一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统与流程

本实用新型涉及饮水消毒技术领域，尤其涉及一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统

背景技术：

目前，饮水机已经是使用很普遍的产品，饮水机的基本功能是分水，即将饮用水分配流出，方便用户取用，附加功能是对饮用水进行调温，例如制冷、制热功能，还有将净化功能也集成在其中的产品。例如，现在一些学校用的饮水平台，实际上就是带净化功能和加热功能的饮水机。这种饮水机由于是专门为学校的学生们使用而设计，考虑到能同时满足多人取水的要求，通常都配备几个出水龙头。例如，一台机器上配备4个出水龙头，加热功率也比较大。再考虑到既要防止孩子们热水烫伤，又要对水进行高温加热消毒，还考虑到开水一时不易冷却，而课间休息时间又比较短，以及节能方面的要求，等等，这类饮水机通常具有将水先加热并储存在热罐内在热水流出时用补入的常温进水对流出的高温出水进行冷却，然后向学生提供40℃左右的饮用水这一功能，具体结构包括热罐和换热器，热罐内部设有电加热器，其壳体上设有进水口和出水口，换热器内部不设置电加热器，只用于热量交换，即流入热罐的水要先从换热器吸收热量预热后再流入热罐，而流出热罐的热水要先经过换热器放出热量降温后再流向出水龙头。这样设计的好处是，既节能，又能对进水进行高温消毒，因饮用时温度不高，从而便于学生随时饮用。

但是，流出热罐的热水经换热器放出热量后，其温度往往降低到35℃左右，再流到出水龙头，水温可能进一步降低至30℃左右，这样的温度是细菌繁殖的最佳温度；另一方面，出水龙头直通大气，出水口又经常处于润湿状态，空气中的细菌很容易接触到潮湿的出水嘴，并在那里停留、繁殖，所以，用户使用一段时间后，再检测从出水龙头流出的水，其细菌总数指标基本上都不合格，尤其是在夏季，细菌总数可能会超过饮用水标准限值的很多倍。这是细菌在出水管路中长时间繁殖的结果，对于现有技术而言，可以认为，出现这一结果是必然的。

公开号为CN105147099A的中国专利，公开了一种饮水系统的高温消毒方法和饮水系统，虽然能够解决上述问题，但是，其是利用高温水进行消毒，这样不仅浪费大量水资源和能源，而且可能出现的大量热水从饮水系统积水盘溢出，流到饮水系统四周对环境造成危害。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和试验,最终获得了本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案在于：

一方面提供一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统，该饮水系统包括热罐、设置在所述热罐上的电加热器、进水阀、电控器和出水阀，所述热罐的进水口通过管道与所述进水阀连通，所述热罐的出水口通过管道与所述出水阀连通，该饮水系统还包括蒸汽消毒控制开关，所述电加热器、进水阀、出水阀和蒸汽消毒控制开关均与所述电控器电连接。

较佳的，该饮水系统还包括换热器，所述换热器上设有高温水进口、降温水出口、常温水进口和预热水出口，所述高温水进口通过热罐出水管与所述热罐的出水口连通，所述降温水出口通过降温水出水管与所述出水阀连通，所述常温水进口通过常温水进水管与水源接口连通，所述预热水出口通过热罐进水管与所述热罐的进水口连通。

较佳的，所述降温水出水管上设置有出水管测温探头。

较佳的，所述换热器为套管式换热器。

较佳的，所述换热器包括内管和外管，所述高温水进口和降温水出口设置在所述内管上，所述常温水进口和预热水出口设置在所述外管上。

较佳的，所述热罐上设有热罐测温探头和过热保护器。

较佳的，其还包括净水机，所述净水机设置在所述热罐的进水管路上。

较佳的，其还包括单向阀，所述单向阀的进口与所述净水机的出口连通。

较佳的，其还包括安全阀或泄压阀，所述安全阀或泄压阀的进口直通所述热罐内顶部，出口放空。

较佳的，在热罐和/或热罐出水管和/或降温水出水管和/或换热器的外表面增设保温层。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的饮水系统具有以下优点：

1.通过用高温蒸汽或高温汽水混合物对饮水系统的出水管路和出水阀门定期消毒，能够保证饮水系统出水的细菌总数卫生指标合格，提高了饮水卫生安全性。

2.与用高温热水消毒方法比较，高温蒸汽消毒法节水、节能，还能避免可能出现的大量热水从饮水系统积水盘溢出，流到饮水系统四周对环境造成危害。

3.高温蒸汽消毒法安全、可靠，没有任何副作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的一种饮水系统的蒸汽消毒方法流程图；

图4为本实用新型实施例四的一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图；

图5为本实用新型实施例五的一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图；

图6为本实用新型实施例六的一种饮水系统的蒸汽消毒方法流程图。

具体实施方式

为便于进一步理解本实用新型的技术内容，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1所示，为本实用新型提供的一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统，该饮水系统包括电加热器1、热罐测温探头2、过热保护器3、热罐4、放空口5、安全阀6、热罐出水管7、热罐进水管8、换热器9、降温水出水管11、出水阀12、进水阀14、单向阀15、净水机16、水源接口17、常温水进水管20和电控器。

热罐4上设置有热罐出水口和热罐进水口，其内部设置电加热器1，当然电加热器1也可以设置热罐4的外部。热罐测温探头2和过热保护器3都设在热罐4上。安全阀6进口连通热罐4的内部，出口通过管路与放空口5连通，可以抵消热罐4加热过程中罐内水或气体的热膨胀，防止热罐4过压。

换热器9上设置有高温水进口、降温水出口、常温水进口和预热水出口，换热器9为套管式换热器，其包括内管19和外管13，其中，高温水进口和降温水出口设置在内管19上，常温水进口和预热水出口设置在外管13上。高温水进口通过热罐出水管7与热罐出水口连通，降温水出口通过降温水出水管11与出水阀12进口连通，常温水进口通过常温水进水管20与水源接口17连通，预热水出口通过热罐进水管8与热罐进水口连通。进水阀14、单向阀15和净水机16均设置在常温水进水管20上，其中，单向阀15的进口与净水机的出口连通。净水机16可以将水源中的有害有毒物质清理掉。

电控器分别与电加热器1、测温探头2、出水阀12和进水阀14电连接。电控器包括：蒸汽消毒模块、正常运行模块和时钟模块，所述蒸汽消毒模块用于控制所述饮水系统进行蒸汽消毒工作，所述正常运行模块用于控制所述饮水系统正常运行，所述时钟模块用于设置所述饮水系统的正常运行时间段、待机时间段和蒸汽消毒时间段，当所述饮水系统处于蒸汽消毒时间段时，所述蒸汽消毒模块启动，控制所述饮水系统进行蒸汽消毒工作。例如，将正常运行时间段设置在周一～周六的6：00～21：00；蒸汽消毒时间段设置在每天晚上11点之后至第二天5点钟之前选取一段时间，例如在凌晨2：00～4：00之间；其余时间段为待机时间段。当所述饮水系统处于蒸汽消毒时间段时，所述蒸汽消毒模块启动，控制所述饮水系统进行蒸汽消毒工作。消毒时热罐内温度控制在大于沸点～沸点+5K。

另外，本实施例的饮水系统还可以包括蒸汽消毒控制开关，该蒸汽消毒控制开关用于控制蒸汽消毒模块启动。当由于停电原因使饮水系统错过蒸汽消毒时间段未进行蒸汽消毒工作，或者想在正常运行时间段或者待机时间段想对饮水系统进行蒸汽消毒工作，只需操作蒸汽消毒控制开关，即可启动蒸汽消毒模块，使饮水系统进行蒸汽消毒工作。提高饮水系统蒸汽消毒的灵活性。

该饮水系统处于正常运行状态时：热罐4的内部充满水，热罐4内的电加热器1根据热罐4内水的温度控制要求处于自动加热或不加热状态，使热罐4内的温度控制在沸点－15K～沸点，出水阀12处于关闭状态。用户取水时，进水阀14和出水阀12处于开启状态，热罐4内的高温热水从热罐出水口流出，流经热罐出水管7，再依次流过换热器9上的高温水进口、换热器9内部的内管19、换热器9上的降温水出口、降温水出水管11，最后从出水阀12流出。高温水在内管19内流动过程中其热量被外管13内的常温水吸收从而使得其温度很快下降，故从出水阀12流出的是温度较低的饮用水。与此同时，水源水会流向换热器9上的常温水进口给换热器9的外管13补水，从内管19吸收热量温度升高后再从换热器9的预热水出口流出，然后经热罐进水管8流入热罐4内，向热罐4补入与从热罐4流出的高温水量等量的预热水。

当对该饮水系统进行蒸汽消毒时：启动蒸汽消毒模块，关闭进水阀14，开启出水阀12，电加热器1工作，对热罐4内水进行加热，待热罐4内水沸腾后，继续加热，让沸腾时产生的大量水蒸汽或汽水混合物经热罐出水管7流出，再经换热器9的高温水进口流入换热器9，经过内管19，然后从换热器的降温水出口流出，经降温水出水管11流向出水阀12放空。这些水蒸汽或汽水混合物能够有效地杀灭出水管路中的细菌。

待高温蒸汽或汽水混合物从出水阀12流出的持续时间不少于设定的消毒时间后，开启进水阀14，同时电加热器1断电，关闭热罐加热功能，让流入换热器9的常温水将外管13内的高温水经热罐进水管8压入热罐4，同时内管19内的高温蒸汽或高温汽水混合物被流入的常温水冷却，使换热器9恢复换热功能。

待换热器9常温水进水持续时间不少于设定的进水时间后，出水阀12将由流出高温蒸汽或高温汽水混合物逐渐变为流出设定温度的降温水，关闭进水阀14，同时关闭出水阀12。至此，饮水系统的消毒工作结束。

消毒过程运行中，热罐内的水温度达到沸腾时，会产生大量蒸汽，蒸汽因密度小会自然向上流向热罐顶部聚集，同时水也会显著膨胀，于是热罐内压力显著上升，促使热罐顶部的汽水混合物流向换热器，将换热器降温通道内的水顶向出水阀，这样，从出水阀先流出的是约35℃的常温水，然后逐渐地升温、逐渐地变成高温汽水混合物；随着过程的进行，热罐内的水的蒸发量和流出量越来越多，热罐内的水位会越来越低，热罐内顶部会逐渐形成一个气液混合(以气为主)的空间，并且该空间的体积会越来越大，也就是水位越来越低，于是，在该空间内的汽水分离效果会越来越好，该空间将逐渐变成纯气相的空间，这时从热罐流向换热器的流体就是纯蒸汽。出水阀从开始流出常温水到最后流出纯蒸汽需要一个逐渐演变的过程。

本专业人员知道，1kg水从0摄氏度加热到100摄氏度的水所需要的热量是420千焦能量，其体积大至是1L(考虑热膨胀后会大于1L),即每1L高温消毒水需要的能量是420千焦。

已知水的比热是4.20kJ/(K.kg),100℃的水的气化潜热是2260kJ/kg,100℃蒸汽常压下的密度是0.6kg/1000L，据此可作下述计算。

1kg水从0摄氏度加热到100摄氏度的蒸汽所需要的热量是2680kJ

420+2260＝2680千焦

1Kg100℃蒸汽常压下的体积是:

1L高温消毒蒸汽需要的热量是：

1L高温消毒用蒸汽所需要的能量是1L高温消毒用热水的能量的

此外，1L高温消毒用蒸汽所需要的水量是1L高温消毒用热水的水量的

众所周知，消毒过程中消毒液的消耗是与消毒液的体积密切相关，所以，上述计算充分说明了用高温蒸汽消毒相对于用高温热水消毒在节能、节水方面的优越性。

实施例二

如图2所示，为本实用新型提供的又一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图，该饮水系统与实施例一的饮水系统不同之处在于，在热罐4和/或热罐出水管7和/或降温水出水管11和/或换热器9的外表面增设保温层10。这样可以防止热罐4内蒸汽或水汽混合物在流向出水阀12的流动过程中，由于管路的吸收热量和向周围环境散发热量，导致蒸汽或水汽混合物的温度逐渐降低，在到达出水阀12后可能会影响消毒效果。通过增设保温层，可以防止蒸汽或水汽混合物的温度下降，提高消毒效果。

实施例三

如图3所示，为本实用新型提供的一种利用上述实施例一和二中的饮水系统实现的蒸汽消毒方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S10，启动蒸汽消毒模块。

步骤S11，关闭进水阀14，开启出水阀12。

步骤S12，电加热器1通电，对热罐4内水进行加热。

步骤S13，待热罐4内水沸腾后，继续加热，让沸腾时产生的大量水蒸汽或汽水混合物经热罐出水管7流出，再经换热器9的高温水进口流入换热器9，然后从换热器的降温水出口流出，经降温水出水管11流向出水阀12放空。

步骤S14，待高温蒸汽或汽水混合物从出水阀12流出的持续时间不少于设定的消毒时间后，开启进水阀14，同时电加热器1断电，关闭热罐加热功能，让流入换热器9的常温水将外管13内的高温水经热罐进水管8压入热罐4，同时内管19内的高温蒸汽或高温汽水混合物被流入的常温水冷却，使换热器9恢复换热功能。

步骤S15，待换热器9常温水进水持续时间不少于设定的进水时间后，出水阀12将由流出高温蒸汽或高温汽水混合物逐渐变为流出设定温度的降温水，关闭进水阀14，同时关闭出水阀12。

实施例四

如图4所示，为本实用新型提供的又一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图，该饮水系统与实施例一的饮水系统不同之处在于，在降温水出水管11上设有出水管测温探头18。

当对该饮水系统进行蒸汽消毒时：启动蒸汽消毒模块，关闭进水阀14，开启出水阀12，电加热器4工作，对热罐4内水进行加热，待热罐4内水沸腾后，继续加热，让沸腾时产生的大量水蒸汽或汽水混合物经热罐出水管7流出，再经换热器9的高温水进口流入换热器9，经过内管19，然后从换热器的降温水出口流出，经降温水出水管11流向出水阀12放空。这些水蒸汽或汽水混合物能够有效地杀灭出水管路中的细菌。

待出水管测温探头18探测到降温水出水管11内的温度不小于消毒温度后的持续时间不少于设定的消毒时间后，开启进水阀14，同时电加热器1断电，关闭热罐加热功能，让流入换热器9的常温水将外管13内的高温水经热罐进水管8压入热罐4，同时内管19内的高温蒸汽或高温汽水混合物被流入的常温水冷却，使换热器9恢复换热功能。消毒温度的范围为93℃～99℃。

待换热器9常温水进水持续时间不少于设定的进水时间后，出水阀12将由流出高温蒸汽或高温汽水混合物逐渐变为流出设定温度的降温水，关闭进水阀14，同时关闭出水阀12。至此，饮水系统的蒸汽消毒工作结束。

实施例五

如图5所示，为本实用新型提供的又一种能够实现蒸汽消毒方法的饮水系统结构示意图，该饮水系统与实施例四的饮水系统不同之处在于，在热罐4和/或热罐出水管7和/或降温水出水管11和/或换热器9的外表面增设保温层10。这样可以防止热罐4内蒸汽或水汽混合物在流向出水阀12的流动过程中，由于管路的吸收热量和向周围环境散发热量，导致蒸汽或水汽混合物的温度逐渐降低，在到达出水阀12后可能会影响消毒效果。通过增设保温层，可以防止蒸汽或水汽混合物的温度下降，提高消毒效果。

实施例六

如图6所示，为本实用新型提供的一种利用上述实施例四和五中的饮水系统实现的蒸汽消毒方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S20，启动蒸汽消毒模块。

步骤S21，关闭进水阀14，开启出水阀12。

步骤S22，电加热器1通电，对热罐4内水进行加热。

步骤S23，待热罐4内水沸腾后，继续加热，让沸腾时产生的大量水蒸汽或汽水混合物经热罐出水管7流出，再经换热器9的高温水进口流入换热器9，然后从换热器的降温水出口流出，经降温水出水管11流向出水阀12放空。

步骤S24，待出水管测温探头18探测到降温水出水管11内的温度不小于消毒温度后的持续时间不少于设定的消毒时间后，开启进水阀14，同时电加热器1断电，关闭热罐加热功能，让流入换热器9的常温水将外管13内的高温水经热罐进水管8压入热罐4，同时内管19内的高温蒸汽或高温汽水混合物被流入的常温水冷却，使换热器9恢复换热功能。

步骤S25，待换热器9常温水进水持续时间不少于设定的进水时间后，出水阀12将由流出高温蒸汽或高温汽水混合物逐渐变为流出设定温度的降温水，关闭进水阀14，同时关闭出水阀12。

本实用新型提供的饮水系统具有以下优点：

1.通过用高温蒸汽或高温汽水混合物对饮水系统的出水管路和出水阀门定期消毒，能够保证饮水系统出水的细菌总数卫生指标合格，提高了饮水卫生安全性。

2.与用高温热水消毒方法比较，高温蒸汽消毒法节水、节能，还能避免可能出现的大量热水从饮水系统积水盘溢出，流到饮水系统四周对环境造成危害。

3.高温蒸汽消毒法安全、可靠，没有任何副作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。