本實用新型涉及飲水消毒技術領域，尤其涉及一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統

背景技術：

目前，飲水機已經是使用很普遍的產品，飲水機的基本功能是分水，即將飲用水分配流出，方便用戶取用，附加功能是對飲用水進行調溫，例如制冷、制熱功能，還有將凈化功能也集成在其中的產品。例如，現在一些學校用的飲水平臺，實際上就是帶凈化功能和加熱功能的飲水機。這種飲水機由于是專門為學校的學生們使用而設計，考慮到能同時滿足多人取水的要求，通常都配備幾個出水龍頭。例如，一臺機器上配備4個出水龍頭，加熱功率也比較大。再考慮到既要防止孩子們熱水燙傷，又要對水進行高溫加熱消毒，還考慮到開水一時不易冷卻，而課間休息時間又比較短，以及節能方面的要求，等等，這類飲水機通常具有將水先加熱并儲存在熱罐內在熱水流出時用補入的常溫進水對流出的高溫出水進行冷卻，然后向學生提供40℃左右的飲用水這一功能，具體結構包括熱罐和換熱器，熱罐內部設有電加熱器，其殼體上設有進水口和出水口，換熱器內部不設置電加熱器，只用于熱量交換，即流入熱罐的水要先從換熱器吸收熱量預熱后再流入熱罐，而流出熱罐的熱水要先經過換熱器放出熱量降溫后再流向出水龍頭。這樣設計的好處是，既節能，又能對進水進行高溫消毒，因飲用時溫度不高，從而便于學生隨時飲用。

但是，流出熱罐的熱水經換熱器放出熱量后，其溫度往往降低到35℃左右，再流到出水龍頭，水溫可能進一步降低至30℃左右，這樣的溫度是細菌繁殖的最佳溫度；另一方面，出水龍頭直通大氣，出水口又經常處于潤濕狀態，空氣中的細菌很容易接觸到潮濕的出水嘴，并在那里停留、繁殖，所以，用戶使用一段時間后，再檢測從出水龍頭流出的水，其細菌總數指標基本上都不合格，尤其是在夏季，細菌總數可能會超過飲用水標準限值的很多倍。這是細菌在出水管路中長時間繁殖的結果，對于現有技術而言，可以認為，出現這一結果是必然的。

公開號為CN105147099A的中國專利，公開了一種飲水系統的高溫消毒方法和飲水系統，雖然能夠解決上述問題，但是，其是利用高溫水進行消毒，這樣不僅浪費大量水資源和能源，而且可能出現的大量熱水從飲水系統積水盤溢出，流到飲水系統四周對環境造成危害。

鑒于上述缺陷，本實用新型創作者經過長時間的研究和試驗,最終獲得了本實用新型。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統用以克服上述技術缺陷。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案在于：

一方面提供一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統，該飲水系統包括熱罐、設置在所述熱罐上的電加熱器、進水閥、電控器和出水閥，所述熱罐的進水口通過管道與所述進水閥連通，所述熱罐的出水口通過管道與所述出水閥連通，該飲水系統還包括蒸汽消毒控制開關，所述電加熱器、進水閥、出水閥和蒸汽消毒控制開關均與所述電控器電連接。

較佳的，該飲水系統還包括換熱器，所述換熱器上設有高溫水進口、降溫水出口、常溫水進口和預熱水出口，所述高溫水進口通過熱罐出水管與所述熱罐的出水口連通，所述降溫水出口通過降溫水出水管與所述出水閥連通，所述常溫水進口通過常溫水進水管與水源接口連通，所述預熱水出口通過熱罐進水管與所述熱罐的進水口連通。

較佳的，所述降溫水出水管上設置有出水管測溫探頭。

較佳的，所述換熱器為套管式換熱器。

較佳的，所述換熱器包括內管和外管，所述高溫水進口和降溫水出口設置在所述內管上，所述常溫水進口和預熱水出口設置在所述外管上。

較佳的，所述熱罐上設有熱罐測溫探頭和過熱保護器。

較佳的，其還包括凈水機，所述凈水機設置在所述熱罐的進水管路上。

較佳的，其還包括單向閥，所述單向閥的進口與所述凈水機的出口連通。

較佳的，其還包括安全閥或泄壓閥，所述安全閥或泄壓閥的進口直通所述熱罐內頂部，出口放空。

較佳的，在熱罐和/或熱罐出水管和/或降溫水出水管和/或換熱器的外表面增設保溫層。

與現有技術比較本實用新型的有益效果在于：本實用新型提供的飲水系統具有以下優點：

1.通過用高溫蒸汽或高溫汽水混合物對飲水系統的出水管路和出水閥門定期消毒，能夠保證飲水系統出水的細菌總數衛生指標合格，提高了飲水衛生安全性。

2.與用高溫熱水消毒方法比較，高溫蒸汽消毒法節水、節能，還能避免可能出現的大量熱水從飲水系統積水盤溢出，流到飲水系統四周對環境造成危害。

3.高溫蒸汽消毒法安全、可靠，沒有任何副作用。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一的一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例二的一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例三的一種飲水系統的蒸汽消毒方法流程圖；

圖4為本實用新型實施例四的一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例五的一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例六的一種飲水系統的蒸汽消毒方法流程圖。

具體實施方式

為便于進一步理解本實用新型的技術內容，下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

實施例一

如圖1所示，為本實用新型提供的一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統，該飲水系統包括電加熱器1、熱罐測溫探頭2、過熱保護器3、熱罐4、放空口5、安全閥6、熱罐出水管7、熱罐進水管8、換熱器9、降溫水出水管11、出水閥12、進水閥14、單向閥15、凈水機16、水源接口17、常溫水進水管20和電控器。

熱罐4上設置有熱罐出水口和熱罐進水口，其內部設置電加熱器1，當然電加熱器1也可以設置熱罐4的外部。熱罐測溫探頭2和過熱保護器3都設在熱罐4上。安全閥6進口連通熱罐4的內部，出口通過管路與放空口5連通，可以抵消熱罐4加熱過程中罐內水或氣體的熱膨脹，防止熱罐4過壓。

換熱器9上設置有高溫水進口、降溫水出口、常溫水進口和預熱水出口，換熱器9為套管式換熱器，其包括內管19和外管13，其中，高溫水進口和降溫水出口設置在內管19上，常溫水進口和預熱水出口設置在外管13上。高溫水進口通過熱罐出水管7與熱罐出水口連通，降溫水出口通過降溫水出水管11與出水閥12進口連通，常溫水進口通過常溫水進水管20與水源接口17連通，預熱水出口通過熱罐進水管8與熱罐進水口連通。進水閥14、單向閥15和凈水機16均設置在常溫水進水管20上，其中，單向閥15的進口與凈水機的出口連通。凈水機16可以將水源中的有害有毒物質清理掉。

電控器分別與電加熱器1、測溫探頭2、出水閥12和進水閥14電連接。電控器包括：蒸汽消毒模塊、正常運行模塊和時鐘模塊，所述蒸汽消毒模塊用于控制所述飲水系統進行蒸汽消毒工作，所述正常運行模塊用于控制所述飲水系統正常運行，所述時鐘模塊用于設置所述飲水系統的正常運行時間段、待機時間段和蒸汽消毒時間段，當所述飲水系統處于蒸汽消毒時間段時，所述蒸汽消毒模塊啟動，控制所述飲水系統進行蒸汽消毒工作。例如，將正常運行時間段設置在周一～周六的6：00～21：00；蒸汽消毒時間段設置在每天晚上11點之后至第二天5點鐘之前選取一段時間，例如在凌晨2：00～4：00之間；其余時間段為待機時間段。當所述飲水系統處于蒸汽消毒時間段時，所述蒸汽消毒模塊啟動，控制所述飲水系統進行蒸汽消毒工作。消毒時熱罐內溫度控制在大于沸點～沸點+5K。

另外，本實施例的飲水系統還可以包括蒸汽消毒控制開關，該蒸汽消毒控制開關用于控制蒸汽消毒模塊啟動。當由于停電原因使飲水系統錯過蒸汽消毒時間段未進行蒸汽消毒工作，或者想在正常運行時間段或者待機時間段想對飲水系統進行蒸汽消毒工作，只需操作蒸汽消毒控制開關，即可啟動蒸汽消毒模塊，使飲水系統進行蒸汽消毒工作。提高飲水系統蒸汽消毒的靈活性。

該飲水系統處于正常運行狀態時：熱罐4的內部充滿水，熱罐4內的電加熱器1根據熱罐4內水的溫度控制要求處于自動加熱或不加熱狀態，使熱罐4內的溫度控制在沸點－15K～沸點，出水閥12處于關閉狀態。用戶取水時，進水閥14和出水閥12處于開啟狀態，熱罐4內的高溫熱水從熱罐出水口流出，流經熱罐出水管7，再依次流過換熱器9上的高溫水進口、換熱器9內部的內管19、換熱器9上的降溫水出口、降溫水出水管11，最后從出水閥12流出。高溫水在內管19內流動過程中其熱量被外管13內的常溫水吸收從而使得其溫度很快下降，故從出水閥12流出的是溫度較低的飲用水。與此同時，水源水會流向換熱器9上的常溫水進口給換熱器9的外管13補水，從內管19吸收熱量溫度升高后再從換熱器9的預熱水出口流出，然后經熱罐進水管8流入熱罐4內，向熱罐4補入與從熱罐4流出的高溫水量等量的預熱水。

當對該飲水系統進行蒸汽消毒時：啟動蒸汽消毒模塊，關閉進水閥14，開啟出水閥12，電加熱器1工作，對熱罐4內水進行加熱，待熱罐4內水沸騰后，繼續加熱，讓沸騰時產生的大量水蒸汽或汽水混合物經熱罐出水管7流出，再經換熱器9的高溫水進口流入換熱器9，經過內管19，然后從換熱器的降溫水出口流出，經降溫水出水管11流向出水閥12放空。這些水蒸汽或汽水混合物能夠有效地殺滅出水管路中的細菌。

待高溫蒸汽或汽水混合物從出水閥12流出的持續時間不少于設定的消毒時間后，開啟進水閥14，同時電加熱器1斷電，關閉熱罐加熱功能，讓流入換熱器9的常溫水將外管13內的高溫水經熱罐進水管8壓入熱罐4，同時內管19內的高溫蒸汽或高溫汽水混合物被流入的常溫水冷卻，使換熱器9恢復換熱功能。

待換熱器9常溫水進水持續時間不少于設定的進水時間后，出水閥12將由流出高溫蒸汽或高溫汽水混合物逐漸變為流出設定溫度的降溫水，關閉進水閥14，同時關閉出水閥12。至此，飲水系統的消毒工作結束。

消毒過程運行中，熱罐內的水溫度達到沸騰時，會產生大量蒸汽，蒸汽因密度小會自然向上流向熱罐頂部聚集，同時水也會顯著膨脹，于是熱罐內壓力顯著上升，促使熱罐頂部的汽水混合物流向換熱器，將換熱器降溫通道內的水頂向出水閥，這樣，從出水閥先流出的是約35℃的常溫水，然后逐漸地升溫、逐漸地變成高溫汽水混合物；隨著過程的進行，熱罐內的水的蒸發量和流出量越來越多，熱罐內的水位會越來越低，熱罐內頂部會逐漸形成一個氣液混合(以氣為主)的空間，并且該空間的體積會越來越大，也就是水位越來越低，于是，在該空間內的汽水分離效果會越來越好，該空間將逐漸變成純氣相的空間，這時從熱罐流向換熱器的流體就是純蒸汽。出水閥從開始流出常溫水到最后流出純蒸汽需要一個逐漸演變的過程。

本專業人員知道，1kg水從0攝氏度加熱到100攝氏度的水所需要的熱量是420千焦能量，其體積大至是1L(考慮熱膨脹后會大于1L),即每1L高溫消毒水需要的能量是420千焦。

已知水的比熱是4.20kJ/(K.kg),100℃的水的氣化潛熱是2260kJ/kg,100℃蒸汽常壓下的密度是0.6kg/1000L，據此可作下述計算。

1kg水從0攝氏度加熱到100攝氏度的蒸汽所需要的熱量是2680kJ

420+2260＝2680千焦

1Kg100℃蒸汽常壓下的體積是:

1L高溫消毒蒸汽需要的熱量是：

1L高溫消毒用蒸汽所需要的能量是1L高溫消毒用熱水的能量的

此外，1L高溫消毒用蒸汽所需要的水量是1L高溫消毒用熱水的水量的

眾所周知，消毒過程中消毒液的消耗是與消毒液的體積密切相關，所以，上述計算充分說明了用高溫蒸汽消毒相對于用高溫熱水消毒在節能、節水方面的優越性。

實施例二

如圖2所示，為本實用新型提供的又一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖，該飲水系統與實施例一的飲水系統不同之處在于，在熱罐4和/或熱罐出水管7和/或降溫水出水管11和/或換熱器9的外表面增設保溫層10。這樣可以防止熱罐4內蒸汽或水汽混合物在流向出水閥12的流動過程中，由于管路的吸收熱量和向周圍環境散發熱量，導致蒸汽或水汽混合物的溫度逐漸降低，在到達出水閥12后可能會影響消毒效果。通過增設保溫層，可以防止蒸汽或水汽混合物的溫度下降，提高消毒效果。

實施例三

如圖3所示，為本實用新型提供的一種利用上述實施例一和二中的飲水系統實現的蒸汽消毒方法流程圖，該方法包括以下步驟：

步驟S10，啟動蒸汽消毒模塊。

步驟S11，關閉進水閥14，開啟出水閥12。

步驟S12，電加熱器1通電，對熱罐4內水進行加熱。

步驟S13，待熱罐4內水沸騰后，繼續加熱，讓沸騰時產生的大量水蒸汽或汽水混合物經熱罐出水管7流出，再經換熱器9的高溫水進口流入換熱器9，然后從換熱器的降溫水出口流出，經降溫水出水管11流向出水閥12放空。

步驟S14，待高溫蒸汽或汽水混合物從出水閥12流出的持續時間不少于設定的消毒時間后，開啟進水閥14，同時電加熱器1斷電，關閉熱罐加熱功能，讓流入換熱器9的常溫水將外管13內的高溫水經熱罐進水管8壓入熱罐4，同時內管19內的高溫蒸汽或高溫汽水混合物被流入的常溫水冷卻，使換熱器9恢復換熱功能。

步驟S15，待換熱器9常溫水進水持續時間不少于設定的進水時間后，出水閥12將由流出高溫蒸汽或高溫汽水混合物逐漸變為流出設定溫度的降溫水，關閉進水閥14，同時關閉出水閥12。

實施例四

如圖4所示，為本實用新型提供的又一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖，該飲水系統與實施例一的飲水系統不同之處在于，在降溫水出水管11上設有出水管測溫探頭18。

當對該飲水系統進行蒸汽消毒時：啟動蒸汽消毒模塊，關閉進水閥14，開啟出水閥12，電加熱器4工作，對熱罐4內水進行加熱，待熱罐4內水沸騰后，繼續加熱，讓沸騰時產生的大量水蒸汽或汽水混合物經熱罐出水管7流出，再經換熱器9的高溫水進口流入換熱器9，經過內管19，然后從換熱器的降溫水出口流出，經降溫水出水管11流向出水閥12放空。這些水蒸汽或汽水混合物能夠有效地殺滅出水管路中的細菌。

待出水管測溫探頭18探測到降溫水出水管11內的溫度不小于消毒溫度后的持續時間不少于設定的消毒時間后，開啟進水閥14，同時電加熱器1斷電，關閉熱罐加熱功能，讓流入換熱器9的常溫水將外管13內的高溫水經熱罐進水管8壓入熱罐4，同時內管19內的高溫蒸汽或高溫汽水混合物被流入的常溫水冷卻，使換熱器9恢復換熱功能。消毒溫度的范圍為93℃～99℃。

待換熱器9常溫水進水持續時間不少于設定的進水時間后，出水閥12將由流出高溫蒸汽或高溫汽水混合物逐漸變為流出設定溫度的降溫水，關閉進水閥14，同時關閉出水閥12。至此，飲水系統的蒸汽消毒工作結束。

實施例五

如圖5所示，為本實用新型提供的又一種能夠實現蒸汽消毒方法的飲水系統結構示意圖，該飲水系統與實施例四的飲水系統不同之處在于，在熱罐4和/或熱罐出水管7和/或降溫水出水管11和/或換熱器9的外表面增設保溫層10。這樣可以防止熱罐4內蒸汽或水汽混合物在流向出水閥12的流動過程中，由于管路的吸收熱量和向周圍環境散發熱量，導致蒸汽或水汽混合物的溫度逐漸降低，在到達出水閥12后可能會影響消毒效果。通過增設保溫層，可以防止蒸汽或水汽混合物的溫度下降，提高消毒效果。

實施例六

如圖6所示，為本實用新型提供的一種利用上述實施例四和五中的飲水系統實現的蒸汽消毒方法流程圖，該方法包括以下步驟：

步驟S20，啟動蒸汽消毒模塊。

步驟S21，關閉進水閥14，開啟出水閥12。

步驟S22，電加熱器1通電，對熱罐4內水進行加熱。

步驟S23，待熱罐4內水沸騰后，繼續加熱，讓沸騰時產生的大量水蒸汽或汽水混合物經熱罐出水管7流出，再經換熱器9的高溫水進口流入換熱器9，然后從換熱器的降溫水出口流出，經降溫水出水管11流向出水閥12放空。

步驟S24，待出水管測溫探頭18探測到降溫水出水管11內的溫度不小于消毒溫度后的持續時間不少于設定的消毒時間后，開啟進水閥14，同時電加熱器1斷電，關閉熱罐加熱功能，讓流入換熱器9的常溫水將外管13內的高溫水經熱罐進水管8壓入熱罐4，同時內管19內的高溫蒸汽或高溫汽水混合物被流入的常溫水冷卻，使換熱器9恢復換熱功能。

步驟S25，待換熱器9常溫水進水持續時間不少于設定的進水時間后，出水閥12將由流出高溫蒸汽或高溫汽水混合物逐漸變為流出設定溫度的降溫水，關閉進水閥14，同時關閉出水閥12。

本實用新型提供的飲水系統具有以下優點：

1.通過用高溫蒸汽或高溫汽水混合物對飲水系統的出水管路和出水閥門定期消毒，能夠保證飲水系統出水的細菌總數衛生指標合格，提高了飲水衛生安全性。

2.與用高溫熱水消毒方法比較，高溫蒸汽消毒法節水、節能，還能避免可能出現的大量熱水從飲水系統積水盤溢出，流到飲水系統四周對環境造成危害。

3.高溫蒸汽消毒法安全、可靠，沒有任何副作用。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，對本實用新型而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本實用新型權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本實用新型的保護范圍內。