專利名稱：熱電轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱電轉(zhuǎn)換模塊。
背景技術(shù)：
日本專利申請公告No. 2002-111079公開了一種常規(guī)熱電轉(zhuǎn)換模塊。如圖6中示出的，該熱電轉(zhuǎn)換模塊包括第一基板91和第二基板92，該第一基板91和第二基板92分別具有相互面對的內(nèi)表面91A、92A和外表面91B、92B。熱電轉(zhuǎn)換模塊還包括設(shè)置在第一基板91的內(nèi)表面91A和第二基板92內(nèi)表面92A上的多個電極93A、93B，以及通過電極93A、93B串聯(lián)地電連接的多個熱電轉(zhuǎn)換元件94。根據(jù)基于珀爾貼效應(yīng)操作的熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱電轉(zhuǎn)換元件94，在熱電轉(zhuǎn)換元件94的第一基板91側(cè)上發(fā)生吸熱，在熱電轉(zhuǎn)換元件94的相反的第二基板92側(cè)上發(fā)生散熱，·反之亦然。這種常規(guī)熱電轉(zhuǎn)換模塊在空調(diào)器中作為用于冷卻和加熱諸如第一基板91和第二基板92的零件之間的熱交換介質(zhì)的裝置采用。熱電轉(zhuǎn)換模塊還能夠基于塞貝克效應(yīng)由溫度差產(chǎn)生電力。如在日本專利申請公告No. 2007-173301中公開的，熱電轉(zhuǎn)換模塊可以具有分別設(shè)置在第一基板91的外表面91B和第二基板92的外表面92B上的第一散熱片95、第二散熱片96，用于增強吸熱和散熱或者受熱的效果。根據(jù)上述公告，第一散熱片95和第二散熱片96由作為傳熱材料的鋁制成，并且通過硬焊直接連接至第一基板91的外表面91B和第二基板92的外表面92B。根據(jù)上述公告的發(fā)明人，第一散熱片95、第二散熱片96直接連接至第一基板91、第二基板92增強了吸熱和散熱或者受熱的效果。然而，根據(jù)CAE(計算機輔助工程)分析的結(jié)果，當(dāng)將第一散熱片95、第二散熱片96硬焊至第一基板91、第二基板92時，第一基板91、第二基板92和第一散熱片95、第二散熱片96暴露于高溫下。當(dāng)?shù)谝换?1、第二基板92和第一散熱片95、第二散熱片96的溫度假定為正常水平時，第一基板91、第二基板92熱變形，如由圖6中的箭頭指示的。因此，熱電轉(zhuǎn)換元件94傾向于受到由于變形產(chǎn)生的應(yīng)力的作用而損壞。第一基板91、第二基板92和第一散熱片95、第二散熱片96可以制成更小的尺寸以減小應(yīng)力。然而，當(dāng)將第一基板91、第二基板92制成更小時，需要減少可以安裝在內(nèi)表面91A、92A上的熱電轉(zhuǎn)換元件94的數(shù)量，導(dǎo)致熱電轉(zhuǎn)換模塊的性能下降。同時，當(dāng)將第一散熱片95、第二散熱片96制成更小時，減小了吸熱和散熱或者受熱的效果，導(dǎo)致熱電轉(zhuǎn)換模塊的性能降低?？梢栽O(shè)想，將多個熱電轉(zhuǎn)換模塊組合在一起，從而補償每個熱電轉(zhuǎn)換模塊的性能的降低。然而，當(dāng)熱電轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)量增大時，變得難以設(shè)置和控制連接至相應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換模塊的線，這導(dǎo)致空調(diào)器或者發(fā)電設(shè)備中的用于熱電轉(zhuǎn)換模塊的安裝空間減小的問題。當(dāng)空調(diào)器或者發(fā)電設(shè)備安裝在具有有限的安裝空間的車輛中時，此問題變得特別顯著。本發(fā)明涉及提供一種提供高性能和易安裝性的熱電轉(zhuǎn)換模塊。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，熱電轉(zhuǎn)換模塊包括設(shè)置為相互面對的多個第一基板和多個第二基板、多個第一電極、多個第二電極、多個熱電轉(zhuǎn)換元件、基板、第一散熱片和第二散熱片。包括內(nèi)表面和外表面的第一基板以及包括內(nèi)表面和外表面的第二基板設(shè)置為彼此面對。第一基板的每個內(nèi)表面均與第二基板的相應(yīng)的內(nèi)表面面對。第一電極連結(jié)至相應(yīng)的第一基板的內(nèi)表面，第二電極連結(jié)至第二基板的相應(yīng)的內(nèi)表面。熱電轉(zhuǎn)換元件通過第一和第二電極相互電連接。包括外表面的基板由傳熱材料制成，并且熱連結(jié)至第一基板的外表面。每個第一散熱片均由傳熱材料制成，并且熱連結(jié)至基板的外表面。每個第二散熱片均由傳熱材料制成，并且熱連結(jié)且直接連結(jié)至第二基板的相應(yīng)的外表面。由下文描述，結(jié)合以示例本發(fā)明原理的方式圖示的附圖，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將變得顯而易見。


·
通過結(jié)合附圖參考本優(yōu)選實施方式的下文描述，本發(fā)明及其目的和優(yōu)點將得到最佳的理解，附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施方式的車輛空調(diào)器的示意性構(gòu)造圖；圖2是示出了圖I的車輛空調(diào)器的熱電轉(zhuǎn)換模塊的立體圖；圖3是示出了圖2的熱電轉(zhuǎn)換模塊的分解立體圖；圖4是沿圖2中的V-V’線截取的局部截面圖；圖5是沿圖2中的VI-VI’線截取的截面圖；并且圖6是常規(guī)熱電轉(zhuǎn)換模塊的局部截面圖，示出了該模塊的CAE分析結(jié)果。
具體實施例方式下面將參照圖I至圖5描述應(yīng)用于車輛空調(diào)器的熱電轉(zhuǎn)換模塊的優(yōu)選實施方式。參照圖1，車輛空調(diào)器包括熱電轉(zhuǎn)換模塊I、散熱器3、和車輛內(nèi)部熱交換器5。數(shù)字4指代車輛發(fā)動機。熱電轉(zhuǎn)換模塊I具有圖2中示出的外觀。參照圖3，熱電轉(zhuǎn)換模塊I包括模塊特有部(proper) 100和殼體200。殼體200包括第一外殼7和第二外殼9。模塊特有部100容置于第一外殼7和第二外殼9之間。為了便于理解，第二外殼9在圖3中上下顛倒地示出，并且在圖4中省略了第一外殼7和第二外殼9。模塊特有部100和第一外殼7及第二外殼9在圖4和圖5中簡化地示出。參照圖4，模塊特有部100包括多對第一基板11和第二基板13、多個第一電極15A、和多個第二電極15B、多個熱電轉(zhuǎn)換兀件17、和第一散熱片19及第二散熱片21。第一電極15A和第二電極15B分別設(shè)置在第一基板11和第二基板13上。每個熱電轉(zhuǎn)換兀件17均設(shè)置于第一基板11和第二基板13之間。第一基板11和第二基板13形成為相同的規(guī)則的正方形形狀。第二基板13制成小的，用于減小當(dāng)?shù)诙?3熱變形時在熱電轉(zhuǎn)換元件17中產(chǎn)生的應(yīng)力。第一基板11和第二基板13包括陶瓷板11A、13A以及分別連結(jié)至陶瓷板11A、13A的外表面11B、13B的鋁箔11C、13C，陶瓷板11A、13A由氮化鋁制成并且形成為相同的規(guī)則的正方形形狀。鋁箔11C、13C分別通過硬焊連結(jié)至陶瓷板11A、13A。第一基板11的外表面對應(yīng)于鋁箔IlC的外表面，而第二基板13的外表面對應(yīng)于招箔13C的外表面。招箔11C、13C用作本發(fā)明的金屬箔。第一基板11和第二基板13分別由陶瓷板11A、13A充分絕緣，并且第一基板11和第二基板13分別由鋁箔11C、13C容易地連結(jié)至第一散熱片19或者第二散熱片12。陶瓷板11A、13A可以由諸如氮化鋁的材料制成，并且鋁箔11C、13C可以由諸如鋁或者銅的材料制成。第一基板11和第二基板13設(shè)置為相互面對。第一電極15A、第二電極15B分別通過硬焊連結(jié)至相面對的第一基板11的內(nèi)表面IlD和第二基板13的內(nèi)表面13D。模塊特有部100容置在由第一外殼7和第二外殼9形成的殼體200中，使得第一電極15A和第二電極15B電連接至圖2和圖3中示出的動力單元8。參照圖4，每個熱電轉(zhuǎn)換元件17均由已知的由鉍碲系合金制成的P型和η型熱電轉(zhuǎn)換元件制成。熱電轉(zhuǎn)換元件17形成為相同的棱柱形狀。熱電轉(zhuǎn)換元件17分別通過軟焊連結(jié)至在第一基板11側(cè)的第一電極15Α，并且連結(jié)至在第二基板13側(cè)的第二電極15Β。ρ型和η型熱電轉(zhuǎn)換元件以晶格排列方式設(shè)置在第一基板11和第二基板13之間，并且通過·在第一基板11側(cè)的第一電極15Α、以及在第二基板13側(cè)的第二電極15Β相互串聯(lián)電連接。熱電轉(zhuǎn)換元件17通過第一基板11和第二基板13相互并聯(lián)地?zé)徇B接。熱電轉(zhuǎn)換模塊I包括多個基板單元，該多個基板單元每一個均包括第一基板11和連接至第一基板11的第二基板13。參照圖5，第一散熱片19包括設(shè)置為與第一基板11的外表面平行的基部19Α，和從基部19Α垂直地延伸的多個板部19Β。第一散熱片19具有通過使鋁板以波浪形狀彎曲以形成多個板部19Β從而形成的波紋狀散熱片型式。如圖4中示出的，由板部19Β制成的板設(shè)置為，使得沿冷卻制冷劑或者長效冷卻劑(下文僅稱為“LLC” )在熱電轉(zhuǎn)換模塊I中流動的方向觀察，板的一部分延伸穿過在兩個相鄰的基板單元之間的由附圖標(biāo)記A指示的區(qū)域，或者板的一部分連結(jié)至基部19Α的兩個相鄰的基板單元之間的外表面。鋁板用于基部19Α以及板部19Β?；?9Α形成為矩形形狀，使得可以將多個第一基板11連結(jié)至基部19Α，如圖3所示。在基部19Α中在一個端部處形成有凹部19D?；?9Α起本發(fā)明的基板的作用。板部19Β通過硬焊直接地連結(jié)至基部19Α的外表面19C。基部19Α通過軟焊連結(jié)至第一基板11，或者熱連結(jié)至第一基板11的外表面。具體地，板部19Β連結(jié)至基部19Α的外表面19C，隨后基部19Α通過軟焊連結(jié)至第一基板11的鋁箔11C。替代性地，由板部19Β制成的板可以由多個鋁板形成，該多個鋁板每一個均從基部19Α的外表面垂直地延伸。板部19Β可以間接地連結(jié)至基部19Α的外表面19C，但優(yōu)選地直接連結(jié)至基部19Α的外表面19C，借此增強吸熱和散熱或者受熱的效果。板部19Β可以通過硬焊或者軟焊連接至基部19Α的外表面19C。參照圖5，每個第二散熱片21均形成為波浪形狀，其包括平行于第二基板13的外表面延伸的多個第一板部21Α和垂直于第二基板13的外表面延伸的多個第二板部21Β。第二散熱片21具有以與第一散熱片19的情況相同的方式通過使鋁板以波浪形狀彎曲而形成的波紋狀散熱片型式。第二散熱片12被制成小的從而適合于第二基板13的形狀，并且形成形狀為使得第二散熱片21的沿著第二基板13的方向的尺寸小于第一散熱片19的沿著第一基板11的方向的尺寸。與第一散熱片19不同，第二散熱片21的第一板部21A通過硬焊直接地連結(jié)至第二基板13的鋁箔。替代性地，第二散熱片21的第一板部21A可以通過軟焊連結(jié)至第二基板13的鋁箔13C。與第二散熱片21的第一板部21A和第二基板13的鋁箔13C軟焊的情況相比較，硬焊的第二散熱片21的第一板部21A和第二基板13的鋁箔13C穩(wěn)固地連結(jié)在一起。由于第二散熱片21和第二基板13通過硬焊連結(jié)在一起，故而增強了熱電轉(zhuǎn)換模塊I的耐久性。由第二板部21B制成的第二散熱片21可以由從第二基板13的外表面13B垂直地延伸的多個鋁板制成。參照圖3，第一外殼7具有矩形形狀，并且與基部19A配合以便在第一外殼7和基部19A之間形成第一空間7A。分隔壁7B形成在第一外殼7中以在第一空間7A中從第一外殼7的底部垂直地延伸。在第一空間7A中借助于分隔壁7B形成有第一流體通道7C，其允許用作熱交換介質(zhì)的LLC沿著由圖3中的實線箭頭3指示的一個方向流動，或者LLC流動經(jīng)過第一空間7A。LLC借助于混合許多種化學(xué)制品形成，用于防止凍結(jié)和生銹并且用于獲得高沸點特性。在第一外殼7的第一流體通道7C中在該第一外殼7的第一流體通道7C的上游端和下游端分別形成有第一入口 7D和第一出口 7E。 在第一外殼7中形成有突起部7F，該突起部7F能夠與基部19A的凹部19D接合，并且第一外殼7形成有平面表面7G，該平面表面7G上可以安裝基部19A。動力單元8安裝至第一外殼7，并且電連接至圖中未示出的控制單元和電池。動力單元8的結(jié)構(gòu)大體是已知的，因此將省略其結(jié)構(gòu)的描述。第二外殼9具有與第一外殼7類似的結(jié)構(gòu)。第二外殼9形成為矩形形狀，并且與第二基板13的外表面配合以便在第二外殼9和第二基板13之間形成第二空間9A。分隔壁9B形成在第二外殼9中以在第二空間9A中從第二外殼9的底面垂直地延伸。在第二空間9A中借助于分隔壁9B形成有第二流體通道9C，允許用作第二熱交換介質(zhì)的水沿由圖3中的虛線箭頭指示的一個方向流動。在第二外殼9的第二流體通道9C中在該第二外殼9的第二流體通道9C的上游端和下游端分別形成有第二入口 9D和第二出口 9E。模塊特有部100和第一外殼7、第二外殼9組裝在一起，由此形成圖2中示出的熱電轉(zhuǎn)換模塊I。更具體地，第一散熱片19的基部19A安裝至第一外殼7的平面表面7G，使得凹部19D和突起部7F相互接合，并且因此使模塊特有部100位于第一外殼7內(nèi)。隨后，如圖5中不出的,將第一外殼7和第二外殼9組裝在一起。在組裝過程中，第一外殼7和基部19A之間、第二外殼9和第二基板13之間、以及第一外殼7和第二外殼9之間安裝有襯墊23，由此用作以流體密封的方式密封第一空間7A、第二空間9A和第三空間B的密封構(gòu)件，其中，在所述第三空間B中，熱電轉(zhuǎn)換元件17設(shè)置在基部19A和第二基板13之間。替代性地，可以將O型圈用作密封構(gòu)件。因此，在熱電轉(zhuǎn)換模塊I中，第一散熱片19位于第一流體通道7C中，而第二散熱片21位于第二流體通道9C中。如圖I中示出的，散熱器3形成有入口 3A和出口 3B，經(jīng)由入口 3A引入的LLC流動通過散熱器3并且從散熱器3經(jīng)由出口 3B流出。在LLC和車輛外的空氣之間進(jìn)行熱交換。電風(fēng)扇3C設(shè)置為鄰近散熱器3，并且電連接至控制單元(未示出)。車輛由用作驅(qū)動源的發(fā)動機4驅(qū)動而運動。發(fā)動機4中已經(jīng)形成有水套(未示出)。流經(jīng)水套的LLC能夠冷卻以及加熱發(fā)動機4。發(fā)動機4中的入口 4A和出口 4B形成為與水套連通。發(fā)動機4的結(jié)構(gòu)大體是已知的，并且因此將省略發(fā)動機4的結(jié)構(gòu)的描述。替代性地，可以將電動馬達(dá)用作驅(qū)動源代替發(fā)動機4。車輛內(nèi)部熱交換器5中形成有入口 5A和出口 5B。車輛內(nèi)部熱交換器5設(shè)置在車輛內(nèi)部。水流經(jīng)車輛內(nèi)部熱交換器5，并且在車輛內(nèi)部熱交換器5中的水和車輛內(nèi)部的空氣之間進(jìn)行熱交換。電風(fēng)扇5C設(shè)置為鄰近車輛內(nèi)部熱交換器5，并且電連接至控制單元(未示出)。散熱器3的出口 3B和發(fā)動機4的入口 4A通過管25相互連接。發(fā)動機4的出口4B和第一外殼7的第一入口 7D通過管26相互連接。第一外殼7的第一出口 7E和散熱器3的入口 3A通過管27相互連接。流經(jīng)管25至管27的LLC經(jīng)由熱電轉(zhuǎn)換模塊I、散熱器3和發(fā)動機4依這樣的次序循環(huán)。第一電動泵Pl連接在管27中，并且電連接至控制單元(未示出)。發(fā)動機4設(shè)置在管25和管26之間。在管25和管26之間可以增設(shè)電池。替代性地，電池可以代替發(fā)動機4。此外，第一電動泵Pl可以設(shè)置在管25和管26之間。車輛內(nèi)部熱交換器5的出口 5B和第二外殼9的第二入口 9D通過管28相互連接?！さ诙鈿?的第二出口 9E和車輛內(nèi)部熱交換器5的入口 5A通過管29相互連接。流經(jīng)管28,29的水通過熱電轉(zhuǎn)換模塊I和車輛內(nèi)部熱交換器5循環(huán)。第二電動泵P2連接在管29中，并且電連接至控制單元(未示出)。替代性地，第二電動泵P2可以連接在管28中。車輛空調(diào)器通過利用熱電轉(zhuǎn)換模塊I的熱電轉(zhuǎn)換元件17中產(chǎn)生的珀爾帖效應(yīng)進(jìn)行冷卻和加熱操作，用于車廂的空氣調(diào)節(jié)。下面將詳細(xì)描述具有根據(jù)本實施方式的熱電轉(zhuǎn)換模塊的車輛空調(diào)器的加熱操作?？刂茊卧僮麟婏L(fēng)扇3C、5C和第一電動泵Pl、第二電動泵P2，使得LLC分別沿由圖I中的箭頭指示的方向流經(jīng)管25至管27，并且還經(jīng)過管28、29。以在第一基板11側(cè)的模塊特有部100起吸熱器的作用、而第二基板13的另一側(cè)的模塊特有部100起散熱器的作用的方式，控制單元引起向熱電轉(zhuǎn)換模塊I、或者具體地向模塊特有部100施加電流。因此，第一基板11側(cè)的模塊特有部100從自管26經(jīng)由第一入口 7D流入第一流動通道7C的LLC吸熱，而第二基板13側(cè)的模塊特有部100向從管28經(jīng)由第二入口 9D流入第二流體通道9C的水散熱。在發(fā)動機4相對于LLC流動方向設(shè)置在熱電轉(zhuǎn)換模塊I的上游的車輛空調(diào)器中，第一流動通道7C中流動的LLC可以由發(fā)動機4充分地加熱。因此，模塊特有部100在第一基板11側(cè)可以吸收更多熱，而在第二基板13側(cè)可以散發(fā)更多熱。由從第二基板13側(cè)的模塊特有部100散發(fā)的熱加熱并且經(jīng)由第二出口9E流出的水流經(jīng)管29和入口 5A，到達(dá)車輛內(nèi)部熱交換器5。車輛內(nèi)部熱交換器5在被加熱的水和車廂中的空氣之間進(jìn)行熱交換，由此加熱車廂中的空氣。由此加熱的空氣可以由電風(fēng)扇5C強制地供給至車廂。熱由第一基板11側(cè)的模塊特有部100吸收的在第一流體通道7C中的LLC流經(jīng)第一出口 7E和管27，隨后經(jīng)由入口 3A流入散熱器3。散熱器3在LLC和車輛外部的空氣之間進(jìn)行熱交換。因此，LLC的剩余的熱通過使用電風(fēng)扇3C排出車輛，由此進(jìn)一步冷卻LLC。下面將詳細(xì)描述車輛空調(diào)器的冷卻器的操作。控制單元使電風(fēng)扇3C、5C和第一電動泵P1、第二電動泵P2以與在加熱操作中相同的方式操作。以模塊特有部100與第一基板11相鄰的一側(cè)和模塊特有部100與第二基板13相鄰的另一側(cè)分別起散熱器和吸熱器的作用的方式，控制單元使電流施加于模塊特有部100。因此，第二基板13側(cè)的模塊特有部100從流經(jīng)第二流體通道9C的水吸熱，而第一基板11側(cè)的模塊特有部100向流經(jīng)第一流體通道7C的LLC散熱。由借助于第二基板13側(cè)的模塊特有部100吸熱而被冷卻的水流至車輛內(nèi)部熱交換器5，在該車輛內(nèi)部熱交換器5處，在被冷卻的水和車廂中的空氣之間進(jìn)行熱交換，由此冷卻車廂中的空氣。借助于電風(fēng)扇5C將由此冷卻的空氣強制地供給至車廂。由在第一基板11側(cè)的模塊特有部100中散發(fā)的熱加熱的在第一流體通道7C中的LLC經(jīng)由第一出口 7E流出，并且流入散熱器3，在該散熱器3處，LLC通過與車輛外部的空氣熱交換而冷卻。在冷卻操作中，控制單元控制第一電動泵Pl的操作，從而允許LLC經(jīng)由散熱器3、熱電轉(zhuǎn)換模塊I和發(fā)動機4依此順序循環(huán)。由于散熱器3相對于LLC的流動方向設(shè)置在熱電轉(zhuǎn)換模塊I的上游，故而由散熱器3冷卻的LLC流經(jīng)熱電轉(zhuǎn)換模塊I的第一流體通道7C。·因此，第一基板11側(cè)的模塊特有部100可以有效地向LLC散發(fā)更多的熱。第二基板13側(cè)的模塊特有部100可以從流經(jīng)第二流體通道9C的水吸收更多的熱，并且因此可以向車廂供給更低的溫度。如圖4中示出的，第一基板11和第二基板13在熱電轉(zhuǎn)換模塊I的模塊特有部100中分別設(shè)置為多個，使得可以在整個模塊特有部100中設(shè)置大量的熱電轉(zhuǎn)換元件17。在第二散熱片21直接連接至形成第二基板13的外表面的相應(yīng)鋁箔13C的模塊特有部100中，增強了由第二散熱片21從第二流體通道9C中的水吸熱以及向第二流體通道9C中的水散熱的效果?？梢詫⒌诙?3制成小的，并且因此可以將第二散熱片21制成小的，使得由將第二散熱片21連結(jié)至第二基板13導(dǎo)致的第二基板13的熱變形減小。因此，可以減小模塊特有部100中的熱電轉(zhuǎn)換元件17中的應(yīng)力。在第一散熱片19的基部19A用作本發(fā)明的基板并且由多個第一基板11和第二基板13通用的模塊特有部100中，可以容易地形成模塊特有部100。每個第一散熱片19均借助于將板部19B直接連結(jié)至基部19A形成。由板部19B制成的板以如下方式設(shè)置使得板延伸穿過兩個相鄰的基板單元之間的參考A，所述兩個基板單元每一個均沿基部19A和板的延伸方向包括第一基板11和第二基板13。增強了由在第一基板11側(cè)的模塊特有部100中的第一散熱片19從第一流體通道7C中的LLC吸熱以及向第一流體通道7C中的LLC散熱的效果。在模塊特有部100中，基部19A和板部19B由具有大致相同的熱膨脹系數(shù)的相同的鋁合金制成，并且通過硬焊連結(jié)在一起。基部19A具有相對于板部19B的剛度高的剛度?？梢詼p小由將基部19A連結(jié)至板部19B產(chǎn)生的第一基板11的任何熱變形。相同的鋁合金意味著用于基部19A的鋁合金的構(gòu)成物需要與用于板部19B的鋁合金的構(gòu)成物完全匹配。然而，當(dāng)用于基部19A的鋁合金的構(gòu)成物不與用于板部19B的鋁合金的構(gòu)成物完全匹配時，如果基部19A和板部19B具有用于獲得上述有益效果的足夠的熱膨脹系數(shù)和剛度，則也可以說基部19A和板部19B可以由相同的鋁合金制成。硬焊的基部19A和板部19B穩(wěn)固地連結(jié)在一起，并且增強了由硬焊的連結(jié)部的抗腐蝕性。因此，第一散熱片19幾乎不被流經(jīng)第一流體通道7C的LLC劣化。因此，可以將許多材料用作第一熱交換介質(zhì)。在模塊特有部100中，基部19A和第一基板11的外表面的鋁箔IIC通過軟焊連結(jié)在一起。與通過硬焊連結(jié)相比較，通過軟焊的連結(jié)在相對低溫下進(jìn)行，使得當(dāng)將第一散熱片19和第一基板11連結(jié)在一起時，在基部19A中幾乎不發(fā)生熱變形。因此，可以減小由將第一散熱片19連結(jié)至第一基板11導(dǎo)致的熱電轉(zhuǎn)換元件17的任何應(yīng)力。由于基部19A和板部19B通過硬焊連結(jié)在一起，故而增強了第一散熱片19的耐久性。如圖5中示出的，熱電轉(zhuǎn)換模塊I構(gòu)造為，使得模塊特有部100容置在由第一外殼7和第二外殼9組成的殼體200中。因此，根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊1，可以在流經(jīng)第一流體通道7C的LLC和流經(jīng)第二流體通道9C的水之間傳導(dǎo)熱。根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊1，第一空間7A、第二空間9A和第三空間B分別由襯墊23以流體密封的方式封閉，使得LLC和水幾乎不導(dǎo)致熱電轉(zhuǎn)換元件17的劣化，以及熱電轉(zhuǎn)換模塊I中的漏電。根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換模塊I的模塊特有部100，基部19A對于多個第一基板11和第二基板13共用，使得減小了用于襯墊23的空間。因此，可以縮小第一外殼7、第二外殼9以及殼體200的尺寸。 熱電轉(zhuǎn)換模塊I具有高性能，并且容易安裝，因此，配備有該熱電轉(zhuǎn)換模塊I的車輛空調(diào)器提供高性能，以及改進(jìn)的對車輛的易安裝性。在車輛空調(diào)器中，LLC用作第一熱交換介質(zhì)，而熱電轉(zhuǎn)換模塊I可以進(jìn)行從LLC的吸熱以及對LLC的散熱。使用通常用于冷卻發(fā)動機的LLC使得沒有必要準(zhǔn)備如任何介質(zhì)作為第一熱交換介質(zhì)。因此，可以進(jìn)一步提高車輛空調(diào)器和熱電轉(zhuǎn)換模塊I的易安裝性，使得可以減小車輛空調(diào)器和配備有這種車輛空調(diào)器的車輛的制造成本。分隔壁7B、9B分別形成在第一外殼7、第二外殼9中，以延伸入第一空間7A和第二空間9A中。第一流體通道7C由分隔壁7B在第一空間7A中形成，用于允許LLC沿一個方向流動，而第二流體通道9C由分隔壁9B在第二空間9A中形成，用于允許水沿一個方向流動。因此，LLC的流動由第一流體通道7C中的分隔壁7B變得復(fù)雜，并且水的流動由第二流體通道9C中的分隔壁9B也變得復(fù)雜。在熱電轉(zhuǎn)換模塊I中，模塊特有部100能夠從LLC和水傳導(dǎo)熱。因此，熱電轉(zhuǎn)換模塊I具有高轉(zhuǎn)換性能，因此，帶有這種熱電轉(zhuǎn)換模塊I的熱電轉(zhuǎn)換模塊I提供高的空氣調(diào)節(jié)性能。本發(fā)明不局限于上述優(yōu)選實施方式，而是可以將本發(fā)明以如下示例的各種方式修改。模塊特有部100可以構(gòu)造為，使得第一散熱片19的每一個板部19B和第二散熱片21的每一個第二板部21B具有不同的形狀。用于第一和第二散熱片的傳熱材料優(yōu)選地比用于第一和第二基板的材料具有更高的導(dǎo)熱性，并且優(yōu)選地容易彎曲。諸如鋁或銅的金屬滿足該要求。第一和第二散熱片可以由相同的或者不同的傳熱材料制成，或者具有相同的或者不同的形狀。代替水和LLC，可以將空氣用作第一和第二熱交換介質(zhì)。在這種情況下，第一和第二熱交換介質(zhì)可以彼此相同或者不同。分隔壁7B、9B可以借助于使第一外殼7和第二外殼9的零件變形或者分別向第一外殼7和第二外殼9安裝其他零件的零件變形而形成在第一外殼7和第二外殼9中。分隔壁7B、9B可以形成為沿平行于、或者垂直于第一和第二熱交換介質(zhì)的流動方向的方向延伸。分隔壁7B、9B可以由沿不同方向定向的多個分隔壁制成。本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于利用熱電轉(zhuǎn)換元件的珀爾帖效應(yīng)操作的車輛空調(diào)器或者家用空調(diào)器，還能夠應(yīng)用于利用熱電轉(zhuǎn)換元件的塞貝克效應(yīng)操作的車輛用發(fā)電裝置或者建筑用發(fā)電裝置?！?br> 權(quán)利要求
1.一種熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，包括 多個第一基板(11)和多個第二基板(13)，所述多個第一基板(11)和所述多個第二基板(13)設(shè)置成相互面對，每個所述第一基板(11)均包括內(nèi)表面(IlD)和外表面(IlB)，每個所述第二基板(13)均包括內(nèi)表面(13D)和外表面(13B)，所述第一基板(11)的每個所述內(nèi)表面(IlD)均面對所述第二基板(13)的相應(yīng)的所述內(nèi)表面(13D)； 多個第一電極(15A)，每個所述第一電極(15A)均連結(jié)至所述第一基板(11)的相應(yīng)的所述內(nèi)表面(IlD)； 多個第二電極(15B)，每個所述第二電極(15B)均連結(jié)至所述第二基板(13)的相應(yīng)的所述內(nèi)表面(13D)； 多個熱電轉(zhuǎn)換元件(17)，所述多個熱電轉(zhuǎn)換元件(17)通過所述第一電極(15A)和所述第二電極(15B)相互電連接； 基板(19A)，所述基板(19A)由傳熱材料制成，所述基板(19A)熱連結(jié)至所述第一基板(11)的所述外表面(IlB)，所述基板(19A)包括外表面(19C)； 第一散熱片(19)，所述第一散熱片(19)由傳熱材料制成，每個所述第一散熱片(19)均熱連結(jié)至所述基板(19)的所述外表面(19C);和 第二散熱片(21)，所述第二散熱片(21)由傳熱材料制成，每個所述第二散熱片(21)均直接熱連結(jié)至所述第二基板(13)的相應(yīng)的所述外表面(13B)。
2.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述第一基板(11)包括陶瓷板(IlA)和金屬箔(IlC)，所述金屬箔(IlC) 一體地結(jié)合至所述陶瓷板(IlA)的至少一個表面，所述第二基板(13)包括陶瓷板(13A)和金屬箔(13C)，所述金屬箔(13C) —體地結(jié)合至所述陶瓷板(13A)的至少一個表面。
3.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述第一散熱片(19)直接連結(jié)至所述基板(19A)的所述外表面(19C)。
4.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)還包括殼體(200),所述殼體(200)包括第一外殼(7)和第二外殼(9),所述第一外殼(7)與所述基板(19)的所述外表面(19C)相鄰地設(shè)置，所述第二外殼(9)與所述第二基板(13)的所述外表面(13B)相鄰地設(shè)置，在所述第一外殼(7)和所述基板(19A)之間形成有第一空間(7A)，使得第一熱交換介質(zhì)流經(jīng)所述第一空間(7A)，在所述第二外殼(9)和所述第二基板(13)之間形成有第二空間(9A)，使得第二熱交換介質(zhì)流經(jīng)所述第二空間(9A)，所述第一空間(7A)、所述第二空間(9A)和空間(B)分別由密封構(gòu)件(23)流體密封地封閉，在所述空間(B)中，所述熱電轉(zhuǎn)換元件(17)設(shè)置在所述基板(19A)和所述第二基板(13)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，長效冷卻劑用作所述第一熱交換介質(zhì)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，分隔壁(7B、9B)分別形成在所述第一外殼(7)和所述第二外殼(9)中以延伸入所述第一空間(7A)和所述第二空間(9A)中。
7.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述第一散熱片(19)包括基部和板部(19B)，所述基部平行于所述第一基板(11)的所述外表面(IlB)設(shè)置，所述板部(19B)從所述基部垂直地延伸，所述基部起所述基板(19A)的作用，所述板部(19B)通過硬焊連結(jié)至所述基部。
8.如權(quán)利要求7所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述基板(19A)和所述板部(19B)由相同的傳熱材料制成。
9.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述基板(19A)通過軟焊連結(jié)至所述第一基板(11)。
10.如權(quán)利要求I所述的熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊(I)包括多個基板單元，每個所述基板單元均包括第一基板(11)和連接至所述第一基板(11)的第二基板(13)，所述第一散熱片(19)設(shè)置成使得所述第一散熱片(19)的一部分連結(jié)至所述基板(19A)的位于兩個相鄰的基板單元之間的所述外表面(19C)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱電轉(zhuǎn)換模塊，其包括設(shè)置為相互面對的多個第一基板和多個第二基板、多個第一電極和多個第二電極、多個熱電轉(zhuǎn)換元件、基板、第一散熱片和第二散熱片。第一基板的每個內(nèi)表面均與第二基板的相應(yīng)的內(nèi)表面面對。第一電極連結(jié)至第一基板的相應(yīng)的內(nèi)表面，第二電極連結(jié)至第二基板的相應(yīng)的內(nèi)表面。熱電轉(zhuǎn)換元件通過第一和第二電極相互電連接。基板熱連結(jié)至第一基板的外表面。每個第一散熱片均熱連結(jié)至基板的外表面。每個第二散熱片均直接熱連結(jié)至第二基板的相應(yīng)的外表面。
文檔編號H01L35/30GK102790167SQ201210149270
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者奧田元章, 守作直人, 橫町尚也, 秋山泰有 申請人:株式會社豐田自動織機