制冷模块、制冷系统及制冷设备的制作方法

文档序号:19161298发布日期:2019-11-16 01:33阅读:225来源:国知局
制冷模块、制冷系统及制冷设备的制作方法

本实用新型涉及液体制冷技术领域,具体地涉及一种制冷模块、制冷系统及制冷设备。



背景技术:

在现有的供饮装置中,常用的制冷系统为压缩机制冷;但是压缩机系统体积大,重量大,安装效率低,生产、运输成本高且要求安装空间较大,整个系统成本也偏高。

在现有的供饮装置中,还常采用半导体芯片制冷技术提供冷水或冷饮;半导体制冷芯片没有滑动部件,主要应用在一些空间受限、可靠性要求高、无制冷剂污染的情况下;主要是由一块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,当热电偶对有电流通过时,在热电偶的两端分别形成产生热量的热端和吸收热量的冷端;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。

但是,半导体芯片制冷能力除了受其本身芯片的特性影响外,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。而且,制冷组件安装拆卸不方便,难以达到良好的用户体验。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的第一方面的技术问题是提供一种制冷模块,该制冷模块不仅有效地提高制冷效率,提高制冷能力,制冷温度均匀,而且,集成为模块,有利于节省空间,能够便捷地安装在制冷设备上。

本实用新型所要解决的第二方面的技术问题是提供一种制冷系统,该制冷系统不仅使制冷模块匹配不同大小的存储容器,而且,安装拆卸便捷,有利于节省空间。

本实用新型所要解决的第三方面的技术问题是提供另一种制冷系统,该制冷系统不仅使其体积能够得到压缩,而且,简化生产装配,有利于节省空间。

本实用新型所要解决的第四方面的技术问题是提供一种制冷设备,该制冷设备不仅安装维护方便,而且,便于满足不同大小机器及不同存储容器容量的需求。

为了实现上述目的,本实用新型第一方面提供一种制冷模块,包括模块主体、半导体制冷芯片和泵送装置;所述模块主体内形成有换热腔,且该模块主体上设有换热腔出口和换热腔进口;所述换热腔一侧侧壁的内表面为液体接触面,且其外表面为芯片接触面,该芯片接触面与所述半导体制冷芯片的冷端接触,所述泵送装置安装在所述模块主体上,且该泵送装置经由所述换热腔进口与所述换热腔能够输送液体地连接,所述泵送装置的泵送进口伸出所述模块主体,且与所述换热腔出口处于所述模块主体的同一侧。在本技术方案中,将模块主体、半导体制冷芯片和泵送装置等集成形成模块,有利于节省空间,当安装到相应的制冷系统或设备中时,也有利于制冷系统或设备的小型化,所述泵送进口与换热腔出口处于所述模块主体的同一侧,安装更便利。

优选地,所述侧壁处于所述模块主体的安装侧,该安装侧与所述换热腔出口所在一侧相对,所述换热腔通过换热片封盖以使得该换热片形成为该换热腔的所述侧壁;所述模块主体的所述安装侧还设有第一安装腔,所述换热腔与所述第一安装腔通过所述换热腔进口相连通,所述泵送装置安装在所述第一安装腔内;所述第一安装腔的与所述换热片相对的侧壁上开有通孔,所述泵送进口穿过所述通孔。在本优选技术方案中,换热腔是分体结构,换热腔与换热片结合能够形成制冷的腔室空间,便于拆卸维护;通过第一安装腔实现将泵送装置集成在模块主体内。

进一步优选地,所述模块主体设有用于安装保温结构的第二安装腔,所述第二安装腔与所述安装侧所在一侧相对,所述换热腔出口密封性穿过所述第二安装腔的所述保温结构。在本优选技术方案中,保温结构可以减弱换热腔出口内的液体与外部环境的热交换,提高了制冷效果。

更优选地,所述第一安装腔内镶嵌有泵送装置保温结构,所述泵送装置保温结构封盖所述泵送装置。在本优选技术方案中,泵送装置保温结构可以减弱泵送装置内的液体与外部环境的热交换,加强制冷效果。

具体优选地,所述换热腔的朝向所述安装侧的一侧为开口侧,该开口侧的边缘部位设有多个换热腔安装孔,各所述换热腔安装孔与所述换热片上的多个换热片安装孔相配合以能够通过紧固件紧固所述换热片。

典型地,所述换热腔与所述换热片之间安装有密封圈,所述密封圈嵌装在沿所述换热腔边缘设置的密封圈安装槽内。

优选地,所述泵送装置的泵送出口与所述换热腔进口通过密封性连接以能够无泄露地输送液体。

具体优选地,所述第一安装腔内设有成对的卡扣件和成对的安装腔安装孔,所述第一安装腔通过所述卡扣件与所述泵送装置连接,各所述安装腔安装孔与所述泵送装置上的泵送装置安装孔相配合以能够通过紧固件紧固所述泵送装置。

更优选地,所述液体接触面上设有位于所述换热腔内的扰流翅片。在本优选技术方案中,通过扰流翅片使换热腔内的液体形成局部紊流,促进不同温度的液体之间的热交换,提高制冷效率。

典型地,所述半导体制冷芯片的热端连接有散热器,所述散热器包括依次连接的基座、导热管、散热片和风机,所述导热管具有热管蒸发部和热管冷凝部,所述基座上设有凸台,所述热管蒸发部嵌入所述凸台内,所述热管冷凝部插入所述散热片内。

具体地,所述基座的边缘部位设有多个基座安装孔,各所述基座安装孔与所述模块主体上的模块主体安装孔相配合;所述凸台与所述半导体制冷芯片的热端接触。

本实用新型第二方面提供一种制冷系统,包括存储容器和第一方面技术方案中任一项所述的制冷模块。

具体优选地,所述存储容器上设有存储容器进口和存储容器出口,所述存储容器进口与所述换热腔出口、所述存储容器出口与所述泵送进口分别通过一个密封件相连通以能够无泄露地输送液体;所述存储容器外裹敷有存储容器保温结构。在本具体优选技术方案中,所述存储容器进口与所述换热腔出口、所述存储容器出口与所述泵送进口分别通过一个密封件相连通,使制冷模块能够匹配不同大小的存储容器,提升了制冷模块的安装拆卸便捷性;存储容器保温结构能够减弱存储容器内的液体与外部环境的热交换,强化制冷效果。

本实用新型第三方面提供一种制冷系统,包括储液箱体、半导体制冷芯片和泵送设备,所述储液箱体上形成有箱体换热腔,且所述储液箱体上设有箱体换热腔出口、箱体换热腔进口和泵送设备进口;所述箱体换热腔上安装有换热片或与该换热片一体成型,所述换热片包括液体接触面和芯片接触面,所述芯片接触面与所述半导体制冷芯片的冷端接触;所述泵送设备安装在所述储液箱体上,该泵送设备经由所述箱体换热腔进口与所述箱体换热腔能够输送液体地连接,且该泵送设备经由所述泵送设备进口与所述储液箱体能够输送液体地连接。本技术方案有益效果在于使本制冷系统的体积小型化。

优选地,所述储液箱体上设有适于容纳所述泵送设备的安装腔,所述箱体换热腔进口通过第一连接管与所述泵送设备能够密封性输送液体地连接,所述泵送设备进口通过第二连接管与所述泵送设备能够密封性输送液体地连接,所述泵送设备进口位于所述安装腔内,且所述储液箱体外裹敷有保温层。其中,保温层利于提升制冷能力。

典型地,所述半导体制冷芯片的热端连接有散热器。

更优选地,所述液体接触面上设有位于所述箱体换热腔内的扰流翅片,且该液体接触面与所述箱体换热腔密封性连接。其中,扰流翅片便于提高制冷效率。

本实用新型第四方面提供一种制冷设备,包括第二方面和第三方面技术方案中任一项所述的制冷系统。

通过上述技术方案,本实用新型的有益效果如下:

在本实用新型的基本技术方案中,将模块主体、半导体制冷芯片和泵送装置等集成形成模块,有利于节省空间,当安装到相应的制冷系统或设备中时,也有利于制冷系统或设备的小型化,泵送进口与换热腔出口处于模块主体的同一侧,使制冷模块安装更便利;换热腔可以是一体成型的封闭空间,也可以是分体组合形式,实现方式多样化,满足不同使用需求。

另外,保温结构能减弱换热腔出口内的液体与外部环境的热交换、泵送装置保温结构能够减弱泵送装置内的液体与外部环境的热交换,提高制冷效果;扰流翅片使换热腔内的液体形成局部紊流,促进不同温度的液体之间的热交换,提高制冷效率。

而且,当制冷模块应用到制冷系统中后,通过存储容器进口与换热腔出口、存储容器出口与泵送进口分别连通,使制冷模块能够匹配不同大小的存储容器,满足不同制冷系统的需求,提升了制冷模块的安装拆卸便捷性;存储容器保温结构能够减弱存储容器内的液体与外部环境的热交换,强化制冷效果。

当半导体制冷芯片、泵送设备和换热片之间安装在储液箱体上时,能够减小整个制冷系统的体积,简化生产装配;进一步,半导体制冷芯片的热端连接散热器,能够提升制冷系统的制冷效率;储液箱体外包覆保温层能够保证制冷效果,节约能源。

并且,泵送装置使得存储容器内的液体不断运动并与制冷模块内的液体接触并交换,形成并促进液体的强迫对流换热,有效地提高制冷效率,使得液体温度迅速降低,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。

本实用新型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

图1是本实用新型的一个实施例中制冷模块的爆炸图;

图2是本实用新型的一个实施例中制冷模块的一个剖视图;

图3是本实用新型的一个实施例中制冷模块的另一个剖视图;

图4是本实用新型的一个实施例中模块主体的一个侧面立体图;

图5是本实用新型的一个实施例中模块主体的另一个侧面立体图;

图6是本实用新型的一个实施例中换热片的一个侧面立体图;

图7是本实用新型的一个实施例中换热片的另一个侧面立体图;

图8是本实用新型的一个实施例中散热器的一个侧面立体图;

图9是本实用新型的一个实施例中散热器的另一个侧面立体图;

图10是本实用新型的一个实施例中制冷模块的一个侧面立体图;

图11是本实用新型的一个实施例中制冷模块的另一个侧面立体图;

图12是本实用新型的一个实施例中制冷系统的爆炸图;

图13是本实用新型的一个实施例中制冷系统的剖视图;

图14是本实用新型的一个实施例中制冷系统的原理图;

图15是本实用新型的制冷原理图;

图16是本实用新型的另一个实施例中制冷系统的爆炸图;

图17是本实用新型的另一个实施例中制冷系统的立体图;

图18是本实用新型的另一个实施例中去除保温层后的制冷系统的一个立体图;

图19是本实用新型的另一个实施例中去除保温层后的制冷系统的另一个立体图;

图20是本实用新型的另一个实施例中制冷系统的一个剖视图;

图21是本实用新型的另一个实施例中制冷系统的另一个剖视图;

图22是本实用新型的另一个实施例中储液箱体的立体图;

图23是本实用新型的另一个实施例中储液箱体的剖视图。

附图标记说明

1模块主体

11换热腔出口12换热腔进口

13换热腔14第一安装腔

141通孔142卡扣件

143安装腔安装孔

15第二安装腔16换热腔安装孔

17模块主体安装孔

2半导体制冷芯片

3泵送装置

31泵送进口32泵送出口

33泵送装置安装孔

4换热片

41液体接触面42芯片接触面

43扰流翅片44换热片安装孔

5散热器

51基座52导热管

53散热片54风机

55热管蒸发部56热管冷凝部

57凸台58基座安装孔

6密封圈61密封圈安装槽

71保温结构72泵送装置保温结构

73存储容器保温结构

8存储容器

81存储容器进口82存储容器出口

9密封件

10储液箱体

101箱体换热腔102箱体换热腔出口

103箱体换热腔进口104安装腔

105保温层

20泵送设备

201泵送设备进口202第一连接管

203第二连接管

具体实施方式

下面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”、“左”、“右”、“内”、“外”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。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量,因此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

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”、“设有”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实用新型中的具体含义。

参照图1、图2、图3、图4、图6、图7,本实用新型第一方面提供一种制冷模块,包括模块主体1、半导体制冷芯片2和泵送装置3;模块主体1内形成有换热腔13,且该模块主体1上设有换热腔出口11和换热腔进口12;换热腔13一侧侧壁的内表面为液体接触面41,且其外表面为芯片接触面42,其中,换热腔13的具有液体接触面41和芯片接触面42的该侧壁可以设置为安装到换热腔13上,或者与换热腔13一体成型;芯片接触面42与半导体制冷芯片2的冷端接触,泵送装置3安装在模块主体1上,该泵送装置3经由换热腔进口12与换热腔13相连通,以能够输送液体;泵送装置3的泵送进口31伸出模块主体1,且与换热腔出口11处于模块主体1的同一侧;各个组成部分能够集成为模块,有利于节省空间,给设计带来便利,当制冷模块安装到相应的制冷系统或设备中时,不仅有利于制冷系统或设备的小型化,还可以直接通过处于模块主体1的同一侧的泵送进口31与换热腔出口11安装到相应的制冷系统或设备上,增强制冷模块安装的便利性。

在本实用新型的上述实施例中,需要说明的是,在具体实现结构形式中,该侧壁可以是与换热腔13可拆分结构,该侧壁可以采用平面板型结构,直接封盖在换热腔13上形成制冷的空间,或者,该侧壁进行一定变形,平面板型结构中间凹陷形成腔体,再与换热腔13形成制冷的空间,当然,也可以进行一些其它类似变形,该侧壁也可以是与换热腔13一体成型,直接作为换热腔13的一部分形成制冷的空间;而且,该侧壁可以为换热腔13的各个侧壁中任意一个,可以理解的是,只要该侧壁的芯片接触面42能够与半导体制冷芯片2接触,对该侧壁与换热腔13形成的制冷空间内的液体进行制冷作业即可;其中,换热腔13不限于图4中所示的形式,可以利用模块主体1的部分侧壁作为换热腔13的侧壁;满足多种使用设计需求。

结合上述实施例简述制冷模块的工作过程,可以将制冷模块通过泵送进口31和换热腔出口11与相应的制冷系统或设备内的容器相连通进行制冷工作,这样,容器内的液体从泵送装置3的泵送进口31流入换热腔13内,半导体制冷芯片2通过换热腔13的侧壁的液体接触面41和芯片接触面42对换热腔13内的液体进行制冷,经冷却的液体再从换热腔出口11流回相应的制冷系统或设备内的容器,并与容器内的液体进行对流运动,不断重复上述循环,到达快速制冷的目的;其中,泵送装置3能够促进制冷模块内的液体与相连接的制冷系统或设备的容器内的液体交换,人为地将自然对流运动改变成强迫热对流运动,经过测试证实,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。

在本实用新型的一些实施例中,泵送装置3可以采用循环泵、离心泵、轴流泵等多种泵设备。

参照图1至图7,在本实用新型的一个优选实施例中,所述侧壁处于模块主体1的安装侧,该安装侧与换热腔出口11所在一侧相对,换热腔13通过换热片4封盖以使得该换热片4形成为该换热腔13的所述侧壁;即作为一个具体优选的实施方式,换热片4与换热腔13是两个独立的组件,换热片4能够封盖在换热腔13上,且两者形成制冷的空间,换热片4的两个侧面分别为液体接触面41和芯片接触面42,芯片接触面42与半导体制冷芯片2的冷端接触,对换热片4与换热腔13形成的制冷空间内的液体进行制冷;模块主体1的所述安装侧还设有第一安装腔14,所述换热腔13与所述第一安装腔14通过所述换热腔进口12相连通以能够使液体流通,泵送装置3安装在所述第一安装腔14内,有利于节省空间,这样有利于制冷模块小型化、集成化;需要说明的是,图4所示的换热腔13与泵送装置3的位置关系为上下布置,但是,这种换热腔13在上与泵送装置3在下的布置形式仅是一种具体实施方式,泵送装置3也可以布置在换热腔13上、左、右等多个方位,即泵送进口31与换热腔出口11的位置关系也不局限于上下布置;在与换热片4相对的侧壁上,第一安装腔14开有通孔141,泵送进口31穿过通孔141。

参照图1、图2、图3和图5,在本实用新型的一个实施例中,模块主体1设有用于安装保温结构71的第二安装腔15,第二安装腔15与安装侧所在一侧相对,换热腔出口11密封性穿过第二安装腔15的保温结构71。在制冷过程中,保温结构71可以减弱换热腔出口11内的液体与外部环境的热交换,提高了制冷效果。

其中,换热腔出口11和换热腔进口12分别与一个凹槽结构直接连通,这样,在制冷过程中,能够使液体从换热腔进口12较为均匀地流入,并较为均匀地从换热腔出口11流出,使得换热腔13内的液体换热均匀,提升换热效率。

参照图1至图4,在本实用新型的一个实施例中,第一安装腔14内镶嵌有泵送装置保温结构72,泵送装置保温结构72封盖泵送装置3。在制冷过程中,泵送装置保温结构72可以减弱泵送装置3内的液体与外部环境的热交换,提高了制冷效果。

参照图1、图4、图6和图7,在本实用新型的一个实施例中,换热腔13朝向模块主体1的安装侧的一侧为开口侧,该开口侧的边缘部位设有多个换热腔安装孔16,各换热腔安装孔16与换热片4上的多个换热片安装孔44一一对应,利用紧固件穿过各换热腔安装孔16与对应的各换热片安装孔44,能够将换热片4封盖在换热腔13上,以形成制冷空间,其中,换热腔安装孔16与换热片安装孔44均可以为螺纹孔,可以通过螺钉固定连接,增大连接的牢靠性。如此,可以保证使换热片4与换热腔13之间的连接紧密性,两者之间安装、拆卸更加方便。

参照图1至图4,在本实用新型的一个优选实施例中,换热腔13与换热片4之间安装有密封圈6,具体地,沿换热腔13边缘设置的密封圈安装槽61,密封圈6嵌装在密封圈安装槽61内,其中,密封圈6可以是橡胶密封圈。如此,可以有效保证换热腔13与换热片4之间的密封性。

参照图1、图2和图4,在本实用新型的一些实施例中,泵送装置3的泵送出口32与换热腔进口12密封性连通,以能够无泄露地输送液体。如此,可以避免泄露,保证制冷效率。

参照图1至图4,在本实用新型的一个实施例中,第一安装腔14内设有成对的卡扣件142和成对的安装腔安装孔143,第一安装腔14通过卡扣件142与泵送装置3连接,各安装腔安装孔143与泵送装置3上的泵送装置安装孔33一一对应,通过紧固件穿过各安装腔安装孔143与相对应的各泵送装置安装孔33,以能够将泵送装置3紧固在第一安装腔14内。其中,安装腔安装孔143与泵送装置安装孔33均可以为螺纹孔,可以通过螺钉固定连接,增大连接的牢靠性。

如此,有利于整体结构的模块化,节约空间,尤其适用于制冷设备内的较为狭小的安装空间。

参照图1、图2、图3、图4、图6和图7,在本实用新型的一些优选实施例中,液体接触面41上设有位于换热腔13内的扰流翅片43。由此,流经换热腔13的液体经过扰流翅片43时,能够形成局部紊流,进行充分的热交换,提升换热效率,提高制冷效果。

参照图1、图2、图3、图8、图9、图10和图11,在本实用新型的一些具体实施例中,半导体制冷芯片2的热端连接有散热器5,散热器5包括依次连接的基座51、导热管52、散热片53和风机54,导热管52具有热管蒸发部55和热管冷凝部56,基座51上设有凸台57,热管蒸发部55嵌入凸台57内,热管冷凝部56插入散热片53内。

由此,通过热管散热技术,有效地对半导体制冷芯片2的热端进行散热,令半导体制冷芯片2处于较佳的工作状态,使半导体制冷芯片2冷端能够持续制冷,保证制冷效率。

在本实用新型的上述实施例中,提供了热管散热方式,需要说明的是,半导体制冷芯片2的热端也可以采用风冷散热或水冷散热等其它散热方式。

参照图1、图2、图3、图8、图9、图10和图11,在本实用新型的一个更具体实施例中,基座51的边缘部位设有多个基座安装孔58,各基座安装孔58与模块主体1上的各模块主体安装孔17一一对应,通过紧固件能够将散热器5紧固在模块主体1上;凸台57与半导体制冷芯片2的热端接触。其中,基座安装孔58与模块主体安装孔17均可以为螺纹孔,可以通过螺钉固定连接,增大连接的牢靠性;热管蒸发部55嵌入凸台57内,增大了热管蒸发部55与半导体制冷芯片2的热端的接触面积,提高了散热效率。

参照图1至图15,本实用新型的一个优选实施例的制冷模块,包括模块主体1、半导体制冷芯片2和泵送装置3;模块主体1一侧形成有换热腔13和第一安装腔14,另一侧形成有第二安装腔15,且该模块主体1上还设有换热腔出口11和换热腔进口12;换热腔出口11穿过第二安装腔15内的保温结构71,且与换热腔13连通,在制冷过程中,保温结构71可以减弱换热腔出口11内的液体与外部环境的热交换,提高了制冷效果;通过换热腔进口12将换热腔13和第一安装腔14相连通,以能够输送液体;换热腔13上盖装有换热片4,换热腔13与换热片4之间安装有密封圈6,可以有效保证换热腔13与换热片4之间的密封性;换热片4的两个侧面分别为液体接触面41和芯片接触面42,液体接触面41上设置有扰流翅片43,扰流翅片43处于换热腔13内,流经换热腔13的液体经过扰流翅片43时,能够形成局部紊流,进行充分的热交换,提升换热效率,提高制冷效果;芯片接触面42与半导体制冷芯片2的冷端接触;泵送装置3设置在第一安装腔14内,第一安装腔14内还嵌装有泵送装置保温结构72,泵送装置保温结构72封盖泵送装置3,在制冷过程中,泵送装置保温结构72可以减弱泵送装置3内的液体与外部环境的热交换,提高了制冷效果;泵送装置3的泵送进口31通过通孔141伸出模块主体1,且与换热腔出口11处于模块主体1的同一侧,安装、拆卸方便,泵送装置3的泵送出口32与换热腔进口12密封性连通,以能够无泄露地输送液体,保证制冷效率;半导体制冷芯片2的热端与散热器5的凸台57接触,散热器5包括依次连接的基座51、导热管52、散热片53和风机54,导热管52具有热管蒸发部55和热管冷凝部56,热管冷凝部56插入散热片53内,凸台57设置在基座51上,热管蒸发部55嵌入凸台57内,增大了热管蒸发部55与半导体制冷芯片2的热端的接触面积,提高了散热效率;其中,各个组成部分能够集成为模块,有利于节省空间,给设计带来便利,当制冷模块安装到相应的制冷系统或设备中时,不仅有利于制冷系统或设备的小型化,还可以直接通过处于模块主体1的同一侧的泵送进口31与换热腔出口11安装到相应的制冷系统或设备上,增强制冷模块安装的便利性。

在具体实施例中,保温结构71和泵送装置保温结构72可以由保温泡沫、发泡层或者保温棉制备而成;扰流翅片43的形状不限于板形,例如,圆柱形、方形、s形等多种形状。

下面,结合图1至图15,描述本实用新型的制冷模块的工作原理。

本实用新型的制冷模块利用半导体制冷芯片制冷的原理及特性进行液体循环制冷,通过泵送进口31和换热腔出口11与容器连通,容器内存放有需要制冷的液体,启动泵送装置3使容器内的液体从泵送进口31流入,再经泵送出口32进入换热腔13内,这时,半导体制冷芯片2的冷端进行制冷作业,通过换热片4不断与换热腔13内的液体进行热交换,同时散热器5不断对半导体制冷芯片2的热端进行散热,使半导体制冷芯片2处于较好地工作状态;液体流经处于换热腔13内的扰流翅片43,液体经过扰流翅片43时,能够形成局部紊流,进行充分的热交换,提升换热效率,提高制冷效果;冷却的液体再经由换热腔出口11流回容器,与容器内留存的液体进行热交换;不断重复上述步骤,实现制冷的目的。

其中,泵送装置3能够促进制冷模块内的液体与相连接的制冷系统或设备的容器内的液体交换,人为地将自然对流运动改变成强迫热对流运动,经过测试证实,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。

此外,泵送进口31和换热腔出口11可以方便地与不同大小的容器进行连接,适应不同使用设计需求。

为了帮助理解,下面结合图12和图13的存储容器8的具体结构,来进一步理解制冷模块安装便捷性。

本实用新型第二方面提供一种制冷系统,包括存储容器8和上述第一方面实施例中任一项所述的制冷模块。存储容器8具有进液口和出液口,当安装到制冷设备中后,进液口能够补充存储容器8内的液体,出液口能够将存储容器8内制冷后的液体输出。

如此,本实用新型制冷系统的实施例可以具有上述第一方面实施例任一项所述的制冷模块;即采用了上述所有制冷模块实施例的全部技术方案,因此至少具有上述制冷模块实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再赘述。

参照图12和图13,在本实用新型的制冷系统的一个更具体实施例中,存储容器8上设有存储容器进口81和存储容器出口82,存储容器进口81与换热腔出口11通过一个密封件9相连通,存储容器出口82与泵送进口31通过另一个密封件9相连通,能够无泄露地输送液体;存储容器8外裹敷有存储容器保温结构73。

如此,通过存储容器进口81与换热腔出口11、存储容器出口82与泵送进口31分别配合,使制冷模块可以匹配不同容积大小的存储容器8,适应不同使用需求;存储容器保温结构73可以减弱存储容器8与外部环境的热交换,提升制冷效果,制冷速度更快;其中,密封件9可以由橡胶制备,保证制冷模块与存储容器8之间无泄漏。

在具体实施例中,存储容器保温结构73可以由保温泡沫、发泡层或者保温棉制备而成。

参照图6、图7、图16至图23,本实用新型第三方面提供一种制冷系统,包括储液箱体10、半导体制冷芯片2和泵送设备20,储液箱体10上形成有箱体换热腔101,且该储液箱体10上设有箱体换热腔出口102、箱体换热腔进口103和泵送设备进口201;储液箱体10具有进液口和出液口,当安装到制冷设备中后,进液口能够补充储液箱体10内的液体,出液口能够将储液箱体10内制冷后的液体输出;储液箱体10可以是一体成型的结构,也可以将储液箱体10设计成分体式的盖板结构,且两者之间密封性连接,进一步地,储液箱体10的进液口和出液口可以如图16所示的设置在盖板结构上。

其中,箱体换热腔出口102可以为一个通孔,在具体实施例中,优选地,将箱体换热腔101的内部侧壁的上方部分取消,形成一个长条形的开口,节约成本,便于加工生产;箱体换热腔101上可以安装有换热片4,具体的,可以通过螺钉将换热片4固定连接在箱体换热腔101,或者,箱体换热腔101与换热片4一体成型,形成一个立体制冷空间,换热片4包括液体接触面41和芯片接触面42,换热片4的液体接触面41盖装在箱体换热腔101上,或者,液体接触面41作为箱体换热腔101的一个侧壁,芯片接触面42与半导体制冷芯片2的冷端接触;泵送设备20安装在储液箱体10上,该泵送设备20经由箱体换热腔进口103与箱体换热腔101相连通,以能够输送液体,同时经由泵送设备进口201与储液箱体10相连通,以能够输送液体;将换热片4、半导体制冷芯片2和泵送设备20直接安装到储液箱体10上,可以压缩本实施例的制冷系统的体积,简化生产装配,有利于节省空间,给设计带来便利。

在本实用新型的一些实施例中,泵送设备20可以采用循环泵、离心泵、轴流泵等多种泵设备。

结合上述实施例简述制冷系统的工作过程,泵送设备20驱动液体在储液箱体10与箱体换热腔101之间循环流动,具体地,储液箱体10内的液体由泵送设备进口201流经泵送设备20,再由箱体换热腔进口103流入箱体换热腔101,半导体制冷芯片2通过换热片4对流经箱体换热腔101的液体进行制冷,制冷后的液体再经由箱体换热腔出口102流回储液箱体10,不断重复上述循环,到达快速制冷的目的;泵送设备20能够促进储液箱体10与箱体换热腔101之间循环流动,人为地将自然对流运动改变成强迫热对流运动,经过测试证实,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。

参照图16至图23,在本实用新型的制冷系统的一个实施例中,储液箱体10上设有安装腔104,泵送设备20安装在安装腔104内,箱体换热腔进口103通过第一连接管202与泵送设备20能够密封性输送液体地连接,泵送设备进口201通过第二连接管203与泵送设备20能够密封性输送液体地连接,泵送设备进口201位于安装腔104内,且储液箱体10外裹敷有保温层105。

其中,第一连接管202和第二连接管203可以采用硅胶管、橡胶管、塑料管等能够保证密封性的输液管;保温层105由保温泡沫、发泡层或者保温棉制备而成,保温层105可以如图16分成两部分,将储液箱体10包敷起来,同时也可以将泵送设备20包敷,且将换热片4的芯片接触面42漏出来,便于半导体制冷芯片2制冷散热,保温层105能够减弱储液箱体10内的液体与外部环境的热交换,提高了制冷效果;泵送设备20的安装位置可以有多种选择,图18和图19给出了泵送设备20安装储液箱体10下侧或上侧,同理,泵送设备20也可以安装储液箱体10左侧或右侧,或者,其它设计需要的位置。

参照图8、图9、图16至图23,在本实用新型的制冷系统的一些实施例中,半导体制冷芯片2的热端连接有散热器5,可以通过螺钉或螺栓等将散热器5固定连接在储液箱体10上。

其中,散热器5可以采用热管散热器、风冷散热器或水冷散热器,在具体实施例中,优选热管散热器,图8和图9给出了热管散热器的一种具体结构形式,散热器5包括依次连接的基座51、导热管52、散热片53和风机54,导热管52具有热管蒸发部55和热管冷凝部56,基座51上设有凸台57,热管蒸发部55嵌入凸台57内,热管冷凝部56插入散热片53内;半导体制冷芯片2的热端与凸台57接触。

由此,通过热管散热技术,有效地对半导体制冷芯片2的热端进行散热,令半导体制冷芯片2处于较佳的工作状态,使半导体制冷芯片2冷端能够持续制冷,保证制冷效率。

参照图6、图7、图16至图23,在本实用新型的制冷系统的一些优选实施例中,液体接触面41上设有位于箱体换热腔101内的扰流翅片43,且该液体接触面41与箱体换热腔101密封性连接。其中,液体经过扰流翅片43时,能够形成局部紊流,进行充分的热交换,提升换热效率,提高制冷效果。

参照图6、图7、图8、图9、图16至图23,本实用新型的一个优选实施例的制冷系统,包括储液箱体10、半导体制冷芯片2和泵送设备20,储液箱体10上形成有箱体换热腔101,且该储液箱体10上设有箱体换热腔出口102、箱体换热腔进口103和泵送设备进口201,该储液箱体10上还设有用于安装容纳泵送设备20的安装腔104;泵送设备20经由箱体换热腔进口103与箱体换热腔101相连通,以能够输送液体,同时经由泵送设备进口201与储液箱体10相连通,以能够输送液体,箱体换热腔进口103和泵送设备进口201分别通过硅胶管与泵送设备20能够输送液体地连接,这样,将储液箱体10与箱体换热腔101连通;通过螺钉将换热片4固定连接在箱体换热腔101,或者,箱体换热腔101与换热片4一体成型,换热片4的液体接触面41作为箱体换热腔101的一个侧壁的内表面;其中,液体接触面41上形成有扰流翅片43,在液体经过扰流翅片43时,能够形成局部紊流,进行充分的热交换,提升换热效率,提高制冷效果;换热片4的芯片接触面42与半导体制冷芯片2的冷端接触,散热器5与半导体制冷芯片2的热端接触,有效地对半导体制冷芯片2的热端进行散热,令半导体制冷芯片2处于较佳的工作状态,使半导体制冷芯片2冷端能够持续制冷,保证制冷效率;储液箱体10外裹敷保温层105,减弱储液箱体10内的液体与外部环境的热交换,提高制冷效果。

如此,通过泵送设备20促进储液箱体10与箱体换热腔101之间循环流动,人为地将自然对流运动改变成强迫热对流运动,经过测试证实,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。而且上述优选实施例能够压缩整个制冷系统的体积,简化生产装配,有利于节省空间,给设计带来便利。

参照图6、图7、图8、图9、图16至图23,描述本实用新型的制冷系统的工作过程。

在泵送设备20驱动下,储液箱体10内的液体由泵送设备进口201流经泵送设备20,再由箱体换热腔进口103流入箱体换热腔101,半导体制冷芯片2通过换热片4对流经箱体换热腔101的液体进行制冷,而且,换热片4上的扰流翅片43能够使流经其的液体形成局部紊流,提高制冷效率、提升制冷能力,制冷后的液体再经由箱体换热腔出口102流回储液箱体10,同时,散热器5对半导体制冷芯片2的热端进行散热,令半导体制冷芯片2处于较佳的工作状态,不断重复上述循环,快速制冷。

本实用新型第四方面提供一种制冷设备,包括上述第二方面和第三方面实施例中任一项所述的制冷系统。

本实用新型一些实施例中的制冷系统可以广泛地应用到各种需将液体降温的制冷设备中,例如饮水机、果汁机、冷饮机等制冷供饮设备。

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此。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,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,本实用新型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实用新型所公开的内容,均属于本实用新型的保护范围。

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