一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置由点火控制器、燃气旋塞阀、手推电磁阀和燃气燃烧器组成。点火控制器由驱动电路、高压脉冲输出电路、火焰离子检测电路、A/D转换电路和CPU组成，通电后，在CPU控制下，驱动电路向手推电磁阀的维持线圈绕组供电、高压脉冲输出电路向点火针输出高压脉冲电流，感焰针将火焰离子电流输入火焰离子检测电路，同时要求手推电磁阀的维持线圈绕组的漆包线线径为φ0.04～0.10mm之间、匝数为500～2500匝之间，以实现准确可靠的自动熄火保护。本装置结构简单、生产成本较低、电池使用寿命长，适用于所有家电燃气灶。
Description
技术领域
本发明涉及家用燃气灶技术领域，特别涉及一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置。
背景技术
目前，家用燃气灶已基本使用高压脉冲火花点火方式进行点火，同时国家标准也规定：家用燃气灶必须具有熄火保护功能；家用燃气灶的供电电源为电池。因此，实现上述功能的点火控制系统必须反应快速、功能稳定、省电、成本低和工作可靠。
现有技术中，家用燃气灶的自动熄火保护是通过检测装置检测燃烧器的火焰，当燃气灶在正常工作时，如燃烧器意外熄火，即检测装置检测不到火焰时，位于燃气通道的电磁阀会断电而脱阀，从而关断燃气通道，达到自动熄火保护的目的。
上述的火焰检测，方法一是将热电偶安装在燃烧器着火时可以接触到火焰的位置，热电偶在高温状态下产生大电流（约80～200mA）、低电压（约几百mV）的电动势，提供给安装在燃气旋塞阀内的手推电磁阀，手推电磁阀体积小，内装有U形磁芯，在该U形磁芯绕有维持线圈绕组，因应热电偶的电特性，该维持线圈绕组必须内阻小，但受体积限制，因而其绕组漆包线直径>ø0.6mm,匝数在12～19匝之间。手推电磁阀的衔铁通过穿过手推电磁阀外壳的连杆与橡胶密封垫作活动连接，橡胶密封垫与外壳之间设有密封弹簧使橡胶密封垫压向燃气旋塞阀内位于燃气通道中的阀口，起到密封作用。燃气旋塞阀安装于家用燃气灶内，其推杆伸出灶体外与旋钮连接。点火时旋钮向下按压并旋转，此时位于旋塞阀推杆一侧的微动开关开通，点火控制器接收到该开启信号后开始有高压脉冲电流输出，旋钮按压时通过推杆把与推杆同心的手推电磁阀的橡胶密封垫推离上述阀口，直至手推电磁阀内的衔铁与U形磁芯的平面紧密接触。旋钮旋转时把旋塞阀的通孔与进气口对应，从而把进气口至燃烧器的燃气通道接通，点火控制器进入工作状态。当旋钮不再用力下压时，旋钮及旋塞阀内的推杆在复位弹簧的作用下与手推电磁阀的橡胶密封垫中心脱离接触，此时，如手推电磁阀维持线圈绕组未通电，就会自动复位，燃气通道被切断；如已通电，则由于衔铁已被U形磁芯的电磁力吸合而继续维持吸合状态，燃气通道保持畅通。通过旋钮和推杆把手推电磁阀推至吸合位置后，当燃烧器着火，受到高温的热电偶产生的电动势所提供的电流供给手推电磁阀的维持线圈绕组，使手推电磁阀继续维持吸合状态。此种技术方案因为热电偶必须受到高温后才可以产生足够的电流使手推电磁阀保持吸合状态，这样就需要燃烧器着火后数秒，即着火后要把旋塞阀的旋钮下压并停留数秒后才可以松开，产生了前维持时间，如果没有这个前维持时间，则手推电磁阀维持线圈绕组在该电流未增大至手推电磁阀可以维持吸合的数值时放开旋钮，手动电磁阀立即复位，燃气通道被切断，导致点火失败。同理，当意外熄火时，热电偶需冷却到一定温度时，手推电磁阀才可以脱阀，意外熄火保护时间被延长，即产生了后延迟时间，该后延迟时间可能超过20S，引起大量燃气外泄，严重影响安全性。也有将燃气灶的点火控制器设定输出口与手推电磁阀维持线圈绕组直接并联，点火时从点火控制器输出电流，着火数秒后停止输出该电流来克服上述缺点。但该技术方案由于需向维持线圈绕组提供的电流在100mA、20秒以上，对于点火控制器由电池供电的燃气灶来说，耗电过大，电池寿命缩短。另一技术方案是在原手推电磁阀的维持线圈绕组基础上增加一个漆包线直径小而匝数多的线圈绕组，在点火时从点火控制器设定输出口输出接近50mA约20秒的电流给所增加的线圈绕组，成为双线圈绕组的手推电磁阀，该技术方案解决了点火时耗电大的问题，而且可以实现自动点火，但由于U形磁芯的尺寸小，增加新的线圈绕组匝数不能太多，往往只在100匝左右，原来由热电偶供电的维持线圈绕组必须缩小线径，其结果是作为热电偶负载的线圈绕组内阻增加，该内阻的增加会使热电偶在产生相同电动势的条件下，电流减少，影响使用效果。该方案工艺复杂、成本高、对电池使用寿命也有影响。采用热电偶方案，除了材料成本高外，还需要手推电磁阀必须与热电偶的参数精确匹配，由于工艺要求高、废次品率高，造成工艺成本高。在燃气灶装配过程中，对热电偶的安装位置也有严格的要求，整机装配工艺成本高。在使用过程中，如有微风令火焰与热电偶偏离时间稍长，也会造成热电偶因感应温度不够高而电动势不足，手推电磁阀脱阀而关断燃气，造成熄火，影响其可靠性。
方法二是用离子感应检测火焰、自吸阀来实现燃气的通断，自吸阀的磁路结构分别设有自吸线绕组与维持线圈绕组。在向自吸线组提供电流约为500mA、时间约为300mS时，阀芯会自动吸合；维持线圈绕组在4～6mA时可保持吸合状态。燃气灶在点火时，点火控制器提供给自吸阀的自吸绕组约为500mＡ的大电流的同时，也提供给自吸阀的维持线圈绕组小电流，燃气灶的燃烧器被点燃后，由火焰离子检测电路检测离子电流，当燃烧器意外熄火，点火控制器检测不到火焰离子电流时，2–4秒内会切断自吸阀的维持电流，自吸阀脱阀，关断燃气通道而达到燃气灶自动熄火保护的目的。由于火焰离子检测速度快，因而该技术方案克服了热电偶方案所存在的前维持时间与后延迟时间的问题，只要点火动作启动，可自动完成点火。但当一个自吸阀控制一个燃烧器时，其控制系统的成本高于热电偶方案。为了节省成本，当燃气灶多于一个燃烧器时，将自吸阀作为整个燃气灶进气通道的总阀：当燃烧器为两个时，如果其中一个燃烧器意外熄火时，作为自吸阀的总阀关断，将会使两个燃烧器都同时关断，用户使用极不方便。虽然此方案总体成本略低于热电偶方案，但自吸阀的可靠性要低于手推电磁阀，而且由于自吸阀吸合时消耗电流大，电池在小电流状态尚可长期工作的情况下，瞬间的大电流会令电池电压大幅下降，造成点火控制器不能正常工作，使电池提早报废，大大地缩短了电池的使用寿命。对于以电池作为供电电源的燃气灶，显然会在使用过程中因电池损耗大而增加用户的使用成本。
由上可见，现有的燃气灶熄火保护装置，热电偶式反应慢，即使在增加成本及复杂的工艺技术基础上成为双绕组线圈方案，仍存在后延迟时间的问题；自吸阀式为了节省成本，把自吸阀作为两个燃烧器燃气通道的总阀时，如果一个燃烧器意外熄火，则两个燃烧器会自动关闭。除此之外，上述两种方案都存在成本较高、电池工作寿命短的问题，同时，自吸阀的可靠性差于手推电磁阀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置，它不需要采用热电偶或自吸阀，只需采用具有单个小电流多匝数维持线圈绕组的手推电磁阀和相应的控制电路就能确保该自动熄火保护装置准确可靠地工作，燃气灶内多个燃烧器可各自独立进行自动点火与自动熄火保护，制造成本较低且安装方便，电池使用寿命长。
本发明提出的技术解决方案是这样的：一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置，包括点火控制器1、燃气旋塞阀2、手推电磁阀3、燃气燃烧器4，燃气旋塞阀2的进气口2-5、阀口2-4、出气口2-3和燃气燃烧器4的进气口4-3连通组成燃气通道，燃气旋塞阀2的推杆2-6外端装有旋钮2-2和微动开关2-1，手推电磁阀3位于燃气旋塞阀2的内后部并与推杆2-6接触连接，燃气燃烧器4侧部设有点火针4-1和感焰针4-2，所述点火控制器1由驱动电路1-1、高压脉冲输出电路1-2、火焰离子检测电路1-3、A/D转换电路1-4和CPU组成，微动开关2-1与CPU输入端相连接，高压脉冲输出电路1-2输出端与点火针4-1相连接，火焰离子检测电路1-3输入端与感焰针4-2输出端连接，火焰离子检测电路1-3输出端通过A/D转换电路1-4与CPU信号输入端连接，经运算、处理后，CPU向驱动电路1-1和高压脉冲输出电路1-2输出相应的控制信号，驱动电路1-1输出端与手推电磁阀3的维持线圈绕组3-1相连接；所述手推电磁阀3由维持线圈然组3-1、U型磁芯3-3、复位弹簧3-4和橡胶密封垫3-2组成，手推电磁阀3的维持线圈绕组3-1的漆包线直径为φ0.04～0.10mm之间、匝数为500～2500匝之间。
所述高压脉冲输出电路1-2的输出端与火焰离子检测电路1-3的输出端相连接，所述点火针4-1与感焰针4-2合并组成点火感焰针4-4。所述点火感焰针4-4的结构与点火针4-1或感焰针4-2的结构相同。当家用燃气灶设有两个燃气燃烧器时，用两个旋塞阀、两个手推电磁阀、一个点火控制器控制两个燃气燃烧器的工作及各自独立自动熄火保护。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
（1）本发明不需采用热电偶，也不需采用自吸阀，就可以控制一个燃气燃烧器或二个燃气燃烧器的工作和各自独立的自动熄火保护。对比家用燃气灶的热电偶式自动熄火保护装置而言，本发明除省去热电偶降低生产成本外，还在自动点火过程中，可以实现自动点火，不存在前维持时间和后延时间的问题，点火准确、可靠、干脆利索。对比家用燃气灶的自吸阀式自动熄火保护装置而言，本发明除省去自吸阀降低生产成本外，还不需向自吸阀提供很大的吸合电流，当本发明的维持线圈绕组的漆包线线径为φ0.05mm、匝数为1200匝时，其维持电流只需1mＡ，故电池使用寿命比自吸阀方案提高3倍以上，从而降低了电池使用成本；同时，当一个炉配置两个燃烧器时，本发明对两个燃烧器的自动熄火保护是各自独立控制的，而自吸阀方案对两个燃烧器的自动熄火保护不具备各自独立控制，给使用者带来较大麻烦。
（2）本发明所采用的手推电磁阀的维持线圈绕组的漆包线线径及其匝数是依据该手推电磁阀的衔铁额定吸合力而设定的，由于只有一个绕组，所以有足够位置容纳一个小线径、大匝数的维持线圈绕组，因而能与点火控制器的CPU电路配合对燃气燃烧器实施准确、可靠的自动熄火保护。由此可见，本发明结构简单，维持线圈绕组耗电特别小，电池使用寿命长，生产成本较低。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置的结构示意图。
图2是本发明实施例2的一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置的结构示意图，此时，高压脉冲输出电路1-2输出端与火焰离子检测电路1-3输出端相连接，只采用一根点火感焰针。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
参见图1所示，一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置由点火控制器1、燃气旋塞阀2、手推电磁阀3、燃气燃烧器4组成，燃气旋塞阀2的进气口2-5、阀口2-4、出气口2-3和燃气燃烧器4的进气口4-3连通组成燃气通道，燃气旋塞阀2的推杆2-6外端装有旋钮2-2和微动开关2-1，手推电磁阀3位于燃气旋塞阀2的内后部并与推杆2-6对应，燃气燃烧器4侧部设有点火针4-1和感焰针4-2，所述点火控制器1由驱动电路1-1、高压脉冲输出电路1-2、火焰离子检测电路1-3、A/D转换电路1-4和CPU组成，微动开关2-1与CPU输入端相连接，高压脉冲输出电路1-2输出端与点火针4-1相连接，火焰离子检测电路1-3输入端与感焰针4-2输出端连接，火焰离子检测电路1-3输出端通过A/D转换电路1-4与CPU信号输入端连接，经运算、处理后，CPU向驱动电路1-1和高压脉冲输出电路1-2输出相应的控制信号，驱动电路1-1输出端与手推电磁阀3的维持线圈绕组3-1相连接；所述手推电磁阀3由维持线圈然组3-1、U型磁芯3-3、复位弹簧3-4和橡胶密封垫3-2组成，手推电磁阀3的维持线圈绕组3-1的漆包线直径为φ0.04～0.10mm之间、匝数为500～2500匝之间。
当家用燃气灶设有两个燃气燃烧器时，用两个旋塞阀、两个手推电磁阀、一个点火控制器控制两个燃气燃烧器的工作及各自独立自动熄火保护。
工作点火时，向下按下旋钮2-2并旋转，旋钮2-2按下时已把手推电磁阀3推至吸合位置，旋钮2-2旋转时打开燃气旋塞阀2的燃气通道并把微动开关2-1拨至接通状态，点火控制器1进入工作状态，驱动电路1-1输出电流至手推电磁阀3的维持线圈绕组3-1。与此同时，高压脉冲输出电路1-2向点火针4-1发出高压脉冲电流，点火针4-1往燃烧器4发出高压脉冲火花。由于燃气旋塞阀2已旋开、手推电磁阀3被顶开，燃气可由进气口2-5经出气口2-3流向燃烧器4的进气口4-3，并被高压脉冲火花点燃。燃气被点燃后，感焰针4-2把火焰离子信号反馈输入至火焰离子检测电路1-3。在上述过程中，当旋钮2-2向下按下并旋转后，点火控制器1的驱动电路1-1及高压脉冲输出电路1-2分别向手持电磁阀的维持线圈绕组3-1与点火针4-1通电数秒，超过此时间时，如火焰离子检测电路3-1未检测到火焰离子信号，驱动电路1-1将切断对维持线圈绕组3-1的供电。若在此时间内火焰离子检测电路3-1检测到火焰离子信号，则驱动电路1-1继续向维持线圈绕组3-1供电，高压脉冲输出电路1-2停止输出高压脉冲电流。即使在旋钮2-2向下按下并旋转、点火控制器工作后旋钮2-2立即停止下按并复位，点火动作也可自动完成。当在限定时间内燃气不能被点燃，或被点燃后又意外熄火，则驱动电路1-1停止输出电流，手推电磁阀3在复位弹簧3-4作用下复位，燃气通道在2–4秒内被切断，从而达到自动安全熄火保护目的。上述工作过程由点火控制器1的CPU进行控制。
实施例2
参见图1所示，本实施例的家用燃气灶用的自动熄火保护装置是将高压脉冲输出电路1-2的输出端与火焰离子检测电路1-3的输出端相连接，取消点火针4-1，将点火感焰针4-4取代感焰针4-2。点火感焰针4-4的结构、材料与点火针4-1和感焰针4-2的结构和材料相同。此时，火焰离子检测电路1-3是利用高压脉冲输出的间隔时间去检测火焰离子信号的。
本装置的其他结构与实施例1相同，在此不一一赘述。
Claims (4)
1.一种家用燃气灶用的自动熄火保护装置，包括点火控制器（1）、燃气旋塞阀（2）、手推电磁阀（3）、燃气燃烧器（4），燃气旋塞阀（2）的进气口（2-5）、阀口（2-4）、出气口（2-3）和燃气燃烧器（4）的进气口（4-3）连通组成燃气通道，燃气旋塞阀（2）的推杆（2-6）外端装有旋钮（2-2）和微动开关（2-1），手推电磁阀（3）位于燃气旋塞阀（2）的内后部并与推杆（2-6）接触连接，燃气燃烧器（4）侧部设有点火针（4-1）和感焰针（4-2），其特征在于：所述点火控制器（1）由驱动电路（1-1）、高压脉冲输出电路（1-2）、火焰离子检测电路（1-3）、A/D转换电路（1-4）和CPU组成，微动开关（2-1）与CPU输入端相连接，高压脉冲输出电路（1-2）输出端与点火针（4-1）相连接，火焰离子检测电路（1-3）输入端与感焰针（4-2）输出端连接，火焰离子检测电路（1-3）输出端通过A/D转换电路（1-4）与CPU信号输入端连接，经运算、处理后，CPU向驱动电路（1-1）和高压脉冲输出电路（1-2）输出相应的控制信号，驱动电路（1-1）输出端与手推电磁阀（3）的维持线圈绕组（3-1）相连接；所述手推电磁阀（3）由维持线圈绕组（3-1）、U型磁芯（3-3）、复位弹簧（3-4）和橡胶密封垫（3-2）组成，手推电磁阀（3）的维持线圈绕组（3-1）的漆包线直径为φ0.04～0.10mm之间、匝数为500～2500匝之间。
2.根据权利要求1所述的家用燃气灶用的自动熄火保护装置，其特征在于：所述高压脉冲输出电路（1-2）的输出端与火焰离子检测电路（1-3）的输出端相连接，所述点火针（4-1）与感焰针（4-2）合并组成点火感焰针（4-4）。
3.根据权利要求2所述的家用燃气灶用的自动熄火保护装置，其特征在于：所述点火感焰针（4-4）的结构与点火针（4-1）或感焰针（4-2）的结构相同。
4.根据权利要求1所述的家用燃气灶用的自动熄火保护装置，其特征在于：当家用燃气灶设有两个燃气燃烧器时，用两个旋塞阀、两个手推电磁阀、一个点火控制器控制两个燃气燃烧器的工作及各自独立自动熄火保护。
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