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TWI566723B - 具不同熱特性交叉結構熱導裝置 - Google Patents

具不同熱特性交叉結構熱導裝置 Download PDF

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TWI566723B
TWI566723B TW098137001A TW98137001A TWI566723B TW I566723 B TWI566723 B TW I566723B TW 098137001 A TW098137001 A TW 098137001A TW 98137001 A TW98137001 A TW 98137001A TW I566723 B TWI566723 B TW I566723B
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Description

具不同熱特性交叉結構熱導裝置
本發明為藉由熱傳導係數或單位熱容量值或熱輻射係數(放射率，emissivity)至少其中之一為不同之至少兩種溫能傳導材料，以共同構成至少兩層呈特定交叉疊層結構型態之溫能傳導結構，藉以提升溫能傳輸效能者。
傳統散熱結構通常藉單一材料構成溫能傳導結構，由於作為第一溫能體之致冷源或熱源，除熱管或其他致冷或致熱在封閉空間內可以全面積接觸外，常為侷促耦合於溫能傳導裝置之一較小熱傳導面積，例如作為第一溫能體之熱源為電腦之中央處理器熱損之熱能，或功率半導體熱損之熱能，或發光二極體(LED)熱損之熱能，其供耦合於上述發熱體作散熱功能運作時，若溫能傳導結構採用單一材料製成，則即使單一材料本身之熱傳導係數較佳，但其單位熱容值通常未必最佳，例如以銅材製成中央處理器、或功率半導體、或發光二極體之散熱器，其重量較重且昂貴，熱傳導係數佳，但單位熱容值低於鋁；若採用單位熱容值較佳之單一材料，其重量較輕且較低價者，例如以鋁材所製成中央處理器、或功率半導體、或發光二極體之散熱器，則其單位熱容值及熱輻射係數(放射率，emissivity)雖較高，但材料本身熱傳導係數低於銅材，故採用單一材料製成溫能傳導結構時，其溫能傳輸效果較受限制。
本發明為創新揭示一種具不同熱特性交叉結構熱導裝置，為藉不同導熱特性材料作成交叉材料呈特定交叉疊層結構型態之導熱結構，而有別於傳統由單一材料構成之熱傳導裝置，此項具 不同熱特性呈特定交叉疊層結構型態之熱導原理與裝置，為以具較良好熱傳導係數之材料作為中繼導熱體，中繼導熱體之一端或面供與發熱或致冷之第一溫能體作熱傳導耦合，而在中繼導熱體之另一端或面之一部分，供與界面導熱體耦合，而另一部分供與第二溫能體直接作傳導者，上述界面導熱體為具有(1)相對於中繼導熱體具有較高單位熱容值，或(2)相對於中繼導熱體對第二溫能體，具有較良好之熱傳導係數，或(3)相對於中繼導熱體對第二溫能體，具有較良好之熱輻射係數(放射率，emissivity)之三種特性皆較良好或至少其中之一種熱傳導特性較良好，而作為中繼導熱體與第二溫能體間之熱傳導載體者；當第一溫能體與第二溫能體之間具有溫差時，藉不同熱特性材料作特定交叉層疊之結構，以利於傳導溫能者。
本發明為創新揭示一種具不同熱特性交叉結構熱導裝置，為藉不同導熱特性材料作成交叉材料呈特定交叉疊層結構型態之導熱結構，而有別於傳統由單一材料構成之熱傳導裝置，此項具不同熱特性呈特定交叉疊層結構型態之熱導原理與裝置，為以具較良好熱傳導係數之材料作為中繼導熱體，中繼導熱體之一端或面供與發熱或致冷之第一溫能體作熱傳導耦合，而在中繼導熱體之另一端或面之一部分，供與界面導熱體耦合，而另一部分供與第二溫能體直接作傳導者，上述界面導熱體為具有(1)相對於中繼導熱體具有較高單位熱容值，或(2)相對於中繼導熱體對第二溫能體，具有較良好之熱傳導係數，或(3)相對於中繼導熱體對第二溫能體，具有較良好之熱輻射係數(放射率，emissivity)之三種特性皆較良好或至少其中之一種熱傳導特性較良好，而作為中繼導熱體與第二溫能體間之熱傳導載體者；當第一溫能體與第二溫能體 之間具有溫差時，藉不同熱特性材料作特定交叉層疊之結構，以利於傳導溫能者。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置，除如前述逐層疊設之複層結構外，亦可進一步在此基礎架構下，進一步可將複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構，以進一步提高熱傳導功能者；茲說明如下：
如圖1為先前技術三層式逐層疊設之結構原理示意圖。
如圖2為先前技術圖1在界面導熱體(103)與中繼導熱體(102)之間加設導熱夾層(110)之結構原理示意圖。
上述圖1、圖2為逐層疊設之複層結構之基礎架構；在此基礎架構下，圖1中作為第一溫能體(101)之熱源為電腦之中央處理器熱損之熱能，或功率半導體熱損之熱能，或發光二極體(LED)熱損之熱能與界面導熱體(103)未直接結合；圖2中之作為第一溫能體(101)之熱源為電腦之中央處理器熱損之熱能，或功率半導體熱損之熱能，或發光二極體(LED)熱損之熱能與導熱夾層(110)或界面導熱體(103)未直接結合，中繼導熱體(102)與界面導熱體(103)亦未直接結合；因此其結構仍可依應用需要及製造與空間之考量下，作進一步提昇為複層結構之間部份呈跨層結合供作熱傳導之組成結構，亦即在圖1之基礎下可進一步使第一溫能體(101)之熱傳導面除結合於中繼導熱體(102)外，其部分熱傳導面為結合於界面導熱體(103)者，第一溫能體(101)供與中繼導熱體(102)結合之熱傳導面及與界面導熱體(103)結合之熱傳導面之位置，可依溫差熱流分布及應用條件作選擇者。
如圖3為本發明複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖。
圖3所示中，其跨層結合之結構特徵如下： ──第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第二溫能體(104)耦合者；──其各層跨層結合面及原複層結合面之傳導面積及厚度及導熱材料熱特性之選擇，可依溫度熱流分布及應用條件作選擇者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
圖4所示為本發明複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之一。
圖4所示中，其跨層結合之結構特徵如下：──第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與導熱夾層(110)結合者；──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及部分中繼導熱體(102)之熱傳導面供與導熱夾層(110)結合者；──導熱夾層(110)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合，以及部分導熱夾層(110)之熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合及部分導熱夾層(110)之熱傳導面供與第一溫能體(101)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，以及部分熱傳導面供與第二溫能體(104)耦合者；──其各層跨層結合面及原複層結合面之傳導面積及厚度及導 熱材料熱特性之選擇，可依溫度熱流分布及應用條件作選擇者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
圖5所示為本發明複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之二。
圖5所示中，其跨層結合之結構特徵如下：──第一溫能體(101)之熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合者；──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，以及部分中繼導熱體(102)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合，以及部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，以及部分界面導熱體(103)之熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分界面導熱體(103)之熱傳導面供與第二溫能體(104)耦合者；──其各層跨層結合面及原複層結合面之傳導面積及厚度及導熱材料熱特性之選擇，可依溫度熱流分布及應用條件作選擇者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
圖6所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之三。
圖6所示中，其跨層結合之結構特徵如下：──第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者； ──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合者；──導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合，導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及界面導熱體(103)之部分熱導面供與第二溫能體(104)耦合者；──其各層跨層結合面及原複層結合面之傳導面積及厚度及導熱材料熱特性之選擇，可依溫度熱流分布及應用條件作選擇者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
圖7所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之四。
圖7所示中，其跨層結合之結構特徵如下：──第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合；界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結 合；界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與導熱夾層(110)結合；界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第二溫能體(104)耦合者；──其各層跨層結合面及原複層結合面之傳導面積及厚度及導熱材料熱特性之選擇，可依溫度熱流分布及應用條件作選擇者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
圖8所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之五。
圖8所示中，其跨層結合之結構特徵如下：──第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及部分中繼導熱體(102)之熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分導熱夾層(110)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合；以及部分界面導熱體(103)之熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合；以及部分界面導熱體(103)之熱傳導面供與導熱夾層(110)結合；以及界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第二溫能體(104)耦合者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
圖9所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之六。
圖9所示中，其跨層結合之結構特徵如下：──第一溫能體(101)之部分熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──中繼導熱體(102)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與導熱夾層(110)結合，以及部分第一溫能體(101)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──導熱夾層(110)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合，以及部分導熱夾層(110)之熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合，以及部分導熱夾層(110)之熱傳導面供與界面導熱體(103)結合者；──界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第一溫能體(101)結合；以及部分界面導熱體(103)之熱傳導面供與中繼導熱體(102)結合；以及部分界面導熱體(103)之熱傳導面供與導熱夾層(110)結合；以及界面導熱體(103)之部分熱傳導面供與第二溫能體(104)耦合者；──其各層跨層結合面及原複層結合面之傳導面積及厚度及導熱材料熱特性之選擇，可依溫度熱流分布及應用條件作選擇者；第一溫能體(101)可為熱源或吸熱體；第二溫能體(104)可為吸熱體或熱源。
上述圖3~圖9為應用例，若導熱夾層(110)為一層以上時，其跨層結合之原理可類推之。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置中，無論逐層疊設之複 層結構之應用，或進一步將複層結構之間部分呈跨層結合之應用，可依使用條件而製成各種幾何形狀者。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置，除應用於散熱用途或致冷用途外，藉其交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合之特定結構，可供應用於作為炊具或鍋爐或熱水器等各種由外部熱源之熱能加熱之應用裝置，茲說明如下：
圖10所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為平底炊具之主結構示意圖。
圖10所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，為包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於界面導熱體(103)為以電磁效應或微波效應致熱材料所構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)及中繼導熱體(102)同時加熱，以使熱能經由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)，及同時對中繼導熱體(102)加熱，藉由中繼導熱體(102)將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者； -- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，以供作為平底炊具結構中，用以作為接受來自第一溫能體(101)之熱能以對第二溫能體(104)傳輸熱能之界面導熱體(103)，界面導熱體(103)為供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自與第一溫能體(101)接觸之部分者；上述平底炊具含無蓋或有可掀蓋(111)者；藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之液態及/或固態及/或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
圖11所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為圓底炊具之主結構示意圖。
圖11所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，為包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於界面導熱體(103)為以電磁效應或微波效應致熱材料所構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)及中繼導熱體(102)同時加熱，以使熱能經由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)，及同時對中繼導熱體(102)加熱，藉由中繼導熱體(102)將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱 能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；-- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，以供作為圓底炊具結構中，用以作為接受來自第一溫能體(101)之熱能以對第二溫能體(104)傳輸熱能之界面導熱體(103)，界面導熱體(103)為供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自與第一溫能體(101)接觸之部分者；上述圓底炊具含無蓋或有可掀蓋(111)者；藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之固態或液態或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
圖12所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為鍋爐裝置之主結構示意圖。
圖12所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，為包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於 界面導熱體(103)為以電磁效應或微波效應致熱材料所構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)及中繼導熱體(102)同時加熱，以使熱能經由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)，及同時對中繼導熱體(102)加熱，藉由中繼導熱體(102)將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；-- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，以供作為鍋爐裝置(112)結構中，用以作為接受來自第一溫能體(101)之熱能以對內部之第二溫能體(104)傳輸熱能之界面導熱體(103)，界面導熱體(103)為供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自與第一溫能體(101)接觸之部分者；--鍋爐裝置之流體進出介面裝置(113)：為配置於鍋爐裝置(112)之流體進出口管路及/或控制閥等流體進出介面裝置者； 上述鍋爐裝置(112)含藉燃燒熱能或電熱熱能、或太陽熱能所加溫之密閉式或半密閉式之外燃式產業用熱泵或蒸氣鍋爐、外燃式動力機械如蒸汽機之鍋爐、史特林引擎之鍋爐、太陽熱能之鍋爐、太陽能熱水器、太陽能加熱之具有可掀蓋之爐具或壺具如茶壺或咖啡壺者，或燃燒重油之暖氣系統之鍋爐或熱水器或暖爐、或電熱或燃燒瓦斯酒精或煤炭或柴火等燃燒熱能加溫式之熱水器、或具有可掀蓋之爐具或壺具如茶壺或咖啡壺者。
如圖13所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為茶壺裝置之主結構示意圖。
如圖14所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為火鍋之主結構示意圖。
藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之固態或液態或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置，可供應用於交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為深底炊具之應用結構；茲說明如下：
圖15所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層及包夾供作熱傳導組合結構原理示意圖。
圖15所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於界面導熱體(103)為以電磁效應或微波致熱材料構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)加熱，以使熱能由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第 二溫能體(104)，以及經由界面導熱體(103)對本身所夾設之中繼導熱體(102)傳輸熱能，再將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；-- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自界面導熱體(103)與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之液態及/或固態及/或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
圖16所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為深底炊具之應用結構示意圖。
圖16所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於界 面導熱體(103)為以電磁效應或微波致熱材料構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)加熱，以使熱能由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)，以及經由界面導熱體(103)對本身所夾設之中繼導熱體(102)傳輸熱能，再將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；-- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，以供作為深底炊具結構中，用以作為接受來自第一溫能體(101)之熱能以對第二溫能體(104)傳輸熱能之界面導熱體(103)，界面導熱體(103)為供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自界面導熱體(103)與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；上述深底炊具含無蓋或有可掀蓋(111)者；藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之液態及/或固 態及/或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
圖17所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為碗狀炊具之應用結構示意圖。
圖17所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於界面導熱體(103)為以電磁效應或微波致熱材料構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)加熱，以使熱能由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)，以及經由界面導熱體(103)對本身所夾設之中繼導熱體(102)傳輸熱能，再將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；-- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，以供作為碗狀炊具結構中，用以作為接受來自第一溫能體(101)之熱能以對第二溫能體(104) 傳輸熱能之界面導熱體(103)，界面導熱體(103)為供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自界面導熱體(103)與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；上述碗狀炊具含無蓋或有可掀蓋(111)者；藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之液態及/或固態及/或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
圖18所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為鍋爐裝置之應用結構示意圖。
圖18所示中，其主要構成含：-- 第一溫能體(101)：為供應藉傳導及/或對流及/或輻射方式以提供熱能之來源，包括各種燃燒火焰熱源裝置，或電熱式熱源裝置、或藉由電磁效應或微波效應致熱體產生之熱源裝置(或於界面導熱體(103)為以電磁效應或微波致熱材料構成時，在界面導熱體(103)直接產生熱能)、或藉溫熱流體間接傳輸之熱源裝置、或太陽能熱源、或其他自然熱能之熱源所構成，供對界面導熱體(103)加熱，以使熱能由界面導熱體(103)傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)，以及經由界面導熱體(103)對本身所夾設之中繼導熱體(102)傳輸熱能，再將熱能擴散傳輸至界面導熱體(103)未與第一溫能體(101)直接接觸之部分，以傳輸熱能至被加熱之第二溫能體(104)者；-- 中繼導熱體(102)：為由熱傳導係數相對優於所結合界面導熱體(103)之材料包括金、銀、銅、鋁等導熱性較佳之金屬所構成，供夾設於界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)接觸之部分，以供將界面導熱體(103)所接受來自第一溫能體(101)之熱 能，再擴散傳輸至界面導熱體(103)中未與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；-- 界面導熱體(103)：界面導熱體(103)為供接受第一溫能體(101)之熱能以傳輸到第二溫能體(104)，界面導熱體(103)為由適合供與第二溫能體(104)接觸之材料包括以鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、金等所構成，以供作為鍋爐裝置(112)結構中，用以作為接受來自第一溫能體(101)之熱能以對內部之第二溫能體(104)傳輸熱能之界面導熱體(103)，界面導熱體(103)為供接受來自與第一溫能體(101)直接傳輸之熱能，以及由未與第一溫能體(101)直接接觸而與中繼導熱體(102)接觸之部分，接受來自中繼導熱體(102)所擴散之熱能，而中繼導熱體(102)之熱能為來自界面導熱體(103)與第一溫能體(101)直接接觸之部分者；--鍋爐裝置之流體進出介面裝置(113)：為配置於鍋爐裝置(112)之流體進出口管路及/或控制閥等流體進出介面裝置者；上述鍋爐裝置(112)含藉燃燒熱能或電熱熱能、或太陽熱能所加溫之密閉式或半密閉式之外燃式產業用熱泵或蒸氣鍋爐、外燃式動力機械如蒸汽機之鍋爐、史特林引擎之鍋爐、太陽熱能之鍋爐、太陽能熱水器、太陽能加熱之具有可掀蓋之爐具或壺具如茶壺或咖啡壺者，或燃燒重油之暖氣系統之鍋爐或熱水器或暖爐、或電熱或燃燒瓦斯酒精或煤炭或柴火等燃燒熱能加溫式之熱水器、或具有可掀蓋之爐具或壺具如茶壺或咖啡壺者。
如圖19所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為茶壺裝置之應用結構示意圖。
如圖20所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為火鍋之應用結構示意圖。
藉上述裝置以對置於界面導熱體(103)被加熱之液態及/或固態及 /或氣態之第二溫能體(104)傳輸熱能者。
上述圖10~20實施例中所述之中繼導熱體(102)，進一步包括以下特定結構所構成，其構成如下：--中繼導熱體(102)：為呈圓環形結構、或三角環形結構、或方形環形結構或更多面形之環狀結構，供結合於界面導熱體(103)之底部迎向第一溫能體(101)之位置，而由迎向第一溫能體(101)之受熱面，向界面導熱體(103)之受熱面呈逐漸縮小孔徑之環孔狀者，而中繼導熱體(102)呈徑向擴大之環形結構，為愈遠離圓心其厚度愈薄為特徵者。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置及/或應用於其交叉結構複層結構之間部分呈跨層及包夾供作熱傳導組合結構，其中呈固態之第一溫能體(101)、中繼導熱體(102)、界面導熱體(103)、呈固態之第二溫能體(104)之間及/或與導熱夾層(110)之間，可由依複層結構所需熱傳導特性呈漸層結構之導熱材料，構成溫能傳導結構體或散熱結構體總成，若其供構成溫能傳導結構體或散熱結構體總成之全部、或部分相鄰之導熱體皆為固態體，則其相鄰兩導熱體之間之結合方式，含以下一種或一種以上方式作結合，包括：1. 以外加螺絲螺帽鎖合；及/或2. 以螺旋柱與螺旋孔結構相互旋合；及/或3. 以螺旋柱與螺旋孔結構相互旋合，而作預力夾合；及/或4. 鉚合；及/或5. 壓合；及/或6. 固鎖夾合；及/或7. 黏合；及/或8. 焊合；及/或 9. 鑄合；及/或10. 夾合；及/或11. 嵌合；及/或12. 粉末冶金燒結而成；及/或13. 磨擦溶接；及/或14. 相鄰之導熱體為鑄合者；及/或15. 相鄰之導熱體為以鍍層構成者；及/或16. 相鄰熱導體與另一熱導體之間，具有固定貼合或可貼合移動之熱傳導結構者；及/或17. 相鄰之導熱體為藉重力呈緊靠結合；及/或18. 相鄰之導熱體為藉磁鐵裝置之吸引力作緊靠吸合；及/或19. 相鄰之導熱體為呈包覆結構結合。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其第一溫能體(101)與中繼導熱體(102)之間；或中繼導熱體(102)與界面導熱體(103)之間；或界面導熱體(103)與第二溫能體(104)之間；或於設置導熱夾層(110)時，在中繼導熱體(102)與導熱夾層(110)之間；或於設置多層導熱夾層(110)時，在導熱夾層(110)與導熱夾層(110)之間；或在導熱夾層(110)與界面導熱體(103)之間，可依需要選擇以下一種或一種以上方式以輔助作熱能傳導者：包括：1.設置絕緣性導熱片；或2.塗抹導熱脂；或3.設置絕緣性導熱片及塗抹導熱脂。
此項具不同熱特性交叉結構熱導裝置，可供應用於各種吸熱或散熱或致冷之熱傳導應用裝置，例如各種機殼之吸熱或散熱、各種結構殼體之吸熱或散熱、各種半導體元件之吸熱或散熱、各種通風裝置、或資訊裝置、或音響或影像裝置之吸熱或散熱或溫 能傳輸、各種燈具或發光二極體(LED)之散熱、空調裝置之吸熱或散熱或溫能傳輸、電機或引擎之吸熱或散熱或溫能傳輸、或機械裝置之溫能傳輸磨擦熱損之散熱、或燃燒火焰或電熱式或太陽能加熱之暖器或其他家電裝置或燃燒火焰或電熱或太陽能炊具之釋熱或溫能傳輸、或燃燒火焰或電能或太陽能加熱之包括鍋爐、外燃動力機之鍋爐、史特林引擎之鍋爐或家用爐具或炊具或熱水器之吸熱或溫能傳輸、或地層或水中溫能之吸熱或散熱或溫能傳輸、廠房或房舍建築體或建築材料或建築結構裝置之吸熱或散熱或溫能傳輸、水塔之吸熱或散熱、電瓶或燃料電池之吸熱或散熱或溫能傳輸者；或應用於家電產品、工業產品、電子產品、電機或機械裝置、發電設備、建築體、空調裝置、生產設備或產業製程中之溫能傳輸應用者。
101‧‧‧第一溫能體
102‧‧‧中繼導熱體
103‧‧‧界面導熱體
104‧‧‧第二溫能體
110‧‧‧導熱夾層
111‧‧‧可掀蓋
112‧‧‧鍋爐裝置
113‧‧‧鍋爐裝置之流體進出介面裝置
圖1為先前技術三層式逐層疊設之結構原理示意圖。
圖2為先前技術圖1在界面導熱體(103)與中繼導熱體(102)之間加設導熱夾層(110)之結構原理示意圖。
圖3為本發明複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖。
圖4所示為本發明複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之一。
圖5所示為本發明複層結構之間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之二。
圖6所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之三。
圖7所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之四。
圖8所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之五。
圖9所示為本發明複層結構之中間部分呈跨層結合供作熱傳導之組成結構示意圖之六。
圖10所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為平底炊具之主結構示意圖。
圖11所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為圓底炊具之主結構示意圖。
圖12所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為鍋爐裝置之主結構示意圖。
圖13所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為茶壺裝置之主結構示意圖。
圖14所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層結合供作為火鍋之主結構示意圖。
圖15所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層及包夾供作熱傳導組合結構原理示意圖。
圖16所示為本發明複之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為深底炊具之應用結構示意圖。
圖17所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為碗狀炊具之應用結構示意圖。
圖18所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為鍋爐裝置之應用結構示意圖。
圖19所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為茶壺裝置之應用結構示意圖。
圖20所示為本發明之交叉結構複層結構之間部分呈跨層包夾供作為火鍋之應用結構示意圖。
101‧‧‧第一溫能體
102‧‧‧中繼導熱體
103‧‧‧界面導熱體
104‧‧‧第二溫能體
111‧‧‧可掀蓋

Claims (9)

  1. 一種具不同熱特性交叉結構熱導裝置，包含具有不同熱導特性之多層之部分交叉疊層導體，包含：一中繼導熱體(102)具有第一面與第一溫能體(101)接觸及熱耦合；一界面導熱體(103)位於中繼導熱體(102)與第二溫能體(104)之間，第二溫能體(104)只與界面導熱體(103)接觸，而不與中繼導熱體(102)接觸，界面導熱體(103)具有第一面與第二溫能體(104)接觸及熱耦合，當第一溫能體(101)與第二溫能體(104)之間有溫差時，中繼導熱體(102)與界面導熱體(103)在第一溫能體(101)與第二溫能體(104)之間作熱傳導，界面導熱體(103)具有以下其中之一種熱特性：(一)單位熱容值高於中繼導熱體(102)，(二)對第二溫能體(104)之熱傳遞係數高於中繼導熱體(102)對第二溫能體(104)之熱傳遞係數，及(三)相對於中繼導熱體(102)，對第二溫能體具有較高之熱輻射係數，其中界面導熱體(103)具有第二面，如同中繼導熱體(102)第一面，與第一溫能體(101)接觸及熱耦合，其中第一溫能體(101)可為吸熱體或熱源，第二溫能體(104)亦可為吸熱體或熱源，及其中中繼導熱體(102)、界面導熱體(103)、及第一與第二溫能體之間的相對接觸面積決定複層熱導結構之導熱屬性；其中第一溫能體(101)之熱傳導面部分供與中繼導熱體(102)結合，以及部分供與界面導熱體(103)結合者；其中中繼導熱體(102)之熱傳導面供與第一溫能體(101)部分結合，以及供與界面導熱體(103)部分結合者，界面導熱體(103)包含一中央部 分延伸經由中繼導熱體(102)接觸第一溫能體(101)，其中第一溫能體(101)為外部熱源，及其中中繼導熱體(102)為由熱傳導係數高於界面導熱體(103)之金屬所製成，供夾設於第一溫能體(101)與界面導熱體(103)之未直接與第一溫能體(101)直接接觸之部分之間，以將中繼導熱體(102)所接受來自第一溫能體(101)之熱能對界面導熱體(103)作擴散。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中熱導結構為包含以下其中之一：吸熱、散熱、或致冷之裝置之結構：機殼；熱管結構；結構殼體；半導體元件；通風裝置；資訊裝置；音響或影像裝置；燈具或發光二極體(LED)裝置；空調裝置；電機或引擎；產生磨擦熱損之機械裝置；電暖器；家電裝置；或炊具；火焰加熱之爐具；溫能建築；廠房、房屋建築體、或建築材料、或建築結構裝置；水塔；及電瓶或燃料電池。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中熱導結構可應用於含無蓋或有可掀蓋之平底或圓底炊具。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中中繼導熱體(102)為由金、銀、銅、或鋁所構成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中界面導熱體(103)為由鋁、鐵、鑄鐵、不銹鋼、陶瓷、石材、或金所構成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中熱導結構可應用於鍋爐之流體進出介面裝置，其中鍋爐為密閉式或半密閉式裝置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中界面導熱體(103)包含液體、固體、或氣體供將熱能傳輸至第二溫能體(104)者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中中繼導熱體(102)包含環狀結構，在迎向第一溫能體(101)之面與迎向界面導熱體(103)之面兩者之間的孔徑呈逐漸縮小，而中繼導熱體(102)愈遠離該孔其厚度愈薄。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具不同熱特性交叉結構熱導裝置，其中導熱體之間之結合方式，含以下其中一種結構作結合，包括：(一)外加螺絲螺帽；(二)以螺旋柱與螺旋孔結構相互旋合；(三)以螺旋柱與螺旋孔結構相互旋合，而作預力夾合；(四)鉚合結構；(五).壓合結構；(六)固鎖夾合結構；(七)黏合結構；(八)焊合結構；(九)鑄合結構；(十)夾合結構；(十一)嵌合結構；(十二)粉末冶金結構；(十三).磨擦溶接結構；(十四)相鄰之導熱體鑄合；(十五)鍍層結構；(十六)固定貼合或可貼合移動結構；(十七)藉重力之結構；(十八)磁的結構；及(十九)包覆結構。
TW098137001A 2009-08-06 2009-10-30 具不同熱特性交叉結構熱導裝置 TWI566723B (zh)

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US2040102A (en) * 1935-01-22 1936-05-12 Peron Anthony Pot
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