饮水机的制作方法

1.本公开涉及水分配设备，更具体地涉及可以净化水并在一定温度范围内提供净化水的分配设备。


背景技术：

2.在世界许多地区，需要通过各种处理设施或方法从原水获取饮用水质量的水。用于处理原水以获得饮用水的方法之一是使原水通过一种或多种处理介质，从而去除污染物和/或添加营养添加剂以获得比原水更高质量的处理水。
3.减少水中污染物(特别是微生物)的另一种方法是在限定的波长下应用紫外线辐射，该波长会抑制水中微生物的复制能力，从而降低水中的微生物浓度。
4.在现代家庭中，需要一种紧凑的设备，其可根据用户需求提供有效的源水处理以在各种温度下获得饮用水。


技术实现要素：

5.本公开涉及一种饮水机，该饮水机被配置为处理原水以便获得饮用质量的水，并使用户能够以期望的温度(即，常温至接近沸腾的温度)分配饮用水。根据要分配的水温，水流过饮水机中的流路并经过一系列处理。
6.因此，在其一个方面中，本公开内容提供了一种用于选择性地分配期望温度的经消毒的饮用水的饮水机，该饮水机包括至少一个源水入口、至少一个饮用水分配出口以及在两者之间限定的主水流路。
7.水通过所述至少一个水源入口从水源接收，并通过主流路流向所述至少一个饮用水分配出口。在主流路中布置有保持至少一种水处理介质的至少一个水处理盒。主流路包括第一流路、第二流路和第三流路。
8.所述第一流路限定在所述至少一个源水入口与一装置之间，所述装置配置为根据期望的水分配温度使水选择性地流入第二流路或第三流路中，所述至少一个水处理盒位于源水入口和所述装置之间。
9.第二流路被限定在所述装置和水分配出口之间，并且包括至少一个在线紫外线辐射消毒模块，其布置在水处理盒的下游，所述紫外线辐射消毒模块被配置为对在经过处理盒后流过所述紫外线辐射消毒模块的水进行辐射，用于将经过紫外线消毒的冷至室温的水从第二流路分配到饮用水分配出口，所述紫外线辐射消毒模块包括一个或多个用户可更换的透镜(其功能将在下面进一步详细描述)。
10.第三流路也限定在所述装置和水分配出口之间，并且包括至少一个水加热元件，其布置在水处理盒的下游，用于在通过饮用水分配出口分配之前根据用户需求加热水。
11.以此方式，如果要分配冷至常温水，则水通过水处理盒进行处理，然后通过紫外线消毒模块进行处理；而如果要分配热水，则水要通过水处理盒进行处理，然后通过至少一个加热元件加热(例如加热到接近沸腾或沸腾的温度)。
12.在一些实施例中，在第一流路的末端处的装置包括位于水处理盒与第二流路和第三流路之间的流歧管，并且配置为根据期望的水分配温度而使水选择性地从第一流路流入第二流路或第三流路。歧管可以由饮水机的控制器控制，使得当用户选择分配冷水或常温水时，歧管将水从第一流路引向第二流路，而当用户选择分配热水时，歧管将水从第一流路引向第三流路。
13.如上所述，水处理盒包括至少一种水处理介质。水处理介质用于从水中去除不希望的污染物(例如重金属、颗粒、氯等)，从而处理水以从各种污染物中纯化出它们。当通过盒时，水处理介质还可以用于向水中添加各种所需营养添加剂(例如，碘、维生素、矿物质等)。
14.在一些实施方案中，水处理介质可以用于向水中添加各种消毒化合物(例如溴)，以减少或消除水中微生物的繁殖。由于这种消毒化合物有时可能具有明显的不希望的气味，因此在一些实施例中，饮水机可以进一步包括至少一个纯水器单元，该至少一个纯水器单元设置在饮用水分配出口上游(或水处理盒下游)的主流路中。纯水器单元包括一种或多种物质，所述物质在通过饮用水分配出口进行分配之前从水中吸收不想要的气味和味道。
15.水处理盒可包括一个或多个隔室，每个隔室保持一种或多种水处理介质。隔室可沿着穿过盒的水流路径顺序地布置，使得水沿盒内的一系列连续布置的隔室通过。可替代地，隔室可以并行地布置，使得水在隔室之间分配，并行地流过隔室，并且被收集到单个盒出口，以与饮水机的第二和第三流路连通。
16.如上文所述，第二流路包括至少一个在线紫外线辐射消毒模块。这种模块的利用通过使水流过模块并使水在模块内流动期间暴露于紫外线辐射中来帮助从水中减少和/或消除微生物。在一些实施例中，紫外线辐射消毒模块可以包括至少一个紫外线led。在其他实施例中，紫外线辐射消毒模块包括至少一个消毒室和紫外线辐射单元，所述消毒室沿纵轴线延伸并具有至少一个水入口和至少一个经处理的水出口，在其间限定有水消毒流路，所述紫外线辐射单元包括至少一个紫外线led以及位于紫外线led和消毒室之间的一个或多个透镜，其用于将来自紫外线led的紫外线辐射聚焦到消毒室中，所述一个或多个透镜中的至少一个是可拆卸透镜，其被可拆卸地接纳在紫外线辐射单元中。消毒室被配置为在水沿着消毒流路流动期间允许所述水暴露于从紫外线led发出的紫外线辐射。
17.当水流过紫外线辐射消毒模块时，需要在模块的“湿”部分和“干”部分之间进行分离。这种分离可以通过在紫外线led和消毒室之间放置至少一个透镜来进行，通过该透镜对流过的水进行消毒。通常将透镜选择成允许期望的紫外线辐射透射率并且将由紫外线led发射的紫外线辐射折射和/或聚焦到沿着消毒室流动的水中。当这样的透镜与水接触时，它会在其上混浊或积聚残留物或污染物，从而降低其紫外线透射率和/或聚焦效率。因此，在本公开的饮水机中，该透镜被可拆卸地接纳在紫外线辐射单元内，并且在需要时可以由用户容易地更换。
18.根据一些实施例，消毒室是大致圆柱形的，并且可以具有一个或多个变窄的部分。例如，消毒室可被配置为包封与消毒室同轴的内部套筒，该内部套筒具有沙漏形状以形成窄点。这种变窄有利于控制要通过紫外线消毒室进行消毒的水的流动，并在消毒室内提供使较小体积的水通过的至少一个区域，从而有助于使水在其流动期间对紫外线辐射的暴露最大化。
19.可以从各种来源将源水供应到主流路，例如，在一些实施例中，水源是加压水供应管线(例如，市政供水管线)。在这样的实施例中，饮水机的源水入口需要与供水管线液体连通。
20.在其他实施例中，饮水机包括构成水源的源水容器，从而使饮水机成为不需要连接到供水管线的独立设备。可将源水容器配置为在需要时由用户重新填充。
21.根据一些实施例，饮水机配置为以至少约0.2l/min(例如在约0.2l/min与2.5l/min之间)的流量分配期望温度(在常温水和接近沸腾的水之间)的饮用水。
22.根据一些实施例，所述至少一个水处理盒从源水容器的被供给加压水。换句话说，在饮水机连接到加压水供应管线(或在压力下将水从源水容器泵送到水处理盒)的情况下，源水在强制流动下(即在压力下)被进给通过水处理盒。
23.在其他构造中，所述至少一个水处理盒配置为用于重力供水，当饮水机未连接到加压水供应管线上时允许水的处理。在这样的实施例中，饮水机可包括在水处理盒的竖向上方定位并与其液体连通的源水储存器，或具有水处理盒的源水储存器，所述水处理盒位于源水储存器的底壁处或从该底壁延伸。在这样的构造中，水可以通过重力而从源水储存器流到盒。源水储存器可以与饮水机形成一体(并配置用于重新填充)，或者可以可拆卸地连接到饮水机，以允许用户将源水储存器分离并重新连接到饮水机(例如用于清洁、重新填充、维护等)。
24.同样在通过重力向盒进给水的这种配置中，饮水机通常还包括处理过的水储存器，在该处可以收集从水处理盒中重力流出的水。可以将处理过的水从处理过的水存储器泵送到第二和第三流路。在这样的实施例中，主流路包括位于处理过的水储存器与第二和第三流动管线之间的流歧管，所述歧管配置为根据期望的水分配温度而使水选择性地从处理过的水储存器流入第二流动管线或第三流动管线。
25.虽然分配冷至常温饮用水包括首先通过水处理盒对水进行处理，然后再通过紫外线辐射对水进行处理，以进一步消除微生物的污染，当将水加热至接近沸点的温度(例如80-100℃)足以消除微生物，因此可以从第三流路分配加热了的水，而无需进一步的紫外线消毒。
26.因此，通过一些实施例，所述至少一个加热元件被配置为将水加热到大约80-100℃的温度。所述至少一个加热元件可以是即热式加热器，例如，其能够在水以约0.2至2.5l/min的流量流过期间将水加热至约80-100℃的所述温度。
27.在其他实施例中，第三流路可包括沿着第三流路顺序地布置的至少第一水加热元件和第二水加热元件。在一些实施例中，第一加热元件被配置为将水加热至高达约40-80℃的温度，第二加热元件被配置为将水加热至至少约80-100℃的温度。第一加热元件的功能是将水预热到中间温度，而第二加热元件的功能是将水较快地加热到接近沸腾或沸腾的温度(例如，在某些实施例中，第二加热元件能够在水以约0.2至2.5l/min的流量流过期间将水加热到80-100℃)。以这种方式，发生了较快和有效的水加热，从而允许饮水机以高产量分配大量的热水。
28.通过结合几种水处理技术(即处理介质、紫外线消毒和加热)，可以为用户提供任何期望温度的净化和消毒饮用水。
附图说明
29.为了更好地理解本文公开的主题并举例说明如何在实践中进行实施，现在将仅通过非限制性示例的方式，参照附图描述实施例，其中：
30.图1是根据本公开的实施例的饮水机的立体图。
31.图2a至图2b是图1的饮水机的侧面透视图(图2a是左侧，图2b是右侧)，其中一些壳体元件被去除以便露出内部元件(相对于正视图的左侧和右侧)。
32.图3a至图3b是根据本公开的另一实施例的饮水机的侧面透视图(图3a是左侧，图3b是右侧)，其中一些壳体元件被去除以便暴露内部元件(相对于正视图的左侧和右侧)。
33.图4是在本公开的饮水机中使用的示例性紫外线辐射消毒模块的纵向剖视图。
34.图5a示出了在本公开的饮水机中使用的另一示例性紫外线辐射消毒模块的纵向剖视图；图5b示出了图5a的横截面，示出了穿过模块的水流路；图5c示出了图5a的实施例，但是具有内部沙漏形套筒。
35.图6a至图6b分别是在本公开的饮水机中使用的另一示例性紫外线辐射消毒模块的透视截面图和纵向截面图。
36.图7示出了通过在本公开的饮水机中使用的另一示例性紫外线辐射消毒模块的纵向截面。
37.图8示出了在本公开的饮水机中使用的另一示例性紫外线辐射消毒模块的纵向截面图。
具体实施方式
38.在下文中，将通过参考附图对一些特定实施例的描述来详细阐述和说明本公开。应当理解，附图旨在例示本公开的一般原理，而不以任何方式解释为限制性的。
39.图1中示出了用于将源水处理成净化的和/或消毒的饮用水的示例性饮水机100。在该实施例的饮水机中，源水容器102被用作水源，然而，应当理解，饮水机可被连接至供水管线，诸如加压的市政供水管线(未示出)。源水容器102可以与饮水机形成一体或可拆卸。饮用水通过饮用水分配出口106从饮水机分配，饮用水分配出口106可包括一个或多个分配喷嘴(未示出)。用户界面面板108用于使用户能够操作饮水机，并且包括一个或多个控制按钮110，允许用户选择用于分配的水的温度以及根据每个用户的需求控制分配的水量。面板108还可包括一个或多个指示，例如显示面板或照明指示(未示出)，用于向用户指示饮水机的状态、水温、向用户显示各种消息等。
40.图2a-2b示出图1的饮水机，其中侧面板被移除以使得能够观察饮水机内的内部元件以及饮水机内限定的水流路。总体上用112表示的主流路被限定在水入口(例如，在源水容器102的底部处限定的水入口114)和饮用水分配出口106之间。
41.保持至少一种水处理介质(未示出)的水处理盒116设置在主流路中，选择水处理介质以处理原水，以便从水中去除各种污染物(例如重金属、颗粒、氯等)。如上所述，水处理介质还可以用于在通过盒116和/或一种或多种水消毒化合物的同时向水中添加各种期望的营养添加剂(例如，碘、维生素、矿物质等)。
42.也可以通过使水流过辅助处理盒(未示出)将此类化合物添加到盒116的下游。还可以使用这种辅助处理盒，以便进一步从水中去除其他污染物(除了通过盒116去除污染物
之外)。
43.主流路112包括第一、第二和第三流路，现在将对其进行描述。
44.第一流路118被限定为从源水入口114通过水处理盒116到歧管124。盒出口120例如通过管122与歧管124液体连通，所述歧管根据期望的分配温度而使水从盒转移到第二或第三流路。
45.第二流路126被限定在歧管124与水分配出口106之间，并且紫外线辐射消毒模块128被布置在水处理盒116的下游。紫外线辐射消毒模块被配置为使水流过其中(如在图4中进一步详细描述和示出)，并且在水通过紫外线模块128期间通过紫外线辐射水。因此，通过第二流路126的水由水处理盒106和紫外线模块128二者处理，并在冷到常温中从饮用水出口106分配出来。
46.第三流路130(在图2b中最佳地看到)也被限定在歧管124和水分配出口106之间。在该示例中，盒116被设计用于压力供给，即，例如通过由泵132将水泵送至盒116中而使水在强制流动(加压)下被供给到盒中。这种强制供给结果使得能够在盒116内进行较快的处理。
47.在该示例性配置中，使用了两个加热元件134(在图2b中更好地看到)和136。第一加热元件134和第二加热元件136通过管138沿着第三流路顺序地布置和连接。第一加热元件134将水预加热到约40-80℃的温度，并且第二加热元件136进一步将预加热的水加热到至少约80℃的温度(例如80-100℃)。为了允许相对快速地分配接近沸腾的水，第二加热元件136能够在水以约0.2-2.5l/min的流量流动期间将水加热到约80-100℃。
48.饮水机200的另一种配置在图3a-3b中示出，然而，盒适于重力供水。
49.饮水机200包括源水容器202，用户可以用要处理的水将其填充。盒216可被可拆卸地接纳在源水容器的底壁205处，使得在容器202中形成的水柱能够使水通过重力而流过盒。处理过的水储存器207位于盒216的下方，从而可以收集从水处理盒通过重力流出的水。处理过的水可以从处理过的水储存器207通过泵232经由歧管224被泵送到第二和第三流路。如图2a至图2b所示，辅助处理盒(未示出)可被定位在盒216的下游，以分别用于额外地从水中去除化合物或向水中添加化合物。
50.主流路(总体上标记为212)包括第一流路218，以使水从储存器207流到歧管224，所述歧管根据期望的分配温度而使水从盒转移到第二流路或第三流路。
51.第二流路226被限定在歧管224和水分配出口206之间，并且紫外线辐射消毒模块228被设置在水处理盒216和歧管224的下游。
52.第三流路230(在图2b中可见)也被限定在歧管224和水分配出口206之间。在这种配置中，仅使用单个加热元件236，其沿着第三流路230装配在管路中，并且当水例如以0.2-2.5l/min的流量流过加热器时，能够将水加热到大约80-100℃。
53.现在参考图4，示出了用于本公开的饮水机中的紫外线辐射消毒模块128(或228)的示例性构造。但是，值得注意的是，可以使用任何其他紫外线模块。
54.模块128包括沿模块128的纵轴线306布置的紫外线辐射单元302和消毒室304。消毒室304包括水入口308和处理水出口310，使得水可以在入口308和出口310之间流动，在其间限定水流路径312。为了调节通过消毒室的水流，并产生在其中减少水量以增加紫外线消毒效率的区域，本例中的室304包括一沙漏形的腔314，其具有窄点315。流路的变窄改变了
水沿流路的流动特性，从而沿流路产生其中辐射可以聚焦在较少量的水上的局部区域。腔314通常衬有或覆盖有紫外线反射材料，因此引起紫外线的反射，并增加水沿流路对紫外线辐射的暴露。
55.尽管在该特定示例中，通过沙漏腔提供了流路的变窄，但是应该理解，这种变窄也可以通过提供圆柱形的消毒室来形成，其具有内部的沙漏形套筒，例如如图5c所示(将在下面进一步描述)。
56.紫外线辐射单元302包括紫外线led辐射源316，其被配置为在流过模块期间将紫外线辐射辐射到消毒室304中。虽然在此特定示例中仅示出了单个紫外线led辐射源，但是应当理解，可以利用多于单个紫外线led辐射源。
57.为了将紫外线辐射聚焦到流动的水中，可以将一个或多个透镜放置在紫外线led 316和消毒室304之间。将用户可拆卸的透镜320放置在紫外线led 316和消毒室304之间，从而在紫外线辐射模块和消毒室之间形成物理屏障。由于透镜320通常与流过模块的水接触，因此将其可拆卸地接纳在紫外线辐射模块内。在该特定示例中，透镜320被保持在凹槽322内的适当位置，并且可以通过拉动与透镜相关联的手柄324而移出凹槽，以将透镜从模块128中移出。这使得能够在需要时更换可拆卸透镜或对其进行清洁，从而允许用户在需要时随时更换透镜，以便在模块的整个使用寿命中保持通过透镜的紫外线辐射的透射效率。
58.可拆卸的透镜320通常具有在大约0％和500％之间的光学放大率。可拆卸的透镜可以被定制以提供限定的紫外线辐射到消毒室的透射率，例如至少90％的透射率。
59.在该特定示例中，紫外线辐射模块还包括固定透镜325，其可以用于提供从光源316发射的紫外线辐射的初始或初步聚焦。然而，应当理解，在其他构造(未示出)中，此固定透镜是可选的。
60.在紫外线辐射单元302中还形成有流体流动通道326，通过该流体流动通道326可以提供诸如水或空气之类的冷却流体，以允许在模块的操作期间处置由紫外线led 316形成的热量。
61.可以在根据本公开的饮水机中使用的紫外线辐射消毒模块的另一种构造在图5a-5c中示出。图5a-5c的装置类似于图4的装置，因此，具有相同功能的元件被赋予移位100的类似的数字。例如，图4中的入口302具有与图5a-5c中的入口402相同的功能。对于这些元件的详细描述，读者可以参考上面的描述。
62.模块428具有模块水入口402、模块水出口404、辐射单元406和消毒室408。
63.下面的描述偶尔参考顶部或底部，并且相对于纵轴线210被参考。应当理解，这样做仅是为了方便描述。如在使用中可以理解的，该取向没有功能意义，并且可以根据各种工程学或其他考虑，以任何期望的取向将其耦合至器具或系统。
64.辐射单元406包括壳体407，该壳体407具有水入口412和水出口414，并在其之间形成第一液体流路433(见图5b)，所述水入口412流体连接至模块水入口402并位于壳体的底部处，所述水出口414位于壳体的侧壁处。总体上用416表示的紫外线辐射源组件被容纳在壳体407内，并且具有形成在其中的液体密封室418。液体密封室418容纳一个或多个紫外线辐射源420(例如，紫外线led装置)，其联接至位于液体密封室的底部处的散热器422。当散热器热联接到第一流路时，可以通过流过第一流路的水将热量从散热器去除。
65.在液体密封室418和消毒室408之间分开的是用户可拆卸的透镜424，其由透射紫
外线的材料制成，例如石英，以使从紫外线led 420发出的辐射能够传输并聚焦到消毒室408中。
66.消毒室具有室入口430和室出口432(流体地连接至模块水出口404)，在它们之间限定了第二液体流路431(在图5b中更好地看到)。消毒室具有沿着第二液体流路的内表面434，其至少一部分被反射表面436覆盖，使得来自紫外线辐射源的紫外线辐射被反射表面反射到在第二流路中流动的水中，从而对水进行消毒。
67.在水出口414和室入口430之间形成水导管440，从而在辐射单元406和消毒室408之间形成液体连通。
68.如在图5c中可以看到的，室408还可以包括沙漏内部套筒442(其可以由紫外线反射材料制成或涂覆)，以便控制和引导水流过消毒室并允许将辐射聚焦到流过由内部套筒形成的狭窄部分的较小量的水中。
69.可以在根据本公开的饮水机中使用的紫外线辐射消毒模块的另一种构造在图6a-6b中示出，示出了类似于图5a-5c的模块428'。模块428'具有模块水入口402'、模块水出口404'、紫外线辐射单元406'和消毒室408'，以及可更换的透镜组件470。
70.辐射单元406'包括壳体407'，其具有模块水入口402'和水出口414'，在它们之间形成第一液体流路，所述模块水入口402'也用作水入口412'并且位于壳体的底部处。紫外线led 420'容纳在壳体407'内，在透镜472与导热隔板474(在散热器422'和紫外线led 420'之间隔离的板474)之间形成液体密封室418'。紫外线led 420’通过隔板474联接到散热器422'，使得流过第一流路的水流从散热器去除热量。
71.然后，水流过第二流路，该第二流路限定在室入口430'和室出口432'之间(还用作模块出口404')，并在其流过消毒室期间被紫外线辐射消毒。
72.透镜模块470包括可拆卸的透镜472和手柄476。透镜472可拆卸地容纳在凹槽或狭槽478内，使得用户可以在需要更换透镜时将其移除。
73.图7示出了可用于根据本公开的饮水机中的紫外线消毒模块的另一实施例。图7的设备类似于图6a-6b的设备。因此，具有相同功能的元件被赋予移位100的类似的数字。例如，图7中的入口502具有与图6a-6b中的入口402相同的功能。对于这些元件的详细描述，读者可以参考上面的描述。
74.在紫外线辐射消毒模块528中，消毒室508的内表面衬有辐射可穿透的衬里，在这种情况下为石英管550。通过适当的设计，管550延长了腔508内的液体运动，从而使液体暴露于辐射更长的时间，并“迫使”液体在辐射源520的焦点内流动，从而确保对水进行期望的预定抗菌处理。应当理解，尽管仅示出了一根管550，但是在本公开的范围内还可以考虑使用两个或更多个这样的管，每个管与消毒室入口和消毒室出口液体连通，从而使每个管构成第二液体流路，从而进一步增加了暴露于辐射的表面积。
75.图8示出了可以在根据本公开的饮水机中使用的紫外线消毒模块的另一个实施例。图8的模块类似于图6a-6b的设备，因此，具有相同功能的元件被给定移位200的类似数字。例如，图8中的入口602具有与图6a-6b中的入口402相同的功能。对于这些元件的详细描述，读者可以参考上面的描述。
76.在模块628中，消毒室608包括水平板660，该水平板与可拆卸的透镜624轴向间隔开，并形成消毒室的分隔。水平板660通常由可透射紫外线辐射的材料制成，例如石英，并具
有至少一个孔口662，用于控制通过消毒室的液体流量。孔口662位于辐射源620的焦点处，因此确保流动的液体吸收最大量的辐射。