流体冷却器/加热器的制作方法

本申请作为pct国际专利申请于2017年7月19日提交，并要求2016年8月8日提交的美国临时专利申请no.62/371,933的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术：

用于流体的加热和冷却的各种方法和装置是已知的，但是对于应用是特定的。在使用诸如烤架(用于在热源上烹饪食物的材料的框架)或炉子的户外烹饪装置的应用中，没有独特或雅致的解决方案，用于在利用该装置的同时保持诸如饮料的流体的用于饮用的特定温度。本发明公开的方法结合使用这些类型的烹饪装置用于冷却(或加热)流体(例如诸如汽水、果汁、水等的可消耗饮料)。

技术实现要素：

在一个方面中，一种电动流体冷却器包括：限定容座的壳体，包含流体的容器被接纳在所述容座中，所述容座包括底部和侧部；电源；和一个或多个热电冷却器(tec)单元，一个或多个热电冷却器单元的至少第一热电冷却器(tec)单元位于容座的侧部或底部处。

在另一方面中，一种电动饮料冷却器包括：限定容座的壳体，包括饮料的杯子被接纳在所述容座中，所述容座包括底部和侧部，其中所述壳体被安装至烤架；电源，包括至少一个位于烤架处的热电发电机(teg)，以使用烤架废热来产生电能；和由来自热电发电机(teg)的电力供电的至少一个热电冷却器(tec)单元。

附图说明

图1a示出了在其上的第一位置中具有饮料冷却器的示例烤架。

图1b示出了在其上的第二位置中具有饮料冷却器的示例烤架。

图1c示出了在其上的第三位置中具有饮料冷却器的示例烤架。

图1d示出了在其上的第四位置中具有饮料冷却器的示例烤架。

图2a示出了图1a的饮料冷却器的一个示例的透视图。

图2b示出了图2a的饮料冷却器的顶视图。

图2c示出了图2a的饮料冷却器的仰视图。

图2d示出了图2a的饮料冷却器的正视图。

图2e示出了图2a的饮料冷却器的第一侧视图。

图2f示出了图2a的饮料冷却器的第二侧视图。

图2g示出了图2a的饮料冷却器的横截面视图。

图2h示出了图2a的饮料冷却器的分解视图。

图3示出了图1a的饮料冷却器的示例性热电发电机(teg)的细节。

图4a示出了包括多个热电冷却(tec)单元的饮料冷却器的另一个实施例的透视图。

图4b示出了图4a的饮料冷却器的侧视图。

图4c示出了图4a的饮料冷却器的顶视图。

具体实施方式

本公开提供了用于通过将装置直接安装至烤架或通过将装置集成在烤架的原始设计中来控制流体(例如饮料)的温度的方法和装置。在一些示例中，饮料冷却器可以包括但不限于电源和至少一个利用珀耳帖效应的热电冷却器(tec)。可选择地，诸如热沉和风扇的冷却机构以及温度调节电子设备可以添加，以最大化系统的效率。

在本文提供的示例中，描述了一种装置，包括一个或多个热电冷却器(tec)以及安装至烹饪烤架的其他元件。烹饪烤架可以是各种类型，例如但不限于燃气、木材、电气或木炭加热的烤架。然而，在本申请的范围内，该装置可以可选地安装至其他物品和其他位置，例如但不限于：休闲车辆(船、露营车等)；办公室设置(办公桌、橱柜等)；和/或坐落在这样的结构、工作台等的顶部上。此外，冷却装置可以配置成在实验室环境中用作冷却和加热装置，例如用于冷却和/或加热一种或多种化学反应中使用的一种或多种流体。

该装置包括允许控制流体的温度的元件。该装置的一个部件是导热容座，所述导热容座被可选地部分地用绝缘构件包裹。具有绝缘性的该部件通过阻止环境空气接触流体而产生更有效的系统。

然后通过各种方法(机械紧固件、压敏粘合剂或最有效地通过热环氧树脂)将容座的底部或侧部直接安装至一个或多个热电冷却器(tec)。可选地，可以在热电冷却器(tec)的另一侧上安装热沉和风扇，以帮助调节热电冷却器(tec)的温度。这是通过风扇迫使空气穿过热沉冷却散热片进一步将热量从热电冷却器(tec)的热侧散发到周围空气来实现的。

冷却机构还可以包括将热量从热电冷却器(tec)元件直接传导到导热烤架搁架，以提供具有更大对流冷却表面积的更大的热沉，或者两种机构的组合。用于这样做的一种可能的方法是将热电冷却器(tec)的热侧与烤架的一个金属表面直接接触。

该装置的进一步的实施例可以包括但不限于：用于保护所有这些内部元件的壳体、用于接通和断开热电冷却器(tec)的电源的开关、用于调节对热电冷却器(tec)的供电以控制温度的附加的温度调节电子器件、另外的开关或可能集成到该接通/断开开关中的开关(允许反转对热电冷却器(tec)的供电以从冷却流体切换到加热流体)、以及用于将装置安装至各种表面的支架和电源。

在加热装置的示例中，饮料冷却器可以配置成使得电流可以反转，使得热电冷却器(tec)变成饮料加温器(例如，在寒冷天气用于咖啡)。电子设备或开关可以反转通过热电冷却器(tec)的电流以产生这个所期望效果。此外，诸如led(例如，红色)的指示灯可用于指示饮料冷却器正在加温饮料，并且诸如led的另一指示灯或颜色(例如，蓝色)可以指示饮料冷却器正在冷却饮料。

可以使用一种或多种技术提供用于这个热电冷却器(tec)饮料冷却器的电源。线性的或切换电源可以是用于将交流(ac)电源转换为直流(dc)电流以供电的主要电源。然后，该直流(dc)电流可以驱动热电冷却器(tec)、风扇和任何其他电子设备。例如，这种类型的电源可以产生通常用于这些类型电子器件的12vdc和5a，但也可以使用其他电压和电流。

除了上述主要电源之外，如果适用的话，可以使用一个或多个附加电源加上主要源或代替主要源。另一种电源的一个例子是足以产生正确电压和电流的商业上可获得的太阳能电池/面板。例如，一个或多个太阳能电池板可以暴露在光线下，并且因而提供电流以便为流体冷却器提供电力。

此外，饮料冷却器可以配置成在其他电源上运行，例如来自汽车/船等的12vdc电源适配器。

除了电源之外，可以提供可再充电电池以从一个或多个电源(例如，热电发电机(teg))捕获电力并且在需要之前存储该电力。例如，可充电电池可用于存储当使用烤架时由热电发电机(teg)产生的电力，并且存储的电力可用于在需要时为饮料冷却器供电。

此外，可以提供备用电池，备用电池能够在主电源方法被中断的情况下为热电冷却器(tec)供电一段时间，然后一旦主电源方法恢复就充电。该电池可以是锂离子或铅酸，但不限于此。

另一个示例性电源是热电发电机(teg)(见图3)，热电发电机(teg)利用烤架提供的过多热量来产生电力。反过来，这种电力可以用于为tec饮料冷却器供电。由于热电装置的效率损失，热电发电机(teg)可以更大(例如，300w)以为较小的热电冷却器(tec)(例如，60w)供电。

在一些示例中，饮料冷却器100可以包括电子器件以测量流体冷却器本身或位于饮料冷却器内的杯子的温度。在已知温度的情况下，饮料冷却器电子器件被配置为调节流过热电冷却器(tec)的电流，以保持流体的恒定温度。电流调节可以是模拟的或数字的(例如，使用脉冲宽度调制来接通和断开电源或者如由冷却需求确定的连续调制)。

饮料冷却器也不限于使用单个热电冷却器(tec)。其他实施例可以包括另外的热电冷却器(tec)单元(参见图4a-4c)。这些额外的热电冷却器(tec)单元可以放置在各种位置，例如但不限于放置在容座底部的附加单元、安装在容座周边周围的单元，并且潜在地安装在封闭装置的顶部。

现在参考附图，图1a示出了具有一个或多个搁架102的示例烤架101。在该示例中，烤架101是燃气烤架，但是也可以使用木炭烤架或电烤架。连接在烤架101或搁架102上的是饮料冷却器100。饮料冷却器100可以如下配置。在该示例中，饮料冷却器100允许烤架101的用户将饮料(例如，杯子、瓶子或罐头，例如苏打水或啤酒)放入饮料冷却器100中，以在用户使用烤架101时保持饮料凉爽。

如上所述，饮料冷却器100可以作为附件提供，该附件被添加到烤架101。例如，饮料冷却器100可以通过烤架101的搁架(例如，一个或多个搁架102)中的孔安装、悬挂在烤架搁架102的侧部、通过磁铁、螺钉、支架和/或双面胶带连接，或自身坐落在烤架桌面上。

图1b示出了连接到烤架的搁架102中一个的侧部的饮料冷却器100。

图1c示出了一体地设计在烤架的搁架102中的一个中的饮料冷却器100。其他配置也是可能的。

图1d示出了烤架101的内侧103上的饮料冷却器100的剖视图。

图2a-2h以等距视图、正投影、剖视图和分解组装图示出了示例性饮料冷却器100。饮料冷却器可选地包括顶部壳体201和底部壳体208。容座203和绝缘体204定位在顶部壳体201和底部壳体208内，并且其尺寸设计成容纳杯子或罐220或保持液体222(例如饮料)的其他容器。

可选的密封件202定位在容座203和顶部壳体201之间，以最小化水分(例如，来自饮料)进入饮料冷却器100的内部。密封件202可以由多种材料制成，包括适当切割的柔软的柔性泡沫或橡胶材料，以便能够弯曲和接受各种尺寸的容座。

在分解图中还包括可选的热沉206和风扇207，用于进一步耗散系统中的热量以提高效率。示例热电冷却器(tec)单元205定位在热沉206之间并且定位成一旦杯子与饮料冷却器100定位就接合杯子。可以提供可选的开关210，用于接通和断开饮料冷却器100。

图3示出了示例热电冷却器(tec)单元205的附加细节。在该示例中，由饮料冷却器100产生/转移的热量被传导到热侧，其中冷却机构然后将该热量散发到诸如环境空气的多个区域或者直接散发到烤架表面(即，形成热沉)。

具体地，示例热电冷却器(tec)单元205包括两个陶瓷基板302,304，其间夹有多个p型和n型半导体芯块。导管310被配置为提供电力(当热电冷却器(tec)单元205用作热电冷却器(tec)时)并且将电流传导到期望的目的地(当热电冷却器(tec)单元205用作热电发电机(teg)时)。

图4示出了配置有多个热电冷却器(tec)单元205的饮料冷却器400的一个特定实施例。在该具体示例中，容座203(其尺寸适于容纳饮料)被成形为八边形(尽管可以使用许多其他形状和尺寸，例如圆形、方形、矩形等)并且具有每侧四个热电冷却器(tec)单元205，加上容座的底座或底部上的四个额外的热电冷却器(tec)单元205，总共36个热电冷却器(tec)单元205。可以使用更多或更少的热电冷却器(tec)单元205。在该示例中，热电冷却器(tec)单元205中的至少一个(例如，在一侧)相对于另一个热电冷却器(tec)单元205(例如，在另一侧)以一定角度(例如，180度)安装。在另一个示例中，一个热电冷却器(tec)单元205(例如，在一侧)相对于另一个热电冷却器(tec)单元205(例如，在底部)以90度角定位。其他配置，例如以其他角度安装的热电冷却器(tec)单元也是可能的。