CN203776690U - 一种可定量定温出热水的饮水机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可定量定温出热水的饮水机，其包括外壳；具有保温功能的热水容器，用于输出热水的热水泵组件，所述热水容器内设有加热装置、温度传感器，所述热水泵组件的热水泵泵头设于热水容器内；控制饮水机工作的控制器。本实用新型饮水机，可通过具保温功能的热水容器将热水保温在一个指定的温度，在需要得到一定量的该温度的热水时，通过热水泵定量输出即可实现。热水容器内的加热装置可以通过加热改变热水容器内热水温度，温度传感器可以实时检测热水容器内的热水温度，设于热水容器内的热水泵可以定量输出热水，并且热水泵设于容器内，可以避免对其进行精密密封，减少密封造价成本，并使得饮水机结构紧凑。

Description

一种可定量定温出热水的饮水机

技术领域

本实用新型涉及一种饮水机。 

背景技术

目前市场上具有调温立即出水功能的饮水机不多尤其缺少可定量定温出热水的饮水机。随着生活水平的提高，人们对饮水的要求越来越高，精确定温和定量的饮用水机已经成为人们在日常生活中多个方面的迫切需要，例如冲婴儿奶粉的水不但要特定的温度范围也需要精确的输出水量，不同的类型的茶叶如果想达到最佳的冲泡效果所用水的温度必须尽可能的接近最佳冲泡温度。作为使用的角度上，人们希望这样的饮水机是能立刻出水，方便的调节输出水温和水量，并且是一个体积小巧，在倡导节能环保的时代人们也希望这样的产品是一个节能环保和减少浪费的产品。 

实用新型内容

为克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种的饮水机，其可以定量定温输出热水。 

本实用新型的目的还在于提供一种更为节能环保的可定量定温出热水的饮水机。 

本实用新型还提供一种结构紧凑、体积小巧的可定量定温出热水的饮水机。 

为解决上述技术问题，实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是： 

一种可定量定温出热水的饮水机，所述饮水机包括外壳；具有保温功能的热水容器，用于输出热水的热水泵组件，所述热水容器内设有加热装置、温度传感器，所述热水泵组件的热水泵泵头设于热水容器内；控制饮水机工作的控制器。本实用新型饮水机，可通过热水容器将热水保温在一个指定的温度，在需要得到一定量的该温度的热水时，通过水泵定量输出即可实现。热水容器内的加热装置可以通过加热改变热水容器内热水温度，温度传感器可以实时检测热水容器内的热水温度，设于热水容器内的热水泵可以定量输出热水，并且热水泵设于容器内，可以避免对其进行精密密封，减少密封造价成本，并使得饮水机结构紧凑。 

进一步的，所述热水泵组件还包括传动轴和电机，所述热水泵的泵头通过一深入热水容器的支架管设于热水容器内部，连接所述泵头与电机的传动轴设于所述支架管内，所述电机设于热水容器外，并在热水容器外与所述传动轴传动连接或者通过联轴器联接。这样，在具体安装时，热水泵可以设置于容器底部，而电机却设置于容器外部，解决了让电机放在热水 容器内受热不能正常工作的问题。并且，克服了现有技术中将热水泵设于容器外需要精密密封的弊端。 

进一步的，所述电机与所述传动轴皮带传动，其一方面可以满足动力传递的需要，另一方面，可以使得电机可以和传动轴平行安装于各自旁边，使得结构紧凑节省空间，并且皮带传动声音较小，饮水机工作时，有利于减少其工作噪音。进一步的，所述电机与所述传动轴之间的皮带传动为减速传动。通过减速传动，可以合适地调节传动轴的转速，避免水泵因转速过大而影响工作寿命，且有利于调整水泵工作流量。当然，传动轴还可与电机齿轮传动等其他传动方式。 

优选的，所述常温水泵组件和热水泵组件采用定量泵。所谓定量泵是指每转的理论排量不变的泵。定量泵的流量和泵的转速成正比关系，输出的水量跟泵转过的圈数成正比。更优选的，定量泵采用齿轮泵。使用齿轮泵，通过其齿轮的旋转速度，可以控制其输出水流量，通过旋转圈数，可以控制出水量。所述热水泵和常温水泵除了采用上述的齿轮泵，也可以采用其他水泵，比如，作为齿轮泵的另一种替换方案，隔膜泵也是一种选择，而且隔膜泵则可不设置于饮水机容器内，不过隔膜泵的成本更高，且噪音更大。此外，如果不需要严格地控制水的流量，即定量定温出热水，那么，离心泵也是一种可替换的方案。 

进一步的，所述定量泵连接有编码器，设置编码器可以实时地修正转速与流量之间的对应关系。以齿轮泵为例，设置编码器可以实时检测齿轮泵的转速和转过的圈数，从而更精确地定速定量输水。在运行过程中，可以以一定时间间隔不断地对编码器反馈回来的脉冲数进行比对和工作，可以实时的调整和纠正齿轮泵的输出控制量使得两个泵的流量按照指定的比例进行工作，并实时检测是否到达预定的出水水量。 

进一步的，所述热水容器采用玻璃内胆保温瓶，使用玻璃内胆保温瓶作为保温容器保温能力强，保温持续时间长，具有显著的节能效果。 

作为本实用新型一种可定量定温出热水的饮水机技术方案的改进，所述热水容器内的加热装置可对热水容器的水在出水过程中进行二次加热。在本实用新型中，将热水容器内的水经热水泵输送前被加热装置加热定义为一次加热，而热水容器内的水在经过热水泵通过输出水管输送的过程中被加热装置再次加热定义为二次加热。通过二次加热的设计，热水容器内的水可以保温在一个较低的温度，当需要输出高于热水容器的保温水的温度的热水时，则调节加热装置的功率(必要时结合调节热水泵输出热水的流量)，使得输出保温水在输送过程中被加热至指定温度，即可得到高于保温水的热水。这种非高温保温的方案，可以取得即时得到高温热水，又同时节能环保的效果(或者说在维持较低温度保温以节能的同时，又可以即时得到较高温度的热水)，具有显著的优越性。 

为了实现上述二次加热功能，具体的，所述加热装置与所述热水泵组件外饮水机出水口输出水的输水管道一体安装，所述加热装置可对热水容器的水进行加热，并可对热水在输水管道内输出过程中对其进行二次加热。进一步的，所述加热装置包括一内壁带凹槽的金属管、设于金属管内与所述金属管内壁贴紧并同心安装的发热管，所述金属管内壁的凹槽形成输水管道，所述金属管的底端连接热水泵的输出口，所述金属管的顶端通过管道与饮水机的出水口连接。这样，加热管通过金属管可对热水容器内的水进行常规加热(即一次加热)；而热水容器的水经热水泵从上述凹槽形成的输水管道输送时又能被加热管二次加热。 

为了实现上述二次加热，作为本实用新型一种可定量定温出水的饮水机技术方案的另一种改进，所述加热装置包括常规加热器和二次加热器，所述二次加热器包括一金属管、设于金属管内与金属管同心安装的发热管，所述发热管与金属管之间具有环形水流通道，所述金属管的底端连接热水泵的输出口，所述金属管的顶端通过管道与饮水机的出水口连接。也就是说，将常规加热器(用于一次加热)和二次加热器分离开，二次加热器单独用于对热水输送过程中进行二次加热，大大提高了二次加热效率。 

进一步的，所述热水容器内还设有液位检测装置，所述液位检测装置为一可以多点检测的液位传感器，所述液位传感器为一内设液位检测电路的长条状电路板，所述液位检测电路包括一由N个电阻器串联组成的电阻电路，并对应设有N个晶体管，所述电阻电路的一端与接地端子连接，另一端为液位电压输出端；每个所述晶体管的集电极分别连接在所述电阻电路的各个电阻器的串联节点上；每个所述晶体管的发射极与接地端子连接；每个所述晶体管的基极分别与一探测电极连接；每个所述探测电极分别对应一个检测点；所述液位检测电路还设有一分压电阻器，所述分压电阻器的一端连接在所述液位电压输出端上，另一端与第一供电端子连接；所述第一供电端子对所述液位检测电路进行供电；所述第一供电端子可通过液体与所述探测电极导电连接；所述液位检测电路采用绝缘材料对除了所述探测电极、所述第一供电端子和所述液位电压输出端以外的所有电路进行密封。上述液位传感器的检测原理是：当某个探测电极浸没在液面下方时，由于液体的导电性，所述第一供电端子通过该液体与所述探测电极导电连接，因此，第一供电端子与该探测电极之间相当于通过一个电阻器连接起来，从而使得该探测电极所连接的晶体管导通，即使得该晶体管的集电极与发射极导通连接，将电阻电路的相应的串联节点引向接地端，并将其它位于液面下方的电阻器短路，从而改变电阻电路的电阻值；而电阻电路的电阻值的变化将会造成第一供电端子输出的电源电压在该电阻电路上的分压改变，因此，利用电阻电路的电阻值、液位检测输出端的输出电压值以及液位高度三者之间的关联关系，通过采集电阻电路的液位电压输出端的电压值可计算出液位的高度。本实用新型技术方案中的上述液位传感器利用晶体管的物理特性，结合电阻 电路的灵活设计，使得液位处于不同的探测电极的位置时，液位电压输出端输出不同的电压值，从而根据其具体的输出电压值获知当前的液面位置，设计灵活，并且液位检测电路结构简单，设置为一电路板即可，占有空间极小，安装尤其方便，也进一步便利了本实用新型中常温水容器和热水容器中的温度传感器的安装。并根据检测精度的需要，可以设计多个探测电极。 

进一步的，所述电路板上还设有未被所述绝缘材料密封的公共电极；所述公共电极通过导线与所述第一供电端子连接；所述公共电极可通过液体与所述探测电极导电连接。由于液位检测电路的探测电极P_n是依靠液体为传输媒介与第一供电端子Vcc1连接导通的，且各个探测电极P_n自上而下沿着电路板100均匀分布，因此，液位检测电路存在检测量程(如200毫米)，即当探测电极P_n距离第一供电端子Vcc1较远时则可能会使得某些晶体管无法导通。因此，根据实际的需要，可以进一步设置一个或多个与第一供电端子Vcc1连接导通的公共电极T_x(x＝1，2，……)，使得液位检测电路中的探测电极P_n可以通过公共电极T_x与第一供电端子Vcc1连接，从而保证各个晶体管Qn(n＝1，2，……，N)能够正常工作。根据饮水机的热水容器和常温水容器深度的情况，可以在电路板上的底部和/或中部设置公共电极，当然，根据应用需要，也可以在其他位置设置更多数量的公共电极。 

具体的，所述液位电压输出端、所述第一供电端子和所述接地端子设置在所述电路板的顶部；所述常温水容器的温度传感器和热水容器的温度传感器则可分别设于所述电路板的底端。本实用新型所设计的液位传感器，为常温水容器和热水容器的温度传感器提供了很好的安装位置。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。 

图1是本实用新型饮水机实施例的外部结构示意图； 

图2是图1中沿A-A方向的剖视图； 

图3是图1中沿B-B方向的剖视图； 

图4是图1所示实施例中热水泵组件的结构示意图； 

图5是图4中沿C-C方向的剖视图； 

图6是本实用新型饮水机一些实施例中所用到的齿轮泵的齿轮泵头结构示意图； 

图7是本实用新型饮水机另一些实施例中采用隔膜泵的示意图； 

图8是本实用新型饮水机再一些实施例中采用离心泵的示意图； 

图9是本实用新型饮水机一些实施例中热水泵组件与加热装置组合的示意图，其中加热装置只包括一个加热单元44； 

图10是图9中加热单元44的剖视图； 

图11是图10中区域I的局部放大图； 

图12是加热单元44的发热管和支架管的横剖图； 

图13是本实用新型饮水机另一些实施例中热水泵组件与加热装置组合的示意图，其中加热装置包括常规加热器(常规加热管440)和二次加热器45； 

图14是图13中二次加热器45的第二金属管与第二发热管的横剖图； 

图15是本实用新型饮水机再一些实施例中热水泵组件与加热装置组合的示意图，其中加热装置只包括常规加热器(常规加热管440)。 

图16是本实用新型饮水机实施例中传热器的结构示意图； 

图17是图16所示实施例中传热器的横剖图； 

图18是是本实用新型饮水机实施例中液位检测装置的结构示意图； 

图19是图18的侧视图； 

图20是是本实用新型实施例中液位检测装置的两种电路原理图，其中图20(a)中，电阻电路中具有第N个电阻器，而图20(b)中，电阻电路中去掉了第N个电阻器，使得R_N取无穷大值； 

图21是图20所示实施例中，液位检测电路随液位变化的电路原理图。 

具体实施方式

下面结合附图进一步详细说明本实用新型的具体实施方式。 

如图1所示，本实用新型一种可定量定温出热水的饮水机实施例，其特征包括外壳1；具有保温功能的热水容器2，用于输出热水的热水泵组件3，所述热水容器内设有加热装置4、温度传感器21，所述热水泵组件3的热水泵30设于热水容器2内；控制饮水机工作的控制器9。本实用新型饮水机实施例，可通过具保温功能的热水容器2将热水保温在一个指定的温度，在需要得到一定量的该温度的热水时，通过热水泵30定量输出即可实现。热水容器2内的加热装置4可以通过加热改变热水容器1内热水温度，温度传感器21可以实时检测热水容器2内的热水温度，设于热水容器2内的热水泵的泵头30可以定量输出热水，并且热水泵30设于容器内，可以避免对其进行精密密封，减少密封造价成本，并使得饮水机结构紧凑。 

具体的，热水泵组件3还包括传动轴31和电机32，所述热水泵的泵头30通过一深入热水容器2的支架管33设于热水容器2内部，优选设于底部，连接所述泵头30与电机32的传动轴31设于所述支架管33内，所述电机32设于热水容器2外，并在热水容器2外与所述传动轴31传动连接或者通过联轴器联接。如图3所示，传动轴31直接在支架管33内穿过并连接于泵头30内部，传动轴31的顶部则从支架管33内穿出并伸出到热水容器2外与电机32 传动连接。 

本实用新型饮水机实施例采用上述结构，具有如下效果： 

首先，由于现有用于饮水机的水泵多为设于容器外，进行自吸的方式，并且，现有的水泵大多为泵头与电机直联的方式，这样的方式，密封是一个很关键的问题，对密封的要求较高，即使存有一丝密封缺陷，都可能对泵水的效果造成影响，出现泄漏等问题。在具体的密封手段上，需要对泵头壳体进行密封，也需要对电机轴进行密封，就后者通常是对电机的电机轴套上密封圈，但是为了电机轴的正常旋转，又需要涂上润滑油，若将其用于饮水机上，则会对饮用水造成污染。通过将水泵泵头设于容器内(尤其是容器底部)，而其传动轴则通过延长的方式在容器外部与电机传动连接或者通过联轴器联接，通过这种泵头与电机的分离，泵头浸没于液体，可以不需要高精度地密封，电机设于容器外，并与传动轴传动连接或者联轴器联接，由于不接触水，因此电机轴也不需要密封，很好地克服了泵头与电机直联设于容器外而需要精确密封的缺陷。在本实用新型饮水机实施例中，泵头部分只要将泵底盖301和泵壳体302紧密连接，如螺纹连接即可，不需要精密的密封要求。因此，饮水机的造价成本降低。 

其次，本实用新型饮水机实施例，热水泵泵头30与电机32通过设于支架管33内的延长的传动轴31传动连接或者联轴器联接，这样，电机32则可以设于热水容器2外，并且电机32与传动轴31传动连接或者联轴器联接，进一步隔离了电机32与液体的接触，使得电机32可以与热水形成有效隔离，从而有效解决了电机因受热不能正常工作，并且电机容易损坏导致工作寿命短等现有技术常见的问题。 

再次，本实用新型实施例将泵头浸入水中，而电机设于热水容器外，泵头浸入水中工作还具有减少噪音的效果。而且，泵头与电机相分离，泵头结构显得小巧，可以方便深入于狭小的容器，尤其是应用于小饮水机，使得饮水机小巧美观，而电机也可以方便地在饮水机的容器外按照合适的位置进行安装，从而可以使得饮水机内部结构简凑。 

此外，本实用新型饮水机实施例，热水可以自热水容器2上部输出。具体的，如图3所示，热水容器2竖直向上设置，容器端口具有瓶塞20，饮水机的进水口11设于顶部，自热水容器2的上方通过管道向热水容器2注水，为了保障进水口11的清洁，在顶部面板上面靠近注水口的半边带有一个能以直径为轴心开合的半圆环形盖板15，达到防止异物进入进水口和美观的作用，盖板的一边通过合页固定在顶部面板上。热水容器2的出水管道从瓶塞20通过，并通往饮水机的出水口12。饮水机内的上部设有一支架板13，用于在热水容器2上方固定热水泵组件3，以及用于安装饮水机的电源14。现有的饮水机保温容器大多为双层不锈钢保温容器，其保温效果有限，保温时间短，不过双层不锈钢保温容器出水方便，在底部设置 出水口，通过电磁阀或者其他的单向阀即可输出热水。采用玻璃内胆保温瓶的保温效果显著，不过，玻璃内胆保温瓶用于饮水机，出水是一个需要解决的问题，其无法像双层不锈钢保温容器一样在底部开口，如果将其倒置，则增加了瓶口的密封难度与密封成本。本实用新型饮水机实施例的结构则很好的克服了该问题，可以方便的从热水容器2上方出水。 

因此，进一步的，本实用新型饮水机实施例的热水容器2为玻璃内胆保温瓶，使用玻璃内胆保温瓶作为保温容器节能效果非常明显。经试验，合格的玻璃内胆保温瓶内的水从95°降到85°需要6个小时，保温效果非常优越。 

优选的，所述传动轴31与所述电机32皮带传动。作为一种传动连接的方式，皮带传动可以很好地实现电机的电机轴与传动轴之间的动力传递，而且皮带传动声音小，可以进一步减少将本实用新型微型水泵实施例应用于家用小电器时的工作噪音。并且，如图3、图4、图5所示，电机32和传动轴31以皮带传动的方式驱动，使得电机32可以和传动轴31平行安装于各自旁边，使得结构紧凑节省空间。如果热水泵30的传动轴31直接作为电机轴(也即将电机的电机轴直接作为热水泵泵头的传动轴)，或者传动轴31在热水容器2外与电机32直接通过联轴器联接，那么电机就只能与水泵竖直对齐，那么，整个饮水机的高度就被增加，并且结构也显得复杂，不够紧凑。 

并且，进一步的，所述电机32上的皮带轮321和传动轴31端部的皮带轮311为减速设置。如图4、图5所示，传动轴31连接大皮带轮311，电机32连接小皮带轮321，通过这种减速设置，当与小皮带轮321连接的电机3输出动力时，经由该皮带传动传递至与大皮带轮311连接的传动轴31，转速减慢，与传动轴连接的泵头转速也变小。我们知道，在同样的体积下，直流电机转速越高输出的功率越大，但水泵如果工作在太高的转速会极大的影响寿命。由此可见，通过皮带传动(或者其他传动连接)，可以通过合适的变速比(传动比)调节传动轴31的转速，延长水泵的工作寿命，并且调整水泵至合适的流量。综上，当本实用新型微型水泵实施例用于饮水机，通过皮带传动将水泵和电机平行安装，在可以使得饮水机内部安装结构紧凑的同时，又可以通过皮带轮减速传动以获取合适的流量并延长水泵工作寿命。 

当然，在本实用新型饮水机的其他实施例中，传动轴和电机也可以采用皮带传动之外的传动连接方式，比如齿轮传动，这并不会影响电机与传动轴之间动力的传递，通过设定合适的传动比也可以合适地调节传动轴的转速，不过不同的传动连接方式在用于饮水机时，内部安装的形状与结构会有所不同，并且齿轮传动的噪音会大一点。 

进一步的，本实用新型饮水机的实施例中，水泵为定量泵，所谓定量泵是指每转的理论排量不变的泵。定量泵的流量和泵的转速成正比关系，输出的水量跟泵转过的圈数成正比，利用定量泵的这种特性，通过控制带动泵的电机的转速和转数就能得到指定的流量和输出水 量。常见的定量泵，包括齿轮泵、隔膜泵、柱塞泵、蠕动泵等。因此，本实用新型饮水机实施例采用定量泵可控制输出热水的流量与水量，以定量输出热水。 

优选的，水泵可以为齿轮泵。齿轮泵是一种定量泵，它的流量公式为Q＝2πzm²bn×10^－3η，n为齿轮泵转速，η为齿轮泵的工作效率，z为齿轮泵的齿轮的齿数，m为齿轮的模数，b为齿轮的齿厚，从公式可以看到齿轮泵的流量跟转速有着严格的对应关系，使用齿轮泵能精确地控制流量的速度和输出的水量。在本实施例中，齿轮泵头由两个模数为1，齿数为10的齿轮组成，齿厚为6mm，齿轮泵在6000转的转速时能提供2000毫升每分钟的流量(以齿轮泵的工作效率为90％计)。如图6所示，图6为齿轮泵的齿轮泵头结构示意图，齿轮泵的齿轮泵头500内包括相互啮合的一主动齿轮501和一从动齿轮502，齿轮泵头的入水口503的水随主动齿轮501和从动齿轮502的轮齿的转动从出水口504输出，控制齿轮的转速即可控制输出水流的流速，控制齿轮转过的圈数即可控制输出水的水量。因此，本实用新型饮水机实施例采用齿轮泵，可以严格地定量输出水。并且，齿轮泵头在水底工作，可以满足不需要精密密封的优点，降低了制造成本。齿轮泵也可设于热水容器内工作，其正常工作不受容器水温的影响。 

进一步的，在本实用新型饮水机一些实施例中，为了更精确地定速定量输出热水，热水泵还设有编码器6，具体可将编码器6设于与电机32连接的小皮带轮321处，编码器6旁边设有光电开关61，用于检测电机的转速和转过的圈数。将定量泵连接编码器，是出于以下考虑：设置编码器可以检测定量泵的传动轴的转速和转过的圈数，从而更精确地定速定量输水。在运行过程中，可以以一定时间间隔不断地对编码器反馈回来的脉冲数进行比对和工作，可以实时的调整和纠正定量泵的输出控制量使得泵的流量按照指定的要求进行工作，并实时检测是否到达预定的出水水量。另外，由于现有的定量泵产品，比如齿轮泵，其标明的流量转速对应关系往往是一种理想状态，虽然市场上的定量泵产品可以不断改进以尽可能地做到流量转速对应，不过，总难以避免会存在误差，设置编码器可以克服现有定量泵产品的上述误差缺陷，从而更进一步地保障热水输出流量与输出水量。 

本实用新型饮水机的其他一些实施例中，泵头还可以采用如隔膜泵、离心泵等，如图7显示了泵头30’采用隔膜泵，图8显示30”采用离心泵，此外，还可以适用于柱塞泵、蠕动泵等，均可以将其泵头的传动轴通过在支架管内穿过容器从而与设于容器外的电机在容器外传动连接，上述齿轮泵的实施例只是一种较优的方式，而不应认为是对本实用新型微型水泵实施例保护范围的限制。 

进一步的，本实用新型饮水机一些实施例还可以在热水输出过程中进行二次加热。在本实用新型中，将热水容器内的水经热水泵输送前被加热装置4加热定义为一次加热，而热水 容器内的水在经过热水泵通过输出水管输送的过程中被加热装置4再次加热定义为二次加热。也就是说，热水容器2内的加热装置4提供两种功能，一个是加热热水容器内的水到指定温度并且使其恒定在该温度附近，另外就是再次加热输出的保温水以获得比容器内保温水温度高的热水，对于相同的保温容器，如果容器内的水的温度越高把水恒定在该温度所耗费的电能就越多，如果把热水容器内的水恒定在一个较低的温度虽然能减少能耗但会极大的减少饮水机的使用范围，当使用发热器对输出的水再次加热的话就能非常好的解决上面所说的两个问题，不但能让饮水机输出接近100度的开水而且能让热水容器内的水恒定在一个较低的温度而节省能耗达到节能的目的。 

加热装置可以采用如下方式： 

第一种方式，如图9所示，加热装置只包括一个加热单元44，将加热装置与热水泵30的输出水管一体安装，该加热装置既可对热水容器4的水进行加热，并可对热水在输出水管的管道内输送过程中进行二次加热。具体的，如图9所示，图9是本发明一个实施例所采用的加热装置的剖视结构图，图10是图9中区域I的局部放大图，图11是图9中支架管和加热管的横剖图。加热单元44包括发热管441、金属管442和两端的接头，金属管442优选为铝合金材料，金属管442的内壁带有凹槽443，发热管441与金属管442同心安装，金属管442的内壁的直径和发热管441的外径相等，并且金属管442内壁与发热管441的外壁紧密贴合在一起。这样，金属管442内壁的凹槽即形成输出热水的输水管道，由于发热管441与金属管442的内壁贴紧，这样发热管441的热量可以通过金属管442把热水容器2里的水加热并且水从金属管442的凹槽443通过时能够再次被加热。金属管442的底端连接热水泵的输出口，优选的，金属管442的顶端有一个侧面带开口的连接管444，金属管442通过紧入的方式插到连接管444的管道内孔跟连接管444固定在一起，连接管444的外圆柱面带有螺纹，通过这个螺纹把发热管441和金属管442整体固定在瓶塞20上。连接管444与金属管442的连接处的侧面带有开口4441，金属管442的顶端的管壁也对应所述开口4441设有开槽4421，上述金属管442的开槽4421与连接管444的开口4441形成热水输水管道的出水口通过瓶塞的水道通往饮水机的出水口。发热管441的导线4411通过连接管444的末端引出。将金属管442的出水口设置在金属管的侧壁，有效地将位于金属管442顶部的发热管导线4411隔离开，避免出现安全隐患。使用上述加热装置，根据一般的使用情况可以把热水容器内的水的温度恒定在85度，假设把输出的水加热到95度温差是10度，假设出水的流量设定为600毫升每分钟，通过计算这时候的需要的加热功率在420瓦(按照比热容的公式Q＝cmΔT，水的比热容为4.2J/(g·℃)，将600毫升水由85摄氏度加热至95摄氏度，需要吸收的热量为Q＝4.2*600*10J，那么加热功率则为P＝Q/t＝4.2*600*10/60＝420瓦)，根据金属管442的凹槽形 状结构不同，发热器对输出的水的加热效率也相应的不同，由于金属管442的管壁会将发热管441的热传递出去(即通过相邻凹槽443之间的金属部分)以用于对热水容器的水加热，因此，热水自凹槽443形成的水流通道输出时，发热管441的加热功率并非完全用于对凹槽443内的水进行二次加热，一般热水在凹槽443内流过时，发热管441用于对热水二次加热的效率为60％左右，那么，这时候凹槽内热水的加热功率需要420瓦，则发热管的功率需要700瓦，这样整机最大功率能控制在800瓦以内，这样的功率对配电电路不会构成压力。由此可见，通过上述方式，平时热水容器4里面的水只需要保温在较小的水平，当需要时，通过发热管441对从中流过的水进行二次加热，即可达到所需要的热水温度，取得了很好的节能效果，并且环保。图12为本实用新型饮水机一实施例，其显示了采用上述加热单元44的实施例。 

第二种方式，加热装置包括常规加热器和二次加热器两个加热单元，常规加热器可以采用常规的加热管，比如常见的直型电热管、U型电热管、L型电热管或者其他现有的加热器，如图13，图13本发明另一个实施例所采用的加热装置的剖视结构图，其中加热装置包括常规的加热管440和二次加热器45，图14是图13所示实施例中，二次加热器45的横剖图；其中附图标记440表示常规加热管。二次加热器45包括第二金属管452、设于第二金属管452内与第二金属管452同心安装的第二发热管451，第二发热管451的外壁与第二金属管452的内壁间隔一定距离因而形成环形水流通道453，第二金属管452的底端通过管道与热水泵的输出口连接，第二金属管452的顶端的结构与加热单元40的实施例中金属管442顶端的结构相同，经由第二金属管452侧壁设置的开槽以及连接管侧面的开口，通过管道通往饮水机的出水口，第二发热管451的导线也是由连接管的末端引出。采用该方式，第二发热管451可以以很高的效率对从环形水流通道453通过的热水进行二次加热。在第一种方式中，发热管441的热量由于从金属管442向热水容器扩散，因此，只有部分效率用于对从凹槽443中流过的热水进行二次加热，而采用本方案，则第二发热管451可以以接近100％的效率用于对流过的热水进行二次加热，加热效率高。使用上述加热装置，根据一般的使用情况可以把热水容器内的水的温度恒定在85度，假设把输出的水加热到95度温差是10度，假设出水的流量设定为600毫升每分钟，通过计算这时候的需要的加热功率在420瓦，此时，将二次发热管451的发热功率设定为420瓦，即可全部用于加热在环形水流通道453中输送的水。设于热水容器4内的常规加热器则用于将热水容器内的水加热到指定温度，并恒定在一定温度。当然，在该第二种方式中，作为一种变形，二次加热器也仍然可以采用第一种方式的加热单元44，只是二次加热的加热效率要低，然而采用加热单元44结合常规加热管440使用时，则对热水容器内的水加热效率要高。 

当然，在一些实施例中，加热装置4也可以只采用常规加热器，即采用常用的加热管用于对热水容器2内的水进行加热，并自热水泵30的出水管35不经二次加热直接通往饮水机的出水口12，如图2、图15所示。 

进一步的，加热装置的发热管还设置有传热器46。加热管440的外部设置有传热器46，如图16、图17所示，传热器46为优选为铝或铝合金片，传热器46上部具有可容纳并与加热管440(或者金属管442)适配的空腔，外部及下部可在热水泵30外向下延伸至热水容器底部，因此传热器可以大致为曲面状。传热器46的作用在于：由于热水容器内的加热管440(或者金属管442)均位于泵头的上方，并且受泵头阻挡，因而加热管440无法到达热水容器2底部，因此，当热水容器2内的水位低于加热管440的底部时，加热管440则会形成干烧，造成安全隐患，因此设置与加热管440(或者金属管442)紧密配合的传热器，使其在热水泵30外部延伸至热水容器2底部，这样，即使热水容器内水位较低时，加热管440加热的热量也可以通过传热器46传递至热水容器底部的少量水中，避免加热管440干烧造成的损坏与安全隐患。 

在本实用新型饮水机实施例中，热水容器2内还设有液位检测装置7，热水容器中的液位检测装置7用于检测热水水位的高低。本实用新型的技术方案中，可以采用现有的浮球法、沉筒法、水位计法等方式实现，不过优选的方案是采用液位传感器，并且通过本实用新型所独创的液位传感器用于液位检测。如图18、19所示，图18是本实用新型实施例中液位检测装置的结构示意图，图19是图18的侧视图。液位传感器7为一可以多点检测的电阻型液位传感器，具体为一内设液位检测电路的长条状电路板701，所述的液位检测传感器中的所述液位检测电路包括一由N个电阻器串联组成的电阻电路，所述电阻电路的一端与接地端子连接，另一端为液位电压输出端；其中N为正整数；所述液位检测电路还对应设有N个晶体管，每个所述晶体管的集电极分别连接在所述电阻电路的各个电阻器的串联节点上；每个所述晶体管的发射极与接地端子连接；每个所述晶体管的基极分别与一探测电极连接；每个探测电极分别对应一个检测点。所述液位检测电路还设有一分压电阻器，所述分压电阻器的一端连接在所述液位电压输出端上，另一端与第一供电端子连接；所述第一供电端子对所述液位检测电路进行供电。所述第一供电端子可通过液体与所述探测电极导电连接。 

进一步的，所述液位电压输出端Level的输出电压与电阻电路中的电阻值成正比例关系，所述电阻电路的第m个串联节点的电阻器的阻值R_m与分压电阻器的阻值R₀存在关联关系： 

$\frac{\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{R}_n}{R_0+\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{R}_n}=\frac{m}{N}---\left(1\right)$

其中，m为正整数，且1≤m≤N-1，为所述液位检测电路自上而下的第一电阻器至第m电阻器的电阻值总和。而且，当m＝N时，第N个电阻器的电阻值R_N为一自定义电阻值R_r，或者，将所述第N个电阻器在所述电阻电路中去掉，使得R_N为无穷大值。如图20,图20是本实用新型实施例中液位检测装置的电路原理图，图20(a)中，第N个电阻器的电阻值R_N设为一自定义电阻值R_r；图20(b)中，将第N个电阻器在电阻电路中去掉，以使得R_N为无穷大值。如图20(b)所示，将第N个电阻器在所述电阻电路中去掉后，第N晶体管的集电极连接在第N-1电阻器的一端上，第N-1电阻器的另一端与第N-1晶体管的集电极连接，这样，R_N则形同为无穷大值。 

具体地，电阻电路中的各个电阻器自上而下地排列，参数m亦为位于当前液面下方且距离最近的探测电极P_m与电阻电路的连接节点标号，R_n是电阻电路中的第n个电阻器(不包括分压电阻器R0)，参数N亦为串联节点总数。式子(1)的设计可使得当液面位于不同的探测电极P_m时，液面电压输出端Level的输出电压值为第一供电端子Vcc1的供电电压的m/N倍。例如，当液面刚好没过第二探测电极P₂时，液面电压输出端Level的输出电压值为(2/N)*Vcc1。 

具体地，所述电阻电路中的第m个电阻器的电阻值为： 

$R_m=\frac{{\mathrm{NR}}_0}{(N-m+1)(N-m)},m=\mathrm{1,2},...,N-1---\left(2\right)$

其中，m为正整数，且1≤m≤N，N为所述电阻电路中的电阻器的数量；且，当m＝N时，所述第N个电阻器的电阻值R_N为一自定义电阻值R_r，或者，将所述第N个电阻器在所述电阻电路中去掉以实现电阻值R_N为无穷大值，可参见图20(b)。 

在本实施例中，由于所述常数电阻值R_r的取值越大对电路板最底下的一个检测点液面检测的灵敏度越高，因此，一方面，可以通过自定义设置电阻值R_r，使得电阻值R_r的取值足够大(常数电阻值R_r的取值越大越好)，具体地，优选采用10倍以上的第N-1电阻器的电阻值R_N-1，即R_r≥10R_N-1；另一方面，可以通过简化电阻电路的结构组成，即去掉第N电阻器，从而实现了电阻电路中的第N个串联节点仅与第N晶体管的集电极连接，在整个液位检测电路中的电阻值R_N等效为无穷大值(+∞)，此时，液位检测电路可获得优良的液位检测效果。 

下面结合图示来进一步说明，如图20(a)所示，当参数N＝6时，即，所述电阻电路由六个电阻器串联组成，所述多点液位检测电路还对应设置有六个晶体管以及与所述晶体管基极一一对应连接的六个探测电极。具体地，该电阻电路由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第六电阻器R_N(N＝6)依次串联而成；第一晶体管Q1的基极与第一探测电极P1连接，其集电极与电阻电路的液位电压输出端Level连接，其发射极与接地端子GND连接；第二晶体管Q2的基极与第二探测电极P2连接，其集电极连接在第一电阻器R1与第二电阻器R2的串联节点上，其发射极与接地端子GND连接；第三晶体管Q3至第六晶体管P_N(N＝6)的连接方式与第二晶体管Q2的连接方式相同。液位检测电路还设有一分压电阻器R0，该分压电阻器R0的一端连接在所述液位电压输出端Level上，另一端与第一供电端子Vcc1连接。 

特别地，由于根据公式(2)中的式子(a)来对第N个电阻器R_m，即R_N，进行赋值时，其分母值(N-m+1)(N-m)将为零值，即式子(a)的计算值将为无穷大值(+∞)，此时R_N将为无穷大值，可将第N-1电阻器与第N电阻器之间的连接节点断开悬空即可实现R_N为无穷大值，如图20(b)。为方便液面检测电路的应用，则可以对R_N进行赋值，即取一常数电阻值R_r，使得R_r＝R_N，如图20(a)。 

例如，当N取值为6，且将分压电阻器R₀预设为10KΩ(千欧姆)时，可根据式子(2)解算出第一电阻器R1的电阻值为R1＝2KΩ，第二电阻器R2的电阻值为R2＝3KΩ，第三电阻器R3的电阻值为R3＝5KΩ，第四电阻器R4的电阻值为R4＝10KΩ，第五电阻器R5的电阻值为R5＝30KΩ，第六电阻器R6的电阻值为R6＝R_r＝10MΩ(1MΩ＝10³KΩ)。通过以上设计取值，可使得液面位于相应的探测电极Pm(1≤m≤N)处时，液位电压输出端Level的输出电压值分别为约等于0，1/6Vcc1，2/6Vcc1，3/6Vcc1，4/6Vcc1，5/6Vcc1，当液位低于最下方的探测点(第六探测电极P6)时，液位电压输出端Level的输出电压约等于Vcc1。 

由于各个探测电极通常浸没在待测液位的液体中，若探测电极接受第一供电端子的长时间供电，则会造成探测电极发生电极电解，向液体释放金属离子，改变液体组成成分，并影响探测电极的使用寿命。因此，优选的，第一供电端子实行对液位探测电路的定时供电，具体地，只有在每次进行液位检测时才短时间(如几毫秒)的供电。 

进一步的，所述液位检测电路采用绝缘材料对除了所述探测电极、所述第一供电端子和所述液位电压输出端以外的所有电路进行密封。由于液位检测传感器需要浸泡在中，如果不采取绝缘措施将会使得液位检测传感器发生电路故障而不能正常工作。优选地，可使用硅胶水对液位检测传感器进行整体涂抹，以形成一层绝缘覆膜层。 

优选地，所述探测电极为由耐腐蚀导电材料构成的探针，或者，为表面镀金的导电端子。 当所述探测电极为由耐腐蚀导电材料构成时，所述耐腐蚀导电材料优选采用钛和石墨，可有效防止通电导致的电极电解，延长探测电极的使用寿命。 

优选的，各个所述探测电极P_N自上而下均匀分布在所述电路板上；每个相邻探测电极之间的距离相等。具体地，探测电极P_N的数量N可根据实际需要进行设置。 

所述液位电压输出端Level、所述第一供电端子Vcc1和所述接地端子GND设置在所述电路板701的顶部702上(上述三个端子均未在图19中画出)。 

进一步地，所述电路板上的底部和/或中部还设有一未被所述绝缘材料密封的公共电极；所述公共电极通过导线与所述第一供电端子Vcc1连接；所述公共电极可通过液体与所述探测电极P_n(n＝1，2，……，N)导电连接。 

具体实施时，由于液位检测电路的探测电极P_n是依靠液体为传输媒介与第一供电端子Vcc1连接导通的，且各个探测电极P_n自上而下沿着电路板701均匀分布，因此，液位检测电路存在检测量程(如200毫米)，即当探测电极P_n距离第一供电端子Vcc1较远时则可能会使得某些晶体管无法导通。因此，本实用新型进一步设置一个或多个与第一供电端子Vcc1连接导通的公共电极T_x(x＝1，2，……)，使得液位检测电路中的探测电极P_n可以通过公共电极T_x与第一供电端子Vcc1连接，从而保证各个晶体管Qn(n＝1，2，……，N)能够正常工作。根据饮水机的热水容器和常温水容器深度的情况，当N＝6时，由于可对液位检测电路的各个电子元器件进行紧凑布局在窄小的长条状电路板上时，因此可在电路板701的底部和中部各设置一个公共电极。具体地，如图19所示，可以在液位检测电路底部即电路板701底部设置第一公共电极T1，在液位检测电路中部即电路板701中部设置第二公共电极T2。公共电极T_x的数量x应根据液位检测传感器的检测范围的大小而相应改变。 

在本实施例提供的液位检测传感器中，其液位检测电路的基本工作原理是：当某个探测电极浸没在液面下方时，由于液体的导电性，所述第一供电端子通过该液体与所述探测电极导电连接，因此，第一供电端子与该探测电极之间相当于通过一个电阻器连接起来，从而使得该探测电极所连接的晶体管导通，即使得该晶体管的集电极与发射极导通连接，将电阻电路的相应的串联节点引向接地端，并将其它位于液面下方的电阻器短路，从而改变电阻电路的电阻值；而电阻电路的电阻值的变化将会造成第一供电端子输出的电源电压在该电阻电路上的分压改变，因此，利用电阻电路的电阻值、液位检测输出端的输出电压值以及液位高度三者之间的关联关系，通过采集电阻电路的液位电压输出端的电压值可计算出液位的高度。 

参见图21，是液位传感器的液位检测电路随液位变化的电路原理图。 

具体地，如图21所示，当液体浸没第一探测电极P1时(由于探测电极Pn自上而下排列分布，因此其它探测电极也位于液面下方)，各个探测电极均通过液体与公共电极T1或T2 连接，第一供电端子Vcc1向公共电极供电时，可使得液位探测电路中的所有晶体管Qn导通，但是，由于第一晶体管Q1导通后，相当于其集电极与发射极连接后接地，如图21中的a所示，从而将第一电阻器R1～第N电阻器R_N短路，因此液位电压输出端Level与第一探测电极P1之间的电压差为零；如图21中的b所示，当液体浸没第二探测电极P2时，第二探测电极P2～第N探测电极P_N与第一供电端子Vcc1导通，使得第二晶体管Q2～第N晶体管Q_N导通，但是，由于第二晶体管Q2导通后，相当于其集电极与发射极连接后接地，从而将第二电阻器R2～第N电阻器R_N短路，因此液位电压输出端Level与第二探测电极P2之间的电压差为第一电阻器R1两端的电压值；如此类推。 

具体实施时，需要设计使得各个探测电极的输出电压与液面位于该探测电极的位置时的对应关系，从而可以根据检测到的Level端的输出电压计算出探测电极的位置，即获取液面当前位置。 

上述液位检测传感器，利用晶体管的物理特性，结合电阻电路的灵活设计，可使得液位处于不同的探测电极的位置时，液位电压输出端输出不同的电压值，从而可根据其具体的输出电压值获知当前的液面位置。该技术方案设计灵活，可根据需要设计多个探测电极，以提高检测准确度，其通过巧妙的设计实现了对多个检测点的液位检测，而造价成本又很低，且液位检测电路结构简单，通过紧凑的布局可使得电路板占用空间小，安装尤其方便，进一步便利了本实用新型饮水机中的温度传感器的安装，非常适用于小家电尤其是本实用新型饮水机实施例的应用。用于本实用新型实施例中的常温水容器和热水容器的液位传感器7可以采用宽度为5毫米、长度为200毫米、厚度为1毫米的双面覆铜板，当然也可以采用其他尺寸。 

进一步的，在液位传感器的电路板底部还设有用于检测液体温度的温度传感器703，热水容器的温度传感器21即安装于液位传感器的底端，相应的，电路板701上还包括接收并输出所述温度传感器703的监测数据的液体温度输出端Temp；以及，用于对所述温度传感器703进行供电的第二供电端子Vcc2。其中，液体温度输出端Temp和第二供电端子Vcc2未在图中画出。 

由于温度传感器203用于实时检测液体的温度，因此，可通过加设长期对其进行供电的第二供电端子Vcc2，从而将用于对液位检测电路进行供电的第一供电端子Vcc1与第二供电端子Vcc2区分开来，避免长期对液位检测电路进行供电以使得探测电极发生电解。 

具体实施时，温度传感器703可采用数字方式或模拟方式的传感器。其中。模拟方式的温度传感器包括热敏电阻、铂电阻、半导体温度传感器，通过相应的信号调理电路采用模数转换的方式传输温度数据；数字方式的温度传感器即直接输出温度值的数字温度传感器，例如型号为DS18B20，LM75等的器件。本实施例优选数字温度传感器DS18B20，该温度传感 器使用单总线的数字接口，硬件连接简单，且其在0到100度的温度范围内的最大误差为±1.5度，能非常好地满足本饮水机的技术要求。 

优选地，所述第一供电端子Vcc1和第二供电端子Vcc2的输出电压均为5伏。以上两个供电端子的电源使用5V(伏)的电压，可以使液位检测电路稳定地工作，并且5V的电压可与大多数的单片机系统相兼容，推广应用更为方便。 

在本实用新型实施例中，控制器9以嵌入的方式安装于顶部面板，控制器9主要由电路板、显示器、控制输入模块组成，显示器可以是液晶显示器、LED显示器、荧光管显示器等等，通过显示器显示详细的信息例如各个容器内水的温度，水量的多少并提供人机交互功能。控制输入模块可以为旋转编码器组成的飞梭旋钮加按键开关，或者全部由按键开关，或者为触摸屏组成的输入装置。 

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。 

Claims (13)

1.一种可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述饮水机包括

外壳（1）；

具有保温功能的热水容器（2），用于输出热水的热水泵组件（3），所述热水容器（2）内设有加热装置（4）、温度传感器（21），所述热水泵组件（3）的热水泵泵头（30）设于热水容器内；

控制饮水机工作的控制器（9）。

2.如权利要求1所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：

所述热水泵组件还包括传动轴（31）和电机（32），所述热水泵泵头（30）通过一深入热水容器（2）的支架管（33）设于热水容器（2）内部，连接所述泵头（30）与电机（32）的传动轴（31）设于所述支架管（33）内，所述电机（32）设于热水容器（2）外，并在热水容器（2）外与所述传动轴（31）传动连接或者通过联轴器联接。

3.如权利要求2所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述电机（32）与所述传动轴（31）皮带传动。

4.如权利要求1至3任一项所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述热水泵为定量泵。

5.如权利要求4所述的可定量等温出热水的饮水机，其特征在于：所述定量泵为齿轮泵。

6.如权利要求4所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述定量泵设有用于检测定量泵转速的编码器（6）。

7.如权利要求1至6任一项所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述热水容器（2）为玻璃内胆保温瓶或者双层不锈钢容器。

8.如权利要求1至7任一项所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述热水容器（2）内的加热装置（4）可对热水容器（2）的水在出水过程中进行二次加热。

9.如权利要求8所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述加热装置（4）包括一加热单元（44），所述加热单元（44）包括一内壁带凹槽（443）的金属管（442）、设于金属管（442）内与所述金属管（442）内壁贴紧并同心安装的发热管（441），所述金属管（442）内壁的凹槽（443）形成的输水管道，所述金属管（442）的底端连接热水泵的输出口，所述金属管（442）的顶端通过管道与饮水机的出水口连接。

10.如权利要求9所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述加热装置（4）包括常规加热器和二次加热器（45），所述常规加热器包括常规加热管（440），所述二次加热器（45）包括一金属管（452）、设于金属管（452）内与金属管（452）同心安装的发热管（451），所述发热管（451）与金属管（452）之间具有环形水流通道（453），所述金属管（452）的底端连接热水泵的输出口，所述金属管（452）的顶端通过管道与热水泵的出水口连接。

11.如权利要求1所述的可定量定温出热水的饮水机，其特征在于：所述热水容器内还设有液位检测装置（7），所述液位检测装置（7）为一可以多点检测的液位传感器，所述液位传感器为一内设液位检测电路的长条状电路板（701），所述液位检测电路（701）包括一由N个电阻器串联组成的电阻电路，并对应设有N个晶体管，所述电阻电路的一端与接地端子连接，另一端为液位电压输出端；每个所述晶体管的集电极分别连接在所述电阻电路的各个电阻器的串联节点上；每个所述晶体管的发射极与接地端子连接；每个所述晶体管的基极分别与一探测电极连接；每个所述探测电极分别对应一个检测点；所述液位检测电路还设有一分压电阻器，所述分压电阻器的一端连接在所述液位电压输出端上，另一端与第一供电端子连接；所述第一供电端子对所述液位检测电路进行供电；所述第一供电端子可通过液体与所述探测电极导电连接；所述液位检测电路采用绝缘材料对除了所述探测电极、所述第一供电端子和所述液位电压输出端以外的所有电路进行密封。

12.如权利要求11所述的可定量定温出水的饮水机，其特征在于：所述电路板上还设有未被所述绝缘材料密封的公共电极；所述公共电极通过导线与所述第一供电端子连接；所述公共电极可通过液体与所述探测电极导电连接。

13.如权利要求12所述的可定量定温出水的饮水机，其特征在于：

所述液位电压输出端、所述第一供电端子和所述接地端子设置在所述电路板的顶部；所述热水容器的温度传感器分别设于所述电路板的底端。