TWI410596B - Water heater and its safety inspection method - Google Patents

Description

熱水器及其安全檢知方法

本發明係與熱水器有關，更詳而言之是指一種熱水器及其安全檢知方法。

已知採用自然對流方式而排出廢氣的熱水器，常因空氣循環過於緩慢而無法及時將燃燒不完全時產生的一氧化碳排出室外，故而容易造成室內人員因不察而吸入過多的一氧化碳，致有危害生命之虞。基此，有業者開發出一種熱水器，即利用加裝鼓風機的方式以強制熱水器內部之空氣流通，藉以將燃燒不完全所產生之一氧化碳產生向室外排出，且可提高加熱器加熱的效率，同時可提供較多之空氣量，而增加較多熱量之提供。然而，當該熱水器之鼓風機老化或排氣管道堵塞時，將使得該熱水器內部之空氣流通效率降低，而造成一氧化碳產生的機率提升，當使用者吸入一氧化碳時，將會使人體組織缺氧而產生不適，更甚者有造成死亡的危險，而使用者又因認定使用該熱水器必定安全無虞，此將導致使用者處於危險的場所而不自知。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種熱水器及其安 全檢知方法，係利用檢測鼓風機之運轉馬達的轉速是否正常以達到安全檢知目的。

緣以達成上述目的，本發明所提供之安全檢知方法包含：先於一計算單元內設定一轉速值參考範圍，該轉速值參考範圍界於一最低臨界轉速值至一最高臨界轉速值之間，然後偵測熱水器之鼓風機啟動一段時間後的運轉馬達之轉速值，並比較該運轉馬達之轉速值是否落於該轉速值參考範圍外，若運轉馬達之轉速值落於該轉速值參考範圍之外時，則停止供應瓦斯予熱水器之加熱器。

另，爰以執行上述安全檢知方法之熱水器包含有一加熱器、一瓦斯比例閥、一鼓風機、一偵測裝置以及一操控裝置。其中，該瓦斯比例閥設置於一瓦斯供給路徑上，用以控制供給該加熱器之瓦斯供應量；該鼓風機內設有一運轉馬達用以強制導入空氣予該加熱器；該偵測裝置用以偵測該鼓風機之運轉馬達的轉速；該操控裝置具有該計算單元，且該計算單元與該偵測裝置電性連接，該計算單元在任一設定的瓦斯供應量下，均設定有該轉速值參考範圍，在該偵測裝置測得之馬達轉速值落於該轉速值參考範圍之外時，該操控裝置將控制該瓦斯比例閥阻斷該瓦斯供給路徑，以停止供應瓦斯予該加熱器。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳 細說明如後。

為便於說明，茲就本發明之安全檢知方法與其熱水器結構一併敘述，其中第一圖為本發明較佳實施例之熱水器1結構配置示意圖，第二圖為本發明安全檢知方法之流程圖。

本實施例之熱水器1包含有一加熱器10、一瓦斯比例閥20、一鼓風機30、一偵測裝置40、一操控裝置50以及一警示裝置60。其中：該加熱器10設置於一輸水管101的下方，用以對輸水管101內的水進行加熱。至於加熱器10加熱時產生之廢氣則藉由構成排氣管道之一導流管102排出。

該瓦斯比例閥20設置在一瓦斯管103，且位於瓦斯供給路徑上，具有調節供給該加熱器10瓦斯量之功效，該瓦斯比例閥20可為申請人申請之美國專利公開第20090206291A1號所示之「gas flow rate control valve」，係利用電流提供使閥門作比例式開啟，亦即當電流提供越大，閥門開度比例式地增大，所提供之瓦斯流量亦比例式地增大，當然在設計上，亦可利用其他機構之設計，例如旋轉式的錯位開門方式，只要能控制及計算出瓦斯量之提供。

該鼓風機30設置於加熱器10下方，其內部具有以直流無刷馬達32為例之運轉馬達，該直流無刷馬達32作動時可將外部空氣由入風口30a導入鼓風機30，再經由出風口30b而排放至該加熱器10，藉以與瓦斯混合而達到助燃之目的；吾 人均知，直流無刷馬達32的轉速與該鼓風機30提供的空氣量成正比關係，亦即直流無刷馬達32的轉速越大，該鼓風機30提供之空氣量越多，直流無刷馬達32的轉速越小，該鼓風機30空氣量越少。

請參閱第三圖，該偵測裝置40於本實施例中是以設置在鼓風機30內的霍爾元件為例，惟不以此為限，其用以偵測該直流無刷馬達32之轉速。

該操控裝置50具有一與該偵測裝置40電性連接之計算單元51，該計算單元51在任一設定的瓦斯供應量下，均設定有一理論轉速值，其理論轉速值的建立基礎在於：如第四圖所示，在產生燃燒的條件下，所提供的空氣提供量與瓦斯流量具有一定之最佳空燃比，亦即吾人利用瓦斯比例閥20計算出瓦斯量之提供，即可進一步利用最佳空燃比來計算出該鼓風機30必須提供之空氣量及直流無刷馬達32的理論轉速值；另外，當該熱水器之鼓風機老化，進氣之空氣量不足而會使得一氧化碳量提升，或排氣管道堵塞時，內壓大空氣補不進來，均會造成一氧化碳量的提升；因此針對鼓風機老化部分，通常是開始啟動直流無刷馬達32的轉速低於一定之可容許值下，即會造成一氧化碳量的升高，吾人定義為最低臨界轉速值，另針對排氣管道堵塞問題，因內壓大所以要加大空氣補償，因此此時直流無刷馬達32的轉速會變異常增速，此異常增速值，吾人定義為最高臨界轉速值，當直流無刷馬達32的轉速高於此 容許值時，表示排氣管道堵塞而使得一氧化碳量的升高會造成一定之危險度，此最低臨界轉速值與最高臨界轉速值構築成一轉速值參考範圍。必須說明的是，上述之理論轉速值、最低臨界轉速值與最高臨界轉速值依不同馬達而設定，並於熱水器1出廠時即已預先設定完成。

請參閱第五圖，係指任一設定的瓦斯供應量下，曲線A表示該直流無刷馬達32於理想狀態(即電源供應正常、該鼓風機30內部機件未老化，以及該導流管102未受阻塞之情況)時之轉速曲線。該直流無刷馬達32於時間點a至時間點b之間的增速時間時，其轉速係呈平滑提升，而在到達時間點b後則變為定速運轉的穩定狀態。而上述之理論轉速值則係指直流無刷馬達32於穩定狀態時之轉速值。又，所述最低臨界轉速值是以0.7倍的理論轉速值為例，最高臨界轉速值是以1.04倍的理論轉速值為例，惟須說明的是，該些倍率的設定可依馬達種類不同而適當調整。另，所述偵測裝置40即是在時間點b後，始開始偵測該直流無刷馬達32之轉速值，當該直流無刷馬達32之轉速值在該轉速值參考範圍之內時，表示此時鼓風機30運作正常，換句話說，熱水器1內部維持良好的空氣流通效率。

反之，請參閱第五圖之曲線B，當鼓風機30內部機件損壞或老化…等異常情形發生時，直流無刷馬達32運轉時能量損耗將會過大，使其運轉無法有效地提升，導致偵測裝置40偵測到的直流無刷馬達32之轉速將會低於該最低臨界轉速 值，且會造成熱水器1內部之空氣流通效率不佳，而使得該加熱器10容易因燃燒瓦斯不完全而產生有一氧化碳，進而當使用者使用熱水器1時將會產生不適，更甚者有造成死亡的危險。

第五圖之曲線C則表示熱水器1於使用前，該導流管102已受阻塞，導致該直流無刷馬達32啟動後，因空氣流通效率不佳而使得該鼓風機30內部空氣壓力上升，進而造成轉速持續偏高。另外，當熱水器1於使用時，導流管102突然受到阻塞，亦會造成鼓風機30內部空氣壓力上升，使得直流無刷馬達32之轉速將如曲線D所示之倏地升高。上述兩種情形都將導致該偵測裝置40偵測到直流無刷馬達32之轉速超過該最高臨界轉速值，且皆會造成該加熱器10容易因燃燒瓦斯不完全而產生有一氧化碳之情形發生。

藉此，當該操控裝置50發現該直流無刷馬達32之轉速落於該轉速值參考範圍之外時，則控制該瓦斯比例閥20阻斷該瓦斯供應路徑，以停止供應瓦斯給該加熱器10，藉以遏止產生一氧化碳之可能。並於此同時，利用為一顯示幕之警示裝置60產生如「鼓風機老化」或「導流管阻塞」…等警示訊息，藉以讓使用者可以及時了解該熱水器1異常之原因，以便進行維修與保養。

另外，該操控裝置50更具有一與鼓風機30電性連接之遲延控制器52，該遲延控制器52用以在該瓦斯比例閥20阻斷 該瓦斯供應路徑後，控制該鼓風機30之直流無刷馬達32持續運轉一段時間，方才停止。其目的在於將該熱水器1內部之可能產生的一氧化碳排出，以降低使用者一氧化碳中毒之機率。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及製作方法變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1‧‧‧熱水器

10‧‧‧加熱器

20‧‧‧瓦斯比例閥

30‧‧‧鼓風機

30a‧‧‧入風口

30b‧‧‧出風口

32‧‧‧直流無刷馬達

40‧‧‧偵測裝置

50‧‧‧操控裝置

51‧‧‧計算單元

52‧‧‧遲延控制器

60‧‧‧警示裝置

101‧‧‧輸水管

102‧‧‧導流管

103‧‧‧瓦斯管

第一圖為本發明一較佳實施例之熱水器示意圖。

第二圖為上述本發明較佳實施例之安全檢知方法流程圖。

第三圖為上述本發明之馬達示意圖。

第四圖為上述本發明進氣量與瓦斯量之關係曲線圖。

第五圖為上述本發明之轉速曲線圖。

1‧‧‧熱水器

10‧‧‧加熱器

20‧‧‧瓦斯比例閥

30‧‧‧鼓風機

30a‧‧‧入風口

30b‧‧‧出風口

50‧‧‧操控裝置

51‧‧‧計算單元

52‧‧‧遲延控制器

60‧‧‧警示裝置

101‧‧‧輸水管

102‧‧‧導流管

103‧‧‧瓦斯管

Claims (17)

1. 一種熱水器，包含有：一加熱器；一瓦斯比例閥，設置於一瓦斯供給路徑上，用以控制供給該加熱器之瓦斯供應量；一鼓風機，內設有一運轉馬達用以強制導入空氣予該加熱器；一偵測裝置，用以偵測該鼓風機之運轉馬達的轉速；一操控裝置，具有一計算單元與該偵測裝置電性連接，該計算單元在任一設定的瓦斯供應量下，均設定有一轉速值參考範圍，在該偵測裝置測得之運轉馬達轉速值落於該轉速值參考範圍之外時，該操控裝置控制該瓦斯比例閥阻斷該瓦斯供給路徑，以停止供應瓦斯予該加熱器。
2. 如請求項1所述之熱水器，其中該計算單元內建之轉速值參考範圍界於一最低臨界轉速值至一最高臨界轉速值之間。
3. 如請求項2所述之熱水器，其中該最低臨界轉速值係針對鼓風機老化時，可容許的運轉馬達最低轉速值。
4. 如請求項3所述之熱水器，其中具有一理論轉速值，係指產生燃燒的條件下，利用該瓦斯比例閥計算出瓦斯量之提供，即可進一步利用最佳空燃比來計算出該運轉馬達的理論轉速值，其中該最低臨界轉速值為理論轉速值的0.7倍。
5. 如請求項2所述之熱水器，更包含一排氣管道，用以排出該加熱器加熱時產生之廢氣，其中該最高臨界轉速值為該排氣管 道堵塞時，可容許的運轉馬達最高轉速值。
6. 如請求項5所述之熱水器，其中具有一理論轉速值，係指產生燃燒的條件下，利用該瓦斯比例閥計算出瓦斯量之提供，即可進一步利用最佳空燃比來計算出該運轉馬達的理論轉速值，其中該最高臨界轉速值為理論轉速值的1.04倍。
7. 如請求項1所述之熱水器，其中該鼓風機之運轉馬達為一直流無刷馬達，該偵測裝置為霍爾元件。
8. 如請求項1所述之熱水器，其中該操控裝置更包括有一遲延控制器，該遲延控制器在該瓦斯比例閥停止供應瓦斯予該加熱器一段時間後，控制該鼓風機之運轉馬達停止轉動。
9. 如請求項1所述之熱水器，更包含一與該操控裝置電性連接之警示裝置，該警示裝置於該瓦斯比例閥阻斷該瓦斯供給路徑時產生一警示訊息。
10. 一種熱水器之安全檢知方法，包含有下列步驟：於該熱水器中設有一計算單元；該計算單元在任一設定的瓦斯供應量下，均設定有一轉速值參考範圍；偵測熱水器之一鼓風機啟動一段時間後的運轉馬達之轉速值；比較該運轉馬達之轉速值是否落於該轉速值參考範圍內，若運轉馬達之轉速值落於該轉速值參考範圍之外時，則停止供應瓦斯予熱水器之一加熱器。
11. 如請求項10所述熱水器之安全檢知方法，其中該轉速值 參考範圍係界於一最低臨界轉速值至一最高臨界轉速值之間。
12. 如請求項11所述之熱水器之安全檢知方法，其中該最低臨界轉速值係針對該鼓風機老化時，可容許的運轉馬達最低轉速值。
13. 如請求項12所述之熱水器之安全檢知方法，其中具有一理論轉速值，係指產生燃燒的條件下，可計算出瓦斯量之提供，即可進一步利用最佳空燃比來計算出該運轉馬達的理論轉速值，其中該最低臨界轉速值為理論轉速值的0.7倍。
14. 如請求項11所述之熱水器之安全檢知方法，其中該最高臨界轉速值為熱水器之一排氣管道堵塞時，可容許的運轉馬達最高轉速值。
15. 如請求項14所述之熱水器之安全檢知方法，其中具有一理論轉速值，係指產生燃燒的條件下，可計算出瓦斯量之提供，即可進一步利用最佳空燃比來計算出該運轉馬達的理論轉速值，其中該最高臨界轉速值為理論轉速值的1.04倍。
16. 如請求項10所述熱水器之安全檢知方法，當停止供應瓦斯予該加熱器時，該鼓風機將於持續運轉一段時間後始自動停止。
17. 如請求項10所述熱水器之安全檢知方法，當該運轉馬達之轉速值落於該轉速值參考範圍之外時，熱水器之一警示裝置將發送一警示訊息。