專利名稱：熱電水冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及對(duì)用于冷卻飲用、烹調(diào)等用水的水源的裝置和系統(tǒng)的改進(jìn)。更具體地說，本發(fā)明涉及對(duì)那種裝有一緊湊的熱電傳熱組件的水冷卻器的改進(jìn)，以便無噪聲地冷卻位于冷卻器儲(chǔ)水槽內(nèi)的水。
背景技術(shù)：
瓶裝水冷卻器在本領(lǐng)域中是公知的，它用于以一種方便的方式和位置容納較純凈的水的水源，以便準(zhǔn)備好可基本上即刻供水和使用。這種水冷卻器通常包括一個(gè)向上開口的儲(chǔ)水槽，該儲(chǔ)水槽適于接納和支撐一個(gè)倒置的容量通常為3-5加侖的水瓶，從而瓶裝水可以向下流入冷卻器的儲(chǔ)水槽內(nèi)。可在任何時(shí)刻操作冷卻器殼體前面的一個(gè)出水嘴以便按選定的水量放出水。這種瓶裝水冷卻器廣泛地用于提供一種清潔和安全的引用水源，特別是在當(dāng)?shù)氐乃纯赡芑虮粦岩珊心承┏瑯?biāo)的污染物的區(qū)域提供這種清潔而安全的飲用水源。在本領(lǐng)域中另外一種所謂的就地使用的水冷卻器(point-of-use water coolers)也是公知的，其中，該冷卻器與供水管路相連并包括水過濾和/或凈化裝置，例如用于凈化供向冷卻器儲(chǔ)水槽的水的反滲透裝置。
在上述類型的許多水冷卻器中，需要在冷卻器儲(chǔ)水槽內(nèi)將水致冷到一個(gè)較低的溫度，以提供一個(gè)令人感到十分舒適和新鮮的飲用水源。但是，這種水冷卻器的致冷設(shè)備通常都由傳統(tǒng)的壓縮機(jī)型的機(jī)械致冷系統(tǒng)構(gòu)成，而該系統(tǒng)會(huì)不合乎需要地增加總體成本、復(fù)雜程度，加大設(shè)備尺寸，并增加操作噪音水平以及水冷卻器所需的能耗。有人已提出了采用較為緊湊的低噪音熱電傳熱組件的另外的冷卻系統(tǒng)方案，例如美國專利5,072,590中所表示和描述的系統(tǒng)。在這些方案中，安裝有一個(gè)熱電組件，其冷端被布置成和冷卻器儲(chǔ)水槽內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，而其熱端則與一個(gè)吸熱器相聯(lián)，用于耗散從水中吸收的熱量。通常設(shè)置一冷卻扇以循環(huán)吸熱器上方的空氣，從而改善傳熱效率。
盡管熱電冷卻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作噪音低，但這類系統(tǒng)顯示出十分重要的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)限制了它們被廣泛地采用。更具體地說，與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)型致冷系統(tǒng)相比，熱電組件的致冷能力較小，從而使得當(dāng)從儲(chǔ)水槽中取出大量的水或連續(xù)幾次從儲(chǔ)水槽中取出水之后，其恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，通常使熱電組件操作以便在儲(chǔ)水槽內(nèi)形成一個(gè)冰層，從而在大量地取水后能基本上立即冷卻補(bǔ)充的水。然而不幸的是，這種對(duì)用于迅速冷卻補(bǔ)充水的冰層的依賴要求熱電組件基本上不間斷地工作，從而造成過多的能量消耗并有使儲(chǔ)水槽被凍結(jié)的危險(xiǎn)。一種試圖控制冰層增長(zhǎng)的方法包括使用安裝在儲(chǔ)水槽內(nèi)某一位置處的擋板以防止儲(chǔ)水槽凍結(jié)，但使用這種擋板并未解決能耗過大的問題。另一種方案則包括通過控制用于根據(jù)周圍空氣的溫度變化來使對(duì)流氣體循環(huán)經(jīng)過吸熱器的冷卻風(fēng)扇的速度而調(diào)節(jié)與儲(chǔ)水槽的傳熱速度。但是，這后一種方案仍未解決能耗過多的問題，同時(shí)它一般也不是很有效的，因?yàn)橛杉墼跍囟葌鞲衅鞅砻嫔系奈畚锖突覊m而使得溫度讀數(shù)不夠精確。有人建議采用空氣過濾器以便控制灰塵和污物向溫度傳感器表面上的集聚，但這些過濾器很難被觸及以便進(jìn)行清理或更換。

發(fā)明內(nèi)容
因此，明顯需要對(duì)具有用于在冷卻器儲(chǔ)水槽內(nèi)冷卻水的熱電傳熱組件的那種水冷卻器進(jìn)行改進(jìn)，特別是需要提供一種改進(jìn)的系統(tǒng)，它用于以防止形成過多的冰層同時(shí)降低總能量需求的方式控制熱電傳熱組件。此外，需要進(jìn)一步改進(jìn)以便易于接觸與吸熱器冷卻風(fēng)扇相關(guān)聯(lián)的空氣過濾器。本發(fā)明能夠滿足這些要求并可提供進(jìn)一步的有關(guān)優(yōu)點(diǎn)。
為此，本發(fā)明提供了一種水冷卻器，包括一個(gè)殼體；一個(gè)安裝在所述殼體內(nèi)的儲(chǔ)水槽，用于接納和儲(chǔ)存一定量的水；連接到所述儲(chǔ)水槽上的出水嘴裝置，用于從其中排放水；以及用于冷卻位于所述儲(chǔ)水槽內(nèi)的水的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括一個(gè)被安裝成與所述儲(chǔ)水槽內(nèi)的水具有熱交換關(guān)系的冷卻器探頭；一個(gè)用于耗散來自所述冷卻器探頭的熱能的吸熱器；用于以與所述吸熱器進(jìn)行熱交換的關(guān)系循環(huán)冷卻空氣流的風(fēng)扇裝置；底座裝置，它限定出一個(gè)進(jìn)氣管和一個(gè)出氣管，以便允許氣流通過冷卻氣流通路流過所述吸熱器；以及一個(gè)沿所述進(jìn)氣管安裝的空氣過濾器；所述底座裝置限定出一個(gè)開口的進(jìn)出狹縫，以允許接近和移出及更換所述空氣過濾器。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種改進(jìn)的水冷卻器，它設(shè)有一個(gè)用于冷卻冷卻器儲(chǔ)水槽內(nèi)的水的熱電傳熱組件。該熱電組件安裝在一個(gè)導(dǎo)熱的冷卻器探頭的基部上，該探頭位于一個(gè)與儲(chǔ)水槽內(nèi)的水可進(jìn)行熱交換的位置處，例如可被直接伸入儲(chǔ)水槽中。熱電組件的冷端被布置成可與冷卻器探頭進(jìn)行熱交換，而該組件的熱端被布置成可與吸熱器進(jìn)行熱交換。冷卻器探頭還帶有一個(gè)置于儲(chǔ)水槽內(nèi)的傳感器，用于檢測(cè)其中的冰層，并給一個(gè)控制器發(fā)出信號(hào)，該控制器以控制冰層的尺寸及生長(zhǎng)的方式調(diào)整組件的操作。
在一個(gè)優(yōu)選方案中，傳感器包括一個(gè)呈小探針形式的電導(dǎo)傳感器，它被安裝成從在儲(chǔ)水槽內(nèi)的冷卻器探頭的尖端或末端凸出一小段距離。該電導(dǎo)傳感器與一個(gè)如美國專利No.5,580,444中所述的那種電導(dǎo)測(cè)定線路相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成控制器的一個(gè)部分，用于周期性地監(jiān)測(cè)在傳感器尖端上的一對(duì)暴露電極之間的電導(dǎo)率。因而當(dāng)所檢測(cè)到的電阻值顯著增大時(shí)，該電導(dǎo)傳感器可檢測(cè)到冰層增長(zhǎng)到足以覆蓋住探頭。根據(jù)所檢測(cè)到的冰層已覆蓋電導(dǎo)傳感器的信息，控制器調(diào)整供給熱電組件的能量，以避免過度的冰層生長(zhǎng)并降低組件的能耗。在一個(gè)優(yōu)選方案中，控制器通過脈沖寬度調(diào)制或接通-斷開循環(huán)來降低供給熱電組件的能量。此外，或者按另一種方案，控制器可通過改變冷卻風(fēng)扇的速度來起作用以調(diào)節(jié)熱電組件的操作，所述冷卻風(fēng)扇用于抽取橫過或經(jīng)過吸熱器的空氣，以便散發(fā)由電熱組件從儲(chǔ)水槽的水中吸取出來的熱量。
在吸熱器的進(jìn)氣側(cè)設(shè)有一個(gè)空氣過濾器以便濾除對(duì)流的空氣流中的灰塵和顆粒，從而防止灰塵和顆粒集聚在吸熱器的表面上?？諝膺^濾器安裝在位于便于觸及的冷卻器的殼體上，例如在冷卻器殼體前方的一個(gè)滑動(dòng)式托盤上，從而能夠方便、快捷地將空氣過濾器卸下以便清洗和/或更換。
熱電組件被牢固地夾持在冷卻器探頭的下端與吸熱器之間，同時(shí)這些部件又與冷卻風(fēng)扇和底座組裝在一起以提供一個(gè)適于快速而容易地安裝到水冷卻器的殼體上和/或從該殼體上卸下的緊湊的冷卻器子組件。在一個(gè)優(yōu)選方案中，該冷卻器子組件被設(shè)計(jì)成可快捷、容易地安裝到一個(gè)臺(tái)式水冷卻器的緊湊殼體的一個(gè)敞開的下端內(nèi)，其中冷卻器子組件及殼體包括有可相互接合的、用于簡(jiǎn)化連接和拆卸的閂鎖構(gòu)件，例如可通過在其間進(jìn)行扇形的轉(zhuǎn)動(dòng)，接合或分離閂鎖構(gòu)件。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要時(shí)，可很容易并快捷地將整個(gè)冷卻器子組件從冷卻器殼體上拆卸下來以進(jìn)行修理或維護(hù)。
也可以提供其它形式的傳感器結(jié)構(gòu)，例如安裝在冷卻器探頭上或之內(nèi)的溫度傳感器。溫度傳感器檢測(cè)顯示冰層生長(zhǎng)的溫度變化，給控制器發(fā)出信號(hào)以使之適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)熱電組件。在另外一種替代方案中，可利用安裝在儲(chǔ)水槽上或之內(nèi)的光學(xué)檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)冰層的生長(zhǎng)。
通過下面結(jié)合以舉例的方式來說明本發(fā)明的原理的附圖所進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。


下面的附圖示出了本發(fā)明，其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的新穎特征包含有熱電冷卻器裝置的一種臺(tái)式水冷卻器的透視圖；圖2是大致沿著圖1中的2-2線截取的垂直剖視圖；圖3是大致沿著圖2中的3-3線截取的橫向垂直剖視圖；圖4a和4b是表示圖1-3所示水冷卻器各個(gè)部件的組件的分解透視圖；圖5是一個(gè)示意圖，用以說明用于控制水冷卻器操作的一個(gè)控制器；圖6是用以說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代優(yōu)選實(shí)施方式的冷卻器探頭的部分垂直剖視圖；
圖7是一個(gè)類似于圖6的表示本發(fā)明另外一種替代的優(yōu)選實(shí)施方式的部分垂直剖視圖；圖8是描述本發(fā)明的又一個(gè)替代的優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖；以及圖9是描述本發(fā)明的進(jìn)一步的替代優(yōu)選實(shí)施方式的部分垂直剖視圖。
具體實(shí)施例方式
如示范性的附圖所示，在圖1-4中總的以標(biāo)號(hào)10表示的水冷卻器包括一個(gè)用于冷卻冷卻器儲(chǔ)水槽14內(nèi)的水的熱電傳熱組件12。熱電傳熱組件12作為比較緊湊的冷卻器子組件16(圖4b)的一部分，該子組件16b適于快捷、容易地組裝到水冷卻器10的殼體18上同時(shí)也可很快捷、容易地從該殼體上拆卸下來。此外，冷卻器子組件16包括一個(gè)傳感器，例如一個(gè)電導(dǎo)傳感器20，它直接配置在冷卻器儲(chǔ)水槽14內(nèi)，用于讀取反映儲(chǔ)水槽內(nèi)的冰層21(圖2-3)的增長(zhǎng)情況的電導(dǎo)率讀數(shù)，它與一個(gè)根據(jù)電導(dǎo)率讀數(shù)而動(dòng)作從而以調(diào)整和控制冰層尺寸的方式調(diào)整冷卻器子組件的動(dòng)作的控制器22(圖5)相結(jié)合。
說明圖中所描述的水冷卻器10包括一個(gè)臺(tái)式冷卻器，該冷卻器具有一個(gè)大小緊湊、形狀適合于放置在一個(gè)臺(tái)子頂部(圖中未示出)上的殼體18。用于這種臺(tái)式冷卻器的殼體18可具有一個(gè)陶瓷的或瓦器的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)限定出一個(gè)敞開的頂部，用于容納和支撐具有一個(gè)安置在冷卻器殼體的上沿26上的上凸緣24的向上開口的儲(chǔ)水槽14。在一個(gè)優(yōu)選方案中，儲(chǔ)水槽14由模塑塑料制成，從而滑動(dòng)配合地安裝到殼體18內(nèi)并可從殼體18內(nèi)滑出地卸下，它帶有一個(gè)安裝在殼體內(nèi)的大致為杯形并向上開口的安裝座28，用以將儲(chǔ)水槽容納并支撐在一個(gè)正常操作的位置。圖2-4示出了一個(gè)安裝在儲(chǔ)水槽14內(nèi)的傳統(tǒng)的擋板30，用于將儲(chǔ)水槽的內(nèi)部空間分隔成一個(gè)下部冷卻水室32和一個(gè)儲(chǔ)存一定量的基本上處于室溫的水的上室34。分別通過在冷卻器殼體18的正面上形成的一對(duì)相應(yīng)的水嘴口40和42裝有一對(duì)出水嘴36和38，用于分別從下室32和上室34放水。這里，構(gòu)成擋板30的一部分的送水管44(圖4a)提供了一個(gè)在上室34和室溫出水嘴38之間的水流連接通道，就如同在該領(lǐng)域中所公知的并在美國專利5,192,004和5,370,276中所進(jìn)一步示出和描述的那樣，這些專利在此被引用為參考文獻(xiàn)。
所示水冷卻器10另外還包括一個(gè)進(jìn)水管適配裝置46(圖2-4)，用于容納并支撐在冷卻器儲(chǔ)水槽上方倒置的一個(gè)水瓶48(圖2)。在優(yōu)選實(shí)施例中，這種進(jìn)水管適配裝置46如美國專利5,413,152中所表示和描述的那樣構(gòu)造，該專利在這里也被引用為參考文獻(xiàn)。進(jìn)水管適配裝置被設(shè)計(jì)成與水瓶48上的一個(gè)帶閥門的瓶蓋接合并將該閥門打開，以允許水從瓶中向下流入儲(chǔ)水槽，同時(shí)伴隨著補(bǔ)充空氣從儲(chǔ)水槽向上流入水瓶?jī)?nèi)部。但是熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到并懂得，進(jìn)水管適配裝置46的采用是任選的，而且在倒置水瓶的肩部可直接固定在冷卻器殼體的上沿26上的情況下，可以省略進(jìn)水管適配裝置46。
冷卻器儲(chǔ)水槽14具有一個(gè)在其一個(gè)底壁上形成的圓柱形柱環(huán)52，以便限定出一個(gè)用于滑動(dòng)配合地接納安裝在冷卻器子組件16頂部的冷卻器探頭56的開口54。特別是，如圖2-4所最清楚地表示的那樣，儲(chǔ)水槽柱環(huán)52內(nèi)部襯有一個(gè)或多個(gè)密封環(huán)58，用于當(dāng)儲(chǔ)水槽14完全安裝并固定到冷卻器殼體18內(nèi)時(shí)，密封地與冷卻器探頭56的外周面滑動(dòng)配合。因而，儲(chǔ)水槽柱環(huán)52與冷卻器探頭56協(xié)同地密封儲(chǔ)水槽的底部，以防止儲(chǔ)水槽漏水，同時(shí)進(jìn)而將冷卻器探頭56直接定位于冷卻水室32內(nèi)并與水直接接觸。
冷卻器探頭56由具有較高的導(dǎo)熱率的材料制成，例如由包括不銹鋼或鋁等在內(nèi)的合適的金屬材料制成，其表面可涂覆以一薄層環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯以防止銹蝕。冷卻器探頭56的下端包括一個(gè)基本上為平面的表面，該表面保持與熱電式傳熱組件12的冷端直接接觸。一種這類傳熱組件可由Borg-Warner公司獲得，其牌號(hào)為920-31，該組件采用具有不同特性的、以串聯(lián)方式進(jìn)行電連接并以并聯(lián)方式進(jìn)行熱連接的半導(dǎo)體材料(P-型和N-型材料)。組件12運(yùn)轉(zhuǎn)以在冷端抽取或取出熱能，從而經(jīng)由冷卻器探頭56從儲(chǔ)水槽14內(nèi)的水中獲得熱量，并將所獲得的熱量在其熱端傳送給一個(gè)由鋁等材料制成的導(dǎo)熱的吸熱器62。
如圖所示，吸熱器62包括一個(gè)基本上為平面的基板64，該基板借助通過基板64向上延伸并緊固到冷卻器探頭56中的多個(gè)螺釘66被牢牢地夾持在組件12的熱端上。安裝螺釘66最好穿過一個(gè)在壓力下被保持在冷卻器探頭56和吸熱器62之間的環(huán)狀安裝環(huán)68，以便包圍熱電組件12。這種安裝方式有效地將組件12牢固地夾持在傳熱構(gòu)件之間，用以高效率地將儲(chǔ)水槽中的水的熱量傳送給吸熱器。在組件12與相鄰的器件之間可插置導(dǎo)熱的膏型涂層或薄片(圖中未示出)以增進(jìn)熱交換。
吸熱器62包括多個(gè)從基板64向下伸出的散熱翅70。翅70相互間隔開，以在其間限定出細(xì)長(zhǎng)的用于循環(huán)冷卻空氣以帶走所收集的熱能的氣流通道。如圖2-4所示，一個(gè)冷卻風(fēng)扇72直接安裝在吸熱器62的下方，用于使空氣循環(huán)通過散熱翅70以便散熱。
更具體的說，冷卻風(fēng)扇72最好是一個(gè)用于在風(fēng)扇被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)同軸地通過空氣流的扁平的風(fēng)扇組件。風(fēng)扇組件包括一個(gè)緊湊的風(fēng)扇護(hù)罩74，它用于將風(fēng)扇組件夾持在疊置于其上的吸熱器62和作為冷卻器子組件16的底座78的一部分而形成的進(jìn)氣管76的一個(gè)端部之間。多個(gè)安裝螺釘80穿過底座78上的一個(gè)凸出部82(圖4b)向上延伸并進(jìn)而穿過風(fēng)扇護(hù)罩74，以便如圖2所示地通過緊固地裝配到散熱翅之間的空間內(nèi)而牢固地安裝到吸熱器62上。
如圖4b所示，底座78借助多個(gè)螺釘86與一個(gè)下部支承盤84組裝在一起。當(dāng)組裝好之后，由底座78限定出的進(jìn)氣管76通過一個(gè)在支承盤84上形成的開口柵格88向下通向水冷卻器10的外部。在支承盤84的下側(cè)上的短支腳90以一定的空隙將該支承盤架在一個(gè)支撐臺(tái)桌的頂面上，以允許被風(fēng)扇通過柵格88和進(jìn)氣管76向上抽吸的氣流與吸熱器的散熱翅70進(jìn)行熱交換。這種對(duì)流的冷卻空氣流大致水平地通過散熱翅70之間，進(jìn)入底座78上的一個(gè)外部出氣管92(圖3)，在該處空氣流被導(dǎo)向下方，以便通過多個(gè)出氣口94徑向地向外排放，這些出氣口94是圍繞著底座78的外露下周邊和支承盤84而形成的。沿上述周邊通常排布有多個(gè)附加翅96，以便改善熱交換。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主要方面，冷卻器子組件16是一個(gè)預(yù)先組裝好的、用于快速而容易地安裝到冷卻器殼體18上的單元。即，使熱電組件12夾在冷卻器探頭56和吸熱器62之間，接著在底座78和吸熱器62之間適當(dāng)?shù)匮b上冷卻風(fēng)扇72。然后將下部支承盤84緊固到底座78上，從而提供一個(gè)冷卻器子組件16。底座78設(shè)有多個(gè)直立的閂鎖片98，用于和在冷卻器殼體18的一個(gè)敞開的底端處形成于安裝環(huán)102上的閂鎖定位件100接合。該安裝環(huán)102可被方便地做成一個(gè)塑料的模塑件，用于特別是當(dāng)殼體是用陶瓷或類似材料制成時(shí)卡扣配合地安裝到一個(gè)位于殼體18的敞開下端處的內(nèi)彎肋103上。這些閂鎖片98和閂鎖定位件100被設(shè)計(jì)成當(dāng)使冷卻器子組件16相對(duì)于殼體18作扇形的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)快速地相互接合，從而快捷而容易地將冷卻器子組件安裝到殼體內(nèi)。在安裝好之后，底座78構(gòu)成了一個(gè)很方便的托板以支承和定位安裝座28。當(dāng)冷卻器子組件需要維修和/或更換時(shí)，可用相同的速度同樣容易地將冷卻器子組件拆散并卸下。
沿著進(jìn)氣管76設(shè)有空氣過濾器104，用于過濾吸入并通過吸熱器62的空氣。該空氣過濾器104包括一個(gè)裝在一個(gè)開口的格式框架108上且用于對(duì)流冷空氣的豎直流通通道的多孔過濾元件106。在過濾器框架108的前部形成一個(gè)牽引凸緣110以利于通過在冷卻器前部限定于底座78和下部支承盤84之間的進(jìn)出狹縫112將過濾器推入就位或拉出卸下。因此，可以很容易地觸及空氣過濾器104并將其從冷卻器殼體18的前方換下。當(dāng)裝入過濾器時(shí)，可設(shè)置一個(gè)具有散熱翅的裝飾構(gòu)件114，以借助于一個(gè)或多個(gè)適于可松開地接合位于支承盤84上的鎖銷118(圖2)的鎖緊臂116將進(jìn)出狹縫112關(guān)閉?；蛘?，可用位于出水嘴36，38下方的一個(gè)普通接水盤119(圖4)來代替帶散熱翅的裝飾構(gòu)件114。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，冷卻器子組件16包括用于監(jiān)測(cè)在冷卻器儲(chǔ)水槽14內(nèi)形成的冰層21存在與否并控制該冰層的生長(zhǎng)的電導(dǎo)傳感器20。更具體地說，傳熱組件12的運(yùn)轉(zhuǎn)用于冷卻下部?jī)?chǔ)水室32內(nèi)的水，并進(jìn)一步超時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)以便形成一個(gè)覆蓋冷卻器探頭56的冷表面的冰膜或冰層。為了能夠在從相關(guān)出水嘴36放出水之后基本上立即冷卻引入下室32內(nèi)的補(bǔ)充水，形成并維持這個(gè)冰層21是很理想的。但是，最好還要調(diào)整該冰層21的大小以防止凍結(jié)下室32，同時(shí)進(jìn)一步避免熱電傳熱組件12過多地消耗能量。
在優(yōu)選方式中所示的電導(dǎo)傳感器20被安裝在冷卻器探頭56的頂端或末端上，并向儲(chǔ)水槽內(nèi)伸出一小段距離。該傳感器包括一個(gè)在美國專利5,580,444；5,527,450；和5,435,904中所述的那種電導(dǎo)探測(cè)器，這些專利在這里被引用為參考文獻(xiàn)，所述探測(cè)器包括一對(duì)用于與水接觸并周期性地讀取電導(dǎo)率值的電極120，它們均處于控制器22的操作控制之下，該控制器包括一個(gè)在所述參考專利中描述的那種電導(dǎo)率測(cè)定電路。在這方面，電極120由穿過形成于冷卻器探頭56上的一個(gè)孔122(圖2)的導(dǎo)線121(圖5)與控制器22耦合。在本發(fā)明中，所測(cè)得的電導(dǎo)率的一個(gè)明顯的階梯函數(shù)式的下降表明冰層21已經(jīng)長(zhǎng)大到足以覆蓋傳感器20并跨接電極120?；蛘撸瑢?huì)看到，傳感器20也可以安裝在儲(chǔ)水槽內(nèi)的其它位置處以檢測(cè)冰層在冷卻器探頭56上的生長(zhǎng)。
當(dāng)控制器22辨別出冰層的生長(zhǎng)足以覆蓋傳感器20時(shí)，如前所述，控制器起作用以按下述方式調(diào)整冷卻器子組件16的工作，即達(dá)到所需維持的冰層21，而不使冰層過分增長(zhǎng)。如圖5所示，在一個(gè)優(yōu)選形式中，這種調(diào)整可通過根據(jù)冰層周期性地生長(zhǎng)和溶化從而分別覆蓋住傳感器20和解除對(duì)傳感器20的覆蓋，使熱電組件12周期性地接通-斷開來實(shí)現(xiàn)。這種循環(huán)操作可以在檢測(cè)到冰層已覆蓋傳感器20時(shí)立即開始，或者在這種檢測(cè)之后經(jīng)過一個(gè)預(yù)定時(shí)間的滯后期后開始。或者，也可通過脈沖寬度調(diào)制使熱電組件12在一個(gè)降低的功率水平上工作，從而可使冰層緩慢縮小，直到當(dāng)由所檢測(cè)到的電導(dǎo)率數(shù)值的增大表明冰層已解除對(duì)傳感器的覆蓋時(shí)重新恢復(fù)全功率供電。另外一種可單獨(dú)使用或與前面所述方式結(jié)合使用的調(diào)整方案包括當(dāng)傳感器20被冰層覆蓋時(shí)改變冷卻風(fēng)扇72的速度，以降低風(fēng)扇的速度，從而降低了與儲(chǔ)水槽的熱交換。不管哪種特定的調(diào)整方案或它們的結(jié)合，控制器22均對(duì)傳感器20作出響應(yīng)，以便當(dāng)隨冰層的增長(zhǎng)和溶化而交替地覆蓋和暴露傳感器電極120時(shí)，確保冰層21基本上保持在預(yù)先選定的大小范圍內(nèi)。
如果需要，控制器22也可包括或聯(lián)接一個(gè)手動(dòng)的風(fēng)扇速度開關(guān)23，如圖5所示，以便使用者能夠有選擇地將風(fēng)扇72的速度設(shè)定在高速檔或低速檔。該風(fēng)扇速度開關(guān)23由此能在需要時(shí)，例如在夜間工作時(shí)，由使用者將風(fēng)扇的速度及由此帶來的風(fēng)扇噪音設(shè)定在一個(gè)降低的水平上。風(fēng)扇速度開關(guān)23可在殼體18上安裝于一個(gè)方便的通常不會(huì)造成妨礙的位置處，例如在殼體18的后部。
圖6示出了在另一個(gè)優(yōu)選方案中的冷卻器探頭56，它帶有一個(gè)同樣安裝在其尖端或末端上的傳感器20，以用于監(jiān)視和調(diào)整冰層21的增長(zhǎng)。在本發(fā)明的這個(gè)變型中，包括電導(dǎo)傳感器電極120的傳感器20以一種允許調(diào)整電極尖端相對(duì)于冷卻器探頭56的位置的方式安裝在冷卻器探頭56上。更具體地說，圖6示出了一個(gè)傳感器20，它包括一個(gè)帶有一個(gè)0-型密封圈124或類似密封件的短管件123，用于在形成于冷卻器探頭上的孔126內(nèi)滑動(dòng)配合地進(jìn)行位置調(diào)整。利用這種結(jié)構(gòu)，如圖6中的箭頭128所示，能夠可變地設(shè)置傳感器20的位置，從而選擇在傳感器20檢測(cè)到并開始調(diào)整冰層尺寸之前允許冰層21生長(zhǎng)到多大尺寸?；蛘?，可以理解，也可采用其它的傳感器調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，例如在短管件123與冷卻器探頭孔126之間用螺紋形成連接。
圖6同時(shí)也示出了冷卻器探頭56的一個(gè)優(yōu)選幾何形狀，它包括一個(gè)安置并密封在儲(chǔ)水槽柱環(huán)52內(nèi)的直徑較大的基部56′，同時(shí)具有一個(gè)直徑小得多的向上伸出的冷卻器探頭部件56″。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)冰層21形成時(shí)，冰層傾向于從基部56′開始建立起近似為圓柱形的冰層，以便達(dá)到冷卻器探頭在儲(chǔ)水槽內(nèi)的平衡。當(dāng)冷水通過適當(dāng)?shù)某鏊?6(圖1)從儲(chǔ)水槽內(nèi)放出時(shí)，補(bǔ)充水通過擋板30(圖2和3)從上室34流向下部冷水室32，與圓柱形冰層21直接接觸。結(jié)果，使補(bǔ)充的水很快地被冷卻，從而可在一個(gè)很短的時(shí)間里在下部冷水室32內(nèi)供應(yīng)冷卻至所需低溫的冷卻水。
圖7示出了另一種改型的冷卻器探頭156，它包括另外一種用于監(jiān)視和探測(cè)冰層的系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，冰層傳感器包括一個(gè)如圖所示地安裝在冷卻器探頭156頂端上的換能器220，其中，換能器借助適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線158與控制器22電連接，并包括一個(gè)與儲(chǔ)水槽內(nèi)的水接觸的振動(dòng)桿222。該振動(dòng)桿222可安裝在一個(gè)適當(dāng)?shù)拿芊馊?24內(nèi)，以防止水通過探頭156泄漏。在操作過程中，除非并直到被冰層所覆蓋，振動(dòng)桿222產(chǎn)生一個(gè)選定頻率的振動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)由一個(gè)安裝在儲(chǔ)水槽14內(nèi)的任何一個(gè)方便位置處的適當(dāng)?shù)慕邮掌?26來探測(cè)。當(dāng)振動(dòng)桿222被冰層覆蓋時(shí)，振動(dòng)信號(hào)被打斷。由接收器226檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)的停止，并通過導(dǎo)線160適當(dāng)?shù)亟o控制器22發(fā)出信號(hào)，以如前所述地開始調(diào)整操作。盡管在圖7中接收器226被示意地表示成安裝在一個(gè)遠(yuǎn)離冷卻器探頭156的位置處，但可以理解，如果需要的話，該接收器也可直接安裝在冷卻器探頭上。此外，可以理解并認(rèn)識(shí)到，控制器22可被設(shè)計(jì)成監(jiān)控輸入到振動(dòng)換能器220中的功率，并探測(cè)當(dāng)冰層覆蓋并使振動(dòng)桿222停止進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)時(shí)這種功率輸入的變化。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另外一種冰層傳感器的原理，其中，由圖1-7表示和描述的在冷卻器探頭上的傳感器由一個(gè)光學(xué)傳感器系統(tǒng)所代替，該光學(xué)傳感器系統(tǒng)包括一個(gè)光源320和一個(gè)安裝在儲(chǔ)水槽的相對(duì)側(cè)、一般位于冷卻器探頭的相對(duì)側(cè)的光探測(cè)器322。光源和探測(cè)器320，322相互對(duì)準(zhǔn)地定位以便使得從光源320發(fā)出的光束能橫過冷卻器探頭56的頂端地被探測(cè)器322所接收。當(dāng)冰層21長(zhǎng)大到足夠的尺寸時(shí)，冰層遮斷光束。控制器22與探測(cè)器322耦合，從而控制器可根據(jù)表示冰層的生長(zhǎng)的這個(gè)對(duì)光束的遮斷進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整操作。在一個(gè)優(yōu)選系統(tǒng)中，光源320和光探測(cè)器322是適宜于使光信號(hào)通過儲(chǔ)水槽14的塑料壁的紅外器件。
本發(fā)明的另外一種優(yōu)選方案表示在圖9中，其中，傳感器包括一個(gè)與控制器22耦合并具有一個(gè)嵌入冷卻器探頭56內(nèi)的傳感器球的溫度傳感器420。這里，傳感器420基本上與位于熱電組件12的冷端和冰層21和/或在儲(chǔ)水槽14內(nèi)正被冷卻的液體之間的熱通路在同一直線上。在這種變型中，隨著冰層21在冷卻器探頭上的生長(zhǎng)，冰層起將探頭56和嵌入其中的傳感器420與儲(chǔ)水槽的水隔離的作用。因而，降低了熱量從水中的傳遞，而且由傳感器420檢測(cè)到的溫度也被降低。在一個(gè)預(yù)定的低溫水平上，傳感器420向控制器22發(fā)出信號(hào)，以如前所述地開始進(jìn)行調(diào)整操作。在一個(gè)優(yōu)選的控制布置中，控制器22以一種接通-斷開或類似的循環(huán)方式操作熱電組件12，使得冰層21溶化到足以脫離探頭56并向上飄浮的程度。這將使探測(cè)器的基部56′暴露在一個(gè)較高的溫度下，由此也將傳感器420暴露在一個(gè)較高的溫度下，以便進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整操作。但是，由于擋板30(圖9中未示出)鄰近冰層21，所以將防止冰層完全脫離冷卻器探頭，從而組件12的恢復(fù)的致冷操作在其基部重新建立起冰層。最終的結(jié)果是該系統(tǒng)維持一個(gè)從探頭56開始向上延伸到一個(gè)基本上靠近擋板30的點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)冰層，以便有效地進(jìn)行水冷卻。盡管冰層的上端逐步地在儲(chǔ)水槽內(nèi)溶化，但冰層的整體尺寸和由此所提供的冷卻能力卻增加了。
因而，本發(fā)明的熱電水冷卻器10提供了一個(gè)包括熱電傳熱組件12的緊湊的冷卻器子組件16，用于快捷而容易地安裝到水冷卻器的殼體18內(nèi)并從其上卸下。該冷卻器組件16包括一個(gè)便于從冷卻器殼體的前面觸及的空氣過濾器104。此外，傳感器以一種符合最佳水冷卻器性能和有效地利用能量的方式將冰層的生長(zhǎng)保持并控制在一個(gè)預(yù)定的尺寸范圍內(nèi)。
對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員來說，本發(fā)明的各種進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)將是十分明顯的。例如，盡管本發(fā)明示出并描述了一種臺(tái)式水冷卻器，但是可以看出并可以理解，本發(fā)明同樣可適用于具有其它殼體結(jié)構(gòu)的水冷卻器。因此前面的描述和附圖并非意圖對(duì)本發(fā)明加以限制，只有所附權(quán)利要求書才限定了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種水冷卻器，包括一個(gè)殼體；一個(gè)安裝在所述殼體內(nèi)的儲(chǔ)水槽，用于接納和儲(chǔ)存一定量的水；連接到所述儲(chǔ)水槽上的出水嘴裝置，用于從其中排放水；以及用于冷卻位于所述儲(chǔ)水槽內(nèi)的水的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括一個(gè)被安裝成與所述儲(chǔ)水槽內(nèi)的水具有熱交換關(guān)系的冷卻器探頭；一個(gè)用于耗散來自所述冷卻器探頭的熱能的吸熱器；用于以與所述吸熱器進(jìn)行熱交換的關(guān)系循環(huán)冷卻空氣流的風(fēng)扇裝置；底座裝置，它限定出一個(gè)進(jìn)氣管和一個(gè)出氣管，以便允許氣流通過冷卻氣流通路流過所述吸熱器；以及一個(gè)沿所述進(jìn)氣管安裝的空氣過濾器；所述底座裝置限定出一個(gè)開口的進(jìn)出狹縫，以允許接近和移出及更換所述空氣過濾器。
2.如權(quán)利要求1所述的水冷卻器，其特征在于，所述風(fēng)扇裝置以被夾在所述吸熱器和所述進(jìn)氣管之間的方式安裝。
3.如權(quán)利要求1所述的水冷卻器，其特征在于，所述進(jìn)出狹縫允許從所述殼體的前側(cè)接近所述空氣過濾器。
4.如權(quán)利要求3所述的水冷卻器，進(jìn)一步包括用于可拆卸地關(guān)閉所述進(jìn)出狹縫的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的水冷卻器，其特征在于，用于可拆卸地關(guān)閉所述進(jìn)出狹縫的裝置包括一個(gè)位于所述出水嘴裝置下方的接水盤。
全文摘要
一種水冷卻器，包括一個(gè)殼體；一個(gè)安裝在所述殼體內(nèi)的儲(chǔ)水槽，用于接納和儲(chǔ)存一定量的水；連接到所述儲(chǔ)水槽上的出水嘴裝置，用于從其中排放水；以及用于冷卻位于所述儲(chǔ)水槽內(nèi)的水的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括一個(gè)被安裝成與所述儲(chǔ)水槽內(nèi)的水具有熱交換關(guān)系的冷卻器探頭；一個(gè)用于耗散來自所述冷卻器探頭的熱能的吸熱器；用于以與所述吸熱器進(jìn)行熱交換的關(guān)系循環(huán)冷卻空氣流的風(fēng)扇裝置；底座裝置，它限定出一個(gè)進(jìn)氣管和一個(gè)出氣管，以便允許氣流通過冷卻氣流通路流過所述吸熱器；以及一個(gè)沿所述進(jìn)氣管安裝的空氣過濾器；所述底座裝置限定出一個(gè)開口的進(jìn)出狹縫，以允許接近和移出及更換所述空氣過濾器。
文檔編號(hào)F25B21/02GK1492205SQ0215754
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期1999年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月28日
發(fā)明者路易斯·M·布西克, 布魯斯·D·伯羅斯, D 伯羅斯, 路易斯 M 布西克 申請(qǐng)人:奧塞斯公司