可分离存储饮用液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领域，具体地涉及一种可分离存储饮用液体制冷系统。此外，本实用新型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，传导效果较差，影响了半导体制冷芯片的制冷效果，同时，由于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。

为了使存储容器与制冷器件进行充分的热交换，现有的半导体制冷系统的存储容器普遍固定在制冷系统中，需要取水时，需要拿着水杯到制冷设备前放取冷水，特别是有多人需要取水时，需要每个人各自到制冷设备前放水，使用不方便。特别是，在带有控温系统时，由于需要使用温度传感器检测水的温度，温度传感器通常设置在存储容器内，以与存储容器中的水相接触，感知水的温度，更导致了存储容器与制冷系统难以分离。这个问题也一直没有得到解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的制冷效果差、存储容器内液体温度不均匀、存储容器无法与制冷系统分离的问题，提供了一种可分离存储饮用液体制冷系统，该系统具有制冷效果好、控温准确的优点，并且实现了存储容器与制冷系统的可分离。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种可分离存储饮用液体制冷系统，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、温度控制模块和容器在位检测装置；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、泵送装置和存储容器液路连接为循环液路系统，其中所述存储容器可分离地连接在所述循环液路系统中，所述容器在位检测装置能够检测所述存储容器的连接状态，且所述温度传感器设置在与所述存储容器的出口直接连接的液路中或者设置在所述液冷换热单元内饮用液体进口区域；以及所述温度控制模块电连接于所述容器在位检测装置、所述温度传感器、所述泵送装置、所述热端散热器和所述半导体制冷芯片。

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换热器进口、换热器出口和换热腔；所述换热片与所述壳体密封固定在一起，且保持所述扰流翅片位于所述换热腔内。

通过该优选方案，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形成的局部紊流，加快了扰流翅片与饮用液体之间的热交换。

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。

该优选方案中，进口挡板的设置还可以使换热腔内的水流更均匀，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，所述存储容器的上方设有开口，所述存储容器通过进液嘴管和出液嘴管连接为所述循环液路系统的一部分，其中所述进液嘴管和所述出液嘴管从所述开口插入所述存储容器中。通过该优选方案，所述进液嘴管与出液嘴管以插入所述存储容器上方开口的方式将所述存储容器连接到所述循环液路系统，能够方便地将所述存储容器与所述制冷系统分离。

优选地，所述进液嘴管插入到所述存储容器的上部，所述出液嘴管插入到所述存储容器的底部。

该优选方案中，插入所述存储容器的上部的进液嘴管将经过制冷的饮用液体注入到所述存储容器的上部，而插入所述存储容器底部的所述出液嘴管将饮用液体从所述存储容器的底部抽出，形成了饮用液体的人工反自然对流的循环，并在所述存储容器内形成局部紊流，更加促进了所述存储容器内的饮用液体的循环，所述存储容器内的饮用液体的温度更加均匀，保证了饮用液体温度和检测温度的一致。

优选地，所述温度传感器设置在所述液冷换热单元的换热腔内邻近换热器进口的位置。

通过该优选方案，将温度传感器设置在所述换热腔内邻近换热器进口位置，能够可以使测得的饮用液体的温度免受所述扰流翅片传来有低温的影响，所测得的温度更接近所述存储容器内的温度。

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温度并能输入设定温度；所述控制单元能够接受通过所述操作界面输入的信息以及所述温度传感器和所述容器在位检测装置检测的信息，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。

进一步地，所述控制单元能够在饮用液体温度达到所述设定温度时控制所述制冷电源单元切断对所述半导体制冷芯片的供电。

进一步地，所述热端散热器包括电控驱动元件，所述控制单元能够在切断所述半导体制冷芯片供电的同时切断所述热端散热器和所述泵送装置的供电。

优选地，在所述温度传感器检测到饮用液体的温度高于所述设定温度设定值时，所述控制单元控制所述制冷电源单元恢复对所述半导体制冷芯片的供电，同时恢复对所述热端散热器和所述泵送装置的供电。通过该优选方案，能够将饮用液体的温度保持在设定温度附近。

优选地，所述控制单元在因饮用液体温度到达设定温度而切断所述半导体制冷芯片、所述热端散热器和所述泵送装置的供电期间能够定时间隙性启动所述泵送装置，使存储容器中的饮用液体循环到所述温度传感器所在部位，以检测存储容器中的饮用液体的温度，并在间隙期间保持所述操作界面上显示的饮用液体的温度。

通过该优选方案，在制冷系统因饮用液体温度到达设定温度而停止工作期间，因所述泵送装置停止工作，而所述温度传感器布置在所述循环液路系统中，在所述循环液路系统中的液体循环停止时，所述循环液路中的饮用液体温度就会与所述存储容器中饮用液体的温度不一致，也就是所述温度传感器所检测的温度并不能表示所述存储容器中饮用液体的温度，为了准确地检测所述存储容器中饮用液体的温度，就需要启动所述泵送装置，将所述存储容器中饮用液体输送到所述温度传感器所在部位，以检测真实的存储容器中饮用液体的温度。

优选地，所述控制单元能够在所述容器在位检测装置检测到所述存储容器与所述循环液路系统分离时切断所述半导体制冷芯片、所述热端散热器和所述泵送装置的供电。

通过该优选方案，在所述存储容器与所述循环液路系统分离时切断所述半导体制冷芯片、所述热端散热器和所述泵送装置的供电，能够避免在所述存储容器与所述循环液路系统分离时制冷系统工作，将饮用液体排到所述存储容器外。

本实用新型第二方面提供一种制冷设备，其中包括本实用新型所提供的任一种可分离存储饮用液体制冷系统。

通过上述技术方案，本实用新型所提供的可分离存储饮用液体制冷系统，其循环液路系统流动性好，能够在所述循环液路系统中形成至少一处局部紊流，增加了局部的热交换效果，能够更好的将所述半导体制冷芯片产生的冷能传递到所述存储容器，提高了半导体制冷芯片的制冷效率。所述存储容器中的饮用液体的温度更加均匀，所述温度传感器检测到饮用液体的温度更加准确，控温的准确性更高。所述存储容器可分离地连接到所述循环液路系统上，能够将所述在存储容器从制冷系统上取下来倒出饮用液体来饮用，使用更加方便。

附图说明

图1是本实用新型的可分离存储饮用液体制冷系统一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型中液冷换热单元一种具体实施方式的剖面示意图。

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

51循环水管52进液嘴管

53出液嘴管6存储容器

7温度传感器8温度控制模块

81操作界面82控制单元

83制冷电源单元9容器在位检测装置

具体实施方式

在本实用新型中，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所描述的装置或部件在实际使用状态时的方位或位置关系。如“内、外”所指示的方位或位置关系是基于所描述的装置或部件的壁或者壳体在实际使用状态时的方位或位置关系。

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，本实用新型的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型实施例的可分离存储饮用液体制冷系统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6、温度传感器7、温度控制模块8和容器在位检测装置9。

热端散热器2与半导体制冷芯片1的热端紧密接触，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，提高半导体制冷芯片1的制冷效率，并能使半导体制冷芯片1的冷端能够产生更低的温度。在具体的实施过程中，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，提高风冷散热器与半导体制冷芯片1之间的热交换能力。半导体制冷芯片1的冷端与液冷换热单元3紧密接触，以便更好地与液冷换热单元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传递给液冷换热单元3产生制冷作用，并可以提高半导体制冷芯片1的制冷效率。在具体的实施过程中，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、存储容器6和泵送装置4通过循环水管51液路连接为循环液路系统，可以将液冷换热单元3中的制冷饮用液体及时输送到存储容器6，并促进存储容器6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。存储容器6可分离地连接在循环液路系统中，在需要时可以将存储容器6从循环液路系统中取出，方便饮用液体的取用。在存储容器6的位置附近安装有容器在位检测装置9，容器在位检测装置9可以选用轻触开关、接近开关或者红外线检测装置，当存储容器6从循环液路系统中分离和连接到循环液路系统中时均触动容器在位检测装置9，使得系统能够感知存储容器6的连接状态。温度传感器7选用ntc传感器、rtd传感器或者热电偶，设置在与存储容器6的出口直接连接的液路中，或者设置在液冷换热单元3内饮用液体进口区域，用以检测饮用液体的温度。温度传感器7的设置位置也实现了与存储容器6的分离，方便存储容器6从循环液路系统中取出。同时，温度传感器7设置在存储容器6的出口液路中，检测到的是刚刚从存储容器6中流出的饮用液体，更加接近存储容器内的饮用液体的温度，但在循环水管51设置温度传感器7不太方便。将温度传感器7设置在液冷换热单元3内饮用液体进口区域时，饮用液体从存储容器6中流出不久，且未受到半导体制冷芯片1制冷效果的影响，温度传感器7检测到的水温比较接近存储容器6中饮用液体的温度，在液冷换热单元3内设置温度传感器6也比较方便。温度控制模块8与容器在位检测装置9、温度传感器7、泵送装置4、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7和容器在位检测装置9检测的信息控制泵送装置4、热端散热器2和半导体制冷芯片1的工作状态，保证本实用新型的可分离存储饮用液体制冷系统的正常工作。

如图2所示，在本实用新型的一些实施例中，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的表面制造得很光滑，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；另一面设有扰流翅片312，扰流翅片312能够在液流中对流动的饮用液体形成阻碍，在饮用液体中形成局部紊流，增加饮用液体与扰流翅片312的接触，有利于二者之间的热交换；壳体32包括相互连通的换热器进口321、换热器出口322和换热腔323；换热片31与壳体32密封固定在一起，且保持扰流翅片312位于换热腔323内。

换热片31的扰流翅片312密封于换热腔323内的结构使得扰流翅片312完全浸泡于循环液体中，换热腔323的容积较小，不会造成液体滞流，经过换热而冷却的饮用液体得以较快的通过换热器出口322流出，更加有利于液冷换热单元的热交换，使半导体制冷芯片1冷端的冷能不至于积聚，有助于提高半导体制冷芯片1的制冷效率。

在本实用新型的一些实施例中，换热腔323内靠近换热器进口321的位置设有进口挡板324。进口挡板324的设置对通过换热器进口321进入换热腔323内的液流形成阻挡，防止液流直接冲入换热腔323内，可以使液流在翻过进口挡板324后均匀地进入换热腔323内，避免出现中间流量大，边缘流量小的现象，增加了饮用液体与扰流翅片312的换热效果。饮用液体在通过进口挡板324时，在进口挡板324的阻挡下发生急速转向，在饮用液体中形成局部紊流，更加有利于饮用液体与扰流翅片312的热交换。

在本实用新型的一些实施例中，存储容器6的上方设有开口61，存储容器6通过循环液路上的进液嘴管52和出液嘴管53连接为循环液路系统的一部分，其中进液嘴管52和出液嘴管53从存储容器6的开口插入存储容器6中，饮用液体在泵送装置的作用下通过出液嘴管53流出，进入液冷换热单元3的换热器进口321，在换热腔323内进行热交换后，经冷却的饮用液体通过换热器出口322流出，再通过进液嘴管52进入存储容器6，形成饮用液体的循环。采用进液嘴管52和出液嘴管53从存储容器6的开口插入存储容器6中的方式将存储容器6连接到循环液路系统中，在需要时可以很方便地将存储容器6从循环液路中取出，也可以很方便地将存储容器6重新连接到循环液路中。

在本实用新型的一些实施例中，进液嘴管52插入到存储容器6的上部，出液嘴管53插入到存储容器6的底部。进液嘴管52中的冷的饮用液体从存储容器6的上部进入，存储容器6中原有的饮用液体从底部的出液嘴管53中抽出，进入循环液路系统，能够在存储容器6形成逆自然对流的循环，并在存储容器6内形成局部紊流，促进存储容器6内的饮用液体的流动，使存储容器6内的饮用液体的温度更均匀，也保证了饮用液体温度和检测温度的一致性。

在本实用新型的一些实施例中，温度传感器7设置在液冷换热单元3的换热腔323内邻近换热器进口321的位置。将温度传感器7设置在换热腔323内邻近换热器进口321位置，能够使测得的饮用液体的温度免受所述扰流翅片传来有低温的影响，所测得的温度更接近存储容器6内的温度。

在本实用新型的一些实施例中，温度控制模块8包括操作界面81、控制单元82和制冷电源单元83；操作界面81能够显示温度传感器7检测到的温度及其它一些系统信息，并能通过操作界面81输入设定温度，并能输入一些常用的系统控制信息以根据需要干预系统的工作；控制单元82能够接受通过操作界面81输入的信息以及温度传感器7和容器在位检测装置检测的信息，并根据设定的程序控制操作界面81、热端散热器2、泵送装置4和制冷电源单元83的工作，以协调系统的运行。制冷电源单元83用来生成半导体制冷芯片1工作所需要的电源。

在本实用新型的一些实施例中，控制单元82能够在饮用液体温度达到设定温度时控制制冷电源单元83切断对半导体制冷芯片1的供电，以停止半导体制冷芯片1的工作。

在本实用新型的一些实施例中，热端散热器2包括电控驱动元件，控制单元82能够在切断半导体制冷芯片1供电的同时切断热端散热器2和泵送装置4的供电。热端散热器2的电控驱动元件可以是风冷散热器的散热风扇、热管散热器的散热片上的散热风扇或者水冷散热器上的循环水泵和散热风扇，能够提高热端散热器2的工作效率。在半导体制冷芯片1停止工作后，其热端不再产生热能，切断热端散热器2的供电能减少系统的能源消耗；同样半导体制冷芯片1的冷端也不再产生冷能，饮用液体的循环也没有必要，切断泵送装置4的供电也能够减少系统的能源消耗。

在本实用新型的一些实施例中，在温度传感器7检测到饮用液体的温度高于设定温度设定值如2℃时，控制单元82控制制冷电源单元83恢复对半导体制冷芯片1的供电，同时恢复对热端散热器2和泵送装置4的供电。以保持饮用液体的温度恒定在设定温度附近。

在本实用新型的一些实施例中，控制单元82在因饮用液体温度到达设定温度而切断半导体制冷芯片1、热端散热器2和泵送装置4的供电期间能够定时间隙性启动泵送装置4，使存储容器6中的饮用液体循环到温度传感器7所在部位，以检测存储容器6中的饮用液体的当前温度，并在间隙期间保持操作界面81上显示的饮用液体的温度不变。

在制冷系统因饮用液体温度到达设定温度而停止工作期间，泵送装置4停止工作，而温度传感器7布置在循环液路系统中，在循环液路系统中的液体循环停止时，循环液路中的饮用液体温度就会因保温程度不同而与存储容器6中饮用液体的温度不一致，也就是温度传感器7所检测的温度并不能代表存储容器6中饮用液体的温度，为了准确地检测存储容器6中饮用液体的温度，就需要间隙性地启动泵送装置4，将存储容器6中饮用液体输送到温度传感器7所在部位，以检测真实的存储容器6中饮用液体的温度，并在操作界面81上显示并保持饮用液体的实测温度。

在本实用新型的一些实施例中，控制单元82能够在容器在位检测装置9检测到存储容器6与循环液路系统分离的信号后切断半导体制冷芯片1、热端散热器2和泵送装置4的供电，避免在存储容器6与循环液路系统分离时制冷系统工作，将饮用液体排到存储容器6外，造成浪费甚至损坏系统。此时，操作界面81上显示存储容器6不在位的提示信息。

在制冷系统因存储容器6与循环液路系统分离而停止工作期间，因循环液路系统中断，制冷系统一直保持中断状态。当存储容器6放回原位时，触动容器在位检测开关9，控制单元82控制制冷系统恢复工作，操作界面81重新显示饮用液体的实时温度。

综上，本实用新型的可分离存储饮用液体制冷系统，采用了高效的液冷换热单元3，冷端换热效果好，制冷效率高；存储容器6能够从液路循环系统中分离，使用更加方便；存储容器6中饮用液体主动循环，能够使得存储容器6中水温均匀，测温、控温更准确。

在本实用新型的优选方式中，液冷换热单元3中设置的进水挡板324和扰流翅片312，使液冷换热单元3中水流均匀，并在扰流翅片312处形成多处局部紊流，促进了冷端的热交换。进液嘴管52、出液嘴管53在存储容器6内的高低配置，促进了存储容器6内饮用液体的流动，增强冷能扩散和饮用液体混合，并使得饮用液体温度均匀。在饮用液体的温度到达设定温度而暂停制冷时，间隙性启动泵送装置4，使得温度传感器7检测到的温度更接近实际温度。

此外，本实用新型提供的制冷设备，其中具有上述实施例提供的可分离存储饮用液体制冷系统，因而也具有上述优点。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“一些实施例”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实用新型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。