TWI591304B - Water heater exhaust safety detection method - Google Patents

Description

熱水器之排氣安全檢知方法

本發明係與瓦斯熱水器有關；特別是指一種熱水器之排氣安全檢知方法。

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，而容易造成室內人員因不察而吸入一氧化碳，當人們吸入過多一氧化碳時，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。

為防止上述情形發生，遂有業者研發一種強制供氣型熱水器，其係利用於熱水器加裝鼓風機的方式來提供助燃的空氣及增加熱水器內部之空氣流通，藉以透過提供較多之空氣量來提高燃燒器的加熱的效率，使該熱水器具有較佳之加熱效果，以及將燃燒不完全所產生之一氧化碳透過一排氣管向室外排出。

然而，當該強制供氣型熱水器內部之鼓風機老化、或是排氣管發生嚴重堵塞之情形時，該強制供氣型熱水器將因其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。但使用者又會因認為使用該強制供氣型熱水器必定安全無虞，而容易使得使用者在使用該強制供氣型熱水器時，處於危險的場所而不自知。

習知應用於強制供氣型熱水器的排氣安全檢測方法係利用檢測鼓風機之馬達的轉速值，來判斷排氣管堵塞或鼓風機老化的情形，其係以一預存的轉速範圍作為檢測基準，再以馬達的轉速值與該轉速範圍比對。在馬達轉速值高於轉速範圍的上限，則是判斷為排氣管堵塞，在馬達轉速值低於轉速範圍的下限，則是判斷為鼓風機老化。

習知的排氣安全檢測方法雖可以增進熱水器的使用安全性，然而其仍有使用上的限制存在。實際使用上，常會遇到連接至熱水器的排氣管因長度較長或彎折處較多，造成熱水器安裝完成時，一開始排氣的背壓就較高，而使得初始的馬達轉速值也較高。如此一來，若室外有風灌入排氣管，或排氣管些微地被遮蔽，則很容易使得馬達轉速值高於轉速範圍的上限，造成誤判為排氣管嚴重堵塞。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種熱水器之排氣安全檢知方法，可因應不同的排氣管安裝狀態，而可準確地檢知熱水器的排氣狀態是否正常。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種熱水器之排氣安全檢知方法，該熱水器包括有一鼓風機及一燃燒器，該方法包含有下列步驟：A. 啟動該鼓風機，且於該鼓風機啟動一段時間後，偵測該鼓風機之一馬達的轉速值；B. 依據步驟A所偵測的轉速值作預定擴充，以形成一第一容許轉速範圍；C. 於停止該熱水器運作之後，再次啟動該熱水器運作時，啟動該鼓風機，且於該鼓風機啟動一段時間後，偵測該鼓風機之馬達的轉速值；D. 比較步驟C中所偵測之轉速值是否落於該第一容許轉速範圍內；若是，則供應瓦斯予該燃燒器進行燃燒。

本發明另提供一種熱水器之排氣安全檢知方法，該熱水器包括有一鼓風機及一燃燒器，該方法係於該燃燒器燃燒瓦斯時執行，且包含有下列步驟：A. 依據一設定水溫控制該鼓風機之一馬達的轉速及供予該燃燒器的瓦斯流量，且於該熱水器的出水溫度達到對應該設定水溫的一恆溫範圍後，偵測該馬達的轉速值並作預定擴充，以形成一第二容許轉速範圍；B. 偵測該鼓風機之馬達的轉速值，並比較所偵測之轉速值是否超出該第二容許轉速範圍；若是，則停止供應瓦斯予該燃燒器。

本發明之效果在於以第一容許轉速範圍或第二容許轉速範圍，可有效地因應排氣管72實際的安裝狀態作為一個比對基準，避免因排氣管72安裝狀態不理想時，因風由外界倒灌入排氣管72或排氣管72被些微遮蔽即判斷為嚴重堵塞狀態。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參閱圖１，為實施本發明第一較佳實施例排氣安全檢知方法之熱水器，該熱水器包含有一燃燒器10、一以比例閥20為例的瓦斯調節閥、一鼓風機30、一轉速偵測器40、一控制器50、一操控面板60。其中：

該燃燒器10設置於一輸水管102的下方，用以對輸水管102內的水進行加熱。至於燃燒器10加熱時產生之廢氣則藉由外加的一排氣管72，以將熱水器產生的廢氣排放到它處，例如熱水器安裝於室內時，排氣管72連接至室外，將廢氣排放室外。

該比例閥20設置於連通至該燃燒器10的一瓦斯管74的路徑上，該比例閥20電性連接該控制器50且受該控制器50控制而調節供輸至該燃燒器10的瓦斯流量。該鼓風機30設置於燃燒器10下方且電性連接該控制器50，該鼓風機30具有一馬達32，本實施例中為直流馬達，該馬達32作動時可帶動鼓風葉片（圖未示），將空氣引入至該燃燒器10，以使空氣與瓦斯混合而達到助燃之目的。該馬達32的轉速係受該控制器50控制，且其轉速與該鼓風機30提供的空氣量成正比關係。該轉速偵測器40設置於該鼓風機30內且電性連接該控制器50，用以偵測該鼓風機30之馬達32的轉速值。

該操控面板60電性連接該控制器50，且包括以二個調溫按鈕62為例的輸入單元、一顯示器64與一以蜂鳴器66為例的警示單元，各該調溫按鈕62供使用者調整以輸入一設定水溫，該設定水溫用以設定熱水器加熱運作後，所欲達到的出水溫度，且該設定水溫將顯示於該顯示器64上。該蜂鳴器66則是供警示之用。此外，同時按下該二調溫按鈕62則是輸入一校正指令，該校正指令之作用容後再述。

該熱水器更包括電性連接該控制器50的一入水溫偵測器42、一水流偵測器44、及一出水溫偵測器46。該入水溫偵測器42及該水流偵測器44設置於連接該輸水管102的一入水管段102a，以偵測入水溫度及水流量，該出水溫偵測器46設置於連接該輸水管102的一出水管段102b，以偵測出水溫度。該出水管段102b則是連接至一水龍頭70。

該控制器50具有一記憶體52，該記憶體52儲存有複數組控制該鼓風機30及該比例閥20之參數，每一組參數對應不同的熱值。產生燃燒的條件下，依據不同的火力大小（即不同的熱值），供輸至該燃燒器10的空氣量與瓦斯流量具有一定較佳之配比關係。因此，該控制器50藉由該設定水溫、入水溫度、出水溫度及水流量計算所需的熱值，進而依據所計算的熱值由該記憶體52中擷取對應的其中一組參數以控制鼓風機30的馬達32轉速及該比例閥，使空氣量與瓦斯流量達到適當的配比關係，以使出水溫度達到該設定水溫所對應的恆溫範圍。

另外，請參閱圖２，曲線A表示該鼓風機30的馬達32受控制而啟動後，於正常狀態下，經過一段時間的運轉其轉速逐漸趨向穩定的理想轉速值之轉速曲線。眾所皆知的是，當該熱水器之鼓風機30老化時造成進、排氣之空氣量不足、或排氣管堵塞時造成內壓過大而空氣補不進來，均會使得提供至該燃燒器10的空氣量與瓦斯流量配比失衡，導致瓦斯燒燃不完全而一氧化碳產生量提升之情形。

因此，針對鼓風機30老化部分，通常是在該鼓風機30啟動一段時間後，其馬達32的轉速仍低於一定之可容許值（如曲線B），即會造成一氧化碳量的升高，吾人便定義該可容許值為最低臨界轉速值。而對排氣管72堵塞問題，因內壓大所以要加大空氣補償，此時馬達32的轉速不管於啟動時或是運轉途中都將產生異常增速之現象(如曲線C代表啟動時，曲線D代表運轉途中)，而此異常增速之可容許值吾人定義為最高臨界轉速值，當馬達32的轉速高於最高臨界轉速值時，表示排氣管72堵塞而使得一氧化碳量的升高會造成一定之危險度。此外，前述係以該馬達32由停止狀態受控制而啟動為例說明，在該馬達32運轉的狀態下，其轉速受控制而增加或減少至特定的轉速時，仍會有相同的情形。

藉此，利用上述之最低臨界轉速值與最高臨界轉速值構成一容許轉速範圍。對於燃燒瓦斯之前該馬達32由停止狀態啟動時，定義為一第一容許轉速範圍；對於產生燃燒的條件之下，因應不同火力大小（即不同熱值），對應有複數個不同的容許轉速範圍。換言之，只要該馬達32實際的轉速值落於容許轉速範圍內，一氧化碳產生的量皆會落於安全範圍內。

為了因應該熱水器安裝於不同的場所，形成的該排氣管72不同的安裝型態（如不同長度、不同轉彎次數）而影響該鼓風機30之馬達32的轉速，本實施例的排氣安全檢知方法透過圖３所示之初始化流程，取得前述之第一容許轉速範圍，其中：

於熱水器安裝完成，且該排氣管72連接至該熱水器，安裝人員確定該排氣管72正確安裝且未被堵塞後，由安裝人員同時按下該操控面板60上的該二調溫按鈕62，以輸入該校正指令，使該熱水器執行初始化流程，初始化流程包括下列步驟：

該控制器50接收該校正指令後，啟動該鼓風機30運轉，且於該鼓風機30啟動一段時間後，該控制器50透過該轉速偵測器40偵測該鼓風機30之馬達32的轉速值。

之後，該控制器50將該轉速偵測器40所偵測的轉速值儲存於該記憶體52中，形成一第一參考轉速值。再以該第一參考轉速值作預定擴充，本實施例中係對即該第一參考轉速值分別加上一第一轉速差值及減去一第二轉速差值，以分別得到一第一最高臨界轉速值及第一最低臨界轉速值並儲存於該記憶體52中。該第一最高臨界轉速值及該第一最低臨界轉速值即構成該第一容許轉速範圍。第一、第二轉速差值可為相同或不同之數值，依實際的使用經驗，二者可設定為90 rpm。例如，該第一參考轉速值為3500 rpm，第一最高臨界轉速值及第一最低臨界轉速值分別為3590 rpm及3410 rpm，該第一容許轉速範圍即為3590~3410 rpm。

藉此，即完成該第一容許轉速範圍的設定，此際，該第一容許轉速範圍即是對應熱水器安裝後該排氣管72及該鼓風機30的初始狀態。而後，該控制器50控制該鼓風機30停止運轉，使該熱水器處於待機狀態（即停止熱水器運作）。如此一來，即完成初始化流程。

請參圖４，而後於每次啟動該熱水器運作，人員開啟水龍頭70，該水流偵測器44偵測到輸水管102的水開始流動，該控制器50則先啟動該鼓風機30運轉，且於該鼓風機30啟動一段時間後，透過該轉速偵測器40偵測該鼓風機30之馬達32的轉速值。

該控制器50判斷所偵測之轉速值是否落於該第一容許轉速範圍內：

若否（即轉速值落於該第一容許轉速範圍之外），則不供應瓦斯予該燃燒器10，且控制該鼓風機30停止運轉。此外，該控制器50判斷所偵測的轉速值為高於該第一最高臨界界轉速值或低於該第一最低臨界界轉速值，若為前者，則於該顯示器64上顯示對應該排氣管72堵塞之錯誤碼，並控制該蜂鳴器66發出聲響；若為後者，則於該顯示器64上顯示對應該鼓風機30老化之錯誤碼，並控制該蜂鳴器66發出聲響。

若是，則控制該比例閥20，以供應瓦斯予燃燒器10並控制點火器（圖未示）點火以進行燃燒。

藉此，藉由前述初始化流程所取得的第一容許轉速範圍，可有效地因應排氣管72實際的安裝狀態作為一個比對基準，避免因排氣管72安裝狀態不理想時，因風由外界倒灌入排氣管72或排氣管72被些微遮蔽即判斷為嚴重堵塞狀態。此外，若該熱水器移機、排氣管72更換或鼓風機30更換，皆可輸入該校正指令，使該熱水器執行初始化流程，以取得最佳的第一容許轉速範圍。

在點火引燃瓦斯後，本實施例的排氣安全檢測方法則進行圖５、圖６所示之下列步驟：

請配合圖７，假設使所者所設定的為設定水溫T1，於步驟S501中，該控制器50持續即時地依據該設定水溫T1、出水溫度與入水溫度的溫差、及水流量計算將通過該輸水管102內水加熱至該設定水溫T1所需的熱值，並擷取該記憶體52中對應的參數，以控制該鼓風機30之馬達32的轉速及該比例閥20供予該燃燒器10的瓦斯流量，使出水溫度逐漸改變（時間點t0~時間點t1的區間）。

於步驟S502中，在出水溫度達到該設定水溫T1所對應的一恆溫範圍後（時間點t1），該控制器50透過該轉速偵測器40偵測該馬達32的轉速值，並儲存於該記憶體52中，形成一第二參考轉速值。於步驟S503中，再以該第二參考轉速值作預定擴充，即該第二參考轉速值分別加上一第一轉速差值及減去一第二轉速差值，形成一第二最高臨界轉速值及一第二最低臨界轉速值並儲存於該記憶體52中。該第二最高臨界轉速值及該第二最低臨界轉速值即構成一第二容許轉速範圍。此步驟中使用之第一、第二轉速差值可為相同或相異。

而後在該熱水器運作中（即水龍頭70持續出水狀態）且該設定水溫T1未被使用者改變之前（即時間點t1~時間點t1’之區間），該控制器50透過該轉速偵測器40偵測該馬達32的轉速值，並判斷所偵測之轉速值是否落於該第二容許轉速範圍之外：

若是，則控制該比例閥20阻斷瓦斯，以停止供應瓦斯予該燃燒器10，且控制該鼓風機30再運轉一段時間後才停止運轉，以排除該熱水器內的廢氣。此外，該控制器50判斷所偵測的轉速值為高於該第二最高臨界界轉速值或低於該第二最低臨界界轉速值，若為前者，則於該顯示器64上顯示對應該排氣管72堵塞之錯誤碼，並控制該蜂鳴器66發出聲響；若為後者，則於該顯示器64上顯示對應該鼓風機30老化之錯誤碼，並控制該蜂鳴器66發出聲響。

若否（即所偵測之轉速值落於該第二容許轉速範圍內），則重新執行偵測轉速值及判斷轉速值之本步驟並持續即時地依據該設定水溫、該出水溫度與該入水溫度的溫差及該水流量計算該設定水溫T1之恆溫範圍對應的熱值，直到水流量改變且所計算的熱值出過一第一預定熱值範圍、水龍頭70關閉、或該設定水溫被改變。若為水流量改變（水流量不為零）且所計算的熱值出過該第二預定熱值範圍時，則重回步驟S501執行；若為水龍頭70關閉，則執行結束流程，包括阻斷瓦斯以及於一段時間後停止鼓風機運轉，使熱水器待機；若為設定水溫被被改變則執行圖６所示之流程。

請配合圖６，假設在時間點t1’時，該設定水溫T1被使用者改變，於步驟S601中，該控制器50持續即時地依據改變後的該設定水溫T2、出水溫度與入水溫度的溫差、及水流量計算將通過該輸水管102內水加熱至該設定水溫T2所需的熱值，並擷取該記憶體52中對應的參數，以控制該鼓風機30之馬達32的轉速及該比例閥20供予該燃燒器的瓦斯流量，使出水溫度逐漸改變（時間點t1’~時間點t2的區間）。

於步驟S602中，在出水溫度達到改變後的該設定水溫T2所對應的另一恆溫範圍時（時間點t2），該控制器50透過該轉速偵測器40偵測該馬達32的轉速值，並儲存於該記憶體52中，形成一第三參考轉速值。於步驟S603中，再以該第三參考轉速值作預定擴充，即該第三參考轉速值分別加上一第一轉速差值及減去一第二轉速差值，形成一第三最高臨界轉速值及一第三最低臨界轉速值並儲存於該記憶體52中。該第三最高臨界轉速值及該第三最低臨界轉速值即構成一第三容許轉速範圍。此步驟中使用之第一、第二轉速差值可以相同或相異。

而後在該熱水器運作中（即水龍頭70持續出水的狀態）且該設定水溫T2未被使用者改變之前（即時間點t2~時間點t2’之區間），該控制器50透過該轉速偵測器40偵測該馬達32的轉速值，並判斷所偵測之轉速值是否落於該第三容許轉速範圍之外：

若是，則控制該比例閥20阻斷瓦斯，以停止供應瓦斯予該燃燒器10，且控制該鼓風機30再運轉一段時間後才停止運轉，以排除該熱水器內的廢氣。此外，該控制器50判斷所偵測的轉速值為高於該第三最高臨界界轉速值或低於該第三最低臨界界轉速值，若為前者，則於該顯示器64上顯示對應該排氣管72堵塞之錯誤碼，並控制該蜂鳴器66發出聲響；若為後者，則於該顯示器64上顯示對應該鼓風機30老化之錯誤碼，並控制該蜂鳴器66發出聲響。

若否（即所偵測之轉速值落於該第三容許轉速範圍內），則重新執行偵測轉速值及判斷轉速值之本步驟並持續即時地依據該設定水溫、該出水溫度與該入水溫度的溫差及該水流量計算該設定水溫T2之恆溫範圍的熱值，直到水流量改變且所計算的熱值出過一第二預定熱值範圍、水龍頭70關閉、或該設定水溫再次被改變。若為水流量改變（水流量不為零）且所計算的熱值出過該第二預定熱值範圍時，則重回步驟S601執行；若為水龍頭70關閉，則執行結束流程，包括阻斷瓦斯以及於一段時間後停止鼓風機運轉，使熱水器待機。

若為設定水溫再次被改變，則於出水溫度達到對應新的設定水溫T3的恆溫範圍時重回步驟S601執行，於此容不贅述。

藉此，在燃燒瓦斯進行加熱的過程之中，每一次出水溫度達到恆溫時所使用的第二或第三參考轉速值皆是對應該排氣管72的安裝狀態，如此一來，讓判斷排氣管72堵塞或鼓風機30老化更為準確，有效地提升使用熱水器的安全性。

本發明僅依據該轉速偵測器所偵測的轉速值，無需再與其它的偵測器（例如於排氣管的路徑上裝設排氣流量偵測器或風壓偵測器）配合使用，即可準確地判斷排氣管是否堵塞或鼓風機老化，因此，可以有效地降地熱水器的製造成本及簡化控制器的判斷流程。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

［本發明］ 10燃燒器                   102輸水管                                102a入水管段 102b出水管段             20比例閥               30鼓風機 32馬達                      40轉速偵測器         42入水溫偵測器 44水流偵測器             46出水溫偵測器      50控制器 52記憶體                   60操控面板            62調溫按鈕 64顯示器                   66蜂鳴器               70水龍頭 72排氣管                   74瓦斯管   S501~S503、S601~S603步驟 T1~T3 設定水溫 t0、t1、t1'、t2、t2' 時間點

圖１為本發明一較佳實施例排氣安全檢知方法所應用的熱水器。 圖２為本發明上述較佳實施例之鼓風機馬達轉速曲線圖。 圖３為本發明上述佳實施例排氣安全檢知方法之初始化流程圖。 圖４為本發明一較佳實施例排氣安全檢知方法於點火前之流程圖。 圖５為本發明上述較佳實施例之排氣安全檢知方法於點火後之流程圖。 圖６為本發明上述較佳實施例排氣安全檢知方法於改變設定水溫及水流量後之流程圖。 圖７為本發明上述較佳實施例之出水溫度與時間的關係曲線圖。

無

Claims (9)

1. 一種熱水器之排氣安全檢知方法，該熱水器包括有一鼓風機及一燃燒器，該方法包含有下列步驟： A. 啟動該鼓風機，且於該鼓風機啟動一段時間後，偵測該鼓風機之一馬達的轉速值； B. 依據步驟A所偵測的轉速值作預定擴充，以形成一第一容許轉速範圍； C. 於停止該熱水器運作之後，再次啟動該熱水器運作時，啟動該鼓風機，且於該鼓風機啟動一段時間後，偵測該鼓風機之馬達的轉速值； D. 比較步驟C中所偵測之轉速值是否落於該第一容許轉速範圍內；若是，則供應瓦斯予該燃燒器進行燃燒。
2. 如請求項1所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中步驟D之後包含： E. 依據一設定水溫控制該馬達的轉速及供予該燃燒器的瓦斯流量，且於該熱水器的出水溫度達到對應該設定水溫的一恆溫範圍後，偵測該馬達的轉速值並作預定擴充，以形成一第二容許轉速範圍； F. 偵測該鼓風機之馬達的轉速值，並比較所偵測之轉速值是否超出該第二容許轉速範圍；若是，則停止供應瓦斯予該燃燒器。
3. 如請求項2所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中於步驟F中包含，若所偵測之轉速值落於該第二容許轉速範圍內，則重新執行步驟F，直到該設定水溫被改變後，更包含執行下列步驟G與步驟H： G.依據改變後的該設定水溫控制該馬達的轉速及供予該燃燒器的瓦斯流量，且於該熱水器的出水溫度達到對應改變後的該設定水溫的另一恆溫範圍後，偵測該馬達的轉速值並作預定擴充，以形成一第三容許轉速範圍； H.偵測該鼓風機之馬達的轉速值，並比較所偵測之轉速值是否超出該第三容許轉速範圍內；若是，則停止供應瓦斯予該燃燒器。
4. 如請求項2所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中於步驟F中包含，持續地依據該設定水溫、該熱水器的一出水溫度與一入水溫度的溫差及一水流量計算該恆溫範圍所對應的一熱值且若所偵測之轉速值落於該第二容許轉速範圍內，則重新執行步驟F，直到該水流量改變且該熱值出過一預定熱值範圍後，則重回步驟E執行。
5. 如請求項1所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中步驟A與步驟B係於接收一校正指令後執行。
6. 如請求項5所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中於步驟A之前包含，將一排氣管連接至該熱水器，而後輸入該校正指令。
7. 一種熱水器之排氣安全檢知方法，該熱水器包括有一鼓風機及一燃燒器，該方法係於該燃燒器燃燒瓦斯時執行，且包含有下列步驟： A. 依據一設定水溫控制該鼓風機之一馬達的轉速及供予該燃燒器的瓦斯流量，且於該熱水器的出水溫度達到對應該設定水溫的一恆溫範圍後，偵測該馬達的轉速值並作預定擴充，以形成一第二容許轉速範圍； B. 偵測該鼓風機之馬達的轉速值，並比較所偵測之轉速值是否超出該第二容許轉速範圍；若是，則停止供應瓦斯予該燃燒器。
8. 如請求項7所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中步驟B中包含，若所偵測之轉速值落於該第二容許轉速範圍，則重新執行步驟B，直到該設定水溫被改變後，更包含執行下列步驟C與步驟D： C. 於該設定水溫改變後，依據改變後的該設定水溫控制該馬達的轉速及供予該燃燒器的瓦斯流量，且於該熱水器的出水溫度達到對應改變後的該設定水溫的另一恆溫範圍後，偵測該馬達的轉速值並作預定擴充，以形成一第三容許轉速範圍； D. 偵測該鼓風機之馬達的轉速值，並比較所偵測之轉速值是否超出該第三容許轉速範圍內；若是，則停止供應瓦斯予該燃燒器。
9. 如請求項7所述熱水器之排氣安全檢知方法，其中於步驟B中包含，持續地依據該設定水溫、該熱水器的一出水溫度與一入水溫度的溫差及一水流量計算該恆溫範圍所對應的一熱值且若所偵測之轉速值落於該第二容許轉速範圍內，則重新執行步驟B，直到該水流量改變且該熱值出過一預定熱值範圍後，則重回步驟A執行。