讓汽車不再是鐵蒸籠的利器

讓汽車不再是鐵蒸籠的利器－太陽能車廂散熱裝置

*_杜鳳棋 *_{大華技術學院電機工程系副教授} 摘要 本論文旨在提出一種創新與創意的設計，運用熱傳遞原理研發出太陽能轉換 做為汽車車廂散熱之裝置，主要包裝軟式薄膜太陽能電板系統、機殼、風扇及噴 霧器等單元組裝而成，能有效的改善汽車悶熱效應的困擾，是極具有商機與發展 潛力的新產品。根據研發完成的散熱裝置雛型之實驗數據顯示，自然對流的降溫 幅度約達 11.7℃、強制對流的降溫幅度可達 22.1℃左右、蒸發熱散逸降溫幅度達 到降溫 6.9℃，效果極為可觀，這也是商品化的最佳訴求，而且是在太陽能板自 主供電的情況下達成。太陽能具有取之不盡，用之不竭的先天優勢；但太陽輻射 熱卻也是造成汽車車廂內悶熱的主因。若能化阻力為助力，吸收太陽輻射能而轉 換成消除汽車車廂的熱效應，將具有節能與環保的雙重功效。 關鍵字：太陽能、自然對流、強制對流、蒸發熱 壹、前言 民國 93 年 5 月間，台中市曾發生張姓女童被關在娃娃車內 8 小時，因此致 死而震驚全國；94 年 9 月間，台中縣清水鎮又發生粗心的幼稚園老師，錯將幼 童遺忘在車上而遭悶死的遺憾事件。除台灣有不幸的事件發生外，其他地區出現 的不幸事件亦時有所聞，根據美國公路運輸安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration, [NHTSA])報案指稱(勞委會, 2001)，每年有 29 名兒童因被 留在極悶熱的車內而死亡。1998 年夏季，11 名兒童把自己鎖閉在汽車車尾的行 李箱中因為過熱而死亡；2005 年橫掃墨西哥灣的麗塔颶風(Hurricane Rita)侵襲美 國時，由於當地氣溫高達攝氏 37℃，醫院擠滿了中暑的民眾，當時在南部五百 多公里沿岸居民，有將近兩百多萬人進行大撤離，其間傳出有民眾在如蝸牛般的 撤離車陣中，因汽車車廂溫度過高而熱衰竭致死之案例。 由於汽車在日光照射下，停放在室外的封閉式汽車的車內空間，可能在短時 間內快速上昇到 60℃以上，甚至高達 70~80℃，若直接進入車內時會突然感到汗

流夾背而不舒適；雖然啟動汽車後可以開啟冷氣來散熱，但是以此散熱的速度相 當緩慢且會增加油耗，所以從節能減碳的角度來看，這是相當需要去解決的一個 課題。汽車車廂若經常處於高溫的狀態，內部的電子系統與裝潢，在陽光曝曬下 很容易“中暑生病”，如何讓愛車能度過一個清爽的豔陽天，不僅關係汽車的“健 康”，更關係駕車者和乘車者的安全。利用遮陽板阻擋太陽的強光，減少陽光之 輻射作用，這是對付汽車車廂熱效應不無小補的方法。另外，汽車空調系統定期 的保養和維護，乃是確保空調正常運轉的基礎，亦是解決汽車溫室效應亡羊補牢 的方式。其他抵抗汽車悶熱效應的方法五花八門，例如採用車載冰箱、清涼座墊、 隔熱車罩…林林總總實在不勝枚舉，但這些配件的效果相當有限，並不符合消除 車廂內悶熱效應的期待。 汽車發明至今已超過一個世紀，從一些數據顯示，汽車悶熱而導致遺憾情事 的發生，其實並沒有隨著汽車工藝的精進而有所改善，汽車內的悶熱效應實在不 能再忽視這個嚴重的問題，而且現在地球上最常使用之交通工具就是汽車，所以 能改善汽車悶熱效應的困擾，將是非常值得關切的議題。 貳、背景 當太陽光照射到車輛時，太陽光以直接輻射(direct radiation)與漫射輻射 (diffuse radiation)兩種方式傳播熱能，進而被車體外殼表面吸收，金屬材質的車 體會因為容易傳導熱，因而使車體內的空間快速加熱。此外，太陽輻射能夠穿透 擋風玻璃後在車內加溫，車內的溫度則因為氣密的車窗，使積熱無法散逸，這種 增溫現象就是所謂的汽車溫室效應，也是造成汽車悶熱的另一緣由。因此汽車只 要曝曬在陽光下一段時間後，打開車門即有一股熱氣衝出(Ozeki, Takabayashi, & Tanabe, 2005; Yamashita Kuroda, Tochihara, Shibukawa, Kondo, & Nagayama, 2005; 林志儒, 2005)。

根據史丹佛大學醫學院研究員最近發現(McLren, Null, & Quinn, 2005)，縱使 在比較涼快的天氣狀況下，一輛停泊在陽光照射下的汽車，車廂會產生溫度偏高 亦可能對生命造成威脅(王志強蔡明凱、陳逸鴻、薛肇文和項正川, 2008; 洪淵庭 和陳聲平, 2004; 溫義嗣, 2004; National SAFE KIDS Campaign, 2005)。通常車子 在大太陽之下曝曬，會造成車內溫度迅速的上升，有可能促使密閉車廂內之溫度

高達 60℃以上，這種溫室效應導致車內裝潢會釋放過量的甲醛(formaldehyde, CH2O)或甲苯(toluene, C7H8)，甚至有時會高達平時的 20 倍，甲醛為毒性致癌物 質，會引發孕婦流產及兒童血癌。此外，經太陽曝曬後如蒸籠般的車廂，因溫度 過高或通風不良，極有可能造成車內人員中暑，嚴重者將會引發熱衰竭死亡。 現今對於汽車車廂因陽光造成的悶熱效應，大都採用車罩或車篷遮蔽陽光， 藉由阻絕紅外線達到隔離有害光照射之功效，這些做法只是消極的阻擋陽光的輻 射熱(thermal radiation)，但卻無助於降至金屬車身透過熱傳導(thermal conduction) 與熱對流(thermal convection)傳遞至車廂內的熱。近來已有屬於積極的排熱裝 備，主要是將低溫之冷凝水導至車頂板之散熱排，藉以達到降低溫度之效果；然 而昂貴的硬體設備與額外的能源消耗，終究還是無法有效的解決車廂悶熱效應。 對於開車族來說，在炎炎夏日開車時，無論愛車採用傳統冷式氣或恆溫式空 調，只要壓縮機運轉就會大幅增加耗油量，油價又節節高漲使荷包勢必大量失 血，這無異於是在火上澆油！所以能改善汽車車廂悶熱效應的困擾，將是當前重 要的課題。近年來，環保議題在全球持續的發酵，世界各國都在積極發展乾淨、 無汙染的替代能源。太陽能源不會產生熱污染(thermal pollution)且源源不絕，具 有「取之不盡，用之不竭」的優勢；太陽能具備環保、無污染…等優點，所以應 用相當的廣泛，市面上的太陽能產品與相關零組件也都非常齊全，而且技術極為 成熟，是值得運用的節能產品。 現在地球上最常使用之交通工具就是汽車，若能利用太陽能的助力改善汽車 熱效應的困擾，充分滿足節能的目的，因此本論文創作是具有創意的構思；而且 利用太陽能的助力解決汽車熱效應的問題，完全符合環保的需求，因此本論文創 作是具備創新的概念。 參、研究方法 本論文創作之「太陽能車廂散熱裝置」係設計裝置在汽車車頂天窗開口，如 圖 1 所示，彈性的機構設計可適用於各款具有天窗之汽車。散熱器利用太陽能轉 換成電能，具備自我供應電力的優勢，符合節能的創新思維；本論文創作充分的 運用熱傳遞基本原理，將太陽輻射所造成的汽車車廂內積熱有效的散逸，滿足環 保的創意構思。 本論文創作透過自我提供的電能趨動風扇，藉由強制對流(forced convection)

效應，將密閉車廂內的積熱有效的強迫排除；配合外型設計與裝設位置，讓高溫 空氣藉由自然對流(natural convection)效果，自然的導流到散熱器的頂罩，將高溫 空氣適度的排出。此外，本論文創作運用水與酒精調配成瞬間冷卻劑(instant cooler)。這種水與酒精的溶液，由噴霧罐噴出來後就形成細小的水滴，小水滴迅 速在車內蒸發。而此種冷卻劑的運用原理，就是當液體蒸發時，它的分子須由附 近吸收蒸發熱(heat of vaporization)，因此可使周圍空氣迅速的降溫。太陽能車廂 散熱器熱傳遞原理，如圖 2 所示。 本論文創作主要組成機構包含：太陽能發電、機殼、對流熱散逸及蒸發熱散 逸等系統，如圖 3 所示。各單元說明如後： 一、太陽能發電系統 本論文創作之核心－太陽能系統主要包括：軟式薄膜太陽能板及太陽能控 制器，軟式薄膜太陽能板採用非晶矽薄膜材料，在太陽光照射下便能輕鬆擁有 電力，重量極輕，體積越大效能越高。太陽能板設計覆蓋在曲面的頂罩上方， 故採用可捲曲的軟式電板，使用可防水、抗腐蝕、抗紫外線的材質製造。此外， 本太陽能板另須搭配充電控制器，以便用來保護蓄電池，避免源自太陽能電池 板的能量對蓄電池過度充電，及負載運行造成的過度放電；控制器具有防逆電 流裝置及直流電力輸出。 軟式薄膜太陽能板之操作電壓與電流分別為 15.4V、200mA、太陽能板之 尺寸 325mm 長×270mm 寬×1.1mm 高、光學面積 300mm×240mm、重量為 94.5g。 充電控制器之額定充電電流 10A、額定負載電流 10A、工作電壓 12/24V、充 電方式為 PWM 脈寬調制、最大尺寸 140mm×90mm×28mm。在本系統中另搭 配電池容置盒與數位電池容量檢測器，以供電池裝置及電能監測之用；電池容 置盒與數位電池容量檢測器的最大尺寸分別為 62mm×38mm×30mm、84mm× 50mm×15mm。 二、機殼系統 機殼係由上半部分的頂罩與下半部分的底罩構成，主要用以容置所有的功 能性元件。頂罩採用特殊的流線翼形截面設計，對於行車阻力不會造成嚴重的 影響，在雨天也不會有雨水滲漏到車廂之虞；另一方面，流線翼形截面可使太 陽能板的可裝置面積增加，此意味著單位面積可安裝容量的瓦數可加大。機殼 的底罩是安裝風扇與噴霧器的基板；底罩同時包括側面兩片及後面一片等三片

壁面，在壁面具有細長型換氣孔(ventilated slot)，以供高溫空氣由太陽能車廂 散熱器散逸至外界。

機殼之頂罩藉由特定的機翼外形(wing layout)設計(採用 NACA68014 機翼 上半部曲線)，流線的外型設計裝配在車頂上，在行車時的風阻係數大為降低； 在停車遇雨時，雨水會順勢滑落。機殼係運用熱傳遞的基本自然對流原理，將 密度較小的高溫空氣導入罩體；在底罩側邊及後方設有通氣槽，可使熱空氣導 出車外。 機殼採用棕褐色透明壓克力製成，可阻絕來自外界的紅外線，對安裝在機 殼內部的元件具有阻隔輻射熱的作用。製作機殼的壓克力厚度 5mm、最大尺 寸 540mm×300mm×108mm。流線翼形設計可使舖設面積增加約 8%，可舖設軟 式太陽能板的面積達到 7.776×10-2 m2。 三、對流熱散逸系統 對流熱散逸系統主要是仰賴硬體的風扇與底殼，分別形成強制對流與自然 對流效應，另搭配溫度控制器使溫度達到設定值即啟動風扇，以達到熱散逸 (heat dissipation)的目的。風扇利用軟式薄膜太陽能板所供應的電力驅動抽風 扇，透過抽風扇的運作將熱氣向上抽取，再藉由頂罩特殊的設計功能，故可將 車廂內積蓄的熱氣向外排除。 本論文創作採用二個磁浮馬達風扇，額定電壓 12 VDC、額定速率 2800rpm± 15%、額定功率 1.1W、空氣流率 23CFM、尺寸 70mm×70mm×15mm。 四、蒸發熱散逸系統 蒸發熱散逸系統主要的核心元件為噴霧器，另搭配溫度控制器使溫度達到 設定值即啟動噴灑冷卻劑，以達到迅速降溫的目的。噴霧器則是採用定溫控制 方式，當車廂內的溫度達到溫控器設定溫度值時，噴霧器就會適時的將容器內 的冷卻劑適量的噴灑；噴霧器容器內的水與酒精溶劑可隨時補充。 噴霧器可裝置冷卻劑的容量為 500ml，噴出一次的劑量約 1ml；噴霧器使 用 4 顆 3 號電池，總電壓 6VDC、尺寸 175mm×140mm×95mm。經改裝後的噴 霧器，可由溫度控制器完全控制噴出時機。 五、模型測試 溫控器是為了防止汽車室內溫度過高，當車內溫度達到某設定值時，溫控 器會啟動負載散熱，此系統開始運作，同時趨動風扇及啟動噴霧器。在太陽能

電池系統運轉時，太陽能板將吸收到的熱能轉為電能儲存至電池，當電池電量 超過負荷能量，此電壓控制迴路開始導通。此外，限制電流電阻與逆流防止二 極體裝置，主要的功能是為了避免電池過量的電流流過太陽能板，故可有效的 保護太陽能板。 為驗證太陽能車廂散熱器的預期性能，本論文創作模型採用的實驗方法， 係以封閉的實驗箱(600mm×450mm×450mm)控制環境狀態以獲得實驗數據的 可靠性(reliability)，如圖 4 所示。箱體等分成二個隔離室，一個(隔離室 1)完全 模擬在太陽輻射狀況下的汽車車廂，另一個(隔離室 2)則加裝本論文創作模 型，藉以預估加裝散熱器的預期效果。藉由電源供應器提供鹵素燈(150W、110V) 電力，用以模擬陽光照射。實驗利用熱電偶(thermocouple)及數位式溫濕度計， 擷取環境狀態與實驗模型的溫度。 肆、結果與討論 在本論文的實驗中，我們將先針對對流熱散逸的成效進行測試分析，由於(強 制)對流熱散逸的主要驅動機構為二個風扇，因而先考慮風扇裝置形式（抽氣與 吹氣）進行測試分析，其次再進行風扇在不同功率(轉速)運作狀況的測試分析。 在圖 5 顯示三組實驗數據，分別為二個風扇均為抽氣(實驗測試編號#1)、一 個風扇抽氣一個風扇吹氣(#2)及二個風扇均為吹氣(#3)；風扇均在電流 0.25A、電 壓 18.2V 狀態下運轉；風扇運轉的設定溫度為 60℃。從圖中的曲線變化情況可 明顯的看出，由於環境溫度有所差異，所以三組實驗的模擬車廂溫度分別在 1770sec、1470sec 及 1560sec 時刻達到 60℃。當實驗箱的溫度一旦達到設定溫度 後，風扇便同時啟動而發揮強制對流的效應，三組實驗的實驗箱溫度均呈現劇降 的情形，當溫度降到一定程度後將會緩和達到穩定狀態(steady state)。再從圖 5 的數據顯示，圖中的三條曲線(#1、#2 及#3)在風扇開始啟動之後，實驗箱溫度呈 現急劇降溫的情形，然而分別歷經 450sec、180sec 及 240sec 之後，溫度振盪變 化幅度已逐漸減小；在此同時，實驗箱溫度分別降低至 36℃、50℃及 39.1℃。 在圖 6 之橫座標採用風扇運轉後的計秒時間 t_o 表示；縱座標採用相對溫降 ΔT/T_o，其中ΔT 表示設定溫度 T_o與實驗箱的溫差。從圖 6 可清楚的看出，在風 扇開始運作 60sec 之後，三組實驗的相對溫降分別為 24.7%、15.8%及 29.5%。據 此得知，採用風扇進行強制對流而降低實驗箱內的溫度，效果依序為吹氣(#3)、

抽氣(#1)、吹抽氣(#2)，其中吹抽氣(#2)的溫降效果遠低於前二種風扇安裝形式。 若再繼續進行實驗測試，顯然實驗箱內的溫度仍會持續的降低，當風扇運作到 120sec 之後，三組實驗的相對溫降又分別達到 30.0%、17.3%及 32.3%。由此觀 之，實驗箱內的溫降效果已不再有前 60sec 之劇降情形；在此期間，抽氣(#1)與 吹氣(#3)的溫降差距效果已縮小，然而吹抽氣(#2)的溫降效果卻更低於前二種風 扇 安 裝 形 式 。 當 風 扇 運 作 到 240sec 左 右 ， 我 們 發 現 抽 氣 (#1) 的 溫 降 效 果 (ΔT/T_o=35.5%)已超越吹氣(#3；ΔT/T_o=35.3%)；在此時刻之後，雖然二種風扇安 裝形式(#1 及#3)的溫降幅度已趨和緩，甚至達到穩定狀態，但抽氣(#1)的溫降效 果仍微幅大於吹氣(#3)。 由於在密閉空間內的溫度上升，使得內部空氣的密度減少、壓力增加。在實 驗分析例中，剛開始模擬汽車車廂升溫的實驗箱溫度劇升，致使內部空氣急速加 溫，因此採用二個風扇抽氣(#1)，恰可順勢將膨脹的空氣抽出，達到溫降的效果； 在此例中，當風扇將內部熱量持續排出與加熱源產生的熱量逐漸達到平衡時，實 驗箱溫度將達到穩定、緩慢的變化。在風扇安裝形式使用一抽一吹(#2)的狀況 下，由於相鄰二個風扇的裝置距離過近，且都裝設在位於實驗箱上方同一高度 處，使得從外界吹入實驗的冷空氣，在剛進入箱內後又被相鄰的另一個風扇抽 出，因此排除熱量的功能大為削弱，因此溫度降低效果並不顯著。在二個風扇均 為吹氣(#3)的狀況下，剛開始將外界空氣吹入箱內，的確使溫度降低的效果最為 迅速，畢竟實驗箱內的最高溫度(相當於 T_o=60℃)與外界溫度 T_a(平均值為 15.9 ℃)相差最高達到 3.77 倍！ 透過風扇帶動空氣流動而形成的強制對流，對於實驗箱內的熱散逸將具有相 當顯著的效果，其中風扇轉速將是攸關強制對流良窳的重要因素。對此進行三組 實驗(實驗測試編號#4、#8 及#12)的分析，運作電流與電壓分別為 0.25A18.2V、 0.20A13.7V 及 0.15A10.0V，風扇啟動運轉的設定溫度為 60℃，三組實驗均 為抽氣形態。從圖 7 的三條曲線可看出，三組實驗均有相同的熱散逸趨勢，然而 實驗#4 的降溫效果明顯的比其他二種運作情況更為突出。 再從圖 8 可進一步的觀察在風扇啟動之後的降溫情形，其中橫座標為風扇開 始運轉之後的計秒時間 to；縱座標則為相對溫降很明顯的在前 300sec 的時段中， 降溫隨著風扇的轉速成正比；當 t_o=300sec 時，三組實驗的相對溫降分別為

36.8%、29.6%及 22.3%，具有等差值為 7.2%左右。據此確認，降溫效果隨著風 扇轉速增加會有極為顯著的增大。 接著將探討風扇在不同轉速(負載)情況下，對於降低實驗箱內溫度的效果， 二組實驗(#6、#10)均為抽氣運作，實驗操作之電流與電壓分別為 0.23A16V 及 0.18A12.3V；風扇啟動運轉的設定溫度為 60℃。倘若合併考慮外界溫度 T_a的 影響，故縱座標採用相對於外界溫度之表示法 T/T_a，結果繪示如圖 9。由圖中的 曲線分布可看出二組實驗的趨勢相同，量化數值的差異相當小，例如當風扇開始 運作 300sec 時(t_o=300sec)，相對溫度 T/T_a 之值分別降低 30.6%與 26.1%；當 t_o=600sec 時，則分別降低 35.9%與 34.4%，差距幅度雖逐漸縮小，但在持續的風 扇運轉期間，實驗#6 的熱散逸效果仍較實驗#10 為佳，此足以再次證明降溫效果 與風扇轉速成正比的關係。 當風扇改變成吹氣形態，再進一步分析風扇在不同轉速(負載)情況下，對於 降低實驗箱內溫度的效果。針對吹氣形態的熱散逸，我們進行三組實驗(#5、#9 及#13)的分析，運作電流與電壓分別為 0.25A18.2V、0.20A13.7V 及 0.15A 10.0V，風扇啟動運轉的設定溫度為 60℃。經由實驗獲得的結果如圖 10 所示， 從圖中三組實驗所描繪的曲線亦可看出，吹氣與抽氣形態的降溫趨勢完全相似， 而且再同樣具有降溫效果與風扇轉速成正比的關係。 從圖 11 可再觀察到，由於原先實驗箱內的熱空氣膨脹，經自然對流從散熱 裝置排除熱量。當風扇開始啟動吹氣後，溫度較低的空氣由外界逆向吹入實驗 箱，在前 30sec 反而是風扇運轉速度較慢，相對溫降的效果較佳；在風扇開始運 轉之後的計秒時間 t_o=60sec 左右，相對溫降已呈現穩定和緩的狀態。當時間 t_o=120sec，三組實驗的相對溫降分別為 31.2%、27.0%及 26.2%，顯然降溫效果 與風扇轉速成存在正比關連性；直到時間 t_o=300sec，相對溫降分別為 34.6%、 30.7%及 29.5%。據此得知，降溫效果隨著風扇轉速增加會有極為顯著的增大。 圖 12 為實驗測試編號#7 與#11 之風扇吹氣轉數的影響評估，其中縱座標採 用相對於外界溫度之表示法 T/T_a。從圖中的曲線分布可看出，二組實驗的分布 情形亦相同，根據量化數值的結果顯示，二組數據值的差異相當小；當風扇開始 運作 300sec 時(t_o=300sec)，實驗#7 與#11 之相對溫度 T/T_a之值分別降低 42.4% 與 44%；當 t_o=600sec 時，則分別降低 43.7%與 46.9%，差距幅度仍持續再增加；

即使風扇持續運作至 1200sec 時，T/T_a之值分別降低 46.9%與 50.2%。由此可見， 風扇吹氣運轉的效果沒有與抽氣運轉並不完全相同，也就是降溫效果與風扇轉速 並不存在正比的關係。 在第二部分的實驗中，熱電偶 T₁ 安裝在實驗箱的隔離室 1，用以測量在完 全封閉狀態下的實驗箱內溫度 T₁。另外熱電偶 T₂安裝在實驗箱的隔離室 2，用 以測量在設有散熱裝置的實驗箱內溫度 T₂。在實驗的進行過程中，當模擬車廂 之隔離室 2 的實驗箱內溫度達到設定值(T_o=60℃)時，隔離室 1 的加熱源將會切 斷供電，以防止溫度持續上升而損毀實驗設備；隔離室 2 的噴霧器將直接噴灑出 冷卻劑。 接著將探討自然對流與蒸發熱散逸同時存在的影響，由於噴霧器是從模擬車 廂之隔離室 2 的實驗箱內溫度達到設定值(T_o=60℃)時啟動，因此開始會形成蒸 發熱散逸的效果。從圖 13 的量化數據顯示，在具有自然對流效應的實驗箱內， 溫度 T₂達到 60℃的時間顯然會比較久。當溫度 T₂達到設定值時，噴霧器開始 噴灑冷卻劑，從圖 13 可觀察到溫度 T₂產生劇烈的震盪變化，主要是在隔離室 2 因水分子從上方墜落，恰與密度小的熱空氣上升方向相反，隔離室 2 的流場呈現 不穩定現象，致使測量的溫度值產生明顯的震盪變化。我們從噴灑冷卻劑後最低 溫 T_min與平均溫度 T_avg數據發現，每隔 10sec 噴灑一次，最低溫 T_{min 可多降} 7.1%、平均溫度 T_avg則可多降 7.0%。最後，再從相對降溫比值(T₂-T_min)/T_a來觀 察自然對流與蒸發熱散逸合併效應，結果可發現，在同時考量到外界溫度 T_a的 情況下，實驗例#14 的相對降溫為 1.08，亦即使用純水、噴灑時間間距越密集， 則蒸發熱散逸效果就會越好。若單純只考慮蒸發熱散逸的降溫效應，從實驗結果 可知，在實驗例#14 的條件下，最大的蒸發熱散逸可使溫度降低約 6.9℃。 伍、結論 綜合歸納上一章的實驗測試數據分析，我們在本節中所獲致的結論，簡扼敘 述包括以下所列的幾點： 1. 自然對流之降溫效果平均可達到 17.7%；實驗的量化數據差異值，最高會達 11.7 ℃。 2. _{風扇啟動之後的抽氣降溫，將隨著風扇的轉速成正比；當 to=300sec 時，最}

大的溫降可達到 22.1℃。 3. 最大的蒸發熱散逸可使溫度降低約 6.9℃。 太陽能車廂散熱器充分的發揮「少即是多」(less is more)的設計理念，因此 本論文創作所呈現的是形式簡單、高度實用的創新產品。本論文創作的主要設計 理念，就是將熾熱的太陽輻射“荼毒”，轉化成有效的能量，可供散熱器內部風扇 與噴霧器使用，達到電力自主的目的。本論文創作已達到預期的效果，已獲得中 華民國新型專利證書(杜鳳棋和葉雲熒, 2009; 杜鳳棋等人, 2010)，亦已獲得「2011 年馬來西亞國際發明創造技術展」金牌獎之殊榮，這是實現商品化的新歷程，也 是解決汽車熱效應的新紀元，更是太陽能充分運用的新里程碑。 致謝 本專題由國科會產學合作研究計畫(NSC99-2622-E-233-003-CC3)之經費補 助，特此申謝。 參考文獻 王志強、蔡明凱、陳逸鴻、薛肇文、項正川（2008）。熱中暑。內科學誌，19(2)， 頁 136-147。 杜鳳棋、葉雲熒（2009）。汽車車廂排熱器。中華民國新型專利，M370513。 杜鳳棋、杜文智、王柏中、葉雲熒（2010）。汽車車廂散熱裝置。中華民國專利 申請，M386195。 林志儒（2005）。汽車車內外輻射熱流場耦合分析。屏東：國立屏東科技大學車 輛工程系碩士學位論文。 洪淵庭、陳聲平（2004）。基層醫學。19(11)，頁 274-277。 勞委會（2001）。作業環境有害物暴露調查與對策技術資料(五)：甲醛(醫療院所)。 台北：行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所，中華民國 90 年 12 月， IOSH90-T-045。 黃秉鈞（2008）。台灣如何利用太陽能發電？。科學人，第 72 期 2 月，頁 60-63。 溫義嗣（2004）。熱中暑與熱衰竭。臨床醫學，53(3)，頁 245-246。

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圖 1 太陽能車廂散熱裝置裝配示意圖 太陽能車廂散熱器 強制＋自然對流排熱 吸收蒸發熱降溫 車頂 風扇 冷卻劑 噴霧器 天窗 圖 2 太陽能車廂散熱裝置的熱傳遞原理

噴霧器 風扇 充電控制器 控溫器 頂罩 底罩 5.58 電池容置盒 電池容量檢測器 太陽能 太陽能板 圖3 太陽能車廂散熱裝置的能量轉換運用 鹵素燈 控制箱 太陽能車廂散熱器 50.0℃ 52.6℃ _41.8℃ 溫濕度測量計 電源供應器 隔離室1 (無散熱) 隔離室2 (有散熱) 擬太陽照射車廂 圖 4 實驗測試示意圖

圖 5 風扇裝置形式的影響測試(#1, #2, #3)

圖 7 風扇抽氣轉數的影響測試(#4, #8, #12)

圖 9 風扇抽氣轉數的影響評估(#6, #10)

圖 11 風扇裝置形式的降溫情況(#5, #9, #13)