TWI825665B - 熱電致冷晶片之冷面應用裝置 - Google Patents

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Abstract

一種熱電致冷晶片之冷面應用裝置，包含：冷卻部、板狀迴路、泵浦、儲液瓶以及管路，冷卻部適於連接熱電致冷晶片之冷面，泵浦輸送抗凍液循環通過冷卻部、板狀迴路及儲液瓶。由於冷卻部及板狀迴路具有極大的熱交換面積與極佳的熱傳導率，熱電致冷晶片開始運作，本發明之熱電致冷晶片之冷面應用裝置可立即傳導熱電致冷晶片冷面的冷度，冷卻效能符合車用空調等產品的標準，具有極高的產業利用性。

Description

熱電致冷晶片之冷面應用裝置
本發明係有關於一種熱電致冷晶片之應用裝置，且特別是有關一種熱電致冷晶片之冷面應用裝置。
應用熱電原理的熱電致冷晶片主要由外部兩片絕緣的陶瓷基板及內部多組的P型與N型碲化鉍系列(Bismuth Telluride Based)熱電材料及導電銅電極串聯構成。當電流由電極進入熱電材料，或是由熱電材料進入電極時，在異質材料接合的界面將會分別產生吸熱與放熱的現象，使得該處的溫度降低與升高，藉由控制直流電通電量的大小和方向，可以決定吸/放熱量的大小及相對位置。熱電致冷晶片在能源效益比COP值尚不及壓縮機系統，但在要求小體積、無動件、低噪音、輕量化且精確控溫等應用需求領域，熱電致冷晶片有獨特的優勢，目前熱電致冷晶片在光通訊精密溫控、生醫與半導體製程設備熱循環、消費性小型家電等應用市場快速成長。
因為車輛的內部空間大於電子、通訊、小型家電等產品的內部空間，車用空調的冷度連續性需求高於其他產品的冷度連續性需求，如果應用致冷晶片冷面的設備可符合車用空調的冷度連續性需求，也就能符合其他產品的冷度需求。圖1為現有熱電致冷晶片車用空調設備之方塊圖。如圖1所示，熱電致冷晶片車用空調設備1包含熱電致冷晶片10、冷面模組11、熱面模組12、預冷槽13、蒸發器14、入水泵浦15、出水泵浦16、風扇17、散熱裝置18、冷水管路110及熱水管路120。熱電致冷晶片10具有相對的冷面及熱面，冷面模組11及熱面模組12分別連接冷面及熱面，入水泵浦15設置於冷面模組11與預冷槽13之間，出水泵浦16設置於預冷槽13與蒸發器14之間，風扇17設置於蒸發器14的一側，冷水管路110連通冷面模組11、預冷槽13、蒸發器14、入水泵浦15及出水泵浦16，熱水管路120連通熱面模組12及散熱裝置18。
熱電致冷晶片車用空調設備1的熱電致冷晶片10通電後，熱面溫度升高而冷面的溫度降低，冷面模組11及熱面模組12分別傳導冷面的冷度及熱面的熱度，由於冷面模組11的冷度傳導效率無法即時將足量的水降至產生冷風所需的低溫，因此在冷面模組11與蒸發器14之間設置約10公升的預冷槽13，入水泵浦15將預冷槽13內的水經由冷水管路110循環輸入冷面模組11降溫，待預冷槽13內的水降至預定溫度（例如0℃），出水泵浦16開始將預冷槽13內的低溫水輸送至蒸發器14，風扇17吹送的空氣通過蒸發器14降溫成冷風，吸收空氣熱量的水流出蒸發器14經由冷水管路110管路流入預冷槽13，入水泵浦15再將混合低溫水及吸熱後的水輸入冷面模組11進行冷卻。
以車用壓縮機空調設備的標準，在風扇17最大風量下蒸發器出風口的冷風溫度須達到8-12℃，才符合車用空調的冷度需求。在現有熱電致冷晶片車用空調設備1，冷面模組11的冷卻效率低於蒸發器的吸熱效率，預冷槽13與雙重循環冷水管路110難以保冷，吸收空氣熱量的水回流至預冷槽13，以致無法維持預冷槽內水的冷度，在環境溫度約30℃實際測量，風扇17運轉後，預冷槽13的水溫就由預冷溫度逐漸回升，當預冷槽13的水溫達到穩定狀態（約15-20℃）時，蒸發器14出風口的冷風溫度約25-27℃，無法達到車用空調的冷度連續性需求，而大體積的預冷槽13和水量不具有商業化應用的可能。因此，如何解決熱電致冷晶片冷面應用的種種問題，即為發展本發明的主要目的。
為解決現有應用熱電致冷晶片的種種問題，本發明提供一種熱電致冷晶片之冷面應用裝置，包含：冷卻部、板狀迴路、泵浦、儲液瓶以及管路，冷卻部包含盒體、複數隔板及助冷結構，其中盒體具有側壁、第一入液口及第一出液口，側壁之外表面適於連接熱電致冷晶片之冷面，隔板設置於盒體內且具有孔道，相鄰二隔板之孔道位於側壁之內表面相對二側，使隔板之間形成往復流道，助冷結構設置於往復流道且具有連續相骨架及複數孔隙；板狀迴路包含扁管、連通扁管二端之第二入液口及第二出液口；泵浦及儲液瓶設置於第二出液口與第一入液口之間；管路連通儲液瓶、泵浦、第一入液口、第一出液口、第二入液口及第二出液口，供泵浦輸送抗凍液循環通過盒體、板狀迴路及儲液瓶。
於一實施例，上述第一出液口及上述第一入液口位於上述盒體沿重力方向之上側及下側。
於一實施例，上述孔隙佔上述助冷結構70%至90%體積。
於一實施例，上述側壁之內表面形成凸條，上述助冷結構連接凸條。
於一實施例，上述第二入液口位於上述板狀迴路沿重力方向之下側。
於一實施例，上述盒體裝載抗凍液之容量大於上述板狀迴路、上述管路及上述儲液瓶裝載抗凍液之容量。
於一實施例，上述儲液瓶之容積不大於200毫升。
於一實施例，上述泵浦及上述儲液瓶分別具有入液孔及出液孔，上述儲液瓶之出液孔嵌入上述泵浦之入液孔，上述泵浦之出液孔經由上述管路連通上述盒體之上述第一入液口，上述盒體之上述第一出液口經由上述管路連通上述板狀迴路之上述第二入液口，上述板狀迴路之上述第二出液口經由上述管路連通上述儲液瓶之入液口。
於一實施例，上述熱電致冷晶片之冷面應用裝置進一步包含：鰭片，連接上述扁管。
於一實施例，上述熱電致冷晶片之冷面應用裝置進一步包含：箱體及風扇、其中箱體具有入氣區及出氣區，風扇設置於入氣區，上述板狀迴路設置於入氣區與出氣區之間。
本發明之熱電致冷晶片之冷面應用裝置大幅增加盒體及板狀迴路的熱交換面積且具有極佳的熱傳導率，熱電致冷晶片開始運作，可立即傳導熱電致冷晶片冷面的冷度，相較於現有技術，本發明之熱電致冷晶片之冷面應用裝置無需使用預冷槽，大幅減少抗凍液用量及容易散失冷度的循環管路，冷卻效能可符合車用空調、電梯空調、美容儀器、移動冰箱、疫苗保存箱、器官保存箱等產品的標準，具有極高的產業利用性。
以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習本發明所屬技術領域中之通常知識者在研讀本說明書後可據以實施本發明。本文所用術語僅用於闡述特定實施例，而並非旨在限制本發明。除非上下文中清楚地另外指明，否則本文的用語包含單數及複數形式，用語「及/或」包含相關所列項其中一或多者的任意及所有組合，一元件「連接」或「連通」至另一元件時，包含二元件直接連接或存在中間元件連接且可供流體通過二元件。
圖2為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之方塊圖。如圖2所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置2包含：冷卻部21、板狀迴路22、泵浦23、儲液瓶24以及管路25，冷卻部21連接熱電致冷晶片10的冷面101，泵浦23及儲液瓶24設置於冷卻部21與板狀迴路22之間，管路25連通冷卻部21、板狀迴路22、儲液瓶24及泵浦23。熱電致冷晶片10與熱電致冷晶片之冷面應用裝置2運作後，泵浦23經由管路25將抗凍液(例如：乙醇濃度50%以上的乙醇水溶液)循環通過冷卻部21、板狀迴路22、儲液瓶24(如圖2箭頭所示流動方向)進行熱交換，以傳導熱電致冷晶片10冷面101的冷度。
圖3A為本發明一實施例之熱電致冷晶片冷面應用裝置之冷卻部之立體透視圖。如圖3A所示，於本實施例，熱電致冷晶片之冷面應用裝置的冷卻部31包含盒體311、隔板312、助冷結構313，盒體311具有側壁3111、第一入液口3112及第一出液口3113，其中側壁3111的外表面適於連接熱電致冷晶片10的冷面101，隔板312設置於盒體311內且具有孔道3121，相鄰二隔板312的二孔道3121位於側壁3111的內表面相對二側使隔板312之間形成往復流道3114，助冷結構313設置於往復流道3114且具有連續相骨架及複數孔隙。
盒體311選用高導熱率的金屬材料(例如但不限於鋁、銅、鋁合金)製成。盒體311具有四矩形側壁3111，第一出液口3113及第一入液口3112凸出側壁3111的上下二側，盒體311可單一或複數側壁3111連接熱電致冷晶片10的 冷面101，連接冷面101的側壁外表面的尺寸可視對應的熱電致冷晶片10的數量和尺寸設計，其外表面的面積大於一或複數(例如但不限於二、三、四)冷面101的面積和，多餘的面積對應未連接冷面101的二側壁3111的厚度，可減少冷面101的低溫傳導至未連接冷面101的二側壁3111。於本實施例，盒體311的相對二側壁3111分別連接上下排列的二熱電致冷晶片10的冷面101，連接冷面101的二側壁3111的間距(即未連接冷面101的側壁3111的寬度)不大於冷面101的邊長，可避免二側壁3111的內表面與中間區域的抗凍液的溫度差。
隔板312選用高導熱率的金屬材料(例如：鋁、銅、鋁合金等)製成。隔板312的數量可依據連接的熱電致冷晶片10的數量及面積而調整，例如但不限於每一熱電致冷晶片10對應四隔板312(即隔板數為4*熱電致冷晶片數，往復流道3114的流道層數為隔板數+1)，隔板312接觸連接冷面101的側壁3111的二側內表面，相鄰二隔板312孔道3121分別朝向未連接冷面101的側壁3111的二側內表面，使往復流道3114在未連接冷面101的側壁3111的二側內表面轉向。
助冷結構313選用高導熱係數的金屬材料(例如：鎳、鋁、鎳合金、鋁合金等)製成具有連續相骨架及形成於連續相骨架內的孔隙的塊狀結構，例如但不限於：泡沫金屬、複數片水平或垂直排列的金屬網、複數金屬條交纏而成的金屬團。助冷結構313接觸側壁3111的內表面及隔板312，連續相骨架具有大導熱面積及高導熱係數可快速傳導冷面101的冷度(傳導抗凍液的熱)，孔隙可供抗凍液通過往復流道3114。助冷結構313的厚度介於10至200mm，孔隙佔助冷結構313的70%至90%體積，孔隙的孔徑介於0.5至3.0mm。
熱電致冷晶片10通電運作後，冷面101產生低溫，未經冷卻或室溫的抗凍液從盒體311下側的第一入液口3112逆重力方向通過往復流道3114且經由助冷結構313、隔板312及側壁3111迅速地與冷面101進行熱交換（抗凍液釋放熱量或吸收冷度），溫度降低的抗凍液由第一出液口3113流出盒體311。
值得說明的是，空氣的導熱率遠小於液體及固體，如果往復流道3114或抗凍液有空氣或氣泡會大幅影響抗凍液的熱交換速率，本發明設計抗凍液由下而上通過往復流道3114可有效排除往復流道3114及抗凍液的空氣，確保抗凍液的溫度可迅速且充分地下降至目標溫度。垂直於抗凍液流動方向上，第一入液口3112及第一出液口3113的截面積相同，使抗凍液轉向的孔道3121的截面積約為第一入液口3112及第一出液口3113的截面積的1.1至1.2倍，可略為減緩抗凍液的轉向流速，藉由抗凍液在往復流道3114內的多次流速變化來進一步提升熱交換效率。盒體311的側壁3111與熱電致冷晶片10的冷面101之間可夾置高導熱率的導熱墊或散熱膏，進一步提升盒體311與冷面101的熱交換效率。
圖3B為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之冷卻部之側視圖。如圖3B所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置的冷卻部31除包含上述實施例之盒體311、隔板312及助冷結構313，進一步包含隔熱結構314，盒體311設置於隔熱結構314內。於本實施例，隔熱結構314為水平二側開口的框體，上下方分別形成可供第一出液口3113及第一入液口3112嵌入的凹槽，盒體311的四側壁3111中，連接熱電致冷晶片的二側壁3111對位隔熱結構314的開口，未連接熱電致冷晶片的二側壁3111被隔熱結構314遮蔽。隔熱結構314選用低導熱率的材料（例如：保麗龍、塑鋼、高分子隔熱材料等）製成，隔熱結構314的內部空間略大於盒體311外部體積，隔熱結構314與盒體311之間的空隙可填充絕熱材料，防止空氣接觸低溫的盒體311產生凝結水，造成抗凍液的冷度流失及損害其他電器。
圖4圖為本發明又一實施例之熱電致冷晶片冷面應用裝置之冷卻部之立體透視圖。如圖4所示，於本實施例，熱電致冷晶片之冷面應用裝置的冷卻部41包含盒體411、隔板412、助冷結構413，盒體411具有側壁4111、第一入液口4112、第一出液口4113及複數凸條4115，其中凸條4115形成於未連接熱電致冷晶片10冷面101的側壁4111的二側內表面；隔板412設置於盒體411內且具有孔道4121，相鄰二隔板412的二孔道4121位於連接熱電致冷晶片10的冷面101的側壁4111的內表面相對二側使隔板412之間形成往復流道4114；助冷結構413具有連續相骨架及複數孔隙，設置於往復流道4114且連接凸條4115。
盒體411、隔板412選用高導熱率的金屬材料（例如：鋁、銅、鋁合金等）及助冷結構413選用高導熱率的金屬材料（例如：鎳、鋁、鎳合金、鋁合金等）製成，助冷結構413接觸凸條4115及隔板412，熱電致冷晶片冷面101的低溫可快速傳導至側壁4111、凸條4115、隔板412及助冷結構413，使側壁4111的低溫經由凸條4115直接傳導至助冷結構413，助冷結構413的連續相骨架和孔隙可分散抗凍液，大幅增加盒體411內抗凍液的熱交換面積及效率。
圖5A為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之板狀迴路之側視圖，圖5B為圖5A中II’段剖視圖。如圖5A所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置的板狀迴路32包含扁管321、連通扁管321二端的第二入液口322及第二出液口323。第二入液口322及第二出液口323的排列方向（水平、傾斜或垂直）可依安裝需求而調整，若考慮防止或排除板狀迴路32或抗凍液內的氣泡，第二入液口322位於板狀迴路32沿重力方向之下側。
於本實施例，板狀迴路32選用高導熱率的金屬材料（例如但不限於鋁、銅）製成，在垂直抗凍液的流向上，扁管321、第二入液口322及第二出液口323的截面積相同，第二入液口322及第二出液口323的截面為圓形；如圖5B所示，扁管321的截面積為扁橢圓形（截面的長短軸比值介於25至50），扁管321二側管壁的間距小，抗凍液在二側管壁之間不會有溫度梯度，扁管321的平坦管壁便於連接導熱體（例如散熱鰭片）或發熱體（例如電腦晶片）與抗凍液進行熱交換。
圖6A為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之板狀迴路及鰭片之側視圖。如圖6A所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置包含板狀迴路42及鰭片43，板狀迴路42包含扁管421、連通扁管421二端的第二入液口422及第二出液口423，鰭片43連接扁管421。於本實施例，板狀迴路42選用高導熱率的金屬圓管（例如：銅、鋁等），保留二端圓管段形成第二入液口422及第二出液口423，自第二入液口422及第二出液口423將圓管逐漸錘壓成扁管421，再依照熱交換面積的需求U形彎折扁管421即可形成板狀迴路42，第二出液口423與第二入液口422位於板狀迴路42沿重力方向的上下側。鰭片43選用高導熱率的金屬材料（例如：銅、鋁等）製成，鰭片43對應板狀迴路42的扁管421的形狀形成複數凹槽431及搭接片432，板狀迴路42的扁管421嵌入鰭片43的凹槽431並焊接在搭接片432上，鰭片43相對於板狀迴路42的另一側可設置風扇或接合電子元件（例如：中央處理器、繪圖處理器等），大幅增加低溫抗凍液與氣流或發熱體的熱交換面積。
圖6B為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之板狀迴路及鰭片之前視圖。如圖6B所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置包含板狀迴路52及鰭片53，板狀迴路52包含扁管521、連通扁管521二端的第二入液口522及第二出液口523，扁管521嵌入並焊接在鰭片53內。於本實施例，板狀迴路52及鰭片53選用高導熱率的金屬圓管（例如：銅、鋁等），保留二端圓管段形成第二入液口522及第二出液口523，自第二入液口522及第二出液口523將圓管逐漸錘壓成扁管521，再依照熱交換面積的需求U形彎折扁管521即可形成板狀迴路52，第二出液口523與第二入液口522位於板狀迴路52沿重力方向的下側，便於連接冷卻部的管路配置。
圖7為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之透視圖。如圖3A、3B及7所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置3除包含冷卻部31、板狀迴路32、泵浦33、儲液瓶34及管路35，進一步包含箱體36及風扇37，箱體36具有入氣區361、出氣區362及排水接頭363，風扇37設置於入氣區361，板狀迴路32設置於入氣區361與出氣區362之間，排水接頭363位於板狀迴路32的下方。泵浦33及儲液瓶34分別具有入液孔331,341及出液孔332,342，儲液瓶34的出液孔342嵌入泵浦33的入液孔331，泵浦33的出液孔332經由管路35連通盒體311的第一入液口3112，盒體311的第一出液口3113經由包覆隔熱材料351的管路35連通板狀迴路32的第二入液口322，板狀迴路32的第二出液口323經由管路35連通儲液瓶34的入液孔341，從而形成抗凍液的封閉流道。
於本實施例，箱體36的可選用工程塑膠（ABS、PC、PC加ABS）製成，連接盒體311的第一出液口3113與板狀迴路32的第二入液口322的管路35包覆隔熱材料351來防止低溫抗凍液的冷度散失；泵浦33選用沉水泵浦，儲液瓶34的出液孔342嵌入泵浦33的入液孔331，省略泵浦33與儲液瓶34之間的管路，可減少抗凍液吸收環境的熱量而升溫；風扇37可選用軸流扇，低溫的抗凍液流入板狀迴路32，風扇37導入的氣流被板狀迴路32傳導的低溫冷卻，通過出氣區362的低溫氣流可用於降低環境或發熱體的溫度；風扇37導入的氣流所含的水蒸氣接觸低溫的板狀迴路32會凝結成水，冷凝水可由排水接頭363流出箱體36；吸熱後的抗凍液通過管路35流入儲液瓶34，泵浦33將儲液瓶34的抗凍液輸送至冷卻部31的盒體311。於其他實施例，風扇可選用鼓風扇、橫流扇，泵浦可選用抽水泵浦，儲液瓶的出液孔經由管路連通泵浦的入液孔，可彈性調整儲液瓶的位置及減縮儲液瓶容量。
值得說明的是，本發明之熱電致冷晶片之冷面應用裝置運作時，抗凍液是在封閉流道內循環流動，全部抗凍液的體積僅需不多於500毫升，盒體311的往復流道3114內裝載的抗凍液體積大於往復流道3114外（包含板狀迴路32、管路35及儲液瓶34）裝載的抗凍液的體積（比值介於1至2，例如：1.2、1.4、1.5），且冷卻部31對抗凍液的熱交換效率不低於板狀迴路32對抗凍液的熱交換效率，從而冷卻部31無須設置預冷槽即可不斷提供足夠的低溫抗凍液至板狀迴路32吸收空氣的熱，使出氣區362的氣流保持低溫而不會回升。熱電致冷晶片之冷面應用裝置3啟動時，抗凍液循環的密閉流道需排出空氣，以避免氣泡影響抗凍液的熱交換與流速，開始運作時，儲液瓶34可供排出盒體311及板狀迴路32內的空氣；長時間運作後，可能有部分抗凍液流失，使用者可由儲液瓶34添加抗凍液；於泵浦33加速抗凍液循環時，儲液瓶34儲存的抗凍液可補充加速循環所需增加的抗凍液量，儲液瓶34的容積不大於200毫升（例如但不限於150、120毫升）。
以四個熱電致冷晶片實測熱電致冷晶片之冷面應用裝置3之效能，環境溫度設定為30℃以上，抗凍液的初始溫度介於25至30℃，開啟泵浦33循環抗凍液，再啟動熱電致冷晶片10，冷卻部31的盒體311及板狀迴路32內的抗凍液可在熱電致冷晶片10啟動後1至1.5分鐘降至0℃，累計3-3.5分鐘降至-10℃，累計5至5.5分鐘降至-20℃，開啟風扇37，設定風扇37最大風量5-6 CFM(Cubic Feet per Minute)，板狀迴路32的表面溫度約5分鐘由-20℃逐漸回升至-1至3℃，同時出氣區362產生約8至12℃的冷風；熱電致冷晶片之冷面應用裝置3持續運作1小時以上，出氣區362的冷風保持在8至12℃。實測結果可知，熱電致冷晶片之冷面應用裝置3的冷卻效能已可符合車用空調、電梯空調、美容儀器、移動冰箱、疫苗保存箱、器官保存箱等產品的標準。
圖8為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之側視圖。如圖4、6A及8所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置4包含冷卻部41、板狀迴路42、鰭片43、泵浦（未圖示）、儲液瓶（未圖示）、管路（未圖示），進一步包含箱體44、風扇45及負離子產生器46，箱體44具有入氣區441、出氣區442及出水區443，風扇45設置於入氣區441，板狀迴路42設置於入氣區441與出氣區442之間且位於出水區443之上，鰭片43連接板狀迴路42，負離子產生器46設置於風扇45與板狀迴路42之間。
於本實施例，箱體44選用工程塑膠（ABS、PC、PC加ABS）製成，入氣區441、鰭片43及出氣區442的面積大致相同；風扇45選用鼓風扇，負離子產生器46可產生清除空氣中灰塵、PM2.5、病毒的負離子或臭氧，風扇45導入的氣流被低溫的鰭片43與板狀迴路42快速冷卻，通過出氣區442的負離子冷風可用於降低環境或發熱體的溫度，風扇45導入的空氣接觸低溫的板狀迴路42產生的凝結水流入出水區443後排出箱體44，吸熱後的抗凍液通過管路回流冷卻部41的盒體411。
以四個熱電致冷晶片實測熱電致冷晶片之冷面應用裝置4之效能，環境溫度設定為30℃以上，抗凍液的初始溫度介於25至30℃，開啟泵浦循環抗凍液、再開啟熱電致冷晶片與風扇45，設定風扇45最大風量5-6 CFM(Cubic Feet per Minute)，板狀迴路42的表面溫度約5分鐘降至-1至3℃，同時出氣區442產生約8至12℃的冷風。
圖9為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之透視圖。如圖4、6B及9所示，熱電致冷晶片之冷面應用裝置5包含冷卻部41、板狀迴路52、鰭片53、泵浦(未圖示)、儲液瓶(未圖示)、管路54，進一步包含箱體55及風扇56，管路54連通冷卻部41、板狀迴路52、泵浦及儲液瓶(未圖示)，連通盒體411的第一出液口4113與板狀迴路52的第二入液口522的管路54包覆隔熱材料541，箱體55具有入氣區551、出氣區552及排水接頭553，風扇56設置於入氣區551，入氣區551的進氣口可加裝過濾空氣中微粒的濾網(未圖示)，板狀迴路52設置於入氣區551與出氣區552，排水接頭553位於板狀迴路52的下方。
於本實施例，板狀迴路52的扁管521由第二入液口522逆重力方向到最高位置後順重力方向彎折至第二出液口523，第二入液口522及第二出液口523皆位於板狀迴路52沿重力方向的下側，逆重力方向的扁管521嵌入鰭片53；箱體55的可選用工程塑膠(ABS、PC、PC加ABS)製成，全部的扁管521和鰭片53曝露在入氣區551與出氣區552之間的空氣流道的垂直截面，供抗凍液充分與風扇56導入的空氣進行熱交換；風扇56選用鼓風扇，可降低噪音。
值得說明的是，由於儲液瓶的入液口連通板狀迴路52的第二出液口523，儲液瓶的出液口連通泵浦及盒體411沿重力方向下側的第一入液口4112，盒體411沿重力方向上側的第一出液口4113連通板狀迴路52沿重力方向下側的第二入液口522，所以儲液瓶與盒體411通常設置在板狀迴路52沿重力方向的下側，板狀迴路52的第二出液口523位於重力方向的下側可減縮連通第二出液口523與儲液瓶入液口的管路54的長度，減縮管路54的長度同時也減少盒體411的往復流道4114外裝載的抗凍液的體積，當往復流道4114內的低溫抗凍液的體積大於往復流道4114外的抗凍液的體積且盒體411的熱交換效能不小於板狀迴路52和鰭片53的熱交換效能，熱電致冷晶片之冷面應用裝置5即可長時間產生低溫冷風。
綜上所述，本發明之熱電致冷晶片之冷面應用裝置大幅增加盒體及板狀迴路的熱交換面積且具有極佳的熱傳導率，熱電致冷晶片開始運作，可立即傳導熱電致冷晶片冷面的冷度，相較於現有技術，本發明之熱電致冷晶片之冷面應用裝置無需使用預冷槽，大幅減少抗凍液用量及容易散失冷度的循環管路，冷卻效能符合車用空調、電梯空調、美容儀器、移動冰箱、疫苗保存箱、器官保存箱等產品的標準，具有極高的產業利用性。
上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項專業之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾、組合與改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有此項專業知識者，在未脫離本發明所揭示之精神與技術原理下所完成之一切等效修飾、組合或改變，仍應由本發明之申請專利範圍所涵蓋。
1:現有熱電致冷晶片車用空調設備 10:熱電致冷晶片 11:冷面模組 12:熱面模組 13:預冷槽 14:蒸發器 15:入水泵浦 16:出水泵浦 17:風扇 18:散熱裝置 101:冷面 110:冷水管路 120:熱水管路 2,3,4,5:熱電致冷晶片之冷面應用裝置 21,31,41:冷卻部 22,32,42,52:板狀迴路 23,33:泵浦 24,34:儲液瓶 25,35,54:管路 36,44,55:箱體 37,45,56:風扇 43,53:鰭片 46:負離子產生器 311,411:盒體 312,412:隔板 313,413:助冷結構 314: 隔熱結構 321,421,521: 扁管 322,422,522: 第二入液口 323,423,523: 第二出液口 331,341:入液孔 332,342:出液孔 351:隔熱材料 361,441,551:入氣區 362,442,552:出氣區 363,553:排水接頭 431:凹槽 432:搭接片 443:出水區 3111,4111:側壁 3112,4112:第一入液口 3113,4113:第一出液口 3114,4114: 往復流道 3121,4121:孔道 4115:凸條
圖1為現有熱電致冷晶片車用空調設備之方塊圖； 圖2為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之方塊圖； 圖3A為本發明一實施例之熱電致冷晶片冷面應用裝置之冷卻部之立體透視圖，圖3B為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之冷卻部之側視圖； 圖4圖為本發明又一實施例之熱電致冷晶片冷面應用裝置之冷卻部之立體透視圖； 圖5A為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之板狀迴路之側視圖，圖5B為圖5A中II’段剖視圖； 圖6A為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之板狀迴路及鰭片之側視圖，圖6B為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之板狀迴路及鰭片之前視圖； 圖7為本發明一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之透視圖； 圖8為本發明又一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之側視圖；以及 圖9為本發明另一實施例之熱電致冷晶片之冷面應用裝置之透視圖。
2:熱電致冷晶片之冷面應用裝置 10:熱電致冷晶片 21:冷卻部 22:板狀迴路 23:泵浦 24:儲液瓶 25:管路 101:冷面

Claims (10)

  1. 一種熱電致冷晶片之冷面應用裝置，包含：冷卻部，包含盒體、複數隔板及助冷結構，其中該盒體具有側壁、第一入液口及第一出液口，該側壁之外表面適於連接熱電致冷晶片之冷面，該隔板設置於該盒體內且具有孔道，相鄰二該隔板之該孔道位於該側壁之內表面相對二側，使該隔板之間形成往復流道，該助冷結構設置於該往復流道且具有連續相骨架及複數孔隙；板狀迴路，包含扁管、連通該扁管二端之第二入液口及第二出液口；泵浦及儲液瓶，設置於第二出液口與該第一入液口之間；以及管路，連通該儲液瓶、該泵浦、該第一入液口、該第一出液口、該第二入液口及該第二出液口，供該泵浦輸送抗凍液循環通過該盒體、該板狀迴路及該儲液瓶。
  2. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該第一出液口及該第一入液口位於該盒體沿重力方向之上側及下側。
  3. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該複數孔隙佔該助冷結構70%至90%體積。
  4. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該側壁之內表面形成凸條，該助冷結構連接該凸條。
  5. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該第二入液口位於該板狀迴路沿重力方向之下側。
  6. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該盒體裝載該抗凍液之容量大於該板狀迴路、該管路及該儲液瓶裝載該抗凍液之容量。
  7. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該儲液瓶之容積不大於200毫升。
  8. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，其中該泵浦及該儲液瓶分別具有入液孔及出液孔，該儲液瓶之出液孔嵌入該泵浦之入液孔，該泵浦之出液孔經由該管路連通該盒體之該第一入液口，該盒體之第一出液口經由該管路連通該板狀迴路之第二入液口，該板狀迴路之該第二出液口經由該管路連通該儲液瓶之入液口。
  9. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，進一步包含：鰭片，連接該扁管。
  10. 如請求項1所述熱電致冷晶片之冷面應用裝置，進一步包含：箱體及風扇，其中該箱體具有入氣區及出氣區，該風扇設置於該入氣區，該板狀迴路設置於該入氣區與該出氣區之間。
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