CN111595103A - 饮用液体制冷方法 - Google Patents

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Midea Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种饮用液体制冷方法，其采用半导体制冷芯片(1)制冷，其中，所述饮用液体制冷方法至少包括：使得待冷却的饮用液体(2)运动且与制冷传递部(3)接触，以通过该制冷传递部(3)向所述半导体制冷芯片(1)的冷端(1a)传递热量；其中，所述饮用液体(2)的运动被控制为能够引导所述饮用液体的热对流运动，且在所述饮用液体(2)的运动轨迹的局部区域形成局部紊流。本发明的饮用液体制冷方法由于使得待冷却的饮用液体在冷却过程中运动，促进热对流运动，且在局部部位形成局部紊流，这有效地提高了制冷效率，增强了制冷效果，使得用户能够方便快捷地获得冷的饮用液体。本发明广泛适用于饮用水、果汁、饮料等的制冷。

Description

饮用液体制冷方法
技术领域
本发明涉及液体制冷技术，具体地，涉及一种饮用液体制冷方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对生活质量的要求越来越高，相应地，家庭和公共场所(例如医院、车站等)的供饮设施也越来越便利化和完善化。就现在的供饮设施而言，典型地例如饮水机、果汁机、饮料机等，其能够根据用户的需要提供冷、热饮用液体已经比较普遍，这种人性化的供饮设施已经日益普及，应用越来越广泛。
在现有的供饮装置中，大多采用半导体芯片制冷技术提供冷水或冷饮。半导体芯片制冷技术不采用冷媒，比较环保，噪音小，重量轻，安装方便，其主要工作原理是半导体制冷芯片在通电后，其两面一面制热(即热端)，一面制冷(即冷端)，其主要利用冷端对饮用液体进行制冷。但是，半导体芯片的制冷能力除了受其本身的特性影响外，还受到冷端换热和热端散热性能的严重影响。比较突出的问题是，用户在需要冷水或冷饮时，常常不能快速制冷，需要用户等待较长时间。
半导体芯片制冷技术应用相对已经比较广泛和成熟，但是上述技术问题一直无法有效解决。为了解决这个技术难题，相关领域的技术人员进行了长期的研究和攻关。例如，申请日为1993年3月3日、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，但是作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。
上述技术难题长期无法解决，尽管本领域技术人员分析了各种导致半导体制冷供饮设备制冷效率低下的因素，但众说纷纭，一直无法有效分析出合理科学的技术方案，以致成为本领域的技术瓶颈之一，甚至一些技术人员因无法有效克服该技术瓶颈而放弃半导体芯片制冷技术的上述优点，被迫转向研究其他制冷技术。
也就是说，目前半导体芯片制冷技术中，制冷能力低下、制冷不及时及温度不均匀已经成为比较突出且长期无法解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了提供一种饮用液体制冷方法，该饮用液体制冷方法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。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种饮用液体制冷方法，其采用半导体制冷芯片制冷，其中，所述饮用液体制冷方法至少包括第一步骤：使得待冷却的饮用液体运动且与制冷传递部接触，以通过该制冷传递部向所述半导体制冷芯片的冷端传递热量；其中，所述饮用液体的运动被控制为能够引导所述饮用液体的热对流运动，且在所述饮用液体的运动轨迹的局部区域形成局部紊流。
优选地，在所述第一步骤中，还同时对该半导体制冷芯片的热端进行散热。
典型地，通过冷却风、和/或冷却水、和/或热管对所述半导体制冷芯片的热端散热。
优选地，所述饮用液体制冷方法还包括第二步骤：在检测到所述饮用液体达到设定温度时，停止所述饮用液体的运动并进行保温。
作为一种优选具体方式，所述制冷传递部设置为与所述饮用液体的存储容器相互独立的液冷换热单元，并使得该存储容器与所述液冷换热单元液路连接为循环液路，以在所述第一步骤中驱动所述饮用液体经由所述存储容器外部的所述液冷换热单元形成循环运动。
进一步优选地，在所述第一步骤中，使得所述循环液路从所述存储容器的下部区域抽出所述饮用液体，且使得所述循环液路从所述存储容器的上部输入所述饮用液体。
更优选地，使得所述循环液路在所述存储容器上的进口与所述存储容器内的饮用液体的液面具有高度差，以在所述第一步骤中使得输入该存储容器的饮用液体利用所述高度差冲击所述液面，从而形成所述局部紊流。
作为另一种优选具体实施方式，所述制冷传递部设置为安装到所述饮用液体的存储容器上或与该存储容器形成为一体，且使得该制冷传递部的吸热面暴露接触于该存储容器内的饮用液体，并将所述存储容器通过该存储容器外部的连接液路连接为循环液路，以在所述第一步骤中驱动所述饮用液体经由外部的所述连接液路形成循环运动。
进一步优选地，在所述第一步骤中，使得所述循环液路从所述存储容器的下部区域抽出所述饮用液体，且使得所述循环液路从所述存储容器的上部输入所述饮用液体。
更优选地，使得所述循环液路在所述存储容器上的进口与所述存储容器内的饮用液体的液面具有高度差，以在所述第一步骤中使得输入该存储容器的饮用液体利用所述高度差冲击所述液面，从而形成所述局部紊流。
作为又一种优选具体实施方式，所述制冷传递部设置为安装到所述饮用液体的存储容器上或与该存储容器形成为一体，且使得该制冷传递部的吸热面暴露接触于该存储容器内的饮用液体，并且在所述存储容器内安装有液体驱动装置，以在所述第一步骤中驱动所述饮用液体在所述存储容器内部运动。
优选地，在所述第一步骤中，使得所述液体驱动装置在所述存储容器内驱动所述制冷传递部周围的饮用液体朝向离开该制冷传递部的方向运动，以使得所述存储容器内的其他区域的饮用液体被引导朝向所述制冷传递部运动。
更优选地，所述制冷传递部的吸热面上形成有突出的扰流翅片，以在所述第一步骤中，使得所述饮用液体流经所述制冷传递部时形成所述局部紊流。
通过上述技术方案，本发明的饮用液体制冷方法中半导体制冷芯片的冷端直接接触制冷传递部，并使得待冷却的饮用液体不断运动且与制冷传递部接触，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。经过测试证实，本发明的饮用液体制冷方法通过控制存储容器内不同区域的饮用液体不断运动并与制冷传递部接触，形成并促进液体的强迫对流换热，有效地提高制冷效率，使得饮用液体温度迅速降低，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。本发明的饮用液体制冷方法操作简单实用、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。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的饮用液体制冷方法的流程步骤框图；
图2是本发明第一种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其热端采用风冷散热方式；
图3是本发明图2的饮用液体制冷系统增加了温度传感器和温度控制模块的结构示意图；
图4是本发明第二种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其热端采用水冷散热方式；
图5是本发明第三种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其制冷循环液路上串联有两个独立的液冷换热单元；
图6是本发明第四种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其制冷循环液路上串联有两个独立的液冷换热单元，且两个半导体制冷芯片的热端共用一个水冷冷却模块；
图7是本发明第五种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其制冷循环液路上采用与两个半导体制冷芯片匹配的加长型液冷换热单元；
图8是本发明第六种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其热端采用热管散热方式；
图9是本发明第七种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其制冷循环液路采用存储容器外部的连接液路形成，制冷传递部集成到存储容器内部，且热端采用风冷散热方式；
图10是本发明第八种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其制冷循环液路采用存储容器外部的连接液路形成，制冷传递部集成到存储容器内部，且热端采用水冷散热方式；
图11是是本发明第九种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其制冷循环液路采用存储容器外部的连接液路形成，制冷传递部集成到存储容器内部，且热端采用热管散热方式；
图12是本发明第十种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其饮用液体的运动采用存储容器内部的液体驱动装置形成，制冷传递部集成到存储容器内部，且热端采用风冷散热方式；
图13是本发明第十一种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其饮用液体的运动采用存储容器内部的液体驱动装置形成，制冷传递部集成到存储容器内部，且热端采用水冷散热方式；
图14是本发明第十二种具体结构形式的用于实施饮用液体制冷方法的制冷系统的结构示意图，其饮用液体的运动采用存储容器内部的液体驱动装置形成，制冷传递部集成到存储容器内部，且热端采用热管散热方式。
附图标记说明
1半导体制冷芯片 1a冷端
1b热端 2饮用液体
3制冷传递部 3a液冷换热单元
3b吸热面 4存储容器
4a进口 4b出口
4c液面 4d供饮口
5循环液路 5a连接液路
6泵送装置 7散热器
8风扇 9扰流翅片
10液体驱动装置 10a抽吸口
10b泵出口 11温度传感器
12温度控制模块 12a控制单元
12b操作界面 12c制冷电源单元
13冷却水箱 14冷却水路
15冷却水泵 16热管
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”通常是指制冷设备、具体是指饮用液体的存储容器在使用过程中正常所指的上、下方位。“内、外”一般是指饮用液体存储容器的内部和外部。另外，需要预先说明的是，尽管在下文描述的一些实施例中，以饮水机为例进行描述，但本发明的制冷方法并不局限于此，其可以适用于饮用水、果汁、饮料等各种饮用液体，可以广泛应用于饮水机、果汁机、冷饮机等制冷供饮设备，另外，本发明的饮用液体制冷方法也并不局限于下文通过泵送装置、液体驱动装置等引导饮用液体形成的强制热对流运动，也可以是在烹茶、饮品人工制作中采用手动操作形成的强制热对流运动。
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。
参见图1和图2所示，本发明基本实施方案的饮用液体制冷方法，其采用半导体制冷芯片1制冷，其中，所述饮用液体制冷方法至少包括如下步骤：使得待冷却的饮用液体2运动且与制冷传递部3接触，以通过该制冷传递部3向半导体制冷芯片1的冷端1a传递热量；其中，饮用液体2的运动被控制为能够引导饮用液体2的热对流运动，且在饮用液体2的运动轨迹的局部区域形成局部紊流。
在本发明的上述基本技术方案中，需要注意的是，本发明“饮用液体2的运动被控制为能够引导饮用液体2的热对流运动”，其中所指的“引导饮用液体2的热对流运动”不同于液体的自然热对流运动及其轨迹，而是人为形成一种有利于饮用液体快速冷却的强制热对流运动。
为了帮助理解，以下结合图2的用于实现本发明饮用液体制冷方法的第一种具体结构的制冷系统，来进一步说明本发明制冷方法的上述基本技术方案。
如图2所示，在该第一种具体结构的制冷系统中，饮用液体2的存储容器4与作为制冷传递部3的液冷换热单元3a为彼此独立的分散单元，两者之间通过连接液路形成循环液路5，其中存储容器4的进口4a设置在上部，出口4b设置在下部，同时在液冷换热单元3a与存储容器4之间的连接液路上设有泵送装置6。这样，在制冷工作过程中，通过泵送装置6的泵送，从存储容器4的出口4b抽出饮用液体2，经由上部连接液路送到液冷换热单元3a，液冷换热单元3a的一侧侧面作为吸热面3b与半导体制冷芯片1的冷端1a直接接触，经过液冷换热单元3a内腔的饮用液体2与液冷换热单元3a的吸热面3b直接接触，其热量被吸热面3b吸收，被泵送装置6抽吸流出液冷换热单元3a，从存储容器4的上部进口4a进入存储容器4内的上部。如此，存储容器4下部的饮用液体2被不断抽出，同时存储容器4上部最新被冷却的饮用液体2被不断填入，按此不断循环，形成一种饮用液体2的强制循环运动。由于存储容器4下部的饮用液体2被不断抽出，存储容器4内的饮用液体2需要不断填充到下部，这样存储容器4内的液体整体呈现一种从上到下不断移动的趋势，这种运动与自然热对流运动轨迹不同，而是一种经过设计、相对精确控制液体运动轨迹的强制热对流运动。当然，如同上文所述，本发明的饮用液体制冷方法可以应用在烹茶、饮品人工制作中，这种强制热对流运动并不限于通过泵送装置6的方式实现，例如可以将制冷传递部3设置在存储容器4上方，通过人工手动操作将存储容器4内的饮用液体2通过器具不断取出，不断人工灌注到制冷传递部3的进口，然后依靠饮用液体2自身的重力下流到存储容器4内，这同样属于本发明饮用液体制冷方法的技术构思范围之内。
此外，由于存储容器4的进口4a设置在上部，其与存储容器4内的饮用液体2的液面4c存在高度差(存储容器4内的饮用液体2除非特殊情况一般不会完全注满)，在饮用液体2输入到存储容器4的内部时，由于高度差，输入的饮用液体2会对液面4c形成较强的冲击，从而形成局部紊流，便于温度的扩散和饮用液体2的局部混合，有效地促进了饮用液体2的温度均匀。
由上可见，在本发明饮用液体制冷方法的上述基本技术方案中，半导体制冷芯片1的冷端1a直接接触制冷传递部3，并使得待冷却的饮用液体2不断运动且与制冷传递部3接触，同时相对精确地控制饮用液体2的运动轨迹，使得饮用液体2的运动顺应热对流运动并形成一种强制热对流运动，同时在饮用液体2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，使得饮用液体温度均匀。经过测试证实，本发明的饮用液体制冷方法通过控制存储容器4内不同区域的饮用液体2不断运动并与制冷传递部3接触，形成并促进饮用液体2的强迫对流换热，有效地提高了制冷效率，使得饮用液体2的温度迅速降低，饮用液体2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4内的饮用液体2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。
此处需要预先说明的是，本发明的饮用液体制冷方法中通过对饮用液体2的热对流运动的引导，从而形成强制热对流运动，可以是多种形式和轨迹，并不局限于图2所示的具体形式，局部紊流也不限于图2显示的形式，可以形成一处或者多处，这将在下文结合图3至图14的各种具体结构形式的制冷系统进行例示。
优选地，参见图2至图14，在本发明饮用液体制冷方法的上述基本技术方案的基础上，可以同时对半导体制冷芯片1的热端1b进行散热。对于本领域技术人员而言熟知地，采用半导体制冷芯片制冷技术，半导体制冷芯片1的冷端1a温度较低，用于制冷；同时半导体芯片1的热端1b温度较高，在此情况下，热端1b的温度如果长期持续，会影响到半导体制冷芯片1的性能，并且热端1b会争夺冷端1a的冷能，为此对半导体制冷芯片1的热端1b进行散热，可以进一步提高制冷效率，改善制冷效果。
具体地，半导体制冷芯片1的热端1b的散热，可以采用图2、图3、图5、图7、图9和图12所示的风冷散热方式，即半导体制冷芯片1的热端1b与散热器7的散热片接触，这样半导体制冷芯片1的热端1b的热量能够有效地传递到散热片上，同时通过风扇8向散热器7供应冷却风，通过冷却风带走传导到散热器7上的热量，有效地对对半导体制冷芯片1的热端1b进行散热。也可以采用图4、图6、图10和图13所示的水冷散热方式，即半导体制冷芯片1的热端1b与冷却水箱13的导热壁或散热水管接触，冷却水箱13、冷却水泵15和风冷散热器(包括风扇8和散热器7)连接形成循环式冷却水路14，形成循环式冷却水路14的水管穿过散热器7，这样，半导体制冷芯片1的热端1b的热量能够传导到冷却水箱13中的冷却水，冷却水通过冷却水泵15的泵送，通过散热器7和风扇8散发冷却水中的热量。还可以采用图8、图11和图14所示的热管散热方式，在这种散热方式中，热管16的蒸发端与半导体制冷芯片1的热端1b接触，冷凝端与散热器7接触，散热器7配套有用于对其供应冷却风的风扇8。热管16中具有用于吸收热量的液体，这些液体在热管16中吸收热量后蒸发，蒸发形成的气体流动到冷凝端，在散热器7和风扇8的作用下冷凝成液体，液体又在热管16中流动到蒸发端，如此不断循环，有效地对半导体制冷芯片1的热端1b进行散热。当然，除了图中显示的上述散热方式，半导体制冷芯片1的热端1b还可以采用其他散热方式，例如热管与水冷组合的散热方式等，只要其能够有效地对半导体制冷芯片1的热端1b进行散热，本领域技术人员可以采用各种散热方式，其均属于本发明的保护范围。
参见图3，作为一种优选实施方式，本发明的饮用液体制冷方法还可以包括检测饮用液体2的温度，并在饮用液体2达到设定温度时，停止饮用液体2的运动并对其进行保温的步骤。饮用液体2的温度可以采用温度传感器11进行检测(一般可以安装在供饮口4d附近的区域)，图3所示的用于实现本发明饮用液体制冷方法的制冷系统中采用了温度控制模块12，温度控制模块12包括操作界面12b、控制单元12a和制冷电源单元12c。操作界面12b能够显示温度传感器11检测到的温度并能输入设定温度(为了确保用户饮用液体温度体验的精确性，可以将温度传感器11安装在邻近存储容器4的取水口4d的区域)，控制单元12a能够接收通过操作界面12b输入的信息和温度传感器11检测的信息，并控制操作界面12b、热端散热单元、泵送装置6和制冷电源单元12c的工作。制冷电源单元12c能够生成半导体制冷芯片1的工作电源。控制单元12a能够在饮用液体2的温度达到设定温度时控制制冷电源单元12c切断对半导体制冷芯片1的供电，例如制冷电源单元12c通过继电器或者可控硅器件控制半导体制冷芯片1供电电路的通断。半导体制冷芯片1热端1b的热端散热单元可以包括散热器7和电控驱动元件(例如供应冷却风的电控型风扇8或者驱动冷却水的冷却水泵15)，控制单元12a能够在切断半导体制冷芯片1供电的同时切断热端散热单元和泵送装置6的供电。为了防止制冷系统停止对饮用液体2制冷后导致饮用液体2的温度回升而影响用户的口感体验，本发明的饮用液体制冷方法还可以对饮用液体2采用保温措施，例如可以在存储容器4的外部采用保温材料，或者将存储容器4的结构设计为保温结构(真空双层结构等)。作为一种保温性能更优良的动态化及时响应技术方案，在因饮用液体2温度到达设定温度而切断半导体制冷芯片1、热端散热单元和泵送装置6的供电后，控制单元12a可以定时间隙性启动泵送装置6，使存储容器4中的饮用液体2循环流动到温度传感器11所在部位，以检测存储容器4中的饮用液体2的温度，并保持操作界面12b上显示的饮用液体2的温度。在温度传感器11检测到饮用液体2的温度高于设定温度值时，控制单元12a控制制冷电源单元12c恢复对半导体制冷芯片1的供电，同时恢复对热端散热单元和泵送装置6的供电，从而根据饮用液体2的温度形成对饮用液体2的间隙性动态制冷，确保饮用液体2的温度始终保持在温度设定值上，而不会偏离温度设定值过多，有效地提升客户的饮用体验。此处需要理解的是，尽管仅在图3中显示了温度控制模块10，但对于本领域技术人员容易理解的是，图2、图4至图14仅是为了描述简洁而省却了温度控制模块12，图3仅是一种示例性说明，其同样可以应用于图2、图4至图14的结构形式。
在本发明饮用液体制冷方法的上述基本技术方案中，饮用液体2被引导进行热对流运动(与自然对流运动不同的独特的强制热对流运动)，并在局部区域形成至少一处局部紊流，这种独特的强制热对流运动和局部紊流的形成方式独具匠心，在本发明的技术构思的启示下，其形成方式可以多种多样，其本质在于形成不断循环的连续分层或顺序冷却运动，同时至少一处局部紊流又会混合饮用液体2，使得饮用液体2温度均匀，改善用户的使用体验。
作为一种示例，在图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示的具体结构形式中，制冷传递部3设置为与饮用液体2的存储容器4相互独立的液冷换热单元3a，并且存储容器4与液冷换热单元3a液路连接为循环液路5，从而驱动饮用液体2经由存储容器4外部的液冷换热单元3a形成循环运动。也就是说，在该种具体实现结构形式中，存储容器4与制冷传递部3(即液冷换热单元3a)为相互独立的单元，即饮用液体2的存储和制冷采用两个独立的功能单元，存储容器4内的饮用液体2经过液冷换热单元3a形成一种容器外部的强制循环兼制冷的对流运动路径。在这种实现本发明饮用液体制冷方法的布置结构形式中，其不仅能够促进制冷效率的提升，有效地提高制冷速度，而且由于制冷和存储相互独立，存储容器4可以单独取出作为水壶使用，更加便利了用户的使用。
在这种强制循环对流运动路径中，优选地，使得循环液路5从存储容器4的下部区域抽出饮用液体2，且使得循环液路5从存储容器4的上部输入饮用液体2。这样，在制冷工作过程中，通过泵送装置6的泵送，从存储容器4的出口4b抽出饮用液体2，经由上部连接液路送到液冷换热单元3a进行制冷，这样存储容器4下部的饮用液体2被不断抽出，同时存储容器4上部最新被冷却的饮用液体2被不断填入，按此不断循环，形成一种饮用液体2的强制循环对流运动，存储容器4内的液体整体呈现一种从上到下不断移动的趋势，这种经过设计、相对精确控制液体运动轨迹的强制热对流运动，与现有技术的杂乱无章、扰乱、甚至破环饮用液体热对流的情形存在本质区别，其有效地解决了现有技术制冷效率不高、制冷速度慢的问题。
另外，在图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示的具体结构形式中，如上所述，由于使得循环液路5在存储容器4上的进口4a处于上部，一般存储容器4内的饮用液体2不会完全装满，这就与存储容器4内的饮用液体2的液面4c具有高度差，从而输入存储容器4的饮用液体2可以利用高度差冲击液面4c，这样可以形成局部紊流。这种局部紊流形成在饮用液体2的存储容器4中，可以在用户饮用的终端形成饮用液体内部温度的扩散和混合，有效地促进了饮用液体2的温度均匀，进一步改善了客户的体验。
在图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示的制冷传递部3与存储容器4相互独立的结构形式中，根据本发明饮用液体制冷方法的应用要求和工况，仍然可以存在多种局部变化。例如，在图4和图7所示的具体结构中，作为制冷传热部3的液冷换热单元3a可以形成较长一些，以与两个或两个以上的半导体制冷芯片1配套，该多个半导体制冷芯片1的热端1b可以共用一个散热单元进行散热(例如图4的水冷散热系统)，也可以各自采用对应的独立的散热单元对各自的热端1b进行散热(例如图7的独立的风冷散热系统)，这样，饮用液体2经过该液冷换热单元3a时，可以使得制冷效率更高、制冷速度更快，同时能够冷却的饮用液体2的容积更大，这种结构主要用于取水量大的场合。再如，在图5和图6所示的具体结构中，制冷传递部3包括两个或两个以上的独立的液冷换热单元3a，该多个液冷换热单元3a彼此串联，各个液冷换热单元3a各自对应一个半导体制冷芯片1，半导体制冷芯片1的热端可以共用一个散热系统(例如图6)，也可以各自设置一个单独的散热系统(例如图5)。这些用于实现本发明饮用液体制冷方法的具体结构形式，可以使得本发明的饮用液体制冷方法可以应用于各种场合，有效提升制冷效率、改善制冷效果。在此需要说明的是，尽管在本发明下文描述的用于实现饮用液体强制热对流运动轨迹的具体结构形式中没有显示，但是此处描述的多个半导体制冷芯片1、多个制冷传递部3等变化结构形式在下文的具体结构中均可以采用，其均属于本发明饮用液体制冷方法的发明构思范围，均属于本发明的保护范围。
作为本发明饮用液体制冷方法中上述形成强制引导式热对流运动轨迹的另一种示例，参见图9、图10和图11，制冷传递部3可以设置为安装到饮用液体2的存储容器4上或与存储容器4形成为一体，且使得制冷传递部3的吸热面3暴露接触于存储容器4内的饮用液体2，并将存储容器4通过存储容器4外部的连接液路5a连接为循环液路5，从而驱动饮用液体2经由外部的连接液路5a形成循环运动。在该种具体实现结构形式中，存储容器4与制冷换热部3集成在一起，即饮用液体2的存储和制冷通过一个功能单元实现，使得结构实现更加集成化、紧凑化，便于节省空间。在这种结构中，存储容器4内的饮用液体2经过连接液路5a同样形成一种容器外部的强制循环的对流运动路径，具体地，例如，可以使得循环液路5通过泵送装置6的驱动从存储容器4的下部区域抽出饮用液体2，且使得循环液路5从存储容器4的上部输入饮用液体2，优选地可以直接输送到制冷传递部3的正上方区域，或者如图10所示，通过将连接液路5a的管路伸入到存储容器4的内部而将饮用液体2直接输送到制冷传递部3的上述区域，这样形成一种饮用液体2的强制热对流运动轨迹，与图2所示的运动轨迹在制冷效率和制冷效果上基本相似，存储容器4内的饮用液体2因为冷却的进度而呈现一种整体分层、次序下移的区域。另外，在这种实现饮用液体制冷方法的布置结构中，如图9至图11所示，循环液路5在存储容器4上的进口4a同样可以与存储容器4内的饮用液体2的液面4c形成高度差，从而可以使得输入该存储容器4的饮用液体2利用高度差冲击液面4c，形成局部紊流。在这种实现本发明饮用液体制冷方法的布置结构形式中，半导体制冷芯片1的冷端1a通过制冷传递部3与储液容器4内的液体接触，同时利用储液容器4上的连接液路5a，促进饮用液体2按照经过设计的强制热对流运动轨迹循环运动，其不仅能够促进制冷效率的提升，有效地提高制冷速度，并且利用储液容器4的进口4a与出口4b的高度差形成液体局部紊流，增强冷能扩散和液体的混合，提高了制冷效率，避免出现存储容器4内液体冷却效果不均匀的现象。
作为本发明饮用液体制冷方法中上述形成强制引导式热对流运动轨迹的又一种示例，如图12至图14所示，本发明的饮用液体制冷方法可以采用更加集成化的结构实现，具体地，制冷传递部3可以设置为安装到存储容器4上或与该存储容器4形成为一体，且使得制冷传递部3的吸热面3b暴露接触于该存储容器4内的饮用液体2，并且在存储容器4内安装有液体驱动装置9，从而驱动饮用液体2在存储容器4内部运动，形成一种引导饮用液体2热对流运动的轨迹。具体地，液体驱动装置9可以采用如图12至图14所示的离心式水泵，可以采用驱动叶轮、驱动涡轮等，具体的强制热对流运动轨迹，例如可以在存储容器4的内部中央位置将饮用液体2从底部向上推动，或者在存储容器4的上部将饮用液体2向下推动，从而强制形成一种中央区域的饮用液体2朝着一个方向运动，周边区域的饮用液体2因为中央区域的液体运动的引导，而需要填补中央区域的液体，呈现反方向的运动。作为一种优选运动轨迹，参见图14所示的结构，在该结构形式中，液体驱动装置10采用离心式水泵，其中心进口10a朝向制冷传递部3，出口10b朝向上方(优选地可以同时具有分别朝向上方和下方的两个出口10b)，这种布置形式，可以使得液体驱动装置10在存储容器4内驱动制冷传递部3周围的饮用液体2朝向离开该制冷传递部3的方向运动，同时使得存储容器4内的其他区域的饮用液体2被引导朝向制冷传递部3运动。这样，在制冷工作过程中，通过液体驱动装置10将进口10a周围的饮用液体2不断吸入再从出口10b泵出，如此制冷传递部3周围最新被冷却的饮用液体2不断朝向离开制冷传递部3的方向运动，远离制冷传递部3的区域内未被冷却的饮用液体2被不断填入，按此不断循环，形成一种液体的强制循环运动。由于制冷传递部3附近的饮用液体2被不断抽离，储液容器4内其他区域的饮用液体2不断被引导朝向制冷传递部3运动，填充制冷传递部附近的区域，这样存储容器4内的液体整体呈现一种不断移动的趋势，这种运动与自然热对流运动轨迹不同，也是一种经过设计、相对精确控制液体运动轨迹的强制热对流运动。同时，由于液体驱动装置10不断驱动液体运动，其客观上在存储容器4内部形成混流作用，这增强冷能扩散和液体的混合，提高了制冷效率，避免出现存储容器4内液体冷却效果不均匀的现象。
此外，需要说明的是，本发明的饮用液体制冷方法可以在一处以上形成饮用液体2的局部紊流，其并不限于上述通过高度差、液体驱动装置等形成的局部紊流，例如可以在液体流动路径上设置挡板的方式等。作为一种优选结构形式，参见图14所示，制冷传递部3的吸热面3b上可以形成有突出的扰流翅片9，从而在强制液体热对流运动过程中，可以使得饮用液体2流经制冷传递部3时形成所述局部紊流。在这种优选结构形式中，在制冷传导区域及时进行液体的混和，使得温度均匀，并提升了制冷效率。当然，这种扰流翅片9的布置，不限于在图12至图14中的结构形式，图2至图11的用于实现本发明饮用液体制冷方法的结构形式中同样可以采用，其均属于本发明的技术构思范围之内。
综上描述可见，本发明饮用液体制冷方法，通过使得半导体制冷芯片1的冷端1a直接接触制冷传递部3，并使得待冷却的饮用液体2不断运动且与制冷传递部3接触，同时相对精确地控制饮用液体2的运动轨迹，使得饮用液体2的运动顺应并形成一种强制热对流运动，同时在饮用液体2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，使得饮用液体温度均匀。
经过对本发明的用于实现制冷方法的各种布置结构的实际试验测试证实，本发明的饮用液体制冷方法通过控制存储容器4内不同区域的饮用液体2不断运动并与制冷传递部3接触，形成并促进液体的强迫对流换热，有效地提高了制冷效率，使得液体温度迅速降低，饮用液体2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4内的饮用液体2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。
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 (13)

1.一种饮用液体制冷方法，其采用半导体制冷芯片(1)制冷，其中，所述饮用液体制冷方法至少包括第一步骤：
使得待冷却的饮用液体(2)运动且与制冷传递部(3)接触，以通过该制冷传递部(3)向所述半导体制冷芯片(1)的冷端(1a)传递热量；
其中，所述饮用液体(2)的运动被控制为能够引导所述饮用液体(2)的热对流运动，且在所述饮用液体(2)的运动轨迹的局部区域形成局部紊流。
2.根据权利要求1所述的饮用液体制冷方法，其中，在所述第一步骤中，还同时对该半导体制冷芯片(1)的热端(1b)散热。
3.根据权利要求2所述的饮用液体制冷方法，其中，通过冷却风、和/或冷却水、和/或热管对所述半导体制冷芯片(1)的热端(1b)散热。
4.根据权利要求1所述的饮用液体制冷方法，其中，还包括第二步骤：
在检测到所述饮用液体(2)达到设定温度时，停止所述饮用液体(2)的运动并保温。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的饮用液体制冷方法，其中，所述制冷传递部(3)设置为与所述饮用液体(2)的存储容器(4)相互独立的液冷换热单元(3a)，并使得该存储容器(4)与所述液冷换热单元(3a)的液路连接为循环液路(5)，以在所述第一步骤中驱动所述饮用液体(2)经由所述存储容器(4)外部的所述液冷换热单元(3a)形成循环运动。
6.根据权利要求5所述的饮用液体制冷方法，其中，在所述第一步骤中，使得所述循环液路(5)从所述存储容器(4)的下部区域抽出所述饮用液体(2)，且使得所述循环液路(5)从所述存储容器(4)的上部输入所述饮用液体(2)。
7.根据权利要求6所述的饮用液体制冷方法，其中，使得所述循环液路(5)在所述存储容器(4)上的进口(4a)与所述存储容器(4)内的饮用液体(2)的液面(4c)具有高度差，以在所述第一步骤中使得输入该存储容器(4)的饮用液体(2)利用所述高度差冲击所述液面(4c)，从而形成所述局部紊流。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的饮用液体制冷方法，其中，所述制冷传递部(3)设置为安装到所述饮用液体(2)的存储容器(4)上或与该存储容器(4)形成为一体，且使得该制冷传递部(3)的吸热面(3b)暴露接触于该存储容器(4)内的饮用液体(2)，并将所述存储容器(4)通过其外部的连接液路(5a)连接为循环液路(5)，以在所述第一步骤中驱动所述饮用液体(2)经由所述连接液路(5a)形成循环运动。
9.根据权利要求8所述的饮用液体制冷方法，其中，在所述第一步骤中，使得所述循环液路(5)从所述存储容器(4)的下部区域抽出所述饮用液体(2)，且使得所述循环液路(5)从所述存储容器(4)的上部输入所述饮用液体(2)。
10.根据权利要求9所述的饮用液体制冷方法，其中，使得所述循环液路(5)在所述存储容器(4)上的进口(4a)与所述存储容器(4)内的饮用液体(2)的液面(4c)具有高度差，以在所述第一步骤中使得输入该存储容器(4)的饮用液体(2)利用所述高度差冲击所述液面(4c)，从而形成所述局部紊流。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的饮用液体制冷方法，其中，所述制冷传递部(3)设置为安装到所述饮用液体(2)的存储容器(4)上或与该存储容器(4)形成为一体，且使得该制冷传递部(3)的吸热面(3b)暴露接触于该存储容器(4)内的饮用液体(2)，并且在所述存储容器(4)内安装有液体驱动装置(9)，以在所述第一步骤中驱动所述饮用液体(2)在所述存储容器(4)内部运动。
12.根据权利要求11所述的饮用液体制冷方法，其中，在所述第一步骤中，使得所述液体驱动装置(10)在所述存储容器(4)内驱动所述制冷传递部(3)周围的至少部分饮用液体(2)朝向离开该制冷传递部(3)的方向运动，以使得所述存储容器(4)内的其他区域的至少部分饮用液体(2)被引导朝向所述制冷传递部(3)运动。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的饮用液体制冷方法，其中，所述制冷传递部(3)的吸热面(3b)上形成有突出的扰流翅片(9)，以在所述第一步骤中，使得所述饮用液体(2)流经所述制冷传递部(3)时形成所述局部紊流。
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