CN1110395A

CN1110395A - 热电式饮料速冻机

Info

Publication number: CN1110395A
Application number: CN 95100353
Authority: CN
Inventors: 王敬义; 肖成章; 白祖林; 何笑明; 王宇; 张伟建; 尹盛
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1995-10-18

Abstract

一种热电式饮料速冻机，热电组件在贮水缸缸体上对称均匀排列，贮水缸缸体构成热电组件冷端热交换器，饮料输送管采用双管并绕形式嵌于贮水缸缸壁内，距离最近的两段饮料输送管内饮料流向相反。本发明与常规热电致冷饮料机相比，热交换效率提高 20％以上，开机后等待时间缩短90％。运用本发明可制成供电功率200W—800W、饮料温度2—17℃、制冷总效率70—150％的饮料机，开机后几乎不需等待即可提供冷饮料。

Description

本发明涉及一种半导体热电致冷的设备，用于迅速冷却各种饮料。

传统的饮料冷却设备采用氟里昂压缩机系统，目前正在被淘汰。半导体热电致冷是以电子为工质进行致冷的技术，对环境完全无污染，无噪声，不怕振动和冲击，但制冷总效率较低，长期以来主要应用在效率无关紧要的……容量达数百瓦的产品在国内几乎是空白。现有热电致冷式饮料冷却机，如中国实用新型专利申请94246875.9的热电致冷饮料机，贮冷缸缸体横截面向内呈梳齿形，构成热电组件冷端热交换器翅片，饮料导管嵌于缸体内热交换器翅片之间，浸在贮冷缸内的水里，热电组件先冷却贮冷缸内的水，水再使得饮料导管冷却，在长时间停机重新开机数十分钟才能提供冷却饮料。

本发明的目的是通过改变饮料输送管的位置，从根本上改变热交换工况，提高总致冷效率，缩短开机后等待时间，一旦开机，即能在极短时间内提供冷饮料。

实现本发明目的热电式饮料速冷机，包含饮料输送管、贮水缸、热电组件以及散热器等部分，热电组件冷端与贮水缸缸体紧密联接，热电组件热端与散热器紧密联接，其中贮水缸构成热电组件冷端热交换器，饮料输送管嵌入贮水缸缸壁内。

为进一步提高致冷效率，缩短致冷时间，饮料输送管采用双管并绕形式嵌于贮水缸缸壁内，距离最近的两饮料输送管内饮料流向相反。热电组件在贮水缸缸体上可对称均匀排列。

本发明的热电式饮料速冻机，由于饮料输送管直接埋入冷端热交换器根部，因此可取消常规的冷端热交换器翅片，从而可将贮水缸体积缩至一半，不但降低成本，且使热交换效率提高20%以上。饮料输送管位置的改变使致冷饮料机热交换工况从根本上改变，具有比带内翅片热电式制冷机更高的效率。在一般热电式饮料机中饮料输送管与贮水缸中的水进行热交换，由于水的比热容约为金属铝的5倍，因此热时间常数很大，一般需30分钟才能将水制冷到饮料供应温度，本发明的饮料输送管直接与作为贮水缸缸壁的金属铝进行热交换，铝的比热容为0.21KCal/kg，热时间常数低。由于饮料输送管位于更低温区，在动态过程中更易于获得低温，因此饮料机通电后3分钟即达到饮料供应温度，几乎不必等即可提供冷饮料。由于饮料输送管采用双管并绕的办法，相邻两段并绕管子内的饮料温度之和在不同位置上均接近相等，进一步提高了致冷效率。

图1为饮料速冻机整机布置图。

图2A为饮料速冻机横截面示意图，图2B为饮料速冻机相应横截面上横向温度分布示意图。

图3为饮料输送管在贮水缸缸壁内的分布图。

图4为速冻机开机后，不同时间横向温度分布的变化示意图。

现结合附图说明本发明的实施状况，图1所示的生啤酒速冻机，其中热电组件2可为Bi-Te系带陶瓷板组件，如TECl-12706，热端散热器1与热电组件紧密联结，贮水缸3可采用金属铝制成，亦与热电组件2紧密联结，构成冷端热交换器。离心式风机6为加速散热用，图中各箭头所示为热端空气流线。图2A中表明不锈钢饮料输送管4嵌入贮水缸缸壁，嵌入方式可以采取两块铝板压紧或贮水缸整体浇铸。贮水缸3内贮水5，视容量不同而体积不同，此处可为101。饮料输送管4在贮水缸缸壁内排列如图3所示为双管并绕。饮料进口7联接生啤酒桶及CO₂三通，饮料出口8接到排放龙头，相邻两段并绕管子内的饮料温度之和在不同位置上均接近相等，如图3中

T₁₁+T₂₁≈T₁₂+T₂₂≈T₁₃+T₂₃…。

饮料输送管可排列在贮水缸的相对两壁内，每壁可相列6-10根。

图2B中T₀为环境温度，T_H为贮水缸内水温，X₁为热电组件热端横坐标，A、B、C、D各点是由于冷饮料排出速度不同而改变X₃处的温度，从而出现不同的制冷工况，对应各种工况的温度为T_A-T_D，对应的制冷量为θ_n、θ^′ _n、θ^″ _n、和θ^″ _n：

（1）当饮料温度为T_A时，饮料与环境温度之差为

△T＝T₀-T_A，由图2B可见

△T＞△T₂（＝T_O-T_H），

可获得更低温的饮料。

（2）当饮料温度为T_B时，仍然有

△T₁＞△T₂

由于O点到B点间的温度梯度高，因此还有θ^′ _n＞θ_n

即致冷量增加。

（3）当饮料温度为T_C时，

由于T_C＝T_H，

θ^′ _n＞θ^′ _n＞θ_n

即具有更大的致冷量。

（4）饮料温度为T_D（T_D＞T_H）时，

由于O-D间具有很高的温度梯度，此时制冷量很大，同时有部分热量进入水中，使T_H升高，贮水缸内的水起着贮冷作用。

上述分析表明本发明具有比带内翅片热电式制冷机更高的效率，而在制冷量相同时，则得到更低温的饮料。

图4中，t₁、t₂、…t₉…为开机后的不同时间，t₁<t₂＜…t₉。t₁时开机不足一分钟，此时贮水缸壁仅局部降温，饮料输送管处X₃仍然保持环境温度T₀。在t₂时，X₃处已降低了一定温度，当t₅时，开机时间约为5分钟，X₃处温度已接近正常工作时贮水缸中水温T_H，而水要达到这个温度需要到t₉时，t₉≈30分钟。这表明饮料机开机后只需极短时间即可提供冷饮料。

本实施例的生啤酒速冻机供电容量为300W，增强制冷时可达450W，平均制冷总效率80%，制冷温度-5～17℃连续可调，啤酒温度5～15℃，供酒量50-80升/小时。

Claims

1、一种热电式饮料速冻机，包含饮料输送管、贮水缸、热电组件、以及散热器等部分，热电组件冷端与贮水缸缸体紧密联接，热电组件热端与散热器紧密联接，其特征在于：

(1)贮水缸构成热电组件冷端热交换器，

(2)饮料输送管嵌入贮水缸缸壁内。

2、如权利要求1所述的饮料速冻机，其特征在于所述饮料输送管采用双管并绕形式嵌于贮水缸缸壁内，距离最近的两段饮料输送管内饮料流向相反。

3、如权利要求1或2所述的饮料速冻机，其特征在于所述热电组件在所述贮水缸缸体上对称均匀排列。