TW201700942A

TW201700942A - 流體致冷模組

Info

Publication number: TW201700942A
Application number: TW104120817A
Authority: TW
Inventors: Yuan-Nan Zhu
Original assignee: Yuan-Nan Zhu
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-01-01
Also published as: TWI591311B

Abstract

本發明為一種流體致冷模組，包含有兩片背對背反向設置的致冷晶片，該二致冷晶片分別具有一朝向外側的致冷面、以及一朝向內側的發熱面，且該二致冷晶片外側致冷面分別貼靠一供流體流通的腔體，使流經二腔體的流體能夠分別接受該二致冷晶片的降溫，而二致冷晶片內側發熱面則貼靠在同一片導熱座的正反兩面，該導熱座的厚度上穿設有複數根熱管將廢熱傳導到一散熱鰭片組以供散熱；藉此，二致冷晶片能夠同時或選擇其中一片運作來配合環境溫度對流體進行選擇式的多段降溫，而且任一片或兩片致冷晶片運作時所產生的廢熱，皆能夠共用同一組散熱系統有效散熱。

Description

流體致冷模組

本發明係為一種流體致冷模組，特別適用於水族箱或飲水機等小型儲水裝置中，並能夠配合環境溫度進行選擇式的多段降溫，節省運作電力。

溫控裝置常應用在各類產品中，例如水族箱、飲水機等小型儲水裝置上。以水族箱為例，不同種類的觀賞魚需要不同的養殖條件，尤其是大部分的觀賞魚皆需要穩定的水溫，但在夏季高溫環境中，小型水族箱容易受室溫以及循環系統運作發熱的影響而造成水溫升高，影響魚隻的存活率，故水族箱通常會加裝溫控裝置維持水溫穩定。

飲水機的溫控裝置一般是利用壓縮機及冷媒進行降溫供使用者飲用冷水，但飲水機是即時排出冷水，水族箱則是循環水需長時間維持穩定水溫，故使用壓縮機及冷媒來對水族箱致冷，不但體積過大，而且將使水族箱整體成本過高，不符經濟效益。

在水族箱的致冷系統上使用致冷晶片對養殖水進行降溫是一個較符合經濟效益的可行方式。然而，致冷晶片為單一功率，無法依水溫高低調整降溫速度；舉例來說，夏季環境溫度較高，需要讓流體的升溫速度較快，致冷晶片必須長時間運作才能達到預定的低溫；若是在春秋季，環境溫度較低，單一致冷晶片在相同功率下，雖然很容易將流體降溫至預定溫度，但致冷晶片會一直處於開、關狀態，容易造成損壞。

此外，眾所週知致冷晶片在運作時，其背部發熱面會產生廢熱，若利用多組致冷晶片切換運作，來達成對流體多段致冷的效果，在致冷效果上或許可以達成調整的目的，但如此一來，就必須考慮二致冷晶片運作時散熱的問題。

為了解決上述使用兩組致冷晶片所衍生出來的散熱問題，本發明人進一步研究了現有的散熱器，發現傳統散熱器的結構大多是為了單一熱源而設計，例如電腦散熱器。其中，亦不乏有較先進的散熱器雖然可以對二相鄰的電子元件散熱，例如：第I422315號散熱裝置，但是經研究，上述的散熱裝置並不適合、亦無法轉用來作為實現本發明流體致冷模組中的散熱組件。

原因是第I422315號散熱裝置的設計特點如其說明書所述：是用來對一片電路板上並排的第一、二發熱元件進行散熱，而且該散熱裝置還包括並排設置在第一、二發熱元件上的兩組散熱器，以及連接於二散熱器之間的熱管。這種設計的問題在於：

1.第一、二發熱元件及二散熱器皆必須並排設置，使其安裝及使用上受到了很大的限制。

2.雖然二散熱器之間跨設有熱管導熱，但是二散熱器分別對二發熱元件散熱，實質上即等同於設置兩組散熱器，在安裝體積以及成本上，仍然不符本發明所需。

3.眾所週知，熱管構造是藉由受熱蒸發段以及散熱冷凝段來快速傳導熱源，然而熱管跨設在二散熱器之間時，當二發熱元件同時運作，其廢熱分別傳導到兩組散熱器，將使熱管的受熱蒸發段以及散熱冷凝段同時受熱，這種方式無疑地將對熱管應有的導熱效果造成干擾。

基於上述本發明設計過程中所考量的種種問題，包括如何使用兩片致冷晶片致冷降溫，以及使用二致冷晶片所衍生出來的散熱問題，本發明人乃累積多年相關領域的研究以及實務經驗，特創作出一種流體致冷模組，以改善習知致冷晶片無法隨環境溫度調節降溫速度的缺失。

本發明之目的在於提供一種流體致冷模組，特別適用於水族箱或飲水機等小型儲水裝置中，能夠配合環境溫度進行選擇式的多段降溫，節省運作電力，並避免致冷晶片經常開關造成損壞。

為達成上述目的，本發明流體致冷模組包含：兩片背對背反向設置的致冷晶片，該二致冷晶片分別具有一朝向外側的致冷面、以及一朝向內側的發熱面；二供流體流通的腔體，該二腔體分別貼靠於二致冷晶片外側的致冷面，使流經二腔體的流體能夠分別接受該二致冷晶片外側致冷面的降溫；以及一設置在二致冷晶片之間的導熱座，所述二致冷晶片內側發熱面分別貼靠該導熱座的正反兩面，且該導熱座穿設有複數根熱管將廢熱傳導到一散熱鰭片組以供散熱；藉此，二致冷晶片能夠同時或選擇其中一片運作來配合環境溫度對流體進行選擇式的多段降溫，而且任一片或兩片致冷晶片運作時所產生的廢熱，能夠共用利同一導熱座有效散熱而不致相互干擾。

以下進一步說明各元件之實施方式：

實施時，二腔體分別設有一進水口及一出水口，且其中一腔體之出水口通過一連通管與另一腔體之進水口連通，使流體能依序由其中一腔體進行致冷後，再通過該腔體之出水口以及連通管流往至另一腔體中再次進行致冷，達成對流體致冷之功效。

實施時，流體致冷模組可使用不同功率的致冷晶片，二致冷晶片能夠同時運作或選擇其中一片運作，以對腔體產生不同的致冷速度，例如：在夏季時可讓二致冷晶片同時運作，加快對流體的致冷速度；若在春秋季時，可僅讓其中一片致冷晶片運作，減緩流體降溫速度，有效配合環境溫度對流體進行選擇式的多段降溫。

實施時，所述複數熱管分別具有一蒸發段以及一冷凝段，該導熱座的厚度上設有供複數熱管之蒸發段嵌入的溝槽，該散熱鰭片組設有供複數熱管冷凝段穿設的穿孔，以方便定位組裝。

實施時，複數溝槽在導熱座的厚度上呈交錯平行排列，進而增加該導熱座可供複數熱管設置的數量，提升散熱速度。

實施時，複數穿孔在散熱鰭片組上呈交錯排列，可使熱管之冷凝段在散熱鰭片組上平均分布，減少熱交換時的風場阻力，加快散熱速度。

實施時，散熱鰭片組側邊進一步設置有一風扇以加速散熱。

相較於習知技術，本發明的二致冷晶片能夠同時運作或選擇其中一片運作，以對腔體產生不同的致冷速度，而且任何一片或兩片致冷晶片運作時所產生的廢熱，皆能通過同一片導熱座傳導到熱管及散熱鰭片組有效散熱，不但能配合環境溫度對流體進行選擇式的多段降溫，還具有節省運作電力與組裝成本，以及延長使用壽命的功效。

以下依據本發明之技術手段，列舉出適於本發明之實施方式，並配合圖式說明如後：

100‧‧‧儲水裝置

101‧‧‧出水管

102‧‧‧進水管

200‧‧‧流體致冷模組

10A、10B‧‧‧致冷晶片

11A、11B‧‧‧致冷面

12A、12B‧‧‧發熱面

20A、20B‧‧‧腔體

21A、21B‧‧‧進水口

22A、22B‧‧‧出水口

23‧‧‧連通管

30‧‧‧導熱座

31‧‧‧溝槽

40‧‧‧熱管

41‧‧‧蒸發段

42‧‧‧冷凝段

50‧‧‧散熱鰭片組

51‧‧‧穿孔

60‧‧‧風扇

第一圖：本發明之系統圖。

第二圖：本發明之結構示意圖。

第三圖：本發明之立體外觀圖。

第四圖：本發明之立體分解圖。

第五圖：本發明之仰視外觀圖。

如第一、二圖所示，本發明流體致冷模組適用於水族箱或飲水機等小型儲水裝置100中，該儲水裝置100具有一出水管101及一進水管102，而本發明流體致冷模組200設置在儲水裝置100的出水管101與進水管102之間，當儲水裝置100內的儲水由出水管101流經本發明之流體致冷模組200，再通過進水管102回流至儲水裝置100，即可藉由本發明之流體致冷模組200致冷，達成循環降溫之目的。當然，驅動儲水裝置100水流的流通可以配置泵浦等一般市售產品來運作，此乃一般技術，在此不另贅述。

本發明之致冷模組主要是由二致冷晶片10A、10B、二腔體20A、20B、以及一導熱座30所組成，其中：

該二致冷晶片10A、10B呈背對背反向設置，且該二致冷晶片10A、10B分別具有一朝向外側的致冷面11A、11B，以及一朝向內側的發熱面12A、12B；圖示中，該二致冷晶片10A、10B，是呈垂直方向設置而且左右平行排列，實際實施時，亦可以視空間需求以水平向設置而且上下平行排列。

前述二腔體20A、20B別貼靠於前述二致冷晶片10A、10B朝向外側的致冷面11A、11B，且該二腔體20A、20B分別設有一進水口21A、21B及一出水口22A、22B，其中一腔體20A之進水口21A與儲水裝置100之出水管101連通，其出水口22A則通過一連通管23與另一腔體20B之進水口21B連通，而該另一腔體20B的出水口22B則與前述儲水裝置100的進水管102連通。使儲水裝置100內的流體，能依序由出水管101通過其中一腔體20A的進水口21A進入，並且由該腔體20A的出水口22A排出後，通過連通管23流往至另一腔體20B之進水口21B，在流經該腔體20B後，由該腔體20B的出水口22B通過進水管102回流至儲水裝置100，達成水流循環。

上述流體循環流動的過程中，由於該二腔體20A、20B如前所述，分別貼靠於二致冷晶片10A、10B朝向外側的致冷面11A、11B，故當所述二致冷晶片10A、10B其中任何一片運作，或者兩片同時運作，皆能使通過二腔體20A、20B的流體能夠接受致冷晶片的降溫。

基於上述二致冷晶片10A、10B及二腔體20A、20B的排列設計，本發明在實施時，二致冷晶片10A、10B可為不同功率，並能夠同時運作或選擇其中一片運作，以視需求對二腔體20A、20B以及流體產生不同的致冷速度，達成選擇式的多段降溫。例如：夏季時，使用者可讓二致冷晶片10A、10B同時運作，加快對流體的致冷速度；若在春秋季時，可僅讓其中一片致冷晶片運作，減緩流體的降溫速度，有效配合環境溫度進行選擇式的多段降溫，節省運作電力。此外，上述選擇多段降溫的方式可以利用溫度傳感器、處理器及電控模組來自動運作，此乃習知技術，在此不另贅述。

前述之導熱座30主要是為了排除二致冷晶片10A、10B運作時產生的廢熱。如前所述，二致冷晶片10A、10B呈背對背反向設置，且該二致冷晶片10A、10B的發熱面12A、12B分別朝向內側，因此，將導熱座30設置在二致冷晶片10A、10B的發熱面12A、12B之間，並且將二發熱面12A、12B分別貼靠在該導熱座30的正、反兩面，將使得二致冷晶片10A、10B可以共用同一個導熱座30來散熱，而且無論二致冷晶片10A、10B其中任何一片運作，或者兩片同時運作，都能夠將廢熱傳導到該導熱座30。

同樣的，該導熱座30可以配合二致冷晶片10A、10B以水平向或垂直向設置，圖示中以是垂直向為例。此外，該導熱座30的厚度上進一步穿設有複數根熱管40，俾能將廢熱傳導到一散熱鰭片組50以供散熱。因此，當流體依序從二腔體20A、20B通過時，任一致冷晶片10A、10B致冷面11A、11B皆能對流體冷卻而加以降溫，而且任一致冷晶片10運作時所產生的廢熱，皆能經過同一個導熱座30、熱管40快速傳導到散熱鰭片組50，再藉由該散熱鰭片組50與空氣熱交換而予以散熱。

如第三至五圖所示，實施時，所述導熱座30的厚度上設有供複數熱管40嵌入的溝槽31，複數溝槽31呈交錯平行排列，以增加熱管40在導熱座30上設置的數量。每一熱管40分別具有一蒸發段41以及一冷凝段42，且蒸發段41嵌入導熱座30對應之溝槽31中與內壁面接觸，以傳導任一致冷晶片10A、10B所產生的廢熱，而熱管40數量的增加更能提升導熱速度。

再者，散熱鰭片組50設有供複數熱管40冷凝段42穿設的穿孔51，複數穿孔51在散熱鰭片組50上亦呈交錯排列，可使複數熱管40之冷凝段42在散熱鰭片組50上平均分布，減少熱交換時的風場阻力，加快散熱速度。藉此，任一致冷晶片10A、10B產生的廢熱，皆能依序通過同一組導熱座30及複數熱管40傳導到散熱鰭片組50，再藉由該散熱鰭片組50與空氣熱交換而予以散熱。實施時，散熱鰭片組50的側邊可進一步設置一風扇60，以增加散熱鰭片組50與空氣的熱交換速度，進而加速散熱。

值得一提的是，由於導熱座30的正反兩面皆能傳導廢熱到熱管40的蒸發段41，並且快速傳導到熱管40的冷凝段42，因此熱管40在傳導廢熱時，無論二致冷晶片10A、10B同時運作，或者其中一片運作，都不會對熱管40的傳導效率造成影響，因此能夠有效提高二致冷晶片10A、10B的工作效率，使本發明的致冷功能更臻完善。

相較於習知技術，本發明利用二致冷晶片10A、10B背對背的設計，不但能同時運作或選擇其中一片運作，來對二腔體20A、20B產生不同的致冷速度，而且任何一片致冷晶片10A、10B運作時所產生的廢熱，皆能通過同一組導熱座30、熱管40及散熱鰭片組50有效散熱而不致於相互干擾，不但能配合環境溫度對流體進行選擇式的多段降溫，還具有節省運作電力與組裝成本，以及延長使用壽命的功效。

以上之實施說明及圖式所示，僅係舉例說明本發明之較佳實施例，並非以此侷限本發明之範圍；舉凡與本發明之構造、裝置、特徵等近似或相雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍之內。