燃气热水器的自动控温系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种燃气热水器的自动控温系统，利用侦测水流量及使用者选择温升的方式来精确控制水流的温升，有别于传统技术利用温度传感器控制水温。本系统包含：一能侦测水流量的水流传感器、一对水流加热升温的热交换器、一供应热交换器燃气的燃气比例调节阀、一供使用者选择温升的可变电位器、以及一能接收选择温升以及水流量并且计算后控制燃气比例调节阀开度的控制单元，该控制单元令燃气比例调节阀供给热交换器的燃气量能将水流加热达到可变电位器所选定的选择温升数值，避免传统控制方法容易因水流瞬间变化而导致烫伤的问题。
【专利说明】
燃气热水器的自动控温系统
技术领域
[0001]本发明为一种应用在燃气热水器的自动控温系统，利用侦测水流量及使用者选择温升的方式来精确控制水流的温升，有别于传统技术利用进水及出水温度传感器来控制水温。
【背景技术】
[0002]一般燃气热水器为了达到恒温的要求，其基本的控制统，包含一控制装置、一热交换器、至少一燃气阀、以及两个分别侦测进水端与出水端水温的温度传感器；使用者可先操作控制装置设定一温度值，当使用者开启水龙头时，由进水端温度传感器感应进水温度，再由控制装置控制燃气阀开度，令热交换器燃烧加热水流，直到出水端的水温达到设定的温度值。
[0003]上述传统的系统运作时，由于季节变化会造成进水水温不同，例如冬天进水温度较低，若出水端温度传感器感测的出水温度低于预设温度值，控制装置便会令燃气阀增加供应给加热器的燃气流量，以加大火力使水流达到预设温度；反之，例如夏天进水温度相对较高，若出水端感测温度信号高于预设温度值，控制装置则会令燃气阀减少供应给加热器的燃气流量，以小火力使水流温度降低至预设温度，让热水器的出水温度尽可能的维持在恒温的状态。
[0004]上述传统技术已沿用多年，然而却时而传出有使用者烫伤的情形。主要是因为该传统技术是利用出水端的温度传感器所感测的温度是否达到设定温度来控制燃气流量，亦即，当使用者感受到水温高于或低于预设温度的水温后，控制装置才会调整燃气流量大小，使得过高或过低的出水温度在持续一段的时间后，水温才会逐渐调整至默认值内，无法达成实时调整的功效。
[0005]此外，上述过程中，若水流量因为水压产生剧烈变化，尤其是水量突然急遽减小，使出水端温度传感器感测到温度过高时，热交换器已经以大火持续燃烧了一段时间，因此容易发生使用者烫伤的意外。也因为如此，某些国家更是进一步规范热水器的出水温不能高于设定温10度，甚至必须精确控制达到5度以内，在这种情形下，传统利用进水端以及出水端的温度传感器来控制的技术，势必无法符合安全规范。
[0006]有鉴于此，本发明人乃累积多年相关领域的研究以及实务经验，特创作出一种应用在燃气热水器的自动控温系统，改善现有燃气热水器中需要装设进水及出水温度传感器，以及控制装置并未能依照水量大小实时调整燃气流量的缺失。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种不需要加装温度传感器即能够精确控制水温的燃气热水器的自动控温系统，该自动控温系统能依据水流流量大小控制燃气流量，使燃气流量将水流加热至使用者所选定的选择温升数值；当水流流量变小，自动控温系统能够令燃气流量减少，避免出水温度过高；当水流流量变大，自动控温系统能够令燃气流量增加，维持出水温度，改善现有技术中未能依照水量大小实时调整燃气流量，容易造成使用者烫伤的缺失。
[0008]为达成上述目的，本发明燃气热水器的自动控温系统能依据水流量来控制燃气流量，使燃气流量将水流加热至使用者所选定的选择温升数值，不需加装温度传感器；该自动控温系统包含:一能侦测水流量的水流传感器、一能够对水流加热的热交换器、一供给热交换器燃烧时所需燃气的燃气比例调节阀、一供使用者选择温升的可变电位器、以及一能接收可变电位器及水流传感器的信号的控制单元，该控制单元能够根据水流传感器感测的水流量及可变电位器的选择温升，经计算后精确控制燃气比例调节阀的开度，使燃气比例调节阀供给热交换器的燃气量能够将水流加热达到可变电位器所选定的选择温升数值。
[0009]以下进一步说明各组件的实施方式:
[0010]实施时，该控制单元包含一微控器、一接收水流传感器所侦测的水流量后输出水流量信号的水流量检测模块、一驱动燃气比例调节阀的阀体驱动模块、一接收水流量信号后开始令热交换器点火的点火模块、一感应点火是否成功的火焰感应模块、以及一接收可变电位器的选择温升后输出温升信号的设定温升检测模块；所述微控器接收水流量检测模块输出的水流量信号，以及接收设定温升检测模块输出的温升信号后，经计算后通过阀体驱动模块传输给燃气比例调节阀相对应的开度信号，从而让燃气比例调节阀精确地供应燃气给热交换器燃烧。
[0011]藉由上述统，本发明不需加装进水及出水温度传感器，而是依控制单元的微控器所接收的水流量信号和温升信号经计算后精确控制燃气流量，让该燃气流量将水流加热达到可变电位器所选定的选择温升数值来控制水温；如此在出水过程中，该微控器接收水流量检测模块输出水流量变小的信号时，即令阀体驱动模块驱动燃气比例调节阀的开度减少，实时地减少对水流加热的燃气流量，使出水温度维持在可变电位器所选定的选择温升数值，避免发生水流量减少而燃气流量不变，让出水温度过高的缺失。
[0012]反之，当微控器接收水流量检测模块输出水流量变大的信号时，立即令阀体驱动模块驱动燃气比例调节阀的开度增加，实时地增加对水流加热的燃气流量，使出水温度维持可变电位器所选定的选择温升数值，避免水流量增加而燃气流量不变让出水温度降低的缺点。
[0013]实施时，该控制单元电连接有电池，并进一步包含一能将该电池的电压升压供微控器运作的电源升压模块、以及一监测该电池电压的低电压检测模块，该低电压检测模块进一步包含一在该电池电压低于设定时启动的低电压LED显示灯，以LED显示灯持续发光或间隔闪烁的方式提醒使用者电池电量不足。
[0014]实施时，该燃气比例调节阀的开度大小及燃气流量多寡所达成的选择温升数值能够预先测试预载于微控器中，供微控器计算用；其计算方式为热值Q = W(水流量)XK(选择温升数值)。
[0015]实施时，可变电位器包含一供使用者操作的旋钮，该旋钮上标示有多组供使用者选择温升的选择温升数值标示。
[0016]实施时，该燃气比例调节阀包含分别设置在燃气流道上用以控制燃气启闭的第一压差阀、一控制第一压差阀开度以及母火通道以点燃热交换器母火口的微电磁阀、一设置在第一压差阀下游用以控制燃气流量的第二压差阀、一控制第二压差阀开度的动线圈比例电磁阀；所述阀体驱动模块所输出的开度信号为不同电流大小，动线圈比例电磁阀能根据控制单元的阀体驱动模块所提供的不同电流大小而反应位置，进而控制第二压差阀开度；所述第二压差阀下游与主火通道连接，以点燃热交换器的主火口。
[0017]相较于现有技术，本发明不需加装进水及出水温度传感器即能够精确控制水温，而且可以避免传统控制方法容易因水流瞬间变化而导致烫伤的问题。其计算原理通用于不同开阀方式的燃气比例调节阀和各款热水器，甚至让同一种燃气比例调节阀适用于不同规格的热水器，可以有效减少燃气比例调节阀的库存及生产成本。
[0018]以下依据本发明的技术手段，列举出适于本发明的实施方式，并配合图式说明如后。
【附图说明】
[0019]图1为本系统的结构示意图。
[0020]图2为本系统的控制单元统示意图。
[0021]图3为本系统的控制单元运作流程图。
[0022]图4为本系统的选择温升数值为50K的出水示意图。
[0023]图5为本系统的选择温升数值维持50K并将水量调小的出水示意图。
[0024]图6为本系统的选择温升数值维持50K并将水量调大的出水示意图。
[0025]图7为本系统的选择温升数值为5K的出水示意图。
[0026]附图标记说明:1_水流传感器；2_热交换器；3_燃气比例调节阀；4_可变电位器；5-控制单元；6_电池；10-微控器；11_电源升压模块；12-低电压检测模块；121-低电压LED显示灯；13_水流量检测模块；14_阀体驱动模块；15_点火模块；16_火焰感应模块；17-设定温升检测模块；20_燃气流道；21_第一压差阀；22_微电磁阀；23_第二压差阀；24-动线圈比例电磁阀；30_母火通道；31-母火口 ；40_主火通道；41-主火口。
【具体实施方式】
[0027]如图1-2所示，本发明为一种应用在燃气热水器中的自动控温系统，能依据水流流量大小控制燃气流量，使燃气流量将水流加热至使用者所选定的选择温升数值，不需加装温度传感器；该自动控温系统包含:一能侦测水流量的水流传感器1、一能够对水流加热的热交换器2、一供给热交换器2燃烧时所需燃气的燃气比例调节阀3、一供使用者选择温升的可变电位器4、以及一能接收可变电位器4及水流传感器I的信号的控制单元5。
[0028]该控制单兀5包含一微控器10、一能将热水器的电池6电压升压供微控器10运作的电源升压模块11、一监测电池6电压的低电压检测模块12、一接收水流传感器I所侦测的水流量后输出水流量信号的水流量检测模块13、一驱动燃气比例调节阀3的阀体驱动模块14、一接收水流量信号后开始令热交换器2点火的点火模块15、一感应点火是否成功的火焰感应模块16、以及一接收可变电位器4的选择温升后输出温升信号的设定温升检测模块17。
[0029]实施时，该低电压检测模块12进一步包含一在电池6电压低于设定时启动的低电压LED显示灯121，以LED显示灯持续发光或间隔闪烁的方式提醒使用者电池6电量不足。
[0030]该微控器10接收水流量检测模块13输出的水流量信号，以及接收设定温升检测模块17输出的温升信号后，经计算后令阀体驱动模块14提供燃气比例调节阀3相对应的开阀信号，精确控制燃气比例调节阀3的开度，使燃气比例调节阀3供给热交换器2的燃气量能够将水流加热达到可变电位器4所选定的选择温升数值。
[0031]实施时，可变电位器4包含一供使用者操作的旋钮，该旋钮上标示有多组供使用者选择温升的选择温升数值标示，图示中选择温升数值标示从5K至50K、以及H(最高温升)标示、L (最低温升)标示。
[0032]该燃气比例调节阀3包含分别设置在燃气流道20上用以控制燃气启闭的第一压差阀21、一控制第一压差阀21开度以及母火通道30以点燃热交换器2母火口 31的微电磁阀22、一设置在第一压差阀21下游用以控制燃气流量的第二压差阀23、一控制第二压差阀23开度的动线圈比例电磁阀24 ;所述动线圈比例电磁阀24能根据控制单元5的阀体驱动模块14所提供的不同电流大小而反应位置，进而控制第二压差阀23开度；所述第二压差阀23下游与主火通道40连接，以点燃热交换器2的主火口 41。
[0033]实施时，该燃气比例调节阀3的开度大小及燃气流量多寡所达成的选择温升数值能够预先测试预载于微控器10中，供微控器10计算用。
[0034]如图2、4所示，使用者先旋转可变电位器4的旋钮，来选择所欲达成的的选择温升数值K(K即热能，可用。C替代)，图示中旋钮以调整至50Κ为例。接着使用者开启水龙头时，该控制单元5的水流量检测模块13接收水流传感器I所侦测的水流量后输出水流量信号，图标中水流量检测模块13接收的水流量信号为6L。
[0035]请一并参阅图3，图3为控制单元5运作流程图，所述微控器10接收水流量信号后令点火模块15驱动热交换器2点火，使燃气从微电磁阀22通过母火通道30点燃热交换器2母火口 31，该微控器10同时令阀体驱动模块14驱动燃气比例调节阀3开阀。点火后，经由火焰感应模块16感应点火是否成功，若火焰感应模块16感应点火成功输出火焰信号给微控器10，该微控器10再令点火模块15驱动热交换器2停止点火。
[0036]前述控制单元5的设定温升检测模块17通过可变电位器4改变电压换算成选择温升数值，然后通过微控器10计算得出所需要输出的热值Q = W(水流量)XK(选择温升数值)，最后根据计算得出的热值Q输出相应的阀体开度信号提供稳定的燃气流量。
[0037]若微控器10接收水流量信号为6L，接收选择温升数值为50K，经计算后热值Q为300，该微控器10即可令阀体驱动模块14提供燃气比例调节阀3相对应的开阀信号，该开阀信号使供给热交换器2的燃气量引燃后先为中火再提升至大火，使得最后提供的热值Q为300，亦即可将水流加热达到选择温升数值50K。
[0038]如图2、5所示，若使用者转动水龙头将水量调小，水流量检测模块13接收的水流量信号为3L，为维持选择温升数值50K，该微控器10令阀体驱动模块14驱动提供给动线圈比例电磁阀24的电流变小，进而控制第二压差阀23开度变小，减少燃气流量。
[0039]如图2、6所示，若使用者转动水龙头将水量调大，水流量检测模块13接收的水流量信号为12L，为维持选择温升数值50K，该微控器10令阀体驱动模块14驱动提供给动线圈比例电磁阀24的电流增强，进而控制第二压差阀23开度变大，增加燃气流量。
[0040]如图2、7所示，揭示使用者旋转可变电位器4的旋钮到选择温升数值为5K。当使用者开启水龙头后，该微控器10接收水流量信号及温升信号经计算后令阀体驱动模块14提供燃气比例调节阀3的动线圈比例电磁阀24的电流减小，使供给热交换器2的燃气量引燃后先为中火再降至最小火，因此可调整至极小火，适用于夏季等无须提升较高温度的地区。
[0041]藉由上述构造，本系统不需加装进水及出水温度传感器，而是依控制单元5的微控器10所接收的水流量信号和温升信号经计算后精确控制燃气流量，让该燃气流量将水流加热达到可变电位器4所选定的选择温升数值来控制水温；意即在出水过程中，该微控器10接收水流量检测模块13输出水流量变小的信号，所述微控器10立即令阀体驱动模块14驱动燃气比例调节阀3的开度减少，减少对水流加热的燃气流量，使出水温度维持可变电位器4所选定的选择温升数值，避免发生水流量减少而燃气流量不变让出水温度过高的缺失。
[0042]反之，该微控器10接收水流量检测模块13输出水流量变大的信号，所述微控器10立即令阀体驱动模块14驱动燃气比例调节阀3的开度增加，增加对水流加热的燃气流量，使出水温度维持可变电位器4所选定的选择温升数值，可以避免水流量增加而燃气流量不变让出水温度降低的缺点。另外，为提升本系统的适用性，当可变电位器4的旋钮指向H标示表示为最高温升，指向L标示表示为最低温升时，燃气量不会随着水流高低进行变化。
[0043]以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种燃气热水器的自动控温系统，依据水流量来控制燃气流量，进而将水流加热至使用者所选定的选择温升数值，不需加装温度传感器；其特征在于，该自动控温系统包含:一用于侦测水流量的水流传感器、一用于对水流加热的热交换器、一供给热交换器燃烧时所需燃气的燃气比例调节阀、一供使用者选择温升的可变电位器、以及一用于接收可变电位器及水流传感器的信号的控制单元，该控制单元用于根据水流传感器感测的水流量及可变电位器的选择温升经计算后精确控制燃气比例调节阀的开度，使燃气比例调节阀供给热交换器的燃气量将水流加热达到可变电位器所选定的选择温升数值。2.如权利要求1所述燃气热水器的自动控温系统，其特征在于，该控制单元包含一微控器一接收水流传感器所侦测的水流量后输出水流量信号的水流量检测模块、一驱动燃气比例调节阀的阀体驱动模块、一接收水流量信号后开始令热交换器点火的点火模块、一感应点火是否成功的火焰感应模块、以及一接收可变电位器的选择温升后输出温升信号的设定温升检测模块，该微控器接收水流量检测模块输出的水流量信号，以及接收设定温升检测模块输出的温升信号后，经计算后令阀体驱动模块提供燃气比例调节阀相对应的开阀信号，以供应燃气给热交换器燃烧。3.如权利要求2所述燃气热水器的自动控温系统，其特征在于，该控制单元电连接有电池，并进一步包含一能将该电池的电压升压供微控器运作的电源升压模块、以及一监测该电池电压的低电压检测模块，该低电压检测模块进一步包含一在该电池电压低于设定时启动的低电压LED显示灯。4.如权利要求2所述燃气热水器的自动控温系统，其特征在于，该燃气比例调节阀的开度大小及燃气流量多寡所达成的选择温升数值预先测试预载于微控器中。5.如权利要求1所述燃气热水器的自动控温系统，其特征在于，可变电位器包含一供使用者操作的旋钮，该旋钮上标示有多组供使用者选择温升的选择温升数值标示。6.如权利要求2所述燃气热水器的自动控温系统，其特征在于，该燃气比例调节阀包含分别设置在燃气流道上用以控制燃气启闭的第一压差阀、一控制第一压差阀开度以及母火通道以点燃热交换器母火口的微电磁阀、一设置在第一压差阀下游用以控制燃气流量的第二压差阀、一控制第二压差阀开度的动线圈比例电磁阀；所述阀体驱动模块所输出的开度信号为不同电流大小，动线圈比例电磁阀根据控制单元的阀体驱动模块所提供的电流大小而反应位置，进而控制第二压差阀开度；所述第二压差阀下游与主火通道连接，以点燃热交换器的主火口。
【文档编号】F24H9/20GK106032937SQ201510111467
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月13日
【发明人】黄俊诚
【申请人】保登科技股份有限公司