CN107969921A - 一种自动调节出水温度的饮水机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调节出水温度的饮水机，包括热水储罐、冷水储罐、第一数字式流量调节阀、第二数字式流量调节阀、热水出水管、冷水出水管、温水出水管、加热罐、加热装置、加热罐出水管、计量泵、冷水进水管、第二电磁阀、第一电磁阀、热水进水管、控制装置、第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、半导体制冷片、第一搅拌装置、第二搅拌装置和保温层，还公开了其控制方法。通过控制饮水装置可以即时、定温、定量出水，保证热水和冷水在出水时混合均匀，无需另外的搅拌装置。

Description

一种自动调节出水温度的饮水机及其控制方法

技术领域

本发明属于家用电器技术领域，具体涉及一种能够自动调节出水温度饮水饮水机及其控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对饮用水的要求越来越高。研究表明，85％的家庭开始使用饮水机。使用传统的饮水机，可以直接得到热水和冷水，但其存在以下两个缺点，一是通过冷水出水口直接得到的是生水；二是热水一般经过反复煮沸，俗称“千滚水”，其不但破坏了水分子，而且水中的亚硝酸根以及砷等有害物质的浓度增加，长期饮用会照成血液中毒。为了避免热水反复煮沸的问题，出现了即热式饮水机，即采用一种导热性较强的加热体，通过电能转化为热能，热量再传递到水中，利用强大的热量将水迅速加热。为了避免直接饮用生水，出现了冷热型饮水机(或冰热型饮水机)和冷温热型饮水机，如中国专利CN201220130210公开了一种即热速冷式冰热饮水机，首先将水进行加热得到热水，然后将热水通过制冷装置冷却得到冷水，中国专利CN201410169076公开了一种冷温热纯开水变频饮水机，首先将水进行加热得到热水，然后热水进入温水桶和冷水桶，经过处理分别得到温水和冷水。然而上述饮水机的出水温度都无法根据用户的需要而改变。生活中，不同的用户对水温的需求是不一样的，如为了快速给宝宝冲奶粉，一般需要40℃温水，冲蜂蜜时水温不宜超过60℃等。这就需要一款能够快速、即时获得特定温度热水的饮水装置。中国专利CN2017105274879公开了一种温控调节出水的饮水机，其通过控制装置控制将水加热到所需温度，由于水没有烧开，直接引用容易引起肠胃问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，寻求一种自动调节出水温度的饮水机及其控制方法，解决了现有饮水机无法即时提供特定温度出水的问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种自动调节出水温度的饮水机，包括热水储罐、冷水储罐、第一数字式流量调节阀、第二数字式流量调节阀、热水出水管、冷水出水管、温水出水管、加热罐、加热装置、加热罐出水管、计量泵、冷水进水管、第二电磁阀、第一电磁阀、热水进水管、控制装置、第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、半导体制冷片、第一搅拌装置、第二搅拌装置和保温层；热水储罐外侧包覆保温层，半导体制冷片固定在冷水储罐外侧，在热水储罐和冷水储罐的顶部分别设置热水储罐进水口和冷水储罐进水口，热水出水管一端连接在热水储罐的底部，冷水出水管一端连接在和冷水储罐的底部，热水出水管另一端和冷水出水管另一端通过三通阀与温水出水管连通，在热水出水管和冷水出水管上固定设置第一数字式流量调节阀和第二数字式流量调节阀，热水储罐内设置第一温度传感器和第一液位传感器，冷水储罐内设置第二温度传感器和第二液位传感器，第一搅拌装置和第二搅拌装置分别悬挂固定在热水储罐和冷水储罐空腔内，加热罐上部进水口与自来水或桶装水出水口连接，加热装置固定在加热罐内，加热罐出水管一端连接在加热罐上部，加热罐出水管另一端通过三通阀分别与热水进水管和冷水进水管连接，热水进水管和冷水进水管分别与热水储罐进水口和冷水储罐进水口连接，计量泵固定设置在加热罐出水管上，在热水进水管和冷水进水管上分别设置第一电磁阀和第二电磁阀，控制装置分别与第一温度传感器、第一液位传感器、第二温度传感器、第二液位传感器、第一数字式流量调节阀、第二数字式流量调节阀、第一搅拌装置、第二搅拌装置、加热装置、计量泵、半导体制冷片、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

本发明涉及的控制装置包括信息输入模块、信息获取模块、处理模块和信息显示模块，信息输入模块用于用户输入操作指令；信息获取模块获取用户操作指令以及热水储罐和冷水储罐中的液位和温度；信息显示模块用于显示当前热水储罐和冷水储罐中水量和温度；处理模块根据信息获取模块获取的相关信息进行处理得到所需温度的水；信息输入模块与信息获取模块连接，信息输入模块、信息获取模块和信息显示模块均与处理模块连接实现信息的输送。

进一步地，信息输入模块和信息显示模块为在调节出水温度的饮水机上安装的触摸屏，或为安装饮水机控制方法应用软件的移动电子设备，所述移动电子设备与信息获取模块无线连接，实现对饮水机的远程控制。

本发明所述的自动调节出水温度的饮水机的控制方法，具体包括以下步骤：

(1)用户通过信息输入模块输入所需水量和温度，信息获取模块获取用户所需水量和水温度以及热水储罐和冷水储罐中的液位和温度，然后将获取的信息输送到处理模块，进行步骤(2)；

(2)处理模块将获得的数据代入公式(1)和(2)组成的方程组得到V_冷，V_热，处理模块判断热水储罐和冷水储罐中水量是否足够，若足够则进行步骤(3)，若热水储罐水量不够进行步骤(4)，若冷水储罐水量不够进行步骤(5)，

(T_热-T)×V_热×C＝(T-T_冷)×V_冷×C (1)

V-V_热＝V_冷 (2)

(3)处理模块根据公式(3)和(4)组成的方程组，得到Q_大、Q_小和t，然后控制第一数字式流量调节阀和第二数字式流量调节阀开启和开启时间，得到混合均匀的温水；

Q_大t＝V_大 (3)

Q_小t＝V_小 (4)

(4)处理模块控制加热装置启动，加热完成后，控制计量泵和第一电磁阀将热水泵入热水储罐，同时启动第一搅拌装置，待第一液位传感器检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵和第一电磁阀，待第一温度传感器所测温度不变时，停止搅拌，然后返回步骤(1)；

(5)处理模块控制加热装置启动，加热完成后，控制计量泵和第二电磁阀将热水泵入冷水储罐，同时启动第二搅拌装置，待第二液位传感器检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵和第二电磁阀，同时启动半导体制冷片将水直接降低到用户所需温度，然后关闭第二搅拌装置和半导体制冷片，启动第二数字式流量调节阀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)饮水装置可以即时、定温、定量出水；(2)通过调节热水和冷水出水流量，保证热水和冷水流出时间相同，进而保证热水和冷水在出水时混合均匀，无需另外的搅拌装置；(3)装置模块化设计可以单独做成饮水装置，也可以与自来水和大桶水连接，做成饮水机；(4)饮水机可用于快速给宝宝冲奶粉，避免给宝宝冲奶时反复兑水，水温把握不当，多个人操作等问题。

附图说明：

图1为本发明实施例1涉及的自动调节出水温度的饮水机结构示意图。

图2为本发明图1的俯视图。

图3为本发明实施例1涉及的热水储槽和冷水储槽内部结构示意图。

图4为本发明实施例1涉及的控制装置结构原理示意图。

图中：1-热水储槽，2-冷水储槽，3-第一数字式流量调节阀，4-第二数字式流量调节阀，5-热水出水管，6-冷水出水管，7-温水出水管，8-加热罐，9-加热装置，10-加热罐出水管，11-计量泵，12-冷水进水管，13-第二电磁阀，14-第一电池阀，15-热水进水管，16-热水储罐进水口，17-冷水储罐进水口，18-控制装置，19-第一温度传感器，20-第二温度传感器，21-第一液位传感器、22-第二液位传感器，23-半导体制冷片，24-第一搅拌装置，25-第二搅拌装置，26-保温层，A-信息输入模块，B-信息获取模块，C-处理模块，D-信息显示模块。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本发明做进一步说明。

实施例1：

如图1和2所示，本实施例涉及的一种自动调节出水温度的饮水机，包括热水储罐1、冷水储罐2、第一数字式流量调节阀3、第二数字式流量调节阀4、热水出水管5、冷水出水管6、温水出水管7、加热罐8、加热装置9、加热罐出水管10、计量泵11、冷水进水管12、第二电磁阀13、第一电磁阀14、热水进水管15、控制装置18、第一温度传感器19、第二温度传感器20、第一液位传感器21、第二液位传感器22、半导体制冷片23、第一搅拌装置24、第二搅拌装置25和保温层26；保温层26环形包覆在热水储罐1外侧，半导体制冷片23固定在冷水储罐2外侧，在热水储罐1和冷水储罐2的顶部分别设置热水储罐进水口16和冷水储罐进水口17，热水出水管5一端连接在热水储罐1的底部，冷水出水管6一端连接在和冷水储罐2的底部，热水出水管5另一端和冷水出水管6另一端通过三通阀与温水出水管7连通，在热水出水管5和冷水出水管6上固定设置第一数字式流量调节阀3和第二数字式流量调节阀4，热水储罐1内设置第一温度传感器19和第一液位传感器21，冷水储罐2内设置第二温度传感器20和第二液位传感器22，第一搅拌装置24和第二搅拌装置25分别悬挂固定在热水储罐1和冷水储罐2空腔内，加热罐8上部进水口与自来水或桶装水出水口连接，加热装置9固定在加热罐8内，加热罐出水管10一端连接在加热罐8上部，加热罐出水管10另一端通过三通阀分别与热水进水管14和冷水进水管13连接，热水进水管14和冷水进水管13分别与热水储罐进水口16和冷水储罐进水口17连接，计量泵11固定设置在加热罐出水管10上，在热水进水管15和冷水进水管12上分别设置第一电磁阀14和第二电磁阀13，控制装置18分别与第一温度传感器19、第一液位传感器21、第二温度传感器20、第二液位传感器22、第一数字式流量调节阀3、第二数字式流量调节阀4、第一搅拌装置24、第二搅拌装置25、加热装置9、计量泵11、半导体制冷片23、第一电磁阀14和第二电磁阀13电连接。

使用时，可以直接向热水储罐进水口16和冷水储罐进水口17中加入煮沸后的水，水在热水储罐1中持续保温，在冷水储罐2中自然降温或通过半导体制冷片23快速降温。

本实施例涉及的控制装置18包括信息输入模块A、信息获取模块B、处理模块C和信息显示模块D，信息输入模块A用于用户输入操作指令，如所需水的温度和水量；信息获取模块B获取用户操作指令以及热水储罐1和冷水储罐2中的液位和温度；信息显示模块用B于显示当前热水储罐1和冷水储罐2中水量和温度；处理模块C根据信息获取模块B获取的相关信息进行处理得到所需温度的水；信息输入模块A与信息获取模块B连接，信息输入模块A、信息获取模块B和信息显示模块D均与处理模块C连接实现信息的输送。

进一步地，信息输入模块A和信息显示模块D可以为在调节出水温度的饮水机上安装的触摸屏，也可以为安装饮水机控制方法应用软件的手机等移动电子设备，所述移动电子设备与信息获取模块B无线连接，实现对饮水机的远程控制。

实施例2：

本实施例所述的自动调节出水温度的饮水机的控制方法，具体包括以下步骤：

(1)用户通过信息输入模块A输入所需水量和温度，信息获取模块B获取用户所需水量和水温度以及热水储罐和冷水储罐中的液位和温度，例如热水储罐中水温为80℃，水量为1000ml,冷水储罐中水温为20℃，水量为800ml,用户需要200ml，37℃温水给宝宝冲奶粉，然后将获取的信息输送到处理模块C，进行步骤(2)；

(2)处理模块C处理得到所需冷水和热水的水量，具体为，将获得的数据代入公式(1)和(2)组成的方程组得到V_冷＝143.3ml，V_热＝56.7ml，处理模块C判断热水储罐1和冷水储罐2中水量是否足够，若足够则进行步骤(3)，若热水储罐1水量不够进行步骤(4)，若冷水储罐2水量不够进行步骤(5)，

(T_热-T)×V_热×C＝(T-T_冷)×V_冷×C (1)

V-V_热＝V_冷 (2)

其中，T_热为热水储罐中水温，V_热为所需热水水量，T_冷为冷水储罐中水温，V_冷为所需冷水水量，T为用户所需水温，V为用户所需水量，C为水比热容。

(3)处理模块C计算第一数字式流量调节阀3和第二数字式流量调节阀4的流量，过程中，保证所需水量大的数字式流量调节阀全开，本实施例中为第二数字式流量4调节阀全开，根据公式(3)和(4)组成的方程组，得到Q_大、Q_小和t，然后控制第一数字式流量调节阀3和第二数字式流量调节阀4开启和开启时间，得到37℃混合均匀的温水；

Q_大t＝V_大 (3)

Q_小t＝V_小 (4)

其中，V_大为V_热和V_冷中的较大者，V_小为V_热和V_冷中的较小者，Q_大为V_热和V_冷中的较大者对应的数字式流量调节阀的最大开度时的管道出水流量，Q_小为V_热和V_冷中的较小者对应的数字式流量调节阀的管道出水流量，t为第一数字式流量调节阀3和第二数字式流量调节阀4开启时间。

(4)处理模块C控制加热装置9启动，加热完成后，控制计量泵11和第一电磁阀14将热水泵入热水储罐1，同时启动第一搅拌装置24，待第一液位传感器21检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵11和第一电磁阀14，待第一温度传感器19所测温度不变时，停止搅拌，然后返回步骤(1)；

(5)处理模块C控制加热装置9启动，加热完成后，控制计量泵11和第二电磁阀13将热水泵入冷水储罐2，同时启动第二搅拌装置25，待第二液位传感器22检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵11和第二电磁阀13，同时启动半导体制冷片23将水直接降低到用户所需温度37℃，然后关闭第二搅拌装置25和半导体制冷片23，启动第二数字式流量调节阀4。

此外，通过移动电子设备，用户能够在信息显示模块D中及时查看热水储罐1和冷水储罐2中水温和水量，若水温和水量不够，直接输入控制命令，避免直接使用时，由于加热和降温延误时间。控制命令具体为：加入冷水和加入热水。

输入加入热水，则，处理模块C控制加热装置9启动，加热完成后，控制计量泵11和第一电磁阀14将热水泵入热水储罐1，同时启动第一搅拌装置24，待第一液位传感器21检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵11和第一电磁阀14，待第一温度传感器19所测温度不变时，停止搅拌。

输入加入冷水，则，处理模块C控制加热装置9启动，加热完成后，控制计量泵11和第二电磁阀13将热水泵入冷水储罐2，同时启动第二搅拌装置25，待第二液位传感器22检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵11和第二电磁阀13，通过启动启动半导体制冷片23将水直接降低到设定温度，或自然冷却。

Claims (4)

1.一种自动调节出水温度的饮水机，其特征在于，包括热水储罐、冷水储罐、第一数字式流量调节阀、第二数字式流量调节阀、热水出水管、冷水出水管、温水出水管、加热罐、加热装置、加热罐出水管、计量泵、冷水进水管、第二电磁阀、第一电磁阀、热水进水管、控制装置、第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、半导体制冷片、第一搅拌装置、第二搅拌装置和保温层；热水储罐外侧包覆保温层，半导体制冷片固定在冷水储罐外侧，在热水储罐和冷水储罐的顶部分别设置热水储罐进水口和冷水储罐进水口，热水出水管一端连接在热水储罐的底部，冷水出水管一端连接在和冷水储罐的底部，热水出水管另一端和冷水出水管另一端通过三通阀与温水出水管连通，在热水出水管和冷水出水管上固定设置第一数字式流量调节阀和第二数字式流量调节阀，热水储罐内设置第一温度传感器和第一液位传感器，冷水储罐内设置第二温度传感器和第二液位传感器，第一搅拌装置和第二搅拌装置分别悬挂固定在热水储罐和冷水储罐空腔内，加热罐上部进水口与自来水或桶装水出水口连接，加热装置固定在加热罐内，加热罐出水管一端连接在加热罐上部，加热罐出水管另一端通过三通阀分别与热水进水管和冷水进水管连接，热水进水管和冷水进水管分别与热水储罐进水口和冷水储罐进水口连接，计量泵固定设置在加热罐出水管上，在热水进水管和冷水进水管上分别设置第一电磁阀和第二电磁阀，控制装置分别与第一温度传感器、第一液位传感器、第二温度传感器、第二液位传感器、第一数字式流量调节阀、第二数字式流量调节阀、第一搅拌装置、第二搅拌装置、加热装置、计量泵、半导体制冷片、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

2.根据权利要求1所述的自动调节出水温度的饮水机，其特征在于，所述控制装置包括信息输入模块、信息获取模块、处理模块和信息显示模块，信息输入模块用于用户输入操作指令；信息获取模块获取用户操作指令以及热水储罐和冷水储罐中的液位和温度；信息显示模块用于显示当前热水储罐和冷水储罐中水量和温度；处理模块根据信息获取模块获取的相关信息进行处理得到所需温度的水；信息输入模块与信息获取模块连接，信息输入模块、信息获取模块和信息显示模块均与处理模块连接实现信息的输送。

3.根据权利要求2所述的自动调节出水温度的饮水机，其特征在于，信息输入模块和信息显示模块为在调节出水温度的饮水机上安装的触摸屏，或为安装饮水机控制方法应用软件的移动电子设备，所述移动电子设备与信息获取模块无线连接，实现对饮水机的远程控制。

4.一种权利要求1-3任一项所述的自动调节出水温度的饮水机的控制方法，具体包括以下步骤：

(1)用户通过信息输入模块输入所需水量和温度，信息获取模块获取用户所需水量和水温度以及热水储罐和冷水储罐中的液位和温度，然后将获取的信息输送到处理模块，进行步骤(2)；

(2)处理模块将获得的数据代入公式(1)和(2)组成的方程组得到V_冷，V_热，处理模块判断热水储罐和冷水储罐中水量是否足够，若足够则进行步骤(3)，若热水储罐水量不够进行步骤(4)，若冷水储罐水量不够进行步骤(5)，

(T_热-T)×V_热×C＝(T-T_冷)×V_冷×C (1)

V-V_热＝V_冷 (2)

(3)处理模块根据公式(3)和(4)组成的方程组，得到Q_大、Q_小和t，然后控制第一数字式流量调节阀和第二数字式流量调节阀开启和开启时间，得到混合均匀的温水；

Q_大t＝V_大 (3)

Q_小t＝V_小 (4)

(4)处理模块控制加热装置启动，加热完成后，控制计量泵和第一电磁阀将热水泵入热水储罐，同时启动第一搅拌装置，待第一液位传感器检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵和第一电磁阀，待第一温度传感器所测温度不变时，停止搅拌，然后返回步骤(1)；

(5)处理模块控制加热装置启动，加热完成后，控制计量泵和第二电磁阀将热水泵入冷水储罐，同时启动第二搅拌装置，待第二液位传感器检测到液位达到设定液位时，关闭计量泵和第二电磁阀，同时启动半导体制冷片将水直接降低到用户所需温度，然后关闭第二搅拌装置和半导体制冷片，启动第二数字式流量调节阀。