TW201529424A

TW201529424A - 可導冷雙層透明杯體與其致冷方法

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Publication number: TW201529424A
Application number: TW103100163A
Authority: TW
Inventors: Chi-Sheng Hsieh
Original assignee: Chi-Sheng Hsieh
Priority date: 2014-01-03
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2015-08-01

Abstract

一種可導冷雙層透明杯體，其包含一由內外兩層透明材質所形成的杯體，其內外兩層中間形成一空間的中間層；其內層杯的平杯底作為一導冷窗口並裸露出於其杯體之底部；其致冷方法係包含在內層之導冷窗口與致冷模組之間利用水的相變作導冷介面，當致冷模組通電後產生的致冷量使液態的水受冷凝固成固態的薄冰層時，此薄冰層不僅可將內層杯平杯底與致冷模組兩者凝聚在一起，更能將冰的冷量經由導冷窗口再傳遞到內層杯杯內的飲料以及；當致冷模組斷電後其薄冰層的逐漸熔化失去凝聚力而使得內層杯平杯底與致冷模組兩者容易拆卸分離。

Description

可導冷雙層透明杯體與其致冷方法

本發明涉及一種雙層透明杯體，特別利用水的相變作導冷介面將致冷片的致冷量由杯體底部傳遞至杯體內層的飲料內的裝置與方法。

目前餐飲業所謂杯用的冷飲方法，大多數將冰塊直接投入杯內飲料中，據衛生單位與消費者基金會報告：市面上餐飲業夏季所使用的冰塊有部份不合衛生規定，例如多數冰塊內含有大腸桿菌(E.coli)影響人體健康。

雖然，有部份餐飲業者購用的以「純」水製成的冰塊，但是在存放與操作時難免會被感染到不衛生的細菌。也有的餐飲業者乾脆將冷飲料預先在冰箱冰凍後，再取出轉送給客人飲用，但不能保證決無被感染到不衛生的細菌。如此一般滲入冰塊的冷飲方式，不具原味、不符衛生單位的規定。因此，利用一種不用放置冰塊在杯內的冰飲方式，實有其必要性。

一種利用半導體致冷片TEC(Thermo Electronic Cooler,TEC，以下簡稱為致冷片TEC或致冷片)作為致冷，是目前常見的一種方法，例如應用於電腦CPU的散熱。這種致冷片是一種熱電致冷的材料。目前，常見致冷片的材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中P型是Bi2Te3-Sb2Te3，N型是Bi2Te3-Bi2Se3，採用垂直區熔法提取晶體材料。吾人所知，當電流通過此熱電致冷元件時，元件兩面會因為Peltier效應的關係，分別會有吸熱與放熱的現象。因為有溫度梯度的存在，能量也會經由熱傳導方式從高溫往低溫傳遞；另外因為熱電材料也具有電阻的特性，當電流通過時，也會產生焦耳熱往元件兩端傳遞。

致冷片是由複數個P半導體與N半導體組成的電堆，除了受熱端溫度影響以外，電堆所能達到的最低溫度或最大溫差是在空載和絕熱兩個條件下確定的，實際上工作的電堆既不可能真正絕熱，也必須有熱負載。在市售的致冷片之陶瓷薄片上有一個面產生「致冷」，而在另一個面則同時產生「致熱」。產生「致冷」有許多因素影響其「冷度」，例如環境室溫條件、致冷端負載、電流大小與散熱優劣等。產生「致熱」的致熱面必須加置散熱器，以便釋放掉從冷端傳導過來的熱量和元件運行過程中產生的焦耳熱。否則，致冷片的「致冷」效率會急速降低，甚至於因「致熱」的過熱而使致冷片燒燬。

致冷片的冷卻(致冷)能力P與電流I成正比(P=IV)，也就是說，電流I越大其致冷的能力P就越大。但是致冷片內電阻消耗而產生的熱量，卻是與電流I的平方成正比(P=I²R)。由此可知，當電流I大到某個程度，消耗產生的熱能勢必超越致冷片冷面所帶走的熱能。因此，當電流I超過某個數值，致冷片的冷卻能力反而會下降。只要注意其規格應用現有的控制晶片模組，不難作出控制致冷片的溫控與其應用裝置。

因此，利用致冷片的致冷效果，來取代上述餐飲業冷飲所須的冰塊，似乎是一可行的方案，至少可減少大腸桿菌的感染。

但是，對於杯內的飲料，利用致冷片致冷產生的技術方案，還是有兩個待解決的問題：一是如何將致冷片的「致冷」非入侵而更有效率地直接傳遞到杯(容器)內的飲料？飲料內的「冷」度又會不會透過容器周圍「逃跑」出去？

顯然，利用市售的保溫杯與雙層玻璃杯是一種可以保存冷熱的好裝置？然而，市售的保溫杯一般是不透明的。但，雙層玻璃杯是透明的，目前正為流行中。因此，本實施例大部份是涉及雙層玻璃杯的改良與應用上。

市售的雙層玻璃杯，顧名思義它是由內外雙層玻璃形成。其內外雙層中間以空氣或真空隔離，用以隔離杯內杯外的「熱」傳導。所以，杯內盛熱飲時手持之不會受燙；盛冷飲食杯外不會有「溼咑搭」的現象，很受咖啡與茶飲業者歡迎。

但是，具隔冷隔熱的雙層玻璃杯如何將冷、熱量有效率地導入杯內飲料中？可以不將冷熱源直接入侵到飲料內嗎？例如將金屬製的冷熱管直接入侵到飲料內，客人是否會有不「衛生」的感覺？如何將冷熱源透過杯外導入杯內飲料內，作更有效率的傳導？

如果像是目前在市場上將致冷片直接用導熱膏「黏著」於電腦CPU散熱的方法來傳遞冷熱量！若如此，那麼如果僅是利用單層玻璃杯與致冷片的致冷面之間，其「黏著」的導熱膏使用後又如何容易地分離取出玻璃杯與清洗？

二是如何將飲料玻璃杯穩固地擺放在致冷片薄弱的陶瓷薄片面上？目前市售的一般致冷片其產品本身的陶瓷薄片是很脆弱而容易破裂的，另外，對於飲用時環境的水氣滲入致冷片也影響其使用壽命。

所以，如何將致冷片的「致冷」有效率地傳遞到玻璃杯飲料上？如何放置又如何分離清洗？對此有待處理的問題，是本發明提出的技術方案之一。

如先前技術欄所述：對於目前市售的雙層透明杯，除了它的杯口開啟可填入飲料以外，其餘杯體的四周圍包含它的底部都是內外雙層玻璃結構，其內外雙層之間的中間層內部，不是抽成真空就是填入空氣。因此，除了從它的杯口以外，的確無法將致冷片的致冷量經過它杯體而導入它杯內。

如本發明之實施例，其係特地闡明並提出一種可導冷雙層透明杯體，其也包含一由內外兩層玻璃與中間層所形成的杯體；其中內層杯杯底形成一所述之「導冷窗口」並裸露出於其杯體之底部；其導冷窗口遇有冷量導入時可以「直接」或「間接」地將其冷量傳導到該內層杯。

如本發明之實施例，也特地提出一種利用習知的半導體致冷片(TE Cooler)，如何將它的「致冷量」以「水」取代習知常用的「導熱膏」作傳導介面，有效率地從一種可導冷雙層透明杯體的杯底傳遞到其杯內的飲料中以及；如何利用液態水凝固成固態冰與固態冰熔化成液態水的「相」變化，來達到傳導「冷」量以及容易地將可導冷雙層透明杯體「穩固放置」於致冷片的致冷表面上或自致冷片的致冷表面上「輕易拆卸」的解決方法。

也就是說，如此一種可導冷雙層透明杯體的裝置與其致冷的方法，可以達到容易清洗、穩固放置、輕易拆卸、不用冰塊(沒大腸桿菌污染)之經濟效益。

由於水的體積在液態轉固態之相互轉化過程中，水分子形成六面體結晶構造的「薄冰塊」，會佔用更大的空間，導致薄冰塊體積會膨脹變大，這就如同散熱膏一般「填平」了內層玻璃杯平底與致冷片的致冷面之間的間隙，如此則增加了兩者之間的「導冷力」與「凝聚力」，如第2圖C與第3圖A。

大部分的液體在結晶後，體積會變小，但是水的體積在相變轉化過程中，體積反而會膨脹變大，如實施例之第2圖C所形成的一薄冰層2013。

這介於內層玻璃杯底部與致冷表面之間的薄冰層不僅可把其具有的冷度(量)，傳導到與薄冰層接觸的內層玻璃杯平底部，再由其平杯底傳導到其杯內的飲料；而且，又可在內層玻璃杯平底部與致冷表面之間形成一凝聚力，把內層玻璃杯平底部與致冷表面兩者穩定凝聚在一起。

又，當薄冰層熔化(退冰)之後的體積因而萎縮，失去其「凝聚力」而使內層玻璃杯平底部與致冷表面兩者鬆綁而可容易分離的原因。

如此所形成的一「導冷」途徑，可以大大提高一種可導冷雙層透明杯體裝置的使用與其致冷的方法得到較佳的效率。

如本發明之實施例，其闡明並提出解決裝置致冷之方法包含提供一致冷模組，在其可致冷端形成一複數個微凸凹處的致冷表面，其致冷表面的複數個凹處內，使用時可以填充少許的「水」，使複數個凹處內填滿「水」後可淹沒其複數個凸處。如第2圖A至第2圖C。

當致冷模組的致冷表面致冷時，可使複數個凹處內的水受冷而「凝固」與略微膨脹成一「薄冰層」。藉由此薄冰層的凝聚力可將內層玻璃杯底部(平底部)與致冷模組之致冷表面「凝聚」在一起，增加了致冷模組將致冷量較有效率地傳導到其內層杯之底部。飲用時可以攪拌杯內之飲料使其達到較均勻的冷度。

如本發明之實施例，其所闡明之一可導冷雙層透明杯體(例如玻璃杯)，其杯體底部與一具有微凸凹處致冷表面的致冷模組直接或間接地，藉由「水」作為導冷介面的方法。其不僅在杯體底部與致冷模組的致冷表面之間，具有「導冷」、「凝聚」與「容易拆卸」的功能，使得利用一種半導體致冷片取代冰塊，將一盛有原汁飲料的可導冷雙層透明杯體產生致冷的方法，的確是產生了一種「不可預期的效果」。

本發明之目的之一在於藉此產生的致冷方法與裝置，用以取代傳統的使用冰塊致冷方法，可避免其滲入的冰塊可能具有感染大腸桿菌到飲料的危害。

本發明之目的之二在於藉此產生的致冷方法與裝置，用以取代傳統的使用冰塊致冷方法，可避免其滲入的冰塊會沖淡原飲料濃度的問題。

本發明之目的之三在於藉此產生的致冷方法與裝置，用以取代傳統的使用冰塊致冷方法，不僅可適用於飲料，進一步可適用於物理化學與生物等實驗的即時觀察，例如在A液體與B液體緩慢攪拌混合初期對溫度的變化實驗等等。

本發明之目的之四在於藉此產生的致冷方法，使得本發明的可導冷雙層透明杯體可取代傳統一般的雙層透明杯，可利用致冷片作致冷使飲料杯內的飲料得以冷卻，因而達到具衛生的、經濟的、有效的裝置。

本發明之目的之五在於一種可導冷雙層透明杯體，使用時容易安置與使用後容易取下清洗的飲料杯。

L1、L11、L111、L22‧‧‧為表示的致冷量

TEC‧‧‧致冷片

10‧‧‧可導冷雙層透明杯體

100‧‧‧實施裝置

101‧‧‧外層杯

102‧‧‧內層杯

1021‧‧‧平底

103‧‧‧中間層

105‧‧‧導冷介面

1051‧‧‧微弧氧化鋁

10511‧‧‧上端

1052‧‧‧隔熱用的軟膠

20‧‧‧致冷裝置

201‧‧‧致冷包覆盒

2011‧‧‧導冷金屬片

20111‧‧‧凸處

20112‧‧‧凹處

20113‧‧‧薄冰層

2012‧‧‧導熱金屬片

2013‧‧‧包覆盒

202‧‧‧散熱組件

2021‧‧‧平台

2022‧‧‧導熱管

2023‧‧‧散熱器

20231‧‧‧散熱鰭片

2024‧‧‧風扇

203‧‧‧電源

30‧‧‧可導冷雙層透明杯體

40‧‧‧可導冷雙層透明杯體

第1圖為本實施例凹底杯體之分解示意圖。

第1圖A為本實施例凹底杯體之側視示意圖。

第1圖B為導冷窗口其導冷之一示意圖。

第1圖C係雙層玻璃杯導冷之一示意圖。

第2圖為致冷裝置之示意圖。

第2圖A為本實施例之微凸凹狀的表面之示意圖。

第2圖B為本實施例微凹處表面填滿水的之示意圖。

第2圖C為本實施例微凹狀結冰後的之示意圖。

第3圖為凹底雙層玻璃杯10致冷實施裝置之示意圖一。

第3圖A為凹底雙層玻璃杯10致冷實施裝置之示意圖二。

第3圖A係雙層玻璃杯與裝置之示意圖二。

第3圖B係利用水相變凝聚法說明之一示意圖。

第4圖為包覆盒之示意圖一。

第4圖A為包覆盒之示意圖二。

第4圖B為包覆盒之示意圖三。

第4圖A係包覆盒之示意圖二。

第4圖B係包覆盒之示意圖三。

第5圖為凹底杯體10之示意圖。

第5圖A為平底杯體30之示意圖。

第5圖B為導冷介面105之示意圖。

第6圖為一種可導冷雙層透明杯體的凸底杯體40之示意圖。

第6圖A為凸底杯體40之示意圖一。

第6圖B為凸底杯體40之示意圖二。

定義一說明：本發明實施例所述之可導冷雙層透明杯體，實際上就底部結構上可分為有「凹」底型、「平」底型與「凸」底型三類型，如第5圖~第5圖A與如第6圖~第6圖B。

此三類型的致冷方法大致相同。因此，為簡化本發明實施例之說明特將可導冷雙層透明杯體之定義一至少包含：凹底可導冷雙層透明杯體(以下簡稱凹底杯體)、平底可導冷雙層透明杯體(以下簡稱平底杯體)與凸底可導冷雙層透明杯體(以下簡稱凸底杯體)。

定義二說明：本發明實施例所述之可導冷雙層透明杯體，其中「透明」係指透明性材質，例如透明玻璃與透明塑料(如聚碳酸樹脂PC,Polycarbonate、壓克力PMMA等)。

定義三說明：本發明實施例所述之可導冷雙層透明杯體，其中「透明杯體」係指一般透明容器，其形狀不限於像透明「杯」子，其它如盤子、鍋子等可填裝食品飲料之一般透明容器均可定義為「透明杯體」。

定義四說明：本發明實施例所述之可導冷雙層透明杯體，不僅可適用於飲料，進一步可適用於物理化學與生物等實驗的即時觀察，例如在A液體與B液體緩慢攪拌混合初期對溫度的變化實驗等等。因此，所述之可導冷雙層透明杯體之內層杯可盛裝的「物品」，係包含可供人飲用的飲料以外；更包含自然科學實驗用具。

實施例一：製作一種可導冷雙層透明杯體(凹底杯體)。

請參閱第1圖為本實施例凹底杯體之分解示意圖。

如第1圖本實施例凹底杯體10，其透明杯體是以透明玻璃為例。其中凹底杯體10，其係由一外層玻璃杯101(以下或簡稱外層杯101)與一內層透明杯102(以下或簡稱內層杯102)等兩個透明杯所組成的。其內層杯102底部有一平底1021；與其外層杯101底部有一裸空的凹底1011。

請參閱第1圖A為本實施例凹底杯體之側視示意圖。

如第1圖A，將第1圖的內層杯102放在外層杯101內，內外兩層透明杯的上下兩端(圖中以虛線框起來的圓圈內)有兩處熔化銜接的地方。其中，在外層杯101與一內層杯102中間有一中間層103。內外兩層杯與其兩處熔化銜接的地方形成一中間層103。其中間層103可被抽成真空或不抽真空，其主要是藉由「空氣」隔離其內外兩層透明杯之間的冷(熱)傳導。

如第1圖A的凹底杯體10，其杯內106可填裝待致冷的飲料以及；其杯底平底1021可接觸一致冷源傳導的致冷量，並將此致冷量傳遞到杯內106的飲料，用以將杯內飲料冷卻。詳如第3圖。

如第1圖A的杯底平底1021可接觸一致冷源傳導的致冷量，因此杯底平底1021，可稱為凹底杯體10的導冷窗口。也就是說，凹底杯體10杯內欲冷卻飲料所須的致冷量是由此導冷窗口進入的。

如第1圖可知：本實施例之凹底杯體10，與一般市售的兩層玻璃杯「有些」相似但不相同。其中本實施例之凹底杯體10與一般市售的兩層玻璃杯明顯的不同處是：凹底杯體10底部僅有一層玻璃，故較兩層玻璃可能導冷；而一般市售的兩層玻璃杯有兩層玻璃，故不能導冷(因其致冷量無法穿越中間隔層)。

本實施例之凹底杯體10，其內層玻璃杯102內冷飲的「冷量」除了杯口以外是否會經由兩層玻璃杯的交接邊緣而散失掉？

答案是肯定的，但可忽略。

於本實施例，經過常溫(27度C)環境下實驗測試，當內層玻璃杯102內冷飲的冷量為10度C時，量測外層玻璃杯101約為26.5度C(略低於環境常溫的27度C)其散失掉的冷量很小很小，可說影響不大，可忽略。

請參閱第1圖B為導冷窗口其導冷之一示意圖。

如第1圖B，凹底杯體10之導冷窗口其「導冷」狀況：其中一向上指示的粗箭頭符號，係表示致冷源產生的總致冷量L1。其中，當總致冷量L1進入導冷窗口時，表示總致冷量的L1大約分成三個方向傳遞。假設表示此三個方向的分致冷量分別為L11、L111與L12。

表示的分致冷量L11係由導冷窗口進入內層玻璃杯102內。而表示的分致冷量L12與表示的分致冷量L111，則經內層玻璃杯102往向中間隔層103傳遞而被隔絕。因此，總致冷量L1幾乎形成表示的分致冷量L11其大部份是進入導冷窗口。

實施例二：製作一可搭配的致冷裝置。

請參閱第2圖為致冷裝置之示意圖。

如第2圖的致冷裝置20至少包含有：一致冷包覆盒201、一散熱組件202、與一電源203(詳請參閱第3圖A)。其中，有關散熱組件202(如附加有鋁製散熱鰭片20231、平台2021、熱管2022、散熱器2023與風扇2024)與一電源203等均為習知組件，在此不另詳述。如第2圖的致冷裝置20較特別的是致冷包覆盒201，將在第4圖~第4圖B另行詳述。

如第2圖的致冷包覆盒201，其中至少包含一致冷片TEC、一導冷金屬片2011與一導熱金屬片2012與一包覆盒2013。

其中，致冷片的致冷面上附著有一導冷金屬片2011，用以傳遞致冷片的致冷量與保護致冷片上脆弱的薄陶瓷致冷面；以及致冷片的致熱面黏著有一導熱金屬片2012，用以傳遞致冷片的致熱量與保護致冷片上脆弱的薄陶瓷面致熱面。其中，致冷片TEC、一導冷金屬片2011與一導熱金屬片2012均被包覆盒2013所包裹(但裸露出一部份的導冷金屬片2011與一導熱金屬片2012，詳如第4圖B)。

因此，致冷包覆盒201的結構中可解釋為：致冷包覆盒201的導冷金屬片2011也可說就是致冷片的致冷表面以及；致冷包覆盒201的導熱金屬片2012也可說就是致冷片的致熱表面。進一步更可解釋為：致冷包覆盒201的導冷金屬片2011也可說就是包覆盒2013的致冷表面以及；致冷包覆盒201的導熱金屬片2012也可說就是包覆盒2013的致熱表面。

其中，包覆盒2013係由一種隔熱防水的材質所製成，其可以將致冷片TEC、一導冷金屬片2011與一導熱金屬片2012三者包覆在一起，用以保護致冷片(例如可以保護致冷片TEC兩面其薄弱的陶瓷薄片以免被弄潮濕或損壞)。但在包覆盒2013的上下兩端則分別各露出有導冷金屬片2011與導熱金屬片2012的表面部份。使得，其如上所述之，致冷模組201在包覆盒2013的上端可以導冷與在包覆盒2013的下端可以導熱。

其中包覆盒2013架設於散熱組件202的平台2021上。使得包覆盒2013的下端所產生的熱量可經由散熱組件202的平台2021傳遞走。

實施例三：製作一可搭配的致冷包覆盒201。

可搭配的致冷包覆盒201的另一特徵在於：其導冷金屬片2011的致冷表面上的平滑表面上，被加工成為一具有複數個微凸凹狀的表面，如第2圖A。其中，致冷包覆盒201所需的DC 12V最大額定電流5A的電源在圖中未繪出。

請參閱第2圖A為本實施例之微凸凹狀的表面之示意圖。

如第2圖A，其導冷金屬片2011的致冷表面上形成的微凸凹狀表面上包含：有凸狀的表面(或稱為凸處)20111與凹狀的表面(或稱為凹處)20112。其中，凸處的高度在較佳的實施例中以1~3mm為宜。在凹處20112內可填滿液態的「水」。

請參閱第2圖B為本實施例微凹處表面填滿水的之示意圖。

凹處20112內為何要填滿液態的「水」？

如第2圖B凹處20112內填滿液態的水(water)，當水分子的溫度降低，分子的活動開始緩慢，達到鍵結破壞時，水分子就開始結晶 (nucleation)。由本實施例之實驗得知，首先將水作為導冷介面，填滿在所有的凹處20112內，使一部份過多的水溢出，由於水的表面張力，部份溢出的水將略高於凸處20111。當致冷包覆盒201通上適當電源時，凹處20112內的水(water)開始轉換凝固成固態的冰。

在液態水(water)尚未凝固前，將內層玻璃杯102的平底1021「壓抑」覆蓋在微凸凹狀表面上，使此部份溢出的水沾粘在內層玻璃杯102的平底1021(凹底杯體10的導冷窗口)與微凸凹狀表面之間。

請參閱第2圖C為本實施例微凹狀結冰後的之示意圖。

如第2圖C，當此液態水(water)被逐漸凝固成固態冰時，會在內層玻璃杯102的平底1021與微凸凹狀表面之間形成一薄薄的薄冰層20113，也就是說，在內層玻璃杯102的平底1021與微凸凹狀表面之間的間隙將被逐漸「填平」。

此薄冰層20113可以將其內層玻璃杯102的平底1021「凝聚」於微凸凹狀表面上。這時，更可將內層玻璃杯102平底1021與微凸凹狀表面相互「凝聚固定」在一起了。

水的凝固點在一大氣壓下為0℃，但是它也會因添加雜質而改變，例如鹽水(鹽溶入水)的凝固點比純水低，在內層玻璃杯102平底1021與微凸凹狀表面之間若導入鹽水作導冷介面，在其他實施例的測試中，也得到滿意的結果。

在實施例中，固態水與液態水的相變作用速度很快，大約在5~10秒鐘之間，此乃致冷片TEC斷電後，因致冷片的熱慣性(Thermal inertia)很低的原因。一般狀況下致冷片TEC通電後，作為導冷介面的「水」可在10~20秒鐘左右結成薄冰層20113；致冷片TEC斷電後，固態狀的薄冰層20113也可在7~10秒鐘左右形成半溶解狀態的冰水(部份冰部份水)。

本實施例中的致冷包覆盒201因為其導冷金屬片2011的存在，使得致冷片的熱慣性(Thermal inertia)提高，這對致冷片TEC通電後，作為導冷介面的「水」約提高到在20~25秒鐘左右的延遲才結成薄冰層20113。

實施例四：凹底杯體10的致冷實施方案。

請參閱第3圖為凹底杯體致冷實施裝置之示意圖一；與請參閱第3圖A為凹底杯體致冷實施裝置之示意圖二。

如第3圖，圖中致冷實施裝置100包含有一凹底杯體10與一致冷裝置20。將凹底杯體10之內層玻璃杯102平底1021對準致冷裝置20上導冷金屬片2011的微凸凹狀表面上，然後將內層玻璃杯102平底1021「輕壓」於致冷裝置20的導冷金屬片2011之上。如第3圖A。

如第3圖A，要把凹底杯體10更穩定地覆蓋在致冷裝置20上，其內層玻璃杯102平底1021空間的大小，至少應可置入包覆盒2013上導冷金屬片2011。如此，可用手指將凹底杯體10向下輕壓，套入包覆盒2013而被穩住，以免凹底杯體10放置在包覆盒2013上時，搖搖晃晃不穩固。

當欲將凹底杯體10從致冷裝置20上取下時，僅需把致冷片TEC斷電，此時薄冰層20113在常溫環境下會逐漸地「退冰」成為液、固態混合的冰水。此時，可以將已經凝聚在一起的凹底杯體10與致冷裝置20因而容易脫離。如此，就可把凹底杯體10取下清洗。

以上是以水作導冷介面。其他若因適當的溫度變化可形成如水一般的相變材料PCM，例如「鹽」的溶液也可定義為本裝置的導冷介面。

實施例五：如何判斷在導冷金屬片2011與內層玻璃杯102的底部1021之間，是否已經被結凍的薄冰層20113所凝聚而被固定在一起？

判斷的方法是：以手指輕輕移動凹底杯體10，若移動較吃力，則表示已經被結凍而凝聚固定了；若可輕易移動，則表示未被結凍。在未被結凍之前應注意內層玻璃杯102的底部1021是否已經對應「全部」覆蓋在導冷金屬片2011上！否則會影響其致冷效率。

實施例六：製作一致冷包覆盒。

請參閱第4圖為包覆盒之示意圖一、請參閱第4圖A為包覆盒之示意圖二、與請參閱第4圖B為包覆盒之示意圖三。

請同時參閱第4圖、第4圖A、與第4圖B的致冷包覆盒201結構的包覆盒2013。其中第4圖B標示有一小的圓虛線與以一箭頭虛線指引到一大的圓虛線，此乃表示大圓虛線的圖示可更詳細補充說明小圓虛線的圖示。

包覆盒2013是一種具有隔熱防水效果的隔熱材質(例如為聚酯Polyurethane，簡稱PU，它是人工合成的一種高分子俗稱PU塑膠)所成形。它是一種呈現梯形(上窄下寬)立方體的外觀，但其梯形立方體的內部是空心的，以便可納入一致冷片、一導冷金屬片2011與一導熱金屬片2012，第4圖 B所示。

納入一致冷片、一導冷金屬片2011與一導熱金屬片2012後的包覆盒2013，如第4圖與第4圖B所示。其中，包覆盒2013上端則露出有導冷金屬片2011的一部份(如第4圖B的H2表示，用以使內層玻璃杯102的底部1021容易與此致冷面接觸，但被包覆盒2013擋住)，與包覆盒2013下端則露出有導熱金屬片2012，用以使致冷片容易散熱。

其中，包覆盒2013在未露出的導冷金屬片2011與導熱金屬片2012的裡面部份，則由包覆盒2013外側分別用一可隔熱的螺絲20131鎖在未露出的導冷金屬片2011與導熱金屬片2012的裡面部份。如第4圖A與第4圖B所示。

如第4圖B，包覆盒2013上窄部份納入導冷金屬片2011，而下寬部份則可擋住凹底杯體10，使得內層杯102的底部1021剛好可覆蓋於致冷面2011之上(例如高度H2所示)以及；使得凹底杯體10的側邊(如第3圖)剛好被下寬部份擋住(例如高度H1所示)。

如第3圖A與第4圖A，包覆盒2013的長寬面積與凹底杯體10的內層玻璃杯102的底部1021面積幾乎同大，在前本實施例製作一可搭配的致冷包覆盒201，其中「可搭配」就是指包覆盒2013與凹底杯體10的內層玻璃杯102底部1021的「對應搭配」。

其中，導冷金屬片2011與導熱金屬片2012等其金屬片的厚度到底多厚？本實施例採取的厚度約為2至3mm，係至少有空間可鎖住包覆盒2013而形成一體的致冷模組201。

在本實施例的其他應用例中，如果包覆盒2013外側不用螺絲20131鎖在導冷金屬片2011與導熱金屬片2012上時，也可以採用黏貼或射出耐熱防水塑料的方式將導冷金屬片2011與導熱金屬片2012包裹在一起。總之，至少不要讓水氣進入與方便量產組裝為宜。

本實施例之一的致冷片係採用習知編號的TEC12707。一般廠商建議使用的電壓為127乘於0.11等於13.9V，但DC13.9V電源不易取得因此採取市售DC12V電壓與約5A電流的AC to DC之電源轉換器。

實施例七：製作一種可導冷雙層透明杯體(凸底杯體)。

在前實施例各例中，是說明一種凹底杯體10與其致冷方法，現在另外製作一種平底杯體30，至於其致冷方法兩者大致相同，就其略不相同的地方在本實施例重點說明之。

請參閱第5圖為凹底杯體10之示意圖、請參閱第5圖A為平底杯體30之示意圖、與請參閱第5圖B為導冷介面105之示意圖。

如第5圖為凹底杯體10，與如第5圖A為平底杯體30，兩者不同的地方是在第5圖A平底杯體30之底部空間多填補了一個導冷介面105。而在第5圖凹底杯體30之底部是一個空的空間。

如第5圖B的導冷介面105，是由一種稱為閥金屬，(valve metal)材質形成，此閥金屬包含鋁、鎂、鈦等其中一種經過微弧氧化(Micro-arc Oxidation,MAO)處理的輕金屬。

微弧氧化技術，又可稱為微電漿氧化(Microplasma Oxidation,MPO)，電漿電解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)、陽極火花沉積(Anodic Spark Deposition,ASD)，火花沉積陽極氧化(Anodic Oxidation by Spark Deposition,ANOF)。此技術是由傳統陽極處理發展出來，但操作電壓高於崩潰電壓，可在水溶液中的工件表面形成輝光放電(glow discharge)和微小電弧(micro-arc)現象，所以又稱為微弧電漿氧化(Micro-arc Plasma Oxidation,MAPO)。

此技術開始於1960年代，1970年代在蘇聯開啟了輕金屬的MAPO陶瓷鍍膜的廣泛研究，隨後美國、德國等先進國家也競相投入，然而其多孔膜結構和低成長膜速率限制了此技術的實際應用。直到1980年代，發現電解液從酸性改成鹼性及電源從直流改成非直流(交流或脈衝)，MAPO鍍膜的品質和沉積速率可大幅改善，而受到國防和航太工業發達國家的注意和廣泛應用。隨著民生產品品質要求提升，MAPO也漸漸成為高科技產品中必要且重要的表面處理方法。因此於民生物品製造產業發達的亞洲地區，也於1990年代末開始積極發展類似技術。

此技術MAPO是針對鋁、鎂、鈦等輕金屬及其合金表面作改質處理之技術，膜層結構有表面多孔層和緻密層，主要為氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦等陶瓷成分。

本實施例之一所採用的導冷介面105是委託專業廠商製作的微弧氧化鋁金屬。據廠商資料宣稱其處理液中不含強酸與重金屬等有毒物質，是一種環境友善型表面處理技術，本實施例之微弧氧化鋁經紅外熱像儀(Thermal Video)檢測，微弧氧化鋁比一般氧化鋁導熱效果明顯提高。所以，本實施例以此微弧氧化鋁作為導冷介面105之材質。

如第5圖B的導冷介面105，其包含一微弧氧化鋁1051、一隔熱用的軟膠1052。隔熱用的軟膠1052包圍在微弧氧化鋁1051的四周圍，一方面用以隔離微弧氧化鋁1051導冷時失去部份的致冷量，得以保證大部份導入的致冷量(如第1圖B的L1)都傳導至其上端10511處，也就是說，大部份導入的致冷量通通導給其上端10511以利再傳導給凹底杯體30之底部。

如本實施例之一種可導冷雙層透明杯體(符號為10與30)，在前述之第5圖為凹底杯體10與第5圖A為平底杯體30等，均是其內外層杯兩層高度不相同。因為，其中外層杯101底比內層杯102底高一些，然後騰出一空間作導冷窗口等用。現就本發明的其他實施例，另外製作了一種可導冷雙層透明杯體40，其內層杯102杯底附著有一片微弧氧化鋁1051。所以略比外層杯101杯底等高一些，如第6圖~第6圖B。

請參閱第6圖為一種可導冷雙層透明杯體的凸底杯體40之示意圖、請參閱第6圖A為凸底杯體40之示意圖一、請參閱第6圖B為凸底杯體40之示意圖二。

如第6圖可導冷雙層透明杯體的凸底杯體40(以下簡稱為凸底杯體40)，也是包含一外層杯101、一內層杯102、一中間層103。其中，內層杯102與外層杯101之高度約等高。但內層杯102杯底附著有一片微弧氧化鋁1051，此一片微弧氧化鋁1051係作為底杯體40的導冷窗口。

如第6圖A的凸底杯體40係為第6圖凸底杯體40的側視圖示，其中在內層杯102杯底可看到一片微弧氧化鋁1051，因為可看到凸底杯體40的底部是略為凸出狀，所以稱為凸底杯體40。

如第6圖B的凸底杯體40，其內層杯102的杯口1022比外層杯101略高，主要係適合於兒童較小嘴巴飲用的便利性。

由第6圖~第6圖B所述之凸底杯體40，其中，略為凸出狀的那一片微弧氧化鋁1051不宜過小，否則影響凸底杯體40的重心，容易被搖晃而傾倒。

其中，如第6圖~第6圖B之杯體結構均定義為凸底杯體40。

其中，如第5圖的凹底杯體10、第5圖A的平底杯體30與第6圖A~第6圖B之杯體結構均可定義為本發明之可導冷雙層透明杯體。

結論：專利請求項之依據說明。

一種可導冷雙層透明杯體，其裝置包含：一杯體(如第5圖之符號10與第5圖A之符號30)，該杯體係由內外兩層透明材質所形成，其中該內外兩層中間形成一密閉的中間層103；一內層杯102，該內層杯102的杯底形成一導冷窗口1021並裸露出於該杯體之底部與該內層杯101內可填裝飲料；一外層杯101，該外層杯101係形成為該杯體之外層與該外層底端包圍於該導冷窗口1021的四周。

可導冷雙層透明杯體的特徵是：該導冷窗口1021遇有冷量導入時可以直接(如凹底杯體10)或間接(如凸底杯體40)地將該冷量傳導到該內層杯102，使該內層杯102內的飲料得以致冷。

一種可導冷雙層透明杯體，其中，該內外兩層的透明材質為透明玻璃、透明PMMA或透明PC材質。

一種可導冷雙層透明杯體，其中，該導冷窗口1021(如第1圖與如第5圖之凹底杯體)的形成係為該內層杯102的杯底本身；或為如第5圖B的導冷介面105，它是一種經過微弧氧化(Micro-arc Oxidation,MAO)處理的輕金屬(閥金屬)。

一種可導冷雙層透明杯體，其中，該導冷窗口將該導冷窗口可直接接觸該冷量。

一種可導冷雙層透明杯體，其中，該導冷窗口將該導冷窗口經過一導冷介面105可間接接觸該冷量。

一種可導冷雙層透明杯體，其致冷方法包含：利用水的相變作介面導冷，其中液態的水受冷凝固成固態的冰並將該冰的冷量藉由該內層杯102之杯底之該導冷窗口傳遞致冷量再導入該內層杯102的杯內(如第2圖C與第3圖A)以及；利用致冷模組20產生致冷量，該致冷量L1使液態的水受冷凝固成固態的冰(薄冰層20113)，再將該冰的冷量傳導至該內層杯102的杯內。也就是說，以及在該可導冷雙層透明杯體與該致冷模組20之間作對應搭配的方法，如第3圖。

一種可導冷雙層透明杯體之致冷方法，其步驟一：在該致冷模組20之致冷表面1021上的複數個微凸凹處，將液態的水注入該複數個微凸凹處之凹處20112內。

其步驟二：將該導冷窗口1021壓抑放置於該致冷模組20之該致冷表面2011之上，使該致冷模組20通電致冷時可在該複數個微凸凹處逐漸產生致冷，導致該凹處內液態的水逐漸凝固，最後在該複數個微凸凹處上與該導冷窗口兩者之間形成一固態的薄冰層20113，該薄冰層20113可將該複數個微凸凹處與該導冷窗口兩者之間形成一凝聚力，該凝聚力可將該複數個微凸凹處與該導冷窗口兩者穩穩凝聚再一起(如第3圖A)，另外該薄冰層20113的冷量經由該內層杯102的該導冷窗口再導入該內層杯102的杯內，使得該內層杯102杯內的飲料得以致冷(如第1圖B與第3圖A)。

其步驟三：當欲將該複數個微凸凹處與該導冷窗口兩者拆卸分離時，僅需將該致冷模組20斷電停止致冷，使該薄冰層20113逐漸熔化失去凝聚力後，即可將該複數個微凸凹處與該導冷窗口兩者容易地拆卸分離。

其中，該步驟一之將液態的水注入該複數個微凸凹處之凹處內的方法，更包含：將液態的水注入於該複數個微凹處之凹處內，使該凹處內所注入的水與該凸處的高度平齊，該致冷模組20通電致冷時，該凹處內所注入的水與該凸處兩者表面凝固成一膨漲的薄冰層20113(如第2圖C與第3圖A)；該薄冰層20113的功能：一方面可直接經過該導冷窗口傳遞薄冰的冷量到該內層杯102杯內的飲料，另一方面使該該內層杯102杯底與該致冷表面兩者之間穩定黏著在一起(如第3圖A)。

其中，該步驟二之將該導冷窗口壓抑放置於該致冷模組20之該致冷表面上的方法，更包含：在該致冷模組20剛開始致冷期間，應先確定該導冷窗口已經壓抑放置於該致冷模組20之該致冷表面上時，是否該兩者之間形成有一固態的薄冰層20113？其方法是將其杯體用手指輕輕搖晃，如果搖不動表示該薄冰層20113已經形成：否則取出該杯體重複步驟二。(如第0085段落所述)。

其上述步驟三之當欲將該複數個微凸凹處與該導冷窗口兩者拆卸分離的方法，更包含：將該致冷模組20切換電源203開關作反向通電，使該致冷模組20之致冷表面瞬間由該致冷的動作過程轉變為致熱的動作過程，用以加速該薄冰層20113的熔化時程。

一種可導冷雙層透明杯體，其中，該致冷模組的形成至少包含一由隔熱防水材質製成的包覆盒2013。(如第0087段落所述)

其中，該包覆盒2013至少包含有一半導體的致冷片，使該致冷片上下兩陶瓷面各形成一可導冷的導冷金屬片與一可導熱的導熱金屬片，使得該包覆盒2013的導冷金屬端具有一致冷表面以及；該包覆盒2013的導熱金屬端具有一致熱表面。

包覆盒2013的安置方法，其中，該包覆盒2013的可導冷端接觸於導冷窗口以及；該包覆盒2013的可導熱端固定在一散熱組件上用以導出熱量。