崑 山 科 技 大 學

機 械 工 程 系

學 生 專 題 製 作 報 告

機車保溫箱裝置

指導教授：洪榮芳 教授

專題組員：

陳建男 4010H010

潘祥允 4010H031

蕭聖崧 4010H005

林宗翰 4010H040

中華民國 105 年 5月

專題製作報告授權同意書

I

中文摘要

本研究提出一種不需使用電能亦可使用的保溫箱原理，其主要是利用機車排

氣廢熱再藉由我們設計的裝置與管路，將熱氣回收再利用作為保溫箱保身的熱能

來源。因為現在市面上看到的保溫箱大多是以電能做作為主要供應來源，那有沒

有甚麼方式可以取代電能既有效率又兼具環保?

II

誌謝

時光匆匆，光陰如逝，一轉眼我們已經四年級到了即將畢業的時刻，學校從三下

開始就讓我們先行去找有興趣的專題作為畢業學程之一，經過幾次的詢問與思考，

我們選擇來到了”洪門”也就是車輛能源實驗室來完成我們的專題，並且跟學長

姊和教授學習更多的東西。

在這一年半的時間裡，我們受益良多，從一開始的懵懂無知到後來對車輛有著更

進一步的了解，首先我想要改謝洪榮芳教授使我們有這榮幸進入本車輛能源實驗

室與學長們一同研究與學習新技術，由衷的感謝老師跟學長姐的殷勤指導，敦敦

教誨並且以包容心及耐心的指導我們完成此次專題。

在實驗成過也要感謝廖政勳學長不畏辛苦與麻煩的帶領我們完成實務專題，引領

我們查看了許多資料，尤其一開始我們甚麼都不知道，就突然來到實驗室，他也

沒有嫌棄我們並且熱心的一一教導我們實驗的一切器材與設備，他也是與我們共

處最多時間的學長，大部分時間我們到了實驗室都會看到學長一個人默默的在忙

著，但每次只要我們有問題，他一定不辭辛勞地放下工作教導我們，同時也時常

關心我們的進度並且給予我們良好的建議，在實作上有償給我們介紹許多廠家與

門路，有時還會與我們討論未來的出路與生活上會遇到的困難。

另外也要感謝我們的競爭對手，我們時常在比賽，並且互相激勵對方，雖說是對

手但是我們卻常常合作，有時我們忙不過來，他們也會幫忙完成一些，我們也時

常交流討論，並給出建議，互相競賽與合作的狀況下，使我們都更有上進心做起

每件事情來，都顯得更有效率且更具意義。

III

目 錄

專題製作報告授權同意書-------------------------------------------I

中文摘要 -------------------------------------------------II

致謝 -------------------------------------------------- III

目錄 ------------------------------------------------ IV

圖目錄 ------------------------------------------------- V

一、 前言 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1

二、 研究動機與目的----------------------------------------1

三、 研究方法與步驟---------------------------------------------------3

四、實驗設備 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4

五、 排氣管截點差異-----------------------------------------------6

六、保溫箱前後設計差異----------------------------------------9

七、成品及應用-------------------------------------------------------11

7.1 設計材料-----------------------------------------------------11

7.2 製作零件-----------------------------------------------------11

7.3 製作過程-----------------------------------------------------12

九、結論------------------------------------------------------17

十、參考文獻------------------------------------------------------18

IV

圖目錄

圖 1、底盤動力計--------------------------------------------------4

圖 2、熱電偶-------------------------------------------------5

圖 3、空氣壓縮機-------------------------------------------------5

圖 4、截點一--------------------------------------------------6

圖 5、截點二--------------------------------------------------6

圖 6、截點三-------------------------------------------------7

圖 7、排氣管內部圖一--------------------------------------------------8

圖 8、排氣管內部圖二--------------------------------------------------8

圖 9、保溫箱初期完成圖------------------------------------------------9

圖 10、保溫箱完成圖--------------------------------------------------10

圖 11、管線安裝過程-------------------------------------------------12

圖 12、保溫箱組裝過程-----------------------------------------------12

圖 13、師傅銲接過程-----------------------------------------------13

圖 14、排氣管鑽孔過程------------------------------------------------13

圖 15、實車測試--------------------------------------------------14

圖 16、實車測試二--------------------------------------------------14

V

一、 前言

能源與我們的生活息息相關，同時能源也是國家經濟發展的動力，是衡量綜合國

力、國家文明發達程度和人民生活水準的重要指標，不過隨著文明的進步使得能

源的消耗日趨漸增。

人類開發的能源與溫室效應有著絕對的關係，因人類大量使用含碳氫化合物的燃

料，造成地球的溫室氣溫變化異常，但這些太輕化合物是我們不可或缺的能源。

在我們日常生活上最用得上的能源非石油莫屬，石油不只是文明的一大重要發展

也是人們生活賴以為生的能源，但隨著文明的大量開發也伴隨著大量的汙染，生

態遭受破畫，石油也漸漸短缺，目前如何節省能源與保護環境是我們重要的議題。

人類也開始尋找太帶能源，找尋一個既有效率又乾淨的新能源。

1

二、 研究動機與目的

近年隨著油價走揚，並受到國際節能與 低碳環保的驅動，再生能源及新能源

的開發 受到各國重視，再生能源係指符合環境永續 發展，可生生不息、循

環再利用之能源，包 括太陽能、風能、生質能、地熱、水力、海 洋能等，

是幾乎零污染之綠色能源。另外， 引擎的廢氣除了對全球溫室效應造成重大

影響，廢氣的煙霧每年也造成全球農業損失高達上百億美元，而其影響來自

氧氣的微小顆粒-臭氧。汽機車排放的一氧化碳和易揮發性的有機化合物會合

成臭氧，特別是在炎熱、陽光普照、無風的情況之下更容易形成。臭氧的煙

霧會對人體的呼吸道造成危害，使人壽命減短。

空氣污染所合成的臭氧也會對農作物的成長造成損害。臭氧透過植物葉片的

呼吸氣孔，進入植物株內，造成植物的葉片捲曲，影響光合作用的效力，導

致植物生長不良和矮小，進而影響農作物的果實和品質。因此我們嘗試著將

這些廢棄回收再逆用作為可用之能源。

2

三、 研究方法與步驟

本專題製作主要利用設計好的管線加上內部設計將機車排氣廢熱回收作為保

溫箱的熱能來且源替代傳統電瓶供電的方式。

實驗步驟如下:

1. 尋找各類文獻，如圖書館館藏、歷屆學長姊專題、網路收尋資料、與專題教授

學長討論。

2. 統整文獻找出所需資料，且確認專題目標、並開始分工著手進行研究。

3. 設計與製作，嘗試眾多設計並且記錄數據，找尋問題點並且修正和逐一改良，

多次嘗試後比較前後數據，對比出最有效的方式且完成實品。

3

四、 實驗設備

(圖 1、底盤動力計)

使用 22KW DC馬達系統，為國內機車業者所設計製作的動力計，可提供路阻的模

擬控制與定速控制，以便進行整車的試驗。麻雀雖小五臟俱全，本設備看似精簡，

其實已經具備完整動力計功能，包括 COAST DOWN滑行測試及 ALR、ASR控制模式。

另配備有軸距可調的卡鉗、控制位置切換、強制排氣及硬體安全控制系統，讓使

用更具彈性與安全。加上特有的圖控式人機操控介面與資料記錄系統，提供使用

者自動化測式控制及後端測試數據處理的完整解決方案。

4

(圖 2、熱電偶)

(圖 3、空氣壓縮機)

5

五、排氣管截點差異

(圖 4、截點一)

第一次嘗試的點，溫度夠但是會嚴重影響到車性的整體平穩性。

(圖 5、截點二)

嘗試第二次的截點區，穩定性比第一次佳，但擷取到的溫度過低。

6

(圖 6、截點三)

這次選用再觸媒轉換之後，廢氣再經由觸媒轉換之後溫度會再上升，且由於截氣

味子是選用再最後端廢氣即將排出之時，不只改善了穩定性的問題也得到足夠的

溫度。

7

(圖 7、排氣管內部圖一)

(圖 8、排氣管內部圖二)

8

六、保溫箱前後設計差異

(圖 9、保溫箱初期完成圖)

第一個保溫箱，設計方式是將廢熱藉由銅管導入，放置中心點的構想是熱氣是外

擴的，由中間導向四周會比由外到內來的快速且容易許多。

9

(圖 10、保溫箱完成圖)

保溫方式為底部為中空再藉由我們設計的管線將機車排氣廢熱導入此處藉此提供

保溫箱內部所需熱能。

外層是由壓力板作為支撐，往內放置隔熱棉，最裡面用鋁板做框架，在包上鋁箔

紙，前方設置自動卡鎖的門把方便開啟，底部設計一中空鋁板連接底部管線再將

廢熱導入底部。

10

七、成品及應用

7.1設計材料

使用材料 數量

鋁板 30*40mm *4

銅管 3m

隔熱棉 400g

排氣管 1支

鋁箔紙 1捲

考克閥 2個

銅管接頭 2個

透明壓克力箱 1個

木板 1塊

噴漆 2罐

保麗龍板 4塊

7.2製作保溫箱

首先將各鋁板依設計圖做裁切，由內部向外部製作，將切割好的鋁板與鐵板拿去

給師父銲接後，再將訂製好的壓克力板作為外框，中間層填充隔熱棉作為保溫媒

介，底層在與我們設計好的管路銜接，最後連至我們的排氣管作為一整體循環，

在放置底盤動力計上做數據實測，將數據統計下來再找出問題所在，再加以改良。

11

7.3製作過程

(圖 11、管線安裝過程)

(圖 12、保溫箱組裝過程)

12

(圖 13、師傅銲接過程)

(圖 14、排氣管鑽孔過程)

13

8.4實測過程

(圖 15、實車測試一)

(圖 16、實測測試二)

14

數據圖

(表 1、數據圖)

由此圖可看出此裝置在怠速下的情況是幾乎不會有作用的溫度上升幅度十分微量,

但在經過 20分,時速 40km溫度就可達 40多度,可知是有效率,且在時速 60km下更

是急遽升高,對於一般需保溫之物品都可有功效,如需長久行車或環島等長距離交

通,此裝置就可如此圖所呈現的發揮功效。

15

0

10

20

30

40

50

60

70

80

5 10 15 20

怠速

40

60

分鐘（min)

未來研究方向與建議

不論使用哪種保溫箱與設計，其最終目的就是要能保溫且能有效運用在機車上。

(1) 保溫箱輕巧化

目前的保溫箱笨且重，在放置上會成為一個阻礙，因此可以將材質作些許更改

在不影響其功能狀態下。

(2) 隔熱效果加強

雖有隔熱但效果尚可加強，密封度可以強化，隔熱材料也可以做調整，用比熱

更大的材料作為隔板效果會更好。

(3) 保溫箱位子車內化

目前的保溫箱是暫定放置車廂後座跟傳統的一樣沒變動，但我

們希望未來他可以朝車廂內設計，一來可以美觀二來可以節省

空間，三則可以減少天氣影響保溫效果。

(4) 廢棄來源穩定化

目前來說平時供熱穩定，但是遇到天氣差尤其下雨天，會嚴重影響保溫箱內部

的熱源，廢熱在中間的管路階段溫度會被雨水降低，進而影響到整體熱源的供應。

(5) 保溫箱電控化

現階段的溫度控制是由手動控制的，麻煩且容易產生誤差，未來可以朝電子控制

邁進，可以更穩定且精準地控制流量與溫度，使我們在使用上能更加輕鬆便利。

16

九、結論

本實驗針對不同的管線設計及本溫箱內部設計對於整體溫度的變化做研究。

經過我們多次的研究與設計，從一開始的保溫箱到最後完成的保溫箱，我們記錄

下每一次的數據討論後並加以改良力求完美，我們秉持著沒有最好只有更好的心

態去完成它，各段截氣點的比較也是我們重點之一，從一開始最前端的截氣到最

後用在觸媒轉換後的開孔都是經過我們無數次的實驗與比較後所做的決定。

管路的設計也是我們一大重點之一，由一開始的數據研究發現每一段管路溫度遽

降的數度極為快速，因此我們將一開始的 0.5CM小管徑改為內徑 1.3CM的管徑大

小，且將管路截短追求氣體以最快速的方式到達保溫箱內部，而實驗數據也顯示，

此方法確實讓溫度下降數度變慢，且保溫箱內部溫度有顯卓的提高，但必須注意

的是熱回收氣流的導入方向與排放位子。

17

十、參考文獻

[1] http://visdacom.com/box/modules/news/

[2]http://boco.com.tw/%E3%80%90%E7%AB%B6%E8%B3%BD%E3%80%91james-dyson-

%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%A4%A7%E7%8D%8E%EF%BC%8C%E9%A0%AD%E7%8D%8E%E9

%AB%98%E9%81%943%E8%90%AC%E8%8B%B1%E9%8E%8A/

[3]http://blog.xuite.net/liaowei.lee/birds/51277157-%E7%B0%A1%E6%98%93

%E4%BF%9D%E6%BA%AB%E7%AE%B1%E8%A3%BD%E4%BD%9C

[4] http://www.yuanjaan.com/warmer-showcase.html

18

http://visdacom.com/box/modules/news/http://boco.com.tw/%E3%80%90%E7%AB%B6%E8%B3%BD%E3%80%91james-dyson-%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%A4%A7%E7%8D%8E%EF%BC%8C%E9%A0%AD%E7%8D%8E%E9%AB%98%E9%81%943%E8%90%AC%E8%8B%B1%E9%8E%8A/http://boco.com.tw/%E3%80%90%E7%AB%B6%E8%B3%BD%E3%80%91james-dyson-%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%A4%A7%E7%8D%8E%EF%BC%8C%E9%A0%AD%E7%8D%8E%E9%AB%98%E9%81%943%E8%90%AC%E8%8B%B1%E9%8E%8A/http://boco.com.tw/%E3%80%90%E7%AB%B6%E8%B3%BD%E3%80%91james-dyson-%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%A4%A7%E7%8D%8E%EF%BC%8C%E9%A0%AD%E7%8D%8E%E9%AB%98%E9%81%943%E8%90%AC%E8%8B%B1%E9%8E%8A/http://blog.xuite.net/liaowei.lee/birds/51277157-%E7%B0%A1%E6%98%93%E4%BF%9D%E6%BA%AB%E7%AE%B1%E8%A3%BD%E4%BD%9Chttp://blog.xuite.net/liaowei.lee/birds/51277157-%E7%B0%A1%E6%98%93%E4%BF%9D%E6%BA%AB%E7%AE%B1%E8%A3%BD%E4%BD%9Chttp://www.yuanjaan.com/warmer-showcase.html

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學士專題

機車保溫箱裝置

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陳建男

潘祥允

蕭聖崧

林宗翰

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