[發(fā)明專利]用于熱電應用的換熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580051846.7
• 申請日: 2005-08-25
• 公開（公告）號: CN101292125A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設計）人: A·A·阿拉亞里;L·J·斯帕達奇尼;于笑梅;T·H·范德斯普爾特
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02;F28F7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

【0001】本發(fā)明一般涉及泡沫換熱器，更具體地，涉及一種使用泡沫換熱器來增強熱電系統(tǒng)中傳熱的設備和方法。

背景技術

【0002】使用換熱器來散出功率電子應用中的熱量是公知的。換熱器或熱沉通常是金屬散熱部件，其被設計為通過熱傳導、對流和輻射散掉來自功率電子元件特別是功率晶體管模塊的熱量。沒有換熱器的功率電子元件的性能和可靠性將會降低。

【0003】換熱器經(jīng)常被構造成每單位體積擁有最大數(shù)目的翼片，該翼片以垂直于被加熱表面的方向輻射。在特定需求的應用下，換熱器使用強制對流將熱量散出到經(jīng)由該換熱器的冷卻液，以增加該交換器的熱量排放。用于排放熱量的更具效率的裝置使用了泡沫，更具體地是具有更有效傳熱表面積的金屬泡沫。金屬泡沫最近被使用在功率電子應用中來散出熱量；然而，它們并未用于熱電系統(tǒng)。

【0004】因此，存在對于泡沫換熱器的需求，該泡沫換熱器與熱電元件一起使用以構建用于多個加熱和冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)，以降低在這些系統(tǒng)中的能耗并增加熱量泵送能力。

發(fā)明內容

【0005】本發(fā)明的一個目的在于提供使用泡沫換熱器的熱電加熱和冷卻系統(tǒng)。

【0006】本發(fā)明的再一個目的在于提供使用金屬泡沫換熱器的熱電加熱和冷卻系統(tǒng)。

【0007】本發(fā)明的另一個目的在于提供使用泡沫換熱器來散出熱量的熱電加熱和冷卻系統(tǒng)。

【0008】本發(fā)明的再一個目的在于提供具有熱電元件的熱電加熱和冷卻系統(tǒng)，其使用泡沫換熱器來降低熱電元件的能耗。

【0009】本發(fā)明的另一個目的在于提供具有熱電元件的熱電加熱和冷卻系統(tǒng)，其使用泡沫換熱器來增加熱電元件的熱量泵送能力。

【0010】本發(fā)明的再一個目的在于提供一種使用泡沫換熱器來增強熱電元件傳熱的方法。

【0011】一種用于增強熱電熱量泵送系統(tǒng)效率的系統(tǒng)，包括熱電元件的陣列，其具有所述陣列的第一表面處的溫度和所述陣列與所述第一表面相對的第二表面處的溫度，并且還提供了被定位成鄰近第一表面和第二表面之一的至少一個泡沫換熱器。流過所述至少一個泡沫換熱器的流體降低了所述陣列第一表面處的溫度和所述陣列第二表面處的溫度之間的差值，從而增強了系統(tǒng)的效率。

【0012】提供了一種用于增強熱電系統(tǒng)效率的方法，該熱電系統(tǒng)具有熱電陣列，該熱電陣列具有一系列電串聯(lián)排列的熱電耦的熱電陣列。該方法提供了：鄰近所述熱電陣列的第一表面的第一泡沫換熱器和鄰近與第一表面相對的所述熱電陣列的第二表面的第二泡沫換熱器；產生熱陣列第一表面處的溫度和所述陣列第二表面處的溫度，陣列第二表面處的溫度不同于陣列第一表面處的溫度；其中流過第一泡沫換熱器和第二泡沫換熱器的流體降低了第一表面和第二表面之間的溫度差，從而增強了熱電系統(tǒng)的效率。

附圖說明

【0013】圖1圖解說明了本發(fā)明的具有泡沫換熱器的熱電系統(tǒng)；

【0014】圖2顯示了一個表，在該表中比較了用于本發(fā)明熱電系統(tǒng)的不同泡沫的傳熱系數(shù)以及相比于傳統(tǒng)換熱器的重量節(jié)約。

【0015】圖3圖解說明了用在加熱模式中并使用本發(fā)明中泡沫換熱器的熱電系統(tǒng)。

【0016】圖4圖解說明了一曲線，其示出了在換熱器的傳熱系數(shù)增高時熱電系統(tǒng)增高的性能系數(shù)。

【0017】圖5圖解說明了示于圖3的本發(fā)明的泡沫換熱器；以及

【0018】圖6圖解說明了根據(jù)本發(fā)明中換熱器的第二實施例的泡沫換熱器。

具體實施方式

【0019】參考圖1，示出了帶有熱電元件15的熱電系統(tǒng)10。熱電元件15由電串聯(lián)排列的PN對或PN耦20組成。電連接器25提供了在相鄰PN耦20之間的以及到電源(未示出)的連接。襯底30和35是陶瓷襯底，提供了系統(tǒng)10的絕緣。襯底30和35機械地將系統(tǒng)10支撐在一起并且使PN耦20電絕緣。襯底30具有與泡沫換熱器45相接觸的表面40。類似地，襯底35具有與泡沫換熱器55相接觸的表面50。風扇60和65被用來使流體分別穿過換熱器45和55。盡管風扇60和65被示為使空氣分別穿過換熱器45和55，但用于移動其他類型流體的其他類型的機構也可被使用。表面40和50分別對于換熱器45和55可以是完整的，并形成了連接熱電陣列的表面30和35的基座。

【0020】在圖1中，泡沫換熱器45和55緊鄰襯底30和35放置，以使來自熱電元件15的表面70和75的傳熱最大化。泡沫換熱器45和55分別提供了來自表面70和75的增強的傳熱面積。