一种饮水机温度可调附件.pdf

1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410151651.0 (22)申请日 2014.04.15 A47J 31/44(2006.01) A47J 31/46(2006.01) (73)专利权人 肇庆学院 地址 526061 广东省肇庆市端州区肇庆大道 (72)发明人 邓洪超 彭晓君 黄永信 陈烁顺 张建 张贵林 蔡新品 林汝秋 周立义 黄广建 冯家扬 王锡培 胡佳鹏 (74)专利代理机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 代理人 王立文 CN 203861027 U,2014.10.08, 权利要求 1-6. CN 1500432 A,2004.06.02

2、, 全文 . CN 101554292 A,2009.10.14, 全文 . CN 203195456 U,2013.09.18, 全文 . WO 99/15056 A1,1999.04.01, 全文 . (54) 发明名称 一种饮水机温度可调附件 (57) 摘要 本发明属于单片机结合传感器应用技术领 域， 具体涉及一种饮水机温度可调附件 ； 克服现 有技术中温度可调饮水机水温分段掌控的局限问 题， 温度可调饮水机成本高及无法直接在普通饮 水机的基础上进行改善问题 ； 本发明包括步进电 机、 丝杆、 锥形头滑块、 套筒、 滑动槽、 常温水进水 块、 热水进水块和混水螺旋管 ； 所述步进电机、

3、丝 杆、 锥形头滑块、 套筒、 滑动槽均为二个 ； 步进电 机的转轴与丝杆过盈配合， 丝杆与锥形头滑块通 过螺纹连接， 套筒套在锥形头滑块上， 套筒、 锥形 头滑块和丝杆安装在滑动槽内 ； 二个套筒分别与 常温水进水块、 热水进水块固定连接 ； 套筒侧壁 设有开口， 混水螺旋管分别与二个套筒上的开口 相通。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 李宁馨 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书5页 附图13页 CN 103948320 B 2016.06.29 CN 103948320 B 1.一种饮水机温度可调附件， 其特征在于： 包括步进电

4、机(1)、 丝杆(2)、 锥形头滑块(3)、 套筒(4)、 滑动槽(8)、 常温水进水块(5)、 热水进水块(6)和混水螺旋管(7)， 所述步进电机(1)、 丝杆(2)、 锥形头滑块(3)、 套筒(4)、 滑 动槽(8)均为二个； 所述步进电机(1)的转轴与丝杆(2)过盈配合， 丝杆(2)与锥形头滑块(3)通过螺纹连 接， 套筒(4)套在锥形头滑块(3)上， 套筒(4)、 锥形头滑块(3)和丝杆(2)安装在滑动槽(8) 内； 二个套筒(4)分别与常温水进水块(5)、 热水进水块(6)固定连接； 套筒(4)侧壁设有开 口， 混水螺旋管(7)分别与二个套筒(4)上的开口相通； 锥形头滑块(3)一端

5、内部设有内螺纹， 另一端为锥形形状的锥形头； 所述常温水进水块(5)设有一个进水口、 两个出水口， 一个出水口是靠近套筒(4)的常 温水进水块(5)的端面上的锥形孔， 另一个出水口直接与进水口竖直相通； 所述热水进水块 (6)设有一个进水口、 一个出水口， 出水口是靠近套筒(4)的热水进水块(6)的端面上的锥形 孔； 锥形孔与锥形头滑块(3)一端的锥形形状的锥形头相互对应配合； 所述混水螺旋管(7)由弯头管a(14)， 弯头管b(21)、 三通管a(17)、 三通管b(22)和硅胶 管组成； 弯头管a(14)的一端通过套筒(4)上的开口与热水进水块(6)相通， 弯头管a(14)的 另一端与三通

6、管a(17)相通； 弯头管b(21)的一端通过另一个套筒(4)上的开口与常温水进 水块(5)相通， 弯头管b(21)的另一端与三通管a(17)相通； 三通管a(17)将两端汇集的水通 过硅胶管流入三通管b(22)。 2.根据权利要求1所述的一种饮水机温度可调附件， 其特征在于： 所述套筒(4)设有挡水块(20)。 3.根据权利要求1所述的一种饮水机温度可调附件， 其特征在于： 所述混水螺旋管(7)设置有温度传感器(9)。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 103948320 B 2 一种饮水机温度可调附件 技术领域 0001 本发明属于单片机结合传感器应用技术领域， 具体涉及一种饮水机

7、温度可调附 件。 背景技术 0002 普通的饮水机只能制开水和常温水两种， 对于有小孩家庭， 需要40的温水来冲 奶粉， 很多家长需要不断地调配才能得到合适的水温； 对于喜欢咖啡的人， 为了保持咖啡的 醇香， 冲泡咖啡最适当的水温为83； 春夏秋冬， 适合人们喝的水温度是不一样的， 每个人 对于饮用水的水温要求也是不一样的。 0003 温度可调饮水机为人们带来了很多便利， 但是目前很多家庭都拥有普通的饮水 机， 要他们将其更换为价格昂贵的温度可调饮水机是不大可能的。 当前市场上拥有一些温 度可调饮水机， 但存在成本高和水温是分段掌控的功能上的缺陷。 发明内容 0004 本发明解决以下问题： 温

8、度可调饮水机水温分段掌控的局限问题； 温度可调 饮水机成本高问题； 无法直接在普通饮水机的基础上进行改善问题。 0005 本发明的上述目的是通过以下技术方案实现， 结合附图说明如下： 0006 一种饮水机温度可调附件， 包括步进电机1、 丝杆2、 锥形头滑块3、 套筒4、 滑动槽8、 常温水进水块5、 热水进水块6和混水螺旋管7， 所述步进电机1、 丝杆2、 锥形头滑块3、 套筒4、 滑动槽8均为二个； 0007 所述步进电机1的转轴与丝杆2过盈配合， 丝杆2与锥形头滑块3通过螺纹连接， 套 筒4套在锥形头滑块3上， 套筒4、 锥形头滑块3和丝杆2安装在滑动槽8内； 二个套筒4分别与 常温水进

9、水块5、 热水进水块6固定连接； 套筒4侧壁设有开口， 混水螺旋管7分别与二个套筒 4上的开口相通。 0008 锥形头滑块3一端内部设有内螺纹， 另一端为锥形形状的锥形头。 0009 所述常温水进水块5设有一个进水口、 两个出水口， 一个出水口是靠近套筒4的常 温水进水块5的端面上的锥形孔， 另一个出水口直接与进水口竖直相通； 所述热水进水块6 设有一个进水口、 一个出水口， 出水口是靠近套筒4的热水进水块6的端面上的锥形孔； 锥形 孔与锥形头滑块3一端的锥形形状的锥形头相互对应配合。 0010 所述套筒4设有挡水块20。 0011 所述混水螺旋管7由弯头管a14， 弯头管b21、 三通管a1

10、7、 三通管b22和硅胶管组成； 弯头管a14的一端通过套筒4上的开口与热水进水块6相通， 弯头管a14的另一端与三通管 a17相通； 弯头管b21的一端通过另一个套筒4上的开口与常温水进水块5相通， 弯头管b21的 另一端与三通管a17相通； 三通管a17将两端汇集的水通过硅胶管流入三通管b22。 0012 所述混水螺旋管7设置有温度传感器9。 0013 本发明具有以下效果： 说 明 书 1/5 页 3 CN 103948320 B 3 0014 与现有饮水机技术相比， 有益效果体现在以下方面： 0015 出水温度的精确度可以达到1， 打破了温度可调饮水机水温分段掌控的局 限。 0016 能

11、直接与家庭的普通饮水机对接， 实现出水温度可调的功能， 为人们带来了诸 多方便。 0017 出水采用人工控制出水量， 方便人们的需求。 0018 成本低， 能够在普通家庭中使用。 0019 设有两个出水开关， 能根据需要输出预定温度的水以及直接输出常温水。 附图说明 0020 图1是套筒主视图； 0021 图2是套筒剖视图； 0022 图3是锥形头滑块局部剖视图； 0023 图4是锥形头滑块俯视图； 0024 图5是锥形头滑块左视图； 0025 图6是滑动槽主视图； 0026 图7是滑动槽A-A向半剖视图； 0027 图8是丝杆主视图； 0028 图9是丝杆俯视图； 0029 图10是丝杆B-

12、B向剖视图； 0030 图11是常温水进水块主视图； 0031 图12是常温水进水块俯视图； 0032 图13是常温水进水块C-C向剖视图； 0033 图14是热水进水块主视图； 0034 图15是热水进水块俯视图； 0035 图16是热水进水块D-D向剖视图； 0036 图17是饮水机温度可调附件的传动装配结构俯视图； 0037 图18是饮水机温度可调附件的传动装配结构E-E向剖视图； 0038 图19是饮水机温度可调附件的传动装配结构F-F向剖视图； 0039 图20是饮水机温度可调附件机械装配结构G-G向剖视图； 0040 图21是饮水机温度可调附件机械装配结构俯视图； 0041 图22

13、是饮水机温度可调附件机械装配结构H-H向剖视图； 0042 图23是饮水机温度可调附件机械装配结构J-J向剖视图； 0043 图24是饮水机温度可调附件机械装配结构K-K向剖视图； 0044 图25是饮水机温度可调附件的电路图； 0045 图26是饮水机温度可调附件的总体结构图； 0046 图27是饮水机温度可调附件机械装配结构的总体外形图。 0047 图中： 1.步进电机 2.丝杆 3.锥形头滑块 4.套筒 5.常温水进水块 6.热水 进水块7.混水螺旋管 8.滑动槽 9.温度传感器 10.三分管 11.硅胶管 12.外壳 说 明 书 2/5 页 4 CN 103948320 B 4 13.

14、外壳底座 14.弯头管a 15.外壳后盖 16.饮水机水嘴 17.三通管a 18.电路板 19.螺旋夹紧装置 20.挡水块 21.弯头管b 22.三通管b 23.原饮水机热水进水口 24.原饮水机常温水进水口 25.温度 “+1” 按钮 26.温度 “-1” 按钮 27.混合水出水口开 关 28.常温水出水口开关 29.常温水输入口 30.热水输入口。 具体实施方式 0048 下面结合图所示实例进一步说明本发明的具体内容及使用过程。 0049 动力系统方案： 通过5伏特的开关电源将家用交流电转化成直流电， 进而驱动步进 电机。 0050 传动系统方案： 主要是以丝杆螺纹的传动方式实现， 使圆周

15、运动转化为直线运动。 基于丝杆传动平稳， 传动精度高等特点， 选取作为传动机构。 0051 执行系统方案： 丝杆的旋转运动通过螺纹副带动滑块的前后移动， 带动锥形头动 作， 其进给运动控制了锥形孔出水量大小。 0052 控制系统方案： 系统控制基本原理是预定热水温度为90及常温水温度为25， 作为原饮水机热水温水的基准温度， 经输入设备的输入数据由控制器作出反应， 锥形头滑 块3的进给运动控制了锥形孔出水量大小,分别按比例开启热水和温水锥形阀的阀门， 然后 处理器进入循环判断状态， 由混水螺旋管7处的温度传感器9所测得的数据进行反馈， 不断 判断实时温度与设定温度的差值， 进行比例调节， 使出

16、水温度尽快得到设定值。 形成闭式控 制系统。 0053 误差修正方案： 控制器从温度传感器9得到测量结果， 然后用需求结果减去测量结 果来得到误差。 再用误差来计算出一个对系统的纠正值来作为输入结果， 这样系统就可以 从它的输出结果中消除误差。 采用的是比例调节器， 将被调量与给定值比较， 按偏差的大小 成比例地输出连续信号以控制执行器， 由比例单元P组成， 通过比例系数Kp设定。 0054 技术方案： 在本附件外壳12中， 包括步进电机1、 丝杆2、 锥形头滑块3、 带挡水块套 筒4、 常温水进水块5、 热水进水块6、 混水螺旋管7、 滑动槽8、 温度传感器9； 步进电机1、 丝杆 2、 锥

17、形头滑块3、 带挡水块套筒4、 常温水进水块5、 热水进水块6和滑动槽8构成传动装配结 构。 0055 所述步进电机为附件的运作提供动力； 丝杆以螺纹传动的方式带动滑块的前后移 动； 所述带螺纹的锥形头滑块， 其进给运动控制出水量的大小； 套筒为防止水流的喷溅； 所 述常温水进水块供饮水机常温水通过常温水输入口进入； 热水进水块供饮水机热水通过热 水输入口进入； 所述混水螺旋管是将冷热水快速混合； 滑动槽起到支撑的作用。 0056 所述步进电机1的转轴与丝杆2过盈配合， 步进电机1转动同时带动丝杆2一起转 动； 所述丝杆2与锥形头滑块3通过螺纹连接， 丝杆2的旋转运动通过螺纹副带动锥形头滑块

18、3的前后移动， 其进给运动控制了锥形孔出水量大小， 套筒4套在靠近一端为锥形形状的锥 形头滑块3上， 套筒4、 锥形头滑块3和丝杆2安装在滑动槽8内； 套筒4上设有挡水块20， 防止 水流的喷溅； 套筒4侧壁设有开口， 混水螺旋管7分别与二个套筒4上的开口相通， 使冷热水 能够快速混合。 0057 锥形头滑块3内部设有内螺纹， 套筒4设有挡水块20， 常温水进水块5靠近套筒4的 端面开有锥形孔， 热水进水块6靠近套筒4的端面开有锥形孔， 混水螺旋管7放置有防水的温 说 明 书 3/5 页 5 CN 103948320 B 5 度传感器9， 温度传感器9采用单总线接法， 即有两根电源线接电源以及

19、一根数据线接单片 机的I/O口。 饮水机温度可调附件外壳12面板设置有液晶显示器可以显示出水温度， 显示器 有五根控制总线， 分别为数据线、 时钟线、 复位线、 片选线、 使能线， 与单片机I/O口连接。 附 件外壳12上设置有两个按键， 一个为 “温度+1” 按钮25， 另外一个为 “温度-1” 按钮26， 通过这 两个按钮可以设置用户所需温度。 使用时， 通过螺旋夹紧装置19将饮水机温度可调附件安 装在饮水机上， 使饮水机温度可调附件的常温水输入口29与原饮水机常温水进水口24对 接、 热水输入口30与原饮水机热水进水口23对接， 接通饮水机温度可调附件电源， 电源采用 5伏特开关电源，

20、通过按键输入所需的出水温度， 同时打开饮水机两个出水开关， 然后打开 饮水机温度可调附件的混合水出水口开关27得到预定温度的水或打开饮水机温度可调附 件的常温水出水口开关28得到原饮水机常温水。 使用完后， 切断附件电源， 松开螺旋锁紧装 置19将饮水机温度可调附件从饮水机上取出。 0058 饮水机温度可调附件机械装配结构方面： 参阅图22， 通过螺旋夹紧装置19将饮水 机温度可调附件安装在饮水机上， 常温水进水块5设有一个进水口、 两个出水口， 一个出水 口是锥形孔， 另一个直接与进水口竖直相通， 常温水可直接从此口流出， 通过设置饮水机温 度可调附件的常温水出水口开关28输出常温水。 常温

21、水进水块5的常温水输入口29对应原 饮水机常温水进水口24， 通过硅胶管11连通； 热水进水块6设有一个进水口、 一个出水口， 热 水进水块6的热水输入口30对应原饮水机热水进水口23， 通过硅胶管11连通； 外壳底座13和 外壳后盖15系本附件的外壳部分， 外壳底座13用于放置盛水的杯子， 外壳后盖15通过螺栓 锁紧封装内部各部件。 本附件设置有两个弯头管， 即弯头管a14和弯头管b21， 及两个三通 管， 即三通管a17、 三通管b22， 弯头管a14一端与热水进水块相通， 另一端与三通管a17相通， 弯头管b21一端与常温水进水块相通， 另一端同样与三通管a17相通。 而三通管a17则将

22、两端 汇集的水通过螺旋状的硅胶管流入三通管b22， 三通管b22内设置有温度传感器可进行温度 测量， 并将混合水通过硅胶管流向饮水机水嘴16， 也即混合水出水口开关27处， 输出混合 水。 其中弯头管a、 弯头管b、 三通管a、 三通管b及硅胶管共同组成混合螺旋管部件； 当机构工 作时， 由单片机全反馈控制步进电机1的转速与转向， 通过丝杆螺纹传动使锥形头滑块3能 够前后移动， 锥形头滑块3一端内部设有内螺纹， 另一端为锥形头， 与锥形头相对应的是常 温水进水块5上的锥形孔和热水进水块6上的锥形孔， 当锥形头前后移动时， 锥形孔出水量 也随之改变， 进而能够控制冷热水口的流量大小。 套筒4套在

23、靠近一端为锥形形状的锥形头 滑块3上， 套筒4、 锥形头滑块3和丝杆2安装在滑动槽8内； 滑动槽8起到支撑的作用。 带挡水 块20的套筒4主要是起到导流以及防止飞溅的作用， 套筒4侧壁设有开口， 通过三分管10与 混水螺旋管7连通， 混水螺旋管7分别通过三分管与二个套筒4上的开口相通， 使冷热水能够 快速混合。 0059 另外混水螺旋管7绕成螺旋形状主要是能够将冷热水快速混合。 常温水进水块5与 热水进水块6的主要区别在于： 常温水进水块5设有两个出水口， 既能导向锥形孔进入混水 螺旋管7输出预定温度的水， 又能直接导向常温水出水口开关28输出常温水。 0060 电子技术方面： 预定热水温度为

24、90及常温水温度为25， 经输入设备的输入数 据由控制器作出反应， 再由输出设备输出结果。 在混水螺旋管7处的温度传感器9所测得的 数据进行反馈， 形成闭式控制系统。 误差修正： 控制器从温度传感器9得到测量结果， 然后用 需求结果减去测量结果来得到误差。 再用误差来计算出一个对系统的纠正值来作为输入结 说 明 书 4/5 页 6 CN 103948320 B 6 果， 这样系统就可以从它的输出结果中消除误差。 系统采用的是比例调节器， 由比例单元P 组成， 通过参数Kp的设定。 0061 例如： 需要温度为60的水。 0062 实施方式： 首先将附件通过螺旋夹紧装置夹紧在饮水机上， 接上电源

25、 （电源采用5 伏特开关电源） ， 附件预定热水温度为90及常温水温度为25， 作为原饮水机热水温水的 基准温度， 经输入面板温度按键输入所需温度60， 由控制器作出反应， 锥形头滑块3的进 给运动控制了锥形孔出水量大小， 分别按比例开启热水和温水锥形阀的阀门， 然后处理器 进入循环判断状态， 由混水螺旋管7处的温度传感器9所测得的数据进行反馈， 不断判断实 时温度与设定温度的差值， 进行比例调节， 使出水温度尽快得到设定值。 使用完后， 切断附 件电源。 说 明 书 5/5 页 7 CN 103948320 B 7 图1 图2 图3 图4 图5 说 明 书 附 图 1/13 页 8 CN 1

26、03948320 B 8 图6 图7 说 明 书 附 图 2/13 页 9 CN 103948320 B 9 图8 图9 图10 图11 图12 说 明 书 附 图 3/13 页 10 CN 103948320 B 10 图13 图14 图15 图16 说 明 书 附 图 4/13 页 11 CN 103948320 B 11 图17 图18 说 明 书 附 图 5/13 页 12 CN 103948320 B 12 图19 说 明 书 附 图 6/13 页 13 CN 103948320 B 13 图20 说 明 书 附 图 7/13 页 14 CN 103948320 B 14 图21 说 明 书 附 图 8/13 页 15 CN 103948320 B 15 图22 说 明 书 附 图 9/13 页 16 CN 103948320 B 16 图23 图24 说 明 书 附 图 10/13 页 17 CN 103948320 B 17 图25 说 明 书 附 图 11/13 页 18 CN 103948320 B 18 图26 说 明 书 附 图 12/13 页 19 CN 103948320 B 19 图27 说 明 书 附 图 13/13 页 20 CN 103948320 B 20