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Dokumentenidentifikation DE69721176T2 25.03.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000837290
Titel Wasserkühler
Anmelder Thermovonics Co. Ltd., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Watanabe, Hideo, Kawasaki-shi, Kanagawa 210, JP;
Sakai, Motohiro, Yokohama-shi, Kanagawa 227, JP
Vertreter Schwabe, Sandmair, Marx, 81677 München
DE-Aktenzeichen 69721176
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.10.1997
EP-Aktenzeichen 972031736
EP-Offenlegungsdatum 22.04.1998
EP date of grant 23.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.03.2004
IPC-Hauptklasse F25B 21/02
IPC-Nebenklasse C02F 1/04   B01D 5/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Wasserkühler mit: einem Behälter, in dem Wasser gespeichert wird; einer Heizeinrichtung zum Auskochen des Wassers in dem Behälter; einer primären Kühleinheit, um das aufgekochte Wasser einer primären Kühlung zu unterziehen; einer sekundären Kühleinheit, um das Wasser, welches der primären Kühlung unterzogen worden ist, einer sekundären Kühlung zu unterziehen, durch die Verwendung eines thermoelektrischen Moduls, wodurch kaltes Wasser erhalten wird; und einer Serviceeinheit, um das kalte Wasser abfolgend auf die sekundäre Kühlung abzulassen. Ein derartiger Wasserkühler ist aus der US-A-5,565,065 bekannt.

Um gutes kaltes Trinkwasser ohne Chlor, Trihalomethan und dgl. zur Verfügung zu stellen, war in den letzten Jahren eine aktive Forschungs- und Entwicklungsarbeit bei Wasserkühlern der Aufkoch-Ausführung im Gange, bei welchen Wasser in kaltem Wasser abgekühlt wird, nachdem es einmal aufgekocht ist, was zu einer Vielzahl von Vorschlägen geführt hat.

6 ist eine schematische Darstellung des Ausbaus eines herkömmlichen Wasserkühlers der Aufkoch-Ausführung. Wasser 101, das sich in einem Gefäß 100 befindet, wird durch eine Umlaufpumpe 102 durch ein unterstes Teil des Gefäßes 100 abgezogen, wird dann an ein Kaltwasser/Warmwasser-Auswahlventil 103 geliefert, und wird dann wahlweise entweder durch ein Kaltwasserrohr 104 oder ein Warmwasserrohr 105 erneut in Umlauf gebracht.

Das Kaltwasserrohr 104 ist an einem Abschnitt seines Außenumfanges durch einen Kühlblock 106 abgedeckt, der aus einem thermischen Leiter, derart wie ein Metall, hergestellt ist. Ein thermoelektrischer Modul 107 ist mit seiner wärmeabsorbierenden Seite in engem Kontakt mit dem Kühlblock 106 angeordnet verblieben. Wärmeableitende Kühlrippen 108 sind in engem Kontakt mit einer wärmeableitenden Seite des thermoelektrischen Moduls 107 angeordnet. Ein Gebläse 109 ist in der Nähe der wärmeableitenden Kühlrippen 108 angeordnet.

Andererseits ist das Warmwasserrohr 105 an einem Teil seines äußeren Umfanges durch eine Heizeinheit 111 abgedeckt, die mit einer eingebauten Heizeinrichtung 110 ausgerüstet ist.

Unterhalb des untersten Teiles des Gefäßes 100 befindet sich ein Versorgungsrohr bzw. Servicerohr 113, das aus einem Glasrohr zusammengesetzt ist, das sich über eine Versorgungspumpe bzw. Servicepumpe 112 erstreckt. Dieses Servicerohr 113 dient ebenfalls als ein Wasserstandsanzeiger, welcher die Menge des Wassers 101 innerhalb des Gefäßes 100 anzeigt.

Wenn das kalte Wasser in diesem Wasserkühler der Aufkoch-Ausführung bereitet wird, wird das Kaltwasser/Warmwasser-Auswahlventil 103 zuerst zu einer Warmwasserseite (wie dies durch einen gestrichelten Pfeil bezeichnet ist) geschaltet, und die Umlaufpumpe 102 wird angetrieben, sodass das Wasser 101 an der Heizeinheit 111 erwärmt wird, während es durch das Warmwasserrohr 105 geführt wird. Durch Wiederholen dieses Umlaufs steigt die Temperatur des gesamten Wassers 101 innerhalb des Gefäßes 100 schrittweise und erreicht schließlich einen Siedepunkt, bei dem das Aufkochen für eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel, 5 bis 8 Minuten) fortgesetzt wird. Durch dieses Aufkochen werden Chlor, Trihalomethan und dgl., welche in dem Wasser 101 enthalten sind, aus dem Inneren des Gefäßes 101 durch eine nicht dargestellte Entferneinheit entfernt.

Nachdem das Aufkochen für die vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt worden ist, wird der Heizeinheit 111 Energie entzogen, und stattdessen wird dem thermoelektrischen Modul 107 Energie zugeführt, und zu derselben Zeit wird das Gebläse 109 angetrieben und das Kaltwasser/Warmwasser-Auswahlventil 103 wird in eine Kaltwasserseite (wie dies durch einen vollen Pfeil bezeichnet ist) geschaltet. Durch das erneute Umlaufen des aufgekochten Wassers durch das Kaltwasserrohr 104 fällt die Temperatur des aufgekochten Wassers infolge des Peltier-Effektes des thermoelektrischen Moduls 107 schrittweise ab. Das Wasser 101 wird schließlich kaltes Wasser mit einer angemessenen Temperatur. Durch das Servicerohr 113 kann das kalte Wasser dann in einer Menge abgegeben werden, so viel wie benötigt wird.

Der Wasserkühler der Aufkoch-Ausführung ist jedoch dafür bestimmt, das Wasser 101, welches in das Gefäß 100 gefüllt wird, für die vorbestimmte Zeitdauer aufzukochen, während es erneut in Umlauf gebracht wird, und dann das Wasser 101 auf eine vorbestimmte Temperatur abzukühlen, während es erneut in Umlauf gebracht wird. Es ist deshalb unmöglich, kaltes Wasser abzugeben, bis das Wasser 101 in seiner Gesamtheit auf kaltes Wasser abgekühlt worden ist. Offensichtlich ist eine lange Zeitdauer erforderlich, bis kaltes Wasser verfügbar wird. Der Wasserkühler der Aufkoch-Ausführung ist deshalb nicht geeignet, wo man kaltes Wasser sofort erhalten möchte.

Ferner wird beim Schalten des Kaltwasser/Warmwasser-Auswahlventils 103 zu der Kaltwasserseite und dem erneuten Umlauf des aufgekochten Wassers durch das Kaltwassenohr 104 eine große thermische Last plötzlich an dem thermoelektrischen Modul 107 angelegt. Thermische Beanspruchung wird folglich an dem thermoelektrischen Modul 107 ausgeübt, zum Beispiel an einer Lötschicht, die die Elektroden der wärmeabsorbierenden Seite mit Halbleiterschichten verbindet und ebenfalls an einer Lötschicht, die die Basis einer wärmeabsorbierenden Seite mit den Elektroden der wärmeabsorbierenden Seite verbindet, wodurch diese Lötschichten beschädigt werden können. Als ein Ergebnis kann der Zustand des Verbindens zwischen diesen Elementen verschlechtert werden, was möglicherweise zu einem Nachteil führt, dass der thermoelektrische Modul 107 eine kurze Lebensdauer haben kann.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Kühlen des bekannten Wasserkühlers in einer effizienten Weise zu verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen, sieht die Erfindung einen Wasserkühler der vorstehend bezeichneten Ausführung vor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wasserkühler ferner umfasst: eine Pumpe zum Heben des aufgekochten Wassers; und ein einzelnes Gebläse, das gemeinsam für die primäre Kühleinheit und die sekundäre Kühleinheit angeordnet ist, um die Wärmedissipation aus diesen zu verstärken.

Es ist zu bemerken, dass die EP-A-0 597 594 einen Wasserkühler offenbart, der eine Pumpe zum Transportieren des Wassers aus einem Tank für destilliertes Wasser zu einem Auslassrohr aufweist.

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Wasserkühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines luftgekühlten Wärmeaus- tauschenohres für die Verwendung bei dem Wasserkühler, in welcher das Rohr vor seiner maschinellen Bearbeitung ist.

3 ist ein Schaubild der zeitlichen Abstimmung verschiedener Elemente bei der Zubereitung von kaltem Wasser in dem Wasserkühler.

4 ist eine Schnittansicht einer primären Kühleinheit in einem Wasserkühler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

5 ist eine Schnittansicht einer primären Kühleinheit und ihres benachbarten Bereiches in einem Wasserkühler gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die spezifischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden als nächstes unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Mit Bezug zuerst auf die 1 bis 3 wird der Wasserkühler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.

Der Wasserkühler ist von der Aufkoch-Ausführung, und wie dies in 1 dargestellt ist, ist ein Gefäß 2, in welchem Trinkwasser 1 gespeichert ist (nachstehend wegen der Kürze einfach "Wasser" genannt), an seinem untersten Teil mit einer elektrischen Heizeinrichtung 3 versehen, wobei ihre Heizkapazität über mehrere Niveaus änderbar ist. Das Gefäß 2 ist an seinem Außenumfang durch eine wärmeisolierende Schicht 4 abgedeckt. Eine obere Öffnung des Gefäßes 2 wird in einer luft- und flüssigkeitsdichten Art durch einen Deckel 6 geschlossen, welcher mit einer wärmeisolierenden Schicht 5 versehen ist. Das Gefäß 2 ist ebenfalls an seiner äußeren Umfangswand mit einem Wasserstandsanzeiger 7 versehen, der aus einem transparenten bzw. durchsichtigen Material, derart wie Glas, besteht. Der Deckel 6 ist ebenfalls mit einer Öffnung 8 versehen, durch welche toxische Substanzen, derart wie Chlor und Trihalomethan während des Aufkochens des Wassers 1 entfernt werden.

Innerhalb des Gefäßes 2 ist ein Hub-Rohr 9 angeordnet, das sich in einer vertikalen Richtung erstreckt. Ein unteres Ende des Hub-Rohres 9 erstreckt sich eng an dem untersten Teil des Gefäßes 2, wohingegen ein oberes Ende des Hub-Rohres an einer Position etwas oberhalb eines Wasserstandes gelegen ist, wenn das Gefäß voll ist und mit einer Hub-Pumpe 10 verbunden ist. Ein Rohr 12 mit einem Überlaufrohr 11, das an seinem einen Ende angeordnet ist, ist mit der Pumpe 10 verbunden, und das Rohr 12 erstreckt sich äußerlich durch eine Umfangswand des Gefäßes 2 (wärmeisolierende Schicht 4) und ist mit einem Auswahlventil 13 verbunden. Das Überlaufrohr 11 ist an seinem einen Ende zu einem Raum in dem Gefäß 2 offen.

Verbunden mit dem Auswahlventil 13 sind ein Warmwassenohr 14 und ein luftgekühltes Wärmeaustauschenohr 15. Obwohl in der Figur nicht dargestellt, ist das Warmwassenohr 14 durch eine wärmeisolierende Schicht abgedeckt. An einem Teil des luftgekühlten Wärmeaustauschenohres 15 ist ein Durchflusssensor 16 angebracht, der zum Beispiel aus einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder dgl. zusammengesetzt ist, um das Fließen des Wassers 1 durch das luftgekühlte Wärmeaustauschenohr 15 zu erfassen.

Wie in 2 gezeigt ist, ist das luftgekühlte Wärmeaustauscherrohr 15 aus einem länglichen Rohr 17 mit kleinem Durchmesser und Kühlrippen 18 zusammengesetzt, die an einem Außenumfang des Rohres 17 angeordnet sind. Als die Form der Kühlrippen 18 kann eine geeignete Form, derart wie eine kreisförmige Form, eine rechteckige Form oder eine quadratische Form oder eine spiralförmige Form ausgewählt werden. Dieses luftgekühlte Wärmeaustauschenohr 15 ist in einer gewundenen Form über mehrere Stufen gebogen, wie dies in 1 dargestellt ist, oder ist in einer spiralenförmigen Form gekrümmt, und ist an einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten verbunden.

Ein Gebläse 19 ist unterhalb des luftgekühlten Wärmeaustauscherrohres 15 angeordnet, und unterhalb des Gebläses sind ein thermischer Leiter 20 der wärmeableitenden Seite, ein thermoelektrischer Modul 21 und ein thermischer Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite in einem in engen Kontakt gehaltenen Zustand in einer vertikalen Richtung angeordnet.

Der thermische Leiter 20 der wärmeableitenden Seite ist aus einer Basis 23, welche in engem Kontakt mit dem thermoelektrischen Modul 21 gehalten wird, und einer Anzahl von wärmeableitenden Kühlrippen 24 aufgebaut, die, sich von der Basis 23 aufrecht erstreckend, angeordnet sind, und hat eine geeignete Form, derart wie eine platten- oder stiftähnliche Form. Diese wärmeableitenden Kühlrippen 24 sind in der Nähe des Gebläses 19 angeordnet.

Der thermoelektrische Modul 21 besteht primär aus einem Substrat der wärmeableitenden Seite, das an einer Seite des thermischen Leiters 20 der wärmeableitenden Seite angeordnet ist, einem Substrat der wärmeabsorbierenden Seite, das an einer Seite des Substrates 22 der wärmeabsorbierenden Seite angeordnet ist, und einer Anzahl P-Typ-Halbleiterschichten und N-Typ-Halbleiterschichten, die zwischen dem Substrat der wärmeableitenden Seite und dem Substrat der wärmeabsorbierenden Seite gelegen sind, obwohl sie nicht in den Zeichnungen dargestellt sind. Als das Substrat der wärmeableitenden Seite und das Substrat der wärmeabsorbierenden Seite können Aluminium, Keramik, Aluminiumnitrid oder ähnliche Substrate mit elektrisch isolierenden dünnen Schichten, zum Beispiel anodisierte bzw. eloxierte dünne Aluminiumschichten oder dgl., verwendet werden, die darauf ausgebildet sind.

Der thermische Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite ist zum Beispiel aus einem Block ausgebildet, der aus einem Metall, derart wie Aluminium, Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist. Ein Kaltwasserrohr 25, welches sich aus dem luftgekühlten Wärmeaustauscherrohr 15 heraus erstreckt, ist in einer gewundenen oder spiralenförmigen Form in dem thermischen Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite eingebettet. Veranschaulichende Einbettungsverfahren des Kaltwassenohres 25 enthalten ein Verfahren, bei dem der thermische Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite in Hälften aufgeteilt ist und das Kaltwasserrohr 25 zwischen den Hälften gehalten wird, um das Kaltwasserrohr 25 in den thermischen Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite einzubetten; und ein Verfahren, bei welchem bei dem Gießen des thermischen Leiters 22 der wärmeabsorbierenden Seite, der aus Aluminium oder dgl. hergestellt ist, das Kaltwasserrohr 25 in den thermischen Leiter der wärmeabsorbierenden Seite gegossen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Kälte-Bewahrungsschicht, die in einem Niedertemperaturzustand gehalten wird, durch den Metallblock des thermischen Leiters 22 der wärmeabsorbierenden Seite ausgebildet. Es ist jedoch möglich, die Kälte-Bewahrungsschicht durch eine Flüssigkeit, derart wie Wasser oder ein Gefrierschutzmittel, anstelle des Metallblockes auszubilden.

Die Drehzahl des Gebläses 19 kann zwischen zwei Niveaus umgeschaltet werden, abhängig davon, ob sich der Wasserkühler in einer provisorischen Kühlbetriebsart oder in einer Hauptkühlbetriebsart befindet. Desgleichen kann der gegenwärtige Wert für den thermoelektrischen Modul 21 zwischen zwei Niveaus umgeschaltet werden, abhängig davon, ob sich der Wasserkühler in der provisorischen Kühlbetriebsart oder in der Hauptkühlbetriebsart befindet. Obwohl die Drehzahl und der gegenwärtige Wert jeweils zwischen den zwei Niveaus bei diesem Ausführungsbeispiel austauschbar sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartigen Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie können jeweils so gestaltet werden, um in mehreren Stufen von drei oder mehr Stufen oder in einer stufenlosen Weise einstellbar zu sein.

Ein Filter 26, welcher in der Form einer Patrone ist, um die Ersetzung durch einen frischen Filter zu ermöglichen, ist an einer Zwischenposition in einer Linie angeordnet, welcher das luftgekühlte Wärmeaustauscherrohr 15 und das Kaltwasserrohr 25 miteinander verbindet. Der Filter 26 ist zum Beispiel aus antibakterieller Aktivkohle, Hohlfasern und/oder Bakuhanseki (Handelsname) zusammengesetzt, und zwar in einer einzelnen bzw. einzigen Schicht komprimiert oder in mehreren Schichten kombiniert. Es ist ebenfalls möglich, in den Filter 26 eine Substanz aufzunehmen, aus der mineralische Bestandteile herausgelöst werden, derart wie Bakuhanseki oder versteinertes Korallenmaterial (Corallite).

Ein automatisches Richtungssteuerventil 27 ist mit einem freien Endabschnitt des Kaltwasserrohres 25 verbunden. Mit dem Richtungssteuerventil 27 sind ein Kaltwasserhahn 28, durch den kaltes Wasser abgegeben wird, und ein Umlaufrohr 30, das an einem dazwischen liegenden Teil davon mit einer Umlaufpumpe 29 versehen ist, verbunden. Das Umlaufrohr 30 erstreckt sich in das Gefäß 2. Der thermische Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite und das Umlaufrohr 30 werden durch eine wärmeisolierende Schicht 31 abgedeckt.

Ein Warmwasserhahn 32 ist mit einem freien Ende des Warmwasserrohres 14 verbunden. Um die Temperatur des Wassers 1 zu erfassen, ist ein Temperatursensor 33 innerhalb des Gefäßes 2 angeordnet.

Übrigens kann der Wasserkühler aus Gummi, einem Kunstharz und/oder dgl. an jedem Abschnitt hergestellt sein, wo das Wasser aufbewahrt wird oder es zum Fließen veranlasst wird. Ein antibakteriell behandeltes Material kann für einen derartigen Abschnitt verwendet werden.

Obwohl es nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ist ein Bedienfeld an einer geeigneten Position angeordnet, zum Beispiel an einer Seitenwand des Wasserkühlers. An dem Bedienfeld sind Dünnfolien-Kaltwasserschalter und -Warmwasserschalter kompakt angeordnet, wobei einer von ihnen gedrückt wird, wenn das kalte oder das warme Wasser gewünscht wird; eine Anzeigeeinrichtung, derart wie eine Lampe oder eine Flüssigkristallanzeige, zum Anzeigen, dass das Wasser 1 in einem aufgekochten Zustand ist (in einem verwendungsbereiten Zustand); und eine Signaleinrichtung, derart wie eine Lampe oder ein Summer, zum Informieren, dass das Auffüllen des Wassers 1 erforderlich ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine primäre Kühleinheit aus dem luftgekühlten Wärmeaustauscherrohr 15 und dem Gebläse 19 aufgebaut, und eine sekundäre Kühleinheit ist aus dem Gebläse 19, dem thermischen Leiter 20 der wärmeableitenden Seite, dem thermoelektrischen Modul 21, dem thermischen Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite und dem Kaltwasserrohr 25 aufgebaut. Das Gebläse 19 wird üblicherweise in beiden Kühleinheiten verwendet.

Unter Bezugnahme auf 1 und 3 wird als Nächstes eine Beschreibung über das Prinzip der Wirkungsweise des Wasserkühlers der Aufkoch-Ausführung gegeben.

Durch die Energiezuführung der Heizeinrichtung 3 wird das Wasser 1 in dem Gefäß 2 erwärmt und wird schließlich zu einem Siedepunkt gebracht. Dies wird durch den Temperatursensor 33 erfasst, und nach einem Ablaufen einer vorbestimmten Zeitdauer wird der Heizeinrichtung 3 durch einen Zeitschalter Energie entzogen. Durch Ausführen der Ein-Aus-Regelung der Heizeinrichtung 3 auf der Basis einer Erfassung durch den Temperatursensor 33, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das Wasser 1 in dem Gefäß 2 in einem Aufkoch- bzw. Siedezustand oder in einem Zustand gehalten, der nahe dem Siedezustand ist.

Chlor, Trihalomethan und dgl., welche in dem Wasser 1 enthalten sind, werden deshalb durch einen nicht dargestellten Filter und die Öffnung 8 beseitigt, wodurch das Wasser 1 gereinigt wird.

Bei der Bestätigung des Beibehaltens des Wassers 1 in einem Siedezustand, oder in einem Zustand, der nahe dem Siedezustand ist, durch den Temperatursensor 33, mit anderen Worten, außer für einen Zustand unmittelbar nach einer Lieferung von Wasser in das Gefäß 2, wird dem Gebläse 19 und dem thermoelektrischen Modul 21 intermittierend oder kontinuierlich Energie zugeführt (bei diesem Ausführungsbeispiel intermittierend Energie zugeführt), sodass das Gebläse 19 mit einer niedrigen Drehzahl gedreht wird, und ein geringer Strom zu dem thermoelektrischen Modul 21 zugeführt wird. Als eine Folge werden der thermische Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite und das Kaltwasserrohr 25 immer gekühlt, und dieser gekühlte Zustand wird durch die wärmeisolierende Schicht 31 bewahrt., Übrigens wird der Wärme, welche durch das Kühlen des thermischen Leiters 22 der wärmeabsorbierenden Seite und des Kaltwasserrohres 25 zu dem thermischen Leiter 20 der wärmeableitenden Seite übertragen wird, ermöglicht, von dem thermischen Leiter 20 der wärmeableitenden Seite abgeleitet zu werden, und wird dann aus dem Wasserkühler entfernt, und zwar beides in Folge der Drehung des Gebläses 19.

Wenn der Kaltwasserschalter oder der Warmwasserschalter an dem Bedienfeld gedrückt wird, wird die Hub-Pumpe 10 angetrieben, und das Auswahlventil 13 wird automatisch umgeschaltet, sodass aufgekochtes Wasser zu dem Heißwassenohr 14 fließt, wenn der Warmwasserschalter gedrückt wird, oder angehobenes Wasser zu dem luftgekühlten Wärmeaustauscherrohr 15 fließt, wenn der Kaltwasserschalter 15 gedrückt wird.

Wenn der Warmwasserschalter gedrückt wird, kann das aufgekochte Wasser in einer gewünschten Menge von dem Warmwasserhahn 32 mittels des Warmwasserrohrs 14 abgegeben werden. Wenn die durch den Hahn 32 abgegebene Menge kleiner als die angehobene Menge ist, wird der überschüssige Anteil des aufgekochten Wassers durch das Überlaufrohr 11 in das Gefäß 2 zurückgeführt. Dieser Überlauf des überschüssigen Anteils des aufgekochten Wassers erfolgt ebenfalls, wenn kaltes Wasser abgegeben wird.

Wenn der Kaltwasserschalter gedrückt wird, wird das Auswahlventil 13 geschaltet, so dass das aufgekochte Wasser veranlasst wird, zu dem luftgekühlten Wärmeaustauscherrohr 15 zu fließen. Dieser Fluss wird durch den Fließsensor 16 erfasst. Basierend auf einem Erfassungssignal des Fließsensors, wird das Gebläse 19 bei einer hohen Drehzahl gedreht und ein spezifizierter großer Strom wird zu dem thermoelektrischen Modul 21 zugeführt. Das Kaltwasserrohr 25 wird ferner durch den thermischen Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite gekühlt, so dass das Kaltwassenohr 25 bereit wird, Wasser abzukühlen.

Das wassergekühlte Wärmeaustauschenohr 15 hat einen ausreichenden wärmeableitenden Bereich infolge der Länge des Rohres 17 und der zusätzlichen Anordnung der Kühlrippen 18. Durch das Drehen des Gebläses 19 bei der hohen Drehzahl, wird die Temperatur des aufgekochten Wassers, das durch das luftgekühlte Wärmeaustauschenohr 15 fließt, deshalb schnell abgekühlt, und das Wasser, dessen Temperatur abgesenkt worden ist, wird zu dem Filter 26 geliefert. Mikroorganismen, organische Substanzen und feine Teilchen, derart wie Rost, welche in dem Wasser enthalten sind, können durch das Filtermaterial, derart wie antibakterielle Aktivkohle, Hohlfasern und/oder Bakuhanseki in dem Filter 26 entfernt werden. Ferner können mineralische Bestandteile, derart wie Kalzium und Magnesium ebenfalls in ausgeglichenen Verhältnissen in dem Wasser von dem Bakuhanseki oder versteinerten Korallenmaterial (Corallite) herausgelöst werden, wodurch gutes Trinkwasser erhalten werden kann.

Das Wasser, welches durch den Filter 26 geflossen ist, fließt dann durch das Kaltwassenohr 25, welches in einem Niedrigtemperaturzustand gehalten wird, sodass das Wasser auf eine voreingestellte Temperatur gekühlt wird. Empfänglich für eine Erfassung der Öffnung des Kaltwasserhahns 28, wird das automatische Richtungssteuerungsventil 28 in eine Ausgabeseite geschaltet, sodass das kalte Wasser von dem Hahn 28 abgegeben werden kann.

Empfänglich für eine Erfassung des Schließens des Hahnes 28, wird das automatische Richtungssteuerungsventil 27 in eine Umlaufseite geschaltet, und gleichzeitig wird das Antreiben der Hub-Pumpe 10 gestoppt und die Umlaufpumpe 29 wird angetrieben, wodurch das Wasser, das noch innerhalb des Überlaufrohres 11, des Rohres 12, des luftgekühlten Wärmeaustauschenohres 15, des Kaltwassenohres 25 und des Umlaufrohres 30 gehalten wird, in das Gefäß 2 zurückgeführt wird, um den Abfluss auszuführen. Die Umlaufpumpe 29 ist gestaltet, um automatisch zu stoppen, wenn sie für eine vorbestimmte Zeitdauer angetrieben wird. Weil der Abfluss bei jeder Abgabe von kaltem Wasser ausgeführt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Wasserleitung vom Wachstum verschiedener Bakterien geschützt und bleibt deshalb sauber.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung so gestaltet, um immer das Liefern von warmem Wasser und kaltem Wasser zu ermöglichen. Wenn nur kaltes Wasser erforderlich ist, speziell im Sommer, wird Wasser für eine vorbestimmte Zeitdauer am Anfang aufgekocht und der Heizeinrichtung wird dann eine Energie zugeführt, das heißt, Strom wird nicht zugeführt, um das Wasser warm zu halten. Auf diese Weise fällt die Temperatur des warmen Wassers allmählich, und die Energie, die für die Vorbereitung des kalten Wassers erforderlich ist, wird weiter eingespart.

Bezugnehmend als Nächstes auf 4, wird die primäre Kühleinheit bei dem Wasserkühler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, ist ein Gehäuse 35 mit einem Einlassrohr 36 und einem Auslassrohr 37 an im Wesentlichen entgegengesetzten Positionen versehen. Eine Vielzahl gewellter Kühlrippenblöcke 38, die in einer Zick-Zack-Form gebogen sind, sind nebeneinander mit den Kanälen 39 einer vorbestimmten Breite angeordnet, die dazwischen gelegen sind. Bei jedem gewellten Kühlrippenblock 38 ist eine Anzahl kühlender Luftströmungsdurchgänge 40 ausgebildet, die sich in einer vertikalen Richtung relativ zu dem Zeichnungsblatt erstrecken. Kühlender Luft, die von dem Gebläse ausgesendet wird, wird ermöglicht, durch diese Durchgänge 40 durchzuströmen.

Das aufgekochte Wasser, welches aus dem Gefäß 2 gehoben worden ist, wird durch das Einlassrohr 36 des Gehäuses 35 eingeführt, und ihm wird ermöglicht, sich auszubreiten und durch die einzelnen Kanäle 39 als schmale Durchgänge zu fließen. Das aufgekochte Wasser wird folglich an dem gewellten Kühlrippenblock 38 effizient gekühlt und das Wasser, dessen Temperatur abgefallen ist, fließt heraus durch das Auslassrohr 37 zu dem Filter 26.

Der verbleibende Aufbau des Wasserkühlers ist im Wesentlichen derselbe, wie der des ersten Ausführungsbeispiels, und seine Beschreibung wird hier weggelassen.

Unter Bezugnahme auf 5, wird die primäre Kühleinheit bei dem Wasserkühler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel als nächstes beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die latente Wärme der Verdampfung von Wasser für die primäre Kühleinheit verwendet.

Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, wird das Wasser 42 in einem relativ flachen Wassertank 41 gespeichert, der einen relativ breiten Bereich hat. Ein Wärmeaustauschenohr 43 ist dort in einer gewunden- oder spiralenförmig gebogenen Form eingetaucht. Das Wärmeaustauschenohr 43 ist an seiner Auslassseite mit einem Kaltwasserrohr 25 verbunden. Das Kaltwasserrohr 25 ist in einen thermischen Leiter 22 der wärmeabsorbierenden Seite eingebettet, welcher als eine Kälte-Bewahrungsschicht wirkt. Oberhalb des thermischen Leiters 22 der wärmeabsorbierenden Seite sind ein thermoelektrischer Modul 21, ein thermischer Leiter 20, der wärmeableitenden Seite und ein Gebläse 19 angeordnet.

Oberhalb des Gebläses 19 ist ein Rohr 45 mit einem dazwischenliegenden Luftströmungsdurchgang 44 angeordnet. Ein freies Ende des Rohres 45 erstreckt sich zu einer Seite des Wassertanks 41. Wind, welcher als ein Ergebnis der Drehung des Gebläses 19 erzeugt worden ist, strömt dafür durch den Luftströmungsdurchgang 44, während er durch das Rohr 45 geführt wird, das heißt, entlang einer Wasseroberfläche in den Wassertank 41 strömt, wie dies durch Pfeile bezeichnet ist, wodurch die Verdampfung des Wassers 42 gefördert wird.

Aufgekochtes Wasser, welches aus dem Gefäß 2 durch die Hub-Pumpe 10 angehoben wird (siehe 1), fließt durch das Wärmeaustauschenohr 43, wodurch es zuerst durch das Wasser 42 in einem untersten Teil des Wassertankes 41 gekühlt wird und dann weiter durch das Wasser 42 gekühlt wird, das nahe der Wasseroberfläche gelegen ist, und als ein Ergebnis eines Verlustes der latenten Wärme der Verdampfung gekühlt wird.

Bezeichnet mit einem Bezugszeichen 46 in der Zeichnung ist ein Wasserauffüllrohr. Gewöhnliches Wasser oder ein Anteil des kalten Wassers, das durch die Umlaufpumpe 29 in 1 abgeflossen ist, wird als Auffüllwasser verwendet. Das Auffüllen des Wassers zu dem Wasser 42 wird automatisch ausgeführt, und zwar durch das Erfassen des Wasserstandes in dem Wassertank 41.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Wärmeaustauschenohr 43 in dem Wasser 42 eingetaucht. Als eine Alternative ist es ebenfalls möglich, aufgekochtes Wasser zu kühlen, welches durch das Wärmeaustauschenohr 43 geflossen ist, und zwar durch Gebrauchmachen von der latenten Wärme der Verdampfung, das heißt durch Abdecken einer äußeren Oberfläche des Wärmeaustauschenohres 43 mit einer wasserhaltenden Schicht, derart wie eine wasserhaltende gelartige Substanz, ein Gewebe oder ein nicht gewebter Stoff, und das Blasen von Luft von dem Gebläse 19 gegen die wasserhaltende gelartige Substanz, das Gewebe oder den nicht gewebten Stoff.

Bei der Erfindung gemäß Patentanspruch 1, kann das Wasser in dem Behälter in einer Strecke aufgekocht werden, ohne es in Umlauf zu bringen. Aufgekochtes Wasser kann deshalb effizient erhalten werden. Ferner wird ein Anteil des aufgekochten Wassers herausgenommen und wird dann direkt durch die Kühleinheit in kaltes Wasser abgekühlt. Aufgekochtes Wasser, dessen Temperatur abzusenken ist, ist in der Menge gering, wodurch es möglich gemacht wird, sofort kaltes Wasser zu erhalten.

Aufgekochtes Wasser wird durch die primäre Kühleinheit in der Temperatur abgesenkt, und wird dann durch die sekundäre Kühleinheit, die von dem thermoelektrischen Modul Gebrauch macht, auf eine angemessene Temperatur abgekühlt. Thermische Beschädigungen des thermoelektrischen Moduls können deshalb verringert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Lebensdauer des thermoelektrischen Moduls, das heißt des Wasserkühlers, im Wesentlichen zu verlängern.

Gemäß der Erfindung, wie diese in Patentanspruch 1 beschrieben ist, wird die Wärmeableitung der primären Kühleinheit und der sekundären Kühleinheit durch das gemeinsame Verwenden von nur einem Gebläse ausgeführt. Dies macht es möglich, den Wasserkühler mit einem einfacheren Aufbau und einer geringeren Größe vorzusehen.

Gemäß der Erfindung, wie diese in Patentanspruch 2 beschrieben ist, ist die Kälte-Bewahrungsschicht, welche vorab in einem Niedertemperaturzustand gehalten wird, an der wärmeabsorbierenden Seite der zweiten Kühleinheit angeordnet, und es wird bewirkt, dass das Wasser, das durch die primäre Kühleinheit gekühlt wird, durch die Kälte-Bewahrungsschicht hindurch geht. Sogar wenn eine große Wassermenge veranlasst wird, zu fließen, kann sie in einer kurzen Zeit in kaltes Wasser umgewandelt werden.

Gemäß der Erfindung, wie diese in Patentanspruch 3 beschrieben ist, ist die Kälte-Bewahrungsschicht aus dem Metallblock zusammengesetzt, der in der zweiten Kühleinheit angeordnet ist. Die Kälte-Bewahrungsschicht hat dafür eine große thermische Kapazität und hat eine hohe Wasserkühleffizienz.


Anspruch[de]
  1. Wasserkühler mit:

    einem Behälter (2; 41), in dem Wasser (1; 42) gespeichert wird;

    einer Heizeinrichtung (3; 43) zum Aufkochen des Wassers in dem Behälter; einer primären Kühleinheit (15, 19; 41, 42), um das aufgekochte Wasser einer primären Kühlung zu unterziehen;

    einer sekundären Kühleinheit (20, 21, 22), um das Wasser, welches der primären Kühlung unterzogen worden ist, einer sekundären Kühlung zu unterziehen, durch die Verwendung eines thermoelektrischen Moduls (21), wodurch kaltes Wasser erhalten wird; und

    einer Serviceeinheit (27, 28), um das kalte Wasser abfolgend auf die sekundäre Kühlung abzulassen,

    dadurch gekennzeichnet, dass:

    der Wasserkühler ferner umfasst:

    eine Pumpe (10) zum Heben des aufgekochten Wassers; und

    ein einzelnes Gebläse (19), das gemeinsam für die primäre Kühleinheit (15, 19; 41, 42) und die sekundäre Kühleinheit (20, 21, 22) angeordnet ist, um die Wärmedissipation aus diesen zu verstärken.
  2. Wasserkühler nach Anspruch 1, der ferner umfasst:

    eine Kälte-Bewahrungsschicht (22), die an der wärmeabsorbierenden Seite der zweiten Kühleinheit (20, 21, 22) angeordnet ist und vorab in einem Niedertemperaturzustand gehalten wird, wobei bewirkt wird, dass das Wasser, welches der primären Kühlung unterzogen worden ist, durch die Kälte-Bewahrungsschicht hindurchgeht.
  3. Wasserkühler nach Anspruch 2, bei dem die Kälte-Bewahrungsschicht (22) ein Metallblock ist, der in der sekundären Kühleinheit angeordnet ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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