CN219036782U - 一种热电式燃气取暖器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种热电式燃气取暖器，包括连接燃气气路的燃烧炉头、热电偶、芯片与控制燃气气路通断的电磁阀，燃烧炉头外套设有导电的壳体，热电偶的正极输出端通过壳体与芯片连接，芯片检测热电偶的电势电压信号，所述的芯片连接的电磁阀线圈正极；热电偶的负极输出端与芯片连接，热电偶的负极输出端与电磁阀线圈的负极连接；所述的热电偶感应到热源，则热电偶将温度信号转换成电势电压信号，芯片启动进入工作状态，电磁阀线圈吸阀燃气气路导通；热电偶未感应到热源，则电磁阀脱阀燃气气路断开。优化热电偶的连接结构，避免点火针使用时对熄火保护装置造成干扰。

Description

一种热电式燃气取暖器

技术领域

本申请涉及取暖器技术领域，尤其是涉及一种热电式燃气取暖器。

背景技术

燃气取暖器是指利用燃气燃烧产生热量而满足人们采暖的炉具。燃气取暖器可以分为明火取暖器和暗火取暖器，明火取暖器在工作时会产生远红外辐射光，且升温速度快、体积小、重量轻、可长时间使用和维修成本低的优点，但耗氧大，因此一般用于别墅或户外等通风条件好、空间大的环境，而暗火取暖炉在工作时不发光、无明火、无氧耗、热效率高等优点，但无法长时间工作，因此一般用于日常家居。本申请具体涉及的是明火取暖器。

相关技术如申请公布号为CN104913373B的中国专利所公开的一种自适应式双气源燃气取暖器，包括燃烧器、点火控制组件；适用于天然气的第一ODS缺氧保护器；适用于液化气的第二ODS缺氧保护器；主气管，主气管经过一主控制阀后分成长明火供气管路与燃烧器供气管路，长明火供气管路又分为长明火第一支路、长明火第二支路，燃烧器供气管路又分为燃烧器第一支路、燃烧器第二支路；第一控制阀，设置在长明火第一支路上，用于控制长明火第一支路的通断；第二控制阀，设置在燃烧器第一支路上，用于控制燃烧器第一支路的通断。

又如申请公布号为CN207394961U的中国专利所公开的便携式燃气取暖及烧烤两用机，它由可拆式三角支撑架、燃烧器组件和分体顶伞组成，燃烧器组件位于可拆式三角支撑架和分体顶伞之间，在炉头组件顶部和顶盖之间的网罩上水平固定有热量分流板，在热电偶与燃气控制阀线圈绕组之间的电控制回路上串联有倾倒开关。所述燃烧器组件的连接结构为：所述上支撑杆与下端盖紧固连接，进气胶管进气口与燃气气源相连接，进气胶管出气口与进气接头螺纹连接，进气接头穿过下端盖的中心孔与Z型连接管一端螺纹连接，进气接头在下端盖外面，Z型连接管位于下端盖里面，Z型连接管另一端与燃气控制阀下部接口连接，压电点火器与点火针连接，热电偶电信号输出端通过导线串联连接倾倒开关后与燃气控制阀的线圈绕组输入端相连接，所述压电点火器、Z型连接管、燃气控制阀、炉头组件、倾倒开关、点火针和热电偶装在下端盖、网罩和顶盖所形成的圆筒形空间内，所述网罩、热量分流板和顶盖组成网罩组件。

现有技术中的热电偶与控制电路连接，热电偶靠近明火设置，当燃气燃烧产生高温，热电偶受热产生电势电压信号，相应的热电偶会反馈高电势给控制电路。控制电路检测到热电偶的电信号则判断燃气处于正常燃烧状态，会继续提供燃气，即电磁阀保持打开状态，燃气气路畅通。而当一些原因造成熄火时，热电偶降温冷却，失去电势电压信号，电磁阀关闭，燃气气路关闭。这就是燃气取暖器的熄火保护，也叫做热电保护。

燃气取暖器点火，则是通过点火针工作进行尖端放电，再通过放电所产生的电火花将燃气点燃进而产生火焰，以达到点火的效果。在燃气取暖器实际使用时，点火针尖端放电容易将脉冲高压传递给燃气取暖器的壳体，使得燃气取暖器壳体带上了正电。在燃气取暖器的使用中，其控制电路中必然是有接地端的，通常的做法就是将控制电路的接地端与燃气取暖器的壳体连接。那么在燃气取暖器的壳体带上了正电的情况下，控制电路在检测热电偶是否反馈的高电势时，接地端的高电势会对控制电路造成影响，导致控制电路误判燃气的燃烧状态。熄火时(通常发生在用户点火但并未点着的情况下)，仍然检测到高电势，电磁阀打开，燃气气路导通，燃气取暖器的熄火保护失效，这导致燃气取暖器存在一定的安全隐患，因此需要改进。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种热电式燃气取暖器，优化热电偶的连接结构，避免点火针使用时对熄火保护装置的元器件造成干扰、烧坏。

本申请采用的技术方案为：一种热电式燃气取暖器，包括连接燃气气路的燃烧炉头、热电偶、芯片与控制燃气气路通断的电磁阀，燃烧炉头外套设有导电的壳体，

热电偶的正极输出端通过壳体与芯片连接，芯片检测热电偶的电势电压信号，所述的芯片连接的电磁阀线圈正极；热电偶的负极输出端与芯片连接，热电偶的负极输出端与电磁阀线圈的负极连接；

所述的热电偶感应到热源，则热电偶将温度信号转换成电势电压信号，芯片启动进入工作状态，电磁阀线圈吸阀燃气气路导通；热电偶未感应到热源，则电磁阀脱阀燃气气路断开。

与现有技术相比，本申请的优点在于，采用热电偶的电势电压信号去控制芯片的开/关机，控制电磁阀的吸/脱阀。而且本申请采用热电偶的正极输出端与壳体连接，壳体去连接芯片。在接线时，不需要在热电偶的正极接出一根正极线(现有的热电偶其外壳即为正极)，热电偶直接安装在壳体上，芯片再去与壳体连接，即可完成整个接线，电路的布线更加简单。此外，本申请即使在点火针尖端放电将脉冲高压传递给壳体，使得壳体带上了脉冲高压，也不会导致主板及电磁阀误动作。本申请将热电偶的负极输出端与电磁阀连接，在燃气未点燃状态下，热电偶不会产生电势差，电磁阀不导通，也无法正常为电磁阀供电吸阀。本申请有效的避免了点火针使用时对熄火保护装置造成干扰。

本申请将热电偶的正极输出端连接芯片。其中热电偶的正极输出端输出电势电压信号，去控制主板芯片的开机启动。而热电偶的负极输出端与电磁阀连接，当热电偶感应到热源，电磁阀处于供电吸阀状态，即电磁阀保持吸阀打开状态，从而保障气路畅通，当热电偶无法感应到热源，电磁阀则脱阀关闭，气路关闭。通过热电偶负极去控制燃气气路的通断，可以避免点火针放电的瞬间电弧即脉冲高压，会对控制电路造成影响导致控制电路误判或程序错乱或烧毁电路元器件。

芯片检测电势电压信号失灵，进而导致电磁阀无法正常关闭的情况。在本申请中，热电偶的负极输出端的输出不受壳体高电势的影响，电磁阀的导通与否也不受取暖器壳体高电势的影响。

而且，热电偶工作中持续受火焰高温燃烧及炉头高温辐射，关闭火焰后热电偶壳体散热慢(热电偶外壳为正极，故正极受预热的影响较大)，热电偶的电势下降慢。将导致电路检测电势电压信号延迟。现市面上的电路设置，通常采用检测到电动势(电势电压信号)降低后，控制电磁阀关闭，影响电磁阀关机的灵敏度，安全性有待提高。本申请的热电偶电势电压信号控制芯片工作(开机)，热电偶的负极输出端控制电磁阀的回路通断。热电偶的电动势(电势电压信号)一旦降低，芯片不工作，电磁阀的回路断开，整个电路的反应的灵敏度有所提升，进一步提高了产品的安全性。

在本申请中，壳体与大地之间设置有绝缘件。

在本申请的一些实施例中，所述的热电偶的负极输出端通过芯片与电磁阀连接。具体是热电偶负极端通过芯片驱动MOS管与电磁阀线圈产生回路。即热电偶的负极输出端输出电势电压信号至芯片，芯片接收到该信号后通过电压信号放大来控制电磁阀吸合。

在本申请的一些实施例中，所述的热电偶的负极输出端连接到电磁阀线圈负极。本申请通过热电偶的负极输出端去控制电磁阀线圈回路的通断，进而控制燃气气路的断开与畅通。

在本申请的一些实施例中，所述的电磁阀的正极通过微动开关与芯片连接。本申请采用按压式电磁阀，该类电磁阀常见于家用燃气灶，用户向下压旋钮则打开电磁阀同时打开微动开关，继续旋转旋钮，则操作脉冲点火器点火。本申请增设微动开关，进一步隔绝电磁阀与芯片，隔绝脉冲1.5V电源与热电偶，与主板检测相冲突，且避免芯片异常状态下给电磁阀正极供电，造成电磁阀吸阀而打开电磁阀。本申请确保电磁阀的打开为如下情况：手动按压旋钮状下打开电磁阀；在热电偶受热产生电势电压信号，热电偶的负极输出端导通了电磁阀的线圈负极回路，方可维持吸阀供气正常。

在本申请的一些实施例中，所述的热电偶的正极输出信号通过运算放大器后与芯片连接。即热电偶正极输出端输出的电势电压信号通过运算放大器放大后发送给了芯片。

在本申请的一些实施例中，运算放大器的输出端连接有MOS管。所述的MOS管的栅极通过三极管与放大器的输出端连接，所述的MOS管的漏极连接芯片的供电脚，MOS管的源极连接供电电源。

具体的，所述的芯片可以采用型号为CA51F3的SOP16单片机。

MOS管的漏极连接芯片的第七管脚。

所述的三极管的集电极与MOS管的栅极连接，三极管的发射极接地，三极管的基极与运算放大器的输出端连接。

本申请中，在热电偶电路中，通过热电偶的正极输出端的输出信号控制MOS管的工作状态，进而去控制本申请中芯片的电源管脚(第七管脚)是否能正常为整个芯片供电，实现控制芯片的工作与否。

在本申请的一些实施例中，所述的电磁阀连接倾倒开关，产品倾斜35～40°，倾倒开关断开则电磁阀的回路断开电磁阀脱阀关闭燃气气路。进一步优化燃气取暖器的熄火保护功能。

在本申请的一些实施例中，本申请还包括检测一氧化碳浓度的一氧化碳传感器。

所述的一氧化碳传感器检测所处环境内的一氧化碳浓度，并将一氧化碳浓度信号传递给芯片。芯片根据一氧化碳传感器检测到的环境中的一氧化碳浓度来判断并控制是否关闭电磁阀进行人体健康保护。

在现有技术中，在安全防护方面多采用ODS缺氧检测去保护人体健康，导致产品处于低氧环境点火存在困难，并不适合高原地区使用。本申请采用一氧化碳传感器去检测环境中的一氧化碳浓度，即起到了安全防护的作用，又使得产品能够适用于高原地区。

进一步的，本申请包括底座，所述的底座位于燃烧炉头的下方，底座表面开设有通风孔，所述的一氧化碳传感器安装在底座内，且一氧化碳传感器与通风孔相对应。本申请避免将一氧化碳传感器安装到燃烧炉头附近，而是安装在空气对流的通风口处，此处检测到一氧化碳浓度更为精确。避免现有技术中传感器过于“灵敏”而造成燃气取暖器的使用不便。

在本申请的一些实施例中，本申请还包括脉冲点火器电路，脉冲点火器与电路板独立安装。防止在点火时，脉冲对电路板造成干扰。

优选的，脉冲点火器连接有电流检测电路，电流检测电路与芯片连接，当脉冲点火器多次点火不成功后，电流检测电路向芯片发送点火失败信号。此时芯片可以启动售后服务的语音提示。

在符合本领域常识的基础上，上述各实施方式可任意组合。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本申请的结构示意图；

图2为本申请的内部结构示意图；

图3为本申请的主控芯片的电路图；

图4为本申请热电偶电路的电路图；

图5为本申请电磁阀的电路图；

图6为热电偶接口的电路图；

图7为一氧化碳传感器的电路图；

图8为脉冲点火器的电路图；

图9为本申请的电源电路。

其中，附图标记具体说明如下：1、燃烧炉头；2、热电偶；3、壳体；4、点火针；5、旋钮；6、通风口；

DCF_F2、热电偶的负极输出端；TP_IN3、热电偶的正极输出端；U6、电磁阀；U17、芯片；U5、脉冲点火器；U4、运算放大器；Q3、MOS管；VCC_MUC、供电脚；U2、一氧化碳传感器；Q4、三极管；BL1、倾倒开关。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请作详细的说明。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种热电式燃气取暖器，实施例一如图1至图9所示：包括连接燃气气路的燃烧炉头1、热电偶2、芯片U17与控制燃气气路通断的电磁阀U6，燃烧炉头1外套设有导电的壳体3，热电偶的正极输出端TP_IN3通过壳体与芯片U17连接，芯片U17检测热电偶的电势电压信号，所述的芯片U17连接的电磁阀U6线圈正极；热电偶的负极输出端DCF_F2与芯片U17连接，热电偶的负极输出端DCF_F2与电磁阀U6线圈的负极连接；所述的热电偶2感应到热源，则热电偶2将温度信号转换成电势电压信号，芯片U17启动进入工作状态，电磁阀U6线圈吸阀燃气气路导通；热电偶2未感应到热源，则电磁阀U6脱阀燃气气路断开。

热电偶的正极输出端TP_IN3与壳体3连接，壳体3与芯片U17连接，壳体3与大地之间设置有绝缘件；所述的热电偶2感应到热源，则热电偶2将温度信号转换成电势电压信号，芯片U17进入工作状态；所述的热电偶的负极输出端DCF_F2与电磁阀U6连接，所述的热电偶2感应到热源则电磁阀U6导通，热电偶2未感应到热源则电磁阀U6断开。

实施例一的技术方案主要解决脉冲点火器U5在工作时产生的高电势对燃气取暖器产生的安全隐患。实施例一将壳体3不再作为整个电路的接地端来使用，而是作为正极接线来使用，一则市面上常见的热电偶2的外壳(金属材料)为整个热电偶2的正极，那么将壳体3作为热电偶2的正极接线来使用，有效简化整个电路的接线。二则，脉冲点火器U5传递高电势给壳体3，也不会再影响整个电路，壳体3不再作为整个电路的接地来使用。而对此在结构上做出的适应性的改进，就是壳体3与地面之间做绝缘处理。

在解决了脉冲点火器U5工作时的影响之后，本申请进一步考虑如何实现根据热电偶2的状态去控制电磁阀U6。本申请有两种方案：其一，所述的热电偶的负极输出端DCF_F2通过芯片U17与电磁阀U6连接。即热电偶的负极输出端输出电势电压信号至芯片U17，芯片U17接收到该信号后控制电磁阀U6打开。其二，所述的热电偶的负极输出端DCF_F2连接到电磁阀U6线圈负极。本申请通过热电偶的负极输出端DCF_F2去控制电磁阀U6线圈回路的通断，进而控制燃气气路的断开与畅通。

上述两个方案的思路是一致的，即采用热电偶的负极输出端DCF_F2输出的电势电压信号去控制电磁阀U6的通断。在说明书附图5、图6中给出的是方案二。

进一步的，所述的电磁阀U6的正极通过微动开关与芯片U17连接。本申请采用按压式电磁阀U6，该类电磁阀U6常见于家用燃气灶，用户向下压旋钮5则打开电磁阀U6(微动开关也打开)，用户继续旋转旋钮，则操作脉冲点火器U5点火。本申请增设微动开关，进一步隔绝电磁阀U6与芯片U17，避免芯片U17异常状态下给电磁阀U6正极供电，造成电磁阀U6吸阀而打开电磁阀U6。本申请确保电磁阀U6的打开有且仅有两种情况：一为在用户下压旋钮5状下手动打开电磁阀U6；二是在热电偶2受热产生电势电压信号，热电偶的负极输出端DCF_F2导通了电磁阀U6的线圈负极。

本实施例具体的电路连接，如图3至图6所示：所述的热电偶的正极输出端TP_IN3通过运算放大器U4后与芯片U17连接。即热电偶的正极输出端TP_IN输出的电势电压信号通过运算放大器U4放大后发送给了芯片U17。

运算放大器U4的输出端连接有MOS管Q3。所述的MOS管Q3的栅极通过三极管Q4与放大器的输出端连接，所述的MOS管Q3的漏极连接芯片U17的供电脚VCC_MUC，MOS管Q3的源极连接供电电源VCC。具体的，所述的芯片U17采用型号为CA51F3的SOP16单片机，MOS管Q3的漏极连接芯片U17的第七管脚。所述的三极管Q4的集电极与MOS管Q3的栅极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极与运算放大器U4的输出端连接。

本申请中，在热电偶电路中，通过热电偶的正极输出端TP_IN3的输出信号控制MOS管Q3的工作状态，进而去控制芯片U17的电源管脚(第七管脚)是否能正常为整个芯片U17供电，实现控制芯片U17的工作与否。

本实施例中，进一步优化整个电路的安全保护功能，增设了倾倒开关BL1，电磁阀U6连接倾倒开关BL1，倾倒开关BL1断开则电磁阀U6的回路断开电磁阀U6关闭。进一步优化燃气取暖器的熄火保护功能。

如图8所示，本申请还包括脉冲点火器U5，脉冲点火器U5与其它电路的电路板独立安装。防止在点火时，脉冲对其它电路造成干扰。在图1、图2中给出了脉冲点火器U5的点火针4，脉冲点火针4靠近燃气座上的燃气孔设置，确保能够点燃燃气。热电偶2也是靠近燃气座设置，燃气点燃后的明火火焰对热电偶2进行加热。

优选的，脉冲点火器U5连接有电流检测电路，电流检测电路与芯片U17连接，当脉冲点火器U5多次点火不成功后，电流检测电路向芯片U17发送错误信号。此时芯片U17可以启动售后服务。

实施例二，如图1、图2、图7所示，本申请还包括一氧化碳传感器U2。通过一氧化碳传感器U2对环境

所述的一氧化碳传感器U2检测所处环境内的一氧化碳浓度，并将一氧化碳浓度信号传递给芯片U17。芯片U17根据一氧化碳传感器U2检测到的环境中的一氧化碳浓度来判断并控制是否关闭电磁阀U6。

在现有技术中，在安全防护方面多采用ODS缺氧检测去保护燃气产品，导致产品处于低氧环境点火存在困难，并不适合高原地区使用。本申请采用一氧化碳传感器U2去检测环境中的一氧化碳浓度，即起到了安全防护的作用，又使得产品能够适用于高原地区。

进一步的，本申请包括底座，所述的底座位于燃烧炉头1的下方，底座表面开设有通风孔，所述的一氧化碳传感器U2安装在底座内，且一氧化碳传感器U2与通风孔相对应。本申请避免将一氧化碳传感器U2安装到燃烧炉头1附近，而是安装在空气对流的通风口6处，此处检测到一氧化碳浓度更为精确。避免现有技术中传感器过于“灵敏”而造成燃气取暖器的使用不便。

实施例二的其它内容与实施例一相同。

以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热电式燃气取暖器，其特征在于，包括连接燃气气路的燃烧炉头、热电偶、芯片与控制燃气气路通断的电磁阀，燃烧炉头外套设有导电的壳体热电偶的正极输出端通过壳体与芯片连接，芯片检测热电偶的电势电压信号，所述的芯片连接的电磁阀线圈正极；热电偶的负极输出端与芯片连接，热电偶的负极输出端与电磁阀线圈的负极连接；

所述的热电偶感应到热源，则热电偶将温度信号转换成电势电压信号，芯片启动进入工作状态，电磁阀线圈吸阀燃气气路导通；热电偶未感应到热源，则电磁阀脱阀燃气气路断开。

2.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于所述的热电偶的负极输出端通过芯片与电磁阀连接。

3.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于所述的热电偶的负极输出端连接到电磁阀线圈负极。

4.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于所述的热电偶的正极输出端通过运算放大器后与芯片连接，运算放大器的输出端连接有MOS管；所述的MOS管的栅极通过三极管与放大器的输出端连接，所述的MOS管的漏极连接芯片的供电脚，MOS管的源极连接供电电源。

5.根据权利要求4所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于所述的三极管的集电极与MOS管的栅极连接，三极管的发射极接地，三极管的基极与运算放大器的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于所述的电磁阀连接倾倒开关，倾倒开关断开则电磁阀的回路断开电磁阀关闭。

7.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于所述的电磁阀的正极通过微动开关与芯片连接。

8.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于还包括一氧化碳传感器，所述的一氧化碳传感器检测所处环境内的一氧化碳浓度，并将一氧化碳浓度信号传递给芯片。

9.根据权利要求8所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于本申请包括底座，所述的底座位于燃烧炉头的下方，底座表面开设有通风孔，所述的一氧化碳传感器安装在底座内，且一氧化碳传感器与通风孔相对应。

10.根据权利要求1所述的一种热电式燃气取暖器，其特征在于还包括脉冲点火器，脉冲点火器与电路板独立安装。

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