CN105276270B - 利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法及构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法及构造，旨在利用文氏管(Venturi tube)原理让排风机的风速能够产生一负压，并凭借一具有较大作用面积的负压膜片来使此负压能够倍增后，间接控制比例阀的开度；当排风机风速增加并通过文氏管使负压依比例增加时，利用负压膜片以较大的面积比放大负压力量后，能够减小泄压腔的小阀塞泄压开度来反向提高背压膜片的背压，进而精确地反应排风机的风速来控制燃气比例阀的开度大小，特别是当燃气热水器发生风道严重阻塞时，还能因为无法产生风速及负压而使比例阀正确地关闭，亟具安全上的实用价值。

Description

利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法及构造

技术领域

本发明为一种供强制排风型燃气热水器所使用的比例阀，旨在利用排风机排风时的风速来产生负压，并依比例放大负压的力量来控制比例阀阀塞的开度，使二者之间能够精确地以比例正相关的方式同步增加或减少。

背景技术

燃气热水器是以燃气(瓦斯)作为原料来燃烧加热的常见居家设备，然而其运作时难免会有燃烧不完全而产生一氧化碳外溢的问题，此等安全上的隐忧使具有强制排风功能的燃气热水器越来越多人使用，尤其是阳台较为狭隘的社区型大楼，强制排风型燃气热水器几乎已成为住户安装时的首选。

所谓强制排风型燃气热水器顾名思义，是在燃气热水器内部设置一排风机，当燃气热水器开始燃烧时，排风机即同时运作，俾通过排风管将一氧化碳强制排放到户外。

理论上，燃气热水器燃烧时的燃气供应量越大，火焰越大、水温就越高，此时产生的一氧化碳就越多，反之则越少，因此排风机的排风量及风速最好能够随着燃气供应量以及火焰大小来调整，以避免有来不及排除一氧化碳，或者是风量太大致使加热效率变差、耗电量太大的问题。

上述可调式排风机理论上只需使用变频式马达驱动，并通过调整输出电源的脉波频宽调变(PWM)方式即可达成，例如CN 201320336341即为类似设计。然而如前所述，排风机的风量大小必须与火焰大小及燃气供应量同步，而前述CN 201320336341等现有技术，在设计上只是被动地侦测热水器运作时的热负荷来调整，并无法与燃气比例阀开度及燃气供应量达成同步。

在相关的背景技术中，中国台湾TWM450706、TW201418641A揭示了一种利用排风机风压来控制比例阀的技术，其方法是在排风机的气流流道上设置一旁通的导风管，该导风管直接连通于比例阀(瓦斯调节阀)的正压室，当排风机的转速增加时，利用增加的风压直接进入正压室中驱动比例阀的阀塞，让比例阀的阀塞开度增加，如此达成利用排风机转速控制瓦斯流量的目的，故其发明名称为“直压式热水器”。

上述现有技术“直压式热水器”虽然揭示了一种利用排风机同步控制比例阀的概念，然而经本发明人研究，该方法实务上显然无法实施。主要是因为该技术欲利用风压直接导入比例阀来与燃气供气压力对抗而开阀，但排风机的风压最多达到几百Pa(即hPa)，而封闭式的燃气管路内的燃气供气压力却达到几千Pa(kPa)，欲以此极弱的风压直接导入去直接驱动压力较大的燃气压，在实务上根本无法实现；换言之，该种以风压直接导入来依比例驱动的方式，显然不可能实施！

除了实用性上的问题以外，更重要的是该方法存在着安全上的重大缺失！众所周知，强制排风型燃气热水器的排风管出口都延伸至室外，时而会有诸如小鸟筑巢而致使风道阻塞的情事，然而该背景技术在排风机相同转速下，若风道略微被阻塞而使排风量减小时，风道内的风压(正压)反而会增加，致使比例阀的开度增加、燃气流量增大，而且阻塞越严重，风压就越大、燃气供应量及火焰就越大！

这种风道阻塞越严重、风压越大的情形，将导致燃气供应量及火焰不但不能减少，反而变相的更加越大，不但违背了以风压精确的控制燃气流量的设计初衷，而且在安全性上更是相当危险，特别是当风道被阻塞时，将致使燃气供应量增加、产生的一氧化碳量也增加，此现象不但与排风机应有效排除一氧化碳的设计初衷背道而驰，而且当燃气供应量增加而致使燃烧不完全而产生的一氧化碳浓度无法有效排除时，更容易造成安全上的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法及构造，旨在利用文氏管原理让排风机的风速能够产生一负压，并凭借一具有较大作用面积的负压膜片来使此负压能够倍增，则利用此倍增的负压力量间接地控制比例阀开度时，不但能够精确控制，而且当燃气热水器热发生风道阻塞的状况时，也可以正确地反应此负压变化而关闭比例阀，亟具安全上的实用价值。

为达成上述目的，本发明提供了一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法，该方法适用于强制排风型燃气热水器，是在排风机送风流道上设置一文氏管，该文氏管连通于一负压反应装置内的负压腔，该负压腔能够间接地控制一顶抵于比例阀塞的顶杆的背压膜片的移动距离；排风机产生的风速增加时，通过文氏管能够增加负压腔内的负压，进而让比例阀塞与比例阀口之间的开度增加；当排风机产生的风速减小时，通过文氏管、负压反应装置的负压腔、背压膜片及顶杆，能够让比例阀塞与比例阀口之间的开度相对减小。

实施时，背压膜片是通过一背压室的背压大小来顶推并控制其位移距离，且该负压反应装置具有一泄压腔而能够控制背压室的背压大小；负压反应装置内的负压腔负压增加时，能减小泄压腔对背压室的泄压开度，使背压室的背压相对增加，并增加背压室顶推背压膜片的位移距离；负压腔的负压减小时，能增加泄压腔对背压室的泄压开度，使背压室的背压相对减小。

实施时，背压室内的背压是由燃气进入背压室的进气量所提供，该泄压腔与背压室之间设有一泄压孔相连通，且该泄压腔进一步设有一小膜片而相邻于负压腔，并设有一与小膜片连动而能控制泄压孔的泄压开度的小阀塞；该负压腔另具有一面积大于小膜片并顶抵于小阀塞的负压膜片，负压腔内的负压增加时，通过面积较大的负压膜片倍增该负压的力量来驱动小阀塞及小膜片使泄压孔的泄压开度减小；该负压腔内的负压减小时，通过负压膜片、小膜片及小阀塞使泄压孔的泄压开度增加。

实施时，排风机是由变频式马达所驱动，该变频式马达由一控制器输出不同的脉波频宽调变来控制其转速，且该控制器电连接有：一可测量水温的温度传感器、一测量水流量的流量传感器、以及一供使用者设定温度的操作装置；当水流量增加，或者温度传感器测得的水温低于操作装置所设定的温度时，该控制器控制变频式马达提高转速，使排风机所产生的风速增加，并增加负压反应装置的负压；水流量减小，或者温度传感器测得的水温高于于操作装置所设定温度时，该控制器控制变频式马达降低转速，进而降低排风机所产生的风速以及负压反应装置的负压；排风机送风流道出口阻塞时，排风机产生的气流回旋于燃气热水器内，使文氏管对负压腔的负压降低为0或产生正压，负压反应装置及背压膜片不作动，使顶杆及比例阀阀塞保持封闭状态。

实施时，该控制器内建有一清扫程序，所述清扫程序是在排风机送风流道出口阻塞时启动，并控制变频式马达以最高转速旋转，用以排除送风流道出口的阻塞物。

本发明也提供了一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，该燃气比例阀是设置在具有排风机及排风通道的强制排风型燃气热水器的主阀下游与火排之间，包括有：一受弹簧顶持而常闭于比例阀口的比例阀塞、一前端顶抵在比例阀塞上的顶杆、一顶抵于该顶杆后端而能够推抵顶杆及比例阀塞位移开阀的背压膜片、一提供背压膜片位移所需的背压的背压室、以及一能够控制背压室的背压大小的负压反应装置；其中该背压室设有至少一供燃气进入背压室内的背压进气口，背压室内的燃气压力增加能够增加背压膜片的背压，使背压膜片向前位移顶持顶杆及比例阀塞的距离增加，进而增加比例阀口开度；其特征在于，所述负压反应装置进一步包括：

一位于背压室背部的泄压腔，该泄压腔与背压室背部之间具有一隔板相互隔离，该隔板上设有一泄压孔连通于泄压腔与背压室之间，该泄压腔背部设有一能够前后位移的小膜片；

一固定在小膜片上与泄压孔相对应的小阀塞，该小阀塞靠近泄压孔时能够减小该泄压孔开度，使背压室的背压相对增加，且该小阀塞相对远离泄压孔时能够增加该泄压孔开度；

一设置在小膜片背部并旁接有一负压通道的负压腔，该负压腔背部设有一面积大于小膜片的负压膜片，该负压膜片前端面顶抵于小阀塞背部，后端面外部呈压力开放状态；以及

一文氏管，该文氏管设置于排风通道内，并衔接于前述负压通道尾端，所述排风机风速增加时，通过文氏管反应而增加负压腔的负压，所述排风机风速相对减小时，通过文氏管反应而减小负压腔的负压。

凭借上述构造，当排风机在排风通道内产生的风速增加时，通过文氏管及负压通道可以对负压腔产生一增量的负压，并凭借面积大于小膜片的负压膜片来放大该负压力量，进而增加负压膜片顶抵小阀塞位移的距离，并减小泄压孔的泄压开度，令通过背压进气口进入背压室内的燃气压力相对增加，同时增加了背压膜片背部的背压，让背压膜片向前顶抵于顶杆的位移量增加，并且让阀塞与比例阀口之间的开度增加；反之当排风机产生的风速减小时，依序通过文氏管、负压腔、负压膜片、小阀塞、泄压腔、泄压孔、背压室、背压膜片及顶杆，则能够让比例阀塞与比例阀口之间的开度相对减小。

本发明通过上述方法及结构组成，能够实现控制排风机的风速即能够同步控制比例阀开度的具体实施方案，使排风机风速与燃气比例阀二者之间能够以比例正相关的方式同步增加或减少，不但能有效而且精确地利用排风机风速来控制燃气比例阀的开度，而且当燃气热水器发生风道阻塞的状况时，可以正确地反应而关闭比例阀，具备安全上的实用价值。

以下进一步说明本发明各元件的详细具体实施方式：

实施时，所述位于隔板与小膜片之间的泄压腔进一步旁接有一气孔，该气孔连通于比例阀口的下游端。当小膜片向前位移压缩泄压腔空间时，通过气孔能够排除泄压腔内的燃气；小膜片向后位移使泄压腔空间扩大时，则通过气孔吸引燃气补充进入泄压腔内，使小膜片能够正确地前后位移，不会受到泄压腔空间扩大或减小的影响。

所述负压反应装置进一步包含一设置在负压膜片背部的壳盖，且负压反应装置在壳盖与负压膜片之间设置有一旁通孔连通至外部大气，当负压腔内的负压增加时，旁通孔能够供应空气而使负压膜片被吸引向前位移；反之负压腔内的负压减小时，旁通孔能够排除空气而使负压膜片向后位移。

实施时，壳盖上另设有一后端突出于外部的微调螺丝，该微调螺丝前端顶抵一位于负压膜片背部与壳盖之间的调节弹簧；旋转微调螺丝朝向负压膜片位移时，能够让调节弹簧顶持于负压膜片的弹力增加，旋转微调螺丝朝向远离负压膜片的方向位移时，可以让调节弹簧顶持于负压膜片的弹力减少，如此可以调整负压膜片受到负压而位移的位移量，达到精确控制的目的。

实施时，主阀包含有一位于燃气比例阀上游端的主封闭阀、以及一设置在主封闭阀内的移动式间接封闭阀，其中：

所述的主封闭阀包含一封闭主流道进口的主阀塞、一设置在主阀塞上的主阀杆、以及一通电后使主阀塞开启并且对主阀杆激磁产生磁吸力的磁吸元件；

该间接封闭阀包括一封闭于前述背压室的背压进气口之间接阀塞、一受主阀杆磁吸力连动而开启间接阀塞的磁吸连杆、以及一抵顶于间接阀塞使间接阀塞无外力作用时保持封闭状态的弹簧元件；所述磁吸连杆上方与主阀塞之间的连接处设置有移动间隙，磁吸连杆与间接阀塞之间的连接处设置有缓冲间隙。

当主封闭阀通电作动时，主阀杆向磁吸元件位移贴合，且主阀杆因激磁而产生一磁吸力令磁吸连杆向磁吸元件方向位移，使磁吸连杆与主阀塞之间的移动间隙闭合，同时磁吸连杆位移后其与间接阀塞之间的缓冲间隙也位移贴合，并且压缩间接阀塞与主阀塞之间的弹簧元件，则主封闭阀通电作动即可同时带动主阀塞与间接阀塞开启。在此移动间隙就是间接阀塞的开阀行程，而缓冲间隙减去移动间隙的距离则成为主阀塞的开阀行程。

当主阀塞与间接阀塞同时开启后，除了燃气通过主封闭阀抵达燃气比例阀的上游以外，少量燃气经背压进气口进入燃气比例阀的背压室而推动背压膜片，并通过背压膜片推抵顶杆及比例阀塞位移开阀。

若电源中断，而主封闭阀因某种原因，例如主阀杆故障未能关闭主阀塞时，虽然燃气会通过主阀前往燃气比例阀，但因间接封闭阀的磁吸连杆失去主阀杆的磁吸力而与主阀杆分离，使弹簧元件产生弹性恢复力，将磁吸连杆顶推位移至移动间隙内原有位置，让间接阀塞背压室的背压进气口；此时，使背压室内的燃气会持续由泄压孔排出，致使背压室呈无背压状态，则顶杆及比例阀塞即因弹簧顶抵而回复原来的位置，进而使比例阀塞阻断燃气的流通，达成防止燃气泄漏的目的。

相较于背景技术，本发明克服了背景技术利用风压的正压来驱动比例阀实施困难的问题，不但能有效而且精确地利用风速来控制燃气比例阀的开度，特别是燃气热水器发生风道阻塞的状况时，可以正确地反应而关闭比例阀。此外，本发明还搭配了燃气主阀的两段式安全设计，当主阀故障时，本燃气比例阀也能封闭而防止燃气外泄，具备安全上的实用价值。

附图说明

图1是本发明的系统配置示意图；

图2是本发明燃气比例阀的结构示意图；

图3是本发明燃气比例阀在排风机风速减小时的动作示意图；

图3A、图3B、图3C分别是图3情况下风速仪表图、负压仪表图以及风速与负压之间的线性比例图；

图4是本发明燃气比例阀在排风机风速增加时的动作示意图；

图4A、图4B、图4C分别是图4情况下风速仪表图、负压仪表图以及风速与负压之间的线性比例图；

图5是本发明文氏管的结构实施例图；

图6是本发明在排风通道出口阻塞时的示意图；

图7是本发明排风通道出口阻塞时的压力状态示意图；

图8是本发明系统架构示意图；

图9是本发明主阀的结构示意图；

图10是本发明主阀开阀的动作示意图；

图11是本发明在主阀故障时的动作示意图。

附图标记说明：100-燃气比例阀；200-排风机；201-排风通道；202-出口；300-主阀；400-火排；500-控制器；501-温度传感器；502-流量传感器；503-操作装置；10-比例阀塞；11-弹簧；12-比例阀口；13-顶杆；20-背压膜片；30-背压室；31-背压进气口；40-负压反应装置；41-隔板；42-泄压孔；43-小阀塞；44-小膜片；45-泄压腔；46-负压腔；47-负压膜片；48-气孔；49-壳盖；410-旁通孔；411-微调螺丝；412-调节弹簧；50-文氏管；51-颈部；52-负压通道；60-主封闭阀；61-主阀塞；62-主阀杆；63-磁吸元件；70-间接封闭阀；71-间接阀塞；72-磁吸连杆；73-弹簧元件；74-移动间隙；75-缓冲间隙。

具体实施方式

以下依据本发明的技术手段，列举出适于本发明的具体实施方式，并配合图式说明如后：

如图1及图2所示，本发明为一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，该燃气比例阀100是设置在具有排风机200及排风通道201的强制排风型燃气热水器的主阀300下游与火排400之间，该燃气比例阀100基本上包括有一比例阀塞10，该比例阀塞10受一弹簧11的顶持而常闭于比例阀口12，比例阀塞10后端另设有一顶杆13，该顶杆13顶抵于比例阀塞10，使比例阀塞10可以接受顶杆13的顶抵而位移开阀，则顶杆13的位移量即能够决定比例阀塞10与比例阀口12之间的开度，进而使燃气通过不同开度而供应给火排400燃烧的供应量能够受到控制。

如图2所示的燃气比例阀的结构示意图，所述的燃气比例阀100进一步包括有：一可以顶推前述顶杆13的背压膜片20、一利用背压大小促使背压膜片20位移的背压室30、一利用负压大小来控制背压室30内背压大小的负压反应装置40，以及一设置在排风通道201(参阅图1)内接受排风机200所产生的风速的文氏管50(Venturi tube)，且该文氏管50的颈部51通过一负压通道52连通于负压反应装置40。

其运作的基本原理是当排风机200在排风通道201内旋转排风时，通过文氏管50可以对负压反应装置40产生一负压，而且风速越快、负压越大；故当排风机200在排风通道201内的风速增加时，可使负压反应装置40内的负压越大，进而控制背压室30内的背压增加，则背压膜片20顶推顶杆13向前移动的行程增加，即可同时增加比例阀塞10与比例阀口12之间的开度；反之当排风机200产生的风速减小时，依序通过文氏管50、负压反应装置40、背压室30、背压膜片20及顶杆13，则能够让比例阀塞10与比例阀口12之间的开度相对减小。如此一来，就可以利用驱动排风机200的转速来产生不同的风速，进而控制比例阀塞10与比例阀口12之间的开度，排风机200与燃气比例阀100二者之间能够精确地以比例正相关的方式同步增加或减少。

如图2到图4所示，上述基本架构实施时，背压膜片20的前端顶抵于顶杆13的后端；该背压室30则设置在背压膜片20背部，并设有至少一供燃气进入背压室30内的背压进气口31，该背压进气口31增量进气时，可以让背压室30内的压力增加，同时增加背压膜片20背部的背压，进而令背压膜片20向前位移行程增加。

由于通过文氏管50直接利用排风机200产生的风速来产生负压，此负压可能会有无法克服较大的燃气压力进而驱动背压膜片20的问题，因此所述的负压反应装置40必须要具有放大倍增该负压的能力，如此才能确保负压反应装置40具备足够的驱动力。以下进一步说明负压反应装置40的具体实施方式。

实施时，负压反应装置40与背压室30背部之间具有一隔板41相互隔离，该隔板41上设有一泄压孔42连通于背压室30与负压反应装置40之间，且隔板41后方设有一小阀塞43而能够控制泄压孔42的开度；该小阀塞43是设置在一能够前后位移的小膜片44上，进而能够与小膜片44连动；该小膜片44与隔板41之间被隔离成为一泄压腔45，且小膜片44后方则设置有一负压腔46，前述小阀塞43前端位于泄压腔45，后端突出于负压腔46；前述负压通道52连通于负压腔46，且负压腔46背部设有一能够前后位移的负压膜片47，该负压膜片47将负压腔46封闭，且该负压膜片47的前方顶抵于小阀塞43后端。

上述负压膜片47的面积必须大于小膜片44，如此当风速增加而通过文氏管50及负压通道52增加负压腔46内的负压时，如图4所示，能够凭借具有较大作用面积的负压膜片47来使此负压能够倍增，并且吸引负压膜片47向前位移，如此一来，负压膜片47便能够克服燃气压力，并顶抵小膜片44及小阀塞43向前位移，使小阀塞43能够向前接近泄压孔42而减小泄压开度；而当泄压孔42开度减小时，即可以让进入背压室30内的燃气压力能够相对增加，则前述比例阀塞10与比例阀口12之间的开度，即可据此增加而使燃气供应量增量。

反之，当风速减小并且让负压腔46内的负压减小时，如图3所示，可以通过负压膜片47让小阀塞43远离泄压孔42而增加泄压开度，让进入背压室30内的燃气压力相对减少，进而使燃气供应量减量，如此即能够达成利用风速精确控制燃气流量的目的。

如图1、图2及图5所示，其中图1及图2的文氏管50是一般常见的构造，即出入口两端扩径，中央具有缩径的颈部51，当气流由文氏管50入口进入通过颈部51到出口排出的过程中，流经颈部51的气流速度会增加，进而对颈部51衔接的负压通道52产生负压；图5则揭示了另一种文氏管50构造，其利用风速增加来产生负压的原理相同，当为熟习此项技术者所熟知，在此不另赘述。

上述排风机风速越高、负压越大的图例揭示于图3、图3A、图3B、图3C及图4、图4A、图4B、图4C中，分别揭示排风机风速与负压之间的压力关系，其中图3A、图3B、图3C显示，排风机风速及负压处于一个较低的位置，即排风机风速较低与负压也较低；而图4A、图4B、图4C则显示，排风机风速及负压处于一个较高的位置，也即图3A、图3B、图3C与图4A、图4B、图4C的风速及负压之间是呈比例正相关的线性关系。

上述排风机风速及负压的比例关系，除了可以用来精确控制制燃气流量以外，还可以提高安全性。如图6及图7所示，举例而言，当排风机200的排风通道201的出口202因小鸟筑巢或其他原因阻塞时，排风机200旋转所产生的风量因为排风通道201出口202阻塞而无法排出，使热水器内部产生回风乱流，则其风速因无法流通而降低到0，甚至对文氏管50及负压反应装置40内的负压腔46产生一个正压；此时负压反应装置40内的负压腔46及负压膜片47非但无法通过泄压腔45使背压室30推动比例阀塞10，还会使比例阀塞10关闭的更紧密，防止燃气通过比例阀，如此便能够达成提高安全性的目的。此方法可以有效克服背景技术利用正压推动比例阀，当遇到阻塞时正压越大、比例阀开度越大，甚至无法关闭比例阀，在安全性上的重大缺失。

此外，图示中的泄压腔45进一步设有一气孔48，该气孔48连通于比例阀口12的下游端。当小膜片44向前位移压缩泄压腔45的空间时，通过气孔48能够排除泄压腔45因被压缩而多余的燃气；当小膜片44向后位移使泄压腔45空间扩大时，则通过气孔48可以吸引燃气补充至泄压腔45内，使小膜片44能够正确地前后位移。

再者，所述负压反应装置40进一步包含一设置在负压膜片47背部的壳盖49，且壳盖49与负压膜片47之间设置有一旁通孔410连通至外部大气，使负压腔46背部形成压力开放状态。当负压腔46内的负压增加时，旁通孔410可以由外界供应空气补充，进而使面积较大的负压膜片47得以被吸引向前位移；反之负压腔46内的负压减小时，旁通孔410则可以排除空气而使负压膜片47得以向后位移，使负压膜片47能够被精准的控制。

图示中，壳盖49上另设有一后端突出于外部的微调螺丝411，该微调螺丝411顶抵一位于负压膜片47背部与壳盖49之间的调节弹簧412。旋转微调螺丝411朝向负压膜片47位移时，能够让调节弹簧412顶持于负压膜片47的弹力增加；旋转微调螺丝411朝向远离负压膜片47的方向旋转位移时，则可以让调节弹簧412顶持于负压膜片47的弹力减少，如此可以调整负压膜片47受到负压而位移的位移量，达到精确控制的目的。

此外，上述调节弹簧412顶持于负压膜片47的设计，除了可以微调以外，由于负压膜片47的背部连通于大气，而且较大作用面积的负压膜片47，可以通过文氏管50将排风机200因风速所产生的负压放大倍增，再加上调节弹簧412弹力顶于持负压膜片47的辅助，因此可以让原本风压小于燃气压力的排风机200，经上述文氏管50、负压腔46、负压膜片47、调节弹簧412的交互作用，轻易抵抗燃气对小膜片44的反向压力，而使比例阀塞10开阀；此设计也有效解决了背景技术直接利用排风机正压而无法驱动比例阀塞的问题。

综合上述构造，本发明的方法包含下列步骤：

(A)步骤：排风机产生的风速增加时，通过文氏管让负压腔内的负压依比例增加，并利用负压膜片以较大的面积比放大负压力量后推抵小膜片及小阀塞靠近泄压孔，令泄压孔开度减小，并相对提高背压室的背压，使背压膜片以较长的位移距离推抵顶杆及阀塞位移，进而增加燃气比例阀的开度。

(B)步骤：排风机产生的风速减小时，通过文氏管让负压腔内的负压依比例减小，并减小负压膜片推抵小阀塞的距离，使小膜片及小阀塞相对远离泄压孔，令泄压孔开度增加，并相对减小背压室的背压，使背压膜片以较短的位移距离推抵顶杆及比例阀阀塞，进而减小燃气比例阀的开度。

(C)步骤：排风机送风流道出口阻塞时，排风机产生的气流回旋于燃气热水器内，使文氏管对负压腔的负压降低为0或产生正压，负压腔、负压膜片、小阀塞及背压膜片不作动，使顶杆及比例阀阀塞保持封闭状态。

又，如图1及图8所示，其中图8揭示了本发明实施时的系统架构示意图。实施时，前述排风机200是由变频式马达所驱动，该变频式马达由一控制器500输出不同的脉波频宽调变(PWM)来控制其转速，进而使排风机200产生的风速因此而增加或减少；如前所述，本发明的设计使得风速越高、负压越大，则比例阀开度越大、燃气供应量越大。在这种设计下，我们可以通过控制器500连接一些燃气热水器内原本就具有的各种传感器来自动调节水温。例如图示中，该控制器500进一步电连接有：一可测量水温的温度传感器501、一测量水流量的流量传感器502、以及一供使用者设定温度的操作装置503。

当流量传感器502测得水流量增加时，控制器500可控制变频式马达提高转速，使排风机200所产生的风速增加，并增加负压反应装置40内负压腔的负压，使燃气比例阀100的开度依比例增加，如此即可达成恒温的效果。

若是使用者通过操作装置503将温度调高时，温度传感器501测得的水温低于操作装置503所设定的温度，该控制器500也可控制变频式马达提高转速，使排风机200所产生的风速增加，并增加负压反应装置40内负压腔的负压，进而使燃气比例阀100的开度及燃气流量增加，并提高水温。

同理，若水流量减小，或者水温高于于设定温度时，该控制器500即控制变频式马达降低转速，进而降低排风机200所产生的风速以及负压反应装置内负压腔的负压，以达到精确控制的目的。

除了精确控制以外，如前所述，万一发生排风通道201的出口202阻塞而无法排风，并使得比例阀塞10关闭时，控制器500将因为温度传感器501测得的水温持续降低而控制变频式马达提高排风机200的转速。然而提高转速后，温度传感器501测得的水温仍然无法提高(因比例阀塞10关闭使燃气无法供应火排400燃烧)，在这种情形下控制器500将可因此而得知排风通道201的出口202阻塞，则控制器500即可以启动「清扫」程序，令变频式马达驱动排风机200以最大转速排风，以排除排风通道201的出口202的阻塞物。

如图1及图9所示，上述本发明燃气阀比例的构造实施时，还可以与主阀300连动，当主阀300万一故障时，能够自动关闭燃气比例阀100来提高安全性。

该主阀300包含有一位于燃气比例阀100上游端的主封闭阀60、以及一设置在主封闭阀60内的移动式间接封闭阀70，其中：所述的主封闭阀60包含一封闭主流道进口的主阀塞61、一设置在主阀塞61上的主阀杆62、以及一通电后使主阀塞61开启并且对主阀杆62激磁产生磁吸力的磁吸元件63。该间接封闭阀70包括一封闭于前述背压室30的背压进气口31之间接阀塞71、一受主阀杆62磁吸力连动而开启间接阀塞71的磁吸连杆72、以及一抵顶于间接阀塞71使该间接阀塞71在无外力作用时保持封闭状态的弹簧元件73；此外，所述磁吸连杆72与主阀塞61之间的连接处设置有移动间隙74，磁吸连杆72与间接阀塞71之间的连接处设置有缓冲间隙75。

如第四、第九及图10所示，当主封闭阀60通电作动时，主阀杆62向磁吸元件63位移贴合，且主阀杆62因激磁而产生一磁吸力令磁吸连杆72向磁吸元件63方向位移，使磁吸连杆72与主阀塞61之间的移动间隙74闭合，同时磁吸连杆72位移后其与间接阀塞71之间的缓冲间隙75也位移贴合，并且压缩间接阀塞71与主阀塞61之间的弹簧元件73，则主封闭阀60通电作动即可同时带动主阀塞61与间接阀塞71开启。在此移动间隙74就是间接阀塞71的开阀行程，而缓冲间隙75减去移动间隙74的距离则成为主阀塞61的开阀行程。

请一并参阅图1所示，上述主阀300构造与本发明燃气比例阀100的连接关系中，当主阀塞61与间接阀塞71同时开启后，除了燃气通过主封闭阀60抵达燃气比例阀100的上游以外，少量燃气经背压进气口31进入燃气比例阀100的背压室30而推动背压膜片20，并通过背压膜片20推抵顶杆13及比例阀塞10位移开阀；开阀后前述通过主封闭阀60抵达燃气比例阀100上游的燃气，即可以如前所述通过比例阀塞10与比例阀口12之间的开度而供应至火排400燃烧。

如图2、图11所示，若电源中断，而主封闭阀60因某种原因，例如主阀杆62故障未能关闭主阀塞61时，虽然燃气会通过主阀300前往燃气比例阀100，但因间接封闭阀70的磁吸连杆72失去主阀杆62的磁吸力而与主阀杆62分离，使弹簧元件73产生弹性恢复力，将磁吸连杆72顶推位移至移动间隙74内原有位置，让间接阀塞71封闭背压室30的背压进气口31；此时，如图2所示，背压室30内的燃气会持续由泄压孔42排出，致使背压室30呈无背压状态，则顶杆13及比例阀塞10即因弹簧11顶抵而回复原来的位置，进而使比例阀塞10阻断燃气的流通，达成防止燃气泄漏的目的。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法，其特征在于：是在强制排风型燃气热水器内的排风机送风流道上设置一文氏管，该文氏管连通于一负压反应装置内的负压腔，该负压腔能够间接地控制一顶抵于比例阀塞的顶杆的背压膜片的移动距离；排风机产生的风速增加时，通过文氏管能够增加负压腔内的负压，进而让比例阀塞与比例阀口之间的开度增加；当排风机产生的风速减小时，通过文氏管、负压反应装置的负压腔、背压膜片及顶杆，能够让比例阀塞与比例阀口之间的开度相对减小。

2.根据权利要求1所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法，其特征在于：背压膜片是通过一背压室的背压大小来顶推并控制其位移距离，且该负压反应装置具有一泄压腔而能够控制背压室的背压大小；负压反应装置内的负压腔负压增加时，能减小泄压腔对背压室的泄压开度，使背压室的背压相对增加，并增加背压室顶推背压膜片的位移距离；负压腔的负压减小时，能增加泄压腔对背压室的泄压开度，使背压室的背压相对减小。

3.根据权利要求2所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法，其特征在于：背压室内的背压是由燃气进入背压室的进气量所提供，该泄压腔与背压室之间设有一泄压孔相连通，且该泄压腔进一步设有一小膜片而相邻于负压腔，并设有一能与小膜片连动而控制泄压孔的泄压开度的小阀塞；该负压腔另具有一面积大于小膜片并顶抵于小阀塞的负压膜片，负压腔内的负压增加时，通过面积较大的负压膜片倍增该负压的力量来驱动小阀塞及小膜片使泄压孔的泄压开度减小；该负压腔内的负压减小时，通过负压膜片、小膜片及小阀塞使泄压孔的泄压开度增加。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法，其特征在于：排风机是由变频式马达所驱动，该变频式马达由一控制器输出不同的脉波频宽调变来控制其转速，且该控制器电连接有：一测量水温的温度传感器、一测量水流量的流量传感器、以及一供设定温度的操作装置；水流量增加，或者温度传感器测得的水温低于操作装置所设定的温度时，该控制器控制变频式马达提高转速，使排风机所产生的风速增加，并增加负压反应装置的负压；水流量减小，或者温度传感器测得的水温高于于操作装置所设定温度时，该控制器控制变频式马达降低转速，以降低排风机所产生的风速以及负压反应装置的负压；排风机送风流道出口阻塞时，排风机产生的气流回旋于燃气热水器内，使文氏管对负压腔的负压降低为0或产生正压，负压反应装置及背压膜片不作动，使顶杆及比例阀阀塞保持封闭状态。

5.根据权利要求4所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的方法，其特征在于：该控制器内建有一清扫程序，所述清扫程序是在排风机送风流道出口阻塞时启动，并控制变频式马达以最高转速旋转，用以排除送风流道出口的阻塞物。

6.一种利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，该燃气比例阀是设置在具有排风机及排风通道的强制排风型燃气热水器的主阀下游与火排之间，包括有：一受弹簧顶持而常闭于比例阀口的比例阀塞、一前端顶抵在比例阀塞上的顶杆、一顶抵于该顶杆后端而能够推抵顶杆及比例阀塞位移开阀的背压膜片、一提供背压膜片位移所需的背压的背压室、以及一能够控制背压室的背压大小的负压反应装置；其中该背压室设有至少一供燃气进入背压室内的背压进气口，背压室内的燃气压力增加能够增加背压膜片的背压，使背压膜片向前位移顶持顶杆及比例阀塞的距离增加，进而增加比例阀口开度；其特征在于，所述负压反应装置进一步包括：

一位于背压室背部的泄压腔，该泄压腔与背压室背部之间具有一隔板相互隔离，该隔板上设有一泄压孔连通于泄压腔与背压室之间，该泄压腔背部设有一能够前后位移的小膜片；

一固定在小膜片上与泄压孔相对应的小阀塞，该小阀塞靠近泄压孔时能够减小该泄压孔开度，使背压室的背压相对增加，且该小阀塞相对远离泄压孔时能够增加该泄压孔开度；

一设置在小膜片背部并旁接有一负压通道的负压腔，该负压腔背部设有一面积大于小膜片的负压膜片，该负压膜片前端面顶抵于小阀塞背部，后端面外部呈压力开放状态；以及

一文氏管，该文氏管设置于排风通道内，并衔接于前述负压通道尾端，所述排风机风速增加时，通过文氏管反应而增加负压腔的负压，所述排风机风速相对减小时，通过文氏管反应而减小负压腔的负压。

7.根据权利要求6所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，其特征在于：所述泄压腔进一步设有一气孔，该气孔连通于比例阀口的下游端，小膜片向前位移压缩泄压腔空间时，泄压腔内的燃气能通过气孔排除；小膜片向后位移使泄压腔空间扩大时，通过气孔吸引燃气补充至泄压腔内。

8.根据权利要求6所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，其特征在于：所述负压反应装置进一步包含一设置在负压膜片背部的壳盖，且负压反应装置在壳盖与负压膜片之间设置有一旁通孔连通至外部大气，负压腔内的负压增加时，通过该旁通孔供应空气而使负压膜片得以被吸引向前位移；负压腔内的负压减小时，通过该旁通孔排除空气而使负压膜片向后位移。

9.根据权利要求8所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，其特征在于：所述壳盖上进一步设有一后端突出于外部的微调螺丝，该微调螺丝前端顶抵一位于负压膜片背部与壳盖之间的调节弹簧；旋转微调螺丝朝向负压膜片位移时，能够让调节弹簧顶持于负压膜片的弹力增加，旋转微调螺丝朝向远离负压膜片的方向位移时，能够让调节弹簧顶持于负压膜片的弹力减少，进而调整负压膜片受到负压而位移的位移量。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的利用排风机风速控制燃气比例阀开度的构造，其特征在于：主阀包含有一位于燃气比例阀上游端的主封闭阀、以及一设置在主封闭阀下方之间接封闭阀；

所述的主封闭阀包含一封闭主流道进口的主阀塞、一设置在主阀塞上的主阀杆、以及一通电后使主阀塞开启并且对主阀杆激磁产生磁吸力的磁吸元件；

该间接封闭阀包括一封闭于前述背压室的背压进气口之间接阀塞、一受主阀杆磁吸力连动而开启间接阀塞的磁吸连杆、以及一抵顶于间接阀塞使间接阀塞无外力作用时保持封闭状态的弹簧元件；所述磁吸连杆上方与主阀塞之间的连接处设置有移动间隙，磁吸连杆与间接阀塞之间的连接处设置有缓冲间隙。