CN2519197Y - 安全电热水器 - Google Patents

Abstract

一种安全电热水器,包括有一电压感测回路、一电流感测回路、一负载电阻计算单元、一中央处理器。其中该负载电阻计算单元依据电流感测回路及电压感测回路量测出的电压值与电流值计算出该电热水器的负载电阻基准值以及负载动态电阻值。中央处理器依据该负载电阻基准值与负载动态电阻值而可判断该电热水器中是否有水,当该负载电阻基准值与该负载动态电阻值的差异值大于一预定值时,驱动该开关动作而开路,以切断该电热水器的电源。

Description

安全电热水器

技术领域

本实用新型为一种安全电热水器，特别是有关于一种具有防止电热水器干烧状态的电热水器设计。

背景技术

现代家居环境中，大都配置有热水装置。该热水装置大致上可分为瓦斯加热型热水器及电加热型热水器两种，其中该电加热型热水器由于具有方便、安全、快速的特性，故许多家居中都装设有此类的电热水器。在较大量热水供应需求的场合中，一般是装置贮热型电热水器。

在该电热水器中大都采用镍铬线为加热器件，此类的加热器件在万一电热水器内部没水时，若仍接通电源即会导致“干烧”，如此将造成热水器本身的故障，严重时会引发火灾。

但是，在目前所使用的电热水器产品中，在使用安全方面的设计仍然不足。例如市面上的部分电热水器控制电路中，部分装设了机械式或电子式的定时器装置，以定时控制该电热水器的开/关，但并无侦测该电热水器干烧的能力。再者，目前市售电热水器的控制开关均无过电流异常保护的功能，万一该电热水器产生过电流的状况时，很容易发生灾害。目前的电热水器控制电路中，也无延迟送电的功能，使得万一交流电源停电后再次恢复供电后，该电热水器与所有其它屋内的电器设备同时启动供电，而可能造成电流过大而导致断路器跳脱的问题。此外，目前市售电热水器的控制电路的开关在动作时，都是一通电/断电时即产生闭路/开路的动作，很容易产生开关的浪涌电流，而造成开关使用寿命的减少。

因此，实有必要针对该电热水器的安全需求设计一具有多种安全保护功能的控制电路。

发明内容

本实用新型的第一目的在于提供一种电热水器的安全控制电路，其可侦测出该电热水器内部没水时仍然通电的干烧状态，并在侦测出该干烧状态时，自动切断电热水器的电源，以确保安全。

本实用新型的第二目的是提供一种具有过电流自动断电安全保护功能的电热水器的控制电路，当电热水器的电路或器件故障而导致电流异常过大时，本装置能够侦测出来，并予以自动断电的安全保护。

本实用新型的第三目的是提供一种具有定时控制的电热水器的控制电路，以节省能源。

本实用新型的第四目的是提供一种具有延迟送电的电热水器的控制电路，可防止停电后再次恢复供电后，延迟一段时间再行供电。

本实用新型的第五目的是提供一种能消除开关动作时的浪涌电流，以使开关接点能有更长的工作寿命，减少维修的频率。

本实用新型提供以下的技术方案来达成上述目的，本实用新型的电热水器安全控制电路，包括有一电压感测回路、一电流感测回路、一负载电阻计算单元、一中央处理器。其中该负载电阻计算单元依据电流感测回路及电压感测回路量测出的电压值与电流值计算出该电热水器的负载电阻基准值以及负载动态电阻值。中央处理器依据该负载电阻基准值与负载动态电阻值而可判断该电热水器中是否有水，当该负载电阻基准值与该负载动态电阻值的差异值大于一预定值时，驱动该开关动作而开路，以切断该电热水器的电源。该控制电路还包括有一定时控制单元，用以设定该电热水器的通电/断电时间。一延迟送电计时单元，以在交流电源停电后再次恢复供电后，延迟一预定时间再行供电。

本实用新型的其它目的及其功效，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示本实用新型的实施例立体图。

图2显示本实用新型的电热水器中的各相关构件配置示意图。

图3显示本实用新型的控制电路图。标号说明：

100：控制电路       1：电热水器

11：温度调节开关    12：显示装置

13：按键组          14：电热器件

15：入水管          16：出水管

17：水位检视计       2：电源供应电路

3：中央处理器       31：时钟信号产生器

32：按键组           4：电流感测回路

41：电流放大器                 42：电流检知器件

43：模拟至数字转换器           5：电压感测回路

51：电压放大器                 52：模拟至数字转换器

53：零交越侦测电路             6：负载电阻计算单元

7：驱动电路                    81：警示单元

91：定时控制单元               92：延迟送电计时单元

SW：开关                       ACV：交流电源

具体实施方式

请参阅图1所示，为本实用新型的实施例立体图，而图2显示电热水器中的各相关构件配置示意图，其显示在一电热水器1外壳面板上除了配置有一般的温度调节开关11之外，在适当位置处配置了一显示装置12及按键组13。

参阅图2所示，在电热水器1中装置有一电热器件14，通过该电热器件14通入电源，以提供该电热水器1所需的热能。一入水管15可供水至该电热水器1中，而出水管16则将热水引出该电热水器1通常在该电热水器1的侧旁装有一水位检视计17，以作为目视检查水位之用。该电热水器1在本实用新型的控制电路100的控制下，以达到各项安全的功能。

请参阅图3所示，为本实用新型的控制电路100的电路图。该电热水器1经过一开关SW连接至一交流电源ACV。一电源供应电路2由该交流电源ACV的电源线L1、L2取得电源之后，转换为直流电压输出+V，作为控制电路100的工作电压。

该控制电路100中包括有一中央处理器3，用以作信号的接收、各项数据的计算处理及显示控制、驱动控制之用。一时钟信号产生器31可产生一时钟信号CLK，提供给中央处理器3作为时间计算、显示的时钟信号。按键组13可供使用者设定各项数据至中央处理器3。

一电流放大器41用来侦测流至电热水器1的电流值I，其电流值的取得可以一电流检知器件42串接在电源线L2中，再将电流放大器41的两输入端跨接在该电流检知器件42的两端。该电流检知器件42可为一电阻，且该电阻串接在电源线的火线。一模拟至数字转换器43连接至该电流放大器41的输出端，用以将电流放大器41所产生的模拟型态的电流值转换为数字信号，以送到中央处理器3中。该电流放大器41、电流检知器件42、模拟至数字转换器41构成了本实用新型的电流感测回路4。

一电压放大器51的两输入端跨接在电源线L1、L2的两端，用以侦测送至电热水器1的电压值V。一模拟至数字转换器52连接于该电压放大器51的输出端，用以将电压放大器51所产生的模拟型态的电压值转换为数字信号，以达到中央处理器3中。一零交越侦测电路53也连接在该电压放大器51的输出端，用以侦测该交流电压的零交越时间点，其输出信号会被送到中央处理器3中。前述的电压放大器51、模拟至数字转换器52、零交越侦测电路53构成了本实用新型的电压感测回路5。

一负载电阻计算单元6分别连接至该电流感测回路4的模拟至数字转换器43输出端及电压感测回路5的模拟至数字转换器52的输出端。在开关闭合时，交流电源ACV会通入电热水器1中的电热器件14。该负载电阻计算单元6可依据该电流感测回路4及电压感测回路5量测出的电压值与电流值计算出该电热水器的负载电阻基准值R＝V/I，并在该电热水器1持续供电状况下，透过该电流感测回路4及电压感测回路5持续量测该电热水器1的负载电压值及电流值，并计算出其负载动态电阻值R(t)。

该负载电阻基准值R与负载动态电阻值R(t)会被送至中央处理器3中，由该中央处理器3依据该负载电阻计算单元所计算出的电热水器的负载电阻基准值R与该负载动态电阻值(t)而判断该电热水器1中是否有水。

当电热水器1中没水产生干烧时，由于电热水器1中的加热器件14的温度特性(例如具有正温度系数)，导致负载动态电阻值R(t)上升。经中央处理器3将该负载动态电阻值R(t)与负载电阻基准值R作一比对，当判别出R(t)超过R值一预定比例(例如3％)时，便判断是干烧状态，也即表示电热水器内没水，此时即由中央处理器3经过驱动电路7控制开关SW开路，而立即切断该电热水器的供电，如此可避免导致热水器本身的故障因而可能引发的火灾。

显示装置12连接至中央处理器3的一输出端口，用以显示该电热水器1的温度及相关信息。在前述电热水器发生干烧而自动切断供应至电热水器的电源同时，可在显示装置12中显示相关信息(例如没水)，以提醒使用者。也可经过一警示单元81发出警示声。此时使用者可立即检查电热水器内是否有水或是检查水管线路是否正常供水，待确定有水后，再送电正常运作。

当电热水器1的电路或器件故障而导致电流异常过大时，本装置能够通过电流感测回路4予以侦测，并在中央处理器3的控制之下，予以自动断电，而达到过电流自动断电的安全保护。再者，通过该电压感测回路5中的零交越侦测电路53，可使开关SW接点于电压零交越点(Zero Crossing Point)时才进行接点的闭合/开路，如此能够消除开关SW的浪涌电流(Surge Current)，以维持开关更长的工作寿命，减少维护频率。

本实用新型的控制电路100中，也可包括有一定时控制单元91，使用者可通过按键组13的按键而设定一定时时间t1至中央处理器3。例如使用者可设定白天外出时将电热水器的电源关闭，待晚上返回时，再打开电源，以减少外出时期定温控制所造成的电源消耗，达到省电功用。

再者，该控制电路100中也可包括有一延迟送电计时单元92，可防止万一交流电源停电后再次恢复供电后，避免与所有电器设备同时启动而可能造成电流过大而导致断路器跳脱的问题。通过该延迟送电计时单元92所设定的延迟时间t2送至中央处理器3，可使本实用新型在断电再恢复电源后，延迟一段时间t2(例3秒)再行供电，错开所有电器同时耗用过高电流而导致断路器跳脱。

Claims (8)

1、一种安全电热水器，该电热水器内部装设有一电热器件，并经过一开关接通至交流电源，其特征在于：该电热水器中具有一侦测电热水器内部是否有水的侦测控制电路，以在当侦测到电热水器内部没水时，驱动一开关动作而开路，以切断该电热水器的电热器件的电源。

2、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其中该侦测控制电路包括有：

一电压感测回路，用以感测送至电热水器的电压值；

一电流感测回路，用以感测送至电热水器的电流值；

一负载电阻计算单元，依据该电流感测回路及电压感测回路量测出的电压值与电流值计算出该电热水器的负载电阻基准值，并在该电热水器持续供电状况下，透过该电流感测回路及电压感测回路持续量测该电热水器的负载电压值及电流值，并计算出其负载动态电阻值；

一中央处理器，依据该负载电阻计算单元所计算出的电热水器的负载电阻基准值与该负载动态电阻值，判断该电热水器中是否有水，当该负载电阻基准值与该负载动态电阻值的差异值大于一预定值时，驱动该开关动作而开路，以切断该电热水器的电源。

3、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其中该电压感测回路包括有：

一电压放大器，其两输入端跨接在两电源线间，并在输出端产生一模拟电压信号；

一零交越侦测电路，用以侦测该模拟电压信号在每一周期的零交越时间：

一模拟至数字转换器，用以将该电压放大器所产生的模拟电压信号转换成数字型态的电压值，以送至中央处理器。

4、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其中电流感测回路包括有：

一电流检知器件，串接在电源输入线的火线上；

一电流放大器，其两输入端分别连接在该电流检知器件的两端，以在其输出端产生一模拟电流信号；

一模拟至数字转换器，用以将该电流放大器所产生的模拟电流信号转换成数字型态的电流值，以送至中央处理器。

5、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其控制电路进一步包括有一显示装置，其连接至中央处理器，用以显示该电热水器的温度及相关信息。

6、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其控制电路进一步包括有一警示单元，其连接至中央处理器，用以在判断该电热水器中没水时产生警示声。

7、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其控制电路进一步包括有一定时控制单元，用以设定该热水器的通电/断电时间。

8、如权利要求1所述的安全电热水器，其特征在于：其控制电路进一步包括有一延迟送电计时单元，以在交流电源停电后再次恢复供电后，延迟一预定时间再行供电。

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