TWI705221B - 環境狀態控制裝置、濕度控制方法及車輛系統 - Google Patents

環境狀態控制裝置、濕度控制方法及車輛系統 Download PDF

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Abstract

本揭露有關於一種用於控制容器或殼體內環境狀態的裝置/系統及相關方法。所述裝置包含(1)有遠離殼體內表面的第一側及面向殼體內表面的第二側的熱電致冷單元,(2)有第一部分及第二部分的毛細單元,以及(3)位於殼體內並配置以感測殼體內濕度值及溫度值的感測器。毛細單元的第一部分位於殼體內並與熱電致冷單元耦接。毛細單元的第二部分位於殼體外。若濕度值高於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值,熱電致冷單元移除殼體內的水氣,並由毛細單元的第一部分收集被移除的水氣,並將被移除的水氣傳輸至毛細單元的第二部分。

Description

環境狀態控制裝置、濕度控制方法及車 輛系統
本揭露有關於一種調節容器或殼體內環境狀態的設備或裝置。具體來說,本揭露是有關於一種調節容器內濕度和/或溫度的裝置。所述容器配置以容納對濕度和/或溫度敏感的電子元件。舉例來說,電子元件可以是位於車輛儀表板內的顯示器元件。
一些元件或設備對於環境的狀態很敏感,並且僅可在經過控制的環境狀態下正常操作。舉例來說,電子元件只能在特定的濕度下運作。當濕度太高時,可能發生短路,並導致電子元件損壞。傳統上,可於電子元件外塗佈塗層,以保護電子元件免受外部水氣的影響。然而,塗層用料昂貴而且難以維護(例如容易不時地發生洩漏)。另一方法是藉由吸水劑吸收電子元件周圍多餘的水分。然而,此方法需要定期更換吸水劑,對於使用者來說很不方便。此外,如果沒有適時地更換吸水劑,潮濕的吸水劑本身也會成為水氣的來源。因此,如何提出一種可解決上述問題的裝置、系統和方法,是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。
有鑑於此,本揭露之一目的在於提出一種可調節環境狀態的裝置、系統及方法。
為了達到上述目的,依據本揭露一實施方式,一種裝置用於控制殼體內的環境狀態。裝置包含熱電致冷單元、毛細單元、感測器以及控制器。熱電致冷單元包含第一側以及第二側。第一側遠離殼體的內表面。第二側面向殼體的內表面。毛細單元包含第一部分以及第二部分。第一部分與第二部分一體成形。第一部分位於殼體內並與熱電致冷單元耦接。第二部分位於殼體外。感測器位於殼體內並配置以感測殼體內的濕度值及溫度值。控制器配置以與感測器及熱電致冷單元通訊,並且接收由感測器傳來有關濕度值及溫度值的資訊。若濕度值高於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值,控制器控制熱電致冷單元移除殼體內的水氣,其中毛細單元的第一部分收集被移除的水氣,並將被移除的水氣傳輸至毛細單元的第二部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,控制器將熱電致冷單元的第一側的目標溫度設定為攝氏7度。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述裝置更包含散熱件。散熱件耦接至熱電致冷單元的第二側,其中毛細單元的第二部分耦接散熱件,並且控制器控制熱電致冷單元加熱第二部分,以蒸發毛細單元的第二部分內的液體。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述裝置更包含U形結構。U形結構耦接熱電致冷單元的第一側,以及毛細單元的第一部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,U形結構包含一傾斜結構,且毛細單元的第一部分與U形結構的側部接觸。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述裝置更包含漏斗形結構。漏斗形結構耦接熱電致冷單元的第一側,以及毛細單元的第一部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,毛細單元的第一部分與熱電致冷單元的第一側接觸,並且毛細單元的第二部分與熱電致冷單元的第二側接觸。
於本揭露的一或多個實施方式中,濕度閾值是50%的相對濕度。
於本揭露的一或多個實施方式中,溫度閾值為攝氏25度。
於本揭露的一或多個實施方式中,若濕度值高於濕度閾值,且溫度值低於溫度閾值,控制器將熱電致冷單元的第一側的目標溫度設定為溫度閾值。
於本揭露的一或多個實施方式中,若濕度值低於或等於濕度閾值,且溫度值低於溫度閾值,控制器將熱電致冷單元的第一側的目標溫度設定為溫度閾值。
於本揭露的一或多個實施方式中,若濕度值低於或等於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值,控制器將熱電致冷單元的第一側的第一目標溫度設定為溫度閾值,並且控制器將殼體內的第二目標溫度設定為不同於溫度值的第二溫度值。
為了達到上述目的,依據本揭露另一實施方式,一種濕度控制方法用於控制容器內的濕度。所述容器配置以容置一顯示器。所述控制方法包含感測容器內的濕度值以及溫度值;基於濕度閾值分析濕度值;以及基於溫度閾值分析溫度值。若濕度值高於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值時,使耦接至容器的熱電致冷單元至少部分地移除容器內的水氣。熱電致冷單元包含第一側。第一側遠離容器的內表面,且第一側至少部分地移除容器內的水氣。熱電致冷單元耦接至一毛細單元,該毛細單元包含一第一部分,第一部分收集被移除的水氣並將被移除的水氣傳遞至毛細單元的第二部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述方法更包含藉由熱電致冷單元加熱毛細單元的第二部分,以蒸發被移除的水氣。熱電致冷單元更包含第二側。第二側面向容器的內表面,並且第二側經由散熱件耦接至毛細單元的第二部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述方法更包含若濕度值高於濕度閾值,且溫度值低於溫度閾值,設定熱電致冷單元的第一側的目標溫度為溫度閾值。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述方法更包含若濕度值低於或等於濕度閾值,且溫度值低於溫度閾 值,設定熱電致冷單元的第一側的目標溫度為溫度閾值。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述方法更包含若濕度值低於或等於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值,設定熱電致冷單元的第一側的第一目標溫度為溫度閾值,並且調整容器內的溫度為不同於所述溫度值的第二溫度值。
為了達到上述目的,依據本揭露另一實施方式,一種車輛系統包含熱電致冷單元、毛細單元、感測器以及電子控制單元。熱電致冷單元配置以控制殼體內的環境狀態。熱電致冷單元包含第一側以及第二側。第一側遠離殼體的內表面。第二側面向殼體的內表面。毛細單元包含第一部分以及第二部分。第一部分與第二部分一體成形。第一部分位於殼體內並與熱電致冷單元耦接。第二部分位於殼體外。感測器位於殼體內並配置以感測殼體內的濕度值及溫度值。電子控制單元配置以與感測器與熱電致冷單元通訊。電子控制單元接收感測器傳送而來有關濕度值及溫度值的資訊。若濕度值高於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值,電子控制單元控制熱電致冷單元移除殼體內的水氣,其中毛細單元的第一部分收集被移除的水氣,並將被移除的水氣傳遞至毛細單元的第二部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述系統更包含U形結構。U形結構耦接熱電致冷單元的第一側,以及毛細單元的第一部分。
於本揭露的一或多個實施方式中,所述系統更 包含漏斗形結構。漏斗形結構耦接熱電致冷單元的第一側,以及毛細單元的第一部分。
綜上所述,本揭露可藉由控制熱電致冷單元調整容器內的濕度及溫度,以使容器內的元件能於合適的環境狀態下正常運作。
以上所述僅係用以闡述本揭露所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等,本揭露之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
10、20‧‧‧使用者
30‧‧‧行動設備
60‧‧‧車輛
100、200‧‧‧裝置
101、201‧‧‧殼體
101a‧‧‧內表面
103‧‧‧蓋板
105‧‧‧顯示器元件
107、313‧‧‧熱電致冷單元
107a、207a‧‧‧第一側
107b、207b‧‧‧第二側
109‧‧‧毛細單元
109a‧‧‧第一部分
109b‧‧‧第二部分
111、311‧‧‧感測器
113‧‧‧控制器
115‧‧‧散熱件
117、204‧‧‧水分收集器
119、219‧‧‧水滴
121‧‧‧角部
123‧‧‧袋部
203‧‧‧風扇
205‧‧‧電子元件
207‧‧‧熱控制單元
209‧‧‧水分傳輸單元
215‧‧‧熱交換器
221‧‧‧熱傳導件
300、600‧‧‧系統
301‧‧‧處理器
303‧‧‧記憶體
305‧‧‧電池
307‧‧‧電動機
309、605‧‧‧電子控制單元
315‧‧‧通訊元件
400‧‧‧方法
401、403、405‧‧‧步驟
601‧‧‧儀表板元件
603‧‧‧把手
A、AA、B、C、G、W、R‧‧‧方向
H‧‧‧水平面
θ‧‧‧角度
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:第1A圖為繪示本揭露一實施方式之裝置的剖面圖。
第1B圖為繪示本揭露一實施方式之水氣收集器的剖面圖。
第1C圖為繪示本揭露另一實施方式之水氣收集器的剖面圖。
第2A圖為繪示本揭露另一實施方式之裝置的剖面圖。
第2B圖為繪示本揭露一實施方式之裝置的立體圖。
第3圖為繪示本揭露一實施方式之系統的方塊示意圖。
第4圖為繪示本揭露一實施方式之控制方法的流程圖。
第5圖為露點溫度和相對濕度的關係的參考表。
第6圖為繪示本揭露一實施方式之系統的立體圖。
本揭露提供一種用於控制殼體(例如內置有液晶顯示器或發光二極管顯示器的儀表板顯示器殼體)內環境狀態(例如濕度、溫度、壓力等)的裝置。所述裝置包含(1)至少部分位於殼體內的熱電致冷單元(thermoelectric cooling unit,TEC unit)、(2)耦接熱電致冷單元的毛細單元,其配置以自熱電致冷單元收集並傳輸水氣、(3)位於殼體內並配置以感測/測量殼體內環境數值(例如濕度值及溫度值等)的感測器、以及(4)耦接感測器及熱電致冷單元的控制器(例如處理器(processor)、電子控制單元(electronic control unit,ECU)等),控制器配置以控制熱電致冷單元調節殼體內的環境狀態。熱電致冷單元配置以收集殼體內的水氣(例如藉由降低溫度,使得殼體內的水氣冷凝,形成凝結於熱電致冷單元上的液體)。殼體配置以容納(例如支撐、環繞、包覆等)並保護(例如抵抗來自外部的物理衝擊或可能干擾顯示器正常運作的電磁場)位於殼體內的顯示器元件,使得顯示器元件可正常運作並被使用者察看。於一些實施方式中,使用者可從殼體的一側觀察顯示器元件,而熱電致冷單元設置在殼體的另一側(例如與顯示器元件相鄰或相對的一側)。於一些實施方式中,熱電致冷單元設置在殼體內。於一些實施方式中,熱電致冷單元部分地位於殼體外。
於一些實施方式中,毛細單元包含第一部分以 及第二部分,第一部分及第二部分可藉由殼體定義。舉例來說,毛細單元的第一部分位於殼體內並與熱電致冷單元(直接或間接)耦接。第一部分可收集或吸收熱電致冷單元所收集的液體。毛細單元的第二部分位於殼體外,並配置以轉移由第一部分傳輸而來被收集的液體。於一些實施方式中,第一部分與第二部分為一體成形。於一些實施方式中,毛細單元由彈性材料製成,使得毛細單元可在殼體中保持氣密狀態。
感測器位於殼體內,以感測殼體內的環境數值(例如濕度值及溫度值等),並將感測到的環境數值傳送給控制器。當控制器接收到感測器所感測到的數值,控制器可基於一組預設的規則主動地控制殼體內的環境狀態。舉例來說,於一些實施方式中,若濕度值高於濕度閾值,且溫度值高於溫度閾值,控制器指示熱電致冷單元開始移除殼體內的水氣(例如,藉由冷凝)。毛細單元的第一部分會接著收集被移除的水氣(例如冷凝後的液體),並將被移除的水氣傳輸至位於殼體外的毛細單元的第二部分。
於一些實施方式中,所述裝置更包含散熱件或熱傳導件。散熱件或熱傳導件耦接至熱電致冷單元及毛細單元的第二部分。藉由此結構設計,散熱件或熱傳導件可利用熱電致冷單元的熱蒸發被移除的水氣,以提升裝置整體除濕的效率。
本揭露提供一種用於控制容器(或殼體、支撐結構等)內濕度的方法,其中容器配置以容納顯示器(例如液晶 顯示器儀表板或發光二極管顯示器儀表板)。所述方法包含(1)感測容器內濕度值以及溫度值、(2)基於濕度閾值/相對濕度閾值(例如約50%的相對濕度)分析濕度值、以及(3)基於溫度閾值(例如攝氏溫度7度)分析溫度值。本揭露之方法將溫度值及濕度值的測量結果分為四類,以提供一種快速方便的方法來控制容器內的濕度。於一些實施方式中,本揭露之方法使使用者能根據諸如操作環境、車輛類型、顯示器類型、顯示器/容器的尺寸、規格等多項因素來設置各種閾值或標準。於一些實施方式中,本揭露之方法基於歷史紀錄(例如計量數據)或使用者行為(例如駕駛路線、駕駛習慣等)向使用者提供建議的閾值設定。
高溫高濕度的情況
於一些實施方式中,如果感測到的濕度值大於相對濕度閾值(例如大於50%的相對濕度),且溫度值大於溫度閾值(例如大於攝氏溫度25度),本技術可指示耦接至容器的熱電致冷單元至少部分移除容器內的水氣。於此情況中,不受理論所限,因為感測到環境中的溫度及濕度都很高,所以最好立即啟動除濕的步驟(例如透過將熱電致冷單元的目標溫度設定為攝氏7度),以使容器內的顯示器可正常運作。熱電致冷單元包含第一側以及第二側。第一側位於熱電致冷單元面向顯示器的一側,第二側位於熱電致冷單元遠離顯示器的一側。第一側是熱電致冷單元的冷端,第二側是熱電致冷單元的熱端。在水氣移除的過程中,熱電致冷單元的第一側藉由冷凝的方式移除容器中的水氣。
熱電致冷單元進一步耦接至毛細單元(例如由矽藻土(diatomite /kieselguhr)、陶瓷、吸水材料或其他合適的材料製成的毛細單元)。毛細單元包含第一部分以及第二部分。第一部分位於容器內。第二部分位於容器外。第一部分與熱電致冷單元耦接並且配置以收集被移除的水氣。被移除的水氣接著會被傳輸至毛細單元的第二部分,並且排出(或蒸發)容器外。
低溫高濕度的情況
於一些實施方式中,如果感測到的濕度值大於相對濕度閾值(例如大於50%的相對濕度),且溫度值小於溫度閾值(例如小於攝氏溫度25度),本技術可將熱電致冷單元的目標溫度設定為攝氏25度。於此情況中,不受理論所限,當感測到環境狀態屬低溫高濕度時,空氣中的水氣容易凝結於顯示器的表面,導致顯示器表面「起霧」、「模糊不清」。因此,本技術可指示熱電致冷單元增加環境溫度,以減輕顯示器模糊不清的情況。
高溫低濕度的情況
如果感測到的濕度值小於相對濕度閾值(例如小於50%的相對濕度),且溫度值大於溫度閾值(例如大於攝氏溫度25度),本技術可將熱電致冷單元的目標溫度設定為攝氏25度。於此情況中,不受理論所限,當感測到環境狀態屬高溫低濕度時,空氣中的水氣容易凝結於顯示器的表面,而亦導致顯示器表面起霧、模糊不清。因此本揭露將指示熱電致冷單元降低環境溫度,以減輕顯示器模糊不清的情 況。於此情況中,熱電致冷單元的目標溫度可被設定為攝氏25度而不是攝氏7度,這是因為環境中的濕度較低,所以熱電致冷單元的目標溫度這樣的設定已足以處理當前過多的水氣含量。所以,不需將目標溫度設定為與上述高溫高濕度的情況一樣低。
低溫低濕度的情況
於一些實施方式中,如果感測到的濕度值小於相對濕度閾值(例如小於50%的相對濕度),且溫度值小於溫度閾值(例如小於攝氏溫度25度),本技術可將熱電致冷單元的目標溫度設定為攝氏25度。於此情況中,不受理論所限,當感測到環境中的溫度及濕度均低時,空氣中的水氣不易凝結於顯示器的表面。然而,為了保持車輛的元件能正常運作的溫度,本技術可指示熱電致冷單元將環境溫度升高到攝氏25度(例如室溫)。需注意的是,上述討論中相對濕度值及溫度值的數值僅用以示例說明,實際數值可根據實際操作情況彈性調整,本揭露不應以此為限。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說,在本揭露部分實施方式中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1A圖為繪示本揭露一實施方式之裝置100的剖面示意圖。如第1A圖所示,裝置100位於殼體101內。殼 體101與蓋板103連接。殼體101與蓋板103共同形成封閉的容器,以容納諸如顯示器元件105的電子元件。蓋板103是由透明材料(例如塑膠、樹脂、玻璃等)製成,以使得使用者10可在方向A上觀察顯示器元件105。亦如圖所示,顯示器元件105被設置而與蓋板103相鄰。於一些實施方式中,容器可設置在車輛的儀表板中。顯示器元件105可將有關車輛的信息視覺化地呈現於駕駛員或騎乘者面前。
在所繪示的實施例中,裝置100包含熱電致冷單元107、毛細單元109、感測器111以及控制器113。熱電致冷單元107配置以當有電流流經時,釋放或吸收熱能(例如加熱或冷卻)。於一些實施方式中,熱電致冷單元107包含兩種不同類型的材料,此兩種材料可基於帕耳帖效應(Peltier effect)或湯姆森效應(Thomson effect)產生/吸收熱能。於一些實施方式中,熱電致冷單元107包含冷卻芯片組、帕耳帖裝置、湯姆森裝置、固態冷卻器和/或其他合適的元件。於一些實施方式中,熱電致冷單元107包含多個N型及P型半導體元件。
如第1A圖所示,熱電致冷單元107包含第一側107a及第二側107b。第一側107a面向顯示器元件105。第二側107b面向殼體101的內表面101a。如圖所示,殼體101的內表面101a與顯示器元件105及蓋板103相對。換言之,第一側107a為熱電致冷單元107遠離殼體101內表面101a的一側,第二側107b為熱電致冷單元107面向殼體101內表面101a的一側。於一些實施方式中,第一側107a為熱電致 冷單元107的冷端(或冷面)。第二側107b為熱電致冷單元107的熱端(或熱面)。在所繪示的實施例中,熱端與冷端設置以相對彼此且兩端實質上相互平行。然而,於其他實施方式中,第一側107a以及第二側107b可具有其他的配置(例如兩者相鄰),本揭露不應以此為限。當開始除濕過程時,第一側107a的溫度下降,導致第一側107a附近的水氣冷凝成液態水。在此同時,第二側107b的溫度增加,因而加熱與熱電致冷單元107耦接的散熱件115。散熱件115可促進毛細單元109中水分的蒸發(有關毛細單元109的介紹將於下文中詳細討論)。
毛細單元109包含第一部分109a以及第二部分109b。於一些實施方式中,第一部分109a以及第二部分109b由吸水材料(例如陶瓷、矽藻土等)一體成形。如第1A圖所示,毛細單元109的第一部分109a經由水分收集器117與熱電致冷單元107的第一側107a耦接。換言之,水分收集器117與熱電致冷單元107的第一側107a以及毛細單元109的第一部分109a耦接。水分收集器117與第一部分109a接觸的部分為水分收集器117的一側部。水分收集器117配置以使被收集的水滴119沿方向G朝毛細單元109的第一部分109a移動(例如藉由重力移動)。毛細單元109的第一部分109a位於殼體101內。第二部分109b位於殼體101外。於一些實施方式中,第一部分109a配置以接收被收集的水氣,並將被收集的水氣傳輸至第二部分109b。毛細單元109的第二部分109b進一步耦接至散熱件115,藉此,散熱件115的 熱可促進毛細單元109的第二部分109b內被收集的水氣蒸發。藉由此結構設計,裝置100可有效地移除殼體101內的水氣,以控制殼體101內的濕度。
如第1A圖所示,感測器111位於殼體101內,並且配置以感測殼體101內的相對濕度值及溫度值。於一些實施方式中,感測器111包含多個感應器用於監測各種環境狀態(例如溫度、濕度、氣壓、明亮度、空氣品質等)。於一些實施方式中,感測器111包含將量測信息轉換成電子訊號的傳感器。於其他實施方式中,感測器111可設置於殼體101內任一位置(例如在殼體101的側面、在殼體101的內表面101a、與顯示器元件105相鄰等),本揭露不以第1A圖所示為限。
在所繪示的實施例中,控制器113與感測器111和熱電致冷單元107耦接。控制器113配置以控制其他元件,並且與其他元件電性溝通,包括接收感測器111感測到有關濕度值及溫度值的信息。於一些實施方式中,控制器113可將測量的濕度值與濕度閾值進行比較。控制器113亦可將測量的溫度值與溫度閾值進行比較。根據比較的結果,控制器113可對應地控制熱電致冷單元107的運作。於一些實施方式中,控制器113可以是遠離裝置100其他元件的遙控器。舉例來說,控制器113可以是遠離熱電致冷單元107的車輛控制器(例如下文第6圖所示實施例的電子控制單元)。於這樣的實施例中,控制器113可藉由無線或有線通訊的方式控制熱電致冷單元107。
舉例來說,當偵測到環境中的濕度值大於相對濕度閾值,且溫度值大於溫度閾值時,控制器113指示熱電致冷單元107將殼體101內的水氣藉由冷凝的方式轉換為液態水。接著,毛細單元109的第一部分109a收集冷凝的液態水,並且將液態水傳輸至毛細單元109的第二部分109b。於一些實施方式中,控制器113指示熱電致冷單元107根據使用者的設定和/或配置來控制殼體101內的濕度及溫度。
於一些實施方式中,水分收集器117的表面包含金屬塗層或其他適合的塗層。於此實施方式中,金屬塗層可降低被收集的水滴119的表面張力,以促使被收集的水滴119朝毛細單元109移動。於一些實施方式中,裝置100可在沒有水分收集器117的情況下執行。於此實施方式中,熱電致冷單元107的第一側107a用以冷凝水滴119,並將水滴119傳輸至毛細單元109。於此實施方式中,熱電致冷單元107是直接耦接到毛細單元109。於一些實施方式中,熱電致冷單元107的第一側107a包含可降低被收集的水滴119表面張力的金屬塗層(或其他適合的塗層、薄層、表面等)。
於一些實施方式中,如第1B圖所示,水分收集器117是U形結構。於此實施方式中,水分收集器117具有角部121,以暫時容納被收集的水滴119。被收集的水滴119接著從角部121被排出殼體101。於一些實施方式中,如第1C圖所示,水分收集器117為J型結構。於此實施方式中,水分收集器117具有袋部123,以暫時容納被收集的水滴119。被收集的水滴119接著從袋部123被排出殼體101。於一些實施方式中,毛細單元109設置於袋部123的一或兩端,以吸收袋部123裡的水分並將水分移出袋部123。於一些實施方式中,水分收集器117包含傾斜的底部結構(舉例來說水分收集器117的中心部分高於其周圍部分),以利於將收集的水分引導至一側,以被毛細單元109吸收和轉移。於一些實施方式中,袋部123包含一層吸水劑(例如位於袋部123的側壁上),吸水劑配置以吸收袋部123內的水。當水分收集器117受到移動或震動時,吸水劑可減少水分溢出的機率。
於一些實施方式中,水分收集器117(或熱電致冷單元107)的表面可經由加工處理(例如塗佈塗層),使得被收集的水滴119更容易累積或移動於其上。於一些實施方式中,水分收集器117(或熱電致冷單元107)的形狀可以是使被收集的水滴119更容易累積於其上的形狀。舉例來說,熱電致冷單元107具有寬的上部以及窄的下部。於此實施方式中,被收集的水滴119可從較寬的上部向下移動到較窄的下部,以累積形成較大的水滴。當被收集的水滴119累積形成較大的水滴時,較容易將水分自殼體101內移除。於一些實施方式中,水分收集器117包含漏斗形結構,以使得被收集的水滴119更容易被收集或引導至某處。毛細單元109耦接到漏斗結構(例如耦接到漏斗結構的底部)以進一步引導漏斗結構收集的水分。於此實施方式中,耦接到水分收集器117的毛細單元109的形狀及尺寸可視實際情況彈性調整。舉例來說,毛細單元109可根據漏斗結構成形,以利於引導 被收集的水滴119匯聚。因此,毛細單元109的尺寸可因而減小,而降低製造成本。
於一些實施方式中,毛細單元109的第一部分109a直接耦接到熱電致冷單元107的第一側107a。毛細單元109的第二部分109b直接耦接到熱電致冷單元107的第二側107b。於此實施方式中,熱電致冷單元107可直接傳熱給毛細單元109,熱電致冷單元107也可吸收毛細單元109的熱能。於一些實施方式中,毛細單元109與熱電致冷單元107之間可被設置以保持一定距離。此距離取決於諸如熱電致冷單元107及毛細單元109的類型、殼體101的尺寸等設計因素而定。
於一些實施方式中,裝置100設置在需要控制環境狀態以進行適當操作的外殼、腔室或受限的空間中。第1A圖中由殼體101及蓋板103形成的容器(例如儀表板容器)僅是示例說明,本揭露不應以此為限。
第2A圖為繪示本揭露另一實施方式之裝置200的剖面圖。如第2A圖所示,裝置200設置於殼體201中。殼體201配置以容納電子元件205(例如運動傳感器、顯示器、觸摸板、信號接收器等)。殼體201相對水平面H傾斜一角度θ設置,使得使用者20可在方向AA上與電子元件205互動(例如觀測、察看、設定指示、或接收信號)。裝置200與電子元件205相對設置,並且配置以調整殼體201內的環境狀態(例如溫度、溼度等)。
風扇203設置於殼體201內以促進殼體201內 的通風或空氣循環。水分收集器204位於殼體201內並與風扇203相對設置。水分收集器204配置以接收凝結於裝置200表面被收集的水滴219(下文將有更詳細的說明)。舉例來說,被收集的水滴219沿著方向B朝水分收集器204移動(例如藉由重力移動)。風扇203在方向C上產生氣流以促使被收集的水滴219朝水分收集器204移動。當水分收集器204滿了,水分收集器204內的液體會被排出殼體201外。裝置200包含熱控制單元207(Thermal control unit,TCU)、與熱控制單元207(例如,上述的熱電致冷單元)耦接的水分傳輸單元209(例如,上述的毛細單元)、與水分傳輸單元209耦接的熱交換器215(例如,上述的散熱件)、以及位於熱控制單元207及熱交換器215之間的熱傳導件221。熱控制單元207配置以藉由加熱或冷卻殼體201內空氣的方式調整環境狀態。熱控制單元207具有第一側207a以及第二側207b。第一側207a配置以冷卻附近的空氣,第二側207b配置以加熱周遭的空氣。第一側207a以及第二側207b造成的溫度差異會導致殼體201內產生氣流流動或紊流,藉此促進殼體201內水氣的移除(例如藉由移動更多的水氣至第一側207a附近)。
熱傳導件221配置以將熱能自熱控制單元207的第二側207b傳導至位於殼體201外的熱交換器215。於一些實施方式中,熱交換器215包含多個散熱鰭片或散熱板。如同圖2A所示,熱交換器215耦接至水分傳輸單元209,並配置以加熱水分傳輸單元209。
當熱控制單元207的第一側207a冷卻了附近的空氣,被收集的水滴219便會冷凝於第一側207a的表面上,並沿著方向B移動。水分傳輸單元209會吸收至少部分(或全部)被收集的水滴219,接著將接收的水滴219傳輸至殼體201外,並藉由熱交換器215的熱蒸發被收集的水滴219。未被水分傳輸單元209吸收的水滴219流至水分收集器204中,接著被排出殼體201外。
於一些實施方式中,殼體201可移動或轉動,使得角度θ相對應地改變。於此實施方式中,角度θ越大,被收集的水滴219流到水分收集器204的速度越快。
第2B圖為繪示本揭露一實施方式之裝置200的立體圖。如第2B圖所示,風扇203位於殼體201的一側,而裝置200可被設置於殼體201的另一側,但風扇203及裝置200的配置並不以第2B圖所示為限。裝置200配置以將殼體201內的水氣移除至殼體201外(例如沿圖中所示方向W)。風扇203配置以產生在殼體201內流動的氣流,以提升裝置200的除濕效率。裝置200、殼體201以及風扇203的尺寸及形狀可視殼體201內的元件(例如電子元件205)彈性調整,本揭露不應以此為限。裝置200、殼體201以及風扇203可以是模組化元件,以便於快速安裝、更換和維護。
第3圖為繪示本揭露一實施方式之系統300的方塊示意圖。於一些實施方式中,系統300可實作為電動車或電動機車。系統300包含處理器301、記憶體303、電池305、電動機307、電子控制單元309(electronic control unit,ECU)、一或多個感測器311、熱電致冷單元313以及通訊元件315。處理器301(例如中央處理單元)配置以控制系統300的其他元件,以及執行指令以執行所需的操作。記憶體303與處理器301耦接,並配置以儲存用於控制系統300的其他元件或其他信息的指令。電池305配置以供電給電動機307,使得電動機307可驅動系統300。電子控制單元309配置以控制電動機307。通訊元件315配置以與其他設備(例如行動設備30)通訊。
感測器311配置以感測系統300的一或多個環境數值(例如溫度、濕度、氣壓、明亮度、空氣品質等)。於一些實施方式中,感測器311包含多個感應器。於一些實施方式中,感測器311包含將量測到的資訊轉換為電子訊號的傳感器。熱電致冷單元313與處理器301及感測器311耦接。處理器301自感測器311接收到有關環境數值的訊號後,處理器301接著分析量測到的環境的數值(例如比較環境數值與預定的閾值)。基於分析的結果,處理器301相應地指示熱電致冷單元313調整系統300的環境數值。
舉例來說,處理器301指示熱電致冷單元313增加/降低系統300的溫度。於一些實施方式中,處理器301指示熱電致冷單元313增加/降低系統300的濕度。於另一些實施方式中,熱電致冷單元313可與上述討論的熱電致冷單元107及/或熱控制單元207有類似的佈置或配置。
於一些實施方式中,處理器301接收電子控制單元309的信息,然後基於接收到的信息對應地控制熱電致 冷單元313。於一些實施方式中,處理器301以及電子控制單元309可作為系統單晶片(system on a chip,SoC)執行。於一些實施方式中,處理器301可包括在電子控制單元309中。於一些實施方式中,使用者透過行動設備30指示熱電致冷單元313調整環境數值。於一些實施方式中,系統300可將量測到的環境數值傳送給行動設備30。
第4圖為繪示本揭露一實施方式之方法400的流程圖。方法400用於控制容器(例如儀表板容器)內濕度。容器配置以容納顯示器。於一些實施方式中,方法400可藉由上述討論的裝置100/200或系統300執行。方法400由步驟401,感測容器內的濕度值及溫度值開始。
接著執行步驟403。步驟403,根據濕度閾值分析量測到的濕度值,以及根據溫度閾值分析量測到的溫度值。步驟405,如果濕度值高於相對濕度閾值(例如相對濕度50%),且溫度值高於溫度閾值(例如攝氏25度),方法400使耦接到容器的熱電致冷單元(例如熱電致冷單元107/313或熱控制單元207)至少部分地移除容器內的水氣。於此實施方式中,不受理論所限,因為感測到的溫度及濕度都很高,啟動除濕步驟可確保容器內顯示器的正常運作。
於一些實施方式中,如果感測到的濕度值大於相對濕度閾值,溫度值小於溫度閾值,方法400包含指示熱電致冷單元增加溫度。於此實施方式中,不受理論所限,當感測到環境狀態屬低溫高濕度時,空氣中的水氣容易凝結於顯示器的表面,而導致顯示器表面「起霧」、「模糊不清」。 因此,使熱電致冷單元增加容器內的溫度,以減輕顯示器模糊不清的情況。
於一些實施方式中,當感測到的濕度值小於或等於相對濕度閾值,且溫度值大於溫度閾值,方法400包含指示熱電致冷單元降低容器內溫度。於此實施方式中,不受理論所限,當感測到環境狀態屬高溫低濕度時,顯示器表面容易出現起霧、模糊不清的狀況。降低容器內溫度有利於減輕顯示器模糊不清的情形。
於一些實施方式中,如果感測到濕度值小於或等於相對濕度閾值,且溫度值小於溫度閾值,方法400包含提升容器內的溫度(例如提升溫度到室溫)。於此實施方式中,不受理論所限,當感測到環境中的溫度及濕度均低時,顯示器較不會出現起霧的情況。然而,為了保持顯示器的正常運作,方法400包含指示熱電致冷晶片提升容器內溫度到室溫。
方法400包含加熱毛細單元(例如毛細單元位於容器外的部分),以蒸發熱電致冷單元移除的水氣。於一些實施方式中,熱電致冷單元的熱端/面與毛細單元直接耦接,使得熱電致冷單元可直接加熱毛細單元。於其他實施方式中,熱電致冷單元經由散熱件或熱傳導元件與毛細單元耦接。散熱件可根據熱電致冷單元或容器的形狀相應形成。
於一些實施方式中,方法400包含設定熱電致冷單元的冷端/面的溫度為約5~30℃。於一些實施方式中,濕度閾值設定為相對濕度30~70%。於一些實施方式 中,本技術可根據容器所處的環境,提供有關溫度閾值及濕度閾值的設定建議。於一些實施方式中,本技術可根據容器耦接的設備類型(例如車輛、機車等),提供溫度閾值及濕度閾值的設定建議。
於一些實施方式中,本技術可設定且執行一組閾值組合。舉例來說,本技術可先降低容器內溫度(例如降低至5~10℃,以去除容器內空氣中的水氣),接著將溫度提升至適合容器內電子元件(例如LED/LCD顯示器)運作的溫度(例如30~50℃)。
於一些實施方式中,方法400可不斷重複步驟401及步驟403,直到達到步驟405中的標準。於一些實施方式中,方法400可在預定的時間間隔內(例如10秒、1分鐘、15分鐘等)執行步驟401及步驟403。
第5圖為露點溫度和相對濕度之間的關係的參考表。本技術可根據第5圖所描述的關係決定溫度閾值以及濕度閾值。舉例來說,如果量測到相對濕度值大於50%,且溫度值大於25℃,表示說容器內具有相對高的濕度和相對高的溫度,因此容器的表面上容易起霧或形成霧滴。為了減輕起霧的狀況,本技術將熱電致冷單元的溫度設定為7℃,以冷凝容器內空氣中的水分,從而降低容器內的相對濕度。如第5圖的表中所示,相對濕度為42.84%時,對應的露點溫度為7℃。因此,將熱電致冷單元的溫度設定為7℃有利於將容器內的相對濕度調整為42.84%。於其他實施方式中,本技術可根據第5圖的表格設定熱電致冷單元的溫度, 以調整容器內的濕度。
本技術亦提供一種客製化、針對特定元件控制容器內溫度和濕度的方法。舉例來說,為了維持容器內顯示器元件的正常運作,本技術可將熱電致冷單元的溫度設定為室溫(例如25℃)或一工作溫度(例如40℃,工作溫度取決於容器內的元件類型,本揭露不以此為限)。於一些實施方式中,本揭露亦能使使用者自行設定目標濕度或其他合適的環境狀態。
第6圖為繪示本揭露一實施方式之系統600的立體圖。系統600配置以控制車輛60的儀表板元件601的溫度。系統600包含與上述系統300類似的元件。如第6圖所示,車輛60包含把手603及電子控制單元605。把手603配置以操縱或控制車輛60的行進方向(例如圖中所示方向R)。電子控制單元605配置以控制車輛60的元件,並與系統600通訊。儀表板元件601設置於把手603內,並且配置以將車輛60的信息呈現給操作者。系統600可藉由調整溫度和濕度來促進儀表板元件601的操作。於一些實施方式中,電子控制單元605可與系統600通訊,並控制系統600。舉例來說,系統600包含感測器及熱電致冷單元。電子控制單元605與感測器通訊,以接收濕度/溫度資訊(例如感測器測量到的系統600內的濕度/溫度)。電子控制單元605根據接收到的濕度/溫度資訊,相對應地指示熱電致冷單元調整系統600內的濕度/溫度。
於一些實施方式中,使用者可調整儀表板元件 601及系統600相對水平面傾斜一角度(例如第2A圖中所示角度θ)。藉此,使用者可藉由操作車輛60促使系統600排出儀表板元件601內收集的水分。舉例來說,旋轉把手603可導致收集的水分朝向把手603的一側移動並排出。
由以上對於本揭露之具體實施方式之詳述,可以明顯地看出,本揭露可藉由控制熱電致冷單元調整容器內的濕度及溫度,以使容器內的元件能於合適的環境狀態下正常運作。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上,然其並不用以限定本揭露,任何熟習此技藝者,在不脫離本揭露的精神和範圍內,當可作各種的更動與潤飾,因此本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧使用者
100‧‧‧裝置
101a‧‧‧內表面
101‧‧‧殼體
103‧‧‧蓋板
105‧‧‧顯示器元件
107‧‧‧熱電致冷單元
107a‧‧‧第一側
107b‧‧‧第二側
109‧‧‧毛細單元
109a‧‧‧第一部分
109b‧‧‧第二部分
111‧‧‧感測器
113‧‧‧控制器
115‧‧‧散熱件
117‧‧‧水分收集器
119‧‧‧水滴
A、G‧‧‧方向

Claims (20)

  1. 一種環境狀態控制裝置,用於控制一殼體內的一環境狀態,該環境狀態控制裝置包含:一熱電致冷單元,包含:一第一側,遠離該殼體的一內表面;以及一第二側,面向該殼體的該內表面;一毛細單元,包含:一第一部分;以及一第二部分,其中該第一部分與該第二部分一體成形,該第一部分位於該殼體內並與該熱電致冷單元耦接,該第二部分位於該殼體外;一感測器,位於該殼體內並配置以感測該殼體內的一濕度值及一溫度值;以及一控制器,配置以與該感測器及該熱電致冷單元通訊,並且接收由該感測器傳來有關該濕度值及該溫度值的資訊,其中,若該濕度值高於一濕度閾值,且該溫度值高於一溫度閾值,該控制器控制該熱電致冷單元移除該殼體內的水氣,其中該毛細單元的該第一部分收集被移除的該水氣,並將被移除的該水氣傳輸至該毛細單元的該第二部分。
  2. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中該控制器將該熱電致冷單元的該第一側的一目標溫度設定為攝氏7度。
  3. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,更包含一散熱件,該散熱件耦接至該熱電致冷單元的該第二側,其中該毛細單元的該第二部分耦接該散熱件,並且該控制器控制該熱電致冷單元加熱該毛細單元的該第二部分,以蒸發該毛細單元的該第二部分內的液體。
  4. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,更包含一U形結構,該U形結構耦接該熱電致冷單元的該第一側,以及該毛細單元的該第一部分。
  5. 如請求項4所述之環境狀態控制裝置,其中該U形結構包含一傾斜結構,且其中該毛細單元的該第一部分與該U形結構的一側部接觸。
  6. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,更包含一漏斗形結構,該漏斗形結構耦接該熱電致冷單元的該第一側,以及該毛細單元的該第一部分。
  7. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中該毛細單元的該第一部分與該熱電致冷單元的該第一側接觸,並且該毛細單元的該第二部分與該熱電致冷單元的該第二側接觸。
  8. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中該濕度閾值是50%的相對濕度。
  9. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中該溫度閾值約為攝氏25度。
  10. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中若該濕度值高於該濕度閾值,且該溫度值低於該溫度閾值,該控制器將該熱電致冷單元的該第一側的一目標溫度設定為該溫度閾值。
  11. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中若該濕度值低於或等於該濕度閾值,且該溫度值低於該溫度閾值,該控制器將該熱電致冷單元的該第一側的一目標溫度設定為該溫度閾值。
  12. 如請求項1所述之環境狀態控制裝置,其中若該濕度值低於或等於該濕度閾值,且該溫度值高於該溫度閾值,該控制器將該熱電致冷單元的該第一側的一第一目標溫度設定為該溫度閾值,並且該控制器將該殼體內的一第二目標溫度設定為不同於該溫度值的一第二溫度值。
  13. 一種濕度控制方法,用於控制一容器內的濕度,其中該容器配置以容置一顯示器,該控制方法包含:感測該容器內的一濕度值以及一溫度值; 基於一濕度閾值分析該濕度值;以及基於一溫度閾值分析該溫度值;若該濕度值高於該濕度閾值,且該溫度值高於該溫度閾值時,致能耦接至該容器的一熱電致冷單元至少部分地移除該容器內的水氣,其中該熱電致冷單元包含一第一側,該第一側遠離該容器的一內表面,且該第一側至少部分地移除該容器內的該水氣,其中該熱電致冷單元耦接至一毛細單元,該毛細單元包含一第一部分,該第一部分收集被移除的該水氣並將被移除的該水氣傳遞至該毛細單元的一第二部分,該第一部分與該第二部分一體成形,該第一部分位於該容器內並與該熱電致冷單元耦接,該第二部分位於該容器外。
  14. 如請求項13所述之濕度控制方法,更包含藉由該熱電致冷單元加熱該毛細單元的該第二部分,以蒸發被移除的該水氣,其中該熱電致冷單元更包含一第二側,該第二側面向該容器的該內表面,並且該第二側經由一散熱件耦接至該毛細單元的該第二部分。
  15. 如請求項13所述之濕度控制方法,更包含,若該濕度值高於該濕度閾值,且該溫度值低於該溫度閾值,設定該熱電致冷單元的該第一側的一目標溫度為該溫度閾值。
  16. 如請求項13所述之濕度控制方法,更包含,若該濕度值低於或等於該濕度閾值,且該溫度值低於該溫度閾值,設定該熱電致冷單元的該第一側的一目標溫度為該溫度閾值。
  17. 如請求項13所述之濕度控制方法,更包含:若該濕度值低於或等於該濕度閾值,且該溫度值高於該溫度閾值,設定該熱電致冷單元的該第一側的一第一目標溫度為該溫度閾值;以及調整該容器內的一溫度為不同於該溫度值的一第二溫度值。
  18. 一種車輛系統,包含:一熱電致冷單元,配置以控制一殼體內的一環境狀態,該熱電致冷單元包含:一第一側,遠離該殼體的一內表面;以及一第二側,面向該殼體的該內表面;一毛細單元,包含:一第一部分;以及一第二部分,其中該第一部分與該第二部分一體成形,該第一部分位於該殼體內並與該熱電致冷單元耦接,該第二部分位於該殼體外;一感測器,位於該殼體內並配置以感測該殼體內的一濕度值及一溫度值;以及 一電子控制單元,配置以與該感測器與該熱電致冷單元通訊,其中該電子控制單元接收該感測器傳送而來有關該濕度值及該溫度值的資訊,其中若該濕度值高於一濕度閾值,且該溫度值高於一溫度閾值,該電子控制單元控制該熱電致冷單元移除該殼體內的水氣,其中該毛細單元的該第一部分收集被移除的該水氣,並將被移除的該水氣傳遞至該毛細單元的該第二部分。
  19. 如請求項18所述之車輛系統,更包含一U形結構,該U形結構耦接該熱電致冷單元的該第一側,以及該毛細單元的該第一部分。
  20. 如請求項18所述之車輛系統,更包含一漏斗形結構,該漏斗形結構耦接該熱電致冷單元的該第一側,以及該毛細單元的該第一部分。
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