CN1073700C - 火焰传感器及燃具安全保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火焰传感器及使用此类火焰传感器的燃具安全保护装置。一个不含变压器的自激式电子振荡器对1～n个火焰传感器探测电路提供具有上下摆幅的交流探测信号源，通过火焰离子探针、电平鉴幅器及电子开关即可获得被监测火焰正常燃烧、事故熄火、探针被事故短接共三种逻辑信号。燃具安全保护装置具有微安级功耗、高可靠和快速保护的特点，其执行装置是一个手动开阀位时无功耗、事故电脉冲自动关闭燃气源的磁保持电磁阀。

Description

火焰传感器及燃具安全保护装置

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。

一种火焰传感器，由一根传统的火焰离子探针103对一个被监测燃烧器火头105的火焰取样，其特征在于：设置一个直流电源E₁，其负极为参考接地点G；一个所述燃烧器火头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一个电容器C₁和一个电阻器R₁组成的并联电路连接于结点108，所述并联电路的另一端与参考接地点G相连接；一根火焰离子探针103，其靠近喷口火焰的一端与燃烧器火头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，火焰离子探针103与火焰空气间隙104与燃烧器火头105与电容器C₁和电阻器R₁的并联电路即构成所述火焰传感器的探测电路112′；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与所述火焰离子探针103相连接并在整个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E₁的负极即参考接地点G电平值，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R₁的最佳电阻值不小于1～5MΩ，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、所述火焰/空气间隙104被火焰以外的导电体短接共三种不同的逻辑信号，由此构成火焰传感器的事故探测装置。所述电平鉴幅器106是一个具有阈值的电子开关。

一种燃具安全保护装置，包括火焰传感器、燃烧器燃气控制阀联锁开关、延时控制电路、单稳脉冲触发电路、功率驱动电路、电磁阀及直流电源，其特征在于：所述火焰传感器801是按照权利要求5规定的一种火焰传感器；二个级联的CMOS反相器IC₁、IC₂与电阻器R_s、电阻器R₁、电容器C组成一个微安级功耗的自激式低频多谐振荡器，由此构成火焰传感器801的所述电子振荡器101；一个动合按钮LAC与一个数千欧姆的低值电阻器R_c串联连接后再与火焰传感器801的所述电容器C₁和电阻器R₁的并联电路并联连接，由此构成所述燃具安全保护装置的事故模拟测试电路808；一个与所述燃具燃烧器控制阀配套设置的单极联锁开关LK串接在所述直流电源E₁的正极或负极主电路中，所述联锁开关LK在所述燃气控制阀关阀位时分断并在开阀位时接通；一个二极管D₃的阳极与所述火焰传感器801的所述CMOS反相器IC₄的输出端子109相连接，所述二极管D₃的阴极与一个电阻器R₁₁的一端相连接于109′，所述电阻器R₁₁的另一端与一个电容器C₁₁和一个电阻器R₁₂的并联电路及一个低值电阻器R₁₃相连接于结点a，电阻器R₁₃的另一端与CMOS反相器IC₈的输入端相连接于结点b，电容器C₁₁和电阻器R₁₂并联电路的另一端则与参考接地点G相连接，由此构成一个具有数秒延时的微功耗延时控制电路802；所述电磁阀是一个安装在所述燃具或燃烧器进气侧管路上的常开位时无功耗的磁保持电磁阀805，它设有一个关阀线圈DZF；当所述燃具的被监测火焰事故熄灭或所述火焰/空气间隙被火焰以外的导电体短接时，所述延时控制电路802经数秒延时后输出一个数十毫秒脉宽的单稳态触发信号，功率驱动电路804导通，磁保持电磁阀的关阀线圈DZF因反向励磁而自动关闭燃具燃气源。当每一个所述燃具燃烧器燃气控制阀处于闭阀位时，设置在所述燃具操作面板内侧的一个轻触按钮的顶杆透过一个孔洞伸出所述面板有一个自由高度H₁，旋转所述燃气控制阀操作手柄时，其内凸的弧形压条通过平滑过渡面和压条内缘平面压迫所述顶杆向内侧运动，从而构成一个与所述燃气控制阀联锁工作的所述单极联锁开关LK。

燃具安全保护装置配套使用的磁保持电磁阀，安装在所述燃具或燃烧器进气侧的管路上，是一种设有按压式操作手柄和手柄-连杆自动复位机构的截止式双通电磁阀，其特征在于：所述磁保持电磁阀的轴心部位设有一个腔体，腔体的中部设有一个控制口217，其一侧与燃气管进气口相通，其另一侧与燃气管出气口相通，一个磁保持电磁铁200密封安装在所述腔体的下端部阀座上，它的动铁心8与一根阀杆10刚性连结，阀杆10的另一端安装一块刚性材料制作的托板12，托板12的外侧平面上安装一块柔性材料制作的片状阀塞11，一个套装在所述阀杆10上的压缩弹簧9迫使片状阀塞11将所述电磁阀腔体的控制口217严密封闭，所述磁保持电磁铁200的电磁线圈是所述磁保持电磁阀的一个反向励磁关阀线圈DZF；在所述电磁阀腔体的上端部还设有一根可以轴向运动的连杆202，连杆穿过腔体和阀体的上端部并设置一个或一个以上的密封装置233使阀腔与外部空间保持足够的气密性，按压操作手柄使连杆202向内侧运动，撞击阀杆10并带动片状阀塞11和动铁心8向内侧运动，松开手柄后所述电磁阀即磁保持在零功耗的开阀状态，此时连杆202的内侧端面与阀杆10的金属端面34之间应保持一个适当的轴向空隙△H′；所述磁保持电磁铁200的旁磁轭4是一个园筒状磁性体，园筒底设有一个轴心孔32，其中插入固定磁心2及穿心绝磁套管21，园筒状旁磁轭的敞口顶端部设有一个内止口61和光滑的止口内缘面62；所述磁保持电磁铁200的下磁轭5是一块设有中央轴孔的园形孔板，所述轴孔的外侧还设有一个外凸的园环状导轨轴承51，通过过盈加压配合将所述下磁轭5嵌进所述旁磁轭4的所述止口内缘面，其最佳过盈量不少于0.02mm；所述内止口的环形凸缘63上还设有二个以上均布的内翻铆压点64；磁保持电磁铁200的动铁心8的外表面与所述导轨轴承51中央轴孔的内表面呈微小间隙的滑动配合，并且在它们的外侧端部还设有一个嵌固在所述导轨轴承内表面或所述动铁心8外表面的环形凹槽或封固在所述导轨轴承端部的填料函壳体内的密封环或固体密封填料53；所述动铁心8在紧靠所述导轨轴承51的一端还设有一个控制动铁心工作行程的限位面81；在所述动铁心8与所述磁保持电磁铁线圈架7的中央轴孔之间以及在所述磁保持电磁铁电磁线圈6与密封的所述磁保持电磁铁的园筒体轭铁的内壁空间均预留足够的空气间隙33以便消除所述动铁心作轴向运动时可能产生的气囊阻尼现象。所述上磁轭1是一块与所述园筒状导磁体投影平面积相当的园形轭铁，其中央部位设有一个辅助磁心2，所述辅助磁心2外侧的轴心部位处还设有一个外凸的园柱体38，一个空心螺母15与所述园柱体结成为一体。

本发明与已有技术相比具有如下优点：

1)电路结构和生产工艺简单，体积小巧。

2)制造成本低廉。

3)保护功能合理，手动开启电磁阀实现无功耗磁保持运行，熄火事故快速保护，比现有国家标准(燃气快速热水器)提高速度9倍。

4)一台四火头燃具在正常燃烧时的整机功耗为3V/1.5μA或4.5V/3μA左右，较传统交流感应式火焰传感器的功耗减小4000倍左右。

5)经过二年以上3000次左右的启闭运行，证明本发明提出的CMOS电路和磁保持电磁阀工作均十分可靠。

6)可以在不改变现有燃气具整机产品基本结构的前提下，实施本发明。

附图图面说明：

图1．火焰传感器原理图1实施例1

图2．火焰传感器原理图2实施例

图3．火焰传感器原理图3实施例

图4．火焰传感器原理图1实施例2

图5．火焰传感器原理图4实施例

图6．火焰传感器电子振荡器实施例

图7．火焰传感器电子开关或电压比较器实施例

图8．燃具安全保护装置实施例1

图9．燃具安全保护装置实施例2

图10．磁保持电磁阀实施例结构示意图

图11．磁保持电磁阀电磁铁实施例

图12．磁保持电磁阀动铁心与导轨轴承密封装置结构实施例

图13．燃具燃烧器控制阀联锁触头实施例

图1示出了具有一个被监测燃烧器火头的火焰传感器原理图1的实施例1。

由一根传统的火焰离子探针103对一个被监测燃烧器火头105的火焰取样，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。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G点相连接。针对每一个燃烧器火头105均设置一个探测电路112：其第一支路由电阻器R₂与二极管D₁的阳极相连接于结点107，后者的阴极与电阻器R₁和电容器C₁的并联电路相连接于结点108，所述并联电路的另一端与G点相连接，电阻器R₂与二极管D₁与电容器C₁和电阻器R₁的并联电路即构成所述探测电路的第一支路。一根火焰离子探针103的一端与结点107相连接，其靠近喷口火焰的另一端与燃烧器火头105的所述壳体或壳体衬垫或喷口火焰挡板具有一个适当的火焰/空气间隙104，其值约为1至数毫米，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及与之相连接的电阻器R₂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(含半波)或三角波或锯齿波或阶梯波或序列脉冲波等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。一个电平鉴幅器106的输入端与结点108相连接，选调电容器C₁和电阻器R₁的容量大小和电平鉴幅器106的阀值和电子振荡器101的输出波形及频率，并且使电阻器R₂的阻值大于1～5MΩ，使电阻器R₁比R₂的阻值比足够大，例如达到5至10倍左右，即可在电平鉴幅器106的输出端子109上获得被监测火焰燃烧、火焰熄灭共二种不同的逻辑信号。一个电子开关或电压比较器110的输入端与结点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，即可在电子开关或电压比较器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。所述电平鉴幅器106是一个具有阀值的同相或反相输出的CMOS门电路、或MOS场效应管、或结型场效应管、或晶体三极管、或单结晶体管、或IGBT管、或史密特触发器、或电压比较器、或晶闸管、或可关断的晶闸管组合三极管、或运算放大器。当所述电平鉴幅器106是一个同相器时，即可在其输出端子109上获得被监测火焰燃烧为0电平、火焰熄灭为1电平共二种不同的逻辑信号。下面，再结合火焰燃烧器的工作状况举例说明火焰传感器的工作原理：当火焰熄灭时，假设电子振荡器101输出上摆幅即1电平信号+V_DD，探测电路112的第二支路因空气间隙104呈现无限大电阻，I₂=0，而第一支路电阻器R₂与二极管D₁与电容器C₁和电阻器R₁的并联电路随即流过电流I₁，电容器C₁被充满，结点108上的电位基本达到1电平+V_DD值。随着信号源101输出下摆幅即0电平-V_DD，二极管D₁逆止，I₁=0，电容器C₁向负载R₁及电平鉴幅器106的输入电阻放电，结点108上的电位开始缓慢下降，在到达电平鉴幅器106的阀值电压以前，信号源101的0电平信号结束，第二个1电平及以后的第二个0电平信号相继到来，因此，同相的电平鉴幅器106输出端子109上即可获得一个持续的1电平信号。当火焰燃烧时，由于火焰的极化电流具有一定的单向导电性，探测电路112的第二支路电阻器R₂与火焰离子探针103与火焰空气间隙104与燃烧器火头105被信号源101的1电平所导通并流过电流I₂，由于电阻器R₂的阻值选择得大于1～5MΩ，比火焰间隙104的火焰等效电阻足够大，因此结点107首先被箝位至接近0电平(对G点而言，下同)，电流I₁可以视为0值，电流I₂一般为零点几微安，由此同相器电平鉴幅器106的输出端子109输出0电平。当火焰/空气间隙104被探针自身或导电液体短接时，电平鉴幅器106不能识别，故端子109输出仍为0电平。这时，假设信号源101输出信号仍为1电平，因被短接的104等效电阻一般不超过300KΩ，而且没有极性，所以，此时的结点107呈0电平G，电子开关或电压比较器110的电源端子一端为+V_DD，另一端为端子102的1电平即+V_DD因之未能接入电源；待信号源101的下摆幅0电平出现时，如火焰空气间隙104的短接状态不变，电子开关110自动接入电源+V_DD/-V_DD，结点107上基本呈现G点电平值，因而，电子开关或电压比较器110导通，所述探测电路第二支路上流过一个逆向电流I₃，这时，假设电子开关110为一个三极管反相器，其输出端子110上即输出1/0交替电平信号。如果将一个反相器114连接在所述电子开关110的后侧，反相器114的电源连接在+V_DD及-V_DD上，这时，在反相器114的输出端子115上即可获得1/0交替输出电平的火焰/空气间隙“短接”事故的逻辑信号。

图2示出了具有一个被监测燃烧器火头的火焰传感器原理图2的实施例。

与图1不同的是：本实施例以一个电容器C₁取代了图1所示的电容器C₁和电阻器R₁并联电路。只要选择适当的电容器容量和电子振荡器的振荡频率和波形以及电平鉴幅器的阈值电压，使得所述电子振荡器101在输出0电平信号结束之时，所述电容器极板电压(即结点108对G点的电压)仍有一个残值足以维系电平鉴幅器106的输入信号电平，即可避免所述鉴幅器106因输入端“悬空”而引发的逻辑失常事故。除此以外，图2的元件编号、电路结构和工作原理以及输出的逻辑电平信号均与图1的说明完全相同。

图3示出了具有一个被监测燃烧器火头的火焰传感器原理图3的实施例。

与图1不同的是：本实施例以一个电阻器R₁取代了图1所示的电容器C₁和电阻器R₁并联电路。由于电平鉴幅器106在一般情况下的输入电容容量偏小，在结点108上不足以将电子振荡器101输出的交变信号积分枚平，所以，当被监测燃烧器的火焰熄灭时，在所述电平鉴幅器106的输出端子109上只能输出1/0交替电平的逻辑信号。除此以外，图3的元件编号、电路结构和工作原理及燃烧态时输出的逻辑信号均与图1的说明完全相同。

图4示出了具有一个以上被监测燃烧器火头的火焰传感器原理图1的实施例2。

每个燃烧器火头均设置一个单独的探测电路112，但可以公用一个电平鉴幅器106′，它是一个具有n线输入端的正或门或者正或非门电路，其余有关元件编号、电路结构和工作原理以及输出的电平逻辑信号与图1的说明完全相同。

当所有燃烧器火头105正常燃烧时在所述电平鉴幅器106的输出端子109′上即可获得输出0电平或1电平的逻辑信号，当任何一个或一个以上的燃烧器火头105火焰熄灭时即可获得输出1电平或0电平共二种不同的逻辑信号；按此类推，具有n个探测电路112的火焰传感器也可以设置一个公用的所述电子开关或电压比较器110′，它是一个具有n线输入端的正或非门电路，当任何一个或一个以上被监测的所述火焰/空气间隙104被火焰以外的导电体短接或开路时，即可在连接于电子开关110′之后的反相器114的输出端子115上获得相应的1/0交替输出电平和0电平共二种不同的逻辑信号，其工作原理与图1的说明完全相同。

图5示出了具有一个被监测燃烧器火头的火焰传感器原理图4的实施例。

由一根传统的火焰离子探针103对被监测燃烧器火头105的火焰取样，设置一个直流电源E1，其负极为参考接地点G。一个所述燃烧器火头105在紧邻所述火焰离子控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，且与电容器C₁和电阻器R₁构成的并联电路相连接于结点108且所述电阻器R₁的最佳值不小于1～5MΩ，所述并联电路的另一端与G点相连接。一根火焰离子探针103，其靠近喷口火焰的一端与燃烧器火头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，其值约为1至数毫米，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与火焰离子探针103的另一端相连接并在整个监测过程中向火焰离子探针103与火焰空气间隙104与燃烧器火头105与电容器C₁和电阻器R₁并联电路构成的探测电路112′连续输出方波或正弦波(含半波)或三角波或锯齿波或阶梯波或序列脉冲波等类拟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E₁的负极即参考接地点G电平值；一个电平鉴幅器106的输入端与结点108相连接，选调电容器C₁和电阻器R₁的容量大小和电平鉴幅器106的阈值和电子振荡器101的输出波形及频率，即可在电平鉴幅器106的输出端子109上获得被监测火焰燃烧、火焰熄灭、所述火焰/空气间隙104被火焰以外的导电体短接共三种不同电平的逻辑信号。

由图5可见，火焰离子探针103被串接在电容器C₁和电阻器R₁组成的并联电路中，直流电源也只有一个E₁，但尽管如此，它的工作原理：利用一个电子振荡器101作信号源和一个电平鉴幅器106对C₁和R₁并联电路的工作状况取样的主要技术特征与图1所示的火焰传感器原理图1的说明完全相同。所不同的是取消了所述探测电路112的第二支路，将火焰离子探针103串接在探测电路112′中。当发生火焰/空气间隙104被探针自身或火焰以外的导电体短接时，逆向电流I₃由元件108→105→104→103→102→101→G，结点108的电位随着输出端子102的摆幅而同步变化，从而在输出端子109上获得1/0交替输出电平的逻辑信号。

图6示出了火焰传感器电子振荡器的实施例。

一个运算放大器1IC的电源连接到+V_DD/-V_DD或+V_DD/G之上，电阻器5R、3R、4R及电容器1C构成所述运算放大器的反馈网络，其连接方式如图6所示，这是一个公知的标准多谐振荡器，运放器的输出端连接输出端子102，本发明对多谐振荡器的占空比没有严格的技术限定。

图7示出了一个火焰传感器的电子开关或电压比较器的实施例。

图7a)示出了一个晶体三极管的实施例1。电阻器R₃与结点107相连接，其另一端与三极管T₁的基极相连接，T₁的发射极与输出端子102相连接，集电极电阻R₅接至+V_DD或G点，集电极输出端子111与CMOS反相器114的输入端相连接，后者的输出端子为115，反相器114的负极(V_SS)接-V_DD，其正极接至+V_DD。当所述火焰/空气间隙104被探针自身或火焰以外的导电体短接时，逆向电流I₃由元件G→105→104→103→107→R₃→T₁→102→V_DD。当所述信号源101输出上摆幅1电平时，T₁未被接入电源，端子111为1电平，端子115输出0电平；当信号源101输出下摆幅0电平时才引发上述的I₃触发T₁导通，结点111被T₁箝位至-V_DD，故端子115输出1电平，如是往复，在端子115上即可获得输出为1/0交替电平的“短接”事故逻辑信号。

图7b)示出了一个NMOS传输门的实施例2。为了防止反电势损坏传输门，NMOS的衬底经止逆二极管D与端子102相连接，D极与G点相连接，G极与结点107相连接，S极与端子111相连接，当火焰/空气间隙104发生“短接”事故时，传输门开通输出1电平(G电平)，经反相器114电平转换后，端子115上即可获得输出为1/0交替电平的逻辑信号。

图7c)示出了一个运算放大器的实施例3。一个运算放大器的同相输入端与结点107相连接，电阻器1R与2R串联后跨接在-V_DD与+V_DD之上，运放器的反相输入端与电阻器1R及2R的公共接点相连接，设定1R与2R的阻值比，使运放器反相端获得一个略高于-V_DD电平的阈值电压，当所述火焰/空气间隙104发生“短接”事故时，端子115上即可获得1/0电平交替输出的逻辑信号。

图8示出了使用本发明火焰传感器的一个燃具安全保护装置实施例1。

所述火焰传感器01是按照权利要求1规定的一个或一个以上所述火焰传感器，其电子振荡器101采用二个级联的CMOS反相器IC₁、IC₂，电阻器R_s与反相器IC₂输入端相连接，电阻器R_t与反相器IC₁的输出端和反相器IC₂的输入端相连接，电容器C的一端与反相器IC₂的输出端及输出端子102相连接，元件R_s与R_t与C的另一端再连接于同一点，由此构成一个微功耗的低频多谐振荡器。一个或一个以上的所述燃具燃烧器火头105与所述参考接地点G相连接，每一个燃烧器燃气控制阀都配套设置一个双极联锁开关LK₁/LK₂，其中的一极开关LK₁在所述燃气控制阀开阀位时分断并在关阀位时接通，元件LK₁的一端与所述火焰离子探针103相连接，另一端与G点相连接，双极联锁开关的另一极开关LK₂在所述燃气控制阀关阀位时分断并在开阀位时接通。一个或一个以上并联连接的开关LK₂串联接入直流电源E₁的正极或负极主电路中，一个或一个以上的二极管D₅其阴极分别与所述火焰传感器01的探测电路112的结点108相连接，其阳极经并联后与一个动合按钮LAC相连接，LAC的另一端与+V_DD相连接并构成事故模拟测试电路08。火焰传感器的所述电平鉴幅器106′由二个级联的CMOS反相器IC₄及IC₅构成一个同相器，IC₅的输出端子109与二极管D₃的阳极相连接，二极管D₃的阴极并联连接于结点109′，电阻器R₂、二极管D₁、电阻器R₁和电容器C₁的并联电路、火焰离子探针103、火焰/空气间隙104、燃烧器火头所述壳体或壳体衬垫或喷口火焰挡板构成一个图1所示的火焰传感器所述探测电路112，其详细构成与说明参见图1及图4说明，本实施例不再重复，由此构成一个监测燃烧器火头火焰燃烧或熄灭的微功耗探测电路。所述的电子开关或电压比较器110′由一个或一个以上的二极管D2的阳极分别与火焰传感器探测电路112的所述结点107相连接，它们的阴极并联后与电阻器R₃及电阻器R₄组成的串联电路组成一个正或门电路，电阻器R₃和电阻器R₄的公共连接点与三极管T₁的基极相连接，其发射极和电阻器R₄的另一端与所述结点102并接，集电极电阻R₅与+V_DD相连接，T₁的集电极输出端子111与CMOS反相器IC₃的输入端相连接，反相器IC₃的输出端子115与一个独立的二极管D₃的阳极相连接，二极管D₃的阴极与所述结点109′相连接。

电阻器R₁₁的一端与所述二极管D₃的阴极并联于结点109′,R₁₁的另一端与电容器C₁₁和电阻器R₁₂组成的并联电路及一个低值电阻器R₁₃相连接于结点a,R₁₃的另一端与CMOS反相器IC₈的输入端相连接于结点b,C₁₁和R₁₂并联电路的另一端与G点相连接，由此组成一个具有数秒延时的微功耗延时控制电路02。电容器C₁₂的一端与反相器IC₈的输出端相连接于结点C，其另一端与电阻器R₁₄和CMOS反相器IC₉的输入端相连接于结点d,R₁₄的另一端与+V_DD相连接，由此组成一个具有数十毫秒脉宽的单稳脉冲触发电路03。电阻器R₁₅与反相器IC₉的输出端及一个达林顿管T₁₁的基极相连接于结点e，电阻器R₁₅的另一端及达林顿管的发射极与G点相连接，三极管T₁₁的集电极与电磁阀05的关阀线圈DZF相连接于结点f，续流二极管D₁₁与所述DZF并接在+V_DD与结点f上，由此组成一个脉动工作的功率驱动电路04并组成一个基本的燃具安全保护控制单元电路001。

二极管D₂₁的阳极是一个S端子，它与反相器IC₉的输出端结点e相连接，二极管D₂₁的阴极与电阻器R₃₀相连接，电阻器R₃₀的另一端与CMOS异或门IC₁₀的输出端及电阻器R₁₈相连接于结点h，异或门IC₁₀的二个输入端分别与二个二极管D₂₂的阴极相连接，其中一个D₂₂的阴极还与二极管D₂₁的阴极相连接，另一个二极管D₂₂的阴极则通过电阻器R₃₁与G点相连接。一个动合按钮LAX及一个与之并联的电容器C₂₀与+V_DD相连接，它们的另一端与二个所述二极管D₂₂的并联阳极相连接于R端子，由此组成一个由正脉冲启动的双稳态触发电路06。

电阻器R₁₈与所述结点h相连接，其另一端与电阻器R₁₇及三极管T₁₂的基极相连接于结点g，三极管T₁₂的发射极与电阻器R₁₇的另一端并接于G点，三极管T₁₂的集电极负载包含由发光二极管和讯响器组成的常规事故声光报警电路010，为拨冗起见，本实施例对此一公知技术予以省略。

一个光电耦合器011的驱动发光二极管D₁₅通过限流电阻R₁₉与所述事故声光报警电路010及三极管T₁₂的集电极相连接于结点j，当发生被监测燃烧器火头105火焰熄灭或所述火焰/空气间隙104被火焰以外的导电体“短接”事故时，光电耦合器011的光控晶闸管CT₁被三极管T₁的导通状态所触发，与交流电网有触点开关K并联连接的双向晶闸管CT亦触发导通并启动排气扇或抽油烟机，由此构成事故执行电路002。

所述电磁阀是一个安装在燃具或燃烧器进气侧管路上的电磁阀05，它设有一根与阀腔密封的连杆202，按压电磁阀手柄和连杆向内侧运动并撞击阀杆使电磁阀处于无功耗的磁保持常开位，一个关阀线圈DZF及磁保持电磁铁200被密封于阀体内并在不大于数十毫秒脉宽的事故脉冲驱动下自动切断管路气源。集成电路IC₁、IC₂、IC₃合用一块CD4069六反相器芯片；集成电路2×IC₄、2×IC₅、IC₈、IC₉合用另一块CD4069芯片；集成电路IC₁～IC₃电源为+V_DD,V_SS接-V_DD；其余集成电路的电源为+V_DD,V_SS接G点。

正常使用过程中，只要手动按压和松开电磁阀05的手柄，使所述电磁阀长期保持在零功耗开阀位，旋动或按压传统的燃具燃气控制阀，这时燃气(或燃液)进入燃烧器，经过传统的电子点火或压电点火装置引燃火焰，燃烧器即正常燃烧。与此同时，与燃烧器控制阀联锁的一组单极动分开关LK₁被分断，其另一极动合联锁开关LK₂接通E₁主电路，电子振荡器101自激起振，向所述探测电路112输出上下摆幅的方波信号，构成火焰传感器的交流探测信号源。因此，燃烧的火焰将探测电路的第二支路接通，结点107被箝位至接近G点的0电平，结点108及结点109和109′均处于0电平。期间，若燃具燃烧器控制阀一直处于开阀位置而对应的火焰熄灭或点火系统在点火过程中无法引燃火焰，结点108的电位立即上升到1电平，同相器IC₄、IC₅随之翻转，端子109′输出1电平，积分电路R₁₁、C₁₁启动延时，在预定的数秒(一于电容器C₁₂的极板二侧电位不能突变，故通过结点d输出一个数十毫秒脉宽的0电平单稳触发信号触发反相器IC₉翻转并推动三极管T₁₁导通，电磁阀05的关阀线圈DZF被反向励磁，磁保持电磁阀自动切断燃烧器燃气源或燃液源。与此同时，双稳态触发电路06的S端子受1电平触发脉冲启动而使异或门IC₁₀翻转并触发三极管T₁₂导通，按传统方式组成的事故声光报警电路010接通电源而发出声、光报警信号。光电耦合器的一次侧同时导通，二极管D₁₅导通发光，光控晶闸管CT₁将一个交流双向晶闸管CT触发导通，安装在燃具现场的排风扇或抽油烟机被强行启动工作，将熄火事故过程中泄放出的燃气排放到室外空间并避免传统电气开关K偶然闭合引燃电弧与外泄的燃气相遇而形成爆炸事故。(如果双稳态触发电路06是负脉冲触发型，则触发脉冲输出端可以改接到结点f收到事故报警信号后，只要关断燃具控制阀，按下事故消除按钮LAX即可使双稳触发电路06复位并使三极管T₁₂截止。经过二年的实践证明，在所述燃具安全保护装置中设置4～7秒的动作延时是十分必要的，它避免了燃具燃气管内充盈空气、点火不灵、火焰短暂飘离所述间隙104等暂态过程导致安全保护装置误动作。为了对上述安全保护装置的可靠性进行定期检验，使用者可以在相隔一段时间后，例如，以3个月为期，在燃具正常燃烧过程中手动按压事故模拟测试电路08的按钮LAC超过规定的数秒设定延时，燃具安全保护装置将自动关闭电磁阀并切断燃气或燃液源及正在燃烧的火焰，发送相应的声光报警信号，以达到定期检测可靠性的目的。当所述火焰/空气间隙104被火焰离子探针103自身或被燃具上加热的水壶、炊具等溢出的汤液等短接时，为了不致发出火焰正常燃烧的虚假信号同时防止引发危险的燃气外泄事故，所述探测电路第二支路中产生的上述逆向电流I₃将触发三极管T₁及反相器IC₃导通、翻转，结点115输出1/0交替的“短接”事故逻辑信号中的1电平部份将经由正或门D₃导入结点109′，上述控制单元电路001及事故执行单元电路002将按时启动工作，具体保护过程与前述“熄火”事故过程完全一样。这时，由于输出的是1/0交替脉冲，所述延时控制电路02的积分延时将会比“熄火事故”的保护延时增长一些。

显而易见，本实施例主要提供了事故“熄火”和事故“短接”两种基本保护，但只要将其它传感器，如地震、燃液或燃气压力超压、烟雾等传感器的输出信号调整为1电平信号(本发明均按正逻辑设计)并连接到所述结点109′或结点e上，便可以对本发明的燃具安全保护装置的保护功能进行简单而有效的扩充。

图9示出了具有一个被监测燃烧器火头105的燃具安全保护装置的实施例2。它具有权利要求5规定的火焰传感器801，在本实施例中，也采用二个级联的CMOS反相器及反馈网络组成自激式电子振荡器101，有关所述火焰传感器801及所述电子振荡器101的元件编号、电路结构和工作原理可参阅图5、图1的说明，本实施例不再予以重复。与图8实施例不同的是：本实施例的燃烧器燃气控制阀联锁开关LK只是一组单极的动合开关，它在开阀位时接通，关阀位时分断，开关LK串入电源E1的正极或负极主电路中。事故模拟测试电路808由一个数千欧的低值电阻器R_c与一个动合按钮LAC串联组成且并接在结点108与G点之上。模拟事故状态时，只需按下LAC超过设定延时，电平鉴幅器106即CMOS反相器IC₄的输出端立即输出1电平事故逻辑信号，控制单元电路8001及事故执行单元电路8002将按时启动工作。有关所述控制单元电路8001的构成和事故“熄火”及事故“短接”的工作原理可以参阅图5和图8等相关说明，本实施例予以省略而不再重复。在本实施例中，只需要一块CD4069的CMOS六反相器芯片即可满足火焰传感器801及控制单元电路8001对IC电路的全部要求，由此可见其结构是十分巧妙、简单和低廉的。

综上所述，为了清晰、完整地说明本发明所述火焰传感器在四种不同型式下，所述电平鉴幅器106(106′)及所述电子开关或电压比较器110(110′)在所述火焰传感器的三种不同工作状况下输出的逻辑电平信号，特列表作扼要说明：

火焰传感器类别	火焰/空气间隙104工作状况	端子109输出电平		端子115输出电平
						电平鉴幅器106型式(160′)		电子开关110型式(110′)
		同相器	反相器	同相器	反相器
						原理图1(参见图1)	A、正常燃烧	0	1	1	0
B、熄火事故	1	0	1	0
					C、短接事故		0	1	1/0交替	1/0交替
原理图2(参见图2)	A、正常燃烧	0	1	1							0
					B、熄火事故	1	0	1	0
	C、短接事故	0	1	1/0交替						1/0交替

原理图3(参见图3)	A、正常燃烧	0	1	1	0
						B、熄火事故	1/0交替	1/0交替	1	0
	C、短接事故	0	1	1/0交替	1/0交替
						原理图4(参见图5)	A、正常燃烧	1	0
B、熄火事故	0	1
					C、短接事故		1/0交替	1/0交替

图10示出了所述燃具安全保护装置配套使用的一个电磁阀的实施例结构示意图。整个阀体被固定安装在燃具的内部空间结构上。(有关燃具部份本图省略未绘)在本实施例中所述电磁阀是一个二位二通的截止型磁保持电磁阀。阀的轴心部位设有一个腔体，其一侧与进气口216相通，腔体的中部设有一个控制口217，它与腔体另一侧的出气口218相通。一个电磁阀的磁保持电磁铁200被密封安装在腔体的下端部阀座205之上，它具有一根轴向运动的阀杆10，一块被弹簧9、托板12等附件安装定位的片状阀塞11被装设在阀杆10的另一端，在腔体与控制口形成的上端部，与阀杆10同一轴心，在阀体204的顶部设有一个通孔243，一根轴向运动的连杆202从通孔243中穿过，它们的横截面积应互相匹配并通过安装在通孔内壁的一个或一个以上固定密封装置233使腔体与阀体外部空间保持一定的气密性。一块档片203刚性连结在阀杆上，档片与控制口之间设有一个弹簧231，在弹簧张力作用下，连杆202向外侧运动并被档片和腔体的上端部内侧平面所限位。一个手柄201安装在伸出阀体的连杆的一端，并冒出燃具操作面板602的孔洞637一个足够的操作高度△H，连杆202的另一端与片状阀塞11和阀杆10留有一个适当的轴向空隙△H′。在自然状态下，片状阀塞11在弹簧9的张力作用下关闭所述控制口217，此时电磁阀的进气口和出气口被严密隔断。手动按压手柄201及连杆202，迫使片状阀塞11及阀杆10向内侧轴向移动并撞击所述阀杆10同时带动所述磁保持电磁铁200的动铁心8向内侧运动并与固定磁心2吻合，松手后整个连杆、手柄在弹簧231的张力作用下恢复到原始状态，但此时因所述电磁铁的极化磁路已经闭合，所以进气口经开启后的控制口与出气口连通，所述磁保持电磁阀即处于无功耗的手动开阀位置，如图10b)所示。

图11示出了一个所述磁保持电磁阀的磁保持电磁铁的实施例。

它是在本发明人取得的授权专利ZL89105949.0基础上经过进一步改进而形成的一个新发明。由图10可见图11示出的仅仅是燃具安全保护装置电磁阀的核心部份：即一个所述磁保持电磁铁200及所述阀杆10、片状阀塞11、复位弹簧9等截止式磁保持电磁阀的部件纵剖面图。作为一个完整的所述安全保护阀，图11已经省略了传统的阀体、阀座、连杆、连杆密封装置和操作手柄。其中，上磁轭1、永磁铁3、旁磁轭4、下磁轭5、导轨轴承51、固定磁心2、动铁心8构成磁保持电磁铁200的极化磁路；而旁磁轭4、下磁轭5、导轨轴承51、动铁心8、固定磁心2、电磁线圈6及穿心绝磁套管21构成磁保持电磁铁200的电磁磁路，更详细的说明可参阅ZL89105949.0文献内容。所述的旁磁轭4是一个园筒状的导磁体，园筒底有一个光滑的外极面23，园筒底设有一个轴心孔32，孔的直径比所述固定磁心2的直径略大一些。园筒体敞口部位的顶端设有一个内止口61和光滑的止口内缘面62，止口的轴向高度超出下磁轭5的厚度约1至2毫米。一个线圈架7被轴向安装在所述的园筒体内，电磁线圈6是一个平绕的反向励磁线圈DZF。线圈架7的端部是一个穿心绝磁套管21(当然也可以制作成一个独立零件)，它套装在固定磁心2上并穿过轴心孔32。在厚度方向被极化的永磁铁3并联安装在旁磁轭外极面23与上磁轭1之间，由上述可见，由于穿心绝磁套管21的存在，永磁铁3才不致形成磁短路。动铁心8是一个光滑的园柱体，它的极面与固定磁心2的极面构成电磁铁的工作极面80。动铁心8在轴向高度上呈现两个不同直径的园柱面，其中靠近固定磁心2一侧的园柱面具有主要的轴向高度和稍大的直径；二个不同直径的园柱面相交处形成控制动铁心8工作行程不超过δ值的限位面81。所述下磁轭5是一块园形的整体孔板，其轴心部位设有一个导轨轴承51，它具有光滑的内表面，与动铁心8形成良好的滑动配合，滑配间隙52一般为数十微米，通过重压配合使所述园形的整体孔板即下磁轭5嵌进旁磁轭4的止口缘面62内，其最佳过盈量不小于0.02毫米。这时，由于内止口的环形凸缘63尚高出下磁轭5的外缘面约1至2毫米，为定位起见，在所述环形凸缘63上还设有均布的、不少于二个以上的内翻铆压点64。为了消除动铁心8在线圈架7的轴孔内往复运动时形成不适当的空气气囊阻尼现象，本发明规定，在线圈架7与动铁心8以及线圈架7和电磁线圈6与封闭的旁磁轭4的园筒体内壁空间，必须预留有足够的空气隙33。一根阀杆10与动铁心8刚性连接，复位弹簧9套装在阀杆与导轨轴承51之外，阀杆11上设有必须的环形槽，分别安装复位弹簧定位凸缘35、刚性托板12、柔性的片状阀塞11、垫片13、键销14和金属杆顶34。为了改善所述磁保持电磁铁的导磁性能和加工工艺，所述的固定磁心2与上磁轭1可以是一个完整的导磁体，也可以分别制作后焊接成一个整体。在所述固定磁心2外侧的轴心部位处，还设有一个外凸的园柱体38，依靠胀铆或螺纹连接，通过园柱体38将装配成一体的磁保持电磁铁200与空心螺母15联结成一体。电磁线圈6的引出电线19在穿过旁磁轭4与上磁轭1的穿线孔37后，用密封材料将空心螺母15的内部空间及永磁铁3与上磁轭1和固定磁心2之间形成的多余空间全部填满从而确保磁保持电磁阀具有足够的气密性。最后，为了防止燃气中的焦油、小水滴等杂质通过动铁心8与导轨轴承51形成的滑配间隙侵入到电磁铁的内部，本发明还在所述滑配间隙的外侧端部处设有嵌固在导轨轴承或动铁心表面环形凹槽内或封固在填料函壳体内的密封环或固体密封填料53，具体实施方案可参见节点A及图12所示。

图12示出了在磁保持电磁阀动铁心与导轨轴承滑配面之间设置密封环或密封填料的各种实施例方案。

由于燃具燃气压力一般都很低，其值约在1-5kpa左右，而本发明所述的密封装置又比一般机械工程中所述的密封装置要求更低，其主要目的是防止燃气中的焦油、水珠、铁盐类灰垢等固体形状的杂质从所述滑配间隙侵入电磁铁内部，使电磁铁的极面不能很好吻合。图12显示了图11节点A的构造：在导轨轴承51的端部设有一条水平的环形凹槽，槽内设有固体材料制作的密封圈53甚至还添注一定的固体润滑材料54，推入动铁心8以后，密封圈53受到轻微的压缩变形从而把滑配间隙52封严。图12c)、图12e)所示的方案把所述环形槽设置在动铁心8的表面，并且，为了装配方便起见，图12所有的密封装置均设有使安装便捷的装配间隙55。图12b)、图12D)、图12F)、图12H)则示出了另一种密封方案的实施例：在导轨轴承51的顶部设有密封环或固体密封填料53，它被封固在填料函壳体57之内。元件57可以卡固在导轨轴承的外侧凹槽56内，如图12b)所示。也可以用螺钉58紧固在上磁轭5上，如图12D)所示。还可以利用复位弹簧9和定位凸缘59予以固定，如图12F)所示。当然还可以用传统的紧固螺纹60使填料53受到挤压而密封滑配间隙，如图12H)所示。

图13示出了一个燃具燃气控制阀联锁接头的实施例。

其中，一个轻触按钮626安装在所述控制阀617上方的燃具操作面板602的内侧空间，在操作面板上设有一个孔洞628，轻触按钮的顶杆627透过此一孔洞并伸出面板有一个自由高度H1。一个控制阀操作手柄620被套装到阀杆629上，所述控制阀操作手柄旋钮有一个园台面621，其外缘与传统结构相似，是一个光滑的平面；手柄园台面的内缘由平面623及内凸的弧形压条平面625构成一个完整的360°弧形平面，其中，弧形压条平面622占有圆心角α，在两个不同高度的平面之间还设有一个平滑过渡面624。园心角α按如下原则确定其应有的弧度：旋转控制阀操作手柄620一直到阀体的气道刚开始出气，弧形压条平面622在这时刚好压迫顶杆627向内侧运动从而使轻触按钮626切换动作。由上述可见，当轻触按钮626为一对动分触头时，它具备本发明所述的燃气控制阀联锁开关LK₁必需的技术特征，即具有在控制阀关阀位时接通、开阀位即行分断的一对动分触头LK₁：反之，当轻触按钮626为一对动合触头时，它具备本发明图8和图9所述的技术特征，成为所述的联锁开关LK₂或LK。

最后需要指出的是，按照图8、图9实施本发明规定的燃具安全保护装置，可以采用各种不同的实施方案：例如，将所述的直流电源、火焰传感器、控制单元电路等各种电路以及磁保持电磁阀全部安装在一个燃具的所述结构空间内。比如说，将电磁阀安装在该燃具的进气管上，将所述测试按钮LAC及所述消除按钮LAX及所述燃气控制阀联锁开关LK₁/LK₂或LK安装在燃具的操作面板上，将所述全部电路元件及直流电源(干电池)安装在燃具壳体内部的一个单独封闭壳体内，所述壳体与燃具安装定位并设有自由启闭的合盖并具备耐高温、阳燃特性。所述火焰离子探针则被安装在燃具内或燃具外部空间，以便对所述火焰取样。由此可见，这是一种与燃具一体化装配的产品实施方案。

例如，还可以将所述磁保持电磁阀安装到燃具以外的燃气源进气支管上，其余所述直流电源、火焰传感器、各种电路、按钮等元件仍然安装在所述的燃具结构空间内的一个单独封闭壳体内，所述壳体与燃具安装定位并设有自由启闭的合盖并具备耐高温和阻燃特性，所述电磁阀与所述封闭壳体之间用绝缘电线连结在一起。总之，不论采用何种实施方案，它们都可以按照本发明规定的技术特征，制作成一个或一个以上的有形产品。由于这是十分简单的公知技术，本发明不再以附图方式表达。

Claims (8)

1、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：

a、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]；

b、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；

c、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]，所述二极管[D₁]的阴极与一个电阻器[R₁]和一个电容器[C₁]的并联电路相连接于结点[108]，所述并联电路的另一端与参考接地点[G]相连接；或所述二极管[D₁]的阴极与一个电容器[C₁]相连接于结点[108]，所述电容器[C₁]的另一端与参考接地点[G]相连接：或所述二极管[D₁]的阴极与一个电阻器[R₁]相连接于结点[108]，所述电阻器[R₁]的另一端与参考接地点[G]相连接；所述电阻器[R2]与所述二极管[D₁]与所述电阻器[R₁]和电容器[C₁]的并联电路、或所述电阻器[R₂]与所述二极管[D₁]与所述电容器[C₁]、或所述电阻器[R₂]与所述二极管[D₁]与所述电阻器[R₁]即分别构成所述探测电路[112]的共三种不同型式的第一支路，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]，所述电阻器[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；

d、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；

e、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；

f、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。

2、按照权利要求1规定的火焰传感器，其特征在于：所述电平鉴幅器[106]是一个具有阈值的电子开关。

3、按照权利要求1规定的火焰传感器，其特征在于：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。

4、按照权利要求1、2、3规定的火焰传感器，其特征在于：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。

5、一种火焰传感器，由一根传统的火焰离子探针[103]对一个被监测燃烧器火头[105]的火焰取样，其特征在于：

a、设置一个直流电源[E₁]，其负极为参考接地点[G]；

b、一个所述燃烧器火头[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一个电容器[C₁]和一个电阻器[R₁]组成的并联电路连接于结点[108]，所述并联电路的另一端与参考接地点[G]相连接；

c、一根火焰离子探针[103]，其靠近喷口火焰的一端与燃烧器火头[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]，火焰离子探针[103]与火焰空气间隙[104]与燃烧器火头[105]与电容器[C₁]和电阻器[R₁]的所述并联电路即构成所述火焰传感器的探测电路[112′]；

d、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]与所述火焰离子探针[103]相连接并在整个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[E₁]的负极即参考接地点[G]电平值，由此构成火焰传感器的交流探测信号源；

e、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[R₁]的最佳电阻值不小于1～5MΩ，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、所述火焰/空气间隙[104]被火焰以外的导电体短接共三种不同的逻辑信号，由此构成火焰传感器的事故探测装置。

6、按照权利要求5规定的火焰传感器，其特征在于：所述电平鉴幅器[106]是一个具有阈值的电子开关。

7、一种燃具安全保护装置，包括火焰传感器、燃烧器燃气控制阀联锁开关、延时控制电路、单稳脉冲触发电路、功率驱动电路、电磁阀及直流电源，其特征在于：

a、所述火焰传感器[801]是按照权利要求5规定的一种火焰传感器；

b、二个级联的CMOS反相器[IC₁、IC₂]与电阻器[R_s]、电阻器[R_t]、电容器[C]组成一个微安级功耗的自激式低频多谐振荡器，由此构成火焰传感器[801]的所述电子振荡器[101]；

c、一个动合按钮[LAC]与一个数千欧姆的低值电阻器[R_c]串联连接后再与火焰传感器[801]的所述电容器[C₁]和电阻器[R₁]的并联电路并联连接，由此构成所述燃具安全保护装置的事故模拟测试电路[808]：

d、一个与所述燃具燃烧器控制阀配套设置的单极联锁开关[LK]串接在所述直流电源[E₁]的正极或负极主电路中，所述联锁开关[LK]在所述燃气控制阀关阀位时分断并在开阀位时接通；

e、一个二极管[D₃]的阳极与所述火焰传感器[801]的所述CMOS反相器[IC₄]的输出端子[109]相连接，所述二极管[D₃]的阴极与一个电阻器[R₁₁]的一端相连接于[109′]，所述电阻器[R₁₁]的另一端与一个电容器[C₁₁]和一个电阻器[R₁₂]的并联电路及一个低值电阻器[R₁₃]相连接于结点[a]，电阻器[R₁₃]的另一端与CMOS反相器[IC₈]的输入端相连接于结点[b]，电容器[C₁₁]和电阻器[R₁₂]并联电路的另一端则与参考接地点[G]相连接，由此构成一个具有数秒延时的微功耗延时控制电路[802]；

f、所述电磁阀是一个安装在所述燃具或燃烧器进气侧管路上的常开位时无功耗的磁保持电磁阀[805]，它设有一个关阀线圈[DZF]；

g、当所述燃具的被监测火焰事故熄灭或所述火焰/空气间隙[104]被火焰以外的导电体短接时，所述延时控制电路[802]经数秒延时后输出一个数十毫秒脉宽的单稳态触发信号，功率驱动电路[804]导通，磁保持电磁阀的关阀线圈[DZF]因反向励磁而自动关闭燃具燃气源。

8、按照权利要求7规定的燃具安全保护装置，其特征在于：当每一个所述燃具燃烧器燃气控制阀处于闭阀位时，设置在所述燃具操作面板内侧的一个轻触按钮的顶杆透过一个孔洞伸出所述面板有一个自由高度H1，旋转所述燃气控制阀操作手柄时，其内凸的弧形压条通过平滑过渡面和压条内缘平面压迫所述顶杆向内侧运动，从而构成一个与所述燃气控制阀联锁工作的所述单极联锁开关[LK]。

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