CN108742148A - 智能功夫茶具 - Google Patents

Abstract

一种智能功夫茶具，它是在扁平的茶盘外壳中，适宜放在桌面饮用功夫茶使用的智能茶具，它是由控制系统；动力及气压动力输出系统；水运行、加热及茶水萃取系统；废水回收系统四大部分组成的智能茶具。本发明要解决的技术问题是在饮用功夫茶的方法过程中，运用工控PLC程序控制调整气压动力输出的方法有效的解决了水的运行、加热、茶水萃取、饮用茶水入杯及废水回收全过程的智能控制。有益之处在于用气压动力输出系统的方法在调运茶水运行中避免了饮用水的二次污染。用具集中、工序简单并提高了效率。

Description

智能功夫茶具

技术领域

本发明是涉及一种饮用功夫茶的智能功夫茶具，属于家用电器。

背景技术

目前公知的饮用功夫茶的方法是以人工操作为主，用具多而零散，操作方法繁杂。

发明内容

本智能功夫茶具是由控制系统；动力及气压动力输出系统；水运行、加热及茶水萃取系统；废水回收系统组成。安装于扁平形状的外壳中。其技术方案是在其四大系统连接组成的回路中，由程序控制的用气压动力输出的装置调动水的运行、加热及茶水萃取、入杯以及废水回收来实现饮用功夫茶过程的智能化控制。

控制系统是由工控PLC和程序语言并附有传感器的连接组成。

气压动力输出系统是由电动气泵和电磁阀组连接并与烧水仓、公道杯仓、废水回收仓连接组成，构成了四个抽打气路径为：Q1抽气、Q2打气、Q3抽气、Q4打气路径。在本智能功夫茶具中的由电动气泵和电磁阀组连接组成的装置有三种方法。

方法一采用1个电动气泵（3）和4个二位三通电磁阀（1）、（2）、（4）、（5）做气压动力输出装置并与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）连接。

方法二采用1个电动气泵（3）和2个三位四通电磁阀（32）、（33）做气压动力输出装置并与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）连接。

方法三采用1个电动气泵（3）和6个截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）做气压动力输出装置并与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）连接。

水运行、加热及茶水萃取系统是由贮水罐（12）、烧水仓（7）、电加热器（11）、茶水萃取杯（15）、公道杯仓（19）、出水嘴（21）连接组成并将烧水仓（7）、公道杯仓（19）经气管导线连接至气压动力输出装置中。

废水回收系统是由溢水槽（26）与废水回收仓（29）连接组成并将废水回收仓（29）连接至气压动力输出装置中。

本智能功夫茶具根据不同传感器反馈的信号由工控PLC（30）的程序对气压动力输出的四个抽打气路径工作状态的控制，实现了在饮用功夫茶过程中从上水、电加热、萃取茶水、公道杯仓、入杯以及废水回收的智能化控制。

附图说明

图16是本发明智能功夫茶具的方框原理图，是说明书摘要的附图。下面对由以上三 种不同方法组成的气压动力输出装置的智能功夫茶具结合附图和实例对本发明分别进一步 说明。

方法一（见图1）

图1是本发明智能功夫茶具用1个电动气泵（3）和4个二位三通电磁阀（1）、（2）、（4）、（5）做气压动力输出装置（方法一）的原理图

图2是方法一中的Q1.1的抽气路径图

图3是方法一中的Q1.2的打气路径图

图4是方法一中的Q1.3的抽气路径图

图5是方法一中的Q1.4的打气路径图

图中1.2.4.5.二位三通换向电磁阀（失电A与B通、得电A与C通），3.电动气泵（压力范围-460mmHg--860mmHg，气流方向如图符号箭头所示），6.常开电磁阀，7.烧水仓，8.14.18.水位传感器，9.温度传感器，10.13.17.27.单向阀（方向如符号箭头所示），11.电加热器，12.贮水罐，15.茶水萃取仓，16.透光率传感器，19.公道杯仓，20.出水嘴，21.饮水杯，22.饮水杯托盘，23.霍尔接近传感器，24.25.截止电磁阀，26.溢水槽，28.单向气阀，29.废水回收仓，30.工控PLC，31.人机界面触摸屏，虚线是抽打气路径气流方向同气泵（3）箭头所示。

控制系统

人机界面触摸屏（31）与工控PLC（30）组成的由C语言程序控制的并附有水位传感器（8）与PLC（30）的I00输入端口连接，温度传感器（9）与PLC（30）的I01输入端口连接，水位传感器（14）与PLC（30）的I02输入端口连接，透光率传感器（16）与PLC（30）的I03输入端口连接，水位传感器（18）与PLC（30）的I04输入端口连接，霍尔接近传感器（23）与PLC（30）的I05输入端口连接；二位三通换向电磁阀（1）、（2）、（4）、（5）与PLC（30）对应的K1、K2、K4、K5控制端口连接，电动气泵（3）与PLC（30）的K3控制端口连接，常开电磁阀（6）与PLC（30）的K6控制端口连接，电磁阀（24）、（25）与PLC（30）对应的K7、K8控制端口连接，交流220V加热器（11）与PLC（30）的K11控制端口连接。该系统为智能茶具的控制系统并安装在智能茶具扁平型外壳中。触摸屏（31）安装在盘面上，界面对话框有（开始）、（选择茶品种类）、（排水）、（停止）等功能键。当选好要饮用的茶品将其投入茶水萃取杯（15）时，在触摸屏（选择茶品种类）键中选择该茶品，按下（开始）键该智能功夫茶具即进入全自动运行。传感器DC5V供电；气泵、电磁阀由DC24V供电。

动力及气压动力输出系统

由1个电动气泵（3）与4个换向电磁阀（1）、（2）、（4）、（5）由导气管连接共同组成了该茶具中的抽打气装置。换向电磁阀的工作状态是:失电AB端口导通; 得电AC端口导通。泵阀组的连接是换向电磁阀（1）的A端口与换向电磁阀（2）的C端口连接；换向电磁阀（2）的A端口与电动气泵（3）的进气端口连接；电动气泵（3）的出气端口与换向电磁阀（4）的A端口连接；换向电磁阀（4）的C端口与换向电磁阀（5）的A端口连接；换向电磁阀（1）、（5）的C端口连接并由导气管连接到烧水仓（7）的顶部；换向电磁阀（1）、（5）的B端口连接并由导气管连接到公道杯仓（19）的顶部；换向电磁阀（2）、（4）的B端口连接由导气管连接到废水回收仓（29）的顶部。

抽气路径Q1.1（见图2）：由抽打气装置中换向电磁阀（1）、（5）的C端口经导气管线连接并连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

抽气路径Q1.1的程序控制动作是：电动气泵（3）、换向电磁阀（1）、（2）得电。

状态是：电动气泵（3）启动、换向电磁阀（1）、（2）的A与C端口导通。

由控制系统中PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（1）、（2）得电。此时Q1.1抽气路径是：烧水仓（7）内的空气从烧水仓（7）的顶部仓内抽出，由气管导线经得电的换向电磁阀（1）、（2）、电动气泵3，经失电的换向电磁阀（4）的B端口经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓内经单向气阀（28）排出。此时烧水仓（7）内形成负压。

功能：当烧水仓（7）需上水时，由程序控制电动气泵（3）得电、换向电磁阀（1）、（2）得电、常开电磁阀（6）得电。烧水仓（7）上部仓内的气体被抽出，受常开电磁阀（6）关闭、单向阀（13）逆止的作用形成负压，此时贮水罐（12）中的饮用水经单向阀（10）被汲入烧水仓（7）。汲入水量由水位传感器（8）限定600mL高度。完成烧水仓（7）的自动控制上水功能。

打气路径Q1.2（见图3）：由抽打气装置中换向电磁阀（1）、（5）的C端口经导气管线连接并连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

打气路径Q1.2的程序控制动作是：电动气泵（3）、换向电磁阀（4）、（5）得电。

状态是:电动气泵（3)启动、换向电磁阀（4）、（5）的A与C端口导通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（4）、（5）得电。此时Q1.2打气路径是：空气从溢水槽（26）经单向阀（27）和废水回收仓（29）由气管导线经失电的换向电磁阀（2）的B端口，经得电的电动气泵（3）、换向电磁阀（4）、（5）由气管导线打入烧水仓（7）仓内，受得电常开电磁阀（6）关闭、单向阀（10）的逆止作用此时烧水仓（7）内形成正压。

功能：当茶水萃取杯（15）需上水时，由程序控制电动气泵（3）得电、换向电磁阀（4）、（5）得电、常开电磁阀（6）得电。烧水仓（7）受得电常开电磁阀（6）关闭、单向阀（10）逆止的作用形成正压，此时烧水仓（7）中的开水经单向阀（13）注入茶水萃取杯（15）。注入开水量由水位传感器（14）限定400mL高度。完成茶水萃取杯（15）的自动注水功能。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。

抽气路径Q1.3（见图4）：由抽打气装置中换向电磁阀（1）、（5）的B端口经导气管线连接并连接至公道杯仓（19）的上部体仓内。

抽气路径Q1.3的程序控制动作是：电动气泵（3）、换向电磁阀（2）得电。

状态是：电动气泵（3）启动、换向电磁阀（2）的A与C端口导通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（2）得电。此时Q1.3抽气路径是：公道杯仓（19）内的空气从公倒杯仓（19）上部仓内抽出，经气管导线至失电的换向电磁阀（1）至得电的换向电磁阀（2）至电动气泵（3）经失电的换向电磁阀（4）的B端口经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓内经单向气阀（28）排出。

功能：当茶水萃取结束，公道杯仓（19）贮水时，由程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（2）得电。公道杯仓（19）内的气体被抽出，受失电的电磁阀（24）、（25）的作用形成负压，此时茶水萃取仓（15）内的由水位传感器（14）定量的400mL茶水被汲入公道杯仓（19）内。完成了公道杯仓（19）的自动贮水。

打气路径Q1.4（见图5）：由抽打气装置中换向电磁阀（1）、（5）的B端口经导气管线连接并连接至公道杯仓（19）的上部仓体内。

打气路径Q1.4的程序控制动作是：电动气泵（3）、换向电磁阀（4）得电。

状态是：电动气泵（3）启动、换向电磁阀（4）的A与C端口导通。

由控制系统PLC（30）程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（4）得电。此时Q1.4打气路径是：气体由溢水槽（26）经单向阀（27）至废水回收仓（29）仓内由气管导线经失电的换向电磁阀（2）的B端口、经得电的电动气泵（3）、得电的换向电磁阀（4）经失电换向电磁阀（5）的B端口经气管导线打入公道杯仓（19）内。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。

功能：当饮水杯（21）放在出水嘴（20）下方的饮水杯托盘（22）上时，托盘下接近传感器（23）反馈信号由程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（4）得电、电磁阀（24）得电。公道杯仓（19）受失电的电磁阀（25）和单向阀（17）逆止的作用仓内形成正压，此时公道杯仓（19）内贮存的茶水经得电的电磁阀（24）注入饮水杯（21）内。完成了公道杯仓（19）至饮水杯（21）的自动注入茶水。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。当排水时，由程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（4）得电、电磁阀（25）得电。公道杯仓（19）受失电的电磁阀（24）和单向阀（17）逆止的作用形成正压，此时公道杯仓（19）内贮存的茶水经得电的电磁阀（25）注入废水回收仓（29）内。

水运行、加热及茶水萃取系统

本系统由贮水罐（12）、烧水仓（7）、茶水萃取杯（15）、公道杯仓（19）、电磁阀（24）、（25），常开电磁阀（6）、单向阀（10）、（13）、（17）,出水嘴（20）、饮水杯（22）、饮水杯托盘（22），以及与其相对应的水位传感器（8）、（14）、（18），水温传感器（9）、透光率传感器（16）、霍尔接近传感器（23）、电加热器（11）组成的。其连接、安装及功能如下。

烧水仓（7）：密闭容器由管线与其它装置连接导通，安装在智能茶具外壳中其容积为1000mL预留有足够的气体空间,不锈钢材料制成。由导水管经逆止单向阀（10）经导水管插入贮水罐（12）中的备用水底部，贮水罐（12）放置在智能茶具外的下方适当位置。烧水仓（7）内的上部由导气管连接常开电磁阀（6）经导气管与茶水萃取杯（15）内的上部连接，烧水仓（7）内的底部由导水管经单向阀（13）与茶水萃取杯（15）内的中部连接。烧水仓（7）外的底部安装电加热器（11）为仓内水加热，其内安装水温传感器（9）控制加热水温，中上部安装水位传感器（8）在判别和限制上水量600mL的位置上。烧水仓（7）的作用是为萃取茶水提供开水。

电加热器（11）：采用交流220V功率1000W，安装在不锈钢烧水仓（7）的底部经PLC（30）控制端口K11与交流220V电源连接。

茶水萃取杯（15）：安装在茶具内，容积为800mL、上部开口露出茶具盘面，玻璃材料制成。可将选定的茶品包在滤网内由其上部开口处投入，其茶品滤网底部略高于茶水萃取杯（15）的底部，预留出透光率传感器（16）对射光线通道。与烧水仓（7）的连接同上，其底部内由导水管经单向阀（17）经导水管与公道杯仓（19）内的底部连接并经导水管与电磁阀（24）、（25）连接。茶水萃取杯（15）由透光玻璃材料制成，水位传感器（14）安装在限制萃取茶水量400mL的位置上，其下部外两侧安装透光率传感器（16）的发射与接收探头，用以测定茶水萃取过程中的透光量来确定茶水的萃取浓度。作用是茶水萃取。萃取方法是：将不同茶叶种类的适宜的浓度透光率值预先测定并存储，当选定的茶品投入茶水萃取杯（15）时在触摸屏对话框（选择茶叶种类）内按下对应键，即确定了该选定茶品的透光率值设为X。在该茶品的多次冲泡萃取过程中实时测得的透光率值设为Y。当Y-X小于或等于0时萃取结束，该段测定时间为茶水萃取时间。当多次冲泡萃取过程中实时测得透光率值Y小于X的时间超过120秒（预先测定值）时说明该茶已不适宜再饮用，即茶水萃取时间大于120秒时对话框将提示用户更换茶叶。当测得的透光率Y值与无水时的透光率值相符时即茶水萃取杯（15）此时的状态为无水。

公道杯仓（19）：密闭容器由管线与其它装置连接导通，安装在茶具外壳中其容积为800mL预留有足够的气体空间，不锈钢材料制成。由底部导水管连接电磁阀（24）、（25），与茶水萃取杯的连接同上。用于贮存萃取好的茶水，底部安装水位传感器（18）用于判别公道杯仓（19）是否有水。

出水嘴（20）：安装在茶具盘面上由导水管连接电磁阀（24），作用是向饮水杯（21）注入茶水。

饮水杯（21）：在杯底镶嵌磁体用于霍尔接近传感器（23）的识别。

饮水杯托盘（22）：安装在茶具盘面上出水嘴（20）下，用以饮水杯（21）的支撑。贴其背面安装霍尔接近传感器（23），用于判别饮水杯托盘（22）上是否有饮水杯（21）。与茶具盘面留有适当间隙利于茶盘表面溢出水自流进入溢水槽（26）内。

贮水罐（12）：普通开口盛水罐，盛装备用饮用水，其容积适当即可。放置在靠近智能茶具适当的位置。

废水回收系统

本系统是由溢水槽（26）、废水回收仓（29）、单向阀（27）、单向气阀（28）组成。其连接，安装及功能如下。

溢水槽（26）：扁平状上开口易于接收茶盘面与饮水托盘间隙的自流废水，容积200mL,安装在茶具外壳内饮水杯托盘（22）下，在其底部由导水（也可以导气）管经单向阀（27）与废水回收仓（29）内顶部连接。作用是茶具盘面溢出的废水回收、当Q1.2、Q1.4打气路径工作时茶具盘面溢出的废水由溢水槽（26）被汲入废水回收仓（29），溢水槽（26）内无水时为进气口。

废水回收仓（29）：密闭容器由管线与其它装置连接导通，置于茶具外低于茶台的适宜的位置，其容积为5000mL预留有足够的气体空间，与溢水槽（26）的连接同上，在其内上部由导水（也可导气）管与电磁阀（25）连接，其上部连接单向气阀（28）。作用是智能功夫茶具盘面溢出废水、停止或换茶时的废水回收。按（停止键）或（换茶键）时所有杯、仓自动排出水的回收。当Q1.1、Q1.3抽气路径工作时与单向阀（28）构成排气口。

方法二（见图6）

本发明若采用1个电动气泵（3）和2个三位四通电磁阀（32）、（33）做气压动力输出装置也可实现智能茶具的以上功能，下面结合附图和实例加以说明。

图6 是本发明智能功夫茶具用1个电动气泵（3）和2个三位四通电磁阀（32）、（33）做动力输出装置（方法二）的原理图

图7 是方法二中的Q2.1的抽气路径图

图8 是方法二中的Q2.2的打气路径图

图9 是方法二中的Q2.3的抽气路径图

图10是方法二中的Q2.4的打气路径图

图中1.2.4.5.空，3.电动气泵（压力范围-460mmHg--860mmHg，气流方向如图符号箭头所示），6.至31.序号与图1相同，32.33.三位四通换向电磁阀（工作状态是：失电A、B、C、D都不通；左位得电A与C通、B与D通；右位得电A与D通、B与C通），虚线是抽打气路径气流方向同气泵（ 3）箭头所示。

控制系统连接，三位四通换向电磁阀（32）的左电与PLC（30）对应的K1连接、三位四通换向电磁阀（32）的右电与PLC（30）对应的K2连接；三位四通换向电磁阀（33）的左电与PLC（30）对应的K4连接、三位四通换向电磁阀（33）的右电与PLC（30）对应的K5连接。PLC（30）其它输入输出的连接同方法一的控制系统连接相同。

动力及气压动力输出系统

由1个电动气泵（3）与2个三位四通换向电磁阀（32）、（33）由导气管连接共同组成了该茶具中的抽打气装置。换向电磁阀的工作状态是:失电四个端口都不导通;左位得电A与C端口导通、B与D端口导通；右位得电A与D端口导通、B与C端口导通。泵阀组的连接是换向电磁阀（32）、（33）的A端口与电动气泵（3）的出气端口连接；电动气泵（3）的进气端口与换向电磁阀（32）、（33）的B端口连接；换向电磁阀（32）、（33）的D端口连接并经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓体内；换向电磁阀（32）的C端口经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内；换向电磁阀（33）的C端口经气管导线连接至烧水杯仓（19）的上部仓体内。

抽气路径Q2.1（见图7）：由抽打气装置中换向电磁阀（33）的C端口经导气管线连接并连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

抽气路径Q2.1的程序控制动作是：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（33）右位得电。

状态是：电动气泵（3）启动、换向电磁阀（33）的A与D端口导通、B与C端口导通；换向电磁阀（32）四个端口都不通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（33）右位得电。此时Q2.1抽气路径是：烧水仓（7）内的空气从烧水仓（7）的顶部仓内抽出，由气管导线经得电的换向电磁阀（33）的B与C端口、电动气泵（3）、经换向电磁阀（33）的A与D端口经气管导线连接至废水回收仓（29）的仓内经单向气阀（28）排出。此时烧水仓（7）内形成负压。

功能：当烧水仓（7）需上水时，由程序控制电动气泵（3）得电、换向电磁阀（33）右位得电、常开电磁阀（6）得电。烧水仓（7）内上部的气体被抽出，受单向阀（13）逆止的作用形成负压，此时贮水罐（12）中的饮用水经单向阀（10）被汲入烧水仓（7）。汲入水量由水位传感器（8）限定600mL高度。完成烧水仓（7）的自动控制上水功能。

打气路径Q2.2（见图8）：由抽打气装置中换向电磁阀（33）的C端口经导气管线连接并连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

打气路径Q2.2的程序控制动作是：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（33）左位得电。

状态是:电动气泵（3)启动、换向电磁阀（33）的A与C端口导通、B与D端口导通；换向电磁阀（32）的四个端口都不通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（33）左位得电。此时Q2.2打气路径是：空气从溢水槽（26）经单向阀（27）和废水回收仓（29）内由气管导线经换向电磁阀（33）的B与D端口、经得电的电动气泵（3）、经换向电磁阀（33）的A与C端口由气管导线打入烧水仓（7）内，受得电常开电磁阀（6）关闭、单向阀（10）的逆止作用此时烧水仓（7）内形成正压。

功能：当茶水萃取杯（15）需上水时，由程序控制电动气泵（3）得电、换向电磁阀（33）左位得电、常开电磁阀（6）得电。烧水仓（7）受单向阀（10）逆止的作用形成正压，此时烧水仓（7）中的开水经单向阀（13）注入茶水萃取杯（15）。注入开水量由水位传感器（14）限定400mL高度。完成茶水萃取杯（15）的自动注水功能。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。

抽气路径Q2.3（见图9）：由抽打气装置中换向电磁阀（32）的C端口经导气管线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内。

抽气路径Q2.3的程序控制动作是：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（32）右位得电。

状态是：电动气泵（3）启动、换向电磁阀（32）的A与D端口导通、B与C端口导通。换向电磁阀（33）四个端口都不通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（32）右位得电。此时Q2.3抽气路径是：公道杯仓（19）内的空气从公道杯仓（19）上部抽出，经气管导线经换向电磁阀（32）的B与C端口至电动气泵（3）经换向电磁阀（32）的A与D端口经气管导线连接至废水回收仓（29）内的上部经单向气阀（28）排出。此时公道杯仓（19）形成负压。

功能：当茶水萃取结束，公道杯仓（19）贮水时，由程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（32）右位得电。公道杯仓（19）内的气体被抽出，受失电的电磁阀（24）、（25）的作用形成负压，此时茶水萃取仓（15）内的由水位传感器（14）定量的400mL茶水被汲入公道杯仓（19）内。完成了公道杯仓（19）的自动贮水。

打气路径Q2.4（见图10）：由抽打气装置中换向电磁阀（32）的C端口经导气管线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内。

打气路径Q2.4的程序控制动作是：电动气泵得电（3）、换向电磁阀（32）左位得电。

状态是：电动气泵（3）启动、换向电磁阀（32）的A与C端口导通、B与D的端口导通。

由控制系统PLC（30）程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（32）左位得电。此时Q2.4打气路径是：气体由溢水槽（26）经单向阀（27）至废水回收仓（29）内由气管导线经换向电磁阀（32）的B与D端口经电动气泵（3）、经换向电磁阀（32）的A与C端口经气管导线打入公道杯仓（19）内。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。此时公道杯仓形成正压。

功能：当饮水杯（21）放在出水嘴（20）下方的饮水杯托盘（22）上时，由程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（32）左位得电、电磁阀（24）得电。公道杯仓（19）受失电的电磁阀（25）和单向阀（17）逆止的作用形成正压，此时公道杯仓（19）内贮存的茶水经得电的电磁阀（24）注入饮水杯（21）内。完成了公道杯仓（19）至饮水杯（21）的自动注入茶水。当排水时，由程序控制电动气泵（3）、换向电磁阀（32）左位得电、电磁阀（25）得电。公道杯仓（19）受失电的电磁阀（24）和单向阀（17）逆止的作用形成正压，此时公道杯仓（19）内贮存的茶水经得电的电磁阀（25）注入废水回收仓（29）内。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。

水运行、加热及茶水萃取系统

其组成、连接、安装、功能不变，同方法一。

废水回收系统

其组成、连接、安装、功能不变，同方法一。

方法三（见图11）

本发明若采用1个电动气泵（3）和6个截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）做气压动力输出装置也可实现智能功夫茶具方法一的功能，下面结合附图和实例加以说明。

图11是本发明智能功夫茶具用1个电动气泵和6截止电磁阀做动力输出（方法三）的原理图

图12是方法三中的Q3.1的抽气路径图

图13是方法三中的Q3.2的打气路径图

图14是方法三中的Q3.3的抽气路径图

图15是方法三中的Q3.4的打气路径图

图中1.2.4.5.空，3.电动气泵（压力范围-460mmHg--860mmHg，气流方向如图符号箭头所示），6.至31.与图1相同，34.35.36.37.38.39.截止电磁阀，虚线是抽打气路径气流方向同气泵（ 3）箭头所示。

控制系统连接，截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）与PLC（30）对应的K1、K2、K4、K5、K9、K10连接，PLC（30）其它的输入输出连接同方法一的控制系统连接相同。

动力及气压动力输出系统

由 1个电动气泵（3）与6个截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）由导气管连接共同组成了该茶具中的抽打气装置。截止电磁阀的工作状态是：得电A与B端口导通；失电A与B端口关闭。泵阀组的连接是电磁阀（34）、（35）、（36）的B端口与电动气泵（3）的出气口连接；电动气泵（3）的进气口与电磁阀（37）、（38）、（39）的B端口连接；电磁阀（36）、（39）的A端口连接并经气管导线连接至烧水仓（7）的上部仓体内；电磁阀（34）、（37）的A端口连接并经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内；电磁阀（35）、（38）的A端口连接并经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓体内。

抽气路径Q3.1（见图12）：由抽打气装置中电磁阀（36）、（39）的A端口连接并经气管导线连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

抽气路径Q3.1的程序控制动作是：电动气泵（3）、电磁阀（35）、（39）得电。

状态是：电动气泵（3）启动、电磁阀（35）、（39）导通；电磁阀（34）、（36）、（37）、（38）都不通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、电磁阀（35）、（39）得电。此时Q3.1抽气路径是：烧水仓（7）内的空气从烧水仓（7）的顶部抽出，由气管导线经电磁阀（39）的A端口、电动气泵（3）、经电磁阀（35）的A端口经气管导线连接至废水回收仓（29）经单向气阀（28）排出。此时烧水仓（7）形成负压。

功能：当烧水仓（7）需上水时，由程序控制电动气泵（3）得电、电磁阀（35）、（39）得电、常开电磁阀（6）得电。烧水仓（7）内上部的气体被抽出，受常开电磁阀（6）关闭、单向阀（13）逆止的作用形成负压，此时贮水罐（12）中的饮用水经单向阀（10）被汲入烧水仓（7）。汲入水量由水位传感器（8）限定量600mL高度。完成烧水仓（7）的自动控制上水功能。

打气路径Q3.2（见图13）：由抽打气装置中电磁阀（36）、（39）的A端口连接并经气管导线连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

打气路径Q3.2的程序控制动作是：电动气泵（3）、电磁阀（36）、（38）得电。

状态是:电动气泵（3）启动、电磁阀（36）、（38）导通。电磁阀（34）、（35）、（37）、（38）都不通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、电磁阀（36）、（38）得电。此时Q3.2打气路径是：空气从溢水槽（26）经单向阀（27）和废水回收仓（29）内由气管导线经电磁阀（38）的A端口、经得电的电动气泵（3）、经电磁阀（36）的A端口经气管导线打入烧水仓（7）内，受得电常开电磁阀（6）关闭、单向阀（10）的逆止作用此时烧水仓（7）形成正压。

功能：当茶水萃取杯（15）需上水时，由程序控制电动气泵（3）得电、电磁阀（36）、（38）得电、常开电磁阀（6）得电。烧水仓（7）受常开电磁阀（6）关闭、单向阀（10）逆止的作用形成正压，此时烧水仓（7）中的开水经单向阀（13）注入茶水萃取杯（15）。注入开水量由水位传感器（14）限定量400mL。完成茶水萃取杯（15）的自动注水功能。当溢水槽（26）中存有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。

抽气路径Q3.3（见图14）：由抽打气装置中换向电磁阀（34）、（37)的A端口连接并经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部体内。

抽气路径Q3.3的程序控制动作是：电动气泵（3）、电磁阀（35）、（37）得电。

状态是：电动气泵（3）启动、电磁阀（35）、（37）导通。电磁阀（34）、（36）、（38）、（39）都不通。

由控制系统PLC（30）的程序控制电动气泵（3）、电磁阀（35）、（37）得电。此时Q3.3抽气路径是：公道杯仓（19）内的空气从公道杯仓（19）上部抽出，经气管导线经电磁阀（37）至电动气泵（3）经电磁阀（35）的A端口经气管导线连接至废水回收仓（29）内的上部经单向气阀（28）排出。

功能：当茶水萃取结束，公道杯仓（19）贮水时，由程序控制电动气泵（3）、电磁阀（35）、（37）得电。公道杯仓（19）内的气体被抽出，受失电的电磁阀（24）、（25）的作用形成负压，此时茶水萃取仓（15）内的由水位传感器（14）限定量的400mL茶水被汲入公道杯仓（19）内。完成了公道杯仓（19）的自动贮水。

打气路径Q3.4（见图15）：由抽打气装置中电磁阀（34）、（37）的A端口连接并经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部体内。

打气路径Q3.4的程序控制动作是：电动气泵（3）、电磁阀（34）、（38）得电。

状态是：电动气泵（3）启动、电磁阀（34）、（38）的A与B端口导通。

由控制系统PLC（30）程序控制电动气泵（3）、电磁阀（34）、（38）得电。此时Q3.4打气路径是：气体由溢水槽（26）经单向阀（27）至废水回收仓（29）内由气管导线经电磁阀（38）经电动气泵（3）、经电磁阀（34）的A端口经气管导线打入公道杯仓（19）内。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。

功能：当饮水杯（21）放在出水嘴（20）下方的饮水杯托盘（22）上时，由程序控制电动气泵（3）、电磁阀（34）、（38）得电、电磁阀（24）得电。公道杯仓（19）受失电的电磁阀（25）和单向阀（17）逆止的作用形成正压，此时公道杯仓（19）内贮存的茶水经得电的电磁阀（24）注入饮水杯（21）内。完成了公道杯仓（19）至饮水杯（21）的自动注入茶水。当溢水槽（26）中有废水时，废水被汲入废水回收仓（29）内，若无水时则吸入空气。当排水时，由程序控制电动气泵（3）、电磁阀（34）、（38）得电、电磁阀（25）得电。公道杯仓（19）受失电的电磁阀（24）和单向阀（17）逆止的作用形成正压，此时公道杯仓（19）内贮存的茶水经得电的电磁阀（25）注入废水回收仓（29）内。

水运行、加热及茶水萃取系统

其组成、连接、安装、功能不变，同方法一。

废水回收系统

其组成、连接、安装、功能不变，同方法一。

具体实施

以下是本智能功夫茶具运用三个抽打气方法控制上水、运行、加热、茶水萃取、入杯以及废水回收的具体实施步骤。

方法一具体实施步骤（本方法采用1个电动气泵与4个二位三通电磁阀组成的气压动力输出见图1）：

Q1.1抽气工作：电动气泵（3）、换向电磁阀（1）、（2）得电；

Q1.2打气工作：电动气泵（3）、换向电磁阀（4）、（5）得电；

Q1.3抽气工作：电动气泵（3）、换向电磁阀（2）得电；

Q1.4打气工作：电动气泵（3）、换向电磁阀（4）得电。

智能茶具接通交流220V电源，智能茶具装置进入待机状态。贮水罐（12）贮入适当量的饮用水。

将选好要饮用的茶品包入滤网内由茶水萃取杯（15）的上口投入，在触摸屏（31）对话框(茶品种类目录)内选择对应的茶品按(确定)、（开始）键。

此时智能茶具的状态是水位传感器（8）、（14）、（18）低水位，水温传感器（9）小于摄氏100度。工控PLC（30）的程序控制:常开电磁阀（6）得电（常开电磁阀（6）关闭）、Q1.1抽气路径工作。烧水仓（7）内的气体被抽出受单向阀（13）的逆止作用形成负压，使贮水罐12）中的饮用水经单向阀（10）被汲入烧水仓（7）内，汲入量至水位传感器（8）限至600mL位置。水位传感器（8）高水位。

水位传感器（8）高水位的反馈信号通过工控PLC（30）的程序控制:常开电磁阀（6）失电、Q1.1抽气路径关闭、电加热器（11）得电。此时电加热器（11）加热仓内饮用水。因常开电磁阀（6）导通，烧水仓（7）处于常压，加热过程中产生的膨胀气体经导通的常开电磁阀（6）经导气管通向茶水萃取杯（15）内，由该杯的上口排到空气中。

当烧水仓（7）内的饮用水水温加热达到摄氏100度时其水温传感器（9）反馈信号通过工控PLC（30）的程序控制：电加热器（11）失电关闭、常开电磁阀（6）得电、启动Q1.2打气路径工作。受关闭的常开电磁阀（6）、单向阀（10）的逆止作用打入烧水仓（7）内的气体处于正压，其仓内开水由导水管经单向阀（13）经导水管注入茶水萃取仓（15）内。注入量至茶水萃取仓（15）内的水位传感器（14）限至400mL的位置高度。

水位传感器（14）的反馈信号通过工控PLC（30）的程序控制：常开电磁阀（6）失电、Q1.2打气路径关闭。烧水仓（7）恢复常压，仓内存有200mL水有利加热器的保护。烧水仓（7）中的水位传感器（8）信号低水位，水温传感器（9）温度信号小于摄氏100度。

当开水注入茶水萃取仓（15）时透光率传感器（16）实时测得萃取茶水的透光率数值Y（Y值在萃取茶水过程中随时间增加而减小），当其反馈数值Y与预存在存储器中该茶品的透光率数值X相比较，Y小于或等于X时，即茶水萃取完毕。工控PLC（30）的程序控制：启动Q1.3抽气路径工作。受失电的电磁阀（24）、（25）截止的作用公道杯仓（19）内的气体被抽出形成负压，将茶水萃取仓（15）萃取的400mL茶水由导水管经单向阀（17）经导水管被汲入公道杯仓（19）。将茶水萃取仓（15）中的400mL茶水汲入公道杯仓（19）时，透光率传感器（16）实时测得的数值瞬间提高，该时间点为程序控制关闭Q1.3抽气路径工作的时间点。此时茶水萃取仓（15）回到初始状态（水位传感器（14）反馈信号低水位、透光率传感器（16）测得的Y值大于X值）。

公道杯仓（19）此时已注入400mL浓度适宜的茶水，当有饮水杯（21）放在饮水杯托盘（22）上时，因饮水杯（21）的外底部镶嵌有磁体，贴于托盘背面的霍尔接近传感器（23）接收并反馈感应信号，通过工控PLC（30）的程序控制：电磁阀（24）得电导通、启动Q1.4打气路径工作。气体打入公道杯仓（19）形成正压状态，受电磁阀（25）截止及单向阀（17）逆止作用，公道杯仓（19）中的茶水由导水管经电磁阀（24）经出水嘴（20）注入饮水杯（21）中，当杯中茶水量适宜时，即可移开饮水杯（21）饮用。当饮用杯（21）移开饮水杯托盘（22）时霍尔接近传感器（23）信号中断，程序控制电磁阀（24）失电、Q1.4打气路径动作关闭，即出水嘴（21）关闭。

当多次放置饮水杯（21）至饮用茶水量约400mL时公道杯仓（19）中水位传感器（18）反馈低水位信号。此时本智能茶具自动完成了功夫茶饮用方法中的第一泡。此前如需要洗茶时第一泡茶水也可以涮洗饮用水杯后倒在溢水槽（26）自动排入废水回收仓（29）内。

当公道杯仓（19）、茶水萃取杯（15）、烧水仓（7）中的水位传感器（8）、（14）、（18）低水位，水温传感器（9）小于摄氏100度时，反馈信号通过PLC（30）程序控制：返回到具体实施步骤（0104）进入PLC（30）程序控制的烧水仓（7）自动上水，即智能茶具装置进入第二泡程序（每反复一次的过程即增加一泡）。其自动反复过程即达到了功夫茶一茶多泡的饮用方法。

在智能茶具反复冲泡茶过程中每增加一次萃取茶水其茶水萃取时间相应延长，当茶水萃取用时较长时（预先设定120秒并存储），该茶品已不适宜再饮用，此时对话框提示换茶，换新茶后即为重新开始。

溢水排出：饮茶过程中溢出在盘面上的或者是洗杯倒在茶具盘面上的废水自流到溢水槽（26）内，智能茶具在运行期间Q1.2或Q1.4打气路径每启动工作时，废水回收仓（29）内的气体被抽出，受电磁阀（25）截止、单向气阀（28）的逆止作用形成负压，自动将溢水槽（26）内的溢出水由导水管经单向阀（27）汲入废水回收仓（29）内。

当停止喝茶或换新茶时由使用者在触摸屏（31）对话框内按相对应的（停止键）或（换茶键）。此时由PLC（30）的程序控制将烧水仓（7）、茶水萃取仓（15）、公道杯仓（19）内的水全部排出，当排水结束时智能功夫茶具返回到待机状态。如下为排水的具体步骤。

公道杯仓（19）的水排出。程序控制：电磁阀（25）得电、启动Q1.4打气路径工作。此时打入公道杯仓（19）内的气体受电磁阀（24）截止和单向阀（17）、（27）的逆止作用形成正压，仓内茶水由导水管经得电的电磁阀（25）被注入废水回收仓（29）。公道杯仓（19）水排净时水位传感器（18）反馈低水位信号，程序控制：关闭Q1.4打气路径、电磁阀（25）失电。

茶水萃取杯（15）的水排出。当水位传感器（18）反馈低水位信号时，PLC（30）的程序控制：启动Q1.3抽气路径工作。此时公道杯仓（19）内的气体被抽出形成负压，受电磁阀（24）、（25）截止的作用。茶水萃取杯（15）内的水被汲入公道杯仓（19）。当透光率传感器（16）实时信号反馈Y值大于X值并与无水时的透光率值相符时即确定茶水萃取杯（15）此时的状态为无水，程序控制：关闭Q1.3抽气路径工作的同时由PLC（30）程序控制：电磁阀（25）得电、启动Q1.4打气路径工作。此时打入公道杯仓（19）内的气体形成正压，受电磁阀（24）截止和单向阀（17）、（27）的逆止作用仓内茶水由导水管经得电的电磁阀（25）被注入废水回收仓（29）。水排净时水位传感器（18）反馈低水位信号。程序控制：电磁阀（25）失电、关闭Q1.4打气路径。

烧水仓（7）的水排出。当水位传感器（18）反馈低水位信号时，PLC（30）的程序控制：常开电磁阀（6）得电、启动Q1.2打气路径工作。打入烧水仓（7）内的气体形成正压，受单向阀（10）逆止的作用，仓内的水由导水管经单向阀（13）被注入茶水萃取杯（15）内。该工作状态是由程序设定的时间控制的（因烧水仓（7）内最多有600mL水，固程序设定15秒）。即15秒时间排净烧水仓（7）内的水后程序控制：常开电磁阀（6）失电、关闭Q1.2打气路径；由程序控制：启动Q1.3抽气路径工作。此时公道杯仓（19）内的气体被抽出，受电磁阀（24）、（25）截止的作用茶水萃取杯（15）内的水被汲入公道杯仓（19）。当透光率传感器（16）实时信号反馈Y值大于X值与无水时的透光率值相符时即确定茶水萃取杯（15）此时的状态为无水，程序控制：关闭Q1.3抽气路径；由PLC（30）程序控制：电磁阀（25）得电、启动Q1.4打气路径工作。此时打入公道杯仓（19）内的气体形成正压，受电磁阀（24）截止和单向阀（17）、（27）的逆止作用仓内茶水由导水管经得电的电磁阀（25）被注入废水回收仓（29）。公道杯仓（19）内的水排净水位传感器（18）反馈低水位信号时由PLC（30）程序控制：电磁阀（25）失电、关闭Q1.4打气路径。

当水位传感器（18）反馈低水位信号时，此时水位传感器（8）、（14）低水位信号，排水结束。

智能功夫茶具装置进入待机状态。即完成了智能茶具在饮用功夫茶的全过程中的全自动控制。

方法二的具体实施步骤与方法一相同，由程序控制的抽打气动作改为：

Q1.1改为Q2.1：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（33）右位得电；

Q1.2改为Q2.2：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（33）左位得电;

Q1.3改为Q2.3：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（32）右为得电；

Q1.4改为Q2.4：电动气泵（3）得电、换向电磁阀（32）左为得电；

即完成了智能功夫茶具采用1个电动气泵（3）与2个三位四通换向电磁阀（32）、（33）的气压动力输出装置在饮用功夫茶的全过程中的全自动控制。

方法三的具体实施步骤与方法一相同，由程序控制的抽打气动作改为：

Q1.1改为Q3.1：电动气泵（3）、电磁阀（35）、（39）得电;

Q1.2改为Q3.2：电动气泵（3）、电磁阀（36）、（38）得电；

Q1.3改为Q3.3：电动气泵（3）、电磁阀（35）、（37）得电；

Q1.4改为Q3.4：电动气泵（3）、电磁阀（34）、（38）得电；

即完成了智能功夫茶具采用1个电动气泵（3）、6个截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）组成的气压动力输出装置在饮用功夫茶的全过程中的全自动控制。

Claims (10)

1.一种智能功夫茶具，其特征在于：电动气泵（3）、电磁阀、烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）的气管导线连接；烧水仓（7）、茶水萃取杯（15）、公道杯仓（19）、出水嘴（20）、溢水槽（26）、废水回收仓（29）的水管导线连接。

2.根据权利要求1所述的智能功夫茶具，其特征在于：所述电动气泵（3）、二位三通换向电磁阀（1）、（2）、（4）、（5）与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）的连接。

3.根据权利要求1所述的智能功夫茶具，其特征在于：所述电动气泵（3）、三位四通换向电磁阀（32）、（33）与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）的连接。

4.根据权利要求1所述的智能功夫茶具，其特征在于：所述电动气泵（3）、截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）的连接。

5.根据权利要求1所述的智能功夫茶具，其特征在于：所述出水嘴（20）、截止电磁阀（24）、公道杯仓（19）的连接；公道杯仓（19）、单向阀（17）、茶水萃取杯（15）的连接；茶水萃取杯（15）、单向阀（13）、常开电磁阀（6）、烧水仓（7）的连接；废水回收仓（29）、单向阀（27）、溢水槽（26）的连接；废水回收仓（29）、截止电磁阀（25）、公道杯仓（19）的连接；废水回收仓（29）、单向气阀（28）的连接。

6.一种智能功夫茶具的连接方法，其特征在于：由电动气泵（3）、电磁阀、烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）经气管导线连接；烧水仓（7）、茶水萃取杯（15）、公道杯仓（19）、出水嘴（20）、溢水槽（26）、废水回收仓（29）经水管导线连接并共同组成的回路。

7.根据权利要求6智能功夫茶具的连接方法，其特征在于：所述电动气泵（3）与二位三通换向电磁阀（1）、（2）、（4）、（5）与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）通过管线连接在系统的回路中，其中换向电磁阀（1）的A端口与换向电磁阀（2）的C端口连接；换向电磁阀（2）的A端口与电动气泵（3）的进气口连接；电动气泵（3）的出气口与换向电磁阀（4）的A端口连接；换向电磁阀（4）的C端口与换向电磁阀（5）的A端口连接； 换向电磁阀（1）、（5）的C端口连接并经气管导线连接至烧水仓（7）的上部仓体内；换向电磁阀（1）、（5）的B端口连接并经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内；换向电磁阀（2）、（4）的B端口连接并经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓体内。

8.根据权利要求6智能功夫茶具的连接方法，其特征在于：所述电动气泵（3）与三位四通换向电磁阀（32）、（33）与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）通过管线连接在系统的回路中，其中换向电磁阀（32）、（33）的A端口与电动气泵（3）的出气端口连接；电动气泵（3）的进气端口与换向电磁阀（32）、（33）的B端口连接；换向电磁阀（32）、（33）的D端口连接并经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓体内 ；换向电磁阀（32）的C端口经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内；换向电磁阀（33）的C端口经气管导线连接至烧水仓（7）的上部仓体内。

9.根据权利要求6智能功夫茶具的连接方法，其特征在于：所述电动气泵（3）与截止电磁阀（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）与烧水仓（7）、公道杯仓（19）、废水回收仓（29）通过管线连接在系统的回路中，其中电磁阀（34）、（35）、（36）的B端口与电动气泵（3）的出气口连接；电动气泵（3）的进气口与电磁阀（37）、（38）、（39）的B端口连接；电磁阀（36）、（39）的A端口连接并经气管导线连接至烧水仓（7）的上部仓体内；电磁阀（34）、（37）的A端口连接并经气管导线连接至公道杯仓（19）的上部仓体内；电磁阀（35）、（38）的A端口连接并经气管导线连接至废水回收仓（29）的上部仓体内。

10.根据权利要求6智能功夫茶具的连接方法，其特征在于：所述出水嘴（20）、截止电磁阀（24）由导水管连接至公道杯仓（19）底部；公道杯仓（19）、单向阀（17）由导水管连接至茶水萃取杯（15）的底部；茶水萃取杯（15）、单向阀（13）由导水管连接至烧水仓（7）的底部；茶水萃取杯（15）上部由导气管连接常开电磁阀（6）至烧水仓（7）的上部; 废水回收仓（29）由导管连接单向阀（27）至溢水槽（26）的底部连接；废水回收仓（29）由导管连接截止电磁阀（25）至公道杯仓（19）的底部连接；废水回收仓（29）上部连接单向气阀（28）。