專(zhuān)利名稱(chēng)：集成熱電組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及固態(tài)熱電裝置，其利用Peltier效應(yīng)冷卻和/或加熱公共和/或工業(yè)環(huán)境。
背景技術(shù)：
眾所周知，上述類(lèi)型的熱電裝置在本領(lǐng)域已有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，其通常包括一熱電組件或者一由一組熱電元件組成的熱電堆，所述熱電元件依次由電串聯(lián)以及熱并聯(lián)的P型及N型導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體元件構(gòu)成，其中該些熱電元件通常電串聯(lián)以及熱并聯(lián)，并且裝配在由電絕緣但導(dǎo)熱的材料做成的支承件上，一般由硬陶瓷材料制作。然后，這些熱電組件必須與換熱器連接以形成家庭及工業(yè)用具的熱泵。
在本領(lǐng)域已知的熱電組件通常存在一些涉及其熱效率及脆性的缺點(diǎn)。具體地說(shuō)，最主要的缺點(diǎn)是，在本領(lǐng)域已知的熱電組件不能在與其連接的換熱器上達(dá)到一均勻的溫度分布，因?yàn)樵撔犭娊M件不能適應(yīng)這些取決于其所計(jì)劃應(yīng)用的換熱器類(lèi)型的可變特性。至于其次的缺點(diǎn)，眾所周知，由于支承件的脆性，所以在與換熱器組裝過(guò)程中，支承件斷裂往往是由于有效運(yùn)作所需的高接觸壓力和/或在工作期間，由于該組件的兩表面因其連接的換熱器的溫度不同而導(dǎo)致不同的熱膨脹所引起的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種新設(shè)計(jì)的熱電組件來(lái)克服在本領(lǐng)域眾所周知的熱電組件的缺點(diǎn)，本發(fā)明與換熱器組裝及結(jié)合在一起以構(gòu)成一種熱電熱泵。
本發(fā)明的目的通過(guò)一種集成熱電組件來(lái)達(dá)成，其由一組熱電元件構(gòu)成，每個(gè)熱電元件皆由電串聯(lián)以及熱并聯(lián)的P型及N型導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體元件構(gòu)成，其中所述熱電元件電串聯(lián)和/或并聯(lián)以及熱并聯(lián)，并且組裝在柔性支承件，該支承件由一可使電路電絕緣，但具有一高導(dǎo)熱率的聚合材料構(gòu)成。所述支承件的一面在熱電組件熱的一面上，而另一面則在熱電組件冷的一面上，通過(guò)具有低熱阻抗的連接材質(zhì)與其各自的換熱器連接，例如相變型或石墨基型的材質(zhì)，以使在低黏合壓力下也可達(dá)到最佳連接。所述集成組件的特征在于該些熱電元件分布在其內(nèi)部以致于在幾何形狀上使集成熱電組件傳導(dǎo)的熱量與通過(guò)換熱器交換的熱量一致，因而使在所述換熱器上的溫度分布盡量均勻，以使集成熱電組件的熱效率由于其兩個(gè)表面之間的熱位差減小而達(dá)到最大。


以下，將結(jié)合附圖通過(guò)一非限定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作敘述，其中圖1所示為一根據(jù)本發(fā)明的集成熱電組件的剖視圖，其與平面型換熱器結(jié)合以構(gòu)成一熱電熱泵；圖2所示為一根據(jù)本發(fā)明的集成熱電組件的剖視圖，其與凹面和/或凸面型換熱器結(jié)合以構(gòu)成一熱電熱泵；圖3所示為一根據(jù)本發(fā)明的集成熱電組件的剖視圖，其與具有多邊形橫截面的柱形換熱器結(jié)合以構(gòu)成一熱電熱泵；以及圖4所示為一根據(jù)本發(fā)明的集成熱電組件的剖視圖，其與具有圓形橫截面的柱形換熱器結(jié)合以構(gòu)成一熱電熱泵。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，集成熱電組件10由一組熱電元件構(gòu)成，如上所述，其組裝于具有一薄膜形或薄片形的聚合材料的柔性支承件11上。熱電元件可均勻地或不均勻地分布在柔性支承件11上，視乎集成熱電組件10的具體用途而定。
集成熱電組件的外圍形狀可以是不同的，而且可以是矩形，甚至諸如正方形，或者是曲線形，例如圓形。
柔性支承件11的聚合材料最好用聚酰亞胺制作，市售的商品以Kapton為商標(biāo)。
這樣構(gòu)成的集成熱電組件10與換熱器12結(jié)合，并且最好通過(guò)一相變型的導(dǎo)熱材質(zhì)13附著在該換熱器的底面上。一石墨材質(zhì)可用作連接材質(zhì)并置于集成熱電組件10的僅僅一面或兩面上。
如圖1所示，換熱器的底面可以是平面，或如圖2所示，為凹面和/或凸面，或如圖3所示，為具有多邊形橫截面的柱面、或如圖4所示，為具有圓形橫截面的柱面。換熱器12可與氣態(tài)或液態(tài)流體接觸，也可與進(jìn)行相變的流體接觸。除此之外，接觸表面可以設(shè)有鰭形件。換熱器12可以用金屬或非金屬材料制作。例如，可用作為非金屬材料的一石墨材質(zhì)。
使集成熱電組件10與換熱器12連接的連接材質(zhì)可以一大體上均勻的方式分布在柔性支承件11上，或者它們可以與熱電元件相應(yīng)地固定于柔性支承件11上。
一種根據(jù)本發(fā)明的熱電裝置所達(dá)到的技術(shù)效果如下由于熱電元件合適地分布在集成熱電組件10中，所以有可能使所述組件構(gòu)形與換熱器12的構(gòu)形一致以便可提高從所述組件傳導(dǎo)的熱量與通過(guò)換熱器12交換的熱量之間的一致性，從而達(dá)到一盡可能均勻的溫度分布，這樣，由于減小在其兩個(gè)表面之間的熱位差，可提高集成熱電組件10的效率。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，在集成熱電組件10及換熱器12之間使用連接材質(zhì)，使得即使沒(méi)有一額外的接觸壓力下仍可得到一穩(wěn)定的連接，以致在集成熱電組件及換熱器之間可達(dá)到緊密接觸。除此之外，所述連接材質(zhì)具有高熱導(dǎo)率，并且能夠以一最好可能的方式且對(duì)所述組件本身無(wú)害地承受所述組件可能的厚度不均勻性，該不均勻性是由于熱電元件的高度不同以及該換熱器的熱膨脹方面的差動(dòng)效應(yīng)造成，如在工作期間，會(huì)發(fā)現(xiàn)該些換熱器本身的溫度互不相同。最后，如果所用的換熱器具有非平面的附著面，所述連接材質(zhì)可以通過(guò)填補(bǔ)在柔性支承件11及換熱器12表面之間的空隙來(lái)抵銷(xiāo)熱電元件的平的底面與該換熱器底部曲率的不一致性。
權(quán)利要求
1.一種集成熱電組件(10)，其由一組熱電元件構(gòu)成，每一所述熱電元件皆由電串聯(lián)以及熱并聯(lián)的P型及N型導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體元件構(gòu)成，其中所述熱電元件電串聯(lián)和/或并聯(lián)以及熱并聯(lián)，并且組裝在由一聚合材料制作的柔性支承件(11)上，所述支承件與各自的換熱器(12)連接，所述集成熱電組件(10)的特征在于所述熱電元件分布在所述集成熱電組件(10)的內(nèi)部以致于在幾何形狀上使所述集成熱電組件(10)傳導(dǎo)的熱量與通過(guò)所述換熱器(12)交換的熱量相一致，因而使在所述換熱器(12)上的溫度分布盡量均勻，由于在所述集成熱電組件的兩個(gè)相反面之間的熱位差減小而使所述集成熱電組件(10)的效率達(dá)到最大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于為了使所述組件(10)與所述換熱器(12)連接，可使用一相變型導(dǎo)熱材質(zhì)(13)，所述材質(zhì)(13)具有高熱導(dǎo)率，并且能夠無(wú)害地承受由于所述熱電元件的高度上公差引起所述集成熱電組件(10)的厚度不均勻性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于為了使所述組件(10)與所述換熱器(12)連接，可使用一石墨型導(dǎo)熱材質(zhì)，所述材質(zhì)只在所述集成熱電組件(10)的一面或同時(shí)在兩面上放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述集成熱電組件(10)的底部的形狀為矩形，諸如正方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述集成熱電組件(10)的底部的形狀為曲線形，諸如圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述熱電元件均勻地分布在所述集成熱電組件(10)之內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述熱電元件不均勻地分布在所述集成熱電組件(10)之內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述組件(10)與具有一平的連接面的換熱器結(jié)合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述組件(10)與具有一凹的和/或凸的連接面的換熱器結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述組件(10)與具有一多邊形橫截面的柱形換熱器結(jié)合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述組件(10)與具有一圓形橫截面的柱形換熱器結(jié)合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述換熱器(12)設(shè)有鰭形件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述換熱器(12)可與氣態(tài)或液態(tài)流體以及必定會(huì)相變的流體接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述換熱器(12)可與必定會(huì)相變的流體接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成熱電組件(10)，其特征在于所述換熱器(12)可利用一流體的相變潛熱。
全文摘要
一種集成熱電組件(10)，其由一組熱電元件構(gòu)成，每個(gè)皆由電串聯(lián)以及熱并聯(lián)的P型及N型導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體元件構(gòu)成，其中所述熱電元件電串聯(lián)和/或并聯(lián)以及熱并聯(lián)，并且組裝在一的柔性支承件(11)上，該支承件由一可使電路電絕緣，但具有一高導(dǎo)熱率的聚合材料構(gòu)成。每一支承件(11)通過(guò)具有低熱阻抗的連接材質(zhì)(13)與換熱器(12)連接，以使在低黏合壓力下也可達(dá)到最佳連接。該些熱電元件分布在其內(nèi)部以致于在幾何形狀上使集成熱電組件傳導(dǎo)的熱與通過(guò)換熱器交換的熱相一致，因而使在所述換熱器上的溫度分布盡量均勻，以使集成熱電組件的效率達(dá)到最大。
文檔編號(hào)F25B21/02GK1711449SQ200380103121
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
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