TWM255385U - Fast cooling/heating device - Google Patents

Description

M255385

五、創作說明 【創作領域】 本創作是有關於一種超導傳溫裝置，特別是指一種可 將冷、熱能量迅速傳輪的快速加冷/加熱的裝置。 【習知技藝說明】 依先行技藝所知，論能量的有效傳遞從來就是一個難 題，且所用材料的傳導係數也限制了傳導效率；例如：現 今都採用「熱管」原理進行傳熱’即，通過在一封閉的環 路中，包含在環路中的流體載體的傳質和載體從液態到氣 態的相變，該載體的蒸發在管的一端吸收熱量，載體蒸汽 的冷凝在管的另-端釋放熱量；冑然熱管比傳統金屬棒有 較好的傳熱效率，但是，熱管需要液體，蒸汽載體的循環流 動，受到載體蒸發和冷凝相關溫度的限制；結果導致熱管 軸向導熱速度進一步受液體的蒸發潛熱量的限制，並處在 液態和氣態之間的循環轉變速度；熱管從本質上來講是對 流的’因為無法完全保留熱量與會向大氣中損失熱量等「 熱損失」而降低了傳熱效率。 【創作概要】 因此，本創作之主要目的，是在提供一種内部設有超 導傳溫介質可迅速傳輸冷、熱能量，且深具產業利用價值 的快速加冷/加熱的裝置。 於是’本創作之快速加冷/加熱的裝置，包含一超導傳 溫體、一包覆在該超導傳溫體之外周側處的隔溫層，及一 可供該超導傳溫體一能量源的溫控組合體。該超導傳溫體 包括一具有一内層壁與一外層壁的中空腔體，及灌注在由 7紙張尺度適用中國國家;1*'¥ (CNS) A4規格UlGx 297公釐) ----— 第3頁 M255385 C7 _____. _D7 五、創作說明（2 ) 該中空腔體之内層壁與外層壁兩者界定出之真空密閉容室 内的超導傳溫介質，該超導傳溫介質具有一建立在該容室 之内周面的第一層、一建立在該第一層上的第二層，及一 建立在該第一層上的第三層，藉上述超導傳溫介質之第一 層、第二層與第三層，將使超導傳溫體獲致絕佳導溫效率 。該隔溫層是包覆在該超導傳溫體之外周側處，且該超導 傳溫體之底部未設該隔溫層而形成一傳溫接觸面。該溫控 組合體包括一接設在該超導傳溫體之傳溫接觸面的發溫單 元，及一電性連接該發溫單元的控制單元，該控制單元可 控制該發溫單元發冷或發熱。 【圖式之簡單說明】 本創作之其他特徵及優點，在以下配合參考圖式之較 佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白，在圖式中： 第一圖是本創作之快速加冷/加熱的裝置的一第一較佳 實施例之一方塊圖； 第二圖是該第一較佳實施例的一部份剖視圖，說明本 創作之超導傳溫體與該溫控組合體為一體式設計； 第三圖是本創作之快速加冷/加熱的襞置的一第二較佳 實施例的一方塊圖； 第四圖疋該第二較佳實施例的一流程圖； 第五圖是該第二較佳實施例的一側視圖，說明本創作 之超導傳溫體可往上拿開脫離該溫控組合體之分離設計·， 第六圖是該第二較佳實施例之溫控組合體的一頂視圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2l〇x 297公釐） 第4頁 M255385 五、創作說明 第七圖是該第二較佳實施例之一 傳溫體可垂向壓接或脫 圖呪明該超導 接控制一微動開關之動作情形； 屬導 >皿片，間 第八圖是第七圖的—頂視圖；及 第九圖是不同於笫-国 一圖之一部份剖視圖，

傳溫體之另一種内部結構設計。 ”兒月遠超V 【較佳實施例之詳細說明】 參閱第一、二圖，熹太 咕 本創作之快速加冷/加埶的穿罟少 第一較佳實施例，包含一超導驴 …、的裝置之 、 屹导得，皿體1、一包覆在該超笔信 溫體1之外周面處的隔溫層2，及一可供該 量源的溫控組合體3 ;另外，& T # y ^ /皿體1 一能 π"… k到之類似元件，是以相 冋標號來表不。 1 吞亥超導傳溫體1，包括一呈右 匕括具有一内層壁111與一外層壁 的中空腔體11，及灌注在由該中空腔體丨1之内層壁111 與外層壁112兩者界定出之真空密閉容室113内的超導傳溫 介質，該超導傳溫介質具有一建立在該真空密閉容室之 内周面的第一層12、一建立在該第一層12上的第二層13, 及一建立在該第二層13上的第三層14，在本例中該中空腔 體為選用鋁、銅或合金金屬及其他導溫佳的材料成型。 該第一層12主要包括納、鈹、鈣、硼、鎂、鋁等金屬 ’以及重鉻酸根之離子形式的各種組合。該第二層丨3主要 包括鈷、錳、鈹、鋰、铑、銅、-鈦、鉀、硼、鈣、鋁等 金屬’以及重鉻酸根之離子形式的各種組合。該第三層14 主要包括氧化姥、重鉻酸鉀、氧化鐳、重鉻酸鈉、重鉻酸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） ~ ----- 第5頁 M255385 C7 D7 五、創作說明（4 ) 銀、非晶形硅、氧化鈹、鉻酸勰、氧化硼、Θ —鈦，以及如 重鉻酸龜和重鉻酸鋁之金屬重鉻酸鹽的各種組合。 值得一提的是，在注入超導傳溫介質前，先將該真空 密閉容室1 1 3内周面進行酸洗、鈍化處理，使超導傳溫介質 之第一層1 2被吸收入内周面中預定深度的防腐層，防止該 真空密閉容室113之内周面腐蝕；該第二層13是防止產生氫 、氧7L素，從而抑制氧原子與該中空腔體丨丨之材料彼此產 生氧化情形的活性層，該第二層13被建立在第一層12上並 形成一薄膜；該第三層14粉末是均勻分布在第二層13上與 組成相關分子振動和磨擦的發熱層，當第一層丨2、第二^ 1 3與第二層1 4超導傳溫介質在受溫度激發後，三層的原子 一起開始振動，可使溫控組合體3所產生之能量迅二傳導遍 佈該超導傳溫體丨之周環表面。且上述之超導傳溫介質在 例中’完全採用無機元素配製，工皙 衣丄買此夠有效抑制氫、4 分子產生，不會有***條件（無***危險）， 乳 放射性（無毒、無污染、無腐蝕性）；兹將本創作： 傳溫體1與其他金屬之溫度傳導係數（單位：以爪。艾导 表比較： · w m · °c )列 材料別 1·空氣 2 ·水 3·鋁 4·銅 5·銀 溫度傳導係數（w/m· °C ) 〇.0267 〇. 61 218. 418. 498. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x .297¾) 第6頁 M255385

Cl 五、創作說明 6·超導傳溫體 2, 926, 〇〇〇以上· 所以，本創作之超導傳溫體2具有：安全（無***危 )、適用溫度範圍廣、無放射性物質（無毒、無污染、 腐餘性）及超高的溫度傳導係數者。 該隔溫層2是包覆在該超導傳溫體i之外周面處，如 一.圖所示，該超導傳溫體丨之底部未設該隔溫層2而形成 傳溫接觸面15。 該溫控組合體3，包括一接設在該超導傳溫體丨之傳 接觸面15的發溫單元31，及一電性連接該發溫單元^的 制單元32，該控制單元32可控制該發溫單元31發冷或發 。該發溫單元3 1包括一連接該超導傳溫體丨之傳溫接觸面 的舍λ體 接没在该發溫體之一端側的散熱片3 1 2，及 吹向该散熱片312的風扇313，該發溫體可為一陶兗電熱 、電熱絲、致冷晶片··…等具有發冷或發熱之能量源， 本例中該發溫體是採用一習知致冷晶片31丨，請搭配參閱 件二之Ρ1的致冷晶片原理，該致冷晶片311具有一冷端面 圖未示）及一相反該冷端面的熱端面（圖未示）。該控 單元32更包括一可控制該致冷晶片31丨發冷或發熱的控溫 成321 ’及一連接該控溫總成321的電源322，該控溫總 3 2 1可調變前述致冷晶片3 j j之正、負極性，進而控制其 冷或發熱動作或進一步設定其溫度。 Μ 4致冷晶片3 11受到控制單元3 2驅動形成發冷或 熱時’藉由該超導傳溫體丨之超高溫度傳導係數（為銅金 的70 0 0倍以上，目前實驗數據可達銀的25〇〇〇〜3〇〇〇〇倍） 本紙張尺度^^國家標準（CN^) Α4規格（21〇χ 297公釐) ----- 第7頁 險 無 第 溫 控 熱 15 體 在 附 ( 制 總 成 發 發 屬 M255385 C7 D7 五、創作說明（6 ) 可將溫度迅速傳遞到該超導傳溫體丨之内外周側與獲致快 加冷/加熱的效果。當致冷晶片3U受到控制單元32驅動而 使其冷端面對該超導傳溫體〗之傳溫接觸面15進行『發冷動 作』時，同時間，反向於該冷端面之熱端面亦會產生=卢 ’其熱度可傳導給散熱片312’並藉由該風扇313之運轉： 可抽離帶走該散熱月312上的熱氣流，使本襄置獲致良好的 ^冷效果；另一方面’當該致冷晶片311受到控制單元32驅 動而使其熱端面對該超導傳溫體丨之傳溫接觸面15進行『發 熱動作』冑’此時該風扇313將停止運轉，使該致冷晶月 311對該超導傳溫體1之值、、田拉工n r & + 义傅/凰接觸面15快速加熱之動作，相 :可使本裝置獲致良好的加熱效果。如圖二所示， 傳溫體1可螺結（或套马彳+ +k )在4 &控組合體3上形成一體式 , 並，、頂°卩°又有一頂蓋4，及一裝設在該隔溫層2周側 處，把手5,即可形成-攜帶式的冷/熱隨身杯；值得一提 :疋’該控制單元32之電源322可選用_般交流電源、直流 去，電池），或可插接車上點煙器電源使用；滿足使用 即將：同：所例如室内、戶外或車上...等之使用需求，立 即將欲加冷或加熱之物品快速加冷/加熱者。 1 五圖’是本創作之快速加冷/加熱的裝置之 =貫施例’其不同於第一較佳實施例的地方在於： ::傳溫體1為可往上拿開脫離該溫控·且合體3,之分離式 έ又叶。 Α曰Π七、八圖所示’該溫控組合體3更包括-接設該致 " 另端側的金屬導溫片3 3、一環設在該金屬導 M255385 C7 ___D7 五、創作說明（7 ) 溫片33之周側的壓板34、數裝設在該散熱片31 2與該壓板34 之間的彈性元件35，及一位於該散熱片31 2與該壓板34之間 的微動開關36，該微動開關36是電性連接該控制單元32以 控制其ON/OFF者，參閱第三圖，該控制單元32更包括一連 接該控溫總成3 2 1的溫度顯示器3 2 3，及一裝設在該控溫總 成321與電源322之間的電源開關324。 使用時，參閱第三、四圖，當使用者將超導傳溫體1置 放在如第五圖所示之溫控組合體3，的金屬導溫片3 3上時， 該壓板34受到該超導傳溫體1之重量擠壓影響，而往下移動 並觸碰到該微動開關36 (如圖七所示）使形成，，〇n”狀態， 接著驅動控制單元32之控溫總成321控制該致冷晶片311產 生發冷或發熱動作，又如第六圖所示，該控溫總成32丨更具 有一控制該致冷晶片3 1 1發冷或發熱的冷鍵/熱鍵選擇開關 3 2 11 ;當使用者拿開超導傳溫體1脫離該溫控組合體3，時， 该壓板3 4將受到該等彈性元件3 5之彈性回復力復歸原位， 使該壓板34不碰觸該微動開關36而呈，，〇FF”狀態，切斷發冷 /發熱的動作。 此外，重要而值得一提的是，另一種不同於前述之超 導傳溫體1的結構設計，如第九圖所示之超導傳溫體1，包括 一界定出一密閉容室11，的中空殼體10，，該密閉容室u，内 之導溫模式手段依材料組構特性概分下列四種：其一，採 用常壓傳導方式，即其内灌滿由多種吸熱或發熱材料元素 燒結研磨混合構成的化合物；其二，為喷塗傳導方式，可 在前述之化合物中混合加入防止氧化元素後，對密閉容室 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） ' '~~-- 第9頁 M255385 C7 --------D7_ 五、創作說明（8 ) ~一" 一~ 11，内壁施予表面喷塗而成；其三，是傳統熱導方式，係在 該密閉容室11，内抽真空充填下列單一或混合材外斗··純水、 甲醇、丙_、氨、氮、鋼、鐘······等或其他等效材料；其 四，係S熱傳導方 <，是選自氮、鐘、鋼、钟、錢、舞、 心鎖......等等採多種元素燒結研磨混合而成，將密閉 容室1 Γ抽真空後再充填前述組成物而得。 其中，上述第四種超熱傳導方式，係在該密閉容室11， 内灌注選自氫、鐘、納、鉀、鎮、舞、銷、顧· ·等等，採 多種元素燒結研磨混合而成的超導傳溫介質，該超導傳溫 介質在該密閉容室11’之表面形成一超導傳溫介質層12,。 且前述之超導傳溫體1，的中空殼體1〇，，可選用鋁、銅 金屬或合金金屬或其他導溫佳之材料成型，且該中空殼體 1 0 ’之密閉容室11 ’是由中空殼體1 〇，經填充超導傳溫介質後 ，真空抽吸封口後而形成的。 實務上’在注入超導傳溫介質前，係先將該密閉容室 1 Γ内進行鈍化處理並清洗烘乾後，讓該密閉容室1丨，之表 面形成毛細面狀，接著將超導傳溫介質填充入密閉容室1 J， 内與經真空抽吸封口而成，該超導傳溫介質受熱汽化後形 成毛細現象與固化附著在該密閉容室n，之表面形成一超導 傳溫介質層1 2 ’。該超導傳溫介質層1 2，具有達奈米級的溫 度分子（即該分子經製成達細到奈米程度），當超導傳温 介質在受溫度激發後，該超導傳溫介質層1 2，的達奈米級之 溫度分子產生恆前進擴張式振動傳遞（本案之溫度分子特 性是呈恆前進擴散而不會往後或回頭跑的，且其分子激盪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） 第10頁 M255385 C7 D7 五、創作說明（9 才里擊在真空中以每秒15 〇〇〇公 、 J回迷 在真空中擴散前 進），可使溫控組合體3所產生之能量迅读楂 、 傳溫體〗，之周環表面。 料遍佈該超導 另外，由附件二之^與153的測試數據可知，藉該超導 管之絕佳傳熱效能，可使裝設在一 、、w 、* μ 丨文衣认牡导，皿體（即發溫體）上 之超導官的周環表面溫度，迅速與 夕 < ^、成守，皿塊之周環表面溫 度達成近似（註：須知，太和道々气闩Λ 頒知本超導官疋内部迅速導熱，再透 過金屬外殼傳熱，金眉太|钟、逡親#戚 金屬本身就導熱較慢，故於測試數據 可發現該超導管與導溫體兩者之間具有溫差情形）。 在此 併呈送附件二之灌注有本發明超導傳溫介質 的超導棒實物（建議使用方法：將100t的熱水與接近 的冰水’分別承置在不同的杯子内，接著將該超導棒—端 置入杯中，手摸另一端’即可瞬間感受其熱度或冰冷）。 惟上所揭露之圖示說明’僅為本案之二實施例而 已，舉凡熟悉本案該項技藝之人仕，其所依據本案精神範 疇所做之等效修飾或變化，皆應涵蓋在以下本案所述之申 請專利範圍内。 附件一：是本創作之參考實物相片（原附件）。 附件二：係本案之『超導傳溫體』搭配一『致冷晶片』使 用的測试數據’與『致冷晶片原理』之補充說明 附件三：本案『超導棒』實物乙支。 第11頁 M255385 C7 D7 五、創作說明（10 ) 【元件標號對照】 本創作部份： 1 超 導 傳 溫 體 11 中 空 腔 體 111 内 層 壁 112 外層 壁 113 真 空 密 閉 容室 12 第 - 層 13 第 二 層 14 第 二 層 15 傳 溫 接 觸 面 1， 超 導 傳 溫 體 105 中 空 腔 體 1Γ 密 閉 容 室 125 超 導 傳 溫 介質層 2 隔 溫 層 3 溫 控 組 合 體 3， 溫 控 組 合 體 31 發 溫 單 元 311 致 冷 晶 片 312 散 熱 片 313 風 扇 32 控 制 單 元 321 控 溫 總 成 3211 選 擇 開 關 322 電 源 323 溫 度 顯 示 器 324 電 源 開 關 33 金 屬 導 溫 片 34 壓 板 35 彈 性 元 件 36 微 動 開 關 4 頂 蓋 5 把 手 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X 297公釐） 第12頁

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 M255385 六、申請專利範圍 •一種快速加冷/加埶 “、、的震置，包含有·· 一超導傳溫體，a 匕括一具有一内層壁與一外層劈 的中空腔體，及灌气+ 外增璧 在由邊中空腔體之内層壁與夕卜> 壁兩者界定出之直外曰土，、外層 ^ .. ”二费閉容室的超導傳溫介質，伤护 導傳溫體獲致絕佳導溫效率； 使起 3 B 疋包覆在該超導傳溫體之外周側|， 使該超導傳溫體之* 、 丨门W處， 氏4沒有覆設該隔溫層而形成 溫接觸面；及 叩心成一傳 一溫控組合體，a f 匕括一接設在該超導傳溫體 溫接觸面的發溫單亓^ ^ ± 皿體之傳 〇 及一電性連接該發溫單元姑¥ 制單元，該批制置- 的控 70可控制該發溫單元發冷或發 •依據申請專利範圍第]适辦、十、夕也、*丄 $…、。 快速加冷/加熱的F 置，该超導傳溫介質具有一建立在該容室 ，裝 第-層、-建立在該第一層上的第二層，及—建面的 S玄第二層上的第三層等組構成。 在 •依據申請專利範圍第2項所述之快速加冷/ 晉，苴Φ ，今兹 ^ …、的裴 置八中忒第一層主要包括鈉、鈹、鈣、硼、鎂 鋁等金屬，以及重鉻酸根之離子形式的各種組合: 第二層主要包括鈷、錳、鈹、鳃、铑、鋼、々、人 鉀、硼、鈣、鋁等金屬，以及重鉻酸根之離子形=白、 各種組合，該第三層主要包括氧化铑、重鉻酸钟^的 化鐳、重鉻酸鈉、重鉻酸銀、非晶形硅、Μ 乳化級、絡 酸锶、氧化硼、/3 -鈦，以及如重鉻酸錳和 ° 不重鉻酸鋁 之金屬重鉻酸鹽的各種組合。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210χ 297公釐） 第13頁 A8 B8 C8 D8

   M255385 六、申請專利範圍 4 依據申請專利範圍第i項所述之快速加冷/ 置’其中，該發溫單元包括一連接該超導傳溫妒之^ 溫接觸面的發溫體、一接設在該發溫體之_端=專 熱片，及一吹向該散熱片的風扇。 、政 依據申請專利範圍第4項所述之快速加冷、熱的裝 置，其中，該發溫體為一致冷晶片、電熱體或電熱絲 6 ·依據申請專利範圍帛1項所述之快速加冷/加熱的裝 •置，其中，該控制單元更包括一可控制該發溫體發^ 或發熱的控溫總成，及一連接該控溫總成的電源。 7 ·依據申請專利範圍第丄項所述之快速加冷/加熱的裝 置 /、中，该溫控組合體更包括一接設該發溫體之另 一端側的金屬導溫片、一環設在該金屬導溫片之周側 的壓板、數裝設在該散熱片與該壓板之間的彈性元件 ’及一位於該散熱片與該壓板之間的微動開關，該微 動開關是電性連接該控制單元與控制其啟閉動作者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 第14頁