专利名称：防气体泄漏系统以及使用该系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种防气体泄漏系统以及使用该系统的方法；更具体地，涉及一种防气体泄漏系统，该系统能在由于燃气灶或中间阀失效以及用户粗心造成气体泄漏的情况下检测泄漏气体并采取适当措施，并涉及使用该系统的方法。
背景技术：
一般地，家庭、餐馆等中的厨房和加热设备使用燃气器具，例如燃气灶、煤气炉、燃气锅炉等，这些器具使用诸如LPG、LNG等气体作为燃料。
这些燃气器具通过管道连接到用于供应气体的室外气罐或气体提供商的气源，并且在燃气器具与室外气罐之间或者在燃气器具与气体供应商的气源之间安装中间阀，从而允许用户调节或切断气源。
当需要使用燃气器具烹饪食物或加热房间时，用户打开中间阀向燃气器具供应气体，并使用装在燃气器具中的点火装置点燃供应的气体。在使用燃气器具结束后，首先关闭燃气器具中安装的点火装置以熄灭气体，然后关闭中间阀以切断气源。即，由于燃气器具的气体泄漏可能造成诸如爆炸或类似事件的危害，因此利用装在燃气器具中的点火装置以及装在气体管道上的中间阀构成的双结构提高安全性。
但是，即使在通过上述中间阀减小气体泄漏危险的情况下，由于在每次使用燃气器具时打开和关闭中间阀是麻烦的，因此通常的情况是，用户仅通过点火装置调节气源，并保持中间阀一直打开。
并且，当燃气器具或中间阀老化时，可能有少量气体泄漏，并具有泄漏气体积聚在厨房或锅炉房地面并爆炸的危险。
发明内容
为克服上述问题提出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种防气体泄漏系统，该系统通过检测泄漏的气体，可以使用户无需每次使用燃气器具时都打开和关闭点火装置和中间阀，并减小着火的危险，并提供使用该系统的方法。
为达到上述目的，提供一种根据本发明的防气体泄漏系统，该系统包括第一判断单元，用于判断燃气灶是否点燃；第二判断单元，用于判断装在通向燃气灶的气体通道上的中间阀是否打开；以及中间阀控制单元，用于在第一判断单元判断燃气灶未点燃并且第二判断单元确定中间阀打开时，关闭中间阀。
在防气体泄漏系统中，当第一判断单元判断燃气灶点燃并且第二判断单元确定中间阀关闭时，中间阀控制单元打开中间阀。
优选地，防气体泄漏系统还包括流量测量传感器，所述流量测量传感器装在燃气灶和中间阀之间的气体通道中，用于测量流入燃气灶的气体流速，其中当第一判断单元判断燃气灶未点燃并且流量测量传感器检测到气体流入燃气灶时，中间阀控制单元关闭中间阀。
优选地，防气体泄漏系统还包括警报装置，用于当第一判断单元确定燃气灶未点燃并且第二判断单元确定中间阀关闭，流量测量传感器检测到气体流入燃气灶时，产生特定的警报信号。
此时，优选的是流量测量传感器是采用MEMS(微机电系统)的加热型气流测量传感器。
优选地，防气体泄漏系统还包括与分别装在多个房间内的警报装置连接的接收单元，用于接收至少一个警报装置发出的警报信号；以及显示器，用于当接收单元收到警报信号时显示相应房间的位置。
根据本发明的另一个优选实施方式，第一检测传感器装在中间阀和燃气器具之间的气体通道中，第二检测传感器装在中间阀与特定的气体供应源之间的气体通道中。
第一判断单元和第二判断单元根据第一检测传感器和第二检测传感器分别检测的结果，或者根据第一检测传感器和第二检测传感器的所有检测结果，判断燃气器具是否点燃以及中间阀是否打开。此时，每个第一检测传感器和第二检测传感器包括流量测量传感器、压力传感器或管道泄漏探测器。第一判断单元根据第一检测传感器检测的压力测量值、压力变化或流速变化，判断燃气器具是否点燃；以及第二判断单元根据第一检测传感器和/或第二检测传感器检测的压力测量值、压力变化或流速变化，判断中间阀是否打开。
当流量测量传感器检测到流速高于预定临界值，或者压力传感器检测到压力小于预定临界值时，中间阀控制单元关闭中间阀。
此外，当在燃气器具周围的预定位置安装用于检测气体的外部传感器，并且从外部传感器发出气体泄漏检测信号时，也可以关闭中间阀。
优选地，在根据本发明实施方式的防气体泄漏系统中，第一检测传感器和第二检测传感器设计成压力传感器或差压传感器，用于分别检测中间阀的气体入口侧和气体出口侧的压力，并且中间阀控制单元将中间阀的气体入口侧和气体出口侧检测的压力彼此对比，并控制中间阀，从而当气体出口侧的压力低于气体入口侧的压力时，打开中间阀，当气体入口侧与气体出口侧间的压差小于点燃燃气器具的最小压差时，关闭中间阀。
此时，第一检测传感器和第二检测传感器可以分别连接到中间阀的相反两侧，中间阀设计成气体入口侧和气体出口侧具有不同直径的单元。
优选地，在防气体泄漏系统中，第一检测传感器包括测量中间阀气体出口侧的压力变化的差压传感器，其中中间阀控制单元控制中间阀，从而当差压传感器测量的压力低于气体入口侧的基准压力时，打开中间阀，当差压传感器测量的压力与气体入口侧的基准压力之差小于点燃燃气器具的最小压差时，关闭中间阀。当通过上述方法控制中间阀打开和关闭时，由于机械极限造成的入口气体压力变化，最小压差以及气体入口侧和气体出口侧之间的压差可以改变，从而气体入口侧和气体出口侧的压差可以减小到低于最小压差，并与关闭中间阀的方法相反。在上述状态下，优选地，在中间阀和特定的气体供应源之间的气体通道中安装压力调节器或压力调节罐，用于调节中间阀的气体入口侧的压力，并使气体入口侧的压力保持不变。
优选地，在防气体泄漏系统中，第一检测传感器包括测量气体流速的流量测量传感器，中间阀控制单元控制中间阀，从而当流量测量传感器测量的气体流速大于点燃燃气器具的最小气体流速时，打开中间阀，当流量测量传感器测量的气体流速等于或小于点燃燃气器具的最小气体流速时，关闭中间阀。
此外，在中间阀上可以安装电气打开和关闭中间阀的电机操作杠杆装置。中间阀控制单元通过驱动电机操作杠杆装置打开和关闭中间阀。本发明还应用于具有传统手动中间阀的燃气器具。
这里，电机操作杠杆装置包括装在中间阀上的主体、装在主体上并连接中间阀的杠杆、通过驱动杠杆从而驱动连接杠杆的中间阀的电机以及装在主体上用于显示中间阀是否打开的显示单元。
使用根据本发明的防气体泄漏系统的一种防气体泄漏方法包括以下步骤(a)判断燃气灶是否点燃；(b)判断装在通向燃气灶的气体供应通道上的中间阀是否打开；以及(c)当在步骤(a)确定燃气灶未点燃并且在步骤(b)确定中间阀打开时，关闭中间阀。
优选地，防气体泄漏方法还包括以下步骤(d)测量从燃气灶和中间阀之间的供应通道流入燃气器具的气体流速；以及(e)当在步骤(a)确定燃气灶未点燃并且在步骤(d)确定气体流入燃气灶时，关闭中间阀。
优选地，防气体泄漏方法还包括以下步骤(f)当在步骤(a)确定燃气灶未点燃并且在步骤(d)确定气体流入燃气灶时，产生特定的警报信号。
优选地，防气体泄漏方法还包括以下步骤(g)接收从分别装在多个房间的至少一个警报装置发出的警报信号；以及(h)当在步骤(g)收到警报信号时，显示相应房间的位置。
同时，根据第一检测传感器和/或第二检测传感器检测的压力测量值、压力变化或流速变化在步骤(a)中判断燃气器具是否点燃，根据第一检测传感器和/或第二检测传感器检测的压力测量值、压力变化或流速变化在步骤(b)中判断中间阀是否打开。
根据本发明的一个优选实施方式，防气体泄漏方法还包括以下步骤(i)判断中间阀和燃气器具之间的气体供应通道中的流速是否大于预定临界流速，或者其中的压力是否小于预定临界压力；以及(i)当确定流速大于预定临界流速，或者确定压力小于预定临界压力时，关闭中间阀。
根据本发明的另一个优选实施方式，防气体泄漏方法还包括以下步骤(k)判断在燃气器具周围的预定位置是否检测到气体；以及(l)当在步骤(k)中检测到气体时关闭中间阀。
因此，根据本发明的防气体泄漏系统，通过检测由于燃气灶或中间阀失效以及用户未关闭燃气灶阀门或中间阀造成泄漏气体时泄漏的气体并采取恰当措施，能防止事故发生。
图1是示意性表示根据本发明的防气体泄漏系统一个实施方式的框图；图2a是表示在图1的防气体泄漏系统中使用的加热型气流测量传感器的一个例子的平面图；以及图2b是沿图2a中的线A-A’截取的加热型气流测量传感器的剖视图；
图3a到3c是示意性表示根据本发明的防气体泄漏系统另一个实施方式的框图和视图；图4是示意性表示根据本发明的防气体泄漏系统的另一个实施方式的框图；图5是表示图4的中心测量系统上显示的显示器的一个例子的视图；图6是表示使用图4的防气体泄漏系统的防气体泄漏方法的流程图；图7a和7b是表示本发明防气体泄漏系统的另一个实施方式的框图；图8到10表示本发明的修改实施方式，其中打开和关闭传统中间阀的电机装在中间阀上。
具体实施例方式
下面将参考附图详细描述根据本发明的防气体泄漏系统的操作。
图1是示意性表示根据本发明的防气体泄漏系统的一个实施方式的框图。参看图1，根据本发明第一实施方式的防气体泄漏系统具有燃气灶10、中间阀20、第一判断单元30、第二判断单元40、中间阀控制单元50和警报装置70。在根据本发明的另一个实施方式中，可以在上述防气体泄漏系统结构中增加流量测量传感器60。
第一判断单元30判断燃气灶10是否点燃。一般地，家用的燃气灶10具有火柴杆尺寸的熄火保护装置，该装置装在使气体流出的喷孔旁边。该熄火保护装置检测正常点燃时的热量，并打开装在燃气灶10内的电磁阀(未图示)。优选地，第一判断单元30利用普通熄火保护装置判断电磁阀是否打开，并根据熄火保护装置检测的温度判断燃气灶10是否点燃。
第二判断单元40判断装在连接燃气灶10的气体管道上的中间阀20是否打开。在本发明中，中间阀20可以从能控制气体通道的多种阀中选择，例如电磁阀和球阀，而不是传统的简单旋塞阀(fuse cock valve)。此外，控制中间阀20的装置可以从多种阀控制设备中选择，例如扭矩能控制中间阀的直流电机和步进电机。优选地，中间阀20采用电磁阀，从而能根据从中间阀控制单元50接收的电信号进行通/断操作。
当第一判断单元30确定燃气灶10没有点燃，并且第二判断单元40确定中间阀20打开时，中间阀控制单元50完全关闭中间阀20，从而切断供应到燃气灶10的气体。
当第一判断单元30确定燃气灶点燃，并且第二判断单元40确定中间阀20关闭时，优选地，中间阀控制单元50打开中间阀20，为燃气灶10供应气体。在这种情况下，当燃气灶10的点火装置打开时，在特定循环中产生点燃气体的火焰，并且熄火保护装置的温度由于产生的火焰而升高。当熄火保护装置的温度升高到超过预定值时，电磁阀(未图示，下面为了与用作中间阀的电磁阀区分，将之称为“器具阀”)打开。通过使用这种原理，优选地，中间阀控制单元50在熄火保护装置的温度升高到超过预定值或器具阀打开时，打开中间阀。
通过这种方法，甚至用户无论何时使用燃气灶10时没有打开/关闭中间阀，中间阀控制单元50都能通过根据燃气灶10是否打开而自动打开/关闭中间阀20，从而防止气体泄漏。
本发明的防气体泄漏系统100中包括的流量测量传感器60装在燃气灶10与中间阀20之间的管道上，并测量流入燃气灶10的气体流速。在这种情况下，优选地，流量测量传感器60是采用宽4mm长6mm的MEMS(微机电系统)的加热型气流测量传感器。
但是，本发明中称为“流量测量传感器”的装置并不限于加热型气流测量传感器，而是可以包括一般称为“流量计”以及测量流速的所有种类传感器的一个宽范围装置。应该理解的是，上述流量测量装置的例子并不限制本发明的范围，参考图2a和2b描述的流量测量传感器仅是用于解释本发明的一个优选实施方式。
图2a表示在图1的防气体泄漏系统100中使用的加热型气流测量传感器的一个例子。图2b是图2a的加热型气流测量传感器沿线A-A’的剖视图。
参看图2a和2b，加热型流量测量传感器60包括硅或类似物的半导体基底61，构成阻挡膜的电绝缘膜69a，在电绝缘膜69a上形成的上游加热电阻62a和下游加热电阻62b，检测加热电阻62a和62b的温度的温度测量电阻63，形成在基底61前端用于检测空气温度的空气温度测量电阻64，将信号从加热型气流测量传感器60传输到外部电路的端子电极68a、68b、68c、68d、68e、68f和68g，将电阻62a、62b、63和64与端子电极68a、68b、68c、68d、68e、68f和68g连接的连线单元67a、67b、67c、67d、67e、67f和67g以及保护电阻62a、62b、63和64的电绝缘膜69b。这里，电阻62a、62b、63和64是由掺杂杂质的硅(Si)半导体薄膜制成的，并且通过重掺杂形成的，从而使硅半导体薄膜的电阻率小于8×10-4Ωcm。
在根据本发明的防气体泄漏系统100中使用的加热型气流测量传感器60的工作原理如下。
一对上游和下游加热电阻62a和62b电连接并直接连接。接头(中心抽头)D通过输出电极67f连接到端子电极68。当加热(间接加热)电流流过与空腔66热隔离的上述绝缘膜69a上形成的这对加热电阻62a和62b时，检测加热电阻62a和62b温度的温度测量电阻63的温度增大了预定数值，超过显示空气温度的空气温度测量电阻64的温度。
通过对比加热电阻62a和62b的温度与温度测量电阻63的温度检测气流方向。即，当没有气流并且不显示任何温度差时，加热电阻62a和62b的温度与温度测量电阻63的温度相同。同时，设置在气流方向上游侧的加热电阻62a由于气流而受到比设置在下游方向的加热电阻62b大的冷却作用。并且，由于加热电阻62a和62b是串联的，流过的加热电流相同而产生相同的热量，因此上游加热电阻62a的温度低于下游加热电阻62b的温度。同时，当气流从图示方向变成相反方向(逆向)时，下游加热电阻62b的温度变得低于上游加热电阻62a的温度。因此，可以通过对比加热电阻62a和62b的温度(电阻值)检测气流方向。并且，由于温度测量电阻63的温度比空气温度测量电阻64的温度高预定值，因此基于流过加热电阻62a和62b的加热(间接加热)电流值进行气流测量。通过这种方法，可以检测气流方向和气流速率。并且，由于这种MEMS加热型气流测量传感器60甚至能检测微量的气流，因此将其应用到本发明的防气体泄漏系统100中，并起到检测低水平气体泄漏的作用。
当根据本发明的防气体泄漏系统100具有另外的流量测量传感器60时，优选地，当第一判断单元30确定燃气灶10未点燃，并且流量测量传感器60检测到气体流入燃气灶10时，中间阀控制单元50关闭中间阀20。用流量测量传感器60测量流入燃气灶10的气体流速。
优选地，根据本发明的防气体泄漏系统100具有警报装置70，当在第一判断单元30确定燃气灶10未点燃并且第二判断单元40确定中间阀20关闭时，产生警报声音。
因此，在燃气灶10的点火装置关闭并且中间阀20关闭时，可以预先检测由于中间阀20的磨损而造成的气体泄漏。这允许用户采取恰当措施，例如更换中间阀20。
即使传感器未装在外部管道中，而仅装在内部管道中，如同上述实施方式所示一样，传感器也可以为检测气体压力的压力传感器，或者检测气体泄漏的管道泄漏探测器，或者类似的装置，以及上述的流量测量传感器60。
此外，对于流量测量传感器60的安装位置，此实施方式已经实施为传感器60装在燃气灶10和中间阀20之间的管道上，但传感器60也可以装在中间阀20和气体供应源之间的管道上，其中气体供应源例如是室外气罐或气体供应商的气体供应。另外，流量测量传感器60可以同时装在燃气灶10和中间阀20之间的管道上以及中间阀20和气体供应源之间的管道上。
此外，本发明提供一种在突然出现气体泄漏时测量流速和压力并关闭中间阀20的方法。即，通过基于为正常工作的燃气灶10提供的最大气体体积，设置流量测量传感器60检测的流速的临界值。当流量测量传感器60测量的流速超过临界流速时，可以确定由于中间阀20和燃气灶10之间的管道损坏、燃气灶10损坏等原因造成气体快速泄漏。因此，当检测的流速超过上述设置的临界值时，关闭中间阀20。
此时，当使用压力传感器而不是流量测量传感器60时，一般使用的方法是，基于燃气灶10正常工作的压力设置临界压力；并且当检测的压力低于临界值时确定为气体泄漏。
图3a到3c是示意性表示本发明防气体泄漏系统另一个实施方式的框架和视图。在此实施方式中，如图3a所示，第一检测传感器162装在中间阀20和燃气器具(图中以燃气灶为例)之间的气体通道上，第二检测传感器161装在中间阀20和气体供应源之间的气体通道上，气体供应源例如是室外气罐(例如，气体供应商的气体供应)。此时，第一判断单元30和第二判断单元40分别基于第一检测传感器162和第二检测传感器161的检测结果判断燃气器具的点燃状态以及中间阀20的打开或关闭状态。
在此实施方式中，防气体泄漏系统具有与图1所示相同的基本结构，但两个检测传感器161和162分别装在中间阀20的入口侧和出口侧，替代图1的流量测量传感器60。
如图3c所示，燃气灶10通过管道181和182连接到气体供应源，例如气体供应商的气体供应或室外气罐。中间阀20装在两个管道的半途位置，即外部管道181和内部管道182；并且器具阀11装在处于内部管道182末端的燃气灶10的气体入口侧。
当流量测量传感器60仅装在内部管道182中时，像前面的实施方式一样，使用流量测量传感器60检测器具阀11的打开或关闭状态，由此，中间阀控制单元50打开或关闭中间阀20。但是，当检测传感器161和162装在中间阀50的两侧时，可以按以下方式控制打开和关闭中间阀20。
当中间阀20和器具阀11都关闭时，检测传感器161和162检测到没有压力变化的状态(或者压力高于预定值的状态)，或者没有流速变化的状态。在这种状态下，当器具阀11打开时，第二检测传感器161检测到压力变化(或者压力下降到预定值以下的状态)，或者内部管道182中的流速变化。(此时，当第二检测传感器161是压力传感器时，它将检测到压力下降；或者当第二检测传感器161是流量测量传感器时，它将通过与上述实施方式的流量测量传感器60相同的原理确定流速)。
因此，通过上述程序，第一判断单元30检测器具阀11打开，相应地中间阀控制单元50打开中间阀20。另一方面，可以仅在第二检测传感器161检测到压力变化或流速变化，并且同时第一检测传感器162未检测到任何压力变化或流速变化时，打开中间阀20。
在这种状态下，当器具阀11关闭时，第一检测传感器162检测压力变化(或者压力高于预定值的状态)或者流速变化。(此时，当第一检测传感器162是压力传感器时，它将检测压力增大或压力值；或者当第一检测传感器162是流量测量传感器时，它将通过与上述实施方式的流量测量传感器60相同的原理确定流速)。
当检测到这种结果时，中间阀控制单元50关闭中间阀20。执行中间阀20的关闭可以根据第一检测传感器162的检测结果，或者基于第二检测传感器161的检测结果，或者还可以同时根据第一检测传感器162和第二检测传感器161的检测结果。
在第一检测传感器162和第二检测传感器161都为压力传感器时，也可以通过使用这两个压力传感器作为单差动传感器(single diffrential sensor)来控制中间阀20。换句话说，当器具阀11在初始状态打开时(此时中间阀20和器具阀11都关闭)，外部管道181中的压力不变，而内部管道182的压力减小。因此，当管道181和管道182之间存在压差时，差动传感器检测到这个压差。因此，中间阀控制单元50判断器具阀11打开，中间阀20关闭，因此打开中间阀20。而且，当器具阀11在此状态关闭时(此时，中间阀20和器具阀11打开)，压力将升高，同时不存在压差。因此，构成差动传感器的两个检测传感器161和162检测到器具阀11关闭并且中间阀20打开，因此中间阀控制单元50关闭中间阀20。
当按这种方式使用两个检测传感器161和162时，其优点是可以更加精确地控制打开和关闭中间阀20。
在此实施方式中，像上述实施方式的修改例一样，当第二检测传感器161检测的流速超过临界流速或者第二检测传感器161检测的压力小于临界压力时，确定由于内部管道182损坏或类似原因造成气体快速泄漏，因此关闭中间阀20。
优选地，每个检测传感器可以是能测量管道中气体流量的流量测量传感器，能检测管道中压力的压力传感器，或者能检测管道气体泄漏的管道泄漏探测器。在本发明中，流量测量传感器、压力传感器或管道泄漏探测器可以插入管道中，或者可以集成在管道上，或者可以装在管道外侧，或者可以设计成一个单元，将传感器或管道泄漏探测器装在其中，并具有直接连接管道的相反连接管。当传感器或管道泄漏探测器设计成一个单元时，可以将该单元制作成，通过改变相反连接管的直径和长度，可使该单元更加容易检验气体流速的变化。
在此实施方式中，两个检测传感器可以设计成两个压力传感器或者两个差压传感器，或者一个流量测量传感器，或者一个差压传感器，或者一个压力传感器。因此，根据用作两个检测传感器的一个或两个传感器，通过多种方法对比在图3c的中间阀20的气体入口侧A和气体出口B检测的压力或流速可以控制中间阀20的打开和关闭，这将在下面描述。在下面的方法中，优选地，当一个传感器用作两个检测传感器时，在中间阀的气体入口侧设置压力调节器或压力调节罐。
首先，当两个压力传感器或两个差压传感器用作两个检测传感器时，根据两个压力传感器或两个差压传感器检测的压力对比结果，中间阀的打开和关闭控制如下。即，控制上述情况下中间阀的打开和关闭，将点燃燃气器具的最小压差PC预定为初始值，从而当气体出口侧B的压力PB小于气体入口侧A的压力PA时，即PA＞PB，打开中间阀；当气体入口侧和气体出口侧的压差PA-PB小于点燃燃气器具(燃气灶)的预定最小压差PC时，即PA-PB＜PC，关闭中间阀。打开中间阀的操作执行如下当中间阀处于初始状态或者保持在其关闭状态时，气体入口侧与气体出口侧的流速没有变化，从而在气体入口侧和气体出口侧测量的压力彼此相等，即PA＝PB。当上述状态的燃气灶工作时，气体出口侧B的压力瞬时减小到接近零，从而提供打开中间阀的条件PA＞PB。因此，中间阀打开。在上述状态下，上述气体出口侧压力的快速减小是由以下事实必然造成的当燃气灶工作时，燃气灶以非常高的速度从气体出口侧B抽吸空气和气体。气体出口侧B的气体速度快速增大导致气体出口侧气体压力的快速减小。
其次，当一个流量测量传感器用作两个检测传感器时，根据中间阀气体出口侧B的流速QB的检测结果，打开和关闭中间阀的控制如下。即，控制上述情况下中间阀的打开和关闭，从而当气体出口侧B测量的流速QB等于或高于点燃燃气灶的预定最小流速QC时，即QB≥QC，中间阀打开；当流速QB小于预定最小流速QC时，即QB＜QC，中间阀关闭。
打开中间阀的操作执行如下。在将点燃燃气灶的最小流速QC预定为基准值的条件下，执行气体出口侧的流速测量以及打开和关闭中间阀的控制。当中间阀处于其初始状态或保持在其关闭状态时，在气体出口侧B没有气体流动，从而在气体出口侧B测量的流速QB接近零。当上述状态的燃气灶工作时，在气体出口侧B测量的流速QB(Q＝AV，其中Q是流体流速，A是流体流过管道的截面积，V是流体速度)由于抽入燃气灶的气体速度而增大。这样，形成打开中间阀的条件QB≥QC，从而打开中间阀。关闭中间阀的操作执行如下。当燃气灶的工作停止时，停止燃气灶的气体供应，使气体逐渐集中在燃气灶周围的位置。当燃气灶停止工作之后的预定时间过去时，气体出口侧B的流速QB变成小于点燃燃气灶的预定最小流速QC，即QB＜QC，因此中间阀关闭。
第三，当一个差压传感器用作两个检测传感器时，按照与使用两个压力传感器或者两个差压传感器作为两个检测传感器的例子所描述的相同方式，根据气体入口侧和气体出口侧测量的压力对比结果，将打开中间阀的气体入口侧与气体出口侧的压差预定为临界值PT，并将点燃燃气器具(燃气灶)的最小压差PC预定为关闭中间阀的基准值，控制中间阀的打开和关闭。即，当气体入口侧A的压力PA和气体出口侧B的压力PB之差PA-PB等于或大于预定临界值PT时，即PA-PB≥PT，中间阀打开。但是，当压差PA-PB等于或小于点燃燃气灶的预定最小压差PC时，即PA-PB≤PC，关闭中间阀。
第四，当一个压力传感器用作两个检测传感器时，根据在气体入口侧A的压力保持不变的条件下、在气体出口侧B安装的压力传感器测量的压力变化，控制中间阀打开和关闭。当气体入口侧A的压力保持不变时，气体出口侧B的流速在燃气灶工作之前没有变化。因此，在上述状态下气体出口侧B的压力PB保持等于入口气体压力，入口气体压力是气体入口侧A的压力PA，即PA＝PB。当上述状态的燃气灶工作时，气体出口侧B的压力PB快速下降到小于入口气体压力，因为气体流入燃气灶，从而中间阀打开。关闭中间阀的操作执行如下。当燃气灶停止工作时，气体出口侧B的压力PB保持为入口气体压力，因为在预定时间过去后气体出口侧的流速没有变化。因此，关闭中间阀。在此实施方式中，可以根据气体入口侧与气体出口侧之间的压差与点燃燃气灶的预定最小压差PC的对比结果，控制中间阀的打开和关闭。实际上，使用气体供应商供应的LNG或LPG的家庭入口气体压力不是不变的，而是变化的，从而在上述控制中间阀打开和关闭的方法中，需要在气体入口侧设置压力调节器或压力调节罐以保持入口气体压力不变。
如上所述，当使用点燃燃气器具的预定最小压差PC控制打开和关闭中间阀时，可以根据多种变量改变最小压差PC，例如单元的直径、燃气器具的型号以及两个压力传感器之间的工作允差之差。因此，优选地考虑上述变量来确定最小压差PC。例如，当使用气体供应商提供的LNG时，最小压差PC可以预定为0-30mmAg范围的数值。
此外，在上述方法中使用的压力传感器的压力测量能力，优选地根据供应到燃气器具的气体性质和气体入口压力而定。例如，当供应到燃气器具的气体入口压力在200-300mmAg范围时，最优选地使用压力测量能力为0-300mmAg的压力传感器。但是，应该理解的是，如果压力测量能力为0-10kg/cm2的其它压力传感器能测量气体压力200-300mmAg，就可以使用0-10kg/cm2的压力传感器。
根据本发明的防气体泄漏系统100可以设计成将警报装置70产生的警报信号传送到中央管理系统200，其一个实施方式表示在图4中。
参看附图，中央管理系统200连接分别装在多个房间的防气体泄漏系统100。这里，中央管理系统200具有警报接收单元210和显示器220。
警报信号接收单元210连接到分别装在多个房间的警报装置70，并接收从至少一个警报装置70发出的警报信号。
显示器220在从警报信号接收单元210接收到警报信号时显示相应房间的位置。优选地，各个房间的警报装置70发出的警报信号彼此不同，因此显示器220能实时显示各个房间的位置。并且，优选地，在显示器220上显示警报信号发送位置，使管理中央管理系统200的管理员容易察觉到。图5表示在显示器220上显示的警报信号发送位置的一个例子。优选地，泄漏气体的房间位置显示成与未泄漏气体的房间位置形成对照的颜色。
图6是表示使用本发明防气体泄漏系统的防气体泄漏方法的流程图。下面将参考
根据本发明的防气体泄漏系统的操作。
防气体泄漏系统100的第一判断单元30判断燃气灶10是否点燃(S601)。通过第一判断单元30判断燃气灶10是否点燃的方法如上所述。
当第一判断单元30确定燃气灶10未点燃时(S603)，装在燃气灶10和中间阀20之间的气体管道上的流量测量传感器60判断气体是否流入燃气灶10(S605)。加热型气流测量传感器用作检测微小气体流速的流量测量传感器。流入气体的流速大小没有关系。
一旦流量测量传感器60检测到流入燃气灶10的气体，则第二判断单元40判断中间阀20是否打开(S607)。
当第二判断单元40确定中间阀20关闭时，警报装置70确定由于中间阀20的磨损存在微量气体泄漏，并产生警报信号(S611)。
由此，防气体泄漏系统100的用户可以在早期察觉到由于中间阀20磨损造成的气体泄漏，从而能采取恰当措施，例如立即更换中间阀20，从而防止气体爆炸产生的火灾。
根据本发明的防气体泄漏系统100可以连接到设置在公寓房、出租房、多户家庭使用的楼等的管理室。在这种情况下，优选地，警报装置70发出的警报信号传送到中央管理系统200的警报信号接收单元210(S613)。
当中央管理系统200的警报信号接收单元210从分别装在多个房间的至少一个警报装置70接收警报信号时，它将接收的警报信号传送到显示器220，显示发出警报信号的房间位置(S615)。
因此，当中间阀20老化造成气体泄漏时，中央管理系统200的管理员甚至在相应房间的居民未能立即采取措施的情况下，也能采取适当措施，从而防止气体爆炸产生的火灾。
当燃气灶10未被点燃但流量测量传感器60检测到气体流动时，当第二判断单元40判断中间阀20打开时，中间阀控制单元50关闭中间阀20，从而切断流入燃气灶10的气体(S617)。
因此，当用户结束使用燃气灶10而熄灭燃气灶10时，防气体泄漏装置100将自动关闭中间阀20，以切断流入燃气灶10的气体供应。
当燃气灶10未被点燃并且流量测量传感器60确定没有气体流入燃气灶10时，第二判断单元40确定中间阀20是否打开(S619)。
当第二判断单元40确定中间阀20打开时(S621)，中间阀控制单元50能通过关闭中间阀20(S623)防止气体泄漏的危险。当第二判断单元40确定中间阀20关闭时，这确认了一个安全状态，因此中间阀保持在关闭状态(S625)。
当第一判断单元30判断燃气灶10点燃时(S603)，第二判断单元40判断中间阀20是否打开(S629)。
当第二判断单元40确定中间阀20打开时(S631)，中间阀控制单元50确定用户正在使用燃气灶10，因此保持中间阀20处于打开状态(S625)。
当确定燃气灶10点燃(S603)并且中间阀20关闭(S631)时，中间阀控制单元50确定用户想要使用燃气灶10并适当升高灭火安全装置的温度，从而打开中间阀20(S633)。
因此，即使用户无论何时使用燃气灶10时不打开中间阀20，中间阀20也自动打开，从而增大用户的便利。
图7a和7b是表示本发明防气体泄漏系统另外实施方式的框图，其中增加了外部传感器260。在图7a的实施方式中，防气体泄漏系统具有与图1所示相同的基本结构，但额外提供的外部传感器除外。在图7b的实施方式中，防气体泄漏系统具有与图3a所示相同的基本结构，但额外提供的外部传感器除外。
在此实施方式中额外提供的外部传感器260装在安装燃气灶10的房间的预定位置并检测气体泄漏。这种传感器的位置要考虑所供应气体的类型。更具体地，如果供应的气体比空气轻，则传感器装在天花板附近区域；或者如果气体比空气重，则传感器装在地板附近区域。
外部传感器260的检测结构传递到中间阀控制单元50。中间阀控制单元50在外部传感器260发出气体泄漏检测信号时关闭中间阀20。因此，当由于食物过度沸腾熄灭燃气器具的火焰造成气体泄漏时，中间阀20关闭以停止气体供应。
在上述实施方式中，虽然已经描述了燃气灶，但根据本发明的防气体泄漏系统并不限于此，而是可以应用于多种燃气器具，例如煤气炉、燃气锅炉等。
在本发明中，“中间阀”直接装在提供气体供应通道的管道区，电磁阀用于执行自动打开和关闭操作。除此方法之外，还包括一种方法，其中通过在旋塞阀的打开和关闭杠杆上安装电机，并且为利用传统中间阀(旋塞阀)的优点，仅将一个传感器插入旋塞阀而无需对旋塞阀做大的改动，即可电气打开和关闭手动旋塞阀。该方法的一个实施方式表示在图8到10中。
参看图8到10，传统中间阀320装在作为外部管道的气体钢管181与作为内部管道的橡胶软管182之间，并且传感器370装在橡胶软管182与中间阀320相邻的区域。传感器370执行如上所述的功能。
中间阀320装有电机操作的杠杆装置350。电机操作的杠杆装置350包括主体355、装在主体355上的杠杆351、装在主体355内并可旋转地驱动杠杆351的电机(未图示)、装在主体355内并驱动电机的驱动控制单元(未图示)以及形成为显示板的显示单元355，例如LCD或类似装置。
置于中间阀320上的主体355，通过固定框架固定在中间阀320上。在这种状态下，杠杆352连接到中间阀320。因此，当主体355内的驱动控制单元驱动电机时，杠杆351转动，以驱动中间阀320转动。通过外部操作自动打开和关闭手动旋钮型中间阀也是可以的。
显示单元352显示中间阀320当前是否打开。该显示单元353的显示方法包括使用字符的显示方法，使用图像显示中间阀320是否打开的方法，等等。并且，除了显示中间阀320是否打开以外，显示单元353还可以显示传感器370测量的压力。
当中间阀320不是由电机直接驱动时，可以通过在中间阀320上安装这种电机操作的杠杆装置350实现电气打开和关闭。因此，本发明容易应用于具有手动操作型中间阀的传统燃气器具中。
根据本发明，当由于中间阀老化造成气体泄漏时，由于所述防气体泄漏系统能实时检测气体泄漏，因此所述防气体泄漏系统能防止气体爆炸造成的火灾。
此外，根据本发明，根据燃气器具是否使用，能够自动打开或关闭中间阀，从而减少了用户每次使用时必须打开/关闭中间阀的不方便。
虽然参考其优选的实施方式描述了本发明，但应该理解的是，本发明并不限于所述的实施方式或结构。相反，本发明涵盖各种修改和类似的设置，而这对于本领域一般技术人员是显而易见的。因此，权利要求的范围应与最宽广的解释一致，因此包括所有这些修改和类似设置。
权利要求
1.一种防气体泄漏系统，包括第一判断单元，用于判断燃气器具是否点燃；第二判断单元，用于判断装在通向燃气器具的气体通道上的中间阀是否打开；以及中间阀控制单元，用于在第一判断单元确定燃气器具未点燃并且第二判断单元确定中间阀打开时，关闭中间阀。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当第一判断单元确定燃气器具点燃并且第二判断单元确定中间阀关闭时，中间阀控制单元打开中间阀。
3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括流量测量传感器，所述流量测量传感器装在燃气器具和中间阀之间的气体通道上，用于测量流入燃气器具的气体流速，其中当第一判断单元确定燃气器具未点燃并且流量测量传感器检测到气体流入燃气器具时，中间阀控制单元关闭中间阀。
4.根据权利要求3所述的系统，还包括警报装置，用于当第一判断单元确定燃气器具未点燃，第二判断单元确定中间阀关闭，并且流量测量传感器检测到气体流入燃气器具时，产生特定的警报信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述流量测量传感器是采用微机电系统的加热型气流测量传感器。
6.根据权利要求4所述的系统，还包括与分别装在多个房间内的警报装置连接的接收单元，用于接收至少一个警报装置发出的警报信号；以及显示器，用于当接收单元收到警报信号时显示相应房间的位置。
7.根据权利要求1或2所述的系统，还包括第一检测传感器，所述第一检测传感器装在中间阀和燃气器具之间的气体通道上；以及第二检测传感器，所述第二检测传感器装在中间阀和特定气体供应源之间的气体通道上，其中所述第一判断单元和第二判断单元根据第一检测传感器和第二检测传感器分别检测的结果，或者根据第一检测传感器和第二检测传感器共同检测的结果，判断燃气器具是否点燃以及中间阀是否打开。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一检测传感器和第二检测传感器中的每一个包括流量测量传感器、压力传感器或管道泄漏探测器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一判断单元根据第一检测传感器检测的压力测量值、压力变化或流速变化，判断燃气器具是否点燃，以及所述第二判断单元根据第二检测传感器检测的压力测量值、压力变化或流速变化，判断中间阀是否打开。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，当流量测量传感器检测到流速高于预定临界值，或者压力传感器检测到压力小于预定临界值时，中间阀控制单元关闭中间阀。
11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一检测传感器和第二检测传感器设计成压力传感器或差压传感器，用于分别检测中间阀的气体入口侧和气体出口侧的压力，以及所述中间阀控制单元将中间阀的气体入口侧和气体出口侧检测的压力彼此对比，并控制中间阀，从而当气体出口侧的压力低于气体入口侧的压力时，打开中间阀。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述中间阀控制单元控制中间阀，从而当气体入口侧与气体出口侧的压差小于点燃燃气器具的最小压差时，关闭中间阀。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一检测传感器和第二检测传感器分别连接到中间阀的相对两侧，中间阀设计成气体入口侧和气体出口侧具有不同直径的单元。
14.根据权利要求1或2所述的系统，还包括差压传感器或压力传感器，所述差压传感器或压力传感器装在燃气器具和中间阀之间的气体通道上，并测量中间阀的气体出口侧的压力变化，其中所述中间阀控制单元控制中间阀，从而当差压传感器测量的压力低于气体入口侧的基准压力时，打开中间阀。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述中间阀控制单元控制中间阀，从而当差压传感器测量的压力与气体入口侧的基准压力之差小于点燃燃气器具的最小压差时，关闭中间阀。
16.根据权利要求14所述的系统，还包括压力调节器或压力调节罐，所述压力调节器或压力调节罐装在中间阀和特定气体供应源之间的气体通道上，用于调节中间阀的气体入口侧的压力，从而使气体入口侧的压力保持不变。
17.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一检测传感器包括测量气体流速的流量测量传感器，并且所述中间阀控制单元控制中间阀，从而当流量测量传感器测量的气体流速大于点燃燃气器具的最小气体流速时，打开中间阀，并且，当流量测量传感器测量的气体流速等于或小于点燃燃气器具的最小气体流速时，关闭中间阀。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括外部传感器，所述外部传感器装在燃气器具周围的预定位置并用于检测气体，其中当外部传感器发出气体泄漏检测信号时，关闭中间阀。
19.根据权利要求1所述的系统，还包括电机操作杠杆装置，所述电机操作杠杆装置装在中间阀上，用于电气控制中间阀的打开和关闭，其中所述中间阀控制单元通过驱动电机操作杠杆装置来控制中间阀的打开和关闭。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述电机操作杠杆装置包括装在中间阀上的主体；装在主体上并连接到中间阀的杠杆；以及通过驱动杠杆从而驱动连接杠杆的中间阀的电机。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述电机操作杠杆装置还包括装在主体上用于显示中间阀是否打开的显示单元。
22.一种防气体泄漏方法，包括以下步骤(a)判断燃气器具是否点燃；(b)判断装在通向燃气器具的气体通道上的中间阀是否打开；以及(c)当在步骤(a)确定燃气器具未点燃并且在步骤(b)确定中间阀打开时，关闭中间阀。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤(d)测量从燃气器具和中间阀之间的气体通道流入燃气器具的气体流速；以及(e)当在步骤(a)确定燃气器具未点燃并且在步骤(d)确定气体流入燃气器具时，关闭中间阀。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括以下步骤(f)当在步骤(a)确定燃气器具未点燃，在步骤(b)确定中间阀关闭，并且在步骤(d)测量出流入燃气器具的气体流速时，产生特定的警报信号。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括以下步骤(g)接收从分别装在多个房间中的多个警报装置中的至少一个警报装置发出的警报信号；以及(h)当在步骤(g)收到警报信号时，显示相应房间的位置。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，根据在中间阀和燃气器具之间的气体通道中检测的压力测量值、压力变化或流速变化，在步骤(a)中判断燃气器具是否点燃，以及根据在中间阀和预定气体供应源之间的气体通道中检测的压力测量值、压力变化或流速变化，在步骤(b)中判断中间阀是否打开。
27.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤(i)判断中间阀和燃气器具之间的气体通道中的流速是否大于预定临界流速，或者判断中间阀和燃气器具之间的气体通道中的压力是否小于预定临界压力；以及(j)当确定流速大于预定临界流速，或者确定压力小于预定临界压力时，关闭中间阀。
28.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤(k)判断在燃气器具周围的预定位置是否检测到气体；以及(l)当在步骤(k)检测到气体时关闭中间阀。
全文摘要
一种防气体泄漏系统，包括第一判断单元，用于判断燃气器具是否点燃；第二判断单元，用于判断装在通向燃气器具的气体通道中的中间阀是否打开；以及中间阀控制单元，用于在第一判断单元确定燃气器具未点燃并且第二判断单元确定中间阀打开时，关闭中间阀。在燃气器具和中间阀之间的管道以及在中间阀和外部气体供应源之间的管道中装有检测传感器。根据燃气器具是否点燃可以提供自动打开和关闭的便利，并且由此减小由于执行打开和关闭操作时气体泄漏导致事故的危险。
文档编号F23N5/24GK1954348SQ200580015773
公开日2007年4月25日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年5月19日
发明者林钟秀 申请人:优曼莱克斯株式会社