TW201421181A - 具有節能操作之加熱器及相關方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種加熱單元，其至少支援一高功率狀態、一低功率狀態以及一待命狀態。該加熱器之控制電路實行成為一狀態機器，以便控制該加熱單元，使得該狀態機器中之個別的狀態係對應到加熱單元中的功率狀態。在該狀態機器中從一第一狀態轉換到一第二狀態係藉由比較量測得到的週遭溫度與預定用以從該第一狀態轉換到第二狀態的臨界值溫度之間的差異而定。

Description

具有節能操作之加熱器及相關方法

本專利申請案宣告2012年9月14申請之美國臨時專利申請案61/701,444號以及2013年3月15日申請的美國臨時專利申請案61/792,079號之優先權，各個臨時專利申請案之揭露內容全文係以參考方式併入本文之中。

本發明一般係有關於加熱器，更特別在於，本發明揭露一種加熱器，其支援多種操作模式，以便在加熱房間之同時節省能源。

業界普遍熟知用於加熱器之溫度調節器，其使得一使用者選擇用於一房間之所需溫度範圍，且接著藉著選擇性地開啟與關閉一加熱單元而將溫度保持在該範圍內。然而，此操作模式效益不足，因為其傾向以完全功率驅動該加熱單元，直到房間之溫度達到或超過該上限臨界值溫度為止。

因此，業界對於提供一更具能源效率之加熱器及其相關方法有所需求。

根據本發明之一觀點提供一種加熱器。該加熱器 包括一用以產生熱能之加熱單元，並且至少支援一第一功率狀態，其中該加熱器以一第一功率位準運作、一第二功率狀態，其中該加熱器以一低於該第一功率位準之第二功率位準運作，以及一第三功率狀態，其中該加熱器係以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作。該加熱單元係組配成根據一控制訊號而進入該第一、第二以及第三功率狀態。該加熱器進一步包括一溫度感測器，其用以量測一週遭溫度，並產生一對應的溫度訊號、以及控制電路，用以至少根據該溫度訊號而產生控制訊號。該控制電路係組配成支援一至少具有一第一控制狀態、一第二控制狀態以及一第三控制狀態之有限狀態機器，而該等控制狀態之間的轉換係至少根據該溫度訊號以及一個或更多的使用者可選溫度來判定。當處於第一控制狀態或轉換到該第一控制狀態時，該控制電路產生控制訊號，使得加熱單元進入第一功率狀態，當處於第二控制狀態或是轉換到該第二控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號，使得加熱單元進入該第二功率狀態，且當處於第三控制狀態或是轉換到第三控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號，使得加熱單元進入第三功率狀態。在某些實施例中，該第三控制狀態係為一待命狀態。

在某些實施例中，該加熱器之有限狀態機器係組配成：(a)當藉由溫度訊號所指示之一溫度高於用以從第一控制狀態轉換到第二控制狀態的一預定臨界值溫度時，從該第一控制狀態轉換到第二控制狀態；(b)當藉由溫度訊號 所指示之一溫度低於用以從第二控制狀態轉換到第一控制狀態的一預定臨界值溫度時，從該第二控制狀態轉換到第一控制狀態；(c)當藉由溫度訊號所指示之一溫度高於用以從第二控制狀態轉換到第三控制狀態的一預定臨界值溫度時，從該第二控制狀態轉換到第三控制狀態；以及(d)當藉由溫度訊號所指示之一溫度低於用以從第三控制狀態轉換到第二控制狀態的一預定臨界值溫度時，從該第三控制狀態轉換到第二控制狀態。在某些實施例中，該加熱器之控制電路進一步包括一記憶體，用以貯存一個或更多的預定臨界值溫度。

該加熱器能夠進一步包括一使用者介面，其係組配成使得一使用者能夠輸入一個或更多用以在不同控制狀態之間轉換的臨界值溫度。該使用者介面亦能夠組配成使得一使用者能夠輸入一設定溫度。此輸入之設定溫度能夠與藉由使用者或藉由控制電路自動產生所提供之一個或更多的差異溫度結合使用，以獲得各種不同的臨界值溫度，用以在不同的控制狀態之間轉換。

在另一實施例中，該加熱器進一步支援一第四功率狀態，其中該加熱器在一低於第三功率位準之第四功率位準運作。在此等實施例中，該有限狀態機器係進一步組配成當藉由溫度訊號所指示之溫度高於一用以從第三控制狀態轉換到第四控制狀態的預定臨界值溫度時，從該第三控制狀態轉換到第四控制狀態，且在藉由該溫度訊號所指示之溫度低於從第四控制狀態轉換到第三控制狀態的預定 臨界值溫度時，從該第四控制狀態轉換到第三控制狀態。在此等實施例中，該第四功率狀態可為一待命狀態。

根據本發明之其他觀點，提供一種用以控制如上所述之一加熱器的一加熱單元之方法。該方法包括：(a)當週遭溫度低於用以從第二功率狀態轉換到第一功率狀態之預定臨界值溫度時，使該加熱單元從第二功率狀態進入該第一功率狀態；(b)當週遭溫度高於用以從第一功率狀態轉換到之第二功率狀態預定臨界值溫度時，使該加熱單元從第一功率狀態進入該第二功率狀態；(c)當週遭溫度低於用以從第三功率狀態轉換到第二功率狀態之預定臨界值溫度時，使該加熱單元從第三功率狀態進入該第二功率狀態；及(d)當週遭溫度高於用以從第二功率狀態轉換到第三功率狀態之預定臨界值溫度時，使該加熱單元從第二功率狀態進入該第三功率狀態。

在此一方法之某些實施例中，其中該加熱單元進一步支援一第四功率狀態，其中該加熱器以一低於該第三功率位準之第四功率位準運作，該方法進一步包括：(e)當週遭溫度高於用以從第三功率狀態轉換到第四功率狀態之預定臨界值溫度時，使得該加熱單元從該第三功率狀態進入第四功率狀態；及(f)當週遭溫度低於用以從第四功率狀態轉換到第三功率狀態之預定臨界值溫度時，使得該加熱單元從該第四功率狀態進入第三功率狀態。

在進一步的其他觀點中，本發明提供一種加熱器，其包括一用以產生熱能之加熱單元。該加熱單元支援 至少一第一功率狀態，其中該加熱器以一第一功率位準運作、一第二功率狀態，其中該加熱器以一低於該第一功率位準之第二功率位準運作、以及一第三功率狀態，其中該加熱器以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作，該加熱器係組配成根據一控制訊號進入該第一、第二與第三功率狀態。該加熱器進一步包括一溫度感測器，用以量測一週遭溫度，並產生一對應的溫度訊號、以及控制電路，其用以至少根據該溫度訊號以及一個或更多的使用者可選溫度而產生控制訊號，該控制電路包括一中央處理單元，其以可通訊方式耦合到一記憶體，該記憶體貯存藉由該中央處理單元所執行的程式碼，以實施該方法：(a)當週遭溫度低於用以從第二功率狀態轉換到第一功率狀態之預定臨界值溫度時，產生控制訊號，使得加熱單元從第二功率狀態進入第一功率狀態；(b)當週遭溫度高於用以從第一功率狀態轉換到第二功率狀態之預定臨界值溫度時，產生控制訊號，使得加熱單元從第一功率狀態進入第二功率狀態；(c)當週遭溫度低於用以從第三功率狀態轉換到第二功率狀態之預定臨界值溫度時，產生控制訊號，使得加熱單元從第三功率狀態進入第二功率狀態；及(d)當週遭溫度高於用以從第二功率狀態轉換到第三功率狀態之預定臨界值溫度時，產生控制訊號，使得加熱單元從第二功率狀態進入第三功率狀態。

本發明之一額外觀點提供一種用於一加熱單元之控制電路，其包括模式控制電路，用以根據一個或更多 的使用者可選溫度、以及從一可量測週遭溫度之溫度計所接收到的一溫度信號，來產生一功率控制訊號以控制該加熱單元，該模式控制電路包括一中央處理單元，其以可通訊方式耦合到一記憶體，該記憶體貯存藉由該中央處理單元所執行之程式碼，以實行該方法：(a)當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度高於用以從高功率狀態轉換到低功率狀態的預定臨界值溫度時，產生該功率控制訊號，使得該加熱單元從一高功率狀態進入一低功率狀態；(b)當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度低於用以從低功率狀態轉換到高功率狀態的預定臨界值溫度時，產生該功率控制訊號，使得該加熱單元從一低功率狀態進入一高功率狀態；(c)當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度高於用以從低功率狀態轉換到待命狀態的預定臨界值溫度時，產生該功率控制訊號，使得該加熱單元從一低功率狀態進入一待命狀態；及(d)當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度低於用以從待命狀態轉換到低功率狀態的預定臨界值溫度時，產生該功率控制訊號，使得該加熱單元從一待命狀態進入一低功率狀態。

本發明之另一觀點提供一種用於一加熱單元的控制裝置，其至少支援一第一功率狀態，其中該加熱器以一第一功率位準運作、一第二功率狀態，其中該加熱器以一低於該第一功率位準之第二功率位準運作、以及一第三功率狀態，其中該加熱器係以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作，該加熱單元組配成根據一控制訊號進入 第一、第二與第三功率狀態。該控制裝置包括控制電路，用以至少根據該溫度訊號而產生控制訊號，該控制電路組配成支援一有限狀態機器，該有限狀態機器至少具有一第一控制狀態、一第二控制狀態以及一第三控制狀態，而該等控制狀態之間的轉換係至少根據該溫度訊號以及一個或更多的使用者可選溫度來判定。當處於第一控制狀態或轉換到該第一控制狀態時，該控制電路產生控制訊號，使得加熱單元進入第一功率狀態；當處於第二控制狀態或是轉換到該第二控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號，使得該加熱單元進入第二功率狀態；且當處於第三控制狀態或轉換到該第三控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號，使得該加熱單元進入第三功率狀態。

100‧‧‧加熱器

110‧‧‧加熱單元

111‧‧‧高功率狀態

112‧‧‧低功率狀態

113‧‧‧待命狀態

114‧‧‧熱能產生裝置

116‧‧‧能量來源

121‧‧‧溫度感測器

123‧‧‧溫度訊號

130‧‧‧控制電路

131‧‧‧控制訊號

132‧‧‧中央處理單元

134‧‧‧記憶體

136‧‧‧使用者介面

140‧‧‧有限狀態機器

141~143‧‧‧控制狀態

144‧‧‧設定溫度(Ts)

145‧‧‧轉換臨界值溫度

240‧‧‧狀態機器

241~244‧‧‧控制狀態

Ta‧‧‧週遭溫度

當與所附圖式合併閱讀時，將會更為理解本文中所描述各種觀點與實施例，其中相同的數字代表相同的組件。然而，為求顯示本發明申請案之觀點的目的，圖式中係顯示某些較佳實施例。然而，應理解到的是，本發明申請案並非限定於圖式中所示之確切佈置、構造、特徵、實施例、樣態觀點與裝置，且圖式所示之該等佈置、構造、特徵、實施例、樣態觀點與裝置能夠單獨使用或是與其他的佈置、構造、特徵、實施例、樣態觀點與裝置結合使用。圖式並未按比例顯示，且絕非旨在限定本發明之範疇，僅展示用以清楚說明本發明之實施例。在這些圖式中：圖1係為根據本發明之一實施例的一加熱器之一方塊 圖；圖2係為根據本發明之一實施例的一加熱器之加熱方法的一流程圖；圖3係為根據本發明之另一實施例的一加熱器之加熱方法的一流程圖；圖4a係為藉由根據圖3中所描述之一實施例的加熱器在一段加熱時間期間的範例週遭溫度輪廓之標繪圖；圖4b係為藉由圖4a中所示之一加熱器在一段加熱時間期間對應到週遭溫度輪廓的範例加熱位準輪廓之標繪圖。

圖1中顯示一實施例加熱器100。該加熱器100包括一加熱單元110、一溫度感測器121以及控制電路130。該加熱單元110產生熱能，該熱能係輻射或者是傳導進入週遭環境中，諸如一房間，以便加熱該環境。該加熱單元110能夠根據一個或更多從控制電路130所接收的控制訊號131而支援各種不同的功率狀態。任何業界所熟知的適當加熱單元110皆能夠使用。該功率狀態包括一高功率狀態111，其中該加熱單元110以一高功率位準輸出能量，諸如舉例為1500瓦特的熱能。該加熱單元110亦支援一低功率狀態112，其中該加熱單元110以一低於處於該高功率狀態111時之低功率狀態運作，諸如該高功率狀態111之60%或更低的功率狀態。例如，當處於該低功率狀態112時，該加熱單元110能夠以900瓦特之功率位準運作。該加熱單元110亦能夠進入一待命狀態113，其中該加熱單元產生大致上微小或不 會產生用以加熱之熱能，諸如高功率狀態111之5%或更少的熱量輸出。該加熱單元111能夠使用已知的技術，藉由控制電路130進行控制。

加熱器能夠支援額外的功率狀態以及相應的控制狀態，諸如一中間功率狀態(在此中間功率狀態使得該加熱器以一種處於高功率狀態與低功率狀態之間的中間功率位準運作)，或是一更高功率狀態(在此更高功率狀態使得該加熱器以一種大於該高功率狀態之功率位準運作)，以及其他等等功率狀態。本文以下係說明如圖1以及圖2中所顯示之一種具有三個功率狀態以及三個對應控制狀態之加熱器，以展示根據本發明之一加熱器的運作原理，且理解到的是，一般而言具有N種(N≧3)功率狀態(以及N種對應控制狀態)之加熱器係如文中所述般方式運作。

對於加熱單元110能夠使用任何適合的熱能產生裝置114或多個裝置，以便對週遭環境加熱。範例包括電子加熱元件(金屬、陶瓷以及類似物品)、瓦斯燃燒器、煤油燃燒器等等。這些熱能產生裝置114能夠諸如以電子加熱元件直接對環境中之空氣加熱，或者是經由藉著熱能產生裝置直接加熱之諸如水、油或類似物的中介材料，接著通過一熱交換器間接地加熱該環境。此外，將會理解到的是，該加熱單元110包括一能量來源116，其能夠提供所需的能量到該熱能產生裝置114，諸如一電力來源、一油櫃或是類似物，以及如同業界所知的相關次組件。

控制電路130實行成為一有限狀態機器140，以產 生控制訊號131，使得該加熱單元110選擇性地進入高功率狀態111、低功率狀態112或待命狀態113。該控制電路130，且更具體而言為該有限狀態機器140係基於藉由溫度感測器121所產生的一週遭溫度訊號123而產生該控制訊號131。該溫度感測器121係組配成用以量測該加熱器100正在加熱中之環境的週遭溫度，並產生一對應的溫度訊號123。亦即，該溫度訊號123指示出週遭溫度(文中以下稱為”Ta”)。能夠使用任何適當的溫度感測器121，用以量測Ta 121，並產生對應的溫度訊號123，且根據該溫度訊號123進行運作，如同本文以下更為詳盡之說明，以產生該控制訊號131。該溫度訊號123能夠以連續基礎獲得，或者是以一預定頻率採樣獲得，例如每1秒、每5秒或是任何其他所需的時間間隔。同樣地，該控制訊號131同樣能夠連續地產生，或者是以一預定頻率獨自產生，其能夠設計成交互連結，或者是依照該溫度訊號123之採樣比率而定。

能夠使用任何適當的裝置作為該有限狀態機器140，包括例如數位電子、類比電子，或是其組合，並使用根據文中所揭露之已知技術。如圖1中所示，在一實施例中，該控制電路130包括至少一個中央處理單元(“CPU”)132，其與可通訊方式連接到記憶體134。該記憶體134貯存資料以及程式碼。該程式碼係藉由該CPU 132執行，並使該CPU 132在執行程式碼時實行成為該有限狀態機器140之步驟，並且對於加熱器100提供控制與操作。因此，在圖1中，元件140包括組配用以實現如文中所描述之一有 限狀態機器的程式碼以及相關資料。

進一步參考圖2，該有限狀態機器140實行一第一控制狀態141、一第二控制狀態142以及一第三控制狀態143。當處於該第一控制狀態141中時，其可為加熱器100第一次開機或者是當該加熱器100進入一節能模式之初始狀態。該有限狀態機器140輸出一控制訊號131，其使得該加熱單元110進入高功率狀態111，以便在一第一功率位準運作，將熱量以輻射或是其他方式傳入週遭環境中(諸如1500瓦特之功率)。當處於該第二控制狀態142中時，該有限狀態機器140會輸出一控制訊號131，其使得加熱單元110進入低功率狀態112，以便在一第二中間功率位準運作，將熱量以輻射或是其他方式傳入週遭環境中(諸如900瓦特之功率)。最後，當處於該第三控制狀態143中時，該有限狀態機器140會輸出一控制訊號131，其使得加熱單元110進入待命狀態113，以便在一第三功率位準運作，其產生少量熱能或不產生熱能(亦即，有效接近零或是零瓦特之功率)。

各種不同控制狀態141、142以及143之間的轉換能夠藉著該溫度訊號123、一預定或是使用者可選擇之設定溫度144(文中以下稱之為”Ts”)、以及一些預定的轉換臨界值溫度進行管控，其與Ts之比較係用以作為條件，以判定不同控制狀態之間的轉換。例如，一種具有三個控制狀態之加熱器能夠包括四個轉換臨界值溫度：T₁₂、T₂₁、T₂₃以及T₃₂。這些轉換臨界值溫度之產生與使用係進一步顯示與圖2中，並於以下進行描述。

控制電路130包括一個或更多的記憶裝置，用以貯存Ts 144之個別數值以及各種不同的轉換臨界值溫度145。這些數值144以及145能夠以數位或類比形式貯存，依照用於該有限狀態機器140之實施方式而定，使用任何適當的設備，諸如快閃記憶體、隨機存取記憶體、標記註冊器、電位計或類似物。儘管與Ts 144相關之記憶體較佳係能夠讀寫，該記憶體可為永久記憶性質或是暫存性質，且可為唯獨或是能夠讀寫。例如，在圖1中所示之特定實施例中，該記憶體134可為靜態或動態隨機存取記憶體、快閃記憶體或類似物。

控制電路130進一步包括一使用者介面136，該使用者介面136能夠組配成使得一使用者能夠輸入或是選擇Ts 144之溫度數值。使用者介面136能夠另擇或額外地組配成使得一使用者能夠輸入或選擇一個或更多的轉換臨界值溫度145。該使用者選擇溫度數值接著能夠貯存用於Ts 144以及一個或更多的轉換臨界值溫度145之對應記憶裝置中。在其他另擇方式方面，該使用者介面能夠組配成使得一使用者能夠輸入一個或更多相對於該設定溫度Ts 144的差異溫度，各個差異溫度係用以與該Ts 144一起使用，以判定從一控制狀態轉換到另一控制狀態。在此一案例中，該等對應的轉換臨界值溫度能夠藉著增加設定溫度Ts 144以及個別的差異溫度而獲得。另擇地，該控制訊號能夠組配成基於使用者對於Ts 144所選擇之數值以及一組預先裝載或是藉由該控制電路(亦即，並非由使用者提供)動態產生的 差異溫度，自動地計算轉換臨界值溫度。使用者介面136中能夠使用任何適當的裝置，以便使得使用者能夠輸入溫度數值，包括使用旋轉鈕、滑稈、鍵盤或是類似物。該CPU 132係經過編程，以便由使用者介面136獲取資訊或是視需要對該介面提供資料，與使用者進行互動。

圖2顯示在該有限狀態機器140之不同控制狀態其中所使用的各種不同轉換之條件。當處於第一狀態141或者是轉換進入該第一狀態141時，該有限狀態機器140輸出一控制訊號131，其會使得加熱單元110進入高功率狀態111，對於環境加熱，使得Ta上升。當藉由溫度訊號123所指示之Ta大於轉換臨界值T₁₂時，該有限狀態機器140便會轉換進入第二狀態142。

當處於第二狀態142或者是轉換進入該第二狀態142時，該有限狀態機器140會輸出一控制訊號131，其使得加熱單元110進入低功率狀態112，以中間功率位準對環境加熱，並使Ta能夠持續上升。當藉由溫度訊號123所指出之Ta變成大於轉換臨界值T₂₃時，該有限狀態機器140便會進入第三狀態143。另一方面，當藉由溫度訊號123所指示之Ta下降到低於轉換臨界值T₂₁時(例如，由於環境中之干擾，導致週遭溫度下降)，則該有限狀態機器140便會轉換回到第一狀態141。

當處於第三狀態143或者是轉換進入該第三狀態143時，該有限狀態機器140會輸出一控制訊號131，其使得加熱器單元110進入待命狀態113，以便不會積極對於環境 進行加熱。當藉由溫度訊號123所指示之Ta低於溫度臨界值T₃₂時，該有限狀態機器140會轉換進入第二狀態142。

如先前所知，Ts能夠藉由一使用者選擇，用以控制該加熱器100進行加熱並維持一所需的週遭溫度Ta，同時以具有能源效率之方式運作。Ts能夠選擇作為一相對於一目標溫度的參考溫度，或者作為一Ta欲達到且保持的目標溫度。該用以從一控制狀態轉換到另一控制狀態之轉換臨界值溫度能夠依照其中欲控制加熱器的所需方式進行設定或選擇，包括加熱速度、轉換反應靈敏度以及加熱器之能源效率等。以下之表1對於根據本發明之一實施例的一種三階段加熱器提供三組轉換臨界值溫度之範例。

對於文中所述之三階段加熱器而言，藉著適當地選擇溫度數值，便能夠控制加熱器100，以便將一環境之週遭溫度Ta保持在從T₂₁到T₂₃之間的一溫度範圍內。此外，由於有限狀態機器140之設計，該加熱單元110傾向以低功率狀態112運作，其從T₂₁延伸到T₂₃，從而節省能源。藉由範 例並參考Ts以及表1中之範例2所提供的轉換臨界值溫度數值，並且假設Ts 144係藉由使用者選定為70℉，控制電路140將會使加熱單元110運作，以便將環境之週遭溫度保持在從67.5℉延伸到72.5℉的一溫度範圍之間。更具體而言，該加熱器100僅會在該週遭溫度下降到低於67.5℉時進入高功率運作狀態111，並且在該週遭溫度超過70℉之設定溫度Ts 144時停止該高功率運作狀態111。當週遭溫度處於67.5℉到72.5℉的範圍之間時，加熱器100會保持在低功率運作狀態112，且在週遭溫度超過72.5℉時轉換到待命運作狀態113。然而，當週遭溫度下降到低於70℉時，該加熱器100便會轉換離開待命運作狀態113，並回到低功率運作狀態112。

參考圖3，該圖顯示本發明之具有包括四個控制狀態(241、242、243及244)的一狀態機器240之一加熱器的另一運作實施例。此實施例能夠視為圖1與圖2中所描述與說明的該實施例之一修改形式，因為在該有限狀態機器中係包括四種控制狀態，且處於或進入此四種控制狀態將會產生一控制訊號131，使得加熱器以一功率狀態運作，其具有一種位於高功率狀態與低功率狀態之間的功率位準。在此實施例中，該轉換臨界值溫度能夠包括T_1’2’、T_2’1’、T_2’3’、T_3’2’與T_3’4’、T_4’3’，其與量測所得之週遭溫度的比較結果能夠用以作為判斷不同控制狀態間轉換的條件，如圖3中之概略顯示。

為進一步顯示，以下與表2中提供此一四階段加熱器之轉換臨界值溫度與Ts的三種範例組合。

控制狀態間對應到非鄰接功率位準的額外轉換亦能夠藉著使用條件而實行。儘管從一單獨非鄰接轉換所得到的產生結果能夠藉由在接續的控制狀態間進行一系列的串級(cascading)轉換所達成，此等串級轉換能夠取代由於使各個後續轉換到一鄰接狀態所需要的週遭溫度偵測或是週遭溫度之不連續取樣方面的遲滯所產生的延遲。相反地，當週遭溫度具有突然或大量的變化時，非鄰接功率狀態之間的直接轉換能夠導致更為快速地恢復到該設定溫度。例如，如圖3中所示，其包括從待命狀態直接轉換到高功率狀態，以及從待命狀態直接轉換到中間功率狀態。此等非鄰接轉換同樣能夠基於預先訂定的轉換臨界值溫度T_4’2’與T_4’1’而定。例如，能夠選擇該轉換臨界值溫度，以致於使得T_4’1’<T_4’2’<T_4’3’。如圖3中所示，當溫度產生下降，而加熱器處於待命狀態中時，藉由溫度感測器所偵測的該週遭溫度便能夠與各個轉換臨界值溫度T_4’3’、T_4’2’以及T_4’1’進 行比較，且能夠選擇一種轉換，使加熱器依照週遭溫度相對該等三個轉亂臨界值溫度的下降狀況而轉移到高功率、中功率或是低功率狀態其中一者。在一實施例中，如果週遭溫度下降到低於每兩個或更多轉換臨界值溫度，便能夠選擇一種轉換，將加熱器轉移到對應最低轉換臨界值溫度的功率狀態。例如且如圖3中所示，如果週遭溫度下降到T_4’2’與T_4’1’之間，加熱器能夠從待命狀態轉換到中間功率狀態。如果偵測到週遭溫度下降到低於T_4’3’、T_4’2’以及T_4’1’各者，則便能夠選擇從待命狀態轉換到高功率狀態。在某些實施例中，一非鄰接轉換之轉換臨界值溫度能夠設定成等於具有相同目標狀態之對應相鄰轉換的轉換臨界值溫度。例如，如圖3中所示之T_4’2’與T_4’1’能夠分別設定成等於T_3’2’以及T_2’1’。對於範例5之T_4’2’以及T_4’1’的示範性數值(顯示於表2中)分別可為69℉與67℉。在其他實施例中，該加熱器能夠組配成容許一使用者選擇所需的轉換。在此一案例中，使用者能夠例如透過諸如文中所描述之加熱器的一使用者介面訂定或”編程”該加熱器之轉換計畫，其與圖3中所示之計畫並不相同。例如，當週遭溫度下降到低於轉換臨界值溫度T_4’3’、T_4’2’以及T_4’1’各者時，取代使加熱器自動地從待命狀態轉換到高功率狀態，使用者介面能夠使得該使用者對於此一情境訂定一另擇的轉換，例如，從待命狀態轉換到中間功率狀態。因此，加熱器之控制電路係組配成辨識此一使用者訂定狀況，並進行使用者所欲執行的轉換。此外，加熱器之控制電路能夠組配成提供一內定轉換計畫(無 論控制電路中是否有預設或者是使用者輸入的相關轉換臨界值溫度或是差異溫度)，且若有需要，另外容許使用者選擇性地置換某些轉換的條件或標準。

基於圖3中所示之轉換計畫(包括非鄰接轉換)以及表2中之範例5內所提供的數值，在藉由根據圖3中所描述之實施例的一加熱器進行一段加熱時間期間之週遭溫度輪廓的範例概略曲線係顯示於圖4a中，其中該加熱器之能量狀態(或功率位準)對於對4a中之曲線的對應段落係顯示於圖4b中。

熟諳此技藝之人士將會體認到，本發明具有許多應用，且能夠以各種不同方式執行，且因而並不受限於先前所描述之實施例與範例。文中所描述之不同實施例的任何數目之特徵能夠結合到一單獨實施例中，特殊元件之位置能夠改變，且另擇實施例能夠具有少於或多於文中所描述之所有特徵，其功能亦能夠以目前已知或即將已知的方式，完整或部分地分布於多個組件之間。

熟諳此技藝之人士將會體認到，能夠對於以上所描述之實施例進行改變，而不會脫離其廣義發明觀念。因此，理解到的是，本發明並非限定於文中所揭露的特定實施例，而其旨在涵蓋屬於本發明之精神與範疇的修改形式。儘管已經以應用到其示範性實施例之方式顯示與描述本發明之基礎特徵，將會理解到的是，對於熟諳此技藝之人士而言，能夠對本揭露發明之形式與細節進行省略、取代與修改，而不會脫離本發明之精神。此外，本發明之範 疇涵蓋了文中所描述之熟諳此技藝之人士所能理解的組件之典型已知、即將發展的變化形式以及修正形式。

100‧‧‧加熱器

110‧‧‧加熱單元

111‧‧‧高功率狀態

112‧‧‧低功率狀態

113‧‧‧待命狀態

114‧‧‧熱能產生裝置

116‧‧‧能量來源

121‧‧‧溫度感測器

123‧‧‧溫度訊號

130‧‧‧控制電路

131‧‧‧控制訊號

132‧‧‧中央處理單元

134‧‧‧記憶體

136‧‧‧使用者介面

140‧‧‧有限狀態機器

144‧‧‧設定溫度(Ts)

145‧‧‧轉換臨界值溫度

Claims (22)

1. 一種加熱器，其包含：一用以產生熱能之加熱單元，該加熱單元至少支援一第一功率狀態、一第二功率狀態以及一第三功率狀態，在該第一功率狀態中該加熱器以一第一功率位準運作，在該第二功率狀態中該加熱器係以一低於該第一功率位準之第二功率位準運作，在該第三功率狀態中該加熱器係以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作；該加熱單元係組配成根據一控制訊號而進入該等第一、第二與第三功率狀態；一溫度感測器，其用以量測一週遭溫度，並產生一對應的溫度訊號；及控制電路，其用以至少根據該溫度訊號而產生控制訊號，該控制電路係組配成支援一種有限狀態機器，該有限狀態機器至少具有一第一控制狀態、一第二控制狀態以及一第三控制狀態，而該等控制狀態之間的轉換係至少根據該溫度訊號以及一個或更多的使用者可選溫度來判定；其中當處於該第一控制狀態或是轉換到該第一控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號以使得該加熱單元進入該第一功率狀態；當處於該第二控制狀態或轉換到該第二控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號以使得該加熱單元進入該第二功率狀態；且當處於該第三控 制狀態或轉換到該第三控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號以使得該加熱單元進入該第三功率狀態。
2. 如請求項1之加熱器，其中該有限狀態機器係組配成用以：當藉由該溫度訊號所指示之一溫度係高於一用以從該第一控制狀態轉換到該第二控制狀態的預定臨界值溫度時，從該第一控制狀態轉換到該第二控制狀態；當藉由該溫度訊號所指示之一溫度係低於一用以從該第二控制狀態轉換到該第一控制狀態的預定臨界值溫度時，從該第二控制狀態轉換到該第一控制狀態；當藉由該溫度訊號所指示之一溫度係高於一用以從該第二控制狀態轉換到該第三控制狀態的預定臨界值溫度時，從該第二控制狀態轉換到該第三控制狀態。
3. 如請求項2之加熱器，其中該控制電路進一步包含一記憶體，其用以貯存一個或更多的預定臨界值溫度，用以從該第一控制狀態轉換到該第二控制狀態、從該第二控制狀態轉換到該第一控制狀態、從該第二控制狀態轉換到該第三控制狀態，以及從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態。
4. 如請求項2之加熱器，其進一步包含一使用者介面，該使用者介面係組配成使得一使用者能夠輸入一個或更多的預定臨界值溫度，用以從該第一控制狀態轉換到該第二控制狀態、從該第二控制狀態轉換到該第一控制狀態、從該第二控制狀態轉換到該第三控制狀態，以及從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態。
5. 如請求項2之加熱器，其進一步包含一使用者介面，該使用者介面係組配成使得一使用者能夠輸入一設定溫度。
6. 如請求項5之加熱器，其中該使用者介面係進一步組配成使得使用者可輸入一個或更多相對於該設定溫度的差異溫度，且其中該控制電路係進一步組配成基於已輸入的一個或更多差異溫度以及設定溫度而計算出一個或更多的對應臨界值溫度。
7. 如請求項5之加熱器，其中該電路係進一步組配成自動地產生一個或更多的預定臨界值，用以從該第一控制狀態轉換到該第二控制狀態、從該第二控制狀態轉換到該第一控制狀態、從該第二控制狀態轉換到該第三控制狀態，以及從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態。
8. 如請求項2之加熱器，其中該第三功率狀態係為一待命狀態。
9. 如請求項2之加熱器，其中該有限狀態機器係進一步組配成當藉由該溫度訊號所指示之一溫度係低於一用以從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態的預定臨界值溫度、以及一用以從該第三控制狀態轉換到該第一控制狀態的預定臨界值溫度中之各者時，便會直接地從該第三控制狀態轉換到該第一控制狀態。
10. 如請求項2之加熱器，其中用以從該第三控制狀態轉換到該第一控制狀態之該預定臨界值溫度係選定成與用以從第二控制狀態轉換到該第一控制狀態的該預定臨界值溫度相同。
11. 如請求項2之加熱器，其進一步包含一使用者介面，該使用者介面係組配成可使一使用者，當藉由該溫度訊號所指示之一溫度下降到低於一用以從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態的預定臨界值溫度、以及一用以從該第三控制狀態轉換到該第一控制狀態的預定臨界值溫度中之各者的情況下，能夠訂定一目標控制狀態，而該有限狀態機器可從第三控制狀態轉換至該目標控制狀態；該有限狀態機器進一步組配成在該情況下從該第三控制狀態轉換到由使用者所訂定的該目標狀態。
12. 如請求項2之加熱器，其進一步支援一第四功率狀態，在該第四功率狀態中該加熱器在一低於該第三功率位準的第四功率位準運作，其中該有限狀態機器係進一步組配成用以：當藉由該溫度訊號所指示之一溫度係高於一用以從該第三控制狀態轉換到該第四控制狀態的預定臨界值溫度時，從該第三控制狀態轉換到該第四控制狀態；及當藉由該溫度訊號所指示之一溫度係低於一用以從該第四控制狀態轉換到該第三控制狀態的預定臨界值溫度時，從該第四控制狀態轉換到該第三控制狀態。
13. 如請求項12之加熱器，其中該第四功率狀態係為一待命狀態。
14. 一種用以控制加熱器之加熱單元的方法，該加熱單元至少支援一第一功率狀態、一第二功率狀態以及一第三功率狀態，在該第一功率狀態中該加熱器在一第一功率位 準運作，在該第二功率狀態中該加熱器在一低於該第一功率位準之第二功率位準運作，在該第三功率狀態中該加熱器以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作，該方法包含：當週遭溫度係低於一用以從該第二功率狀態轉換到該第一功率狀態的預定臨界值溫度時，使該加熱單元從該第二功率狀態進入該第一功率狀態；當週遭溫度係高於一用以從該第一功率狀態轉換到該第二功率狀態的預定臨界值溫度時，使該加熱單元從該第一功率狀態進入該第二功率狀態；當週遭溫度係低於一用以從該第三功率狀態轉換到該第二功率狀態的預定臨界值溫度時，使該加熱單元從該第三功率狀態進入該第二功率狀態；當週遭溫度係高於一用以從該第二功率狀態轉換到該第三功率狀態的預定臨界值溫度時，使該加熱單元從該第二功率狀態進入該第三功率狀態。
15. 如請求項14之方法，其進一步包含：當週遭溫度係低於用以從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態的該預定臨界值溫度、以及一用以從該第三控制狀態轉換到該第一控制狀態之預定臨界值溫度中的各者時，使該加熱單元從該第三功率狀態進入該第一功率狀態。
16. 如請求項15之方法，其中用以從該第三功率狀態轉換到該第一功率狀態之該預定臨界值溫度係選擇成與用以從 該第二功率狀態轉換到該第一功率狀態的該預定臨界值溫度相同。
17. 如請求項14之方法，其進一步包含：當藉由該溫度訊號所指示之一溫度下降到低於用以從該第三功率狀態轉換到該第二功率狀態之該預定臨界值溫度、以及一用以從該第三功率狀態轉換到該第一功率狀態的預定臨界值溫度中的各者時，使得該加熱單元從該第三功率狀態轉換進入一使用者訂定功率狀態。
18. 如請求項15之方法，其中該加熱單元進一步支援一第四功率狀態，在該第四功率狀態中該加熱器以一低於該第三功率位準之第四功率位準運作，該方法進一步包含：當週遭溫度高於一用以從該第三功率狀態轉換到該第四功率狀態之預定臨界值溫度時，使該加熱單元從該第三功率狀態進入該第四功率狀態；及當週遭溫度低於一用以從該第四功率狀態轉換到該第三功率狀態之預定臨界值溫度時，使該加熱單元從該第四功率狀態進入該第三功率狀態。
19. 一種加熱器，其包含：一用以產生熱能之加熱單元，該加熱單元至少支援一第一功率狀態、一第二功率狀態以及一第三功率狀態，在該第一功率狀態中該加熱器以一第一功率位準運作，在該第二功率狀態中該加熱器以一低於該第一功率位準之第二功率位準運作，在該第三功率狀態中該加熱器係以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作，該 加熱單元係組配成根據一控制訊號而進入該等第一、第二以及第三功率狀態；一溫度感測器，其用以量測一週遭溫度，並產生一對應的溫度訊號；及控制電路，其用以至少根據該溫度訊號以及一個或更多的使用者可選溫度而產生控制訊號，該控制電路包含與一記憶體可通訊式耦合的一中央處理單元，該記憶體貯存可藉由中央處理單元執行的程式碼，以實行下述方法：當週遭溫度係低於一用以從該第二功率狀態轉換到該第一功率狀態之預定臨界值溫度時，產生控制訊號以使得該加熱單元從該第二功率狀態進入該第一功率狀態；當週遭溫度係高於一用以從該第一功率狀態轉換到該第二功率狀態的預定臨界值溫度時，產生控制訊號以使該加熱單元從該第一功率狀態進入該第二功率狀態；當週遭溫度係低於一用以從該第三功率狀態轉換到該第二功率狀態之預定臨界值溫度時，產生控制訊號以使得該加熱單元從該第三功率狀態進入該第二功率狀態；當週遭溫度係高於一用以從該第二功率狀態轉換到該第三功率狀態的預定臨界值溫度時，產生控制訊號以使該加熱單元從該第二功率狀態進入該第三功率狀 態。
20. 如請求項19之加熱器，其中該方法進一步包含：當週遭溫度係低於用以從該第三控制狀態轉換到該第二控制狀態之預定臨界值溫度、以及一用以從該第三控制狀態轉換到該第一控制狀態的預定臨界值溫度中之各者時，產生控制訊號以使該加熱單元從該第三功率狀態進入該第一功率狀態。
21. 一種用於一加熱單元之控制電路，其包含：模式控制電路，其用以根據一個或更多的使用者可選溫度、以及從一可量測週遭溫度之溫度感測器所接收到的一溫度訊號，來產生一功率控制訊號以控制加熱單元，該模式控制電路包含一個以可通訊方式耦合到一記憶體之中央處理單元，該記憶體貯存能夠藉由該中央處理單元執行之程式碼，以便實行下述方法：當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度係高於一用以從一高功率狀態轉換到一低功率狀態之預定臨界值溫度時，產生功率控制訊號以使得該加熱單元從該高功率狀態進入該低功率狀態；當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度係低於一用以從該低功率狀態轉換到該高功率狀態之預定臨界值溫度時，產生功率控制訊號以使得該加熱單元從該低功率狀態進入該高功率狀態；當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度係高於一用以從該低功率狀態轉換到一待命狀態之預定臨界值溫 度時，產生功率控制訊號以使得該加熱單元從該低功率狀態進入該待命狀態；及當藉由該溫度訊號所指示之週遭溫度係低於一用以從該待命狀態轉換到該低功率狀態之預定臨界值溫度時，產生功率控制訊號以使得該加熱單元從該待命狀態進入該低功率狀態。
22. 一種用於加熱單元之控制裝置，該加熱單元產生熱能，並至少支援一第一功率狀態、一第二功率狀態以及一第三功率狀態，在該第一功率狀態中該加熱器以一第一功率位準運作，在該第二功率狀態中該加熱器以一低於該第一功率位準之第二功率位準運作，在該第三功率狀態中該加熱器以一低於該第二功率位準之第三功率位準運作，該加熱單元組配成根據一控制訊號而進入該等第一、第二與第三功率狀態，該控制裝置包含：控制電路，其用以至少根據該溫度訊號而產生控制訊號，該控制電路組配成支援一種有限狀態機器，該有限狀態機器至少具有一第一控制狀態、一第二控制狀態以及一第三控制狀態，而該等控制狀態之間的轉換係至少根據該溫度訊號以及一個或更多的使用者可選溫度來判定；其中當處於該第一控制狀態或是轉換到該第一控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號以使得該加熱單元進入該第一功率狀態；當處於該第二控制狀態或是轉換到該第二控制狀態時，該控制電路會產生控制訊號以 使得該加熱單元進入該第二功率狀態；且當處於該第三控制狀態或是轉換到該第三控制狀態時，控制電路會產生控制訊號以使得加熱單元進入該第三功率狀態。