一种净饮机的控温即热加热系统及其控制方法与流程

本发明涉及净饮机技术领域，更具体地是涉及一种可以控制出水温度的净饮机的控温即热加热系统及其控制方法。

背景技术：

目前净饮机的加热系统大部分为热罐加热。如图1所示的一种较为普遍的热罐加热式净饮机系统，一般包括纯水箱（a1）、热罐（a2）、温度传感器（a3），热罐（a2）内设置有加热管（图中未示出），此种加热方式通过温度传感器反馈信号给主控板来控制热罐内的加热管是否工作。这种加热方式存在反复加热的情况，一般会引起两方面的不良效果：一方面是加热装置反复加热非常浪费电能；另一方面是长期饮用反复加热煮开过的水不利于人的身体健康；此外这种加热方式只能提供一种水温，不能满足用户需要使用多种温度的水的要求。

还有一部分净饮机使用即热加热装置进行加热。如图2所示的一种即热加热式净饮机系统，一般包括纯水箱（b1）、温度传感器（b2）、出水泵（b3）、即热加热装置（b4），这种即热加热装置的热效率高，取水时才加热，解决了热罐加热存在的反复加热的问题。但是目前即热加热装置的控制系统复杂，即热加热管经常会出现爆管或烧坏的情况，同时现有的即热加热装置出水温度不稳定，特别是每回通电后第一次取热水时或者长时间未取热水时出水温度达不到设定的温度，如果是泡茶或者冲咖啡等，有时会出现冲不开的现象，给用户的使用带来不便。

另外，随着人们生活水平的不断提高，净饮机只提供饮水功能已经不能满足人们的需求。带咖啡、泡茶功能的净饮机是市场发展的趋势。而咖啡、泡茶的水温要求高，水温过高或者过低都会影响萃取效果。因此市面上出现了双加热式净饮机，如图3所示的一种双加热式净饮机系统，一般包括纯水箱（c1）、热罐（c2）、温度传感器（c3）、出水泵（c4）、即热加热装置（c5），其对热罐加热式净饮机系统和即热加热式净饮机系统进行了简单的结合，虽然可以满足用户需要使用多种温度的水的要求，但是其仍然存在热罐加热式净饮机系统和即热加热式净饮机系统的缺点，且系统结构复杂，产品成本高。

为解决上述现有技术存在的问题，申请号为201610217702.4，名称为一种即热式公共直饮机的中国发明专利申请公开了一种可以控制出水温度的饮水机，但是其方案的回路较为复杂，会造成较多温水或者热水回流到纯水箱，浪费能源较多，需要多个温度传感器和温控开关，产品成本较高，其出水温度等于或者高于设定温度，但是无法控制出水温度的上限值，会放出过热的水，给用户带来一定不便，例如造成烫伤。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术中的不足，提供了一种系统结构简单并可以控制出水温度的净饮机的控温即热加热系统及其控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的。

一种净饮机的控温即热加热系统，包括纯水箱、主控板和温度输入模块，纯水箱设有第一出水口和第二出水口，纯水箱的第一出水口管路连接常温出水阀；纯水箱的第二出水口管路连接流量调节水泵的进口，纯水箱的第二出水口到流量调节水泵之间的管路上设置有第一温度传感器，流量调节水泵的出口管路连接即热加热装置的入水端，即热加热装置的出水端管路接出后分为两路，其中一路连接第一逆止阀，第一逆止阀再管路连接冷凝盒，冷凝盒与纯水箱连通，另一路连接出热水电磁阀，即热加热装置的出水端接出的管路上设有第二温度传感器，流量调节水泵、第一温度传感器、即热加热装置、出热水电磁阀、第二温度传感器和温度输入模块均电路连接至主控板。

本方案中的输入模块可以是各种按钮电路板模块或者按键电路板模块，也可以是触摸屏输入装置，常温出水阀直接放出纯水箱内的常温水所以可以采用普通出水嘴，流量调节水泵可以采用PDM流量调节水泵。

本方案在接热水时可以通过温度输入模块输入所需的热水温度，通过第一温度传感器和第二温度传感器将检测信号传送给主控板，主控板进行比较、计算后来控制流量调节水泵的流速和出热水电磁阀的开闭，从而控制出热水的温度。本方案中采用两个温度传感器和流量调节水泵来实现对出水温度的控制，流路结构简单，成本低廉。

一种上述的净饮机的控温即热加热系统的控制方法，包括如下步骤：

用户通过温度输入模块输入的温度值为Ts（Ts为25到100之间的数值），第一温度传感器检测的数值为T1，第二温度传感器检测的数值为T2，流量调节水泵的流速为L；

主控板实时采集Ts、T1、T2，并实时比较T2与n*Ts、T2与Ts的大小，当T2<n*Ts时即热加热装置启动，流量调节水泵不工作，出热水电磁阀处于关闭状态，其中n=0.8-0.06*(Ts-25)/Ts；当T2≥n*Ts时, 即热加热装置处于工作状态，出热水电磁阀处于关闭状态，流量调节水泵启动且流量调节水泵的流速L=η*P*60/[(Ts-T1)*C]，其中η为热效率，P为即热加热装置的功率，C为水的比热容；当T2≥Ts时, 即热加热装置处于工作状态，流量调节水泵持续工作，出热水电磁阀打开。

为防止即热加热装置发生干烧，在上述的净饮机通电后先启动流量调节水泵工作一段时间，使管路中充满水。即热加热装置的加热是需要一段时间的，所以本控制方法是将经过即热加热装置加热后的水的温度与一个略小于输入温度值n*Ts进行比较，当T2≥n*Ts时,回路内的水温变化和即热加热装置的运行状态比较稳定，此时才进行流速的调节，降低流量调节水泵的调节范围，使出水温度更加准确，同时还可以节省电能，此时出热水电磁阀处于关闭状态，加热后的水经过第一逆止阀进入冷凝盒后回流到纯水箱中。当T2≥Ts时, 则打开出热水电磁阀，保证出水温度等于或者高于设定的温度值，而且由于有流量调节水泵调节流量可以使出水温度不会过高。通过本控制方法控制上述净饮机可以使出水温度更加准确，控制方法本身简单有利于系统的稳定运行。

作为进一步改进的结构形式，上述的冷凝盒置于纯水箱外部，冷凝盒通过管路与纯水箱密封连通，便于组装和管路连接；或者冷凝盒置于纯水箱内部上方，上述的第一逆止阀与冷凝盒之间的管路穿过纯水箱的箱壁，使结构更加紧凑。

作为进一步改进的结构形式，上述的纯水箱设有进水口，纯水箱的进水口管路连接有净水系统，从而使上述的净饮机具备净水功能，丰富产品的功能，使产品更加高端。

上述的净水系统为反渗透过滤系统，或者为超滤过滤系统，或者为KDF过滤系统，或者为活性炭过滤系统，这些净水系统的净化技术均已比较成熟，可以直接进行模块化组装，降低产品成本。

作为进一步改进的结构形式，上述的纯水箱内设有上限位浮子开关和下限位浮子开关，上限位浮子开关和下限位浮子开关均电路连接至主控板。当下限位浮子开关触发时说明纯水箱里的水量不足，此时应通过主控板控制即热加热装置禁止工作以确保安全。当上限位浮子开关触发时说明纯水箱里的水量已达到最大容量，此时应禁止向纯水箱进水，例如可以通过主控板控制净水系统停止净水，或者在净水系统的出纯水管路上增加进水电磁阀然后通过主控板控制进水电磁阀关闭水路。

作为进一步改进的结构形式，上述的出热水电磁阀为一进两出电磁阀，一进两出电磁阀的第一出口管路连接有出热水口，一进两出电磁阀的第二出口管路连接至咖啡泡制装置且一进两出电磁阀的第二出口同时管路连接有第二逆止阀，第二逆止阀再管路连接气泵，气泵电路连接至主控板。此方案增加了咖啡泡制装置，以进一步满足用户的使用要求，方便用户使用，进一步丰富产品的功能，使产品更加高端。第二逆止阀可以防止热水进入气泵而影响气泵的运行或者损坏气泵。

一种上述的净饮机的控温即热加热系统的控制方法，包括如下步骤：

用户通过温度输入模块输入的温度值为Ts（Ts为25到100之间的数值）或者通过温度输入模块启动咖啡泡制功能，第一温度传感器检测的数值为T1，第二温度传感器检测的数值为T2，流量调节水泵启动的流速为L；

主控板实时采集温度输入模块、上限位浮子开关、下限位浮子开关的信号和T1、T2，当下限位浮子开关触发时即热加热装置停止加热，流量调节水泵停止工作，一进两出电磁阀切换至关闭状态；当上限位浮子开关触发时主控板控制净水系统停止出纯水；

若主控板采集温度输入模块为输入温度值时则进行实时比较T2与n*Ts、T2与Ts的大小，当T2<n*Ts时即热加热装置启动，流量调节水泵不工作，一进两出电磁阀处于关闭状态，其中n=0.8-0.06*(Ts-25)/Ts；当T2≥n*Ts时, 即热加热装置处于工作状态，一进两出电磁阀处于关闭状态，流量调节水泵启动且流量调节水泵的流速L=η*P*60/[(Ts-T1)*C]，其中η为热效率，P为即热加热装置的功率，C为水的比热容；当T2≥Ts时, 即热加热装置处于工作状态，流量调节水泵持续工作，一进两出电磁阀的第一出口打开；

若主控板采集温度输入模块为启动咖啡泡制功能时，主控板读取预设温度值Ty，进行实时比较T2与n*Ty、T2与Ty的大小，当T2<n*Ty时即热加热装置启动，流量调节水泵不工作，一进两出电磁阀处于关闭状态，其中n=0.8-0.06*(Ts-25)/Ts；当T2≥n*Ty时, 即热加热装置处于工作状态，一进两出电磁阀处于关闭状态，流量调节水泵启动且流量调节水泵的流速L=η*P*60/[(Ts-T1)*C]，其中η为热效率，P为即热加热装置的功率，C为水的比热容；当T1≥Ty时, 即热加热装置处于工作状态，流量调节水泵持续工作，一进两出电磁阀的第二出口打开进行咖啡泡制，咖啡泡制完成后，气泵启动。

为防止即热加热装置发生干烧，在上述的净饮机通电后先启动流量调节水泵工作一段时间，使管路中充满水。

当下限位浮子开关触发时说明纯水箱里的水量不足，此时应通过主控板控制即热加热装置禁止工作以确保安全。当上限位浮子开关触发时说明纯水箱里的水量已达到最大容量，此时应禁止向纯水箱进水，例如可以通过主控板控制净水系统停止出纯水，或者在净水系统的出纯水管路上增加进水电磁阀然后通过主控板控制进水电磁阀断开水路以停止出纯水。

即热加热装置的加热是需要一段时间的，所以本控制方法是将经过即热加热装置加热后的水的温度与一个略小于输入温度值n*Ts或者与一个略小于预设温度值n*Ty进行比较，当T2≥n*Ts或者T2≥n*Ty时,回路内的水温变化和即热加热装置的运行状态比较稳定，此时才进行流速的调节，降低流量调节水泵的调节范围，使出水温度更加准确，同时还可以节省电能，此时一进两出电磁阀处于关闭状态，加热后的水经过第一逆止阀进入冷凝盒后回流到纯水箱中。当T2≥Ts或者T2≥Ty时, 则打开一进两出电磁阀相应的出口，保证出水温度等于或者高于输入的温度值或者预设温度值，而且由于有流量调节水泵调节流量可以使出水温度不会过高。通过本控制方法控制上述净饮机可以使出水温度更加准确，控制方法本身简单有利于系统的稳定运行。咖啡泡制完成后，启动气泵把咖啡泡制装置内残留的热水彻底吹出，防止残留水汤伤使用者。

本发明与现有技术相比主要具有如下有益效果：可以更加准确的控制出热水的温度，流路结构简单，成本低廉，带有净水和泡制咖啡等装置，丰富了产品的功能，满足用户的多种需求，还可以有效防止即热加热装置温度过高气化干烧，延长即热加热装置的使用寿命。

附图说明

图1为现有的热罐加热式净饮机系统结构示意图。

图2为现有的即热加热式净饮机系统结构示意图。

图3为现有的双加热式净饮机系统结构示意图。

图4为本发明实施例一的系统结构示意图。

图5为本发明实施例一的电路系统结构示意图。

图6为本发明实施例二的系统结构示意图。

图7为本发明实施例二的电路系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

为了更简洁的说明本实施例，附图或说明中某些本领域技术人员公知的、但与本创造的主要内容不相关的零部件会有所省略。另外为便于表述，附图中某些零部件会有省略、放大或缩小，但并不代表实际产品的尺寸或全部结构。

实施例一：

如图4所示，一种净饮机的控温即热加热系统，包括纯水箱1，纯水箱1设有第一出水口11和第二出水口12。

纯水箱1内的水为常温水或者为温度较低的热水，直接放出纯水箱1内的水即可饮用，因此纯水箱1的第一出水口11直接管路连接普通出水嘴21即可。

纯水箱1的第二出水口12管路连接流量调节水泵31的进口，第二出水口12与流量调节水泵31的进口之间的管路上设置有第一温度传感器32，流量调节水泵31的出口管路连接即热加热装置33的入水端，即热加热装置33的出水端管路连接第一管件三通34的第一支口，第一管件三通34的第二支口连接第一逆止阀13，第一逆止阀13再管路连接冷凝盒14，冷凝盒14与纯水箱1连通；第一管件三通34的第三支口管路连接出热水电磁阀35，出热水电磁阀35再管路连接出热水口；即热加热装置33的出水端和第一管件三通34的第一支口之间的管路上设有第二温度传感器36。

本实施例中的冷凝盒14置于纯水箱1外部，冷凝盒14通过管路与纯水箱1密封连通，以便于各部件的组装和管路的连接。

如图5所示，本实施例的净饮机的控温即热加热系统还包括主控板91和触摸屏输入装置92。流量调节水泵31、第一温度传感器32、即热加热装置33、出热水电磁阀35、第二温度传感器36和触摸屏输入装置92均电路连接至主控板91。

本实施例中的流量调节水泵31采用PDM流量调节水泵，这种水泵是不间断调节水的流量，调节稳定，便于实时调节流过即热加热装置33的水流量。

一种上述的净饮机的控温即热加热系统的控制方法，包括如下步骤：

用户通过触摸屏输入装置92输入的温度值为Ts（Ts为25到100之间的数值），第一温度传感器32检测的数值为T1，第二温度传感器36检测的数值为T2，流量调节水泵31的流速为L；

主控板91实时采集Ts、T1、T2，并实时比较T2与n*Ts、T2与Ts的大小，当T2<n*Ts时即热加热装置33启动，流量调节水泵31不工作，出热水电磁阀35处于关闭状态，其中n=0.8-0.06*(Ts-25)/Ts；当T2≥n*Ts时, 即热加热装置33处于工作状态，出热水电磁阀35处于关闭状态，流量调节水泵31启动且流量调节水泵31的流速L=η*P*60/[(Ts-T1)*C]，其中η为热效率，P为即热加热装置33的功率，C为水的比热容；当T2≥Ts时, 即热加热装置33处于工作状态，流量调节水泵31持续工作，出热水电磁阀35打开。

为防止即热加热装置33发生干烧，本实施例的净饮机的控温即热加热系统在通电后先启动流量调节水泵31工作5秒钟，以使管路中充满水，且此时即热加热装置33不工作。

即热加热装置33的加热是需要一段时间的，所以本实施例的控制方法是将经过即热加热装置33加热后的水的温度与一个略小于输入温度值n*Ts进行比较，当T2≥n*Ts时,回路内的水温变化和即热加热装置33的运行状态比较稳定，此时才进行流速的调节，降低流量调节水泵31的调节范围，使出水温度更加准确，同时还可以节省电能，此时出热水电磁阀35处于关闭状态，加热后的水经过第一逆止阀13进入冷凝盒14后回流到纯水箱1中。当T2≥Ts时, 则打开出热水电磁阀35，保证出水温度等于或者高于设定的温度值，而且由于有流量调节水泵31调节流量可以使出水温度不会过高。通过本实施例的控制方法控制本实施例的净饮机可以使出水温度更加准确，控制方法本身简单有利于系统的稳定运行。

本实施例在接热水时通过触摸屏输入装置92输入所需的热水温度，通过第一温度传感器32和第二温度传感器36将检测信号传送给主控板91，主控板91进行比较、计算后来控制流量调节水泵31的流速和出热水电磁阀35的开闭，从而控制出热水的温度。本实施例采用两个温度传感器和流量调节水泵31来实现对出水温度的控制，流路结构简单，成本低廉。

实施例二：

如图6所示，本实施例是在实施例一的基础之上进行改进的。

首先本实施例在纯水箱1上增设进水口15，纯水箱1的进水口15管路连接反渗透过滤式净水系统4，从而使本实施例的净饮机具备净水功能，丰富产品的功能，使产品更加高端。

纯水箱1内设有上限位浮子开关16和下限位浮子开关17。

如图7所示，反渗透过滤式净水系统4、上限位浮子开关16和下限位浮子开关17均电路连接至主控板91。

当下限位浮子开关17触发时说明纯水箱1里的水量不足，此时应通过主控板91控制即热加热装置33禁止工作以确保安全。当上限位浮子开关16触发时说明纯水箱1里的水量已达到最大容量，此时通过主控板91控制反渗透过滤式净水系统4停止净水。

其次本实施例将实施例一中的出热水电磁阀35替换为一进两出电磁阀37，一进两出电磁阀37的第一出口管路连接出热水口，一进两出电磁阀37的第二出口管路连接第二管件三通51的第一支口，第二管件三通51的第二支口管路连接咖啡泡制装置52，第二管件三通51的第三支口管路连接第二逆止阀53，第二逆止阀53再管路连接气泵54，气泵54电路连接至主控板91。此方案增加了咖啡泡制装置52，以进一步满足用户的使用要求，方便用户使用，进一步丰富产品的功能，使产品更加高端。第二逆止阀53可以防止热水进入气泵54而影响气泵54的运行或者损坏气泵54。

再次本实施例用常温出水电磁阀22替换了普通出水嘴21，常温出水电磁阀22再管路连接出常温水口。常温出水电磁阀22电路连接至主控板91。

本实施例的净饮机的控温即热加热系统的控制方法，包括如下步骤：

用户通过触摸屏输入装置92输入的温度值为Ts（Ts为25到100之间的数值）或者通过触摸屏输入装置92启动咖啡泡制功能，第一温度传感器32检测的数值为T1，第二温度传感器36检测的数值为T2，流量调节水泵31的流速为L；

主控板91实时采集触摸屏输入装置92、上限位浮子开关16、下限位浮子开关17的信号和T1、T2，当下限位浮子开关17触发时即热加热装置33停止加热，流量调节水泵31停止工作，一进两出电磁阀37切换至关闭状态；当上限位浮子开关16触发时主控板91控制净水系统4停止出纯水；

若主控板91采集触摸屏输入装置92为输入温度值时则进行实时比较T2与n*Ts、T2与Ts的大小，当T2<n*Ts时即热加热装置33启动，流量调节水泵31不工作，一进两出电磁阀37处于关闭状态，其中n=0.8-0.06*(Ts-25)/Ts；当T2≥n*Ts时, 即热加热装置33处于工作状态，一进两出电磁阀37处于关闭状态，流量调节水泵31启动且流量调节水泵31的流速L=η*P*60/[(Ts-T1)*C]，其中η为热效率，P为即热加热装置33的功率，C为水的比热容；当T2≥Ts时, 即热加热装置33处于工作状态，流量调节水泵31持续工作，一进两出电磁阀37的第一出口打开；

若主控板91采集触摸屏输入装置92为启动咖啡泡制功能时，主控板91读取预设温度值Ty，进行实时比较T2与n*Ty、T2与Ty的大小，当T2<n*Ty时即热加热装置33启动，流量调节水泵31不工作，一进两出电磁阀37处于关闭状态，其中n=0.8-0.06*(Ts-25)/Ts；当T2≥n*Ty时, 即热加热装置33处于工作状态，一进两出电磁阀37处于关闭状态，流量调节水泵31启动且流量调节水泵31的流速L=η*P*60/[(Ts-T1)*C]，其中η为热效率，P为即热加热装置33的功率，C为水的比热容；当T2≥Ty时, 即热加热装置33处于工作状态，流量调节水泵31持续工作，一进两出电磁阀37的第二出口打开进行咖啡泡制，咖啡泡制完成后，气泵54启动。

为防止即热加热装置33发生干烧，本实施例的净饮机的控温即热加热系统在通电后先启动流量调节水泵31工作5秒钟，以使管路中充满水，且此时即热加热装置33不工作。

当下限位浮子开关17触发时说明纯水箱1里的水量不足，此时应通过主控板91控制即热加热装置33禁止工作以确保安全。当上限位浮子开关16触发时说明纯水箱1里的水量已达到最大容量，此时通过主控板91控制反渗透过滤式净水系统4停止净水。

即热加热装置33的加热是需要一段时间的，所以本实施例的控制方法是将经过即热加热装置33加热后的水的温度与一个略小于输入温度值n*Ts或者与一个略小于预设温度值n*Ty进行比较，当T2≥n*Ts或者T2≥n*Ty时,回路内的水温变化和即热加热装置33的运行状态比较稳定，此时才进行流速的调节，降低流量调节水泵31的调节范围，使出水温度更加准确，同时还可以节省电能，此时一进两出电磁阀37处于关闭状态，加热后的水经过第一逆止阀13进入冷凝盒14后回流到纯水箱1中。当T2≥Ts或者T2≥Ty时, 则打开一进两出电磁阀37相应的出口，保证出水温度等于或者高于输入的温度值或者预设温度值，而且由于有流量调节水泵31调节流量可以使出水温度不会过高。通过本实施例的控制方法控制本实施例的净饮机可以使出水温度更加准确，控制方法本身简单有利于系统的稳定运行。咖啡泡制完成后，启动气泵54可以把咖啡泡制装置52内残留的热水彻底吹出，防止残留水汤伤使用者。

以上仅为本发明的两个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用本发明构思对本发明做出的非实质性修改，均落入本发明的保护范围之内。