CN105466152B - 一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其仿型铝套外壁为空心圆柱体，上部开口，下部封闭，空心部分形状与易拉罐外形一致，易拉罐放在空心中，与仿型铝套底部；仿型铝套外周设有一层保护棉，所述保护棉为圆柱形空心套层，保护棉的材料为绝热棉；所述导冷块紧贴在所述仿型铝套底部；所述半导体制冷片的冷端紧贴所述导冷块下表面，热端紧贴所述导热块上表面，且所述制冷片和所述导冷块周围均用绝热棉制作的保温套包裹；所述导热块与散热装置连接。与传统冰箱或冰柜相比，本发明装置具有成本低廉、结构简单、制冷迅速、无震动噪音、使用方便、结构紧凑的等优点，由于不使用制冷剂，所以对环境无污染，符合绿色环保的理念。

Description

一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置

技术领域

本发明涉及一种基于半导体制冷技术的易拉罐速冷装置，特别是涉及到如何利用热管或者翅片高效、快速散热的方法。

背景技术

随着社会的发展及人们生活水平的提高，越来越多的商品出现在我们日常生活中，易拉罐体积小、携带方便，并且因为其生产过程低能耗、无污染，符合节能环保的要求而备受人们青睐，在啤酒、饮料包装等领域占主导地位，如青岛啤酒、哈尔滨啤酒、王老吉、加多宝、可口可乐等大家耳熟能详的商品都有其自己独特的易拉罐包装。

人们对易拉罐的需求量越来越大，同时对于易拉罐饮用也提出了很多要求。就销量来说，易拉罐在夏季的销量远高于其他季节。夏季温度高，人们常常通过喝饮料或者啤酒来解渴，降温达到凉爽的效果。为了保持易拉罐内的饮品能在炎炎夏季带给人们“冰爽”，常用的做法是将其放在冰箱或者冰柜进行冷藏，在需要时直接拿出饮用，但是这样的话需要冰箱或冰柜一直处于工作状态，长久来看会带来不小的开支。普通家用冰箱或者冰柜，不仅体积笨重，占用空间大，电机起动频繁、噪声大、能耗高，价格目前也在数千元的价格之上，不是每个人都能承担的起，而且多采用制冷剂为工质，对环境破坏及温室效应也有促进作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供的一种成本低廉、结构简单、制冷迅速、无震动噪音、使用方便的半导体制冷的易拉罐速冷装置。

半导体制冷技术因无需制冷剂、无震动、无噪音、结构简单而越来越被人们重视，已经广泛运用到饮水机等领域。半导体制冷的原理是帕尔帖原理，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。其优点是结构紧凑，对环境无污染。当制冷片工作时，一个端面放出热量，另一个端面吸收热量，两端面可以在很短的时间内达到很大的温差，也正因为此半导体制冷片工作时必须有良好的散热条件，否则热端与冷端热量相互抵消，极大恶化制冷效果。

热管和翅片都是良好的导热元件，热管一般由管壳、吸液芯和端盖组成，内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发，利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。热管因结构简单，具有很高的导热性，优良的等温性等特点而被广泛运用。翅片是在需要进行热传递的换热装置表面通过增加导热性较强的金属片,可以增大换热装置的换热表面积从而强化换热效果，根据实际情况翅片的形状各式各样。

为了达到本发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，主要由易拉罐、仿型铝套、导冷块、半导体制冷片、导热块、保温材料和散热装置组成；所述仿型铝套外壁为空心圆柱体，上部开口，下部封闭，空心部分形状与易拉罐外形一致，易拉罐放在空心中，与仿型铝套底部；仿型铝套外周设有一层保护棉，所述保护棉为圆柱形空心套层，保护棉的材料为绝热棉；所述导冷块紧贴在所述仿型铝套底部；所述半导体制冷片的冷端紧贴所述导冷块下表面，热端紧贴所述导热块上表面，且所述制冷片和所述导冷块周围均用绝热棉制作的保温套包裹；所述导热块与散热装置连接。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述散热装置包括翅片风扇；翅片与导热块连接，翅片的下端设有风扇；所述翅片的截面呈方形，在方形铝片上设有矩形铝片，铝片成行和成列间隔设置在方形铝片上。

优选地，所述铝片高为20mm，每行、每列都有16个铝片，铝片采用锡焊固定在方形铝板上；所述铝片之间的距离为5mm。

优选地，所述散热装置包括热管和圆筒状铝合金散热翅片板；热管设有多条，热管的中部为热管蒸发段，多条热管蒸发段嵌入在导热块上，多条热管冷凝段热管弯90°后竖直向上排布，竖直向上固定在圆筒状铝合金散热翅片板中；圆筒状铝合金散热翅片板上的翅片均匀布置。

优选地，所述多条热管蒸发段通过锡焊或者紧固的方法嵌入在导热块上；热管冷凝段为圆管状，为4段热管冷凝段，分别为第一热管冷凝段、第二热管冷凝段、第三热管冷凝段和第四热管冷凝段；圆筒状铝合金散热翅片板上沿圆周设置多排竖直间隔分布的圆孔；热管为直径6mm的水介质烧结型铜热管。

优选地，所述热管蒸发段为扁平状。

优选地，所述散热装置包括热管、轴流风扇、圆筒状铝合金散热翅片板、支撑板和底座；支撑板上表面与导热块连接，下表面与轴流风扇均通过螺纹孔用螺钉连接；支撑板中部开有多个小孔；支撑板嵌在底座上，底座外部是一个圆柱形，底部下端设有四个脚，底座的底部均匀开有多个小孔。

优选地，所述支撑板用铝合金制作。

优选地，所述易拉罐速冷装置还包括杯壁和杯盖；杯壁和杯盖为空心圆柱形结构，杯壁和杯盖与底座的人外径一致，杯壁与底座连接杯壁内放置保护棉、保温套、圆筒状铝合金散热翅片板；杯壁上部开有间隔均匀的散热孔，杯盖与圆柱杯壁有螺纹连接。

优选地，杯壁和杯盖的材料为耐温塑料、金属或者合金。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明利用半导体制冷片制冷和散热性能良好的翅片或者热管，通过合理配置、布局各部分组件，达到快速冷却易拉罐饮品的效果。

2)本发明主要由易拉罐、仿型铝套、导冷块、半导体制冷片、保温材料、导热块和散热装置等部分组成。铝套和导冷块都起到传递制冷片冷端冷量给易拉罐的作用，制冷片热端热量通过热管或者翅片传导出来进行自然对流散热，或用风扇进行强制对流散热。

3)与传统冰箱或冰柜相比，本发明具有成本低廉、结构简单、制冷迅速、无震动噪音、使用方便、结构紧凑的等优点，由于不使用制冷剂，所以对环境无污染，符合绿色环保的理念。

附图说明

图1为实施例1半导体制冷的易拉罐速冷装置的整体装配外观示意图。

图2为实施例2半导体制冷的易拉罐速冷装置的整体装配外观示意图。

图3为实施例3半导体制冷的易拉罐速冷装置的整体装配外观示意图。

图4为实施例1半导体制冷的易拉罐速冷装置的爆炸示意图。

图5为实施例2半导体制冷的易拉罐速冷装置的爆炸示意图。

图6为实施例3半导体制冷的易拉罐速冷装置内部结构的爆炸示意图。

图7为实施例1翅片结构示意图。

图8为实施例2、3圆筒状散热翅片板、热管、导热块俯视示意图。

图9为实施例2、3热管、导热块结构示意图。

图10为实施例3底座结构示意图。

图11为实施例3热管、导热块、支撑板、风扇、底座装配示意图。

图12为实施例3导热块、支撑板、风扇装配示意图。

图13为实施例3支撑板结构示意图。

图14为实施例1、2、3铝套结构示意图。

图中示出：易拉罐1、仿型铝套2、保护棉3、导冷块4、半导体制冷片5、保温套6、导热块7、翅片8-1、热管8-2、风扇9-1、圆筒1111状铝合金散热翅片板9-2、支撑板10、底座11、杯壁12、杯盖13。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、图4所示，一种半导体制冷的易拉罐速冷装置，主要由易拉罐1、仿型铝套2、保护棉3、导冷块4、半导体制冷片5、保温套6、导热块7、翅片8-1和风扇9-1组成；所述仿型铝套2为空心圆柱体结构，上部开口，下部封闭，空心部分形状与易拉罐外形一致，易拉罐放在空心中，易拉罐与仿型铝套底部外周贴合；如图14所示，优选仿型铝套2的底部呈渐缩圆台结构，这样能与易拉罐底部紧密接触，减小接触热阻。所述仿型铝套2的外周设有一层保护棉，所述保护棉3为圆柱形空心套层，保护棉的材料为绝热棉，防止冷量散失到外界。所述制冷片5与所述导冷块4及导热块7的接触面紧密贴合，并用导热胶涂抹以均匀导热。具体是，导冷块4紧贴在所述仿型铝套2的底部；所述半导体制冷片5的冷端紧贴所述导冷块4下表面，半导体制冷片5的热端紧贴所述导热块7上表面，且所述半导体制冷片5和所述导冷块4周围均用绝热棉制作的保温套6包裹，防止冷量散失。

半导体制冷片为市面上常见的普通半导体制冷片，如饮水机上经常使用的TEC1-12706型的半导体制冷片，工作电压一般为12V，能效比在0.6左右，如要改变制冷量的大小可以通过改变制冷片的型号如TEC1-12704或TEC1-12705来实现。

导热块7与散热装置连接。散热装置包括翅片8-1和风扇9-1；翅片8-1与导热块7连接，翅片8-1的下端设有风扇9-1。如图7所示，所述翅片板8-1的截面呈方形，是在方形铝片上设有矩形铝片，铝片成行和成列间隔设置在方形铝片上；优选每行、每列都有16个铝片，铝片高为20mm，铝片采用锡焊固定在方形铝板上。所述铝片之间的距离优选为5mm，翅片间距的合理设计有利于加强自流散热。

制冷片5热端源源不断的有热量散发出来，热量通过导热块7传导到翅片8-1背面，翅片的面积比制冷片大，这样可以将热端热量先均匀传导到整个平面，起到均温的目的，再传导到翅片末端，翅片末端下设有的风扇9-1，风扇运转带动周围气流，将翅片末端的热量及时散发出去，从而实现整套装置的正常工作。

工作过程：当人们需要喝冰凉的易拉罐饮料时，他们只需要把易拉罐1放入仿型铝套2中，将半导体制冷片5接通电源后，半导体制冷片5两端能在很短的时间内形成较大的温差，因此冷热两端需要及时导冷、散热，以保证制冷片正常工作。半导体制冷片5冷端的冷量通过导冷块4能迅速传递给与其紧密贴合的仿型铝套2，铝套2再通过底部与易拉罐1底部直接的导热作用，以及内壁与易拉罐1外壁的自然对流作用进行冷量交换。由于铝套2外有保护棉3，所以热量不会散失到外界。

实施例2

如图2、图5所示，一种半导体制冷的易拉罐速冷装置，主要由易拉罐1、仿型铝套2、保护棉3、导冷块4、半导体制冷片5、保温套6、导热块7、热管8-2和圆筒状铝合金散热翅片板9-2组成。所述仿型铝套2为空心圆柱体结构，上部开口，下部封闭，空心部分形状与易拉罐外形一致，易拉罐放在空心中，易拉罐与仿型铝套底部外周贴合；如图14所示，优选仿型铝套2的底部呈减缩圆台结构，这样能与易拉罐底部紧密接触，减小接触热阻。所述仿型铝套2的外周设有一层保护棉，所述保护棉3为圆柱形空心套层，保护棉的材料为绝热棉，防止冷量散失到外界。所述制冷片5与所述导冷块4及导热块7的接触面紧密贴合，并用导热胶涂抹以均匀导热。具体是，导冷块4紧贴在所述仿型铝套2的底部；所述半导体制冷片5的冷端紧贴所述导冷块4下表面，半导体制冷片5的热端紧贴所述导热块7上表面，且所述半导体制冷片5和所述导冷块4周围均用绝热棉制作的保温套6包裹，防止冷量散失。

半导体制冷片为市面上常见的普通半导体制冷片，如饮水机上经常使用的TEC1-12706型的半导体制冷片，工作电压一般为12V，能效比在0.6左右，如要改变制冷量的大小可以通过改变制冷片的型号如TEC1-12704或TEC1-12705来实现。

如图8、图9所示，导热块7与散热装置连接。散热装置包括热管8-2和圆筒状铝合金散热翅片板9-2；热管8-2设有多条，热管8-2的中部为热管蒸发段，多条热管蒸发段嵌入在导热块7上，通过锡焊或者紧固的方法与导热块7固定；多条热管冷凝段热管弯90°后竖直向上排布，竖直向上固定在圆筒状铝合金散热翅片板9-2中，优选通过锡焊紧密焊接；热管冷凝段为圆管状，优选为4段热管冷凝段，分别为第一热管冷凝段8-2-1、第二热管冷凝段8-2-2、第三热管冷凝段8-2-3和第四热管冷凝段8-2-4；圆筒状铝合金散热翅片板9-2上的翅片均匀布置；圆筒状铝合金散热翅片板9-2上沿圆周设置多排竖直间隔分布的圆孔，合理设计合理布局圆孔，有利于在减少耗材，减少散热面积的同时却强化自然对流换热，增加散热量。热管8-2为直径6mm的水介质烧结型铜热管；优选热管蒸发段为扁平状。

制冷片5热端源源不断的有热量散发出来，热量传导到热管8-2蒸发段，由于温差作用，热量再通过热管传递到冷凝段，冷凝段热管嵌在圆筒状铝合金散热翅片板9-2上，热管8-2与铝合金散热翅片板9-2接触良好，热量会通过铝合金散热翅片9-2与空气进行自然对流散发在空气中，从而实现整套装置的正常工作。

工作过程：当人们需要喝冰凉的易拉罐饮料时，他们只需要把易拉罐1放入仿型铝套2中，将半导体制冷片5接通电源后，制冷片5两端能在很短的时间内形成较大的温差，因此冷热两端需要及时导冷、散热以保证制冷片正常工作。制冷片5冷端的冷量通过导冷块4能迅速传递给与其紧密贴合的仿型铝套2，铝套2再通过底部与易拉罐1底部直接的导热作用，以及内壁与易拉罐1外壁的自然对流作用进行冷量交换。由于铝套2外有保护棉3，所以热量不会散失到外界。

实施例3

如图3、图6所示，一种半导体制冷的易拉罐速冷装置，主要由易拉罐1、仿型铝套2、保护棉3、导冷块4、半导体制冷片5、保温套6、导热块7、热管8-2、轴流风扇9-1、圆筒状铝合金散热翅片板9-2、支撑板10、底座11、杯壁12和杯盖13组成。所述仿型铝套2为空心圆柱体结构，上部开口，下部封闭，空心部分形状与易拉罐外形一致，易拉罐放在空心中，易拉罐与仿型铝套底部外周贴合；如图14所示，优选仿型铝套2的底部呈渐缩圆台结构，这样能与易拉罐底部紧密接触，减小接触热阻。所述仿型铝套2的外周设有一层保护棉，所述保护棉3为圆柱形空心套层，保护棉的材料为绝热棉，防止冷量散失到外界。所述制冷片5与所述导冷块4及导热块7的接触面紧密贴合，并用导热胶涂抹以均匀导热。具体是，导冷块4紧贴在所述仿型铝套2的底部；所述半导体制冷片5的冷端紧贴所述导冷块4下表面，半导体制冷片5的热端紧贴所述导热块7上表面，且所述半导体制冷片5和所述导冷块4周围均用绝热棉制作的保温套6包裹，防止冷量散失。

半导体制冷片为市面上常见的普通半导体制冷片，如饮水机上经常使用的TEC1-12706型的半导体制冷片，工作电压一般为12V，能效比在0.6左右，如要改变制冷量的大小可以通过改变制冷片的型号如TEC1-12704或TEC1-12705来实现。

如图3、图11、图12、图13所示，导热块7与散热装置连接。散热装置包括热管8-2、风扇9-1、圆筒状铝合金散热翅片板9-2、支撑板10和底座11；支撑板10上表面与导热块7连接，下表面与风扇9-1均通过螺纹孔用螺钉连接；支撑板10中部开有多个小孔，开有多个小孔的支撑板10与导热块7接触，使轴流风扇9-1的风能够对流换热；支撑板10嵌在底座11上，底座11结构如图10所示，底座外部是一个圆柱形，底部下端设有四个脚，可以使装置能稳固的放置，底座11的底部均匀开有多个小孔，使风扇能够将“热风”从底部吹出。

支撑板10优选用铝合金制作，支撑板10与导热块7和风扇连接的方式方便拆卸、清洗和更换。支撑板10的作用是支撑和固定导热块7及其以上部分。

为了实现装置的方便美观，可以在装置进行包装，使装置更像一个美观精致的杯子，使其更具有使用价值。一种半导体制冷的易拉罐速冷装置还包括杯壁12和杯盖13。杯壁12和杯盖13为空心圆柱形结构，杯壁12和杯盖13与底座11的人外径一致，杯壁12与底座11连接杯壁12内放置保护棉3、保温套6、圆筒状铝合金散热翅片板9-2等，杯壁12上部开有间隔均匀的散热孔，杯盖13与圆柱杯壁12有螺纹连接，可以方便的打开，拧紧。杯壁12和杯盖13的材料可以为耐温塑料、金属或者合金。

半导体制冷片热端源源不断的有热量散发出来，热量传导到热管8-2蒸发段，由于温差作用，热量再通过热管传递到冷凝段，冷凝段热管嵌在圆筒状铝合金散热翅片板9-2中，热管8-2与铝合金导热翅片板9-2接触良好。本实施例与上述实例2不同的是，一方面通过上部热管8-2和散热翅片板9-2散热，另一方面利用轴流风扇9-1的抽吸作用将热量从下部散发出去。

工作过程：当人们需要喝冰凉的易拉罐饮料时，他们只需要把易拉罐1放入仿型铝套2中，将半导体制冷片5接通电源后，制冷片5两端能在很短的时间内形成较大的温差，因此冷热两端需要及时导冷、散热以保证制冷片5正常工作。制冷片5冷端的冷量通过导冷块4能迅速传递给与其紧密贴合的仿型铝套2，铝套2再通过底部与易拉罐1底部直接的导热作用，以及内壁与易拉罐1外壁的自然对流作用进行冷量交换。由于铝套外有保护棉3，所以热量不会散失到外界。

对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在的精神和原则之内的所作的任何修改、等同替换和改进等，均应含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其特征在于，由易拉罐、仿型铝套、导冷块、半导体制冷片、导热块、保温材料和散热装置组成；所述仿型铝套外壁为空心圆柱体，上部开口，下部封闭，空心部分形状与易拉罐外形一致；仿型铝套外周设有一层保护棉，所述保护棉为圆柱形空心套层，保护棉的材料为绝热棉；所述导冷块紧贴在所述仿型铝套底部；所述半导体制冷片的冷端紧贴所述导冷块下表面，热端紧贴所述导热块上表面，且所述制冷片和所述导冷块周围均用绝热棉制作的保温套包裹；所述导热块与散热装置连接；所述散热装置包括热管和圆筒状铝合金散热翅片板；热管设有多条，热管的中部为热管蒸发段，多条热管蒸发段嵌入在导热块上，多条热管冷凝段热管弯90°后竖直向上排布，竖直向上固定在圆筒状铝合金散热翅片板中；圆筒状铝合金散热翅片板上的翅片均匀布置，所述多条热管蒸发段通过锡焊或者紧固的方法嵌入在导热块上；热管冷凝段为圆管状，为4段热管冷凝段，分别为第一热管冷凝段、第二热管冷凝段、第三热管冷凝段和第四热管冷凝段；圆筒状铝合金散热翅片板上沿圆周设置多排竖直间隔分布的圆孔；热管为直径6mm的水介质烧结型铜热管。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其特征在于：所述热管蒸发段为扁平状。

3.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其特征在于：支撑板下表面与轴流风扇均通过螺纹孔用螺钉连接；支撑板中部开有多个小孔，底座外部是一个圆柱形，底部下端设有四个脚，底座的底部均匀开有多个小孔。

4.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其特征在于：支撑板用铝合金制作。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其特征在于：所述易拉罐速冷装置还包括杯壁和杯盖；杯壁和杯盖为空心圆柱形结构，杯壁和杯盖与底 座的人外径一致，杯壁与底座连接杯壁内放置保护棉、保温套、圆筒状铝合金散热翅片板； 杯壁上部开有间隔均匀的散热孔，杯盖与圆柱杯壁有螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于半导体制冷的易拉罐速冷装置，其特征在于：杯壁和杯盖的材料为耐温塑料、金属或者合金。

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