飲水機(jī)及其制冷裝置研究

李志輝

摘要：飲水機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)代生活要求息息相關(guān)。桶裝水存在衛(wèi)生、便利等特點(diǎn)，便于快速解決引水需求。飲水機(jī)與桶裝水相互關(guān)聯(lián)，除了普遍的制熱飲水機(jī)，制冷飲水機(jī)也悄然被應(yīng)用在許多家庭以及單位中。本文針對(duì)制冷飲水機(jī)的制冷裝置進(jìn)行研究，對(duì)其類型進(jìn)行分析，闡明優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)其應(yīng)用展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞：制冷裝置;制冷飲水機(jī);創(chuàng)新應(yīng)用

制冷型飲水機(jī)中的水溫溫度，通常情況下皆為5℃到15℃之間。冰箱原理壓縮機(jī)制冷飲水機(jī)在制冷系統(tǒng)上，是通過(guò)一個(gè)管道對(duì)兩個(gè)蒸發(fā)機(jī)進(jìn)行串聯(lián)，而控制系統(tǒng)則是溫冷水溫度控制器構(gòu)成，由此造成，蒸發(fā)器溫度達(dá)到溫度設(shè)定要求，壓縮機(jī)雖然停止運(yùn)行，但冷媒仍在整體系統(tǒng)貫穿流通，造成一定的浪費(fèi)。半導(dǎo)體制冷制冷則是通過(guò)對(duì)制冷管路與蒸發(fā)器相并聯(lián)，而蒸發(fā)器的冷媒流動(dòng)，對(duì)電磁閥進(jìn)行通斷以后，實(shí)現(xiàn)冷媒在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行流通的開(kāi)關(guān)控制[2] 。制冷飲水機(jī)需要更適應(yīng)于飲水機(jī)本身的功能性，由此，便需要與傳統(tǒng)壓縮機(jī)制冷進(jìn)行區(qū)別，從而降低使用功耗，并解決制冷劑造成泄漏的問(wèn)題等。

一、壓縮機(jī)制冷飲水機(jī)特點(diǎn)及存在問(wèn)題

1、壓縮機(jī)制冷飲水機(jī)

壓縮機(jī)類型的飲水機(jī)，在制冷原理和冰箱幾乎相同，只是蒸發(fā)器環(huán)繞在不銹鋼水箱的壁外，能夠?qū)崃窟M(jìn)行吸收，從而達(dá)成降溫的目標(biāo)，制冷約達(dá)3L，功率則在75W到110W。壓縮制冷類型的飲水機(jī)優(yōu)勢(shì)在于幾乎不受環(huán)境溫度的影響，長(zhǎng)時(shí)間能夠?qū)⑺疁乜刂圃?℃到10℃，且連續(xù)性的低溫出水量較大，家用冰箱中的制冷多是應(yīng)用該類方式制冷。但其也存在著體積過(guò)大，成本較為高昂。在壓縮機(jī)制冷應(yīng)用中，優(yōu)點(diǎn)在于制冷水量較大、制冷效率較高、可靠性強(qiáng)。不過(guò)，因其性能優(yōu)越，在售價(jià)而言相對(duì)也更昂貴，更適用于人數(shù)較多的單位及家庭使用。

2、壓縮機(jī)制冷存在問(wèn)題

壓縮機(jī)制冷飲水機(jī)工作的過(guò)程中，因其蒸發(fā)其串聯(lián)組合，沒(méi)有相應(yīng)的電磁閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，因此較半導(dǎo)體制冷中配置上要求更高。壓縮機(jī)制冷飲水機(jī)的蒸發(fā)器串聯(lián)組合，在兩個(gè)蒸發(fā)器制冷程度不能均分的情況下，制冷控制較為薄弱，就會(huì)造成飲水機(jī)的水罐或冷藏室中出現(xiàn)溫度過(guò)低的現(xiàn)象。比如在蒸發(fā)器體積較大的情況下，飲水機(jī)整體溫度也較容易達(dá)成設(shè)定溫度。然而由于冷水罐中的溫度還沒(méi)達(dá)到設(shè)定溫度，因此整體飲水機(jī)的溫度仍會(huì)持續(xù)下降，由此造成飲水機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題。除此之外，應(yīng)對(duì)制冷要求較高，從而將冷罐中的蒸發(fā)器體積配置過(guò)大，使得大部分的冷媒在蒸發(fā)器中被蒸發(fā)，其余冷媒對(duì)制冷飲水機(jī)的其他制冷活動(dòng)無(wú)法保障。比如在冰箱型飲水機(jī)中，飲水機(jī)還擁有冰箱系統(tǒng)，但由于冷罐制冷要求過(guò)高，導(dǎo)致流入冰箱蒸發(fā)器的冷媒過(guò)少，冰箱制冷效果較差。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行還會(huì)將冷罐的出水口封堵，產(chǎn)生冰堵現(xiàn)象。

二、半導(dǎo)體制冷飲水機(jī)原理及優(yōu)勢(shì)

1、半導(dǎo)體制冷特點(diǎn)

制冷飲水機(jī)的制冷應(yīng)用不同主要是制冷方式存在著多樣性。在飲水機(jī)中應(yīng)用半導(dǎo)體制冷，被稱為電子制冷飲水機(jī)，運(yùn)用芯片進(jìn)行制冷。該類型的飲水機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用成本較低、自動(dòng)化程度較高、無(wú)環(huán)境污染、功耗相對(duì)更低。但該類型飲水機(jī)也存在著較為致命的缺陷。芯片制冷裝置的應(yīng)用，缺陷在于供應(yīng)量較少，制冷效率較低，在應(yīng)用過(guò)程中，較為適用于人數(shù)較少的單位以及家庭等。但通過(guò)創(chuàng)新，已經(jīng)達(dá)成較為有效的應(yīng)用，一定程度解決制冷效率低下的問(wèn)題。

2、半導(dǎo)體制冷原理

半導(dǎo)體制冷又被稱為溫差制冷原理，也是基于半導(dǎo)體材料銻化鉍，將材料進(jìn)行N型P型熱電偶的處理，并且使用模塊的方法，構(gòu)成半導(dǎo)體制冷裝置。N型材料中存在多余的電子，因此由負(fù)溫差的電勢(shì)。而P型材料因本身電子不足，所以存在正溫差的電勢(shì)。電子經(jīng)過(guò)P型材料，過(guò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入N型材料時(shí)，能量就會(huì)因此增加，增加能量便是節(jié)點(diǎn)消耗的總能量。電子從N型材料經(jīng)過(guò)結(jié)點(diǎn)來(lái)到P型材料中，便會(huì)使得結(jié)點(diǎn)的溫度升高。

3、半導(dǎo)體飲水機(jī)系統(tǒng)冷熱運(yùn)行方式

其運(yùn)行方式是在制冷系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，交流電壓通過(guò)電源對(duì)變壓器進(jìn)行降壓以及整流二極管，進(jìn)行電容濾波以及全波整流以后，將直流電壓進(jìn)行輸出，從而使得半導(dǎo)體制冷組件開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)行風(fēng)機(jī)排風(fēng)以及制冷。不過(guò)，因直冷式冷熱飲水機(jī)并沒(méi)有自動(dòng)溫控，所以制冷系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，制冷指示燈常亮。制熱原理則是加熱系統(tǒng)運(yùn)行以后，指示燈點(diǎn)亮，電熱管開(kāi)始加熱，熱罐內(nèi)的水開(kāi)始逐漸升溫。當(dāng)溫度達(dá)到溫控要求后，便會(huì)自動(dòng)將加熱電源切斷，加熱指示燈便熄滅，電熱管也會(huì)逐漸降溫。當(dāng)溫度降低到設(shè)定低溫溫度以后，便會(huì)再次接通電源。該加熱系統(tǒng)循環(huán)往復(fù)，能夠使得水溫一直被控制在85℃到95℃之間。

三、半導(dǎo)體制冷飲水機(jī)裝置

現(xiàn)如今應(yīng)用的大多數(shù)制冷飲水機(jī)，海外一直有飲用冷水的習(xí)慣，主要是壓縮制冷飲水機(jī)為主;國(guó)內(nèi)大家飲水習(xí)慣不接受太冷的水，故還是半導(dǎo)體制冷為主。在上文中對(duì)其描述便是與冰箱制冷相似，只是蒸發(fā)器變成外置，與不銹鋼冷罐的表面貼靠，從而實(shí)現(xiàn)制冷目的。雖然其制冷效果好、制冷量大，但其在進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，還存在著功耗較大以及噪音較大，而且制冷劑容易發(fā)生泄漏，從而使的制冷效果受到影響，對(duì)于環(huán)境也存在一定程度的污染。半導(dǎo)體制冷中，冷罐的底部有整體應(yīng)用的50%半導(dǎo)體制冷器件，制冷器件的一端與冷罐底部壁緊貼著，而另一端則與散熱片緊貼。半導(dǎo)體制冷器件電源輸入端與飲水機(jī)電源相互連接。

1、半導(dǎo)體制冷飲水機(jī)概念

飲水機(jī)創(chuàng)新發(fā)展過(guò)程中，致力于解決儲(chǔ)水罐以及冷罐一體飲水機(jī)，壓縮機(jī)和其他附屬裝置使得飲水機(jī)在體積上加大，且壓縮機(jī)在進(jìn)行使用的過(guò)程中，電能消耗過(guò)大，噪音較大以及制冷劑泄漏導(dǎo)致的環(huán)境污染以及制冷效果差等缺點(diǎn)。在新型制冷飲水機(jī)的應(yīng)用過(guò)程中，使用的半導(dǎo)體制冷片形式，使得壓縮制冷方式被替代。對(duì)壓縮機(jī)以及蒸發(fā)器和冷凝器裝置進(jìn)行了剔除，其管線也被去掉，在體積上極大的被縮減。因此，壓縮機(jī)的功耗以及噪音、制冷劑方面問(wèn)題也迎刃而解。

2、半導(dǎo)體飲水機(jī)制冷具體配置

該創(chuàng)新制冷飲水機(jī)在裝置中包含有冷罐;儲(chǔ)水罐;分水板;保溫層;溫控層;溫出水管;冷出水管;金屬儲(chǔ)水罐;金屬冷水罐，裝置共同組成制冷飲水機(jī)。飲水機(jī)內(nèi)部為互通的空腔，半導(dǎo)體制冷片貼靠冷罐底部，另一端則貼靠散熱片。在半導(dǎo)體制冷片的電源輸入端和飲水機(jī)電源相互連接。散熱片能夠使用粘膠或者鉚釘、螺釘?shù)仍诶涔薜撞窟M(jìn)行固定。冷出水管貫穿冷罐側(cè)壁，溫出水管則慣出儲(chǔ)水罐側(cè)壁。為了使得兩種溫度的水能夠互相分離，將分水板經(jīng)過(guò)周緣突起在儲(chǔ)水罐壁上固定。儲(chǔ)水罐上部間有聰明座。散熱片效能最優(yōu)化措施，對(duì)散熱片進(jìn)行小型電扇的裝置。除此之外，冷罐周圍，加裝了保溫層，從而使得冷罐不會(huì)因?yàn)闊峤粨Q條件，從而使冷罐在升溫的過(guò)程過(guò)快。該飲水機(jī)在工作過(guò)程中，電源開(kāi)啟半導(dǎo)體制冷片開(kāi)始工作，并將冷量在經(jīng)過(guò)金屬冷水罐傳輸至冷罐，由此使得冷罐中的水溫度降低，運(yùn)用溫控器對(duì)飲水機(jī)的制冷系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，使其水溫在設(shè)定溫度內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今科技不斷發(fā)展，滿足社會(huì)生活的各種需求，當(dāng)下飲水機(jī)也能夠通過(guò)創(chuàng)新，在不對(duì)環(huán)境造成污染、且耗能較小的情況下，能夠完全符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的理念，環(huán)保節(jié)能。壓縮機(jī)制冷方式效率高，但其本身存在著一定的污染，因此，創(chuàng)新半導(dǎo)體制冷方式，能夠更為適用于當(dāng)下社會(huì)生活。

參考文獻(xiàn)：

[1] 佚名.冰箱型飲水機(jī)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，v.26;No.649（23）：42-43.

[2] 金碩，馮錦新，黃江常，等.新型節(jié)能型太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷制熱機(jī)構(gòu)的探究[J].制冷，2017，36（4）：12-17.

（作者單位：佛山市順德區(qū)美的飲水機(jī)制造有限公司）