СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК F25D31/00 F25B21/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к управлению температурой, например к системе охлаждения жидкости, полезной, например, в устройстве выдачи напитков, например охлажденной питьевой воды.

Предпосылки создания изобретения

Известно множество систем охлаждения жидкости. В некоторых системах используют блоки Пельтье. Блоки Пельтье обычно более эффективны, чем компрессоры в отношении расхода энергии, но имеют меньшую охлаждающую способность.

В заявке на патент США 2006/0075761 описан аппарат для охлажденной или нагретой при необходимости питьевой воды, имеющий тепловой аккумулятор со встроенным змеевидным трубопроводом для текучей среды, сеть независимо управляемых термоэлектрических теплопередающих модулей и сеть модулей управления температурой. Предпочтительный вариант осуществления включает в себя тепловой аккумулятор в качестве единой, полученной литьем под давлением теплопроводной металлической конструкции, свободной от швов, а также встроенную трубу, свободную от соединительных средств.

В публикации WO1997007369 описан охлаждающий блок, пригодный для автомата по продаже безалкогольных напитков или сходного устройства выдачи жидкости, компактный и способный достаточно быстро охлаждать жидкость, чтобы быть пригодным в устройстве с управлением по требованию, и при этом не охлаждающий ее до реального замерзания. Это предполагает использование охлаждающей системы, в которой применено сочетание теплового насоса (обычно устройства с эффектом Пельтье) с производительностью, согласованной с тепловыми характеристиками и нужной пропускной способностью выдаваемой жидкости вместе с окружающей средой непосредственного охлаждения в виде материала с изменяющейся жидкостно-твердотельной фазой, функционирующего в нужном температурном диапазоне (который обычно будет составлять от несколько более 0°C до приблизительно +5°C). Это значительно снижает возможность переохлаждения жидкости. Во-вторых, используется термочувствительное переключающее устройство, например термистор, находящийся в тепловой связи с материалом с изменяющейся жидкой или твердой фазой и функционально связанный с тепловым насосом для эффективного включения или выключения насоса, при возникновении необходимости.

В патенте США 5634343 описан термоэлектрический охладитель, способный охлаждать текучую среду до ниже, чем 10°F. Описанный охладитель максимизирует теплопередающий контур для создания лучшей теплопроводности и обеспечивает пространство в охладителе для приспосабливания к тепловому сжатию и расширению охлаждающих элементов.

В патенте США 5285718 описан комбинированный варочный аппарат по изготовлению напитков с подводом холодной воды в корпусе для подачи в варочный участок напитка в одном или нескольких местах в корпусе, подсоединенного к этому подводу сильно охлажденной или охлажденной воды для подачи, при необходимости холодной воды. Участок холодной воды аппарата включает в себя бак для холодной воды, находящийся в нем охлаждающий стержень, охлаждающий модуль, работающий в качестве теплового насоса для отвода тепла из воды с целью ее нагрева и подачи отведенного тепла на теплопоглощающее приспособление для рассеивания. Использованы различные электронные и электрические органы управления для регулирования работы различных компонентов устройства и фильтрующее устройство для фильтрации поступающей воды, соединенное с различными индикаторами для сообщения о выполнении фильтрации или о том, что аппарат обрабатывает максимально возможное количество воды.

В заявке на патент США 2003188540 описано устройство охлаждения текучей среды для устройства выдачи напитков, которое включает в себя накопительный сосуд для текучей среды и батарею термоэлектрических устройств, размещенную, по меньшей мере, на одной наружной поверхности накопительного сосуда и имеющую охлаждающую и нагревательную поверхности, при этом охлаждающие поверхности находятся в тепловой связи с накопительным сосудом для текучей среды таким образом, что при подаче питания на устройства охлаждающие поверхности уменьшают тепловую энергию текучей среды в накопительном сосуде.

В следующих патентах США и патентных заявках США также раскрыты устройства выдачи напитков, основанные, по меньшей мере, частично, на охлаждающих механизмах Пельтье: 2006/096300, 5501077, 6237345, 2006/169720, 5285718, 5209069, 4664292, 2006/096300, 5501077, 6237345.

Сущность изобретения

Изобретение обеспечивает систему управления температурой жидкости. Система содержит два комплекта элементов управления температурой, при этом каждый комплект содержит один или несколько таких элементов, расположенных противоположно друг другу и образующих между ними зону управления температурой. Трубопроводная система в зоне управления температурой образует путь потока жидкости, который имеет один или несколько первых участков, находящихся вблизи одного из двух комплектов и имеющих с ним теплопроводную связь, и один или несколько вторых участков, находящихся вблизи другого из двух комплектов и имеющих с ним теплопроводную связь. Система управления температурой может быть использована в качестве модуля управления температурой жидкости в терморегулируемом устройстве или системе выдачи жидкости, например устройстве выдачи питьевой воды или устройстве выдачи другого напитка.

Одним из вариантов осуществления изобретения предложена система управления температурой жидкости для охлаждения или нагревания жидкости при ее протекании через систему. Поток жидкости может протекать от источника к выходу или же может циркулировать из резервуара и обратно в резервуар, который содержит объем терморегулируемой жидкости, охлажденной либо нагретой для дальнейшего использования. Согласно предпочтительному варианту осуществления жидкость представляет собой питьевую воду, выдаваемую из выхода выдачи. Система управления температурой может быть встроена, например, в аппараты или устройства выдачи питьевой воды. Система управления температурой изобретения имеет конструктивные признаки, которые улучшают эффективность управления температурой жидкости. Такие признаки содержат змеевидный путь потока жидкости через зону управления температурой и имеют одни участки, которые находятся в теплопроводной связи с одним комплектом элементов управления температурой, и другие участки в теплопроводной связи с другим комплектом элементов управления температурой.

Использованный здесь термин "управление температурой" относится к нагреванию или охлаждению.

Система управления температурой жидкости согласно одному варианту осуществления изобретения содержит первый комплект из одного или нескольких элементов управления температурой, расположенный противоположно второму комплекту из одного или нескольких элементов управления температурой. Эти два комплекта образуют между ними зону управления температурой, в которой расположена трубопроводная система, образующая путь потока жидкости, который имеет один или несколько первых участков, находящихся вблизи от первых элементов и имеющих с ними теплопроводную связь, и один или несколько вторых участков, находящихся вблизи от вторых элементов и имеющих с ними теплопроводную связь.

В некоторых вариантах осуществления изобретения трубопроводная система образует единый путь потока жидкости через зону управления температурой, проходящий от входа жидкости до выхода жидкости. В других вариантах осуществления трубопроводная система образует два или более путей потока жидкости, соединяющих вход и выход жидкости. В некоторых вариантах осуществления изобретения путь потока жидкости имеет змеевидную геометрию.

Термин "элемент управления температурой" использован здесь для обозначения элемента, который может переносить тепло или холод, либо локально выработанный в элементе, например в элементе Пельтье, либо тепло или холод, перенесенный от блока нагревания или охлаждения, например, посредством циркулирующей теплопередающей текучей среды.

В некоторых вариантах осуществления система управления температурой жидкости согласно изобретению предназначена для охлаждения жидкости. Система согласно данному варианту осуществления будет обозначена как "система охлаждения жидкости". В других вариантах осуществления система управления температурой жидкости представляет собой систему нагревания жидкости, предназначенную для нагревания жидкости. В прочих других вариантах осуществления система согласно изобретению может представлять собой гибридную систему нагревания/охлаждения жидкости, которая может переходить из охлаждающего режима в нагревательный режим.

Термин "зона управления температурой" использован здесь для обозначения зоны, которая образована элементами управления температурой, и которую, таким образом, нагревают или охлаждают. По бокам зоны управления температурой или вокруг нее могут располагаться элементы управления подогревом.

В контексте варианта осуществления системы охлаждения жидкости элемент управления температурой и зона управления температурой могут быть обозначены как "охлаждающий элемент" и "охлаждающая зона" соответственно.

Термин "трубопроводная система" использован здесь для обозначения, в частности, системы трубы, каналов или других трубопроводов, являющихся частью пути потока нагреваемой или охлаждаемой жидкости, расположенной в зоне управления температурой. Трубопроводная система может состоять из трубных или канавкообразных участков.

Термин "теплопроводная связь" предназначен для обозначения физической связи, обеспечивающей перенос тепла (или холода) между соединенными средами, например между охлаждающим элементом и трубопроводами. Термин "тепловая связь" может также быть периодически использован для обозначения такой теплопередающей связи.

Термины "первая" и "второй" здесь использованы для удобств описания и не имеют какого-либо конструктивного или функционального значения. Комплекты, участки и пр., обозначенные как "первый" и "второй", могут быть одинаковыми или могут быть отличными друг от друга.

Таким образом, система управления температурой согласно изобретению включает в себя трубопроводную систему, нагреваемую или охлаждаемую (в случае необходимости) элементами управления температурой. Трубопроводная система соединена теплопроводной связью с элементами управления температурой, и элементы управления температурой нагревают или охлаждают трубопроводную систему и тем самым меняют температуру протекающей по ней жидкости. Трубопроводная система имеет участки, которые включают в себя одни участки, которые находятся вблизи первого комплекта элементов управления температурой и имеют с ним теплопроводную связь, и другие участки, которые имеют теплопроводную связь со вторым комплектом.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления трубопроводная система выполнена так, что, по меньшей мере, некоторые, а иногда все первые и вторые участки поочередно размещены вдоль пути потока жидкости. В результате, охлаждаемая жидкость течет в участке, смежном с первым комплектом элементов, и затем в участке, смежном со вторым комплектом элементов, и так далее.

Согласно одному варианту осуществления изобретения элемент управления температурой представляет собой термоэлектрический охлаждающий элемент, например плоский элемент Пельтье, имеющий противоположные холодные и горячие стороны. Элемент Пельтье может быть использован также в случае с системой нагревания жидкости согласно изобретению, и он пригоден, в частности, для использования в системе охлаждения жидкости согласно изобретению, при этом холодные стороны элемента Пельтье граничат с охлаждающей зоной. Однако изобретение не ограничено использованием таких охлаждающих элементов, и другие охлаждающие приспособления также могут использоваться. В примере другого охлаждающего приспособления использован охлаждающий блок, который охлаждает охлаждающую текучую среду, которую затем подают на упомянутый охлаждающий элемент. Нагревательный элемент, используемый в системе нагревания жидкости согласно изобретению, может, например, представлять собой нагревательный элемент Джоуля (известный также как резистивный нагревательный или омический нагревательный элемент).

В одном варианте осуществления охлаждающая система согласно изобретению содержит первый комплект из одного или нескольких элементов Пельтье, расположенных на одной стороне охлаждающей зоны, а также второй комплект из одного или нескольких элементов Пельтье, расположенных на противоположной стороне охлаждающей зоны. Элементы Пельтье первого комплекта могут быть одинаковыми или могут быть отличными от элементов Пельтье второго комплекта. Кроме того, различные элементы Пельтье в комплекте могут быть одинаковыми или могут быть различными (различной формы или размера, различной мощности и различной холодопроизводительности и т.д.).

Согласно одному варианту осуществления трубопроводная система включает в себя трубы, выполненные из теплопроводного материала, обычно металла, с несколькими участками, проходящими через охлаждающую зону. Система согласно данному варианту осуществления содержит первую группу и вторую группу трубных участков, выполненных из теплопроводного материала. Участки первой группы находятся вблизи элементов управления температурой первого комплекта и имеют с ними теплопроводную связь, а вторая группа находится вблизи от элементов управления температурой второго комплекта и имеет с ними теплопроводную связь.

Термин "трубопровод" относится к трубе или каналу для потока жидкости другого типа с полой внутренней частью, имеющей круглое, эллипсоидное, многоугольное, неправильное или несимметричное или любой другой тип сечения.

Трубопроводы обычно имеют прямоугольное сечение. В одном варианте осуществления трубопроводы сплющены.

Обычно каждый участок охватывает по длине зону управления температурой. Различные участки сообщены друг с другом, в результате чего жидкость систематически течет через зону управления температурой. Путь потока жидкости обычно имеет чередующиеся участки первой группы и участки второй группы, в результате чего на пути потока жидкость течет поочередно через участок, смежный и находящийся в теплопроводной связи с одним комплектом элементов управления температурой, а затем через участок, смежный и находящийся в теплопроводной связи с другим комплектом элементов управления температурой. Согласно одному варианту осуществления концы трубных участков вставлены в один или несколько соединительных элементов, образующих в них пути потока, которые соединяют упомянутые участки, то есть обеспечивают сообщение между участками.

Согласно одному варианту осуществления зона управления температурой включает в себя теплообменную камеру с входом жидкости и выходом жидкости, образованную между первой теплопроводной стенкой, находящейся в теплопроводной связи с первым комплектом элементов управления температурой, второй теплопроводной стенкой, находящейся в теплопроводной связи со вторым комплектом элементов управления температурой, и боковыми стенками. Теплопроводные стенки обычно выполнены из металла. В камере расположена конструкция из каналов, образуя один или несколько непрерывных путей потока, проходящих от входа к выходу. Первая группа из одного или нескольких каналов является смежной с первой стенкой и имеет с ней теплопроводную связь, а вторая группа из одного или нескольких каналов является смежной со второй стенкой и имеет с ней теплопроводную связь.

Для обеспечения такой теплопроводной связи каналы могут быть выполнены так, что одна сторона канала образована участком одной из теплопроводных стенок.

Каналы могут быть выполнены как взаимосвязанные участки трехмерного криволинейного пути потока. В некоторых вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, некоторые каналы первой группы расположены вдоль пути потока попеременно с каналами второй группы.

Согласно одному варианту осуществления каналы образованы разделительными панелями, расположенными в камере.

Теплопроводные стенки обычно являются, по существу, параллельными одна другой. Согласно одному варианту осуществления теплообменная камера содержит главную разделительную панель, расположенную между двумя теплопроводными стенками и проходящую, по существу, параллельно им, таким образом, разделяя камеру на первое отделение, смежное с первой стенкой, и второе отделение, смежное со второй стенкой. Каждое из двух отделений дополнительно разделено вспомогательными панелями, проходящими от главной разделительной панели к теплопроводным стенкам и образующими, по существу, участки U-образного канала с двумя концами. В главных разделительных панелях образованы отверстия для соединения концов участков U-образного канала в первом отделении с концами участков U-образного канала во втором отделении, тем самым образуя путь потока участков U-образного канала от входа к выходу. Соответственно путь потока образован чередующимися участками U-образного канала одного отделения и другого отделения.

В соответствии с изобретением главная разделительная панель, вспомогательные разделительные панели и боковые стенки выполнены из единого блока материала.

В системе охлаждения жидкости согласно изобретению, где элементами управления температурой могут являться один или несколько термоэлектрических элементов, может использоваться теплопоглощающее приспособление для переноса и рассеивания тепла, генерированного упомянутыми элементами. Теплопоглощающее приспособление может содержать замкнутую теплопередающую трубопроводную систему, содержащую охлаждающую текучую среду (которой может быть жидкость или газ), встроенную между теплопоглощающим модулем, находящимся в теплопередающей связи с одним или несколькими термоэлектрическими элементами, и теплорассеивающим модулем. Охлаждающая текучая среда циркулирует между теплопоглощающим модулем и теплорассеивающим модулем и тем самым отводит тепло, генерированное упомянутыми элементами. Теплопоглощающее приспособление может обычно включать в себя два теплопоглощающих модуля, при этом один модуль соединен с первым комплектом охлаждающих термоэлектрических элементов, а другой модуль соединен со вторым комплектом охлаждающих термоэлектрических элементов.

Изобретением также предусмотрено устройство выдачи жидкости (например, напитка или питьевой воды), содержащее упомянутую систему управления температурой. Примером служит устройство выдачи питьевой воды с системой охлаждения жидкости и/или системой нагревания жидкости в соответствии с изобретением. Иногда в одно устройство могут быть включены несколько систем охлаждения и/или нагревания жидкости согласно изобретению, соединенных последовательно, в результате чего охлаждаемая или нагреваемая жидкость последовательно течет в двух или более таких системах, или соединенных параллельными протоками.

Краткое описание чертежей

Для понимания изобретения и возможности его реализации на практике ниже описаны варианты его осуществления путем только неограничительных примеров со ссылкой на сопровождающие фигуры. На фигурах идентичные и сходные конструкции, их элементы или части, проиллюстрированные более чем на одной фигуре, обозначены идентичными или сходными ссылочными позициями. Размеры компонентов, показанные на фигурах, выбраны для удобства и ясности изложения и необязательно выполнены в масштабе. Нижеследующие фигуры изображают следующее.

Фиг.1 представляет перспективный вид системы охлаждения жидкости согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.

Фиг.2 - перспективный вид трубопроводной системы и сопряженных элементов потока жидкости.

Фиг.3 - вид с пространственным разделением деталей трубопроводной системы, представленной на фиг. 3.

Фиг.4A и 4B представляют дополнительные виды примерного теплообменного устройства, представленного на фиг.3, подробно иллюстрирующие соединительные элементы согласно вариантам осуществления изобретения.

Фиг.4A и 4B и 5A и 5B - схематические виды сплющенных труб, иллюстрирующие соотношения ширины и высоты W:H согласно различным вариантам осуществления изобретения, при этом на фиг.4A и 4B показан вариант, где все трубы имеют одинаковое сечение, тогда как на фиг.5A и 5B показан вариант, где различные трубы имеют различные сечения.

Фиг.6A, 6B и 6C - схематические виды путей потока через группу из шести сплющенных труб согласно различным вариантам осуществления изобретения.

Фиг.7 - перспективный вид системы охлаждения жидкости в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.8 - вид в разрезе по плоскости VIII-VIII, представленной на фиг.7;

Фиг.9 - охлаждающую систему, представленную на фиг.7, с удаленным теплопоглощающим блоком, при этом проиллюстрирована теплообменная камера с сопряженными элементами Пельтье.

Фиг.10 - теплообменную камеру с вмещающей ее рамой.

Фиг.11 - вид с пространственным разделением деталей рамы, которая вмещает в себя теплообменную камеру.

Фиг.12 - вид в разрезе по плоскости XII-XII, представленной на фиг.10.

Фиг.13A - вид в разрезе только каналообразующего блока в той же плоскости, что представлена на фиг.12.

Фиг.13B и 13C представляют перспективные виды каналообразующего блока, соответственно иллюстрирующие его стороны, обозначенные стрелками В и С на фиг.13A.

Фиг.14A, 14B и 14C показывают теплопоглощающий модуль, при этом фиг.17A представляет собой вид в разрезе по той же плоскости VIII-VIII, что и на фиг.11, тогда как фиг.14B и 14C представляют собой перспективные виды двух главных элементов модуля.

Подробное описание вариантов осуществления

Варианты осуществления изобретения относятся к системе управления температурой жидкости. Нижеописанный вариант осуществления касается систем охлаждения жидкости, при этом описанные принципы могут равным образом относиться к нагреву.

Принципы и работа системы управления температурой согласно примерному варианту осуществления изобретения могут быть лучше уяснены со ссылкой на чертежи и сопровождающие описания.

Перед тем, как подробно рассмотреть, по меньшей мере, один вариант осуществления изобретения, нужно уяснить, что изобретение не ограничено деталями, изложенными в нижеследующем описании конкретных вариантов осуществления. Изобретение охватывает также бесчисленное множество других вариантов осуществления и может быть внедрено в практику или осуществлено многими путями. Также следует понять, что примененная здесь фразеология и терминология служат для целей описания и не должны рассматриваться как ограничительные.

На фиг.1 показан схематический вид примерного охлаждающего устройства 200, пригодного для установки, например, в устройство выдачи "холодной воды по требованию". Устройство 200 включает в себя компоненты 220 управления жидкостью и систему 400 управления температурой, сопряженную с теплопоглощающим приспособлением 240.

На фиг.2 более подробно изображены компоненты 220 управления жидкостью. Конкретно, изображены термоэлектрические охлаждающие элементы 250 Пельтье, находящиеся в непосредственной тепловой связи с тремя верхними из шести сплюснутых труб 300 и 302. Также имеются соответствующие элементы, находящиеся в непосредственной тепловой связи с тремя нижними из упомянутых сплющенных труб. В изображенном примерном варианте осуществления, предназначенном для охлаждения, электрические провода 252 соединены с источником питания (не показан) таким образом, что холодная сторона элементов Пельтье 250 контактирует с трубами 300 и/или 302. Горячая сторона устройств 250 Пельтье на чертеже обращена вверх. Изображенные примерные компоненты управления жидкостью также включают в себя резервуар 222, вход 224 резервуара и насос 228. Во время работы насос 228 прокачивает воду через трубы 230 и 232 таким образом, что происходит обмен между резервуаром 222 и системой 400 управления температурой. Охлажденная вода может выкачиваться из резервуара 222 через выходное отверстие 226.

Термоэлектрические охлаждающие элементы 250 Пельтье (фиг.2B) и противоположный элемент (не показан) образуют между ними охлаждающую зону 252, которая вмещает в себя сплющенные трубы 230 и 232. Элемент 250 и противоположные ему элементы находятся в непосредственной тепловой связи со сплющенными трубами 300 и 302 и служат для охлаждения текущей по трубам текучей среды. Термоэлектрический охлаждающий элемент находится в тепловой связи с теплопоглощающим модулем 610 и его аналогом (не показан), сопряженным с противоположными термоэлектрическими элементами. Модуль 610 охлаждают подачей охлаждающей текучей среды. Охлаждающая текучая среда течет из резервуара 242 через трубу 243 во внутреннюю полость модуля 610, вытекает через трубы 246 и 345, поступает на блок рассеивания тепла (изображенный в виде вентилятора 260) и обратно в резервуар 242 для рециркуляции. Насос 248 охлаждающей текучей среды может быть установлен в любой точке рециркуляционного протока.

В других примерных вариантах осуществления изобретения модуль 610 охлаждают потоком охлаждающей текучей среды, которую повторно не используют.

Фиг.3 представляет собой вид с пространственным разделением деталей примерной трубопроводной системы 402, которая образует путь потока жидкости между входным отверстием 416 и выходным отверстием 418. Она включает в себя множество сплющенных трубных участков (шесть в данном примерном варианте осуществления) 300 и 302. В изображенном варианте осуществления трубы 302 соединены последовательно, так что их внутренние полости образуют непрерывный путь потока.

Примерный соединительный элемент 410 включает в себя входное отверстие 416 для текучей среды и выходное отверстие 418 для текучей среды. Соединительный элемент 410, образованный внутренним соединительным элементом 412 и наружным соединительным элементом 414, представляет собой один примерный способ обеспечения сообщения между внутренними полостями труб 300 и 302. Каждое из этих отверстий сообщено с внутренней полостью одной из труб. На другом конце трубных участков имеется соединительный элемент 420, имеющий внутренний соединительный элемент 422 и наружный соединительный элемент 424. Путь потока через трубы 300 и 302 представляет собой непрерывный змеевидный путь потока от отверстия 416 до 418 через шесть изображенных труб 300 и 302 и колпачков 410 и 420. Сообщение между отверстиями 416 и 418 и одним из трубных участков и между трубными участками реализовано через соответствующие каналообразующие конструкции в соединительных элементах 410 и 420.

В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения сплющенные трубные участки 300 и 302 имеют внутреннюю полость, отличающуюся отношением ширины к высоте (W:H), составляющим, по меньшей мере, 2:1. Выборочно увеличение W обеспечивает увеличение поверхности, контактирующей с блоком 250 Пельтье. Хотя на фиг.4 изображены трубы 300 и 302, имеющие, по существу, прямоугольное сечение, на фиг.4A, 4B, 5A и 5B показано, что большая величина соотношения W:H может быть достигнута при использовании других форм сечения.

Согласно различным примерным вариантам осуществления изобретения непрерывный путь потока через внутренние полости труб, образованный через каналообразующую конструкцию в соединительных элементах, может иметь различную конфигурацию.

На фиг.6A, 6B и 6C изображены три примерных пути потока через конструкцию из шести труб, показанные в схематичном разрезе. Эти три примерных пути потока обозначены стрелками способом, понятным без пояснений.

Ниже описан другой вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг.7-14C.

Система охлаждения жидкости 500 включает в себя модуль 502 управления температурой со входом 504 жидкости и выходом 506 жидкости, по бокам которого расположены два теплопоглощающих модуля 510 и 512, при этом все компоненты скреплены вместе при помощи винтов 514. Как видно из фиг.8 и 9, между каждым из модулей 510 и 512 и модулем 502 расположены два комплекта охлаждающих элементов 520 и 522, при этом каждый комплект в данном примерном варианте осуществления включает в себя два элемента 524 Пельтье с подсоединенными электрическими проводами 526, подключенными к модулю питания (не показан). Нужно отметить, что комплекты с двумя элементами Пельтье являются лишь примером, и комплекты охлаждающих элементов могут включать в себя один или любое количество элементов Пельтье. В данном конкретном примере все элементы Пельтье одинаковы, но в некоторых других вариантах осуществления элементы Пельтье могут отличаться друг от друга формой, размерами, а также охлаждающей способностью.

Два комплекта охлаждающих элементов образуют между ними охлаждающую зону 530, вмещающую в себя теплообменную камеру 532. Вход 504 и выход 506 сообщены с внутренней частью камеры 532.

Камера 532 образована между первой и второй теплопроводной стенками 534 и 536 и боковыми стенками 538 и 540, которые являются неотъемлемой частью каналообразующего блока 550, показанного на фиг.13A-13C, который будет описан ниже.

Каналообразующий блок 550 и две теплопроводные стенки 534, 536 скреплены вместе двумя рамными элементами 552 и 554, которые показаны на виде с пространственным разделением деталей на фиг.11 и которые скреплены вместе способом защелкивания с помощью крепежных элементов 560. Каналообразующий блок 550 имеет две окружные канавки 562 и 564 - по одной с каждой стороны, которые вмещают в себя уплотнительные кольца 566 и 568. Как лучше всего видно на фиг.12, между стенками 534 и 536 и блоком 550 достигнуто герметичное зацепление, тем самым, образуя закрытую герметичную камеру в блоке 550.

Как можно видеть на фиг.13A, 13B и 13C, блок 550 имеет рельефную конфигурацию на обеих своих внутренних поверхностях 570 и 572. Вставленные между теплопроводными стенками 534 и 536 рельефные поверхности образуют трехмерный криволинейный путь потока, который далее описан подробно.

Блок 550 имеет главную разделительную панель 574, которая, по существу, делит камеру на два отделения на противоположных сторонах панели 574 между панелями и теплопроводными стенками 534 и 536. От главной разделительной панели 574 к соответствующим стенкам 534 и 536 проходят две группы вспомогательных панелей 576 и 578, при этом первая группа проходит от боковой стенки 538 к противоположной боковой стенке, оставляя зазор, а вторая группа полностью проходит расстояние между боковыми стенками. Эти вспомогательные панели создают рельефную конфигурацию внутренних поверхностей блока 550, образуя участки U-образного канала 580, каждый из которых имеет два конца 582 и отверстие 584, обеспечивая сообщение между концами участков U-образного канала на обеих сторонах блока.

Образованный таким образом трехмерный змеевидный проток показан стрелками на фиг.13A-13C способом, понятным без пояснений. В результате, образован путь потока последовательных участков U-образного канала, меняющий направление от участка к участку в двух отделениях.

Вход 504 и выход 506 сообщены с двумя соответствующими концевыми канальными участками 586 и 588, которые являются линейными (а не U-образными), и проходят между входом и выходом к отверстиям 584.

На фиг.14A-14C показан теплопоглощающий модуль 510 согласно варианту осуществления изобретения, идентичный модулю 512. Модуль содержит блок 590, который образует вход 592 для охлаждающей текучей среды и выход 594 для охлаждающей текучей среды, сообщенный с полостью 596, образованной углублением 598 в блоке 590 и панелью 600 металлического блока 602. Блок 590 имеет канавку 604, проходящую по периферии углубления 598, вмещающую в себя уплотнительное кольцо 606, взаимодействующее с панелью 600 для уплотнения полости 596 герметичным способом. Металлический блок 602, обычно выполненный из меди, включает в себя множество штырей 610, которые создают большую теплообменную поверхность для охлаждающей жидкости, текущей через полость 596, как показано фигурной стрелкой на фиг.14A.

В собранном состоянии, как можно видеть на фиг.8, панель 600 прижата к наружной поверхности элементов Пельтье 520, таким образом, перенося произведенную теплоту на штыри, которую затем отводят с помощью охлаждающей текучей среды, текущей в блок охлаждения, например, показанный на фиг.1.

Система управления температурой жидкости содержит два комплекта элементов управления температурой, расположенных противоположно друг другу и образующих между ними зону управления температурой. Трубопроводная система в зоне управления температурой образует единый путь потока жидкости, который может иметь чередующиеся первый и второй участки жидкости. Один или несколько первых участков расположены вблизи первого комплекта и имеют теплопроводную связь с ним, а один или несколько вторых участков расположены вблизи второго комплекта и имеют теплопроводную связь с ним. Система управления температурой может быть использована в качестве модуля охлаждения или нагревания жидкости в устройстве или системе выдачи холодной жидкости, например питьевой воды, или устройстве выдачи другого напитка. Использование данной группы изобретений позволяет повысить эффективность охлаждения. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Система управления температурой для регулирования температуры жидкости при ее протекании через систему, содержащая первый комплект из одного или нескольких элементов управления температурой и расположенный противоположно ему второй комплект из одного или нескольких элементов управления температурой, при этом первый и второй комплекты образуют между ними зону управления температурой, и трубопроводную систему, образующую единый путь потока жидкости, проходящий через зону управления температурой от входа жидкости до выхода жидкости и имеющий чередующиеся первый и второй участки, при этом один или несколько первых участков расположены вблизи первого комплекта и имеют теплопроводную связь с ним, а один или несколько вторых участков расположены вблизи второго комплекта и имеют теплопроводную связь с ним.

2. Система по п.1, в которой трубопроводная система образует, по меньшей мере, два пути потока жидкости, соединяющих вход жидкости и выход жидкости.

3. Система по п.1, в которой путь потока жидкости имеет змеевидную геометрию.

4. Система по п.1, в которой элементы управления температурой представляют собой термоэлектрические охлаждающие элементы.

5. Система по п.4, в которой термоэлектрические охлаждающие элементы представляют собой плоские элементы Пельтье с противоположными холодными и горячими сторонами, при этом холодные стороны элементов граничат с зоной управления температурой.

6. Система по п.5, содержащая первый комплект из одного или нескольких элементов Пельтье, расположенных на одной стороне зоны управления температурой, и второй комплект из одного или нескольких элементов Пельтье, расположенный на противоположной стороне зоны управления температурой.

7. Система по п.1, содержащая теплообменную камеру, образованную между первой теплопроводной стенкой, расположенной в теплопроводной связи с первым комплектом элементов управления температурой, второй теплопроводной стенкой, расположенной в теплопроводной связи со вторым комплектом элементов управления температурой, и боковыми стенками, вход жидкости и выход жидкости, образованную в теплообменной камере конструкцию из каналов, образующих один или несколько непрерывных путей потока жидкости, проходящих от входа жидкости к выходу жидкости, причем первая группа из одного или нескольких каналов является смежной и имеет теплопроводную связь с первой стенкой, а вторая группа из одного или нескольких каналов является смежной и имеет теплопроводную связь со второй стенкой.

8. Система по п.7, в которой каналы образованы разделительными панелями, расположенными в камерах.

9. Система по п.8, в которой, по меньшей мере, некоторые каналы первой группы расположены вдоль пути потока жидкости чередующимся образом с каналами второй группы.

10. Система по п.7, в которой теплообменная камера содержит главную разделительную панель, расположенную между двумя теплопроводными стенками и проходящую, по существу, параллельно им для разделения камеры на первое отделение, смежное с первой стенкой, и второе отделение, смежное со второй стенкой, при этом каждое из отделений разделено вспомогательными панелями, проходящими от главной разделительной панели до теплопроводных стенок и образующими, по существу, участки U-образного канала с двумя концами, причем в главной разделительной панели образованы отверстия для соединения концов участков U-образного канала в первом отделении с концами участков U-образного канала во втором отделении для образования пути потока участков U-образного канала от входа жидкости к выходу жидкости.

11. Система по п.10, в которой главная разделительная панель, вспомогательные разделительные панели и боковые стенки выполнены из единого блока материала.

12. Система по п.1, содержащая первую группу и вторую группу трубопроводных участков, выполненных из теплопроводного материала, каждый из которых имеет прямоугольное сечение и проходит через зону управления температурой, при этом участки первой группы расположены вблизи элементов управления температурой первого комплекта и имеют с ними теплопроводную связь, а участки второй группы расположены вблизи элементов управления температурой второго комплекта и имеют с ними теплопроводную связь.

13. Система по п.12, в которой трубопроводные участки выполнены из металла.

14. Система по п.12, в которой концы трубопроводных участков введены в соединительные элементы, которые образуют в них пути потока жидкости, соединяющие упомянутые участки.

15. Система по п.7, в которой элементы управления температурой представляют собой термоэлектрические элементы или элементы Пельтье.

16. Система по п.15, в которой термоэлектрические элементы соединены с теплопоглощающим приспособлением для переноса и рассеивания тепла, генерированного упомянутыми элементами.

17. Система по п.16, в которой теплопоглощающее приспособление содержит замкнутую теплопередающую трубопроводную систему, содержащую охлаждающую текучую среду, встроенную между теплопоглощающим модулем, имеющим теплопередающую связь с одним или несколькими термоэлектрическими элементами, и теплорассеивающим модулем.

18. Устройство выдачи терморегулируемой жидкости, содержащее систему управления температурой по любому из пп.1-17.

19. Устройство по п.18, в котором жидкость представляет собой напиток.

20. Устройство по п.19, в котором жидкость представляет собой питьевую воду.