CN102235755B - 热水器水温控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种热水器水温控制方法与装置，该水温控制装置具有一温度设定器、一瓦斯比例阀、一加热器、一温度侦测器、一水量侦测器及一运算控制器，其水温控制方法是于使用热水器前，由该温度设定器设定一使用温度，当热水器开始运作时，该温度侦测器与该水量侦测器立即测得入水温度及水流量，该运算控制器比较入水温度与使用温度之间的温差后，再以该温差计算出该水流量的入水升温至该使用温度所需的一总热值，并依照该总热值控制该瓦斯比例阀，以调整供给该加热器的瓦斯量，使入水能稳定升温至使用温度，并予排出，且维持稳定该热水器的出水温度。

Description

热水器水温控制方法与装置

技术领域

本发明是与热水器的水温控制方法与装置有关，更详细地说是指一种能维持稳定出水温度的热水器水温控制方法及其装置。

背景技术

请参阅图1，为公知热水器水温控制装置，用以控制热水器500的出水温度，该热水器500包含一输水管510、一瓦斯管520及一水温控制装置530，该输水管510具有一入水口511及一出水口512，该水温控制装置530包含一瓦斯流量控制器531、一加热器532、一温度侦测器533以及一运算控制器534。

该加热器532由瓦斯管520输送的瓦斯以对该输水管510内的水进行加热，该瓦斯流量控制器531设置于该瓦斯管520的瓦斯输送路径上，用以调节供给该加热器532的瓦斯流量，而该热水器500输水管510的出水口512处设有该温度侦测器533，用以测得经过加热器532加热后排出的水温，该运算控制器534则根据该温度侦测器533的侦测结果来控制瓦斯流量控制器531，以调节供给加热器532的瓦斯流量。

该水温控制装置530的水温控制方式是先设定一期望定值的使用温度，再比较该使用温度与该温度侦测器533测得的出水温度之间的温差，据以调整该瓦斯流量控制器531。当出水温度低于该使用温度时，该运算控制器534控制加大瓦斯流量；而在出水温度高于该使用温度时，运算控制器534则控制减少瓦斯流量，前述调节瓦斯流量方法的目的在使该热水器500的出水温度能保持在该使用温度。

诚然，上述水温控制装置530及方法虽然可达到维持出水温度的目的，但以侦测该出水口512处的出水温度做为进一步控制调节瓦斯流量大小的基础时，仍有未臻完善之处，说明如后：

请再配合图2所示，热水器500于加热过程中，在加热时间来到a点时，表示出水温度接近但仍低于使用温度，此时该瓦斯流量控制器531保持在较大瓦斯流量输出的状态，且该加热器531持续对输水管510内的水进行加热。当加热时间来到b点时，虽表示测得的出水温度到达该使用温度，但因输水管510内的水持续受到较大瓦斯流量的加热处理，其水温将持续升高并超出使用温度，遂造成使用者在时间点b至时间点c的期间内，感受到较高水温，而当加热时间来到c点位置时，测得的出水温度将明显高出使用温度许多，至此，运算控制器534将再控制调整瓦斯流量控制器532，期以降低瓦斯流量的方式来达成降低出水温度回复至使用温度的目的。尔后当加热时间来到d点位置时，出水温度虽已降至使用温度，但因输水管510内的水为不足量瓦斯所加热，导致时间点d至时间点e的水温下降并低于使用温度，故，使用者在该阶段所感受水温偏低。虽然运算控制器534将再次调高瓦斯流量，直至出水温度渐趋并稳定在该使用温度为止，但因耗用时间长且出水温度变化明显。因此该已知热水器500的水温控制方法与装置并非一最佳的选择，且有待再改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热水器水温控制方法与装置，以改善公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的热水器水温控制方法，用以稳定热水器的出水温度，包括下列步骤：

设定一使用温度；

侦测一入水温度及一水流量；

比较该入水温度与该使用温度的温差，并以该温差为基准，计算出该水流量的入水被加热至该使用温度所需的一总热值；

根据该总热值，换算出升温过程所需的瓦斯总量，以及每单位时间内供给加热用的一瓦斯供应量，以使入水稳定被加热至该使用温度，并予排出，前述升温过程的该瓦斯供应量的总和，即为该瓦斯总量；以及

当出水温度到达该使用温度时，每单位时间所内供给的该瓦斯供应量自动调整为定量输出，以维持稳定出水温度。

所述的热水器水温控制方法，其中，包括于升温过程中，随时侦测一出水温度，并依据所测得的出水温度，实时调整每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量，以加快升温速度。

所述的热水器水温控制方法，其中，所述实时调整每单位时间内供给热水器的该瓦斯供应量，是指利用比较所测得的出水温度与使用温度在逐渐减少温差时，自动调整递减该瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制方法，包括于升温过程中，对瓦斯总量以分段调整该瓦斯供应量的方式进行加热，该分段调整该瓦斯供应量的方式，包括一快速升温阶段及一缓冲升温阶段，其中，该快速升温阶段是加大每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量，该缓冲升温阶段是降低每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制方法，包括利用侦测出水温度以进行分段调整该瓦斯供应量，其中，在快速升温阶段是当所测得的出水温度小于该使用温度的0.95倍时，加大每单位时间供给该加热用的瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制方法，包括利用侦测出水温度进行分段调整该瓦斯供应量，其中，在缓冲升温阶段是当所测得的出水温度大于或等于该使用温度的0.95倍时，降低每单位时间供给加热用的该瓦斯供应量。

本发明提供的热水器水温控制装置，用以控制热水器的出水温度达到稳定温度，该热水器包含一输水管，且该输水管设有一入水口及一出水口，该水温控制装置包括有：

一温度设定器，设置于该热水器上，用以设定一使用温度，并产生一设定讯号；

一加热器，用来对该输水管内的水加热；

一瓦斯比例阀，用以调节供给该加热器的瓦斯量；

一温度侦测器，用以侦测该输水管入水口处的一入水温度，并产生一入温讯号；

一水量侦测器，用以侦测由该入水口流进该输水管的一水流量，以产生一入水量讯号；以及

一运算控制器，电性连接该温度设定器、该温度侦测器、该水量侦测器以及该瓦斯比例阀，用以接收该温度设定器的设定讯号、该温度侦测器的入温讯号以及该水量侦测器所产生的入水量讯号以进行运算，再依据运算结果产生一调节讯号予该瓦斯比例阀，以进行调整供给该加热器的瓦斯量。

所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器是比较该水温侦测器所得的入水温度与该温度设定器所设定的使用温度的温差，并利用该温差计算出该水量侦测器所测得的水流量升温至该使用温度所需的一总热值，并依据该总热值调整该瓦斯比例阀，使该瓦斯比例阀于升温过程中，于每单位时间内提供一瓦斯供应量予该加热器，以使该热水器内的水稳定被加热至该使用温度，并予排出，当出水温度到达使用温度时，自动调整该瓦斯比例阀，使该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量自动调整为定量输出，以维持稳定出水温度。

所述的热水器水温控制装置，其中，包括一出水温度侦测器，设置于该热水器输水管的出水口并与该运算控制器电性连接，用以随时侦测该热水器的出水温度，并产生一出温讯号，于升温过程中，该运算控制器随时接收该出温讯号进行运算，并实时调整该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制方法，其中，该运算控制器利用比较所测得的出水温度与使用温度在逐渐减少温差时，自动调整递减该瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器于升温过程中，是利用分段调整该瓦斯比例阀的方式，改变该瓦斯比例阀于每单位时间内所提供的该瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制装置，其中，包括一出水温度侦测器，设置于该热水器输水管的出水口并与该运算控制器电性连接，用以随时侦测该热水器的出水温度，并产生一出温讯号，于升温过程中，该运算控制器随时接收该出温讯号进行运算，分段调整该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量。

所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器于该出水温度侦测器所测得的出水温度小于使用温度的0.95倍时，加大该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量，当该出水温度大于或等于该使用温度的0.95倍时，降低该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量。

本发明的效果是：

1)使热水器能维持稳定出水温度，使得使用者不会明显感受到出水温度的变化。

2)使得热水器仅需要很短的升温时间即可达到维持稳定出水温度的效果。

附图说明

图1为公知热水器的水温控制装置示意图。

图2为上述公知热水器的出水温度曲线图。

图3为本发明一较佳实施例的装置示意图

图4为上述本发明较佳实施例的控制方法流程图。

图5为上述本发明较佳实施例的出水温度与瓦斯供应量对应曲线图。

图6为本发明另一较佳实施例的装置示意图

图7为上述本发明另一较佳实施例的水温控制方法流程图。

图8为一对应曲线图，揭示利用上述另一较佳实施例的水温控制方法所得的出水温度与瓦斯供应量。

图9为上述本发明另一较佳实施例的另一水温控制方法流程图。

图10为一对应曲线图，揭示利用上述另一较佳实施例的另一水温控制方法所得的出水温度与瓦斯供应量。

附图中主要组件符号说明

本发明：100热水器，110输水管，111入水口，112出水口，120瓦斯管，130水温控制装置，131温度设定器，132瓦斯比例阀，133加热器，134温度侦测器，135水量侦测器，136运算控制器，140水温控制装置，141温度设定器，142瓦斯比例阀，143加热器，144温度侦测器，145水量侦测器，146运算控制器，147出水温度侦测器；

公知技术：500热水器，510输水管，511入水口，512出水口，520瓦斯管，530水温控制装置，531瓦斯流量控制器，532加热器，533温度侦测器，534运算控制器。

具体实施方式

本发明所提供的热水器水温控制方法，包括先设定一使用温度，然后侦测一入水温度及一水流量，再比较该入水温度与该使用温度的温差，并以该温差为基准，计算出该水流量所需到达该使用温度的一总热值，根据所计算出的该总热值，每单位时间内供给加热用的一瓦斯供应量，使入水稳定被加热至该使用温度，并予以排出，当该出水温度到达该使用温度时，该瓦斯供应量立即调整为定量输出，以维持稳定该出水温度。

上述热水器水温控制方法所搭配的水温控制装置，包含有一温度设定器、一加热器、一瓦斯比例阀、一温度侦测器、一水量侦测器以及一运算控制器。该温度设定器设置于该热水器上，用以设定使用温度并产生一设定讯号；该加热器用来对水加热；该瓦斯比例阀用以调节供给该加热器的瓦斯量；该温度侦测器用以侦测入水的温度，并产生一入温讯号；该水量侦测器用以侦测入水的水流量，以产生一入水量讯号；该运算控制器，电性连接该温度设定器、该温度侦测器、该水量侦测器以及该瓦斯比例阀，用以接收该设定讯号、入温讯号以及入水量讯号以进行运算，再依据运算结果产生一调节讯号予该瓦斯比例阀，以进行调整供给该加热器的瓦斯量，达到维持稳定该出水温度的目的。

以下结合附图对本发明作详细地说明。

请参阅图3、图4，为本发明一较佳实施例的热水器水温控制装置及其水温控制方法，主要目的在于控制热水器100的出水温度维持稳定，该热水器100具有一输水管110、一瓦斯管120以及一水温控制装置130，该输水管110包括一入水口111及一出水口112，该水温控制装置130包含有一温度设定器131、一瓦斯比例阀132、一加热器133、一温度侦测器134、一水量侦测器135以及一运算控制器136。为便于说明，于后就该热水器100的水温控制方法辅以装置描述如后：

首先，对该温度设定器131设定一期望定值的使用温度，并产生一设定讯号予该运算控制器136，使该水温控制装置130得以该使用温度为基准进行后续的水温调控。于设定完成后，进入待机模式。

该温度侦测器134与该水量侦测器135皆装设于邻近该入水口111处的入水管上，分别用以侦测该入水口111处的入水温度及水流量，当使用者开启热水龙头(图略)时，温度侦测器134以及水量侦测器135立即侦测入水的温度以及水流量，并各别产生一入温讯号及一入水量讯号予该运算控制器136。

该运算控制器136由接收上述各构件产生的设定讯号、入温讯号以及入水量讯号，以比较该入水温度与该使用温度的温差，再利用该温差计算出水温升至该使用温度所需的总热值，并以该总热值为基础换算出所需的瓦斯总量，且运算控制器136还将进一步地换算出每单位时间应供给加热器133的瓦斯供应量，该瓦斯供应量的总和即为该瓦斯总量。

计算完成后，该运算控制器136下达一调节讯号予设置在该瓦斯管120的瓦斯运送路径上的瓦斯比例阀132，进一步地控制瓦斯管120能以每单位时间为基础供应相对量的瓦斯给该加热器133，该加热器133接收到瓦斯管120输送的瓦斯后，对该输水管110内的水进行加热。于本实施例中，所述单位时间是以秒为单位，据以达到稳定维持出水温度的目的。

在瓦斯供应量总和达到换算出的瓦斯总量时，即表示出水温度已到达该使用温度，此时，该运算控制器136将自动地调整该瓦斯比例阀132，并令瓦斯管120供应该加热器133的瓦斯量被以定量输出，据以维持稳定出水温度。

须说明的是，上述总热值的计算方法是以单位热值乘以该水量侦测器135所测得的水流量，再乘以该温度侦测器134所测得的入水温度与该温度设定器131所设定的使用温度之间的温差，即可求得该总热值，其计算公式如下所示：

1mL的水上升1℃所需的热值＝单位热值

(使用温度-入水温度)*水流量*单位热值＝总热值。

请再参阅图5，为上述水温控制装置130及方法所得的出水温度与瓦斯供应量的对应曲线图，加热过程以单位时间为基础，划分出等量时间间隔的时间点a到时间点h，在本实施例中，时间点a至时间点h的每个单位时间内所提供的瓦斯供应量皆为固定的供应值，故出水温度于加热过程中呈现稳定的上升状态，而当加热时间来到h点位置时，即表示时间点a至时间点h的瓦斯供应量的总和已达瓦斯总量，此时出水温度已达该使用温度，至此，该运算控制器136将自动调整瓦斯比例阀132控制瓦斯供应量呈定量输出，以维持稳定出水温度，请再参阅图2，比较后可得知，本发明改善了公知的热水器水温控制方式升温所耗用时间过长且出水温度变化明显的缺点，使得使用者在使用热水时可以快速达到理想的使用温度，且在使用中更不会感受到出水温度的变化。

除上述实施例外，本发明还可增设侦测出水温度的方式来达到更加精准控制水温的目的。

请参阅图6，为本发明另一较佳实施例的热水器水温控制装置140，该水温控制装置140具有与上述实施例相同功能的温度设定器141、瓦斯比例阀142，加热器143，温度侦测器144，水量侦测器145以及运算控制器146，于此便不再赘述。惟不同的是：该水温控制装置140于邻近该出水口112处的出水管上增设有一出水温度侦测器147与该运算控制器146电性连接。

请再参阅图7、图8，为水温控制装置140的水温控制方法，以其出水温度与瓦斯供应量的对应曲线图，加热过程以单位时间为基础，划分出等量时间间隔的时间点a到时间点g，且各时间点间之间隔大小与上述实施例相同，当该运算控制器146计算出总热值后，设定一加热初始时供给的瓦斯供应量，于时间点a开始供予该加热器143，且该出水温度侦测器147开始侦测出水温度，并产生一出温讯号予该运算控制器146，该运算控制器146依据该出温讯号判断出水温度是否已到达使用温度，未到达则利用比较所测得的出水温度与使用温度在逐渐减少温差时，控制该瓦斯比例阀142以递减方式供给瓦斯供应量，故时间点a到时间点g之间的各时间间隔内的瓦斯量皆呈现递减的型态，以致于越接近时间点g，瓦斯供应量越低，出水温度的上升幅度越趋于平缓，当加热时间来到时间点g位置时，时间点a至时间点g的瓦斯供应量的总和已达瓦斯总量，表示出水温度已达该使用温度，该瓦斯供应量则调整为定量输出，以维持稳定出水温度。

然而，上述的水温控制装置140，除可利用侦测出水温度进行实时调整瓦斯供应量外，亦可利用分段调整瓦斯供应量来达到快速升温至使用温度的目的，请参阅图9、图10，为分段调整瓦斯供应量的水温控制方法，以其出水温度与瓦斯供应量的对应曲线图，加热过程以单位时间为基础，划分出等量时间间隔的时间点a到时间点g，且各时间点间之间隔大小与上述各实施例相同，与实时调整瓦斯供应量的控制方法相同的处，于此不再赘述，而仅以与前述不同的处描述如后：

当该运算控制器146计算出总热值后，设定一加热初始时供给的瓦斯供应量，该出水温度侦测器147于时间点a时开始侦测出水温度，并产生一出温讯号予该运算控制器146，该运算控制器146系依据该出温讯号判断出水温度是否低于使用温度的0.95倍，若低于，则进入快速升温阶段，加大供给该加热器143的瓦斯量，故时间点a到时间点e之间，瓦斯供应量加大至一升温定值，使时间点a到时间点e之间的出水温度上升幅度较快，当加热时间来到时间点位置e时，出水温度到达使用温度的0.95倍，则进入缓冲升温阶段，即降低瓦斯供应量至一缓冲定值，使出水温度上升幅度趋于缓和，当加热时间来到f点位置时，时间点a至时间点f的瓦斯供应量的总和已达瓦斯总量，表示出水温度已达该使用温度，瓦斯供应量自动调整成定量输出，以维持稳定出水温度，于本实施例中，该升温定值系指初始时设定的瓦斯供应量的1.5倍，该缓冲定值则是指初始时设定的瓦斯供应量。

特别要说明的是，以上所述的三种水温控制方法中，升温过程所耗费的时间虽不相同，但上述三种方法皆是依据该总热值计算出升温至该使用温度所需瓦斯供应量与瓦斯总量，即入水温度、使用温度以及水流量相等时，不管利用上述何种水温控制方法，所耗费的瓦斯总量皆为相同。

以上所述仅为本发明数个较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利范围所为的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种热水器水温控制方法，用以稳定热水器的出水温度，包括下列步骤：

设定一使用温度；

侦测一入水温度及一水流量；

比较该入水温度与该使用温度的温差，并以该温差为基准，计算出该水流量的入水被加热至该使用温度所需的一总热值；

根据该总热值，换算出升温过程所需的瓦斯总量，以及每单位时间内供给加热用的一瓦斯供应量，以使入水稳定被加热至该使用温度，并予排出，前述升温过程的该瓦斯供应量的总和，即为该瓦斯总量；以及

当出水温度到达该使用温度时，每单位时间内供给的该瓦斯供应量自动调整为定量输出，以维持稳定出水温度。

2.如权利要求1所述的热水器水温控制方法，其中，包括于升温过程中，随时侦测一出水温度，并依据所测得的出水温度，实时调整每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量，以加快升温速度。

3.如权利要求2所述的热水器水温控制方法，其中，所述实时调整每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量，是指利用比较所测得的出水温度与使用温度在逐渐减少温差时，自动调整递减该瓦斯供应量。

4.如权利要求1所述的热水器水温控制方法，包括于升温过程中，对瓦斯总量以分段调整该瓦斯供应量的方式进行加热，该分段调整该瓦斯供应量的方式，包括一快速升温阶段及一缓冲升温阶段，其中，该快速升温阶段是加大每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量，该缓冲升温阶段是降低每单位时间内供给加热用的该瓦斯供应量。

5.如权利要求4所述的热水器水温控制方法，包括利用侦测出水温度以进行分段调整该瓦斯供应量，其中，在快速升温阶段是当所测得的出水温度小于该使用温度的0.95倍时，加大每单位时间供给加热用的该瓦斯供应量。

6.如权利要求4所述的热水器水温控制方法，包括利用侦测出水温度进行分段调整该瓦斯供应量，其中，在缓冲升温阶段是当所测得的出水温度大于或等于该使用温度的0.95倍时，降低每单位时间供给加热用的该瓦斯供应量。

7.一种热水器水温控制装置，用以控制热水器的出水温度达到稳定温度，该热水器包含一输水管，且该输水管设有一入水口及一出水口，该水温控制装置包括有：

一温度设定器，设置于该热水器上，用以设定一使用温度，并产生一设定讯号；

一加热器，用来对该输水管内的水加热；

一瓦斯比例阀，用以调节供给该加热器的瓦斯量；

一温度侦测器，用以侦测该输水管入水口处的一入水温度，并产生一入温讯号；

一水量侦测器，用以侦测由该入水口流进该输水管的一水流量，以产生一入水量讯号；以及

一运算控制器，电性连接该温度设定器、该温度侦测器、该水量侦测器以及该瓦斯比例阀，用以接收该温度设定器的设定讯号、该温度侦测器的入温讯号以及该水量侦测器所产生的入水量讯号以进行运算，再依据运算结果产生一调节讯号予该瓦斯比例阀，以进行调整供给该加热器的瓦斯量。

8.如权利要求7所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器是比较该温度侦测器所得的入水温度与该温度设定器所设定的使用温度的温差，并利用该温差计算出该水量侦测器所测得的水流量升温至该使用温度所需的一总热值，并依据该总热值调整该瓦斯比例阀，使该瓦斯比例阀于升温过程中，于每单位时间内提供一瓦斯供应量予该加热器，以使该热水器内的水稳定被加热至该使用温度，并予排出，当出水温度到达使用温度时，自动调整该瓦斯比例阀，使该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量自动调整为定量输出，以维持稳定出水温度。

9.如权利要求7所述的热水器水温控制装置，其中，包括一出水温度侦测器，设置于该热水器输水管的出水口并与该运算控制器电性连接，用以随时侦测该热水器的出水温度，并产生一出温讯号，于升温过程中，该运算控制器随时接收该出温讯号进行运算，并实时调整该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量。

10.如权利要求9所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器利用比较所测得的出水温度与使用温度在逐渐减少温差时，自动调整递减该瓦斯供应量。

11.如权利要求7所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器于升温过程中，是利用分段调整该瓦斯比例阀的方式，改变该瓦斯比例阀于每单位时间内所提供的该瓦斯供应量。

12.如权利要求11所述的热水器水温控制装置，其中，包括一出水温度侦测器，设置于该热水器输水管的出水口并与该运算控制器电性连接，用以随时侦测该热水器的出水温度，并产生一出温讯号，于升温过程中，该运算控制器随时接收该出温讯号进行运算，分段调整该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量。

13.如权利要求12所述的热水器水温控制装置，其中，该运算控制器于该出水温度侦测器所测得的出水温度小于使用温度的0.95倍时，加大该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量，当该出水温度大于或等于该使用温度的0.95倍时，降低该瓦斯比例阀每单位时间所提供的该瓦斯供应量。

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