CN102128517A - 冷热交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷热交换装置，包括具有相对的热端面及冷端面的致冷芯片、第一传导模块及第二传导模块，第一传导模块包含基座、两个或两个以上超导管及两个或两个以上第一鳍片，基座贴接在致冷芯片的热端面，超导管固定在基座，超导管的内部具有超导液体，超导液体以分子碰撞的方式作单方向能量传递，第一鳍片套接在超导管上，第二传导模块包含贴接在致冷芯片的冷端面上的水冷座、配置在水冷座侧边的水冷排、连接水冷座及水冷排的连接管及装设在连接管上的水泵，据此，应用此冷热交换装置时，可达到所需的致冷或致热效果。

Description

冷热交换装置
技术领域
本发明与冷热空调机及冷藏机有关，特别有关于一种具有致冷芯片的冷热空调机及冷藏机。
背景技术
一般传统的空调机中设置有压缩机、冷凝器及蒸发器等组件，且其冷凝器中装填有冷媒，该冷媒经压缩机的作用而产生高温高压的蒸气冷媒，蒸气冷媒经冷凝器后(排热)会冷凝成液态冷媒，排热后的冷媒流至蒸发器，冷媒受到压力降低而蒸发，即同时吸收室内空间热量而产生致冷效果(排冷)，之后，冷媒再经压缩机作用而形成高温高压的蒸气冷媒，最后再回到冷凝器，如此循环而形成致冷效果。
传统空调装置需使用冷媒，然而，冷媒在制造与回收上会带来严重的环境污染问题，为此已有不少业内人士积极研发可用以取代冷媒的空调机，如已在中国台湾申请的第I284188号专利，其揭示一种运用半导体的冷暖电器，利用热电致冷芯片(Thermoelectric Cooling Chip)与冷循环器原理制作冷暖电器，其主要包含有热电致冷芯片、冷循环器、热散循环设备及温控器，由热电致冷芯片产生冷风，再通过冷导板经由冷循环器传输至鳍片将冷风存储，再以温控器设定所需的温度，通过风扇将鳍片所存储的冷风吹送，而其致冷芯片所产生的热能则由散热循环设备予以冷却排除，借以达到所设定的冷度。
上述专利是以热电致冷芯片取代传统空调机利用压缩机及冷凝器等所达到的致冷效果，但是，其无法商品化的原因在于其散热循环无法快速地带走该热电致冷芯片大量的热能，致使该热电致冷芯片的温度无法降低至所要求的温度，进而使该冷暖电器的排冷或排热都无法达到所要求的温度。
发明内容
本发明目的，在于提供一种冷热交换装置，其在致冷芯片吸收环境能量后，再借由超导管快速地传送并带走致冷芯片上大量的热能，所以其致冷或致热的效果都能达到所要求的温度。
为达成上述目的，本发明提供一种冷热交换装置，包括致冷芯片、第一传导模块及第二传导模块；致冷芯片具有相对的热端面及冷端面，第一传导模块，包含基座、两个或两个以上超导管及两个或两个以上第一鳍片，基座贴接在致冷芯片的热端面上，超导管固定在基座，超导管的内部具有超导液体，超导液体以分子碰撞的方式作单方向能量传递，第一鳍片套接在超导管上；第二传导模块包含水冷座、水冷排、连接管及水泵，水冷座贴接在致冷芯片的冷端面上，水冷排配置在水冷座的侧边，连接管连通水冷座及水冷排，水泵装设在连接管上。
为达成上述目的，本发明还提供一种冷热交换装置，包括致冷芯片、第一传导模块及第二传导模块；致冷芯片具有相对的热端面及冷端面，第一传导模块，包含基座、两个或两个以上超导管及两个或两个以上第一鳍片，基座贴接在致冷芯片的冷端面上，超导管固定在基座，超导管的内部具有超导液体，超导液体以分子碰撞的方式作单方向能量传递，第一鳍片套接在超导管上；第二传导模块包含水冷座、水冷排、连接管及水泵，水冷座贴接在致冷芯片的热端面上，水冷排配置在水冷座的一侧，连接管连通水冷座及水冷排，水泵装设在连接管上。
本发明的另一目的，在于提供一种冷热交换装置，借由将极性相反方向的电压和电流提供给致冷芯片后，可分别在第一传导模块及第二传导模块达到相反的致冷或致热效果，更增本发明的灵活运用性。
本发明的再一目的，在于提供一种使用少量电力的冷热交换装置，其可在一般压缩机无法使用的恶劣环境温度下使用，可替代冷媒的使用，以彻底解决因冷媒所造成的环境污染及温室效应问题，并能大量节省能源。
相较于公知技术，本发明的冷热交换装置因其超导管内部具有超导液体，该超导液体由氢氧化钠、铬酸钾、乙醇及水等物质的混合物依比例所组成，因超导液体在吸热汽化后会充满在该金属管内，借由分子间的相互推挤移动而将热能自热端传递至冷端，因各混合物的凝结温度的不同，该超导液体不需回流而以分子碰撞的方式作单向能量传递，其传热速度快，并可带走致冷芯片大量的热能，可快速地降低致冷芯片的冷端面温度，进而使冷热交换装置达到所要求的致冷效果，增加本发明的实用性，再者，将极性相反方向的电压和电流提供给致冷芯片后，可达到与致冷相反的致热效果，更增本发明的灵活运用性；此外，相较于公知技术需使用大电量的压缩机等组件的空调装置，本发明仅需提供少量的电力(供致冷芯片及风扇)即可运作，可节省大量的能源及电费，更符合环保性及经济性。
附图说明
图1为本发明冷热交换装置的分解示意图；
图2为本发明冷热交换装置的立体示意图；
图3为本发明冷热交换装置的组合剖视示意图；
图4为本发明冷热交换装置的超导管的剖视示意图；
图5为本发明冷热交换装置的应用实施例示意图；以及
图6为本发明冷热交换装置的第二实施例示意图。
附图标记说明
1、1’冷热交换装置            2冷藏室
10致冷芯片                    11热端面
12冷端面                      11’冷端面
12’热端面                    20第一传导模块
21基座                        211沟槽
22超导管                      221金属管
222超导液体                   223毛细组织
224金属网                    23第一鳍片
231穿孔                      24第一风扇
30第二传导模块               31水冷座
32水冷排                     321第二鳍片
322铜管                      33连接管
331出水管                    332入水管
34水泵                       35第二风扇
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
请参图1至图3，分别为本发明冷热交换装置的分解示意图、立体示意图及组合剖视示意图；本发明的冷热交换装置1包含热电致冷芯片(ThermoelectricCooling Chip)10、第一传导模块20及第二传导模块30。
该热电致冷芯片(以下简称致冷芯片)10由热电转换材料所构成，在提供电流运转后，其一个端面的温度会升高形成热端面11，另一端面温度则会降低而形成冷端面12，当提供给致冷芯片10的电流方向相反时，会使热量传递的方向变成反向，也就是说，原本的该热端面11会变成冷端面，而原本的冷端面12则变成热端面。
该第一传导模块20包含基座21、两个或两个以上超导管22、两个或两个以上第一鳍片23及第一风扇24，在本实施例中，该基座21由导热性佳的材质构成，其贴接在该热端面11上，该基座21的底面设有两个或两个以上沟槽211，该沟槽211中嵌设有该超导管22，这些超导管22的一端固定在该基座21中，其另一端则穿设在这些第一鳍片23中，在每一个第一鳍片23上设置两个或两个以上穿孔231，将这些第一鳍片23串设套接在这些超导管22上，以增加这些超导管22与这些第一鳍片23的接触面积，加快两者间的传导速度，此外，这些第一鳍片23的侧端上装设有该第一风扇24，借由该第一风扇24可将这些第一鳍片23的热量吹送出去(致热)。
该第二传导模块30包含水冷座31、水冷排32、连接管33、水泵34及第二风扇35，该水冷座31贴接在该致冷芯片10的冷端面12上，该水冷排32由两个或两个以上第二鳍片321及弯折穿设在这些第二鳍片321中的铜管322所组成，该水冷排32组设配置在该水冷座31的侧边，该水冷排32与该水冷座31借由该连接管33的串接而相连通，该连接管33中装填有冷却液体(图中未示出)，该冷却液体可作为热传导介质而在该水冷座31及该水冷排32之间流动，该水泵34用以加压该冷却液体，使该冷却液体可快速且连续地在该连接管33中流动，该水泵34装设在该连接管33上并与该水冷座31、该水冷排32相连通，再者，该连接管33可分为出水管331及入水管332，较佳地，该水泵34装设在该出水管331上，装设在该入水管332上也无不可，此外，在该水冷排32的第二鳍片321侧端上可装设有该第二风扇35，借由该第二风扇35可将这些第二鳍片321的冷风吹送出去(致冷)。
请继续参照图4，为本发明冷热交换装置的超导管的剖视示意图；该超导管22为金属管221，其材质可由铜或铝构成，该超导管22的内部具有超导液体222，该超导液体222为氢氧化钠、铬酸钾、乙醇及水等物质的混合物，该超导液体222在吸热汽化后会充满在该金属管221内，借由分子间的相互推挤移动而将热能自热端传递至冷端，且因各混合物的凝结温度的不同，该超导液体222不需回流而以分子碰撞的方式作单向能量传递，再者，该超导管22的内部还可设置毛细结构223，该毛细结构223可由金属粉末烧结而成(由铜或铝所构成)或由金属粉末与金属网224烧结而成，该金属网224设置在该金属粉末的内侧，借由该毛细结构223的设置，可增加该超导管22的热导效率。
请参看图5，为本发明冷热交换装置的应用实施例示意图；上述冷热交换装置1可应用在冷暖机、冰淇淋机等器具上，本应用实施例将其用于冷藏室2内，设置时，将该第一传导模块20放置在该冷藏室2的外部作为散热之用，该第二传导模块30的第二风扇35装设在该冷藏室2的内部，持续地将该第二传导模块30产生的致冷效果吹送到该冷藏室2的内部，可使该冷藏室2的内部达到所要求的冷度；本应用实施例中，该冷热交换装置1包含一组第一传导模块20及一组第二传导模块30，实际实施时，可依使用需求而串连两组或两组以上第一传导模块20及两组或两组以上第二传导模块30，以达到更佳的致冷(或致热)效果。
请参看图6，为本发明冷热交换装置的第二实施例示意图；本实施例与第一实施例大致相同，其不同之处在于本实施例的冷热交换装置1’中，其提供给致冷芯片10极性相反方向的电压和电流，该致冷芯片10具有冷端面11’及热端面12’，该冷端面11’贴接在该基座21上，该热端面12’则贴接在该水冷座31上，据此，该第一传导模块20的第一风扇24即可吹送出冷风(致冷)，另一方面，该第二传导模块30的第二风扇35即可吹送出热风(致热)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的专利范围，其它运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (12)

1.一种冷热交换装置，其特征在于，包括：
致冷芯片，具有相对的热端面及冷端面；
第一传导模块，包含：
基座，贴接在该致冷芯片的热端面上；
两个或两个以上超导管，固定在该基座，该超导管的内部具有超导液体，该超导液体以分子碰撞方式作单方向能量传递；以及
两个或两个以上第一鳍片，套接在该超导管上；以及
第二传导模块，包含：
水冷座，贴接在该致冷芯片的冷端面上；
水冷排，配置在该水冷座的侧边；
连接管，连通该水冷座及该水冷排；以及
水泵，装设在该连接管上。
2.如权利要求1所述的冷热交换装置，其特征在于，所述第一传导模块还包括第一风扇，该第一风扇装设在该第一鳍片上。
3.如权利要求1所述的冷热交换装置，其特征在于，所述第二传导模块还包括第二风扇，该第二风扇装设在该水冷排上。
4.如权利要求1所述的冷热交换装置，其特征在于，所述超导管的内部还具有毛细结构，该毛细结构由金属粉末烧结而成。
5.如权利要求4所述的冷热交换装置，其特征在于，所述金属粉末的内侧还具有金属网。
6.如权利要求1所述的冷热交换装置，其特征在于，所述超导液体为氢氧化钠、铬酸钾、乙醇及水的混合物。
7.一种冷热交换装置，其特征在于，包括：
致冷芯片，具有相对的热端面及冷端面；
第一传导模块，包含：
基座，贴接在该致冷芯片的冷端面上；
两个或两个以上超导管，固定在该基座，该超导管的内部具有超导液体，该超导液体以分子碰撞的方式作单方向能量传递；以及
两个或两个以上第一鳍片，套接在该些超导管上；以及
第二传导模块，包含：
水冷座，贴接在该致冷芯片的热端面上；
水冷排，配置在该水冷座的侧边；
连接管，连通该水冷座及该水冷排；以及
水泵，装设在该连接管上。
8.如权利要求7所述的冷热交换装置，其特征在于，所述第一传导模块还包括第一风扇，该第一风扇装设在该第一鳍片上。
9.如权利要求7所述的冷热交换装置，其特征在于，所述第二传导模块还包括第二风扇，该第二风扇装设在该水冷排上。
10.如权利要求7所述的冷热交换装置，其特征在于，所述超导管的内部还具有毛细结构，该毛细结构由金属粉末烧结而成。
11.如权利要求10所述的冷热交换装置，其特征在于，所述金属粉末的内侧还具有金属网。
12.如权利要求7所述的冷热交换装置，其特征在于，所述超导液体为氢氧化钠、铬酸钾、乙醇及水的混合物。
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