一种可连续出水的温开水直饮装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种直饮水装置及其控制方法，尤其涉及一种可连续出水的温开水直饮装置及其控制方法。

背景技术

温开水是指将新鲜开水凉自然冷却至20～25℃(也可以将开水事先冷却，到使用时再添加新开水，冲兑至适口温度)，俄罗斯、美国、日本的科学家亦称为“复活水”。常年坚持使用温开水，会给身体保健带来意想不到的效能。

现有的连续出水的直饮水装置，需要温开水时，要么直接对冷水加热到设定的目标温度的水从出水口流出，要么加热到沸腾后再进行冷却。第一种方式，由于水直接加热到设定的温度(35-60度)，没有高温沸腾过程，对水质要求高必须是直饮水，因此难于满足对饮用水有更高要求的人们，比如泡奶、吃药、饮用温水等等。第二种方式需要额外的储水装置盛放沸腾过的冷却水，一来大大增加了产品体积和生产成本，且冷热水冲兑过程难于精确控制实际出水温度；二来如果沸腾过的冷却水用完；由于自然冷却过程过慢，当需要喝温开水时，需要等待一定的时间，使用十分不便。

申请人在先申请的一种恒温水直饮装置，不需冷热调和，能够按需进行实时降温，快速提供恒温连续的鲜活水，但是需要提供额外的冷却装置，不但使得整体结构相对比较复杂，而且由于需要使用额外的冷却介质，对节能效果还是有一定影响，因此需要对现有的温开水直饮装置及其控制方法作进一步的改进。

此外，现有家用的温开水器出水量需求为380-600ml/分钟，商用的温开水器出水量需求为3000-6000ml/分钟，温开水的调节范围一般为35-75℃。但是采用额外冷却介质的饮水装置，随时冷却介质的温度不断上升，会严重影响后续温开水的降温效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可连续出水的温开水直饮装置及其控制方法，不需冷热调和，能够快速提供恒温连续的鲜活水，饮用水既能作为冷媒，又能作为热媒，不需额外的冷却装置和额外的冷却介质，结构更为紧凑，更加节能环保。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种可连续出水的温开水直饮装置，包括第一热交换器和第一加热模块，所述第一热交换器包括冷媒通道和热媒通道，其中，所述第一加热模块为管式速热模块，将流经其内的饮用水加热成开水后流出；

所述冷媒通道的进口通过第一供水水泵连接进水口，所述冷媒通道的出口通过第一加热模块和热媒通道的进口相连，所述热媒通道的出口为温开水出口；所述冷媒通道、第一加热模块和热媒通道依次连通后形成从进水口单向流至温开水出口的供水通道；

所述第一热交换器的冷媒通道和热媒通道为套管结构，所述冷媒通道的入口和热媒通道的出口位于套管的一端，所述冷媒通道的出口和热媒通道的入口位于套管的另一端，使得饮用水经过冷媒通道和热媒通道时的流向相反；

所述第一加热模块的入口处设置第一测温探头检测进水温度，所述第一加热模块的出口处设置第二测温探头检测开水温度，所述温开水出口出口处设置第三测温探头检测温开水的出水温度。

进一步地，所述第一热交换器冷媒通道和加热模块设置有阀门和气泵，当所述阀门关闭后，通过气泵排空供水通道中的残留水。

进一步地，所述第一热交换器的冷媒通道上依次设置有多个进口，并分别通过阀门、第一供水水泵连接进水口。

进一步地，所述第一热交换器前设置有第二热交换器，所述第二热交换器的热媒通道和第一热交换器的热媒通道相连通，所述第二热交换器的冷媒通道和冷却介质管道相连，所述第二热交换器的热媒通道的出口为温开水出口。

进一步地，所述第一热交换器和第二热交换器的冷媒通道的进口通过第一三通管件相连，所述第一热交换器和第二热交换器的冷媒通道的出口通过第二三通管件相连，第一热交换器的冷媒通道和第二三通管件之间设置有单向阀；所述第一热交换器的冷媒通道和第二热交换器的冷媒通道并联后，再依次和第一加热模块、第一热交换器的热媒通道、第二热交换器的热媒通道连通后形成供水通道。

进一步地，所述第一热交换器的冷媒通道的出口和第二热交换器的冷媒通道的进口通过第二三通管件相连，所述第二热交换器的冷媒通道的进口通过第二供水水泵和进水口相连；所述进水口通过第一三通管件连接第一供水水泵和第二供水水泵；所述第一热交换器的冷媒通道和第二热交换器的冷媒通道串联后，再依次和第一加热模块、第一热交换器的热媒通道、第二热交换器的热媒通道连通形成供水通道。

进一步地，所述进水口设置有供水水箱，所述供水水箱中设置有加热盘和第四测温探头使得进水温度保持为预设的供水温度。

进一步地，所述第一加热模块的出口和温开水出口之间通过第三三通管件连通。

进一步地，所述第一热交换器的冷媒通道的进口处设置有预加热模块使得进水温度保持为预设的供水温度。

进一步地，所述温开水出口处还设置有第二加热模块，所述第二加热模块采用管式速热模块，使得流经期内的温开水快速升温到设定温度。

进一步地，所述温开水出口处还设置有水温调节器。

进一步地，所述水温调节器为双层套管，外层套管的一端为冷却水进口，另一端为冷却水出口；内层套管的一端为温开水出口，另一端为温开水进口，所述内层套管内设置有加热管；所述冷却水进口和温开水出口位于双层套管的同一侧，所述冷却水出口和温开水进口位于双层套管的同一侧。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述可连续出水的温开水直饮装置的控制方法，其中，包括如下步骤：

饮用水一开始作为冷媒进入第一热交换器，经第一加热模块快速加热成近沸腾的开水后作为热媒返回第一热交换器，进而与后续进入的冷媒饮用水进行热交换后形成温度可控的温开水流出；后续进入的冷媒饮用水在冷却原先热媒开水的同时被预热后送入第一加热模块，形成新的热媒开水；从而循环产生可连续供应的温开水。

进一步地，所述第一热交换器的冷媒通道上依次设置有多个进口，并分别通过阀门、第一供水水泵连接进水口；通过选择不同的进口实现不同温度段的温开水供应，或者针对不同的进水温度选择不同的进口实现同一温度段的温开水供应。

进一步地，所述第一热交换器的冷媒通道上的进口数量为三个，第一个进口对应的冷媒通道的长度范围为0.5-0.8米，匹配的进水温度为5-15℃，第二个进口对应的冷媒通道的长度范围为0.8-1.3米，匹配的进水温度为15-25℃，第三个进口对应的冷媒通道的长度范围为1.3-2.2米，匹配的进水温度为25-35℃。

进一步地，所述第一热交换器的冷媒通道和第二热交换器的冷媒通道串联后，再依次和第一加热模块、第一热交换器的热媒通道、第二热交换器的热媒通道连通形成供水通道，所述第二热交换器的冷媒通道的进口通过第二供水水泵和进水口相连；控制第一供水水泵和第二供水水泵的流量之和为预设的温开水出水流量，且预设的出水温度越低，则控制第二供水水泵的流量越大。

进一步地，所述温开水出口处还设置有水温调节器，所述水温调节器为双层套管，外层套管的一端为冷却水进口，另一端为冷却水出口；内层套管的一端为温开水出口，另一端为温开水进口，所述内层套管内设置有加热管；所述冷却水进口和温开水出口位于双层套管的同一侧，所述冷却水出口和温开水进口位于双层套管的同一侧；当第三测温探头检测到温开水的出水温度小于预设温度时，打开水温调节器的加热管将出水温度加热至预设温度，当第三测温探头检测到温开水的出水温度大于预设温度时，控制流经水温调节器的外层套管的冷却液流量将出水温度降低至预设温度。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的可连续出水的温开水直饮装置，具有如下优点：1、先获取加热到近沸腾状态后的开水后，再通过快速冷却到设定温度输出，对水质要求低，饮水方式更健康。2、不需存储沸腾过的冷水进行冲兑，大大简化产品结构。3、仅需一个换热器，就能实现供水预热和开水冷却，在出水流量基本保持恒定的情况下可实现连续出水，响应速度快，控制方便。4、饮用水既能作为冷媒，又能作为热媒，不需额外的冷却装置和额外的冷却介质，结构更为紧凑，更加节能环保。

附图说明

图1为本发明实施例一的温开水直饮装置结构示意图；

图2为本发明实施例二的温开水直饮装置结构示意图；

图3为本发明实施例三的温开水直饮装置结构示意图；

图4为本发明实施例四的温开水直饮装置结构示意图；

图5为本发明实施例五的温开水直饮装置结构示意图；

图6为本发明实施例六的温开水直饮装置结构示意图；

图7为本发明实施例七的温开水直饮装置结构示意图；

图8为本发明实施例八的温开水直饮装置结构示意图；

图9为本发明实施例九的温开水直饮装置结构示意图；

图10为本发明实施例十的温开水直饮装置结构示意图；

图11为本发明实施例十一的温开水直饮装置结构示意图；

图12为图11中本发明使用的一种水温调节器结构示意图。

图中：

1、进水口；2、第一供水水泵；3、第一热交换器；4、第一加热模块；5、第一测温探头；6、第二测温探头；7、第三测温探头；8、温开水出口；9、阀门；10、气泵；11、进水阀；12、第二热交换器；13、冷却水泵；14、冷却水进水口；15、冷却水出水口；16、第四测温探头；17、第五测温探头；18、单向阀；19、第一三通管件；20、第二三通管件；21、第二供水水泵；22、供水水箱；23、加热盘；24、第三三通管件；25、冷却水箱；26、第一冷却液测温探头；27、第二冷却液测温探头；28、预加热模块；29、第二加热模块；30、水温调节器；30-1、冷却水进口；30-2、冷却水出口；30-3、温开水出口；30-4、温开水进口；30-5、加热管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

请参见图1，本发明实施例一的可连续出水的温开水直饮装置，包括第一热交换器3和第一加热模块4，所述第一热交换器3具有冷媒通道和热媒通道，所述第一加热模块4为管式速热模块，将流经其内的饮用水加热成开水后流出；

第一热交换器3的冷媒通道的进口通过第一供水水泵2连接进水口1，第一热交换器3的冷媒通道的出口通过加热模块4和热媒通道的进口相连，第一热交换器3的热媒通道的出口为温开水出口8；第一热交换器3的冷媒通道、第一加热模块4和热媒通道依次连通后形成从进水口1单向流至温开水出口8的供水通道；

第一热交换器3的冷媒通道和热媒通道为套管结构，所述冷媒通道的入口和热媒通道的出口位于套管的一端，所述冷媒通道的出口和热媒通道的入口位于套管的另一端，使得饮用水经过冷媒通道和热媒通道时的流向相反，如图1箭头所示；

所述第一加热模块4的入口处设置第一测温探头5检测进水温度，所述第一加热模块4的出口处设置第二测温探头6检测开水温度，所述温开水出口8处设置第三测温探头7检测温开水的出水温度。

本发明实施例一的控制过程如下：饮用水一开始作为冷媒进入第一热交换器3，经第一加热模块4快速加热成近沸腾的开水后作为热媒返回第一热交换器3，进而与后续进入的冷媒饮用水进行热交换后形成温度可控的温开水流出；后续进入的冷媒饮用水在冷却原先热媒开水的同时被预热后送入第一加热模块4，形成新的热媒开水；从而循环产生可连续供应的温开水。以第一热交换器的冷媒通道和热媒通道的套管长度1米为例，采用的材质为不锈钢，外层管直径为4.5mm，作为冷媒通道，内层管直径为2.9mm，作为热媒通道，恒定出水流量为500ml/分钟。对于5-30℃的进水，只需800-1200W的加热功率，即可实现40-50℃的连续温开水供应，具体测试数据如下：

本发明出开水的时间为5S左右，出温开水的时间为7S左右，真正做到即开即用。经过热交换器处理后，饮用水既能作为冷媒，又能作为热媒，只需要800W就能提供所需的温开水。而现有的加热方式大约需要1700W，节能50％以上；以每户3人，每天饮用5L水为例，正常需要耗能0.6kwh，使用本发明的温开水直饮装置只需0.29kwh。此外，本发明通过选择不同长度和形状的套管式热交换器，即可满足不同温度不同流量的出水需求。不管是家用的出水量需求为380-600ml/分钟的温开水器，还是商用的出水量需求为3000-6000ml/分钟的温开水器，均可采用本发明的温开水直饮装置，温开水的调节范围为35-75℃。

请继续参见图2，本实施例的温开水直饮装置，第一热交换器3的冷媒通道和加热模块4之间设置有阀门9和气泵10，当阀门9关闭后，通过气泵10排空供水通道中的残留水；从而保证每次流出的都是鲜活水。

请继续参见图3，本实施例的温开水直饮装置，所述冷媒通道上依次设置有多个进口，并分别通过开关阀门11、第一供水水泵2连接进水口1。当进水温度保持不变时，通过选择冷媒通道上的不同进口，可以实现不同温度段的温开水供应。或者对于不同进水温度，选择不同的冷媒通道上的进口，通过控制冷媒通道的长度来保证相同的调温效果。本实施例优选采用3个进口对应3挡不同的进水温度，分别针对冬天(5-15℃)、春秋(15-25℃)和夏天(25-35℃)的进水温度；进水温度越低，冷媒通道的长度越短。优选地，第一个进口对应的冷媒通道的长度范围为0.5-0.8米，匹配的进水温度为5-15℃，第二个进口对应的冷媒通道的长度范围为0.8-1.3米，匹配的进水温度为15-25℃，第三个进口对应的冷媒通道的长度范围为1.3-2.2米，匹配的进水温度为25-35℃。

请继续参见图4，本实施例的温开水直饮装置，所述第一热交换器3的出口处设置有第二热交换器12，所述第二热交换器12的热媒通道和第一热交换器3的热媒通道相连通，所述第二热交换器12的冷媒通道的冷却水进水口14、冷却水出水口15和冷却介质管道相连，所述第二热交换器12的热媒通道的出口为温开水出口，同时在冷却水进水口14处设置冷却水泵13和第四测温探头16，在冷却水出水口15处设置第五测温探头17检测冷却水的出水温度。通过在第一热交换器3后增加第二热交换器12，进一步实现精准降温，使得温开水的出水温度控制在±1℃以内。

请继续参见图5，本实施例的温开水直饮装置，还可进一步采用两个热交换器实现精确控温；具体来说，第一热交换器3和第二热交换器12的冷媒通道的进口通过第一三通管件19相连，第一热交换器3和第二热交换器12的冷媒通道的出口通过三通管件20相连，即第一热交换器3的冷媒通道和第二热交换器12的冷媒通道并联后，再依次和第一加热模块4、第一热交换器3的热媒通道、第二热交换器12的热媒通道依次连通后形成供水通道，饮用水从进水口1进来后，通过第一供水水泵2、第一三通管件19流入第一热交换器3和/或第二热交换器12的冷媒通道，第一三通管件19和第二热交换器12的冷媒通道之间设置进水阀11，第一热交换器3的冷媒通道和第二三通管件20之间设置有单向阀18，保证两路并联的冷媒饮用水单向流向第一热交换器3、第二热交换器12的热媒通道。

第一热交换器3的冷媒通道和第二热交换器12的冷媒通道还可以串联后，再依次和第一加热模块4、第一热交换器3的热媒通道、第二热交换器12的热媒通道依次连通后形成供水通道，如图6所示。第一热交换器3的冷媒通道的出口和第二热交换器12的冷媒通道的进口通过第二三通管件20相连，第二热交换器12的冷媒通道的进口通过第二供水水泵21和进水口1相连；进水口1通过第一三通管件19连接第一供水水泵2和第二供水水泵21。饮用水从进水口1进来后，通过三通管件19、第一供水水泵2流入串联的第一热交换器3和第二热交换器12的冷媒通道；或者通过第一三通管件19、第二供水水泵21流入第二热交换器12的冷媒通道，通过调节第一供水水泵2和第二供水水泵21的水流量可以实现精准降温，使得温开水的出水温度控制在±1℃以内。

请继续参见图7，本实施例的温开水直饮装置，所述饮用水进水口设置有供水水箱22，所述供水水箱22中设置有加热盘23和第四测温探头16实现恒温进水，保证进水温度为预设温度，减化后续调温控制的难度，实现精准控温。

请继续参见图8，本实施例的温开水直饮装置，所述第一加热模块4的出口和温开水出口之间通过第三三通管件24连通，并采用冷却水箱25通过冷却水泵13连接第二热交换器12的冷媒进口，并设置第一冷却液测温探头26检测冷却水进水温度，第二冷却液测温探头27设置在第二热交换器12的冷媒出口，用于检测冷却水回水温度；第二热交换器12的冷媒出口连接至冷却水箱25。当需要热开水时，第一加热模块4的出口通过第三三通管件24和温开水出口直接连通。

请继续参见图9，本实施例的温开水直饮装置，所述第一热交换器3的冷媒通道的进口处设置有预加热模块28实现恒温进水。

请继续参见图10，本实施例的温开水直饮装置，所述温开水出口8处还设置有第二加热模块29实现冷却过度后的补偿升温，第二加热模块29也可采用管式速热模块，使得流经期内的温开水快速升温到客户所需温度。

请继续参见图11，本实施例的温开水直饮装置，所述温开水出口8处还设置有水温调节器30实现更精准的出水温度双向调节。如图12所示，水温调节器30为双层套管，外层套管的一端为冷却水进口30-1，另一端为冷却水出口30-2；内层套管的一端为温开水出口30-3，另一端为温开水进口30-4，所述内层套管内设置有加热管30-5。

综上所述，本发明提供的可连续出水的温开水直饮装置，获取加热到近沸腾状态的开水后经由冷却模块冷却到设定温度输出，响应速度快，控制方便，可以在5-20秒冷却到设定的目标出水温度后从出水管流出；对水质要求低，饮水方式更健康。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。