CN1128478C - 热电式装置 - Google Patents

Abstract

一种热电式装置，它包括一具有良好导热性并彼此相对设置的一吸热侧热交换基座(2)以及一散热侧热交换基座(4)，它们之间设有一热电元件组(3)。该热电式装置包括一由合成树脂材料制成的框架(6-1)，它将所述吸热侧热交换基座(2)和所述散热侧热交换基座(4)之一固定在其外周上。框架(6-1)和不被它固定的另一热交换基座(2)上都设有大致沿吸热侧热交换基座(2)、热电元件组(3)和散热侧热交换基座(4)之堆叠方向延伸的延伸部(6-1b，2a)。延伸部(6-1b，2a)结合在一起。

Description

热电式装置

技术领域

本发明涉及一种热电式装置，例如热电式冷却装置或热电子电流发生器，特别是涉及一种即使经过许多反复加热循环也不会降低其性能，而且具有优良的工作可靠性以及使用寿命长的热电式装置。

背景技术

在传统的热电式装置中，于各热导体之间设置一组热电元件，用多个螺丝把热导体紧固一起而将该组热电元件固定在适当位置，并在各热导体和热电元件组之间敷涂导热油脂，以改善它们的热接触性能。

螺丝可以采用金属或塑料制成。金属螺丝的强度足以固定热电元件组。这些金属螺丝需要与隔热垫圈组合使用，因为光用螺丝的话导热性太高。另一方面，虽然塑料螺丝的导热性低，但因其机械强度不够，就另外需要粘合剂等加强。

为了确保热导体和热电元件组之间的导热性以及为了把热电元件组固定在适当位置就需要对这些螺丝施加紧固力。有时，热电元件组的外周需要用硅橡胶等加以密封以防水。

在如上所述的传统的热电式装置中，由于热电元件组是通过用多个螺丝把诸热导体紧固一起而被固定在适当位置上的，因此难以对热电元件组施加均匀的压力。因而，一些热电元件将会受到局部载荷，以致可能损坏。

由导热性较低的材料制成的螺丝，例如不锈钢螺丝或铁螺丝，可以被用作上述的金属螺丝。由这种材料制成的螺丝的热膨胀系数要比热导体和热电元件的热膨胀系数小。在热电式装置的使用过程中，热导体和热电元件会由于膨胀和收缩的关系而产生移动。热导体和热电元件的这种移动会受到螺丝的限制，因而会对诸热电元件反复地施加较大的压缩或者拉伸应力，这样可能导致热电元件损坏。

另一方面，塑料螺丝的机械强度较低，因而缺乏长时间的可靠性。此外，它们还有这样一种缺点，即其强度不足以承受对热电式装置的跌落和冲击试验。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术中存在的这些缺点和提供一种经过反复加热循环也不会降低其性能，而且具有优良的工作可靠性以及较长使用寿命的热电式装置。

为了实现上述目的，本发明的热电式装置包括具有较高导热性的一吸热侧热交换基座以及一散热侧热交换基座，所述两基座彼此相对地设置，它们两者间设有一热电元件组。

根据本发明的第一方面，其特点是所述热电式装置包括：

一由合成树脂材料，例如聚苯撑硫制成的框架，其外周部分上固定有所述吸热侧热交换基座和所述散热侧热交换基座之一；

其中，所述框架和另一不被框架固定的热交换基座上都设有大致沿吸热侧热交换基座、热电元件组和散热侧热交换基座之堆叠方向延伸的延伸部；而所述延伸部可借助例如粘合剂等结合在一起。

根据本发明的第二方面，其特点是所述热电式装置包括：

一吸热侧框架，其外周部分上固定有着所述吸热侧热交换基座，以及

一散热侧框架，其外周部分上固定有所述散热侧热交换基座，

其中所述吸热侧框架和所述散热侧框架都是由合成树脂材料，例如聚苯撑硫制成，以及

所述吸热侧框架和所述散热侧框架上都设有大致沿吸热侧热交换基座、热电元件组和散热侧热交换基座之堆叠方向延伸的延伸部；所述各延伸部可借助例如粘合剂等结合在一起。

由合成树脂材料制成的各框架均具有与各热导体及热电元件大致相同的热膨胀系数，因而在工作过程中，该框架经受的膨胀和收缩的程度与各热导体和热电元件组相类似。这样就可以显著减小施加于热电元件上的应力。

各框架的尺寸都适于将其相关的热交换基座固定在其外周部分上，以使各延伸部的结合面积足够大。虽然每个框架都是合成树脂框架，但是仍可获得足够大的紧固力。

由于有着上述种种优点，所以可防止热电式装置的性能下降，因而能提供良好的工作可靠性及较长的使用寿命。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的热电式装置的剖视图，该热电式装置可被用作热电式冷却装置，例如热电式制冷器；

图2是用在上述热电式装置内的一第一吸热侧框架的仰视图；

图3是一局部放大的剖视图，用来说明用于该热电式装置内一导线的出口结构；

图4是根据本发明第二实施例的热电式装置的局部剖视图；

图5是根据本发明第三实施例的热电式装置的局部剖视图；

图6是根据本发明第四实施例的热电式装置的局部剖视图；

图7是根据本发明第五实施例的热电式装置的局部剖视图；

图8是根据本发明第六实施例的热电式装置的局部剖视图；

图9是处于装配过程中的第七实施例的热电式装置的局部剖视图；

图10是处于装配过程中的第八实施例的热电式装置的局部剖视图；

图11是示出一用于第九实施例之热电式装置的散热侧的热交换基座之制造过程的剖视图；

图12是上述散热侧的热交换基座的剖视图；

图13是根据本发明第十实施例的热电式装置的局部立体图；

图14是根据本发明第十一实施例的热电式装置的剖视图。

具体实施方式

下面将首先结合图1至图3来描述根据本发明第一实施例的热电式装置。

如图1所示，该热电式装置主要包括：一布置在冷却侧(例如制冷器或类似装置的内部一侧)上的吸热元件1、一吸热侧的热交换基座2、一热电元件组3、一散热侧的热交换基座4、一第一吸热侧框架6-1、一第二散热侧框架6-2、以及一分配件7。

吸热元件1由一面积较大的翅片基座构成，并设有很多吸热翅片(未示出)。根据需要，可在吸热元件1附近布置一风扇。此外，翅片基座可以与吸热翅片形成为一体，或者可不设置翅片。

吸热侧的热交换基座2和散热侧的热交换基座4都是由具有良好导热性能的金属，例如铝或类似金属制成，并在它们与热电元件组3保持接触的表面上设有电绝缘薄膜，例如阳极化铝膜。通过阳极化处理形成了阳极化铝膜，就可以省略密封处理，因为即使没有密封处理，最终形成的绝缘膜通过一薄膜38(将在下文中详细描述)也可以和热电元件组结合得比较好。或者，也可以借助热喷射或类似方法来形成电绝缘膜。下面将描述有关热交换基座2、4的其它制造过程。

如图1所示，吸热侧的热交换基座2是由一厚块组成，以便使基座保持良好的冷却状态。

虽然在图中没有表示，但是正如本技术领域内所众所周知的，热电元件组3是由诸吸热侧电极、诸散热侧电极、以及布置在各吸热侧电极之间的P型半导体层和设置在各散热侧电极之间的N型半导体层构成。无论结构还是传热方式上P型半导体层和N型半导体层都是彼此并联布置，但是电学上，它们是通过上述电极串联连接。

如图1所示，第一吸热侧框架6-1是布置成从散热侧的热交换基座4延伸至吸热侧的热交换基座2的一侧，而且是呈现一种通过其顶部和底部的敞开的中空形状。它有一个底端部6-1a以及一从底端部6-1a的内周部分向下延伸的延伸部6-1b。在剖面图上，它大致接近阶梯形状。底端部6-1a是例如用粘合剂或采用O形圈与粘合剂组合以防液漏的方式被结合于散热侧热交换基座4下表面的周边部分。

如上所述，吸热侧的热交换基座2是由厚块制成，因而其外周部分形成一个大致沿吸热侧热交换基座2、热电元件组3和散热侧热交换基座4的堆叠方向延伸的延伸部2a。吸热侧热交换基座2的延伸部2a和第一吸热侧框架6-1的延伸部6-1b是大致平行地彼此相对。通过在延伸部2a和6-1b之间注入粘合层14，吸热侧的热交换基座2和第一吸热侧框架6-1便结合成一体。硬化粘合剂例如环氧粘合剂或聚丙烯粘合剂，或例如热熔性粘合剂之类的可融粘合剂，或类似粘合剂都是可以用于粘合层14。

多个定位销26横穿延伸部2a和延伸部6-1b延伸，因而即使在粘合层14完全硬化之前也可以防止吸热侧热交换基座2和第一吸热侧框架6-1之间发生相对的位置偏移。图2中的标号6-1d所表示的是穿过延伸部6-1b形成的销子插入孔。

在延伸部6-1b的外侧整体地布置多个(在本实施例中是四个)朝着底端部6-1a延伸的加强肋6-1c。如图1所示，第一吸热侧框架6-1覆盖着吸热侧的热交换基座2和散热侧的热交换基座4延伸布置，因而热量可通过第一吸热侧框架6-1返回。为了尽量减少返回的热量，最好把第一吸热侧框架6-1做得比较薄。然而，厚度小会导致第一吸热侧框架6-1的机械强度下降。在该实施例中，在底端部6-1a和延伸部6-1b之间布置有多个加强肋6-1c，用以保持第一吸热侧框架6-1的刚性。

此外，第一吸热侧框架6-1构成阶梯形状，也就是说，在底端部6-1a和延伸部6-1b之间呈非直线形状，这样可以确保从吸热侧热交换基座2至散热侧热交换基座4之间有足够的爬升距离，于是可减少通过第一吸热侧框架6-1返回的热量。

如图2和图3所示，在底端部6-1a的一个预定位置上形成有导线引出槽6-1e。一连接于热电元件组3的一个电极34的导线19穿过引出槽6-1e伸出，并用密封剂27以防气漏或防液漏的方式密封引出槽6-1e和导线19之间的空间(参见图3)。

第二散热侧框架6-2布置在散热侧热交换基座4的上方，并且是呈现一种大致在其上部封闭但是在下部敞开的中空形状。下部开口的周边部分是以防液漏的方式粘合于散热侧热交换基座4之上表面的外周部分，其间还设置了一O形圈8。第二散热侧框架6-2大致在其中央部分设置了一供给管9，在其周边部分附近设置了一排放管10。

分配件7设有一周壁7a、一与周壁7a的末端相连续布置的底壁7b、以及多个从底壁7b向散热侧热交换基座4延伸的喷嘴部分7e。各喷嘴部分7e内分别形成有分配孔7d。

把分配件7固定在第二散热侧框架6-2内，就可以在供给管9相对于分配件7的一侧限定一扁平的第一空间11，在散热侧热交换基座4相对分配件7的一侧限定一扁平的第二空间13，并形成一个将第二空间13与排放管10连通的排放通道。

框架6-1、6-2是由吸水性和水汽渗透性较低的合成树脂制成的，例如PPS(聚苯撑硫；吸水性：0.02％，水汽渗透性：2.5g/m²·24hr/0.1mm)、PBT(聚丁烯对苯二甲酸酯；吸水性：0.07％，水汽渗透性：6.9g/m²·24hr/0.1mm)、或PP(聚丙烯；吸水性：0.01％，水汽渗透性：1.5-3.0g/m²·24hr/0.1mm)。如果采用水汽渗透性高的框架，就会在电极表面或类似的特别是在吸热侧(低温侧)上形成露水，从而导致电路短路、电极腐蚀、增大热阻等问题。因此，在本发明中，是选择水汽渗透性低的一种材料作为散热侧框架和吸热侧框架的材料。

在该实施例中，框架6-1和6-2都采用了带有例如玻璃纤维之类填料(混合量为20-70wt.％，最好是30-70wt.％)的聚苯撑硫(PPS)，因为这种填料加强的PPS具有较低的水汽渗透性和导热性，而且其线膨胀率接近热电元件组3的半导体的线膨胀率。填料(例如玻璃纤维)的含量小于20wt.％时将导致较大的线膨胀率，而含量大于70wt.％将导致模制性能下降。因此需要把填料含量控制在20-70wt.％的范围内。

采用含有30-60wt.％玻璃纤维的PPS，可以沿模制时的流动方向把线膨胀系数控制在18-23×10^-6/℃的范围内。这个数值基本上等于半导体材料的线膨胀系数(16-22×10^-6/℃)以及用作热交换基座的铝的线膨胀系数(22-23×10^-6/℃)。这种玻璃纤维加强的PPS的热传导率可以低至0.28-0.49[Kcal/m·h·℃]。

如图1所示，当通过中央供给管9供给作为传热介质的水15时，这些水便散布在第一空间11内所有的方向上。随后，水通过各相应喷嘴7e(分配孔7d)朝着散热侧热交换基座4的上表面强力地喷射。冲击到散热侧热交换基座4上并已从散热侧热交换基座4吸收了热量的水15可在狭窄的第二空间13内散开，流经排放通道12后，经排放管10排放到装置外面。排放出的水15通过一未图示的散热器或者通过自冷方式而冷却，然后再通过一强制循环系统重新被使用。

图1中的标号28表示的是一隔热件，它覆盖在第一吸热侧框架6-1、散热侧的热交换基座4和第二散热侧框架6-2的外周部分上。还可以把隔热件28应用在根据本发明其它实施例的热电式装置上，但是为了简化附图起见，在其它实施例的附图中省略了隔热件28。应注意的是，隔热件28并不是绝对需要的。

在该实施例中，第一吸热侧框架6-1和第二散热侧框架6-2是作为分开的元件布置的。但是亦可将第一吸热侧框架6-1和第二散热侧框架6-2构成一个整体单元，或者可将散热侧热交换基座4和第二散热侧框架6-2构成一个整体单元。

下面将结合图4来描述根据本发明第二实施例的热电式装置。

在该实施例中，吸热侧热交换基座2的延伸部2a上构成一个水平延伸的外凸缘部分2b。另一方面，第一吸热侧框架6-1的延伸部6-1b的下部也形成有一外凸缘部分6-1g。外凸缘部分2b和6-1g之间设有一粘合层14，因而可将吸热侧热交换基座2的延伸部2a和第一吸热侧框架6-1的延伸部6-1b整体地结合在一起。

在上述的第一实施例中，粘合层14大致平行于延伸部2a，而在第二实施例中却大致相对延伸部2a成直角。延伸部2a、6-1b的形状可改变，以使粘合层14相对延伸部2a斜向延伸。

下面将结合图5来描述根据本发明第三实施例的热电式装置。

该热电式装置主要包括：一布置在冷却侧上的吸热件1、一吸热侧热交换基座2、一热电元件组3、一散热侧热交换基座4、一吸热侧框架5、一散热侧框架6、以及一分配件7。

吸热侧框架5具有一种穿过其顶部和底部敞开的中空形状，它具有一底端部5a以及一从2底端部5a的内周部分向上延伸的延伸部5b并且其截面形状呈L形。底端部5a的下表面上有一个槽，其中安置了一O形圈，因而底端部5a的下表面可以以防液漏的方式与吸热侧热交换基座2的外周部分结合。

散热侧框架6大致是其上面部分封闭而下面部分敞开的中空形状。下部开口的外周边上设有一底部接纳部分6a，散热侧热交换基座4的外周部分以防液漏的方式粘接于该接纳部分上。一延伸部6b从底部接纳部分6a的内周部分向上延伸地布置。在延伸部6b的上部末端附近向外延伸地构成一粘合剂接纳部6c，它和吸热侧框架5的延伸部5b的内表面保持接触。

从延伸部6b的上部末端向内延伸构成一封闭部分6d。封闭部分6d大致在其中央部分设有一供给管9，并靠近其周边部分设置了一排放管(未图示)。

分配件7是由一周壁7a、一从周壁7a的下端向内延伸的底壁7b、以及一从周壁7a的垂向的中间位置向外延伸的凸缘部分7c一体形成。底壁7b设有多个沿底壁7b的厚度方向延伸的分配孔7d。此外，在凸缘部分7c的四个角上分别形成直径较大的排放孔(未示出)。

在周壁7a的上表面和凸缘部分7c的外周面上，分配件7以防漏的方式分别粘接于散热侧框架6的封闭部分6d和延伸部6b的内周面。由于在散热侧框架6内粘固有分配元件7，于是分配件7的周壁7a和底壁7b以及散热侧框架6的封闭部分6d便形成一扁平状的第一空间11，分配件7的周壁7a和凸缘部分7c、散热侧框架6的延伸部6b的一部分以及封闭部分6d的一部分形成一与各排放孔连通的排放通道12，以及在分配件7的底壁7b和散热侧热交换基座4之间形成一第二空间13。

如附图中所示，吸热侧热交换基座2、热电元件组3和散热侧热交换基座4是沿垂直方向相互堆叠而呈现一种邻接的关系。连接于吸热侧热交换基座2的吸热侧框架5的延伸部5b以及连接于散热侧热交换基座4的散热侧框架6的延伸部6b大致上在热电元件组3的散热侧上沿同一方向延伸。此外，向由延伸部5b、6b和粘合剂容纳部6c形成的一凹槽内注入环氧树脂之类的粘合剂14，然后使其中的粘合剂14凝固，这样即可使延伸部5b和延伸部6b以防气漏或防液漏的方式结合在一起。

水15的流动方式基本上和第一实施例的相同，因此不再赘述。在本实施例中，其内注入了粘合剂14的凹槽可以被制得较深，而延伸部5b、6b的厚度可沿向下的方向逐渐增大，因而延伸部5b和6b的两相对表面之间的距离沿向下方向逐渐变小。

图6示出了本发明的第四实施例。根据本实施例，吸热侧框架5的延伸部5b是以折回形式(非直线形式)布置，定位销26穿过吸热侧框架5和散热侧框架6，吸热侧框架5和散热侧框架6是借助粘合层14结合成一体。采用折回形式布置的延伸部5b可获得较长的爬升距离，因而可减少通过吸热侧框架5返回的热量。

在此实施例中，热电元件组3是与一作为精密底座的吸热件1相结合，而在它们两者之间可以设也可不设薄膜38。

在吸热侧热交换基座2和散热侧热交换基座4彼此面对布置的结构中，有这样一个潜在的问题，即：如上所述，由于热量是从散热侧热交换基座4返回吸热侧热交换基座2，所以会降低热电转换的效率。图7和图8示出了鉴于这个潜在问题而设计的两个特别的例子。应注意的是，为简化起见，在这两个附图中省略了例如吸热件1和分配件7等其它构件。

图7示出了本发明的第五实施例。为了让吸热侧热交换基座2的表面积在与散热侧热交换基座4相对的那一侧上较小，而在与吸热件相结合那一侧上较大(参见图1)，吸热侧热交换基座2在吸热件那一侧上设置有一加大的部分。此外，吸热侧热交换基座2的侧壁被从吸热侧框架5向外延伸的一传热断开部分42覆盖。

图8示出了本发明的第六实施例。在此实施例中，在吸热侧热交换基座2的与热电元件组3保持紧密接触的中间部分和基座2的外周部分之间设有一具有一个或多个阶梯的阶梯部分41，因而吸热侧热交换基座2具有一类似于山一样的截面形状。设置阶梯部分41可以使吸热侧热交换基座2在其周边部分，而不是在与热电元件组3相对的中间部分，尽可能地离开散热侧热交换基座4，因而可以减少向吸热侧热交换基座2的周边部分返回的热量。

此外，在散热侧热交换基座4的外周部分和传热断开部分42的表面上形成隔热层43。隔热层43可以由例如短纤维(纤维长度：0.5-1mm左右)，如聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚烯烃合成纤维或含氟合成纤维；粘接的细粉末，如氧化铝、玻璃、硅藻土或氧化钛；或是在其一侧涂敷有粘合剂的绝热胶带(薄片)。

或者，可以将隔热层43设置在吸热侧热交换基座2或者传热断开部分42的一个表面上，所述表面与所述吸热侧热交换基座2相对。

还可以在吸热侧热交换基座2和散热侧热交换基座4之间的空间内充填一种热传导率比空气小的材料，例如，氧化钛之类金属氧化物的超细粒或者是氩气之类的气体作为绝热层。

在上述的第五和第六实施例中，吸热侧框架5的延伸部5b和散热侧框架6的延伸部6b都向热电元件组3的散热侧延伸。然而，也可使延伸部5b和延伸部6b都向在热电元件组3的吸热侧延伸。

在上面所述各个实施例中，各延伸部都是借助粘合层14结合在一起。但是，结合的方法并不限于用粘合层14。也可以采用其它的结合方法，例如超声波粘接、螺栓连接或者是它们的组合。

当考虑到上述各实施例的热电式装置组装工作的效率时，最好是通过一焊接层或粘合层把热电元件组3安装在两热交换基座之一(例如散热侧热交换基座4)上，并使另一热交换基座(例如吸热侧热交换基座2)直接地或是通过一导热性好的层或元件与热电元件组3相接触。

图9是示出本发明第七实施例装配过程的剖视图。上面已予以说明的对制作方法的改进在本实施例中都已被援引。在本实施例中，吸热侧热交换基座2是由铝板之类的金属板30组成，金属板30的一侧上形成有经阳极化处理的氧化铝或类似物的电绝缘膜31。另一方面，散热侧热交换基座4也是由铝板之类的金属板32组成，金属板32的一侧上形成有经阳极化处理的氧化铝或类似物的电绝缘膜33。

如图所示，散热侧电极34是借助焊料或类似物粘接到电绝缘膜33上，而所述电绝缘膜33是在散热侧热交换基座4上形成。此外，P型半导体层35和N型半导体层36都是借助焊料或类似物粘接在散热侧电极34上。此外，吸热侧电极37是藉助焊料或类似物粘接在P型半导体层35和N型半导体层36上。热电元件组3是由散热侧电极34、P型半导体层35、N型半导体层36和吸热侧电极37构成。接着，如上所述，把热电元件组3安装到散热侧热交换基座4上。

另一方面，在形成于吸热侧热交换基座2上的电绝缘膜31上形成有一导热性好并具有一定柔性和弹性的薄膜38，该薄膜覆盖的面积略大于热电元件组3的面积。薄膜38可以采用其内混合有细微填料并具有橡胶弹性的有机材料制成。在此实施例中，采用的是一种其内混合有细微填料的胶状硅橡胶[例如“SE4440”(商品名，Dow Corning Toray Silicone股份有限公司的产品)]。由于这种硅胶体具有延后硬化的性质，所以它具有达1.8×10^-3(cal/cm·℃·sec)的热传导率，达60的渗透性(按照JIS K2220标准测试)，以及理想的胶体弹性。有时，薄膜38的合适厚度只要500μm或更小。

如上所述，通过把热电元件组3安装到散热侧热交换基座4上吸热侧热交换基座2就可以借助具有良好导热性的薄膜38容易而可靠地连接于热电元件组3，从而可给两热交换基座之一，即吸热侧热交换基座2提供该弹性薄膜38，然后再使吸热侧热交换基座2和散热侧热交换基座4彼此靠近而将热电元件组3压抵住薄膜38。

图10示出了本发明的第八实施例。其中采用了应力吸收件39代替吸热侧电极37。这些应力吸收件39是由导热性和导电性俱佳的弹性材料，例如铝或铜制成，每个应力吸收件的两端被弯曲成U形。每个应力吸收件还可被弯成Z形或S形来代替U形。

如上所述被弯曲成U形、Z形或S形的应力吸收件39可承受沿吸热侧热交换基座2、热电元件组3和散热侧热交换基座4的堆叠方向和垂直于该堆叠方向(换言之，就是在图中的垂直和水平方向)上的弹性变形。因此，设置应力吸收件39可以有效地吸收经反复的加热循环在堆叠方向和垂直于堆叠方向上所产生的应力，因而可使热电元件组3免受这些应力的不良影响。此外，设置应力吸收件39还可以增加吸热侧热交换基座2和散热侧热交换基座4之间的间隔距离，故可减少空间内而不是半导体层35、36上的热量损失。

上面已经以热电式装置为例描述了本发明的第八实施例，该装置采用了在其一侧上带有电绝缘膜31、33(如阳极化氧化铝膜)的金属板30、32(例如铝板)作为吸热侧热交换基座2和散热侧热交换基座4。与例如由氧化铝之类陶瓷材料制成的基座相比，基座2、4的优点在于，它们具有低热阻，当加热周期反复进行时，不容易损坏热电元件组3。上述阳极化处理的氧化铝的电绝缘膜31、33是通过阳极化处理或类似方法形成的。

然而，要在金属板30、32上理想地形成电绝缘膜31、33必然伴随制造成本高和所需制造周期长的缺点。

图11和图12示出了鉴于上述缺点而设计的第九实施例。图11示出了一基座2(4)的制造过程，而图12是该基座2(4)的剖视图。

首先，用阳极化处理的方法在铝之类的金属板32(30)的一侧面上形成一铝之类的电绝缘膜33(31)。然后，用一涂敷辊45在电绝缘膜33(31)上涂敷一层厚度均匀的树脂基涂敷料46，从而形成一树脂涂层47。尽管在本具体实施例中采用了涂敷辊45，但是也可以用其它的方法，例如旋转涂敷或印刷来形成树脂涂层47。

对树脂基的涂敷料46而言，可以采用各种合成树脂，例如聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、丙烯基树脂、乙烯基树脂、聚烯烃树脂、纤维素树脂和橡胶树脂。由于要把它们涂敷到散热侧热交换基座4上，所以采用具有热阻的热塑树脂，例如聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺或聚酯树脂是特别理想的。

树脂涂层47的厚度宜被限制在1-20μm，最好是3-10μm的范围内是合乎需要的。涂层厚度小于1μm会在树脂涂层47上产生针孔，以致树脂涂层47不能显示其电绝缘的功能。另一方面，若涂层厚度大于20μm，会导致树脂涂层47的热阻增大。因此，涂层厚度超出上述范围是不理想的。在此实施例中，树脂涂层47采用的是聚酰亚胺，其厚度大约是5μm。

为了将其上形成有树脂涂层47的金属板30用作吸热侧热交换基座2，需将金属板30切割成如吸热侧热交换基座2那样大小的预定尺寸然后被使用。

图11和图12示出了将其上形成有树脂涂层47的金属板32用作散热侧热交换基座4的情况。把箔状、例如铜制的电极材料48压覆在树脂涂层47上。在通过热压辊49a、49b加热的情况下它们被压在一起，这样就可以利用树脂涂层47的热熔特性把电极材料48粘接并固定到金属板32上。

把由其上形成有电绝缘膜33的金属板32、树脂涂层47和电极材料48这样组成的复合材料切割成一预定尺寸。然后，对电极材料48进行腐蚀处理，以便去除不需要的部分而将电极材料48制成预定的图案。然后，对余下的电极材料的表面进行镀镍处理，这样就可以形成如图12所示的散热侧电极34。而后，借助本技术领域众所周知的方法把P型半导体层35和N型半导体层36分别结合到散热侧电极34上。

在此实施例中，采用了电极材料48。或者，可以这样来固定各单独的散热侧电极34，即，在树脂涂层47上将预先被切割成预定形状的不连续各块的电极材料安排成预定的图案，然后通过热压而与金属板32结合。

如果像本实施例那样，不但用树脂涂层47补充电绝缘膜33，而且用它来固定散热侧电极34，就可降低生产成本。

接着请参见图13，它示出了本发明的第十实施例。第十实施例是为了实现沿水平方向的应力释放而设计的。如图所示，金属板32上形成有一电绝缘膜33，散热侧电极34是结合在金属板32上，在两者间可选择地设有一树脂涂层47。此外，将P型半导体层35和N型半导体层36结合于散热侧电极34上，随后再将吸热侧电极37结合于半导体层35、36上。

每一吸热侧电极37通过其分别结合于相关的P型半导体层35和N型半导体层36的两个区域40、40被设置在其两半部分上。两个区域40和40之间以这样一种方式形成相互平行的一第一凹槽50a和一第二凹槽50b，即两凹槽分别从吸热侧电极37相对两侧相互错开地延伸。

由于在两个区域40和40之间所形成的S形部分51的伸长和收缩作用，于是可像图中箭头所示的那样吸收水平方向的应力。

图14示出了本发明的第十一实施例，它和图1中所示第一实施例的不同之处在于，在与分配件7一侧的相应喷嘴7e相对地在散热侧热交换基座4上形成若干个凹槽55。如上所述设置这样的多个凹槽可以增大热交换基座4的表面积，因而有利于提高其性能。

以上的各实施例都是假设它们是用作热电式冷却装置来予以说明的。应注意的是，本发明还可用于热电式发生器。

尽管上面已经完整地描述了本发明，但是在不偏离本发明的精神和范围的条件下还可作出的多种改动和变型，这对本发明领域的普通技术人员而言是显而易见的。

Claims (16)

1.一种热电式装置，它包括具有良好导热性并彼此相对布置的一吸热侧热交换基座(2)以及一散热侧热交换基座(4)，它们之间设有一热电元件组(3)，所述热电式装置还包括：

一由合成树脂材料制成的框架，所述合成树脂材料具有低吸水性、低导热性和低水汽渗透性，所述框架将所述吸热侧热交换基座(2)和所述散热侧热交换基座(4)之一固定在其外周部分上；

其中，所述框架设置有一底端部(6-1a)，该底端部将所述吸热侧热交换基座(2)和所述散热侧热交换基座(4)之一固定在其外周部分上，所述框架还设置有一延伸部(6-1b)，该延伸部从所述底端部(6-1a)的一内周部分沿所述吸热侧热交换基座(2)、所述热电元件组(3)和所述散热侧热交换基座(4)之堆叠方向延伸，从而使所述框架在所述底端部(6-1a)和所述延伸部(6-1b)之间具有非直线的截面形状；

不被所述框架固定的另一热交换基座(2)也设置有一延伸部(2a)，该延伸部沿所述吸热侧热交换基座(2)、所述热电元件组(3)和所述散热侧热交换基座(4)之堆叠方向延伸；以及

所述框架的所述延伸部(6-1b)和所述另一热交换基座(2)的所述延伸部(2a)沿同一方向延伸，并且结合在一起。

2.如权利要求1所述的热电式装置，其特征在于，所述不被所述框架固定的另一热交换基座(2)是呈厚块状，所述厚块的外周部分形成了所述基座的延伸部(2a)。

3.如权利要求1所述的热电式装置，其特征在于，所述热电式装置包括：

一吸热侧框架(5)，它将所述吸热侧热交换基座(2)固定在其外周部分上，以及

一散热侧框架(6)，它将所述散热侧热交换基座(4)固定在其外周部分上；

其中所述吸热侧框架(5)和所述散热侧框架(6)都是由具有低吸水性、低导热性和低水汽渗透性的合成树脂材料制成，以及

所述吸热侧框架(5)和所述散热侧框架(6)上都设有沿所述吸热侧热交换基座(2)、所述热电元件组(3)和所述散热侧热交换基座(4)之堆叠方向延伸的延伸部(5b，6b)；所述延伸部(5b，6b)结合在一起。

4.如权利要求1或3所述的热电式装置，其特征在于，所述延伸部(6-1b；2a；5b，6b)是借助一粘合层(14)而结合在一起。

5.如权利要求4所述的热电式装置，其特征在于，它还包括延伸穿过所述基座的延伸部(2a)和所述框架的延伸部(6-1b)的定位销。

6.如权利要求4所述的热电式装置，其特征在于，所述粘合层(14)平行于所述延伸部(2a，6-1b)。

7.如权利要求1所述的热电式装置，其特征在于，它还包括一用于给所述热电元件组(3)供电的导线(19)，所述导线(19)由所述框架固定。

8.如权利要求1所述的热电式装置，其特征在于，它还包括设置在所述框架的所述底端部(6-1a)和所述框架的延伸部(6-1b)之间的加强肋(6-1c)，所述底端部(6-1a)和所述热交换基座(4)相结合。

9.如权利要求1或3所述的热电式装置，其特征在于，它还包括一与所述框架(6；5)形成为一体的传热断开部分(42)，所述传热断开部分(42)可防止热量从所述散热侧热交换基座(4)返回所述吸热侧热交换基座(2)。

10.如权利要求1或3所述的热电式装置，其特征在于，它还包括一设置在所述吸热侧热交换基座(2)和所述散热侧热交换基座(4)的两相对表面之一上的隔热层(43)。

11.如权利要求1或3所述的热电式装置，其特征在于，它还包括一设置在所述热电元件组(3)内的一个弹性的应力吸收件(39)。

12.如权利要求1或3所述的热电式装置，其特征在于，它还包括一设置在所述热电元件组(3)和所述两热交换基座(2，4)之一(2)之间的弹性薄膜(38)。

13.如权利要求12所述的热电式装置，其特征在于，所述弹性薄膜是由热传导率大的硅胶制成。

14.如权利要求1或3所述的热电式装置，其特征在于，所述两热交换基座(2，4)之一(2)是一个翅片型基座。

15.如权利要求3所述的热电式装置，其特征在于，它还包括一用于向所述热电元件组(3)供给电的导线(19)，所述导线(19)由所述框架(6-1，6-2；5，6)固定。

16.如权利要求3所述的热电式装置，其特征在于，它还包括设置在所述框架的底端部(6-1a；5a，6a)和所述框架的延伸部(6-1b；5b，6b)之间的加强肋(6-1c)，所述底端部(6-1a；5a)与所述热交换基座(4)相结合。

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