WO2017192065A1 - Устройство подготовки жидкости - Google Patents

Устройство подготовки жидкости Download PDF

Info

Publication number
WO2017192065A1
WO2017192065A1 PCT/RU2017/000291 RU2017000291W WO2017192065A1 WO 2017192065 A1 WO2017192065 A1 WO 2017192065A1 RU 2017000291 W RU2017000291 W RU 2017000291W WO 2017192065 A1 WO2017192065 A1 WO 2017192065A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
heating
section
cooling
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2017/000291
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Александрович ЧЕРНЫЙ
Джозеф Львович ШМИДТ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aquaphor Production Corp
Original Assignee
Aquaphor Production Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aquaphor Production Corp filed Critical Aquaphor Production Corp
Publication of WO2017192065A1 publication Critical patent/WO2017192065A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect

Definitions

  • the invention relates to portable devices for the preparation of liquids, mainly water from sources for domestic and / or drinking water supply, and is intended for heating and cooling or heating, cooling and purifying liquids for use in domestic conditions, in summer cottages and garden plots, or in public catering establishments.
  • Liquid preparation devices known from the prior art can be used for heating or cooling a liquid, as well as for heating and cooling a liquid. Additionally, these liquid preparation systems may have a liquid purification function and / or a beverage preparation function.
  • the prior art device for the preparation of liquids intended for simultaneous heating and cooling of liquids according to patent application US 2009/0113898 [IPC F25B21 / 02, publ. 05/07/2009].
  • the specified liquid preparation device includes two liquid preparation tanks: a tank for heating the liquid and a tank for cooling the liquid, and a thermoelectric converter located between the two tanks having a heating and cooling surface. Both tanks are made in the form of two closed tanks with insulation, into which bottles with the original liquid are inserted. The tank for heating the liquid is located above the tank for cooling the liquid.
  • thermoelectric converter is part of the means for heating and cooling the liquid, which is a prefabricated structure, and in addition to the indicated thermoelectric a converter including a heater, a capacitor, the heater being connected to a heating surface of the thermoelectric converter, and a condenser to a cooling surface of the thermoelectric converter.
  • thermoelectric a converter including a heater, a capacitor, the heater being connected to a heating surface of the thermoelectric converter, and a condenser to a cooling surface of the thermoelectric converter.
  • a tank for cooling liquid through a tube is connected to a condenser.
  • a container for heating the liquid through the tube is connected to the heater.
  • an additional condenser is connected to the tube in front of the tank for heating the liquid to carry out additional condensation of the refrigerant.
  • the device also has a fan necessary for cooling an additional condenser.
  • the fluid preparation device operates as follows.
  • thermoelectric converter In containers for heating and cooling the liquid, bottles with the original liquid are installed.
  • heat is transferred from the heating surface to the heater, where the refrigerant is located, which at the same time heats up and passes into steam.
  • Steam through a tube connected to the heated liquid section enters the tank for heating the liquid, heat is transferred from the refrigerant vapor to the walls of the tank, and then through the walls of the bottle to the liquid, and accordingly, it is heated, while the refrigerant condenses into the liquid and the same the tube through which the steam passes through an additional condenser returns to the heater.
  • the process of cooling the liquid Due to the operation of the thermoelectric converter, the refrigerant is cooled in the condenser.
  • the refrigerant enters the tank for cooling the liquid, heat is transferred from the liquid to the refrigerant through the walls of the bottle and, accordingly, it is cooled. In this case, the refrigerant heats up, passes into steam and returns to the condenser through the tube. Upon reaching the set at the temperature one of the bottles or both bottles are removed by the consumer from the containers of heated and cooled liquids.
  • the means of energy transfer due to which the heating and cooling of the liquid is carried out, is the refrigerant. Because of this, the device transfers energy (heating and cooling process) in two stages. The first stage is heating and cooling the refrigerant, the second stage is heating and cooling the liquid in the sections of the heated and cooled liquid by contacting the refrigerant with the walls of the bottle.
  • the refrigerant vapor collides with the refrigerant in the liquid state, heat exchange occurs and the temperature of the refrigerant decreases (in the pipe connected to the heater) or increases (in the pipe connected to the condenser), which leads to energy loss due to heating or cooling.
  • Freon R134a is used as a refrigerant in the device according to patent application US 2009/0113898, which is undesirable since this substance is harmful to human health and damages the ozone layer.
  • the device according to patent application US 2010/0018220 includes a capacitance and a thermoelectric converter having a heating surface and a liquid cooling surface. A hole is made in the container for supplying the initial liquid, into which a thin tube is placed to divert the heated or cooled liquid for consumption. A heat transfer plate adjacent to the thermoelectric converter is adjacent to the tank. In the device according to patent application US 2010/0018220, a fan is installed to cool the adjacent surface of the thermoelectric converter. The operation of the device according to patent application US 2010/0018220 is regulated by the control unit.
  • the control unit is a controller associated with the display panel and the switches of two modes (heating or cooling) located on it, and time and temperature indicators. All parts and elements of the device are placed in a housing with a door, which at the same time is the front wall of the housing.
  • the device according to patent application US 2010/0018220 works as follows. An unprepared liquid is poured into a container intended for heating or cooling through an opening for the initial liquid. In the control unit, polarities are switched in the thermoelectric converter and, accordingly, the modes of heating or cooling the liquid change. Using the control unit, the consumer, depending on the requirements, switches the operating mode of the device to heating or cooling the liquid. Heating or cooling of the fluid occurs. The display panel shows when the heating or cooling process is completed. liquids. After that, the consumer receives the prepared liquid through the drain pipe.
  • the device is designed to heat and or cool the liquid, however, depending on the requirements of the consumer, during the operation of the device, only one process can be carried out — heating or cooling, and it is impossible to obtain both heated and cooled liquid.
  • the heating surface of the thermoelectric converter will work in idle mode.
  • a fan is used.
  • the energy generated by the heating surface of the thermoelectric converter is inefficiently used.
  • the use of a fan also increases energy costs when operating the device according to patent application US 2010/0018220.
  • the prior art device for the preparation of liquids according to patent US 483388 [IPC F25B21 / 02, published 05/30/1986].
  • the fluid preparation device of US Pat. No. 4,83388 includes a housing with a container located therein, a thermoelectric converter, heat transfer means, and a reverse osmosis liquid purification module.
  • the tank is designed to heat or cool the liquid.
  • a heat transfer means is installed on the outer wall of the tank.
  • a control unit is installed on the outer wall of the tank, in which the heating or cooling mode of the liquid is switched.
  • the device contains a feed line for the source fluid connected to the input of the reverse osmosis fluid purification module.
  • the heat transfer means is a prefabricated structure consisting of a flow distributor, a copper plate, a first heat-conducting film, a thermoelectric converter and a second heat-conducting film.
  • the flow distributor is a heat exchanger with a channel made inside, through which the drainage fluid passes.
  • the device also contains a control panel connected to the thermoelectric converter and to the flow distributor.
  • the polarity is switched in the control unit, and the drainage fluid, passing through the channel made in the flow distributor, either takes the heat from the tank, or gives off the heat of the tank.
  • a heat discharge line is connected to the outlet of the heat transfer means.
  • a hot or cooled purified liquid supply line to the consumer is connected to the outlet of the hot or cooled purified liquid of the tank with a circulation pump installed on it.
  • the initial liquid through the supply line of unprepared liquid enters the reverse osmosis module for liquid purification.
  • the purified liquid through the supply line of the purified liquid enters the liquid preparation tank.
  • the drainage liquid from the liquid purification means is supplied to the input of the heat transfer means through the drainage liquid supply line. Passing through the flow distributor, depending on the operating mode of the device, the drainage fluid either takes heat from the tank (cooling mode) or gives off heat to the tank (heating mode).
  • the purified prepared liquid enters the supply line of the purified liquid.
  • Spent drainage fluid from the product heat transfer enters the drainage fluid discharge line. Heated drainage fluid enters the drainage line, which is undesirable, since elevated temperatures contribute to the development of bacteria in the drainage fluid.
  • the main disadvantage of the device according to the patent US 483388 is the use of drainage fluid as a coolant. Since the diameter of the channel of the flow distributor is relatively small, over time, the flow distributor, as well as the lines suitable for the heat transfer means, become clogged and, accordingly, the channels for the passage of fluid become blocked, which will lead to disruption of heat transfer and malfunction of the device.
  • the fluid preparation device consists of a housing inside which a fluid preparation container is arranged, divided into a section for heating the liquid, provided with means for exiting the heated liquid to the consumer, a section for cooling the liquid, equipped with at least one input of the initial liquid and means the outlet of the cooled liquid to the consumer, and a thermoelectric converter having a heating surface and a cooling surface located between the heated and cooled liquid sections.
  • a temperature measurement sensor is located in the heated liquid section and is connected to a current source, which is also connected to a thermoelectric converter.
  • the section for heating the liquid is located strictly above the section for cooling the liquid.
  • the means for the exit of hot liquid to the consumer is located in the upper parts of the hot fluid section.
  • the chilled fluid outlet means to the consumer is located at the bottom of the chilled fluid section.
  • the liquid preparation capacity is a parallelepiped.
  • the thermoelectric converter divides the internal volume of the liquid preparation tank into a section for heating the liquid and an equal volume section for cooling the liquid.
  • the thermoelectric is made in the form of paired electrodes, between which there are through channels for the passage of fluid.
  • the initial liquid Through the input of the initial liquid, the initial liquid enters the section for cooling the liquid, and passing through the through channels made in the thermoelectric converter, gradually fills the entire internal volume of the tank.
  • the thermoelectric converter simultaneous heating and cooling of the liquid occurs.
  • through the through channels redistribution of liquid occurs with its partial mixing.
  • the heated liquid rises up into the section to heat the liquid, and the cooled liquid drops down into the section to cool the liquid.
  • the prepared liquid enters the consumer through the means for supplying hot and chilled liquids. If the permissible temperature in the hot liquid section is exceeded, the temperature sensor is triggered, the thermoelectric converter is disconnected from the current source.
  • the main disadvantage of the fluid preparation device according to US Pat. No. 2,910,836 is the mass transfer of heated and cooled liquid through the through channels located in the thermoelectric converter.
  • the liquid with maximum temperature accumulates in the the upper layer of the section for heating the liquid
  • liquid with a minimum temperature accumulates in the lower layer of the section for cooling the liquid. Therefore, the means for exiting the heated liquid should be located in the upper part of the section for heating the liquid, and the means for exiting the chilled liquid should be located in the lower part of the section for cooling the liquid.
  • both sections have a small effective volume.
  • the objective of the invention and the technical result achieved by using the invention is the development of a new compact device for the preparation of liquid, increasing the efficiency of the use of heat generated by the device for heating the liquid, while reducing energy costs.
  • the liquid preparation device intended for simultaneous heating and cooling of the liquid includes a housing with a liquid preparation tank, provided with at least one input of the initial liquid, and divided into a section for heating the liquid provided with means for exiting the heated liquid to the consumer, a section for cooling the liquid, equipped with means for exiting the cooled liquid to the consumer and thermoelectric conversion spruce, having a heating surface and the cooling surface is located between the sections for heating and cooling liquid, is adapted to conductive transfer of energy generated by the thermoelectric converter in the process of cooling fluid to the heating fluid in sections for heating the liquid due to the fact that each section is made with an impermeable partition adjacent to the thermoelectric converter, while the section for heating the liquid is made with a volume smaller than the section for cooling the liquid, and the energy is transferred from the heating surface of the thermoelectric converter to the liquid in the heating section liquid is carried out through the impermeable partition of the section for heating the liquid, which is in direct contact with the heated surface of the thermoelectric converter, it contains
  • the figure 1 shows a block diagram of a device for preparing a liquid.
  • the liquid preparation device includes a housing (1) with a liquid preparation capacity (2) located therein, divided into a section for heating the liquid (3), provided with an input for the initial liquid (8) and an exit means heated liquid to the consumer (11), and a section for cooling the liquid (4), equipped with an input for the initial liquid (9) and an outlet of the cooled liquid to the consumer (12) and a thermoelectric converter (5) having a heating surface (6) and a cooling surface ( 7).
  • Section (3) for heating the liquid and section (4) for cooling the liquid are made with impermeable partitions (10) and (13), respectively, adjacent to the thermoelectric converter (5).
  • Section (3) for heating the liquid is made with a volume smaller than section (4) for cooling the liquid.
  • the ratio of volumes of not less than 1 to 2 and not more than 1 to 10, preferably 1 to 3.
  • thermoelectric converter (5) is located between the section (3) for heating the liquid and the section (4) for cooling the liquid.
  • the heating surface (6) is adjacent to the impermeable baffle (10) of the section (3) for heating the liquid
  • the cooling surface (7) is adjacent to the impermeable baffle (13) of the section (4) for cooling the liquid, (figure 1).
  • the device may further comprise a flow separation unit (not shown in the figure), which comprises a liquid supply line to the consumer and a liquid supply line to the liquid preparation container (2).
  • the liquid supply line to the liquid preparation container (2) is equipped with a flow separation means, which is made, for example, in the form of a tee, and is connected to the input (8) of the initial liquid in the heated liquid section (3) and to the input (9) of the initial liquid in the section chilled fluid (4).
  • the device may additionally contain a capacity of the source liquid (not shown in the figure).
  • the device may additionally be equipped with a pressure generating unit comprising a pressure generating means and a compressed medium supply line connected thereto (not shown in the figures).
  • the supply line of the compressed medium is connected to the capacity of the source liquid (not shown in the figure).
  • the pressure generating means can be made in the form, for example, but not limited to a compressor or a centrifugal pump (not shown in the figure).
  • the compressed medium supply line is designed to supply compressed gas, for example, air, (not shown in the figure).
  • the compressed medium supply line is intended for supplying the initial liquid (not shown in the figure) from the container for the initial liquid to the liquid purification unit.
  • the liquid preparation device may further include a liquid purification unit comprising a liquid purification means and a supply line of purified source liquid connected thereto.
  • the feed line of the purified source liquid is connected to the flow separation unit (not shown in the figures).
  • the liquid cleaning agent can be performed, for example, but not limited to this, in the form of a housing including a layer of a filter mixture and a hollow fiber module or a case filled with a filter mixture (not shown in the figures).
  • the pressure means is made in the form of a compressor, which is necessary to displace the initial liquid from the tank of the original liquid through the liquid purifier of the liquid purification unit to the tank (2 ) liquid preparation, (not shown in the figures).
  • the pressure means can be made in the form of a centrifugal pump, which is necessary for pumping the initial liquid into the liquid preparation tank (2) (not shown in the figures).
  • the supply line of the source fluid is connected to the capacity of the source liquid and to the entrance of the liquid purification means of the liquid purification unit (not shown in the figures).
  • a liquid level control device can additionally be located, which is a tray with a liquid level sensor at the bottom, and an air exhaust device made in the form of two holes symmetrically above the section (3) for heating the liquid and over the section for cooling the liquid (4) (not shown in the figures).
  • a flow heater (not shown in the figures) is connected to the output of the section (3) for heating the liquid, made, for example, but not limited to this, in the form of a flow heater.
  • the outlet of the flow heater is connected to the means for exiting the hot liquid to the consumer (11).
  • a means for aerating the chilled liquid (not shown in the figures) is connected to the output of the section (4) for cooling the liquid, the output of which is connected to the means (12) for the outlet of the cooled liquid to the consumer.
  • a valve is installed in the means (11) of the outlet of the heated liquid.
  • a valve is installed in the means (12) of the outlet of the cooled liquid.
  • the preparation device can additionally be equipped with a control unit containing a controller and means for controlling the liquid level and a liquid level sensor connected to it, located in a container of unprepared liquid (not shown in the figures).
  • a control unit containing a controller and means for controlling the liquid level and a liquid level sensor connected to it, located in a container of unprepared liquid (not shown in the figures).
  • the display panel can be additionally installed in the liquid preparation device (not shown in the figure), and consists of several LEDs installed in the control unit and displayed to the consumer, which identify the processes: heating, cooling, readiness for supplying chilled liquid, availability fluid in the original capacity, the resource of the module.
  • the display panel also contains a button for receiving heated liquid (65 ° C), a button for receiving hot liquid (100 ° C), a button for receiving chilled liquid, a button for producing carbonated liquid.
  • a secondary pressure generating unit (not shown in the figure) can be installed in the liquid preparation device, which contains auxiliary pressure generating means made in the form of a low-power compressor and an auxiliary supply line for compressed medium, in this case gas, for example, air connected to fluid supply lines of a fluid distribution unit (13).
  • auxiliary pressure generating means made in the form of a low-power compressor and an auxiliary supply line for compressed medium, in this case gas, for example, air connected to fluid supply lines of a fluid distribution unit (13).
  • a secondary pressure generating unit is required by the fluid to the consumer.
  • the initial liquid simultaneously enters the section (3) for heating the liquid through the inlet for the initial liquid (8) of the section (3) for heating the liquid, and through the inlet (9) for the initial liquid of the section for cooling the liquid (4) enters the section for cooling the liquid (four).
  • the thermoelectric converter (5) heating and cooling of the liquid occurs.
  • the energy that is released during cooling of the liquid is transferred from the heating surface (6) of the thermoelectric converter to the adjacent impenetrable partition (10) of the section (3) for heating the liquid.
  • the capacity (2) for the preparation of the liquid is made so that in the process of heating and cooling the liquid, there is no mass transfer of liquid between the two sections.
  • the liquid preparation device further includes a container for the initial liquid
  • the liquid level sensor located in it (in the figures not shown) is triggered.
  • the signal from the liquid level sensor enters the control unit.
  • a means of creating pressure is launched, made, for example, in the form of a compressor (not shown in the figures).
  • the compressed gas for example, air, begins to flow through the compressed medium supply line into the container for the initial liquid, displacing the initial liquid along the liquid supply line to the liquid purification unit of the liquid purification unit. From the liquid purification means, the purified initial liquid enters the flow separation unit.
  • liquid flows from the flow separation unit either through the liquid supply line to the consumer for consumption or through the liquid supply line to the liquid preparation tank (2) to the liquid preparation tank (2).
  • the liquid Through the fluid supply line to the fluid preparation container (2), through the flow separation means, the liquid simultaneously enters the heated liquid section (3) and the cooled liquid section (4).
  • the liquid level sensor of the liquid level control means is activated, the signal enters the control unit, and the control unit disables the pressure generation means.
  • heating and cooling of the liquid occurs.
  • the LEDs blinking on the display panel are responsible for indicating these processes. Upon completion of the heating and cooling processes, the LEDs go into a constantly burning mode.
  • the valve When the consumer presses the button for receiving the heated fluid, the valve opens in the heated fluid outlet (10), and the heated the liquid through the flow heater (not shown in the figures) and the means for exiting the heated liquid (11) is supplied to the consumer. In this case, the flow heater is turned off.
  • the flow heater When the consumer presses the button for receiving hot liquid, the flow heater is turned on, in this case the second heating stage is carried out.
  • a valve opens in the chilled fluid outlet means to the consumer (11), and the chilled fluid flows through the chilled fluid outlet means to the consumer (11).
  • the cooled purified liquid enters the liquid carbonation means (not shown in the figure), and then, when the valve is open, it passes through the cooled liquid outlet to the consumer (11).
  • the heated fluid from the heated fluid sections is lowered down into the chilled fluid section.
  • the source liquid enters the tank through the inlet for the original liquid, mixing with the heated and cooled liquid in the sections. Consequently, the temperature difference in the sections decreases sharply.
  • the thermoelectric converter needs to spend more energy, which reduces the efficiency of the system.
  • a sufficiently long time is needed for the processes of heating, cooling, and redistribution of the liquid to occur.
  • the closest capacity design the analogue assumes the presence of an ineffective volume in both sections, since the heated liquid accumulates only in the upper layer of the section for heating the liquid, and the cooled liquid only in the lower layer of the section for cooling the liquid. Accordingly, the selection of liquid can be made only of their specified layers. In this case, the entire remaining volume of the section will remain unused.
  • the inventive device eliminated the need to supply unprepared fluid to sections (3) and (4) at the time the consumer took the prepared fluid.
  • the supply of unprepared liquid to sections (3) and (4) is carried out immediately after the consumer stops taking the prepared liquid, which reduces the waiting time until the prepared liquid is received and reduces the energy consumption for heating and cooling the liquid.
  • the entire volume of the sections is effective and is used to heat and cool the liquid.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)

Abstract

Изобретение относится к портативным устройствам подготовки жидкости, предназначенным для одновременного нагрева и охлаждения жидкости. Устройство включает корпус с размещенными в нем емкостью подготовки жидкости, снабженную, по меньшей мере, одним входом неподготовленной жидкости, и разделенную на секцию для нагрева жидкости, снабженную средством выхода нагретой жидкости потребителю, секцию для охлаждения жидкости, снабженную средством выхода охлажденной жидкости потребителю и термоэлектрический преобразователь, имеющий поверхность нагрева и поверхность охлаждения, расположенный между секциями нагретой и охлажденной жидкости, каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой смежной с термоэлектрическим преобразователем, при этом секция для нагрева жидкости выполнена объемом меньшим, чем секция для охлаждения жидкости, и передача энергии от поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя к жидкости в секции для нагрева жидкости осуществляется через непроницаемую перегородку секции для нагрева жидкости, находящуюся в прямом контакте с нагреваемой поверхностью термоэлектрического преобразователя.

Description

УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ жидкости
Изобретение относится к портативным устройствам подготовки жидкости, преимущественно воды из источников для бытового и/или питьевого водоснабжения и предназначено для нагрева и охлаждения или нагрева, охлаждения и очистки жидкости при использовании в бытовых условиях, на дачных и садовых участках или на предприятиях общественного питания.
Известные из уровня техники устройства подготовки жидкости могут быть предназначены для нагрева или для охлаждения жидкости, а также для нагрева и охлаждения жидкости. Дополнительно указанные системы подготовки жидкости могут иметь функцию очистки жидкости и/или функцию приготовления напитков.
Из уровня техники известно устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости по заявке на патент US 2009/0113898 [МПК F25B21/02, опубл. 07.05.2009]. Указанное устройство подготовки жидкости включает две емкости подготовки жидкости: емкость для нагрева жидкости и емкость для охлаждения жидкости - и расположенный между двумя емкостями термоэлектрический преобразователь, имеющий поверхность нагрева и охлаждения. Обе емкости выполнены в виде двух замкнутых резервуаров с изоляцией, в которые вставляются бутыли с исходной жидкостью. Емкость для нагрева жидкости располагается над емкостью для охлаждения жидкости.
Указанный выше термоэлектрический преобразователь входит в состав средства нагрева и охлаждения жидкости, представляющее собой сборную конструкцию, и кроме указанного темроэлектрического преобразователя, включающего нагреватель, конденсатор, при этом нагреватель подсоединен к поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя, а конденсатор к поверхности охлаждения термоэлектрического преобразователя. Внутри конденсатора и нагревателя находится хладагент. Емкость для охлаждения жидкости через трубку подсоединена к конденсатору. Емкость для нагрева жидкости через трубку подсоединена к нагревателю. После нагревателя перед емкостью для нагрева жидкости к трубке подсоединен дополнительный конденсатор для осуществления дополнительной конденсации хладагента. В устройстве также установлен вентилятор необходимый для охлаждения дополнительного конденсатора.
Устройство подготовки жидкости работает следующим образом.
В емкостях для нагрева и охлаждения жидкости устанавливают бутыли с исходной жидкостью. Во время работы термоэлектрического преобразователя от поверхности нагрева тепло передается нагревателю, где находится хладагент, который при этом разогревается и переходит в пар. Пар через трубку, подсоединенную к секции нагретой жидкости, поступает в емкость для нагрева жидкости, происходит передача тепла от пара хладагента к стенкам емкости, и далее через стенки бутыли к жидкости, и соответственно ее нагрев, при этом хладагент конденсируется в жидкость и по той же трубке, по которой проходит пар, через дополнительный конденсатор возвращается назад в нагреватель. Одновременно происходит процесс охлаждения жидкости. За счет работы термоэлектрического преобразователя происходит охлаждение хладагента в конденсаторе. Хладагент поступает в емкость для охлаждения жидкости, через стенки бутыли происходит передача тепла от жидкости к хладагенту, и соответственно ее охлаждение. При этом хладагент нагревается, переходит в пар и по трубке возвращается в конденсатор. По достижении заданной температуры одна из бутылей или обе бутыли извлекаются потребителем из емкостей нагретой и охлажденной жидкостей.
Из выше сказанного видно, что средством передачи энергии, благодаря которому осуществляется нагрев и охлаждения жидкости, является хладагент. Из-за этого в устройстве передача энергии (процесс нагрева и охлаждения) осуществляется в две ступени. Первая ступень— нагрев и охлаждение хладагента, вторая ступень— нагрев и охлаждение жидкости в секциях нагретой и охлажденной жидкости посредством контакта хладагента со стенками бутылей.
Такая передача энергии является главным недостатком устройства по заявке на патент US 2009/0113898, так как хладагент должен быть разогрет до температуры выше требуемой температуры жидкости. Это необходимо для снижения потерь энергии хладагента при его продвижении по трубкам, что приводит в неэффективному использованию энергии, создаваемой термоэлектрическим преобразователем.
Кроме этого, когда в трубках, подключенных к нагревателю и конденсатору, происходит столкновение пара хладагента с хладагентом в жидком состоянии, происходит теплообмен и температура хладагента понижается (в трубке, подключенной к нагревателю) или повышается (в трубке, подключенной к конденсаторе), что приводит к потери энергии на нагрев или охлаждение.
В качестве хладагента в устройстве по заявке на патент US 2009/0113898 используется фреон R134a, что нежелательно, так как данное вещество является вредным для здоровья человека и наносит ущерб озоновому слою.
Из уровня техники известно устройство подготовки жидкости по заявке на патент US 2010/0018220 [МПК G01G23/18, F25B21/02, G05B15/00, опубликовано 28.02.2010]. Устройство предназначено или для нагрева или для охлаждения жидкости в зависимости от требований потребителя.
Устройство по заявке на патент US 2010/0018220 включает емкость и термоэлектрический преобразователь, имеющий поверхность нагрева и поверхность охлаждения жидкости. В емкости выполнено отверстие для подачи исходной жидкости, в которое помещена тонкая трубка для отвода нагретой или охлажденной жидкости на потребление. К емкости примыкает пластина передачи тепла, соединенная с термоэлектрическим преобразователем. В устройстве по заявке на патент US 2010/0018220 установлен вентилятор для охлаждения примыкающей к нему поверхности термоэлектрического преобразователя. Работа устройства по заявке на патент US 2010/0018220 регулируется блоком управления. Блок управления представляет собой контроллер, связанный с панелью индикации и размещенными на ней переключателями двух режимов (нагрева или охлаждения), и индикаторами времени и температуры. Все части и элементы устройства помещены в корпус с дверцей, одновременно являющейся передней стенкой корпуса.
Устройство по заявке на патент US 2010/0018220 работает следующим образом. В емкость, предназначенную для нагрева или охлаждения через отверстие для исходной жидкости заливают неподготовленную жидкость. В блоке управления происходит переключения полярностей в термоэлектрическом преобразователе и, соответственно, изменение режимов нагрева или охлаждения жидкости. С помощью блока управления потребитель, в зависимости от требований, переключает режим работы устройства на нагрев или охлаждения жидкости. Происходит нагрев или охлаждение жидкости. На панели индикации видно, когда завершен процесс нагрева или охлаждения жидкости. После этого потребитель получает подготовленную жидкость через трубку отвода.
Устройство по заявке на патент US 2010/0018220 имеет ряд недостатков.
Как было сказано ранее, устройство предназначено для нагрева и или охлаждения жидкости, однако в зависимости от требований потребителя во время работы устройства может быть осуществлен только один процесс— нагрев или охлаждение, и невозможно получить одновременно нагретую и охлажденную жидкость. При охлаждении жидкости из-за изменения полярностей поверхность нагрева термоэлектрического преобразователя будет работать в режиме холостого хода. Для того, чтобы снизить температуру поверхности нагрева используется вентилятор. Таким образом, при охлаждении жидкости происходит неэффективное использование энергии, вырабатываемой поверхностью нагрева термоэлектрического преобразователя. Использование вентилятора также повышает затраты энергии при работе устройства по заявке на патент US 2010/0018220.
Из уровня техники известно устройство подготовки жидкости по патенту US 483388 [МПК F25B21/02, опубликовано 30.05.1986]. Устройство подготовки жидкости по патенту US 483388, включает корпус с расположенным в нем емкостью, термоэлектрический преобразователь, средство передачи тепла и обратноосмотический модуль очистки жидкости. Емкость предназначена для нагрева или охлаждения жидкости. На внешней стенке емкости установлено средство передачи тепла. Также на внешней стенке емкости установлен блок управления, в котором происходит переключение режима нагрева или охлаждения жидкости. Кроме этого, устройство содержит линию подачи исходной жидкости, подключенную ко входу обратноосмотического модуля очистки жидкости. Выход очищенной жидкости обратноосмотического модуля очистки жидкости через линию подачи очищенной жидкости подключен к емкости, выход дренажной жидкости обратноосмотического модуля очистки жидкости подключен к средству передачи тепла. Средство передачи тепла представляет собой сборную конструкцию, состоящую из распределителя потока, медной пластины, первой теплопроводной пленки, термоэлектрического преобразователя и второй теплопроводной пленки. Распределитель потока представляет собой теплообменник, с выполненным внутри каналом, по которому проходит дренажная жидкость. Также устройство содержит панель управления, связанную с термоэлектрическим преобразователем и с распределителем потока. В зависимости от требований потребителя в блоке управления происходит переключение полярностей, и дренажная жидкость, проходя по каналу, выполненному в распределителе потока, или забирает на себя тепло от емкости, или отдает тепло емкости. К выходу средства передачи тепла подключена линия сброса отработанной дренажной жидкости. К выходу горячей или охлажденной очищенной жидкости емкости подключена линия подачи горячей или охлажденной очищенной жидкости потребителю, с установленным на ней циркуляционным насосом.
Устройство по патенту US 483388 работает следующим образом.
Исходная жидкость через линию подачи неподготовленной жидкости поступает в обратноосмотический модуль очистки жидкости. Очищенная жидкость через линию подачи очищенной жидкости поступает в емкость подготовки жидкости. Дренажная жидкость от средства очистки жидкости по линии подачи дренажной жидкости поступает на вход средства передачи тепла. Проходя через распределитель потока, в зависимости от режима работы устройства, дренажная жидкость или забирает тепло от емкости (режим охлаждения) или отдает тепло емкости (режим нагрева). Далее очищенная подготовленная жидкость поступает на линию подачи очищенной жидкости. Отработанная дренажная жидкость от средства передачи тепла поступает на линию сброса дренажной жидкости. На линию сброса дренажа поступает нагретая дренажная жидкость, что нежелательно, так как повышенная температура способствует развитию бактерий в дренажной жидкости.
Главным недостатком устройства по патенту US 483388 является использование дренажной жидкости в качестве теплоносителя. Поскольку диаметр канала распределителя потоков относительно невелик, то с течением времени произойдет засаливание распределителя потоков, а также линий, подходящих к средству передачи тепла, и соответственно закупорка каналов для прохождения жидкости, что приведет к нарушению теплообмена и сбою в работе устройства.
Из уровня техники известно устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости по патенту US 2910836 [МПК F25B21/02, F25B29/00, H01L35/00, опубл. 03.11.1959], выбранное заявителем в качестве наиболее близкого аналога.
Устройство подготовки жидкости по патенту US 2910836, состоит из корпуса, внутри которого расположены емкость подготовки жидкости, разделенная на секцию для нагрева жидкости, снабженную средством выхода нагретой жидкости потребителю, секцию для охлаждения жидкости, снабженную, по меньшей мере, одним входом исходной жидкости и средством выхода охлажденной жидкости потребителю, и термоэлектрический преобразователь, имеющий поверхность нагрева и поверхность охлаждения, расположенный между секциями нагретой и охлажденной жидкости. Датчик измерения температуры расположен в секции нагретой жидкости и связан с источником тока, который также связан с термоэлектрическим преобразователем. Секция для нагрева жидкости располагается строго над секцией для охлаждения жидкости. Средство выхода горячей жидкости потребителю расположено в верхней части секции горячей жидкости. Средство выхода охлажденной жидкости потребителю расположено в нижней части секции охлажденной жидкости.
Емкость подготовки жидкости представляет собой параллелепипед. Термоэлектрический преобразователь разделяет внутренний объем емкости подготовки жидкости на секцию для нагрева жидкости и равную ей по объему секцию для охлаждения жидкости. Термоэлектрический выполнен в виде парных электродов, между которыми расположены сквозные каналы для прохождения жидкости.
Устройство по патенту US 2910836 работает следующим образом.
Через вход исходной жидкости исходная жидкость поступает в секцию для охлаждения жидкости, и, проходя через сквозные каналы, выполненные в термоэлектрическом преобразователе, постепенно заполняет весь внутренний объем емкости. Во время работы термоэлектрического преобразователя происходит одновременный нагрев и охлаждение жидкости. При этом через сквозные каналы происходит перераспределение жидкости при частичном ее перемешивании. Нагретая жидкость поднимается наверх в секцию для нагрева жидкости, а охлажденная жидкость опускается вниз в секцию для охлаждения жидкости. При необходимости через средства подачи горячей и охлажденной жидкостей подготовленная жидкость поступает потребителю. В случае превышения допустимой температуры в секции горячей жидкости, срабатывает датчик температуры, термоэлектрический преобразователь отключается от источника тока.
Главным недостатком устройства подготовки жидкости по патенту US 2910836 является массопередача нагретой и охлажденной жидкости через сквозные каналы, расположенные в термоэлектрическом преобразователе. При этом жидкость с максимальной температурой скапливается в самом верхнем слое секции для нагрева жидкости, а жидкость с минимальной температурой скапливается в нижнем слое секции для охлаждения жидкости. Поэтому средство выхода нагретой жидкости должно быть расположено в верхней части секции для нагрева жидкости, а средство выхода охлажденной жидкости должно быть расположено в нижней части секции для охлаждения жидкости. Из-за того, что слой нагретой жидкости находится только в верхней части секции для нагрева жидкости, а слой охлажденной жидкости— в нижней части секции для охлаждения, то потребитель сможет отобрать лишь небольшое количество жидкости. Таким образом обе секций имеют небольшой эффективный объем.
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка нового компактного устройства подготовки жидкости, повышение эффективности использование теплоты, генерируемой устройством на нагрев жидкости, при одновременном снижении затрат энергии.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет того, устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, включает корпус с размещенными в нем емкостью подготовки жидкости, снабженную по меньшей мере, одним входом исходной жидкости, и разделенную на секцию для нагрева жидкости, снабженную средством выхода нагретой жидкости потребителю, секцию для охлаждения жидкости, снабженную средством выхода охлажденной жидкости потребителю и термоэлектрический преобразователь, имеющий поверхность нагрева и поверхность охлаждения, расположенный между секциями для нагрева и охлаждения жидкости, выполнено с возможностью кондуктивной передачи энергии, вырабатываемой термоэлектрическим преобразователем в процессе охлаждения жидкости, на нагрев жидкости в секции для нагрева жидкости за счет того, что каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой смежной с термоэлектрическим преобразователем, при этом секция для нагрева жидкости выполнена объемом меньшим, чем секция для охлаждения жидкости, и передача энергии от поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя к жидкости в секции для нагрева жидкости осуществляется через непроницаемую перегородку секции для нагрева жидкости, находящуюся в прямом контакте с нагреваемой поверхностью термоэлектрического преобразователя, при этом содержит два входа исходной жидкости в емкость подготовки жидкости, один из которых расположен в секции для нагрева жидкости, а второй - в секции для охлаждения жидкости, и дополнительно содержит узел разделения потоков, содержащий линию подачи жидкости потребителю и линию подачи жидкости в емкость подготовки жидкости, при этом линия подачи жидкости в емкость подготовки жидкости снабжена средством разделения потоков, подключенным ко входу в секцию для нагрева жидкости и ко входу секции для охлаждения жидкости, и содержит дополнительно линию подачи исходной жидкости подключенную к узлу разделения потоков, и дополнительно емкость исходной жидкости, подключенную к линии подачи исходной жидкости, и содержит дополнительно блок управления, включающий контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости, расположенное в емкости подготовки жидкости, и датчик измерения уровня жидкости, расположенный в емкости исходной жидкости, и снабжено дополнительно блоком создания давления включающим средство создания давления, подключенное к блоку управления, и соединенную с ним линию подачи сжатой среды, при этом линия подачи сжатой среды подключена к емкости исходной жидкости, при этом средство создания давления выполнено, например, в виде компрессора, или средство создания давления выполнено, например, в виде центробежного насоса, и включает дополнительно блок очистки жидкости, содержащий средство очистки жидкости и линию подачи неподготовленной очищенной жидкости, при этом вход средства очистки жидкости подключен к линии подачи исходной жидкости, а выход через линию подачи очищенной исходной жидкости подключен к узлу разделения потоков, при этом дополнительно после секции для нагрева жидкости установлен соединенный с ней проточный нагреватель выполненный в виде, например, спирального нагревателя, и после секции для охлаждения жидкости дополнительно установлено соединенное с ней средство газирования охлажденной жидкости, и снабжено дополнительно вторичным блоком создания давления, соединенным с линией подачи жидкости узла распределения потоков, включающим вспомогательное средство создания давления, подключенное к блоку управления и выполненное в виде компрессора малой мощности, и вспомогательную линию подачи сжатой среды, подключенную к линии подачи жидкости в емкость подготовки жидкости.
На фигуре 1 изображена блок-схема исполнения устройства подготовки жидкости.
В соответствии с представленной на фигуре 1 блок-схемой устройство подготовки жидкости включает корпус (1) с размещенными в нем емкостью подготовки жидкости (2), разделенной на секцию для нагрева жидкости (3), снабженную входом для исходной жидкости (8) и средством выхода нагретой жидкости потребителю (11), и секцию для охлаждения жидкости (4), снабженную входом для исходной жидкости (9) и выходом охлажденной жидкости потребителю, (12) и термоэлектрическим преобразователем (5), имеющим поверхность нагрева (6) и поверхность охлаждения (7). Секция (3) для нагрева жидкости и секция (4) для охлаждения жидкости выполнены с непроницаемыми перегородками (10) и (13) соответственно, смежными с термоэлектрическим преобразователем (5). Секция (3) для нагрева жидкости выполнена объемом меньшим, чем секция (4) для охлаждения жидкости. Соотношение объемов не менее, чем 1 к 2 и не более, чем 1 к 10, предпочтительно 1 к 3.
Термоэлектрический преобразователь (5) расположен между секцией (3) для нагрева жидкости и секцией (4) для охлаждения жидкости. Поверхность нагрева (6) примыкает к непроницаемой перегородке (10) секции (3) для нагрева жидкости, а поверхность охлаждения (7) примыкает к непроницаемой перегородке (13) секции (4) для охлаждения жидкости, (фигура 1).
Устройство может содержать дополнительно узел разделения потоков (на фигуре не представлен), который содержит линию подачи жидкости потребителю и линию подачи жидкости в емкость (2) подготовки жидкости. Линия подачи жидкости в емкость (2) подготовки жидкости снабжена средством разделения потоков, которое выполнено, например, в виде тройника, и подключено ко входу (8) исходной жидкости в секцию (3) нагретой жидкости и ко входу (9) исходной жидкости в секцию охлажденной жидкости (4).
Устройство может содержать дополнительно емкость исходной жидкости (на фигуре не представлено).
Также устройство дополнительно может быть снабжено блоком создания давления, содержащим средство создания давления и подключенную к нему линию подачи сжатой среды (на фигурах не представлен). Линия подачи сжатой среды подключена к емкости исходной жидкости (на фигуре не представлено). Средство создания давления может быть выполнено в виде, например, но не ограничиваясь только этим, компрессора или центробежного насоса (на фигуре не представлено). В случае, когда средство создания давления выполнено в виде компрессора, линия подачи сжатой среды предназначена для подачи сжатого газа, например, воздуха, (на фигуре не представлен). В случае, когда средство создания давления выполнено в виде центробежного насоса, линия подачи сжатой среды предназначена для подачи исходной жидкости (на фигуре не представлено) из емкости для исходной жидкости в блок очистки жидкости.
Устройство подготовки жидкости дополнительно может включает блок очистки жидкости, содержащий средство очистки жидкости и подключенную к нему линию подачи очищенной исходной жидкости. Линия подачи очищенной исходной жидкости подключена к узлу разделения потоков (на фигурах не представлено).
Средство очистки жидкости может быть выполнено, например, но не ограничиваясь только этим, в виде корпуса, включающего слой фильтрующей смеси и половолоконный модуль или виде корпуса заполненного фильтрующей смесью (на фигурах не представлено).
В том случае, если средство очистки жидкости выполнено в виде корпуса, включающего слой фильтрующей смеси и половолоконный модуль, средство создания давления выполнено в виде компрессора, который необходим для вытеснения исходной жидкости из емкости исходной жидкости через средство очистки жидкости блока очистки жидкости в емкость (2) подготовки жидкости, (на фигурах не представлено).
В том случае, когда средство очистки жидкости выполнено в виде корпуса заполненного фильтрующей смесью, средство создания давления может быть выполнено в виде центробежного насоса, который необходим для прокачивания исходной жидкости в емкость (2) подготовки жидкости (на фигурах не представлено).
Линия подачи исходной жидкости подключена к емкости исходной жидкости и ко входу средства очистки жидкости блока очистки жидкости (на фигурах не представлено).
На внешней стороне верхних стенок двух секций (3) и (4) дополнительно может быть расположено средство контроля уровня жидкости, представляющее собой поддон, на дне которого расположен датчик уровня жидкости, и средство отвода воздуха, выполненное в виде двух отверстий, расположенных симметрично над секцией (3) для нагрева жидкости и над секцией для охлаждения жидкости (4) (на фигурах не представлено). К выходу секции (3) для нагрева жидкости подключен проточный нагреватель (на фигурах не представлен), выполненный, например, но не ограничиваясь только этим, в виде проточного нагревателя. Выход проточного нагревателя подключен к средству выхода горячей жидкости потребителю (11). К выходу секции (4) для охлаждения жидкости подключено средство газирования охлажденной жидкости (на фигурах не представлено), выход которого подключен к средству (12) выхода охлажденной жидкости потребителю. В средстве (11) выхода нагретой жидкости установлен клапан. В средстве (12) выхода охлажденной жидкости установлен клапан (на фигурах не представлено).
Также устройство подготовки дополнительно может быть снабжено блоком управления, содержащим контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости и датчик уровня жидкости, размещенный в емкости неподготовленной жидкости (на фигурах не представлен).
Панель индикации, дополнительно может быть установлена в устройстве подготовки жидкости (на фигуре не представлена), и представляет собой установленные в блоке управления и выведенные потребителю несколько светодиодов, которые идентифицируют процессы: нагрев, охлаждение, готовность к подаче охлажденной жидкости, наличие жидкости в исходной емкости, ресурс модуля. На панели индикации также размещены кнопка получения нагретой жидкости (65°С), кнопка получения горячей жидкости (100°С), кнопка получения охлажденной жидкости кнопка получения газированной жидкости.
Также в устройстве подготовки жидкости может быть установлен вторичный блок создания давления (на фигуре не представлен), который содержит вспомогательное средство создания давления, выполненное в виде компрессора малой мощности и вспомогательную линию подачи сжатой среды, в данном случае газа, например, воздуха, подключенную к линии подачи жидкости узла распределения жидкости (13). Вторичный блок создания давления необходим жидкости потребителю.
В рамках отличительных признаков устройство подготовки жидкости работает следующим образом.
Исходная жидкость одновременно через вход для исходной жидкости (8) секции (3) для нагрева жидкости поступает в секцию (3) для нагрева жидкости, и через вход (9) для исходной жидкости секции для охлаждения жидкости (4) поступает в секцию для охлаждения жидкости (4). За счет термоэлектрического преобразователя (5) происходит нагрев и охлаждение жидкости. При этом в заявляемом изобретении энергия, которая выделяется при охлаждении жидкости, передается от поверхности нагрева (6) термоэлектрического преобразователя к примыкающей к ней непроницаемой перегородке (10) секции (3) для нагрева жидкости. При этом, в отличие от наиболее близкого аналога, емкость (2) подготовки жидкости выполнена так, что в процессе нагрева и охлаждения жидкости, отсутствует массопередача жидкости между двумя секциями. После завершения процессов нагрева и охлаждения устройство готово к подачи подготовленной жидкости потребителю— нагретой через средство (11) подачи нагретой жидкости и охлажденной— через средство (12) подачи охлажденной жидкости.
В случае, когда устройство подготовки жидкости дополнительно включает емкость для исходной жидкости, при ее заполнении происходит срабатывание датчика уровня жидкости, расположенного в ней (на фигурах не представлено). Сигнал от датчика уровня жидкости поступает в блок управления. В этот момент происходит запуск средства создания давления, выполненного, например, в виде компрессора (на фигурах не представлено). По линии подачи сжатой среды сжатый газ, например, воздух, начинает поступать в емкость для исходной жидкости, вытесняя исходную жидкость по линии подачи исходной жидкости в средство очистки жидкости блока очистки жидкости. От средства очистки жидкости очищенная исходная жидкость поступает в узел разделения потоков. Из узла разделения потоков жидкость, в зависимости от требований потребителя, поступает или через линию подачи жидкости потребителю на потребление, или через линию подачи жидкости в емкость (2) подготовки жидкости в емкость (2) подготовки жидкости. По линии подачи жидкости в емкость (2) подготовки жидкости через средство разделения потоков жидкость одновременно поступает в секцию нагретой жидкости (3) и секцию охлажденной жидкости (4). При заполнении секций (3) и (4) срабатывает датчик уровня жидкости средства контроля уровня жидкости, сигнал поступает в блок управления, и блок управления отключает средство создания давления. В секциях (3) и (4) с помощью термоэлектрического преобразователя (5) происходит нагрев и охлаждение жидкости. Во время нагрева и охлаждения жидкости на панели индикации мигают светодиоды, отвечающие за индикацию этих процессов. При завершении процессов нагрева и охлаждения светодиоды переходят в постоянно горящий режим.
При нажатии потребителем кнопки получения нагретой жидкости, в средстве выхода нагретой жидкости (10) открывается клапан, и нагретая жидкость через проточный нагреватель (на фигурах не представлен) и средство выхода нагретой жидкости (11) поступает потребителю. При этом проточный нагреватель отключен. При нажатии потребителем кнопки получения горячей жидкости, проточный нагреватель включен, в этом случае осуществляется вторая ступень нагрева.
При нажатии потребителем кнопки получения охлажденной жидкости, в средстве выхода охлажденной жидкости потребителю (11) открывается клапан, и охлажденная жидкость поступает через средство выхода охлажденной жидкости потребителю (11). При нажатии потребителем кнопки получения газированной жидкости, охлажденная очищенная жидкость поступает в средство газирования жидкости (на фигуре не представлено), и далее при открытом клапане через средство выхода охлажденной жидкости потребителю (11).
В наиболее близком аналоге при заборе охлажденной жидкости из секции охлажденной жидкости нагретая жидкость из секций нагретой жидкости опускается вниз в секцию охлажденной жидкости. При этом, для восполнения объема жидкости в емкости, в момент отбора потребителем нагретой или охлажденной жидкости, в емкость через вход для исходной жидкости поступает исходная жидкость, смешиваясь с нагретой и охлажденной жидкостью в секциях. Следовательно резко уменьшается разность температур в секциях. Для увеличения разницы температур между двумя секциями термоэлектрическому преобразователю требуется затратить больше энергии, что снижает эффективность работы системы. Кроме этого для того, чтобы жидкость в обеих секциях снова достигла требуемых температур, необходимо достаточно продолжительное время на то, чтобы произошли процессы нагрева, охлаждения и перераспределение жидкости.
Как было сказано выше, конструкция емкости наиболее близкого аналога предполагает наличие неэффективного объема в обеих секциях, так как нагретая жидкость скапливается только в верхнем слое секции для нагрева жидкости, а охлажденная— только в нижнем слое секции для охлаждения жидкости. Соответственно отбор жидкости может быть произведен только их указанных слоев. При этом весь остальной объем секции останется неиспользованным.
В отличие от наиболее близкого аналога, в заявляемом устройстве устранена необходимость подачи неподготовленной жидкости в секции (3) и (4) в момент забора потребителем подготовленной жидкости. Подача неподготовленной жидкости в секции (3) и (4) осуществляется сразу после прекращения забора потребителем подготовленной жидкости, что сокращает время ожидания до получения подготовленной жидкости и снижает энергозатраты на нагрев и охлаждение жидкости. При этом в заявляемом устройстве весь объем секций является эффективным и используется для нагрева и охлаждения жидкости.
В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нём могут быть сделаны изменения, в пределах заявляемой формулы, что даёт возможность его широкого использования.

Claims

Формула изобретения.
/. Устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, включает корпус с размещенными в нем емкостью подготовки жидкости, снабженную по меньшей мере, одним входом неподготовленной жидкости, и разделенную на секцию для нагрева жидкости, снабженную средством выхода нагретой жидкости потребителю, секцию для охлаждения жидкости, снабженную средством выхода охлажденной жидкости потребителю и термоэлектрический преобразователь, имеющий поверхность нагрева и поверхность охлаждения, расположенный между секциями нагретой и охлажденной жидкости, отличающееся тем, что выполнено с возможностью кондуктивной передачи энергии, вырабатываемой термоэлектрическим преобразователем в процессе охлаждения жидкости, на нагрев жидкости в секции для нагрева жидкости за счет того, что каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой смежной с термоэлектрическим преобразователем, при этом секция для нагрева жидкости выполнена объемом меньшим, чем секция для охлаждения жидкости, и передача энергии от поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя к жидкости в секции для нагрева жидкости осуществляется через непроницаемую перегородку секции для нагрева жидкости, находящуюся в прямом контакте с нагреваемой поверхностью термоэлектрического преобразователя.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит два входа неподготовленной жидкости в емкость подготовки жидкости, один из которых расположен в секции для нагрева жидкости, а второй - в секции для охлаждения жидкости.
3. Устройство по любому из п. 1 и 2, отличающееся тем, что содержит дополнительно узел разделения потоков, содержащий линию подачи жидкости потребителю и линию подачи жидкости в емкость подготовки жидкости, при этом линия подачи жидкости в емкость подготовки жидкости снабжена средством разделения потоков, подключенным ко входу в секцию для нагрева жидкости и ко входу секции для охлаждения жидкости.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что содержит дополнительно линию подачи исходной жидкости подключенную к узлу разделения потоков.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит дополнительно емкость исходной жидкости, подключенную к линии подачи исходной жидкости.
6. Устройство по п. 1 , отличающееся тем, что содержит дополнительно блок управления, включающий контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости, расположенное в емкости подготовки жидкости, и датчик измерения уровня , жидкости, расположенный в емкости исходной жидкости.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено дополнительно блоком создания давления включающим средство создания давления, подключенное к блоку управления, и соединенную с ним линию подачи сжатой среды, при этом линия подачи сжатой среды подключена к емкости исходной жидкости.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что средство создания давления выполнено, например, в виде компрессора.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что средство создания давления выполнено, например, в виде центробежного насоса.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что включает дополнительно блок очистки жидкости, содержащий средство очистки жидкости и линию подачи исходной очищенной жидкости, при этом вход средства очистки жидкости подключен к линии подачи исходной жидкости, а выход через линию подачи исходной очищенной жидкости подключен к узлу разделения потоков.
1. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно после секции для нагрева жидкости установлен соединенный с ней проточный нагреватель выполненный в виде, например, спирального нагревателя.
12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что после секции для охлаждения жидкости дополнительно установлено соединенное с ней средство газирования охлажденной жидкости.
ϋ. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено дополнительно вторичным блоком создания давления, соединенным с линией подачи жидкости узла распределения потоков, включающим вспомогательное средство создания давления, подключенное к блоку управления и выполненное в виде компрессора малой мощности, и вспомогательную линию подачи сжатой среды, подключенную к линии подачи жидкости в емкость подготовки жидкости.
PCT/RU2017/000291 2016-05-04 2017-05-04 Устройство подготовки жидкости Ceased WO2017192065A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117691A RU2654548C2 (ru) 2016-05-04 2016-05-04 Устройство подготовки жидкости
RU2016117691 2016-05-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017192065A1 true WO2017192065A1 (ru) 2017-11-09

Family

ID=60203748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000291 Ceased WO2017192065A1 (ru) 2016-05-04 2017-05-04 Устройство подготовки жидкости

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2654548C2 (ru)
WO (1) WO2017192065A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200148553A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Electrophor Inc. Liquid Preparation Device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4417899A4 (en) 2021-10-12 2025-08-20 Electrophor Inc LIQUID HEATING AND COOLING SYSTEM

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2910836A (en) * 1957-08-12 1959-11-03 Minnesota Mining & Mfg Fluid heating and cooling apparatus
SU1764094A1 (ru) * 1990-07-12 1992-09-23 Polyanskij Aleksandr V Устройство дл подогрева и охлаждени жидкости
RU2121635C1 (ru) * 1997-09-08 1998-11-10 Купцова Валентина Сергеевна Установка для получения горячей и охлажденной питьевой воды
US20020078695A1 (en) * 2000-12-21 2002-06-27 Hughes Eric C. Heated/cooled console storage unit and method
EP1298088A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-02 Heineken Technical Services B.V. Beverage dispensing device
RU31922U1 (ru) * 2003-05-14 2003-09-10 Бахтинов Николай Алексеевич Установка для приготовления и порционной выдачи газированной воды
UA13544U (en) * 2005-07-25 2006-04-17 Ltd Liability Company Metalik Electric flow-through water heater
RU2459564C2 (ru) * 2007-02-16 2012-08-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Нагреватель с регулированием потока жидкости через него
RU2481149C2 (ru) * 2011-07-12 2013-05-10 Владимир Иванович Казанцев Установка для приготовления и дозирования растворов реагентов

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2910836A (en) * 1957-08-12 1959-11-03 Minnesota Mining & Mfg Fluid heating and cooling apparatus
SU1764094A1 (ru) * 1990-07-12 1992-09-23 Polyanskij Aleksandr V Устройство дл подогрева и охлаждени жидкости
RU2121635C1 (ru) * 1997-09-08 1998-11-10 Купцова Валентина Сергеевна Установка для получения горячей и охлажденной питьевой воды
US20020078695A1 (en) * 2000-12-21 2002-06-27 Hughes Eric C. Heated/cooled console storage unit and method
EP1298088A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-02 Heineken Technical Services B.V. Beverage dispensing device
RU31922U1 (ru) * 2003-05-14 2003-09-10 Бахтинов Николай Алексеевич Установка для приготовления и порционной выдачи газированной воды
UA13544U (en) * 2005-07-25 2006-04-17 Ltd Liability Company Metalik Electric flow-through water heater
RU2459564C2 (ru) * 2007-02-16 2012-08-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Нагреватель с регулированием потока жидкости через него
RU2481149C2 (ru) * 2011-07-12 2013-05-10 Владимир Иванович Казанцев Установка для приготовления и дозирования растворов реагентов

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200148553A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Electrophor Inc. Liquid Preparation Device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016117691A (ru) 2017-11-10
RU2654548C2 (ru) 2018-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230054529A1 (en) Water dispensing station
CN201091512Y (zh) 电热开水机
US5823007A (en) Cold/hot water dispenser having an expansion tank for water overflow
US20220221212A1 (en) Free-standing ice or beverage dispensing appliance
CN101084405A (zh) 水生产方法和装置
JP2010195483A (ja) 給水装置及びこれに用いられる水の冷却及び浄水方法
CN102203512A (zh) 优化的回收废旧水热的供热系统
CN103300721A (zh) 反渗透空气能热泵饮水机
US7571621B2 (en) Fluid cooling system, cooled fluid dispenser comprising the later, and methods for sterilization thereof
CN116161720A (zh) 熟水机
WO2017192065A1 (ru) Устройство подготовки жидкости
JP5552193B2 (ja) 蒸留式給湯装置およびその省エネルギー加熱ユニット
CN102679558A (zh) 一种有序排出承压缸体内液体的装置
JP2010190466A (ja) 給湯装置
CN102344176B (zh) 蒸馏式饮水装置及其节能加热单元
US20200148553A1 (en) Liquid Preparation Device
WO2020139161A1 (ru) Система очистки воды методом перекристаллизации и теплообменные устройства (варианты) для её реализации
CN116326989A (zh) 一种节能型步进式双水箱无菌多温直饮机及其补水方法
KR20140098018A (ko) 피티씨 히터를 이용한 온수생성장치
CN202537175U (zh) 反渗透空气能热泵饮水机
US3522149A (en) Distillation apparatus to recover potable water from non-potable water
KR100293767B1 (ko) 음용수및음용차제공장치
CN202630418U (zh) 一种有序排出承压缸体内液体的装置
JP2002030716A (ja) 水洗便器
KR200244814Y1 (ko) 음용수 및 음용차 제공 장치

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WA Withdrawal of international application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE