沸騰飲水機出水溫度和流量控制裝置及其準確控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沸騰飲水機，特別是涉及一種可以準確控制沸騰飲水機出水溫度及流量的方法。
【背景技術】
[0002]目前飲水機的種類及功能有很多種，采用純凈水、獨立包裝的桶裝水和瓶裝水、自來水做為水源，加熱狀態有沸騰水、非沸騰的設定溫度水。不同的純凈水、獨立包裝的桶裝水和瓶裝水的衛生等級大不相同，不保證飲用水的衛生要求。就加熱狀態來講非沸騰的設定溫度水不能滿足飲用水衛生標準，加熱成沸騰水為好，但是需要冷卻到所需要的溫度后才能飲用，很不方便。200910100164.0既開式全開水飲水機、201320153143.7 一種水膽式飲水機公布了把水加熱成沸騰水然后換熱成溫開水的飲水機，但是在設計結構和控制方式上都存在許多問題，流量控制方面一般采用用水栗向加熱器供水用流量計測量流量，水栗和流量計本身的溫差就已經約10-15%，所以流量精度無法提高，還有是采用定時方式控制流量就更加不正確了，在控制水溫方面換熱器效率比較低，一邊換熱一邊出水，溫度很難控制的準確，存在著輸出的水量和水溫不準確、機型大、換熱器速度慢效率低、成本高的缺點。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術的上述缺陷，本發明提供一種可以控制沸騰飲水機出水溫度及流量的裝置和準確控制方法。
[0004]本發明所采用的技術方案是:沸騰飲水機出水溫度和流量控制裝置，其特征包括:
一供水轉換器，包括凈水器水和桶裝水，以及供水管線和供水開關；
一恒流沸騰加熱器，包括控制水位的浮子室、電加熱器和連接浮子室與電加熱室上下端的連接水管，以及連接浮子室的水位控制和進水溫度傳感器，連接電加熱器的電加熱功率控制器；
一冷卻循環換熱器，包括風冷循環換熱器或水冷循環換熱器和水溫傳感器，以及連接所述恒流沸騰加熱器的進水管道和開關閥門；
一單片機主控制器，包括中央處理器和分別連接供水轉換器、恒流沸騰加熱器和冷卻循環換熱器的信號輸入和控制信號輸出端接口。
[0005]飲水機出水溫度和流量控制裝置的準確控制方法，其特征包括以下步驟:
1)、單片機主控制器根據浮子室的水位高度和進水溫度控制供水開關的入水量；
2)、單片機主控制器根據進水溫度傳感器所檢測溫度控制電熱功率控制器動態補償誤差，再控制加熱功率，使電加熱器產出恒流沸騰水，設定加熱時間決定一杯水的流量；
3)、單片機主控制器控制一杯沸騰水定量注入冷卻循環熱換器，并進行循環換熱，至調水溫度傳感器檢測到的溫度與設定溫度相同時，打開供水開關放出一杯定量定溫的飲用水。
[0006]所述浮子室內設有浮子，浮子上面連接有硅膠堵片與浮子室進水閥的控制孔相對應匹配，浮子室下面裝有磁鐵與浮子室外壁設置的磁感應開關相對應。
[0007]所述電加熱器的電熱膜電極與電熱功率控制器連接，電熱膜上端邊沿處設加熱水位線，加熱水位線上5_處設置高水位線，電加熱器下進水口內設有進水溫度傳感器，進水口通過電加熱器進水管與所述浮子室下部相連通，電加熱器上部設有開水蒸汽分離腔，開水蒸汽分離腔上部通過水位平衡換氣管與所述浮子室上部相連通，下部中間設出水溫度傳感器。
[0008]所述開水蒸汽分離腔上端還設有蒸汽出口，和與所述冷卻循環換熱器換氣接口相連接的換汽接口，下端設有沸騰水出口和冷卻循環換熱器三通閥相連接。
[0009]所述冷卻循環換熱器由N片散熱片組成N+1條冷卻水通道，冷卻循環換熱器上部分別設開水入口、開水循環入口和換熱氣接口，換熱器下端設有調溫水連接口、調溫水傳感器和調溫水栗。
[0010]所述供水管線包括凈水機進水管連接水路轉換閥4一A 口，桶裝水連接座經水栗連接水路轉換閥4一B 口，主控制器的PBl端與水栗開關連接控制水栗的開或關，主控制器的PBO端與轉換開關連接控制轉換閥在4一A 口或4一B 口之間轉換。
[0011]所述主控制器的PA2端與沸騰加熱器的進水溫度傳感器相連接檢測到的溫度數據經CPU運算處理，由PB3端輸出信號用于控制電熱功率控制器以補償由于電源電壓波動或電熱器老化造成的功率偏差，經修正后再控制電加熱器加熱功率，在出水溫度傳感器檢測到水溫達到90°C時定時器才開始計算加熱時間，使電熱加熱器輸出一杯定量的沸騰開水。
[0012]所述主控制器的PA3端與調水溫度傳感器相連接，檢測一杯沸騰水注入冷卻循環換熱器進行循環換熱，直至檢測出的溫度數據與所設置的溫度相同時，主控制器的PB6輸出控制信號打開調溫水電磁閥，放出一杯準確溫度的溫開水。
[0013]所述主控制器的PB5端輸出控制信號控制溫水輸出水栗輸出一路返回循環換熱器上端的開水循環入口形成換熱循環回路。
[0014]本發明采用單片機控制飲水機的供水轉換器、恒流沸騰加熱器、冷卻循環換熱器協調一致工作，使飲水機的供水煮沸和冷卻循環步驟準確快速運行，能在I?2分鐘快速準確供應一杯既沸騰又恒溫的飲水，本發明結構簡單、成本低，使用安全可靠，適合家庭日常使用，特別是夜晚用于給幼兒沖泡奶粉時達到節省時間，節約能耗的效果。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明整體結構模塊示意圖。
[0016]圖2為浮子室低水位狀態示意圖。
[0017]圖3為浮子室水位達到電加熱器接通狀態浮子位置示意圖。
[0018]圖4為采用水冷換熱系統時的冷卻循環換熱系統示意圖。
[0019]圖5為直接輸出沸騰水狀態的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發明組成結構和工作過程作進一步說明。
[0021]參看圖1所示，供水轉換器包括凈水機和桶裝水供水轉換，使用凈水機做為水源時，水從凈水機進水管11輸入再連接到水路轉換閥4一A 口。使用桶裝水做為水源時，桶裝水連接座2出水口 21經水栗22、水栗開關23，再接入水源電磁閥6，水源電磁閥6的輸出口連接浮子室進水閥701，主控制器10的端口 PBO與轉換閥4連接，PBl與水栗開關23連接控制水栗21，PB2與水源電磁閥6連接，主控制器10控制水源電磁閥6工作控制水流量。
[0022]參看圖1、2、3所示，恒流沸騰加熱器7包括浮子室702和電加熱室712，進水閥701連接浮子室702，浮子室702內設有浮子704，浮子704的上面連接有硅膠堵片721，與浮子室進水閥的控制孔703對應匹配設置，浮子704的下面裝有磁鐵705與浮子室外壁設置的磁感應開關706對應。電加熱器712的電熱膜電極與電熱功率控制器720連接，電加熱器712的電熱膜上端邊沿處設加熱水位線707，再向上5mm處設置高水位線708，電加熱器712下部進水口通過加熱器進水管710與浮子室下部連通，電加熱器712下部進水口內設有進水溫度傳感器711，電加熱器712的上部設有開水蒸汽分離腔715，開水蒸汽分離腔715上部一側通過水位平衡換氣管709與浮子室702上部連通，上部另一側設有換氣接口 717與換熱器換氣接口 86連接，上端還設有蒸汽出口 718，下部中間設有出水溫度傳感器719 (其傳感器探頭插入到加熱水位線707以下)、下部一側設有沸騰水出口 716與沸騰水轉換三通閥722-C 口連接，沸騰水轉換三通閥722-B 口與開水入口 84連接，沸騰水轉換三通閥722-A口與調溫開水出口 91連通，電加熱器712內設有內部填充體713，使電加熱器712內的水加熱通道714變薄以加快升溫速度，主控制器10的端口 PAO連接出水溫度傳感器719，PAl連接磁感應開關706，PA2連接進水溫度傳感器711，PB3連接電熱功率控制器720控制電加熱器712工作，PB4連接沸騰水轉換三通閥722，工作程序由主控制器10根據設定控制。
[0023]如圖1所示，冷卻循環換熱器8中由N片散熱片82的相鄰片之間組成N+1條冷卻水通道81制作成的一個循環換熱體，每個片的上端口全部連通并設置有開水入口 84、開水循環入口 85、換熱器換氣接口 86，N+1開水通道81每個片的下端口全部連通，并設置有調溫水連接口 88內還設有調溫水溫度傳感器87，N+1開水通道81內的總容水量要大于最大杯量的容水量，每杯水量為300?500ml，根據使用需要設定輸入主控制器PB5與調溫水水栗89連接，水栗89分兩路輸出，一路返回換熱器開水通道上端的開水循環入口 85連通形成開水換熱循環回路，另一路連接調溫水電磁閥9，調溫水電磁閥9的出口連接調溫開水出口 91。采用風冷換熱時，冷卻介質通道口的一端設有調速風機83。
[0024]如圖4所不，米用水冷換熱時，開水換熱循環回路不變，把散熱片82換成熱水管安裝在冷水換熱箱801內，熱水從開水入口 84導入熱水管內，從調溫水連接口 88流出。冷水換熱箱801的下面設有冷卻水進口 802，冷水換熱箱801的上面設有冷卻水出口 803，另設有冷卻蓄水盒805存放冷卻水，冷卻蓄水盒805的下面設有冷卻水吸水口 806連接冷卻水栗804再與冷卻水進口 802連接，冷卻蓄水盒805的上面設有冷卻水回水口 807與冷卻水出口 803連接，形成水冷回路。
[0025]主控制器10接口 PA4連接調速風機83或者冷卻水栗804，PA3連接調溫水溫度傳感器87，PB5連接水栗89，P