篇名电子式冷却器之性能测试试验及分析作者王咏青国立台中女中.PDFVIP

電子式冷卻器之性能測試實驗及分析 篇名：電子式冷卻器之性能測試實驗及分析 作者： 王詠青。國立台中女中高中。高三 16 班 1 電子式冷卻器之性能測試實驗及分析 壹●前言 第一接觸電子式冷卻器是國中一年級時，在國中物理老師指導下，曾以「COOL！ 酷！」作品參加台中縣第四十四屆中小學科展，並獲全縣第二名，當時即是以電 子晶片應用於冷卻除濕機之應用實驗，也因此對熱電晶片產生濃厚之興趣。電子 式冷卻器，又稱為熱電式致冷器(Thermoelectric Cooler )，其因具有低噪音、無振 動、體積小、易攜帶、使用壽命長且不會對環境產生污染等優點，所以被廣泛適 用在各種冷凍(如汽車冰箱) 、日常生活(除溼櫃，手提冰箱) 、冷藏設備(如旅館用 小冰箱及手提野餐箱) 、電子電路冷卻(如CPU 冷卻器)及各種精密醫療(如手提疫 苗箱)上。然而，其系統之性能係數低及冷卻能力不大為其缺點，本文針對各種 市售不同廠牌之熱電晶片做性能測試實驗，藉由實驗改變各種參數以獲得各種實 驗數據，並利用各種實驗所得的數據作為系統改善分析之重要參考。此外，亦將 對熱電晶片熱端使用不同型式及同材質散熱器進行實驗與比較，以瞭解不同散熱 器對系統性能之影響。 貳●正文 一、簡介及相關文獻資料回顧 為了維持一定局部空間良好的工作環境需求，常須藉由冷卻設備移除熱量以維持 正常的工作溫度。傳統的壓縮機式冷凍系統雖具有穩定冷卻能力及價格低等優 點，然而因其體積龐大，並不適用於攜帶式小型或特殊空間之冷卻，而熱電晶片 體積小、容易安裝、無噪音、無機械運轉且不需使用冷媒，所以壽命可達十年以 上。 在熱電冷卻書籍方面，在上海交通大學(註一)出版書中提到半導體材料的最佳成 分及特性，以及疊堆式達此低溫效果，其中包含了與熱電連結的型式、基本的結 構、固定的方法、散熱的方式以及在熱電應用於多方面之案例。而謝煜弘(註二) 與林振華(註三)等人之電子材料書中，以微電子學中半導體物理特性的觀點來解 釋熱電晶片內的P-N 半導體電子熱傳遞現象。 在國內熱電冷卻碩士論文研究中，趙子逸(註四)則使用熱傳方式對於熱電半導體 做參數理論推導，並且在過程中加入輻射熱及環境對流熱等參數。而陳秋南(註 五)在碩士論文中探討，側吹式流向之散熱鰭片，其散熱量主要影響因素為局部 性的壓差。 在熱電應用方面，臺灣大學郭丁嘉碩士論文(註六)中，開發迷你環控箱原型機， 2 電子式冷卻器之性能測試實驗及分析 經微處理機控制模組實驗結果顯示，溫度調整的範圍在 15℃~22℃(室溫在 25℃ 以下) ，濕度調整在範圍約44%~67% ，若將此迷你環控箱與太陽電池加以結合， 將變成可攜式之迷你環控箱。在成功大學卓孟樑碩士論文(註七)中，針對熱電式 醫用保溫箱之效能作改善，對箱內空氣進行冷卻，並對薄板厚度作最佳化改善； 而中興大學鄭建明碩士論文(註八)中，以一熱電冷卻器來冷卻一固定冷凍空間， 並藉由市售之不同材質散熱器，針對