TWI529357B - Hot water supply system - Google Patents

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Chin Ying Huang
Hsin Ming Huang
Hsing Hsiung Huang
Yen Jen Yeh
Kuan Chou Lin
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Description

熱水供應系統
本發明係與熱水器有關，特別是關於一種具有多台熱水器的熱水供應系統。
按，熱水供應系統係設置於用水量大的場所，例如醫院、飯店，用以提供該些場所足夠的熱水。圖1所示者為習用的熱水供應系統100，包含有複數個熱水器10與一主控裝置12。其中，每一該熱水器10具有一入水管段102、一出水管段104、一瓦斯管路106與一控制單元108。該些熱水器10的入水管段102共同連通至一供水的水管W，該些出水管段104共同連通至複數個水龍頭F，該些瓦斯管路106共同連通至一瓦斯管G。各該控制單元108用以控制各該熱水器10進行加熱。該主控裝置12電性連接各該控制單元108，用以協調各該熱水器10的運作，該主控裝置12具有一設定單元122，供使用者設定熱水的溫度。藉此，使用者打開水龍頭F後，在不同的出水量時，該熱水供應系統100皆可供應足夠的熱水。
然，當該主控裝置12故障時，該熱水供應系統100便無法供水，必須等更換新的主控裝置12後才可恢復運作，使用上實為不便。此外，該熱水供應系統100的主控裝置12係獨立於該些熱水器10之外，在組裝時將佔去一定的使用空間。在所連接的熱水器10數量愈多時，該主控裝置12的配線亦隨之增加，使得組裝複雜。若能省去該主控裝置12的設置當能減少組裝的複雜度及使用空間、並節省製造成本。
是以，習用的熱水供應系統100之設計仍未臻完 善，尚有待改進之處。
本發明之主要發明目的在於提供一種熱水供應系統，可在協調各熱水器運作的機制故障後，讓熱水供應系統很快地再次重新運作。
本發明之次要目的在於提供一種熱水供應系統，可以減少熱水供應系統的組裝複雜度及製作成本。
本發明之另一目的在於提供一種熱水供應系統，可以減少熱水供應系統所佔用的使用空間。
為達成前述之發明目的，本發明所提供之熱水供應系統，係設置於一輸水管路上，該輸水管路包括有一入水端與至少一出水端，該熱水供應系統包含複數個熱水器，每一該熱水器包括有相通的一入水管段、一出水管段與一加熱管段，以及一加熱裝置、一偵測模組、一熱值計算單元與一控制單元，其中：該入水管段連通該入水端、該出水管段連通該出水端、該加熱管段與該加熱裝置對應配置；該加熱裝置可受控制地加熱該加熱管段，且該加熱裝置具有一額定加熱值；該偵測模組偵測該熱水器的運作狀態，所述運作狀態包括該出水管段的出水溫度、該入水管段的入水溫度與通過該入水管段的水流量；該熱值計算單元電性連接該偵測模組，該熱值計算單元根據該偵測模組偵測的運作狀態及一溫度設定值計算出所需加熱總值；該控制單元係可控制該加熱裝置加熱，且該控制單元與其它熱水器的控制單元電性連接；其中，在該加熱總值超出一該加熱裝置的額定加熱值時，其中一該熱水器的該控制單元透過另一該熱水器的控制單元控制另一該加熱裝置加熱，使輸出至該輸水管路的出水端之水溫達到該溫度設定值。
藉此，當作為主機的熱水器故障後，可用另一熱 水器作為新的主機，讓熱水供應系統再次重新運作。且有效減化配線、降低製作成本及減少使用空間。
〔習用〕
100‧‧‧熱水供應系統
10‧‧‧熱水器
102‧‧‧入水管段
104‧‧‧出水管段
106‧‧‧瓦斯管路
108‧‧‧控制單元
12‧‧‧主控裝置
122‧‧‧設定單元
〔本發明〕
200‧‧‧熱水供應系統
1‧‧‧第一熱水器
2‧‧‧第二熱水器
3‧‧‧第三熱水器
13‧‧‧機殼
14‧‧‧入水管段
15‧‧‧加熱管段
16‧‧‧出水管段
18‧‧‧瓦斯管路
19‧‧‧控制裝置
192‧‧‧接頭
194‧‧‧訊號線
20‧‧‧控制單元
202‧‧‧處理器
204‧‧‧記憶體
206‧‧‧計數器
21‧‧‧熱值計算單元
22‧‧‧設定單元
24‧‧‧加熱裝置
242‧‧‧燃燒器
244‧‧‧瓦斯閥
246‧‧‧鼓風機
248‧‧‧熱交換器
28‧‧‧偵測模組
281‧‧‧入水溫偵測器
282‧‧‧出水溫偵測器
283‧‧‧水流偵測器
284‧‧‧火焰偵測器
285‧‧‧轉速偵測器
30‧‧‧水量調節閥
32‧‧‧水閥
F‧‧‧水龍頭
G‧‧‧瓦斯管
W‧‧‧水管
圖1為習用的熱水供應系統示意圖。
圖2為本發明一較佳實施例之熱水供應系統示意圖。
圖3為本發明一較佳實施例之熱水器示意圖。
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。請參閱圖1與圖2所示，為本發明一較佳實施例之熱水供應系統200係設置於一輸水管路上，該輸水管路包括有一以水管W為例的入水端與複數個以水龍頭F為例的出水端。該熱水供應系統200包含有複數個熱水器1,2,3，該些熱水器為便於說明茲定義為第一熱水器1、第二熱水器2與第三熱水器3。其中，每一該熱水器1,2,3具有一機殼13、一入水管段14、一加熱管段15、一出水管段16，一瓦斯管路18、一控制裝置19與一設定單元22。
該些熱水器1,2,3的入水管段14共同連通至該水管W，該些出水管段16共同連通至該些水龍頭F，該些瓦斯管路18共同連通至一瓦斯管G。該些熱水器1,2,3的機殼13上各設置有一接頭192，各該接頭192電性連接各該控制裝置19，該些接頭192可拆離地電性連接一訊號線194，使該些控制裝置19可相互傳送訊號。
本實施例的熱水器1,2,3皆具有相同的結構，茲以該第一熱水器1進行說明。請配合圖2所示，該第一熱水器1更包含有一加熱裝置24與一偵測模組28。
該加熱裝置24包含有一燃燒器242、一瓦斯閥244、一鼓風機246與一熱交換器248。該燃燒器242用以燃燒瓦斯產生火焰。該瓦斯閥244設置於連通至該燃燒器242的瓦斯管路18上，該瓦斯閥244可受控制導通或阻斷通過的瓦斯、以及調節通過的瓦斯流量。該鼓風機246連通該燃燒器，用以將空氣引入該燃燒器242中與瓦斯混合燃燒，該鼓風機246係可受控制地改變轉速以改變供應至該燃燒器242的空氣量。
該熱交換器248設置於該燃燒器242上方，該加熱管段15通過該熱交換器248，該燃燒器242燃燒瓦斯所產生的熱能加熱該熱交換器248，以加熱流經該加熱管段15的水，熱水由該出水管段16輸出。該入水管段14上設置有一水量調節閥30與一水閥32，該水量調節閥30可受控制改變通過的水量，該水閥32可受控制開啟或阻斷通過的水。
該偵測模組28包含複數個電性連接該控制裝置19的偵測器281~285，該些偵測器281~285偵測該熱水器1的運作狀態，包含一入水溫偵測器281、一出水溫偵測器282、一水流偵測器283、一火焰偵測器284與一轉速偵測器285。該入水溫偵測器281設置於該入水管段14，用於偵測該入水管段14的入水溫度。該出水溫偵測器282設置於該出水管段16，用於偵測該出水管段16的出水溫度。該水流偵測器283設置於該入水管段14，用於偵測流經該入水管段14的水流量。該火焰偵測器284設於該燃燒器242旁，用於偵測該燃燒器242是否有火焰產生。該轉速偵測器285設於該鼓風機246，用於偵測鼓風機246的轉速。當然，亦可視需求在不同位置設置不同的偵測器。
該控制裝置19包含相互電性連接的一控制單元20與一熱值計算單元21。該控制單元20透過該訊號線194與其它熱水器1,2,3的控制單元20電性連接該控制單元20具有一處理器202與一記憶體204，該記憶體204內建有一主 機程式碼與一副機程式碼。該設定單元22連接該控制單元20，該設定單元可為一控制面板或一遙控器，供使用者選擇切換該熱水器1,2,3的控制單元為操作於主機模式或副機模式，該處理器202係依據使用者所選擇的狀態，執行該主機程式碼以作為熱水供應系統200的一主機，或執行該副機程式碼以作為熱水供應系統200的副機。
在本發明的熱水供應系統200中，操作於該主機模式的控制單元20係進行每一該熱水器1,2,3之間運作的協調，安排每一該熱水器1,2,3(包含作為該主機的熱水器)的啟動順序。該主機的設定單元22更可作為一溫度設定器，使用者更可以由主機的設定單元22設定熱水供應系統200輸出水溫度的一溫度設定值，該設定單元22輸出該溫度設定值到操作於主機模式的控制單元20，操作於主機模式的控制單元20該溫度設定值傳送予每一該熱值計算單元21。此外，該主機的記憶體204更儲存有每一該熱水器1,2,3所能提供的一最大熱值及一額定加熱值及每一該熱水器1,2,3的啟動順序。本實施例中，該額定加熱值為最大熱值的80%。
每一該控制裝置19的熱值計算單元21根據其偵測模組28測得的入水溫度、出水溫度與水流量及該溫度設定值計算燃燒器242所需的加熱總值，該加熱總值係與供應至該燃燒器242的瓦斯量及空氣量呈正比。該控制單元20依據該加熱總值控制該瓦斯閥244調節通過該瓦斯管路18的瓦斯流量及該鼓風機246的轉速，以使自該出水管段16輸出至該些水龍頭F的水溫達到使用者所設定的溫度設定值。該熱值計算單元21將所計算的加熱總值回傳操作於該主機模式的控制單元20。使用者更可以由每一熱水器1,2,3的設定單元22設定每一熱水器1,2,3的副機編號供操作於該主機模式的控制單元20識別。需說明的是，作為操作於該主機模式的熱水器同時也具備計算加熱總值之功能，因此同樣可設定副機編號。
為便於說明，首先假設該第一熱水器1被設定為主機，且該第一熱水器1的控制單元20設定該第一熱水器1的啟動順序為第一優先，該第二熱水器2為第二優先，該第三熱水器3為第三優先。由於該第一熱水器1的啟動順序為第一優先，因此其控制單元20控制其水閥32為開啟之狀態，而第二、第三熱水器2,3的控制單元20則控制各自的水閥32為關閉之狀態。
在水龍頭F被打開後，第一熱水器1開始運作，而該第一熱水器1的熱值計算單元21計算該第一熱水器1所需之加熱總值，該控制單元20據以控制加熱裝置24進行加熱。該第一熱水器1的控制單元20作為係操作於主機模式，因此，其控制單元20監控該第一熱水器1熱值計算單元21計算之加熱總值。由於該第一熱水器1的控制單元20兼具主機與副機之用，因此其熱值計算單元21所計算的加熱總值係由內部回傳該控制單元20。
在開啟的水龍頭F之數量增多，使得水流量增加時，為使輸出的水溫維持於使用者所設定的出水溫度，該第一熱水器1的熱值計算單元21所計算之加熱總值將逐漸增加，當該第一熱水器1的控制單元20判斷該第一熱水器1之加熱總值達到該額定加熱值後(即第一熱水器1之最大熱值的80%)，該第一熱水器1之控制單元20傳送一啟動訊號至該第二熱水器2(即啟動順序為第二優先的熱水器)。該第二熱水器2的控制單元20收到該啟動訊號後，控制開啟其水閥32，讓水通過其入水管段14，以開始運作；同時該第二熱水器2的熱值計算單元21計算所需之加熱總值，其控制單元20依據所需加熱總值控制其加熱裝置24運作。該熱值計算單元21將計算的加熱總值傳送到第一熱水器1的控制單元20。由於第一熱水器1與第二熱水器2的水閥32皆為開啟之狀態，原本第一熱水器1的水流量將會分散到第二熱水器2，因此第一熱水器1所需的加熱總值將會減少，第二熱水器2所需的 加熱總值將會增加至與第一熱水器1的加熱總值相近。
當開啟的水龍頭F之數量再增多，水流量再增加，第一熱水器1與第二熱水器2的水流量亦會增加。當第一熱水器1的控制單元20判斷目前該第一、第二熱水器回傳的加熱總值之總合(即運作中的熱水器之加熱總值之總合)達到該第一、第二熱水器1,2之最大加熱值之總合的80%後，則第一熱水器1的控制單元20再傳送該啟動訊號至該第三熱水器3(即啟動順序為第三優先的熱水器)，該第三熱水器3的控制單元20收到該啟動訊號後，控制開啟其水閥32，讓水通過其入水管段14，以開始運作，並如同前述之第二熱水器2一樣計算熱值、控制加熱裝置24、以及傳送加熱總值到第一熱水器1的控制單元20。
相反地，出水量減少時，該第一熱水器1的控制單元20判斷目前運作中的熱水器1,2,3的加熱總值之總合少於第一、第二熱水器1,2的額定加熱值之總合後，則傳送一關閉訊號到第三熱水器3，以讓該第三熱水器3關閉水閥32停止運作，讓熱水供應分配到第一、第二熱水器1,2。當出水量減少到使回傳的加熱總值之總合少於第一熱水器1的額定加熱值後，該第一熱水器1的控制單元20則再傳送該關閉訊號到第二熱水器2，讓該第二熱水器2關閉水閥32以停止運作。
如此，即可達到利用多台熱水器相互協調，讓水龍頭F輸出的水溫達到使用者所設定的出水溫度。
值得一提的是，由於額定加熱值是最大熱值的80%，因此即使突然出水量增加，使控制單元20所計算的加熱總值超過該額定加熱值，在下一台熱水器的水閥32已開啟，但加熱裝置24未開始加熱前，已在運作中的熱水器仍可利用剩下的20%加熱總值加熱，藉此，避免在下一台熱水器未開始加熱前使得出水溫驟降。
由於該第一熱水器1(啟動順序為第一優先的熱 水器)的加熱裝置24運作將是最頻繁，如此將會導致該第一熱水器1的加熱裝置24使用壽命短於其它熱水器2,3。為了讓所有的熱水器1,2,3皆可平均的使用，各該熱水器1,2,3的控制單元20更具有一計數器206，該第一熱水器1的該計數器206用以累計各該熱水器1,2,3進行加熱的時間，當第一熱水器1(啟動順序為第一優先的熱水器)累計的加熱時間達到一預定時間後，該第一熱水器1的控制單元20將重新調整各該熱水器1,2,3的啟動順序。在本實施例中，該第一熱水器1的控制單元20係將該第一熱水器1的啟動順序調到最後，而將第二熱水器2的啟動順序排到第一，第三熱水器3的啟動次序排到第二。在該第二熱水器2累計的加熱時間達到該預定時間後，再調整第三熱水器3的啟動順序為第一，以此循環。在實施上，該計數器206亦可以熱水器1,2,3的加熱裝置24的加熱次數作為依據，達到預定次數後重新調整該些熱水器1,2,3的啟動順序。
各該熱水器1,2,3的控制單元20判斷偵測模組28所測得的數據為異常時(例如出水溫異常、鼓風機246轉速異常、火焰異常熄滅)，發生異常的熱水器之控制單元20傳送一異常訊號至該第一熱水器1的控制單元20，該第一熱水器1的控制單元20將傳送該關閉訊號到發生異常的熱水器關閉其水閥32，以停止發生異常的熱水器運作，並依啟動順序啟動其它一該熱水器取代發生異常的熱水器；此外，更取消發生異常之熱水器的啟動順序，並將其它啟動順序在後的熱水器之啟動順序依序調前。
在熱水器1,2,3全部皆運作後，當出水量又再增加，致使各該熱水器1,2,3所供應之加熱總值達到其最大熱值，但仍無法讓出水溫達到使用者設定的出水溫度時，該第一熱水器1的控制單元20傳送一水量調整訊號給各該熱水器1,2,3的控制單元20，各該熱水器1,2,3的控制單元20控制各自的水量調節閥30，以減少通過各自入水管段14的水量。 藉此，利用減少水量可達到讓出水溫維持於使用者所設定的熱水溫度。
值得一提的是，作為主機的該第一熱水器1發生故障而使得控制單元20無法作動時，使用者可將第一熱水器1的控制單元20與其它熱水器2,3的連線斷開，再將其它任一台熱水器2,3設定為新的主機，即可讓熱水供應系統200重新運作。該第一熱水器1即可送修或更換，更換完成後，將新的第一熱水器1與水管W、瓦斯管G連接妥當後，再將控制單元20與其它熱水器2,3的控制單元20之連線接上，並設定副機編號及啟動順序後即可讓新的第一熱水器1加入熱水供應系統的運作。藉此，達到方便安裝，有效地降低製作成本及維修成本。
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變化及等效方法之變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
200‧‧‧熱水供應系統
1‧‧‧第一熱水器
2‧‧‧第二熱水器
3‧‧‧第三熱水器
13‧‧‧機殼
14‧‧‧入水管段
16‧‧‧出水管段
18‧‧‧瓦斯管路
19‧‧‧控制裝置
192‧‧‧接頭
194‧‧‧訊號線
22‧‧‧設定單元
W‧‧‧水管
F‧‧‧水龍頭
G‧‧‧瓦斯管

Claims (14)

  1. 一種熱水供應系統，係設置於一輸水管路上，該輸水管路包括有一入水端與至少一出水端，該熱水供應系統包含：複數個熱水器，每一該熱水器包括有相通的一入水管段、一出水管段與一加熱管段，以及一加熱裝置、一偵測模組、一熱值計算單元與一控制單元，其中：該入水管段連通該入水端、該出水管段連通該出水端、該加熱管段與該加熱裝置對應配置；該加熱裝置可受控制地加熱該加熱管段，且該加熱裝置具有一額定加熱值；該偵測模組偵測該熱水器的運作狀態，所述運作狀態包括該出水管段的出水溫度、該入水管段的入水溫度與通過該入水管段的水流量；該熱值計算單元電性連接該偵測模組，該熱值計算單元根據該偵測模組偵測的運作狀態及一溫度設定值計算出所需加熱總值；該控制單元係可控制該加熱裝置加熱，且該控制單元與其它熱水器的控制單元電性連接；其中，在該加熱總值超出一該加熱裝置的額定加熱值時，其中一該熱水器的該控制單元透過另一該熱水器的控制單元控制另一該加熱裝置加熱，使輸出至該輸水管路的出水端之水溫達到該溫度設定值。
  2. 如請求項1所述之熱水供應系統，其中，每一該熱水器的控制單元係可選擇地操作於一主機模式，且其中一該熱水 器的控制單元係操作於該主機模式；在該加熱總值超出一該加熱裝置的額定加熱值時，操作於該主機模式的控制單元控制另一該加熱裝置加熱。
  3. 如請求項2所述之熱水供應系統，其中操作於該主機模式的控制單元訊號連接一溫度設定器，該溫度設定器供設定該溫度設定值，操作於該主機模式的控制單元傳送該溫度設定值至每一該熱水器的該熱值計算單元；操作於該主機模式的控制單元內建有每一該熱水器的啟動順序及每一該加熱裝置的該額定加熱值；運作中的每一該熱水器的熱值計算單元透過其控制單元將所計算之該加熱總值傳送至操作於該主機模式的控制單元，而操作於該主機模式的控制單元在運作中的每一該熱水器之該加熱總值的總合大於運作中的每一該熱水器的額定加熱值之總合後，依該些熱水器的啟動順序控制其它熱水器的加熱裝置進行加熱。
  4. 如請求項3所述之熱水供應系統，其中至少一熱水器的啟動順序為第一優先；操作於該主機模式的控制單元具有一計數器，該計數器累計啟動順序為第一優先的熱水器進行加熱的時間或進行加熱的次數，在累計的加熱時間大於一預定時間後或累計的加熱次數大於一預定次數後，操作於該主機模式的控制單元改變該啟動順序為第一優先的熱水器之啟動順序。
  5. 如請求項4所述之熱水供應系統，其中在累計的加熱時間大於該預定時間後或累計的加熱次數大於該預定次數後，操作於該主機模式的控制單元將原來第一優先的該熱水器 之啟動順序調到最後，並將其它熱水器的啟動順序依序調前。
  6. 如請求項3所述之熱水供應系統，其中各該熱水器的控制單元電性連接各該偵測模組，在各該偵測模組所偵測的運作狀態異常時各該控制單元傳送一異常訊號至操作於該主機模式的控制單元，操作於該主機模式的控制單元接收異常訊號後停止該發生異常的熱水器之加熱裝置進行加熱，並依啟動順序控制其它至少一該熱水器取代該發生異常的熱水器。
  7. 如請求項6所述之熱水供應系統，其中操作於該主機模式的控制單元接收異常訊號後，更取消該發生異常之熱水器的啟動順序，並將其它啟動順序在後的熱水器之啟動順序依序調前。
  8. 如請求項2所述之熱水供應系統，其中各該熱水器包括有一水量調節閥設於該入水管段，該水量調節閥係可受控制調節通過該入水管段的水量；操作於該主機模式的控制單元在全部熱水器皆運作後，且運作中的每一該熱水器之該加熱總值的總合超過各該熱水器所能供應的最大加熱值的總合後，操作於該主機模式的控制單元控制各該熱水器之該水量調節閥減少通過該入水管段的水量。
  9. 如請求項2所述之熱水供應系統，其中各該熱水器包括有一水閥設於該入水管段，該水閥係可受控制開啟或阻斷通過該入水管段的水，操作於該主機模式的控制單元係控制所欲啟動的熱水器之該水閥開啟。
  10. 如請求項3所述之熱水供應系統，其中啟動順序為第一優先的熱水器之水閥為開啟之狀態。
  11. 如請求項2所述之熱水供應系統，其中每一該熱水器的控制單元包含有一處理器與一記憶體，該記憶體儲存有一主機程式碼，操作於該主機模式的控制單元的處理器係執行該主機程式碼；每一該熱水器更包含有一設定單元，該設定單元供設定所屬之該熱水器的控制單元操作於該主機模式。
  12. 如請求項1所述之熱水供應系統，其中各該熱水器的該額定加熱值小於各該熱水器所能供應的最大加熱值。
  13. 如請求項1所述之熱水供應系統，其中各該熱水器包含有一瓦斯管路，各該瓦斯管路為相連通，該加熱裝置包含有一燃燒器與一熱交換器，該燃燒器連通該瓦斯管路，該加熱管段通過該熱交換器，該加熱總值係與供應至該燃燒器的瓦斯量呈正比。
  14. 如請求項1所述之熱水供應系統，其中各該熱水器具有一機殼，該機殻上設有一接頭，該接頭電性連接該控制單元；一訊號線，可拆離地電性連接各該熱水器的接頭。
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