技术摘要：
本发明公开了一种调温式半导体饮用液体制冷系统和制冷设备，所述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；所述液冷换热单元、存储容器和泵送装置液路连接为闭环的循环液路系统，所述温度传感器设置于所  全部
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，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。1993年3月公开的一 种便携式半导体自循环冷饮机，其利用半导体制冷器冷面散热器伸入冷室与冷室中的水进 行热交换，再通过冷泵实现储水箱与冷室之间和储水箱内部的水循环。但其冷室容量较大， 冷室与储水箱之间的通道小，通道与冷室的通流截面积比过小，能够通过通道进入储水箱 的低温水过少，导致冷室与储水箱之间换热不充分，冷室内部以及冷室与储水箱之间的温 差较大，影响制冷效率。 长期以来，半导体制冷器件换热不充分、制冷效率差的问题并没有得到解决，直接 影响了半导体制冷技术的应用。而换热通道与冷室之间的通流截面积比对换热效果的影响 也一直没有受到重视。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的半导体制冷设备的冷端换热不充分、存 储容器温差大、控温不准确的问题，提供一种调温式半导体饮用液体制冷系统，该系统具有 半导体制冷芯片冷端换热效果好，存储容器内饮用液体温度均匀，控温准确的优点。 为了实现上述目的，本发明提供一种调温式半导体饮用液体制冷系统，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，所 述温度传感器设置于所述存储容器中或者设置在该存储容器直接连接的出液液路上；所述 温度控制模块与所述温度传感器、所述热端散热器和所述半导体制冷芯片电连接，其中，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 液冷换热单元包括换热器进口和换热腔，所述换热器进口与所述换热腔的通流截面积比为 1:10-150。 4 CN 111595097 A 说　明　书 2/7 页 优选地，所述换热器进口与所述换热腔的通流截面积比为1:30-50。该优选比例的 通流截面积比，液流的均匀性和液体的换热时间俱佳，换热效果更好。 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，且所述饮用液体能够在所述运动轨迹的局部区域形成局部紊流。在该优选方案中，饮 用液体的热对流运动和换热部位的局部紊流有助于饮用液体的热交换，能够提高饮用液体 内的换热效果，以及所述液冷换热单元的换热效果。 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所述换热器 进口、换热器出口和所述换热腔；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。在该优选方案中，通过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。该优选方案的优点在于，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，所述存储容器包括箱体、用于将饮用液体输入到该存储容器上部区域的 存储容器进口、用于从该存储容器下部区域抽取饮用液体的存储容器出口和供饮口；所述 温度传感器设置在所述存储容器中所述供饮口区域。该优选方案的技术效果是，经冷却的 饮用液体在存储容器进口和存储容器出口之间的循环使得存储容器内的温度更均匀，温度 传感器设置在所述供饮口区域使得温度传感器所测得的温度更接近于供饮温度。 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饮用液体温度并能够输入设定温度；所述控制单元能 够接收通过所述操作界面输入的信息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。在该具体优选实施形式中，在控制单元的控制下，相应 的制冷、控制器件能够协调地工作，以方便地将饮用液体控制到需要的温度。 进一步优选地，所述制冷电源单元能够以第一供电模式和第二供电模式对所述半 导体制冷芯片供电；所述第二供电模式的供电电压低于所述第一供电模式。这样，在制冷电 源单元的不同供电模式下，半导体制冷芯片的制冷功率不同，能够适应不同情况下的制冷 需求。 优选地，所述控制单元能够在所述温度传感器检测到的温度达到所述设定温度时 将所述制冷电源单元切换到所述第二供电模式，并在所述温度传感器检测到的温度高于所 述设定温度设定值时，将所述制冷电源单元切换到所述第一供电模式。在该优选技术方案 中，在温度传感器检测到的温度达到设定温度时将制冷电源单元切换到第二供电模式，以 一个较低的电压为半导体制冷芯片供电，以在饮用液体达到设定温度时，提供低功率的制 冷来防止饮用液体温度的快速上升，能够使得饮用液体的温度稳定性更好，减少系统的启 停频率。 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所述制冷电源 单元切换到所述第二供电模式时切断所述热端散热器的供电。在该优选技术方案中，热端 5 CN 111595097 A 说　明　书 3/7 页 散热器的电控驱动元件能够增加该热端散热器的散热性能。当热端散热器为风冷散热器 时，电控驱动元件是指风冷散热器的散热风扇；当热端散热器为水冷散热器时，电控驱动元 件是指水冷散热器的循环水泵或者水冷散热器的循环水泵和散热片上的散热风扇；当热端 散热器为热管散热器时，电控驱动元件是指热管散热器的散热片上的散热风扇。在制冷电 源单元切换到第二供电模式时，半导体制冷芯片在低电压模式下工作，半导体制冷芯片的 热端发热量也比较小，在电控驱动单元停止工作的情况下，热端散热器也能够满足半导体 制冷芯片的散热需要，而此时系统的能量消耗更小。 此外，本发明还提供一种制冷设备，其中，该制冷设备包括上述技术方案中的任一 项所述的调温式半导体饮用液体制冷系统。 通过上述技术方案，本发明的调温式半导体饮用液体制冷系统中，闭环的循环液 路系统使得存储容器中饮用液体温度均匀，温度传感器和温度控制模块对饮用液体温度的 检测和控制更加准确。液冷换热单元的换热器进口与换热腔的通流截面积比例的合理设置 使得半导体制冷芯片的冷端换热效率更高，有效地提高了半导体制冷芯片的制冷效率。 进一步地，在优选技术方案中，循环液路系统中饮用液体不断运动且与液冷换热 单元接触，同时相对精确地控制饮用液体的运动轨迹，使得饮用液体的运动顺应并强化其 热对流运动，并在饮用液体的运动轨迹上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，并使得饮用液体温度均匀，有效地提升了用户的使用体 验。另外，制冷电源单元不同供电电压的两种供电模式为半导体制冷芯片提供了两种不同 功率的工作模式，使得本发明的制冷系统能在不同的情况下采用不同的制冷功率，饮用液 体的温度更加稳定。不同的制冷功率下热端散热器采用不同的工作模式，更加节约制冷系 统的能耗。本发明的制冷设备简单实用、制冷效率高、成本相对较低，能够普遍适用于饮水 机、冷饮机、果汁机等供饮设备。 有关本发明的其他优点和技术效果，将在下文的