CN105874623A - 具有环绕和间隔(sas)结构的热电热泵 - Google Patents
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Abstract
一种热泵包括SAS结构，所述SAS结构具有限定第一敞开面和第二敞开面的壁。所述热泵还包括包封在所述SAS结构内的互连板，所述互连板包括开口。热电模块安装在所述互连板上由所述开口限定的位置处。所述热泵另外包括：热面散热器，所述热面散热器与每个热电模块的第一面热接触；以及冷面散热器，所述冷面散热器与每个热电模块的第二面热接触。所述热面散热器的外周在所述第一敞开面处机械地接触所述SAS结构的所述壁，并且所述冷面散热器的外周在所述第二敞开面处机械地接触所述SAS结构的所述壁，使得施加到所述热泵的任何压缩力由所述SAS结构吸收。
Description
相关申请
本申请要求2013年10月28日提交的临时专利申请序列号61/896,287的权益，所述申请的公开内容特此以引用的方式并入本文。
公开领域
本公开涉及具有环绕和间隔(SAS)结构的热电热泵。
背景
热电模块(TEM)经常由易碎材料制成。如本文所使用，热电模块是包括多个热电装置的集成电路。作为实例，感兴趣的读者可以参考题为“用于薄膜热电模块制造的方法(METHOD FOR THIN FILM THERMOELECTRIC MODULE FABRICATION)”的美国专利号8,216,871，所述专利的全部内容特此以引用的方式并入本文。如果向TEM施加应力或力，那么这些TEM可能失效。而且，许多TEM在TEM暴露于湿气或其他环境污染物时遭受性能的下降。因此，将这些TEM灌封来提供保护以免受环境污染物。灌封是向电子组件添加材料(如，固态或凝胶状化合物)的过程。通常进行灌封来提供抗冲击性和抗震性，并且为了隔离湿气和腐蚀剂。经常使用热固化塑料或硅树脂。但是在向TEM的表面应用灌封材料时，灌封材料在TEM的热面与冷面之间产生热短路。这种热短路是会降低热泵效率的一种类型的热寄生。
因此，所需要的是TEM受到保护的热泵。此外，所需要的是减少热寄生的热泵。
概述
本公开涉及具有环绕和间隔(SAS)结构的热电热泵。在一个实施方案中，热泵包括SAS结构。所述SAS结构包括限定第一敞开面和第二敞开面的壁。热泵还包括包封在SAS结构内的互连板。所述互连板包括从互连板的第一表面到互连板的第二表面的开口，其中所述开口限定热电模块(TEM)将被安装在互连板上的位置。TEM安装在互连板上由开口限定的位置处。每个热电模块具有第一面和第二面。热泵另外包括热面散热器，所述热面散热器与每个热电模块的第一面热接触；以及冷面散热器，所述冷面散热器与每个热电模块的第二面热接触。热面散热器的外周在第一敞开面处机械地接触SAS结构的壁，并且冷面散热器的外周在第二敞开面处机械地接触SAS结构的壁。由SAS结构吸收施加到热泵的压缩力，并且因此保护TEM免受压缩力。
在一个实施方案中，热泵还包括环境密封件，所述环境密封件位于热面散热器的外周机械地接触SAS结构的壁之处和冷面散热器的外周机械地接触SAS结构的壁之处。
在一个实施方案中，SAS结构的壁的厚度使得热面散热器与冷面散热器之间的热短路减弱，同时提供足够的强度来经受施加到热泵的至少预定量的压缩力。在一个实施方案中，SAS结构的高度限定热面散热器与冷面散热器之间的距离，其中所述距离使得热面散热器与冷面散热器之间的热短路减弱。
在一个实施方案中，TEM的第二面的组合面积大于互连板面积的百分之五十。在另一个实施方案中，TEM的第二面的组合面积大于互连板面积的百分之七十五。
在一个实施方案中，热泵还包括绝缘件，所述绝缘件处于热面散热器与冷面散热器之间并且包封在SAS结构中。在一个实施方案中，所述绝缘件是预成形的。在另一个实施方案中，所述绝缘件是注塑成形的。
在一个实施方案中，热面散热器和冷面散热器各自由机械紧固件附接到SAS结构。在一个实施方案中，所述机械紧固件选自由螺钉、螺栓和铆钉组成的组。在另一个实施方案中，热面散热器和冷面散热器各自由化学械紧固件附接到SAS结构。在一个实施方案中，所述化学紧固件选自由胶水、环氧树脂和丙烯酸粘合剂组成的组。
在一个实施方案中，热面散热器和冷面散热器中的至少一个由卡扣紧固件或卡扣特征件附接到SAS结构。在一个实施方案中，卡扣紧固件包括围绕SAS结构的外周的唇缘，所述唇缘允许热面散热器和冷面散热器中的至少一个通过张力附接到SAS结构。
在一个实施方案中，热面散热器由卡扣紧固件或卡扣特征件附接到SAS结构。在一个实施方案中，卡扣特征件包括围绕SAS结构的第一敞开面的外周的唇缘，所述唇缘允许热面散热器通过张力附接到SAS结构。在一个实施方案中，SAS结构的第二敞开面小于冷面散热器，并且冷面散热器在SAS结构的第二敞开面处位于SAS结构内。在一个实施方案中，SAS结构呈锥形，使得SAS结构的第二敞开面小于SAS结构的第一敞开面。
在一个实施方案中，热泵还包括电附接到互连板并且通过SAS结构暴露的一根或多根导线。在一个实施方案中，热泵还包括用来保护通过SAS结构暴露的一根或多根导线的盖。在另一个实施方案中，互连板还包括通过SAS结构暴露的一个或多个电连接器。
本领域的技术人员在结合附图阅读以下优选实施方案的详细描述之后，将了解本公开的范围并且认识到本公开的另外方面。
附图简述
并入本说明书且形成本说明书的一部分的附图示出本公开的若干方面，并且连同描述内容一起用来解释本公开的原理。
图1示出根据本公开的一个实施方案的热电制冷系统，其具有冷却室和热泵，所述热泵包括设置在冷面散热器与热面散热器之间的多个热电模块(TEM)；
图2A至图2C示出根据本公开的一个实施方案的热泵，其具有预成形绝缘件；
图3A至图3C示出根据本公开的另一个实施方案的热泵，其使用机械紧固件；
图4A至图4C示出根据本公开的另一个实施方案的热泵，其中热面散热器通过张力保持在适当位置。
详述
下文阐明的实施方案代表使得本领域的技术人员能够实践所述实施方案的必需信息，并且示出实践所述实施方案的最佳模式。在根据附图来阅读以下描述之后，本领域的技术人员将了解本公开的概念，并且将认识到在本文中未具体提出的这些概念的应用。应了解，这些概念和应用属于本公开和随附权利要求书的范围内。
应了解，虽然在本文中可能使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件与另一个元件。例如，在不背离本公开的范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件可以称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何和所有组合。
如“在...下方”或“在...上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可用来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图中所示出。将理解，这些术语和上文所论述的那些术语意图涵盖装置的除图中所述的取向之外的不同取向。
在本文中使用的术语仅为了描述具体实施方案并且不意图限制本公开。如本文所使用，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式“一个”和“所述”意欲同样包括复数形式。还应理解，当在本文中使用时，术语“包括”(“comprises”、“comprising”、“includes”和/或“including”)指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本公开所属领域的普通技术人员一般理解的含义相同。还应理解，本文所使用的术语应解释为具有与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致的含义，而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释，除非本文中已明确这样定义。
本公开涉及具有环绕和间隔(SAS)结构的热电热泵。虽然可在任何合适类型的系统中利用热电热泵，但是在一些实施方案中，在热电制冷系统中利用热电热泵。然而，本文公开的概念不限于此。在这方面，图1示出根据本公开的一个实施方案的示例性热电制冷系统100。如图所示，热电制冷系统100包括冷却室102、热交换器104和控制器106，所述控制器106控制冷却室102内的冷却。热交换器104包括热面散热器108、冷面散热器110和热泵112，所述热泵112包括多个热电模块(TEM)，其中每个TEM具有与冷面散热器110热耦合的冷面和与热面散热器108热耦合的热面。如本文所使用，TEM是包括多个热电装置的集成电路。在一些实现方式中，热电装置可以是薄膜装置。当控制器106启动TEM中的一个或多个时，启动的TEM进行操作来加热热面散热器108并且冷却冷面散热器110，从而促进热传递来从冷却室102提取热量。更具体地，当启动TEM中的一个或多个时，加热热面散热器108，从而产生蒸发器，并且冷却冷面散热器110，从而产生冷凝器。
作为冷凝器，冷面散热器110促进经由与冷面散热器110连接的接受环路114从冷却室102提取热量。接受环路114由任何类型的管道形成，所述管道允许冷却介质(例如，二相冷却剂)流过或通过接受环路114。当冷却介质流过接受环路114时，冷却介质从冷却室102提取热量。接受环路114例如可由铜管材、塑料管材、不锈钢管材、铝管材等等形成。
由冷面散热器110和接受环路114形成的冷凝器根据任何合适的热交换技术操作。在一个优选实施方案中，接受环路114根据热虹吸管原理(即，作为热虹吸管)操作，使得冷却介质从冷面散热器110行进通过接受环路114并且返回到冷面散热器110，从而使用两相的被动热传输来使冷却室102冷却。具体地，被动热交换通过接受环路114中的冷却介质与冷却室102之间的自然对流而发生。在一个实施方案中，当冷却介质与冷却室102形成热接触时，冷却介质是液体形式。具体地，被动热交换发生在冷却室102中的环境与接受环路114内的冷却介质之间，使得冷却室102中的温度降低，并且冷却介质的温度增加且/或经历相变。当冷却介质的温度增加时，冷却介质的密度降低(如，由于蒸发)。因此，冷却介质在接受环路114中由于浮力在向上方向上朝向热交换器104并且具体地朝向冷面散热器110移动。冷却介质与冷面散热器110形成热接触，其中热交换发生在冷却介质与冷面散热器110之间。当热交换发生在冷却介质与冷面散热器110之间时，冷却介质冷凝并且由于重力再次流过接受环路114，以便从冷却室102提取另外的热量。因此，在一些实施方案中，在使冷却室102冷却时，接受环路114充当蒸发器。
如以上所指出，热交换器104包括设置在热面散热器108与冷面散热器110之间的热泵112。热泵112中的TEM具有与热面散热器108热耦合的热面(即，在TEM操作期间为热的面)，和与冷面散热器110热耦合的冷面(即，在TEC操作期间为冷的面)。热泵112内的TEM有效地促进冷面散热器110与热面散热器108之间的热传递。更具体地，当热传递发生在接受环路114中的冷却介质与冷面散热器110之间时，有效TEM在冷面散热器110与热面散热器108之间传递热量。
作为蒸发器，热面散热器108促进经由连接到热面散热器108的排放环路116将热量排放到冷却室102外部的环境。排放环路116热耦合到热电制冷系统100的外壁118或外皮层。外壁118与冷却室102外部的环境处于直接热接触。在一个实施方案中，排放环路116集成到外壁118中或集成到外壁118的表面上。排放环路116由任何类型的管道形成，所述管道允许热传递介质(例如，二相冷却剂)流过或通过排放环路116。由于排放环路116与外部环境的热耦合，当热传递介质流过排放环路116时，热传递介质将热量排放到外部环境。排放环路116例如可由铜管材、塑料管材、不锈钢管材、铝管材等等形成。
由热面散热器108和排放环路116形成的蒸发器根据任何合适的热交换技术操作。在一个优选实施方案中，排放环路116根据热虹吸管原理(即，作为热虹吸管)操作，使得热传递介质从热面散热器108行进通过排放环路116并且返回到热面散热器108，从而使用两相的被动热传输来排放热量。具体地，热面散热器108将从冷面散热器110接收的热量传递至排放环路116内的热传递介质。一旦将热量传递至热传递介质，热传递介质变相并且行进通过排放环路116，并且与外壁118形成热接触，使得将热量排出到冷却室102外部的环境。当排放环路116内的热传递介质与外壁118处于直接热接触时，被动热交换发生在排放环路116中的热传递介质与外部环境之间。众所周知，被动热交换引起排放环路116内的热传递介质的冷凝，使得热传递介质由于重力行进返回到热交换器104。因此，在将热量排放到冷却室102外部的环境时，排放环路116充当冷凝器。
如果热泵112与热面散热器108和冷面散热器110之间的热阻减少，那么热电制冷系统100的效率增加。减少这种热阻的一种方法是在热泵112与热面散热器108和冷面散热器110之间提供紧密连接。因为TEM经常由易碎材料制成，所以如果不加以保护，那么在向TEM施加应力或力的情况下，热泵112中所包括的TEM可能失效。而且，如果没有环境屏障，那么TEM在暴露于湿气或其他环境污染物中时可能遭受性能的下降。用于保护TEM免受环境污染物的常规技术是灌封。灌封是向电子组件添加材料(如，固态或凝胶状化合物)的过程。通常进行灌封来提供抗冲击性和抗震性，并且为了隔离湿气和腐蚀剂。经常使用热固化塑料或硅树脂。但是在向TEM的表面应用灌封材料时，灌封材料在TEM的热面与冷面之间产生热短路。这种热短路是将会降低热泵112效率的一种类型的热寄生。如本文所使用，热寄生是会降低热泵效率的任何东西，尤其是会降低热泵的热面和冷面之间温差的某种东西。
如下文所论述，热泵112被设计来保护TEM免受机械力(具体地，压缩力)，并且保护TEM免受环境污染物。此外，热泵112被设计来最小化或至少减少热面与冷面之间的热短路。
在这方面，图2A示出根据一个实施方案的具有环绕和间隔(SAS)结构122的热电热泵120。在一些实施方案中，可在热电制冷系统100中利用这种热电热泵120作为热电热泵112。图2A还示出形成热电热泵120的顶部表面的热面散热器124和任选的盖126，是所述盖126用来保护通过位于盖126与SAS结构122之间的开口128暴露的一根或多根导线(未示出)。
图2B示出所述热电热泵120的分解图。如图所示，热电热泵120包括形成热电热泵120的底部表面的冷面散热器130。热面散热器124装配到SAS结构122的第一敞开面132中，使得热面散热器124的外周机械地接触SAS结构122的顶部表面134(即，壁的顶部)。冷面散热器130装配到SAS结构122的第二敞开面136中，使得冷面散热器130的外周机械地接触SAS结构122的底部表面138(即，壁的底部)。预成形绝缘件140处于热面散热器124与冷面散热器130之间，并且包封在SAS结构122内。具体地，在这个实施例中，预成形绝缘件140处于冷面散热器130与互连板142之间。互连板142包封在SAS结构122内。互连板142包括穿过互连板142(即，从互连板142的第一表面到互连板142的第二表面)的一个或多个开口144。所述一个或多个开口144限定TEM 146(1)至TEM 146(4)(下文称为一个TEM 146或多个TEM 146)所在并且因此被安装在互连板142上的位置。
热面散热器124的外周在SAS结构122的第一敞开面132处机械地接触SAS结构122的顶部表面134(即，壁的顶部)。类似地，如上文所述，冷面散热器130的外周在SAS结构122的第二敞开面136处机械地接触SAS结构122的底部表面138。因此，SAS结构122吸收施加到热电热泵120的任何压缩力。根据一些实施方案，这可以保护在SAS结构122内侧所包括的互连板142和TEM 146，同时也允许将很大的力施加到热电热泵120。在安装热泵120时，这些压缩力可能是所希望的。例如，在图1的热电制冷系统100中，可能希望压缩力来改进热泵112与热面散热器108和冷面散热器110之间的热接触。在这个实施方案中，使用化学紧固件(如，胶水、环氧树脂或丙烯酸粘合剂)来将热面散热器124和冷面散热器130附接到SAS结构122。这仅是附接所述元件的一种可能的方法，并且将在下文结合其他实施方案公开其他方法。
而且，可在热面散热器124和冷面散热器130机械地接触SAS结构122之处形成环境屏障。这种环境屏障可由垫圈、焊接或任何其他适合的密封物产生。在SAS结构122处而不是在TEM 146上产生环境屏障直接减少了热面散热器124与冷面散热器130之间的热短路。如果在更靠近TEM 146之处或在TEM 146上产生环境屏障，如通常通过用硅树脂、环氧树脂或任何其他合适材料对TEM 146进行灌封来完成，那么热量可以通过用来产生环境屏障的材料在热面散热器124与冷面散热器130之间流动。使环境屏障从TEM 146移开减少了热面散热器124与冷面散热器130之间的热短路，因此减少热泵120的热寄生。此外，SAS结构122的壁的厚度直接影响可在热面散热器124与冷面散热器130之间流动的热量的量。通过减少SAS结构122的壁的厚度，存在更少的材料用来在热面散热器124与冷面散热器130之间传输热量。因此，可优化SAS结构122的壁的厚度来提供所希望量的结构强度(例如，来针对至少预定义量的压缩力进行保护)，同时也减少在热面散热器124与冷面散热器130之间的热传输。
预成形绝缘件140在热面散热器124与冷面散热器130之间提供热阻。在操作中，热面散热器124与冷面散热器130之间的温差将很大。如果没有某种类型的绝缘件(如，预成形绝缘件140)，来自热面散热器124的热量中的一些将例如经由对流散逸到冷面散热器130。这再次通过减少热面散热器124与冷面散热器130之间热量流动来减少热电热泵120的热寄生。如图2B所示，预成形绝缘件140包括一个或多个开口148以允许冷面散热器130延伸穿过预成形绝缘件140并且热接触TEM 146。虽然在图2中示出这种配置，但是本公开并不限于此。
TEM 146的组合面积被认为是热泵120的“有效”面积，因为它取决于TEM 146的面而实际上进行加热或冷却。互连板142的剩余部分被认为是热泵120的“无效”面积，因为它并不实际上进行加热或冷却。热泵120中的无效面积越多，将损耗到这个无效面积的热量越多，从而使热泵120效率更低。为了最小化热泵120的热寄生，减少热泵120的无效区域的量。在一个实施方案中，TEM 146的组合面积大于互连板142面积的百分之五十。也就是说，有效面积比无效面积更多，因此减少热泵120的热寄生。在另一个实施方案中，TEM 146的组合面积大于互连板142面积的百分之七十五。也就是说，有效面积超过无效面积的三倍，因此减少热泵120的热寄生。
为了向TEM 146提供电力，这个实施方案允许导线(未示出)连接到互连板142。盖126对用来将TEM 146连接到电源的导线提供应变消除。在这个实施方案中，盖126也是环境密封件的一部分。
图2C示出热泵120的侧面轮廓剖面图。在这个图中，由于剖切，SAS结构122示出为两块。示出预成形绝缘件140，它将热面散热器124与冷面散热器130分开。虽然在这些图中可示出间隙，但是这些间隙并不总是意味着部件之间的物理间隙。SAS结构122还在热面散热器124与冷面散热器130之间提供限定的距离150。通过既调整SAS结构122的高度又调整热面散热器124和冷面散热器130机械地连接到SAS结构122的方式，可以调整这个限定的距离150。可优化热面散热器124和冷面散热器130之间限定的距离150来减少热面散热器124和冷面散热器130中的一者或两者的热阻，同时也减少在热面散热器124和冷面散热器130之间的热传输。作为实例，如果限定的距离150减少，那么热面散热器124和冷面散热器130之间的热阻增加，因为热量可以例如通过对流更容易地在这两者之间行进。另一方面，如果限定的距离150增加，那么必须增加热面散热器124和冷面散热器130中的一者或两者的尺寸来保持与TEM 146热接触。这种尺寸增加会增加热面散热器124或冷面散热器130的热阻，从而减少热泵120的效率。
图3A至图3C示出根据本公开的另一个实施方案的热泵152。在一些实施方案中，可在热电制冷系统100中利用这种热电热泵152作为热电热泵112。热泵152共享与图2A至图2C中示出的热泵120所共有的许多特征件。因此，避免一些重复，同时特别强调热泵152的不同于热泵120的特征件。在这方面，图3A示出具有SAS结构154的热泵152。热泵152还包括热面散热器156和盖158。不像热泵120，图3A示出热泵152是由机械紧固件保持在一起。在一个实施方案中，所述机械紧固件选自由螺钉、螺栓和铆钉组成的组。图3A还示出导线160(1)和160(2)(在下文称为多根导线160或一根导线160)。
图3B在分解图中示出热泵152的内部部件。在这个实施方案中，示出螺栓162(1)至162(4)(在下文称为多个螺栓162或一个螺栓162)以及垫圈164(1)至164(4)(在下文称为多个垫圈164或一个垫圈164)，它们将热面散热器156穿过SAS结构154连接到位于热泵152底部处的冷面散热器166。热面散热器156装配到SAS结构154的第一敞开面168中，使得热面散热器156的外周机械地接触SAS结构154的顶部表面170(即，壁的顶部)。冷面散热器166装配到SAS结构154的第二敞开面172中，使得冷面散热器166的外周机械地接触SAS结构154的底部表面174(即，壁的底部)。热泵152还含有互连板176，所述互连板176具有TEM 178(1)至178(4)(在下文称为多个TEM 178或一个TEM 178)。在这个实施方案中，导线160电连接到互连板176，以便向TEM 178提供电力。虽然为了方便仅示出两根导线160，但是本公开不限于此。在这个实施方案中，未示出绝缘件。可使用预成形绝缘件，或可使用如泡沫绝缘件的注塑绝缘件。在一些实施方案中，注塑绝缘件用来通过使热面散热器156与冷面散热器166绝缘来减少热泵152的热寄生，并且注塑绝缘件用来在热面散热器156和冷面散热器166机械地接触SAS结构154之处产生环境屏障。
图3C示出热泵152的侧面轮廓剖面图。在这个图中，由于剖切，将SAS结构154示出为两块。如前所述，SAS结构154在热面散热器156与冷面散热器166之间提供限定的距离180。通过调整SAS结构154的高度和热面散热器156和冷面散热器166机械地连接到SAS结构154的方式，可调整这个限定的距离180。
图4A至图4C示出根据本公开的另一个实施方案的热泵182。在一些实施方案中，可在热电制冷系统100中利用这种热电热泵182作为热电热泵112。热泵182共享与图2A至图2C中示出的热泵120以及图3A至图3C中示出的热泵152所共有的许多特征件。因此，避免一些重复，同时特别强调热泵182的不同于热泵120和热泵152的特征件。在这方面，图4A示出具有SAS结构184的热泵182。热泵182还包括热面散热器186。不像热泵120和热泵152，图4A示出热泵182包括通过SAS结构184暴露的电子连接器188，所述电子连接器188用于将热泵182连接到外部电源190。而且，SAS结构184包括卡扣紧固件或卡扣特征件，在这个实施方案中，所述卡扣紧固件或卡扣特征件使得热面散热器186能够卡扣到SAS结构184的顶部开口中并且通过张力保持在适当位置。注意，虽然通过卡扣特征件来附接热面散热器186，但是在这个实施例中，另外或可选地，可在SAS结构184的底部开口处通过类似的卡扣特征件来附接冷面散热器194。
在这个实施例中，卡扣特征件包括在顶部开口处围绕SAS结构184的外周的至少一个唇缘192，所述至少一个唇缘192允许热面散热器186卡扣到SAS结构184的顶部开口中并且随后由张力保持在适当位置。根据一些实施方案，唇缘192至少部分地是柔性的。唇缘192的柔性使得当将热面散热器186压入SAS结构184的开口中时，唇缘192将允许热面散热器186进入SAS结构184的开口。唇缘192随后朝向其原始位置弹回，在所述原始位置处，唇缘192的一部分接合热面散热器186的外周，从而通过张力将热面散热器186保持在适当位置。
图4B在分解图中示出热泵182的内部部件。在这个实施方案中，冷面散热器194通过装配到SAS结构184的底部中来形成热泵182的底部。热面散热器186装配到SAS结构184的第一敞开面196中，使得热面散热器186的外周机械地接触SAS结构184的顶部表面198(即，壁的顶部)。冷面散热器194装配到SAS结构184的第二敞开面200中，使得冷面散热器194的外周机械地接触SAS结构184的底部表面202(即，壁的底部)。根据一些实施方案，SAS结构184的第二敞开面小于冷面散热器194，使得当冷面散热器194插入SAS结构184中时，冷面散热器194将不会通过开口掉落。在一个实施方案中，这进一步通过使SAS结构184呈锥形，使得SAS结构184的第二敞开面小于SAS结构184的第一敞开面来实现。根据一些实施方案，这种锥状允许冷面散热器194的尺寸公差不那么严格，因为如果冷面散热器194比预期的稍大，那么冷面散热器194的外周将在比预期的离SAS结构184的底部稍远之处机械地接触SAS结构184。而且，假设SAS结构184的第二敞开面仍小于冷面散热器194，如果冷面散热器194比预期稍小，那么冷面散热器194的外周将在比预期的稍靠近SAS结构184的底部之处机械地接触SAS结构184。
热泵182还包括互连板204，所述互连板204具有TEM 206(1)至206(4)(在下文称为多个TEM 206或一个TEM 206)。在这个实施方案中，电子连接器电连接到互连板204，以便向TEM 206提供电力。虽然为了方便仅示出一种类型的连接器，但是本公开不限于此。在这个实施方案中，未示出绝缘件。可使用预成形绝缘件，或可使用如泡沫绝缘件的注塑绝缘件。在一些实施方案中，注塑绝缘件用来通过使热面散热器186与冷面散热器194绝缘来减少热泵182的热寄生，并且注塑绝缘件用来在热面散热器186和冷面散热器194机械地接触SAS结构184之处产生环境屏障。
图4C示出热泵182的侧面轮廓剖面图。在这个图中，由于剖切，将SAS结构184示出为两块。如先前所述，在这个实施方案中，SAS结构184呈锥形，使得SAS结构184的第二敞开面小于SAS结构184的第一敞开面。而且，图4C示出两个唇缘192，所述两个唇缘192能够利用张力将热面散热器186保持在适当位置。
注意，虽然图2A至图2C、图3A至图3C以及图4A至图4C的实施方案示出一些不同特征件，但是应注意，不同实施方案的不同特征件可以任何合适方式加以组合。例如，可在图2A至图2C和图3A至图3C的实施方案中利用图4A至图4C的卡扣特征件。类似地，可在图2A至图2C和图3A至图3C的实施方案中利用图4A至图4C的连接器190。
本领域的技术人员将了解对本公开的优选实施方案的改进和修改。所有这些改进和修改被认为是在本文所公开的概念和随附权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种热泵，其包括：
环绕和间隔(SAS)结构，所述环绕和间隔(SAS)结构包括限定第一敞开面和第二敞开面的壁；
包封在所述SAS结构内的互连板，所述互连板包括从所述互连板的第一表面到所述互连板的第二表面的一个或多个开口，所述一个或多个开口限定多个热电模块将被安装在所述互连板上的位置；
多个热电模块，所述多个热电模块安装在所述互连板上由所述一个或多个开口限定的位置处，所述多个热电模块中的每个热电模块具有第一面和第二面；
热面散热器，所述热面散热器与所述多个热电模块中的每一个热电模块的所述第一面热接触；以及
冷面散热器，所述冷面散热器与所述多个热电模块中的每一个热电模块的所述第二面热接触；
其中所述热面散热器的外周在所述第一敞开面处机械地接触所述SAS结构的所述壁，并且所述冷面散热器的外周在所述第二敞开面处机械地接触所述SAS结构的所述壁，使得施加到所述热泵的压缩力由所述SAS结构吸收。
2.如权利要求1所述的热泵，其还包括环境密封件，所述环境密封件位于所述热面散热器的所述外周机械地接触所述SAS结构的所述壁之处和所述冷面散热器的所述外周机械地接触所述SAS结构的所述壁之处。
3.如权利要求1所述的热泵，其中所述SAS结构的所述壁的厚度使得所述热面散热器与所述冷面散热器之间的热短路减弱，同时提供足够的强度来经受施加到所述热泵的至少预定量的压缩力。
4.如权利要求1所述的热泵，其中所述SAS结构的高度限定所述热面散热器与所述冷面散热器之间的距离，其中所述距离使得所述热面散热器与所述冷面散热器之间的热短路减弱，同时减弱所述热面散热器和所述冷面散热器中的一者或两者的热阻。
5.如权利要求1所述的热泵，其中所述多个热电模块的所述第二面的组合面积大于所述互连板的面积的百分之五十。
6.如权利要求5所述的热泵，其中所述多个热电模块的所述第二面的所述组合面积大于所述互连板的所述面积的百分之七十五。
7.如权利要求1所述的热泵，其还包括绝缘件，所述绝缘件位于所述热面散热器与所述冷面散热器之间并且包封在所述SAS结构中。
8.如权利要求7所述的热泵，其中所述绝缘件是预成形的。
9.如权利要求7所述的热泵，其中所述绝缘件是注塑成形的。
10.如权利要求1所述的热泵，其中所述热面散热器和所述冷面散热器由机械紧固件附接到所述SAS结构。
11.如权利要求10所述的热泵，其中所述机械紧固件选自由螺钉、螺栓和铆钉组成的组。
12.如权利要求1所述的热泵，其中所述热面散热器和所述冷面散热器由化学紧固件附接到所述SAS结构。
13.如权利要求12所述的热泵，其中所述化学紧固件选自由胶水、环氧树脂和丙烯酸粘合剂组成的组。
14.如权利要求1所述的热泵，其中所述热面散热器和所述冷面散热器中的至少一个由卡扣紧固件附接到所述SAS结构。
15.如权利要求14所述的热泵，其中所述卡扣紧固件包括围绕所述SAS结构的外周的唇缘，所述唇缘允许所述热面散热器和所述冷面散热器中的至少一个通过张力附接到所述SAS结构。
16.如权利要求1所述的热泵，其中所述SAS结构的所述第二敞开面小于所述冷面散热器，并且所述冷面散热器在所述SAS结构的所述第二敞开面处位于所述SAS结构内。
17.如权利要求16所述的热泵，其中所述SAS结构呈锥形，使得所述SAS结构的所述第二敞开面小于所述SAS结构的所述第一敞开面。
18.如权利要求1所述的热泵，其还包括电附接到所述互连板并且通过所述SAS结构暴露的一根或多根导线。
19.如权利要求18所述的热泵，其还包括用来保护通过所述SAS结构暴露的所述一根或多根导线的盖。
20.如权利要求1所述的热泵，其中所述互连板还包括通过所述SAS结构暴露的一个或多个电连接器。
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