TWI486540B - Direct pressure water heater and its control method - Google Patents

Description

直壓式熱水器及其控制方法

本發明係與瓦斯熱水器有關，更詳而言之是指一種直壓式熱水器及其控制方法。

傳統熱水器的加熱裝置燃燒瓦斯時，空氣係以自然對流的方式進入加熱裝置中與瓦斯混合燃燒，藉以加熱輸水管內部的水。加熱裝置所產生的熱能係與瓦斯量及空氣量的比例有關，當瓦斯量與空氣量達到一較佳的比例時，加熱裝置產生的熱效率相對較高。然，依靠自然對流的方式所提供的空氣量有限，故傳統熱水器的熱效率相對較低，在石化燃料日漸短缺的今日，無法有效節省瓦斯用量。基此，有業者開發出一種強攻型熱水器，即利用加裝鼓風機的方式，強制將一定量的空氣引入加熱裝置中與瓦斯混合燃燒，藉以增加熱效率。惟，習用的強攻型熱水器，必須個別控制瓦斯調節器及鼓風機，使供輸至其加熱裝置的瓦斯量與空氣量呈正比，其控制方式較複雜，製作成本相對較高。再者，當鼓風機因老化而使風扇轉速變慢時，進入加熱裝置的空氣量將相對的減少，導致瓦斯燃燒不完全。若能簡化強攻型熱水器的控制方式，且仍可達到將空氣與瓦斯有效混合之效果，當可降低製作成本，且同樣可節省瓦斯的用量。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種直壓式熱水器及其控制方法，可以簡單的方式供給燃燒時所需的瓦斯與空氣，節省瓦斯的用量。

本發明之另一目的在於提供一種直壓式熱水器及其控制方法，利用機械連動的方式減少燃燒所需之瓦斯量與空氣量的控制誤差。

緣以達成上述目的，本發明所提供之直壓式熱水器包含有一加熱裝置、一鼓風機、一瓦斯調節器。其中，該加熱裝置用以燃燒瓦斯以對一輸水管內的水加熱；該鼓風機內部設有一風扇，用以強制導入空氣予該加熱裝置，該風扇係受控制而改變轉速，並改變該鼓風機內部之風壓；該瓦斯調節器係設置於連通至該加熱裝置之一瓦斯管路上，該瓦斯調節器係隨著該鼓風機內部之風壓大小而調整供輸至該加熱裝置的瓦斯流量。

依據上述構思，本發明更提供有該直壓式熱水器之控制方法，包含有下列步驟：啟動該風扇運轉，以提供一預定之空氣量予該加熱裝置，且提供一預定之風壓予該瓦斯調節器，使該瓦斯調節器供輸一預定之瓦斯流量予該加熱裝置；控制該風扇的轉速，使該瓦斯調節器供輸相應於該風扇的轉速之瓦斯流量予該加熱裝置。

藉此，透過該直壓式熱水器及其控制方法，只需控制鼓風機的風扇之轉速即可達到同時讓空氣與瓦斯進入加熱裝置混合燃燒之效果，有效簡化控制方式。

為能更清楚地說明本發明，茲舉下列實施例並配合圖示詳細說明如后。

圖1至圖6所示者為本發明一較佳實施例之直壓式熱水器，其包含有一加熱裝置10、一鼓風機16、一瓦斯調節器26與一控制器54。其中：該加熱裝置10包含有一燃燒器12與一熱交換器14，該燃燒器12燃燒瓦斯產生熱能，並供予該熱交換器14以對一輸水管60內的水進行加熱。

該鼓風機16包含有一殻體18與一風扇20，該殻體18包含有一入口端182與一出口端184，該出口端184連通該燃燒器12。該風扇20設於該殻體18內，該風扇20運轉時強制將空氣自該入口端182導入，被導入的空氣自該出口端184進入該燃燒器12中。該風扇20轉動時所產生的氣流在該鼓風機16內部形成風壓，該風扇20係受控制而改變轉速，並改變該鼓風機16內部之風壓大小。此外，為了將該鼓風機16內部的氣流引出，該殻體18上更設有一第一開口186，且該第一開口186連接有一導風管21，該鼓風機16內部之氣流進入該導 風管21。在本實施例中，該導風管21具有一導風件22與一管體24。該導風件22呈管狀且設於該管體24之一端，該導風件22通過該第一開口186。該導風件22之一端具有一集風口222，該集風口222位於該殻體18內部且其朝向與該鼓風機16內部氣流之方向相反，藉以將該殻體18內部的氣流引入該管體24。

該瓦斯調節器26設置於連通至該燃燒器12之一瓦斯管路62上。請參閱圖3，在本實施例中，該瓦斯調節器26包含有一控制閥28與一調節閥42。其中：該控制閥28包含有一第一閥體30與一第一閥門32。其中，該第一閥體30具有一入口端301、一出口端302、一通道口303、一氣室304、一第一孔道305與一第二孔道306。其中，該入口端301與該出口端302各別連通該瓦斯管路62。該第一閥門32包含有一彈性膜34、一閥塞36與一彈簧38。該彈性膜34設於該第一閥體30內部，將該氣室304分隔成一第一氣室304a與一第二氣室304b，該第一氣室304a連通該入口端301，且該第一氣室304a與該第二氣室304b透過該第一孔道305互相連通。該第二孔道306連通該出口端302。該閥塞36設於該彈性膜34上，該彈簧38的兩端分別抵接該閥塞36與該第一閥體30內部。前述之該入口端301、該第一氣室304a、該通道口303與該出口端302在圖5所示之狀態下共同構成一主瓦斯通路40。藉此，該第一閥 門32位於該主瓦斯通路40之路徑上，可供阻斷或開啟該主瓦斯通路40。

該調節閥42包括有一第二閥體44與一第二閥門46。該第二閥體44結合於該控制閥28的第一閥體30上，該第二閥體44包含有一容室442、以及連通該容室442的一第二開口444、一入氣口446與一出氣口448。其中，該第二開口444之一端透過該導風管21的管體24及導風件22連通該鼓風機16的第一開口186。該第二閥門46包含有一彈性膜48與一連桿50。該彈性膜48結合於該第二閥體44內部，封閉該第二開口444之另一端，且將該容室442分隔成一第一容室442a與一第二容室442b，該第一容室442a連通該第二開口444，該第二容室442b連通該入氣口446與該出氣口448。該入氣口446連通該第一閥體30的第二氣室304b，該出氣口448連通該第一閥體30的第二孔道306。該連桿50一端結合於該彈性膜48上，另一端通過該入氣口446，該連桿50可為該彈性膜48帶動而於圖4所示之一第一位置P1與圖6所示之一第二位置P2之間往復移動，藉以封閉或開啟該入氣口446。前述之該入氣口446、該第二容室442b、該出氣口448與該第一閥體30上的第二孔道306共同構成圖5所示之一洩壓通路52，該第二閥門46位於該洩壓通路52之路徑上。

當該鼓風機16未為運轉時，該第二閥門46的連桿50 位於該第一位置P1，該連桿50封閉該入氣口446(圖4參照)，亦即阻斷該洩壓通路52，此時該控制閥28的第一氣室304a與第二氣室304b之氣壓相等，該閥塞36為該彈簧38推抵而接觸該通道口303，阻斷該主瓦斯通路40。

請參閱圖5與圖6，當該鼓風機16運轉時，該鼓風機16產生的風壓灌入該第一容室442a中，而將該彈性膜48往該第二容室442b的方向推擠，該彈性膜48受該鼓風機16內部的風壓推擠而伸展，將該連桿50推往該第二位置P2，使該連桿50與該入氣口446之間產生間隙D，開啟該洩壓通路52。此時該第二氣室304b的瓦斯自該洩壓通路52流通至該第一閥體30的出口端302，使得該控制閥28的第二氣室304b之氣壓下降，該第二氣室304b比該第一氣室304a的氣壓相對較低，因而形成一壓力差，當該壓力差大於該彈簧38推抵該閥塞36的力量時，該彈性膜34被推往該第二氣室304b，開啟該主瓦斯通路40。

據上所述可知，藉由控制該鼓風機16風扇20的轉速，以產生不同的風壓即可間接控制該第一閥門32的開啟程度，進而調節供輸至該燃燒器12的瓦斯流量。

該控制器54電性連接該鼓風機16，並控制該鼓風機16的風扇20之啟動以及轉速，藉以提供該燃燒器12一定量之瓦斯及一定量之空氣。

由於該鼓風機16提供予該燃燒器12的空氣量與該瓦斯調 節器26供輸至該燃燒器12的瓦斯量具有連動的關係，因此，只需控制該鼓風機16的風扇20增加轉速，即可讓供輸至該燃燒器12的瓦斯量與空氣量同時增加，達到較高的熱值。反之，降低該鼓風機16風扇20的轉速，供輸至該燃燒器12的瓦斯量與空氣量同時減少，即可降低熱值。

藉此，利用上述結構設計，透過以下所述之控制方法，進行該直壓式熱水器之控制。該控制方法包含有下列步驟： 啟動該鼓風機16的風扇20運轉，使該鼓風機16提供一預定之空氣量自該鼓風機16的出口端184供予該加熱裝置10。該鼓風機16內部產生的氣流形成一預定之風壓提供予該調節閥42，以開啟該控制閥28內的主瓦斯通路40，以供輸一預定之瓦斯流量予該加熱裝置10。

該控制器54控制該鼓風機16風扇20的轉速，使該瓦斯調節器26供輸相應於該風扇20的轉速之瓦斯流量予該加熱裝置10。

藉此，即可利用控制該鼓風機16的轉速，間接控制瓦斯流量，讓一定量之瓦斯與空氣進入該燃燒器12中燒燃。

透過本發明所提供的直壓式熱水器及其控制方法，只需單獨控制鼓風機風扇的轉速即可達到將一定之空氣量與一定之瓦斯量同時供輸至燃燒器混合燃燒之效果，無需個別控制瓦斯調節器的瓦斯流量以及鼓風機的轉速，有效簡化控制方式，藉以減少製造成本，且相較於傳統採用自然對流方式的熱水器， 可節省瓦斯用量。再者，當鼓風機因老化而使風扇轉速變慢時，供輸至燃燒器的瓦斯量將隨著空氣量而減少，瓦斯仍可完全燃燒。

以上所述僅為本發明較佳可行之實施例而已，並非本發明之所有可實施態樣。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等效方法之變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

10‧‧‧加熱裝置

12‧‧‧燃燒器

14‧‧‧熱交換器

16‧‧‧鼓風機

18‧‧‧殻體

182‧‧‧入口端

184‧‧‧出口端

186‧‧‧第一開口

20‧‧‧風扇

21‧‧‧導風管

22‧‧‧導風件

222‧‧‧集風口

24‧‧‧管體

26‧‧‧瓦斯調節器

28‧‧‧控制閥

30‧‧‧第一閥體

301‧‧‧入口端

302‧‧‧出口端

303‧‧‧通道口

304‧‧‧氣室

304a‧‧‧第一氣室

304b‧‧‧第二氣室

305‧‧‧第一孔道

306‧‧‧第二孔道

32‧‧‧第一閥門

34‧‧‧彈性膜

36‧‧‧閥塞

38‧‧‧彈簧

40‧‧‧主瓦斯通路

42‧‧‧調節閥

44‧‧‧第二閥體

442‧‧‧容室

442a‧‧‧第一容室

442b‧‧‧第二容室

444‧‧‧第二開口

446‧‧‧入氣口

448‧‧‧出氣口

46‧‧‧第二閥門

48‧‧‧彈性膜

50‧‧‧連桿

52‧‧‧洩壓通路

54‧‧‧控制器

60‧‧‧輸水管

62‧‧‧瓦斯管路

D‧‧‧間隙

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

圖1為本發明較佳實施例直壓式熱水器示意圖；圖2為本發明較佳實施例鼓風機結構示意圖；圖3為本發明較佳實施例瓦斯調節器示意圖；圖4為圖3之局部放大圖，揭示洩壓通路阻斷；圖5為本發明較佳實施例瓦斯調節器主瓦斯通路開啟示意圖；以及圖6為圖5之局部放大圖，揭示洩壓通路開啟。

10‧‧‧加熱裝置

12‧‧‧燃燒器

14‧‧‧熱交換器

16‧‧‧鼓風機

182‧‧‧入口端

184‧‧‧出口端

21‧‧‧導風管

22‧‧‧導風件

24‧‧‧管體

26‧‧‧瓦斯調節器

28‧‧‧控制閥

42‧‧‧調節閥

54‧‧‧控制器

60‧‧‧輸水管

62‧‧‧瓦斯管路

Claims (8)

1. 一種直壓式熱水器，包含有：一加熱裝置，用以燃燒瓦斯以對一輸水管內的水加熱；一鼓風機，內部設有一風扇，用以強制導入空氣予該加熱裝置，該風扇係受控制而改變轉速，並改變該鼓風機內部之風壓；以及一瓦斯調節器，係設置於連通至該加熱裝置之一瓦斯管路上，該瓦斯調節器係隨著該鼓風機內部之風壓大小而調整供輸至該加熱裝置的瓦斯流量；其中，該鼓風機具有一第一開口；該瓦斯調節器具有一第二開口；一導風管連通該第一開口與該第二開口，且該鼓風機內部之氣流透過該導風管進入該瓦斯調節器。
2. 如請求項1所述之直壓式熱水器，其中該鼓風機具有一殻體，該殻體具有該第一開口；該導風管具有一導風件與一管體，該導風件設於該管體之一端，且該導風件具有一集風口位於該殻體內部，用以將該殼體內部的氣流引入該管體，該管體之另一端連通該瓦斯調節器的第二開口。
3. 如請求項1所述之直壓式熱水器，其中該瓦斯調節器包含有一控制閥與一調節閥，其中：該控制閥包含有一第一閥體與一第一閥門，該第一閥體具有一主瓦斯通路與該瓦斯管路相通，該第一閥門位於該主瓦斯通路之路徑上； 該調節閥包含有一第二閥體與一第二閥門，該第二開口位於該第二閥體上，該第一閥體與該第二閥體間形成一洩壓通路，該第二閥門位於該洩壓通路之路徑上；該第二閥門係受該鼓風機內部之風壓驅動而於一第一位置與一第二位置之間往復移動，於該第一位置時，該第二閥門阻斷該洩壓通路，使該第一閥門阻斷該主瓦斯通路，於該第二位置時，該第二閥門開啟該洩壓通路，使該第一閥門開啟該主瓦斯通路，且該第一閥門之開啟程度係正比於該鼓風機內部之風壓。
4. 如請求項3所述之直壓式熱水器，其中該第一閥體具有一第一氣室與一第二氣室，該第一閥門位於該第一氣室與該第二氣室之間，該第二氣室連通該洩壓通路；在該第二閥門於該第一位置時，該第一氣室的氣壓與該第二氣室的氣壓相等，該第一閥門阻斷該主瓦斯通路，在該第二閥門於該第二位置時，該第二氣室的氣壓小於該第一氣室的氣壓，該第一閥門開啟該主瓦斯通路。
5. 如請求項1所述之直壓式熱水器，包含有一控制器，電性連接該鼓風機，用以控制該鼓風機的風扇之轉速。
6. 一種直壓式熱水器之控制方法，該直壓式熱水器包含有一加熱裝置以及連通該加熱裝置的一鼓風機與一瓦斯調節器，該鼓風機連通該瓦斯調節器，且該鼓風機內部設有一風扇，該控制方法包含下列步驟：啟動該風扇運轉，以提供一預定之空氣量予該加熱裝置，且提供一預定之風壓予該瓦斯調節器，使該瓦斯調節器供輸一 預定之瓦斯流量予該加熱裝置；控制該風扇的轉速，使該瓦斯調節器供輸相應於該風扇的轉速之瓦斯流量予該加熱裝置。
7. 如請求項6所述直壓式熱水器之控制方法，其中該瓦斯調節器供輸至該加熱裝置的瓦斯流量係正比於該風扇之轉速。
8. 如請求項6所述直壓式熱水器之控制方法，其中該瓦斯調節器包含有一調節閥與一控制閥，該調節閥連通該鼓風機，該調節閥受該風壓驅動而控制該控制閥調整供輸至該加熱裝置的瓦斯流量。