CN109805756A - 一种速冷饮水机的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种速冷饮水机主要包括控制器，与控制器连接的进水泵、主加热器、冷却单元、副加热器、冷却单元温度传感器、出水温度传感器、出水电磁阀，其中冷却单元包括冷凝器和冷却风机。一种速冷饮水机的控制方法为控制进水泵将进水输入主加热器，由其加热至沸腾时交予冷凝单元冷却降温至设定的温度，副加热器用于对冷凝器管道中缓存的低于设定温度的凉开水加热至设定温度；通过线性调节加热器功率，PWM调节进水泵和冷却风机，结合多个温度传感器闭环调节控制，运用适宜温度的分温区调节，以及对水流量、出水总量多重控制，可快速加热和对沸水直接冷却降温，持续提供设定温度的凉开水；同时还可对输出水容量计量，提供设定容量的凉开水。

Description

一种速冷饮水机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种生活电器技术领域，具体涉及一种速冷饮水机的控制方法。

背景技术

饮水机广泛的应用于办公场所、公共场所、家居生活等环境，现有生活中多数饮水机只能提供开水、冷水、特定温度的温水。现有技术中有极少部分制冷型果汁机，可提供冰水；经检索发现，有个别专利提及采用半导体制冷片或微型饮水机提供冷源对开水进行降温冷却。但这类技术基于冷却效率问题，只能短时间对少量的开水进行冷却，随冷却水水量需求的增加，不能持续提供凉开水，此外制冷器件开水工作到产生冷源需要一段时间，因此不能及时对开水进行冷却，达到快速冷却的目的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述背景情况，提供一种速冷饮水机的控制方法，用以解决快速冷却、持续提供设定温度凉开水，实现输出水总量可计量可控的问题，以迅速满足对设定量、设定温度凉开水的持续需求。

一种速冷饮水机主要包括控制器，与控制器连接的进水泵、主加热器、冷却单元、副加热器、冷却单元温度传感器、出水温度传感器、出水电磁阀，其中冷却单元包括冷凝器和冷却风机。

一种速冷饮水机的主要控制过程为，控制进水泵将进水输入主加热器，由其加热至沸腾时交予冷凝单元冷却降温至设定的温度，副加热器用于对冷凝器管道中缓存的低于设定温度的凉开水加热至设定温度，一种速冷饮水机的控制方法包括以下步骤：

步骤1：通过控制器设定需要冷却到的凉开水温度值；

步骤2：由冷却单元温度传感器、出水温度传感器将检测的温度信息反馈至控制器，由控制器对设定的凉开水温度和冷却单元中的水温，出水的水温进行比较后存在差值时控制冷却单元、副加热器的运行状态，当冷凝器水温高于设定的凉开水温度时冷却风机运行对其冷却，副加热器不运行，当冷却单元中的水温低于设定的凉开水温度时冷却风机不运行；当出水水温低于设定的凉开水温度时副加热器运行对其加热；

步骤3：控制器控制主加热器运行并将水加热至沸腾，当水沸腾时控制进水泵和冷却风机运行，同时开启出水电磁阀，由进水泵将进水持续输入主加热器，主加热器中的沸水顺次流向冷却单元的冷凝器中，再由冷却风机对冷凝器进行冷却降温；当流入冷凝器的水温值与设定的凉开水温度值偏差越大时，控制器控制的冷却风机的转动速度越高风量越大，反之偏差越小时冷却风机的转动速度越低风量越小；

步骤4：当出水温度等于设定凉开水温度时，保持冷却风机的调节状态，持续提供设定温度的凉开水；

步骤5：待输出的出水总量达到需求水量时，停止饮水机的运行。

所述控制器设有功率控制模块，该功率控制模块采用两个可控硅反并联可调电路，其输出端连接至副加热器，并通过功率控制模块输出的电压或电流或功率控制信号调节副加热器的输出功率大小，进而实现将冷凝器中缓存的凉开水加热至设定温度。

所述冷却风机为直流调速风机，基于设定的凉开水温度和冷却单元温度传感器的温度反馈，由控制器进行PWM调速控制，通过调节冷却风量大小实现对冷凝器的不同程度降温。

进一步的，饮水机还设有进水温度传感器，所述功率控制模块还连接至主加热器，进水温度传感器将进水温度信息传递至控制器，控制器根据进水温度控制功率控制模块进而调节控制主加热器的输出功率，以满足及时将进水加热沸腾的需求。

进一步的，一种速冷饮水机的控制方法，还包括出水的优先级控制，即优先让冷却风机额定运行，通过调节进水泵水流量大小来实现冷凝器的不同程度降温，在需要高温度的凉开水时增大进水泵流量，只需要低温度的凉开水时则减小进水泵流量，以满足快速输出凉开水的需求。

上述步骤3中主加热器运行并将水加热至沸腾，其是根据检测的进水水温高低调节主加热器的输出功率大小，进水水温与主加热器的输出功率成反比，进水水温高时加热器的输出功率降低，进水水温低时加热器的输出功率升高。

所述冷却单元包括至少一组相对设置的冷凝器和冷却风机，能采用多组设置的冷凝器和冷却风机，各组冷凝器能通过三通管件和电磁阀连接至出水电磁阀；控制器根据设定的凉开水温度判定冷却程度，可开启其中一组或多组冷凝器和冷却风机实施快速降温冷却。例如，冷却单元采用3组冷凝器和冷却风机，两组冷却器之间分别通过三通管件连接，三通管件再经电磁阀连接至出水电磁阀，需输出低温度凉开水时，开启第一组和第二组冷凝器及冷却风机，凉开水从第二组与第三组冷凝器之间的三通管件经第二电磁阀输出凉开水至出水电磁阀；当需输出高温度凉开水时，则只开启第一组冷凝器及冷却风机，凉开水从从第一组与第二组冷凝器之间的三通管件经第一电磁阀输出凉开水至出水电磁阀。

优选的，一种速冷饮水机的控制方法，还包括对水流量大小调节的控制方法，具体为：结合流量传感器，控制器通过PWM控制进水泵的转动速度，进而调节水流量大小，最终降低出水的速度。

为进一步优化资源配置，提供适宜温度的凉开水，一种速冷饮水机的控制方法，还采用分温区控制方法，在进水泵、冷却风机额定运行状态下能持续提供40℃以上的凉开水，当设定的凉开水温度小于40℃时，控制器控制冷却风机额定运行，同时控制进水泵降低转动速度来减小进水流量，进而增加冷却量来满足40℃以下凉开水的需求。

为满足对饮水机出水量的计量，一种速冷饮水机的控制方法，还包括对输出凉开水总量的控制方法，所述凉开水总量的控制方法为：基于进水泵的流量大小，通过控制进水泵的运行时间，将进水泵的流量乘以运行时间得出凉开水的出水总量。例如，进水泵的额定流量是2L/min，需输出500ml水时，可通过控制器控制进水泵运行15s。此外，也可通过流量传感器检测输出水流量，再结合出水时间，最终得到输出凉开水的总量。

本发明基于温度传感器、可调进水泵、可调冷却风机、可调加热器和多组冷却单元组合协调作用，采用对冷凝器缓存水加热恒温，结合多个温度传感器闭环调节控制，运用适宜温度的分温区调节，以及对水流量、出水总量多重控制，其带来的有益效果在于：第一，可快速加热和对沸水直接冷却降温；第二，可持续冷却、提供设定温度的凉开水；第三，可提供设定容量的凉开水；第四，基于进水泵运行时间结合水流量大小测算出水容量，可节省外置出水总量计量器。

附图说明

图1是本发明的控制流程示意图。

图2是本发明的水温调节控制流程示意图。

图3是本发明的水温调节控制逻辑框图。

图4是本发明的水流量控制逻辑框图。

图5是本发明的进水泵水流量调节示意图。

图6是本发明的冷却单元组成示意图。

图中标记：1.冷凝器I，2. 冷凝器II，3. 冷凝器III，4.电磁阀I， 5.第二电磁阀II，6. 电磁阀III，7.出水电磁阀。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

下面以提供500ml的40℃凉开水为例进行说明，如图1-图3所示，步骤1：通过控制器将凉开水温度值设为40℃；步骤2：由冷却单元温度传感器、出水温度传感器将检测的温度信息反馈至控制器，由控制器对设定的凉开水温度和冷却单元中的水温，出水的水温进行比较后存在差值时控制冷却单元、副加热器的运行状态；即，当冷凝器水温高于设定的凉开水温度时冷却风机运行对其冷却，副加热器不运行，当冷却单元中的水温低于设定的凉开水温度时冷却风机不运行；当出水水温低于设定的凉开水温度时副加热器运行对其加热；为便于说明，本实施例假设冷却单元温度传感器检测的温度为28℃，则开启副加热器，由由控制器的功率控制模块通过采用两个可控硅反并联可调电路实现线性功率控制。步骤3：控制器控制主加热器运行并将水加热至沸腾，当水沸腾时控制进水泵和冷却风机运行，同时开启出水电磁阀，由进水泵将进水持续输入主加热器，主加热器中的沸水顺次流向冷却单元的冷凝器中，再由冷却风机对冷凝器进行冷却降温，同时副加热器将冷凝器中缓存的水（28℃）加热至40℃；在此过程中，当流入冷凝器的水温值与设定的凉开水温度值偏差越大时，控制器控制的冷却风机的转动速度越高风量越大，反之偏差越小时冷却风机的转动速度越低风量越小。步骤4：当出水温度等于设定凉开水温度40℃时，保持冷却风机的调节状态，持续提供设定温度的凉开水。步骤5：通过测算进水泵水流量和运行时间得出输出的凉开水容量，待输出的出水总量达到500ml时，停止饮水机的运行。

在上述过程中，控制器根据进水温度控制功率控制模块进而调节控制主加热器的输出功率，具体为，进水水温与主加热器的输出功率成反比，进水水温高时加热器的输出功率降低，进水水温低时加热器的输出功率升高。其中主加热器由控制器的功率控制模块通过采用两个可控硅反并联可调电路实现线性功率控制。

基于资源优化配置，提供适宜温度的凉开水，一种速冷饮水机的控制方法，还采用分温区控制方法，饮水机额定运行时默认提供40℃的凉开水，需提供更低凉开水时，可通过调节进水泵水流量予以实现。下面以提供500ml的32℃凉开水为例进行说明，与上述过程区别在于，因设定的凉开水温度低于40℃时，需调节进水泵的水流量大小来实现冷凝器的深程度降温。具体为：优先让冷却风机额定运行降温，又如图4-图5所示，根据设定的凉开水温度值（32℃）与额定输出的凉开水温度（40℃）的温差值，调节进水泵的转动速度进而调节进水水流量，当温差值为零时进水额定运行；图中温差T=额定冷却温度-设定凉开水温度，图中进水泵水流量为100%时对应其额定运行输出；因此，输出32℃凉开水时，进水泵需降速至82%左右运行，提供低于额定水流量的沸水进行冷却降温。

上述冷却风机为直流调速风机，基于设定的凉开水温度和冷却单元温度传感器的温度反馈，由控制器进行PWM调速控制，通过调节冷却风量大小实现对冷凝器的不同程度降温。

优选的，一种速冷饮水机的控制方法，还包括出水的优先级控制，即满足最大的出水量。基于此以冷却风机额定运行为前提，通过调节进水泵水流量大小来实现冷凝器的不同程度降温，在需要高温度的凉开水时增大进水泵流量，只需要低温度的凉开水时则减小进水泵流量，以满足快速输出凉开水的需求。例如，饮水机输出40℃凉开水的额定出水量为1.5L/min，若需要60℃的凉开水时，可调节进水泵流量为2.5L/min，若需求80℃的凉开水时，可调节进水泵流量为3L/min。

所述冷却单元包括至少一组相对设置的冷凝器和冷却风机，能采用多组设置的冷凝器和冷却风机，各组冷凝器能通过三通管件和电磁阀连接至出水电磁阀；控制器根据设定的凉开水温度判定冷却程度，可开启其中一组或多组冷凝器和冷却风机实施快速降温冷却。如图6所示，冷却单元采用3组冷凝器和冷却风机，冷凝器I 1与冷凝器II 2之间以及冷凝器II 2与冷凝器III 3分别通过三通管件连接；冷凝器I 1与冷凝器II 2的三通管件再经电磁阀I 4，冷凝器II 2与冷凝器III 3的三通管件经电磁阀II 5，冷凝器III 3经电磁阀III 6 连接至出水电磁阀7。需输出低温度凉开水时，开启冷凝器I 1和冷凝器II 2及其对应的冷却风机，凉开水经冷凝器I 1和冷凝器II 2，以及电磁阀II 5输出至出水电磁阀7；同理，当需输出高温度凉开水时，则只开启冷凝器I 1及冷却风机，凉开水经冷凝器I 1以及电磁阀I 4输出至出水电磁阀7。

下面以输出1L凉开水的控制方法进行举例说明，首先通过控制器设定出水需求量1L，其次根据进水泵的额定水流量或者是流量传感器检测的水流量，通过控制进水泵的运行时间，将进水泵的水流量乘以运行时间得出凉开水的出水总量。例如，进水泵的额定流量是3L/min，需输出1L水时，可通过控制器控制进水泵运行20s，最终得到1L的凉开水。

Claims (7)

1.一种速冷饮水机的控制方法，其中饮水机包括控制器、与控制器连接的进水泵、主加热器、冷却单元、副加热器、冷却单元温度传感器、出水温度传感器，所述冷却单元包括冷凝器和冷却风机，其特征在于，进水泵将进水输入主加热器，由其加热至沸腾时交予冷凝单元冷却降温至设定的温度，副加热器用于对冷凝器管道中缓存的低于设定温度的凉开水加热至设定温度，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：通过控制器设定需要冷却到的凉开水温度值；

步骤2：由冷却单元温度传感器、出水温度传感器将检测的温度信息反馈至控制器，由控制器对设定的凉开水温度和冷却单元中的水温，出水的水温进行比较后存在差值时控制冷却单元、副加热器的运行状态，

当冷凝器水温高于设定的凉开水温度时冷却风机运行对其冷却，副加热器不运行，当冷却单元中的水温低于设定的凉开水温度时冷却风机不运行；当出水水温低于设定的凉开水温度时副加热器运行对其加热；

步骤3：控制器控制主加热器运行并将水加热至沸腾，当水沸腾时控制进水泵和冷却风机运行，同时开启出水电磁阀，由进水泵将进水持续输入主加热器，主加热器中的沸水顺次流向冷却单元的冷凝器中，再由冷却风机对冷凝器进行冷却降温；当流入冷凝器的水温值与设定的凉开水温度值偏差越大时，控制器控制的冷却风机的转动速度越高风量越大，反之偏差越小时冷却风机的转动速度越低风量越小；

步骤4：当出水温度等于设定凉开水温度时，保持冷却风机的调节状态，持续提供设定温度的凉开水；

步骤5：待输出的出水总量达到需求水量时，停止饮水机的运行；

所述控制器设有功率控制模块，该功率控制模块采用两个可控硅反并联可调电路，其输出端连接至副加热器，并通过功率控制模块输出的电压或电流或功率控制信号调节副加热器的输出功率大小，进而实现将冷凝器中缓存的凉开水加热至设定温度；

所述冷却风机为直流调速风机，基于设定的凉开水温度和冷却单元温度传感器的温度反馈，由控制器进行PWM调速控制，通过调节冷却风量大小实现对冷凝器的不同程度降温。

2.根据权利要求1所述的一种速冷饮水机的控制方法，其特征在于，还包括出水的优先级控制，即优先让冷却风机额定运行，通过调节进水泵水流量大小来实现冷凝器的不同程度降温，在需要高温度的凉开水时增大进水泵流量，只需要低温度的凉开水时则减小进水泵流量，以满足快速输出凉开水的需求。

3.根据权利要求1所述的一种速冷饮水机的控制方法，其特征在于，所述步骤3中主加热器运行并将水加热至沸腾，其根据检测的进水水温高低调节主加热器的输出功率大小，进水水温与主加热器的输出功率成反比，进水水温高时加热器的输出功率降低，进水水温低时加热器的输出功率升高。

4.根据权利要求1所述的一种速冷饮水机的控制方法，其特征在于，所述冷却单元包括至少一组相对设置的冷凝器和冷却风机，能采用多组设置的冷凝器和冷却风机，各组冷凝器能通过三通管件和电磁阀连接至出水电磁阀；控制器根据设定的凉开水温度判定冷却程度，可开启其中一组或多组冷凝器和冷却风机实施降温冷却。

5.根据权利要求2所述的一种速冷饮水机的控制方法，其特征在于，还包括对水流量大小调节的控制方法，具体为：结合流量传感器，控制器通过PWM控制进水泵的转动速度，进而调节水流量大小，最终降低出水的速度。

6.根据权利要求1所述的一种速冷饮水机的控制方法，其特征在于，还采用分温区控制方法，在进水泵、冷却风机额定运行状态下能持续提供40℃以上的凉开水，当设定的凉开水温度小于40℃时，控制器控制冷却风机额定运行，同时控制进水泵降低转动速度来减小进水流量，进而增加冷却量来满足40℃以下凉开水的需求。

7.根据权利要求1所述的一种速冷饮水机的控制方法，其特征在于，还包括对输出凉开水总量的控制方法，所述凉开水总量的控制方法为：基于进水泵的流量大小，通过控制进水泵的运行时间，将进水泵的流量乘以运行时间得出凉开水的出水总量。