Установка для получения горячей и охлажденной питьевой воды

 

Изобретение предназначено для использования для удовлетворения потребностей населения в чистой питьевой воде. Установка для получения горячей и охлажденной питьевой воды содержит источник воды, гидравлически связанный магистралью с баком горячей воды и баком проточной и охлажденной воды, каждый из которых снабжен, соответственно, блоком нагрева и блоком охлаждения. Блок охлаждения выполнен на основе термоэлектрического модуля, представляющего собой элемент Пельтье, холодная поверхность которого является генератором холода. Обеспечивается параллельный нагрев и охлаждение большого количества порций воды и удобство пользования. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к бытовым устройствам для получения горячей и охлажденной питьевой воды, и может быть использовано для удовлетворения потребностей населения в чистой питьевой воде, например для утоления жажды, приготовления чая, кофе и других как горячих, так и охлажденных напитков. Кроме того, изобретение может быть использовано для приготовления пищи, например супов, каш быстрого приготовления и тому подобное.

Такие установки могут устанавливаться в офисах, медицинских, детских и других учреждениях, в бытовых и служебных помещениях промышленных предприятий, например в цехах с горячим производством, а также в отдельных квартирах, коттеджах, садовых домиках и тому подобное. Кроме того, указанными установками могут оснащаться транспортные средства, например поезда, морские и речные суда и так далее.

Известна установка для тепловой обработки воды, содержащая емкость для воды, сообщенную с водяным баком. С емкостью контактирует холодная поверхность термоэлектрического модуля. Горячая поверхность охлаждается жидкой теплопередающей средой. Кран охлажденной воды выведен на лицевую панель корпуса (US 5072590 F 25 D 21/02, 17.12.91).

Однако в этом устройстве обеспечивается только один вид тепловой обработки воды - ее охлаждение, но для потребителя часто бывает важно пользоваться не только охлажденной, но и горячей питьевой водой, что в этой установке не предусмотрено.

Известна установка для хранения и порционного отпуска питьевой жидкости, прошедшей тепловую обработку. На горловине корпуса, заполняемого жидкостью, установлен стакан, сообщенный с полостью корпуса сильфонной трубкой. По оси стакана размещена термобатарея. Имеется переключатель для изменения режимов работы термобатареи (SU 1323531 А1, кл. 25 В 21/00, 15.07.87). В этой установке можно производить или нагревание или охлаждение жидкости. Одновременно эти операции осуществлять нельзя. Между тем, часто бывает необходимо разным потребителям получить в одно и то же время для разных целей холодную или горячую жидкость.

Известна установка для получения горячей и холодной питьевой воды, содержащая корпус, бак горячей и бак охлажденной воды, снабженные соответственно блоком нагрева и блоком охлаждения, последний из которых выполнен на основе по меньшей мере одного термоэлектрического модуля, представляющего собой элемент Пельтье, холодная поверхность которого служит генератором холода, а горячая поверхность снабжена системой отвода тепла (US 3808825, кл. F 25 В 21/02, 07.05.74).

В этой установке возможно одновременно произвести как нагрев, так и охлаждение воды. Недостатком является то, что установка обеспечивает готовность только одной порции воды любого вида. Кроме того, нельзя одновременно получить необходимо высокую и необходимо низкую температуру воды.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в возможности одновременно нагреть и охладить до заданной температуры большое количество порций воды, а также в обеспечении удобства пользования, постоянной готовности отпустить дозу воды нужного вида.

Для достижения этого технического результата установка для получения горячей и холодной воды, содержащая корпус, бак горячей и бак охлажденной воды, снабженные соответственно блоком нагрева и блоком охлаждения, последний из которых выполнен на основе по меньшей мере одного термоэлектрического модуля, представляющего собой элемент Пельтье, холодная поверхность которого служит генератором холода, а горячая поверхность снабжена системой отвода тепла, отличается тем, что установка содержит источник воды, гидравлически связанный с баком горячей и баком охлажденной воды, при этом бак охлажденной воды предназначен и для проточной воды и имеет перегородку для отделения поступающей от источника проточной воды от охлаждаемой, причем верхняя часть указанного бака, содержащая проточную воду, гидравлически связана с нижней частью бака с охлажденной водой и с помощью магистрали с баком горячей воды, и баки подсоединены трубопроводами к соответствующим кранам горячей и охлажденной воды, выведенным на лицевую панель корпуса.

Целесообразно термоэлектрический модуль установить на стенке бака проточной и охлажденной воды так, чтобы его холодная поверхность имела непосредственный тепловой контакт с поверхностью бака.

Холодная поверхность термоэлектрического модуля может иметь непосредственный тепловой контакт с охлаждающей тепловой трубой, преимущественная часть которой размещена внутри бака с проточной и охлажденной водой.

Такая конструкция может быть применена для охлаждения больших объемов воды или для более быстрого ее охлаждения.

Система отвода тепла может представлять собой охлаждающий радиатор, снабженный вентилятором.

Это позволяет существенно уменьшить поверхность охлаждающего радиатора, тем самым снизить его массу и соответственно стоимость.

Система отвода тепла может быть выполнена также в виде горячей тепловой трубы, что позволяет отказаться от вентилятора.

Это повышает надежность установки, делает ее бесшумной и более компактной.

Целесообразно горячую тепловую трубу системы отвода тепла устанавливать на магистрали, гидравлически связывающей источник воды с баком горячей воды для предварительного ее подогрева.

Это позволяет производить более быстрый нагрев воды и повысить экономичность установки.

Источник воды может представлять собой сменный резервуар, что позволяет использовать воду из естественных природных источников (родников, артезианских скважин и тому подобное), не требующую предварительной очистки и содержащую все полезные для человека микроэлементы и соли.

Источником воды может служить система централизованного водоснабжения, трубопровод которой подведен к баку проточной и охлажденной воды и снабжен регулятором поддержания уровня воды в баке.

Это имеет свои преимущества: не требуется постоянно менять резервуары с водой, что особенно важно для районов, где не создана система централизованного снабжения водой, разлитой в сменные емкости - резервуары. В этом случае установку целесообразно снабдить системой водоочистных фильтров, установленных на подводящем трубопроводе системы централизованного водоснабжения.

На фиг. 1 схематично изображена установка с элементом Пельтье, холодная поверхность которого имеет непосредственный тепловой контакт с поверхностью бака, а в системе отвода тепла используется охлаждающий радиатор, снабженный вентилятором, и источником воды служит сменный резервуар; на фиг. 2 - установка с элементом Пельтье, холодная поверхность которого имеет непосредственный тепловой контакт с поверхностью бака, а система отвода тепла выполнена в виде тепловой трубы и источником воды служит сменный резервуар; на фиг. 3 - установка с элементом Пельтье, холодная поверхность которого имеет непосредственный тепловой контакт с охлаждающей тепловой трубой, преимущественная часть которой размещена внутри бака, и источником воды служит сменный резервуар; на фиг. 4 - установка, тепловая труба системы отвода тепла которой установлена на магистрали, гидравлически связывающей источник воды с баком горячей воды для предварительного ее подогрева, а источником воды служит система централизованного водоснабжения, согласно изобретению.

Установка содержит корпус 1 (фиг. 1, 2, 3, 4), в котором размещается бак 2 с проточной и охлажденной водой и бак 3 с горячей водой. В верхней части бака 2 имеется перегородка 4, отделяющая проточную воду от охлаждаемой. Верхняя часть бака 2 с проточной водой гидравлически связана с нижней частью бака 2 с охлажденной водой и с помощью магистрали 5 с баком 3 горячей воды. Для восполнения расходуемой воды в баке 2 используется сменный резервуар 6 с водой.

В установке размещают блок 7 нагрева и блок 8 охлаждения. Блок 7 нагрева выполнен на основе обычных нагревателей омического типа, широко используемых в бытовых электронагревателях воды. Блок 8 охлаждения выполнен на основе термоэлектрического модуля 9, представляющего собой элемент Пельтье, холодная поверхность 10 которого является генератором холода и используется для охлаждения воды, а горячая поверхность 11 снабжена системой отвода тела.

На фиг. 1 и 2 видно, что термоэлектрический модуль 9 может быть установлен непосредственно на стенке бака 2 проточной и охлажденной воды. В этом случае его холодная поверхность 10 имеет непосредственный тепловой контакт с частью поверхности бака 2 и плотно прилегает к ней.

Холодная поверхность 10 (фиг. 3 и 4) термоэлектрического модуля 9 может иметь непосредственный тепловой контакт с охлаждающей тепловой трубой 12, преимущественная часть которой размещается внутри бака 2 с проточной и охлажденной водой в нижней ее части под перегородкой 4, где и осуществляется непосредственное охлаждение воды.

Горячая поверхность 11 термоэлектрического модуля 9 может иметь непосредственный тепловой контакт с горячей тепловой трубой 13 системы отвода тепла (фиг. 2, 3, 4). Система отвода тепла может также представлять собой охлаждающий радиатор 14 (фиг. 1), снабженный вентилятором 15.

Для предварительного подогрева воды горячая тепловая труба 13 (фиг. 4) системы отвода тепла может также размещаться на магистрали 5, гидравлически связывающей верхнюю часть бака 2 с проточной и охлажденной водой, перегородка 4 которого отделяет поступающую воду от охлаждаемой.

Бак 3 с горячей водой и бак 2 с проточной и охлажденной водой (фиг. 1-4) подсоединены трубопроводами 16 и 17 к соответствующим кранам 18 и 19 горячей и охлажденной воды, выведенным на лицевую панель корпуса 1.

Для слива воды из установки служит сливной кран 20.

Установка содержит блок 21 питания и управления, который обеспечивает необходимым питанием приборы и датчики установки, поддерживающие заданную температуру охлажденной и горячей воды и которые на чертежах не показаны.

Для восполнения расходуемой воды в баке 2 может использоваться также система централизованного водоснабжения (фиг. 4).

В этом случае трубопровод 22 системы централизованного водоснабжения гидравлически связан непосредственно с баком 2 проточной и охлажденной воды. Поступающая вода проходит предварительную очистку с помощью системы 23 водоочистных фильтров, а уровень воды в баке 2 поддерживается с помощью регулятора 24.

Установку используют следующим образом.

При необходимости получения порции охлажденной или горячей воды необходимо подставить под соответствующий кран 18 или 19 лицевой панели корпуса 1 какую-либо емкость, открыть кран 18 или 19 и после получения требуемого количества воды закрыть его. Температура охлаждения и нагрева воды регулируется блоком 21 питания и управления и лежит обычно в пределах от 5 до 15^oС для охлажденной и от 75 до 95^oС для горячей воды.

Установка работает следующим образом.

Перед использованием установки ее гидросистема заполняется водой, для чего сменный резервуар 6 (фиг. 1, 2, 3) устанавливается горловиной вниз на верхней панели корпуса 1 таким образом, что горловина резервуара 6 частично размещается в верхней части бака 2 с проточной и охлажденной водой над перегородкой 4. Это обеспечивает автоматическое поддержание необходимого уровня воды в баке 2.

В том случае, когда для восполнения расходуемой воды используется система централизованного водоснабжения (фиг. 4), необходимый уровень воды в баке 2 с проточной и охлажденной водой поддерживается с помощью регулятора 24 поддержания уровня воды. Для обеспечения гарантированного качества потребляемой воды она может перед поступлением в бак 2 проходить через систему водоочистных фильтров 23.

После заполнения гидросистемы водой установка подключается к сети переменного тока напряжением 220 В. С помощью регулятора блока 21 питания и управления, размещаемых обычно на задней панели корпуса 1, устанавливается предпочтительная температура охлаждения и нагрева воды.

Работоспособность установки обусловлена конструкцией блока 8 охлаждения, при котором в качестве генератора холода используется термоэлектрический модуль 9, представляющий собой элемент Пельтье. При подаче напряжения на термоэлектрический модуль 9 между его холодной 10 и горячей 11 поверхностями создается градиент температур, который может достигать 69-71^oС.

Холодная поверхность 10 термоэлектрического модуля 9, являясь генератором холода, может контактировать либо непосредственно со стенкой бака 2 с охлаждаемой водой, либо с охлаждающей тепловой трубой 12, преимущественная часть которой размещается внутри указанного бака 2.

Горячая поверхность 11 термоэлектрического модуля 9 может охлаждаться с помощью тепловой трубы 13.

Использование в конструкции блока охлаждения термоэлектрического модуля Пельтье в сочетании с тепловой трубой позволяет создать установку, принципиально отличающуюся от всех существующих установок.

Малые размеры и соответственно масса термоэлектрического модуля (максимальный размер одного элемента для подобных установок не превышает 60-80 мм) дают большую свободу для компоновки и конструирования. Важным преимуществом использования термоэлектрического модуля для подобных установок является возможность использования его обоих поверхностей, как холодной, так и горячей, что существенно повышает экономичность установки.

Преимуществом установки является возможность одновременно производить горячую и холодную воду и выдавать значительное количество порций такой воды. При этом обеспечивается нагрев и охлаждение до необходимых температур. Кроме того, данную установку отличают отсутствие шума и вибрации при работе, небольшие габариты и масса, простота и надежность в работе, экологическая безопасность, удобство при пользовании.

Установка проста в изготовлении и применении и может быть использована для удовлетворения потребностей населения в охлажденной и горячей питьевой воде. Такими установками могут оснащаться офисы и различные учреждения, производственные помещения, отдельные коттеджи, квартиры, пассажирские поезда, морские и речные суда.

Малые габариты, отсутствие тяжелого мотора-компрессора, чувствительного к внешним ударным нагрузкам и вибрации, а также полное отсутствие шума открывают возможность применить такие установки для оснащения легковых автомобилей высшего и даже среднего класса, а также грузовых автомобилей и трейлеров, осуществляющих междугородные и международные перевозки.

Формула изобретения

1. Установка для получения горячей и охлажденной питьевой воды, содержащая корпус, бак горячей и бак охлажденной воды, снабженные соответственно блоком нагрева и блоком охлаждения, последний из которых выполнен на основе по меньшей мере одного термоэлектрического модуля, представляющего собой элемент Пельтье, холодная поверхность которого служит генератором холода, а горячая поверхность снабжена системой отвода тепла, отличающаяся тем, что установка содержит источник воды, гидравлически связанный с баком горячей и охлажденной воды, при этом бак охлажденной воды предназначен и для проточной воды и имеет перегородку для отделения поступающей от источника проточной воды от охлаждаемой, причем верхняя часть указанного бака, содержащая проточную воду, гидравлически связана с нижней частью бака с охлажденной водой и с помощью магистрали с баком горячей воды, и баки подсоединены трубопроводами к соответствующим кранам горячей и охлажденной воды, выведенным на лицевую панель корпуса.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что термоэлектрический модуль установлен на стенке бака проточной и охлажденной воды и его холодная поверхность имеет непосредственный тепловой контакт с поверхностью бака.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что холодная поверхность термоэлектрического модуля имеет непосредственный тепловой контакт с охлаждающей тепловой трубой, преимущественная часть которой размещена внутри бака с проточной и охлажденной водой.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система отвода тепла представляет собой охлаждающий радиатор, снабженный вентилятором.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система отвода тепла выполнена в виде горячей тепловой трубы.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что горячая тепловая труба системы отвода тепла установлена на магистрали, гидравлически связывающей источник воды с баком горячей воды для предварительного ее подогрева.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что источник воды представляет собой сменный резервуар.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что источником воды служит система централизованного водоснабжения, трубопровод которой подведен к баку проточной и охлажденной воды и снабжен регулятором поддержания уровня воды в баке.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что она содержит систему водоочистных фильтров, установленных на подводящем трубопроводе системы централизованного водоснабжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4