[發明專利]直接熱電冷卻器組件

無效

• 申請號: 200780045811.1
• 申請日: 2007-12-18
• 公開（公告）號: CN101558269A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: J·H·比恩;J·M·洛馬斯
• 申請（專利權）人: 美國能量變換公司
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 過曉東

發明領域

本發明的實施方案一般地涉及冷卻單元。具體地說，本發明的各個方面涉及熱電裝置，在該熱電裝置中流體被沿著熱電模塊側面引導。

背景技術

通過物體前行的電荷載體(例如，當電流經過物體的時候)可以傳遞熱，借此給物體的一邊加熱同時冷卻該物體的另一邊。這個效應可能被稱為“珀爾帖”效應，而在冷卻和加熱裝置中利用這個效應設計的物體可能被稱為熱電模塊。

一些熱電模塊可能使用從金屬或半導體的一端到金屬或半導體的另一端的電流傳熱。該電流可能誘發這樣的溫差，以致單一金屬或單一半導體的一邊變得比較熱，同時單一金屬或單一半導體的另一邊變得比較冷。

為了提高加熱和冷卻的效果，其他的熱電模塊可能使用通過兩個不同材料(舉例來說，p-型和n-型的半導體)的交替陣列的電流傳熱。陣列可能是這樣安排的，以致該陣列的每個元件被電耦合到不同的物質類型的一個鄰居和通過熱電模塊不同面。當電位加到該陣列上的時候，電流穿越該陣列向熱電模塊的一邊移動，通過利用第一材料做成的陣列元件，然后回到熱電模塊的另一邊通過利用第二材料制造的陣列元件。在這樣的安排中，電流沿著該陣列所有的元件以從熱電模塊的一邊到熱電模塊的另一邊往返的方式存在。

在任一類型的熱電模塊中，熱量被電荷載體(即，電子或空穴)從熱電模塊的一邊運送到另一邊。在后者類型的熱電模塊中，材料是這樣選定的，以致一個材料的電荷載體是電子，而另一個材料的電荷載體是空穴。采用這樣一組材料，當電流通過如上所述安排的元件陣列的時候，在利用兩個材料制造的元件中電荷載體可能向熱電模塊的同一邊流動。因此，熱量將朝熱電模塊的同一邊移動，盡管電流將沿著相反的方向通過利用不同的材料制作的元件。

為使用一個或多個熱電模塊提供加熱和/或冷卻設計的裝置可能被稱為熱電裝置。為了利用熱電模塊中的熱運動，現有技術的熱電裝置100(如圖1所示)可能包括在熱電模塊109的每個面105、107之間轉移熱量的冷板101、103和在熱電模塊109附近用導管111、113運送的兩個工作流體。當與熱電模塊109的冷邊107連接的導管113中的工作流體將變涼的時候，與熱電模塊109的熱邊105連接的導管111中的工作流體將變熱。熱的流體可能用來給物體或空間加熱，而涼爽的流體可能用來冷卻物體或空間。

為了促進冷板101、103和熱電模塊109之間的熱轉移，可能施加壓力把壓寒冷板101、103和熱電模塊109的兩個側面105、107壓在一起并且除去大的縫隙。這個壓力通常受這樣的限制，以便熱電模塊109可以隨著它的溫度變化收縮和膨脹。為了進一步促進熱電模塊109的兩個面105、107和冷板101、103之間的熱轉移，由冷板101、103和熱電模塊109的側面105、107的表面瑕疵引起的微米級空隙可以通過在冷板101、103和熱電模塊109的側面105、107之間加一層熱界面材料115來填充。

發明內容

本發明的一個方面包括熱電系統。一些實施方案包括至少一個有第一面和第二面的熱電模塊。在一些實施方案中，那至少一個熱電模塊被配置成在操作期間擴大第一面和第二面之間的溫差。一些實施方案包括至少一個配置成至少沿著那至少一個熱電模塊的第一面的第一部分引導第一流體的第一流體管理器。

在一些實施方案中，第一流體至少包括水和乙二醇組合物之一。在一些實施方案中，那至少一個熱電模塊包括至少一個p-型半導體和至少一個n-型半導體。在一些實施方案中，那至少一個熱電模塊包括至少一個配置成使第一流體與第一面電絕緣的第一流體抵抗層。在一些實施方案中，那至少一個第一流體管理器包括至少一個第一流體供應線和至少一個第一流體回流線。一些實施方案進一步包括為將第一流體引向那至少一個第一流體供應線配置的第一流體供應管理器連接和為引導來自那至少一個第一流體回流線的第一流體而配置的第一流體回流線連接。在一些實施方案中，那至少第一流體供應線包括眾多第一流體供應線，在一些實施方案中，那至少一個第一流體管理器進一步包括至少一個形成至少一個配置成將一部分來自那至少一個第一流體供應線的第一流體引向那至少一個第一流體回流線的通道的第一流體導向器。

在一些實施方案中，那至少一個第一流體管理器包括至少一個配置成至少沿著那至少一個熱電模塊的第一面的第一部分在第一流體中產生湍流的第一湍流元素。在一些實施方案中，那至少一個第一湍流元素包括在第一流體管理器的通道中的至少一個第一突起。一些實施方案進一步包括至少一個配置成至少沿著那至少一個熱電模塊的第二面的第二部分引導第二流體的第二流體管理器。