CN211424796U - 快速制冷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利为一种快速制冷器。包括支架、制冷模块、散热模块和电源模块。制冷系统核心是两块半导体制冷片，散热系统是有水冷头、风扇、水泵组成的水冷系统。支架是3D打印的四根支柱和底座，其上固定两个风扇，并放置电源模块的变压器；两块半导体制冷片的制冷片冷面直接与一个输入端的容器底部接触，而在制冷片热面下方连接一个水冷装置，采用3D打印了一个水冷头，将水道和水管连接在一起，再通过水管和散热排、水泵连接在一起，而风扇和散热排安装在一起，放在整个制冷器的两侧，电源模块则放在制冷器的一侧。本实用新型制冷器是一台小型家用冷却器，其热传导效率高，其次是相应的冷却器重量轻，造价低，易于使用，老少皆宜。

Description

快速制冷器

技术领域

本实用新型涉及一种制冷器，特别是一种能实现快速制冷功能的快速制冷器。

背景技术

目前市面上的制冷装置主要是以冰箱为主，其箱体内有压缩机、制冰机用以结冰的柜或箱以及带有制冷装置的储藏箱。冰箱制冷室一个能量的转换的过程，冰箱的压缩机吸入蒸发器中的低温、低压的制冷剂蒸汽进行压缩，由于压缩机内的温度低于制冷剂的临界点达到了需要的压力之后制冷剂液化，制冷剂在液化之后释放出大量的热，这些热量通过散热管和散热片将热量散发到空气中。液化的制冷剂散热之后，温度降低，经过缓冲器再通过毛细血管进入到蒸发器中，制冷剂在蒸发器中蒸发吸收大量的热，将蒸发器周围的温度迅速的降低。而之前冰箱使用的制冷剂通常为氟利昂，虽然氟里昂是一种无毒、无腐蚀、不可燃的氟化合物，制冷效果也不错，但是其对地球大气的臭氧层有破坏作用，所以现在也渐渐废弃了。而且由于功率的要求，冰箱的规格都是很大的，像家用电冰箱的容积通常为20～500L，不方便携带。虽然现在陆续有小冰箱出现，但是即使是最小型的冰箱，容积也有12L，而且需要220v 的电源给其供电，携带起来很不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于针对已有技术的不足，提供一种快速制冷器，使用时用户可以将需要冷却的物品放在制冷器的容器中，然后只需要接上电源，整个装置就开始工作了，达到制冷效果。在放入常温水的情况下，甚至可以达到两分钟内结冰的效果。

为了实现本产品的快速制冷功能，本实用新型采取如下技术方案:

本快速制冷器，包括支架、制冷模块、散热模块和电源模块。其特征在于：所述制冷模块和散热模块链接电源模块儿一起安装在支架上。所述制冷模块包括两块TEC2-19008半导体制冷片，散热模块包括两个小型风扇、散热排、水冷头、水管和水泵组成的主动式水冷系统，电源模块核心是一个变压器；所述支架是3D打印的四根支柱和底座，其上固定两个风扇，并放置电源模块的变压器；所述两块半导体制冷片的制冷片冷面直接与一个输入端的容器底部接触，而在制冷片热面下方连接一个水冷装置，采用3D打印了一个水冷头，将水道和水管连接在一起，再通过水管和散热排、水泵连接在一起，而风扇和散热排安装在一起，放在整个制冷器的两侧，电源模块则放在制冷器的一侧。

所述两块TEC2-19008半导体制冷片通过导热硅胶将冷面与容器底部粘在一起，热面与散热系统的水道紧密接触。

常见的P型半导体，是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正极流向负极，这是P型半导体原理。而N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。但本本实用新型采用的是半导体制冷不仅需要N型和P型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中P型是Bi2Te3 —Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3，采用垂直区熔法提取晶体材料。在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。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。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。

所述散热模块采用风扇和水泵的主动式水冷系统将制冷片热面的热量传导到外界，整个系统是敞开式的。放置在制冷片下方的水道和水管通过3D打印的水冷头连接在一起，水管再接到散热排入水口上，散热排的出水口再通过水管接入到下一个散热排的入水口，出水口再通过水管连接到水泵上，最后水泵上的水再由水管接回水道；风扇通过螺丝固定在散热排上，放在整个制冷器的两侧。

循环液的作用与空气类似，但能吸收大量的热量而保持温度不会明显变化，而本实用新型没有采用氟利昂作为循环液，而是选用了最清洁的能源——水。水泵的作用是推动循环液流动，这样吸收了制冷片热量的液体就会从制冷片上的水冷块中流出，而新的低温的循环液将继续吸收制冷片的热量。水管连接水泵、水冷块，其作用是让循环液在一个密闭的通道中循环流动而不外漏，这样才能让液冷散热系统正常工作。本实用新型还加入了两个换热器来帮助散发制冷片的热量，类似散热片的作用，循环液将热量传递给具有超大表面积的散热片，散热片上的风扇则将流入空气的热量带走。

所述电源模块核心是一个S-250-12变压器，所需输入电压为110-240V交流电，输出为 12V直流电；变压器输出端用导线和制冷片，风扇，水泵相连。整个电源模块便放置在3D 打印支架底座上。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1.本实用新型制冷器采用半导体制冷片，能实现快速、高效的制冷功能，只需短短2分钟，便可以使制冷器内的常温水达到结冰的效果。

2.本实用新型制冷器成本较低，关键部件均是采用3D打印成型，制冷器的容器也可以根据需要更换各种尺寸的容器，制造工序简单，适合工厂批量生产。

3.本实用新型制冷器工作功率低，适合在禁止使用大功率的“学生宿舍”中使用，方便广大大中学生。

4.本实用新型制冷器是一台小型家用冷却器，在取材上首选低碳材料，冷却液也没有使用氟利昂，而是采用了最清洁的液体——水。机器运作过程中也没有任何的有害气体排出，废弃后也不会对环境造成污染，十分的低碳节能环保，与当代“低碳生活”的主题相符合。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的电源模块示意图。

图3为本实用新型散热模块器件示意图。

图4为本实用新型制冷模块器件示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1～图4，本快速制冷器，包括支架、制冷模块、散热模块和电源模块。其特征在于：所述制冷模块和散热模块链接电源模块儿一起安装在支架上。所述制冷模块包括两块 TEC2-19008半导体制冷片5，散热模块包括两个小型风扇1、散热排2、水冷头、水管和水泵3组成的主动式水冷系统，电源模块核心是一个变压器；所述支架是3D打印的四根支柱和底座，其上固定两个风扇1，并放置电源模块的变压器；所述两块半导体制冷片5的制冷片5冷面直接与一个输入端的容器底部接触，而在制冷片5热面下方连接一个水冷装置，采用3D打印了一个水冷头，将水道6和水管连接在一起，再通过水管和散热排2、水泵3连接在一起，而风扇1和散热排2安装在一起，放在整个制冷器的两侧，电源模块则放在制冷器的一侧。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特征之处如下：所述两块TEC2-19008半导体制冷片5 通过导热硅胶将冷面与容器底部粘在一起，热面与散热系统的水道6紧密接触。所述散热模块采用的风扇1和水泵3的主动式水冷系统将制冷片5热面的热量传导到外界，整个系统还是敞开式的。放置在制冷片5下方的水道6和水管通过3D打印的水冷头连接在一起，水管再接到散热排2入水口上，散热排2的出水口再通过水管接入到下一个散热排2的入水口，出水口再通过水管连接到水泵3上，最后水泵3上的水再由水管接回水道6；风扇1通过螺丝固定在散热排2上，放在整个制冷器的两侧。所述电源模块核心是一个S-250-12变压器，所需输入电压为110-240V交流电，输出为12V直流电；变压器输出端用导线和制冷片5，风扇1，水泵3相连。整个电源模块便放置在3D打印支架底座上。制冷片5电流为12V，电流约为4A，制冷量约为35W。

实施例三：

在本实施例中，制冷器内没有放置任何物品，制冷片5冷面与铝制饭盒4直接接触，制冷片5热面连接着水冷系统的水冷头，通过水冷系统将制冷片5热面温度传导出去。插上电源，等待30秒，可以明显看到碗底有一层薄冰。达到了快速制冷的功能。

实施例四：

在本实施例中，制冷器内放置了35℃的自来水，打开开关，等待5分钟，再用温度计对水进行测量，发现水温已经降到了7-8℃，说明本制冷器对水有很好的制冷效果。再等待2-3 分钟，水温已经降到0℃，可以看到水渐渐凝固、结冰。

实施例五：

在本实施例中，制冷器内放置了一杯酸奶，同样的本实用新型在制冷器外也放置了一杯酸奶，然后把两者放在室内，等待一天后。打开外面的酸奶，闻到一股异味，可见应该有些变质。而打开制冷器取出酸奶，酸奶还是冰的，没有变质，可以继续饮用。

Claims (4)

1.一种快速制冷器，包括支架、制冷模块、散热模块和电源模块，其特征在于：所述制冷模块和散热模块连接电源模块儿一起安装在支架上，所述制冷模块包括两块TEC2-19008半导体制冷片，散热模块包括两个小型风扇、散热排、水冷头、水管和水泵组成的主动式水冷系统，电源模块核心是一个变压器；所述支架是3D打印的四根支柱和底座，其上固定两个风扇，并放置电源模块的变压器；所述两块半导体制冷片的制冷片冷面直接与一个输入端的容器底部接触，而在制冷片热面下方连接一个水冷装置，采用3D打印了一个水冷头，将水道和水管连接在一起，再通过水管和散热排、水泵连接在一起，而风扇和散热排安装在一起，放在整个制冷器的两侧，电源模块则放在制冷器的一侧。

2.根据权利要求1所述的快速制冷器，其特征在于：所述两块TEC2-19008半导体制冷片通过导热硅胶将冷面与容器底部粘在一起，热面与散热系统的水道紧密接触。

3.根据权利要求1或2所述的快速制冷器，其特征在于：所述散热模块采用的风扇和水泵的主动式水冷系统将制冷片热面的热量传导到外界，整个系统是敞开式的，放置在制冷片下方的水道和水管通过3D打印的水冷头连接在一起，水管再接到散热排入水口上，散热排的出水口再通过水管接入到下一个散热排的入水口，出水口再通过水管连接到水泵上，最后水泵上的水再由水管接回水道；风扇通过螺丝固定在散热排上，放在整个制冷器的两侧。

4.根据权利要求1或2所述的快速制冷器，其特征在于：所述电源模块核心是一个S-250-12变压器，所需输入电压为110-240V交流电，输出为12V直流电；变压器输出端用导线和制冷片，风扇及水泵相连，整个电源模块放置在3D打印支架底座上。

Images