瓦斯器具与瓦斯阀及其控制方法与流程

本发明与瓦斯器具有关；特别是指一种可以稳定瓦斯流量的瓦斯器具与瓦斯阀及其控制方法。

背景技术：

瓦斯器具是最常用于加热装置，相较于电热式的加热装置，燃烧瓦斯所产生的热能大于使用电力产生的热能，且加热时间及反应时间均较电热式加热装置快。

现有的瓦斯器具1包括一燃烧器10、一瓦斯阀12与一压力调节器14(regulator或称稳压器)。燃烧器10用以燃烧瓦斯产生火焰；瓦斯阀12连通燃烧器10，用以供手动或电动的方式调整输出至燃烧器10的瓦斯流量；压力调节器14一端连接瓦斯阀12，另一端连接一瓦斯源16(例如液态瓦斯桶或天然气瓦斯管)。

现有的瓦斯器具1必须通过压力调节器14来使得瓦斯源输入至瓦斯阀12的瓦斯压力维持稳定，然而，当瓦斯源16的压力小于一定压力时，将会使得压力调节器14所输出的瓦斯压力不稳定。由于瓦斯阀12是以改变其阀口的开度而使调节通过的瓦斯流量，若输入瓦斯阀12的瓦斯压力不稳，将会造成瓦斯流量不稳定，进而影响燃烧器10的燃烧效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种瓦斯器具与瓦斯阀及其控制方法，具有稳输出输瓦斯流量的效果。

为了达成上述目的，本发明提供的一种瓦斯阀包括有一阀体、一流量调节件、一热膜式流量侦测元件与一驱动器，该阀体具有一入气口、一出气口、一入气通道连通该入气口、一出气通道连通该出气口，及一阀口位于该入气通道与该出气通道之间；该流量调节件可移动地设置于该阀体且位于该阀口处，该流量调节件受带动而改变该阀口的开启程度；该热膜式流量侦测元件设置于该阀体，该热膜式流量侦测元件具有一探测端，该探测端包括一热膜电阻暴露于该出气通道，用以侦测通过该出气通道的瓦斯流量；该驱动器设置于该阀体且连接该流量调节件，该驱动器接收一控制信号用以带动该流量调节件移动。

本发明提供的瓦斯阀的控制方法，其中该入气口供连接一瓦斯源，该出气口连通一燃烧器；该控制方法包含下列步骤：控制该驱动器带动该流量调整件，使该阀口开启；通过该流量侦测元件侦测该出气通道的瓦斯流量；将该热膜式流量侦测元件所测得的瓦斯流量与一预定瓦斯流量比对，并依据比对结果控制该驱动器带动该流量调节件，使该流量侦测元件所测得的瓦斯流量维持于该预定瓦斯流量。

本发明提供的一种瓦斯器具包含一燃烧器、一瓦斯阀与一控制装置，其中，该燃烧器用以燃烧瓦斯产生火焰；该瓦斯阀包括一阀体、一流量调节件、一热膜式流量侦测元件与一驱动器，其中，该阀体具有一入气口、一出气口、一入气通道连通该入气口、一出气通道连通该出气口，及一阀口位于该入气通道与该出气通道之间；其中，该入气口供连接一瓦斯源，该出气口连通该燃烧器；该流量调节件可移动地设置于该阀体且位于该阀口处，该流量调节件受带动而改变该阀口的开启程度；该热膜式流量侦测元件设置于该阀体，该热膜式流量侦测元件具有一探测端，该探测端包括一热膜电阻暴露于该出气通道，用以侦测通过该出气通道的瓦斯流量；该驱动器设置于该阀体且连接该流量调节件，该驱动器接收一控制信号用以带动该流量调节件移动；该控制装置电性连接该热膜式流量侦测元件与该驱动器，该控制装置依据一预定瓦斯流量输出该控制信号以控制该驱动器带动该流量调节件，使该热膜式流量侦测元件所测得的瓦斯流量维持于该预定瓦斯流量。

本发明的效果在于，藉由热膜式流量侦测元件设置于出气通道可以准确且快速地侦测到瓦斯流量的变化，进而作为控制步进马达的依据，无需再设置压力调节器即可使通过瓦斯阀输出的瓦斯流量可以维持于稳定，有效增加控制瓦斯流量的精确度及降低瓦斯器具的成本。

附图说明

图1为现有的瓦斯器具示意图。

图2为本发明第一优选实施例的瓦斯器具示意图。

图3为上述优选实施例的瓦斯阀示意图。

图4为上述优选实施例的热模式流量侦测元件示意图。

图5为上述优选实施例的整流件设置于管件中的示意图。

图6为上述优选实施例的瓦斯阀控制方法流程图。

图7为本发明第二优选实施例的瓦斯器具示意图。

图8为本发明第三优选实施例的瓦斯阀示意图。

图9与图10为本发明第三优选实施例的流量调节件立体图。

图11为本发明第四优选实施例的瓦斯阀示意图。

图12为本发明第五优选实施例的瓦斯阀示意图。

【主要元件】

1瓦斯器具

10燃烧器12瓦斯阀14压力调节器

16瓦斯源

2瓦斯器具

20燃烧器22点火器24火焰侦测件

26瓦斯阀28阀体30本体

301入气口303入气通道304阀口

305连接通道32管件32a螺纹管

32b外管322出气通道322a第一段

322b第二段322c第三段324出气口

33密封环

34流量调节件36传动机构38热膜式流量侦测元件

38a探测端40基板40a电桥电路

402热膜电阻404补偿电阻406,408电阻

421第一节点422第二节点423第三节点

424第四节点44信号线组48整流件

482次通道50步进马达502转轴

52控制装置522放大电路

p瓦斯管路g瓦斯源f瓦斯气流

3瓦斯器具

54混合器56鼓风机

58瓦斯阀

60阀体62本体622入气口

624入气通道626阀口628连接通道

64管件642出气通道644出气口

66流量调整件661轴孔662第一气孔

663第二气孔664第一引槽665第二引槽

68热膜式流量侦测元件70步进马达702转轴

72瓦斯阀

74管件742出气通道742a第一段

742b第二段76整流件

78瓦斯阀

80管件802出气通道802a第一段

802b第二段802c第三段82整流件

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，现举优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图2至图5所示，为本发明第一优选实施例的瓦斯器具2，包含一燃烧器20、一点火器22、一火焰侦测件24、一瓦斯阀26与一控制装置52，本实施例中瓦斯器具2可为瓦斯炉、壁炉、热水器等任何的瓦斯加热装置。

该燃烧器20用以燃烧瓦斯产生火焰。该点火器22位于该燃烧器20旁，该点火器22受控制而相对该燃烧器20产生火花，以点燃自燃烧器20输出的瓦斯。该火焰侦测件24位于该燃烧器20旁，用以侦测火焰，火焰侦测件24可为热电耦或火焰感应针。

该瓦斯阀26设置于连通该燃烧器的一瓦斯管路p上。该瓦斯阀26受控制而开启或阻断该瓦斯管路p，以及受控制而调节输出至该燃烧器20的瓦斯流量。本实施例中，该瓦斯阀26包括一阀体28、一流量调节件34、一热膜式(hotfilm)流量侦测元件38与一以步进马达50为例的驱动器，其中，该阀体28具有一入气口301、一出气口324、一入气通道303连通该入气口301、一出气通道322连通该出气口324，及一阀口304位于该入气通道303与该出气通道322之间，其中，该入气口301供连接一瓦斯源g，该出气口324连通该燃烧器20。本实施例中，该入气口301经由瓦斯管路p直接连通至该瓦斯源，且该入气口301与该瓦斯源g之间未设置现有的瓦斯器具1所使用的压力调节器14(regulator或称稳压器)。

本实施例中，该阀体28包含一本体30与一管件32，该本体30具有该入气口301、该入气通道303、该阀口304及一连接通道305，且该阀口304位于该入气通道303与该连接通道305之间；该管件32连接于该连接通道305，且该管件32具有该出气通道322与该出气口324。该出气通道322具有一第一段322a、一第二段322b与一第三段322c，该第一段322a位于该第二段322b与该第三段322c之间，且该第一段322a为一锥段，其内径由该第三段322c往该第二段322b的方向渐缩；该第二段322b为一等径段位于该第一段322a与该出气口324之间。

该连接通道305具有内螺纹；该管件30包括相连接的一螺纹管32a与一外管32b，该螺纹管32a与该连接通道305的内螺纹结合；该外管32b具有该第二段322b的至少一部分，且该外管32b位于该本体30之外，该热膜式流量侦测元件38设置于该外管32b。更详而言，该外管32b具有一凹孔326自该第二段322b的壁面凹入形成。本实施例中，该外管32b形成一头部，例如外周面为六面的头部，供驱转以将螺纹管螺32a入连接通道305，且外管32a与本体30之间设有密封环33，避免瓦斯外漏。

该流量调节件34可移动地设置于该阀体28且位于该阀口304处，该流量调节件34于本实施例中为阀塞，其连接一传动机构36且传动机构36受带动而改变该阀口304的开启程度。

请配合图3与图4，该热膜式流量侦测元件38设置于该阀体28，该热膜式流量侦测元件38具有一探测端38a暴露于该出气通道322，用以侦测通过该出气通道322的瓦斯流量。本实施例中该热膜式流量侦测元件38包括一基板40、以及一热膜电阻402与一补偿电阻404设置于该基板40上，该热膜电阻402与该补偿电阻404暴露于该出气通道322，该探测端38a包括该热膜电阻402与该补偿电阻404，该热膜电阻402的电阻值小于该补偿电阻404的电阻值。

实际上，探测端38a亦可只包括热膜电阻402暴露于该出气通道322中。本实施例中，该热膜式流量侦测元件38位于该凹孔326中且其探测端38a暴露于该第二段322b，该热膜式流量侦测元件38经由一信号线组44穿过管件32的外管32b而可电性连接至外部的电路。

该基板40上还设置有另外二个电阻406,408与该热膜电阻402及该补偿电阻404形成一电桥电路40a，该热膜电阻402及该补偿电阻404一端连接一第一节点421，该第一节点421供连接一电压源，另外二个电阻406,408的一端连接一第二节点422，该第二节点422供连接一接地端。在电压源供电后，热膜电组产生热能，当瓦斯气流f通过该热膜电阻402的流量增加时，热膜电阻402受到冷却的程度增大，其电阻值随之减小，为保持电桥电路40a平衡需要的电流增大，因此补偿电阻404上的电流相应增大，让热膜电阻402的温度回升；反之亦然。藉此，补偿电阻404的电流与瓦斯流量具有相对应的比例关系，因此，电桥电路40a中的第三节点423与第四节点424两个节点之间的电压与瓦斯流量将呈比例关系。本实施例中，该第一至第四节点421～424通过该信号线组44连接至阀体28外部。第三节点423与第四节点424连接至一放大电路522，该放大电路位于该阀体28外部，用以将第三节点423与第四节点424之间的电压放大。实际上，放大电路522亦可设置于该基板40上。

为了增加侦测瓦斯流量的准确度，本实施例的瓦斯阀26还包括一整流件48，设置于该管件32的该出气通道322的第三段322c中，使该热膜式流量侦测元件38的探测端38a位于该整流件48与该出气口324之间。该整流件48具有多个次通道482(图3与图5参照)，使瓦斯气流平顺地经过探测端38a，减少紊流造成的侦测误差。

该步进马达50设置于该阀体28且连接该流量调节件34，该步进马达50接收一控制信号以带动该流量调节件34移动；本实施例中，步进马达50的转轴502通过该传动机构36连接流量调节件34。在步进马达50的转轴502为正转或逆转时，即可带动流量调节件34沿着转轴502的轴向移动，进而改变阀口304的开启程度。

该控制装置52电性连接该点火器22、该火焰侦测件24、该热膜式流量侦测元件38与该步进马达50，本实施例中该控制装置52包括有该电压源及该接地端且通过该信号线组44供电给该热膜式流量侦测元件38的基板40上的电桥电路40a，且该控制装置52包括有该放大电路522，并通过该信号线组44电性连接电桥电路40a以接收该电桥电路40a的第三节点423及第四节点424之间的电压。

该控制装置52用以进行本实施例的瓦斯阀26的控制方法，若在瓦斯器具2未使用时(即阀口被关闭的情况下)，在进行控制方法之前，控制装置52先控制该点火器22对燃烧器10产生火花。

接着进行该瓦斯阀的控制方法，方法包含图6所示的下列步骤：

控制装置52输出控制信号控制该步进马达50带动该流量调节件34，使该阀口304开启，让瓦斯通过；瓦斯引燃后，控制装置52即可通过火焰侦测件24回授的电信号以得知瓦斯已被引燃。

通过该热膜式流量侦测元件38侦测该出气通道322的瓦斯流量；本实施例中，该控制装置52将该热膜式流量侦测元件38的电桥电路40a所输出的电压转换为对应的瓦斯流量。

该控制装置52依据一预定瓦斯流量及该热膜式流量侦测元件38所测得的瓦斯流量输出控制信号控制该步进马达50带动该流量调节件34，使该热膜式流量侦测元件38所测得的瓦斯流量维持于该预定瓦斯流量。更详而言，该控制装置52将该热膜式流量侦测元件所测得的瓦斯流量与该预定瓦斯流量比对，依据比对结果控制该步进马达50带动该流量调节件34，使该热膜式流量侦测元件38所测得的瓦斯流量维持于该预定瓦斯流量。

本实施例中，该预定瓦斯流量对应一预定热值，供输给燃烧器20的瓦斯流量为该预定瓦斯流量时，可以让燃烧器20产生该预定热值。

藉此，即使该瓦斯源g输出的压力不稳定或压力过小，造成瓦斯流量的变化，都可以藉由控制该流量调节件34而使得经由瓦斯阀26所输出的瓦斯流量稳定维持于该预定瓦斯流量。由于采用热膜式流量侦测元件38具有可以快速反应瓦斯流量的优点，因此，可以用于实时的控制步进马达50，使瓦斯流量可以快速地维持于该预定瓦斯流量。由于热膜式流量侦测元件38设置于阀口304与出气口324之间，因此，瓦斯流量已经由流量调节件34调整过，可以让通过热膜式流量侦测元件38的瓦斯流量较为稳定。

图7所示为本发明第二优选实施例的瓦斯器具，其具有大致相同于第一实施例的结构，不同的是，本实施例还包括一混合器54与一鼓风机56，该混合器54设置于瓦斯阀26与燃烧器20之间。鼓风机56机56电性连接控制装置52且其出风口连接混合器54。控制装置52依一预定热值产生对应的一预定转速与一预定瓦斯流量，其中控制装置52依预定转速值控制该鼓风机56的马达的转速，且依据该预定瓦斯流量及该热膜式流量侦测元件38所测得的瓦斯流量控制该步进马达50带动该流量调节件34，使该热膜式流量侦测元件38所测得的瓦斯流量维持于该预定瓦斯流量。

图8至图10所示为本发明第三优选实施例的瓦斯阀58，其具有类似第一实施例的瓦斯阀26的架构，包括一阀体60、一流量调整件66、一热膜式流量侦测元件68与一步进马达70。本实施例的阀体60包括一本体62与一管件64，本体62具有一入气口622、一入气通道624、一阀口626与一连接通道628；管件64的结构与第一实施例相同具有出气通道642及出气口644。本实施例的流量调整件66为闭子，可转动地设置于本体62中，流量调整件66具有轴孔661、一第一气孔662、一第二气孔663、一第一引槽664与第二引槽665，第一、第二气孔662,663与轴孔661相通，第一气孔662的孔径大于第二气孔663的孔径，第一引槽664、第二引槽665位于第一、第二气孔662,663之间，且第一引槽664一端连通第一气孔662，第二引槽665一端连通第二气孔663。实际上，流量调整件66只要至少具有轴孔661、第一气孔662及第一引槽664即可。

热膜式流量侦测元件68与第一实施例相同，设置于阀体60上。步进马达70设置于本体62上且步进马达70的转轴702连接闭子。藉此，本实施例的瓦斯阀58同样可以应用于第一实施例的瓦斯器具2中。

图11所示为本发明第四优选实施例的瓦斯阀72，其具有大相同于第一实施例的瓦斯阀26的结构，不同的是，本实施例的管件74的出气通道742的第一段742a与第二段742b的内径相同，即出气通道742于整流件76至热膜式流量侦测元件38之间的内径相同，藉此，可让瓦斯的气流更稳定流过热膜式流量侦测元件38的探测端38a。

图12所示为本发明第五优选实施例的瓦斯阀78，其具有大相同于第一实施例的瓦斯阀26的结构，不同的是，本实施例的管件80的出气通道802的第一段802a与第二段802b的内径相同，出气通道802的第三段802c为锥段，且整流件82位于第一段802a中。出气通道802于整流件82至热膜式流量侦测元件38之间的内径相同，藉此，同样可让瓦斯的气流更稳定流过热膜式流量侦测元件38的探测端38a。

第三实施例的管件64的出气通道642同样可以采用如同第四、第五实施例的管件的结构。

前述各实施例的驱动器系以步进马达为例，实际上，瓦斯阀亦可采用比例阀，例如美国专利公开号us20090206291a1。比例阀的驱动器包括线圈及磁体，以电磁的作用带动流量调节件改变阀口的开启程度。

据上所述，本发明藉由热膜式流量侦测元件设置于出气通道可以准确且快速地侦测到瓦斯流量的变化，进而作为控制步进马达的依据，无需再设置压力调节器即可使通过瓦斯阀输出的瓦斯流量可以维持于稳定，有效增加控制瓦斯流量的精确度及降低瓦斯器具的成本。

以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利要求书所作的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。