УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2018 года по МПК F25B21/02 

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 F25B 21/02, 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, представляющего собой сборную конструкцию, состоящую из термоэлектрического преобразователя, нагревателя, конденсатора, 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 емкости 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 переходит в жидкое состояние 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 вышесказанного видно, что средством передачи энергии, благодаря которому осуществляются нагрев и охлаждение 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 емкостях 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, и приводит к 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 конденсатору), что приводит к потере 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 G01G 23/18, F25B 21/02, G05B 15/00, 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 неподготовленной 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 с 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 жидкости через отверстие для исходной жидкости заливают неподготовленную жидкость. В термоэлектрическом преобразователе происходит переключение полярностей и соответственно изменение режимов нагрева или охлаждения жидкости. С помощью блока управления потребитель, в зависимости от требований, переключает режим работы устройства на нагрев или охлаждение 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 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 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 F25B 21/02, опубликовано 30.05.1986]. Устройство подготовки жидкости по патенту US 483388, включает корпус с расположенной 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 через линию подачи очищенной жидкости подключен к емкости, выход дренажной жидкости обратноосмотического модуля 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. Линия подачи нагретой или охлажденной очищенной жидкости потребителю, с установленным на ней циркуляционным насосом, подключена к выходу нагретой или охлажденной очищенной жидкости емкости.

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.

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. Кроме того, на линию сброса дренажа поступает нагретая дренажная жидкость, что нежелательно, так как повышенная температура способствует развитию бактерий в дренажной жидкости.

Из уровня техники известно устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости по патенту US 2910836 [МПК F25B 21/02, F25B 29/00, H01L 35/00, опубл. 03.11.1959].

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 нагретой жидкости потребителю расположено в верхней части секции для нагретой жидкости. Средство выхода охлажденной жидкости потребителю расположено в нижней части секции для 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 преобразователь 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 секции имеют небольшой эффективный объем. Кроме этого, по мере забора подготовленной жидкости из емкости, отобранный объем сразу же замещается порцией неподготовленной жидкости, поступающей от источника. Это происходит неконтролируемо, так как на входе для неподготовленной жидкости устройства по патенту US 2910836 отсутствует какое-либо средство, регулирующее подачу неподготовленной жидкости в емкость. В этот момент происходит смешение неподготовленной жидкости с подготовленной жидкостью и резкое изменение температуры в двух сообщающихся секциях. Для того чтобы в емкости установилось требуемое равновесие и слой теплой жидкости поднялся вверх, а слой охлажденной жидкости опустился вниз, нужны время и дополнительная работа термоэлектрического преобразователя.

Из уровня техники известно устройство по патенту SU 1764094 [МПК H01L 35/02, F25B 21/02, опубл. 19.01.1993], предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, выбранное Заявителем в качестве наиболее близкого аналога.

Устройство состоит из емкости для неподготовленной жидкости, термоэлектрического преобразователя, блока управления и емкости подготовки жидкости, разделенной на секцию нагретой жидкости и секцию охлажденной жидкости, при этом каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой, смежной с термоэлектрическим преобразователем. В секции охлажденной жидкости установлен датчик температуры, связанный с электромагнитным клапаном и источником питания. Секция охлажденной жидкости отделена от емкости для неподготовленной жидкости перегородкой, в которой выполнены два отверстия - входное и выходное. При этом входное отверстие перекрыто электромагнитным клапаном. Секция для нагретой жидкости изолирована от секции для охлажденной жидкости и от емкости для неподготовленной жидкости, при этом секция для нагретой жидкости имеет отдельный вход для неподготовленной жидкости и выход для подготовленной жидкости.

Устройство по патенту SU 1764094 работает следующим образом. В емкость для неподготовленной жидкости и секцию для нагретой жидкости заливают неподготовленную жидкость. Причем в емкость для неподготовленной жидкости жидкость должна быть залита с избытком, чтобы наполнить секцию для охлажденной жидкости. Когда емкость и секции заполнены, начинается процесс подготовки жидкости. В случае если температура в секции для охлажденной жидкости опускается ниже заданной, то электромагнитный клапан открывает входное отверстие для неподготовленной жидкости. Происходит массо- и теплообмен между охлажденной жидкостью в секции охлажденной жидкости и неподготовленной жидкостью в емкости для неподготовленной жидкости. Температура в секции охлажденной жидкости повышается. При отборе потребителем жидкости из секции охлажденной жидкости, емкость для неподготовленной жидкости служит источником того объема жидкости, который был отобран.

Устройство по патенту SU 1764094 имеет ряд недостатков. Например, осуществление тепло- и массообмена между секцией для охлажденной жидкости и емкостью для неподготовленной жидкости как при переохлаждении жидкости в секции для охлажденной жидкости, так и при отборе жидкости потребителем. При смешении теплой неподготовленной жидкости с охлажденной жидкостью при работающем термоэлектрическом преобразователе необходимо, чтобы температура жидкости выровнялась во всем объеме секции охлажденной жидкости, для чего требуется время. Кроме этого, устройстве по патенту SU 1764094 отсутствует средство, препятствующее переохлаждению жидкости в секции охлажденной жидкости. В первом и втором случае термоэлектрический преобразователь работает практически вхолостую, что приводит к лишним затратам энергии. Также подача неподготовленной жидкости из емкости для неподготовленной жидкости в секцию охлажденной жидкости не является регулируемой. Жидкость поступает в секцию самотеком по мере забора из нее некоторого количества охлажденной жидкости. Секция для нагретой жидкости полностью изолирована от емкости для неподготовленной жидкости. Подача жидкости в нее зависит полностью от внешнего источника, к которому она или должна быть подключена, или потребитель должен следить за уровнем жидкости в ней.

Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка нового компактного устройства подготовки жидкости, повышение эффективности использования теплоты, генерируемой устройством на нагрев жидкости, при одновременном снижении затрат энергии.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, включающее емкость для неподготовленной жидкости, термоэлектрический преобразователь, блок управления, узел разделения потоков жидкости и емкость подготовки жидкости, разделенную на секцию для нагрева жидкости и секцию для охлаждения жидкости, при этом каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой, смежной с термоэлектрическим преобразователем, а на внешней стороне верхних стенок секции для нагрева жидкости и секции для охлаждения жидкости 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 указанными секциями, при этом блок управления включает контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости, расположенное в емкости подготовки жидкости, и датчик измерения уровня жидкости, расположенный в емкости для неподготовленной жидкости, а к емкости для неподготовленной жидкости подключена линия подачи сжатой среды, соединенная со средством создания давления, при этом средство создания давления может быть выполнено в виде компрессора или центробежного насоса. Устройство подготовки жидкости включает дополнительно средство очистки жидкости и линию подачи неподготовленной жидкости, при этом вход средства очистки жидкости подключен к линии подачи неподготовленной жидкости, а выход через линию подачи неподготовленной жидкости подключен к узлу разделения потоков, при этом устройство дополнительно снабжено проточным нагревателем, выполненным в виде спирального нагревателя, соединенного с секцией для нагретой жидкости, и снабжено средством газирования охлажденной жидкости, соединенным с секцией для охлажденной жидкости. Также устройство подготовки жидкости снабжено дополнительным средством создания давления, выполненным в виде компрессора малой мощности, и подключенным к блоку управления, и соединенным с узлом разделения потоков 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 для неподготовленной жидкости 2, емкостью подготовки жидкости 3, разделенной на секцию для нагрева жидкости 4, снабженную входом для исходной жидкости 12 и средством выхода нагретой жидкости потребителю 14, и секцию для охлаждения жидкости 5, снабженную входом для исходной жидкости 13 и выходом охлажденной жидкости потребителю 15, и термоэлектрическим преобразователем 6, имеющим поверхность нагрева 16 и поверхность охлаждения 17. Как и в ближайшем аналоге, секция для нагрева жидкости 4 и секция для охлаждения жидкости 5 выполнены с непроницаемыми перегородками, смежными с термоэлектрическим преобразователем 6. Объемы двух секций 4 и 5 могут быть равны или объем секции 4 может быть меньше, чем объем секции 5. Соотношение объемов секции 4 и 5 не менее чем 1:2, и не более, чем 1:10, предпочтительно 1 к 3. Емкость для неподготовленной жидкости 2 изолирована от емкости 3.

Термоэлектрический преобразователь 6 расположен между секцией для нагрева жидкости 4 и секцией для охлаждения жидкости 5. Поверхность нагрева 16 примыкает к боковой стенке секции для нагрева жидкости 4, а поверхность охлаждения 17 примыкает к боковой стенке секции 5 для охлаждения жидкости (фигура 1).

Устройство содержит узел разделения потоков 7, который содержит линию подачи неподготовленной жидкости 8, линию подачи жидкости потребителю 9 и линию подачи жидкости в емкость подготовки жидкости 3. Линия 10 подачи жидкости в емкость подготовки жидкости 3 снабжена средством разделения потоков 11, которое выполнено, например, в виде тройника, и подключено к входу неподготовленной жидкости 12 в секцию для нагретой жидкости 5 и к входу неподготовленной жидкости 13 в секцию для охлажденной жидкости 5 (фигура 1).

Также устройство снабжено средством создания давления 22 и подключенной к нему линией подачи сжатой среды 23. Линия подачи сжатой среды 23 подключена к емкости для неподготовленной жидкости 2. Средство создания давления 22 может быть выполнено в виде, например, но не ограничиваясь только этим, компрессора или центробежного насоса. В случае, когда средство создания давления 22 выполнено в виде компрессора, линия подачи сжатой среды 23 предназначена для подачи сжатого газа, например, воздуха (фигура 1). В случае, когда средство создания давления 22 выполнено в виде центробежного насоса, линия подачи сжатой среды 23 предназначена для подачи неподготовленной жидкости (не представлено) из емкости для неподготовленной жидкости 2 в блок очистки жидкости.

Устройство подготовки жидкости дополнительно может включать блок очистки жидкости (не представлено), установленный на линии подачи неподготовленной жидкости.

Средство очистки жидкости (не представлено) 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.

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 3 подготовки жидкости (не представлено).

В том случае, когда средство очистки жидкости (не представлено) выполнено в виде корпуса, заполненного фильтрующей смесью, средство создания давления 22 может быть выполнено в виде центробежного насоса, который необходим для прокачивания исходной жидкости в емкость подготовки жидкости 3.

На внешней стороне верхних стенок двух секций 4 и 5 дополнительно может быть расположено средство контроля уровня жидкости 18, представляющее собой поддон, на дне которого расположен датчик уровня жидкости 19, и средство отвода воздуха, выполненное в виде двух отверстий 24 и 25, расположенных симметрично над секцией для нагрева жидкости 4 и над секцией для охлаждения жидкости 5 соответственно (фигура 1). К выходу секции для нагрева жидкости 4 подключен проточный нагреватель. Выход проточного нагревателя подключен к выходу нагретой жидкости потребителю 14. К выходу 15 секции для охлаждения жидкости 5 подключено средство газирования охлажденной жидкости (не представлено), выход которого подключен к средству выхода охлажденной жидкости потребителю. В средстве выхода нагретой жидкости 14 установлен клапан. В средстве выхода охлажденной жидкости 15 установлен клапан (не представлено).

Также заявляемое устройство снабжено блоком управления 21, содержащим контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости 18 и датчик уровня жидкости 20, размещенный в емкости неподготовленной жидкости 2 и датчик температуры 27, установленный в секции для нагретой жидкости 4 (фигура 1). Кроме этого к блоку управления 21 подключены средство создания давления 22 и проточный нагреватель.

Панель индикации дополнительно может быть установлена в устройстве подготовки жидкости (не представлена) и представляет собой установленные в блоке управления 21 и выведенные потребителю несколько светодиодов, которые идентифицируют процессы нагрева, охлаждения, готовности к подаче охлажденной жидкости, наличие жидкости в исходной емкости и 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 установлено дополнительное средство создания давления (не представлено), выполненное в виде компрессора малой мощности, подключенное через вспомогательную линию подачи сжатой среды, в данном случае газа, например, воздуха, к линии подачи жидкости 10.

В рамках отличительных признаков устройство подготовки жидкости работает следующим образом.

Неподготовленную жидкость заливают в емкость для неподготовленной жидкости 2. При наполнении емкости для неподготовленной жидкости 2 происходит срабатывание датчика уровня жидкости 20, расположенного в ней (фигура 1). Сигнал от датчика уровня жидкости 20 поступает в блок управления 21. В этот момент происходит запуск средства создания давления 22, выполненного, например, в виде компрессора (фигура 1). Сжатый газ, например, воздух, по линии подачи сжатой среды 23, начинает поступать в емкость для неподготовленной жидкости 2, вытесняя неподготовленную жидкость по линии подачи неподготовленной жидкости 8 на линию 10 подачи жидкости в емкость подготовки жидкости 3 и далее через средство 11 разделения потоков в секции 4 и 5. В случае если устройство подготовки жидкости выполнено с блоком очистки жидкости, то неподготовленная жидкость из емкости 2 сначала проходит в блок очистки жидкости. Далее, в зависимости от требований потребителя, жидкость поступает или на линию 9 подачи жидкости потребителю, или по линии 10 через средство 11 разделения потоков одновременно в секцию 4 нагретой жидкости и в секцию 5 охлажденной жидкости. При заполнении секций 4 и 5 жидкость через отверстия 24 и 25 заполняет средство контроля уровня жидкости 18, где при контакте с жидкостью срабатывает датчик уровня жидкости 19, сигнал поступает в блок управления 21, который отключает средство создания давления 22, и включает термоэлектрический преобразователь 6. В секциях 4 и 5 с помощью термоэлектрического преобразователя 6 происходит нагрев и охлаждение жидкости. При этом в отличие от наиболее близкого аналога, секция 5 емкости подготовки жидкости 3 изолирована от емкости для неподготовленной жидкости 2, поэтому отсутствует массопередача жидкости между ними. После завершения процессов нагрева и охлаждения устройство готово к подаче подготовленной жидкости потребителю. Нагретая жидкость поступает потребителю через средство подачи нагретой жидкости 14, а охлажденная - через средство подачи охлажденной жидкости 15. 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.

Для получения нагретой жидкости потребитель нажимает на кнопку получения нагретой жидкости. В этот момент проточный нагреватель отключен. Для получения горячей жидкости потребитель нажимает соответствующую кнопку. Включается проточный нагреватель. При прохождении нагретой жидкости через работающий проточный нагреватель увеличивается ее температура с 65°С до 100°С, то есть осуществляется вторая ступень нагрева.

При нажатии потребителем кнопки получения охлажденной жидкости открывается клапан, и охлажденная жидкость поступает через средство выхода охлажденной жидкости потребителю 15. При нажатии потребителем кнопки получения газированной жидкости охлажденная очищенная жидкость поступает в средство газирования жидкости (не представлено) и далее через средство выхода охлажденной жидкости потребителю 15.

Когда уровень жидкости в одной из секцией 4 или 5 падает, срабатывает датчик уровня жидкости 19, который подает сигнал в блок управления 21. Блок управления 21 включает средство создания давления 22 и открывает клапан 26. Так как клапан 26 открыт, то жидкость поступает в обе секции сразу, однако, наполнив ту секцию, где уровень жидкости больше, за счет сопротивления жидкости, неподготовленная жидкость начинает поступать в ту секцию, где уровень жидкости меньше. Как только секция с меньшим уровнем жидкости заполнена, срабатывает датчик уровня жидкости 19 и блок управления 21 отключает средство создания давления 22.

В наиболее близком аналоге при заборе охлажденной жидкости из секции охлажденной жидкости происходит разбавление охлажденной жидкости более теплой неподготовленной жидкостью и повышение температуры жидкости в секции охлажденной жидкости. Для выравнивания температуры в объеме секции необходимо время и дополнительные затраты энергии, которая тратится на работу термоэлектрического преобразователя. То же самое происходит и при сильном охлаждении жидкости в секции для охлажденной жидкости. Кроме этого, в устройстве по ближайшему аналогу отсутствует какое-либо средство предотвращения перегрева жидкости в секции для нагретой жидкости. Из-за этого температура нагретой жидкости может достигнуть температуры кипения, и жидкость может постепенно испариться. При отсутствии жидкости в секции для нагретой жидкости может произойдет перегрев поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя и его выход из строя. Также секция для нагретой жидкости полностью изолирована от емкости для неподготовленной жидкости. Подача жидкости в нее зависит полностью от внешнего источника, к которому она или должна быть подключена или, как уже говорилось ранее, потребитель должен следить за уровнем жидкости в ней.

В отличие от наиболее близкого аналога, в заявляемом устройстве данный недостаток устранен благодаря конструкции емкости подготовки жидкости и узла разделения потоков.

Как было указано выше в описании наиболее близкого аналога, во время отбора охлажденной жидкости потребителем в секцию для охлажденной жидкости начинает поступать неподготовленная жидкость из емкости для неподготовленной жидкости. Происходит смешение неподготовленной и охлажденной жидкостей, что повышает температуру в секции для охлажденной жидкости и требует дополнительной работы термоэлектрического преобразователя. В настоящем изобретении устранена необходимость подачи неподготовленной жидкости в секции 4 и 5 во время отбора потребителем подготовленной жидкости. Регулируемая подача неподготовленной жидкости в секции 4 и 5 осуществляется сразу после прекращения отбора потребителем подготовленной жидкости, что сокращает время ожидания до получения подготовленной жидкости и снижает энергозатраты на нагрев и охлаждение жидкости.

В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нем могут быть сделаны изменения, в пределах заявляемой формулы, что дает возможность его широкого использования.

Изобретение относится к портативным устройствам подготовки жидкости. Устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, включающее емкость для неподготовленной жидкости, термоэлектрический преобразователь, блок управления, узел разделения потоков жидкости и емкость подготовки жидкости, разделенную на секцию для нагрева жидкости и секцию для охлаждения жидкости, при этом каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой, смежной с термоэлектрическим преобразователем, а на внешней стороне верхних стенок секции для нагрева жидкости и секции для охлаждения жидкости 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 указанными секциями, при этом блок управления включает контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости, расположенное в емкости подготовки жидкости, и датчик измерения уровня жидкости, расположенный в емкости для неподготовленной жидкости, а к емкости для неподготовленной жидкости подключена линия подачи сжатой среды, соединенная со средством создания давления. Изобретение направлено на снижение затрат энергии. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, включающее емкость для неподготовленной жидкости, термоэлектрический преобразователь, блок управления, узел разделения потоков жидкости и емкость подготовки жидкости, разделенную на секцию для нагрева жидкости и секцию для охлаждения жидкости, при этом каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой, смежной с термоэлектрическим преобразователем, а на внешней стороне верхних стенок секции для нагрева жидкости и секции для охлаждения жидкости 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 указанными секциями, при этом блок управления включает контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости, расположенное в емкости подготовки жидкости, и датчик измерения уровня жидкости, расположенный в емкости для неподготовленной жидкости, а к емкости для неподготовленной жидкости подключена линия подачи сжатой среды, соединенная со средством создания давления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство создания давления может быть выполнено в виде компрессора или центробежного насоса.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что включает дополнительно средство очистки жидкости и линию подачи неподготовленной жидкости, при этом вход средства очистки жидкости подключен к линии подачи неподготовленной жидкости, а выход через линию подачи неподготовленной жидкости подключен к узлу разделения потоков.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено проточным нагревателем, выполненным в виде спирального нагревателя, соединенного с секцией для нагретой жидкости.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено средством газирования охлажденной жидкости, соединенным с секцией для охлажденной жидкости.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено дополнительным средством создания давления, выполненным в виде компрессора малой мощности, и подключенным к блоку управления, и соединенным с узлом разделения потоков жидкости.