水冷流动饮用液体半导体制冷系统及制冷设备的制作方法

本实用新型涉及制冷技术，具体地涉及一种水冷流动饮用液体半导体制冷系统及具有其的制冷设备。

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，在具备供应热饮的同时，能够供应冷饮的设备已经越来越普遍，这种供饮设施的设计更加人性化，更好地满足不同人群的需求。

目前的饮品制冷设备中制冷方式分为两种：一种是以制冷压缩机为工作部件，其原理与一般电冰箱相同，其优点是制冷快、制冷量大，缺点是结构复杂、价格高；另一种以半导体制冷芯片为工作部件，是利用珀尔帖效应的一种特殊制冷方式，具有结构简单、无冷媒更环保、噪音小、重量轻、生产工艺高等优点，缺点是制冷慢、制冷量小。半导体制冷芯片在通电后，其两个端面一面制热、一面制冷，制冷能力除了受芯片本身的特性影响外，还受到冷端和热端散热/换热性能的严重影响。

市场上饮品制冷设备的半导体制冷系统中，半导体制冷芯片的冷端一般仅通过散热铝与存储容器内的液体直接接触，使得液体的温度逐渐降低，半导体制冷芯片的热端则采用散热片散热的风冷方式进行散热。该结构存在的比较突出的问题是，散热铝与液体的接触面积小、换热效率低，当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。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型首先要解决的基本技术问题是提供一种水冷流动饮用液体半导体制冷系统，既可以有效解决半导体制冷芯片制冷速度慢、效率低的问题，又可以增强半导体制冷芯片热端的散热效果，提升制冷性能。

本实用新型还提出一种制冷设备，所述制冷设备包括上述水冷流动饮用液体半导体制冷系统。

为了解决本实用新型的上述技术问题，第一方面，本实用新型提供一种水冷流动饮用液体半导体制冷系统，包括存储容器、半导体制冷芯片、液体流动管路和水冷散热组件；所述存储容器的一侧设有或一体形成有内表面暴露于该存储容器内腔的导冷件，所述导冷件与所述半导体制冷芯片的冷端接触，所述存储容器上还设有至少一个进液口和至少一个出液口；所述进液口和所述出液口通过所述液体流动管路在所述存储容器外部连接，所述液体流动管路与所述存储容器内腔形成闭环的流动液路，该流动液路上设有泵送装置；所述水冷散热组件的换热器与所述半导体制冷芯片的热端接触。

优选地，所述闭环的流动液路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。

优选地，所述进液口设置在所述存储容器的上部，所述出液口设置在所述存储容器的下部，以能够通过高度差产生的饮用液体冲击形成所述局部紊流。

优选地，所述存储容器外侧的所述液体流动管路上设有过滤装置，所述过滤装置与所述液体流动管路可拆卸地连接。

优选地，所述导冷件包括导冷板和位于所述导冷板的内表面上的扰流翅片，其中，所述扰流翅片凸出到所述存储容器内腔内，所述导冷板的外表面与所述半导体制冷芯片的冷端接触。

优选地，所述存储容器的侧壁上形成有导冷件安装开口，该导冷件安装开口的周围与所述导冷板上设有相互匹配的安装孔，所述导冷件安装到所述存储容器的侧壁上以封闭所述导冷件安装开口。

优选地，所述扰流翅片的外部罩设有导流板，该导流板与所述导冷板之间形成导流通道，所述液体流动管路经所述进液口通至所述导流通道。

优选地，所述导流板竖直设置，且所述导流通道形成为漏斗状结构。

优选地，所述水冷散热组件包括散热件、用于向所述散热件供应冷却风的冷却风驱动装置、冷却水泵、以及与所述半导体制冷芯片的热端接触的冷却水箱，该散热件、冷却水箱、冷却水泵通过水路连接为冷却水循环系统。

优选地，所述冷却水箱包括由隔板交错分隔的第一水道和第二水道，所述第一水道和第二水道彼此独立，且所述第一水道和第二水道连接为能够在串联模式和并联模式之间切换。

优选地，所述第一水道连接有第一进水口和第一出水口，所述第二水道连接有第二进水口和第二出水口，其中，所述第一进水口连接于所述冷却水循环系统的水箱进水水路，所述第一出水口和所述第二进水口之间连接有换向控制阀，且该换向控制阀还连接于所述水箱进水水路和水箱出水水路，所述第二出水口连接于所述水箱出水水路，所述换向控制阀的阀芯至少能够被切换到第一位置和第二位置，其中在所述第一位置使得所述第一出水口和所述第二进水口相互连通，且所述第一出水口与所述水箱出水水路相互截止、所述第二进水口与所述水箱进水水路彼此截止，以使得所述第一水道和第二水道处于所述串联模式；在所述第二位置使得所述第一出水口和所述第二进水口相互截止，且所述第一出水口与所述水箱出水水路相互连通、所述第二进水口与所述水箱进水水路彼此连通，以使得所述第一水道和第二水道处于所述并联模式。

优选地，所述换向控制阀为电控换向控制阀。

第二方面，本实用新型提供一种制冷设备，包括机体，所述机体内安装有上述所述的水冷流动饮用液体半导体制冷系统。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的水冷流动饮用液体半导体制冷系统中，半导体制冷芯片的冷端通过导冷件与存储容器内的饮用液体接触制冷，同时存储容器中的饮用液体通过液体流动管路进行外部循环流动，形成存储容器内饮用液体的强制热对流运动，避免出现存储容器内饮用液体冷却效果不均匀的现象，有效地提高了制冷效率，利用水冷散热组件对半导体制冷芯片的热端进行散热，以提升半导体制冷芯片冷端的制冷性能。

在优选实施方式中，本实用新型利用进液口与出液口的高度差形成饮用液体局部紊流，增强冷能扩散和饮用液体的混合，提高了制冷效率；此外，利用导流板与导冷件之间形成导流通道，使饮用液体经液体流动管路直接进入导流通道与导冷件接触，增大扰流翅片附近饮用液体的流动速度，提高换热系数，扰流翅片结构使饮用液体在导流通道中也形成局部紊流，促进冷扩散，导流通道的漏斗式结构可以增大饮用液体与导冷件的热交换时间；水冷散热组件的散热件、冷却水箱和水泵通过水路连接为冷却水循环系统，利用散热件将冷却水从冷却水箱中吸收的热量快速散发出去，极大地增强了散热效率，缩小半导体制冷芯片热端与冷端的温度差，提升半导体制冷的效果。

附图说明

图1是本实用新型的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2是本实用新型中导冷件的一种具体实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型的另一种具体实施方式的整体结构示意图；

图4是本实用新型中过滤装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型中冷却水箱箱体的一种具体实施方式的结构示意图；

图6是本实用新型中冷却水箱盖板的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1存储容器2液体流动管路

3泵送装置4进液口

5出液口6半导体制冷芯片

7导冷件71导冷板

72扰流翅片73安装孔

8冷却水箱81隔板

82第一水道83第二水道

84第一进水口85第一出水口

86第二进水口87第二出水口

88螺孔89盖板

9冷却水泵10冷却风驱动装置

11散热件12导流板

13过滤装置1301过滤膜

1302过滤层

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“接触”应做广义理解，例如，接触可以是直接紧贴接触，也可以是通过中间媒介进行间接接触。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实用新型中的具体含义。

本实用新型首先提供一种水冷流动饮用液体半导体制冷系统，如图1所示，包括存储容器1、液体流动管路2、半导体制冷芯片6和水冷散热组件，存储容器1的一侧设有内表面暴露于该存储容器内腔的导冷件7，导冷件7与半导体制冷芯片6的冷端接触，存储容器1上还设有进液口4和出液口5；进液口4和出液口5通过液体流动管路2在存储容器1外部连接，液体流动管路2与存储容器1内腔形成闭环的流动液路，该流动液路上设有泵送装置3；水冷散热组件的换热器与半导体制冷芯片6的热端接触。

本实用新型的水冷流动饮用液体半导体制冷系统可以应用到各种需将饮用液体降温的电器或设备中，例如饮水机，也可以是果汁机或饮料机等。通过本实用新型上述基本技术方案的水冷流动饮用液体半导体制冷系统，半导体制冷芯片6在接通直流电时，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低、热端温度升高，形成半导体制冷芯片6的冷端和热端，半导体制冷芯片6通过导冷件7对存储容器1中的饮用液体进行冷却的同时，泵送装置3将存储容器1内的饮用液体从出液口5泵出经液体流动管路2后再从进液口4流进，使存储容器1内的饮用液体处于外部循环流动状态，促进存储容器1内饮用液体的热对流运动，避免存储容器1内饮用液体冷却效果不均匀的现象，同时利用水冷散热组件将半导体制冷芯片6热端的热能散发出去，使得半导体制冷芯片6的热端和冷端的温度差保持稳定状态，以维持半导体制冷芯片6的制冷性能。

在此需要说明的是，本实用新型的水冷流动饮用液体半导体制冷系统可以是立式结构，也可以是卧式结构，具体实施方式中将以立式结构对本实用新型作详细描述。此外，上述进液口4和出液口5的设置，可以是进液口4与出液口5一一对应通过液体流动管路2连通，也可以是一个进液口4通过分流管路与多个出液口5连通，还可以是多个进液口4经液体流动管路2连通至一个出液口5。上述泵送装置3的设置，可以是泵送装置3设于液体流动管路2的管路上，也可以是泵送装置3直接与出液口5连接，泵送装置3的出口与液体流动管路2连接通至进液口4。

如图1所示，进液口4设置在存储容器1的上部，出液口5设置在存储容器1的下部，以利用进液口4和出液口5的高度差冲击形成存储容器1内的饮用液体局部紊流，促进存储容器1中饮用液体的对流运动，有利于对饮用液体进行均匀的冷却。这样，在制冷工作过程中，通过泵送装置3的泵送，饮用液体从存储容器1下部的出液口5抽出，经由液体流动管路2从存储容器1上部的进液口4进入存储容器1内的上部。如此存储容器1下部的饮用液体被不断抽出，同时存储容器1上部最新被冷却的饮用液体被不断填入，按此不断循环，形成一种饮用液体的强制循环运动。由于存储容器1下部的饮用液体被不断抽出，存储容器1内的饮用液体需要不断填充到下部，这样存储容器1内的饮用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、相对精确控制饮用液体运动轨迹的强制热对流运动。也就是说，在本实用新型的技术方案中，相对精确地控制存储容器1内饮用液体的运动轨迹，使得饮用液体的运动顺应并形成一种强制热对流运动，形成并促进饮用液体的强迫对流换热，有效地提高了制冷效率，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，同时使得饮用液体温度均匀，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。

需要说明的是，本实用新型的相对精确控制饮用液体运动轨迹的强制热对流运动，并不限于上述进液口在上部、出液口在下部形成的控制方式，例如，还可以是在存储容器1内设置液体驱动装置，驱动导冷件7附近的饮用液体向远离导冷件7的方向运动，其他区域的饮用液体不断填入，以形成饮用液体的强制热对流运动，还可以是在存储容器1内设置叶轮，通过搅动方式控制饮用液体的热对流运动。

作为一种优选的实施方式，导冷件7包括导冷板71和位于导冷板71的内表面上的扰流翅片72，扰流翅片72凸出到存储容器1内腔内，导冷板71的外表面与半导体制冷芯片6的冷端接触以传递热量，扰流翅片72使存储容器1内饮用液体在强制热对流运动的运动轨迹上形成局部紊流，进一步增强冷能扩散和液体混合，提高了制冷效率。导冷件7可以与存储容器1可拆卸地密封性连接，例如在存储容器1的侧壁上形成有导冷件安装开口，该导冷件安装开口的周围与导冷板71上设有相互匹配的安装孔，导冷板71上的安装孔73如图2所示，导冷件7安装到存储容器1的侧壁上以封闭导冷件安装开口，并通过密封圈进行密封安装，可拆卸的安装形式有利于对存储容器1、导冷件7等存储容器内部件的清洁与维护。导冷件7也可以是与存储容器1一体形成的。

进一步地，如图3所示，扰流翅片72的外部罩设有导流板12，该导流板12与导冷板71之间形成导流通道，液体流动管路2经进液口4通至导流通道，存储容器1内的饮用液体经液体流动管路2直接通至导流通道内与导冷件7接触制冷，同时增大了导冷件7附近饮用液体的流动速度，提高了饮用液体与翅片之间的换热系数，提升制冷效率。具体地，导流板12为竖直设置，且导流通道为漏斗状结构，液体流动管路2的进液端插至导冷件7的顶部，饮用液体进入导流通道后通过导流板12引导至其底部流出，漏斗状的导流通道增加了饮用液体与导冷件7的接触时间。为了提高存储容器1内液体流动管路2的结构稳定性，导流板12的顶部可设有供液体流动管路2穿过的通孔。

进一步地，存储容器1外侧的液体流动管路2上设有过滤装置13，过滤装置13与液体流动管路2可拆卸式连接，如图4所示，过滤装置13的两个端口适于与液体流动管路2连接，过滤装置13中设有过滤膜1301和过滤层1302，饮用液体先经过滤膜1301再流经过滤层1302，除去液体中杂质，提高饮用液体的安全性。

本实施方式中，水冷散热组件包括散热件11、用于向散热件11供应冷却风的冷却风驱动装置10、冷却水泵9、以及与半导体制冷芯片6的热端接触的冷却水箱8，散热件11、冷却水箱8、冷却水泵9通过水路连接为冷却水循环系统，冷却水箱8从半导体制冷芯片6的热端吸收热量后，将热量传递至冷却水，利用散热件11降低循环冷却水的温度，以提高半导体制冷芯片6热端散热的效率。

冷却水箱8可以是各种结构形式的水箱形式，作为本实用新型的一种优选结构形式，如图5和图6所示，冷却水箱8包括水箱箱体和盖板89，水箱箱体和盖板89上分别设有相互匹配的螺孔88，以将水箱箱体与盖板89进行密封连接。水箱箱体内由隔板81交错分隔成第一水道82和第二水道83，第一水道82和第二水道83彼此独立，且第一水道82和第二水道83连接为能够在串联模式和并联模式之间切换；第一水道82和第二水道83中的隔板81有效增加了水道与冷却水箱8的接触面积，冷却水箱8吸收半导体制冷芯片6热端的热量后，快速传递给隔板81，通过隔板81与冷却水进行热交换，提升换热效率。

具体地，第一水道82连接有第一进水口84和第一出水口85，第二水道83连接有第二进水口86和第二出水口87，第一进水口84连接于冷却水循环系统的水箱进水水路，第二出水口87连接于水箱出水水路；第一出水口85和第二进水口86之间利用换向控制阀连接，同时该换向控制阀还连接于水箱进水水路和水箱出水水路，换向控制阀的阀芯能够被切换到第一位置和第二位置控制第一水道82和第二水道83的连接模式，在第一位置使得第一出水口85和第二进水口86相互连通，且第一出水口85与水箱出水水路相互截止、第二进水口86与水箱进水水路彼此截止，以使得第一水道82和第二水道83处于串联模式，此时冷却水箱8内的水路较长，相对于常规的冷却水箱，冷却水与隔板81的热交换时间长，换热效率高；在第二位置使得第一出水口85和第二进水口86相互截止，且第一出水口85与水箱出水水路相互连通、第二进水口86与水箱进水水路彼此连通，以使得第一水道82和第二水道83处于并联模式，此时，冷却水箱8内水流量大，降温速度比串联模式更快、更高效，散热效果更理想。

更具体地，所述换向控制阀为电控换向控制阀，使用者选用电控换向电磁阀控制，可以很方便地控制第一水道82和第二水道83的串联模式或并联模式，既便捷又能根据制冷系统的制冷速度或制冷量来选择冷却水箱8的工作模式，节能高效、应用范围广。

根据本实用新型第二方面实施例的制冷设备，包括机体，机体内设有上述的水冷流动饮用液体半导体制冷系统，有利于提高制冷设备的制冷效率。

由上描述可见，本实用新型的水冷流动饮用液体半导体制冷系统，通过泵送装置3和液体流动管路2形成并促进存储容器1内饮用液体的强迫热对流运动，利用进液口4和出液口5的高度差、扰流翅片72在存储容器1内形成多处饮用液体局部紊流，控制存储容器1内不同区域的饮用液体不断运动，有效地提高半导体制冷的换热系数，使得饮用液体温度迅速降低，制冷效率显著提高，并且存储容器内的饮用液体温度保持均匀，避免产生底部温度低、顶部温度高的现象，水冷散热组件内形成冷却水循环系统，并利用冷却水箱8内的隔板结构增加冷却水的导热面积和导热时间，提升半导体制冷芯片6热端的散热速度，有效地缩小半导体制冷芯片6热端与冷端的温度差，提高半导体制冷芯片6的制冷性能。

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

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，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

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