專利名稱：強(qiáng)化傳熱型冷飲水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型述及一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，屬半導(dǎo)體制冷技術(shù)領(lǐng)域。
目前市場(chǎng)上供應(yīng)的冷飲水器一般是機(jī)械壓縮式制冷的飲水器及熱電半導(dǎo)體制冷的飲水器，前者使用壓縮機(jī)及工質(zhì)氟利昂，其缺點(diǎn)是氟利昂對(duì)臭氧層有破壞作用，影響環(huán)境保護(hù)，且壓縮機(jī)系統(tǒng)重量大、尺寸大、噪音也較大；后者以半導(dǎo)體制冷技術(shù)制造的飲水器，由于熱端散熱問(wèn)題未獲很好的解決，因此制冷效果也不理想，且耗電也較多。目前的半導(dǎo)體制冷飲水器，基本上有二種形式；一種是頂部制冷形式，即在鋁金屬盛水容器的頂部安裝有半導(dǎo)體制冷器，在半導(dǎo)體制冷器的熱端側(cè)設(shè)置一傳統(tǒng)慣用的鋁型材散熱器及一個(gè)小風(fēng)扇(參見(jiàn)圖1)。這種結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題是由于使用鋁型材散熱器，其散熱面積小，以致半導(dǎo)體制冷器熱端溫度較高，即使采用粘接型及釬焊型高密度肋片散熱器，也因其邊緣地區(qū)肋片效率低的原因，改進(jìn)效果也不大。若夏天環(huán)境溫度為30℃，使用上述的散熱器，半導(dǎo)體制冷器的熱端溫度將達(dá)到50℃左右，在如此高的熱端溫度下，半導(dǎo)體制冷器的制冷量及效率都十分低，要在1小時(shí)內(nèi)使室溫下的飲用水降低到5～10℃的溫度范圍是不可能的。另一種目前制造的半導(dǎo)體制冷飲水器的型式基本上與上述的相同，其不同點(diǎn)僅僅是其半導(dǎo)體制冷器，散熱器和風(fēng)扇安裝在盛水容器的底部(參見(jiàn)圖2)。這一形式的飲水器可使容器近底部的水冷得特別快，但上部水溫仍較高。同樣，這種形式的半導(dǎo)體制冷飲水器也存在著半導(dǎo)體制冷器熱端溫度高、制冷量小和冷卻效率低的缺點(diǎn)。
半導(dǎo)體制冷器的原理主要是它主要是由數(shù)量眾多的成對(duì)的P-N型碲化鉍半導(dǎo)體塊粒藉銅片串聯(lián)而成的半導(dǎo)體組件主體，在直流正向通電狀態(tài)下，在半導(dǎo)體組件主體兩側(cè)形成冷端和熱端，冷端可與被冷卻物體接觸，冷端獲得的熱量通過(guò)半導(dǎo)體組件主體到達(dá)熱端，此處的熱量通過(guò)設(shè)置于熱端側(cè)的散熱器和風(fēng)扇將熱量排至外界空氣中。
本實(shí)用新型的目的是從根本上改進(jìn)半導(dǎo)體制冷器熱端的散熱效果，從而使半導(dǎo)體制冷器工作時(shí)熱端溫度降低，冷熱端溫差縮小，以有利于提高制冷量和效率。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)手段來(lái)達(dá)到上述目的的。
本實(shí)用新型強(qiáng)化傳熱型冷飲水器主要包括有一盛水容器，一個(gè)半導(dǎo)體制冷器、一散熱器和一風(fēng)扇。在盛水容器的外面設(shè)置有一臺(tái)半導(dǎo)體制冷器，半導(dǎo)體制冷器的冷端側(cè)貼近盛水容器，其熱端側(cè)則設(shè)置有散熱器和風(fēng)扇，其特征是半導(dǎo)體制冷器熱端側(cè)設(shè)置的散熱器為一特殊設(shè)計(jì)的平面型熱管散熱器，它主要是由作為蒸發(fā)段的平面蒸發(fā)基板和作為冷凝段的帶有散熱翅片的冷凝管即翅片管所組成，二者之間有連接管相通；熱管內(nèi)充有可進(jìn)行氣液相轉(zhuǎn)換的工質(zhì)(如氨)，熱管內(nèi)壁可設(shè)置有微孔多孔物質(zhì)構(gòu)成的管芯；當(dāng)在熱管的冷凝段高于蒸發(fā)段使用狀態(tài)下，或者熱管的冷凝段在上，蒸發(fā)段在下的垂直使用狀態(tài)下，此種熱管即為重力熱管，重力熱管可以不設(shè)置管芯。本實(shí)用新型中的平面型熱管散熱器，其熱管即為重力熱管。本實(shí)用新型強(qiáng)化傳熱型冷飲水器主要技術(shù)特點(diǎn)是將平面型熱管散熱器的平面蒸發(fā)基板緊貼設(shè)置于半導(dǎo)體制冷器的熱端；半導(dǎo)體制冷器的冷端可緊貼于盛水容器，也可在容器內(nèi)部設(shè)置一個(gè)冷端散熱器即鋁型材散熱器，并緊貼于半導(dǎo)體制冷器的冷端。
強(qiáng)化傳熱型冷飲水器的工作原理及工作方式如下本實(shí)用新型冷飲水器在正常使用工作過(guò)程中，半導(dǎo)體到冷器熱端可以散發(fā)出45～75w的熱量，此熱量使平面型熱管散熱器蒸發(fā)基板內(nèi)的傳熱工質(zhì)氨從液相變?yōu)闅庀?，即它吸收了半?dǎo)體制冷器熱端散發(fā)的熱量而形成氣相氨，氣相氨通過(guò)連接管進(jìn)入上面的冷凝管，氣相氨的熱量通過(guò)冷凝管管壁及管身外的散熱翅片，將其散發(fā)至外界空氣中，從而使氣相氨轉(zhuǎn)變?yōu)橐合喟?，氨液沿冷凝管之?nèi)壁藉重力作用向下回流至蒸發(fā)基板，如此往復(fù)循環(huán)，最終將來(lái)自半導(dǎo)體制冷器冷端的熱量不斷放出，也即來(lái)自飲用水的熱量通過(guò)冷端鋁型材散熱器、半導(dǎo)體制冷器冷端到半導(dǎo)體制冷器熱端，再通過(guò)熱端散熱器即平面型熱管散熱器不斷散發(fā)至周圍空氣中，因而降低了飲用水的溫度。
半導(dǎo)體制冷器和平面型熱管散熱器、冷端鋁型材散熱器等整套裝置可以設(shè)置于盛水容器的側(cè)面，也可以設(shè)置在盛水容器的頂部。盛水容器可以是金屬的、半金屬的或非金屬的。平面型熱管散熱器其熱管可以為單管式、雙管式或多管式的；也即平面型熱管散熱器可以具有單根冷凝翅片管的形式，可以具有二根并列對(duì)稱的冷凝翅片管的雙管形式，也可以具有三根或三根以上的冷凝翅片管的多管形式。平面型熱管散熱器其平面蒸發(fā)基板可以以其水平平面接觸方式布置，也可以其垂直側(cè)平面接觸方式布置。
風(fēng)扇的設(shè)置可使冷凝翅片管散發(fā)出的熱量在強(qiáng)迫對(duì)流情況下進(jìn)行散熱，可大大提高散熱效果。
在平面型熱管散熱器中，采用的傳熱工質(zhì)是氨，氨在蒸發(fā)及冷凝工況下的放熱系數(shù)為5000W/m2℃，而相應(yīng)的空氣在強(qiáng)迫對(duì)流工況下的放熱系數(shù)不大于100W/m2℃。熱管的特點(diǎn)在技術(shù)概念上說(shuō)相當(dāng)于成倍地增加了冷凝管的散熱面積。
本實(shí)用新型的強(qiáng)化傳熱型冷飲水器中，在盛水容器內(nèi)接近半導(dǎo)體制冷器冷端側(cè)特設(shè)置一個(gè)鋁型材散熱器，這樣可以使容器內(nèi)的冷飲水形成自然對(duì)流，并使冷飲水在容器內(nèi)起攪拌作用。當(dāng)接觸到該冷端散熱器的水被冷卻后，比重增加面向下流動(dòng)，而溫度較高的水由上進(jìn)入該散熱器附近區(qū)域，形成自然對(duì)流，因而改善了冷端的傳熱效果，從而進(jìn)一步改善了半導(dǎo)體制冷器的整體效率。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及其效果是由于采用了平面型熱管散熱器，使半導(dǎo)體制冷器的熱端散熱情況大大改善，降低了熱端溫度，使用了冷端散熱器進(jìn)一步縮小了半導(dǎo)體制冷器冷熱端的溫差，因而提高了半導(dǎo)體制冷器的制冷量和效率，也即是提高了本實(shí)用新型冷飲水器的制冷效果和效率。當(dāng)在夏天一般環(huán)境溫度為30℃的條件下使用該冷飲水器時(shí)，容器的飲用水從室溫下降至5～10℃，大約只需20～30分鐘，冷卻效果良好。
本實(shí)用新型的
于后圖1為現(xiàn)有技術(shù)中使用的一種冷飲水器的簡(jiǎn)單示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中使用的另一種冷飲水器簡(jiǎn)單示意圖。
圖3為本實(shí)用新型垂直布置形式冷飲水器的簡(jiǎn)單示意圖。
圖4為圖3中使用的傾斜式平面型熱管散熱器示意圖。
圖5為本實(shí)用新型水平布置形式冷飲水器的簡(jiǎn)單示意圖。
圖6為圖5中使用的垂直式平面型熱管散熱器示意圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施側(cè)將本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明于下為了作比較，特將現(xiàn)有技術(shù)中目前使用的冷飲水器在圖1和圖2中示出。圖1是包括半導(dǎo)體制冷器，傳統(tǒng)用肋片式散熱器及風(fēng)扇的整套裝置放置于盛水容器的頂部；圖2是包括半導(dǎo)體制冷器，傳統(tǒng)用肋片式散熱器及風(fēng)扇的整套裝置放置于盛水容器的底部。此兩圖中所標(biāo)示的數(shù)字代碼的意義為1′-盛水容器，2′-半導(dǎo)體制冷器，3′-傳統(tǒng)用肋片散熱器，4′-風(fēng)扇。
實(shí)施例一本實(shí)用新型強(qiáng)化傳熱型冷飲水器如圖3、圖4所示，它具有一盛水容器1，容器一側(cè)垂直地設(shè)置一半導(dǎo)體制冷器2，半導(dǎo)體制冷器2的熱端側(cè)緊密地與平面型熱管散熱器3的蒸發(fā)基板31垂直地相接觸；平面型熱管散熱器3其冷凝段高于蒸發(fā)段，為重力熱管形式，它主要是由作為蒸發(fā)段的平面蒸發(fā)基板31和作為冷凝段的帶有散熱翅片34的冷凝管33即翅片管所組成，二者之間有連接管32相通，蒸發(fā)基板31內(nèi)設(shè)有孔道或空腔通過(guò)連接管32與冷凝管33相通，熱管內(nèi)充有可進(jìn)行氣液相轉(zhuǎn)換的工質(zhì)氨。為加強(qiáng)半導(dǎo)體制冷器熱端側(cè)冷凝翅片管的散熱在強(qiáng)制對(duì)流工況下進(jìn)行，在冷凝翅片管旁側(cè)再設(shè)置一風(fēng)扇4；在貼近半導(dǎo)體制冷器2冷端側(cè)的盛水容器1的里面設(shè)置一個(gè)鋁型材散熱器5，以加強(qiáng)容器內(nèi)冷卻水的自然對(duì)流，提高制冷效率。
本實(shí)施例中冷凝段為具有三根冷凝翅片管的三管式形式，此種形式為本實(shí)用新型優(yōu)先選擇的最佳方案。
本實(shí)施例中，半導(dǎo)體制冷器2可采用俄羅斯NORD公司生產(chǎn)的TM127-1.4-6.0M型號(hào)的，其工作電壓為直流(DC)12伏，工作電流為3.8-4.0安培；蒸發(fā)基板31的鋁塊為62×60×20mm，連接管32為φ13×1.5mm的鋁管。冷凝管33可采用三根φ15×1.5mm的鋁管，其管身外面設(shè)置的金屬鋁翅片34的外徑為φ40mm，翅片間距為2.3mm，翅片管總長(zhǎng)度為120mm，冷凝翅片管的管身和翅片為一次加工而成的整體；三根并列的冷凝翅片管呈傾斜形式布置。風(fēng)扇4可采用120×120mm的軸流低噪音小風(fēng)扇；盛水容器1內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷器2冷端側(cè)的鋁型材散熱器5可采用100×100mm方塊體，其上的肋片高度為50mm，肋片厚度為2.5mm，共配置有10個(gè)縱向肋片。肋片可以電鍍鎳，以防銹蝕。由于在容器內(nèi)設(shè)置了冷端鋁型材散熱器5，雖可形成冷卻水的自然對(duì)流，但影響了盛水器內(nèi)壁的定期清洗，所以從工作原理上講，可以不設(shè)置該散熱器，但制冷效率會(huì)略低一些。此時(shí)可以將半導(dǎo)體制冷器的冷端直接與盛水容器1的外壁相接觸。本實(shí)施例冷飲水器其飲用水的溫度在夏天一般可達(dá)5℃左右。
實(shí)施例二本實(shí)施例的冷飲水器的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例一完全相同，所不同的是半導(dǎo)體制冷器2，平面型熱管散熱器3及風(fēng)扇4整套裝置安裝在盛水容器1的頂部，且上述裝置是以水平形式布置的。如圖5、圖6中所示，半導(dǎo)體制冷器2呈水平布置，并緊固在平面型熱管散熱器和冷端散熱器之間。平面型熱管散熱器3的平面蒸發(fā)基板31水平平面與半導(dǎo)體制冷器2的熱端緊密接觸。平面型熱管散熱器3其冷凝段高于蒸發(fā)段呈垂直布置形式，它主要是由作為蒸發(fā)段的平面型蒸發(fā)基板31和作為冷凝段的帶有散熱翅片34的冷凝管33即翅片管所組成，本實(shí)例中的冷凝翅片管為三管式形式，即具有三根并列垂直設(shè)置的冷凝管翅片。此種形式為本實(shí)用新型優(yōu)先選擇的最佳方案。在蒸發(fā)基板31內(nèi)設(shè)有孔道或空腔通過(guò)三根連接管32與相應(yīng)的三根冷凝翅片管相通，熱管內(nèi)充有傳熱工質(zhì)氨。平面型熱管散熱器的冷凝翅片管是一次加工而成的整體。在平面型熱管散熱器外側(cè)也同樣可以設(shè)置一風(fēng)扇4(圖中未示)，以加強(qiáng)強(qiáng)制對(duì)流散熱。在盛水容器1內(nèi)，靠近半導(dǎo)體制冷器2的冷端側(cè)也可以設(shè)置一個(gè)鋁型材散熱器5。若考慮到盛水器內(nèi)壁需定期清洗的因素(因冷端散熱器由于其位置的關(guān)系，很難清洗，另外其自然對(duì)流亦較實(shí)施例一的差)，故也可以不設(shè)置鋁型材散熱器5，但制冷效率會(huì)較低。
本實(shí)施例中平面型熱管散熱器冷凝段三根翅片管的規(guī)格也是φ15×φ40mm，與上例相同。
本實(shí)施例中具體所采用的其他各裝置的規(guī)格尺寸基本上與前述實(shí)施例一相同，在此不再贅述。本實(shí)施例冷飲水器其飲用水的溫度在夏天一般30℃環(huán)境溫度下也可達(dá)到5℃左右。
權(quán)利要求1．一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，主要包括有一盛水容器(1)、一半導(dǎo)體制冷器(2)、一熱端散熱器(3)和一風(fēng)扇(4)；在盛水容器(1)外面設(shè)置有一個(gè)半導(dǎo)體制冷器(2)，半導(dǎo)體制冷器(2)的冷端側(cè)貼近盛水容器(1)，其熱端側(cè)則設(shè)置有散熱器(3)和風(fēng)扇(4)，其特征是半導(dǎo)體制冷器熱端側(cè)設(shè)置的散熱器為一特殊設(shè)計(jì)的平面型熱管散熱器(3)，它主要是由作為蒸發(fā)段的平面蒸發(fā)基板(31)和作為冷凝段的帶有散熱翅片(34)的冷凝管(33)即冷凝翅片管組成，二者之間有連接管(32)相通；熱管內(nèi)充有可進(jìn)行氣液相轉(zhuǎn)換的工質(zhì)氨，熱管內(nèi)壁可設(shè)置有微孔多孔物質(zhì)構(gòu)成的管芯；在盛水容器(1)內(nèi)接近半導(dǎo)體制冷器(2)的冷端側(cè)還設(shè)置有一冷端散熱器即鋁型材散熱器(5)，使半導(dǎo)體制冷器(2)介于冷端散熱器(5)和熱管散熱器(3)之間。
2．如權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，其特征是所述的平面型熱管散熱器(3)的蒸發(fā)基板(31)可以是以其水平平面接觸方式布置，也可以其垂直側(cè)平面接觸方式布置；所述的平面型熱管散熱器(3)的熱管為重力熱管，即為一種熱管的冷凝段高于蒸發(fā)段的布置形式，也可以是垂直布置形式，重力熱管可以不設(shè)置管芯。
3．如權(quán)利要求2所述的一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，其特征是所述的平面型熱管散熱器(3)或重力熱管可以為單管式或雙管式或多管式；平面型熱管散熱器由金屬鋁制成。
4．如權(quán)利要求1或2所述的一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，其特征是所述的半導(dǎo)體制冷器(2)可以放置于盛水容器(1)的側(cè)面，也可以放置于盛水容器(1)的頂部。
5．如權(quán)利要求1或2所述的一咱強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，其特征是所述的盛水容器(1)可以是金屬的或非金屬的或部份金屬的，所述的在盛水容器(1)內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷器(2)冷端側(cè)的鋁型材散熱器(5)也可以不設(shè)置，而將半導(dǎo)體制冷器(2)的冷端直接與盛水容器(1)相接觸。
6．如權(quán)利要求1或2所述的一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，其特征是所述的半導(dǎo)體制冷器(2)可采用俄羅斯NORD公司生產(chǎn)的TM127-1.4-6.0M型號(hào)的，其工作電壓為直流(DC)12伏，工作電流為3.8-4.0安培；在半導(dǎo)體制冷器(2)的熱端側(cè)設(shè)置一平面型熱管散熱器(3)及風(fēng)扇(4)，平面型熱管散熱器(3)蒸發(fā)基板(31)的平面與半導(dǎo)體制冷器(2)的熱端緊密接觸，蒸發(fā)基板(31)內(nèi)設(shè)有孔道或空腔，通過(guò)連接管(32)與帶有翅片(34)的冷凝管(33)相通，熱管內(nèi)充有傳熱工質(zhì)氨；平面型熱管散熱器冷凝段的冷凝管(33)可采用三根并列平行布置的φ15×1.5mm的鋁管，即為三管式形式；其管身外面設(shè)置的鋁翅片(34)的外徑為φ40mm，翅片間距為2.3mm翅片管總長(zhǎng)度為120mm，冷凝翅片管的管子和翅片為一次加工而成的整體；蒸發(fā)基板31的鋁塊為62×60×20mm，連接管32為φ13×1.5mm的鋁管。風(fēng)扇(4)可采用120×120mm的軸流低噪音小風(fēng)扇；盛水容器(1)內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷器(2)冷端側(cè)的鋁型材散熱器(5)可采用100×100mm方塊體，其上的肋片高度為50mm，肋片厚度為2.5mm，共配置有10個(gè)縱向肋片。
專利摘要本實(shí)用新型述及一種強(qiáng)化傳熱型冷飲水器，屬半導(dǎo)體制冷技術(shù)領(lǐng)域。它主要包括有一盛水容器(1)、一半導(dǎo)體制冷器(2)，一熱端散熱器(3)、一冷端散熱器(5)和一風(fēng)扇(4)；在盛水容器(1)的外面設(shè)置有一個(gè)半導(dǎo)體制冷器(2)，半導(dǎo)體制冷器(2)位于冷端散熱器(5)和熱端散熱器(3)之間，熱端散熱器(3)和風(fēng)扇(4)構(gòu)成強(qiáng)制對(duì)流傳熱。半導(dǎo)體制冷器熱端側(cè)設(shè)置的散熱器為一特殊設(shè)計(jì)的平面型熱管散熱器(3)，它主要是由平面蒸發(fā)基板和帶有散熱翅片的冷凝管組成，熱管內(nèi)充有傳熱工質(zhì)氨。
文檔編號(hào)A47J31/00GK2352096SQ9822506
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1998年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月10日
發(fā)明者鄭萬(wàn)烈 申請(qǐng)人:鄭萬(wàn)烈