CN107606372A - 低温流体管路的防结露模块 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种低温流体管路的防结露模块，主要包括隔热保温材、自动控温加热带、导热材、以及包覆材，该等构件均沿着低温流体管路的长度方向布设。其中，隔热保温材用于包覆低温流体管路，而自动控温加热带和导热材设置于隔热保温材与包覆材之间，导热材并至少局部地设置于隔热保温材与自动控温加热带之间、及自动控温加热带与包覆材之间中至少一者。据此，本发明使用自动控温加热带来加热，并利用导热材将热均匀地传递至整个低温流体管路的外环周面，藉此可充分避免管路表面发生结露；又利用隔热保温材来避免热侵入该管路。

Description

低温流体管路的防结露模块

技术领域

本发明关于一种低温流体管路的防结露模块，尤指适用于极低温的低温流体管路的防结露模块。

背景技术

目前现有可对电子元件进行低温或高温检测的测试设备中，常见采用热电致冷元件(thermal-electric cooler,TEC)来当作温度调节件，以调节待测电子元件之温度，特别是在低温测试时更为常见。然而，以低温检测为例，热电致冷元件具有一冷端侧、及一热端侧，通常需要在热端侧处提供适当的冷却手段，以降低并维持冷端侧所能处理温度。也就是说，必须通过冷却手段将热自热端侧移走，同时并藉由冷端侧来把电子元件所产生的热带走或把其温度降低至所需求的测试温度。

举例说明之，如中华民国专利申请第105103932号“双回路温度控制模块及具备该模块之电子元件测试设备”一案，其采用了通以低温流体的低温管路模块来对热电致冷元件进行降温。其中，低温流体从低温管路模块中之低温流体供应装置流出后，一路沿着管路循环流动。

然而，近年来对于低温测试的需求日益增加，据此低温流体的温度也不断地下探。但是，在将低温流体管路所供应的流体温度降低至露点温度以下(例如-20℃)时，低温流体管路表面会因遇到空气中的水汽，而有发生凝结现象的问题，若将该管路穿进机台时进行测试时，恐将导致机台受潮或受损。

因此，就上述低温流体管路有下列两种传统的防凝结方案：<方案1>对低温流体管路喷射干燥空气的方法；或者，<方案2>藉由使用保温材包覆低温流体管路来进行绝热以降低水汽凝结之方法。

然而，在<方案1＞中，由于干燥空气之喷射较适合在密闭空间进行，如果在开放空间干燥空气容易散逸，效果不佳。对此，水冷液从低温流体供应装置流出后所路经的低温流体管路则设置在一开放空间，较不适合使用。此外，一旦低温流体管路的行程距离较长，且如果又要穿进机台等空间有限的环境时，势必需要多台不同规格的干燥空气喷射机，对于能源损耗及建置成本上较为不利。

又，在<方案2＞中，虽然保温材可降低热传效应，然而在一般情形中，随着水冷液的温度降低，所需的保温材厚度亦需同步变厚，方可维持一定的保冷隔热能力。其中，经实验测试下发现，若低温流体的温度降低至-20℃时，若欲达成防凝结所需的保温材厚度大增，将导致低温流体管路无法适用于机台等环境。

综上所述，一种适用于复杂的低温流体管路、其厚度又不影响配置而可轻易穿梭于检测机台，且能量损耗、及建置成本均不高的低温流体管路的防结露模块实为产业界的迫切需求者。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种低温流体管路的防结露模块，其能有效地防止水汽凝结于低温流体管路，且管路整体厚度增加不大，而不影响管路与机台间的配置。另外，本发明可完整且充分地避免水汽凝结，相较于传统干燥气体喷射的方式，更为节能、成本更低。

为达成上述目的，本发明一种低温流体管路的防结露模块，主要包括隔热保温材、自动控温加热带、导热材、以及包覆材；隔热保温材用于包覆低温流体管路；自动控温加热带沿着低温流体管路的长度方向布设；导热材沿着低温流体管路的长度方向布设并用于传导自动控温加热带所发出的热；包覆材沿着低温流体管路的长度方向布设；其中，导热材、及自动控温加热带设置于隔热保温材与包覆材之间，导热材并至少局部地设置于隔热保温材与自动控温加热带之间、及自动控温加热带与包覆材之间中至少一者。

据此，本发明使用自动控温加热带来加热，并利用至少一导热材均匀地传导自动控温加热带所发散的热，使之传递至整个包覆低温流体管路的隔热保温材的外环周面，藉此可充分避免管路表面发生结露。此外，又利用隔热保温材来包覆低温流体管路，以避免自动控温加热带所发出的热侵入该管路，而使低温流体温度升高，且又可降低自动控温加热带的耗能。

较佳的是，本发明可包括二导热材，而该二导热材分别至少局部地设置于隔热保温材与自动控温加热带之间、及自动控温加热带与包覆材之间。换言之，本发明之自动控温加热带可设置于二导热材间，而该加热带所发出的热可以更直接且更有效率地传递至该二导热材，以达到更佳热传导效果。

再者，本发明的导热材可为铝箔、铜箔、石墨片、导热硅胶片、导热膏、六方氮化硼奈米层状导热材、金属编织网、或其他具备良好热传导特性的等效材质。

另外，本发明的导热材可为导热石墨片，而自动控温加热带所发散的热沿着导热石墨片接触自动控温加热带的表面均匀散布。详言之，因导热石墨片的热传效果沿着接触热源的表面的平面方向传递，而故可得到极为均匀的绝佳热传递，且导热石墨片的厚度方向具有极佳的隔热效果。

再且，本发明可更包括均温材，该均温材可设置于隔热保温材与导热材之间。据此，本发明可以通过均温材又更进一步提升热传递效果，使隔热保温材表面完整地具有相当一致的温升效果。

又，本发明的隔热保温材可为岩棉、玻璃棉、硅酸铝、硅酸钙、复合硅酸盐、陶瓷、橡胶、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、聚胺甲酸酯树脂、聚乙烯树脂、或其他具备良好隔热保温的等效材质。据此，本发明的隔热保温材可进一步防止低温流体管路的表面温度升高，而可适度地保持低温流体管路内的低温流体的温度，除了可提升防结露的功效外，又可降低自动控温加热带的耗能、及为了降低或维持低温流体温度的耗能。

较佳的是，本发明的包覆材上可设置一结合件，其用于使包覆材紧固地环束低温流体管路；而合件可为黏扣带、钮扣、卡勾、拉链或其他可选择式地结合或脱离的等效元件。据此，本发明可以藉由结合件将隔热保温材、自动控温加热带、导热材、以及包覆材紧固地环束于低温流体管路，并可轻易拆卸脱离。

附图说明

图1为本发明第一实施例的示意图。

图2为本发明第一实施例的剖视图。

图3为本发明第二实施例的剖视图。

图4A为本发明第三实施例的剖视图。

图4B为本发明第三实施例与比较例的数据表格。

图5为本发明第四实施例的剖视图。

图6为本发明第五实施例的示意图。

其中附图标记为：

1 低温流体管路

2 隔热保温材

3 自动控温加热带

4 导热材

41 编织铜网

42,43 导热石墨片

420,430 接触表面

5 包覆材

51 结合件

6 均温材

具体实施方式

本发明低温流体管路的防结露模块在本实施例中被详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的元件将以相同的元件符号来表示。再者，本发明的图式仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且所有细节也未必全部呈现于图式中。

请同时参阅图1、及图2，图1为本发明第一实施例的示意图，图2为本发明第一实施例的剖视图。如图中所示，本实施例的低温流体管路的防结露模块主要包括隔热保温材2、自动控温加热带3、导热材4、以及包覆材5。

其中，隔热保温材2用于包覆低温流体管路1，其可进一步防止低温流体管路1的表面温度升高，而可适度地保持低温流体管路1的内部流体温度、以及低温流体管路1的表面温度。详言之，隔热保温材2因包覆低温流体管路1，故可避免自动控温加热带3所发出的热侵入该管路，而使内部流动的低温流体温度升高，又可降低因热散逸所造成自动控温加热带3的耗能。在本实施例中，采用聚胺甲酸酯树脂作为隔热保温材2，即为俗称之发泡保温材，而其厚度为3mm。

另外，关于自动控温加热带(self-regulatingheating cable)3，本实施例沿着低温流体管路1之长度方向以直线方式布设，但若为了得到更佳的加热效果亦可以螺旋缠绕的方式布设。本实施例所采用的自动控温加热带3为两条平行的排管，且安装在被碳颗粒所包围的网状塑料发热单元两侧；其运作原理在于，当作业时温度上升，塑料将因分子膨胀而变大，碳颗粒之间的距离增加，使阻抗提高，从而降低输出。冷却时发生相反的流程，从而使输出提高。

简言之，自动控温加热带3的主要工作原理是藉由所含的碳颗粒与塑料材质间进行热胀冷缩的物理现象所造成电阻值的不同，而导致输出的功率不同。当温控标的物的温度上升时，塑料材质体积膨胀，造成碳颗粒之间距离拉远，电阻值往上升，输出功率降低，反之亦然。

然而，本实施例所采用的自动控温加热带3的优点在于：(1)其长度可依需求任意裁切；(2)可用缠绕的方式，缠绕至管路上；(3)自动调节与自适应输出；亦即，如前段所述的工作原理，其可依温度不同自动调整输出功率，故只需定电压控制即可，自动控温加热带3每公尺的输出功率小于40W；以及(4)温度范围最大到可达65℃～210℃。

再者，关于导热材4，其沿着低温流体管路1的长度方向布设并用于传导自动控温加热带3所发出的热。然而，本实施例所采用的导热材4为编织铜网41。进一步说明之，本实施例藉由编织铜网41除了可将自动控温加热带3所产生的热尽可能地滞留于导热材4内部外，防止热散逸外；因铜金属具有极佳的热传导特性，故整个导热材4可以有效地维持于同一温度状态下，更有助于防止水汽的凝结于导热材4外表面的任一处。此外，编织铜网41具有可挠性，其可随着管路的配置任意挠曲而穿设于机台内部。

又，如图中所示的包覆材5，其同样沿着低温流体管路1的长度方向布设并包覆隔热保温材2、自动控温加热带3、及导热材4。在本实施例中，包覆材5的主要要功效乃提供保护、以及将包括隔热保温材2、自动控温加热带3、及导热材4等束紧于低温流体管路1上，而包覆材5为可挠性材质如PU、橡胶、塑料、布料或皮革。

另外，在包覆材5二侧端设有结合件51，本实施例采用钮扣作为结合件51，以使包覆材5紧固地环束该低温流体管路1。但，本实施例的结合件51不以钮扣为限，其亦可由黏扣带(如魔鬼毡)、卡勾、拉链或其他可轻易接合或脱离的结合件51来取代之。

再如图2所示，本实施例的导热材4设置于隔热保温材2与包覆材5之间，并有局部设置于自动控温加热带3与包覆材5之间。据此，自动控温加热带3所发出的热将传导至外侧的导热材4，而导热材4又均匀传递至隔热保温材2的外环周面以及包覆材5的整个内环周面，藉此可避免低温流体管路1表面、以及包覆于该管路的防结露模块发生结露。

在本实施例中，低温流体温度为-20℃。然而，根据实际的量测结果，在自动控温加热带3上的导热材4的外表面，以下简称第一温度量测点T1，该点的温度为26.8℃；在距自动控温加热带3最远直线距离的导热材4外表面处，以下简称第二温度量测点T2，该点的温度为25.6℃；在隔热保温材2上邻近自动控温加热带3处的温度，以下简称第三温度量测点T3，该点的温度为40.5℃。另外，自动控温加热带3额定电流为0.02A，输出功率为4.4W。如上述数据所呈现的，各温度量测点所量测的温度均高于一般室温，故可有效避免管路上结露，更重要的是，自动控温加热带3的耗能甚低为4.4W，其显著功效至为了然。

请再参阅图3，图3本发明第二实施例的剖视图。本发明第二实施例与第一实施例主要差异在于自动控温加热带3与导热材4二者所设置的相对位置；在本实施例中导热材4同样设置于隔热保温材2与包覆材5之间，但有局部设置于自动控温加热带3与隔热保温材2之间。

请参阅图4A，图4A本发明第三实施例的剖视图。本发明第三实施例与前述第一实施例主要差异在于，本实施例所设置的隔热保温材2和导热材4都是采用编织铜网。

请一并参阅图4B，图4B为本发明第三实施例与比较例的数据表格，该等数据将呈现本实施例的优异功效。首先，关于比较例，比较例未设有隔热保温材2、导热材4、及包覆材5，仅单纯由自动控温加热带3直接接触低温流体管路1，而管路内的低温流体温度则为5℃。然而，在低温流体管路1上邻近自动控温加热带3处的温度，以下简称第一温度量测点的温度为25.8℃；而在距自动控温加热带3最远直线距离的低温流体管路3表面所测得的温度，以下简称第二温度量测点的温度为15.9℃。另外，自动控温加热带3额定电流为0.13A，输出功率为28.6W。

另一方面，本发明第三实施例，即如图4A中所呈现者，即具备以编织铜网41所构成的隔热保温材2和导热材4，第一温度量测点T1为导热材4上邻近自动控温加热带3处的温度，其实际位置等同于比较例的第一温度量测点，差异仅在量测于导热材4上，而该点的温度为34.5℃。另一方面，同样地，本实施例的第二温度量测点T2在距自动控温加热带3最远直线距离的导热材4表面处，其实际位置等同于比较例的第二温度量测点，而所测得的温度为24.4℃。另外，自动控温加热带3额定电流为0.03A，输出功率为6.6W。

显而易见地，相较之下，本发明第三实施例于第一温度量测点T1的温度提升了8.7℃，于第二温度量测点T2的温度则提升了8.5℃；而自动控温加热带3的额定电流则降低了0.1A，其输出功率更是减少了22W。据此，藉由本发明第三实施例的配置，不仅可提高了导热材4的表面温度，可有效避免水汽的凝结，又更降低了能量的损耗，功效显著。

请参阅图5，图5为本发明第四实施例的剖视图。第四实施例与前述第一实施例主要差异在于，第四实施例更多了一导热材4、以及一均温材6，其设置于隔热保温材2与自动控温加热带3之间，且均温材6设置于导热材4与隔热保温材2之间。然而，本实施例所采用的均温材6为一铝箔，以更进一步提升热传递效果，使隔热保温材2表面完整地具有相当一致的温升效果；而隔热保温材2则同样使用发泡保温材。

请参阅图6，图6为本发明第五实施例的示意图。第五实施例与上述第四实施例主要差异在于，本实施例的导热材4采用导热石墨片42,43。然而，本实施例所采用的导热石墨片42,43为具有高导热度的高配向高温热裂解的人造石墨片，其因具有独特的晶粒取向，而具有超高导热性能，可沿平面方向均匀导热，而厚度方向则具有良好的热阻绝效果。

换句话说，如图6中所示，自动控温加热带3所发的热直接传递至导热石墨片42,43的接触表面420,430，而藉由导热石墨片42,43本身优异的导热性能，热将均匀地散布于接触表面420,430上，且并不会自导热石墨片42,43的厚度方向传递，故具备有良好的隔热效果。此外，导热石墨片42,43本身轻薄且为高柔软度材质，故可轻易卷绕而不影响热的传递。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种低温流体管路的防结露模块，其特征在于，包括：

一隔热保温材，其用于包覆该低温流体管路；

一自动控温加热带，其沿着该低温流体管路的长度方向布设；

至少一导热材，其沿着该低温流体管路的长度方向布设并用于传导该自动控温加热带所发出的热；以及

一包覆材，其沿着该低温流体管路的长度方向布设；

其中，该至少一导热材、及该自动控温加热带设置于该隔热保温材与该包覆材之间，该至少一导热材并至少局部地设置于该隔热保温材与该自动控温加热带之间、及该自动控温加热带与该包覆材之间中至少一者。

2.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，包括二导热材，该二导热材分别至少局部地设置于该隔热保温材与该自动控温加热带之间、及该自动控温加热带与该包覆材之间。

3.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该至少一导热材选自由铝箔、铜箔、石墨片、导热硅胶片、导热膏、六方氮化硼奈米层状导热材、及金属编织网所组成的群组中至少其一者。

4.如权利要求3所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该至少一导热材为一导热石墨片，该自动控温加热带所发散的热沿着该导热石墨片接触该自动控温加热带的表面均匀散布。

5.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，其更包括一均温材，该均温材设置于该隔热保温材与该导热材之间。

6.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该隔热保温材选自由岩棉、玻璃棉、硅酸铝、硅酸钙、复合硅酸盐、陶瓷、橡胶、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、聚胺甲酸酯树脂、以及聚乙烯树脂所组成的群组中至少其一。

7.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该包覆材上设置一结合件，其用于使该包覆材紧固地环束该低温流体管路。

8.如权利要求7所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该结合件选自由黏扣带、钮扣、卡勾、及拉链所组成的群组中至少其一。

9.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该隔热保温材的厚度为1mm以上18mm以下，在距该自动控温加热带最远直线距离的该导热材表面所测得的温度与该低温流体管路内的流体温度的温差保持在5℃以上。

10.如权利要求1所述的低温流体管路的防结露模块，其特征在于，该低温流体管路内的流体温度为低于25℃，该自动控温加热带的每公尺的输出功率小于40W。