TWI526800B - Energy - saving control method of pumping motor - Google Patents

Description

抽水馬達節能控制方法

本發明是有關於一種馬達控制方法，特別是指一種抽水馬達節能控制方法。

由於許多人都是白天上班、晚上下班回家，所以一般家庭之大量用水時間通常都會集中在傍晚至就寢前這段時間，例如洗澡、洗衣服、沖馬桶等，有些家庭還會在白天整理家務與洗衣服而大量用水，因此，在夜晚期間，許多家庭的水塔本體常會因為蓄水量不足，而致使抽水馬達開始運作，由於同社區之住戶通常都是共用自來水管路，再加上生活習慣相近之家庭的抽水馬達運作時間經常重疊，所以常會造成整體水壓降低，而相對延長所有抽水馬達的抽水時間，例如，在水壓充足時，抽水馬達僅需約1小時就可使水塔本體滿水位，但在前述水壓較低的情況下，抽水馬達可能得要3小時的運作時間，才能使水塔本體達滿水位，這樣就會多耗費許多電力，不符環保節能之概念，且抽水馬達也較易損壞。

因此，本發明之目的，即在提供一種可有效避 開用水尖峰時段進行抽水的抽水馬達的節能控制方法。

於是，本發明抽水馬達節能控制方法，適用於利用水塔本體內之水位高低控制該抽水馬達是否將水液泵入水塔本體中，該水塔本體內之水位由低至高至少依序區分為第一水位、第二水位與第三水位，該抽水馬達節能控制方法包含以下步驟：(a)於水塔本體水位低於第一水位時，驅使抽水馬達開始作動一第一時間，開始將水液泵入水塔本體；(b)若於第一時間計時期間，水塔本體之水位未升高至第二水位，暫停驅動抽水馬達一暫停時間，並於該暫停時間計時結束後，再次驅使抽水馬達作動該第一時間，繼續將水液泵入水塔本體；(c)重複步驟(b)，直至水塔本體內之水位達到第二水位；及(d)若步驟(c)重複步驟(b)之次數大於一個次數閥值，則於水塔本體水位達到第二水位後，立即終止驅動抽水馬達，直至水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達。

於是，本發明抽水馬達節能控制方法，適用於利用水塔本體內之水位高低控制該抽水馬達是否將水液泵入水塔本體中，該水塔本體內之水位由低至高至少依序區分為第一水位、第二水位與第三水位，該抽水馬達節能控制方法包含以下步驟：(a)於水塔本體水位低於第一水位時，驅使抽水馬達開始作動一第一時間，開始將水液泵入水塔本體；(b)若於第一時間計時期間，水塔本體之水位未升高至第二水位，暫停驅動抽水馬達一暫停時間，並於該暫停時間計時結束後，再次驅使抽水馬達作動該第一時間， 繼續將水液泵入水塔本體；(c)重複步驟(b)；及(d1)若步驟(c)重複步驟(b)之次數大於一個次數閥值，且水塔本體水位仍未達到第二水位，則立即終止驅動抽水馬達，直至水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達。

於是，本發明抽水馬達節能控制方法，適用於利用水塔本體內之水位高低控制該抽水馬達是否將水液泵入水塔本體中，該水塔本體內之水位由低至高至少依序區分為第一水位、第二水位與第三水位，該抽水馬達節能控制方法包含以下步驟：(a)於水塔本體水位低於第一水位時，驅使抽水馬達開始作動一第一時間，開始將水液泵入水塔本體；(b)若於第一時間計時期間，水塔本體之水位未升高至第二水位，暫停驅動抽水馬達一暫停時間，並於該暫停時間計時結束後，再次驅使抽水馬達作動該第一時間，繼續將水液泵入水塔本體；(b1)若水塔本體水位於第一時間內升高至第二水位，則繼續驅使抽水馬達作動一第二時間，若於第二時間內，水塔本體之水位未升高至第三水位，終止驅動抽水馬達，直至水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達；及(c)重複步驟(b)。

本發明之功效：透過在第一水位至第二水位抽水期間，於抽水馬達抽水效率太低時，先暫停一暫停時間後，再重新進行汲水的設計，可有效避開大量家庭之抽水馬達集中抽水的尖峰時段，除了可確保水塔本體中仍會有水可供使用外，也可避免抽水馬達長時間運作而耗費過多電能。

3‧‧‧水塔裝置

31‧‧‧水塔本體

310‧‧‧進水口

311‧‧‧第一水位

312‧‧‧第二水位

313‧‧‧第三水位

32‧‧‧擋水開關

4‧‧‧水位偵測裝置

5‧‧‧抽水馬達

6‧‧‧效能管控裝置

61‧‧‧中控模組

62‧‧‧計時模組

63‧‧‧效能模組

631‧‧‧效率判斷單元

632‧‧‧累計單元

633‧‧‧效能統計單元

64‧‧‧漏水監測模組

641‧‧‧監測單元

642‧‧‧漏水警報單元

65‧‧‧手動定時模組

66‧‧‧強制啟動模組

67‧‧‧資料庫模組

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明抽水馬達節能控制方法之一實施例所搭配使用之節能水塔系統的示意圖；及圖2是該實施例搭配使用之節能水塔系統的功能方塊圖。

如圖1、2所示，本發明抽水馬達節能控制方法之較佳實施例，適用於搭配一個節能水塔系統使用，該節能水塔系統包含一用以容裝水液之水塔裝置3、一安裝於水塔裝置3之水位偵測裝置4、一連通安裝於水塔裝置3之抽水馬達5，及一訊號連接於該抽水馬達5與水位偵測裝置4之效能管控裝置6。

該水塔裝置3包括一用以裝水之中空水塔本體31，及一安裝於水塔本體31中之擋水開關32，該水塔本體31具有一與抽水馬達5連通之進水口310。該擋水開關32是設置於該進水口310處，並可於水塔本體31內之水位高達其設置高度位置時，被該水位的水驅動而封閉該進水口310。在本實施例中，該擋水開關32是一種進水浮球開關，但實施時，不以此為限。該抽水馬達5可被該效能管控裝置6驅動而將水汲取入該水塔本體31中。由於該水塔裝置3與抽水馬達5皆為習知構件，且非本發明之發明重點，因此不再詳述。

該水位偵測裝置4是用以偵測水塔本體31內之水位高低，在本實施例中，是將水塔本體31中之水位區分為三段，由低至高依序為第一水位311、第二水位312與第三水位313。該水位偵測裝置4可於水塔本體31水位低於第一水位311時，對應輸出一第一水位訊號，於水塔本體31水位高於第二水位312時，對應輸出一第二水位訊號，並於水塔本體31水位達到第三水位313時，對應輸出一第三水位訊號。

在本實施例中，僅將水塔本體31水位區分為三段水位，該第一水位311是定義為水即將用盡之空水位，該第二水位312定義為抽水馬達5無供水時，還可提供一集中用水時段所需水量之必要水位，第三水位313定義為高於該必要水位之另一水位，例如滿水位，但實施時，水塔本體31之水位區段數量與各水位區段之定義方式皆不以此為限，例如也可採用五段水位區分方式。另外，該水位偵測裝置4偵測水位之方式，可採用無段式或多段式水位偵測，而針對水塔本體31各個水位高度分別對應輸出前述水位訊號，由於水位偵測裝置4之類型眾多，且非本發明之改良重點，因此不再詳述。

該效能管控裝置6包括一中控模組61、一計時模組62、一效能模組63、一漏水監測模組64、一手動定時模組65、一強制啟動模組66，及一資料庫模組67。

該中控模組61可被第一水位訊號驅動，而驅使該抽水馬達5開始運作，且可被該效能模組63驅動而驅使 抽水馬達5暫停一段時間後，再重新驅動該抽水馬達5。

該計時模組62可供設定在一般正常水壓情況下，抽水馬達5將水塔本體31水位自第一水位311提升至第二水位312所需之一第一時間、抽水馬達5將水塔本體31水位自第二水位312提升至第三水位313所需之一第二時間，及抽水馬達5被驅動暫停運作之一暫停時間，並可被驅動而計時該第一時間、第二時間與暫停時間。該計時模組62還可供設定該效能模組63進行資料取樣與統計分析之一統計時段。

該效能模組63包括一效率判斷單元631、一累計單元632，及一效能統計單元633。當中控模組61被第一水位訊號驅動而開始驅動抽水馬達5運作汲水時，該計時模組62也會同步開始計時該第一時間，且該效率判斷單元631也會同步判斷該抽水馬達5之運作效率。當使抽水馬達5開始運作後，該效率判斷單元631會判斷其是否在該第一時間計時期間收到該第二水位訊號，也就是說，判斷在該第一時間計時期間內，水塔本體31水位是否已上升至第二水位312，若未收到第二水位訊號，則會對應輸出一代表抽水效率不佳的第一低效率訊號，若有收到第二水位訊號，則輸出一代表抽水效率佳的高效率訊號，且中控模組61會被該第一低效率訊號與高效率訊號驅動，而分別控制抽水馬達5之運作。

該中控模組61可被該第一低效率訊號驅動，而暫停驅動該抽水馬達5該暫停時間，並於計時模組62之暫 停時間計時結束後，再次驅動抽水馬達5運作進行汲水，且計時模組62重新計時該第一時間，若該效率判斷單元631仍然未在第一時間計時期間收到第二水位訊號，則效率判斷單元631會再次發出第一低效率訊號，驅使中控模組61再次暫停驅動抽水馬達5該暫停時間，待暫停時間計時結束後，再重新計時第一時間，中控模組61再次驅動抽水馬達5運作，如此重複多次。

該累計單元632內建有一個次數閥值，且會在中控模組61反覆驅動抽水馬達5運作與暫停過程中，累計中控模組61暫停該抽水馬達5之次數，且會於該累計次數等於其內建之次數閥值時，驅動該中控模組61終止驅動抽水馬達5，直至水塔本體31水位再次低於第一水位311，也就是再次收到第一水位訊號之驅動，才會再驅動抽水馬達5進行汲水。

若在該效率判斷單元631收到第二水位訊號時，累計單元632之累計次數低於該次數閥值時，則該效率判斷單元631會對應輸出前述高效率訊號，則中控模組61會被該高效率訊號驅動而繼續驅使抽水馬達5進行汲水，使水塔本體31水位朝第三水位313升高，於此同時，該計時模組62會立即計時該第二時間，該效率判斷單元631也會判斷在該第二時間計時期間內是否收到第三水位訊號，若未收到第三水位訊號，則發出一第二低效率訊號，該中控模組61會被第二低效率訊號驅動而立即終止驅動抽水馬達5，直至再次收到第一水位訊號之驅動，才會再驅動抽水 馬達5。若有收到第三水位訊號，表示水塔本體31水位已達第三水位313高度，中控模組61會被該第三水位訊號驅動而終止驅動抽水馬達5，水塔裝置3之擋水開關32也會同時被該第三水位313高度的水驅動，而封閉該水塔本體31之進水口310。

該效能統計單元633會在該計時模組62被設定之統計時段內，統計該中控模組61每次驅動抽水馬達5與暫停驅動抽水馬達5之時間點與暫停次數，及每次將水塔本體31內之水位自第一水位311提升至第二水位312與第三水位313所花費之時間...等數據，而對應輸出一效能統計資料，該效能統計資料可供使用者了解在該統計時段內之各時間點的抽水效率表現，例如白天或晚上的哪個時段之抽水效率較佳等。此外，該效能統計單元633還會統計每日之抽水馬達5的總運轉時間，而每日輸出一筆單日運轉資料。

該漏水監測模組64包括一監測單元641與一漏水警報單元642，該監測單元641內建有一時差閥值，且會接收處理該等單日運轉資料，當最新一筆單日運轉資料之總運轉時間與先前其它單日運轉資料之總運轉時間的時間差大於該時差閥值時，表示用水量異常過多，該監測單元641會立即驅使該漏水警報單元642發出一漏水警訊，提醒使用者檢視家中水管或水龍頭是否出現漏水情況，該漏水警訊可以是警示亮光、警示聲、警示語音或上述三者之任一組合。

該手動定時模組65可供設定多筆抽水馬達5要被啟動進行汲水之定時時段，使用者可依據前述效能統計資料內容，挑選出每日抽水效率較佳之多個時段，並可於該手動定時模組65設定多筆定時時段，該手動定時模組65會於計時至每一定時時段期間，發出一啟動訊號，並於該定時時段計時結束後停止發出啟動訊號。該中控模組61會被該啟動訊號驅動，而在該定時時段期間驅動抽水馬達5進行汲水作業，並於未收到啟動訊號後或者於收到第三水位訊號時，終止驅動抽水馬達5。此設計有助於避開用水尖峰時段，可大幅提高汲水效率，也方便使用者選擇不會吵到大家作息之時段啟動抽水馬達5。

該強制啟動模組66則可被手動啟動，而強制驅使該中控模組61驅動抽水馬達5進行汲水作業，此時，該計時模組62會另外計時一強制時間，於該強制時間計時結束後，該中控模組61會被該強制啟動模組66驅動而停止驅動抽水馬達5，或於該強制時間計時結束前，被該第三水位訊號驅動而停止驅動抽水馬達5。此設計可方便使用者在得知即將缺水的時候，事先驅使抽水馬達5將水塔本體31水位提升至第三水位，也就是滿水位。

該資料庫模組67可供儲存該水位監測裝置4、效能模組63與漏水監測模組64所輸出之資料。

在本實施例中，是藉由該累計單元632累計該中控模組61暫停抽水馬達5之次數，來管控抽水馬達5被驅動暫停又重新啟動之重覆次數，但實施時，並不以限制 該中控模組61重覆暫停該抽水馬達5之次數為必要，可將該累計單元632設計成可累計該效率判斷單元631收到第二水位訊號前，該中控模組61驅動該抽水馬達5暫停之次數，並可於該暫停次數高於其內定之次數閥值時，驅使該中控模組61於收到第二水位訊號後，即終止驅動該抽水馬達5，直至再次被第一水位訊號驅動，此設計可確實將水塔本體31內之水位提高至第二水位312；若累計之暫停次數低於該次數閥值，則中控模組61會繼續驅動抽水馬達5進行抽水作業，直至在第二時間計時結束時仍未收到第三水位訊號，或者是水位已達第三水位313時，便終止驅動抽水馬達5，直至再次被第一水位訊號驅動。

此外，必須說明的是，在本實施例中，該水位偵測裝置4不以輸出第三水位訊號來驅動中控模組61終止抽水馬達5運作為必要，該抽水馬達5可採用設有壓力感應設計之類型，可於該擋水開關32封閉進水口310，而造成抽水馬達5壓力過大時，抽水馬達5可立即自動停止運作，不需再透過該第三水位訊號驅動，但實施時，當達到第三水位313時，也可採用其它裝置來驅使該抽水馬達5停止作動，不以上述類型為限。

綜上所述，透過該效能管控裝置6可在第一水位311至第二水位312抽水期間，抽水馬達5抽水效率太低時，先暫停一暫停時間後，再重新進行汲水，並於重複前述暫停再重新抽水一預定次數後，即終止抽水的設計，可於抽水尖峰時段先暫停抽水，待過一段時間後再重新抽 水，可有效避開大量抽水馬達集中抽水的尖峰時段，除了可確保水塔本體31中仍會有水可供使用外，也可避免抽水馬達5長時間運作而耗費過多電能。且在第二水位312至第三水位313抽水過程中，由於第二水位之水量已足以供給家庭一次集中大量用水之水量，例如洗澡、洗衣服等，所以一旦出現抽水效率過低的情況時，可立即終止抽水，不以達到第三水位313高度為必要，待水位降低至第一水位311時再進行抽水。

此外，透過該效能模組63可統計輸出抽水馬達5之單日運轉資料，並可統計一段用水期間之抽水馬達5運作情況，而輸出效能統計資料的設計，也可方便使用者依據該效能統計資料顯示之較佳抽水效率時段分布，透過該手動定時模組65設定啟動時間的設計，進一步有效利用非尖峰用水時段進行抽水作業，更為節能省時。而該漏水監測模組64可藉由該等單日運轉資料顯示之抽水馬達5的單日總運轉時間變化，於出現總運轉時間異常變多時，提醒使用者注意漏水現象的設計，則可有效避免不必要之水資源的浪費。

再者，該強制啟動模組66之設計，也可方便使用者在水塔本體31水位仍然高於第一水位311或第二水位312的情況下，選擇啟動抽水馬達5進行抽水作業，來將水位提升至第二水位312或第三水位313。也就是說，本發明節能水塔系統除了可有效利用離峰時段進行抽水，而能夠降低電能之浪費外，還可有效避免因為漏水而產生之水資 源浪費，相當符合現今之環保節能訴求，因此，確實可達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

4‧‧‧水位偵測裝置

5‧‧‧抽水馬達

6‧‧‧效能管控裝置

61‧‧‧中控模組

62‧‧‧計時模組

63‧‧‧效能模組

631‧‧‧效率判斷單元

632‧‧‧累計單元

633‧‧‧效能統計單元

64‧‧‧漏水監測模組

641‧‧‧監測單元

642‧‧‧漏水警報單元

65‧‧‧手動定時模組

66‧‧‧強制啟動模組

67‧‧‧資料庫模組

Claims (5)

1. 一種抽水馬達節能控制方法，適用於利用水塔本體內之水位高低控制該抽水馬達是否將水液泵入水塔本體中，該水塔本體內之水位由低至高至少依序區分為第一水位、第二水位與第三水位，該抽水馬達節能控制方法包含以下步驟：(a)於水塔本體內之一個水位偵測裝置測得水位低於第一水位時，使訊號連接於該水位偵測裝置與該抽水馬達間的一個效能管控裝置驅使抽水馬達開始作動一第一時間，開始將水液泵入水塔本體；(b)使該效能管控裝置於第一時間計時期間，水塔本體之水位未升高至第二水位時，暫停驅動抽水馬達一暫停時間，並於該暫停時間計時結束後，再次驅使抽水馬達作動該第一時間，繼續將水液泵入水塔本體；(c)使該效能管控裝置重複執行步驟(b)，直至水塔本體內之該水位偵測裝置測得水位達到第二水位；及(d)使該效能管控裝置於步驟(c)重複步驟(b)之次數大於一個次數閥值時，於水塔本體水位達到第二水位後，立即終止驅動抽水馬達，直至該水位偵測裝置測得水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達。
2. 根據申請專利範圍第2項所述之抽水馬達節能控制方法，還包含步驟(d2)使該效能管控裝置於水塔本體水位達到第二水位時，步驟(c)重複步驟(b)之次數未達該次 數閥值，則繼續驅動抽水馬達作動一第二時間，若於第二時間內該水位偵測裝置測得水塔本體之水位未升高至第三水位，終止驅動抽水馬達，直至該水位偵測裝置測得水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達。
3. 一種抽水馬達節能控制方法，適用於利用水塔本體內之水位高低控制該抽水馬達是否將水液泵入水塔本體中，該水塔本體內之水位由低至高至少依序區分為第一水位、第二水位與第三水位，該抽水馬達節能控制方法包含以下步驟：(a)於水塔本體內之一個水位偵測裝置測得水位低於第一水位時，使訊號連接於該水位偵測裝置與該抽水馬達間的一個效能管控裝置驅使抽水馬達開始作動一第一時間，開始將水液泵入水塔本體；(b)使該效能管控裝置於第一時間計時期間，水塔本體之水位未升高至第二水位時，暫停驅動抽水馬達一暫停時間，並於該暫停時間計時結束後，再次驅使抽水馬達作動該第一時間，繼續將水液泵入水塔本體；(c)使該效能管控裝置重複執行步驟(b)；及(d1)使該效能管控裝置於步驟(c)重複步驟(b)之次數大於一個次數閥值，且水塔本體水位仍未達到第二水位時，立即終止驅動抽水馬達，直至該水位偵測裝置測得水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之抽水馬達節能控制方法，還包含步驟(d2)使該效能管控裝置於水塔本體水位達到第二水位時，且步驟(c)重複步驟(b)之次數未達該次數閥值時，繼續驅動抽水馬達作動一第二時間，若於第二時間內該水位偵測裝置測得水塔本體之水位未升高至第三水位，終止驅動抽水馬達，直至該水位偵測裝置測得水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達。
5. 一種抽水馬達節能控制方法，適用於利用水塔本體內之水位高低控制該抽水馬達是否將水液泵入水塔本體中，該水塔本體內之水位由低至高至少依序區分為第一水位、第二水位與第三水位，該抽水馬達節能控制方法包含以下步驟：(a)於水塔本體內之一個水位偵測裝置測得水位低於第一水位時，使訊號連接於該水位偵測裝置與該抽水馬達間的一個效能管控裝置驅使抽水馬達開始作動一第一時間，開始將水液泵入水塔本體；(b)使該效能管控裝置於第一時間計時期間，水塔本體之水位未升高至第二水位時，暫停驅動抽水馬達一暫停時間，並於該暫停時間計時結束後，再次驅使抽水馬達作動該第一時間，繼續將水液泵入水塔本體；(b1)使該效能管控裝置於該水位偵測裝置測得水塔本體水位於第一時間內升高至第二水位，則繼續驅使抽水馬達作動一第二時間，若於第二時間內，水塔本體 之水位未升高至第三水位，終止驅動抽水馬達，直至該水位偵測裝置測得水塔本體水位再次低於第一水位，才再次驅動抽水馬達；及(c)使該效能管控裝置重複步驟(b)。