CN110236395A - 一种出水温度自适应型饮水机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种出水温度自适应型饮水机，包括热罐、换热器和出水阀，所述换热器的常温水进口连通常温饮用水水源，其升温水出口通过热罐进水管连通所述热罐内的底部或者下部，其高温水入口通过热罐出水管连通所述热罐内的顶部或者上部，其降温水出口通过饮水机出水管连通所述出水阀；所述饮水机还设有回流管，所述回流管的一端连通所述出水阀的进口，另一端连通所述热罐内的底部或者下部，所述回流管上设有回流控制阀，所述回流控制阀在所述出水阀开启时关闭，在所述出水阀关闭时开启。与现有技术比较本发明能够使饮水机出水温度总是维持在满意的温度范围内。
Description
技术领域
本发明涉及饮水设备领域，具体涉及一种出水温度自适应型饮水机。
背景技术
公共场合使用的饮水机，特别是那种先将常温水加热到90℃以上的高温再通过换热器降温后从出水龙头流出的是约40℃凉开水的饮水机,如图1所示，即为现有的饮水机的结构示意图，其包括热罐5、换热器11和出水阀10，换热器11的常温水进口连通常温饮用水水源，其升温水出口通过热罐进水管连通热罐5内的底部，其高温水入口通过热罐出水管9连通热罐5内顶部，其降温水出口通过饮水机出水管连通出水阀10。饮水机运行后，用户从出水阀10取水时，常温饮用水就从换热器11的常温水进口经换热器11内部升温后流向换热器11的升温水出口，再从热罐5的底部流入热罐5，将热罐5内上部的高温水从热罐5的顶部挤出，挤出的高温水再从换热器11的高温水进口流入换热器11，经换热11内部降温后从换热器11的降温水出口流出，最后从出水阀10流出的是约40℃的凉开水。这种饮水机在寒冷的冬天使用时，当较长时间无人取水后，再次取水时的前几杯出水，因为换热器11和换热器11至出水阀10的管路及其内部的水可能已经降低到室温，而室温可能只有3～5℃，这时用户取到的水的温度就可能是3～5℃。在寒冷的冬天，饮水机向用户提供这样冷的饮用水，显然是设备功能的不足。
这种饮水机，如果对换热器和出水管增设保温层，则虽然对上述问题会有一定的缓解，但是，仍然不能彻底解决问题。也就是说，如果用户取水的间隔时间足够长，还是会出现上述问题的。而且总是存在取水间隔时间越长问题越严重，环境温度越低问题越严重，因为出水阀(龙头)口持续散热会导致水温降低的问题是不能通过保温措施来解决的。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为实现上述目的，本发明提出一种出水温度自适应型饮水机，包括热罐、换热器和出水阀，所述换热器的常温水进口连通常温饮用水水源，其升温水出口通过热罐进水管连通所述热罐内的底部或者下部，其高温水入口通过热罐出水管连通所述热罐内的顶部或者上部，其降温水出口通过饮水机出水管连通所述出水阀；所述饮水机还设有回流管，所述回流管的一端连通所述出水阀的进口，另一端连通所述热罐内的底部或者下部，所述回流管上设有回流控制阀，所述回流控制阀在所述出水阀开启时关闭，在所述出水阀关闭时开启。
较佳的，所述回流控制阀为电磁阀。
较佳的，所述回流控制阀为重力式单向阀，所述重力式单向阀竖直安装在所述回流管上，允许水流向下流动，不允许水流向上流动。
较佳的，所述回流管上还设有节流阀。
较佳的，所述回流管为波纹管。
较佳的，所述热罐的内部或者外壁设有电热原件，所述热罐上设有能够测量所述热罐内部水温的温度探头。
较佳的，所述电热原件是电热管。
较佳的，所述饮水机还设有连通所述热罐内底部的排水阀，所述出水阀的数量为1～6个。
较佳的，所述饮水机还设有泄压阀和/或安全阀，所述泄压阀和/或安全阀的进口可以直接连通所述热罐内顶部，也可以通过管路连通所述热罐内顶部，其出口放空或者通过下水管连通下水道。
较佳的，所述回流管的外壁和/或所述换热器的外壁设有保温层。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明的出水温度自适应型饮水机，通过在出水阀的进口与热罐底部的进水口之间设置回流管，以及在回流管上设置回流控制阀，利用传热学中的自然对流原理，使饮水机出水温度总是维持在满意的温度范围内，即使用户取水时间间隔很长，再次取水时饮水机出水温度下降幅度很小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术的饮水机的结构示意图；
图2为本发明一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图；
图3为本发明饮水机出水阀出水时的水流向示意图；
图4为本发明饮水机自然循环时的水流向示意图；
图5为本发明又一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图；
图6为本发明又一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图2所示，为本发明一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图，本饮水机包括：热罐5、换热器11、出水阀10和回流管13。热罐5的外壁设有电热元件4，热罐5上设有能够测量热罐内部水温的温度探头3。换热器11的常温水进口连通常温饮用水水源，其升温水出口通过热罐进水管20连通热罐5内的底部或下部，其高温水入口通过热罐出水管9连通热罐5内顶部或上部，其降温水出口通过饮水机出水管21连通出水阀10，出水阀10的安装位置高于热罐5。回流管13的一端连通出水阀10的进口，另一端连通热罐5内底部或者下部，回流管13上设有在回流控制阀14，该回流控制阀14在出水阀10开启时关闭，在出水阀10关闭时开启。优选的，回流控制阀14是开启时无水流阻力或者水流阻力很小的阀门，本实施例中，回流控制阀14是电磁阀，该电磁阀在出水阀10开启时关闭，在出水阀10关闭时开启。
饮水机运行时，用户开启出水阀10取水，常温饮用水就从换热器11的常温水进口经换热器11内部升温后流向换热器11的升温水出口，流经热罐进水管20，再从热罐5的底部或者下部流入热罐5，将热罐5内上部的高温水从热罐5的上部或者顶部挤出，挤出的高温水流经热罐出水管9，再从换热器11的高温水进口流入换热器11经换热器11内部降温后从换热器的降温水出口流出，流经饮水机出水管21，最后从出水阀10流出的是约40℃的凉开水，这时回流管13上的回流控制阀14处于关闭状态，从换热器11的升温水出口流出的升温水不可能经回流管13流向出水阀10，只能从热罐5的底部或者下部流入热罐5，故回流管13的存在不影响饮水机正常出水，如图3所示。
如果第一位用户取水后暂时没有第二位用户来取水，在这段时间内，回流控制阀14一直处于开启状态，即回流管13水流畅通，则随着时间的流逝，换热器11和换热器的饮水机出水管21及其内部的水的温度就会逐渐降低，随着水温的降低，水的密度就会增大。当出水阀10进水管路中的水的密度ρ1大于热罐5内部的水的密度ρ2时，即密度差△ρ＝ρ1-ρ2>0，如果这时回流管13水路畅通，则出水阀10进水管路中的水就有经回流管13流向热罐5的底部或者下部的趋势。密度差△ρ越大，水流的动力就越大，这种水流动趋势会导致出水阀10进水管内的压力出现下降的趋势，从而引起热罐5内上部的热水向着换热器高温水进口经换热器11内部流向换热器的降温水出口，流经饮水机的出水管21后流向出水阀10，再经回流管13流回热罐5，这样就形成了完整的自然对流循环，如图4所示。通过这种自然对流循环，就会使出水阀10出的水保持在适宜的温度范围内，经过长时间未取水后，再次取水时，出水阀10流出的水温度不至于太低，让饮用人不适。
实施例二
如图5所示，为本发明又一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图。本实施例与实施例一不同之处在于，该实施例的饮水机的热罐5、热罐出水管9、热罐进水管20和饮水机出水管21的外壁设有保温层17，优选的，回流管13的外壁和/或换热器的外壁也设有保温层17。
实施例三
如图6所示，为本发明又一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图。为本发明又一种出水温度自适应型饮水机的结构示意图。本实施例与实施例一不同之处在于，本实施例的换热器11的常温水进口通过换热器常温水进水管15连通常温饮用水水源，换热器常温水进水管15上设置有进水阀16。本实施例的饮水机还设有泄压阀7和/或安全阀8，泄压阀7和/或安全阀8的进口通过管路连通热罐5内部，优选的，连通热罐5内顶部，其出口放空或者通过下水管连通下水道。本实施例的电热元件4设置在热罐5的内部，优先的，该电热元件4为电热管，出水阀的数量为4个，优选的，出水阀的数量还可以是1个或者2个或者3个或者5个或者6个。本实施例的饮水机还设有排水阀1，排水阀1连通热罐5内底部。本实施例的饮水机的回流控制阀14是重力式单向阀，该重力式单向阀竖直安装在回流管13上，具有允许水流向下流动而且水流阻力很小，不允许水流向上流动的特性,即：当水流有向上流动趋势时该重力式单向阀关闭，当水流有向下流动趋势时该重力式单向阀开启。
重力式单向阀的这种特性满足：在出水阀10开启时，从换热器11的升温水出口流出的升温水,虽然因水压较高具有经过回流管13直接流向出水阀10的趋势，但是由于重力式单向阀不允许水流从下向上流动，即重力式单向阀此时处于关闭状态，该水流只能从热罐5的底部或者下部流入热罐5,再经换热器11流向出水阀10；在出水阀10关闭时，出水阀10进水管中的水和热罐5中的水因为存在温度差而出现密度差，密度差促使水流形成对流循环趋势，对流循环的水流在回流管13中的流向是从出水阀10进水管从上往下经重力式单向阀流向热罐5内下部或者底部的，因而此时该重力式单向阀是开启的，不影响对流循环。
本实施例的饮水机还设有调温阀12，该调温阀12设置在换热器11的连通高温水入口与降温水出口的管道上。
本实施例的饮水机的回流管13上还设有节流阀18。这样设置的好处是，通过调整节流阀18的节流参数来控制回流管13的水流阻力进而控制回水流量，从而确保当用户长时间内不取水，再次取水时，使出水阀10的出水温度的下降幅度控制在可接受的范围之内，最终使管内水温控制在合适的范围内。除了设置节流阀，还可以通过改变回流管13内部水流道的横截面积，例如改变管道直径，也可以通过改变回流管内部水流道的界面形状，例如采用波纹管，改变波高波距就可以改变水流阻力。
为了更好的说明本申请采用回流管的饮水机对稳定出水阀出水温度比现有饮水机的效果好，实验测试对比结果如下：
热罐容积为35L，加热功率为4.5Kw，热罐内水温度控制在92～95℃，换热器的换热面积为0.4m2，出水阀数量为4个，设有回流管时，回流管上设有回流控制阀和节流阀，在环境温度为25℃，进水温度为23℃，出水开启4个出水阀，流量均为0.9L/min时，测得出水阀正常出水温度为40℃，间断2小时不取水，再次取水时，测得出水阀第一杯出水温度为37℃。取消回流管时，重新进行上述试验，测得出水阀正常出水温度为40℃，间断2小时不取水，再次取水时，测得出水阀第一杯出水温度为27℃。这说明，不设回流管的传统方案，出水阀长时间不取水，再次取水时的第一杯水的温度会接近环境温度，而增设回流管的改进方案对稳定饮水机出水阀出水温度效果显著。
实施例四
本实施例与实施例三不同之处在于，该实施例的饮水机的热罐5、热罐出水管9、热罐进水管20和饮水机出水管21的外壁设有保温层17，优选的，回流管13的外壁和/或换热器的外壁也设有保温层17。
本发明的出水温度自适应型饮水机，通过设置回流管，并通过对回流管的水流阻力或回水流量通过适当方法进行调整后，则在饮水机正常运行时，只要饮水机的热罐保持电源接通，启动热罐的恒温控制功能，饮水机的出水温度总是能够维持在满意的范围内，即该饮水机的出水水温接近恒温，即使用户取水时间间隔长度为任意值，或者环境温度很低，饮水机的出水温度变化也能在满意的范围内。
本发明饮水机之所以具有这种对环境温度和取水时间间隔的长短有自适应调节的能力，是因为环境温度越低，出水阀进水管的散热就越快，内部的水产生自然对流的动力就越大，即循环流量就越大，热罐向着出水阀进水管补充的热水就越多，只要热罐内部的水保持基本恒温，出水阀进水管内部的水温也基本上保持恒定；如果环境温度较高(例如接近40℃)，出水阀进水管的散热就越慢，内部的水产生自然对流的动力就越小，循环流量也就越小，热罐向着出水阀进水管补充的热水就越少，只要热罐内部的水保持基本恒温，出水阀进水管内部的水温同样能够保持基本恒定。同理，用户取水时间间隔越长，出水阀进水管的散热量就越多，管内的水温就越低，内部的水产生自然对流的动力就越大，即循环流量就越大，热罐向着出水阀进水管补充的热水就越多，只要热罐内部的水保持基本恒温，出水阀进水管内部的水温也基本上保持恒定；如果用户取水时间间隔很短，显然，出水温度下降的幅度也很少，甚至出水温度几乎不变。
本发明的出水温度自适应型饮水机利用了传热学中的自然对流原理，只增加了回流管及其管路中的控制阀、节流阀，没有增加温度检测和为循环流动提供水流动力的水泵，也没有另外增加电气控制(采用重力式单向阀的方案)，所需零件少，***简单，所以制造成本低而且可靠性高，易于推广应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种出水温度自适应型饮水机，包括热罐、换热器和出水阀，所述换热器的常温水进口连通常温饮用水水源，其升温水出口通过热罐进水管连通所述热罐内的底部或者下部，其高温水入口通过热罐出水管连通所述热罐内的顶部或者上部，其降温水出口通过饮水机出水管连通所述出水阀；其特征在于，所述饮水机还设有回流管，所述回流管的一端连通所述出水阀的进口，另一端连通所述热罐内的底部或者下部，所述回流管上设有回流控制阀，所述回流控制阀在所述出水阀开启时关闭，在所述出水阀关闭时开启。
2.根据权利要求1所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述回流控制阀为电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述回流控制阀为重力式单向阀，所述重力式单向阀竖直安装在所述回流管上，允许水流向下流动，不允许水流向上流动。
4.根据权利要求1所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述回流管上还设有节流阀。
5.根据权利要求1所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述回流管为波纹管。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述热罐的内部或者外壁设有电热原件，所述热罐上设有能够测量所述热罐内部水温的温度探头。
7.根据权利要求6所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述电热原件是电热管。
8.根据权利要求6所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，其还设有连通所述热罐内底部的排水阀，所述出水阀的数量为1～6个。
9.根据权利要求6所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，其还设有泄压阀和/或安全阀，所述泄压阀和/或安全阀的进口连通所述热罐内顶部，其出口放空或者通过下水管连通下水道。
10.根据权利要求1所述的一种出水温度自适应型饮水机，其特征在于，所述回流管的外壁和/或所述换热器的外壁设有保温层。
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