CN101995113A - 热交换器 - Google Patents
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Abstract
一种热交换器,其包括热电模块。第一流体通道布置在热电模块的热消散侧处而第二流体通道布置在热电模块的热吸收侧处。热电模块包括P型热电半导体元件和N型热电半导体元件。电绝缘体将P型热电半导体元件与N型热电半导体元件联接。热消散侧电极暴露在第一流体通道中,而热吸收侧电极暴露在第二流体通道中。热电模块的至少热消散侧在热消散侧电极没有突起部的情况下包括谷和脊。
Description
技术领域
本发明涉及一种热交换器,更具体地,涉及一种包括热电模块(珀耳帖模块)的热交换器,其中多个P型热电半导体元件和多个N型热电半导体元件通过电极而串联电连接,并且并联热布置。
背景技术
图11A示出了典型的热电模块50的结构,它允许热能和电能的相互转换。热电模块50包括多个P型热电半导体元件51和多个N型热电半导体元件52。P型热电半导体元件51和N型热电半导体元件52交替布置在二维平面上,并通过电极53串联电连接。当向热电模块50供给DC电流时,在热电模块50的上和下热交换表面之一处吸收热,并在热交换表面中的另一个处消散热。图11B示出了包括热电模块50的热交换器55。上和下电极53联接到陶瓷绝缘板54。这形成了夹层结构,其中P型热电半导体元件51、N型热电半导体元件52和电极53保持在绝缘板54之间。热交换器55包括流体通道57。受温度控制流体56流过流体通道57,该流体通道形成在热电模块50的一个热交换侧处。热交换器55还包括流体通道59。用于加热或冷却受温度控制流体56的温度控制介质58(加热介质或冷却介质)流过流体通道59,该流体通道形成在另一热交换侧处。
在图11B中所示的热交换器55的结构中,绝缘板54以及流体通道57和59的内壁表面布置在电极53和受温度控制流体56之间或者电极53和温度控制介质58之间。该结构产生热阻,该热阻降低了热传递效率。而且,绝缘板54和P型热电半导体元件51之间热膨胀系数的不同以及绝缘板54和N型热电半导体元件52之间热膨胀系数的不同产生了施加到联接部分和半导体元件的热应力。这降低了联接部分和半导体元件的耐久性。
已提出使用热电模块的热交换器,其具有令人满意的热传递效率并以热变化小的方式传递热。该结构不使用绝缘板54,并且热电模块50的至少一个热交换表面上的电极53与流体通道57和59中的流体直接接触(例如参照日本早期公布专利公开No.11-68173)。在该热交换器的热电模块50中,如图12中所示,在P型热电半导体元件51和N型热电半导体元件52之间形成的间隙中填充并固化有电绝缘体60。电绝缘体60提供绝缘并增大热电模块50的结构强度。在下流体通道59和热电模块50之间不存在通道壁。热电模块50自身形成流体通道59的通道壁。于是,温度控制介质58与电绝缘体60和电极53直接接触。该公开描述了另一结构,其中在上流体通道57和热电模块50之间也不存在通道壁。
为了提高热消散效率,已提出包括具有暴露在制冷剂通道中的热消散部分的热消散侧电极的热电转换单元(热交换器)(日本早期公布专利公开No.2000-286459)。如图13中所示,该热交换器包括制冷剂护套61和热电模块62(热电转换单元)。制冷剂通道63形成在制冷剂护套61中。在热电模块62中,热吸收侧电极64、N型热电半导体元件65、热消散侧电极66和P型热电半导体元件67以此顺序电连接,以便形成单一单元。多个这种单元(附图中为三个)串联连接。
热吸收侧电极64形成为呈平面状,并联接到绝缘基板68。N型热电半导体元件65和P型热电半导体元件67的端面各自电联接到每个热吸收侧电极64。热消散侧电极66各自具有延伸部66a、该延伸部形成在一表面上,该表面与联接到相对应的N型热电半导体元件65和P型热电半导体元件67的表面相反。以绝缘层涂布的延伸部66a插入到以预定间隔形成在制冷剂护套61中的孔中。这将延伸部66a暴露在制冷剂通道63中。除了热消散侧电极66之外,热吸收侧电极64也可以具有延伸部,该延伸部插入到以预定间隔形成在制冷剂护套61中的孔中并暴露在制冷剂通道中。
在日本早期公布专利公开No.11-68173的热交换器中,热电模块50的热传递侧中的至少一侧不具有绝缘板54。而且,电极53与流体通道57和59中的流体(受温度控制流体56或温度控制介质58)接触。与包括绝缘板54的结构相比,这增大了热传递效率。然而,与流体接触的热交换表面(热传递表面)呈基本平面状,并只包括电极53之间的浅凹部。这在流体以平行于热交换表面的方式流动时形成了边界层并大大地影响了热交换能力。
在日本早期公布专利公开No.2000-286459的热电转换单元中,热消散侧电极66的延伸部66a暴露在制冷剂通道63中。于是,延伸部66a搅拌流过制冷剂通道63的制冷剂。与其中电极不包括这种延伸部的日本早期公布专利公开No.11-68173的结构相比,湍流的效果增大了热消散效率。然而,在日本早期公布专利公开No.2000-286459的结构中,形成在制冷剂护套61中的孔的数量必须与热消散侧电极66的数量相同,并且容纳延伸部66a的孔必须密封。这增大了制造上的负担,并升高了制造成本。而且,取决于密封的状态,施加到延伸部66a的制冷剂的力可以作用在热消散侧电极66和N型热电半导体元件65之间的联接部分上以及热消散侧电极66和P型热电半导体元件67之间的联接部分上。这降低了耐用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种热交换器,该热交换器有效地进行热交换,并包括串联电连接且并联热布置的多个P型热电半导体元件和多个N型热电半导体元件。
本发明的一个方面是一种包括热电模块的热交换器。热交换在流过布置在热电模块的热消散侧处的第一流体通道的第一流体与流过布置在热电模块的热吸收侧处的第二流体通道的第二流体之间进行。热电模块包括并联热布置的多个P型热电半导体元件和多个N型热电半导体元件。由平板形成的热消散侧电极和由平板形成的热吸收侧电极将P型热电半导体元件与N型热电半导体元件串联电连接。电绝缘体将P型热电半导体元件与N型热电半导体元件联接,从而阻止第一流体通道与第二流体通道之间的流体移动。热消散侧电极暴露在第一流体通道中,并且热吸收侧电极暴露在第二流体通道中。热电模块的至少热消散侧在热消散侧电极没有突起部的情况下包括谷和脊。
从以下结合附图的、通过示例说明本发明原理的描述中,本发明的其它方面和优点将变得清楚。
附图说明
参照目前优选实施方式的以下描述连同附图,可以最佳地理解本发明及其目的和优点,在所述附图中:
图1是示意性剖视图,示出了根据本发明第一实施方式的热交换器;
图2是示意性立体图,示出了处于电绝缘体从热电模块部分地去除的状态下的图1的热电模块;
图3A是平面图,示出了处于电极从热电模块去除的状态下的图1的热电模块;
图3B是沿着图3A中的线3B-3B剖取的剖视图;
图4是示意性剖视图,示出了热电半导体元件布置在下模具中的状态;
图5是示意性剖视图,示出了树脂填充在模具中以形成电绝缘体的状态;
图6是示意性剖视图,示出了根据本发明第二实施方式的热交换器;
图7是示意性立体图,示出了处于电绝缘体从热电模块部分地去除的状态下的图6的热电模块;
图8A是示意性剖视图,示出了根据本发明第三实施方式的热交换器;
图8B是示意性立体图,示出了处于电绝缘体从热电模块部分地去除的状态下的图8A的热电模块;
图9A是示意性剖视图,示出了根据本发明第四实施方式的热交换器;
图9B是示出图9A的热电模块的一部分的放大剖视图;
图9C是示出图9A的热电模块的平面图;
图10A和10B是示出另一实施方式中的突起部的示意性立体图;
图11A是示出现有技术的热电模块的示意图;
图11B是示意性剖视图,示出了使用图11A的热电模块的热交换器;
图12是示意性剖视图,示出了另一现有技术的热交换器;以及
图13是示意性剖视图,示出了再一现有技术的热交换器。
具体实施方式
现在将参照图1至5讨论本发明的第一实施方式。
参照图1,热交换器包括热电模块11。第一流体12流过第一流体通道13,该第一流体通道位于热电模块11的消散侧(在图1中观察时的上侧)。第二流体14流过第二流体通道15,该第二流体通道位于热电模块11的吸收侧(在图1中观察时的下侧)。
热电模块11包括多个P型热电半导体元件16和多个N型热电半导体元件17。P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17通过电极串联电连接,并且并联热布置。词语“并联热布置”指的是P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17具有全都布置在热电模块11的一侧上的热消散侧表面和全都布置在热电模块11的另一侧上的热吸收侧表面的状态。
第一流体通道13和第二流体通道15形成为至少在容纳热电模块11的部分处是平坦的。朝向彼此面对的开口13a和15a分别形成在第一流体通道13和第二流体通道15中,以容纳热电模块11。热电模块11包括热消散侧电极18和热吸收侧电极19。在热消散侧电极18暴露在第一流体通道13中并且热吸收侧电极19暴露在第二流体通道15中的状态下,热电模块11布置在通过间隔件20彼此间隔开的第一流体通道13和第二流体通道15之间。在热电模块11中,由聚合材料形成的电绝缘体21联接P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。这阻止了流体第一流体通道13和第二流体通道15之间的移动。热固树脂、热塑树脂或橡胶可以用作该聚合材料。然而,由于除了将P型热电半导体元件16与N型热电半导体元件17绝缘之外热固树脂还起到增大热电模块11的结构强度的功能,所以用于电绝缘体21的优选材料是热固树脂。
如图3A中所示,P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17布置成多行,从而形成P型热电半导体元件16与N型热电半导体元件17相邻布置的矩阵阵列。P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17各自形成为具有方柱的形状,并且各自具有联接到电极18和19的金属化表面。例如,P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17可以钎焊和电联接到电极18和19。电极18和19各自由金属平板形成,该板具有允许一组P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17联接的长度。而且,电极18和19各自具有电极表面,该电极表面没有突起部并形成热电模块11的主热交换表面。
电绝缘体21包括多个突起部21a,该突起部形成在热电模块11的热消散侧和热吸收侧的一部分中。突起部21a各自进一步地从电极18和19突出到第一流体通道13或第二流体通道15中。换句话说,在电极18和19没有突起部的情况下,热电模块11的热消散侧和热吸收侧包括谷和脊。如图2和3(a)中所示,形成在热消散侧处的突起部21a具有平行六面体形状,其在与第一流体12在第一流体通道13中流动的方向垂直的方向上延伸。突起部21a以之字形方式布置。形成在热吸收侧处的突起部21a以相同方式布置。
布置在热消散侧处的电极18全都连接到以与突起部21a延伸的方向平行的方式延伸的P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。于是,无论突起部21a的位置如何,电极18都不与突起部21a干涉。词语“突起部21a延伸的方向”指的是流体通道15的宽度方向,也就是与流体流动的方向垂直的方向。在布置在热吸收侧处的电极19中,位于热电模块11相对于突起部21a延伸的方向的两侧处的电极19布置在与突起部21a延伸的方向垂直的方向上,也就是流体14的流动方向上。于是,突起部21a形成在不与电极19干涉的位置处。
现在将描述热电模块11的制造。进行嵌件模制,以形成P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17联接到电绝缘体21的热电元件单元。然后,将P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的端面钎焊到电极18和19,以制造热电模块11。当进行嵌件模制时,如图4中所示,将P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17定位和布置在下模具22a中。然后,如图5中所示,在上模具22b封闭下模具22a之后,将未硬化的热固树脂注入到下模具22a和上模具22b中,并加热以便硬化。这形成了热电元件单元。通过将P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17中的每个的一端布置在形成在下模具22a中的浅凹部中来进行P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的定位。
现在将描述热交换器的操作。将DC电压施加到电极18和19,从而面朝第一流体通道13的、热电模块11的一侧起到热消散侧的作用,并且面朝第二流体通道15的一侧起到热吸收侧的作用,由此而使用了该热交换器。而且,第一流体12和第二流体14在第一流体通道13和第二流体通道15中在相同方向上流动,例如,当在图1中观察时,从左侧朝向右侧流动。第一流体12经过包括冷却风扇(未示出)的路径循环。
当热电模块11启动时,热吸收侧电极19从第二流体14吸收热,并且热消散侧电极18将热消散到第一流体12。也就是,在电极19和第二流体14之间进行直接热传递,并且在电极18和第一流体12之间进行直接热传递。当流体以层流方式移行时,层流边界层产生在起到热交换表面的作用的热消散侧电极18和热吸收侧电极19的表面处。边界层的影响的增大将会降低热交换能力。然而,热电模块11包括热消散侧和热吸收侧处的突起部21a,从而形成谷和脊。于是,湍流在对应于热电模块11的部分处产生在流过第一流体通道13的第一流体12和流过第二流体通道15的第二流体14中。该湍流起到减小热交换表面处边界层的影响的功能,从而在热消散侧和热吸收侧处有效地进行热交换。
第一实施方式具有下述优点。
(1)热消散侧电极18和热吸收侧电极19分别暴露在第一流体通道13和第二流体通道15中。于是,电极18和19与流体(即,第一流体12或第二流体14)直接接触,并有效地进行热交换。
(2)由聚合材料形成的电绝缘体21联接P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。这阻止了流体在第一流体通道13和第二流体通道15之间的移动。电极18和19由平板形成,并且热电模块11的热消散侧和热吸收侧包括谷和脊。因此,因流体流动而产生的湍流起到减小热交换表面处边界层的影响的功能,从而在热消散侧和热吸收侧处有效地进行热交换。于是,热交换器有效地进行热交换。
(3)热电模块11的热消散侧处的谷和脊由突起部21a形成,该突起部从电绝缘体21的一部分突出。突起部21a进一步地从电极18突出到第一流体通道13中。热电模块11的热吸收侧处的谷和脊由突起部21a形成,该突起部从电绝缘体21的一部分突出。突起部21a进一步地从电极19突出到第二流体通道15中。以此方式,谷和脊形成于热消散侧和热吸收侧,而不在电极18和19上形成突起部(延伸部)。这简化了电极18和19的结构,电极18和19的结构的简化进而简化了热交换器的结构。而且,不像在电极18和19上形成突起部时的那样,在电极18和19联接到P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的部分处没有施加到突起部的流体的力。这防止了这种联接部分的耐久性的降低,这一情况进而防止了热交换器的耐久性的降低。而且,与在电极上形成突起部的结构相比,可以减少制造成本。
(4)当使用模具以通过将P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17与电绝缘体21联接同时确保电绝缘而形成热电元件单元时,成为突起部21a的部分从电绝缘体21的其它部分伸长。与在后续过程中联接突起部21a或延伸部的结构相比,这有助于制造。
(5)电极18和19由金属平板形成。而且,电极18和19的连接位置以及突起部21a的形成位置设定成使得电极18和19与突起部21a之间不发生干涉。这简化了电极18和19的结构和形成。
现在将参照图6和7讨论第二实施方式。该实施方式与第一实施方式的不同之处在于突起部21a的形状,该突起部在热电模块11的热消散侧和热吸收侧形成谷和脊。为了避免多余,相似或相同的附图标记用于与第一实施方式的相对应部件基本相同的那些部件。现在将详细描述这些部件。
如图6中所示,突起部21a形成为与第一流体通道13和第二流体通道15的内壁表面接触。如图7中所示,热消散侧突起部21a突出,以在第一流体通道13中形成多个(在该实施方式中为三个)流动路径13b。热消散侧电极18和热吸收侧电极19的布置与第一实施方式相同。于是,热吸收侧突起部21a突出,以在第二流体通道15中形成多个(在该实施方式中为两个)流动路径15b,从而突起部21a不与电极19干涉。每个流动路径15b是每个流动路径13b的1.5倍长。
在该实施方式的热交换器中,当流过第一流体通道13的第一流体12流经与热电模块11相对应的部分时,第一流体12在进入三个流动路径13b时分成三股。每个流动路径13b形成为曲折,而不平直延伸。于是,第一流体12在每个流动路径13b中产生湍流。而且,流过第二流体通道15的第二流体14在进入两个流动路径15b时分成两股。第二流体14在每个流动路径15b中产生湍流。而且,每当第二流体14在流动路径15b中来回曲折时,第二流体14都在比流动路径13b的曲折距离长1.5倍的距离上移行。结果,湍流起到减小热交换表面处边界层的影响的功能,并且在热消散侧和热吸收侧处有效地进行热交换。
因此,除了第一实施方式的优点(1)至(5)之外,第二实施方式还具有下述优点。
(6)第一流体通道13中的第一流体12和第二流体通道15中的第二流体14沿着流动路径13b和15b流动,该流动路径由电绝缘体21的一部分形成。这有助于对电极18和19中的每个计算热交换效率。
(7)热电模块11在突起部21a与第一和第二流体通道13和15的内壁表面接触的状态被支承在第一流体通道13和第二流体通道15之间。于是,突起部21a具有抵靠在第一流体通道13的内壁表面和第二流体通道15的内壁表面上的远端。这允许省略掉间隔件20。
现在将参照图8A和8B讨论第三实施方式。该实施方式与第一实施方式的不同之处在于P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17具有不沿着相同平面布置的端面。为了避免多余,类似或相同的附图标记用于与第一实施方式的相对应部件基本相同的那些部件。现在将详细讨论这些部件。
如图8A和8B中所示,P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17全都形成为具有相同尺寸。然而,P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17具有布置成排的端面,其位置交替变化。在此状态下,电绝缘体21联接P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。因此,热电模块11全部具有形成在热消散和热吸收两侧的谷和脊。而且,如图8A中所示,热电模块11在突起部23在与第一流体12和第二流体14流动的方向(图8A中从左侧朝向右侧)垂直的方向上延伸的状态下布置在第一流体通道13和第二流体通道15之间。在热电模块11的热消散侧处连接到P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的电极18全都以平行于突起部23的延伸方向的方式延伸。于是,电极18形成为呈平面状。然而,在热吸收侧处联接到P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的电极19中,位于热电模块11相对于突起部23延伸的方向的两侧处的电极19各自连接到起到突起部23的作用的P型热电半导体元件16和不起突起部的作用的N型热电半导体元件17。于是,这种电极19弯折成曲柄形状,以允许电极19的连接。
在该实施方式中,谷和脊也形成在热电模块11的热消散侧和热吸收侧的部分处。于是,在流过第一流体通道13的第一流体12和流过第二流体通道15的第二流体14中、在对应于热电模块11的部分处产生湍流。通过用具有与第一实施方式的空腔不同地成形的空腔的模具进行嵌件模制,电绝缘体21联接P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。而且,通过压制金属板,容易地制造弯折成曲柄形状的电极19。
因此,除了第一实施方式的优点(1)和(2)之外,该实施方式还具有下述优点。
(8)用电绝缘体21联接P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17使得它们的端面布置在不同平面上,由此而形成了热电模块11的热消散侧处的谷和脊。因此,通过改变具有相同尺寸的P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的位置,并使用通过将平板弯折成曲柄形状而形成的电极19,容易地制造电模块11。
(9)突起部23形成为完全在第一流体通道13和第二流体通道15的宽度方向(即,与流体流动的方向垂直的方向)上延伸。于是,对于湍流,存在容易地沿着整个热交换表面产生的趋势。
现在将参照图9A至9C讨论第四实施方式。该实施方式与上述实施方式中的每个的不同之处在于存在多个热电模块。为了避免多余,相似或相同的附图标记用于与第一实施方式的相对应部件基本相同的那些部件。现在将详细描述这些部件。
如图9A中所示,热交换器包括布置在第一流体通道13和第二流体通道15之间的多个(在该实施方式中为四个)热电模块11。在上述实施方式中,每个热电模块11包括总共三十六个P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。在该实施方式中,每个热电模块11包括总共十六个P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。于是,每个热电模块11包括比第一实施方式的半导体元件少的半导体元件。然而,四个热电模块11中的P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的总数量为六十四个。于是,半导体元件的总数量大于第一实施方式的总数量。
如图9B和9C中所示,包装件24与每个热电模块11的周边一体形成。而且,如图9B中所示,包装件24将相对应热电模块11保持在第一流体通道13和第二流体通道15之间。突出到第一流体通道13和第二流体通道15中的突起部21a形成在每个热电模块11的热消散侧和热吸收侧。热电模块11通过电极端子(未示出)串联连接。而且,热电模块11全都同时供给相同电流。
除了第一实施方式的优点(1)至(5)之外,该实施方式还具有下述优点。
(10)每个热电模块11通过相对应的包装件24独立地附接到第一流体通道13和第二流体通道15,以形成整个热交换器。当热交换器需要大量P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17时,热交换器可以相应地增大热电模块11的数量,其中每个热电模块11具有较小数量的P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17。这减低了热电模块11的制造成本,热电模块的制造成本的降低进而降低了热交换器的制造成本。而且,当热电模块11之一变得有缺陷时,只有有缺陷的热电模块11需要更换。这有助于维护。当热交换器无法正常发挥功能时,通过检测每个热电模块11的端子之间的电压或电流,可以确定有缺陷的热电模块11。
本领域技术人员应当清楚的是,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,本发明可以以许多其它特定形式实施。特别地,应当理解的是,本发明可以以下述形式实现。
突起部21a的形状不局限于平行六面体,而是可以是三角体,如图10A中所示,或可以呈锯齿状,如图10B中所示。而且,突起部21a的长度可以改变。可替代地,不同形状和长度的突起部21a可以组合使用。允许有效热交换的突起部21a的形状和长度等根据第一流体12和第二流体14的物理属性(例如,粘性)或者流动速度而改变。于是,当设定突起部21a的形状、长度和位置时,优选的是进行实验以获得允许容易地产生合适湍流的形状和长度等。
第一流体通道13和第二流体通道15的形状和长度根据由热电模块11产生的热量以及制冷剂的物理属性(例如,粘性)和流动速度而改变。于是,当设定第一流体通道13和第二流体通道15的形状、长度和位置时,优选的是进行实验以获得允许容易地产生合适湍流的形状和长度等。
热电模块11不局限于谷和脊布置在热消散和热吸收两侧上的结构。仅仅需要的是,谷和脊布置在至少热消散侧上。热消散侧处产生的热量比热吸收侧处吸收的热大大约四倍。通过在热消散侧处有效地交换热,这允许容易地实现热交换器的要求。
第一流体12和第二流体14不局限于绝缘液体,而是可以是绝缘气体(例如,空气)或导电液体。当使用导电液体时,绝缘涂层必须涂敷到接触第一流体12和第二流体14的、电极18和19的表面。
突起部21a不必一定由电绝缘体21的延伸部分形成,而是可以通过将分离的部件粘结到电绝缘体21而形成。在此情况下,在将电极18和19连接到P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17之后,突起部21a可以联接到电绝缘体21从而与电极18和19交叉。这允许在没有任何问题的情况下以交叉状态对突起部21a以及电极18和19进行布置,并因此而增大了突起部21a的位置的自由度。
在第一流体通道13和第二流体通道15中,第一流体12和第二流体14不必一定在相同方向上流动。第一流体通道13中的第一流体12和第二流体通道15中的第二流体14可以在相反方向上流动(反流)。
在第三实施方式中,在不将P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的端面布置在相同平面上的情况下设置热电模块11的热消散侧和热吸收侧上的谷和脊。而且,P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的端面布置成排,排的位置交替变化。然而,本发明不局限于这种结构。例如,可以使每排中仅一半端面的位置交替变化。
在第三实施方式中,联接P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的电绝缘体21不必一定形成在对应于突起部23的位置处。
当将谷和脊布置在热电模块11的热消散侧和热吸收侧上、而不将P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的端面布置在相同平面上时,可以使用两种不同长度的P型热电半导体元件16和两种不同长度的N型热电半导体元件17。
形成热电模块11的P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17的矩阵阵列不必一定包括相同数量的排和列。
P型热电半导体元件16和N型热电半导体元件17不必一定具有方柱形状,而是可以具有多边形柱或圆柱形柱的其它类型的形状。
除了第四实施方式之外,其它实施方式也可以包括包装件24,该包装件形成在热电模块11周围,并将热电模块11附接在第一流体通道13和第二流体通道15之间。
本示例和实施方式将被看作是说明性而非限制性,并且本发明将不局限于文中给出的细节,而是可以在所附权利要求的范围和等效范围内进行修改。
Claims (6)
1.一种热交换器,包括:
热电模块,其中在流过布置在所述热电模块的热消散侧处的第一流体通道的第一流体与流过布置在所述热电模块的热吸收侧处的第二流体通道的第二流体之间进行热交换,所述热电模块包括:
并联热布置的多个P型热电半导体元件和多个N型热电半导体元件;
由平板形成的热消散侧电极和由平板形成的热吸收侧电极,所述热消散侧电极和所述热吸收侧电极将所述P型热电半导体元件和所述N型热电半导体元件串联电连接;
电绝缘体,所述电绝缘体将所述P型热电半导体元件与所述N型热电半导体元件联接,从而阻止所述第一流体通道与所述第二流体通道之间的流体移动;
其中,所述热消散侧电极暴露在所述第一流体通道中,并且所述热吸收侧电极暴露在所述第二流体通道中;并且
所述热电模块的至少所述热消散侧在所述热消散侧电极没有突起部的情况下包括谷和脊。
2.如权利要求1所述的热交换器,其中,所述谷和脊由所述电绝缘体的进一步地从所述热消散侧电极突出到所述第一流体通道中的部分形成。
3.如权利要求2所述的热交换器,其中,所述电绝缘体的所述部分在所述第一流体通道中形成多个流动路径。
4.如权利要求2或3所述的热交换器,其中,所述电绝缘体的突出到所述第一流体通道中的所述部分与所述电绝缘体的将所述P型热电半导体元件和所述N型热电半导体元件联接的部分一体地形成。
5.如权利要求2或3所述的热交换器,其中,所述电绝缘体的突出到所述第一流体通道中的所述部分与所述电绝缘体的将所述P型热电半导体元件和所述N型热电半导体元件联接的部分分离地形成,并且粘结到该部分。
6.如权利要求1所述的热交换器,其中,所述谷和脊通过以下方式形成:用所述电绝缘体将所述P型热电半导体元件与所述N型热电半导体元件联接,使得所述P型热电半导体元件和所述N型热电半导体元件的端面位于不同平面上。
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