CN111156723A - 一种饮用水的即冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种饮用水的即冷系统，包括压缩机，板式换热器，水泵，蓄电池，其中压缩机的制冷剂连通于板式换热器的制冷剂通道，水泵的制冷水路连通于板式换热器的水循环通道，利用板式换热器进行实现即用既得的冷水的制备，相较传统的铜盘制冷的方式极大程度地提高了制冷效率，另该方案解决了板式换热器在意外断电时会出现损坏的技术问题，进而完善了板式换热器在饮水机内的应用。

Description

一种饮用水的即冷系统

技术领域

本发明涉及饮水、饮料领域，特别涉及一种应用于饮水机、饮料机内的即冷系统。

背景技术

水的即热系统被广泛的应用于饮水机、咖啡机、厨房、浴室等众多场景，即热的好处是即用既得，无需保温储存和重复煮沸，其加热的技术简单，将一体积常温水在数秒内加热至沸点主要与加热器件的功率有关，例3000瓦加热元件每分钟可出0.9升98度左右的开水，6000瓦加热元件每分钟可出2升左右的98度左右的开水。

但是水的即冷，目前已知的技术和实际应用的产品中尚未见到相关解决方案，为了满足即用既得的冷水或饮水机、饮料机制备不同温度的饮料或者其他需求，对应的设备内需要配置制冷系统，目前常见的制冷方式是用铜制盘管置于水槽内对水槽内的水进行热交换，以制冷水槽内储备的水，但是由于水的导热性不高，导致置于水槽内的铜制盘管会结冰，长期以往就会极大程度地降低制冷效率。且，特别地对于饮水机而言，部分制备的冷水会被用于配置饮用饮料，现有方案这种通过铜制盘管对水进行制冷的方式可能会在饮用水中带入细菌病菌，从而影响配置饮料的质量和风味。

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，其制冷效率远远高于铜管换热的制冷效率，利用板式换热器进行换热甚至可以直接将常温水变为冷水，实现即冷的效果。然而，利用板式换热器进行换热也存在着重大缺陷：当板式换热器两端的压缩机和水泵意外停止工作时，压缩机和毛细管之间存储高压力的制冷剂，该制冷剂在压缩机意外断电后，制冷剂的压力释放需要较长的时间，且制冷剂在压力释放的过程中会不断地降低板式换热器的制冷剂通道的温度，而板式换热器的水循环管路也停止进行水循环换热，就会导致板式换能器的水循环通道内的水瞬间结冰，水结冰导致体积膨胀，就会导致板式换能器的损坏，且由于制冷系统涉及焊接施工极其的复杂，板式换热器的损坏也会存在维修不便利，维修成本过高的问题。

另外，由于实际需求在应用过程中置于不同的场所使用，甚至会置于无人运营场所使用，意外断电、意外跳闸、误操作、移动的过程中均会以上提到的缺陷的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于饮用水的即冷系统，该即冷系统利用板式换热器进行实现即用既得的冷水的制备，相较传统的铜盘制冷的方式极大程度地提高了制冷效率，另该方案解决了板式换热器在意外断电时会出现损坏的技术问题，进而完善了板式换热器在饮水机内的应用。

为了实现以上任一发明目的，本发明提供一种饮用水的即冷系统，包

括

压缩机，板式换热器，水泵，蓄电池，压缩机的制冷剂通路连通于板式换热器的制冷剂通道，水泵的制冷水路连通于板式换热器的水循环通道。

在一些实施例中，包括控制端，其中蓄电池、控制端、水泵电性连接，其中蓄电池独立设置于控制端或一体设计于控制端，其中蓄电池为充电循环电源、干电池、电容或其组合。

在一些实施例中，包括电性连接蓄电池和水泵的控制端以及连接控制端的供能电源以及输入电源，当压缩机运行时，供能电源、输入电源、控制端的电源输入端至少一个断电或故障时，蓄电池给控制端、水泵至少一个供电。

在一些实施例中，板式换热器具有保温外壳，其保温外壳是真空隔热、中空微泡隔热、包裹隔热材料的至少其中一种。

在一些实施例中，压缩机通过毛细管连接板式换热器，制冷剂通道的入口设有膨胀室，毛细管的末端直接连接膨胀室或通过延长管连通膨胀室的其中至少一种。

在一些实施例中，膨胀室位于板式换热器入口的管路任意位置，膨胀室包括加热热源，加热热源通过电加热、红外加热、电磁加热、热源导热的至少其中一种进行加热。

在一些实施例中，包括缓冲储冷容器，其中缓冲储冷容器的一端连接水泵，另一端连接板式换热器的水循环通道。

在一些实施例中，水泵的入口连接水循环通道，储冷容器连接水循环通道的进水口。

在一些实施例中，水泵的出水管路连接切换阀，至少一切换阀置于水泵和缓冲储冷容器之间，切换阀的另一端连接其他用水口，当采用多个切换阀时，水循环通道的入水水源至少通过1个切换阀用于缓冲储冷容器和常温水水源的切换。

在一些实施例中，其中切换阀由一个以上的通断阀替代或补充。

在一些实施例中，包括水位传感器和温度传感器，其中水位传感器置于缓冲储冷容器内，温度传感器置于缓冲储冷容器内或者连接至缓冲储冷容器的管路上。

在一些实施例中，水循环通道、水泵中的任意位置设置有流量传感器。

在一些实施例中，流量传感器置于水泵的入水口前端管路任意位置。

在一些实施例中，控制端至少包含1个切换器，切换器的触发因素为供能电源的电压、电流是否正常，当不正常时接通蓄电池给水泵供电，其中该切换器是外置的配件，是与其他组件合体的组件，是与控制端整合为一体的本体部件的至少一种。

相较现有技术，本技术方案至少具有以下的技术效果：

1、配备板式换热器的饮用水的即冷系统，相同体积下其换热面积远大于铜管外壁的换热面积，且板式换热器的流道间隙为扁平状，换热水体的间隙也远小于铜管内的直径，因此制冷剂通道、水循环通道交替叠放能够将制冷剂的冷量最大效率的于水进行瞬间的热交换，从而在水循环通道的出水口获得即冷的冷水。

2、配置蓄电池，当压缩机运行时，供能电源、输入电源、控制端的电源输入端至少一个断电或故障时，蓄电池给控制端、水泵至少一个供电，以保证水循环通道内始终处于循环制冷的状态，避免了水循环通道内水因停止流动导致体积膨胀而导致板式换热器的设备损坏。

3、膨胀室位于板式换热器入口的管路任意位置，而且该膨胀室内或外的其中一种实施方式实施有加热装置，膨胀室是一个位于毛细管末端的更大空间，使得从毛细管释出的制冷剂能够高效完全的汽化吸热，加热装置有能够在压缩机停止工作或者即冷系统意外断电后，启动加热装置可阻断膨胀室继续降温，避免因水循环通道内水因停止流动而结冰时膨胀的体积导致板式换热器的损坏。

4、毛细管的末端直接连接膨胀室，减少了毛细管通过更粗的铜管与制冷剂通道的连接，避免更粗的铜管在毛细管末端制冷剂从液化到汽化相变瞬间吸热而引起的管路结霜的问题，减少了铜管材料的浪费、也避免了需要在更粗的铜管需要加装保温材料的不足。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的饮用水的即冷系统的系统框架示意图。

图中：10-板式换热器，11-制冷剂通道，12-水循环通道，20-压缩机，30-膨胀室，40-水泵，50-缓冲储冷容器，60-切换阀，70-控制端，81-蓄电池，82-供能电源，83-输入电源，84-充电电源，85-充电电源接入电源，91-流量传感器，110-散热器，120-干燥器，130-毛细管

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本技术方案提供一种应用于饮用水的即冷系统，该即冷系统利用板式换热器作为换能器，可实现将常温水瞬间转换为冷水的即冷效果，且该即冷系统配置可切换使用的蓄电池，蓄电池的优化配置可保证当即冷系统意外断电时板式换热器依旧可正常运行，避免了板式换热器因内部结冰膨胀导致的损坏。

值得一提的是，不同于其他设备，该即冷系统被应用于饮水机或饮料机内具有特别的意想不到的效果，以下以“饮水机”为例进行说明。一来，由于饮水机经常需要根据场景需求转移应用场景，二来，饮水机大多是通过使用场所的外接电源进行供能，三来，该类饮水机多数为多人共用的分享型设备，或摆放在例如高铁站等公共场合，而这样的特点就使得饮水机在转移过程或者场所停电时均会处于断电的状态，亦或因误操作导致设备断电、插头脱落、接触不良，进而其内的板式换热器非常容易出现结冰膨胀损坏等问题。另外，饮水机内的制冷水是用于饮用的，通过板式换热器内部即冷的方式相对传统的铜盘热交换的方式也更加卫生安全。

该饮用水的即冷系统，包括板式换热器10，制冷剂通道11，水循环通道12，压缩机20，具有加热热源的膨胀室30，水泵40，缓冲储冷容器50，切换阀60，控制端70，蓄电池81，供能电源82，输入电源83，充电电源84，充电电源接入电源85，流量传感器91，散热器110，干燥器120，毛细管130，其中压缩机20的制冷剂通路连通于板式换热器10的制冷剂通道11，水泵40的制冷水路连通于板式换热器10的水循环通道12。

该板式换热器10内的制冷剂通道11包括制冷剂循环的入口端和出口端，水循环通道12包括水的入口端和出口端，其中制冷剂通道11循环有制冷剂，水循环通道12循环有流动水，进而通过制冷剂和流动水最直接地进行热交换实现流动水的即时制冷。

然而压缩机20和水泵40的运作需要外接能源持续供能，在本技术方案中，

控制端70电性连接蓄电池81和水泵40，供能电源82以及输入电源83连接控制端70，进而控制端70控制压缩机的启停以及控制水泵40运行，且控制端70由供能电源82供能，输入电源83为供能电源82供能，以使得即冷系统正常运作。而当压缩机20运行时，供能电源82、输入电源83、控制端70的电源输入端至少一个断电或故障时，蓄电池81给控制端70、水泵40至少一个供电。

即，当出现因误操作导致设备断电、插头脱落、接触不良等断电时，蓄电池81为控制端70供电，此时控制端70继续控制压缩机的启停和/或控制水泵40运行；或者，蓄电池81直接为水泵40供电，以确保可正常水循环或流动。

且在本方案中，蓄电池81可选用充电循环电源，干电池、电容的其中一种，即，可通过充电电源84对蓄电池81进行充电储能。

在本方案中，不仅仅要防止板式换热器10结冰膨胀，同时也需考虑到输送管路的情况，因此在本技术方案中，压缩机20通过毛细管130连接板式换热器10，制冷剂通道11的入口设有膨胀室30，毛细管130的末端直接连接膨胀室30或通过毛细管130的延长管连膨胀室30的其中至少一种。

由于制冷剂从毛细管路末端出来时会发生从液化到汽化的相变，在相变的瞬间会大量吸热，在传统利用铜管连接时，铜管外部容易结霜化霜，容易积水，进而导致即冷系统的损坏。

膨胀室30位于板式换热器10入口的管路任意位置，膨胀室30具有加热热源，其中加热热源通过电加热、红外加热、电磁加热、热源导热的至少其中一种进行加热。

该加热热源至少有以下两个作用：

1.当即冷系统处于正常制冷时，当压缩机20被指令停止制冷时，水泵40也可同时结束运行，此时依靠加热热源加热的热量阻断进入制冷剂入口的冷量。该冷量的产生是由于虽然压缩机20已经停止工作了但是管路内依旧有制冷剂，该制冷剂依旧会释放冷量，此时通过加热热源可避免这部分冷量进入板式换热器内损坏板式换热器。

2.当即冷系统处于意外断电时，加热热源升温板式换热器10的制冷剂入口，阻断冷量进入板式换热器。

另外，在一些实施例中，该即冷系统包括缓冲储冷容器50，其中缓冲储冷容器50的一端连接水泵40，另一端连接板式换热器10的水循环通道12。此时，水泵40连接水循环通道12的任意位置，优选的，水泵40的入口连接水循环通道12；缓冲储冷容器50连接水循环通道12的任意位置，优选的，缓冲储冷容器50连接水循环通道12的进水口。

该缓冲储冷容器50在该即冷系统中至少起到以下的作用：

1.在特殊情况下，水泵40可直接从缓冲储冷容器50内抽取冷水将其输出使用。

2.当其他泵或者水源给缓冲储冷容器50补水时，或者，缓冲储冷容器50内的水温不够低时，该缓冲储冷容器50内半冷的水可经由板式换热器10换热制冷后再储存在该缓冲储冷容器50内，或输出使用。

另外，水泵40的出水管路连接切换阀60，至少一切换阀60置于水泵40和缓冲储冷容器50之间，切换阀60的另一端连接其他用水口，当采用多个切换阀时，水循环通道12的入水水源至少通过1个切换阀或至少2个通断阀用于缓冲储冷容器50和常温水水源的切换。

另外，在一些实施例中，切换阀60由一个以上的通断阀替代或补充，换言之，切换阀60中可包括通断阀及通断阀和切断阀的组合。

为了更好地监控缓冲储冷容器50，该即冷系统包括水位传感器92和温度传感器93，其中水位传感器92置于缓冲储冷容器50内，温度传感器93置于缓冲储冷容器50内或者连接至缓冲储冷容器50的管路上。

另外，水循环通道12、水泵40中的任意位置设置有流量传感器91，优选地，流量传感器91置于水泵40的入水口前端管路任意位置。

控制端70至少包含1个切换器，切换器的触发因素为供能电源82的电压、电流是否正常，当不正常时接通蓄电池81给水泵40供电，其中该切换器是外置的配件，是与其他组件合体的组件，是与控制端70整合为一体的本体部件的至少一种。

具体的，压缩机20压缩制冷剂通过干燥器120过滤杂质和水分，经过毛细管130蓄能加压，毛细管的末端瞬间在膨胀室30汽化吸热，极低的制冷剂气体瞬间流经制冷剂通道11，吸收水循环通道12内流动水的温度后，经过散热器110散发热量，再次被压缩机20压缩并循环制冷。水循环通道12内被降温的流动水，被水泵40泵出供需使用，或经由切换阀60泵入缓冲储冷容器50储存，或循环以制冷更冷的水。当用水温度为一般冷量的水温时，切换阀将水循环通道12的入水水源切换至常温水水源，当缓冲储冷容器50内的水温不足更低温度的用水需求时，水泵40从缓冲储冷容器50通过板式换热器10二次制冷后泵出使用，也可循环的将缓冲储冷容器50通过通过板式换热器10持续制冷，使缓冲储冷容器50内的水实现指定的低温。

本方案中只要压缩机20在运行中或压缩机停机后约2分钟左右，水循环通道12的水温必须是流动的，而当出现意外断电时，即供能电源82、输入电源(83)、控制端70的电源输入功能至少一个断电或故障时，蓄电池81给控制端70、水泵40至少一个供电，此处的逻辑关系可选择如下；

1.控制端70检测或供能电源82、输入电源83、控制端70的电源断电、输入功能异常或电压输入电压低于蓄电池81的电压时，蓄电池81继续给控制端70供电，控制端控制水泵40及切换阀维持水循环通道12的循环流动，直至固定时间或温度传感器93到达指定指令参数时停止运行。

2.控制端70检测或供能电源82、输入电源83、控制端70的电源断电、输入功能异常或电压输入电压低于蓄电池81的电压时，蓄电池81通过切换器60维持水泵40及切换阀60维持水循环通道12的循环流动，直至固定时间或温度传感器93到达指定指令参数时停止运行。

板式换热器10具有保温外壳，其保温外壳是真空隔热、中空微泡隔热、包裹隔热材料的至少其中一种。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种饮用水的即冷系统，包括压缩机(20)，板式换热器(10)，水泵(40)，蓄电池(81)，其特征在于，压缩机(20)的制冷剂通路连通于板式换热器(10)的制冷剂通道(11)，水泵(40)的制冷水路连通于板式换热器(10)的水循环通道(12)。

2.根据权利要求1所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，包括控制端(70)，其中蓄电池(81)、控制端(70)、水泵(40)电性连接，其中蓄电池(81)独立设置于控制端(70)或一体设计于控制端(70)，其中蓄电池(81)为充电循环电源、干电池、电容或其组合。

3.根据权利要求1或2任一所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，包括电性连接蓄电池(81)和水泵(40)的控制端(70)以及连接控制端(70)的供能电源(82)以及输入电源(83)，压缩机(20)运行时，当供能电源(82)、输入电源(83)、控制端(70)的电源输入端至少一个断电或故障时，蓄电池(81)给控制端(70)、水泵(40)至少一个供电。

4.根据权利要求1所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，板式换热器(10)具有保温外壳，其保温外壳是真空隔热、中空微泡隔热、包裹隔热材料的至少其中一种。

5.根据权利要求1所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，压缩机(20)通过毛细管(130)连接板式换热器(10)，制冷剂通道(11)的入口设有膨胀室(30)，毛细管(130)的末端直接连接膨胀室(30)或通过延长管连通膨胀室(30)的其中至少一种。

6.根据权利要求5所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，膨胀室(30)位于板式换热器(10)入口的管路任意位置，膨胀室(30)具有加热热源，其中加热热源通过电加热、红外加热、电磁加热、热源导热的至少其中一种进行加热。

7.根据权利要求1所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，包括缓冲储冷容器(50)，其中缓冲储冷容器(50)的一端连接水泵(40)，另一端连接板式换热器(10)的水循环通道(12)。

8.根据权利要求1或7任一所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，水泵(40)的入口连接水循环通道(12)，储冷容器(50)连接水循环通道(12)的进水口。

9.根据权利要求1所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，水泵(40)的出水管路连接切换阀(60)，至少一切换阀(60)置于水泵(40)和缓冲储冷容器(50)之间，切换阀(60)的另一端连接其他用水口，当采用多个切换阀时，水循环通道(12)的入水水源至少通过1个切换阀用于缓冲储冷容器(50)和常温水水源的切换。

10.根据权利要求9所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，其中切换阀(60)由一个以上的通断阀替代或补充。

11.根据权利要求1所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，包括水位传感器(92)和温度传感器(93)，其中水位传感器(92)连通于缓冲储冷容器(50)内，温度传感器(93)置于缓冲储冷容器(50)内或者连接至缓冲储冷容器(50)的管路上。

12.根据权利要求1，7或9任一所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，水循环通道(12)、水泵(40)中的任意设置有流量传感器(91)。

13.根据权利要求12所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，流量传感器(91)置于水泵(40)的入水口前端管路任意位置。

14.根据权利要求3所述的饮用水的即冷系统，其特征在于，控制端(70)至少包含1个切换器，切换器的触发因素为供能电源(82)的电压、电流是否正常，当不正常时接通蓄电池(81)给水泵(40)供电，其中该切换器是外置的配件，是与其他组件合体的组件，是与控制端(70)整合为一体的本体部件的至少一种。

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