CN102109218A - 内置气体检测装置的燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置气体检测装置的燃气热水器，利用废气检测模块实时检测环境中的至少两种可燃废气浓度并传信于燃气热水器电控系统，由燃气热水器电控系统在废气浓度超标时按燃气热水器运行状态进行安全控制：在待机状态下强制燃气热水器不开机，启动风机排风并延长排风时间以达到排除废气的目的，并通过显示模块显示出故障信息及输出报警音提醒用户注意安全；在运行状态下强制关闭电磁阀，启动风机排风并延长排风时间，并通过显示模块显示出故障信息及输出报警音。废气检测模块可通过燃气热水器电控系统将数据存储在数据存储模块中，用户通过数据传输模块与计算机连接即可将过去一段时间内的废气状况读出，真正实现燃气热水器的使用安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气热水器，尤其是一种可检测气体环境并智能采取保护措施的燃气热水器。
背景技术
目前市场上的燃气热水器品种很多，其安装环境及用气环境也比较复杂。在使用燃气的过程中因为机器本身的废气泄漏到室内，或因为机器内外部燃气泄漏后在点火时出现暴炸而导致消费者生命财产损失的事故屡见不鲜。鉴于目前市场对可燃气体检测概念模糊，统称为“燃气泄漏检测”，实际上单个气体传感器并不能对所有可燃气体(天然气、液化气、人工煤气)做出很好的判断；并且许多热水器风机和电磁阀的控制电路上采用一般的继电器做控制，资料显示一般的继电器虽然都属于密封型继电器但其并不具备防爆性能，也就是说在燃气泄漏的情况下，控制系统一定会完成关闭气阀的动作，由于该部分控制电路的普通继电器不具备防爆性能，将存在安全隐患。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种内置气体检测装置的燃气热水器，可智能检测环境中的至少两种可燃废气的浓度情况并作出相应的保护措施，可更为有效的避免燃气热水器使用时的意外事故发生。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种内置气体检测装置的燃气热水器，包括燃气热水器机构主体和燃气热水器电控系统，燃气热水器电控系统控制燃气热水器主体完成燃气热水器的基本功能，燃气热水器电控系统集成有阀体控制电路和风机控制电路，该阀体控制电路通过开关电磁阀而通断气源于燃气热水器，该风机控制电路控制风机运行，还包括废气检测模块和显示模块，所述废气检测模块实时检测废气浓度并传信于燃气热水器电控系统，该废气浓度为至少两种被检测气体浓度，所述燃气热水器电控系统设定废气浓度标准范围，当废气浓度按设定为超标时燃气热水器电控系统按设定根据燃气热水器运行情况对燃气热水器进行控制：
当燃气热水器处于待机状态时：燃气热水器电控系统始终保持待机状态(即强制燃气热水器不开机)，燃气热水器电控系统通过风机控制电路控制风机排风设定时间，同时燃气热水器电控系统传信于显示模块，显示模块显示报警，当所述废气检测模块检测到的废气浓度按设定为标准范围内时传信于燃气热水器电控系统时，燃气热水器电控系统传信于显示模块，显示模块停止报警；
当燃气热水器处于运行状态时：燃气热水器电控系统通过阀体控制电路断开气源于燃气热水器(即强制燃气热水器熄火)，且燃气热水器电控系统通过风机控制电路控制风机排风设定时间，同时燃气热水器电控系统传信于显示模块，显示模块显示报警，当所述废气检测模块检测到的废气浓度按设定为标准范围内时传信于燃气热水器电控系统时，燃气热水器电控系统传信于显示模块，显示模块停止工作。
作为本发明的进一步改进，还包括数据存储模块和数据传输模块，燃气热水器电控系统控制数据存储模块和数据传输模块工作，所述数据存储模块与所述燃气热水器电控系统双向数据传输且所述数据存储模块含有设定数据存储容量，所述燃气热水器电控系统传输数据于所述数据传输模块，数据传输模块可连接计算机并传输数据于计算机，所述废气检测模块实时检测废气浓度并按设定将废气浓度数据传输于燃气热水器电控系统，燃气热水器电控系统按设定传输数据于数据存储模块，数据存储模块存储废气浓度数据；所述数据传输模块连接计算机时，燃气热水器电控系统控制所述数据存储模块传输其所存储的废气浓度数据于燃气热水器电控系统，燃气热水器电控系统将接受到的废气浓度数据传输给数据传输模块，数据传输模块将接受到的废气浓度数据传输给计算机，从而方便使用者通过计算机读取已存储的废气浓度数据。
作为本发明的进一步改进，所述废气检测模块按设定将废气浓度数据传输于燃气热水器电控系统，燃气热水器电控系统按设定传输数据于数据存储模块的方式为：所述燃气热水器电控系统每25s对废气检测模块发送数据请求信号，废气检测模块接到数据请求信号后将废气浓度数据传输于燃气热水器电控系统，燃气热水器电控系统存储接收到的废气浓度数据直至累计检测5min后解析运算该5min内接受的所有废气浓度数据并得出废气浓度平均值，并将该废气浓度平均值传输于数据存储模块。
作为本发明的进一步改进，所述数据存储模块所含有的设定数据存储容量为恰可记录最近七天时间内所接收的数据，超过七天后接收到的数据不断覆盖最先存储的数据。
作为本发明的进一步改进，所述废气检测模块实时检测废气浓度并传信于燃气热水器电控系统的方式为：所述废气检测模块同时分别检测环境中CH4和CO的气体浓度，同时分别传递CH4和CO的气体浓度信息于燃气热水器电控系统。
作为本发明的进一步改进，所述废气浓度标准范围为CH4气体浓度和CO气体浓度皆在标准范围内，任一气体浓度超标皆为超标：
CH4气体浓度标准范围为：CH4气体浓度低于0.1％以及CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内不超过50s，当CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内超过50s或CH4气体浓度高于0.4％时即为CH4气体浓度超标；
CO气体浓度标准范围为：CO气体浓度低于140ppm以及CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内不超过10min，当CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内超过10min或CO气体浓度高于300ppm时即为CO气体浓度超标。
作为本发明的进一步改进，所述显示模块显示报警的方式是：所述显示模块包含有视频设备和音频设备，显示模块显示报警时，所述视频设备显示废气浓度超标情况，同时所述音频设备发出报警声。
作为本发明的进一步改进，所述废气超标后风机控制电路控制风机排风的设定时间比燃气热水器基本功能所设定的风机正常排风时间长。
作为本发明的进一步改进，所述风机控制电路采用可控硅电路控制风机运行，避免采用一般意义上的继电器做控制，防止电路自身火花引起爆炸。
作为本发明的进一步改进，所述阀体控制电路采用大功率三极管电路控制电磁阀开关，避免采用一般意义上的继电器做控制，防止电路自身火花引起爆炸。
本发明的有益效果是：本发明中利用废气检测模块特别针对环境中的可燃气体CH4(天然气的主要成分，含90％以上，无色无味)及有害气体CO进行实时监控其浓度变化，一旦任一气体浓度超标，燃气热水器电控系统立即根据燃气热水器运行情况对燃气热水器进行安全保护控制，并输出报警提示；在处理风机控制和关阀动作的过程中，避免使用了继电器控制电路设计，分别采用可控硅电路控制风机运行及大功率三极管电路控制电磁阀开关，使燃气热水器的使用过程及家庭用气过程更加安全、安心。
附图说明
图1为本发明所述第一实施例的系统框图；
图2为图1的电路图；
图3为本发明所述第二实施例的系统框图；
图4为图3的电路图。
具体实施方式
第一实施例：一种内置气体检测装置的燃气热水器，包括燃气热水器机构主体、燃气热水器电控系统1、废气检测模块2和显示模块3，燃气热水器电控系统1包括主控制芯片CPU、阀体控制电路11和风机控制电路12，主控制芯片CPU集成有控制程序以控制燃气热水器主体完成燃气热水器的基本功能，主控制芯片CPU控制阀体控制电路11通过开关电磁阀6而通断气源于燃气热水器，该阀体控制电路11采用大功率三极管电路控制电磁阀6开关，主控制芯片CPU控制风机控制电路12控制风机运行，该风机控制电路12采用可控硅电路控制风机运行，阀体控制电路11和风机控制电路12皆避免采用一般意义上的继电器做控制，防止电路自身火花引起爆炸；
所述废气检测模块2同时分别检测环境中CH4和CO的气体浓度，由废气检测模块2的CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22同时分别输出高电平或低电平以传递CH4和CO的气体浓度信息于燃气热水器电控系统1的主控制芯片CPU，所述燃气热水器电控系统1通过主控制芯片CPU内的集成控制程序设定废气浓度标准范围为CH4气体浓度和CO气体浓度皆在标准范围内，任一气体浓度超标皆为超标：
CH4气体浓度标准范围为：CH4气体浓度低于0.1％以及CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内不超过50s，当CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内超过50s或CH4气体浓度高于0.4％时即为CH4气体浓度超标；
CO气体浓度标准范围为：CO气体浓度低于140ppm以及CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内不超过10min，当CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内超过10min或CO气体浓度高于300ppm时即为CO气体浓度超标；
所述CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22的初始输出为低电平(开机默认废气浓度在标准范围内)：
若CH4气体浓度在0.1％-0.4％范围内持续50s后，CH4报警输出端口22的输出转为高电平，若CH4气体浓度到达0.4％以上时，CH4报警输出端口22的输出立即转为高电平；
若CO气体浓度在140ppm-300ppm范围内持续10min后，CO报警输出端口21的输出转为高电平，若CO气体浓度达到300ppm以上时，CO报警输出端口21的输出立即转为高电平。
当CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22中输出含有高电平时，燃气热水器电控系统1按设定根据燃气热水器运行情况对燃气热水器进行控制：
当燃气热水器处于待机状态时：主控制芯片CPU对燃气热水器基本功能中的开机信号不反应，燃气热水器电控系统1始终保持待机状态(即强制燃气热水器不开机)，燃气热水器电控系统1通过风机控制电路12控制风机排风并按主控制芯片CPU控制程序所设定的时间延长风机正常排风时间，同时主控制芯片CPU根据CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22的高低电平情况传信于显示模块3，显示模块3内集成有显示屏和扬声器，显示模块3将根据收到的信息将废气浓度超标情况显示在显示屏上以供用户了解超标情况，同时显示模块通过扬声器发出报警声，该报警声持续到CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22同时输出低电平时为止(即环境中的废气浓度达到标准范围)。
当燃气热水器处于运行状态时：燃气热水器电控系统1通过阀体控制电路11断开气源于燃气热水器(即强制热气热水器熄火)，且燃气热水器电控系统1通过风机控制电路12控制风机排风并按主控制芯片CPU控制程序所设定的时间延长风机正常排风时间，同时主控制芯片CPU根据CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22的高低电平情况传信于显示模块3，显示模块3内集成有显示屏和扬声器，显示模块3将根据收到的信息将废气浓度超标情况显示在显示屏上以供用户了解超标情况，同时显示模块通过扬声器发出报警声，该报警声持续到CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22同时输出低电平时为止(即环境中的废气浓度达到标准范围)。
第二实施例：一种内置气体检测装置的燃气热水器，包括燃气热水器机构主体、燃气热水器电控系统1、废气检测模块2、显示模块3、数据存储模块4和数据传输模块5，燃气热水器电控系统1包括主控制芯片CPU、阀体控制电路11和风机控制电路12，主控制芯片CPU集成有控制程序以控制燃气热水器主体完成燃气热水器的基本功能，主控制芯片CPU控制阀体控制电路11通过开关电磁阀6而通断气源于燃气热水器，该阀体控制电路11采用大功率三极管电路控制电磁阀6开关，主控制芯片CPU控制风机控制电路12控制风机运行，该风机控制电路12采用可控硅电路控制风机运行，阀体控制电路11和风机控制电路12皆避免采用一般意义上的继电器做控制，防止电路自身火花引起爆炸；
所述废气检测模块2同时分别检测环境中CH4和CO的气体浓度，由废气检测模块2的CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22同时分别输出高电平或低电平以传递CH4和CO的气体浓度信息于燃气热水器电控系统1的主控制芯片CPU，同时每25s主控制芯片CPU的数据请求端口23对废气检测模块2发送一次数据请求信号，废气检测模块2接到数据请求信号后由串行输出端口24将废气浓度数据传输于主控制芯片CPU，主控制芯片CPU将接收到的废气浓度数据存储，累计检测5min后，主控制芯片CPU解析运算该5min内接收的所有废气浓度数据并得出废气浓度平均值，并将该废气浓度平均值传输于数据存储模块4的EEPROM中，数据存储模块4可连续记录最近七天时间内所接收的数据，超过七天后接收到的数据不断覆盖最先存储的数据，需要读出数据存储模块4的EEPROM中所存储数据时，可将数据传输模块5通过RS232接口与计算机的COM串口连接，由RS232通讯电路通过主控制芯片CPU将记录在数据存储模块4中的废气浓度数据读出，用户可通过计算机屏幕查看最近七天的废气浓度情况，从而方便使用者通过计算机读取已存储的废气浓度数据。
所述燃气热水器电控系统1通过主控制芯片CPU内的集成控制程序设定废气浓度标准范围为CH4气体浓度和CO气体浓度皆在标准范围内，任一气体浓度超标皆为超标：CH4气体浓度标准范围为：CH4气体浓度低于0.1％以及CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内不超过50s，当CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内超过50s或CH4气体浓度高于0.4％时即为CH4气体浓度超标；
CO气体浓度标准范围为：CO气体浓度低于140ppm以及CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内不超过10min，当CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内超过10min或CO气体浓度高于300ppm时即为CO气体浓度超标；
所述CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22的初始输出为低电平(开机默认废气浓度在标准范围内)：
若CH4气体浓度在0.1％-0.4％范围内持续50s后，CH4报警输出端口22的输出转为高电平，若CH4气体浓度到达0.4％以上时，CH4报警输出端口22的输出立即转为高电平；
若CO气体浓度在140ppm-300ppm范围内持续10min后，CO报警输出端口21的输出转为高电平，若CO气体浓度达到300ppm以上时，CO报警输出端口21的输出立即转为高电平。
当CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22中输出含有高电平时，燃气热水器电控系统1按设定根据燃气热水器运行情况对燃气热水器进行控制：
当燃气热水器处于待机状态时：主控制芯片CPU对燃气热水器基本功能中的开机信号不反应，燃气热水器电控系统1始终保持待机状态(即强制燃气热水器不开机)，燃气热水器电控系统1通过风机控制电路12控制风机排风并按主控制芯片CPU控制程序所设定的时间延长风机正常排风时间，同时主控制芯片CPU根据CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22的高低电平情况传信于显示模块3，显示模块3内集成有显示屏和扬声器，显示模块3将根据收到的信息将废气浓度超标情况显示在显示屏上以供用户了解超标情况，同时显示模块3通过扬声器发出报警声，该报警声持续到CO报警输出端口21和CH4报警输出端口22同时输出低电平时为止(即环境中的废气浓度达到标准范围)。
当燃气热水器处于运行状态时：燃气热水器电控系统1通过阀体控制电路11断开气源于燃气热水器(即强制热气热水器熄火)，且燃气热水器电控系统1通过风机控制电路12控制风机排风并按主控制芯片CPU控制程序所设定的时间延长风机正常排风时间，同时主控制芯片CPU根据CO报警输出端口和CH4报警输出端口的高低电平情况传信于显示模块3，显示模块3内集成有显示屏和扬声器，显示模块3将根据收到的信息将废气浓度超标情况显示在显示屏上以供用户了解超标情况，同时显示模块通过扬声器发出报警声，该报警声持续到CO报警输出端口和CH4报警输出端口同时输出低电平时为止(即环境中的废气浓度达到标准范围)。
Claims (10)
1.一种内置气体检测装置的燃气热水器，包括燃气热水器机构主体和燃气热水器电控系统(1)，燃气热水器电控系统(1)控制燃气热水器主体完成燃气热水器的基本功能，燃气热水器电控系统(1)集成有阀体控制电路(11)和风机控制电路(12)，该阀体控制电路(11)通过开关电磁阀(6)而通断气源于燃气热水器，该风机控制电路(12)控制风机运行，其特征在于：还包括废气检测模块(2)和显示模块(3)，所述废气检测模块(2)实时检测废气浓度并传信于燃气热水器电控系统(1)，该废气浓度为至少两种被检测气体浓度，所述燃气热水器电控系统(1)设定废气浓度标准范围，当废气浓度按设定为超标时燃气热水器电控系统(1)按设定根据燃气热水器运行情况对燃气热水器进行控制：
当燃气热水器处于待机状态时：燃气热水器电控系统(1)始终保持待机状态，燃气热水器电控系统(1)通过风机控制电路(12)控制风机排风设定时间，同时燃气热水器电控系统(1)传信于显示模块(3)，显示模块(3)显示报警，当所述废气检测模块(2)检测到的废气浓度按设定为标准范围内时传信于燃气热水器电控系统(1)时，燃气热水器电控系统(1)传信于显示模块(3)，显示模块(3)停止报警；
当燃气热水器处于运行状态时：燃气热水器电控系统(1)通过阀体控制电路(11)断开气源于燃气热水器，且燃气热水器电控系统(1)通过风机控制电路(12)控制风机排风设定时间，同时燃气热水器电控系统(1)传信于显示模块(3)，显示模块(3)显示报警，当所述废气检测模块(2)检测到的废气浓度按设定为标准范围内时传信于燃气热水器电控系统(1)时，燃气热水器电控系统(1)传信于显示模块(3)，显示模块(3)停止工作。
2.根据权利要求1所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：还包括数据存储模块(4)和数据传输模块(5)，燃气热水器电控系统(1)控制数据存储模块(4)和数据传输模块(5)工作，所述数据存储模块(4)与所述燃气热水器电控系统(1)双向数据传输且所述数据存储模块(4)含有设定数据存储容量，所述燃气热水器电控系统(1)传输数据于所述数据传输模块(5)，数据传输模块(5)可连接计算机并传输数据于计算机，所述废气检测模块(2)实时检测废气浓度并按设定将废气浓度数据传输于燃气热水器电控系统(1)，燃气热水器电控系统(1)按设定传输数据于数据存储模块(4)，数据存储模块(4)存储废气浓度数据；所述数据传输模块(5)连接计算机时，燃气热水器电控系统(1)控制所述数据存储模块(4)传输其所存储的废气浓度数据于燃气热水器电控系统(1)，燃气热水器电控系统(1)将接收到的废气浓度数据传输给数据传输模块(5)，数据传输模块(5)将接收到的废气浓度数据传输给计算机。
3.根据权利要求2所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述废气检测模块(2)按设定将废气浓度数据传输于燃气热水器电控系统(1)，燃气热水器电控系统(1)按设定传输数据于数据存储模块(4)的方式为：所述燃气热水器电控系统(1)每25s对废气检测模块(2)发送数据请求信号，废气检测模块(2)接到数据请求信号后将废气浓度数据传输于燃气热水器电控系统(1)，燃气热水器电控系统(1)存储接收到的废气浓度数据直至累计检测5min后解析运算该5min内接收的所有废气浓度数据并得出废气浓度平均值，并将该废气浓度平均值传输于数据存储模块(4)。
4.根据权利要求2所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述数据存储模块(4)所含有的设定数据存储容量为恰可记录最近七天时间内所接收的数据，超过七天后接收到的数据不断覆盖最先存储的数据。
5.根据权利要求1或2所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述废气检测模块(2)实时检测废气浓度并传信于燃气热水器电控系统(1)的方式为：所述废气检测模块(2)同时分别检测环境中CH4和CO的气体浓度，同时分别传递CH4和CO的气体浓度信息于燃气热水器电控系统(1)。
6.根据权利要求5所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述废气浓度标准范围为CH4气体浓度和CO气体浓度皆在标准范围内，任一气体浓度超标皆为超标：
CH4气体浓度标准范围为：CH4气体浓度低于0.1％以及CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内不超过50s，当CH4气体浓度持续保持在0.1％-0.4％范围内超过50s或CH4气体浓度高于0.4％时即为CH4气体浓度超标；
CO气体浓度标准范围为：CO气体浓度低于140ppm以及CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内不超过10min，当CO气体浓度持续保持在140ppm-300ppm范围内超过10min或CO气体浓度高于300ppm时即为CO气体浓度超标。
7.根据权利要求1或5所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述显示模块(3)显示报警的方式是：所述显示模块(3)包含有视频设备和音频设备，显示模块(3)显示报警时，所述视频设备显示废气浓度超标情况，同时所述音频设备发出报警声。
8.根据权利要求1所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述废气超标后风机控制电路(12)控制风机排风的设定时间比燃气热水器基本功能所设定的风机正常排风时间长。
9.根据权利要求1所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述风机控制电路(12)采用可控硅电路控制风机运行。
10.根据权利要求1所述的内置气体检测装置的燃气热水器，其特征在于：所述阀体控制电路(11)采用大功率三极管电路控制电磁阀(6)开关。
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