CN111095583A - 热电织物 - Google Patents

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CN111095583A CN201880058475.2A CN201880058475A CN111095583A CN 111095583 A CN111095583 A CN 111095583A CN 201880058475 A CN201880058475 A CN 201880058475A CN 111095583 A CN111095583 A CN 111095583A
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Abstract

本发明涉及一种热电织物(1),该热电织物特别是用于机动车的空调装置,该热电织物具有第一多条线(11)以及第二多条电绝缘的第二线(2),所述第一多条线由p掺杂和n掺杂的线部分(4N、4P)和布置在其间的导电线部分交替形成。在这种情况中,本发明的基本特征在于,导电线部分由宽的、柔韧的、可拉伸的传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)形成。

Description

热电织物
本发明涉及一种热电织物,其能够用于对例如机动车内部空间和机动车座椅的表面进行温度控制。此外,描述了相应的空调装置。
根据DE 10 2015 217 754 A1已知一种热电设备,利用该热电设备能够冷却机动车中的表面,尤其是机动车中的机动车座椅的表面,以便例如在阳光强烈照射下快速冷却机动车座椅,以提高舒适性。这里,该设备包括第一多条线,该第一多条线例如用作纬线,其配备有p掺杂的线部分和n掺的杂线部分。当电流通过该第一多条线传导时,由于珀尔帖(Peltier)效应,在P/N半导体的冷侧发生冷却,并且机动车座椅或其座椅表面或机动车中的任何其他表面被冷却。在p掺杂和n掺杂的线部分之间,布置了例如铜线或铝线形式的未掺杂的传导轨道部分。此外,提供第二多条电绝缘的线,其用作织物中的纬线。尽管铝具有比铜低的热导率,但是铝的采购要经济得多,并且在其他领域也已经用作冷却材料,因此铝的特性众所周知。热电设备或织物形成和布置成,使得机动车中的、尤其是机动车座椅的表面被冷却。经线和纬线也能够分别被设计用于其他功能。
从现有技术出发,本领域技术人员面临的目标是改进这种热电织物,从而提高效率。
根据本发明,该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。此外,提出了一种相应的空调装置。
本发明基于总体思想:现在提供宽的、柔韧的、可拉伸的导体轨道部分来代替在p和n掺杂的线部分之间的未掺杂的线部分,该导体轨道部分形成了热电半导体之间的桥。这些传导轨道部分整体上形成大表面,并从而优化了向要控制温度的表面的热传递。
p或n掺杂的线部分以本身已知的方式由半导体材料形成。这些材料包含例如作为基本成分的铋、碲和锑,热电半导体材料中的已知化合物是碲化铋。这些掺杂的线部分现在连接到宽的、柔韧的、可拉伸的传导轨道部分。
显然,通过p和n掺杂的线部分的布置以及电流流过热电织物的方向,存在所谓的热侧和所谓的冷侧。因此,在正确的安装位置的情况下,冷却例如在机动车的内部空间中的表面,并且产生的热量被传递到布置在其下方的材料。这能够是例如机动车座椅,以便在接通热电织物之后尽可能快地给予机动车的使用者舒适的凉爽的乘坐感觉。
本发明的优点在于,通过在p和n掺杂的线部分之间大面积形成传导轨道部分,可利用扩大的表面来进行热传递或进行冷却或散热。因此,使得可以快速冷却例如座椅表面。
在根据本发明的方案的有利的其他改进中,掺杂的线部分之间的传导轨道部分包括电绝缘衬底材料,特别是聚氨酯(PU)或聚酰亚胺,以便即使在已有的柔韧性下仍然具有足够的机械稳定性,例如以用于适应不同形状。在此,传导轨道部分基本上完全被衬底材料包围。
根据本发明的方案的其他有利配置提供:位于掺杂的线部分之间的传导轨道部分由具有高电导率和良好的传热能力的铜或铝组成。例如,传导轨道部分能够由遵循曲折状的走向的铜线或铝线来形成,其被浇铸到例如聚氨酯或聚酰亚胺的衬底材料中。这也使得传导轨道部分具有可拉伸性或柔韧性。
本发明的其他配置在于,传导轨道部分是层压的。为此,优选铜或铝的传导轨道被层压到衬底材料的第一层,且然后用优选层压的衬底材料的第二层覆盖或嵌入。这些传导轨道部分原则上也能够实施为纯铜带或纯铝带。由于不再需要层压操作,并且这种纯铜带或纯铝带基于带的整个横截面具有更高热性能的横截面,因为带被正好完全用于导热,因此可以实现更具成本效益的生产。尽管在正常使用期间其几乎不能拉伸并且会在拉伸应力下引起较大的负荷,但是导热率却大大提高了。
根据本发明的其他优选实施方式,未掺杂的传导轨道部分与p和n掺杂的线部分彼此软焊接。这意味着在热电织物的不同材料或部件之间存在软焊料连接。根据材料的不同,这些软焊接点分别由合适的焊料组成,并可以使整个织物具有一定的可移动性,以适应不同的表面轮廓。
根据本发明的有利的其他改进,电绝缘的第二线由衬底薄片组成,该电绝缘的第二线特别是由闭孔硅酮泡沫形成。这些衬底薄片能够生产为具有期望的弹性和电绝缘能力,以便使用具有p和n掺杂的线部分和设置在其间的传导轨道部分的第一多条线编织成织物。可替代地,对于第二多条线,也可以使用泡沫橡胶或类似的塑料材料,其中优选虽然导热性差但能提供舒适感的材料。由于导热性差,热电织物的热侧和冷侧彼此热绝缘并且使效率提高。
根据本发明的其他有利的其他改进,在掺杂的线部分或传导轨道部分之间实施有比这些更宽的未掺杂的传导轨道部分。因此,例如,那些未掺杂的传导轨道部分基本上覆盖在衬底薄片或纬线或热电织物的顶侧上。因此,用于热传递或散热的有效表面积增加。
这种热电织物能够形成特别是用于机动车内部空间的空调装置的组成部分。例如,能够将织物安装在机动车的内部空间中的仪表板中的覆盖层下方或侧向饰板下方或任何其他表面下方。当打开传统空调装置时,自动启动热电织物,或者手动启动热电织物,并且热电织物冷却相关表面。启动也能够通过整个系统基于传感器数据考虑乘客的热舒适性的方式自动执行。特别地,能够将热电织物安装在机动车座椅中,以便快速冷却实际的座椅表面。由于遵循例如曲折状走向的传导轨道和软焊接点,该织物能够适应机动车座椅的不同形状,除其它外,这些形状是由于机动车乘员的不同重量而引起的。
应当理解,热电织物配备有电源线和放电线、抗过电压的保险丝以及可能在超过或低于极限温度的情况下用于自动停用的温度传感器。
原则上,这种热电织物也能够用于所有其他技术领域中,例如以用于在柔性表面中产生电流。
本发明的其他重要特征和优点从从属权利要求、附图以及根据附图从相关附图描述中获得。
应当理解的是,在不脱离本发明的范围的情况下,以上提到的并且仍将在下文中解释的特征不仅能够以所述的相应组合使用,还能够以其他组合或单独使用。
在附图中示出本发明的优选的实施例,并且在下面的说明中对其进行详细说明,其中,相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
这里分别示意性地示出
图1为热电织物的立体图,
图2为热电织物的俯视图,
图3是沿图1的线A-A的横截面中的热电织物,以及
图4是沿图1的线B-B的横截面中的热电织物。
根据图1,根据本发明的热电织物1包括纬线2和经线11,纬线优选地由闭孔硅酮泡沫构成并且形成为电绝缘的,而经线由多个部件组成。
除其它外,经线11由传导轨道部分5A、5B、6A、6B组成,该传导轨道部分例如通过曲折状布置的铜线10或铝线形成。在传导轨道部分5A、5B、6A、6B之间分别布置有半导体元件或n掺杂的传导轨道部分4N,和半导体元件或p掺杂的传导轨道部分4P。传导轨道部分4N和4P被n或p掺杂并且包含相关的半导体材料,例如碲化铋和碲化锑。然而,本领域技术人员已知的所有其他材料是可想像的。
传导轨道部分5A、5B、6A、6B和传导轨道部分4N、4P分别与软焊接点7连接,这使得热电织物1可以具有足够的柔韧性。原则上,也可以通过线缆、弹性导体等方法来连接不同的传导轨道部分5A、5B、6A、6B以及4N、4P。传导轨道部分5A、5B和6A、6B分别交替地与纬线2或闭孔硅酮泡沫缠绕,以形成热电织物1。
由于铜线10或铝线的曲折状布置,传导轨道部分5A、5B、6A、6B是柔韧的,并能够改变例如其纵向延伸,除其它外,以免在机动车座椅的座垫中被损坏。因此形成拉伸区域。传导轨道部分5A、5B、6A、6B和掺杂的传导轨道部分4N、4P优选地应用到衬底。经线11或传导轨道部分5A、5B、6A、6B在其两端设有端接薄片3,以便能够电接触到例如来自机动车的电气系统的外部电流源。作为经线11的一部分,与电接触表面8相互作用的传导轨道部分5C、6C被布置在端接薄片3上。
从图2中的俯视图看,传导轨道部分5A、5B、6A、6B的大的有效表面是明显的,其中,这些传导轨道部分被实施为特别地宽于掺杂的传导轨道部分4N、4P。传导轨道部分5A、5B、6A、6B包括边缘侧连接区域9,该边缘侧连接区域经由软焊接点7连接到掺杂的传导轨道部分4N、4P。
此外,从图2看出,未掺杂的传导轨道部分5A、5B、6A、6B比例如端接薄片3上的传导轨道部分5C宽,以尽可能充分地覆盖热电织物1。
弯曲箭头指出,在端接薄片3的底侧上布置有用于电接触的传导轨道部分6C,以及在纬线2的底侧上布置有传导轨道部分6B。
从图3和图4的横截面图中看出,例如,传导轨道部分5A、6A布置在热电织物1的顶侧,且传导轨道部分5B、6B布置在底侧。通过合适的电流流过掺杂的传导轨道部分4N、4P,则热电织物1的顶侧例如能够用作冷侧以用于驱散加热的表面的过量热量,并且底侧能够用作热侧,该热侧将热量驱散到位于其下方的材料。

Claims (8)

1.一种热电织物(1),所述热电织物特别是用于机动车的空调装置,所述热电织物具有第一多条线(11)和第二多条电绝缘的第二线(2),所述第一多条线由p掺杂和n掺杂的线部分(4N、4P)和布置在其间的导电线部分交替形成,
其特征在于,所述导电线部分由宽的、柔韧的、可拉伸的传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)形成。
2.根据权利要求1所述的热电织物,其特征在于,所述传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)包括衬底材料,特别是聚氨酯或聚酰亚胺。
3.根据权利要求1或2所述的热电织物,其特征在于,所述传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)包括金属,特别是铜或铝。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热电织物,其特征在于,所述传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)是层压的或被实施为纯铜带或铝带。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热电织物,其特征在于,所述p掺杂和n掺杂的线部分(4N、4P)被软焊接到传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热电织物,其特征在于,电绝缘的第二线(2)由衬底薄片形成,电绝缘的第二线特别是由闭孔硅酮泡沫形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热电织物,其特征在于,所述传导轨道部分(5A、5B、6A、6B)基本上完全覆盖热电织物(1)。
8.一种机动车中的空调装置,所述空调装置具有根据权利要求1至7中任一项所述的热电织物(1)。
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