TWI771956B

TWI771956B - 熱水器之功率控制方法

Info

Publication number: TWI771956B
Application number: TW110109875A
Authority: TW
Inventors: 林金儒
Original assignee: 保音股份有限公司
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-07-21
Also published as: TW202238048A

Abstract

一種熱水器之功率控制方法包含下列步驟。啟動一熱水器，令熱水器進行熱水供應。感測熱水器之一當前工作資訊。將當前工作資訊加上一校正資訊而獲得一真實工作資訊。依據真實工作資訊計算出一目標功率值。判斷目標功率值是否大於等於熱水器之一最大功率值。若是，則調溫至最大功率值所對應之溫度值。若否，則調溫至目標功率值所對應之溫度值。

Description

熱水器之功率控制方法

本發明係關於一種熱水器之功率控制方法，特別是一種瓦斯熱水器之功率控制方法。

熱水器係為家家戶戶不可缺少的家用產品，其中又以傳統的瓦斯熱水器為市面上最廣泛使用的熱水器之型態。然而，瓦斯熱水器卻也相對具有較高的危險性。舉例來說，常有新聞報導因瓦斯熱水器之使用不當而造成一氧化碳中毒的憾事發生。然而，即使環境的氧氣含量充足，瓦斯於燃燒的過程中依舊難以避免的會排放一氧化碳。因此，政府相關單位除了透過大眾媒體教育一般民眾正確的瓦斯熱水器之使用觀念外，更明定一般瓦斯熱水器之產品的一氧化碳排放量之標準，以避免憾事發生。

以目前市售瓦斯熱水器因應一氧化碳之安全排放量的做法，係藉由限定瓦斯流量的可調整之上限值，以令瓦斯熱水器達到一氧化碳之安全排放量的標準。舉例來說，使用者能夠隨意的調整瓦斯流量的大小，以獲得期望的熱水溫度，以因應不同季節的氣候溫度。然而，即使使用者將瓦斯流量調整到最大，此最大瓦斯流量經燃燒所排放出的一氧化碳排放量依舊會小於安全規範所訂定的標準值。如此一來，即可提供使用者使用瓦斯熱水器的安全保障。

至於瓦斯流量的可調整之安全上限值的訂定，係對應於熱水器內建感測器之單位時間出水量、感測冷水溫度及感測熱水溫度而取得熱水器之輸出功率的上限安全值。不過，由於感測器皆有誤差值，故若僅以感測器所量測出之單位時間出水量、感測冷水溫度及感測熱水溫度作為計算最大功率值的依據，則訂定出的最大功率值以及瓦斯流量安全值將會失準而有安全的疑慮。

本發明在於提供一種熱水器之功率控制方法，藉以解決目前安規所訂定的熱水器之瓦斯安全上限流量值恐因感測誤差，使得瓦斯安全上限流量值並無法實際匹配熱水器於各種條件下的使用情況，造成熱水器的功率無法達到最佳效率，或者熱水器的單位時間一氧化碳排放量超過安全規定之問題。

本發明之一實施例所揭露之熱水器之功率控制方法包含下列步驟。啟動一熱水器，令熱水器進行熱水供應。感測熱水器之一當前工作資訊。將當前工作資訊加上一校正資訊而獲得一真實工作資訊。依據該真實工作資訊計算出一目標功率值。判斷目標功率值是否大於等於熱水器之一最大功率值。若是，則調溫至最大功率值所對應之溫度值。若否，則調溫至目標功率值所對應之溫度值。

本發明之另一實施例所揭露之熱水器之功率控制方法包含下列步驟。啟動一熱水器，令熱水器進行熱水供應。感測熱水器之一當前單位時間出水量。感測熱水器之一當前溫升值。將當前單位時間出水量與當前溫升值各加上一校正值而分別獲得一真實單位時間出水量及一真實溫升值。計算熱水器之真實單位時間出水量與真實溫升值之乘積的一目標功率值。判斷目標功率值是否大於等於熱水器之一最大功率值。若是，則調溫至最大功率值所對應之溫度值。若否，則調溫至目標功率值所對應之溫度值。

根據上述本實施例所揭露之熱水器之功率控制方法，係藉由控制器及時監控熱水器的輸出功率，以判定熱水器當下所產生的單位時間一氧化碳排放量是否會超過標準值。並且，藉由控制器控制流量調節器來調整瓦斯流量，使熱水器的輸出功率能夠常態保持且不超過最大功率值，使熱水器的輸出功率能夠盡可能地維持最大值而使熱水器達到最佳效率。此外，由於控制器係可及時監控熱水器的輸出功率，因此即使熱水器或是瓦斯管線因老舊而造成瓦斯流量不穩，或者瓦斯輸出的化合物之成分比例不斷改變的情況下，熱水器的輸出功率皆能夠受到即時的修正，以確保熱水器的單位時間一氧化碳排放量能夠保持於安全範圍內。

再者，透過校正值來避免因感測器之誤差而造成熱水器的單位時間一氧化碳排放量超出安規上限等安全疑慮的問題。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

10:熱水器

11:控制器

12:流量調節器

13:第一溫度感測器

14:第二溫度感測器

15:瓦斯流管

16:冷水流管

17:熱水流管

18:流量感測器

S110~S170:步驟

S210~S280:步驟

圖1為根據本發明一實施例之熱水器的結構示意圖。

圖2為根據本發明一實施例之熱水器之功率控制方法的步驟流程圖。

圖3為根據本發明一實施例之熱水器之功率控制方法的步驟流程圖。

請參閱圖1。圖1為根據本發明一實施例之熱水器的結構示意圖。本實施例之熱水器10包含一控制器11、一流量調節器12、一第一溫度感測器13、一第二溫度感測器14、一瓦斯流管15、一冷水流管16、一熱水流管17及一流量感測器18。其中，本實施例之熱水器10特別是指一瓦斯熱水器。熱水器10的瓦斯流管15連接有一瓦斯源，瓦斯源可以是一天然瓦斯管路或是一桶裝瓦斯，但不以此為限。冷水流管16連接一冷水源，冷水源可以是但不侷限於一儲水槽。熱水流管17連接一水龍頭或是一出水閥，但不以此為限。冷水經由冷水流管16進入熱水器10而加熱成為熱水，熱水由熱水流管17排出熱水器10外。

本實施例之控制器11係設置於熱水器10內，控制器11可以是包含一控制晶片的一控制電路板，但不以此為限。本實施例之第一溫度感測器13及第二溫度感測器14分別設置於冷水流管16及熱水流管17，第一溫度感測器13及第二溫度感測器14可以是熱電偶、熱敏電阻或是電阻式溫度感測器(Resistance Temperature Device，RTD)，但不以此為限。第一溫度感測器13及第二溫度感測器14電性連接於控制器11，第一溫度感測器13用以偵測冷水流管16內的冷水溫度，第二溫度感測器14用以偵測熱水流管17內的熱水溫度。第一溫度感測器13及第二溫度感測器14分別將冷水溫度及熱水溫度的資訊回授至控制器11，控制器11可藉由計算熱水溫度與冷水溫度的溫度差，以取得水流經由熱水器10加熱後的一溫升值。

本實施例之流量調節器12係設置於瓦斯流管15，流量調節器12用以調整瓦斯經由瓦斯流管15流至熱水器10的一瓦斯供給流量。並且，流量調節器 12電性連接控制器11，控制器11控制流量調節器12進行熱水器10的瓦斯供給流量之調整。

本實施例之流量感測器18係設置於熱水流管17，且流量感測器18電性連接控制器11。流量感測器18用以偵測熱水器10的一單位時間出水流量，流量感測器18並將偵測到的單位時間出水流量資訊回授至控制器11。需注意的是，本實施例之流量感測器18設置於熱水流管17的特徵非用以限定本發明。舉例來說，流量感測器也可以是設置於冷水流管16，或是流量感測器也可以是設置於熱水器10內之位於冷水流管16及熱水流管17的一加熱流管，但不以此為限。更進一步來說，只要流量感測器所設置的位置能夠測量出熱水器10的單位時間出水流量，流量感測器18所設置的位置可依熟悉此項技藝者作適當的調整。

此外，控制器11可透過取得水溫的溫升值以及單位時間出水流量的資訊，以計算出熱水器10於當下運作時的實際輸出功率。舉例來說，若冷水溫度為20℃，熱水器10加熱後所排出的熱水之熱水溫度為50℃，則可計算出溫升值為30℃。並且，若當下的熱水器10之單位時間出水流量為10公升/每分鐘(L/min)，可將單位時間出水流量乘上溫升值，以獲得熱水器10的實際輸出功率為300千卡/每分鐘(Kcal/min)。

由於熱水器10於運作燃燒瓦斯的過程中會無可避免地產生一氧化碳，且熱水器10的單位時間一氧化碳排放量大約正比於熱水器10的運作功率。因此目前安規所採取的措施係限定住熱水器10的瓦斯供給流量之上限值，藉此抑制熱水器10的最大運作功率，以避免熱水器10的單位時間一氧化碳排放量超出安全規定。也就是說，每一熱水器10於生產設計的過程中即以限定了瓦斯流量的上限值，以限定熱水器10的最大功率。然而，習知安全措施所訂定之瓦斯流量上限值係藉由實驗數據而來，使得安全措施所訂定的瓦斯安全流量規範將無法精確地匹配於任何條件下運作的熱水器。

舉例來說，瓦斯的成分並非單一化合物，瓦斯係由多種化合物所構成的混合物。並且，瓦斯於輸送供應至熱水器10時，這些化合物並非能夠均勻一致地輸出。以桶裝瓦斯為例，桶裝瓦斯一開始使用時，其排放出的瓦斯之成分係以丙烷佔多數比例，當桶裝瓦斯使用到後期時，其排放出的瓦斯之成分係以丁烷佔多數比例。如此一來，在不同時刻下之相同流量的瓦斯經燃燒所輸出的功率將不一致，使得熱水器10的實際功率與安全上限值還有好一段差距，造成熱水器10無法達到最佳的使用效率。

或者，當熱水器10於長時間的使用下或是瓦斯管線老舊的情況下，實際的瓦斯最大流量可能會超過原本產品出廠時的安全預設流量上限。如此一來，將容易造成熱水器10的單位時間一氧化碳排放量超出安規上限而導致安全的疑慮。

因此，本實施例提供了一種熱水器之功率控制方法，請參閱圖2。圖2為根據本發明一實施例之熱水器之功率控制方法的步驟流程圖。

本實施例之熱水器之功率控制方法之步驟包含以下。首先，提供一熱水器10，熱水器10具有一最大功率值，此最大功率值例如係於熱水器10出廠時就儲存於控制器11內。舉例來說，最大功率值可以是250千卡/每分鐘、240千卡/每分鐘或是230千卡/每分鐘，但不以此為限。最大功率值係可依熱水器的實際規格需求而進行調整設定。更進一步來說，此最大功率值係為一安全功率值。意即，當熱水器10的實際輸出功率達到最大功率值時，熱水器10的單位時間一氧化碳排放量將達到安全標準值的上限。

接著，如步驟S110所示，啟動熱水器10進行熱水供應。接著，如步驟S120所示，感測熱水器10之當前工作資訊。接著，如步驟S130所示，將當前工作資訊加上校正資訊而獲得真實工作資訊。接著，如步驟S140所示，依據真實工作資訊進行計算目標功率值。接著，如步驟S150所示，判斷目標功率值是否大於等於熱水器10之最大功率值。若是，則如步驟S160所示，調溫至最大功率值所對應之溫度值。若否，則如步驟S170所示，調溫至目標功率值所對應之溫度值。

在本實施例中，在感測熱水器10之當前工作資訊之步驟前，還可以包含下列步驟。透過一測試機台(未繪示)量測熱水器10之一實際工作資訊。接著，透過熱水器10之一感測器(如第一溫度感測器13、第二溫度感測器14或流量感測器18)量測熱水器10之一感測工作資訊。依據實際工作資訊與感測工作資訊計算出校正資訊。由於感測器皆有誤差值，而此誤差值會影響最終功率值的判斷，故先透過感測精密度較高之測試機台所感測出來之數據來獲得各感測器之誤差值，並以此誤差值來作為校正資訊。如此一來，後續在計算功率值時，即可透過校正資訊來將當前資訊反推回真實資訊(實際工作資訊)，並計算出幾乎無誤差的功率值。藉此，將可避免感測誤差而造成熱水器10的單位時間一氧化碳排放量超出安規上限等安全疑慮的問題。

在本實施例中，當前工作資訊、真實工作資訊及校正資訊如為冷水溫度、熱水溫度或水流量。此外，在感測熱水器10之當前工作資訊之步驟前，還可以包含步驟，判斷熱水器10是否正常燃燒：若是，則感測熱水器10之當前工作資訊。若否，則顯示異常。

本實施例之熱水器之功率控制方法之步驟以下列例子進行說明。請參閱圖3。圖3為根據本發明一實施例之熱水器之功率控制方法的步驟流程圖。假設冷水溫度為20℃，熱水器10加熱後所排出的熱水之熱水上限溫度為50℃，則可計算出溫升值為30℃。並且，若當下的熱水器10之單位時間出水流量為10公升/每分鐘(L/min)，可將單位時間出水流量乘上溫升值，以獲得熱水器10的最大功率值為300千卡/每分鐘(Kcal/min)。

首先，如步驟S210所示，啟動熱水器10進行熱水供應。接著，如步驟S220所示，令流量感測器18偵測熱水器10的當前單位時間出水量，並將當前單位時間出水流量資訊回授控制器11，以令控制器11取得當前單位時間出水流量資訊。接著，如步驟230所示，令第一溫度感測器13及第二溫度感測器14分別偵測熱水流管17與冷水流管16內水流的當前熱水溫度與當前冷水溫度並將當前冷水溫度及當前熱水溫度回傳至控制器11。控制器11計算當前熱水溫度與當前冷水溫度的當前溫度差，以取得水流的當前溫升值。需注意的是，步驟S230與步驟S220的順序非用以限定本發明。在本發明另一實施例當中，步驟S230也可在步驟S220之前。

接著，如步驟240所示，將當前單位時間出水量與當前溫升值各加上校正值而分別獲得真實單位時間出水量及真實溫升值。詳細來說，在將熱水器10之當前單位時間出水量與熱水器10之該當前溫升值各加上校正值之步驟前還可以包含下列步驟。透過測試機台(未繪示)量測熱水器10之一實際單位時間出水量、一實際冷水溫度及一實際熱水溫度。接著，透過熱水器10之流量感測器18量測熱水器10之一感測單位時間出水量，以及透過熱水器10之二溫度感測器13、14量測熱水器10之一感測冷水溫度及一感測熱水溫度。接著，依據實際單位時間出水量、實際冷水溫度及實際熱水溫度與感測單位時間出水量、感測冷水溫度及感測熱水溫度計算出出水量校正值、冷水溫度校正值及熱水溫度校正值。

接著，如步驟250所示，令控制器11計算單位時間出水流量乘上溫升值的目標功率值。

接著，如步驟260所示，令控制器11判斷目標功率值是否大於最大功率值。

若是，則如步驟270所示，單位時間出水量與溫升值之乘積的數值大於最大功率值，代表著熱水器10當下運作所產生的單位時間一氧化碳排放量會超過安全標準值的上限。此時，控制器11控制流量調節器12，令流量調節器12調降瓦斯供給流量，以降低熱水器10的輸出功率，直到熱水器10的輸出功率不大於最大功率值為止。也就是說，將熱水器10的熱水溫度調整至最大功率值所對應之溫度值50℃。藉此，將可避免熱水器10的單位時間一氧化碳排放量超出安規上限等安全問題。

若否，則如步驟280所示，單位時間出水流量與溫升值之乘積的數值小於或等於最大功率值，代表著熱水器10當下運作所產生的單位時間一氧化碳排放量不會超過安全標準值的上限。此時，步驟S270、S280則重回步驟S220，令控制器11持續監控熱水器10的輸出功率。或者，可令流量調節器12提升瓦斯供給流量，以提升熱水器10的輸出功率而相對增加熱水器10的運作效率，接著並重回步驟S120而令控制器11持續監控熱水器10的輸出功率。也就是說，將熱水器10的熱水溫度調整至目標功率值所對應之溫度值，如45℃。

雖然本發明揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。