CN104171249A - 冰淇淋机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冰淇淋机，包括：壳体、设置在所述壳体上的制冷桶、与所述制冷桶外壁相接触的导冷块、半导体致冷器TEC以及散热器；所述TEC的冷端与所述导冷块相接触，热端与所述散热器相接触。本发明提供的冰淇淋机中，采用TEC作为制冷设备，具有体积小、成本低、安装方便等优点，适于家庭使用，并且，在TEC冷端与制冷桶之间设置有导冷块，在TEC热端设置有散热器，能够进一步提高TEC的制冷效率，使得冰淇淋制作更快捷。

Description

冰淇淋机

技术领域

本发明涉及机械技术，尤其涉及一种冰淇淋机。

背景技术

随着人们收入及生活水平的不断提高，对生活品质有了更高的追求。冰淇淋口感细腻、柔滑、清凉，作为消夏食品深受国内外消费者的青睐。

目前已有的家用冰淇淋机多采用机械压缩制冷或储冷液对食料进行降温，同时利用电机不断地对食料进行搅拌，直至形成粘稠的冰淇淋，这样用户在家即可方便快捷地根据自己的喜好制成各种冰淇淋。

现有技术的不足之处在于，采用机械压缩制冷的冰淇淋机，体积大、工作噪声大，且成本较高，不适合个人使用；而利用储冷液蓄冷的冰淇淋机，需要在冷冻室冷冻5-8个小时，待其储存足够的冷量后，才能放入食料制作，不仅制作过程费时费力，而且依赖冷冻室才能制作出冰淇淋。因此，现有技术中还没有适于1-3个人使用的、便携的家用冰激凌机。

发明内容

本发明提供一种家用冰淇淋机，用以解决现有技术中还没有适于1-3个人使用的、便携的家用冰激凌机的技术问题。

本发明提供一种冰淇淋机，包括：壳体、设置在所述壳体上的制冷桶、与所述制冷桶外壁相接触的导冷块、半导体致冷器TEC以及散热器；

所述TEC的冷端与所述导冷块相接触，热端与所述散热器相接触。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述导冷块中与所述制冷桶外壁相接触的表面设置成圆弧形，与所述制冷桶外壁的形状匹配。

如上所述的冰淇淋机，其中，还包括钢带；所述钢带的一端固定在所述导冷块上，另一端绕过所述制冷桶外壁后固定在所述导冷块上，并将所述导冷块紧固在所述制冷桶外壁上。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述导冷块焊接在所述制冷桶外壁上。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述导冷块与所述制冷桶为一体结构。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述TEC的热端基板与所述散热器相接触的一侧采用整面金属化焊接结构。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述TEC的热端基板与所述散热器相接触的一侧敷设有多个相互隔离的金属片。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述导冷块与所述散热装置之间设置有绝热密封海绵，所述绝热密封海绵将所述TEC密封在所述导冷块与散热装置之间。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述TEC的两侧贴设有绝热密封海绵，所述TEC和绝热密封海绵的外围覆设有硅胶。

如上所述的冰淇淋机，其中，所述制冷桶、导冷块和TEC的外围设有隔热材料。

本发明提供的冰淇淋机中，采用TEC作为制冷设备，具有体积小、成本低、安装方便等优点，适于家庭使用，并且，在TEC冷端与制冷桶之间设置有导冷块，在TEC热端设置有散热器，能够进一步提高TEC的制冷效率，使得冰淇淋制作更快捷。

附图说明

图1为本发明实施例提供的冰淇淋机的结构示意图一；

图2为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块和制冷桶的结构示意图一；

图3为图2中A-A向剖面图；

图4为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块和制冷桶的结构示意图二；

图5为图4所示导冷块和制冷桶的侧视图；

图6为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块的结构示意图二；

图7为图6所示导冷块的剖面图；

图8为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块和制冷桶的结构示意图三；

图9为图8所示导冷块和制冷桶的侧视图；

图10为本发明实施例提供的TEC和散热器的结构示意图一；

图11为本发明实施例提供的TEC和散热器的结构示意图二；

图12为本发明实施例提供的冰淇淋机中的TEC的结构示意图一；

图13为本发明实施例提供的冰淇淋机中的TEC的结构示意图二；

图14为图13中A-A向的剖视图；

图15是本发明实施例提供的冰淇淋机的TEC的结构示意图三；

图16为本发明实施例提供的冰淇淋机中TEC的结构示意图四；

图17为本发明实施例提供的冰淇淋机的结构示意图二；

图18为本发明实施例提供的冰淇淋机中主机的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的冰淇淋机中搅拌装置的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的冰淇淋机中冰棒模具的结构示意图。

符号说明：

1-壳体              2-制冷桶          3-导冷块

4-TEC               5-散热器          6-钢带

7-焊锡              8-导热硅脂        9-焊料

10-绝热密封海绵     11-搅拌装置       12-主机

13-风扇             14-内筒           15-保温层

16-电源及控制装置   17-控制面板       18-搅拌电机

19-搅拌叶片         20-外罩           21-冰棒模具

22-冰棒棍

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的冰淇淋机的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的冰淇淋机，包括：壳体1、设置在壳体1上的制冷桶2、与制冷桶2外壁相接触的导冷块3、半导体致冷器(Thermoelectric Cooler，简称TEC)4以及散热器5。TEC4的冷端与导冷块3相接触，热端与散热器5相接触。

其中，TEC4是利用半导体材料的珀尔贴(Peltier)效应制成的制冷器件,珀尔贴效应是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶对时，其一端吸热，一端放热的现象。TEC4包括多个P型和N型电偶对(组)，它们通过导电电极连在一起，并且夹在两个导热绝缘材料如陶瓷基板之间，当有电流流过TEC4时，在珀尔贴效应下在TEC4上形成热端和冷端。

本实施例中，采用半导体致冷器TEC4作为冰淇淋机的制冷设备，TEC4的冷端贴附在制冷桶2的外侧，用于对制冷桶2内的冰淇淋原料进行降温，由于TEC4冷端为平面，制冷桶2的外壁为弧面，因此TEC4冷端不能够与制冷桶2完全贴合，为解决这一问题，可以在TEC4与制冷桶2之间设置导冷块3，导冷块3的一端与TEC4的冷端相接触，另一端与制冷桶2相接触，能够把TEC4产生的冷量传导给制冷桶2，再由制冷桶2进一步传导给桶内的冰淇淋原料。

为了提高TEC4的制冷量以及制冷效率，可以在TEC4的热端设置散热器5，散热器5与TEC4热端相接触，能够将TEC4热端产生的热量及时散出去，进一步提高冰淇淋机的制冷效率。

本实施例提供的冰淇淋机中，采用TEC作为制冷设备，具有体积小、成本低、安装方便等优点，适于家庭使用，并且，在TEC冷端与制冷桶之间设置有导冷块，在TEC热端设置有散热器，能够进一步提高TEC的制冷效率，使得冰淇淋制作更快捷。

此外，还可以在TEC4冷端、导冷块3以及制冷桶2四周设置一定厚度的保温材料，以免造成冷量流失，例如，制冷桶2、导冷块3和TEC4的外围可以设有聚氨酯发泡材料、EPS(可发性聚苯乙烯)及保温海绵，作为绝热材料，减小了制冷桶到环境冷量流失，进一步提升冰淇淋机的制冷效果。

在上述实施例提供的技术方案的基础上，优选的是，导冷块3中与制冷桶2外壁相接触的表面设置成圆弧形，与制冷桶2外壁的形状匹配。

为保证冷量的有效传递，TEC4冷端应与桶外壁充分接合，因此，导冷块3可以一端为平面，一端为弧面，其中，平面的一端与TEC4冷端相贴合，弧面的一端与制冷桶2相贴合，且导冷块3有一定厚度，以配合四周的保温材料。

TEC4冷端到制冷桶2的热阻R_总(K/w)构成如下：R_总＝R_基-块+R_块+R_块-桶，其中R_基-块为TEC4冷端与导冷块3间接触热阻，R_块为导冷块3传导热阻，R_{块 -桶}为导冷块3与制冷桶2间的接触热阻。在上述三个热阻参数中，R_块为传导热阻，由于导冷块3材质一般为金属铝材料，导热系数高，热阻相对较小，而R_块-桶、R_块-桶为两个接触热阻，对总热阻影响较大。为减小R_块-桶，通常在TEC4冷端与导冷块3之间设置导热硅脂8或导热膏。而减小R_块-桶，则有多种不同的技术方案，即导冷块3与制冷桶2之间可以有多种配合方式，具体如下：

方案1、将导冷块3与制冷桶2一体化。

在方案1中，导冷块3与制冷桶2为一体结构，如图2和图3所示。图2为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块和制冷桶的结构示意图一；图3为图2中A-A向剖面图。本方案中，制冷桶2与导冷块3可一体挤出成型再机加工成所需形状，再对镂空的一端采用另外部件封堵的方式，构成“筒形”结构。这种方式虽然加工难度大，工艺复杂，但是由于制冷桶2与导冷块3为一体结构，所以能够将R_块-桶减小到最小，能够进一步提升制冷桶2与导冷块3间热传导性能。

方案2、将导冷块3与制冷桶2分为两个部件，通过钢带6连接。

在方案2中，冰淇淋机还包括钢带6；钢带6的一端固定在导冷块3上，另一端绕过制冷桶2外壁后固定在导冷块3上，并将导冷块3紧固在制冷桶2外壁上。图4为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块和制冷桶的结构示意图二；图5为图4所示导冷块和制冷桶的侧视图。如图4和图5所示，导冷块3与制冷桶2通过钢带6固定在一起，钢带6的一端固定在导冷块3的一侧，另一端绕过制冷桶2外壁后，将钢带6拉紧并通过螺栓固定在导冷块3的另一侧，为了减小导冷块3与制冷桶2之间的接合间隙，还可以在间隙处设置导热硅脂或导热膏。

为了得到更好的制冷效果，还可以将导冷块3的体积增大，例如，导冷块3设置为筒状结构，包裹在制冷桶2四周。图6为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块的结构示意图二；图7为图6所示导冷块的剖面图。如图6和图7所示，为使导冷块3到制冷桶2之间冷量传递充分，导冷块3采用一体化筒形结构，即导冷块3通过挤出工艺加工成筒状，从四周对制冷桶2导冷。

方案3、将导冷块3与制冷桶2通过焊接固定在一起。

在方案3中，导冷块3焊接在制冷桶2外壁上。图8为本发明实施例中冰淇淋机的导冷块和制冷桶的结构示意图三；图9为图8所示导冷块和制冷桶的侧视图。导冷块3与制冷桶2之间可以填充焊料9进行焊接，例如采用钎焊焊接工艺，如图8所示，导冷块3与制冷桶2之间通过焊锡7焊接固定在一起。

此外，为了减小TEC4冷、热端的热量交换，导冷块3与TEC4冷端贴合部分面积与TEC4冷端基板面积应该尽量接近。

TEC4与散热器5的接合方式有两种：机械压紧贴合和焊接方式。图10为本发明实施例提供的TEC和散热器的结构示意图一；图11为本发明实施例提供的TEC和散热器的结构示意图二。图10中示出的是TEC4与散热器5之间的机械贴合结构，TEC4的热端与散热器5之间通过导热硅脂8直接贴合在一起，TEC4的冷端与导冷块3之间也通过导热硅脂8贴合在一起，散热器5和导冷块3之间可以通过螺栓固定，为了防止螺栓引起的散热器5与导冷块3之间的热交换，可以在螺栓与散热器5之间设置螺栓隔热垫，以避免螺栓与散热器5之间的热交换，当然，也可以在螺栓与导冷块3相接的地方也设置隔热垫，进一步隔绝螺栓与导冷块3之间的热交换引起的热量损失。图11中示出的是TEC4与散热器5之间的焊接结构，与图10中不同的是，散热器5与TEC4热端可以采用焊料9焊接在一起，相对于利用导热硅脂8直接贴合的结构，焊接结构能够进一步提高TEC4的制冷量和制冷效率。

当TEC4与散热器5之间采用机械贴合结构时，TEC4热端基板可以采用单面金属化结构，即在有半导体材料粒子连接面按粒子电连接方式，布有金属图形(金属一般为铜)。TEC4热端与散热器5之间采用焊接结构时，TEC4热端基板可以为双面金属化结构，即在热端基板的两面均布有金属图形。

在上述实施例提供的技术方案的基础上，优选的是，TEC4的热端基板与散热器5相接触的一侧采用整面金属化结构(如敷设钼锰金属层等)，使整个TEC热端面全部与散热器实现面-面焊接接触，或者，也可以在TEC4的热端基板与散热器5相接触的一侧设有多个相互隔离的金属片(如铜)，减小了两者间的接触热阻，能够进一步提高TEC4的制冷量和制冷效率。

图12为本发明实施例提供的冰淇淋机中的TEC的结构示意图一，图13为本发明实施例提供的冰淇淋机中的TEC的结构示意图二，图14为图13中A-A向的剖视图。图12示出的是在TEC4热端设置整面金属层的结构。图13示出的是TEC4热端设置多个相互隔离的金属片的结构，这种结构方便焊接且不会形成整个板面的应力。

TEC4工作时冷、热端温差较大，在冷端易结水，会导致TEC4损坏，因此可以在TEC4四周采用硅胶密封。由于TEC4工作在大温差环境中并且密封硅胶导热系数相对较高，容易造成冷量损失，为了减小密封胶传递热量损失，还可以进一步采用乙酸乙烯脂共聚物(Ethylene-Vinyl AcetateCopolymer，简称EVA)+硅胶密封技术，如图15所示，图15是本发明实施例提供的冰淇淋机的TEC的结构示意图三。EVA材料导热系数远小于密封硅胶，可以有效降低TEC424因密封硅胶造成的冷量损失。

为了能够更好地提高冰淇淋机的制冷效果，还可以在导冷块3与散热器5之间设置隔热密封海绵10。图16为本发明实施例提供的冰淇淋机中TEC的结构示意图四，从图16中可以看出，TEC4设置在散热器5与导冷块3之间，散热器5与TEC4的热端贴合，用以降低热端的温度。为了降低热量损耗，提高热传递效率，在导冷块3与散热之间设置有隔热密封海绵10，隔热密封海绵10将TEC4密封在导冷块3与散热器5之间，使TEC4工作于密闭环境中，实现与四周空气环境的隔绝，既能避免TEC4与周围空气发生热交换而损失热量，又能避免潮气进入TEC4，造成TEC4制冷性能的下降。或者，也可以在TEC4的两端贴设隔热密封海绵10，并在TEC4和隔热密封海绵10的外围覆设硅胶。

此外，在上述实施例提供的技术方案的基础上，还可以在冰淇淋机中加入搅拌装置11。图17为本发明实施例提供的冰淇淋机的结构示意图。如图17所示，本实施例提供的冰淇淋机，包括两大部分：主机12和搅拌装置11。图18为本发明实施例提供的冰淇淋机中主机的结构示意图，图19为本发明实施例提供的冰淇淋机中搅拌装置的结构示意图。

如图18所示，本发明实施例提供的冰淇淋机的主机12中，包括TEC4、散热器5、导冷块3、散热风扇13、制冷桶2、内筒14、保温层15、电源及控制装置16、壳体1、控制面板等。其中，TEC4和导冷块3的连接方式和工作原理与前述实施例中类似，在此不做赘述。制冷桶2与壳体1之间设置有保温层15，保温层15可以为发泡海绵体，能够进一步减少制冷桶2与外界空气的热交换，提高冰淇淋机的制冷效果。

制冷桶2是用于容置冰淇淋原料的容器，但是，由于主机12体积、重量较大，给加工冰淇淋及清洗制冷桶2带来了不便。为此，可以在制冷桶2内增加可分离的内筒14，内筒14可以采用传热性能较好的金属材质，在制作时可以将金属内筒14置于制冷桶2中，在内筒14中完成冰淇淋的制作，制作完成后，可以将内筒14单独拿出来清洗。本实施例中内筒14与制冷桶2采用分离结构，方便了内筒14的清理和使用，特别适合于制冷桶2容量较大的冰淇淋机。

电源及控制装置16包括电源设备和控制器，电源设备可以为电压转换设备，例如变压、稳压装置，其输入端接收220V交流电。电源设备用于将输入的交流电转换为供控制器、TEC4和散热风扇13使用的低压直流电，电源设备与分别与控制器、TEC4和散热风扇13电连接。控制器TEC4电连接，用于控制TEC4的启动和停止。控制面板设置在冰淇淋机的壳体1表面，控制面板与控制器可以集成为一体结构，也可以分开设置，之间通过连接线连接。控制面板供用户控制冰淇淋机开启或停止工作，以及选择冰淇淋的工作模式、软硬度等。

散热器5可以为铝型材散热片，其一端与TEC4的热端相贴合，另一端固定有散热风扇13，且风扇13与控制器和电源设备电连接，风扇13工作电压与TEC4工作电压相同时，散热风扇13的电源线可以与TEC4的电源线共线，风扇13工作电压低于TEC4工作电压时，可以通过电阻降压后共线。在TEC4热端设置散热器5，能将TEC4热端产生的热量带到散热器5上，并有散热风扇13固定在散热器5的另一侧，能够对TEC4进行更好地进行散热，由于TEC4热端和冷端之间的温差是固定的，因此，降低TEC4热端的温度，也进一步降低了冷端的温度，满足了TEC4对大制冷量的需求。

或者，散热器5也可以为热管散热器5，热管散热器5包括散热管和散热片，散热管的一端贴设在TEC4的热端，另一端向上延伸至散热片中，散热管抽真空，且内部填充冷却液；风扇13固定在散热片背离散热管的一端，且风扇13与控制器的电连接。其中，冷却液可采用沸点较低的物质，例如水，还可以对冷凝管抽真空，由于在真空环境下，水的沸点较低，在24℃时会转换为气体。冷却液在TEC24热端吸收热量，当冷却液的温度高于饱和蒸汽沸点时蒸发为气体，沿散热管210向上流动，通过与其连接的散热片与空气进行热交换降低温度并冷凝为液体，沿散热管210向下流回TEC24的热端。循环此过程，将TEC24热端产生的热量带走。

如图19所示，本实施例提供的冰淇淋中搅拌装置11包括：搅拌电机18、搅拌叶片19以及外罩20等。在使用时，搅拌装置11盖合在制冷桶2上部，搅拌叶片19伸入到制冷桶2中，对冰淇淋原料进行搅拌，在冰淇淋制作完成后控制器控制制冷设备断电。搅拌装置11作用有两个：其一将被冷却物充分搅拌并与融合部分空气使被冷却物蓬松；其二通过搅拌强化制冷，通过与制冷桶2内壁贴近的搅杆叶片转动，将制冷桶2壁的冷量及时传导给制冷桶2中的冰淇淋原料，起到了强化传冷的作用，加速了原料的降温。

搅拌装置11和主机12之间可以通过连接件来连接，例如，主机12的壳体1上还可以设置有插座，搅拌装置11上设置有与该插座配合的插头，搅拌装置11中的搅拌电机18可以通过插头与插座的插接，来实现与控制器的电连接，控制器可以控制搅拌电机18的开启与停止。

图20为本发明实施例提供的冰淇淋机中冰棒模具的结构示意图。如图20所示，增加一个特殊设计的模具，可以实现冷冻冰棒。控制面板上可以设置有冷冻模式供用户选择，选择冷冻模式时，将搅拌装置11取下，将冰棒模具21放入制冷桶2内，再放入冰淇淋原料，将冰棒棍22插入，冷冻一段时间后可以利用冰棒棍22将冰棒抽出。由于冰棒液态传导热阻大，为加快冰棒成型速度，将模具中间设置为中空结构，这样减小了制冷桶2壁冷量传递给液体部分的传输路径，节省了冰棒的成型时间，更具实用价值。

另外，为了进一步提升冰淇淋机的制冷效率，可以采用多个TEC424并联或者串联在制冷桶2外部的方式，同时设置相应的多个导冷块3或散热器5，也可以相应地增大导冷块3或散热器5的体积。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种冰淇淋机，其特征在于，包括：壳体、设置在所述壳体上的制冷桶、与所述制冷桶外壁相接触的导冷块、半导体致冷器TEC以及散热器；

所述TEC的冷端与所述导冷块相接触，热端与所述散热器相接触。

2.根据权利要求1所述的冰淇淋机，其特征在于，所述导冷块中与所述制冷桶外壁相接触的表面设置成圆弧形，与所述制冷桶外壁的形状匹配。

3.根据权利要求2所述的冰淇淋机，其特征在于，还包括钢带；所述钢带的一端固定在所述导冷块上，另一端绕过所述制冷桶外壁后固定在所述导冷块上，并将所述导冷块紧固在所述制冷桶外壁上。

4.根据权利要求2所述的冰淇淋机，其特征在于，所述导冷块焊接在所述制冷桶外壁上。

5.根据权利要求2所述的冰淇淋机，其特征在于，所述导冷块与所述制冷桶为一体结构。

6.根据权利要求2所述的冰淇淋机，其特征在于，所述TEC的热端基板与所述散热器相接触的一侧采用整面金属化焊接结构。

7.根据权利要求6所述的冰淇淋机，其特征在于，所述TEC的热端基板与所述散热器相接触的一侧敷设有多个相互隔离的金属片。

8.根据权利要求2所述的冰淇淋机，其特征在于，所述导冷块与所述散热装置之间设置有绝热密封海绵，所述隔热密封海绵将所述TEC密封在所述导冷块与散热装置之间。

9.根据权利要求2所述的冰淇淋机，其特征在于，所述TEC的两侧贴设有隔热密封海绵，所述TEC和隔热密封海绵的外围覆设有硅胶。

10.根据权利要求1-9任一项所述的冰淇淋机，其特征在于，所述制冷桶、导冷块和TEC的外围设有隔热材料。