TWM450700U - 智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統 - Google Patents

Description

智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統

本創作係有關於一種智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，尤指一種可以自動偵測濾網的阻塞狀態，以顯示包括有濾網阻塞程度及提醒清洗或更換濾網等資訊的氣流管路監視技術。

按，一般正壓式鼓風機或是負壓式抽風機之氣流管路50(即風壓管路)，如圖1、2所示為氣流管路50的具體實施架構，其係包含一進氣風管51及一與進氣風管51連通的出氣風管52，且進氣風管51與出氣風管52之間的風胃設有一風扇裝置60，並於進氣風管51之入風口510設有一濾網63，當風扇裝置60上的風扇葉片62經馬達61帶動而旋轉時，則可將外界空氣自進氣風管51的入風口510吸入，再由出氣風管52的出風口520排出。然而，上述習用結構大多是以固定轉速的方式驅使馬達61運轉，以致其輸出或吸取的風量及壓力皆為固定。此外，進氣風管51、出氣風管52的長度增加、轉彎角度過大(如圖2所示)或是濾網63逐漸阻塞等諸多情況下，皆會造成氣流管路50內的風道阻力增加，從而使得出風量大為降低，於此，將會造成風扇裝置60的運轉及能源使用等效益的降低。

為改善上述缺失，相關技術領域業者已將固定馬達轉速控制改為可變轉速的控制方式，其代表性專利如中華民國發明第593939號『過濾網機組風量迴授控制方法與裝置』，以及發明第 I325220『風扇驅動電路之結構』等專利所示。其中，第593939號發明專利，是以控制風機-濾網機組恆定地保持於預設之固定送風量，而且是以風量做為馬達運轉的迴授控制參數，當風道阻力增加時，則讓馬達轉速加快；反之，當出風量大於風量預設值時，則讓馬達轉速變慢，據此，使其出風量及壓力能夠維持在恆定的狀態。然而，風量感測器的精度攸關風扇馬達運轉的控制效能，換言之，在提高感測精度的需求下，風量感測器的造價勢必遠較市售的轉速計高，於此，將會大幅增加製造成本；不僅如此，該專利前案並無濾網阻塞自動偵測的機能建置，以致無法顯示及提醒使用者清洗或更換濾網，致使風機-濾網機組較無法維持在較佳效益的運轉狀態。

至於發明第I325220號專利，其主要是利用出風量與馬達電流之特性設定一電流參考準位，當風量因受阻力減少，而使電流降低於參考準位時增加馬達轉速，使馬達電流與預設之電流參考準位相等，而使出風量維持在恆定的狀態。該專利前案雖然可以改善因受風道阻力或背壓影響而減少出風量的狀況，惟，其仍與前述第593939號發明專利一樣，都無法偵測濾網逐漸阻塞的情形，並適時提出警示，讓使用者清洗或更換濾網，故而風扇裝置較難以維持在較佳效益的運轉狀態中。

是以，如何針對上述習知技術所存在之缺點進行研發改良，實為相關業界所需努力研發之目標與挑戰，有鑑於此，本創作人乃思及創作的意念，遂以多年的經驗加以設計，經多方探討並試 作樣品試驗，及多次修正改良，終於研發出一種可以改善習知技術缺失的本創作。

本創作主要係提供一種可以改善習知技術缺失的智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，不僅可以監視氣流管路的阻塞狀態，並可發出警示或顯示濾網阻塞程度、出風量大小及提醒使用者清洗或更換濾網等資訊，藉由濾網的即時監控，使風扇裝置得以維持在較佳效益的運轉狀態中。達成上述功效，本創作採用之技術手段係包括馬達轉速感測模組、控制模組及警示模組。馬達轉速感測模組用以感測馬達的轉速而產生轉速感測訊號。控制模組用以將轉速感測訊號號轉換為感測轉速值，並與設定的第一轉速預設值做比較。當感測轉速值達到第一轉速預設值時，控制模組則判定濾網處於氣流阻塞狀態，並驅動警示模組發出警示訊號，藉由自動偵測濾網的阻塞狀態，以顯示包括有濾網阻塞程度以及提醒清洗或更換濾網等資訊，使風扇裝置維持在最佳效益的運轉狀態。

為使 貴審查委員對本創作之目的、技術特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，茲請配合以下所列舉的實施例，並詳細陳述如后：

壹.本創作基本實施例

本創作主要是用來監控氣流管路50內之風扇裝置60的運轉狀態，進而對氣流管路50做氣流阻塞率或是出風量的即時監控。 本創作所述的氣流管路50主要是應用在諸如吸塵器、無塵室的集塵機或是空調等之電氣設備上。請參看圖1、2所示，氣流管路50的具體架構包括一互為反向延伸的第一端及第二端，該第一端為入風口510，該第二端則為出風口520，濾網53罩設於入風口510處或是其他的位置上。風扇裝置60位於第一端與第二端之間的氣流管路50上。具體而言，氣流管路50包括具有第一端的進氣風管51，以及具有第二端的出氣風管52，且進氣風管51與出氣風管52為相通的結構形態。

請參看圖4所示為本創作基本實施例的實施架構，其係包括一轉速感測模組10、一控制模組20及一警示模組30等技術特徵，以監控風扇裝置60的運轉狀態。如圖1、2所示的風扇裝置60則包括馬達61及一與馬達61轉軸連動的風扇葉片62。轉速感測模組10是用來感測風扇裝置60之馬達61的轉速而產生轉速感測訊號。控制模組20則是用來接收及轉換轉速感測訊號為感測轉速值，並與預先設定的第一轉速預設值做比較，藉以判斷設置在氣流管路50上之濾網53是否為阻塞，當感測轉速值達到或接近第一轉速預設值時，控制模組20則判定濾網53處於氣流阻塞狀態，並驅動警示模組30發出警示訊號。

貳.本創作具體實施例

請參看圖3、5所示為本創作具體實施例的實施架構，本實施例除了包括上述基本實施例的技術特徵之外，更包括一組電流感測模組40，用以感測流過馬達61之線圈繞組的電流而產生一電流 感測訊號。於具體的運作實施時，控制模組20接收及轉換電流感測訊號為一感測電流值，並與控制模組20設定的一電流預設值做比較，以作為濾網53之氣流阻塞狀態的判斷輔助依據。至於上述轉速感測模組10的具體實施例可以一般的光學式旋轉編碼器或是轉速計的其中一種。另電流感測模組40則為一般的電流回授電路。

再請參看圖3、5所示的控制模組20係包含一設定模組21、一訊號處理模組22及一驅動模組23。其中，設定模組21可供設定第一轉速預設值及第二轉速預設值。訊號處理模組22比較感測轉速值與第二轉速預設值後，輸出一代表轉速差值的控制訊號。驅動模組23可受控制訊號的觸發而控制一電源(本圖式例未示)對馬達61的供電量或是供電頻率，使馬達61的轉速達到該第二轉速預設值。必須補充說明的是，上述驅動模組23可以是一般的電能調變電路、PWM驅動模組或是變頻器；至於電源則是指直流電源供應電路或是交流電源供應電路而言。當電源對馬達61供電量或是供電頻率達到一預設增量值時，訊號處理模組22則判斷濾網53處於氣流阻塞狀態，並驅動警示模組30發出警示訊號，如音頻的警示訊號。除此之外，如圖5所示，警示模組30包含一用以顯示氣流阻塞資訊的顯示模組31及一用以產生氣流阻塞警示訊號的警報器32。控制模組20設定有複數筆與各感測轉速值對應的阻塞率或出風量等資料，並可透過顯示模組31將氣流阻塞率或出風量等資料顯示為阻塞率或出風量等之資訊。且上述阻塞率、出風量等資料可供儲存在一記憶體內，由於出風量與流過馬達線圈之電流 以及馬達61的轉速互為正比的特性關係。換言之，當出風量愈大則流過馬達61線圈的電流愈大，馬達61轉速則愈快；反之，當出風量愈小則流過馬達61線圈的電流愈小，馬達61轉速則愈慢，本創作即是利用上述特性而定義出各阻塞率的數值及各出風量的數值。此外，阻塞率與出風量則為互為反比的關係，亦即阻塞率愈高，出風量則愈低；反之，阻塞率愈低，出風量則愈高。

參.本創作具體實施運作

請參看圖6所示，本創作可在風扇裝置60於自由流場(即無背壓)的情況下依其原設計之出風量預先設定一轉速參考準位A(即濾網53阻塞率為0%)，以及當入風口51之濾網53完全阻塞時(即濾網53阻塞率為100%)之轉速參考準位B，並另設一預設準位A(即第二轉速預設值)及預設準位B(即第一轉速預設值)。當風扇裝置60依安裝場地現況而需增長氣流管路50或氣流管路50有轉彎角時等因素皆會造成風道阻力或背壓使出風量減少，此時馬達61將會提高轉速以補償出風量，此時，馬達61轉速即為預設準位A，此準位的高低亦顯示了安裝工藝的良窳與否。

又，預設準位A和參考準位B之間的動作區亦可反應在實地完成安裝後的濾網53阻塞率0~100%，當風扇裝置60在濾網53逐漸阻塞時為補償出風量，馬達61亦將逐漸提高轉速，當轉速到達預設準位B時，並被轉速感測模組10及電流感測模組40偵測後，控制模組20則驅動警示模組30之警報器32發出送出警示訊號，或是於顯示模組31顯示出提醒使用者清洗或更換濾網53的 資訊。

肆.結論

因此，藉由上述結構設置，本創作確實可以改善習知技術的缺失，不僅可以監視氣流管路的阻塞狀態，並可發出警示或顯示濾網阻塞程度、出風量大小及提醒使用者清洗或更換濾網等資訊，藉由濾網的即時監控，使風扇裝置得以維持在較佳效益的運轉狀態中。

以上所述，僅為本創作之一可行實施例，並非用以限定本創作之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本創作之專利範圍內。本創作所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合新型專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

10‧‧‧轉速感測模組

20‧‧‧控制模組

21‧‧‧設定模組

22‧‧‧訊號處理模組

23‧‧‧驅動模組

30‧‧‧警示模組

31‧‧‧顯示模組

32‧‧‧警報器

40‧‧‧電流感測模組

50‧‧‧氣流管路

51‧‧‧進氣風管

510‧‧‧入風口

52‧‧‧出氣風管

520‧‧‧出風口

53‧‧‧濾網

60‧‧‧風扇裝置

61‧‧‧馬達

62‧‧‧風扇葉片

圖1係氣流管路之實施示意圖。

圖2係氣流管路之另一實施示意圖。

圖3係本創作結合氣流管路之方塊控制示意圖。

圖4係本創作基本實施例的方塊控制示意圖。

圖5係本創作具體實施例的方塊控制示意圖。

圖6係本創作轉速與時間的關係示意圖。

10‧‧‧轉速感測模組

21‧‧‧設定模組

22‧‧‧訊號處理模組

23‧‧‧驅動模組

40‧‧‧電流感測模組

50‧‧‧氣流管路

510‧‧‧入風口

53‧‧‧濾網

60‧‧‧風扇裝置

61‧‧‧馬達

62‧‧‧風扇葉片

Claims (9)

1. 一種智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其係監控一氣流管路內之一風扇裝置的運轉狀態，該監視系統包括一馬達轉速感測模組、一控制模組及一警示模組，該馬達轉速感測模組用以感測該風扇裝置之一馬達的轉速而產生一轉速感測訊號，該控制模組用以接收及轉換該轉速感測訊號為一感測轉速值，並與設定的一第一轉速預設值做比較，藉以判斷設置在該氣流管路上之至少一濾網是否為阻塞，當該感測轉速值達到該第一轉速預設值時，該控制模組則判定該濾網處於氣流阻塞狀態，並驅動該警示模組發出一警示訊號。
2. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該轉速感測模組係選自光學式旋轉編碼器以及轉速計的其中一種。
3. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，其更包括一電流感測模組，用以感測流過該馬達之線圈繞組的電流而產生一電流感測訊號，該控制模組接收轉換該電流感測訊號為一感測電流值，並與該控制模組設定的一電流預設值做比較，以作為該濾網之氣流阻塞狀態的判斷輔助依據。
4. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該電流感測模組為電流回授電路。
5. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該控制模組設定有一高於該第一轉速預設值的第二轉速預設 值，用以控告該馬達的轉速達到該第二轉速預設值。
6. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該警示模組包含一顯示模組，該控制模組設定有複數筆與各該感測轉速值對應的阻塞率或出風量等資料，並透過該顯示模組顯示出氣流阻塞率或出風量等資訊。
7. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該控制模組設定有一高於該第一轉速預設值的第二轉速預設值，該控制模組包含一設定模組、一訊號處理模組及一驅動模組，該設定模組可供設定該第一轉速預設值及該第二轉速預設值，該訊號處理模組比較該感測轉速值與該第二轉速預設值之間的差值而輸出一控制訊號，該驅動模組可受該控制訊號的觸發而控制一電源對該馬達的供電量或是供電頻率，使該馬達的轉速達到該第二轉速預設值，當該電源對該馬達供電量或是供電頻率達到一預設增量值時，該訊號處理模組則判斷該濾網處於氣流阻塞狀態，並驅動該警示模組發出該警示訊號。
8. 如請求項1所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該氣流管路包括一互為反向延伸的第一端及第二端，該第一端為入風口，該第二端則為出風口，該濾網罩設於該入風口處，該風扇裝置則位於該第一端與該第二端之間的該氣流管路上。
9. 如請求項1或8所述之智慧型氣流管路濾網阻塞監視系統，其中，該氣流管路可供設置在吸塵器、集塵機或是空調設備內。