准确测温的循环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，具体地涉及一种准确测温的循环饮用液体制冷系统。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，而自然对流就是靠液体内的温差形成的，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，无法实现对水温的比较准确的检测，影响了现有调温式半导体制冷设备的控温效果，直接影响了用户的饮用体验。

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半导体制冷设备制冷效率低，测温不准确的问题，提供一种准确测温的循环饮用液体制冷系统及制冷设备，该系统及具有该系统的制冷设备制冷效率高，测温准确，饮用液体的温度更接近设置温度，用户饮用口感好。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种准确测温的循环饮用液体制冷系统，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、温度传感器和温度控制模块；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、所述存储容器和所述泵送装置液路连接为闭环的循环液路系统；其中，所述存储容器设置有供用户取用饮用液体的供饮口，所述温度传感器设置在所述存储容器中的所述供饮口邻近位置；所述温度控制模块电连接于所述温度传感器、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至少一个换热片芯片接触区，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，且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，快速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造成的局部紊流，更加快了扰流翅片与饮用液体之间的热交换。

进一步优选地，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。在该进一步优选方案中，进口挡板的设置还可以使换热腔内的液流更均匀，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，所述半导体制冷芯片有两个，所述换热片上设有两个所述换热片芯片接触区，两个所述半导体制冷芯片的冷端分别接触两个所述换热片芯片接触区。通过该优选方案，两个半导体制冷芯片提供了更大的制冷功率，能够达到更低的制冷温度，制冷流量也更大。

进一步优选地，所述热端散热器为带有两个散热片芯片接触区的风冷散热器。该进一步优选方案中，风冷散热器结构简单，使用方便。风冷散热器的散热片上带有两个散热片芯片接触区，能够同时为两个半导体制冷芯片的热端散热。

优选地，所述存储容器的上部设有用于从循环液路系统输入饮用液体的存储容器进口，下部设有用于将饮用液体抽送到循环液路系统的存储容器出口。

通过该优选方案，经过冷却的饮用液体从存储容器的上部进入，原来存储容器中的饮用液体从存储容器的下部抽出，在存储容器内部形成了饮用液体的逆自然对流的强制循环，同时，存储容器的上部进入的饮用液体在局部形成了紊流，更加有利于存储容器内的饮用液体的循环和热交换，使得饮用液体的温度更加均匀。

优选地，所述温度控制模块包括操作界面、控制单元和至少一个制冷电源单元；所述操作界面能够显示所述温度传感器所检测的温度并能够输入设定温度；所述控制单元接受所述操作界面和所述温度传感器检测的信息，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。

优选地，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；并在饮用液体温度高于所述设定温度设定值时恢复对所述半导体制冷芯片的供电。

优选地，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对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。在该优选方案中，所述热端散热器的电控驱动元件，是指支持所述热端散热器工作所需电控驱动元件，如风冷散热器的散热风扇、水冷散热器的循环水泵和散热片上的散热风扇或者热管散热器散热片上的散热风扇。切断对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，能够减少不必要的电力消耗，更加节约能源。

优选地，所述制冷电源单元为两个，所述半导体制冷芯片也为两个，每一个所述制冷电源单元能够生成一个所述半导体制冷芯片的工作电源；所述控制单元能够分别控制两个所述制冷电源单元切断或恢复对各自对应的所述半导体制冷芯片的供电。

通过该优选方案，两个制冷电源单元各为一个半导体制冷芯片供电的方法，不仅可以对两个半导体制冷芯片的工作状态实行单独控制，丰富系统的工作方式，而且可以缓解一个电源为两个半导体制冷芯片供电时对大电流的需求压力。

优选地，所述热端散热器包括电控驱动元件，所述控制单元能够在同时切断两个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。通过该优选方案，在同时切断两个半导体制冷芯片供电时切断所述热端散热器和所述泵送装置的供电，能够减少不必要的电力消耗，更加节约能源。在切断一个半导体制冷芯片供电时，另一个半导体制冷芯片还在工作，保持对所述热端散热器和所述泵送装置的供电，以实现对半导体制冷芯片的散热和饮用液体的循环制冷。

本实用新型第二方面提供了一种制冷设备，该设备包括本实用新型的任一种准确测温的循环饮用液体制冷系统。

通过上述技术方案，本实用新型的准确测温的循环饮用液体制冷系统，由于采用了闭环的循环液路系统，有效地控制了饮用液体的运动轨迹，顺应并强化了饮用液体的热对流运动，并在饮用液体的运动轨迹上强化人为地形成至少一处局部紊流，增强冷能扩散和饮用液体混合，提高了制冷效率。存储容器的进、出口设置产生的饮用液体流动和存储容器内的饮用液体循环强化了存储容器内的饮用液体的混合和热交换，使得存储容器内的饮用液体温度更加均匀。存储容器内的饮用液体的温度均匀使得温度传感器检测的温度更准确，温度传感器设置在存储容器内供饮口区域，这些都使得供饮温度更加接近检测温度，系统显示的饮用液体的温度更加符合饮用口感。本实用新型的制冷设备由于采用了本实用新型的准确测温的循环饮用液体制冷系统，同样具有上述优点。

附图说明

图1是准确测温的循环饮用液体制冷系统一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型中双芯片接触区液冷换热单元具体实施方式示意图；

图3是本实用新型中双芯片接触区风冷散热器具体实施方式示意图。

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4泵送装置

5循环水管6存储容器

7温度传感器8温度控制模块

21散热片22散热风扇

31换热片32壳体

61存储容器进口62存储容器出口

63供饮口81操作界面

82控制单元83制冷电源单元

211散热片芯片接触区212散热翅

311换热片芯片接触区312扰流翅片

321换热器进口322换热器出口

323换热腔324进口挡板

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。

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准确测温的循环饮用液体制冷系统，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和温度控制模块8。

半导体制冷芯片1的热端与热端散热器2紧密接触，以便将半导体制冷芯片1的热端产生的热量顺利地传递到热端散热器2上，并可在两者的接触面涂上导热硅脂，以降低两者之间的热阻，增加导热性能。半导体制冷芯片1的冷端与液冷换热单元3紧密接触，并且在两者之间的接触面上也可涂上导热硅脂，以降低两者之间的热阻，增加两者之间的热交换性能。半导体制冷芯片1冷端和热端热交换性能的增强，不仅使得半导体制冷芯片1所产生的冷能能够更好地传递到饮用液体中，增强制冷效果，而且由于半导体制冷芯片1冷端和热端之间的温差减小，有利于提高半导体制冷芯片1的制冷效率。液冷换热单元3、存储容器6和泵送装置4通过循环液路5液路连接为闭环的循环液路系统。泵送装置4可以选用离心泵、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，以更好地将液冷换热单元3从半导体制冷芯片1得到的冷能传递到存储容器6中的饮用液体中，并能促进存储容器6中饮用液体的流动，使存储容器6中的饮用液体温度更均匀。存储容器6设置有供用户取用饮用液体的供饮口63，温度传感器7可以采用ntc传感器、rtd传感器或者热电偶，设置在存储容器6中、供饮口63的邻近位置，这样从供饮口63所取得的饮用液体的实际温度更接近于温度传感器7所测得的饮用液体的温度，给用户带来更准确的饮用体验。温度控制模块8电连接于温度传感器7、泵送装置4、热端散热器2和半导体制冷芯片1，用于获得温度传感器7所检测的温度信息，并控制泵送装置4、热端散热器2和半导体制冷芯片的工作。

在本实用新型的一些实施例中，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，并且饮用液体能够在运动轨迹的局部区域形成局部紊流。

作为一种精准控制饮用液体运动轨迹的优选实施例，本实用新型的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至少一处局部紊流。热对流运动有利于饮用液体的热交换，局部紊流的形成加快了饮用液体的流动，增加了饮用液体与换热器件之间的接触，有效地提高热交换的效果。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，液冷换热单元3包括换热片31和壳体32，换热片31与壳体32密封固定在一起形成一个密闭的小的换热空间，有利于换热空间内的液体流动和换热。换热片31的一面设有至少一个换热片芯片接触区311，可以与至少一个半导体制冷芯片1的冷面相接触，换热片芯片接触区311的表面加工得很平整，在与半导体制冷芯片1的冷面接触时接触更紧密，换热效果更好。另一面设有扰流翅片312，用于在液路循环系统中形成局部紊流，并与其中的饮用液体进行热交换。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密封固定在一起时，扰流翅片312位于换热腔内323内。在循环液路系统中，饮用液体从循环液路5通过换热器进口321流入换热腔323，将扰流翅片312完全浸泡于饮用液体中，与饮用液体进行热交换。饮用液体在换热腔323内流动时，受到扰流翅片312的阻挡造成了局部紊流，增加了饮用液体对扰流翅片312的冲击洗刷，更加快了扰流翅片312与饮用液体之间的热交换。经热交换之后的饮用液体从换热器出口322流出，进入循环液路5中。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，液冷换热单元3的壳体32中，换热腔323内靠近换热器进口321的位置设有进口挡板324，饮用液体从换热器进口321进入后，受到进口挡板324的阻挡，避免了液流直接进入换热腔323内，形成中间流量大，边缘流量小的现象。在进口挡板324的阻挡作用下，液流在进口挡板324处急速转向形成局部紊流，并翻过进口挡板324，从进口挡板324的顶部进入换热腔323内，使进入换热腔323内的液流更加均匀，与浸泡在换热腔323内的扰流翅片312的各个部分都进行较好的热交换，进一步提高了换热效果。

在本实用新型的一些实施例中，如图1、图2所示，采用了两个半导体制冷芯片1进行制冷，液冷换热单元3的换热片31带有两个换热片芯片接触区311，两个半导体制冷芯片1的冷端分别与两个换热片芯片接触区311紧密接触，使得两个半导体制冷芯片1产生的冷能均能传递到换热片31上。换热片31上两个换热片芯片接触区311的相对面上均设有扰流翅片312，以更好地将冷能传递给饮用液体。两个半导体制冷芯片1能够提供更大的制冷功率，能够提供温度更低、流量更大的饮用液体。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，热端散热器2使用风冷散热器，该风冷散热器包括散热片21和散热风扇22，散热片21的一边带有两个散热片芯片接触区211，另一边带有散热翅212；散热风扇22也有两个，分别安装在散热翅212上相对两个散热片芯片接触区211的位置，两个散热风扇22能够单独工作，在散热量较小时可以仅使用一个散热风扇22工作散热甚至两个散热风扇22全部停止工作。两个半导体制冷芯片1的热端分别与两个散热片芯片接触区211紧密接触，散热片芯片接触区211的表面加工得很平整，与半导体制冷芯片1热端的接触更紧密，散热速度更快。

在本实用新型的一些实施例中，存储容器6的上部设有存储容器进口61，饮用液体从循环液路5中通过存储容器进口61进入存储容器6，饮用液体从上部冲入存储容器6中饮用液体的液面，在局部形成紊流，促进了存储容器6内部饮用液体的循环和热交换；存储容器6的下部设有存储容器出口62，饮用液体从存储容器出口62抽送到循环液路5中，经制冷的饮用液体从存储容器6的上部进入，原来存储容器6中的饮用液体从存储容器6的下部抽出，在存储容器6内部形成了饮用液体的逆自然对流的强制循环，同样有利于存储容器6内饮用液体的循环和热交换，使得饮用液体的温度更加均匀，便于准确测温和控温。

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和至少一个制冷电源单元83。操作界面81能够显示温度传感器7所检测到的饮用液体温度和一些系统提示信息，并能够用于输入饮用液体的设定温度和一些常用的系统控制信息以对系统的工作进行必要的干预。控制单元82接受操作界面81的输入信息和温度传感器7检测的温度信息，并根据这些信息控制操作界面81的显示、热端散热器2的工作、泵送装置4的运转和制冷电源单元83的工作状态，制冷电源单元83能够生成半导体制冷芯片1工作所需的电源。

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，停止对饮用液体和制冷，以防饮用液体的温度降得太低。并在饮用液体温度高于设定温度设定值(如2℃)时,恢复对半导体制冷芯片1的供电，把饮用液体的温度控制在设定温度和设定温度+设定值之间。

在本实用新型的一些实施例中，热端散热器2带有增强其散热能力的电控驱动元件，如风冷散热器的散热风扇、水冷散热器的循环水泵和散热片上的散热风扇或者热管散热器散热片上的散热风扇。控制单元82能够在切断对半导体制冷芯片1供电的同时切断对热端散热器2的电控驱动元件的供电，并同时切断对泵送装置4的供电。半导体制冷芯片停止工作后，其热端不再产生热能，也就不再需要散热；同样，其冷端也不再产生冷能，饮用液体的循环也就没有必要。此时切断热端散热器和泵送装置的供电，能够系统的能源消耗。

在本实用新型的一些实施例中，制冷电源单元83为两个，半导体制冷芯片1也为两个，每一个制冷电源单元83能够生成一个半导体制冷芯片1的工作电源；每一个制冷电源单元83提供一个半导体制冷芯片1工作所需的电源，可以降低对制冷电源单元83的电流要求，提高制冷电源单元83的工作稳定性，并能使两个半导体制冷芯片1独立工作。控制单元82能够分别控制两个制冷电源单元83切断或恢复对各自对应的半导体制冷芯片1的供电，这样就能够对两个半导体芯片1的工作状态实行单独控制，丰富系统的工作方式，如在接近设定温度时，控制单元82控制一个制冷电源单元83切断一个半导体制冷芯片1的供电，使用一个半导体制冷芯片1进行制冷，使饮用液体的温度缓慢降低到设定温度，使饮用液体的温度更稳定。能够对系统实行更灵活的控制，进一步提高对饮用液体温度控制的准确度。

在本实用新型的一些实施例中，控制单元82能够在同时切断两个半导体制冷芯片1供电的同时切断热端散热器2和泵送装置4的供电。两个半导体制冷芯片1供电都切断后，半导体制冷芯片1不再发挥制冷作用，因而液冷换热单元3内也不再有热交换的需要，液路循环也就毫无意义。半导体制冷芯片1的热端也不再产热，热端散热器2也无工作意义，切断热端散热器2和泵送装置4的供电，能够减少不必要的电力消耗，更加节约能源。而在切断一个半导体制冷芯片1供电时，因一个半导体制冷芯片1仍在工作，需要保持饮用液体的循环状态，因此，需要保持泵送装置4的供电，同时，也需要保持热端散热器2的工作，但都可以控制在低速或者部分运行状态，在减少系统能耗的同时维持系统必要的运行需要。

本实用新型提供的制冷设备，该设备包括本实用新型的任一种准确测温的循环饮用液体制冷系统。

综上所述，本实用新型的准确测温的循环饮用液体制冷系统，由于采用了闭环的循环液路系统，有效地控制了饮用液体的运动轨迹，顺应并强化了饮用液体的对流运动，并在饮用液体的运动轨迹上强化人为地形成至少一处局部紊流，增强冷能扩散和饮用液体混合，提高了制冷效率。存储容器6上的存储容器进口61、存储容器出口62分别设置在存储容器6的上部和存储容器6的下部产生的饮用液体的落差和存储容器6内的饮用液体循环强化了存储容器6内的饮用液体的混合和热交换，使得存储容器6内的饮用液体温度更加均匀。存储容器6内的饮用液体的温度均匀使得温度传感器7检测的温度更准确，温度传感器7设置在存储容器6内供饮口63区域，供饮温度更加接近检测温度，系统显示的饮用液体的温度更加符合饮用口感。液冷换热单元3中设置的进口挡板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，使得系统的制冷效果更好，效率更高。双半导体制冷芯片的设计使得饮用液体可以达到更低的制冷温度和制冷流量。目前现有的使用单制冷芯片的制冷设备，在35℃的环境下，仅能将饮用液体的温度降到15℃以下，并提供0.6升/小时的流量，而本实用新型的制冷系统在使用单个半导体制冷芯片1时，能够在35℃的环境下，将饮用液体的温度降到10℃以下，并提供1升/小时的流量；使用两个半导体制冷芯片1时，能够在35℃的环境下，将饮用液体的温度降到10℃以下，并提供2升/小时的流量，达到小型压缩机制冷的制冷量。同时，在使用两个半导体制冷芯片1，能够灵活控制两个半导体制冷芯片1各自的工作状态，使得饮用液体的测控温温度更准确、更稳定。本实用新型的制冷设备简单实用、成本相对较低，体积小，无噪音，测控温准确，使用方便。能够普遍适用于饮水机、冷饮机、果汁机等供饮设备。

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。