[发明专利]快速冷却开水机

说明书

本发明属于加热及制冷技术领域，是一种冷开水快速生成设备。本文所述的“开水”，指的是将水加热到国家规定的饮用水加热温度标准后所得到的水。

当前，我国自来水还不能达到直接饮用的卫生标准，公共场合只有比较昂贵的矿泉水、太空水或蒸馏水出售；人们习惯饮用开水，但开水必须冷却后才可饮用，因此，在公众场合饮用开水并不方便。市场上现有的冷(温)热开水机虽具有将热开水变成冷开水或温开水的功能，但它们或采用静态的不充分换热方式冷却，或以压缩制冷的原理制冷，要么换热效率不高，要么结构复杂制冷缓慢，因此无法快速提供大量冷开水，而且二者在节能性方面都有待提高。

本发明的目的是：

使用全自动的快速冷却开水机，只要接上自来水，便可连续不断地向人们提供廉价而卫生的开水和冷开水。开水冷却速度快，且大大节省能源，并可减少对环境的热影响。

本发明的技术方案是：

如图(1)所示，本发明的主要部件有：1.加热容器。2.逆流式热交换器(或逆向流动的多级热交换器组)。3.冷开水桶(内置式或外置式均可)。4.控制装置。根据需要还可加上附加装置(过滤、磁化装置，制冷机)及其他附件。

如图(1)所示，在加热容器(1)内用如热器(H)将自来水加热烧开。采用逆流式热交换器(2)以自来水为冷源将烧开的开水冷却，同时自来水被预热，进入加热容器(1)被继续加热烧开。开水流出时在热交换器(2)内又被随后流入的自来水冷却。这个过程连续而稳定地进行下去，自来水就源源不断地被预热，烧开，再被冷却成冷开水。加热容器也备有直接出水龙头(4)以提供热开水。

加热容器以加热器为热源，内有水位检测及出水口温度检测装置。加热量的通断，水流的通断皆可控制。检测控制装置可以确保从加热容器流出的水必须是达到了国家规定温度的卫生饮用水。

采用逆流式热交换器，是本发明的关键。

如图(2)所示，逆流式热交换器的结构一般为套管式，由二根管子组成，一根管子套在另一根管子外面。冷水和开水分别从逆向流经内管和两根管子之间的空间。内管由铜、铝等导热性能良好的材料制成，外管外加隔热层，以减少热损失。由于管子很长，可以盘成螺旋形、螺线管形或别的形状。

逆流式热交换器的另一种形式是连体式，如图(3)所示，制造时将两根管子直接制成一体成为连体管。连体管内部包含两组管腔，供冷水和开水分别从逆向流动换热，由铜、铝等导热性能良好的材料制成。外面也须加上隔热保温层。

热交换器管子的长度要综合考虑换热、热损失及管子的纵向传热等因素。优秀的内部换热性，良好的管外隔热层，合适的长度，可以使逆流式热交换器在稳定流动状态时有良好的换热效果和较高的换热效率。如果采用其他形式的热交换器，则其排列方案应采用多级热交换器组串流的方式。

为了保证逆流式热交换器的换热效果和效率，必须设法使水流在热交换器内以适当的流速比较稳定地流动，并维持一段较长的时间。在设备的工作条件不要求长时间连续生产冷开水的情况下，通过为热交换器营造一个比较稳定的流动状态，期间不出现频繁而长时间的断流，可以避免断流时热交换器的管子纵向传热而造成“被预热的水不热，被冷却的水不冷”的低效状态。为此设置一个容积较大的冷开水桶(3)，并在冷开水桶上特设两个水位差相差较大的水位标记S2及S3，控制装置将工作流程设定在：S2开始工作～S3暂停工作。这就可以保证本发明一旦开始工作流程，便能维持一段较长时间的稳定流动状态，期间不出现频繁而长时间的停顿断流。正是这保证了开水能得到充分冷却，自来水能得到充分预热，使设备的换热效率及换热效果大大提高。

控制装置随时检测加热容器的出水温度(T)，容器内压力(P)。同时检测加热容器的水位参数(S1)及冷开水桶的水位参数(S2，S3)的情况。通过综合分析各参数情况，自动控制加热器(H)的通断和电动水阀(K)的开闭。

以下是各检测点的参数情况：水位：S。

加热容器：满水位检测点S1。

冷开水箱：低水位检测点S2，满水位检测点S3。加热容器出水口温度：T。

温度参数设四个温度控制点：T1，T2，T3，T4；T1＜T2＜T3＜T4。分别为：

T1：闭阀温度。低于此温度时出水阀关闭。

T3：开阀温度。高于此温度时出水阀开启。

T2：加热温度。低于此温度时加热器加热。

T4：断热温度。高于此温度时加热器停止加热。