專利名稱：防止燃?xì)鉄崴鱟o中毒的保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃?xì)鉄崴鞯陌踩雷o(hù)技術(shù)，具體而言是一種直接監(jiān)測(cè)燃?xì)鉄崴鳠釤煔庵蠧O氣體含量，超標(biāo)時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警和切斷燃?xì)馔返姆乐谷細(xì)鉄崴鰿O中毒的保護(hù)裝置，適用于使用城市燃?xì)獾母鞣N類型的家用燃?xì)饪焖贌崴魃献鳛榘踩雷o(hù)措施。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)目前，我國(guó)使用燃?xì)鉄崴鞯挠脩粢殉^(guò)2千萬(wàn)，并以每年500萬(wàn)臺(tái)套的速度在增長(zhǎng)。由于現(xiàn)有熱水器的質(zhì)量問(wèn)題，安全防護(hù)措施不完善以及用戶安裝使用條件不當(dāng)?shù)仍?，人身CO中毒傷亡事故時(shí)有發(fā)生，給不少家庭造成悲劇。因此，我國(guó)于1994年又修定了《家用燃?xì)饪焖贌崴鳌返膰?guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6932-94)。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有技術(shù)《CO煙氣均衡取樣管架》(參見(jiàn)中國(guó)專利95216337.3)提供了一種取樣管架，它通過(guò)多路取氣管；采集多點(diǎn)煙氣，在開(kāi)放式混合室內(nèi)形成CO含量為平均濃度的混合煙氣作用于管架上的氣敏傳感器，再連接控制電路實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)功能。實(shí)踐證明這種取樣管架只適用于直排式燃?xì)鉄崴魃习惭b使用；開(kāi)放式混合空受外界干擾較大；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性較差，制造成本高，不適合大批量生產(chǎn)。在控制電路方面，現(xiàn)有技術(shù)《燃?xì)鉄崴鰿O超標(biāo)自動(dòng)切斷裝置》(參見(jiàn)中國(guó)專利94207793.8)提供了一種控制電路根據(jù)氣敏傳感器隨煙氣中CO氣體含量變化而輸出電信號(hào)，當(dāng)CO超標(biāo)時(shí)，通過(guò)控制電路的元件失效保護(hù)電路，比較器、定時(shí)電路、報(bào)警電路、驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和切斷熱水器電磁閥的燃?xì)馔?，起到安全防護(hù)作用。使用中發(fā)現(xiàn)該控制電路用于上述CO均衡取樣裝置時(shí)，有誤動(dòng)作和頻繁啟動(dòng)現(xiàn)象。
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種由直接監(jiān)測(cè)熱水器煙氣中CO含量的，便于批量生產(chǎn)的煙氣采集器、氣敏傳感器連接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警和切斷氣路的控制電路組成的防止燃?xì)鉄崴鰿O中毒的保護(hù)裝置，它適用于使用城市燃?xì)獾母鞣N類型的家用燃?xì)饪焖贌崴魃习惭b使用。


圖1、防止燃?xì)鉄崴鰿O中毒的保護(hù)裝置原理方框圖。
圖2、煙氣采集器正視圖。
圖3、集氣導(dǎo)流組件剖視圖。
圖4、四腳形采集器俯視圖。
圖5、井字形采集器俯視圖。
圖6、十字形采集器俯視圖。
圖7、控制電路原理圖。
圖中1.氣敏傳感器固定管；2.集氣室上蓋；3.集氣導(dǎo)流組件；4.固定圈；5.集氣室下蓋；6.側(cè)板；7.焊爪；8.上槽蓋；9.下槽蓋；10.導(dǎo)流板；14.固定卡；15.限位片；16.氣敏傳感器(QM)；17.煙氣采集器；18.燃?xì)鉄崴鳌?br> 現(xiàn)結(jié)合附
圖1來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的目的是如何實(shí)現(xiàn)的。
如
圖1所示，本實(shí)用新型主要由安裝在燃?xì)鉄崴?8上的煙氣采集器17及氣敏傳感器16連接控制電路所組成。
熱水器運(yùn)行時(shí)，煙氣采集器17采集多點(diǎn)煙氣在采集器的集氣室內(nèi)混合形成CO含量為平均濃度的混合煙氣作用于氣敏傳感器16，然后從其四周排出。通過(guò)由直流穩(wěn)壓電源電路，延時(shí)加熱穩(wěn)壓電路，運(yùn)算穩(wěn)壓電路，氣敏元件失效保護(hù)電路，比較器電路，延時(shí)電路，報(bào)警電路，驅(qū)動(dòng)電路組成的控制電路控制熱水器電磁閥的通斷。正常情況下，比較器電路及其以后的電路并不工作，耗電很小。當(dāng)CO超標(biāo)時(shí)，氣敏傳感器輸出高電位，控制電路啟動(dòng)，切斷電磁閥的燃?xì)馔?，熱水器停止工作，以防止人身CO中毒事故發(fā)生。為防止由于氣敏傳感器的失效，而不能起到監(jiān)測(cè)作用，即當(dāng)其失效時(shí)，氣敏元件失效保護(hù)電路將啟動(dòng)控制電路切斷燃?xì)馔罚瑹崴魍Ｖ构ぷ鳌?br> 根據(jù)給排氣方式不同，燃?xì)饪焖偎骺煞譃橹迸攀健煹朗?、平衡式等幾種類型。為適合不同類型的熱水器結(jié)構(gòu)安裝使用要求，本實(shí)用新型給出了三種不同結(jié)構(gòu)形式的煙氣采集器。
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖2所示為煙氣采集器正視圖，是三種采集器的基本結(jié)構(gòu)。其主要由氣敏傳感器固定管1、集氣室上蓋2、集氣導(dǎo)流組件3、固定圈4、集氣室下蓋5、側(cè)板6、焊爪7所組成。
各路集氣導(dǎo)流組件3向上傾斜安裝匯集固定于由上蓋2、下蓋5及側(cè)板6構(gòu)成的封閉式集氣室。上蓋2為喇叭形，上部收縮形成中間的縮孔11，下蓋5為圓錐形。通過(guò)導(dǎo)流組件之間側(cè)板6將上、下蓋連接固定為一個(gè)整體，中間形成封閉式集氣室。桶形固定管1套裝在上蓋2上，其上端為安裝氣敏傳感器的安裝孔(花孔)12。焊爪7為各導(dǎo)流組件頂端與固定圈的連接固定件，固定圈4的作用是增強(qiáng)采集器整體結(jié)構(gòu)牢固性，同時(shí)又便于裝卡在熱水器上。
如圖3所示為集氣導(dǎo)流組件剖視圖。集氣導(dǎo)流組件3由長(zhǎng)槽形上槽蓋8和下槽蓋9扣合或插裝而成的矩形或方形截面的管狀件，其頂端是封閉的。下槽蓋9的底面的設(shè)有等間隔排列的矩形進(jìn)口13，其大小按等比級(jí)數(shù)遞減，各進(jìn)煙口的一側(cè)有導(dǎo)流板10，與進(jìn)煙口相對(duì)應(yīng)，其高度也是遞減的。
本實(shí)用新型的煙氣采集器與現(xiàn)有技術(shù)《CO煙氣均衡取樣管架》相比，有以下優(yōu)點(diǎn)1、由上下槽蓋拼裝而成的集氣導(dǎo)流組件比原來(lái)的取氣管，更便于加工裝配，降低制造成本，適于大批量生產(chǎn)和保證質(zhì)量。同時(shí)，進(jìn)煙口處的導(dǎo)流板設(shè)置，可防止氣流干擾，使各進(jìn)煙口的氣流均勻順利地上升流動(dòng)，提高集氣性能。導(dǎo)流板和進(jìn)煙口可一次沖壓成形，亦便于加工。
2、集氣室采用封閉式結(jié)構(gòu)，可防止外界油煙等污濁氣體對(duì)氣敏傳感器的污染，并避免了外界氣流對(duì)混合煙氣的干擾，而使煙氣成分發(fā)生變化。這樣可延長(zhǎng)傳感器的使用壽命和監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。
3、集氣室上蓋采用喇叭形縮口設(shè)計(jì)可減少氣流阻力，有利于煙氣混合均勻。
4、傳感器固定管與集氣室采用分離結(jié)構(gòu)，可適當(dāng)增加固定管的高度，性能上增加抽力，使傳感器得到均勻混合煙氣的充分作用。同時(shí)又便于生產(chǎn)加工及傳感器的安裝，更換維修。
在實(shí)施時(shí)，煙氣采集器的零件均可用A3F板沖壓成形，下槽蓋9的進(jìn)煙口及導(dǎo)流板可一次加工成形，集氣室下蓋5連接側(cè)板6可一次沖壓成形，零件表面進(jìn)行防腐處理。也可采用不銹鋼板沖壓成形，表面拋光。組裝時(shí)，采用點(diǎn)焊或插鉚接。該煙氣采集器制造成本低，適合大批量加工生產(chǎn)。
實(shí)施例1、四腳形煙氣采集器。
如圖4所示為四腳形煙氣采集器的俯視圖。四路集氣導(dǎo)流組件3(如圖2、3所示)對(duì)角線布置，匯集于中央集氣室(1、2)，圖中顯示固定管1上的氣敏傳感器安裝孔12為花孔，以便于排煙氣，固定圈4尺寸根據(jù)熱水器來(lái)定，并設(shè)有安裝限位片15和導(dǎo)線固定卡14。
這種煙氣采集器適用于直排式家用燃?xì)饪焖贌崴魃?。固定圈直接裝卡在熱水器的熱交換器上平面，氣敏傳感器與插座插接時(shí)，中間夾著固定管安裝孔，這樣就把氣敏傳感器固定在固定管內(nèi)，然后用導(dǎo)線將插座接點(diǎn)與控制電路相連。
實(shí)施例2、井字形煙氣采集器。
如圖5所示為井字形煙氣采集器的俯視圖。八路集氣導(dǎo)流組件3(結(jié)構(gòu)如圖2、3所示)呈井字形結(jié)構(gòu)布置，匯集于中間的集氣室(1、2)。固定圈4與各導(dǎo)流組件頂端連接固定。
實(shí)施例3、十字形煙氣采集器。
如圖6所示為十字形煙氣采集器的俯視圖。四路集氣導(dǎo)流組件3(結(jié)構(gòu)如圖2、3所示)呈十字形結(jié)構(gòu)布置，匯集于中間的集氣室(1、2)。固定圈4與各導(dǎo)流組件頂端連接固定。
實(shí)施例2、3所給出的煙氣采集器適合于在煙道式、平衡式、強(qiáng)排氣式等燃?xì)鉄崴魃习惭b使用。因?yàn)檫@幾類熱水器的熱煙氣已經(jīng)在煙道中進(jìn)行了混合，為了收集各點(diǎn)煙氣，采集器要安裝在煙道上，其固定圈及整體外形結(jié)構(gòu)要與煙道形狀尺寸相配合。采集器外形可以是矩形的，也可是圓形的。同時(shí)這兩種采集器還可用于設(shè)有煙道的其他燃?xì)庠O(shè)備上。
如圖7所示為本實(shí)用新型的控制電路原理圖。現(xiàn)結(jié)合
圖1所示方框圖來(lái)說(shuō)明控制電路各部分的構(gòu)成及其作用。
氣敏傳感器QM為測(cè)量煙氣中CO含量的氣敏元件。
直流穩(wěn)壓電源電路由變壓器T1、穩(wěn)壓塊B1、電容C2構(gòu)成，將220V交流市電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓提供給電路。
電路開(kāi)關(guān)K的作用在啟動(dòng)熱水器的同時(shí)閉合，使控制電路工作。
如
圖1所示，以氣敏傳感器QM為中心，分別連接延時(shí)加熱穩(wěn)壓電路，氣敏元件失效保護(hù)電路和比較器電路，再分別連接運(yùn)算穩(wěn)壓電路，延時(shí)電路去控制報(bào)警電路報(bào)警和驅(qū)動(dòng)電路控制熱水器電磁閥的通斷。
現(xiàn)結(jié)合附圖7分別敘述各主要電路的組成及作用。
延時(shí)加熱穩(wěn)壓電路由晶體管BG1的集電極連接BG2的基極，BG1的基極經(jīng)R1，C1接氣敏傳感器QM及后續(xù)電路；BG2集電極經(jīng)集成組件B2連接氣敏傳感器QM；串聯(lián)的電阻R2，二極管D1，并聯(lián)于BG2的集電極與R1與C1之間所組成。其作用是熱水器剛啟動(dòng)時(shí)，煙氣濃度大，不反映正常燃燒時(shí)的狀況，為防止傳感器誤動(dòng)作，所以要延時(shí)一定時(shí)間(即對(duì)C1的充電時(shí)間)才對(duì)傳感器加熱，使其進(jìn)入工作狀態(tài)。而當(dāng)熱水器停用時(shí)，又需維持一定加熱時(shí)間(即C1的放電時(shí)間)，以便對(duì)傳感器進(jìn)行清洗，有利于保證良好的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)其使用壽命。
運(yùn)算穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓管Z并聯(lián)于氣敏傳感器QM，其一端經(jīng)電阻R3連接后續(xù)電路，另一端連通后續(xù)電路構(gòu)成。其作用是維持對(duì)氣敏元件失效保護(hù)電路，比較器電路，報(bào)警電路，驅(qū)動(dòng)電路等提供穩(wěn)定的工作電壓。
氣敏元件失效保護(hù)電路由集成組件IC1的正負(fù)端分別連接分壓電阻R6，R9和QM，其輸出端經(jīng)二極管D2，電阻R10連接IC3的正端、其負(fù)端連接分壓電阻R11，R12，其輸出端連接報(bào)警電路，驅(qū)動(dòng)電路所組成。其作用是當(dāng)氣敏傳感器QM失效時(shí)，即其阻值過(guò)大或過(guò)小，不起作用時(shí)，該電路將自動(dòng)導(dǎo)通使報(bào)警電路、驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)，報(bào)警并切斷燃?xì)馔罚员苊釩O中毒事故發(fā)生。此時(shí)，需檢修或更換QM，才能保證熱水器和控制電路正常工作。
比較器電路由集成組件IC2正負(fù)端分別連接于QM的由電阻R4、電位器P、電阻R5組成的分壓器和分壓電阻R7，R8，其輸出端經(jīng)D3連接失效保護(hù)電路的R10所組成。其作用是將傳感器QM的輸出電壓與設(shè)定的電壓進(jìn)行比較，當(dāng)其超過(guò)設(shè)定電壓時(shí)，即CO含量超標(biāo)時(shí)，該電路將導(dǎo)通，輸出信號(hào)經(jīng)延時(shí)電路，啟動(dòng)報(bào)警電路和驅(qū)動(dòng)電路。
延時(shí)電路由集成組件IC3負(fù)端連接的分壓電阻R11，R12，正端的電阻R13，電容C3以及輸出端的電容C4所構(gòu)成。其作用是為避免偶然出現(xiàn)的高電位，而頻繁啟動(dòng)，同時(shí)又將正常電信號(hào)經(jīng)延時(shí)輸出給報(bào)警電路和驅(qū)動(dòng)電路。
報(bào)警電路由晶體管BG3的基極經(jīng)電阻R14連接集成組件IC3的輸出端，其發(fā)射極連接蜂鳴器S所構(gòu)成。其作用是依延時(shí)電路來(lái)的信號(hào)、BG3導(dǎo)通、蜂鳴器S發(fā)聲報(bào)警。
驅(qū)動(dòng)電路由晶體管BG4的基極經(jīng)電阻R15、R16、電容C4連接集成組件IC3的輸出端，其發(fā)射極連接繼電器J所組成。其作用是依延時(shí)電路來(lái)的信號(hào)、BG4導(dǎo)通、繼電器J動(dòng)作，切斷熱水器電磁閥的燃?xì)馔贰?br> 本控制電路與現(xiàn)有技術(shù)《燃?xì)鉄崴鰿O超標(biāo)自動(dòng)切斷裝置》的控制電路相比，在穩(wěn)定性、可靠性上有很大提高。
現(xiàn)結(jié)合圖7控制電路的工作過(guò)程如下。
熱水器啟動(dòng)的同時(shí)，K閉合，直流穩(wěn)壓電源提供工作電壓，延時(shí)加熱穩(wěn)壓電路延時(shí)1min左右，待高濃度的未完全燃燒氣體跑掉后，對(duì)QM加熱，使其處于正常工作狀態(tài)。正常情況下，由于CO含量低，QM輸出低電位，比較器電路及其以后的電路不工作。當(dāng)熱水器運(yùn)行中出現(xiàn)不完全燃燒狀況時(shí)，則CO含量超過(guò)了規(guī)定值，QM導(dǎo)電率增加，將輸出高電位，則使比較器電路的IC2導(dǎo)通，輸出信號(hào)經(jīng)延時(shí)電路，使IC3導(dǎo)通，從而使BG3導(dǎo)通，蜂鳴器S發(fā)聲報(bào)警，同時(shí)IC3導(dǎo)通又使BG4導(dǎo)通，使繼電器J動(dòng)作，將串入熱水器電磁閥線路中的常閉觸點(diǎn)打開(kāi)而關(guān)斷燃?xì)忾y門，并不能自動(dòng)開(kāi)啟。當(dāng)熱水器啟動(dòng)后，如果QM失效，起不到監(jiān)測(cè)作用時(shí)，氣敏元件失效保護(hù)電路IC1、IC3將自動(dòng)導(dǎo)通，則報(bào)警電路啟動(dòng)報(bào)警，驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)切斷燃?xì)馔?，熱水器停止運(yùn)行，并不能自動(dòng)開(kāi)啟。
本控制電路在實(shí)施時(shí)，氣敏傳感器QM采用QM-S氣敏元件，并由本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)燃?xì)馑鞲邷亍⒏邼竦墓ぷ鳁l件和安全可靠，使用壽命長(zhǎng)的要求。B1采用7896型穩(wěn)壓塊，B2采用7805型、IC1-IC3采用一塊集成組件LM324N、BG1-BG4采用普通晶體管。
權(quán)利要求1.一種防止燃?xì)鉄崴鰿O中毒的保護(hù)裝置，其構(gòu)成包括有固定圈(4)、焊爪(7)的煙氣采集器(17)、其上固裝著的氣敏傳感器(QM)(16)連接由直流穩(wěn)壓電源電路(T1、B1)、延時(shí)加熱穩(wěn)壓電路(BG1、BG2、B2)、運(yùn)算穩(wěn)壓電路(Z)、氣敏元件失效保護(hù)電路(IC1、IC3)、比較器電路(IC2)、延時(shí)電路(IC3)、報(bào)警電路(BG3、S)、驅(qū)動(dòng)電路(BG2、J)組連成的控制電路，其特征在于煙氣采集器的集氣導(dǎo)流組件(3)由上槽蓋(8)與帶進(jìn)煙口(13)的下槽蓋(9)扣合而成；由集氣室上蓋(2)、下蓋(5)及側(cè)板(6)連接組成封閉式集氣室，氣敏傳感器固定管(1)套裝在上蓋(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于所述的下槽蓋(9)的進(jìn)煙口(13)的一側(cè)有相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流板(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于所述的集氣室上蓋(2)上部收縮成為縮孔(11)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種防止家用燃?xì)鉄崴鰿O中毒的保護(hù)裝置,主要由煙氣采集器,氣敏傳感器連接控制電路組成。采集器由多路集氣導(dǎo)流組件的進(jìn)煙口采集多點(diǎn)煙氣在封閉式集氣室內(nèi)混合成為CO含量為平均濃度的混合煙氣作用于氣敏傳感器(QM),當(dāng)CO含量超標(biāo)時(shí),通過(guò)控制電路的比較器電路、延時(shí)電路、報(bào)警電路、驅(qū)動(dòng)電路,實(shí)現(xiàn)發(fā)聲報(bào)警,并切斷熱水器的燃?xì)馔?起到安氣防護(hù)作用。它適用于使用城市燃?xì)獾母鞣N類型的家用燃?xì)饪焖贌崴鳌?br> 文檔編號(hào)F24H9/20GK2285448SQ96215930
公開(kāi)日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1996年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月22日
發(fā)明者張玉華, 趙宇芳, 趙小鵬 申請(qǐng)人:張玉華