200842295 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係涉及一種熱水器系統及其調節'方法，特別俨 才曰一種在低瓦斯壓時具有智能調節燃燒之熱水器系統 方法。 …夂、 【先前技術】 一液化石油氣(桶裝瓦斯)在常溫常壓下係為石油氣體， 經過加壓處理裝入鋼瓶中成為液體儲存。而當用戶使 時，需將鋼瓶中的液化石油氣進行氣化還原成為氣體 使用。由於還原的過程會需要熱能，因此會透過環^溫; 來使鋼瓶中的液化石油氣進行氣化，進而產生足約 壓來正常提供給用戶所使用的瓦斯應用產品上。於3 ^ 斯氣化量的多寡係決定桶裝瓦斯是否足夠供應瓦斯=主面 因素，而環境溫度越高時越能將液化石油氣進 = 成瓦斯供應。 〜 ^ 此外，在瓦斯應用產品中，持續產生火_ 瓦斯與空氣的空燃比例，而_般會將此比例 範圍内，以正常地達成燃燒瓦斯之作用 在適备的 器為例’當在越寒冷的天氣或地方藉由液化石=熱水 熱水器之瓦斯供應時’隨著用戶的使用而使鋼 度降低而導致無法即時氣化出境溫 斯壓過低的情形。因此便會造成空氣過量而 象，而形成熱水器總火無法供應熱水的狀況;;== 生熄火的原因係因為瓦斯氣化量不足 二== 致，並非鋼瓶内的液化石油氣已用盡，但4;=;:: 6 200842295 •利性及導致使：:=的損失，更影響麵 .瓦斯=更==熱水器上進行改良，使桶裝瓦斯中的 降低來擔心本二所::用，且讓使用者不需因環境溫度的 導致低瓦斯=的桶裝瓦斯因瓦斯氣化量不足，而 ^ w供賴峨燒的情形。 馨 哭士有鑑於此，本發明所要解決的技術問題在於，在 H ^過判斷貫際燃燒所產生之熱值與理論熱值的差 來得知是否瓦斯氣化量不足而處於低瓦斯壓的狀能， 供^错由自動調整瓦斯流量降低瓦斯消耗量至低於瓦斯可 ς愿的程度，以對應調節適當的空氣進氣量，使得氣化量 =以足夠，不雙環境溫度改變的影響，而維持適當的空伊 能=來達到正常燃燒之目的，並且也能更充分地使用瓦^ 為了達到上述目的，根據本發明所提出 _ 之—方案，提 :種智能调卽燃燒之方法，係應用於一熱水器系統，且 亥滅水态系統係提供有一空燃比例對照表，而該方法之步 ^包括：首先，在熱水器系統燃燒時，以目前的一比例閥 開度及一鼓風器轉速來對應空燃比例對照表，進而得以取 得一理論熱值，接著，進行計算熱水器系統燃燒時所產生 的一實際熱值，於是，進行比較f際熱值是否小於理論熱 值達一預設值。若比較結果為是時，則進行縮小比例闕開 度’並且依據該縮小後之比例閥開度來對應空燃比例對照’ 表，進而調整該鼓風器轉速。藉此，以達到維持熱水哭系、 200842295 統持續處於正常燃燒之狀態。 提供’ f據本發明所提出之另-方案， 政凤器、—水流量檢知器、—入:比例閥、 :奐器、-出水溫度檢知器及—微、-熱交 係用以綱rP⑹、 彳成匕制早兀。其中，比例閥
並且透心者:里’而鼓風器係用以調節空氣流量， 而水二，當搭配來使熱水器系統得以正常燃燒。 t里檢知器制來量測―人水之人水量 水流量檢知器，以進行量測該人水之溫度: 改變之㈣用來將該人水進行加熱以產生—具溫度 哭决旦7’ ’亚且再透過連接於熱交換器的出水溫度檢知 i對出水之溫度。而微控制單元係提供有一空燃比 声/、ί ’並且統合計算人水量、人水温度及出水溫度以 際熱值’另外，在熱水器系統燃燒時，微控制單 2从目前的比例閥開度及鼓風器轉速來對應空燃比例對照 2 ’進而取得一理論熱值，並且依據實際熱值與理論熱值 ^的時結絲騎調料比_之開度及該鼓風器之 以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能 進一步說明本發明為達成預定目的所採取之方式、手段及 功效。而冑關本發明的其他目的及優‘點，將在後續的^明 及圖式中加以闡述。 【實施.方式】 · » * 、力請參考第一圖，係本發明智能調節燃燒之熱水器系統 2架構方塊圖。如圖所示，本發明提供—種熱水器系統J， /、可因應環境溫度下降或高負荷持續使用過久所導致的瓦 200842295 斯懕隆极ί^Γ.胳盔/u旦、丄.
之進氣置，而鼓風器η則係用以調節_ 來調節一瓦斯ιοί 二氣111之流量， ，且空燃比例對照表中係記錄著比例閥1G開度及S器 1轉速的tb例曲線以供對應，進而能提供適當的瓦斯1〇1 及空氣111給熱水器系統i來進行燃燒使用。 +，本發明之熱水㈣統i除了包含上述比例閥10及 攱風器11之外，更包括有：一水流量檢知器12、一調節 閥13、一入水溫度檢知器i4、一出水溫度檢知器15' 一 火排燃燒裝置16、一熱交換器17及一微控制單元18。其 中，水流量檢知器12係用來量測自調節閥13所進入的一 入水131之入水量，而入水溫度檢知器μ係連接水流量檢 知器12，用以直接量測該入水丨31之溫度。 再者，火排燃燒裝置16係連接比例閥ι〇及鼓風器 11 ’並且在接收瓦斯101及空氣111後進行點火燃燒，以 形成提供給熱交換器17之火源。而熱交換器17係用來接 收该入水131 ’並且在耩由火排燃燒震置16的火源供應之 後，得以將入水131進行加熱，以產生一具溫度改變之出 本171。而出水171也就是熱水器系统1提供給使用者來 使用的熱水輸出。 而在本發明中’再設置有出水溫度檢知器15來連接 於熱交換器17，以直接進行量測熱交換器17所輸出之出 9 200842295 水的m溫度。隶後’微控制單元18係連接水 12、入水溫度檢知器14及出水溫度檢知器15, 個'檢知器分賴量測到.水量、人水溫度及出水= 進而統合進行熱值計算後以產生—實際熱值。而^ =敎 值計算係可透過熱值公式(熱量⑼=質量㈣*比.^ 差⑴)來運算得到該實際熱值。 …、叫μ度 接著，微控制單元18再將實際熱值與之前所對應出 的理論熱值進行比較，並且根據比較結果，再參昭^比
^ rs 1 ^, ,x lf tb^ ^ 2〇 ^^ ^ ^ f對應調整鼓風器n之轉速。此外，微控制單元18 ς當 珂述比較之結果為實際熱值小於理論熱值且達到—預設二 之程度時，才進行調節比例閥1〇之開度及鼓風器u之轉 迷，，為當實際熱值小於理論熱值時，即表示瓦斯ι〇ι的 上不足，以導致貫際所能產生的熱能較小，而此時也 就因為瓦斯1〇丨量的減少而相對使空氣nl的風量係處於 過=的情形，因而容易導致熄火。而該預設值則係可例如 設定為1500千卡(kcal)，因為就實驗的數據來講，通常差 距1500在千卡之内的熱量，皆不致於形成空氣111風量相 對過多於瓦斯101量的情形。 而當實際熱值小於理論熱值超過2500千卡時，便會 有媳火之虞（視各種不同燃燒結構有可能不同），此時本發 明之微控制單元18便會先進行調節比例閥1〇之開度。因 為當瓦斯1〇1氣化量不足時，就算比例閥1〇之開度大也無 法輸出相對之瓦斯101量，因此可以縮小比例閥10之開度 以滿足目别氣化量可通過即可。而之後便再依據縮小後的 比例閥10之開度來對應空燃比例對照表以對應調節鼓風 10 200842295 器η之轉速。附帶-提，微控制單元18係藉 比例閥ίο的電流大小來達到調整比例閥1〇之^ =机經 作用，當電流越大時比例閥1Q之開度就越大2 小。另外’上述之空燃比例對照表係預設於微控制單 中，亚且可例如以直接描聽軟體程式或 憶體的方式來實現。 予、曰存$ ，外，在實際應用上’由於瓦斯1()1供應量的減少， 熱水益系統1所輸出的出水171之溫度將可能降低，因此 在本發明巾可進-步透過調節閥13的控制來調節入水量 的多养’使微控制單元18得以依據所計算出的實際熱值之 增減來進一步控制調節闕13以調節入水量。當實際熱值減 少時’便控制調節閥13降低入水量以因應目前較少的瓦斯 1 〇 1供應量，進而盡量維持固定的出水171之温度。 請參考第二圖，係本發明智能調節燃燒之方法的實施 例流程圖。如圖所示，本發明所提供的一種智能調節燃燒 之方法，其係應用於預設有空燃比例對照表之熱水器系統 1，其步驟包括：首先，啟動熱水器系統丨於正常燃燒狀態 (S201)，於是，熱水器系統1便會依據目前的比例閥1〇之 開度及妓風器11之轉速來對應空燃比例對照表，以取得依 目前之情形所應產生的理論熱值(S203)。 接著’熱水器系統1分別透過水流量檢知器12、入水 hnt度核知裔14及出水溫度檢知器1 $來量測入水量v入水 溫度及出水溫度(S205)，進而藉由微處理單元18來進行熱 值運算以計算出目前熱水器系統丨燃燒所實際產生的實際 熱值(S207)。而在步驟(S207)計算出實際熱值之後，藉由本 發明之設計，微處理單元18可根據實際熱值另外進行控制 200842295 調節閥13來調整入水晉的容皆 代·、以維持蚊的出水溫度 ==前之實際熱值比之前所計算出的實際熱 ;:tr二 行降低入水量，而這對使用者來講，即 ί仍i i減少所代表之瓦斯iqi供應量不足的情形 t，仍可以獲得固定的出水溫度。
数信^著理單兀18再進-步比較所計算出實際 t疋、欢理娜熱值且達—預設值之程度（S209)，藉此 付㈣斷出熱水㈣、統1的瓦斯ιοί及空氣m之空燃比 例疋否適當且足以維持正常的燃燒狀態而不媳火。 二v V(S209;的比权結果為是，即表示目前的所計算 出的貝IV、熱值小於應該有的理論熱值，並且差昱的幅度達 到舰值所蚊絲度(如：丨千卡），崎也就表示了 =的瓦斯101供應量減少，並且不符合相對的空氣1Π /瓜里，因而不僅造成實際熱值的降低，並且可能因空氣^ 過置而產生熄火的現象，因此便要進行調節比例閥1〇之開 度及對應之鼓風器11的轉速。反之，若步驟(S2〇9)的比較 結果為否時，則表示目前的實際熱值足以符合理論熱值， 或者兩者之間的差異仍在允許的範圍内，因此便不需進行 改變或調整，進而重複至步驟(S203)及執行之後的程序步 驟以繼續取得最新的實際熱值及理論熱值之關係。 而在前述步驟(S209)的比較結果為是之後，接著執行 的是進行判，斷比例閥10之開度是否大於一開度下限值 (S211)，以判斷目前的比例閥1〇是否仍可以進行縮小開度 之作業。.若步驟(S211)之判斷結果為是，即表示比例·閥1〇 仍可進行所縮小，因此便進行縮小比例閥10之開度 (S213)，以符合目前的瓦斯1〇1氣化量得以通過即可。而 12 200842295 在實際運作上’微控鱗元18係控制流經比例閥ι〇的電 流變小’即可縮小比例閥1 〇之開度。 而由於比例閥10 '不能全部關閉，因此若步驟(S211) 之判斷結果為否時，即表示目前比例閥丨Q之開度已經小於 或等於開度下限值，因此無法再繼續縮小比㈣1〇之開 度，於是即結束程式的運作。 而在步驟(S213)縮小比例閥10開度之後，則以縮小後 的比例閥1 〇 ^度來對應空燃比例對照表，便得以對應調整 鼓風器11所需的轉速(S215)。藉此，以讓熱水器系統μ 瓦，101氣化量不足的情形下，不致於因為過多的空氣⑴ 流量而導致熄火’以能正常維持在燃燒狀態(S217)。並且 在步驟(S217)之後’便重複至步驟(S2〇3)及執行之後的各個 步驟，以隨時獲得熱水㈣統丨的實際熱值與理論熱值之 關係’進而能即時進行調整比例目1〇及鼓風器n來維持 燃燒狀態。 為了進-步·本發明所運社空燃_對照表的 對照情形，請參考第三圖，為本發明的空燃_對照表之 對應曲線示意圖。其中’ X轴係用以控制比例_ 1〇開度的 電流(mA)，而對應的γ軸係分別為熱水器系统i所能產生 的理論熱值(kcal)以及鼓風器n的轉速(rpm)。舉例來說， 例如熱水益系統1依據目前用來控制比例閥開度的電流 =50 mA)大小以及此時的鼓風器n之轉速(3〇〇〇 rpm)快 慢可以對應得到.的理論熱值係為15〇〇〇千卡。而藉由各 ，知器所量測的入'水量、入水溫度及出水溫度所計算出的 貝P示熱值右例如為13000千卡時，則此時的實際熱值係小 於理論熱值，並且超過1500千卡的差異程度，因此便必須 13 200842295 進行調整比例閥10之開度。而在透過電流的降低（降至l〇〇 mA)來紐小比例閥10開度之後，藉由對應空燃比例對照表 可以對應调節豉風态11的轉速至28〇〇 rpm，而此時的所 對應出的理論熱值即為125⑻千卡，於是可供應之實際熱 值會高於理論熱值，而瓦斯筒會有能力提供足夠的氣化量 維持正常比例來供應燃燒。 仁在上述中若貫際熱值亦持續地下降時，則在上述 所調整出的結果中，實際熱值與理論熱值仍舊會差異^ 繼續進行調整比例閥1〇之開度(透過控制 二=二、)及對應的鼓風器11之轉速，方可維持在適當 的」姚例而使熱水器系統1正常_。 水器發戰能調節燃燒之熱 主要透過微控制單元中改變硬體的架構之下’ ί進㈣能維持適當的空燃比例 斯能源能的優點，讓使:’更可擁有充分利用瓦 響（導致瓦斯氣化量不p，^ 到環境溫度降低的影 尚未使用完畢的狀能 5表目丽所使用的桶裝瓦斯在 Θ門之饴: 下就必須進行更換戋者兩I罢说机 时間之後才能使用，因 、尺換次者而要置放-段 以 及增加便利性。 即名瓦斯使用上的成本， 及圖式而已，.並非用以限具體實施例之詳細說明 案所界定之專利範圍。 <化或修飾皆可涵蓋在以下本 14 200842295 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明智能調節燃燒之熱水器系統的架構方塊 圖，' 、 第二圖係本發明智能調節燃燒之方法的實施例流程圖；及 第三圖係本發明的空燃比例對照表之對應曲線示意圖。 【主要元件符號說明】 熱水器系統1 比例閥10 • 瓦斯101 鼓風器11 空氣111 水流量檢知器12 調節閥13 入水131 入水溫度檢知器14 出水溫度檢知器15 ⑩ i排燃燒裝置16 熱交換器17 出水171 * 微控制單元18 15