CN106037492A - 一种水电联动装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电联动装置及其方法，装置包括加热腔与储水箱，加热腔与储水箱通过通水管连通，加热腔内由上至下设有内杯和电热管，内杯设有一伸出加热腔的出水口且内杯顶部开口；储水箱的进水口与进水管连接，储水箱设有三个伸入储水箱内的水位探针，其中1号探针的长度大于2号探针的长度，2号探针的长度大于3号探针的长度；储水箱的水位与加热腔的水位齐平。本发明的益效果是：通过蒸汽热能回收利用，减少了能耗；沸水沸腾升高水位进入内杯作为饮用水，提高了饮水卫生；及时监控装置各个部件的安全，并对相关问题作出警报提醒；智能控制进水、加热及保温，有定时开关机功能，更加便捷；快速地提高制热效果，减少能量损耗。

Description

一种水电联动装置及其方法

技术领域

本发明属于饮水机领域，具体涉及一种饮水机水电联动装置及其方法。

背景技术

现有技术中，饮水机中将冷水加热或者烧开都需要用到加热装置及加热腔，几乎所有的储水式、即开式等电饮水机的加热都是在加热腔内加入水，然后将电热管直接放置于水中并通电，加热后的热水直接流出加热腔到专门的热水储存室供给人们饮用，电热管长期置于水中为其加热，从而引发其发热体，这种加热腔内直接加热的方式容易积结水垢、降低热效率,电热管等元件长期加热可能会对饮用开水造成二次污染，饮水欠卫生、性能不稳定等缺陷。

另外使用过程中，传统沸腾式饮水机为直流加热箱加热水储存箱双重加热，冷水流入直流加热箱，热水储存箱水未满时，直流加热箱无法控制冷水水位，冷水不断注入加热箱，经过加热箱无数次沸腾。“沸水”和冷水向上顶借助水蒸汽把水溢流到热水储存箱，这样注入热水储存箱的水达不到开水的温度，一般在70-80度左右，再借用热水储存箱里的加热管继续加热饮用水的温度，这样产生二次重复烧水，产生“千沸水”或“锅煮水”。该过程中，饮水机通过强电打开或者关闭相应操作，即使烧开了，后期保温饮水机也是处于一个强电等待状态，整个过程比较耗电，不利于能源节约。现有的饮水机加热腔内水位监控都是依靠探针设置在加热腔内，大都设置2根，一根用于检测最高水位，一根用于检测最低水位，饮水机反复加热容易引起探针损坏，结垢也容易造成水位失灵，影响使用寿命，而且因设置在热水中其制作材料和使用成本都会比较高。

公告号为CN 202525934 U的中国专利公开了一种零压力水电联动节能饮水机，包括过滤器、加热器和交换器，所述过滤器和加热器都设有进水口和出水口，交换器设有冷水进口、冷水出口、热水进口和温水出口，过滤器进水口外接水源，过滤器出水口连接交换器冷水进口，交换器冷水出口连接加热器进水口，加热器出水口一分为二，分别连接热水龙头和交换器热水进口，交换器温水出水连接温水龙头，所述加热器出水口处设有泄压阀；通过加热器进水口处设有安全阀，在热水龙头和温水龙头上设有水电联动阀来实现一个当水龙头出现故障而出水不止时，可以自动关闭止水，以此来实现提高安全和节约了水资源的目的。该专利检测功能结构单一，安全保障及故障检测都比较单一。而公告号为CN 204071748U的中国专利公开的水电联动节能饮水机，虽然改进了水龙头的结构类型，但对整个水电联动的方法及装置并未有很大提升，都依靠水电联动阀来实现水龙头的关闭，并不存在多种故障提示及检测功能，使用过程中存在其他安全问题，后期如有故障其维护检测都需要逐一检测，因此急需一种更加方便、检测提示功能更加齐全的饮水机。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前电热管直接设于饮用水中加热导致不卫生、饮水机运行过程中各个环节的检测报警功能不齐全、饮水机耗电量高等问题，提供一种水电联动方法及其装置。

一种水电联动装置，包括加热腔与储水箱，所述加热腔与储水箱通过通水管连通，所述加热腔内由上至下设有内杯和电热管，所述内杯设有一伸出加热腔的出水口且内杯顶部开口，所述加热腔顶部设有一个伸入内杯的7号水位探针；所述储水箱的进水口与进水管连接，所述储水箱设有1号、2号、3号三个伸入储水箱内的水位探针，其中1号探针的长度大于2号探针的长度，2号探针的长度大于3号探针的长度；所述储水箱的水位与加热腔的水位齐平。

内杯顶部开口设计，主要用于加热腔内被电热管加热的水沸腾后升高水位从顶部开口溢入内杯的一个通道。储水箱的水位与加热腔的水位齐平且储水箱的最高水位低于内杯上沿的位置，该设置是为了保证储水箱内的多根水位探针可以准确探测加热腔内水位情况，也为了保证加热腔内水体沸腾时沸腾的热水水位升高溢入内杯，进而从出水口流出供人们饮用。本方案通过检查储水箱内水位即可确定加热腔内的水位情况，提高了水位探针的使用寿命，而且对水位探针的类型及本身的制作材料要求相对较低；内杯设置在加热腔内部(而不像传统的加热后的饮用水单独外置为一个热水储水室内)，是通过冷水被加热后沸腾水位升高及蒸汽上行原理，热水溢入内杯，使得内杯的饮用热水更加安全卫生，而且停止加热后的一定时间内，加热腔内的热水能对内杯进行一个余热保温作用，使得内杯的水能保持一定温度而不是马上冷却，电热管设于内杯下部更加安全实用，7号探针用于确定内杯中有水。

进一步，所述加热腔的顶部设有一蒸汽管，所述蒸汽管与储水箱的进水口连通。蒸汽热能回收利于能源节约，减少热能损耗提高能源利用率。蒸汽热能回收利用，热能被储水箱内冷水吸收。

进一步，与通水管连接的加热腔进水口位于加热腔下部的侧壁上。水流从加热腔下部进入，杂质等会沉积在加热腔底部，因此该部分杂质不会进入内杯，进水口设于加热腔下部且位于内杯下面能避免元件可能老化或在水体中生锈腐蚀等带来的二次污染。

进一步，所述水电联动装置还包括主控板、显示屏、操作面板，所述主控板与加热腔、储水箱、显示屏、操作面板电连接，所述1号探针、2号探针、3号探针、7号探针分别与主控板连接。

进一步，所述进水管的进水口设有一进水阀，所述进水阀与主控板连接。主控板可以控制整个装置的冷水是否进水。

进一步，所述加热腔内位于电热管与内杯之间设有一温度探头，所述温度探头与主控板连接。便于装置检测加热腔内水体的温度高低。加热腔下部温度达到一定温度，根据热气上行原理，加热腔上部温度也一定达到该温度。

进一步，电热管、保护电路模块、继电器依次连接，所述继电器、保护电路模块分别与主控板连接。

进一步，所述加热腔下部设有温控器，所述温控器连接继电器、主控板，变压器与继电器、主控板连接。

进一步，所述饮水机的水电联动装置还包括设于饮水机内的报警模块、通讯模块、远程监控终端，所述通讯模块、报警模块、远程监控终端与主控板连接，所述远程监控终端将报警信息发送给远程监控服务器。

一种采用上述水电联动装置的饮水机的水电联动方法，包括以下步骤：

步骤一，开机自检，饮水机开机后上电自检，通过则进入步骤二；如自检未通过，则自动锁机并警报；

步骤二，进水，储水箱与加热腔连通，储水箱进水，当储水箱1号探针检测到储水箱水位信号时持续进水，进行步骤三；如一定时间段T1秒后未检测到信号，则自动锁机并警报；

步骤三，加热，当储水箱内2号探针检测到水位信号时，对加热腔启动加热程序，进行步骤四；如一定时间段T2秒后未检测到信号，则自动锁机并警报；

步骤四，关闭水阀，当储水箱内3号探针检测到水位信号时，停止进水，进行步骤五；如一定时间段T3秒后未检测到信号，则自动锁机并警报；

步骤五，停止加热及监控，当加热腔内7号探针未检测到水位信号时，继续加热并启动高温监控；7号探针检测到水位信号时，停止加热并启动低温监控；

其中，T1、T2、T3为正数，是预先设定等待时间的数值。

本方法采用强电弱电结合的方式，当饮水机在正常的强电加热保温过程中存在相应问题，通过弱电做信号传输及警示提醒，并自动采取相应动作，结束强电状态，节省电能损耗和避免饮水机损坏。

进一步，所述高温监控为监测加热腔内温度，当温度大过预设高温保护点GW时，关闭加热，GW为正数；当温度小于预设值GW时，继续加热,进入步骤四、步骤五进行循环；当温度小于预设高温保护点GW值K1度时，进入正常保温程序，GW、K1为正数；若连续超过N次(N为大于0的自然数)预设高温保护点GW，则自动锁机并报警。该步骤中，如高温保护点GW值设为102℃，当温度102℃，K1设为3℃，即温度降低3℃，当前热水温度为99℃(热水当前的实际温度即GW值减去K1)时，恢复进入正常的保温程序。

进一步，所述低温监控为监测加热腔内温度，当温度小于预设低温保护点DW时，开启正常保温程序；如温度大于预设低温保护点DW，则进入高温监控。

进一步，所述饮水机的水电联动装置还包括设于饮水机内的通讯模块、远程监控终端，所述报警模块、远程监控终端与主控板连接，所述远程监控终端将报警信息发送给远程监控服务器。这样厂家或者服务商可以在远程监控操作每个饮水机的故障，针对报警控制重启或做相应的维修准备。

进一步，所述饮水机的水电联动方法还包括定时步骤，所述定时步骤为饮水机加热或者保温过程中任意时刻进行的一个步骤，启动定时开关，当时间到达预设值后饮水机自动进入正常程序的进水、加热或保温步骤。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、采用本装置及方法，通过蒸汽热能回收利用，非常有效快速地提高制热效果，减少了能耗，提高社会的整体经济效益；

2、依靠沸水沸腾升高水位进入内杯再流出作为饮用水，极大提高了饮水卫生；

3、能及时监控装置各个部件的安全，并对相关问题作出警报提醒；

4、能有效智能控制进水、加热及保温，具有定时开关机功能，更加便捷性及人性化。

附图说明

图1是饮水机的水电联动装置的结构示意图；

图2是饮水机的水电联动装置的控制图；

图3是饮水机的水电联动方法流程示意图；

图4是饮水机的水电联动方法的高低温监视流程图；

图5是显示屏的界面示意图。

图中，1加热腔，2储水箱，3电热管，4进水管，5水阀，6通水管，7溢水口，8出水口，9主控板，10储水箱上部的进水口，11加热腔进水口，12一号水位探针，13二号水位探针，14三号水位探针，15七号水位探针，16温度探头，17显示屏，18操作面板，19内杯，20蒸汽回收管，21保护电路模块，22继电器，23温控器，24变压器，25水位线。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明，使得技术方案更加清楚明白。

如图1-2所示，水电联动装置，加热腔与储水箱的安装的高低位置预先设置好，加热腔垂直设置，电热管3从底部伸入加热腔1内，储水箱的安装高度设在加热腔中上部位置，如图中的水位线25(该位置要保证进水后加热腔水位与储水箱内的水位齐平，也就是两者内部的水位位于同一水平线上)。储水腔内的水位低于内杯顶部，大部分内杯置于冷水中，确保最后水加热沸腾后水位顶部的热水及部分水蒸汽能溢入水杯中。加热腔水位与储水箱内的水位齐平，且储水箱的最高水位低于内杯上沿的位置。

水阀5设于进水管4进口处控制起着开关控制进水，进水管与储水箱上部的进水口10连接，储水箱2与加热腔下部侧壁上的加热腔进水口11通过通水管6连通，加热腔内设有一内杯19，内杯设于加热腔上部且有一出水口8伸出加热腔的侧壁。加热腔1的顶部与储水箱上部的进水口通过蒸汽回收管20连通用来回收蒸汽热能。

加热腔顶部设有一伸入内杯的四号水位探针15，内杯19与电热管之间的位置设有温度探头16。储水腔上设有3个探针，依次为一号水位探针12、二号水位探针13、三号水位探针14，而且长度为一号水位探针12的长度大于二号水位探针13的长度大与三号水位探针14的长度，该设置是为了实现不同的功能的检测目的。所述储水箱底部设有一个溢水口7。所述加热腔内最高水位优选为低于内杯上沿1-1.5厘米，该距离利用热水沸腾水位升高溢入内杯。

加热腔与储水箱高度位置固定设置，确保加热腔内水位与储水箱内水位位于同一水平线上，该设置是为了使用1号探针、2号探针、3号探针探测到储水箱内水位，就可以确定检测加热腔内水位是否有水、是否要开始加热、防止加热腔内干烧(而没有热水进入内杯)功能，7号探针采集信号用于检测内杯中是否有水，便于主控板监测是否要采取下一步动作。

主控板上设有CPU(中央处理器)结构，主控板选用一双面的PCB线路板，在线路板上安装常用的SMD表贴器件、小功率阻容类等及安装各种引脚与各个元件(如电热管等)进行连接，小功率阻容类优先选用1206封装。保护电路模块采用可控硅板(三相可控硅触发板)。主控板也可以采用单片机，单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断***、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机***，在工业控制领域广泛应用。

所述饮水机的水电联动装置还包括设于饮水机内的通讯模块、远程监控终端，所述报警模块、远程监控终端与主控板连接，所述远程监控终端将报警信息发送给远程监控服务器。这样厂家或者服务商可以在远程监控操作每个饮水机的故障，针对报警控制重启或做相应的维修准备。

如图3-5所示，一种饮水机的水电联动方法，主要通过主控板来控制，通过显示屏上的对应错误代码警示或者对应提示灯亮来提示用户，显示屏17(显示板)显示对应信息及信号提示，操作面板操作输入相关设置的数据等。图中N代表否，Y代表是。

一种饮水机的水电联动方法，包括，步骤一，开机自检，打开饮水机开关，饮水机启动进行上电自检；如自检通过，则进入下一步；如未通过，显示屏上的“报警”指示灯亮，主控板自动控制饮水机停机；(开机自检为检测饮水机各个元件所在的电路是否连通等)

步骤二，进水，当储水箱内水位未触及到1号探针时，显示屏上报警“缺水”，显示屏上的故障码显示为E5，主控板开启进水管上的水阀开始进水，同时“进水”灯点亮；冷水经进水管从储水箱上部的箱体进水口流通进入储水箱，然后从储水箱底部的箱体出水口流出，通过设于加热腔下部的侧壁上的腔体进水口进入加热腔；当水位到达达到1号探针，则停止报警，继续进水；如300秒时间过后水位未触及到1号探针，故障码显示为E3，锁机；

步骤三，启动加热，当储水箱内水位未触及到2号探针，继续进水，直至水位达到2#探针，对应的“水位2”指示灯亮，主控板控制启动加热，“加热”指示灯点亮；当300秒时间过后水位未触及到2号探针，故障码显示为E3，锁机；

步骤四，当储水箱内水位未触及3号探针时，水阀保持开启，直至水位达到3号探针，显示屏上“水位3”指示灯点亮，主控板关闭水阀；若进水时间超300s，水位仍未触及3号探针，则停止正在进行的加热、保温及进水，并故障码显示E3，并锁定，需切断电源后方可恢复；

步骤五，加热及蒸汽回收，加热腔内设于加热腔下部电热管通电后对腔体内的冷水进行加热，水加热后沸腾飞溅进入加热腔上部的内杯，当内杯的水位触及到七号探针15，停止加热程序；加热后产生的蒸汽上行，部分进入内杯，部分从加热腔顶部进入蒸汽回收管然后进入储水腔中；饮用热水能从内杯伸出加热腔的热水出口流出；

步骤六，当内杯水温度低于预设的目标温度(如-1℃)，保温，设于加热腔内且位于内杯与电热管之间的温度探头检测温度信号，主控板启动保温，直至水温达到预设的目标温度；当内杯水的温度高于设定的高温保护点，则停止加热，点亮“高温保护”指示灯；待水温冷却至高温保护点-3℃以下，恢复正常程序；若累计超过5次(该次数可以预设)高温保护，则锁定机器，停止工作，并显示“E2”故障码，直至关闭电源，再次通电自检正常后，锁定解除。

上述方案中预设的一个时间值T1、T2和T3采用300S(根据使用需求预设的值)。

上述饮水机的水电联动方法过程中的水位信号、温度信号的传递到主控板后，延时一个设定值时间(如可以为0.3秒)后进行确认，主控板再做出相应报警显示或动作，可以避免突发干扰引致误动作。

本方案的主要发明点在于步骤5中3号探针的设置，3号探针的设置是为了确保加热腔内水体加热时水位足够高，沸腾时的升高的水位使得热水能溢入内杯，避免因水位不够产生的加热腔内热水干烧而没有可饮用的热水从内杯流出的情况。

进一步，所述饮水机的水电联动方法还包括定时步骤，所述定时步骤为定时开启或者关闭饮水机，当定时开关关闭时，不执行加热、保温、进水动作，显示屏显示当前时间；定时开关开启时，在控制面板输入定时等待的时间，操作面板显示定时开机(或关机)的时间，显示屏上“开机”(或“关机”)指示灯亮，显示屏下方的4位数字闪烁并可调节，当时间到后主控板启动，进入下一步动作即正常程序的进行进水、加热、保温动作。

高温保护点的设定范围为95℃～105℃，常用选值为102℃。

如图4所示为高低温监视流程，是在饮水机电源开关打开后使用过程中全程开启的一个监控监测。主要通过温控器及主控板相互配合来实现。

以下为饮水机的水电联动方法中的故障代码：

E1：表示温度探头开路或温度低于-1℃。

E2：表示温度探头温度高于高温保护点，反复超过5次，或持续短路时间过长，***锁定；温度高于高温保护点1度或温度探头短路。

E3：进水时间过长，从2号水位到3号水位的时间超300s，***锁定。

E4：进水时间过长，从1号水位到2号位时间超30s，***不锁定，仅作警报。时间超300s，显示E3，***锁定。

E5：水位过低(未触及1#探针)或无水，时间超300s，显示E3，***锁定。

E6：水位探针顺序出错，***锁定。

E7：温度探头一直处于低温点以下150秒，***锁定。

E8：继电器由于故障或老化黏住，***锁定。

如图5所示为饮水机水电联动过程中，显示屏的各自提示灯及警告代码显示。

本具实施方式部分中，图中所示时间(如300秒、30秒、150秒等)、所示温度、报错次数等可以都根据使用者的使用需求来设置。

以上为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员根据本发明的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水电联动装置，包括加热腔与储水箱，所述加热腔与储水箱通过通水管连通，所述加热腔内由上至下设有内杯和电热管，所述内杯设有一伸出加热腔的出水口且内杯顶部开口，所述加热腔顶部设有一个伸入内杯的7号水位探针；所述储水箱的进水口与进水管连接，所述储水箱设有1号、2号、3号三个伸入储水箱内的水位探针，其中1号探针的长度大于2号探针的长度，2号探针的长度大于3号探针的长度；所述储水箱的水位与加热腔的水位齐平。

2.根据权利要求1所述的饮水机的水电联动装置，其特征在于，所述加热腔的顶部设有一蒸汽管，所述蒸汽管与储水箱的进水口连通。

3.根据权利要求1所述的饮水机的水电联动装置，其特征在于，与通水管连接的加热腔进水口设于加热腔下部的侧壁。

4.根据权利要求1所述的饮水机的水电联动装置，其特征在于，所述水电联动装置还包括主控板、显示屏、操作面板，所述主控板与加热腔、储水箱、显示屏、操作面板电连接，所述加热腔顶部设有一个伸入内杯的4号探针，所述1号探针、2号探针、3号探针、7号探针、温度探头分别与主控板连接。

5.根据权利要求1所述的饮水机的水电联动装置，其特征在于，所述加热腔内位于电热管与内杯之间设有一温度探头，所述温度探头与主控板连接。

6.根据权利要求1所述的饮水机的水电联动装置，其特征在于，电热管、保护电路模块、继电器依次连接，所述继电器、保护电路模块分别与主控板连接。

7.根据权利要求1所述的饮水机的水电联动装置，其特征在于，所述饮水机的水电联动装置还包括设于饮水机内的报警模块、通讯模块、远程监控终端，所述通讯模块、报警模块、远程监控终端与主控板连接，所述远程监控终端将报警信息发送给远程监控服务器。

8.一种采用如权利要求1-7所述的水电联动装置的水电联动方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一，饮水机开机后上电自检，通过则进入步骤二；如自检未通过，则自动锁机并警报；

步骤二，储水箱进水，当储水箱1号探针检测到储水箱水位信号时持续进水，进行步骤三；如一定时间段T1秒后未检测到信号，则自动锁机并警报；

步骤三，当储水箱内2号探针检测到水位信号时，对加热腔启动加热程序，进行步骤四；如一定时间段T2秒后未检测到信号，则自动锁机并警报；

步骤四，当储水箱内3号探针检测到水位信号时，关闭水阀停止进水，进行步骤五；如一定时间段T3秒后未检测到信号，则自动锁机并警报；

步骤五，当加热腔内4号探针未检测到水位信号时，继续加热并启动高温监控；4号探针检测到水位信号时，停止加热并启动低温监控；

其中，T1、T2、T3为正数，是预先设定等待时间的数值。

9.根据权利要求7所述的水电联动装置的水电联动方法，其特征在于，所述高温监控为监测加热腔内温度，当温度大过预设高温保护点GW时，关闭加热，GW为正数；当温度小于预设值GW时，继续加热,进入步骤四、步骤五进行循环；当温度降低到小于预设高温保护点GW且降低的度数为K1度时，进入正常保温程序，GW、K1为正数；若连续超过N次预设高温保护点GW，则自动锁机并报警，N为大于0的自然数；所述低温监控为监测加热腔内温度，当温度小于预设低温保护点DW时，开启正常保温程序；如温度大于预设低温保护点DW，则进入高温监控。

10.根据权利要求7所述的水电联动装置的水电联动方法，其特征在于，所述饮水机的水电联动方法还包括定时步骤，所述定时步骤为饮水机加热或者保温过程中任意时刻进行的一个步骤，启动定时开关，当时间到达预设值后饮水机自动进入正常程序的进水、加热或保温步骤。