用于电气安全的火尽电子元件、微电子火尽器装置和火尽机保护系统的制作方法

1.本发明属于电气安全技术领域，特别涉及了电子/电气设备内部热管理和火情预防的保护装置。


背景技术：

2.随着科技的进步和发展，人类与电的关系越来越紧密。早已成为日常的电子／电气设备也向着更高功效、更高能耗的方向进化。随之而来的设备的安全稳定运行问题也成为技术发展的瓶颈技术（如动力电池技术）。在传统安全技术领域，因各项技术限制，电安全和火安全技术相对独立、各成体系，没有很好地融合到 统一的安全体系。但从技术深层层面，这两个领域是紧密关联或者更甚是同源的。如果解决了电设备内部微观空间的安全问题、解决了隐藏其内部深处的电子元件 及构造物的热管理失控问题和电火花的问题，那将从根本上解决设备运行安全稳定问题和传统的电气火灾问题。
3.传统的火安全技术也都是从宏观层面展开的，即避而不谈内部微观空间和安全隐患源（也因技术所限），而是在事后，“内火、微火、初火”蔓延和扩大到外8 部空间，通过“体外”的第三方设备和装置进行被动的探测和补救，原本易控易治的“小火”早以进化成了危险凶狠的“大火”和“火灾”，错过了最佳的阻止 灾难发生的黄金时期。其后果和损失也不可估量、呈指数递增。
4.因此，需要从根本上颠覆传统的安全意识，把事后、被动、消防灭火的安全方案转换为事先、主动、设备热管理和火安全的进阶的安全方案。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了用于电气安全的火尽电子元件、微电子火尽器装置和火尽机保护系统。
6.为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：一种用于电气安全的火尽电子元件，设置于电子/电气设备内部重要部件或隐患结构的保护点处，包括通信模块、微处理器和火尽模块，所述火尽模块包括热能组件和消火组件，所述热能组件的控制端与微处理器连接，所述消火组件包括灭火单元，所述灭火单元由灭火微胶囊构成，所述灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述灭火微胶囊与热能组件的释热端充分接触；所述通信模块接收到报警信号并传送给微处理器，微处理器接收到报警信号后立即启动热能组件，热能组件通过热作用控制对灭火微胶囊的雾化-增压-汽化-喷射的循环开启，灭火微胶囊的温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的灭火物质，降温和/或熄火。
7.进一步地，所述灭火单元包括但不限于由灭火微胶囊经模压、铸塑、缠绕和/或涂布工艺制作成型，根据不同空间限制、功能要求工程设计具有不同的形状、大小和容量，并通过粘合、涂布、机械件和/或封装的方式安装集成到相应元件上；所述灭火微胶囊为具有
胶囊结构的纳米或微米级别固态微颗粒；所述温感外壳采用单层、多层或复合结构，温感外壳的成分为有机材料、无机材料、复合材料或高分子材料及其复合物，具有稳定的结构和性能；所述灭火物质的质量分数为70%以上，包括至少一种在热作用下发生相变并易汽化的灭火和/或冷却的物质。
8.进一步地，所述热能组件通过包括但不限于电能、化学能的能量形式转化为热能；所述消火组件还包括但不限于用于固定、密封、调压、导流等辅助机构。
9.一种用于电气安全的微电子火尽器装置，包括设置于电子/电气设备内部重要部件或隐患结构的保护点处的一对发射端和接收端；所述发射端包括发射端微处理器以及分别与之连接的源信号探测器和发射端无线通信模块，所述源信号探测器监测保护点处的危险信号；所述接收端包括芯片单元和火尽模块，所述芯片单元包括接收端微处理器以及分别与之连接的接收端无线通信模块、电路保护模块和报警保护模块，所述接收端无线通信模块与前述发射端无线通信模块建立无线通信，所述电路保护模块与设备的主电路连接，所述报警保护模块接入设备控制台和/或公共的消防网络；所述火尽模块包括热能组件和消火组件，所述热能组件的控制端与接收端微处理器连接，所述消火组件包括一级灭火单元，所述一级灭火单元由灭火微胶囊构成，所述灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述一级灭火单元与热能组件的释热端充分接触；源信号探测器实时采集危险信号并传送给发射端微处理器，发射端微处理器将接收到的危险信号处理转化为危险信号值，当危险信号值超出预警值t1时，发射端微处理器通过发射端无线通信模块向对应的接收端发送报警信号，接收端微处理器通过接收端无线通信模块接收到报警信号后，分别向电路保护模块和报警保护模块发送控制信号，驱动电路保护模块切断设备的主电路、报警保护模块向设备控制台和/或公共的消防网络发出一级预警信号，同时接收端微处理器驱动热能组件迅速向一级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的灭火物质，降温和／或熄火。
10.进一步地，所述接收端还包括与接收端微处理器连接的环境信号探测器，所述消火组件还包括二级灭火单元，所述二级灭火单元由灭火微胶囊构成，二级灭火单元与热能组件的释热端充分接触，该灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述二级灭火单元中灭火物质的有效含量、强度和效能均高于前述一级灭火单元；所述环境信号探测器实时采集整机设备内部环境的危险信号并传送给接收端微处理器，接收端微处理器将该危险信号处理转化为危险信号值，当该危险信号值超过预警值t2时，或者接收到某保护点处在连续时间t内重复出现的报警信号时，接收端微处理器控制报警保护模块向设备控制台和/或公共的消防网络发出二级预警信号，同时驱动热能组件迅速向二级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，通过喷射过量的内载的灭火物质，切断外部的氧气进入和对内部空间形成浸渍式保护气体环境，进一步对内部空间及结构物进行降温和窒息保护，阻断内火的复发或蔓延，确保电子／电气设备的安全。
11.进一步地，所述危险信号值包括但不限于危险信号的强度或变化率；所述预警值t1、t2以及连续时间t分别根据安全要求设定。
12.进一步地，当危险信号的类型为温度信号时，所述预警值t1、t2的取值范围为80-300℃；所述连续时间t=3-5min。
13.进一步地，所述危险信号包括但不限于温度信号或者火灾信号；所述源信号探测
器和环境信号探测器包括但不限于不同形式、不同原理的温度探测器、温度传感器和火灾探测器。
14.进一步地，所述接收端还包括磁吸组件，所述磁吸组件设有强磁力配对单元，与预先安装在设备内部保护点处的固定架通过强磁力吸附配对。
15.一种用于电气安全的火尽机保护系统，包括分布在电子/电气设备内部重要部件或隐患结构的保护点处的n个火尽推进器和设置于电子/电气设备内部易于监控整机设备内部空间环境的1个火尽增进器，其中n≥1，n的取值根据电子/电气设备内部空间大小和保护点的数目确定；所述火尽推进器包括一对发射端和接收端，发射端包括发射端微处理器以及分别与之连接的源信号探测器和发射端无线通信模块，所述源信号探测器监测保护点处的危险信号；所述接收端包括推进端芯片单元和推进端火尽模块，所述推进端芯片单元包括推进端微处理器以及与之连接的推进端无线通信模块，所述推进端无线通信模块与前述发射端无线通信模块建立无线通信；所述推进端火尽模块包括推进端热能组件和推进端消火组件，所述推进端热能组件的控制端与推进端微处理器连接，所述推进端消火组件包括一级灭火单元，所述一级灭火单元由灭火微胶囊构成，所述灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述一级灭火单元与推进端热能组件的释热端充分接触；所述火尽增进器包括增进端芯片单元和增进端火尽模块，所述增进端芯片单元包括中央处理器以及分别与之连接的增进端无线通信模块、环境信号探测器、电路保护模块和报警保护模块，所述增进端无线通信模块与前述各发射端无线通信模块建立无线通信，所述电路保护模块与设备的主电路连接，所述报警保护模块接入设备控制台和/或公共的消防网络；所述增进端火尽模块包括增进端热能组件和增进端消火组件，所述增进端热能组件的控制端与中央处理器连接，所述增进端消火组件包括二级灭火单元，所述二级灭火单元与增进端热能组件的释热端充分接触，所述二级灭火单元由灭火微胶囊构成，该灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述二级灭火单元中灭火物质的有效含量、强度和效能均高于前述一级灭火单元；各火尽推进器的发射端中的源信号探测器实时采集危险信号并传送给发射端微处理器，发射端微处理器将该危险信号处理转化为危险信号值，当危险信号值超出预警值t1时，发射端微处理器通过发射端无线通信模块向对应的接收端发送报警信号，推进端微处理器通过推进端无线通信模块接收到报警信号后，驱动推进端热能组件迅速向一级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的灭火物质，降温和／或熄火；同时，发射端微处理器通过发射端无线通信模块向中央处理器发送报警信号，中央处理器通过增进端无线通信模块接收到报警信号后，分别向电路保护模块和报警保护模块发送控制信号，驱动电路保护模块切断设备的主电路、报警保护模块向设备控制台和/或公共的消防网络发出一级预警信号；火尽增进器中的环境信号探测器实时采集整机设备内部环境的危险信号并传送给中央处理器，中央处理器将该危险信号处理转化为危险信号值，当该危险信号值超过预警值t2时，或者接收到某保护点处在连续时间t内重复出现的报警信号时，或者同时接收到两个及两个以上保护点处的报警信号时，中央处理器控制报警保护模块向设备控制台和/
或公共消防网络发出二级预警信号，同时中央处理器驱动增进端热能组件迅速向二级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，通过喷射过量的内载的灭火物质，切断外部的氧气的进入和对内部空间形成浸渍式保护气体环境，进一步对内部空间及结构物进行降温和窒息保护，阻断内火的复发或蔓延，确保电子／电气设备的安全。
16.采用上述技术方案带来的有益效果：本发明在极其有限的内结构空间，通过简单的元件接入和装置扩展，实现设备对自身内部件、内结构的自我监测（热监控、火监控）和自我防护（降温、熄火），从更根本的微观层面解决了电子／电气设备的热管理和电气安全的问题，更低成本、更低风险地把危险和隐患（热失控、内部件失火）遏制于根源和初始，把事故和灾难防范于未然。
附图说明
17.图1为实施例1的结构框图；图2为实施例2的结构框图；图3为实施例2的四层结构示意图；图4为实施例3中接收端的结构框图；图5为实施例4的结构框图；图6为实施例4中火尽推进器一级灭火流程图；图7为实施例4中火尽增进器二级灭火流程图。
具体实施方式
18.以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
19.本发明设计了用于电气安全的火尽电子元件、微电子火尽器装置和火尽机保护系统。
20.实施例1如图1所示，一种用于电气安全的火尽电子元件，设置于电子/电气设备内部重要部件或隐患结构的保护点处，包括通信模块、微处理器和火尽模块，所述火尽模块包括热能组件和消火组件，所述热能组件的控制端与微处理器连接，所述消火组件包括灭火单元，所述灭火单元由灭火微胶囊构成，所述灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述灭火微胶囊与热能组件的释热端充分接触；所述通信模块接收到报警信号并传送给微处理器，微处理器接收到报警信号后立即启动热能组件，热能组件通过热作用控制对灭火微胶囊的雾化-增压-汽化-喷射的循环开启，灭火微胶囊的温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的灭火物质，降温和/或熄火。
21.在本实施例中，所述灭火单元包括但不限于由灭火微胶囊经模压、铸塑、缠绕和/或涂布等工艺制作成型，根据不同空间限制、功能要求工程设计具有不同的形状、大小和容量，并通过粘合、涂布、机械件和/或封装等方式安装集成到相应元件上；所述灭火微胶囊为具有胶囊结构的纳米或微米级别固态微颗粒；所述温感外壳采用单层、多层或复合结构，温感外壳的成分为有机材料、无机材料、复合材料或高分子材料及其复合物，具有稳定的结构和性能；所述灭火物质的质量分数为70%以上，包括至少一种在热作用下发生相变并易汽化的灭火和/或冷却的物质。
22.在本实施例中，所述热能组件通过包括但不限于电能、化学能等能量形式转化为热能。所述灭火组件还包括但不限于用于固定、密封、调压、导向等辅助机构。
23.实施例2如图2-3所示，一种用于电气安全的微电子火尽器装置，包括设置于电子/电气设备内部重要部件或隐患结构的保护点处的一对发射端和接收端；所述发射端包括发射端微处理器以及分别与之连接的源信号探测器和发射端无线通信模块，所述源信号探测器监测保护点处的危险信号；所述接收端包括芯片单元和火尽模块，所述芯片单元包括接收端微处理器以及分别与之连接的接收端无线通信模块、电路保护模块和报警保护模块，所述接收端无线通信模块与前述发射端无线通信模块建立无线通信，所述电路保护模块与设备的主电路连接，所述报警保护模块接入设备控制台和/或公共的消防网络；所述火尽模块包括热能组件和消火组件，所述热能组件的控制端与接收端微处理器连接，所述消火组件包括一级灭火单元，所述一级灭火单元由灭火微胶囊构成，所述灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述一级灭火单元与热能组件的释热端充分接触；源信号探测器实时采集危险信号并传送给发射端微处理器，发射端微处理器将接收到的危险信号处理转化为危险信号值，当危险信号值超出预警值t1时，发射端微处理器通过发射端无线通信模块向对应的接收端发送报警信号，接收端微处理器通过接收端无线通信模块接收到报警信号后，分别向电路保护模块和报警保护模块发送控制信号，驱动电路保护模块切断设备的主电路、报警保护模块向设备控制台和/或公共的消防网络发出一级预警信号，同时接收端微处理器驱动热能组件迅速向一级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的灭火物质，降温和／或熄火。
24.在本实施例中，所述危险信号包括但不限于温度信号或者火灾信号；所述源信号探测器包括但不限于不同形式、不同原理的温度探测器、温度传感器和火灾探测器。
25.在本实施例中，所述危险信号值包括但不限于危险信号的强度或变化率；所述预警值t1、t2以及连续时间t分别根据安全要求设定。进一步地，当危险信号的类型为温度信号时，所述预警值t1、t2的取值范围为80-300℃；所述连续时间t=3-5min。
26.在本实施例中，所述接收端还包括磁吸组件，所述磁吸组件设有强磁力配对单元，与预先安装在设备内部保护点处的固定架通过强磁力吸附配对。
27.实施例3如图4所示，在实施例2的基础上，接收端还包括与接收端微处理器连接的环境信号探测器，所述消火组件还包括二级灭火单元，所述二级灭火单元由灭火微胶囊构成，二级灭火单元与热能组件的释热端充分接触，该灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述二级灭火单元中灭火物质的有效含量、强度和效能均高于前述一级灭火单元；所述环境信号探测器实时采集整机设备内部环境的危险信号并传送给接收端微处理器，接收端微处理器将该危险信号处理转化为危险信号值，当该危险信号值超过预警值t2时，或者接收到某保护点处在连续时间t内重复出现的报警信号时，接收端微处理器控制报警保护模块向设备控制台和/或公共的消防网络发出二级预警信号，同时驱动热能组件迅速向二级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，通过喷射过量的内载的灭火物质，切断外部的氧气进入和对内部空间形成浸渍式保护气体环境，进一步对内部空间及结构物进行降温和窒息保护，阻断内火的复发或蔓延，确保电子／电气
设备的安全。
28.在本实施例中，所述环境信号探测器包括但不限于不同形式、不同原理的温度探测器、温度传感器和火灾探测器。
29.实施例2适用于小体积的窄而半闭的空间。相比于实施例2，实施例3更适用于体积稍大的宽而闭合的空间。
30.实施例4如图5所示，在实施例2的基础上，将一对发射端和接收端扩展到n对发射端和接收端，得到n个火尽推进器，n的取值根据电子／电气设备内部空间大小和隐患点的数目确定。
31.同时增设了一个火尽增进器，将实施例2的接收端中的电路保护模块和报警保护模块从接收端中移植到火尽增进器中。火尽增进器包括增进端芯片单元和增进端火尽模块，所述增进端芯片单元包括中央处理器以及分别与之连接的增进端无线通信模块、环境信号探测器、电路保护模块和报警保护模块，所述增进端无线通信模块与前述各发射端无线通信模块建立无线通信，所述电路保护模块与设备的主电路连接，所述报警保护模块接入设备控制台和/或公共的消防网络；所述增进端火尽模块包括增进端热能组件和增进端消火组件，所述增进端热能组件的控制端与中央处理器连接，所述增进端消火组件包括二级灭火单元，所述二级灭火单元与增进端热能组件的释热端充分接触，所述二级灭火单元由灭火微胶囊构成，该灭火微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的灭火物质，所述二级灭火单元中灭火物质的有效含量、强度和效能均高于前述一级灭火单元。
32.本系统的工作过程如下：如图6所示，各火尽推进器的发射端中的源信号探测器实时采集危险信号并传送给发射端微处理器，发射端微处理器将该危险信号处理转化为危险信号值，当危险信号值超出预警值t1时，发射端微处理器通过发射端无线通信模块向对应的接收端发送报警信号，推进端微处理器通过推进端无线通信模块接收到报警信号后，驱动推进端热能组件迅速向一级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的灭火物质，降温和／或熄火；同时，发射端微处理器通过发射端无线通信模块向中央处理器发送报警信号，中央处理器通过增进端无线通信模块接收到报警信号后，分别向电路保护模块和报警保护模块发送控制信号，驱动电路保护模块切断设备的主电路、报警保护模块向设备控制台和/或公共的消防网络发出一级预警信号。
33.如图7所示，火尽增进器中的环境信号探测器实时采集整机设备内部环境的危险信号并传送给中央处理器，中央处理器将该危险信号处理转化为危险信号值，当该危险信号值超过预警值t2时，或者接收到某保护点处在连续时间t内重复出现的报警信号时，或者同时接收到两个及两个以上保护点处的报警信号时，中央处理器控制报警保护模块向设备控制台和/或公共消防网络发出二级预警信号，同时中央处理器驱动增进端热能组件迅速向二级灭火单元释放热能，温感外壳在热作用下激活并破裂，通过喷射过量的内载的灭火物质，切断外部的氧气的进入和对内部空间形成浸渍式保护气体环境，进一步对内部空间及结构物进行降温和窒息保护，阻断内火的复发或蔓延，确保电子／电气设备的安全。
34.实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。