CN111076314A - 热电除湿机 - Google Patents

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CN111076314A CN201811324564.5A CN201811324564A CN111076314A CN 111076314 A CN111076314 A CN 111076314A CN 201811324564 A CN201811324564 A CN 201811324564A CN 111076314 A CN111076314 A CN 111076314A
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陈奕瑞
宋柏毅
张秉宏
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Abstract

本发明公开一种热电除湿机，包括：腔体、热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件以及风扇。腔体具有第一进风口、第一出风口以及连通第一进风口和第一出风口的U型流道。热电元件，位于腔体中，具有一个冷端以及一个热端。冷端热交换元件位于腔体中，连接冷端，且邻近第一进风口。热端热交换元件位于腔体中，连接热端，且邻近第一出风口。风扇位于U型流道之中，以及冷端热交换元件与热端热交换元件之间。本发明可达到增进热电元件冷端除湿，热端解热的效果。

Description

热电除湿机
技术领域
本发明涉及一种除湿装置。特别是有关于一种热电除湿机(thermoelectricdehumidifier)。
背景技术
热电除湿机的运作原理是利用风扇将外界含水汽的空气吸进腔体内，并通过冷端鳍片将水汽凝结成水滴，当水滴累积一定大小后，因重力的吸引而滴落在下方的盛水盘内；再将空气导入热端的鳍片降低温度，最后由出风口排出。
然而，热电除湿机的除湿效率会受到环境温度及湿度的不同，除湿能力会受到不同程度的影响，导致在实际使用环境中所得到的除湿效率，与在理想实验环境中所得到的除湿效率之间产生相当大的落差。
因此，有需要提供一种先进的热电除湿机，来解决现有技术所面临的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热电除湿机，使其可以增进热电元件冷端除湿，热端解热。
为实现上述目的，本说明书的一实施例揭露一种热电除湿机(ThermoelectricDehumidifier)，包括：腔体、热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件以及风扇。腔体具有第一进风口、第一出风口以及连通第一进风口和第一出风口的U型流道。热电元件，位于腔体中，具有一个冷端以及一个热端。冷端热交换元件位于腔体中，连接冷端，且邻近第一进风口。热端热交换元件位于腔体中，连接热端，且邻近第一出风口。风扇位于U型流道之中，以及冷端热交换元件与热端热交换元件之间。
本说明书的另一实施例揭露一种热电除湿机，包括：腔体、热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件、风扇以及预冷组件。腔体具有第一进风口、第一出风口以及连通第一进风口和第一出风口的U型流道。热电元件位于腔体中，具有一个冷端以及一个热端。冷端热交换元件位于腔体中，连接冷端，且邻近第一进风口。热端热交换元件，位于腔体中，连接热端，且邻近第一出风口。风扇位于U型流道之中。预冷组件包含冷端前热交换元件、冷端后热交换元件以及热传导元件。其中，冷端前热交换元件位于第一进风口与冷端热交换元件之间，冷端后热交换元件位于冷端热交换元件与热端热交换元件之间。热传导元件连接冷端前热交换元件与冷端后热交换元件，或连接热端热交换元件与热电元件热端。
其中，更包括一第二进风口，邻近该冷端热交换元件。
其中，该第二进风口与该第一进风口非平行。
其中，该U型流道具有一第一流道部分、一第二流道部分与一连接流道部分，该第一流道部分沿一第一方向延伸且该冷端热交换元件位于该第一流道中，该热端热交换元件位于该第二流道部分，该连接流道连接该第一流道部分与该第二流道部分。
其中，该冷端热交换元件所摆放的法线方向与该第一流道部分的该第一方向相交。
其中，更包括一导流格栅，位于该第一进风口外侧，且与该第一方向夹一角度。
其中，更包括一盛水盘，位于该U型流道中的该连接流道部分，且该盛水盘的开口朝向该第一流道部分的该第一方向。
其中，该热传导元件为热管。
其中，该风扇位于该冷端热交换元件与该第一出风口之间。
其中，该风扇位于该冷端热交换元件与该热端热交换元件之间。
其中，该冷端热交换元件，具有连接该冷端的一第一底面积；该热端热交换元件，具有连接该热端的一第二底面积；且该第一底面积不等于该第二底面积。
根据上述实施例，本说明书是在提供一种热电除湿机，其包括具有U型流道的腔体、位于腔体中的热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件以及风扇。借由导入热流场实验与分析，来调整元件(例如热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件以及风扇)与U型流道中空气流路的相对关系，达到增进热电元件冷端除湿，热端解热的效果，以减少环境温度及湿度的影响，提高热电除湿机的除湿效率。
为了对本说明书的上述及其它方面有更佳的了解，以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图；
图1B为根据本说明书的另一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图；
图2A为根据本说明书的又一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图；
图2B为绘示图2A的热电除湿机的结构透视图；
图3A为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图；
图3B和图3C为绘示图3A的热电除湿机不同进气方式的结构剖面示意图；
图4为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图；
图5为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图；以及
图6为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机的结构剖面示意图。
其中，附图标记：
1：腔体 2：热电元件
4：风扇 5：盛水盘
11：第一流道 12：第二流道
13：转接流道 21：冷端
22：热端 31：冷端热交换元件
32：热端热交换元件 41：水滴
50、60：预冷组件
51、61：冷端前热交换元件
52、62：冷端后热交换元件
53、63：热传导元件
100、100’、200、300、400、500、600：热电除湿机
101：第一进风口 102：第一出风口
103、403：第二进风口 111、112：导流格栅
301、302：盖板 311、321：基材
312、322：凸出部 404：第二出风口
D：第一方向 K：法线方向
Θ1、Θ2：夹角
具体实施方式
本说明书是提供一种热电除湿机，可减少环境温度及湿度的影响，提高热电除湿机的除湿效率。为了对本说明书的上述实施例及其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举多个热电除湿机作为较佳实施例，并配合所附图式作详细说明。
但必须注意的是，这些特定的实施案例与方法，并非用以限定本发明。本发明仍可采用其它特征、元件、方法及参数来加以实施。较佳实施例的提出，仅用以例示本发明的技术特征，并非用以限定本发明的专利范围。该技术领域中具有通常知识者，将可根据以下说明书的描述，在不脱离本发明的精神范围内，作均等的修饰与变化。在不同实施例与图式之中，相同的元件，将以相同的元件符号加以表示。
请参照图1A，图1A为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机100的结构剖面示意图。热电除湿机100包括：腔体1、热电元件2、冷端热交换元件31、热端热交换元件32以及风扇4。腔体1具有第一进风口101、第一出风口102以及连通第一进风口101和第一出风口102的U型流道。在本说明书的一些实施例中，U型流道包括第一流道11、第二流道12和转接流道13。空气由第一进风口101沿着第一方向D，流入第一流道11，通过转接流道13后，方向转折180°流入第二流道12，再沿着平行第一方向D，反向由第一出风口102流出腔体。
热电元件2，位于腔体1中，具有一个冷端21以及一个热端22。在本说明书的一些实施例中，热电元件2至少包含第一电性热电材料(例如，切割成小块状具有P型半导体材料)和第二电性热电材料(例如，切割成小块状具有N型半导体材料)所构成，并以导线(未绘示)将第一热电材料和第二热电材料加以串连，形成由多个由P型与N型电性的半导体材料所构成的热电转换单元(未绘示)。在外接电路的情况下，驱使N型半导体材料中的电子载子与P型半导体材料中的电洞载子移动，进而使热电转换单元的半导体材料的两端(分别位于冷端21和热端22)产生温差效果，使热电元件2的冷端21的温度降低，并且使热端22的温度升高。
冷端热交换元件31位于腔体1中，一端连接热电元件2的冷端21，另一端则凸设于腔体1的第一流道11之中，且邻近第一进风口101，并与第一流道11中由第一进风口101流入的空气直接接触。热端热交换元件32位于腔体1中，一端连接热电元件2的热端22，另一端则凸设于腔体1的第二流道12之中，且邻近第一出风口102，并与沿着第二流道12流向第一出风口102的空气直接接触。
在本说明书的一些实施例中，冷端热交换元件31可以包括一基材311，以及突出于基材311表面的凸出部312，用以增加冷端热交换元件31和空气直接接触的取热表面积。热端热交换元件32可以包括一基材321，以及突出于基材321表面的凸出部322，用以增加热端热交换元件32和空气直接接触的散热表面积。其中，凸出部312和322，可以分别为鳍片、指状凸起、或具有多孔性高表面积的块体。在本实施例中，冷端热交换元件31和热端热交换元件32的基材311和321，分别设置于热电元件2的相对两侧(即冷端21和热端22)上。冷端热交换元件31的凸出部312，沿着垂直基材311的法线方向K，凸设于第一流道11中；热端热交换元件32的凸出部322，沿着垂直基材321的法线方向K，凸设于第二流道12之中。其中，法线方向K与第一方向D直交。
在本说明书的一些实施例中，冷端热交换元件31的基材311底部用来连接冷端21的部分，具有一个第一底面积；热端热交换元件32的基材321底部用来连接热端22的部分，具有一个第二底面积。其中，第一底面积可以等于或不等于第二底面积。在本实施例中，基材311底部用来连接冷端21的第一底面积，等于基材321底部用来连接热端22的第二底面积。在后续如图2A至图2B所绘示的实施例中，根据能量守恒可知，热端22的排热量等于热电元件2的输入功率以及冷端21的制冷量，换言之，热端22的排热量大于冷端21的制冷量。因而，在相同空气流量、采用相同类型的热交换元件的前提下，热端热交换元件32的基材321底部用来连接热端22的第二底面积大于冷端热交换元件31基材311底部用来连接冷端21的第一底面积。
风扇4位于U型流道之中，以及冷端热交换元件31与热端热交换元件32之间。在本实施例中，风扇4位于第二流道12和转接流道13的交界处，意即，热端热交换元件32位于第一出风口102和风扇4之间。对冷端热交换元件31而言，风扇4利用抽气产生负压，将外界含水汽的空气吸进腔体1的第一流道11内，空气是以类似层流的方式通过冷端热交换元件31，空气在经过已降温的冷端热交换元件31表面后开始水汽凝结，在累积一定大小后形成水滴41，因重力的吸引而滴落在第一流道11下方。对热端热交换元件32而言，风扇4利用气流直接吹的紊流形式通过热端热交换元件32，并吹向第一出风口102。
然而，热电除湿机100的风扇4配置并不以此为限。请参照图1B，图1B为根据本说明书的另一实施例所绘示的一种热电除湿机100’的结构剖面示意图。热电除湿机100’的结构大致与图1A所绘示的热电除湿机100相似，差别仅在于热电除湿机100’的风扇4’设于热端热交换元件32与第一出风口102之间。
对冷端热交换元件31和热端热交换元件32而言，风扇4或4’皆利用抽气产生负压，将外界含水汽的空气吸进腔体1的第一流道11内，使空气以类似层流的方式通过冷端热交换元件31，在流经热电除湿机100’之后，再以类似层流的方式通过热端热交换元件32，并吹向第一出风口102。
在相同条件之下，将上述实施例所提供的二种热电除湿机100和100’与市售热电除湿机(比较例)分别进行除湿测试，其测试结果如表1所示：
表1：
Figure BDA0001858351720000061
Figure BDA0001858351720000071
由上述测试结果可知：上述实施例所提供的二种热电除湿机100和100’利用冷端热交换元件31和热端热交换元件32的配置，搭配设置于腔体1内部，向外输出空气的风扇4或4’，可以使热端22的降温情况更加显著，达到增进除湿效率的目的。例如在本说明书的一实施例中，采用上述配置热端的的风扇4或4’，可以使热端22温度降低约1℃，同时降低冷端的温度约2至3℃，并且其日除湿量亦增加约8％。
在另一些实施例中，热电除湿机200可以包括导流格栅111和112以及盛水盘5。请参照图2A和图2B，图2A为根据本说明书的又一实施例所绘示的一种热电除湿机200的结构剖面示意图；图2B为绘示图2A的热电除湿机200的结构透视图。热电除湿机200的结构大致与图1A所绘示的热电除湿机100相似，差别仅在于热电除湿机200新增了导流格栅111和112以及盛水盘5，并将第一方向D调整为平行重力的方向。亦即是将热电除湿机200的第一进风口101和第一出风口102改为开口朝上。
在本实施例中，导流格栅111，包含有多个可转动的叶片，设置于第一进风口101的外侧，可以与第一方向D夹一个角度Θ1；导流格栅112，也包含有多个可转动的叶片，设置于第一出风口102的外侧，可以与第一方向D夹一个角度Θ2。借由流格栅111和112的设置，可以引导空气进/出第一进风口101第一出风口102的方向，以避免由第一出风口102排出的高温干空气再被吸回第一进风口101而降低热电除湿机200的除湿效能。
热电除湿机200的盛水盘5，位于转接流道13的底部，盛水盘5的开口朝向第一流道11的第一方向D，且对准冷端热交换元件31。当空气经过已降温的冷端热交换元件31表面时，凝结的水汽累积至一定大小后，会因重力的吸引而滴落在下方的盛水盘5内。
在另一些实施例中，热电除湿机300可以包括多个进风口。例如请参照图3A至图3C，图3A为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机300的结构剖面示意图；图3B和图3C为绘示图3A的热电除湿机300的不同进气方式的结构剖面示意图。热电除湿机300的结构大致与图1A所绘示的热电除湿机100相似，差别仅在于热电除湿机300新增了一个第二进风口103以及一个盛水盘5，并将第一方向D调整为平行重力的方向。亦即是将热电除湿机300的第一进风口101和第一出风口102改为开口朝上。
在本实施例中，热电除湿机300可以包括一个开口朝上的第一进风口101以及一个位于第一流道11的侧壁上，与第一进风口101垂直的第二进风口103。外界空气可以同时由第一进风口101和第二进风口103吸进腔体1内(如图3A所绘示)；也可以借由盖板301将第一进风口101封闭，使外界的空气只能由第二进风口103吸进腔体1内(如图3C所绘示)；抑或是借由盖板302将第二进风口103封闭，使外界的空气只能由第一进风口101吸进腔体1内(如图3B所绘示)。
热电除湿机300的不同进气方式，会影响热电除湿机300的除湿效率。在相同条件之下，将上述实施例所提供的不同进气方式的热电除湿机300(图3A至图3C)进行除湿测试，其测试结果如表2所示：
表2：
Figure BDA0001858351720000081
由上述测试结果可知：采用第一进风口101由上向下吹的进气方式(图3A和图3B)，由于进气风流方向与水滴41掉落方向一致，因此除湿的效果较好。而完全采用第二进风口103测吹的方式(图3C)，由于进气风流方向与水滴41掉落方向垂直，因此除湿的效果较差。
在一些实施例中，热电除湿机400可以同时包括多个进气口和多个出风口。例如请参照图4，图4为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机400的结构剖面示意图。热电除湿机400的结构大致与图2A所绘示的热电除湿机200相似，差别仅在于热电除湿机400新增了一个第二进风口403和一个第二出风口404。
在本实施例之中，第二进风口403设置于第一流道11的侧壁上，与第一进风口101垂直。第二出风口404设置于第二流道12的侧壁上，与第一出风口102垂直。利用改变热电除湿机400的进风口与出风口的数量，及其进气/排气的方式，可以调整通过冷端热交换元件31和热端热交换元件32的空气流速与接触的时间，有助于增进变热电除湿机400的除湿效率。
在一些实施例中，热电除湿机500可以更包括一个预冷组件50，请参照图5，图5为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机500的结构剖面示意图。热电除湿机500的结构大致与图2A所绘示的热电除湿机200相似，差别仅在于热电除湿机500新增了一个预冷组件50。
在本说明书的一些实施例中，预冷组件50，包含一个冷端前热交换元件51、一个冷端后热交换元件52以及一个热传导元件53。其中，冷端前热交换元件51位于第一进风口101与冷端热交换元件31之间，冷端后热交换元件52位于冷端热交换元件31和热端热交换元件32之间。且热传导元件53连接冷端前热交换元件51与冷端后热交换元件52。
在本实施例之中，冷端前热交换元件51可以是一种二次制冷鳍片，设置于第一流道11之中，位于第一进风口101与冷端热交换元件31之间，冷端后热交换元件52也可以是一种二次制冷鳍片，设置于第二流道12之中，位于冷端热交换元件31和热端热交换元件32之间，冷端後热交换元件52借由热传导元件53(例如热管或其它高导热元件)与冷端前热交换元件51热导通用以对流向冷端热交换元件31的风流进行预冷。
然而值得注意的是，虽然在本实施例中，预冷组件50同时包含一个冷端前热交换元件51和一个冷端后热交换元件52。但在本说明书的一些实施例中。另外，虽然在本实施例中，冷端前热交换元件51和冷端后热交换元件52二者，为彼此交错地设置在用来隔离第一流道11第和二流道12的侧壁隔板上，但预冷组件50的配置并不以此为限。
例如，请参照图6，图6为根据本说明书的一实施例所绘示的一种热电除湿机600的结构剖面示意图。热电除湿机600的结构大致与图5所绘示的热电除湿机500相似，差别仅在于热电除湿机600的预冷组件60的配置有所不同。
在本实施例中，冷端前热交换元件61和冷端后热交换元件62设置在用来隔离第一流道11第和二流道12的侧壁隔板上同一位置上的相对两侧，并借由个别底部(未绘示)彼此热导通。冷端热交换元件31和热端热交换元件32彼此交错地设置在用来隔离第一流道11第和二流道12的侧壁隔板上，冷端热交换元件31设置在热电元件2的冷端21，热端热交换元件32则通过热传导元件63与热电元件2的热端22热导通。
根据上述实施例，本说明书是在提供一种热电除湿机，其包括具有U型流道的腔体、位于腔体中的热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件以及风扇。借由导入热流场实验与分析，来调整元件(例如热电元件、冷端热交换元件、热端热交换元件以及风扇)与U型流道中空气流路的相对关系，达到增进热电元件冷端除湿，热端解热的效果，以减少环境温度及湿度的影响，提高热电除湿机的除湿效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种热电除湿机，其特征在于，包括：
一腔体，具有一第一进风口、一第一出风口以及一U型流道，该U型流道连通该第一进风口和该第一出风口；
一热电元件，位于该腔体中，具有一冷端以及一热端；
一冷端热交换元件，位于该腔体中，连接该冷端，且邻近该第一进风口；
一热端热交换元件，位于该腔体中，连接该热端，且邻近该第一出风口；以及
一风扇，位于该U型流道之中，以及该冷端热交换元件与该热端热交换元件之间。
2.一种热电除湿机，其特征在于，包括：
一腔体，具有一第一进风口、一第一出风口以及一U型流道，该U型流道连通该第一进风口和该第一出风口；
一热电元件，位于该腔体中，具有一冷端以及一热端；
一冷端热交换元件，位于该腔体中，连接该冷端，且邻近该第一进风口；
一热端热交换元件，位于该腔体中，连接该热端，且邻近该第一出风口；
一风扇，位于该U型流道之中；以及
一预冷组件，包含一冷端前热交换元件、一冷端后热交换元件、与一热传导元件，其中，该冷端前热交换元件位于该第一进风口与该冷端热交换元件之间，该冷端后热交换元件位于该冷端热交换元件和该热端热交换元件之间；且该热传导元件连接该冷端前热交换元件与该冷端后热交换元件，或连接该热端热交换元件与该热电元件热端。
3.根据权利要求1或2所述的热电除湿机，其特征在于，更包括一第二进风口，邻近该冷端热交换元件。
4.根据权利要求3所述的热电除湿机，其特征在于，该第二进风口与该第一进风口非平行。
5.根据权利要求1或2所述的热电除湿机，其特征在于，该U型流道具有一第一流道部分、一第二流道部分与一连接流道部分，该第一流道部分沿一第一方向延伸且该冷端热交换元件位于该第一流道中，该热端热交换元件位于该第二流道部分，该连接流道连接该第一流道部分与该第二流道部分。
6.根据权利要求5所述的热电除湿机，其特征在于，该冷端热交换元件所摆放的法线方向与该第一流道部分的该第一方向相交。
7.根据权利要求5所述的热电除湿机，其特征在于，更包括一导流格栅，位于该第一进风口外侧，且与该第一方向夹一角度。
8.根据权利要求5所述的热电除湿机，其特征在于，更包括一盛水盘，位于该U型流道中的该连接流道部分，且该盛水盘的开口朝向该第一流道部分的该第一方向。
9.根据权利要求2所述的热电除湿机，其特征在于，该热传导元件为热管。
10.根据权利要求2所述的热电除湿机，其特征在于，该风扇位于该冷端热交换元件与该第一出风口之间。
11.根据权利要求2所述的热电除湿机，其特征在于，该风扇位于该冷端热交换元件与该热端热交换元件之间。
12.根据权利要求1或2所述的热电除湿机，其特征在于，该冷端热交换元件，具有连接该冷端的一第一底面积；该热端热交换元件，具有连接该热端的一第二底面积；且该第一底面积不等于该第二底面积。
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