TW201443377A - 具有偵測裝置的熱水器及其偵測與控制方法 - Google Patents

Abstract

一種具有偵測裝置的熱水器，包括加熱單元、電源供應單元、第一電源線、第二電源線、第一開關單元、第二開關單元、第三開關單元、漏電斷路偵測單元、及控制單元。第一開關單元耦接於第一電源線與加熱單元之間。第二開關單元耦接於第二電源線與加熱單元之間。第三開關單元耦接於第一開關單元與加熱單元之間。漏電斷路偵測單元耦接於電源供應單元與第一電源線之間、以及電源供應單元與第二電源線之間。漏電斷路單元用以偵測加熱單元及第三開關單元的漏電流，並根據偵測結果產生漏電訊號。控制單元耦接於第一、第二、第三開關單元以及漏電斷路偵測單元，該控制單元設有漏電流特定值。當控制單元讀取到漏電斷路偵測單元所輸出的漏電訊號時，控制單元判斷該漏電訊號對應之漏電流值與漏電流特定值的大小關係，以控制第一、第二、第三開關單元的截止或導通，以進一步控制加熱單元的運作。本發明亦提供一種偵測與控制方法。

Description

具有偵測裝置的熱水器及其偵測與控制方法

本發明乃是關於一種熱水器，特別是指一種具有偵測裝置的熱水器及其偵測與控制方法。

按，習知的熱水器，尤其是即熱式電熱水器，在瞬間加熱時，電源供應單元需提供較大的輸出功率，以滿足加熱需求，但因而常會使熱水器有漏電或過溫的情形發生，一般是利用漏電斷路器瞬間斷開電源以作為保護，但容易造成系統當機，此外在繼電器開關切換時，會因為突然有電力通過，而導致開關產生火花，進而使電路損壞甚至是影響使用安全。緣是，習知的熱水器確實有其需要改善之處。

緣是，本發明人有感上述問題之可改善，乃潛心研究並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題之本發明。

本發明主要解決的技術問題，在於提供一種具有偵測裝置的熱水器，其透過控制單元判斷偵測裝置的偵測結果，以控制開關單元，達到增加系統穩定性。

為了達到上面所描述的，根據本發明之一方案，提供一種具有偵測裝置的熱水器，包括有加熱單元、電源供應單元、第一電源線、第二電源線、第一開關單元、第二開關單元、第三開關單元、漏電斷路偵測單元、及控制單元。

上述電源供應單元用以供應電力給該加熱單元；第一電源線 耦接於該電源供應單元與該加熱單元之間；第二電源線耦接於該電源供應單元與該加熱單元之間；第一開關單元耦接於該第一電源線與該加熱單元之間；第二開關單元耦接於該第二電源線與該加熱單元之間；第三開關單元耦接於該第一開關單元與該加熱單元之間；漏電斷路偵測單元耦接於該電源供應單元與該第一電源線之間、以及該電源供應單元與該第二電源線之間，該漏電斷路單元用以偵測該加熱單元及該第三開關單元的漏電流，並根據偵測結果產生一漏電訊號；控制單元耦接於該第一、第二、第三開關單元以及該漏電斷路偵測單元，該控制單元設有一漏電流特定值；當該控制單元讀取到該漏電斷路偵測單元所輸出的該漏電訊號時，該控制單元判斷該漏電訊號對應之一漏電流值與該漏電流特定值的大小關係，以控制該第一、第二、第三開關單元的截止或導通，以進一步控制該加熱單元的運作。

為了達到上面所描述的，再根據本發明之具有偵測裝置的熱水器，提供一種具有偵測裝置的熱水器之偵測與控制方法，係透過控制單元讀取偵測裝置之偵測結果並判斷後，以進行對應控制，包括以下步驟：讀取至少一漏電訊號；判斷該漏電訊號對應之一漏電流值與一漏電流特定值的大小關係；若該漏電流值高於該漏電流特定值，則立即先讓第三開關單元截止，並依序讓第二開關單元截止，以及讓第一開關單元截止，以使加熱單元停止運作，否則離開。

藉由控制單元判斷偵測裝置的偵測結果以控制開關單元，能夠達到增加系統穩定性，並避免產生火花以提昇電源線路穩定性，且具有防止電擊及防止燒毀的效果。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以 限制者。

101‧‧‧控制單元

103‧‧‧加熱單元

104‧‧‧電源供應單元

105‧‧‧第一電源線

107‧‧‧第二電源線

109‧‧‧第一開關單元

111‧‧‧第二開關單元

113‧‧‧第三開關單元

114‧‧‧驅動電路

115‧‧‧漏電斷路偵測單元

116‧‧‧放大電路

117‧‧‧系統溫度偵測單元

119‧‧‧進水量檢知單元

121‧‧‧進水溫度檢知單元

123‧‧‧出水溫度檢知單元

125‧‧‧溫度設定單元

127‧‧‧保護單元

129‧‧‧電壓檢知單元

131‧‧‧顯示單元

S201~S231‧‧‧步驟

S2111~S2123‧‧‧步驟

S2171~S2183‧‧‧步驟

圖1為本發明之具有偵測裝置的熱水器的一種實施例之方塊圖。

圖2為本發明之具有偵測裝置的熱水器的一種實施例之系統流程圖。

圖3為本發明之具有偵測裝置的熱水器的漏電斷路偵測與控制方法之流程圖。

圖4為本發明之具有偵測裝置的熱水器的系統溫度偵測與控制方法之流程圖。

請參閱圖1，為具有偵測裝置的熱水器的一種實施例之方塊圖，基本上包括有一控制單元101、一加熱單元103、一電源供應單元104、一第一電源線105、一第二電源線107、一第一開關單元109、一第二開關單元111、一第三開關單元113、及一漏電斷路偵測單元115，上述各單元可設置於熱水器的機體內部(圖略)，且本實施例的熱水器較佳係為即熱式電熱水器。

加熱單元103是用來將熱水器的進水作加熱，以輸出溫度較高的水，而加熱的程度是依據所接收到的電力功率大小而有所不同。電源供應單元104即是用來提供所需電力給加熱單元103，其可以為交流電源，在本實施例中的電源供應單元104係透過第一電源線105與第二電源線107供電給加熱單元103。

第一開關單元109耦接於第一電源線105與加熱單元103之間，該第一開關單元109可以是機械式開關，像是繼電器(Relay)等，其接受控制單元101的控制，在導通或截止狀態間作切換，依此決定第一電源線105是否與加熱單元103連通。第二開關單元111耦接於第二電源線107與加熱單元103之間，同樣地，該第二開關單元109也可以是機械式開關，其接受控制單元101的控制，在導通或截止狀態間作切換，依此決定第二電源線105是否與加熱單元103連通。在本實施例中，還可包括一驅動電路114，其耦接於控制單元101與第一、第二開關單元109、111之間，使控制 單元101藉以驅動第一、第二開關單元109、111在導通或截止狀態間作切換。此外，第三開關單元113耦接於第一開關單元109與加熱單元103之間，可以是電子式開關像是三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)等，其同樣接受控制單元101的控制，在導通或截止狀態間作切換，以進一步控制第一電源線105和第二電源線107形成供電的迴路，並可調整電源供應單元104提供給加熱單元103的平均電力功率。需說明的是，唯有當控制單元101將第一開關單元109、第二開關單元111、第三開關單元113皆控制在導通的狀態下，使第一電源線105和第二電源線107形成迴路時，電源供應單元104才會供應電力給加熱單元103，讓加熱單元103能夠執行加熱的動作。另外，在控制單元101要停止電源供應單元104供電給加熱單元103時，可以立即先將第三開關單元113(或是說電子式開關)截止，再關閉第一、第二開關單元109、111，如此可避免第三開關單元113、與第一、第二開關單元109、111在開關切換時產生火花，以提昇電源線路穩定性。

漏電斷路偵測單元115耦接於控制單元101、電源供應單元104與第一電源線105之間、以及電源供應單元104與第二電源線107之間。漏電斷路偵測單元115較佳係為具有漏電流檢測線圈的零相比流器，用以偵測加熱單元103、第三開關單元113是否有漏電的情形發生，並根據結果產生一漏電訊號輸出至控制單元101，而控制單元101則可設有一漏電流特定值，例如為某電流臨界值或某數值區間，以於漏電訊號對應之漏電流值高於電流臨界值或超出數值區間時，使第一、第二、第三開關單元109、111、113截止，藉此第一電源線105和第二電源線107呈現斷路的狀態，讓電源供應單元104停止供電給加熱單元103。在本實施例中，還可包括一放大電路116，其耦接於控制單元101與漏電斷路偵測單元115之間，藉以將微小的漏電訊號經過放大整流整形後輸出至控制單元101，可使控制單元101易於判讀並減少誤動作的發生，增加系統穩定性。

請再次參照圖1，該具有偵測裝置的熱水器中，更可包括有一系統溫度偵測單元117、一進水量檢知單元119、一進水溫度檢知單元121、一出水溫度檢知單元123、一溫度設定單元125、一保護單元127、一電壓檢知單 元129、及一顯示單元131，上述各單元亦可設置於熱水器的機體內部。

系統溫度偵測單元117耦接於控制單元101，且該系統溫度偵測單元117可包含有多個偵測點，其設置於熱水器內之預定位置，例如電源端子座或是交流電源線路上。系統溫度偵測單元117用以將多個偵測點所偵測到的系統溫度，產生至少一系統溫度訊號輸出至控制單元101，而控制單元101則可設有一溫度特定值，例如為某溫度臨界值或某數值區間，以於系統溫度值高於溫度臨界值或超出數值區間時，使第一、第二、第三開關單元109、111、113截止，藉此第一電源線105和第二電源線107呈現斷路的狀態，讓電源供應單元104停止供電給加熱單元103。

進水量檢知單元119耦接於控制單元101，是用來測量進入熱水器的水量，若進水水量超過某特定數值，或是在某數值區間之內，才傳送一啟動訊號讓控制單元101正常運作，而若進水水量低於某特定數值或在某數值區間之外，便傳送一停止訊號讓控制單元101停止運作並停止加熱單元103的供電。進水量檢知單元119可以是霍爾晶片水量檢知器，利用霍爾效應來作水量的檢測，當水流量越大，進水量檢知單元119中的磁性物質(如磁鐵)旋轉的轉速越快，霍爾效應產生的頻率也就越高，所以進水量檢知單元119將霍爾效應產生的頻率經過換算，便可得知進入熱水器的水量多寡，並將數據傳送至控制單元101。值得一提的是，利用霍爾效應來偵測水量，搭配進水濾網裝置，不會因為水中髒污或是雜質而產生誤差，測量的結果會較為準確。

進水溫度檢知單元121是用來偵測熱水器進水口的水溫，並產生一進水溫度訊號輸出至控制單元101。而出水溫度檢知單元123是用來偵測熱水器出水口的水溫，並產生一出水溫度訊號輸出至控制單元101，若是出水溫度太高，便會停止熱水器的運作，確保使用者不會被燙傷，並提昇熱水器線路的穩定性。

溫度設定單元125則是用來讓使用者設定出水的水溫，可透過把手、旋鈕或是按鍵來接收設定。溫度設定單元125在接收了使用者的設定之後，會傳送一溫度設定訊號給控制單元101，接著控制單元101便依據進水水量 訊號、進水溫度訊號、出水溫度訊號以及溫度設定訊號，來調整電源供應單元104供應給加熱單元103的電力功率，讓出水水溫能夠符合使用者的需求。

保護單元127耦接於控制單元101，且該保護單元127可包含有多個溫度保險絲或溫度開關，其設置於熱水器內之預定位置，當感應溫度超過額定值時，溫度保險絲會熔斷，或是當溫度升高至作動溫度值時，溫度開關受熱而立即作動，以即時保護熱水器，從而起到熱保護作用。

電壓檢知單元129則是用來作電源供應單元104的供應電壓檢測，若電壓呈現不穩定或是過高過低時，便會傳送訊號給控制單元101，使其截止第一開關單元109、第二開關單元111、第三開關單元113，以停止電源供應單元104供電給加熱單元103。

顯示單元131可以用來顯示目前使用者所設定的出水溫度、進水水量、進水溫度、目前出水溫度或是一些訊息，像是故障或出水溫度過高等等的訊息，可以是至少一個七段顯示器，利用代碼或數字的方式來顯示上述的訊息，或是用液晶顯示器以彈現出一視窗方式來顯示上述的訊息供使用者查看。

請參閱圖2，為前述具有偵測裝置的熱水器的一種實施例之系統流程圖。當熱水器於待機狀態且使用者按下電源開關時(S201)，若判斷加熱單元103已於運作的狀態(S203)，便會停止供應電力給加熱單元103(S204)，並結束；若否，則進入溫度設定，供使用者設定溫度(S205)，並可進一步透過顯示單元131顯示使用者設定的溫度，若使用者未設定溫度，則顯示預設溫度(例如為42度)。接著，進行熱水器的偵測，例如供應電壓的偵測(S207)、保護裝置的偵測(S209)、漏電斷路的偵測(S211)、進水溫度的偵測(S213)、出水溫度的偵測(S215)、系統溫度的偵測(S217)、及水量的偵測(S219)，進行完上述的偵測後，若無異常狀態，且進入熱水器的水量大於某特定數值(例如3公升)便可透過顯示單元131顯示目前熱水器出水口的水溫(S221)，並依序導通第二開關單元111(S223)、第一開關關單元109(S225)，最後導通第三開關單元113(S227)以形成供電迴路，使電源供 應單元104能夠供應電力給加熱單元103，讓加熱單元103執行加熱的動作(S229)。加熱單元103加熱後，控制單元101將熱水器出水口的水溫與使用者設定的溫度或是預設溫度進行比較，在本實施例中，當熱水器出水口的水溫等於使用者設定的溫度±1度或者是等於預設溫度±1度(S331)，即結束；若為否，則再次進入設定溫度的步驟，並再次進行熱水器的偵測後，讓加熱單元103繼續執行加熱的動作，直到熱水器出水口的水溫等於使用者設定的溫度±1度，或者是等於預設溫度±1度，才結束。

而前述步驟S211中，其漏電斷路偵測與控制方法的詳細流程如下：漏電斷路偵測單元115偵測到電流變化，並產生一漏電訊號輸出至控制單元101，而控制單元101內設有電流臨界值(例如29mA)，當控制單元101讀取該漏電訊號後(S2111)，控制單元101判斷該漏電訊號對應之一漏電流值與電流臨界值的大小關係(S2113)，在本實施例中，控制單元101判斷該漏電流值是否大於29mA。若否，則跳離步驟S211；若是，控制單元101即產生控制信號先讓第三開關單元113立即截止(S2115)，並依序讓第二開關單元111截止(S2117)，第一開關單元109截止(S2119)，使供電迴路斷路，以便停止供應電力給加熱單元103，使加熱單元103停止運作(S2121)。接著，透過顯示單元119顯示錯誤訊息(例如熱水器漏電的訊息)供使用者查看(S2123)，即離開步驟S211。藉由上述步驟，以保護熱水器的加熱單元103、第三開關單元113或其他元件或讓使用者不至承受到電擊，達到警示及安全的效果。

另外，前述步驟S217中，其系統溫度偵測與控制方法的詳細流程如下：系統溫度偵測單元117依據多個偵測點所偵測到的溫度，以產生至少一系統溫度訊號輸出至控制單元101，而控制單元101內設有溫度臨界值(例如65度)，當控制單元101讀取該系統溫度訊號後(S2171)，控制單元101判斷該系統溫度訊號對應之一溫度值與溫度臨界值的大小關係 (S2173)，在本實施例中，控制單元101判斷該溫度值是否大於65度。若否，則跳離步驟S217；若是，控制單元101即產生控制信號先讓第三開關單元113立即截止(S2175)，並依序讓第二開關單元111截止(S2177)，第一開關單元109截止(S2179)，使供電迴路斷路，以便停止供應電力給加熱單元103，使加熱單元103停止運作。接著，透過顯示單元131顯示錯誤訊息(例如熱水器溫度過高的訊息)供使用者查看(S2181)，即離開步驟S217。藉由上述步驟，以保護熱水器的加熱單元103或其他元件不被燒毀，達到警示及安全的效果。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

101‧‧‧控制單元

103‧‧‧加熱單元

104‧‧‧電源供應單元

105‧‧‧第一電源線

107‧‧‧第二電源線

109‧‧‧第一開關單元

111‧‧‧第二開關單元

113‧‧‧第三開關單元

114‧‧‧驅動電路

115‧‧‧漏電斷路偵測單元

116‧‧‧放大電路

117‧‧‧系統溫度偵測單元

119‧‧‧進水量檢知單元

121‧‧‧進水溫度檢知單元

123‧‧‧出水溫度檢知單元

125‧‧‧溫度設定單元

127‧‧‧保護單元

129‧‧‧電壓檢知單元

131‧‧‧顯示單元

Claims (13)

1. 一種具有偵測裝置的熱水器，包括：一加熱單元；一電源供應單元，用以供應電力給該加熱單元；一第一電源線，耦接於該電源供應單元與該加熱單元之間；一第二電源線，耦接於該電源供應單元與該加熱單元之間；一第一開關單元，耦接於該第一電源線與該加熱單元之間；一第二開關單元，耦接於該第二電源線與該加熱單元之間；一第三開關單元，耦接於該第一開關單元與該加熱單元之間；一漏電斷路偵測單元，耦接於該電源供應單元與該第一電源線之間、以及該電源供應單元與該第二電源線之間，該漏電斷路單元用以偵測該加熱單元及該第三開關單元的漏電流，並根據偵測結果產生一漏電訊號；及一控制單元，耦接於該第一、第二、第三開關單元以及該漏電斷路偵測單元，該控制單元設有一漏電流特定值；其中，當該控制單元讀取到該漏電斷路偵測單元所輸出的該漏電訊號時，該控制單元判斷該漏電訊號對應之一漏電流值與該漏電流特定值的大小關係，以控制該第一、第二、第三開關單元的截止或導通，以進一步控制該加熱單元的運作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測裝置的熱水器，其中該漏電流特定值為一電流臨界值，該控制單元判斷該漏電訊號對應之該漏電流高於或等於該電流臨界值時，該控制單元將該第一、第二、第三開關單元截止，以使該電源供應單元停止供電給該加熱單元。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測裝置的熱水器，其中該漏電流特定值為一電流臨界值，該控制單元判斷該漏電訊號對應之該 漏電流低於該電流臨界值時，該控制單元將該第一、第二、第三開關單元維持導通，以使該電源供應單元維持供電給該加熱單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測裝置的熱水器，更包括一系統溫度偵測單元，該系統溫度偵測單元係耦接於該控制單元且包含多個偵測點，該系統溫度偵測單元用以將該些偵測點所偵測到的溫度產生至少一系統溫度訊號輸出至該控制單元，且該控制單元設有一溫度臨界值；其中，當該控制單元讀取到該系統溫度偵測單元所輸出的該系統溫度訊號時，該控制單元判斷該系統溫度訊號對應之一溫度值與該溫度特定值的大小關係，以控制該第一、第二、第三開關單元的截止或導通，以進一步控制該加熱單元的運作。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有偵測裝置的熱水器，其中該溫度特定值為一溫度臨界值，該控制單元判斷該溫度訊號對應之該溫度值高於或等於該溫度臨界值時，該控制單元將該第一、第二、第三開關單元截止，以使該電源供應單元停止供電給該加熱單元。
6. 如申請專利範圍第4項所述之具有偵測裝置的熱水器，其中該溫度特定值為一溫度臨界值，該控制單元判斷該溫度訊號對應之該溫度值低於該溫度臨界值時，該控制單元將該第一、第二、第三開關單元維持導通，以使該電源供應單元維持供電給該加熱單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測裝置的熱水器，其中該第一、第二開關單元係為機械式開關，而該第三開關單元係為電子式開關。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測裝置的熱水器，更包括一顯示單元，該顯示單元耦接於該控制單元，係以顯示狀態訊息及服務訊息。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測裝置的熱水器，其中該顯示單元係為一七段顯示器或一液晶顯示器。
10. 一種具有偵測裝置的熱水器之偵測與控制方法，係透過控制單元讀取偵測裝置之偵測結果並判斷後，以進行對應控制，包括以下步驟：讀取至少一漏電訊號；判斷該漏電訊號對應之一漏電流值與一漏電流特定值的大小關係；及若該漏電流值高於該漏電流特定值，則讓一第三開關單元立即截止，並依序讓一第二開關單元截止，以及讓一第一開關單元截止，以使一加熱單元停止運作，否則離開。
11. 如申請專利範圍第10項所述之具有偵測裝置的熱水器之偵測與控制方法，更包括以下步驟；讀取至少一系統溫度訊號；判斷該系統溫度訊號對應之一溫度值與一溫度特定值的大小關係；及若該溫度值高於該溫度特定值，則讓該第三開關單元立即截止，並依序讓該第二開關單元截止，以及讓該第一開關單元截止，以使該加熱單元停止運作，否則離開。
12. 如申請專利範圍第10項及第11項任一項所述之具有偵測裝置的熱水器之偵測與控制方法，更包括以下步驟：當該加熱單元停止運作時，透過一顯示單元顯示錯誤訊息供使用者查看。
13. 如申請專利範圍第12項所述之具有偵測裝置的熱水器之偵測與控制方法，其中該顯示單元係以至少一七段顯示器透過代碼或數字的方式來顯示該錯誤訊息，或是透過一液晶顯示器以彈現出一視窗方式顯示該錯誤訊息。