用于冷却饮用液体的设备以及具有帕尔贴效应的冷却单元制造技术

一种用于冷却饮用液体(L)、特别是从相应公用供给系统(RP)取得的饮用水的设备(10)，包括用于冷却所述饮用液体的创新的冷却系统(20)，所述冷却系统优化已知为“帕尔贴效应”的物理现象，并且可选择地包括用于一旦冷却便使所述饮用液体(L)气化的气化系统(30)，其中所述冷却系统(20)又包括：与帕尔贴单体的热面(21a)相关的第一冷却回路(20’)，工作流体(F)在所述第一冷却回路中循环；和与所述帕尔贴单体的冷面(21b)相关的第二冷却回路(20”)，饮用液体(L)在所述第二冷却回路中循环。本发明专利技术相对于现有技术而言提高了帕尔贴单体冷却饮用液体的效率，并且提供了一种可靠、能耗低并且容易安装和使用的冷却设备。

Apparatus for cooling drinking liquid, especially drinking water, using an innovative cooling system with a Parr effect

A cooling liquid for drinking (L), especially from the corresponding public supply system (RP) to obtain drinking water equipment (10), including a cooling system for cooling the drinking liquid of innovation (20), the optimization of cooling system known as the \Parr put\ effect of the physical phenomenon, and can choose to include for upon cooling the drinking liquid (L) gasification gasification system (30), wherein the cooling system includes: (20) and Parr with hot surface monomer (21a) related to the first cooling circuit (20 '), the working fluid (F) in circulation the first cooling circuit; and the Parr post cold monomer (21b) related to the second cooling loop (20 \), drinking liquid (L) cycle in the second cooling loop. Compared with the prior art, the invention improves the efficiency of the cooling water of the Parr monomer, and provides a reliable, low energy consumption and easy installation and use of cooling equipment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于饮用并且用来消耗的液体和水的处理的
，本专利技术更具体地涉及用于冷却典型地包含饮用水的液体的设备或机器，该设备或机器包括基于所谓的帕尔贴效应的新型和创新的冷却系统。本专利技术还涉及一种集成了帕尔贴单体(Peltiercell)的创新的冷却单元，其允许基于帕尔贴效应的当前冷却系统的相对低的产率的显著提高。
技术介绍
现有技术呈现了一般旨在处理和气化例如从相应的公用水供给系统取得的饮用水的各种方案和系统。将饮用水的取得及其后续气化与具有适当地冷却已取得的水的功能的冷却系统关联也是公知的。目前，在如上文简要说明的现有技术背景中，本专利技术设定了带来显著的创新和改进的目的，特别是关于冷却已为了饮用并用于消耗而取得的水的系统。出于该目的，即，为了形成冷却水所需的低温条件，本专利技术使用已知为“帕尔贴效应”的物理现象并且更具体地，如下文中详细所述包括事实上基于帕尔贴效应的冷却系统，其特征在于一种创新单元，该单元包括并且集成了帕尔贴单体，该冷却系统也通过首字母缩略词D.I.C.SY.(DirectIntegratedCoolingSystem，直接一体式冷却系统)指代，其允许当前帕尔贴单体的产率极限的克服和取代。从在1834年发现帕尔贴效应的JeanCharlesAthanasePeltier得名的帕尔贴效应是一种热电性质的物理现象，从两种不同金属或半导体之间的接触区——其因此形成对应的帕尔贴接合部——通过的电流基于这种物理现象产生热传递。更具体地，根据帕尔贴效应，参照示意性地示出该效应的图6A的电路，当使电流I从相互接触以便形成第一接合部T1和第二接合部T2的两种不同材料A和B通过时，发生一定量的热由第一接合部T1吸收并且一定量的热通过第二接合部T2散发，其中在单位时间内由第一接合部T1吸收的热量Q通过下式来限定：Q＝ΠAB*I＝(ΠB-ΠA)*I，其中ΠAB是热电偶——即由相互接触的两种材料A和B组成的耦合器——的帕尔贴系数，而ΠA和ΠB是单一材料的帕尔贴系数。P型半导体通常具有正帕尔贴系数，而N型半导体具有负帕尔贴系数。帕尔贴效应技术的一种典型应用是所谓的帕尔贴单体，为了清楚在图6B的摄影影像中示出了其通过21表示的一个例子。如从图6B的摄影影像可见的，帕尔贴单体21具有与用于供给电流I的两个端子或线21’相关联的薄板的外观，其中板的两个相对的面中的一个(通过21a表示)或帕尔贴单体的“热”侧放热，而通过21b表示的另一相对面或帕尔贴单体的“冷”侧吸热。因此，从功能和操作方面看，帕尔贴单体基本上是处于固体状态的热泵，其中热传递的方向取决于在其端部、即在构成帕尔贴单体的板的两个端子21’处施加的电流I的方向。在材料上，参照图6C的示意图，普通帕尔贴单体21由通过上下铜片相互连接的一系列的两种掺杂的N型和P型半导体材料形成。如果正电压施加至N型材料并且负电压施加至P型材料，则单体的上片或“冷”面冷却，而单体的下片或“热”面发热。通过反转施加至单体的端部的电压，热和热能的传递方向也相应地改变方向并且反转。必须从冷区向热区传热、即形成温差的帕尔贴单体必定基于第二热力学定律吸收形式为电流的大量力和能量。在本领域中，帕尔贴单体通常用于散热，并且出于此目的其冷面固定成附着于本体上或待冷却区上。这样，从待冷却区散去的热连同占绝大部分的工作热一起从帕尔贴单体的冷面转移到热面，在此热必须被疏散并传递到外部环境。遗憾的是，尽管它们在多年来已得到改进，帕尔贴单体继续受一系列缺点和限制影响。特别地，在这些限制之中，应提及以下事实：当前帕尔贴单体的产率全都相当低，这需要并且意味着，在它们工作时，大量能量呈热的形式损失，因此需要处理这种通过单体产生的热。简言之，当前使用帕尔贴单体的冷却系统至少一般而言不是很有效，消耗了大量能量，并且它们的产率相当低。在实践中，对于帕尔贴单体用于冷却液体的当前应用，用于从单体的热面提取热并且将热从必须冷却的液体传递到单体的冷面的系统通常比单体本身昂贵和复杂得多。在涉及利用帕尔贴效应并且因此包括帕尔贴单体的冷却液体、特别是水的系统的反映现有技术的文献之中，应提及以下文献：US5590532；DE19855214A1；WO2011/030339A2；WO99/37960A1。特别地，在这些文献公开的系统中，水被间接地冷却，即在不使液流与帕尔贴单体直接接触而是使液体在仅仅与帕尔贴单体的冷面相邻或相关联的线圈或热交换器中流动的情况下进行冷却。此外，在现有技术中，为了处理由帕尔贴单体产生的热并且避免其过热，通常使用效率低的利用强制空气进行冷却的系统，或者使用散热片以供液体循环，其中液体在散热片内流动且不与帕尔贴单体直接接触，因此例如引起低产率。还发现所谓的热管型冷却系统是无效和不适合的，其原因在于这些系统传热的效率和产率始终比产生进行处置的热的单体低。如通过继续说明将变得更清楚的，在本专利技术的目的之中，本专利技术的目的还在于克服基于帕尔贴效应并因此使用帕尔贴单体的当前冷却系统的限制并且超越低产率，例如以上说明的限制和低产率，并且在于因此提出一种特别是冷却从相应公用系统取得的饮用水的新型设备或系统，其中帕尔贴效应和相应的帕尔贴单体相对于公知系统以也通过实验数据验证和确认的有效和明显创新的方式使用。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一目的在于提出并制造一种用于冷却饮用液体、例如从相应的公用供给系统取得的饮用水的设备，其基于所谓的帕尔贴效应相对于当前公知和使用的设备和系统以重要和实质的方式创新，即以更有效的方式将这种帕尔贴效应用于直接冷却水，以便克服和超出限制并且避免现有技术的缺点。无论如何都与第一目的相关的本专利技术的第二目的也在于制造一种冷却液体、特别是饮用水的设备，其允许克服迄今为止阻碍了所谓的帕尔贴效应和与这种效应相关的技术用于冷却水的潜力的最佳和完全开发的某些限制和缺点。针对基于帕尔贴效应的当前冷却系统的限制并且特别是它们借助于帕尔贴单体冷却流体、特别是水的低产率，本专利技术的又一个目的也在于显著地提高该产率，并且沿该方向研发装置和最终完成方案，其使用充分的实验测试被检查，允许实现该结果，从而一般而言独立于用于从帕尔贴单体的热面提取热并且借助于同一帕尔贴单体的冷面冷却的流体的类型优化帕尔贴单体的工作。可以认为通过具有由独立权利要求1限定的特征的用于冷却特别是由从相应公用供给系统取得的饮用水构成的饮用液体的设备并且通过具有由独立权利要求9限定的特征的集成了帕尔贴单体的冷却单元完全实现了上述目的。本专利技术的特定实施例还通过从属权利要求来限定。本专利技术具有如下优点：将已经存在的技术进行适当改进后合并和组合在新型和创新的环境中，以便提出一种能响应于市场需求的用于冷却饮用液体和可选择地用于其气化的设备。此外，该冷却设备的创新方面之一还在于在单个产品中组合有用并且旨在处理世界范围的饮料消费者的不同需求的一系列特征和元件，同时也考虑这些设备的使用者的不同偏好。存在与用于冷却饮用液体的根据本专利技术的该新型设备——包括基于帕尔贴效应的制冷系统，例如以下纯粹通过示例的方式列举的系统——相关的许多优点，部分已经在前文中隐含地公开：-安装简单；-小型化；-工作的噪音水平低；-利用设备获得产品、即冷却并且可选择地气化的水的品质；-使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却特别是由从相应公用供给系统(RP)取得的饮用水组成的饮用液体(L)的设备(10)，包括冷却系统(20)，所述冷却系统基于已知为“帕尔贴效应”的物理现象以便形成适合于冷却所述饮用液体(L)的温度条件，其中，所述冷却系统(20)包括：‑帕尔贴单体(21)；‑与所述帕尔贴单体的热面(21a)相关的第一冷却回路(20’)，工作流体(F)在所述第一冷却回路中循环；和‑与所述帕尔贴单体(21)的冷面(21b)相关的第二冷却回路(20”)，饮用液体(L)在所述第二冷却回路中循环；其中，所述第一冷却回路(20’)适合借助于在所述第一冷却回路(20’)中循环的工作流体(F)从所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)提取热以便冷却该热面，并且其中，所述第二冷却回路(20”)适合冷却在所述第二冷却回路(20”)中循环的所述饮用液体(L)，所述冷却设备(10)的特征在于，具有帕尔贴效应的相应冷却系统(20)包括夹层型的呈层状结构的特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)，所述特殊冷却单元将所述帕尔贴单体(21)和分别与所述帕尔贴单体的热面(21a)和冷面(21b)相关的第一热交换器(22)和第二热交换器(23)集成在一起，其中，集成在所述特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)中的所述第一热交换器(22)和第二热交换器(23)包括通过所述特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)的层状结构限定并且沿所述帕尔贴单体(21)的相应热面(21a)和冷面(21b)延伸的大致层状的两个相应间隙或腔室(22b’，HR，23b’，CR)，以便分别允许所述第一热交换器(22)和所述第二热交换器(23)在所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)与在所述第一冷却回路(20’)中循环的所述工作流体(F)之间以及在所述帕尔贴单体(21)的冷面(21b)与在所述第二冷却回路(20”)中循环的所述饮用液体(L)之间直接进行热交换。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 IT MI2014A0013351.一种用于冷却特别是由从相应公用供给系统(RP)取得的饮用水组成的饮用液体(L)的设备(10)，包括冷却系统(20)，所述冷却系统基于已知为“帕尔贴效应”的物理现象以便形成适合于冷却所述饮用液体(L)的温度条件，其中，所述冷却系统(20)包括：-帕尔贴单体(21)；-与所述帕尔贴单体的热面(21a)相关的第一冷却回路(20’)，工作流体(F)在所述第一冷却回路中循环；和-与所述帕尔贴单体(21)的冷面(21b)相关的第二冷却回路(20”)，饮用液体(L)在所述第二冷却回路中循环；其中，所述第一冷却回路(20’)适合借助于在所述第一冷却回路(20’)中循环的工作流体(F)从所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)提取热以便冷却该热面，并且其中，所述第二冷却回路(20”)适合冷却在所述第二冷却回路(20”)中循环的所述饮用液体(L)，所述冷却设备(10)的特征在于，具有帕尔贴效应的相应冷却系统(20)包括夹层型的呈层状结构的特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)，所述特殊冷却单元将所述帕尔贴单体(21)和分别与所述帕尔贴单体的热面(21a)和冷面(21b)相关的第一热交换器(22)和第二热交换器(23)集成在一起，其中，集成在所述特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)中的所述第一热交换器(22)和第二热交换器(23)包括通过所述特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)的层状结构限定并且沿所述帕尔贴单体(21)的相应热面(21a)和冷面(21b)延伸的大致层状的两个相应间隙或腔室(22b’，HR，23b’，CR)，以便分别允许所述第一热交换器(22)和所述第二热交换器(23)在所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)与在所述第一冷却回路(20’)中循环的所述工作流体(F)之间以及在所述帕尔贴单体(21)的冷面(21b)与在所述第二冷却回路(20”)中循环的所述饮用液体(L)之间直接进行热交换。2.根据权利要求1所述的用于冷却饮用液体(L)的设备(10)，其中，集成了所述帕尔贴单体(21)的所述特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)的层状结构包括并由以下限定：-分别与所述帕尔贴单体的热面(21a)和冷面(21b)相关的由导热材料、特别是铜制成的两个板片(22a，23a)；和-分别安置在所述由导热材料制成的两个板片(22a，23a)之上的特别是由塑料材料制成的两个外部封闭本体或外壳(22b，23b)，其中，所述两个封闭本体(22b，23b)中的每一者和由导热材料制成的相邻板片(22a，23a)都互相形成分别用于集成在所述特殊冷却单元(32，D.I.C.SY.)中的所述第一热交换器(22)和所述第二热交换器(23)的所述工作流体(F)和所述饮用液体(L)的流动的两个腔室(22b’，HR，23b’，CR)，所述腔室分别适合在所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)与在所述第一冷却回路(20’)中循环的所述工作流体(F)之间以及在所述帕尔贴单体(21)的冷面(21b)与在所述第二冷却回路(20”)中循环的饮用液体(L)之间直接进行热交换，并且其中，集成了所述帕尔贴单体(21)和所述两个热交换器(22，23)的所述单元(32，D.I.C.SY.)由垫片(31)密封，所述垫片适合确保气密密封以防止在所述第一热交换器(22)和第二热交换器(23)的腔室(22b’，23b’)中流动的所述工作流体(F)和所述饮用液体(L)的流出。3.根据权利要求2所述的用于冷却饮用液体(L)的设备(10)，其中，集成了所述帕尔贴单体(21)的所述冷却单元(32，D.I.C.SY.)的夹层结构还包括并由以下限定：-由导热材料、特别是石墨制成的两个另外的薄板片(24a，24b)，其以与所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)和冷面(21b)直接接触的方式安置在所述帕尔贴单体(21)与由导热材料制成的板片(22a，23a)之间，所述由导热材料制成的板片(22a，23a)与所述外部封闭外壳(22b，23b)一起形成用于供所述工作流体(F)和所述饮用液体(L)流经集成在所述冷却单元(32)中的所述热交换器(22，23)的腔室(22b’，23b’)，其中，所述由导热材料制成的另外的薄板片(24a，24b)适合改善所述帕尔贴单体(21)的热面(21a)和冷面(21b)与流经集成在所述冷却单元(32)中的所述热交换器(22，23)的所述工作流体(F)和所述饮用液体(L)之间的热交换。4.根据权利要求2或3所述的用于冷却饮用液体(L)的设备(10)，其中，所述两个外部封闭本体或外壳(22b，23b)在所述腔室(22b’，23b’)中限定出跨越所述热交换器(22，23)的所述工作流体(F)和所述饮用液体(L)的流动的反转点(22’，23’)。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述设备包括分别与所述第一冷却回路(20’)和所述第二冷却回路(20”)相关的不同的两个循环泵或搅拌器(25’，25”)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·佩莱格里尼，
申请(专利权)人：特伦蒂诺生物技术股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT