CN111595097A - 调温式半导体饮用液体制冷系统和制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调温式半导体饮用液体制冷系统和制冷设备,所述制冷系统包括半导体制冷芯片、热端散热器、液冷换热单元、泵送装置、存储容器、温度传感器和温度控制模块;所述液冷换热单元、存储容器和泵送装置液路连接为闭环的循环液路系统,所述温度传感器设置于所述存储容器中或者该存储容器的出液液路上;所述温度控制模块与所述温度传感器、热端散热器和半导体制冷芯片电连接,其中,所述半导体制冷芯片的热端与所述热端散热器接触,且冷端与所述液冷换热单元接触;所述液冷换热单元包括换热器进口和换热腔,所述换热器进口与所述换热腔的通流截面积比为1:10‑150。该系统换热充分,制冷效率高,控温准确,该设备体积小,水温可调节,使用方便。

Description

调温式半导体饮用液体制冷系统和制冷设备
技术领域
本发明涉及制冷技术领域,具体地涉及一种调温式半导体饮用液体制冷系统。此外,本发明还涉及一种制冷设备。
背景技术
制冷是指将物体温度降低到或维持在自然环境温度以下的过程,目前常用的制冷方法有以电能驱动压缩机,利用氨、氟等制冷剂实现制冷循环的压缩式制冷机制冷和以N型半导体材料和P型半导体材料的珀尔帖效应实现制冷过程的半导体制冷芯片制冷。压缩式制冷机的优点是功率大,制冷效率高。缺点是结构复杂,占用体积大,存在运动部件,容易损坏,噪音大。半导体制冷芯片的优点是无运动部件,稳定性高,结构简单,体积小,无噪音。缺点是单件功率较小,制冷效率受半导体制冷芯片冷热两端的温差影响。
现有的半导体制冷设备多采用半导体制冷芯片的冷面与金属存储容器相接触的方法实现水的降温,也有以与半导体制冷芯片的冷面相接触的换热片浸泡在水中的方法实现水的制冷,但是这种方法主要依靠水的自然对流来实现热量在存储容器中的传导,存储容器中不同部位的水的温差较大,无法实现对水温的精确检测和控制。1993年3月公开的一种便携式半导体自循环冷饮机,其利用半导体制冷器冷面散热器伸入冷室与冷室中的水进行热交换,再通过冷泵实现储水箱与冷室之间和储水箱内部的水循环。但其冷室容量较大,冷室与储水箱之间的通道小,通道与冷室的通流截面积比过小,能够通过通道进入储水箱的低温水过少,导致冷室与储水箱之间换热不充分,冷室内部以及冷室与储水箱之间的温差较大,影响制冷效率。
长期以来,半导体制冷器件换热不充分、制冷效率差的问题并没有得到解决,直接影响了半导体制冷技术的应用。而换热通道与冷室之间的通流截面积比对换热效果的影响也一直没有受到重视。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的半导体制冷设备的冷端换热不充分、存储容器温差大、控温不准确的问题,提供一种调温式半导体饮用液体制冷系统,该系统具有半导体制冷芯片冷端换热效果好,存储容器内饮用液体温度均匀,控温准确的优点。
为了实现上述目的,本发明提供一种调温式半导体饮用液体制冷系统,包括半导体制冷芯片、热端散热器、液冷换热单元、泵送装置、存储容器、温度传感器和温度控制模块;所述液冷换热单元、所述存储容器和所述泵送装置液路连接为闭环的循环液路系统,所述温度传感器设置于所述存储容器中或者设置在该存储容器直接连接的出液液路上;所述温度控制模块与所述温度传感器、所述热端散热器和所述半导体制冷芯片电连接,其中,所述半导体制冷芯片的热端与所述热端散热器接触,且冷端与所述液冷换热单元接触;所述液冷换热单元包括换热器进口和换热腔,所述换热器进口与所述换热腔的通流截面积比为1:10-150。
优选地,所述换热器进口与所述换热腔的通流截面积比为1:30-50。该优选比例的通流截面积比,液流的均匀性和液体的换热时间俱佳,换热效果更好。
优选地,所述循环液路系统形成的饮用液体运动轨迹能够引导饮用液体的热对流运动,且所述饮用液体能够在所述运动轨迹的局部区域形成局部紊流。在该优选方案中,饮用液体的热对流运动和换热部位的局部紊流有助于饮用液体的热交换,能够提高饮用液体内的换热效果,以及所述液冷换热单元的换热效果。
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,另一面设有用于形成所述局部紊流的扰流翅片;所述壳体包括相互连通的所述换热器进口、换热器出口和所述换热腔;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。在该优选方案中,通过将换热片的扰流翅片密封于换热腔内的结构使得扰流翅片完全浸泡于循环液体中,流动的饮用液体与扰流翅片进行热交换;循环液流受扰流翅片的阻挡造成的局部紊流,更加快了扰流翅片与饮用液体之间的热交换。
进一步优选地,所述换热腔内靠近所述换热器进口位置设有用于形成所述局部紊流的进口挡板。该优选方案的优点在于,进口挡板的设置还可以使换热腔内的液流更均匀,避免出现中间流量大,边缘流量小的现象,增加换热效果。
优选地,所述存储容器包括箱体、用于将饮用液体输入到该存储容器上部区域的存储容器进口、用于从该存储容器下部区域抽取饮用液体的存储容器出口和供饮口;所述温度传感器设置在所述存储容器中所述供饮口区域。该优选方案的技术效果是,经冷却的饮用液体在存储容器进口和存储容器出口之间的循环使得存储容器内的温度更均匀,温度传感器设置在所述供饮口区域使得温度传感器所测得的温度更接近于供饮温度。
优选地,所述温度控制模块包括操作界面、控制单元和制冷电源单元;所述操作界面能够显示所述温度传感器检测到的饮用液体温度并能够输入设定温度;所述控制单元能够接收通过所述操作界面输入的信息和所述温度传感器检测的信息,并控制所述操作界面、所述热端散热器、所述泵送装置和所述制冷电源单元的工作,所述制冷电源单元能够生成所述半导体制冷芯片的工作电源。在该具体优选实施形式中,在控制单元的控制下,相应的制冷、控制器件能够协调地工作,以方便地将饮用液体控制到需要的温度。
进一步优选地,所述制冷电源单元能够以第一供电模式和第二供电模式对所述半导体制冷芯片供电;所述第二供电模式的供电电压低于所述第一供电模式。这样,在制冷电源单元的不同供电模式下,半导体制冷芯片的制冷功率不同,能够适应不同情况下的制冷需求。
优选地,所述控制单元能够在所述温度传感器检测到的温度达到所述设定温度时将所述制冷电源单元切换到所述第二供电模式,并在所述温度传感器检测到的温度高于所述设定温度设定值时,将所述制冷电源单元切换到所述第一供电模式。在该优选技术方案中,在温度传感器检测到的温度达到设定温度时将制冷电源单元切换到第二供电模式,以一个较低的电压为半导体制冷芯片供电,以在饮用液体达到设定温度时,提供低功率的制冷来防止饮用液体温度的快速上升,能够使得饮用液体的温度稳定性更好,减少系统的启停频率。
优选地,所述热端散热器包括电控驱动元件,所述控制单元能够在所述制冷电源单元切换到所述第二供电模式时切断所述热端散热器的供电。在该优选技术方案中,热端散热器的电控驱动元件能够增加该热端散热器的散热性能。当热端散热器为风冷散热器时,电控驱动元件是指风冷散热器的散热风扇;当热端散热器为水冷散热器时,电控驱动元件是指水冷散热器的循环水泵或者水冷散热器的循环水泵和散热片上的散热风扇;当热端散热器为热管散热器时,电控驱动元件是指热管散热器的散热片上的散热风扇。在制冷电源单元切换到第二供电模式时,半导体制冷芯片在低电压模式下工作,半导体制冷芯片的热端发热量也比较小,在电控驱动单元停止工作的情况下,热端散热器也能够满足半导体制冷芯片的散热需要,而此时系统的能量消耗更小。
此外,本发明还提供一种制冷设备,其中,该制冷设备包括上述技术方案中的任一项所述的调温式半导体饮用液体制冷系统。
通过上述技术方案,本发明的调温式半导体饮用液体制冷系统中,闭环的循环液路系统使得存储容器中饮用液体温度均匀,温度传感器和温度控制模块对饮用液体温度的检测和控制更加准确。液冷换热单元的换热器进口与换热腔的通流截面积比例的合理设置使得半导体制冷芯片的冷端换热效率更高,有效地提高了半导体制冷芯片的制冷效率。
进一步地,在优选技术方案中,循环液路系统中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,有效地提升了用户的使用体验。另外,制冷电源单元不同供电电压的两种供电模式为半导体制冷芯片提供了两种不同功率的工作模式,使得本发明的制冷系统能在不同的情况下采用不同的制冷功率,饮用液体的温度更加稳定。不同的制冷功率下热端散热器采用不同的工作模式,更加节约制冷系统的能耗。本发明的制冷设备简单实用、制冷效率高、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。
有关本发明的其他优点和技术效果,将在下文的具体实施方式中进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明调温式半导体饮用液体制冷系统一个实施例的结构示意图;
图2是本发明中液冷换热单元一种具体实施方式结构示意图。
附图标记说明
1 半导体制冷芯片 2 热端散热器
3 液冷换热单元 31 换热片
311 芯片接触区 312 扰流翅片
32 壳体 321 换热器进口
322 换热器出口 323 换热腔
324 进口挡板 4 泵送装置
5 存储容器 51 箱体
52 存储容器进口 53 存储容器出口
54 供饮口 6 温度传感器
7 温度控制模块 71 操作界面
72 控制单元 73 制冷电源单元
具体实施方式
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系。
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,本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
如图1所示,本发明的调温式半导体饮用液体制冷系统的一个实施例包括半导体制冷芯片1、热端散热器2、液冷换热单元3、泵送装置4、存储容器5、温度传感器6和温度控制模块7。液冷换热单元3、存储容器5和泵送装置4液路连接为闭环的循环液路系统,以更好地将液冷换热单元3产生的冷的饮用液体及时输送到存储容器5,并促进存储容器5中的饮用液体的流动,提高饮用液体温度的均匀性。
泵送装置4可使用离心泵、回转泵或者旋涡泵,用于驱动饮用液体在循环液路系统中的循环流动。温度传感器6设置于存储容器5中以直接检测存储容器5中的饮用液体温度,或者设置在与存储容器5直接连接的循环液路系统的出液液路上,检测刚从存储容器5中循环出来的饮用液体温度。温度传感器6可以选用NTC传感器、RTD传感器或者热电偶。温度控制模块7与温度传感器6、热端散热器2和半导体制冷芯片1电连接,以根据温度传感器6检测的温度信号控制热端散热器2和半导体制冷芯片1的工作状态,保证存储容器5中的饮用液体温度保持在设定的水平。半导体制冷芯片1的热端与热端散热器2接触,用于将半导体制冷芯片1的热端产生的热量快速散发出去,以降低半导体制冷芯片1的热端的温度,使半导体制冷芯片1的冷端能够产生更低的温度。
在具体的实施例中,热端散热器2使用带散热风扇的风冷散热器,在风冷散热器与半导体制冷芯片1的热端的接触面上涂有导热硅脂,以降低风冷散热器与半导体制冷芯片1的热端的热阻。半导体制冷芯片1的冷端与液冷换热单元3接触,以便与液冷换热单元3进行热交换,将半导体制冷芯片1的冷端产生的冷能及时带走,可以提高半导体制冷芯片1的制冷效率;在具体的实施例中,半导体制冷芯片1的冷端与液冷换热单元3接触面上涂有导热硅脂,以降低两者之间的热阻,提高热交换能力。液冷换热单元3包括换热器进口321和换热腔323,换热器进口321与换热腔323的通流截面积比为1:10-150。换热器进口321与换热腔323的通流截面积比过大时,饮用液体通过换热腔323的速度过快,致使饮用液体在换热腔323内的停留时间过短、换热不充分,降低了换热效率。而当换热器进口321与换热腔323的通流截面积比过小时,会导致换热腔323内的液流不均匀,使得换热腔323内经过充分换热的低温饮用液体难以有效地回流到存储容器5中,液冷换热单元3的换热效率同样不高。发明人经过多次计算和试验,得到了1:10-150的较佳的换热器进口321与换热腔323的通流截面积比。
在本发明的一些实施例中,换热器进口321与换热腔323的通流截面积比为1:30-50。发明人在试验中发现,1:30-50的换热器进口321与换热腔323的通流截面积比的液冷换热单元3换热效率更高,从液冷换热单元3中回流的饮用液体的温度更低。
在本发明的一些实施例中,循环液路系统形成的饮用液体运动轨迹能够引导饮用液体的热对流运动,并且饮用液体能够在运动轨迹的局部区域形成局部紊流。作为一种精准控制饮用液体运动轨迹的优选实施例,本发明的循环液路系统形成的饮用液体运动轨迹能够引导饮用液体的热对流运动,且能够在所述运动轨迹的局部区域形成局部紊流。热对流运动有利于饮用液体的热交换,局部紊流的形成加快了饮用液体的流动,增加了饮用液体与换热器件之间的接触,有效地提高热交换的效果。
在本发明的一些实施例中,如图2所示,液冷换热单元3包括换热片31和壳体32。换热片31的一面设有芯片接触区311,芯片接触区311为便于与半导体制冷芯片1接触的凸出的平面,表面加工得很光滑,可以更好地与半导体制冷芯片1的冷端紧密接触,增加热交换效果;换热片31的另一面设有扰流翅片312。壳体32包括换热器进口321、换热器出口322和换热腔323;换热器进口321和换热器出口322设置在换热腔323的两端,饮用液体从换热器进口321流入,进入换热腔323,流经换热腔323从换热器出口322流出。换热片31与壳体32密封固定,防止换热循环饮用液体的渗漏;扰流翅片312位于换热腔323内,使得扰流翅片312整体浸泡在饮用液体中,在饮用液体流经换热腔323时,饮用液体在扰流翅片312的间隙中流动,在扰流翅片312的阻挡下,饮用液体中形成了局部的紊流,增强了饮用液体与扰流翅片312的冲刷作用,二者之间的换热效果更好。
在本发明的一些实施例中,换热腔323内靠近换热器进口321位置设有进口挡板324。在进口挡板324的作用下,饮用液体漫过进口挡板324进入换热腔323内,使得换热腔内的液流更加均匀,避免了饮用液体从换热器进口321直接冲入换热腔323内,导致换热腔323内出现中间部位液流速度快,边缘部位液流速度慢的现象,造成导致扰流翅片312与饮用液体的换热不均衡,降低液冷换热单元3的换热效率。同时,液流在进口挡板324的阻挡下快速转向,在换热腔323内形成了局部紊流,进一步提高了饮用液体与扰流翅片312之间的热交换效果。
在本发明的一些实施例中,存储容器5包括箱体51、存储容器进口52、存储容器出口53和供饮口54。存储容器进口52设置在箱体51的上部,存储容器出口53设置在箱体51的侧下部。经过半导体制冷芯片1降温的温度较低的饮用液体从箱体51的上部的存储容器进口52流入,从箱体51侧下部的存储容器出口53流出。一般存储容器5内的饮用液体自然热对流运动的结果的上部温度高、下部温度低,本实施例的结构使得已经被冷却的饮用液体不断被输入到存储容器5内的上部,同时从存储容器5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5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,使得箱体51内的饮用液体流动范围更大,同时由于存储容器进口52与存储容器5内的液面形成的之间的高度差,输入的饮用液体冲击液面,形成一处局部紊流,促进了箱体51内的饮用液体的热交换,使得饮用液体的温度更加均匀。供饮口54设置在存储容器5的下部,用于取用饮用液体。温度传感器6设置在存储容器5中供饮口54的附近区域,使得温度传感器6测得的饮用液体温度与从存储容器5所取得的饮用液体的温度一致性更好。而在另外一些实施例中,温度传感器6设置在存储容器出口53与换热器进口321之间的连接液路中,温度传感器6测得的温度也与箱体51内的饮用液体温度具有较高的一致性。
在本发明的一些实施例中,温度控制模块7包括操作界面71、控制单元72和制冷电源单元73;操作界面71能够用来显示温度传感器6检测到的饮用液体温度,以及一些系统的工作状态信息;通过操作界面71还能够输入饮用液体的设定温度值以及其他一些控制信息,以对系统的工作状态进行干预。控制单元72能够接收通过操作界面71输入的信息和温度传感器6检测的信息,并根据这些信息控制操作界面71、热端散热器2、泵送装置4和制冷电源单元73的工作状态。制冷电源单元73能够生成半导体制冷芯片1工作所需的电源。
在本发明的一些实施例中,制冷电源单元73能够以第一供电模式和第二供电模式对半导体制冷芯片1供电;在第一供电模式下,制冷电源单元73能够为半导体制冷芯片提供12V的工作电压;在第二供电模式下,制冷电源单元73能够为半导体制冷芯片1提供5V的工作电压。
在本发明的一些实施例中,控制单元72能够在温度传感器6检测到的温度达到设定温度时将制冷电源单元73切换到第二供电模式,此时,制冷电源单元73提供5V的供电电压,半导体制冷芯片1在5V的电压下工作,提供较低的制冷量以维持饮用液体的低温状态。在所述温度传感器6检测到的温度高于设定温度1℃时,将制冷电源单元73切换到第一供电模式,此时,制冷电源单元73提供12V的供电电压,半导体制冷芯片1在12V的工作电压下,提供较高的制冷量以将饮用液体的温度快速降低到设定温度。
在本发明的一些实施例中,热端散热器2带有电控驱动元件。在一个具体的实施例中,热端散热器2使用带有风冷散热风扇的风冷散热器,此时的电控驱动元件为风冷散热风扇;在另一个具体的实施例中,热端散热器2使用带有循环水泵和水冷散热风扇的水冷散热器,此时的电控驱动元件为循环水泵和水冷散热风扇;而在另一个具体的实施例中,热端散热器2使用带有热管散热风扇的热管散热器,此时的电控驱动元件为热管散热风扇。控制单元72能够在制冷电源单元73切换到第二供电模式时切断热端散热器2的电控驱动元件的供电。在制冷电源单元73以第二供电模式供电时,半导体制冷芯片1工作在5V的低电压状态,半导体制冷芯片1的热端产热量也较低,在电控驱动单元不工作的情况下,热端散热器2也足以将半导体制冷芯片1热端产生的热量散发出去,而切断热端散热器2电控驱动元件的供电,能够减少系统不必要的电力消耗,节约工作能耗
本发明的调温式半导体饮用液体制冷系统,可以用于多种饮料、饮品的制冷,能够提高饮用口感,带来更佳的感官体验。
此外,本发明还提供一种制冷设备,该制冷设备具有上述调温式半导体饮用液体制冷系统,其也具有上述优点。
综上,本发明的调温式半导体饮用液体制冷系统,由于设置有温度传感器和温度控制模块,能够对饮用液体的制冷温度进行设定。液冷换热单元的换热器进口与换热腔的优化的通流截面积比有效地提高了液冷换热单元的热交换效率,同时形成闭环的循环液路系统使得饮用液体的换热效果更好,提高了系统的制冷效率。而且由于循环液路系统中的饮用液体在泵送装置的驱动下强制流动,存储容器中饮用液体温度更加均匀,使得系统的测温、控温更加准确。
在本发明的优选方式中,饮用液体在循环液路系统中不断运动,在液冷换热单元中与扰流翅片充分接触、冲刷,同时相对精确地控制饮用液体在循环液路系统中的运动轨迹,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。经过测试证实,本发明的调温式循环饮用液体制冷系统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12000~15000W/(m2·℃),制冷效率显著提高,在使用一块TEC1-16106EX半导体制冷芯片制冷时能在35℃的环境下将饮用液体的温度降到10℃以下,供饮量达到1l/h。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。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体的实施例”意指结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中,其示意性表述不必须针对的是相同的实施例。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。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,包括各个具体技术特征以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。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,包括半导体制冷芯片(1)、热端散热器(2)、液冷换热单元(3)、泵送装置(4)、存储容器(5)、温度传感器(6)和温度控制模块(7);所述液冷换热单元(3)、所述存储容器(5)和所述泵送装置(4)液路连接为闭环的循环液路系统,所述温度传感器(6)设置于所述存储容器(5)中或者设置在该存储容器(5)直接连接的出液液路上;所述温度控制模块(7)与所述温度传感器(6)、所述热端散热器(2)和所述半导体制冷芯片(1)电连接,其中,
所述半导体制冷芯片(1)的热端与所述热端散热器(2)接触,且冷端与所述液冷换热单元(3)接触;所述液冷换热单元(3)包括换热器进口(321)和换热腔(323),所述换热器进口(321)与所述换热腔(323)的通流截面积比为1:10-150。
2.根据权利要求1所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述换热器进口(321)与所述换热腔(323)的通流截面积比为1:30-50。
3.根据权利要求1所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述循环液路系统形成的饮用液体运动轨迹能够引导饮用液体的热对流运动,且所述饮用液体能够在所述运动轨迹的局部区域形成局部紊流。
4.根据权利要求3所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述液冷换热单元(3)包括换热片(31)和壳体(32);所述换热片(31)的一面设有芯片接触区(311),另一面设有用于形成所述局部紊流的扰流翅片(312);所述壳体(32)包括相互连通的所述换热器进口(321)、换热器出口(322)和所述换热腔(323);所述换热片(31)与所述壳体(32)密封固定,且所述扰流翅片(312)位于所述换热腔(323)内。
5.根据权利要求3所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述换热腔(323)内靠近所述换热器进口(321)位置设有用于形成所述局部紊流的进口挡板(324)。
6.根据权利要求3所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述存储容器(5)包括箱体(51)、用于将饮用液体输入到该存储容器上部区域的存储容器进口(52)、用于从该存储容器下部区域抽取饮用液体的存储容器出口(53)和供饮口(54);所述温度传感器(6)设置在所述存储容器(5)中所述供饮口(65)区域。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述温度控制模块(7)包括操作界面(71)、控制单元(72)和制冷电源单元(73);所述操作界面(71)能够显示所述温度传感器(6)检测到的饮用液体温度并能够输入设定温度;所述控制单元(72)能够接收通过所述操作界面(71)输入的信息和所述温度传感器(6)检测的信息,并控制所述操作界面(71)、所述热端散热器(2)、所述泵送装置(4)和所述制冷电源单元(73)的工作,所述制冷电源单元(73)能够生成所述半导体制冷芯片(1)的工作电源。
8.根据权利要求7所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述制冷电源单元(73)能够以第一供电模式和第二供电模式对所述半导体制冷芯片(1)供电;所述第二供电模式的供电电压低于所述第一供电模式。
9.根据权利要求8所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述控制单元(72)能够在所述温度传感器(6)检测到的温度达到所述设定温度时将所述制冷电源单元(73)切换到所述第二供电模式,并在所述温度传感器(6)检测到的温度高于所述设定温度设定值时,将所述制冷电源单元(73)切换到所述第一供电模式。
10.根据权利要求9所述的调温式半导体饮用液体制冷系统,其特征在于,所述热端散热器(2)包括电控驱动元件,所述控制单元(72)能够在所述制冷电源单元(73)切换到所述第二供电模式时切断所述热端散热器(2)的供电。
11.一种制冷设备,其特征在于,该制冷设备包括根据权利要求1至10中任一项所述的调温式半导体饮用液体制冷系统。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114698338A (zh) * 2022-03-23 2022-07-01 西北大学 一种空间环境被动自循环相变散热系统及其工作方法
CN114725737A (zh) * 2022-04-01 2022-07-08 杭州海康威视数字技术股份有限公司 连接器系统及其控制方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2479450Y (zh) * 2001-02-19 2002-02-27 卢振涛 饮水机制冷水箱的散热装置
CN201293520Y (zh) * 2008-10-22 2009-08-19 于乔治 一种用半导体制冷的饮水机
CN101625178A (zh) * 2009-08-06 2010-01-13 广东富信电子科技有限公司 半导体制冷、制热设备和空调
CN102283573A (zh) * 2010-06-17 2011-12-21 彭帅荣 敞口式冷热双用饮水机
CN105509297A (zh) * 2016-02-04 2016-04-20 山东大学 一种快速恒温水制取装置
CN106196706A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 吴小峰 半导体覆叠低温能量存储制冷装置及其工作方法
CN106679229A (zh) * 2017-02-16 2017-05-17 山东大学 太阳能光伏发电驱动半导体制冷的辅助蒸汽压缩制冷系统
CN107865588A (zh) * 2017-12-09 2018-04-03 徐根彪 饮水机的温水供给系统及控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2479450Y (zh) * 2001-02-19 2002-02-27 卢振涛 饮水机制冷水箱的散热装置
CN201293520Y (zh) * 2008-10-22 2009-08-19 于乔治 一种用半导体制冷的饮水机
CN101625178A (zh) * 2009-08-06 2010-01-13 广东富信电子科技有限公司 半导体制冷、制热设备和空调
CN102283573A (zh) * 2010-06-17 2011-12-21 彭帅荣 敞口式冷热双用饮水机
CN105509297A (zh) * 2016-02-04 2016-04-20 山东大学 一种快速恒温水制取装置
CN106196706A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 吴小峰 半导体覆叠低温能量存储制冷装置及其工作方法
CN106679229A (zh) * 2017-02-16 2017-05-17 山东大学 太阳能光伏发电驱动半导体制冷的辅助蒸汽压缩制冷系统
CN107865588A (zh) * 2017-12-09 2018-04-03 徐根彪 饮水机的温水供给系统及控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114698338A (zh) * 2022-03-23 2022-07-01 西北大学 一种空间环境被动自循环相变散热系统及其工作方法
CN114725737A (zh) * 2022-04-01 2022-07-08 杭州海康威视数字技术股份有限公司 连接器系统及其控制方法

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