CN114847758A - 一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置与控制方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，包括冷罐，所述冷罐的顶部设有盖板，所述冷罐的下部侧壁外侧设有蒸发器，所述冷罐内设有分水器，所述分水器包括上部分水盘和至少一个下部分水盘，所述盖板、所述上部分水盘、所述下部分水盘、所述冷罐的底壁之间间隔设置，所述下部分水盘具有第一状态、第二状态，所述下部分水盘能够在所述第一状态和所述第二状态之间切换。本发明还提供了所述饮水装置的控制方式。本发明能够调整饮水装置下部冷水的混合速度，延缓底部冷水的升温速度，增大冷水释放能力。

Description

一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置与控制方式

技术领域

本发明涉及制冷饮水机技术领域，尤其涉及一种饮水机内部冷水混合速度可条的饮水装置与控制方式。

背景技术

饮水机是生活中常用的家电设备，制冷水的饮水机满足喝冷饮需求，是饮水机的一个重要类别。这类饮水机的内部有一个冷罐，用于储存已经制取的冷饮水，其温度一般保持在4～6℃。这些冷水通过制冷系统提供冷量而制取。用户取用的冷饮水，来自于这个冷罐中储存的冷水，在冷水释放的过程中，温度高于冷水的常温水与冷罐中冷水混合导致冷水温度上升，减少了冷水储存量。因此，冷罐中需要储存远多于所需释放量的冷水，致使冷罐在待机状态下的能耗升高。

要解决放水过程中因常温水与冷水混合而导致可放出符合温度要求的冷水量大量减少的问题，现有的方法是通过插入挡水板、分水器或其他装置以延缓常温水与冷水的混合速度，减缓冷水因常温水混合而导致的温度上升速度。例如，在一些现有技术中采用挡水板分割水桶中常温水区域与冷罐中冷水区域，以减缓冷罐中冷水与水桶中常温水的混合速度，减缓冷水的温升速度；在另一些现有技术中，采用分水器将水引流至蒸发器内部水通道，通过蒸发器避免常温水直接与冷水结合，并对常温水进行降温。

如图1所示为现有的常规储存式制冷饮水机，其包含一个储存式冷罐，冷罐外侧有一个蒸发器，冷罐腔体内安装有一层分水盘，具体如图1(a)所示。蒸发器的作用是向冷水区域提供冷量，分水盘对于其上下区域的水，起到阻碍混合的作用。如图1(b)所示，饮水机在待机状态下，常温水(温度T_c)在冷罐上部区域；冷饮水(温度T_i，体积V_1,1)在冷罐下部区域，满足T_i<T_set，其中T_set为设定的饮用水温度上限。放水状态下，从出水口排出部分冷饮水(温度T_i)，同样体积的常温水(温度T_c)依靠重力作用流入冷罐内部，此时下部冷饮水温度T_i,2上升(T_c>T_set>T_i,2>T_i)，如图1(c)所示。由于初始冷水温T_i接近T_set，而与常温水温度T_c相差较大，放水过程的进行很快使得剩余的冷水温度T_i,2上升到T_set，从而不再能够放出符合温度要求的冷饮水，如图1(d)所示；此时已经放出的冷水体积V_f,1将明显小于初始的冷水量V_1,1(V_f,1<<V_1,1)。为了增大满足温度要求的冷饮水量，就需要选用容积更大的冷水罐，大大增加初始制取的冷饮水量，这使得饮水机的能耗大幅增加。由于常温水与冷水底部冷水直接混合，致使在放水过程中，冷罐中冷水因与常温水混合而导致水温上升，浪费冷罐中冷水储存量。

因此，本领域的技术人员致力于提供一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置与控制方式，以防止冷罐内部常温水与冷水直接混合，减少冷水储量浪费。

发明内容

有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够调节饮水机内部冷水混合速度的装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，包括冷罐，所述冷罐的顶部设有盖板，所述冷罐的下部侧壁外侧设有蒸发器，所述冷罐内设有分水器，所述分水器包括上部分水盘和至少一个下部分水盘，所述盖板、所述上部分水盘、所述下部分水盘、所述冷罐的底壁之间间隔设置，所述下部分水盘具有第一状态、第二状态，所述下部分水盘能够在所述第一状态和所述第二状态之间切换。

进一步地，所述下部分水盘包括两个半盘，所述下部分水盘的两个半盘通过合页连接。

进一步地，所述分水器还包括贯穿支架，所述上部分水盘和所述合页套设在所述贯穿支架上，所述贯穿支架的一端与所述冷罐的底壁连接。

优选地，所述下部分水盘的两个半盘上分别开有圆孔。

进一步地，所述冷罐的盖板上设有第一电机和第二电机，所述第一电机的输出轴上卷绕有第一钢丝，所述第二电机的输出轴上卷绕有第二钢丝，所述第一钢丝穿过所述下部分水盘第一侧半盘的圆孔并与第一侧半盘连接，所述第二钢丝穿过所述下部分水盘第二侧半盘的圆孔并与第二侧半盘连接。

进一步地，还包括控制器，所述控制器被配置为控制所述第一电机、所述第二电机。

进一步地，所述冷罐内设有感温测点，所述感温测点与所述控制器电连接。

优选地，所述上部分水盘、所述下部分水盘的材质为非金属。

优选地，所述合页的材质为金属，所述合页与所述下部分水盘的两个半盘通过螺栓连接。

本发明还提供了一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置的控制方式，所述控制方式包括：

当所述感温测点测得所述冷罐内部的水温下降时，所述下部分水盘置于所述第二状态；

当所述感温测点测得所述冷罐内部的水温缓慢上升时，所述下部分水盘置于所述第二状态；

当所述感温测点测得所述冷罐内部的水温快速上升时，所述下部分水盘置于所述第一状态。

本发明至少具有如下有益技术效果：

1、本发明提供的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，通过调整分水器的开启和关闭状态，能够调整下部冷水的混合速度，避免冷罐底部冷水与常温水直接混合，延缓冷罐底部冷水的升温速度，增大了冷罐的冷水释放能力。

2、本发明提供的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，通过感温测点监测冷罐底部温度变化，将信号传递给控制器，控制器通过温度的变化趋势与变化速度控制电机进而调节分水器，实现了冷罐中水温混合速度的自动调节。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术的储存式制冷饮水机冷罐结构及工作原理示意图，

其中，图1(a)为冷罐的结构示意图，图1(b)为待机状态下的温度分布示意图，图1(c)为内部水流动示意图，图1(d)为放水后内部水温示意图；

图2是本发明的储存式制冷饮水机冷罐结构及工作原理示意图，

其中，图2(a)为冷罐的结构示意图，图2(b)为待机状态下的温度分布示意图，图2(c)为内部水流动示意图，图2(d)为放水后内部水温示意图；

图3是本发明的储存式制冷饮水机的冷水水温与分水器结构示意图，

其中，图3(a)为冷水水温下降时冷罐内部水温示意图，图3(b)为冷水水温下降时分水器示意图，图3(c)为冷水水温缓慢上升时冷罐内部水温示意图，图3(d)为冷水水温上升时分水器示意图，图3(e)为释放冷水导致水温快速上升时冷罐内部水温示意图，图3(f)为冷水水温快速下降时分水器示意图；

图4是本发明的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置结构示意图；

图5是本发明的分水器及控制装置结构示意图；

图6是本发明的控制逻辑示意图。

图中，1-聪明座，2-盖板，31-第一电机，32-第二电机，41-第一钢丝，42-第二钢丝，5-控制器，6-蒸发器，7-感温测点，8-出水口，9-分水器，91-上层分水盘，92-贯穿支架，93-中层合页，94-中层分水盘，95-下层合页，96-下层分水盘，10-冷罐。

具体实施方式

以下介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明提供了一种饮水机内部冷水混合温度可调的饮水装置，如图4所示，本实施例的饮水装置，主体结构为冷罐10，冷罐10的顶部为盖板2，盖板2的中心处设有聪明座1，聪明座1用于放置桶装水，使用时，桶装水倒放在聪明座1上，使桶装水内的水流入冷罐10的内部。冷罐10的底部设有出水口8，当取用饮水时，水从出水口8流出。冷罐10的侧壁外侧的下部设有蒸发器6，蒸发器6以包裹的方式覆在冷罐10的罐体上，用于对冷罐10内的水的降温和制冷。

本实施例中冷罐10的形状通常为圆柱形，在其它实施例中也可以为方形等形状。冷罐10、出水口8的材质为金属，具体可以为不锈钢；盖板2与聪明座1的材质为非金属，具体可以为塑料。冷罐10与出水口8之间可以为焊接连接，也可以一体成型。盖板2与冷罐10之间通过密封圈嵌套连接，盖板2与聪明座1之间也通过密封圈嵌套连接。蒸发器6与冷罐10之间可以通过涂抹导热胶连接，蒸发器6内充注有一定量的制冷剂。

本发明的饮水装置内设有分水器9，分水器9包括上部分水盘和至少一个下部分水盘，上部分水盘与多个下部分水盘之间均间隔设置。本实施例中，下部分水盘共设置2个，为描述方便，上部分水盘标记为上层分水盘91，下部分水盘标记为中层分水盘94和下层分水盘96。

如图2所示，三层分水盘将冷罐10的内部分为上、中上、中下、下四部分水域，根据温度差异可划分为常温水域、中温水域与冷水水域。对于不同区域的水，三层分水盘起到阻碍混合的作用。如图2(b)所示，饮水机在待机状态下，常温水(温度T_c)在冷罐10的上部区域；冷饮水(温度T_i、体积V_1,1)在冷罐10的中部、下部区域，满足T_i<T_set。放水状态下，从出水口8排出部分冷饮水(温度T_i)，同样体积的常温水(温度T_c)依靠重力作用流入冷罐10内部与中部水域混合；中部水域依靠重力作用流入冷水水域与冷水混合，此时下部冷饮水温度上升至T_i,2(T_c>T_set>T_i,2>T_i)，如图2(c)所示。放水过程的进行很快使得中部冷水温度升高，由于三层分水盘的阻碍，冷罐10下部冷水温升较小。若冷罐10进一步释放冷水，冷水水域温度由T_i,2上升到T_set，从而不再能够放出符合温度要求的冷饮水；此时已经放出的冷水体积V_f,2将大于现有储存式制冷饮水机可以释放的冷水体积V_f,1(V_f,1<V_f,2<V_1,1)，同样冷水制取量的条件下冷水释放量增加。

如图4和图5所示，中层分水盘94由两个半盘组成，两个半盘通过中层合页93连接，通过中层合页93能够实现中层分水盘94的闭合和抬起。下层分水盘96具有与中层分水盘94基本相同的结构，其也由两个半盘组成，两个半盘通过下层合页95连接，使下层分水盘96能够闭合和抬起。由于分水盘受到浮力作用，中层合页93和下层合页95应具有一定的回弹力。

分水器9还包括贯穿支架92，贯穿支架92依次穿过下层合页95、中层合页93，并且一个端部与上层分水盘91连接，贯穿支架92的另一端支承在冷罐10的底部壁面上。贯穿支架92能够使下层合页95、中层合页93、上层分水盘91在冷罐10内的位置固定。

中层合页93和下层合页95的材质为金属，具体可以为不锈钢。分水器9除中层合页93、下层合页95以外的部件的材质为导热系数较低的非金属，具体可以为树脂或塑料。中层合页93与中层分水盘94的半盘、下层合页95与下层分水盘96的半盘之间通过螺栓连接，中层合页93、下层合页95、上层分水盘91与贯穿支架92之间可以为嵌套连接，贯穿支架92与冷罐10之间可以通过嵌套连接。

如图3所示，本发明的分水器9能够置于第一状态和第二状态，当中层分水盘94、下层分水盘96闭合时，分水器9处于第一状态，具体如图3(e)所示；当中层分水盘94、下层分水盘96抬起时，分水器9处于第二状态，具体如图3(c)、图3(a)所示。当位于第一状态和第二状态之间时，为中间状态。

如图4和图5所示，为实现分水器9在第一状态和第二状态之间的切换，在中层分水盘94和下层分水盘96的两个半盘上分别开孔，且中层分水盘94的开孔与下层分水盘96的开孔上下相对。在盖板2上分别设有第一电机31、第二电机32，第一电机31的输出轴上卷绕有第一钢丝41，第二电机32的输出轴上卷绕有第二钢丝42，第一钢丝41的另一个端部穿过中层分水盘94、下层分水盘96同一侧的开孔，第二钢丝42的另一个端部穿过中层分水盘94、下层分水盘96的另一侧的开孔，使第一钢丝41、第二钢丝42与中层分水盘94、下层分水盘96连接。当第一电机31、第二电机32正向或者反向转动时，通过卷绕或释放第一钢丝41、第二钢丝42，实现中层分水盘94、下层分水盘96的两个半盘的抬起和闭合，从而实现中层分水盘94、下层分水盘96在第一状态和第二状态之间的切换。

在中层分水盘94、下层分水盘96抬起和闭合时，为适应第一钢丝41、第二钢丝42的移动，在上层分水盘91、盖板2的相应位置处开有长条形孔。同时，在第一电机31、第二电机32上各自设有动滑轮，第一钢丝41、第二钢丝42分别绕过动滑轮，动滑轮能够随着中层分水盘94、下层分水盘96的开合位置而动，使第一钢丝41、第二钢丝42尽量保持在竖直状态。

在盖板2上还设有控制器5，控制器5同时控制第一电机31、第二电机32，实现第一电机31、第二电机32的同步运动，使中层分水盘94、下层分水盘96的两个半盘同时抬起和闭合。

在冷罐10内靠近底部位置设有感温测点7，感温测点7用于测量下部区域的水温，并将水温信号传递至控制器5，控制器5在对温度进行判断之后，控制第一电机31、第二电机32的运转，从而控制中层分水盘94、下层分水盘96的开合状态，进而控制冷罐10的下层水域与中层水域的混合速度。

本实施例中，测温焊点7与冷罐10的内壁为焊接连接；控制器5与盖板2通过螺栓连接。

分水器9的调节分为待机状态和放水状态。在待机状态下，为实现冷水储量尽可能多，就需要尽可能大的储存体积；当冷罐10底部温度下降时，中层分水盘94、下层分水盘96抬起，如图3(b)所示，冷罐10中上层、中下层与下层三部分水域联通、换热面积增大；冷罐10内部上层储存常温水，中上层、中下层与下层三部分水域储存温度较低的冷水，蒸发器6将冷量传至冷罐10的壁面进而对这三部分水域降温，其温度示意图如图3(a)所示。当冷罐10底部温度缓慢上升时，中层分水盘94、下层分水盘96仍处于抬起状态，如图3(d)所示，其温度示意图如图3(c)所示。在放水状态下，为减缓冷罐10内冷水和常温水的混合速度，当冷罐10内部水温因释放冷水而快速上升时，蒸发器6开启，中层分水盘94、下层分水盘96闭合，如图3(f)所示。冷罐10中上部水域与中下部水域、中下部水域与下部水域的换热面积明显减小。冷罐10的冷水自出水口8流出，中下部水域向下部水域、中上部水域向中下部水域、上部水域向中上部水域依次补水，其示意图如图3(e)所示。

如图6所示，根据冷罐10底部测点温度的不同，本发明有三种控制方式。当冷罐10底部水温T_i缓慢下降，蒸发器6工作时，中层分水盘94、下层分水盘96抬起，即为第二状态，冷罐10中上层、中下层与下层水域联通，增大冷罐10内部冷水储存体积，增大冷罐10蓄冷能力。当冷罐10底部水温T_i缓慢上升，升温速度小于设定速度v_set时，视为冷罐10处于待机状态，这时中层分水盘94、下层分水盘96仍然处于抬起状态。当冷罐10底部水温T_i快速上升，升温速度大于设定速度v_set时，视为冷罐10处于放水状态，冷罐10上部水域常温水与中部、下部冷水混合而导致温度升高；这时中层分水盘94、下层分水盘96闭合，即为第一状态，将冷水区域分割为中部水域与冷水区域，避免冷水区域冷水与常温水直接混合而导致冷水水温快速上升，减少冷水水量损失。

本发明的一个制冷式饮水机的饮水装置的具体实施方式如下。

制冷式饮水机释放冷水的要求为：当蒸发器停机后每隔三分钟放出一杯250mL的冷水，放出第四杯冷水的温度不高于7.2℃。为此，将冷罐10内径设定为147mm、高设定为184mm，材质选用不锈钢。上层分水盘91、中层分水盘94和下层分水盘96设定为直径145mm、厚1mm的圆盘，材质选用塑料。下层分水盘96距冷罐10底面88mm，中层分水盘94距冷罐10底面111mm，上层分水盘91距冷罐10底面137.5mm。蒸发器6为吹胀式蒸发器，其厚度为2mm，通过导热胶粘贴在冷罐10外侧，其高度为55mm，直径为152mm，材质选用导热系数较高、延展性较好的金属，具体为铝；内部预先充注22g的R134a制冷剂。感温测点7直径为6mm，长度为58.5mm，由铠装热电偶改装而成。

假设冷罐10下方出水口8流出冷水后，冷罐10上层区域的混合水与常温水快速流下与下层水域混合。对于现有储存式制冷饮水机，当冷罐10下部水温自T_i升温至T_set停止放水。根据实际测试，待机时，冷罐10下部水温T_i为4℃，常温水水温T_c为20℃，当冷罐10下部水温升至7℃时停止放水。现有储存式制冷饮水机冷罐10下部区域体积V_1,1为2613mL，可以放出冷水543mL。对于本实施例的储存式制冷饮水机，上层分水盘91以下体积V_1,1同样为2613mL，其中，冷罐10下部区域体积V_1,1为1739mL，中下部水域体积399mL，下部水域体积475mL，当冷罐10下部水温自T_i升温至T_set时，冷罐10底部可以释放出的冷水体积为1114mL，放水能力远大于现有的储存式制冷饮水机。

在本发明的其它实施方式中，下部分水盘可以为多层，且下部分水盘并不限于由两个半盘组成，也可以由1/4盘等形式组成，只要能实现抬起和闭合即可。也可以将下部分水盘置于中间状态，根据冷水区域的温升速度，对冷水混合速度进行精细控制。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到。

Claims (10)

1.一种饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，包括冷罐，所述冷罐的顶部设有盖板，所述冷罐的下部侧壁外侧设有蒸发器，其特征在于，所述冷罐内设有分水器，所述分水器包括上部分水盘和至少一个下部分水盘，所述盖板、所述上部分水盘、所述下部分水盘、所述冷罐的底壁之间间隔设置，所述下部分水盘具有第一状态、第二状态，所述下部分水盘能够在所述第一状态和所述第二状态之间切换。

2.如权利要求1所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述下部分水盘包括两个半盘，所述下部分水盘的两个半盘通过合页连接。

3.如权利要求2所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述分水器还包括贯穿支架，所述上部分水盘和所述合页套设在所述贯穿支架上，所述贯穿支架的一端与所述冷罐的底壁连接。

4.如权利要求3所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述下部分水盘的两个半盘上分别开有圆孔。

5.如权利要求4所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述冷罐的盖板上设有第一电机和第二电机，所述第一电机的输出轴上卷绕有第一钢丝，所述第二电机的输出轴上卷绕有第二钢丝，所述第一钢丝穿过所述下部分水盘第一侧半盘的圆孔并与第一侧半盘连接，所述第二钢丝穿过所述下部分水盘第二侧半盘的圆孔并与第二侧半盘连接。

6.如权利要求5所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器被配置为控制所述第一电机、所述第二电机。

7.如权利要求6所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述冷罐内设有感温测点，所述感温测点与所述控制器电连接。

8.如权利要求7所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述上部分水盘、所述下部分水盘的材质为非金属。

9.如权利要求8所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置，其特征在于，所述合页的材质为金属，所述合页与所述下部分水盘的两个半盘通过螺栓连接。

10.如权利要求7-9任一项所述的饮水机内部冷水混合速度可调的饮水装置的控制方式，其特征在于，所述控制方式包括：

当所述感温测点测得所述冷罐内部的水温下降时，所述下部分水盘置于所述第二状态；

当所述感温测点测得所述冷罐内部的水温缓慢上升时，所述下部分水盘置于所述第二状态；

当所述感温测点测得所述冷罐内部的水温快速上升时，所述下部分水盘置于所述第一状态。

Images