CN111595054A - 一种可分离式循环饮用液体制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷设备技术领域，公开了一种可分离式循环饮用液体制冷设备，包括机壳，所述机壳前端设有向内凹陷的盛放腔，所述盛放腔内设有存储容器，所述机壳内部设有泵送装置、半导体制冷芯片、与所述半导体制冷芯片热端固定接触的热端散热器和与所述半导体制冷芯片冷端固定接触的液冷换热单元，所述液冷换热单元、所述存储容器与所述泵送装置通过连接管道连接形成闭环的循环液路，其中所述存储容器可分离地连接在所述循环液路中。该制冷设备不仅能够有效地提高制冷效率，提高制冷能力，而且制冷温度均匀，提升用户体验，并能实现存储容器与机壳的可分离，方便存储容器内饮用液体的取用。

Description

一种可分离式循环饮用液体制冷设备

技术领域

本发明属于制冷设备技术领域，具体地涉及一种可分离式循环饮用液体制冷设备。

背景技术

在现有的供饮设备内，大都采用半导体制冷的方式提供冷水，该制冷方式的工作原理为：半导体制冷芯片在通电后，其两面一面制热(热端)，一面制冷(冷端)，通过半导体制冷芯片的冷端对饮用液体制冷。半导体制冷技术应用相对已经比较广泛和成熟，但是还存在着比较突出的问题，即现有供饮设备常常不能快速制冷，需要用户等待较长时间。

公开号为CN1093456A的中国发明专利申请公开了一种便携式半导体自循环冷饮机，其为了提高制冷效率，使得冷饮经过一个储水箱内部的冷室，其中冷泵的涡轮(即进口和出口)均安装在储水箱的底部，并且冷室的出口也位于储水箱的底部。尽管该发明专利申请的申请日较早，但是做出的技术改进应当说是比较大的，但是经过实际使用证实，这种冷饮机的制冷效率仍然不理想，用户甚至在取用冷饮时，仅取了部分冷饮，其余取出的都是常温或温热的饮用液体，导致口感非常不舒服，难以达到较为良好的用户体验。上述专利还是没能解决这个技术难题。在目前半导体制冷技术中，制冷能力低下、制冷不及时、温度不均匀，已经成为比较突出、长期无法解决的技术难题。

另外，为了使存储容器与制冷器件进行充分的热交换，现有供饮设备的存储容器普遍固定在制冷系统中，需要取水时，需要拿着水杯到供饮设备前放取冷水，特别是有多人需要取水时，需要每个人各自到制冷设备前放水，使用不方便。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可分离式循环饮用液体制冷设备，该制冷设备不仅能够有效地提高制冷效率，提高制冷能力，而且制冷温度均匀，提升用户体验，并能实现存储容器与机壳的可分离，方便存储容器内饮用液体的取用。

为了实现上述目的，本发明提供一种可分离式循环饮用液体制冷设备，包括机壳，所述机壳前端设有向内凹陷的盛放腔，所述盛放腔内设有存储容器，所述机壳内部设有泵送装置、半导体制冷芯片、与所述半导体制冷芯片热端接触的热端散热器和与所述半导体制冷芯片冷端接触的液冷换热单元，所述液冷换热单元、所述存储容器与所述泵送装置通过连接管道连接形成闭环的循环液路，其中所述存储容器可分离地连接在所述循环液路中。

优选地，所述循环液路中形成的饮用液体运动轨迹适于引导饮用液体的热对流运动，且所述饮用液体运动轨迹的局部区域形成局部紊流形成结构。

优选地，所述液冷换热单元包括换热片和壳体；所述换热片的一面设有芯片接触区，另一面设有用作所述局部紊流形成结构的扰流翅片；所述壳体包括相互连通的换热进口、换热出口和换热腔；所述换热片与所述壳体密封固定，且所述扰流翅片位于所述换热腔内。

优选地，所述局部紊流形成结构还包括在所述换热腔内靠近所述换热进口位置设置的进口挡板。

优选地，所述半导体制冷芯片包括第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片，和所述热端散热器包括第一热端散热器和第二热端散热器，所述液冷换热单元的两侧分别与所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的冷端接触，所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的热端分别与对应的第一热端散热器和第二热端散热器接触。

优选地，所述液冷换热单元包括壳体和两个换热片，各所述换热片的一面均设有芯片接触区，另一面均设有用于形成所述局部紊流的扰流翅片；所述壳体为两侧开口的框体结构，两个所述换热片分别固定在所述壳体两侧以封闭所述开口，两个所述换热片和所述壳体之间构成换热腔，且各所述扰流翅片均位于所述换热腔内并相互交叉设置，所述壳体上设有与所述换热腔相互连通的换热进口和换热出口。

优选地，所述存储容器侧壁设有两个开孔，所述存储容器内部固定有进液嘴管和出液嘴管，所述进液嘴管和出液嘴管的顶端分别与对应的所述开孔相连通。

优选地，所述进液嘴管的底端位于所述存储容器的上部，所述出液嘴管的底端位于所述存储容器的底部。

优选地，各所述开孔内均设有橡胶密封圈，所述橡胶密封圈内壁四周设有多个弹性片，各所述弹性片相配合以封闭所述开孔。

优选地，所述连接管道的进液端和出液端均贯穿并固定在所述机壳前端侧壁上，并能活动插接在各所述开孔内，其中，所述进液端与所述出液嘴管相连通，所述出液端与所述进液嘴管相连通。

优选地，所述机壳上还设有进风口和出风口，所述热端散热器为带有风扇的风冷散热器或水冷散热器或热管散热器，所述风扇设在所述出风口处，所述进风口设在所述机壳底部。

本发明的可分离式循环饮用液体制冷设备使得待冷却的饮用液体不断运动且与液冷换热单元接触，同时相对精确地控制饮用液体的运动轨迹，使得饮用液体的运动顺应并强化其热对流运动，并在饮用液体的运动轨迹上人为地形成至少一处局部紊流，增强冷能扩散和饮用液体混合，提高了制冷效率，并使得饮用液体温度均匀，同时存储容器能够从循环液路中分离，使得使用更加方便。经过测试证实，本发明的可分离式循环饮用液体制冷设备通过控制存储容器内不同区域的饮用液体不断运动并与液冷换热单元接触，形成并促进饮用液体的强迫对流换热，有效地提高制冷效率，使得饮用液体的温度迅速降低，饮用液体的强迫对流换热系数达到1000～15000W/(m²·℃)，制冷效率显著提高，制冷迅速，并且存储容器内的饮用液体温度保持均匀，不会再产生底部温度低，顶部温度高的现象，有效地提升了用户的使用体验。

本发明的制冷设备简单实用、成本相对较低，能够普遍适用于饮水机、冷饮机、果汁机等供饮设备。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是本发明一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中存储容器的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中液冷换热单元的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式中密封圈的结构示意图；

图5是本发明另一种具体实施方式的结构示意图；

图6是图5的右视图；

图7是本发明另一种具体实施方式中液冷换热单元的结构示意图。

附图标记说明

1机壳 11进风口

12出风口 2存储容器

21出液嘴管 22进液嘴管

23开孔 3泵送装置

4热端散热器 41风扇

5半导体制冷芯片 6液冷换热单元

61换热片 611芯片接触区

612扰流翅片 62壳体

621换热进口 622换热出口

623换热腔 624进口挡板

7连接管道 71进液端

72出液端 8橡胶密封圈

81弹性片

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明提供一种可分离式循环饮用液体制冷设备，包括机壳1，所述机壳1前端设有向内凹陷的盛放腔，所述盛放腔内设有存储容器2，所述机壳1内部设有泵送装置3、半导体制冷芯片5、与所述半导体制冷芯片5热端接触的热端散热器4和与所述半导体制冷芯片5冷端接触的液冷换热单元6，所述液冷换热单元6、所述存储容器2与所述泵送装置3通过连接管道7连接形成闭环的循环液路，其中所述存储容器2可分离地连接在所述循环液路中。

本发明可分离式循环饮用液体制冷设备工作时，将存储容器2放置在盛放腔内，使得存储容器2与液冷换热单元6和泵送装置3通过连接管道7连接形成闭环的循环液路，然后通过泵送装置3使存储容器2内的饮用液体流过液冷换热单元6，液冷换热单元6将饮用液体的热量交换给半导体制冷芯片5的冷端，半导体制冷芯片5的冷端吸收饮用液体的热量，并通过与所述半导体制冷芯片5热端接触的热端散热器4将吸收的热量释放出去，通过液冷换热单元6、存储容器2与泵送装置3连接形成的闭环的循环液路，能够将冷却后的饮用液体及时输送到存储容器2，以及能够不断的将饮用液体输送到液冷换热单元6进行热交换，从而实现循环制冷，提高换热效率，使得存储容器2内的饮用液体快速冷却，并能促进存储容器2内饮用液体的流动，提高饮用液体温度的均匀性。其中存储容器2设在机壳1外部的盛放腔内，并可分离地连接在循环液路系统中，使得在需要时可以将存储容器2从盛放腔内取出，方便饮用液体的取用。

作为一种精准控制饮用液体运动轨迹的优选具体实施方式，本发明的循环液路中形成的饮用液体运动轨迹适于引导饮用液体的热对流运动，且所述饮用液体运动轨迹的局部区域形成局部紊流形成结构。

在一个实施方式中，如图3所示，所述液冷换热单元6包括换热片61和壳体62；所述换热片61的一面设有芯片接触区611，用于贴合固定半导体制冷芯片5的冷端，另一面设有用作所述局部紊流形成结构的扰流翅片612；所述壳体62包括相互连通的换热进口621、换热出口622和换热腔623；所述换热片61与所述壳体62密封固定，且所述扰流翅片612位于所述换热腔623内。

其中，所述液冷换热单元6位于所述盛放腔后侧，所述液冷换热单元6进行热交换时，存储容器2内的饮用液体从液冷换热单元6的换热进口621进入换热腔623内，并沿扰流翅片612向换热出口622方向流动，饮用液体与换热片61接触进行换热，换热冷却后的饮用液体通过换热出口622进入存储容器2内。

其中，所述扰流翅片612为多个均匀排列的板状扰流翅片，也可以为方形柱状扰流翅片或圆柱状扰流翅片或者是不同形状的扰流翅片组合而成的复合扰流翅片，从而能够在饮用液体流动时形成局部的紊流，使得换热片61与饮用液体形成充分的热交换，进一步增加换热效果，提高换热效率。

本实施方式中，所述局部紊流形成结构还包括在所述换热腔623内靠近所述换热进口621位置设置的进口挡板624。

由此，通过设置进口挡板624使得饮用液体流动时形成局部紊流，能够提高换热效率，同时能够使得饮用液体从各个方向流过换热片61的表面，避免饮用液体只沿换热进口621方向流入换热腔623内，而导致换热腔623内中间部位饮用液体流速快，边缘部位饮用液体流速慢，引起换热片61与饮用液体的换热不均衡，降低换热效率。

在另一个实施方式中，如图5和图6所示，所述半导体制冷芯片5和所述热端散热器4均为两个，所述半导体制冷芯片5包括第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片，和所述热端散热器4包括第一热端散热器和第二热端散热器，所述液冷换热单元6的两侧分别与所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的冷端接触，所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的热端分别与对应的第一热端散热器和第二热端散热器接触。

其中，如图7所示，所述液冷换热单元6包括壳体62和两个换热片61，各所述换热片61的一面均设有芯片接触区611，另一面均设有用于形成所述局部紊流的扰流翅片612；所述壳体62为两侧开口的框体结构，两个所述换热片61分别固定在所述壳体62两侧以封闭所述开口，两个所述换热片61和所述壳体62之间构成换热腔623，且各所述扰流翅片612均位于所述换热腔623内并相互交叉设置，所述壳体62上设有与所述换热腔623相互连通的换热进口621和换热出口622。

由此，所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的冷端分别与对应的所述换热片61的芯片接触区611接触，当存储容器2内的饮用液体流过液冷换热单元6时，能够在饮用液体的两侧同时进行热交换，可以使得换热效率更高、制冷速度更快；另外，两个所述换热片61分别固定在所述壳体62两侧，两个所述换热片61上的扰流翅片612相互交叉在一起，使得液冷换热单元6的厚度与单芯片时液冷换热单元6的厚度一致，从而缩小了双芯片制冷设备的体积，并且相对于单芯片来说，液冷换热单元6单位面积上的饮用液体流动面积减小，速度增大，从而增强了饮用液体的对流换热系数，提高换热量，提高制冷量。

本实施方式中，如图2所示，所述存储容器2侧壁设有两个开孔23，所述存储容器2内部固定有进液嘴管22和出液嘴管21，所述进液嘴管22和出液嘴管21的顶端分别与对应的所述开孔23相连通。

其中，两个开孔23并排开设在存储容器2的液面以上，从而避免存储容器2内的饮用液体流出。

本实施方式中，所述连接管道7的进液端71和出液端72均贯穿并固定在所述机壳1前端侧壁上，并能活动插接在各所述开孔23内，其中，所述进液端71通过与其对应的开孔23与所述出液嘴管21相连通，所述出液端72通过与其对应的开孔23与所述进液嘴管22相连通。

由此，通过将连接管道7的进液端71与所述出液嘴管21相连通，所述连接管道7的出液端72与所述进液嘴管22相连通，从而将所述存储容器2连接为循环液路的一部分，其中，所述存储容器2的进液嘴管22通过连接管道7与所述液冷换热单元6的换热出口622连接，所述存储容器2的出液嘴管21通过连接管道7与所述液冷换热单元6的换热进口621连接。

另外，所述连接管道7的进液端71和出液端72能活动插接在各所述开孔23内，从而在需要时可以很方便地将存储容器2从循环液路中取出，也可以很方便地将存储容器2重新连接到循环液路中。

本实施方式中，各所述开孔23内均设有橡胶密封圈8，如图4所示，所述橡胶密封圈8内壁四周设有多个弹性片81，各所述弹性片81相配合以封闭所述开孔23。

由此，在连接管道7的进液端71和出液端72未插入开孔23内时，所述橡胶密封圈8通过弹性片81将所述开孔23封闭住，从而避免外界杂质通过开孔23进入存储容器2，也能避免存储容器2倾斜时里面的饮用液体从开孔23内流出。当连接管道7的进液端71和出液端72插入开孔23时，连接管道7的进液端71和出液端72能够将各个弹性片81顶开，从而插入到开孔23内，且各弹性片81能够将连接管道7的进液端71和出液端72卡紧在开孔23内，使得连接管道7的进液端71和出液端72与开孔23连接稳固，保证饮用液体的顺利流通，同时也能密封住连接管道7的进液端71和出液端72与开孔23之间的间隙。

本实施方式中，所述进液嘴管22的底端位于所述存储容器2的上部，所述出液嘴管21的底端位于所述存储容器2的底部。

一般存储容器2内的饮用液体自然热对流运动的结果是上部温度高、下部温度低，本实施方式的这种布置结构使得已经被冷却的饮用液体通过连接管道7的出液端72进入进液嘴管22，从而不断被输入到存储容器2内的上部，同时存储容器2内的饮用液体通过出液嘴管21进入连接管道7的进液端71，以及通过连接管道7的进液端71进入液冷换热单元6，从而从存储容器2的下部不断抽出饮用液体进行冷却，如此循环，使得存储容器2内的上部不断填入最新被冷却的饮用液体，下部不断被抽出之前被冷却的饮用液体，人为地形成了一种与自然热对流不同的强迫对流运动，使得存储容器2内的水流动范围更大，同时由于进液嘴管22与存储容器2内的液面之间形成高度差，使得输入的饮用液体冲击液面，形成一处局部紊流，从而使得水温也更加均匀。

本实施方式中，所述存储容器2外周设有隔热层，通过设置隔热层，能够减少外部热量进入存储容器2。所述隔热层的材料为挤塑聚苯乙烯泡沫塑料。

本实施方式中，所述泵送装置3设在所述液冷换热单元6和所述存储容器2之间的连接管道7上，或者安装在所述液冷换热单元6内部与其集成为一体。

所述泵送装置3设在所述液冷换热单元6内部，能够提高制冷设备的集成化和模块化，使得制冷设备结构更加紧凑，利于制冷设备的小型化。所述泵送装置3为水泵。

本实施方式中，所述机壳1上还设有进风口11和出风口12，所述热端散热器4为带有风扇41的风冷散热器或水冷散热器或热管散热器，所述风扇41设在所述出风口12处，所述进风口11设在所述机壳1底部。

通过风扇41运行将热端散热器4释放出的热量从出风口12排出，机壳1外的气流从进风口11进入机壳1内部源源不断的补充由出风口12排出的气体，从而在出风口12和进风口11之间形成了一个散热风道，可以起到良好的散热效果。

综上，本发明的可分离式循环饮用液体制冷设备使得待冷却的饮用液体不断运动且与液冷换热单元6接触，同时相对精确地控制饮用液体的运动轨迹，使得饮用液体的运动顺应并强化其热对流运动，并在饮用液体的运动轨迹上人为地形成至少一处局部紊流，增强冷能扩散和饮用液体混合，提高了制冷效率，并使得饮用液体温度均匀；同时存储容器2能够从循环液路中分离，使得使用更加方便。经过测试证实，本发明的可分离式循环饮用液体制冷设备通过控制存储容器2内不同区域的饮用液体不断运动并与液冷换热单元6接触，形成并促进饮用液体的强迫对流换热，有效地提高制冷效率，使得饮用液体的温度迅速降低，饮用液体的强迫对流换热系数达到1000～15000W/(m²·℃)，制冷效率显著提高，制冷迅速，并且存储容器2内的饮用液体温度保持均匀，不会再产生底部温度低，顶部温度高的现象，有效地提升了用户的使用体验。

本发明的制冷设备简单实用、成本相对较低，能够普遍适用于饮水机、冷饮机、果汁机等供饮设备。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，包括机壳(1)，所述机壳(1)前端设有向内凹陷的盛放腔，所述盛放腔内设有存储容器(2)，所述机壳(1)内部设有泵送装置(3)、半导体制冷芯片(5)、与所述半导体制冷芯片(5)热端接触的热端散热器(4)和与所述半导体制冷芯片(5)冷端接触的液冷换热单元(6)，所述液冷换热单元(6)、所述存储容器(2)与所述泵送装置(3)通过连接管道(7)连接形成闭环的循环液路，其中所述存储容器(2)可分离地连接在所述循环液路中。

2.根据权利要求1所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述循环液路中形成的饮用液体运动轨迹适于引导饮用液体的热对流运动，且所述饮用液体运动轨迹的局部区域形成局部紊流形成结构。

3.根据权利要求2所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述液冷换热单元(6)包括换热片(61)和壳体(62)；所述换热片(61)的一面设有芯片接触区(611)，另一面设有用作所述局部紊流形成结构的扰流翅片(612)；所述壳体(62)包括相互连通的换热进口(621)、换热出口(622)和换热腔(623)；所述换热片(61)与所述壳体(62)密封固定，且所述扰流翅片(612)位于所述换热腔(623)内。

4.根据权利要求3所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述局部紊流形成结构还包括在所述换热腔(623)内靠近所述换热进口(621)位置设置的进口挡板(624)。

5.根据权利要求2所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述半导体制冷芯片(5)包括第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片，和所述热端散热器(4)包括第一热端散热器和第二热端散热器，所述液冷换热单元(6)的两侧分别与所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的冷端接触，所述第一半导体制冷芯片和第二半导体制冷芯片的热端分别与对应的第一热端散热器和第二热端散热器接触。

6.根据权利要求5所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述液冷换热单元(6)包括壳体(62)和两个换热片(61)，各所述换热片(61)的一面均设有芯片接触区(611)，另一面均设有用于形成所述局部紊流的扰流翅片(612)；所述壳体(62)为两侧开口的框体结构，两个所述换热片(61)分别固定在所述壳体(62)两侧以封闭所述开口，两个所述换热片(61)和所述壳体(62)之间构成换热腔(623)，且各所述扰流翅片(612)均位于所述换热腔(623)内并相互交叉设置，所述壳体(62)上设有与所述换热腔(623)相互连通的换热进口(621)和换热出口(622)。

7.根据权利要求2所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述存储容器(2)侧壁设有两个开孔(23)，所述存储容器(2)内部固定有进液嘴管(22)和出液嘴管(21)，所述进液嘴管(22)和出液嘴管(21)的顶端分别与对应的所述开孔(23)相连通。

8.根据权利要求7所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述进液嘴管(22)的底端位于所述存储容器(2)的上部，所述出液嘴管(21)的底端位于所述存储容器(2)的底部。

9.根据权利要求7所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，各所述开孔(23)内均设有橡胶密封圈(8)，所述橡胶密封圈(8)内壁四周设有多个弹性片(81)，各所述弹性片(81)相配合以封闭所述开孔(23)。

10.根据权利要求7所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述连接管道(7)的进液端(71)和出液端(72)均贯穿并固定在所述机壳(1)前端侧壁上，并能活动插接在各所述开孔(23)内，其中，所述进液端(71)与所述出液嘴管(21)相连通，所述出液端(72)与所述进液嘴管(22)相连通。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的可分离式循环饮用液体制冷设备，其特征在于，所述机壳(1)上还设有进风口(11)和出风口(12)，所述热端散热器(4)为带有风扇(41)的风冷散热器或水冷散热器或热管散热器，所述风扇(41)设在所述出风口(12)处，所述进风口(11)设在所述机壳(1)底部。

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