一種健康直飲水機的換熱組件、直飲水機及換熱方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及飲水機構(gòu)件及加熱技術領域，更具體地說，它涉及一種健康直飲水機的換熱組件、直飲水機及換熱方法。
【背景技術】
[0002]在學校、車站等人流密集的地方，為了滿足人們的飲水需要，通常在這些地方安設有直飲水機，直飲水機與普通的自來水管相通，將自來水加熱至100°c左右進行殺菌消毒，而后將高溫的自來水降溫后由出水管導出到直飲水機的外部供人們飲用。
[0003]現(xiàn)有直飲水機的冷卻方法多為水冷卻法，而為了節(jié)約能源并充分利用高溫自來水中的熱量，水冷卻法的冷媒通常為待加熱的自來水，一方面可以將熱量傳導到待加熱的自來水中對其進行預熱，另一方面可以對高溫自來水進行降溫冷卻，使其能夠被飲用者直接飲用。專利公告號為CN104433798A的中國專利，便提出了一種飲水機用的換熱機構(gòu)，從其技術方案及附圖中不難看出，該換熱機構(gòu)存在一些弊端，首先，該換熱機構(gòu)存在一些換熱死區(qū)，即水流不會流動的區(qū)域，如水腔兩端部的水無法及時的流通，尤其在水溫較低的一端極易滋生細菌，給引用水的安全品質(zhì)造成不良影響;其次，現(xiàn)有技術中對于管路中的細菌往往是通過高溫熱水消毒，而對于聚集在水腔兩端區(qū)域的細菌，由于存在水流死區(qū)，使得熱水不易到達，降低了消毒的效果;再次，采用上述專利文件中的換熱方案，受環(huán)境溫度的影響很大，例如當環(huán)境溫度很低時，位于水腔中的水溫將會很低，這樣便使得原溫水出水口一端流出的熱水溫度偏低，相對的，環(huán)境溫度高時，溫水出水口流出的水溫將會很高，上述情況影響了直飲水機工作的穩(wěn)定性，降低了直飲水機的出水品質(zhì)；最后，就工業(yè)生產(chǎn)而言，采用同軸心設置的換熱管路機構(gòu)，在生產(chǎn)時不易焊接，生產(chǎn)工藝較為復雜，并且由于冷熱水管之間存在直接的冷熱沖擊，換熱管路焊接處熱脹冷縮容易產(chǎn)生裂縫，對直飲水機的使用安全及壽命造成一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的一在于提供一種殺菌徹底、出水溫度穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的直飲水機的換熱組件。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案:
一種健康直飲水機的換熱組件，包括控制器、熱水管及冷水管，還包括換熱箱，所述熱水管以及冷水管設于換熱箱中，所述換熱箱中填充有用于將熱水管中的熱量導入到冷水管中的導熱劑，所述換熱箱中還設有用于對導熱劑進行加熱的加熱裝置，以及用于檢測換熱箱中導熱劑溫度的溫度檢測裝置；
所述加熱裝置及溫度檢測裝置均與控制器控制連接，所述加熱裝置響應于溫度檢測裝置的檢測結(jié)果，對換熱箱中的導熱劑進行加熱處理。
[0006]通過上述技術方案，冷水管中的溫度較低的直飲水將冷量傳遞到導熱劑中，同時汲取導熱劑中的熱量來對自身進行預熱，熱水管中溫度較高的直飲水將熱量傳遞到導熱劑中，對直飲水進行降溫處理，使其滿足飲用者可以適應的溫度要求。同時，當外部溫度較低時，導熱劑的溫度降低，當導熱劑溫度低于某一設定值時，加熱裝置對導熱劑進行加熱處理，對應的，當外部溫度較高時則停止加熱，保證了直飲水出水的溫度穩(wěn)定。進一步的，當需要對直飲水的管路進行高溫殺菌時，只需要通過加熱裝置對導熱劑進行加熱，使得冷水管中的熱量上升，同時維持熱水管中的溫度，使得整個直飲水機的管路中均保持較高的溫度，以此殺滅管路中可能滋生的細菌。由于冷水管與熱水管沒有用到同軸心設置，因此在生產(chǎn)中也十分簡單方便，保證直飲水機的使用安全與壽命。
[0007]進一步的，所述加熱裝置包括電加熱管及其驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路受控于所述控制器并驅(qū)動電加熱管工作。
[0008]進一步的，所述溫度檢測裝置包括多個溫度傳感器，多個所述溫度傳感器均勻排布于換熱箱的內(nèi)壁上且與控制器信號連接，輸出溫度檢測信號。
[0009]進一步的，所述熱水管與冷水管均呈螺旋形且相互交錯排布或上下排布，所述加熱裝置設于換熱箱的底部或側(cè)部位置。
[0010]通過上述技術方案，增大了冷水管與熱水管的換熱面積，提高了換熱效率。
[0011]進一步的，所述熱水管與冷水管均呈直線形且均由多根毛細管組成，所述熱水管與冷水管相互靠近呈并列排布，所述加熱裝置設于換熱箱的底部或側(cè)部位置。
[0012]通過上述技術方案，增大了冷水管與熱水管的換熱面積，提高了換熱效率，并且簡化了冷水管與熱水管的管路結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)上易于實現(xiàn)。
[0013]進一步的，所述熱水管、冷水管均由銅或食品級不銹鋼或石英玻璃制成，所述電加熱管為銅管或不銹鋼管。
[0014]通過上述技術方案，增大了冷水管與熱水管的換熱面積，提高了換熱效率，并且通過采用石英玻璃等非合金類材料制造冷水管與熱水管，避免了重金屬污染直飲水。保證了直飲水的安全健康。
[0015]進一步的，所述導熱劑為水或?qū)嵊突蛞簯B(tài)金屬。
[0016]本發(fā)明的另一目的在于提供一種直飲水機，包括加熱膽、進水管以及出水管，所述進水管與出水管分別與冷水管及出水龍頭相連通，還包括如前所述的直飲水機的換熱組件，所述熱水管、冷水管分別與所述出水管以及進水管相連通。
[0017]進一步的，所述控制器包括:
計時器模塊，響應于直飲水機的供電情況，當直飲水機斷電停運時開始計時，直飲水機上電復位時停止計時，輸出一計時信號；
定時輸出模塊，接收上述計時信號，根據(jù)計時信號中記錄的時間長短，控制加熱裝置的加熱時間長短，加熱完成后輸出一檢定信號；
溫控模塊，響應于上述檢定信號開始工作，根據(jù)換熱箱中導熱劑的溫度控制加熱裝置動作。
[0018]通過上述技術方案，當直飲水機長久擱置不用時，可以預先對直飲水機的管路進行高溫殺菌處理，當殺菌處理完成后再進行正常的供水操作，提升了直飲水的安全性。
[0019]基于上述直飲水機，本發(fā)明還提出了一種直飲水機的換熱方法，基于如前所述的直飲水機，具體步驟如下:
SI:啟動直飲水機，加熱膽對直飲水進行加熱； S2:計時器停止計時，輸出計時信號Tl，定時輸出模塊啟動，控制加熱裝置開始對換熱箱中的導熱劑加熱；
S3:當換熱箱中的導熱劑溫度達到95?100°C時，根據(jù)溫度檢測裝置的輸出，調(diào)整加熱裝置的加熱功率及頻率，使導熱劑溫度維持在95?100 °C并持續(xù)一段時間T2，所述持續(xù)時間T2=n*2m/t)/n;
其中，Tl為步驟S2中的計時器模塊的計時時間;n為細菌的數(shù)量基數(shù)，特定環(huán)境下該基數(shù)在一定值范圍內(nèi)浮動;t為細菌的繁殖周期;η為細菌在高溫下的消減速度，其中，Tl、Τ2、t的單位為分鐘;冪指數(shù)基數(shù)2代表細菌二分裂繁殖方式；
S4:T2截止，加熱完成，開啟出水龍頭將出水管中的熱水排出，開啟時間T3=S1*L/S2*V，其中SI為出水管的橫截面積，S2為出水龍頭開口的橫截面積，L為出水管的長度，V為出水龍頭的出水流速。
[0020]S5: T3截止，直飲水加熱完成，可供飲用。
[0021]由于直飲水中可能滋生的細菌種類及其特性比較確定，因此，只需要根據(jù)細菌的特性確定加熱裝置的加熱持續(xù)時間即可，使得殺菌操作更為精確有效，也可以節(jié)約電能以及水資源。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)，通過采用非同軸心的方式設置熱水管與冷水管，減少了換熱路中的換熱死區(qū)，管路中所有位置的直飲水均處于流通狀態(tài)，避免了細菌的滋生；
(2)，通過設置加熱裝