TWI426219B - Power supply system and its method for storm type gas appliance - Google Patents

Description

強攻型瓦斯器具之斷電供電系統及其方法

本發明係與瓦斯器具有關，更詳而言之是指一種強攻型瓦斯器具之斷電供電系統及其方法。

一般利用放電引燃主火以達燃燒加熱目的之瓦斯器具，如熱水器、瓦斯爐、壁爐等，即是仰賴將交流電轉換成直流電，或是以電池之直流電輸出做為放電點火之電力源用。換言之，確保電力源的供電正常及傳輸確實，為上述瓦斯器具能否繼續使用的重要因素之一。

以將交流電轉換成直流電並做為放電點火之電力源為例，其電線容易受到外在因素影響而中斷電力傳輸功能，例如電線遭遇外力扯斷或遭受動物破壞，即是常見造成電力中斷的情形，而在電力傳輸功能修復之前，已知的瓦斯器具將處於無法被使用的狀態，又在維修不易的環境下(例如大雪覆蓋電線)，遲遲未能被修復的電力源，將對生活造成極度不便。

另，部分瓦斯器具雖以電池做為輔助電力源，以期短暫改善上述缺失，又部分瓦斯器具逕以電池直接做為放電點火之電力源，前述使用電池的方式雖無維修不易之困擾，但因電池之蓄電力有限，且因瓦斯器具通常具有電子顯示器或是其他電子設備，無異地將加速耗用電力致電池電力不足，尤其是在瓦斯器具配備有鼓風機等耗電量大的構件時，該電池能提供之電力將更顯難以因應，其導致必須經常性地更換電池，或在臨時尋不著適用電池時，亦將對生活造成不便。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種強攻型瓦斯器具之斷電供電系統及其方法，係在電池電力不足的情況下，可將熱能適時地轉換成電能繼續供應予瓦斯器具，以維持瓦斯器具的正常運作。

緣以達成上述目的，本發明所提供之強攻型瓦斯器具之斷電供電系統包括一能量轉換裝置與一控制裝置。其中，能量轉換裝置係用以將一加熱裝置產生的熱能轉換成一帶有初始電壓之直流電輸出；控制裝置具有一比較單元與一增壓單元，該比較單元內建一參考電壓值與一目標工作電壓值，在該初始電壓小於該參考電壓值時，該控制裝置控制一直流電力源供應電力予一受電總成；在該初始電壓等於或大於該目標工作電壓值時，該控制裝置控制能量轉換裝置產生之直流電直接供應予該受電總成；在該初始電壓介於該參考電壓值與該目標工作電壓值之間時，該控制裝置之增壓單元將放大該初始電壓至該目標工作電壓值，以便該能量轉換裝置產生之直流電能供應予該受電總成。

另，本發明更提供一種斷電供電方法，乃以上述斷電供電系統為架構進行下列步驟，包括：提供一溫接點位於一高溫位置，及一冷接點位於一低溫位置，在該溫接點測得之溫度大於該冷接點之溫度時，產生具有初始電壓之直流電；利用該控制裝置進行該直流電之初始電壓判斷，在：初始電壓小於參考電壓值時，該控制裝置控制該直流電力源供應電力予受電總成；初始電壓等於或大於目標工作電壓值時，該控制裝置控制直流電直接供應予受電總成；初始電壓介於參考電壓值與目標工作電壓值之間時，該控制裝置放大該初始電壓至該目標工作電壓值，促使直流電能供應予該受電總成。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如后。本發明較佳實施例之強攻型瓦斯器具係指具有鼓風機結構者，又，得為本發明應用之瓦斯器具包括有熱水器、瓦斯爐、壁爐等，於後茲以熱水器為例。請參閱第一至四圖所示，熱水器1具有一機殼10、一加熱裝置12、一鼓風機14、一進水管路16、一直流電力源18、一能量轉換裝置20與一控制裝置22；其中：加熱裝置12具有複數個火排12a，其等並列設置於機殼10內部，且位於鼓風機14的上方位置，自該些火排12a之火 燄口12b竄出的火焰則用以對上方的進水管路16進行加熱用，進水管路16並依受熱前後而區分有一冷水輸入管16a與一熱水輸出管16b。鼓風機14啟動後可強制將外部空氣引入至該加熱裝置12，以便於與燃燒用瓦斯進行混合。

該直流電力源18係以電池為例，且裝設在機殼10的底部位置，該電池18之電力除了供應予加熱裝置12之一點火器12c引燃點火用之外，其部分電力並供應鼓風機14啟動運轉用、供應一顯示螢幕24顯示用及供應其他電子設備26運作使用，於此定義，前述鼓風機14、顯示螢幕24及其他電子設備26合稱為”受電總成28”。另說明的是，在熱水器是以交流電轉換成直流電而做為主要電力源時，所述電池則構成輔助電力源，並在主要電力源停止供應電力時，以該電池做為電力提供。

能量轉換裝置20在本實施例中是以熱電致冷晶片為例，請配合第三圖，其由複數個N型半導體20a與複數個P型半導體20b聯成電偶對，並形成一密閉回路21，該密閉回路21具有位於高溫位置之一溫接點P1，及位於低溫位置之一冷接點P2，在本實施例中，高溫位置係指接近熱水輸出管16b處，低溫位置則指接近冷水輸入管16a處。使用時，係對熱電致冷晶片施以反向操作即可輸出電壓，故又稱為”溫差發電晶片(Thermoelectric Power generating Module)”。

控制裝置22係與熱電致冷晶片20電性連接，且具有一比較單元22a與一增壓單元22b。其中，比較單元22a具有一邏輯電路22c，並內建一參考電壓值V₁ 與一目標工作電壓值V₂ ，前述目標工作電壓值V₂ 係指啟動受電總成28所需耗用之最低電壓總值，於本實施例中，參考電壓值V₁ 係設定為300mV，目標工作電壓值V₂ 設定為6V，惟不以此為限。

以下說明本發明在電池電力不足但於一定條件下，可透過熱電致冷晶片20與控制裝置22的搭配而有效提高電壓並繼續使用熱水器1之控制方法於後：請配合第三、四圖，係利用電池18的剩餘電力對加熱裝置12進行引燃點火，此時，熱電致冷晶片20因其溫接點P1之偵測溫度T₁ 與冷接點P2之基準溫度T₂ 分別感應熱水輸出管16b與冷水輸入管16a的溫度變化，且在溫接點P1之偵測溫度T₁ 大於冷接點P2之基準溫度T₂ 時，產生並輸出一帶有初始電壓V的直流電I，該初始電壓V在前述溫度差(ΔT)小於以20℃為例之一最低差值、等於或大於以60℃為例之一最高差值，抑或介於最低差值與最高差值之間時，配合控制裝置22之比較單元22a的判斷將有以下發展：其一，在偵測溫度T₁ 與基準溫度T₂ 之溫度差(ΔT=T₁ -T₂ )小於20℃時，表示該初始電壓V相對低於該參考電壓值V₁ ，即300mV。此時，初始電壓V因過低且未達到可控制提高電壓之門檻，致該控制裝置22僅能命令電池1繼續供應剩餘電力予受電總成28，該情形雖將快速耗盡電池1之電力，但須說明的是，本發明所設定得進行增壓之門檻，即該參考電壓值V₁ 不高，因此，前述情形並不容易發生。

其二，在偵測溫度T₁ 與基準溫度T₂ 之溫度差(ΔT=T₁ -T₂ )等於或大於60℃時，表示該初始電壓V相對等於或大於該目標工作電壓值V₂ ，即6V。此時，經由該熱電致冷晶片20將熱能轉換成電能並輸出之直流電I，不須經過增壓過程即可直接供應予受電總成28，包括啟動鼓風機14、開啟顯示螢幕24，及促使其他電子設備26持續運作。

其三、在偵測溫度T₁ 與基準溫度T₂ 之溫度差(ΔT=T₁ -T₂ )落在等於或大於20℃至小於60℃之間時，表示該初始電壓V相對落在等於或大於300mV至小於6V之間。此時，初始電壓V將透過該增壓單元22b的放大倍率而獲得提高電壓，於本實施例中，放大倍率係設定為20倍，惟其倍率多寡仍可依實際需求而予調整，不以此為限。該增壓後電壓V₃ 續經該比較單元22a之邏輯電路22c的判斷，在增壓後電壓V₃ 等於或大於6V時，其電力足以供應受電總成28作動；在增壓後電壓V₃ 仍小於6V時，則控制裝置22命令電池1繼續供應剩餘電力予受電總成28。

總結以上所述，本發明利用能量轉換裝置將熱能轉換成電能，並降低進行增壓之門檻的方式，促使瓦斯器具在電力不足的情況下，於符合所設定條件時，可及時獲得提高電壓，並維持瓦斯器具之所有必須仰賴直流電而運作之設備全面運作，故不至於對生活造成不便。尤其是在以交流電轉換成直流電做為主要電力源，並因故中斷電力供應時，藉助電池電力的提供，即可維持瓦斯器具的正常運作。

另一提的是，本發明之能量轉換裝置亦可選擇使用熱電偶(thermocouple)，請配合第五、六圖所示，該熱電偶30與控制裝置22電性連接，且具有兩種不同材質的金屬導體構成之一密閉回路30a，該密閉回路30a同樣具有溫接點P1之偵測溫度T₁ 與冷接點P2之基準溫度T₂ ，其中，溫接點P1係設置在接近火排12a的火燄口12b附近。在溫接點P1之偵測溫度T₁ 大於冷接點P2之基準溫度T₂ 時，該密閉回路30a內將產生並輸出該帶有初始電壓V的直流電I。此後，初始電壓V續經過控制裝置22的比較與判斷，而有如第四圖所示之發展，並於適當條件下可獲得提高電壓，以維持瓦斯器具的正常運作。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，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製作方法變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1‧‧‧熱水器

10‧‧‧機殼

12‧‧‧加熱裝置

12a‧‧‧火排

12b‧‧‧火燄口

12c‧‧‧點火器

14‧‧‧鼓風機

16‧‧‧進水管路

16a‧‧‧冷水輸入管

16b‧‧‧熱水輸出管

18‧‧‧直流電力源

20‧‧‧熱電致冷晶片

20a‧‧‧N型半導體

20b‧‧‧P型半導體

21‧‧‧密閉回路

22‧‧‧控制裝置

22a‧‧‧比較單元

22b‧‧‧增壓單元

22c‧‧‧邏輯電路

24‧‧‧顯示螢幕

26‧‧‧其他電子設備

28‧‧‧受電總成

30‧‧‧熱電偶

30a‧‧‧密閉回路

P1‧‧‧溫接點

P2‧‧‧冷接點

I‧‧‧直流電

V‧‧‧初始電壓

V₁ ‧‧‧參考電壓值

V₂ ‧‧‧目標工作電壓值

V₃ ‧‧‧增壓後電壓

第一圖為本發明一較佳實施例瓦斯器具之前側示意圖。

第二圖為本發明上述較佳實施例瓦斯器具之側視圖。

第三圖為本發明上述較佳實施例之熱電致冷晶片設置示意圖。

第四圖為本發明斷電供電方法之控制流程圖。

第五圖為本發明另一較佳實施例瓦斯器具之示意圖，揭示使用熱電偶做為能量轉換裝置。

第六圖為第五圖中熱電偶之密閉回路示意圖。

12．．．加熱裝置

12a．．．火排

12c．．．點火器

14．．．鼓風機

18．．．直流電力源

20．．．熱電致冷晶片

22b．．．增壓單元

24．．．顯示螢幕

26．．．其他電子設備

28．．．受電總成

Claims (15)

1. 一種強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，該瓦斯器具包含有一直流電力源，用以供應電力予一加熱裝置點火用及一受電總成；該斷電供電系統包括：一能量轉換裝置，用以將該加熱裝置產生之熱能轉換成一帶有初始電壓之直流電輸出；一控制裝置，係與該能量轉換裝置電性連接，且具有一比較單元與一增壓單元，其中，該比較單元內建一參考電壓值與一目標工作電壓值，在該初始電壓小於該參考電壓值時，該控制裝置控制該直流電力源繼續供應電力予該受電總成；在該初始電壓等於或大於該目標工作電壓值時，該控制裝置控制該能量轉換裝置產生之直流電直接供應予該受電總成；在該初始電壓介於該參考電壓值與該目標工作電壓值之間時，該控制裝置之增壓單元將放大該初始電壓至該目標工作電壓值，以便該能量轉換裝置產生之直流電之初始電壓經增壓後供應予該受電總成。
2. 如請求項1所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該能量轉換裝置具有一溫接點與一冷接點，在溫接點測得之溫度大於該冷接點之溫度時產生該直流電。
3. 如請求項2所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該溫接點與該冷接點之溫度差小於一最低差值時，該直流電之初始電壓小於該參考電壓值；該溫接點與該冷接點之溫度差等於或大於一最高差值時，該直流電之初始電壓等於或大於該目標工作電 壓值；該溫接點與該冷接點之溫度差介於該最低差值與該最高差值時，該直流電之初始電壓對應介於該參考電壓值與該目標工作電壓值之間。
4. 如請求項3所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該最低差值為20℃；該最高差值為60℃。
5. 如請求項3所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該直流電之參考電壓值為300mV；該直流電之目標工作電壓值為6V。
6. 如請求項1所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該控制裝置之比較單元更具有一邏輯電路，該邏輯電路用以判斷經增壓單元放大後之一增壓後電壓，在該增壓後電壓等於或大於該目標工作電壓值時，該增壓後電壓供應予該受電總成；在該增壓後電壓小於該目標工作電壓值時，該控制裝置控制該直流電力源繼續供應電力予該受電總成。
7. 如請求項2所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該瓦斯器具為熱水器，包括有一冷水輸入管與一熱水輸出管；該能量轉換裝置為一熱電致冷晶片，其溫接點設置於接近該熱水輸出管處，其冷接點設置於接近該冷水輸入管處。
8. 如請求項2所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該能量轉換裝置為一熱電偶，該熱電偶之溫接點設置於接近該加熱裝置之火燄口。
9. 如請求項1所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該 直流電力源為電池。
10. 如請求項1所述強攻型瓦斯器具之斷電供電系統，其中該受電總成包括一鼓風機。
11. 一種強攻型瓦斯器具之斷電供電方法，所述瓦斯器具包含有一加熱裝置、一直流電力源供應電力予該加熱裝置點火用，以及一受電總成；該瓦斯器具之斷電供電方法包含下列步驟：提供一溫接點位於一高溫位置，及一冷接點位於一低溫位置，在該溫接點測得之溫度大於該冷接點之溫度時產生一直流電，且該直流電具有一初始電壓；提供一控制裝置進行該直流電之初始電壓判斷，在：初始電壓小於一參考電壓值時，該控制裝置控制該直流電力源繼續供應電力予該受電總成；初始電壓等於或大於一目標工作電壓值時，該控制裝置控制該直流電直接供應予該受電總成；初始電壓介於該參考電壓值與該目標工作電壓值之間時，該控制裝置對該初始電壓增壓至該目標工作電壓值，促使該直流電之初始電壓經增壓後供應予該受電總成。
12. 如請求項11所述強攻型瓦斯器具之斷電供電方法，其中，該溫接點與該冷接點的溫度差小於一最低差值時，其直流電之初始電壓小於該參考電壓值；溫接點與冷接點之溫度差等於或大於一最高差值時，其直流電之初始電壓等於或大於該目標工作電壓值；溫接點與冷接點之溫度差介於該最低差值與該最高差值時， 其直流電之初始電壓對應介於該參考電壓值與該目標工作電壓值之間。
13. 如請求項12所述強攻型瓦斯器具之斷電供電方法，其中該控制裝置具有一邏輯電路，該邏輯電路用以判斷經增壓後之一增壓後電壓，在該增壓後電壓等於或大於該目標工作電壓值時，該增壓後電壓供應予該受電總成；在該增壓後電壓小於該目標工作電壓值時，該控制裝置控制該直流電力源繼續供應電力予該受電總成。
14. 如請求項12所述強攻型瓦斯器具之斷電供電方法，其中該最低差值為20℃；該最高差值為60℃。
15. 如請求項12所述強攻型瓦斯器具之斷電供電方法，其中該直流電之參考電壓值為300mV；該直流電之目標工作電壓值為6V。