TW201031876A - Micro-type direct current air conditioning cooling machine - Google Patents

Description

201031876 ' 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種冷卻機，特別是指一種微型直流 空調冷卻機。 【先前技術】 冑著工具機持續朝向多軸向與高精度等趨勢發展，同 時亦提高工具機的整體複雜度，於是為了提供使用者更人 性化的操作條件，工具機業者在控制顯示器的螢幕設計大 • *的圖形進行即時說明，以期透過詳細的使用資訊，讓操 作人員更月b簡易地明瞭機台狀況，並可隨時掌握加工過程 的變化與加工結果。 _然而’因為螢幕需要顯示大量的圖形，也使得控制顯 示器的發熱量也隨之增加，大幅提高控制顯示器的故障率 。為解決控制顯示器的發熱量，並且能配合使用工具機所 提供之小空間的限制，習知的技術係僅採用採用一小風扇 作為散熱器，運用強制對流之方式進行散熱。 但是該風扇具有以下缺失： 一、伴隨螢幕所需顯示的圖形量愈多且愈複雜化，前 述之散熱器已不易維持控制顯示器的需求溫度。 一採用風扇作為散熱器並無除濕之功能，使得控制 顯不器内的電子零件容易可能因濕度過高而故障。 另一種習知用於工具機之控制顯示器的冷卻技術係使 用-電子式熱電晶片作為散熱器，其係、根據皮爾特效應 (Peltier effect)的一種應用，即當直流電源通過該熱電晶片 3 201031876 内多對的η型及p型半導體材料時，該熱電晶片兩邊的陶 竞表面將產生溫度差，並利用此溫差移除工具機之控制顯 示器的發熱量’但該電子式熱電晶片仍具有以下缺失： — '目前一般市售之電子式熱電晶片的性能係數 (coefficient of perf〇rmance，c〇p)仍嫌低（c〇p 小於 〇 7)，散 熱效率仍不夠好。 二、由於該電子式熱電晶片常需要藉由一散熱片（例 如鋁材散熱片）將熱電晶片熱端的熱移除，造成即使在熱 電晶片與散熱片之間塗抹導熱膏，兩者間仍將存在相當程 度的接觸熱阻，導致該電子式熱電晶片冷端的冷卻散熱變 得更差，甚至容易因熱電晶片熱端溫度過高而燒毀。 【發明内容】 因此’本發明之目的’即在提供一種易維持並控制顯 不器的需求溫度，並且兼具有除濕功能、高性能且穩定的 微型直流空調冷卻機。 於是’本發明微型直流空調冷卻機包含一殼體單元、 一冷媒循環系統及一控制系統。該殼體單元包括呈反向的 一負載殼與一散熱殼，該負載殼的内表面與該散熱殼的内 表面共同配合界定出一容室。該負載殼具有形成於該負載 殼一内表面並延伸至一外表面的一負載進氣口與一負載出 氣口，該散熱殼具有形成於該散熱殼一内表面並延伸至一 外表面的一散熱進氣口與一散熱出氣口。 該冷媒循環系統設置於該容室内，並包括一直流式蒸 發循環扇、一直流式冷凝循環扇、一冷媒、一隔絕罩、多 201031876 根連接管，及相連接並供該冷媒依序在内循環的一微型直 流壓縮機、一冷凝器、一過濾器、一膨脹器與一蒸發器。 該蒸發器具有一蒸發鰭管及一排水盤，該蒸發器鄰近 該負載進氣口，該直流式蒸發循環扇將吸取工具機之控制 顯示器熱量後的負載氣體自該負載進氣口帶入該蒸發器， 與該蒸發器的蒸發鰭管進行熱交換，之後並直接將負載 氣體帶出該負載出氣.口。 在熱交換過程中，蒸發鰭管内的冷媒因為接收 負載氣體的熱量而氣化，而負載氣體的溫度及濕度則是均 被降低《該冷凝器鄰近該散熱出氣口，一散熱氣體自該散 熱進氣口進入該冷凝器，對冷凝器内的高溫高壓冷媒進 行強制對流散熱，同時使冷媒液化，之後散熱氣體 直接自該散熱出氣口流出。該隔絕罩位於該蒸發器與該冷 凝器之間’可避免負載氣體與散熱氣體相接觸而影響負載 氣體與蒸發鰭管的熱交換效果。該控制系統量測該負載進 氣口的一即時溫度，並與—預設需求溫度比較，以控制該 微型直流壓縮機的轉速，達到自動控制該微型直流空調冷 卻機的冷卻散熱容量（能力），同時對溫度進行精密控 制。 本發明之功效在於該微型直流空調冷卻機是採用該微 型直流壓縮機與其它元件的配置，使得所佔的空間較微小 ’因而適合應用於工具機之控制顯示器作為一高性能的冷 卻散熱設備（或者應用於其它微小空間），進而易維持並 精密控制該控制顯示器的需求溫度，同時又具有除濕功能 5 201031876 ，可避免控㈣示n㈣電子料_度過高而 使工具機之控制顯示器能達到高可靠度且能穩 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖1、® 21 3’本發明微型直流空調冷卻機之 較佳實施例，適用於一工具機之控制顯示器（圖未示）進 行冷卻散熱工作，並包含-殼體單元3…冷媒循環系統4⑩ 及一控制系統5。 該殼體單元3包括呈反向的一負載殼31與_散熱殼32 、一直立並呈反向的侧壁33,及一濾網34。該負载殼Μ 具有形成於該負載殼31 —内表面並延伸至一外表面的一負 載出氣口 311與一負載進氣口 312。該散熱殼32具有形成 於該散熱殼32 —内表面並延伸至一外表面的一散熱進氣口 321與一散熱出氣口 322。該負載出氣口 311位於該負載進 氣口 312上方，該散熱出氣口 322位於該散熱進氣口 321 © 上方’該濾網34設置於該散熱進氣口 321。每一侧壁33二 侧分別連接該負載殼31與該散熱殼32，該側壁33的内壁 面、該負載殼31的内表面與該散熱殼32的内表面共同配 合界定出一容室35。 該冷媒循環系統4設置於該容室35内，並包括一直流 式蒸發循環扇41、一直流式冷凝循環扇42、一冷媒（圖未示 )、一隔絕罩43、多根連接管44、一微型直流壓縮機45、 201031876 一冷凝器46、一過濾器47、一膨脹器48及一蒸發器49。 該等連接管44依序將該微型直流壓縮機45、冷凝器46、

過濾器47、膨脹器48、蒸發器49與微型直流壓縮機45串 接起來，且該冷媒會依序在内循環。該微型直流壓縮機45 是無刷設计，並能增加該氣態冷媒的壓力，該冷凝器46透 過該直流式冷凝循環扇42將該氣態的冷媒冷凝成液態，該 過濾器47吸收水氣並過濾該冷媒雜質，該膨脹器48係採 用銅材質的毛細管構成，並利用摩擦效應降低該液態冷媒 的壓力，該液態冷媒則在該蒸發器49内蒸發成氣態冷媒， 之後再流入該微型直流壓縮機45形成一冷媒循環系統4 ^ 該隔絕罩43位於該蒸發器49與該冷凝器46之間，並 同時罩住該負載出氣π 311、負載進氣口 312、直流式蒸發 循環扇41與該蒸發器49。該蒸發器49鄰近該負载進氣口 312，並位於該微型直流壓縮機上方。 該工具機之控制顯示器會排放熱的一負載氣體（空氣）

，該直流式蒸發循環扇41與該負載出氣σ 311相對，並位 t該蒸發器49上方，且將該負載氣艘自該負載進氣口 312 :入該蒸發器49,並帶出該負載出氣口 311，再流回該工具 控制顯不器。該蒸發器49外表面形成一蒸發韓管491 ，隹;_=成-排水盤492’該負載氣體接觸該蒸發鱗管491 社Ιι乂換時會降低溫度與濕度，且貞載氣體的濕氣會凝 ㈣載^而集結於排水盤492中，因此該負載氣體在離開 入亨乳口 311時的溫度與濕度，均低於該負載氣體在進 /負栽進氣口 312時的溫度與濕度。 7 201031876 該冷凝器46鄰近該散熱出氣口 322，該直流式冷凝循 環扇42與該散熱出氣口 322相對，並位於該冷凝器46與 該散熱出氣口 322之間，且將一散熱氣體（空氣）自該散 熱進氣口 321帶入該冷凝器46，接著帶出該散熱出氣口 322,該散熱氣體接觸該冷凝器46時，會帶走冷媒的熱量 ，使冷媒冷凝成液態，因此該散熱氣體在該散熱出氣口 322 的溫度會高於在該散熱進氣口 321的溫度。 參閱圖4 ’該控制系統5包括一控制單元51、一電源 供應器52、一驅動器53、一感測器54,及一訊號轉換器 55。該控制單元51具有一供輸入該需求溫度的溫度設定部 511、一電連接該溫度設定部511的比較器512、一電連接 該比較器512與該驅動器53的控制器513，及一電連接該 控制器513的顯示面板514。該電源供應器52電連接該驅 動器53 ’提供一直流電壓給該驅動器53，該感測器54鄰 近於該負載進氣口 312,該訊號轉換器55電連接該感測器 54與該比較器512 ’並將該感測器54感測之一即時溫度傳 給該比較器512，該溫度設定部511將該需求溫度傳給該比 較器512,該比較器512將該即時溫度與需求溫度的差值訊 號傳給控制器513’該驅動器53電連接並依據控制器513 邏輯運算後所提供的訊號來驅動該微型直流壓縮機45，使 該微型直流壓縮機45以合適的速度運轉，達到精密控制溫 度之目的。 例如：使用者可以自溫度設定部511輸入35t作為預 設溫度’當該感測器54感測到的即時溫度為35.5。(：時，該 201031876 控制器513會控制該驅動器53，該驅動器53使該微型直流 壓縮機45會以一般速度運轉，而達一般冷卻效果。當該感 測器54感測到的即時溫度為36 時（差值訊號變大）， 該控制器513會控制該驅動器53，該驅動器53會增加該微 I直抓壓縮機45的轉速，以增加該微型直流空調冷卻機的 冷卻散熱效果。 綜上所述，本發明微型直流空調冷卻機具有以下的功 效： 一、 該微型直流壓縮機45的體積相當微小（約36〇cm3 )’使冷媒循環系統4得以進行微型化設計，整體外型能夠 緻密化設計，使得該微型直流空調冷卻機適合安裝應用於 該工具機之控制顯示器，或其他小空間，並以冷媒循環的 方式來冷卻該負載氣體，因此冷卻能力比習知的風扇或電 子式熱電晶片效果更佳。 二、 以冷媒循環的方式來冷卻該負載氣體時，同時還 具有除濕的效果，該負載氣體較習知採用風扇冷卻方式時 來得乾燥，故可避免工具機之控制顯示器内的電子零件因 濕度過高而故障。 二、該微型直流空調冷卻機的性能係數（C〇p大於2〇) ，明顯優於習知的電子式熱電晶片散熱器（c〇p小於〇8) ，因此冷卻效率佳。 四、 微型直流空調冷卻機不會發生晶片過熱燒毁的情 形’冷卻散熱過程安全而穩定，具有高可靠度。 五、 該微型直流壓縮機45之馬達效率較習知的交流壓 9 201031876 縮機高許多（10%~15%)，對於省能減碳方面具有相當正 面之意義。 六、該微型直流空調冷卻機的感測器54可即時量測該 負載進氣口 312的實際溫度，並與溫度設定部511的預設需 求溫度比較，之後根據比較後的差值訊號以控制該微型直 流壓縮機45的轉速，達到對溫度進行精密控制的功效。 值得一提的是，上述實施例的控制單元51是單輸出的 方式，而圖5則顯示該控制單元51改成多輸出的方式，該 控制器513電連接該直流式蒸發循環扇41與該直流式冷凝® 循環扇42，並控制該直流式蒸發循環扇41與該直流式冷凝 循環扇42的轉速，藉此，若該微型直流壓縮機45已達最 大輸出能力（最高轉速）時，可以提高該該直流式蒸發循 環扇41與直流式冷凝循環扇42的轉速以增加風量，而再 進步提升該微型直流空調冷卻機對工具機之控制顯示器 的冷卻散熱能力。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利_ 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一立體組合圖，說明本發明微型直流空調冷〃 機之一較佳實施例； 7卻 圖2是該較佳實施例的一立體分解圖，其中， _中省 略該微型直流空調冷卻機的一過濾器與部分連接管； 10 201031876 圖3是該較佳實施例的一側視剖視示意圖’其中，圖 中省略該微型直流空調冷卻機的一殼體單元的部分元件， 並將該過濾器與部分的連接管以假想線表示； 圖4是該較佳實施例的一方塊流程示意圖，說明該微 型直流空調冷卻機的一控制系統，該控制系統的一控制單 元是單輸出的形式；及 圖5是一方塊流程示意圖，說明該控制單元是多輪 的形式。 ^ 11 201031876 【主要元件符號說明】 3 · * · -殼體單元 46.· …冷凝器 31 * * · •負載殼 47 ·· …過滤Is 311- •負載出氣口 48-. …膨脹器 312·- •負載進氣口 49·· …蒸發器 3 2 * ·，‘ ，散熱殼 491 …蒸發鰭管 321 ·· •散熱進氣口 492 …排水盤 322 · -散熱出氣口 5… …控制系統 33..·· •側壁 51 - ‘ …控制單元 34··** •濾網 511 …溫度設定部 35···* •容室 512 …比較器 4 ..... 冷媒循環系統 513 …控制器 41***' •直流式蒸發循環扇 514 …顯示面板 42…， •直流式冷凝循環扇 52·· …電源供應Is 43…* •隔絕罩 53 *· …驅動器 44 *" * •連接管 54.· …感測器 45…+ -微型直流壓縮機 55·- …訊號轉換器

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Claims (1)

1. 201031876 七、申請專利範圍： 1. 一種微型直流空調冷卻機，包含： 一殼體單元，包括呈反向的一負載殼與一散熱殼， 該負載殼的内表面與該散熱殼的内表面共同配合界定出 一谷室’該負載殼具有形成於該負載殼一内表面並延伸 至一外表面的一負載進氣口與一負載出氣口，該散熱殼 具有形成於該散熱殼一内表面並延伸至一外表面的一散 熱進氣口與一散熱出氣口； _ 一冷媒循環系統’設置於該容室内，並包括一直流 式蒸發循環扇、一直流式冷凝循環扇、一冷媒、一隔絕 罩’及相連接並供該冷媒依序在内循環的一微型直流壓 縮機、一冷凝器、一過濾器、一膨脹器與一蒸發器，該 蒸發器具有一蒸發鰭管及一排水盤，該蒸發器鄰近 該負載進氣口，該直流式蒸發循環扇將負載氣體自該負 載進氣口帶入該蒸發器，並帶出該負載出氣口，該冷凝 器鄰近該散熱出氣口，一散熱氣體自該散熱進氣口進入 ❹ 該冷凝器’並自該散熱出氣口流出，該隔絕罩則位於該 蒸發器與該冷凝器之間；及 一控制系統，量測該負載進氣口的一即時溫度，並 與一預設需求溫度比較，以控制該微型直流壓縮機的轉 速。 2.依據申請專利範圍第1項所述之微型直流空調冷卻機， 其中，該冷媒循環系統還包括一與該散熱出氣口相對的 直流式冷凝循環扇’該直流式冷凝循環扇將散熱氣體自 13 201031876 該散熱進氣口帶入該冷凝器，並帶出該散熱出氣口，該 隔絕罩同時罩住該負載進氣口、負載出氣口、直流式蒸 發循環扇與該蒸發器，該直流式蒸發循環扇與該負载出 氣口相對，該膨脹器降低該液態冷媒的壓力，該蒸發器 將液態冷媒蒸發成氣態冷媒，該微型直流壓縮機是無刷 计’並能增加該氣態冷媒的壓力，該冷凝器將該氣態 冷媒冷凝成液態。 3 ·依據申請專利範圍第2項所述之微型直流空調冷卻機， 其中’該殼體單元還包括二直立並呈反向的側壁，每— 侧壁二側分別連接該負載殼與該散熱殼，該等側壁的内 壁面、該負載殼的内表面與該散熱殼的内表面共同配合 界定出該容室，該負載出氣口位於該負載進氣口上方， 該散熱出氣口位於該散熱進氣口上方，該蒸發器位於該 微型直流壓縮機上方’該直流式蒸發循環扇位於該蒸發 器上方’該直流式冷凝循環扇位於該冷凝器與該散熱出 氣口之間。 4.依據申請專利範圍第3項所述之微型直流空調冷卻機， 其中，該控制系統包括一控制單元、一電源供應器、一 驅動器、一感測器，及一訊號轉換器，該電源供應器電 連接該驅動器’提供一直流電壓給該驅動器，該控制單 元具有一供輸入該預設溫度的溫度設定部、一電連接該 溫度設定部的比較器、一電連接該比較器與該驅動器的 控制器’及一電連接該控制器的顯示面板以顯示溫度數 據，該感測器鄰近於該負載進氣口，該訊號轉換器電連 201031876 接該感測器與該比較器，並將該感測器感測之一即時溫 度傳給該比較器，該溫度設定部將該預設需求溫度傳給 該比較器’該比較器將該即時溫度與預設需求溫度的差 值訊號傳給控制器’該驅動器電連接並依據控制器邏輯 運算後所提供的訊號以驅動該微型直流壓縮機。 5. 依據申請專利範圍第4項所述之微型直流空調冷卻機， 其中，該殼體單元還包括一設置於該散熱進氣口的濾網 〇 6. 依據申請專利範圍第4項所述之微型直流空調冷卻機， 其中，該控制單元的控制器電連接該直流式蒸發循環 與該直流式冷凝循.環扇，並控制該直流式蒸發循環肩 該直流式冷凝循環扇的轉速以增加其風量。 羽與

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