CN113270536A - 柔性热电模块和包含柔性热电模块的热电装置 - Google Patents

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CN113270536A CN202110527535.4A CN202110527535A CN113270536A CN 113270536 A CN113270536 A CN 113270536A CN 202110527535 A CN202110527535 A CN 202110527535A CN 113270536 A CN113270536 A CN 113270536A
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Abstract

本发明涉及柔性热电模块,并且更具体地,涉及以曲面形状被使用的柔性热电模块。根据本发明的以曲面形状被使用的柔性热电模块包括设置成可变形为曲面形状的板状的基板,被安排以在基板上形成二维阵列的包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,以及连接N型半导体和P型半导体的多个电极,其中多个热电元件形成热电线,该热电线包含通过电极被连续连接并形成线的热电元件,其中,与用于变形为曲面形状的弯曲方向相比,热电线的延伸方向可以更接近于与弯曲方向垂直的方向。

Description

柔性热电模块和包含柔性热电模块的热电装置
本申请是2017年09月22日提交的,申请号为201780081445.9(PCT/KR2017/010428),发明名称为“柔性热电模块和包含柔性热电模块的热电装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及柔性热电模块,更具体地,涉及以弯曲形状被使用的柔性热电模块。
背景技术
热电元件(Thermoelectric Element,TE)是使用诸如塞贝克效应(Seebeckeffect)或珀耳帖效应(Peltier effect)的热电效应使热能与电能交换的元件。近年来,已经积极地对使用这种热电元件的体温发电和冷却技术进行了研究。然而,由于传统的热电元件大多数是在陶瓷基板上制造的,所以它们只能以平板的形式使用并且应用领域有限。
近年来,柔性热电元件(Flexible Thermoelectric Elements,FTE)的开发已经成功,并且预期FTE可以克服传统热电元件的问题并有效地向用户提供热反馈。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种具有改进的柔性的柔性热电模块。
本发明还旨在提供一种具有改进的耐用性的柔性热电模块。
本发明还旨在提供一种可变形为复杂的弯曲形状的柔性热电模块。
本发明还旨在提供一种具有改进的废热释放性能和改进的冷感提供性能的热电装置。
本领域技术人员将理解,可以通过本发明实现的目的不限于上文特别描述的,并且本领域技术人员将从本说明书和附图清楚地理解上面未提及的其他目的。
技术方案
根据本发明的一个方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可以包含被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,该多个热电元件被布置以在基板上形成二维阵列;连接N型半导体和P型半导体的多个电极,其中多个热电元件通过电极依次连接并形成包括形成线形的热电元件的热电线,并且其中,与用于变形为弯曲形状的弯曲方向相比,热电线的延伸方向更接近于与弯曲方向垂直的方向。
根据本发明的另一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包含被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,被布置以在基板上形成二维阵列;沿第一方向连接N型半导体和P型半导体的第一电极;沿垂直于第一方向的第二方向连接N型半导体和P型半导体的第二电极,其中用于变形为弯曲形状的弯曲方向与第一电极和第二电极中数量较小的一个电极沿其连接N型半导体和P型半导体的方向一致。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可包含:被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,被布置以在基板上形成二维阵列沿第一方向依次连接热电元件形成热电线的第一电极;沿垂直于第一方向的第二方向连接热电元件以形成热电线之间的电连接的第二电极,其中第二方向比第一方向更接近于用于变形为弯曲形状的弯曲方向。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可包含:被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;在基板上形成二维阵列的多个热电元件,被设置为柱状,并且包括N型半导体和P型半导体;以及沿其长度方向电连接多个热电元件的多个电极,其中,多个热电元件电连接到基板并形成在一个方向上延伸的热电线,并且其中热电线布置在与用于变形为弯曲形状的弯曲方向垂直的方向上,以使得变形为弯曲形状时连接属于热电线的热电元件的电极的变形最小化。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包含被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线;和第一电极,该第一电极具有沿热电线的延伸方向布置的长度方向并且连接属于相同热电线的热电元件,和第二电极,该第二电极具有沿热电线的布置方向布置的长度方向并且连接在相邻热电线之间的热电元件,其中,第一电极和第二电极中数量较少的一个电极的长度方向与用于变形为弯曲形状的弯曲方向一致。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接在基板上被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线;和第一电极,该第一电极具有沿热电线的延伸方向布置的长度方向并且连接属于相同热电线的热电元件,和第二电极,该第二电极具有沿热电线的布置方向布置的长度方向并且连接在相邻热电线之间的热电元件,其中在基板的沿着热电线的延伸方向彼此相对的两个边缘区域中,第二电极布置在基板的相同主表面上。
根据本发明的又一方面,热电装置可包括暴露于外部的壳体;和安装在壳体中并包括通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线的柔性热电模块,电连接热电线中的热电元件的第一电极和电连接热电线的第二电极,其中,第一电极沿着热电线的延伸方向被交替地布置在暴露于外部的一侧和与暴露于外部的一侧相对的一侧,并且所有第二电极布置在相对侧。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用柔性热电模块具有大直径部分和小直径部分,大直径部分和小直径部分彼此间隔开以面对彼此,柔性热电模块可包括被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线;和第一电极,该第一电极具有沿热电线的延伸方向布置的长度方向并且连接属于相同热电线的热电元件,和第二电极,该第二电极具有沿热电线的布置方向布置的长度方向并且连接在相邻热电线之间的热电元件,其中在基板的沿着热电线的延伸方向彼此相对的两个边缘之中具有较小数量的第二电极的边缘位于小直径部分处,而具有较大数量的第二电极的另一边缘位于大直径部分处。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括:被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线,热电线沿垂直于第一方向的第二方向布置;以及电连接热电元件的电极,其中多个热电线包括沿第二方向彼此平行布置的第一热电线和第二热电线,其中属于第一热电线和第二热电线的热电元件之中、布置在第一方向上的一端处的热电元件连接到端子,并且属于第一热电线和第二热电线的热电元件之中、布置在第一方向上的另一端处的热电元件彼此连接。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括热电元件;连接热电元件的电极,由电极线性依次连接的热电元件形成的热电线;由电极连接的热电线形成的至少一个热电组;被设置为具有热电元件和电极、并且被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板,该基板具有多个区域,该多个区域在热电线连接的部分处彼此连接,并且沿着热电线的延伸方向被切割以便被划分。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括热电元件;连接热电元件的电极;由电极线性依次连接的热电元件形成的热电线;由电极连接的热电线形成的至少一个热电组;被设置为具有热电元件和电极、并且被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板,该基板具有基部和多个翼部,该多个翼部在热电线的延伸方向上从基部延伸并被彼此切开。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;和通过电连接基板上布置成一条线的热电元件而形成的多个热电线,以及电连接热电元件的电极,其中基板包括多个子基板,在子基板上安装有至少一个热电线,并且其中基板被切割,使得子基板在其一端连接到相邻的子基板,并且在另一端与相邻的子基板分离。
根据本发明的又一方面,热电装置可包括具有轮缘形状的复杂的曲面的壳体,该曲面具有圆形或椭圆形横截面;和安装在壳体上的柔性热电模块,其中柔性热电模块包括基板,该基板包括沿着靠近轮缘中心的内径表面安装的基部和从基部朝向轮缘的外径表面延伸并围绕圆形或椭圆形的翼部,和安装在基板上的热电元件,以及沿翼部的延伸方向依次连接热电元件以形成热电线的第一电极、和沿基部的延伸方向在基部连接热电元件以形成热电线之间的电连接的第二电极。
本发明的技术方案不限于上述解决方案,并且本领域技术人员从本说明书和附图中将清楚地理解未提及的解决方案。
有益效果
根据本发明的示例性实施例,通过考虑到柔性热电模块弯曲的方向而在基板上布置电极,可以改善柔性热电模块的柔性。
根据本发明的另一示例性实施例,当柔性热电模块弯曲时,电极的弯曲角度保持尽可能小,从而可以防止电极的破裂以及电极与热电元件之间的不良接触。
根据本发明的又一示例性实施例,当使用被部分切割的基板时,柔性热电模块可以变形为复杂的弯曲形状,该弯曲形状具有多个曲率半径或者具有在位置之间变化的曲率。
本发明的效果不限于上述效果,并且本领域技术人员从本说明书和附图中将清楚地理解未提及的效果。
附图说明
图1和2是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的示意图。
图3和图4是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块的热电装置的视图。
图5是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第一示例的视图。
图6是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块中使用的热电元件的形状的视图。
图7是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块中使用的电极的形状的视图。
图8是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第二示例的视图。
图9是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第三示例的视图。
图10是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第四示例的视图。
图11是示出根据本发明的一个示例性实施例的根据柔性热电模块的弯曲程度的电特性的图。
图12是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的配置图。
图13是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例的组装透视图。
图14是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例的分解透视图。
图15是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图16是沿线A1-A1’截取的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例的截面图。
图17是沿线B1-B1’截取的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例的剖视图。
图18是示出沿着方向A1-A1’弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例的视图。
图19是示出沿着方向B1-B1’弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第一示例的一个实施例的视图。
图20是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的配置图。
图21是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的一个实施例的组装透视图。
图22是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的一个实施例的分解透视图。
图23是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的一个实施例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图24是示出沿着方向A2-A2’弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的一个实施例的视图。
图25是示出沿着方向B2-B2’弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的一个实施例的视图。
图26是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的另一实施例的组装透视图。
图27是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的另一实施例的分解透视图。
图28是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的另一实施例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图29是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的另一实施例的视图,其沿着方向A3-A3’弯曲。
图30是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的另一实施例的视图,其沿着方向B3-B3’弯曲。
图31是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块的第三示例的一个实施例的热电装置的视图。
图32是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的一个实施例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图33是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的一个实施例的区域C1的截面图。
图34是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的一个实施例的区域D1的截面图。
图35是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块的第三示例的另一实施例的热电装置的视图。
图36是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的另一实施例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图37是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的另一实施例的区域C2的截面图。
图38是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的另一实施例的区域D2的截面图。
图39是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的又一实施例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图40是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的又一实施例的区域C3的截面图。
图41是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的又一实施例的区域D3的截面图。
图42是根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块的第四示例的热电装置的视图。
图43是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第四示例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图44是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第五示例中的热电元件的布置和电连接的视图。
图45是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块的第六示例的一个实施例的热电装置的视图。
图46是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第六示例的一个实施例的平面图。
图47是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第六示例的另一实施例的平面图。
图48是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第六示例的又一实施例的平面图。
图49示出了根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第六示例的一个实施例的修改。
图50是根据本发明的一个示例性实施例的热电装置的配置的框图。
图51是示出根据本发明的一个示例性实施例的热电装置的结构的视图。
图52是示出根据本发明的一个示例性实施例的应用热缓冲材料的热电装置的结构的视图。
具体实施方式
本发明的最佳实施方式
根据本发明的一个方面,为了实现上述目的,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可以包含:基板,被设置为可变形为弯曲形状的板状;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,被布置为在基板上形成二维阵列;以及连接N型半导体和P型半导体的多个电极,其中多个热电元件通过电极依次连接并形成包括形成线形的热电元件的热电线,并且其中,与用于变形为弯曲形状的弯曲方向相比,热电线的延伸方向更接近于与弯曲方向垂直的方向。
本发明的实施方式
这里描述的示例性实施例旨在向本发明适用的领域的技术人员清楚地说明本发明的精神。应当理解,本发明不限于这里描述的实施例,而是本发明的范围应该被解释为包括不脱离本发明的精神的修改或变化。
尽管本说明书中使用的术语尽可能地从当前广泛使用的一般术语中选择,同时考虑到根据本发明获得的功能,但是这些术语可以基于本领域技术人员的意图、习俗、新技术的出现等被替换为其他术语。具体术语可以定义为具有任意含义。在这种情况下,术语的含义将分别地公开。因此,这里使用的术语应基于其实际含义和本说明书的全部内容来解释,而不是基于术语的名称简单地解释。
附图旨在便于描述本发明,并且可以根据需要夸大附图中所示的形状以便于理解本发明。因此,本发明不限于附图。
在以下描述中,当其可能使本发明的主题相当不清楚时,将根据需要省略与本发明相关的已知配置或功能的详细描述。
根据本发明的一个方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可以包含:基板,被设置为可变形为弯曲形状的板状;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,被布置为在基板上形成二维阵列;连接N型半导体和P型半导体的多个电极,其中多个热电元件通过电极依次连接并形成包括形成线形的热电元件的热电线,并且其中,与用于变形为弯曲形状的弯曲方向相比,热电线的延伸方向更接近于与弯曲方向垂直的方向。
这里,热电线的延伸方向可以垂直于弯曲方向。
这里,热电线可以是多个,并且多个热电线之间的布置方向可以与弯曲方向一致。
根据本发明的另一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包含被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,被布置为在基板上形成二维阵列;第一电极,沿第一方向连接N型半导体和P型半导体;第二电极,沿垂直于第一方向的第二方向连接N型半导体和P型半导体,其中用于变形为弯曲形状的弯曲方向与第一电极和第二电极中数量较少的一个电极沿其连接N型半导体和P型半导体的方向一致。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可包含:基板,被设置为可变形为弯曲形状的板状;包括N型半导体和P型半导体的多个热电元件,被布置为在基板上形成二维阵列;第一电极,沿第一方向依次连接热电元件以形成热电线;第二电极,沿垂直于第一方向的第二方向连接热电元件以在热电线之间形成电连接,其中第二方向比第一方向更接近于用于变形为弯曲形状的弯曲方向。
这里,第一方向可以垂直于弯曲方向,并且第二方向可以与弯曲方向一致。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可包含:基板,被设置为可变形为弯曲形状的板状;在基板上形成二维阵列的多个热电元件,以柱状设置,并且包括N型半导体和P型半导体;以及沿其长度方向电连接多个热电元件的多个电极,其中多个热电元件电连接到基板并形成在一个方向上延伸的热电线,并且其中热电线被布置在与用于变形为弯曲形状的弯曲方向垂直的方向上,以当被变形为弯曲形状时使连接属于热电线的热电元件的电极的变形最小化。
这里,电极布置在基板的一侧上以面向被设置成长度尺寸大于宽度尺寸的板状的多个热电元件,并且可以沿电极的长度方向在两端电连接多个热电元件,电极和分别与两端中的每一端相邻的N型半导体和P型半导体相接触。
这里,多个热电线可以沿弯曲方向布置在基板上,在多个热电线之间被电连接的热电线形成热电组,并且在电极中形成构成热电组的热电线之间的电连接的电极被布置成使得其长度方向与所述弯曲方向一致。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块,该模块可包含:基板,基板被设置成板状并且可变形为弯曲形状;多个热电线,多个热电线通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成;和第一电极,第一电极具有沿热电线的延伸方向布置的长度方向并且连接属于相同热电线的热电元件,和第二电极,第二电极具有沿热电线的布置方向布置的长度方向并且连接在相邻热电线之间的热电元件,其中,第一电极和第二电极中数量较少的一个电极的长度方向与用于变形为弯曲形状的弯曲方向一致。
这里,第二电极的长度方向与弯曲方向一致。
这里,在基板的沿着热电线的延伸方向彼此相对的两个边缘区域中,第二电极布置在基板的相同主表面上。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接在基板上被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线;和第一电极,该第一电极具有沿热电线的延伸方向布置的长度方向并且连接属于相同热电线的热电元件,和第二电极,该第二电极具有沿热电线的布置方向布置的长度方向并且连接在相邻热电线之间的热电元件,其中,在基板的沿着热电线的延伸方向彼此相对的两个边缘区域中,第二电极布置在基板的相同主表面上。
这里,在基板的两个主表面之中第二电极布置在其上的一侧上的主表面可以是与当柔性热电模块以弯曲形状被使用时暴露的表面相对的表面。
这里,当柔性热电模块以弯曲形状被使用时,在基板的两个主表面之中第二电极布置在其上的一侧上的主表面可以是凸表面。
这里,基板可以包括:内基板以及外基板,内基板具有插入其中的热电元件,是具有布置在其主表面上的电极的主基板;外基板被布置为相对于电极面对内基板,其中,仅一张外基板可以布置在内基板的两个主表面的一侧上,并且第二电极可以布置在外基板和内基板之间。
这里,包括在热电线中的热电元件的数量可以是2n(其中n是自然数)。
这里,第二电极可以布置成使得其长度方向与用于变形为弯曲形状的弯曲方向一致。
根据本发明的又一方面,热电装置可包括暴露于外部的壳体,和安装在壳体中并包括通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线的柔性热电模块,电连接热电线中的热电元件的第一电极和电连接热电线的第二电极,其中,第一电极沿着热电线的延伸方向被交替地布置在暴露于外部的一侧和与暴露于外部的一侧相对的一侧,并且所有第二电极布置在相对侧。
这里,热电模块可以是柔性热电模块,并且可以沿第二电极的长度方向弯曲,并且以弯曲形状安装在壳体上。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用柔性热电模块具有大直径部分和小直径部分,大直径部分和小直径部分彼此间隔开以面对彼此,柔性热电模块可包括被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线;和第一电极,该第一电极具有沿热电线的延伸方向布置的长度方向并且连接属于相同热电线的热电元件,和第二电极,该第二电极具有沿热电线的布置方向布置的长度方向并且连接在相邻热电线之间的热电元件,其中在沿着热电线的延伸方向彼此相对的基板的两个边缘之中具有较小数量的第二电极的边缘位于小直径部分处,而具有较大数量的第二电极的另一边缘位于大直径部分处。
根据本发明的又一方面,一种以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括:被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;通过电连接被布置成一条线的多个热电元件而形成的多个热电线,热电线沿垂直于第一方向的第二方向布置;和电连接热电元件的电极,其中多个热电线包括沿第二方向彼此平行布置的第一热电线和第二热电线,其中属于第一热电线和第二热电线的热电元件之中、布置在第一方向上的一端处的热电元件连接到端子,并且属于第一热电线和第二热电线的热电元件之中、布置在第一方向上的另一端处的热电元件彼此连接。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括热电元件;连接热电元件的电极,由电极线性依次连接的热电元件形成的热电线;由电极连接的热电线形成的至少一个热电组;被设置为具有热电元件和电极、并且被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板,该基板具有多个区域,该多个区域在热电线连接的部分处彼此连接,并且沿着热电线的延伸方向被切割以便被划分。
这里,多个区域中的每一个区域可以在基板的垂直于热电线的延伸方向的一个边缘处连接到相邻区域。
这里,多个区域中的每一个区域可以在热电线的延伸方向上的一端和另一端处连接到两个相邻区域。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括热电元件;连接热电元件的电极;由电极线性依次连接的热电元件形成的热电线;由电极连接的热电线形成的至少一个热电组;被提供为具有热电元件和电极、并且被设置为可变形为弯曲形状的板状的基板,该基板具有基部和多个翼部,该多个翼部在热电线的延伸方向上从基部延伸并被切割远离彼此。
这里,基部可以形成在基板的一个边缘部分处。
这里,基部可以形成在基板的中心部分处,并且翼部可以沿着热电线的延伸方向从中央部分形成在两侧。
这里,当柔性热电模块被提供在复杂的曲面上时,基部可以被设置在具有恒定曲率的部分处,并且翼部可以被提供在具有沿着其延伸方向变化的曲率的部分处。
这里,当柔性热电模块被提供在复杂的曲面上时,基部可以沿着具有最小曲率半径的部分设置。
这里,当柔性热电模块安装在方向盘上时,基部可以沿着方向盘的内径表面布置。
根据本发明的又一方面,以弯曲形状被使用的柔性热电模块可包括被设置成可变形为弯曲形状的板状的基板;和通过电连接基板上布置成一条线的热电元件而形成的多个热电线,以及电连接热电元件的电极,其中基板包括多个子基板,在子基板上安装有至少一个热电线,并且其中基板被切割使得子基板在其一端连接到相邻的子基板,并且在另一端与相邻的子基板分离。
这里,基板可以具有在其中子基板沿着热电线的延伸方向在一侧彼此连接的区域。
这里,子基板之间的间隔从子基板连接的部分到子基板分离的部分可以是恒定的。
这里,子基板之间的间隔从子基板连接的部分到子基板分离的部分可以变化。
这里,子基板之间的间隔可以随着与子基板连接的部分的距离的增加而增加。
这里,子基板之间的间隔可以从子基板连接的部分减小。
这里,子基板可以在其一端连接到两个相邻子基板中的一个,并且在其另一端连接到两个相邻子基板中的一个。
这里,子基板可以在其一端连接到两个相邻的子基板。
这里,当子基板单独弯曲时,子基板可以变形为具有两个或更多个曲率半径的复杂的弯曲形状。
根据本发明的又一方面,热电装置可包括具有轮缘形状的复杂的曲面的壳体,该曲面具有圆形或椭圆形横截面;和安装在壳体上的柔性热电模块,其中柔性热电模块包括基板,该基板包括沿着靠近轮缘中心的内径表面安装的基部和从基部朝向轮缘的外径表面延伸并围绕圆形或椭圆形的翼部,和安装在基板上的热电元件,以及沿翼部的延伸方向依次连接热电元件以形成热电线的第一电极和沿基部的延伸方向在基部连接热电元件以形成热电线之间的电连接的第二电极。
1、柔性热电模块的定义和使用
在下文中,将描述根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块。
根据本发明实施例的柔性热电模块指的是具有柔性的热电模块。
这里,热电模块可以指的是被配置为执行热电操作的模块,热电操作诸如是使用温度差的发电操作或者通过利用诸如塞贝克效应或珀耳帖效应的热电效应使用电能的加热/冷却操作。
通常,通过在陶瓷材料的扁平基板上电连接由N-P半导体组成的热电元件来提供传统的热电模块。因此,传统的热电模块基本上固定为板状,并且因此限制了应用。
图1和2是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的示意图。
参照图1和图2,与传统的非柔性热电模块相比,根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000具有柔性,并且因此可变形为各种形状,包括弯曲形状,尽管柔性热电模块基本上被提供为板状。
可变形为弯曲形状等的柔性热电模块1000可用于不能采用传统的非柔性热电模块的各种应用中。
关于可以利用柔性热电模块1000的各种应用的一些示例,将描述其上安装有柔性热电模块1000的一些热电装置。这里,其上安装有柔性热电模块1000的热电装置可以是使用柔性热电模块1000的热电效应执行任何操作的装置。
例如,热电装置可以是使用塞贝克效应执行发电操作的装置。使用塞贝克效应的热电装置可以包括诸如用于体温发电的衣服的可穿戴设备,安装在工厂的管道等上的使用废热发电的发电装置,或者被配置为使用由温度差产生的电能的电压或电流来感测温度的感测设备。
作为另一示例,热电装置可以是使用珀耳帖效应执行发热/吸热操作或加热/冷却操作的装置。使用珀耳帖效应的热电装置可以包括:冷却设备,被配置为冷却空调或冰箱中的制冷剂液体;烘烤装置,被配置为根据输入功率,使用精细加热的能力来烘烤诸如半导体的晶片;或者反馈设备,被配置为根据珀耳帖效应输出热反馈以向用户传递热感。
由于热电装置可以包括各种其他类型,所以热电装置不限于上述示例。
图3和图4是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块1000的热电装置的视图。
参照图3,根据示例,热电装置可以以游戏控制器200的形式提供。柔性热电模块1000可以安装在杆状游戏控制器200上,使得柔性热电模块1000围绕圆柱形抓握部分202。具体地,柔性热电模块1000可以安装在抓握部分202的表面上或附近。这里,安装在游戏控制器200上的柔性热电模块1000可以输出在游戏过程中会给用户带来温暖的感觉、凉爽的感觉或者痛苦的热感的热反馈。
参照图4,根据另一示例,热电装置100可以以智能手表300的形式提供。柔性热电模块1000可以安装在智能手表300的带部分302上等等,使得柔性热电模块围绕可穿戴表面。这里,安装在智能手表300上的柔性热电模块1000可以使用体温和大气温度之间的差异来产生电能,以向智能手表300供应操作电力。
传统的非柔性热电元件除了一些特定应用之外具有非常低的可用性,因为其外形主要固定为如上所述的扁平的板状。相反,根据本发明实施例的柔性热电模块1000具有非常高的可用性,因为柔性热电模块可变形为适合于包括图3和图4的应用的各种应用的形状。
2、柔性热电模块的层结构
在下文中,将描述根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构。
根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块可以由于将在后面描述的层结构而具有柔性。然而,应当注意,本发明不受后面将描述的层结构的限制,因为下面描述的层结构仅仅是用于获得柔性热电模块的柔性的层结构的几个代表性示例。
在下面描述的层结构的示例中,柔性热电模块的外基板和支撑层都用作支撑热电元件和电极的基板。因此,外基板和支撑层都将由“基板”表示。因此,在本说明书中,基板是包括外基板和支撑层的表达。另外,支撑层将被称为“内基板”,与外基板相反。
2.1第一层结构
在下文中,将描述根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第一示例。
图5是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第一示例的视图。
参照图1、2和5,在本示例中,柔性热电模块1000可包括一对外基板1120、热电元件1200、电极1300和端子1400。
该对外基板1120可以包括第一外基板1120-1和第二外基板1120-2,它们彼此间隔开以面对彼此。第一外基板1120-1和第二外基板1120-2支撑布置在它们之间的热电元件1200和电极1300。另外,外基板1120可以起到从外部保护外基板内部的热电元件1200和电极1300的作用。这里,一个外基板1120的两个表面中面向另一个外基板1120的一个表面被称为外基板1120的内表面1122,而与该内表面相对的另一个表面被称为外基板1120的外表面1124。
外基板1120可以由易于传导热量并具有柔性的材料形成。例如,外基板1120可以是薄的聚酰亚胺(Polyimide,PI)薄膜。PI薄膜不仅具有优异的柔韧性,而且可以有利于热传导,因为尽管PI薄膜的导热率不高,但是可以将PI薄膜制造成具有小的厚度。
热电元件1200可以是引起诸如塞贝克效应或珀耳帖效应的热电效应的热电元件。基本上,热电元件1200可以包括构成热电偶以引起热电效应的不同材料的第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2。第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2电连接以形成热电偶。当向其施加电能时,热电偶可以产生温度差,并且当施加温度差时,热电偶可以产生电能。热电元件1200的典型示例是一对铋和锑。近年来,主要使用一对N型半导体和P型半导体作为热电元件1200。
图6是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块中使用的热电元件1200的形状的视图。
参照图5和6,热电元件1200可以主要被提供为矩形柱状或圆柱状。这里,热电元件1200可以具有相对小的高度尺寸DZ,并且因此作为整体可以更接近板状而不是柱。在本说明书中,关于热电元件1200的形状的表述“柱状”应该被解释为包括板状的综合表达。
柱状热电元件1200在其高度方向上具有两个端面1202。热电元件1200的端面1202可以是平面的。
上述形状的热电元件1200布置在第一外基板1120-1和第二外基板1120-2之间,使得其高度方向与柔性热电模块1000的厚度方向一致。热电元件1200的两个端面1202可以直接或间接地连接到第一外基板1120-1和第二外基板1120-2的内表面1122,并且因此由外基板1120支撑。这里,“间接连接”可以意味着两个物体彼此不直接接触,而是通过布置在两个物体之间的介入材料而彼此连接。例如,作为热电元件1200和外基板1120之间的间接连接的典型形式,热电元件1200的端面1202可以经由插入其间的电极1300连接到外基板1120的内表面1122。
热电元件1200可以布置成使得彼此相邻的两个热电元件1200通过电极1300形成热电偶。例如,当热电元件1200以二维阵列布置时,第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2可以沿特定方向交替布置。因此,第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2彼此相邻定位。另外,第一热电元件1200-1定位成彼此交错。第二热电元件1200-2也定位成彼此交错。
电极1300电连接热电元件1200。当至少不同材料的第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2电连接以形成热电偶时,热电元件1200可以表现出热电效应。因此,电极1300基本上连接彼此相邻的第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2,以形成热电偶。
另外,电极1300可以串联连接多个热电元件1200。由电极1300串联连接的热电元件1200可以形成热电组,其同时执行相同的热电操作。
在本发明中,柔性热电模块可以包括至少一个热电组。例如,柔性热电模块的所有热电元件可以串联连接,并且因此热电模块可以由一个热电组组成。或者,可以在柔性热电模块中形成多个热电组。当柔性热电模块具有多个热电组时,每个热电组的操作可以是单独可控的,因此可以对热电模块的每个区域执行操作控制。
图7是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块中使用的电极1300的形状的视图。
参照图5和7,电极1300可以主要被提供为板状。这里,板状电极1300具有厚度尺寸DT,长度尺寸DL和宽度尺寸DW。板状电极1300还具有由长度方向和宽度方向限定的两个主表面1302。
电极1300可以通过两个主表面1302中的一个固定到外基板1120。这里,电极1300可以通过筛选(screening)技术、使用粘合剂(例如,硅树脂、丙烯酸、聚氨酯等)的粘合技术或各种其他附着技术来固定到外基板1120。在下文中,电极1300的两个主表面1302中面向外基板1120的内表面1122的一个主表面被称为电极1300的外表面,并且相对的表面被称为电极1300的内表面。
电极1300通过其内表面电连接第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2。
电极1300可以布置成使得其长度方向与形成热电偶的第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2的布置方向一致,并且可以沿长度方向连接第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2。在结构上,电极1300的内表面在长度方向上的一个端部区域可以与第一热电元件1200-1的端面直接或间接接触,并且电极1300的内表面在长度方向上的另一个端部区域可以与热电元件1200-2的端面直接或间接接触。因此,电极1300可以通过其内表面电连接第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2。
这里,热电元件1200的端面可以通过焊接(soldering)、锻接(weldin g)等结合到电极1300的主表面1302的内表面。因此,用于结合电极1300和热电元件1200的材料可以插入在热电元件1200的端面和电极1300的端部区域之间。
电极1300可以主要由诸如铜或银的金属制成,但是本发明不限于此。
端子被提供以将柔性热电模块连接到外部。当柔性热电模块用作热输出模块时,端子可以供应电力,以允许柔性热电模块使用珀耳帖效应执行加热/冷却操作。当柔性热电模块用作热电生成模块时,端子可以使用塞贝克效应,将由柔性热电模块产生的电力传输到外部。
端子可以成对地被提供到每个热电组,并且连接到存在于热电组中串联连接的热电元件中的电路两端的热电元件。
2.2第二层结构
在下文中,将描述根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第二示例。
图8是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第二示例的视图。
参照图1和图8,在本示例中,柔性热电模块1000可包括一对外基板1120、支撑层1140、热电元件1200、电极1300和端子1400。
本示例与根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第一示例的不同之处在于,还提供了支撑层1140。
支撑层1140位于第一外基板1120-1和第二外基板1120-2之间。支撑层1140可以支撑热电元件1200和电极1300。因此,除了外基板1120之外,热电元件1200和电极1300可以由支撑层1140支撑。
在结构上,支撑层1140可以被提供以填充外基板1120之间的空的空间。外基板1120通过电极1300的外表面来支撑电极1300。另一方面,支撑层1140可以通过电极1300的内表面和电极1300的侧表面来支撑电极1300,从而更稳定地支撑电极1300。当然,支撑层1140可以不必与电极1300的整个侧表面接触。外基板1120通过电极1300连接到热电元件1200的端面,以支撑热电元件1200。另一方面,支撑层1140可以与热电元件1200的侧表面直接接触,从而更稳定地支撑热电元件1200。
因此,支撑层1140以及外基板1120可以向热电元件1200和电极1300添加支撑力,从而当热电元件1200通过弯曲等变形时,最小化柔性热电元件1200或电极1300的不良接触、间隙和分离。
支撑层1140可以由柔性材料形成,使得柔性热电模块1000可以保持柔性。例如,支撑层1140可以是具有类似海绵的内孔的泡沫层。这里,泡沫层可以通过利用发泡剂填充外基板1120和外基板1120之间的空间来形成。这里,可以在处于像根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第一示例的这种状态的柔性热电模块1000上执行发泡剂的填充。作为发泡剂,可以使用有机发泡剂、无机发泡剂、物理发泡剂、聚氨酯和硅泡沫。
3.3第三层结构
在下文中,将描述根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第三示例。
图9是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第三示例的视图。
参照图9,在本示例中,柔性热电模块1000可包括单个外基板1120、支撑层1140、热电元件1200、电极1300和端子。
本示例与根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第二示例的不同之处在于,仅提供一个外基板1120。
当支撑层1140包括在柔性热电模块1000中时,热电元件1200和电极1300可以由支撑层1140支撑,并且因此可以不一定需要外基板1120。
可以通过从处于像根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第二示例的这种状态的柔性热电模块1000移除任何一个外基板1120,来制造根据本示例的柔性热电模块1000。这里,可以通过物理、化学或机械分离来去除外基板1120。
与在其两个表面上具有外基板1120的柔性热电模块1000相比,仅在其一个表面上具有外基板1120的柔性热电模块1000具有增强的柔性。这是因为即使外基板1120由诸如PI薄膜的柔性材料形成,外基板1120也在某种程度上抵抗弯曲等。
在柔性热电模块1000仅在其一个表面上具有外基板1120的情况下,布置在其上未提供有外基板1120的柔性热电模块1000的另一个表面上的电极1300的耐久性可能由于不存在外基板1120而在某种程度上降级。当使用柔性热电模块1000使得其具有外基板1120的表面用作柔性热电模块1000暴露于外部的部分时,上述缺点可以被最小化。
另一方面,在柔性热电模块1000仅在其一个表面上具有外基板1120的情况下,其没有外基板1120的表面的柔性可以高于相对的表面。当柔性热电模块1000以弯曲形状使用时,以凸起形状形成没有外基板1120的表面可以充分利用上述优点。
2.4第四层结构
在下文中,将描述根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的层结构的第四示例。
图10是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第四示例的视图。
参照图10,在本示例中,柔性热电模块1000可包括支撑层1140、热电元件1200、电极1300和端子。
本示例与根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第二示例的不同之处在于,不提供外基板。
当支撑层1140如上所述包括在柔性热电模块1000中时,热电元件1200和电极1300可以由支撑层1140支撑,并且因此可以不一定需要外基板。
可以通过从处于像根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的层结构的第二示例的状态下的柔性热电模块1000移除所有外基板,来制造根据本示例的柔性热电模块1000。这里,可以通过物理、化学或机械分离来去除外基板。
与在其两个表面上具有外基板或仅在其一个表面上具有外基板的柔性热电模块1000相比,仅具有支撑层1140而没有外基板的柔性热电模块1000具有增强的柔性。
3.具有考虑到弯曲方向的热电元件和电极的布置的柔性热电模块
在下文中,将描述具有热电元件和电极的柔性热电模块,考虑柔性热电模块的弯曲方向而布置热电元件和电极。
如上面参考图7所述,柔性热电模块通常可采用长度尺寸大于宽度尺寸的板状电极1300。
电极在某种程度上是柔性的,但是其柔性可以比被提供为PI薄膜的外基板或被提供为泡沫层的内基板,即支撑层,的柔性更小。因此,电极的布置方向可以极大地影响整个柔性热电模块的柔性。
具体地,当柔性热电元件弯曲到相同的程度时,与通过沿着电极的宽度方向弯曲的变形相比,电极可以更能抵抗通过沿着电极的长度方向弯曲的变形。换言之,在弯曲柔性热电元件时,沿着电极的宽度方向弯曲可能比沿电极的长度方向弯曲更有利。
另外,当柔性热电元件弯曲时,应力可能集中在电极和热电元件的结合部分上,或者可能在结合部分上产生缺陷。沿着电极的宽度方向弯曲柔性热电元件可能比沿着电极的长度方向弯曲柔性热电元件更适合于解决在电极和柔性热电元件的结合部分上发生的问题。
图11是示出根据本发明的一个示例性实施例的根据柔性热电模块1000的弯曲程度的电特性的图。
图11描绘了当柔性热电模块1000沿方向A-A’和B-B’弯曲时测量的柔性热电模块1000的电阻值。
为了测量,使用具有一个热电组的柔性热电模块1000,热电组1500通过以Z字形图案串联连接所有热电元件1200而形成。
参照图11,在用于测量的柔性热电模块1000中,热电元件1200构成多条以一维阵列的形式串联连接的线(下文中,称为“热电线1600”),并且热电线1600彼此串联连接。因此,多个热电元件1200可以构成由多个热电线1600组成的一个热电组1500。
热电线1600的串联连接可以通过利用在相邻的热电线1600的端部处的电极1300连接相邻的热电线1600来实现。具体地,热电线1600可以通过在属于热电线1600的热电元件1200中的、位于热电线1600端部的热电元件1200被连接到相邻的热电线1600。
在下文中,电连接相邻热电线1600的热电元件1200被称为“连接器热电元件1200a”。此外,电连接属于两个热电线1600中的每一个的连接热电元件1200a的电极1300被称为“连接器电极1300a”。相反,在属于一个热电线1600的热电元件1200中除了连接器热电元件1200a之外的其他热电元件1200被称为“一般热电元件1200b”,并且电连接一般热电元件1200b的电极1300被称为“一般电极1300b”。应当注意,诸如连接器热电元件1200a、连接器电极1300a、一般热电元件1200b和连接电极1300b的术语是为了便于描述而任意定义的,以区分布置或布置方向上的位置,而不区分热电元件1200或电极1300的材质、材料、形状等。
在用于测量的柔性热电模块1000中,热电线1600沿方向B-B’延伸。因此,一般电极1300b被布置成使得其长度方向与方向B-B’一致,并且连接器电极1300a被布置成使得其长度方向与方向A-A’一致。因此,在用于测量的柔性热电模块1000中,大部分电极1300布置成其长度方向与方向B-B’对齐,并且仅少数电极1300布置成其长度方向与方向A-A’对齐。相对于两端的端子测量电阻。
参照图11,可以看出,在沿方向B-B’弯曲的情况下柔性热电模块1000的电阻变化显著地大于沿方向A-A’弯曲的情况。这表明长度方向与弯曲方向一致的电极1300是柔性热电模块1000的性能劣化的原因。
因此,当柔性热电元件以诸如如图3和图4所示的圆柱形状的简单弯曲形状被使用时,可以通过使长度方向与弯曲方向一致的电极最少化来改进柔性热电元件的性能。
在下文中,将描述具有考虑到弯曲方向布置的热电元件和电极的柔性热电模块的一些代表性示例。
应注意,以下示例仅旨在促进对本发明的理解,并且本发明不限于此。
在以下示例中,将描述具有图5的层结构的柔性热电模块1000。然而,这仅仅是为了便于解释,并且除了图5的层结构之外,以下示例中的柔性热电模块1000还可以具有图8-10的层结构以及其他类似的层结构。即,在以下示例中,柔性热电模块1000的层结构可以以各种方式与考虑到弯曲方向而进行的热电元件1200和电极1300的布置相结合。因此,本发明不限于图5的层结构。
尽管将主要关于图5描述具有考虑到弯曲方向而布置的热电元件1200和电极1300的柔性热电模块1000,但是柔性热电模块1000不限于图5的层结构。为了清楚地表明柔性热电模块1000可以应用于各种层结构,包括图8-10的层结构,如果可能,将避免“外基板1120”和“内基板1140”或“支撑层1140”的表述,并且将使用覆盖所有前述基板的术语“基板”。
3.1具有一个热电组的柔性热电模块
图12是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的配置图。
在本示例中,柔性热电模块1000仅具有一个热电组1500。
参照图12,柔性热电模块1000具有单个热电组1500,并且在构成热电组1500的串联连接的热电元件中布置在电路的开始和结束处的热电元件可以通过端子电连接到诸如电源或电池的外部设备。
图13是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例的组装透视图,并且图14是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例的分解透视图。图15是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。
参照图13至图15,在该实施例中,柔性热电模块1000可以具有以二维阵列布置的多个热电元件1200。在二维阵列中,热电元件1200可以以第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2交替布置的方式布置,第一热电元件1200-1例如是N型半导体,第二热电元件1200-2例如是P型半导体。
这里,热电线1600可以沿方向B1-B1'形成。如上所述,热电线1600通过串联地电连接在空间上布置成一条线的热电元件1200而形成。
热电线1600在其端部处连接到相邻的热电线1600,使得所有热电线1600串联连接。
具体地,沿着方向A1-A1'除了位于二维阵列中的最外侧位置处的两个热电线1600之外的热电线1600可以在一端连接到与其相邻的两个热电线1600中的一个热电线,并且在另一端连接到两个热电线1600中的另一个热电线,该另一端位于热电线1600的布置方向上该一端的相对侧。
在热电线1600中沿方向A1-A1'位于二维阵列中的最外侧位置处的两条热电线1600可以在一端连接到端子1400并且在另一端连接到与其相邻的热电元件1600。
这里,通过凭借连接器电极1300a将位于热电线1600的端部处的连接器热电元件1200a连接到位于相邻热电线1600的端部处的连接器热电元件1200a,热电线1600可以电连接到相邻的热电线1600。
图16是沿着线A1-A1'截取的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例的截面图。图17是沿线B1-B1'截取的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例的截面图。
参照图16,由于热电线在方向B1-B1'上延伸,所以连接热电线中的热电元件1200的一般电极1300b被布置成使得其宽度方向与方向A1-A1'一致。类似地,参照图17,由于热电线在方向B1-B1'上延伸,所以连接热电线中的热电元件1200的一般电极1300b被布置成使得其长度方向与方向B1-B1'一致。
电极的长度尺寸大于其宽度尺寸。因此,当假设电极弯曲成恒定曲率时,电极可以在其长度方向上比在其宽度方向上弯曲得更多。因此,与沿其长度方向的弯曲相比,电极更少地抵抗沿其宽度方向的弯曲。因此,在尽可能接近电极的宽度方向的方向上弯曲柔性热电模块可能是有利的。通常,在柔性热电模块中包括的电极中,一般电极的数量大于连接器电极的数量。因此,在柔性热电模块以沿特定方向弯曲的弯曲形状被使用的情况下,当一般电极的宽度方向与特定方向一致时,柔性热电模块可以确保高柔性和耐弯曲性。
一般电极的宽度方向与连接器电极的长度方向以及热电线间的布置方向一致。另外,一般电极的宽度方向可以与一般电极的长度方向、连接器电极的宽度方向、热电线中的热电元件的布置方向、以及热电线的布置方向垂直。因此,为了在热电模块以在特定方向上弯曲的弯曲形状被使用时确保高柔性和耐弯曲性,可以确定热电元件和电极的布置和布置关系,使得一般电极的长度方向、连接器电极的宽度方向、热电线1600中的热电元件的布置方向以及热电线的布置方向与特定方向一致,并且一般电极的宽度方向、连接器电极的长度方向以及热电线间的布置方向垂直于特定方向。
图18是示出沿着方向A1-A1'弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例的视图,并且图19是示出沿着方向B1-B1'弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第一示例的一个实施例的视图。
参照图18,当柔性热电模块1000在方向A1-A1'上弯曲时,一般电极1300b可沿其宽度方向弯曲。参照图19,当柔性热电模块1000在方向B1-B1'上弯曲时,一般电极1300b可沿其长度方向弯曲。
与一般电极1300b的影响相比,数量相对较少的连接器电极对柔性热电模块1000的弯曲的影响很小。因此,主要考虑电极1300中的一般电极1300b对柔性热电模块1000的弯曲的影响,可能有利的是,一般热电元件的宽度方向与弯曲方向一致。也就是说,在柔性热电元件1200将在特定方向上弯曲并使用的情况下,使热电线的布置方向垂直于弯曲方向比使热电线的布置方向与弯曲方向一致更加有利。
3.2具有多个热电组的柔性热电模块
在本示例中,柔性热电模块可包括多个热电组。
图20是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的配置图。
参照图20,柔性热电模块1000可以具有多个热电组1500,并且在构成热电组1500的串联连接的热电元件中、布置在电路的开始和结束处的热电元件可以通过端子电连接到诸如电源或电池的外部设备。
图21是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的一个实施例的组装透视图,并且图22是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的一个实施例的分解透视图。图23是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的一个实施例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。
参照图21至图23,在该实施例中,柔性热电模块1000可以具有以二维阵列布置的多个热电元件1200。在二维阵列中,热电元件1200可以以第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2交替布置的方式布置,第一热电元件1200-1例如是N型半导体,第二热电元件1200-2例如是P型半导体。
这里,热电线1600可以沿方向B2-B2'形成。如上所述,热电线1600通过串联地电连接在空间上布置成一条线的热电元件1200而形成。
在该实施例中,热电线1600不彼此电连接,但是每个热电线形成一个热电组1500。
具体地,每个热电线1600可以在一端连接到端子1400并且在另一端连接到相邻的热电线1600。由一个热电线1600构成的每个热电组1500可以独立地执行单独的操作。
因此,在该实施例中,未提供连接器热电元件。也没有提供连接器电极。所有热电元件1200都是一般热电元件1200b,并且所有电极1300都是一般电极1300b。因此,包括在本实施例的柔性热电模块1000中的所有电极1300可以布置成使得其长度方向与热电线1600的布置方向一致。
由于热电线1600彼此不连接而是独立地在方向B2-B2'上延伸,所以连接各个热电线1600中的热电元件1200的一般电极1300b被布置成使得其宽度方向与方向A2-A2’一致。因此,在该实施例中,沿A2-A2'截取的柔性热电模块1000的横截面可以类似于图16的横截面,并且沿B2-B2'截取的柔性热电模块的横截面可类似于图17。
图24是示出沿着方向A2-A2'弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的一个实施例的视图,并且图25是示出沿着方向B2-B2'弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的一个实施例的视图。
参照图24,当柔性热电模块1000在方向A2-A2'上弯曲时,所有电极1300可沿其宽度方向弯曲。参照图25,当柔性热电模块1000在方向B2-B2'上弯曲时,所有电极1300可沿其长度方向弯曲。
在该实施例中,所有电极1300都是一般电极1300b,并且布置成使得其长度方向与热电线的布置方向一致。因此,热电线的布置方向与弯曲方向一致在热电模块1000的柔性和耐用性方面可能是有利的。
图26是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的另一实施例的组装透视图,并且图27是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的另一实施例的分解透视图。图28是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第二示例的另一实施例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。
参照图26至图28,在该实施例中,柔性热电模块1000可以具有以二维阵列布置的多个热电元件1200。在二维阵列中,热电元件1200可以以第一热电元件1200-1和第二热电元件1200-2交替布置的方式布置,第一热电元件1200-1例如是N型半导体,第二热电元件1200-2例如是P型半导体。
这里,热电线1600可以沿方向B3-B3'形成。如上所述,热电线1600通过串联地电连接在空间上布置成一条线的热电元件1200而形成。
在该实施例中,一些热电线1600彼此电连接以形成多个热电组。例如,n个热电线1600可以串联连接以形成多个热电组,其中n是自然数。另外,包括在该实施例的柔性热电模块1000中的热电组可以具有相同数量的热电线1600,或者热电组中的一些或所有可以具有不同数量的热电线1600。
具体地,在连续布置的预定数量的热电线1600中,除了沿着方向A3-A3'位于最外侧位置的两条热电线1600之外的热电线1600可以在一端连接到与其相邻的两条热电线1600中的一条热电线,并且在热电线1600的布置方向上该一端的相对侧位置处连接到两个相邻热电线1600中的另一条热电线1600。
此外,在连续布置的预定数量的热电线1600中,沿方向A3-A3'位于最外侧位置的两条热电线1600可以在一端连接到端子1400,并且在另一端连接到与其相邻的热电线1600。
二维阵列上的热电线1600可以以上述方式形成多个热电组。
在该实施例中,热电线1600中有许多的一般电极1300b被布置成使得宽度方向与方向A3-A3'一致,并且在热电线1600中有很少的连接器电极1300a被布置成使得其宽度方向与方向B3-B3'一致。因此,在该实施例中,关于一般电极1300b,沿A3-A3'截取的柔性热电模块1000的横截面可以类似于图16的横截面,并且沿B3-B3'截取的柔性热电模块的横截面可以类似于图17的横截面。
图29是示出沿着方向A3-A3'弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的另一实施例的视图,并且图30是示出沿着方向B3-B3'弯曲的根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第二示例的另一实施例的视图。
参照图29,当柔性热电模块1000在方向A3-A3'上弯曲时,多个电极1300可沿其宽度方向弯曲。参照图30,当柔性热电模块1000在方向B3-B3'上弯曲时,多个电极1300可沿其长度方向弯曲。
在该实施例中,大部分电极1300是一般电极1300b,并且被布置成使得其长度方向与热电线的布置方向一致。因此,热电线的布置方向与弯曲方向一致在热电模块1000的柔性和耐用性方面可能是有利的。
4.连接器电极布置在同一侧的柔性热电模块
当柔性热电模块中的热电组由多个热电线组成时,柔性热电模块的电极的一部分可以用作连接热电线的连接器电极。这里,热电线主要通过位于热电线的端部的连接器电极彼此电连接,并且因此连接器电极可以沿着电线的布置方向布置在热电线的两个端部区域中。
通常,形成柔性热电模块中的热电组的电极根据其在电路上的顺序交替地布置在柔性热电模块的两个主表面上。
另一方面,当构成热电线的热电元件的数量恒定时,沿着热电线的布置方向布置在热电线的一端的连接器电极可以布置在热电模块的相同主表面上。根据形成热电线的热电元件的数量是奇数还是偶数,位于热电线的相对端的连接器电极可以布置在柔性热电模块的相同主表面或相对主表面上。即,通过控制构成热电线的热电元件的数量,所有连接器电极可以位于同一侧。
当连接器电极如上所述全部位于同一侧时,在柔性热电模块的一些使用模式中可以在柔性和耐用性方面获得有利效果。
在下文中,将描述具有可以适应柔性热电模块的使用模式的连接器电极的布置的柔性热电模块的代表性示例。
应注意,以下实施例仅旨在促进对本发明的理解,并且本发明不限于此。
在以下实例中,将描述具有图5和8至10的层结构中的任何一个的柔性热电模块1000。然而,这仅仅是为了便于解释,并且以下示例中的柔性热电模块1000可以具有图5和8至10的层结构以及除了被采用用于描述的层结构之外的其他类似的层结构。
也就是说,在以下示例中,柔性热电模块的层结构可以以各种方式与考虑到弯曲方向而进行的热电元件和电极的布置相结合。因此,本发明不限于被采用用于描述的层结构。然而,下面描述的一些示例可以涉及具有特定层结构的柔性热电模块,这将分开提及。
进一步,在下面的描述中,沿柔性热电模块中的热电线的长度方向彼此相对、并且布置连接器电极和端子的端部区域将被定义为“连接区域”。在热电组由两个热电线组成的情况下,连接器电极可以不布置在柔性热电组中布置端子的区域中,但是布置端子的区域将被称为“连接区域”。类似地,在热电组由单个热电线组成的情况下,在柔性热电组的电极中可以没有与连接器电极对应的配置,但是,布置端子的区域将被称为“连接区域”。
应注意,考虑到弯曲方向等而进行的连接器电极的布置可以与上述考虑到弯曲方向而进行的热电元件和电极的布置相结合。
4.1具有布置在热电模块的暴露表面上的连接器电极的柔性热电模块
在本示例中,柔性热电模块可以以如下方式安装在热电装置上,使得其两个主表面中的一个主表面暴露于外部并且另一个主表面不暴露于外部。在下文中,在两个主表面之中暴露于外部的主表面被称为暴露表面,而在暴露表面相对侧上的另一主表面被称为未暴露表面。
这里,术语“暴露于外部”不仅意味着直接暴露于外部,还包括间接暴露。因此,暴露表面应该被解释为综合术语,不仅指直接暴露于外部的表面,还包括通过保护柔性热电模块的保护表面等间接暴露于外部的表面。在柔性热电模块的两个表面都是暴露表面的情况下,在柔性热电模块的两个主表面之中更易于破裂的主表面可以被定义为暴露表面,并且相对表面可以被定义为未暴露的表面。
在本示例中,布置在连接区域中的连接器电极可以布置在柔性热电模块的未暴露表面侧上。
图31是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块1000的第三示例的一个实施例的热电装置的视图。
参照图31,柔性热电模块1000可以安装在诸如4D体验座位400的热电装置上,当在电影院等输出视频内容时,该4D体验座位400向就座者提供热感。这里,柔性热电模块1000可以安装在座位部分402上,并且可以具有暴露表面和未暴露表面。
图32是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的一个实施例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。图33是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第三示例的一个实施例的区域C1的截面图,并且图34是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第三示例的一个实施例的区域D1的截面图。
参照图32至34,柔性热电模块1000可以包括具有多个热电线1600的热电组1500。因此,柔性热电模块1000可以具有沿着热电线1600的长度方向在相对侧上彼此定位的连接区域。
特别地,可以从图33和34看出,在连接区域C1和连接区域D1中的连接器电极1300a全部布置在柔性热电模块1000的未暴露的表面侧上,其中连接区域C1与端子1400位于同一侧,连接区域D1位于与端子1400相对的一侧。
如图32所示,为了如上所述将柔性热电模块的两个连接区域的连接器电极1300a布置在同一侧,构成热电线1600的热电元件1200的数量可以设置为2m,其中m是自然数。也就是说,当热电线1600的热电元件1200的数量是2m时,两端的连接区域的连接器电极1300a可以布置成面向相同的方向。
为了将柔性热电模块的两个连接区域的所有连接器电极1300a布置在未暴露表面侧,在热电线1600中通向端子1400的热电元件1200可以通过热电元件1200的两个端面中位于未暴露表面侧的一个端面连接到端子1400。
然而,在热电组1500由两个热电线1600组成的情况下,连接器电极1300a不存在于端子1400处的连接区域中。在这种情况下,构成热电线1600的热电元件1200的数量不需要设置为2m。例如,当构成热电线1600的热电元件1200的数量是2m-1时,通向端子1400的热电元件1200可以通过热电元件1200的两个端面中位于未暴露表面侧的一个端面连接到端子1400。因此,即使当构成热电线1600的热电元件1200的数量是2m-1时,所有连接器电极1300a也可以布置在未暴露表面侧。
因此,当构成热电组1500的热电元件1600的数量是两个时,可以通过调整热电元件1200的数量同时使连接器电极1300a位于未暴露表面侧,来确定是将端子1400布置在暴露表面侧还是未暴露表面侧。通常,端子1400位于未暴露表面侧在耐久性等方面可能是有利的。然而,考虑到维护或空间设计,端子1400暴露于外部可能是有利的。
在柔性热电模块主要以弯曲形状被使用的环境中,与传统的非柔性热电模块的情况相比,更可能发生热电元件1200和电极1300之间的不良接触或热电元件1200和电极1300的破裂。该问题可能是由于交替地布置在柔性热电模块1000的暴露表面侧和未暴露表面侧上的连接器电极1300a而不是一般电极1300b引起的。特别地,当连接器电极1300a被布置成使得其长度方向与弯曲方向一致时,在连接器电极1300a中出现问题的可能性可能进一步增加。
在本示例中当连接器电极1300a被布置为尽可能地靠近未暴露表面侧、使得连接器电极1300a被基板等最大程度地保护时,连接器电极1300a的故障可以被尽可能地压制。
在以上描述中,已经在热电线1600具有相同数量的热电元件1200的条件下公开了热电元件1200的布置和电连接。根据描述,当热电组1500由多个热电线1600组成时,在相同连接区域中的端子1400和连接器电极1300a位于柔性热电模块1000的同一侧。但是,在一些情况下,可能需要将在相同连接区域中的端子1400和连接器电极1300a定位在柔性热电模块1000的不同主表面上。
例如,在两个连接区域中连接器电极1300a可能需要位于未暴露表面侧,以防止连接器电极1300a的破裂。由于布线设计,端子1400可能需要位于暴露表面侧。在这种情况下,构成热电组1500的热电线1600之中、连接到端子1400的热电线1600的热电元件1200的数量可以被设置为与其他热电线1600中的热电元件的数量不同。由此,连接器电极1300a和端子1400可以布置在柔性热电模块1000的不同主表面上。具体地,当端子1400所属的热电线1600中的热电元件1200的数量设置为2m-1、并且其他热电线1600中的热电元件1200的数量设置为2m时,端子1400可以位于柔性热电模块1000的暴露表面侧上,并且两个连接区域中的连接器电极1300a可以全部位于柔性热电模块1000的未暴露表面侧上。
4.2具有以弯曲形状被布置在柔性热电模块的外径表面侧的连接器电极的柔性热电模块
在本示例中,柔性热电模块可以安装在热电装置上,使得柔性热电模块的两个主表面中的一个主表面面向曲率中心,而另一个主表面与面向曲率中心的表面相对。在下文中,在两个主表面之中,面向主表面的曲率中心的一个主表面将被称为内表面,而与内表面相对的另一个主表面将被称为外表面。
这里,内表面和外表面是与上述暴露表面和未暴露表面不同的术语。也就是说,当柔性热电模块应用于具有像如图3所示的杆式游戏控制器的凸形外形的热电装置时,外径表面是暴露表面,并且内径表面是未暴露表面。相反,当柔性热电模块应用于具有凹形外形的热电装置时,外径表面可以是未暴露表面,内径表面可以是暴露表面。
在本示例中,布置在连接区域中的连接器电极可以布置在柔性热电模块的外径表面侧上。
图35是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块的第三示例的另一实施例的热电装置的视图。
参照图35,柔性热电模块可以安装在热电装置上,热电装置100诸如是废热发生器500或安装在工厂的管道P上的温度传感装置500。在如图35所示的热电装置中,柔性热电模块可以安装成围绕管道,并因此可以使用管道和外部空气之间的温差来产生电能,或者基于产生的电能的电压等来感测管道的温度。这里,柔性热电模块可以具有是凸形表面的外径表面和是凹表面的内径表面。
图36是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的另一实施例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。图37是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第三示例的另一实施例的区域C2的截面图,并且图38是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第三示例的另一实施例的区域D2的截面图。
参照图36至38,柔性热电模块1000可以包括具有多个热电线1600的热电组1500。因此,柔性热电模块1000可以具有沿着热电线1600的长度方向在相对侧上彼此定位的连接区域。
特别地,从图37和38可以看出,位于端子1400处的连接区域C2和位于端子1400的相对侧的连接区域D2中的连接器电极1300a全部布置在柔性热电模块1000的外径表面侧上。
参照图36,为了如上所述将柔性热电模块1000的两个连接区域的连接器电极1300a布置在同一侧,构成热电线1600的热电元件1200的数量可以设置为2m,其中m是自然数。也就是说,当热电线1600的热电元件1200的数量是2m时,两端的连接区域的连接器电极1300a可以布置成面向相同的方向。
为了将柔性热电模块1000的两个连接区域的所有连接器电极1300a布置在外径表面上,热电线1600中通向端子1400的热电元件1200可以通过热电元件1200的两个端面中在外径表面侧的一个端面而连接到端子1400。
然而,在热电组1500由两个热电线1600组成的情况下,连接器电极1300a不存在于端子1400处的连接区域中。在这种情况下,构成热电线1600的热电元件1200的数量不需要设置为2m。例如,当构成热电线1600的热电元件1200的数量是2m-1时,通向端子1400的热电元件1200可以通过热电元件1200的两个端面中在内径表面侧的一个端面连接到端子1400。因此,即使当构成热电线1600的热电元件1200的数量是2m-1时,所有连接器电极1300a也可以布置在外径表面侧。
在柔性热电模块1000主要以弯曲形状使用的环境中,与传统的非柔性热电模块的情况相比,可能发生热电元件1200和电极1300之间的不良接触或热电元件1200和电极1300的破裂。柔性热电模块1000通常具有小于诸如长度和宽度的其他尺寸的厚度。然而,当柔性热电模块1000以某个角度或更大角度弯曲时,外径表面和内径表面之间的曲率半径的差异可能对其具有显著影响。特别地,与由具有高柔性的材料形成的基板1100不同,电极1300可以由具有相对低柔性的材料形成。因此,为了最小化电极1300的低柔性对整个柔性热电模块1000的柔性的不利影响,电极1300可以布置在具有相对大的曲率半径,即相对小的弯曲角度的外径表面上,而不是在具有相对小的曲率半径,即相对大的弯曲角度的内径表面上。因此,整个柔性热电模块1000的柔性可以增强。连接器电极1300a通常在连接区域中布置成一条线。当连接器电极1300a布置在具有大弯曲角度的内径表面上时,连接器电极1300a以大角度弯曲。这种布置可能导致与热电元件1200焊接的部分破裂,以及通过相邻连接器电极1300a之间的接触的短路。因此,当连接器电极1300a如在本示例中那样布置在外径表面上时,可以减轻上述问题。
本示例可以与其中连接器电极1300a布置在未暴露表面上的柔性热电模块1000的示例相结合。例如,当暴露的表面是凹的时,外径表面和未暴露的表面是相同的。在这种情况下,通过将连接器电极1300a布置在作为外径表面和未暴露表面的主表面上,当连接器电极1300a布置在外径表面上时获得的优点和当连接器电极1300a布置在未暴露表面上时获得的优点可以被一起获得。当然,当暴露表面是凸表面时,可以适当地选择本示例或未暴露表面用于连接器电极1300a的布置。
4.3具有布置在面向柔性热电模块的外基板的一侧上的连接器电极的柔性热电模块
在本示例中,将描述如图9所示的仅在柔性热电模块1000的两个主表面中的一个主表面上具有外基板1120的柔性热电模块1000。然而,本示例不限于具有图9的层结构的柔性热电模块1000,并且可以也被应用于其他层结构,这将在后面详细描述。
参照图9,柔性热电模块1000的层结构仅在内基板1140的一侧上具有外基板1120。这是因为外基板1120在某种程度上是柔性的,但是在柔性热电模块1000的柔性方面,仅在内基板1140的两个主表面中的一个主表面上提供外基板1120比在内基板1140的两个主表面上提供外基板1120更有利。
在本示例中,布置在连接区域中的连接器电极可以布置在柔性热电模块的内基板和外基板之间。
图39是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第三示例的又一实施例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。图40是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第三示例的又一实施例的区域C3的截面图,并且图41是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第三示例的又一实施例的区域D3的截面图。
参照图39至41,柔性热电模块1000可以包括具有多个热电线1600的热电组1500。因此,柔性热电模块1000可以具有沿着热电线1600的长度方向在相对侧上彼此定位的连接区域。
特别地,从图40和41可以看出,柔性热电模块1000的连接区域C3和D3中的所有连接器电极1300a都布置在外部热电模块1000的外基板1120布置在其上的一侧上。
再次参照图39,为了如上所述将柔性热电模块1000的两个连接区域的连接器电极1300a布置在同一侧,构成热电线1600的热电元件1200的数量可以设置为2m,其中m是自然数。也就是说,当热电线1600的热电元件1200的数量是2m时,两端的连接区域的连接器电极1300a可以布置成面向相同的方向。
为了将柔性热电模块1000的两个连接区域的所有连接器电极1300a布置在内基板1140和外基板1120之间,热电线1600中通向端子1400的热电元件1200可以从内基板1140通过热电元件1200的两个端面中在外基板1120存在的一侧上的一个端面连接到端子1400。
然而,在热电组1500由两个热电线1600组成的情况下,连接器电极1300a不存在于端子1400处的连接区域中。在这种情况下,构成热电线1600的热电元件1200的数量不需要设置为2m。例如,当构成热电线1600的热电元件1200的数量是2m-1时,通向端子1400的热电元件1200可以通过热电元件1200的两个端面中在不存在外基板1120的一侧上的一个端面连接到端子1400。因此,即使当构成热电线1600的热电元件1200的数量是2m-1时,所有连接器电极1300a也可以布置在外基板1120和内基板1140之间。
在柔性热电模块1000主要以弯曲形状使用的环境中,与传统的非柔性热电模块的情况相比,可能发生热电元件1200和电极1300之间的不良接触或热电元件1200和电极1300的破裂。在柔性热电模块1000中外基板1120仅布置在内基板1140的一侧上的情况下,布置在外基板1120和内基板1140之间的电极1300可以被稳定地支撑,因为电极1300是由内基板1140的外表面和外基板1120的内表面支撑。然而,布置在未提供外基板1120的一侧上的电极1300可能相对不稳定地被支撑,因为电极1300仅由内基板1140支撑。特别地,当柔性热电模块1000弯曲时,连接器电极1300a可能承受很大的应力。在本示例中,连接器电极1300a全部布置在内基板1140和外基板1120之间。因此,可以更稳定地支撑连接器电极1300a。
本示例可以与柔性热电模块1000的以下示例中的至少一个组合:连接器电极1300a布置在未暴露表面上的柔性热电模块1000的示例,以及连接器电极1300a布置在外表面上的柔性热电模块1000的示例。例如,当柔性热电模块1000在存在外基板1120的一侧的表面用作未暴露表面时,可以一起获得当连接器电极1300a布置在未暴露表面上时获得的优点和当连接器电极1300a布置在外基板1120和内基板1140之间时获得的优点。作为另一示例,当柔性热电模块1000在存在外基板1120的一侧的表面用作凸面时,可以一起获得当连接器电极1300a布置在外径表面上时获得的优点和当连接器电极1300a布置在外基板1120和内基板1140之间时获得的优点。
或者,本示例可用于克服其中连接器电极1300a布置在未暴露表面上的柔性热电模块1000的示例以及其中连接器电极1300a布置在外表面上的柔性热电模块1000的示例的缺点。例如,当柔性热电模块1000在存在外基板1120的一侧的表面用作暴露表面时,尽管连接器电极1300a布置在暴露的表面上,但外基板1120可以稳定地支撑连接器电极1300a。作为另一示例,当柔性热电模块1000在存在外基板1120的一侧的表面用作内径表面时,尽管连接器电极1300a被布置在内径表面上,但外基板1120可以稳定地支撑连接器电极1300a。
在上文中,已经基于图9中所示的柔性热电模块1000的层结构描述了本示例。然而,本示例可以应用于除图9的层结构之外的层结构。
作为示例,在柔性热电模块1000具有如图5或8所示的层结构的情况下,在图5或8中外基板1120设置在柔性热电模块1000的两个主表面上,连接器电极1300a可以布置在面向在两个外基板1120之中更好地支撑电极1300的外基板1120的一侧。具体地,当两个外基板1120的材料彼此不同时,连接器电极1300a可以布置在面向在两个外基板1120之中具有更高柔性或对电极1300具有更高粘附性并且因此可以更稳定地支撑电极1300的外基板1120的一侧。换句话说,作为本示例的变型,柔性热电模块1000中的连接器电极1300a可以布置在面向在两个外基板1120之中对电极1300具有更高支撑性的外基板1120的一侧上。
作为另一个例子,在柔性热电模块1000具有如图10所示的没有外基板的层结构的情况下,连接器电极可以布置在面向在两个主表面之中可以更好地支撑电极1300的主表面的一侧。换句话说,作为本示例的变型,柔性热电模块1000中的连接器电极可以布置在面向在内基板1140的两个主表面中具有更高支撑性的一个主表面的一侧上。
作为又一示例,在柔性热电模块的两个主表面的一侧上安装诸如散热器、热管、散热片等的散热设备的情况下,或者在柔性热电模块的两个主表面的一侧由热电装置的壳体等支撑的情况下,连接器电极可以布置在两个主表面中散热设备位于的一侧或者由热电装置的壳体支撑的一侧。换句话说,作为本示例的变型,柔性热电模块中的连接器电极可以布置在柔性热电模块的两个主表面中面向诸如散热设备的外部部件、热电装置的壳体等的一侧上。
5.具有考虑到曲率半径的连接器和连接器电极的布置的柔性热电模块
在下文中,将描述以具有可变曲率半径的弯曲形状被使用的柔性热电模块。
在图3和图4中,柔性热电模块1000已被描述为用于具有恒定曲率的圆柱形曲面。然而,柔性热电模块1000可以不必用于具有恒定曲率的圆柱形曲面。
图42是根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块1000的第四示例的热电装置的视图,并且图43是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第四示例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。
参照图42,在本示例中,柔性热电模块1000可以安装在热电装置的一部分上,在热电装置中,曲率沿着方向E-E'变化。参照图42,柔性热电模块1000的下部区域中的曲率半径r小于上部区域中的曲率半径R。也就是说,柔性热电模块1000可以在上部平缓地弯曲并且在下部处急剧弯曲。参照图43,上述类型的柔性热电模块1000可以具有扇形主表面。
在本示例中,比其他连接区域中具有更多数量的连接器电极的柔性热电模块1000的连接区域可以布置在大直径部分处。
这里,“大直径部分”是当柔性热电模块1000以对于每个区域都不恒定的曲率半径被弯曲时具有大曲率半径的区域,即,具有小弯曲角度的区域。相反,当柔性热电模块1000以对于每个区域都不恒定的曲率半径被弯曲时具有小曲率半径的区域,即具有尖锐弯曲角度的区域将被称为“小直径部分”。
虽然图42和43示出了大直径部分和小直径部分位于柔性热电模块1000的主表面的两个边缘处,应当注意,大直径部分和小直径部分的位置不限于图42和43中所示的那些部分。
如上所述,柔性热电模块1000可以布置成使得包括在柔性热电模块1000中的电极1300的长度方向尽可能垂直于弯曲方向。因此,在本示例中,电极可以布置成使得一般电极的长度方向垂直于弯曲方向,并且连接器电极的长度方向与弯曲方向一致。因此,连接区域可以位于柔性热电模块1000的大直径部分和小直径部分中的每一个部分处。
连接区域被划分为端子1400位于其中的连接区域和终端1400不位于其中的连接区域。关于两个连接区域,属于端子1400不位于其中的连接区域的连接器电极的数量可以大于属于端子1400位于其中的连接区域的连接器电极的数量。特别地,随着构成热电组的热电线的数量减少,两个连接区域中的连接器电极的数量的比率可以增加。例如,当热电组包括两个热电线时,连接器电极可以不存在于端子1400处的连接区域中。作为另一示例,当热电组包括四个热电线时,属于不存在端子1400的一侧的连接区域的连接器电极的数量可以是属于存在端子1400的一侧的连接区域的热电电极1300的数量的两倍。
如上所述,连接器电极布置成使得其长度方向与弯曲方向一致不仅降低了柔性热电模块1000的柔性,而且还易于破裂。该问题可以通过减小连接器电极的弯曲角度来解决。
因此,在如本示例中的具有大直径部分和小直径部分的柔性热电模块1000中,比其他连接区域具有更多数量的连接器电极的连接区域可以布置在大直径部分,由此提高柔性热电模块1000的柔性和耐久性。
本示例可以与柔性热电模块1000的层结构的示例、具有考虑到弯曲方向的热电元件1200和电极1300的布置的柔性热电模块1000的示例、以及上述在同一侧具有连接器电极的柔性热电模块1000的示例中的至少一个示例相结合。
6.具有位于主表面中心的连接区域的柔性热电模块
对于上述柔性热电模块,已经描述了柔性热电模块的连接区域形成在垂直于热电线的布置方向的方向上的柔性热电模块的两个边缘区域中。或者,通过设计柔性热电模块中的热电元件的布置和电连接,连接区域可以形成在与柔性热电模块的边缘区域不同的部分(下文中称为“中心区域”)处。
图44是示出根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块的第五示例中的热电元件1200的布置和电连接的视图。
参照图44,可以在柔性热电模块中的两个边缘区域D4和D4'以及中心区域C4中形成三个连接区域。这里,构成热电组1500的热电线1600可以形成在中心区域C4的两侧。在本示例中,为了便于描述,中心区域C4的一侧上的热电线1600被称为第一热电线1600-1,并且中心区域C4的另一侧上的热电线1600被称为第二热电线1600-2。
第一热电线1600-1可以通过一侧边缘处的连接区域D4和中心处的连接区域C4彼此串联连接,以形成第一热电子组1500-1。类似地,第二热电线1600-2可以通过另一侧边缘处的连接区域D4'和中心处的连接区域C4彼此串联连接,以形成第二热电子组1500-2。第一热电子组1500-1可以通过位于其电路一端的热电元件1200连接到端子1400,并通过位于另一端的热电元件1200连接到第二热电子组1500-2。类似地,第二子热电组1500-2可以通过位于其电路一端的热电元件1200连接到端子1400,并通过位于另一端的热电元件1200连接到第一热电子组1500-1。因此,第一热电子组1500-1和第二热电子组1500-2可以彼此电连接以形成一个热电组1500。
换句话说,在本示例中,包括沿一个方向布置的多个热电线1600的一对热电组1500-1和1500-2通过共享中心区域中的连接区域而形成一个热电组1500。
在该示例中描述的具有包括热电子组1500-1和1500-2的热电组1500的柔性热电模块具有集中在中心区域中的端子1400,并且因此便于布线。此外,柔性热电模块适合于弯曲到中心连接区域的两侧的使用模式。
7.用于复杂曲面的柔性热电模块
在上文中,已经描述了主要弯曲成简单弯曲形状的柔性热电模块。本发明的柔性热电模块可以以复杂的三维弯曲形状被使用。然而,可能难以使以扁平的板状被制造的柔性热电模块变形为复杂的曲面。即使具有扁平板状的柔性热电模块以复杂的弯曲形状安装在热电装置上,热电装置的每单位面积的热电元件的密度也可能不均匀。
考虑到难以将使用板状基板制造的柔性热电模块变形为复杂的弯曲形状、并且难以在每单位面积保持恒定数量的热电元件,本申请人想出了使用基板的柔性热电模块,该基板通过在热电线的方向上切割基板而被划分成多个子基板。
这里,被划分为多个子基板的基板的层可以以包括与层结构有关的上述示例的各种形式提供。换句话说,由于本示例涉及从柔性热电模块的主表面上方观察的基板的形状,因此基板不限于本示例中的特定层结构。
在下文中,将描述可用于复杂曲面的柔性热电模块。
图45是示出根据本发明的一个示例性实施例的配备有柔性热电模块1000的第六示例的一个实施例的热电装置100的视图。
图45示出了柔性热电模块1000安装在诸如车辆的方向盘600的热电装置上。方向盘的抓握部分602具有复杂的曲面,该曲面具有轮缘形状和圆形或椭圆形横截面。可能难以将具有基板1100的柔性热电模块1000安装在复杂的曲面上,该基板具有如上所述的典型扁平形状。
相反,根据本示例的柔性热电模块1000可以安装在上述复杂曲面上。
在本示例中,基板可以被划分为多个子基板。可以在每个子基板上提供一个或多个热电线。子基板可以沿着热电线的延伸方向延伸以提供空间,在该空间中布置构成热电线的热电元件。
子基板可以在沿着热电线延伸的长度方向的一端连接到相邻的子基板。可以根据相邻的子基板之间的连接来形成柔性热电模块的基板。
图46是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第六示例的一个实施例的平面图。
参照图46,根据一个实施例,子基板1160可以在沿着热电线的延伸方向的两端中的相同端处彼此连接。在这种情况下,子基板1160中的最外侧子基板1160可以在相应的端部处连接到端子1400,而不是相邻的子基板1160。偶数个热电线可以布置在子基板1160上。另外,属于相邻子基板1160的热电元件1200可以在相邻子基板1160彼此连接的端部处彼此连接。
这里,子基板1160彼此连接的部分将被称为基板1100的基区,并且子基板1160被切开并且彼此间隔开的部分将被称为基板1100的翼区。在图46的示例中,基区可以位于在基板1100的热电线的延伸方向上的一侧,并且翼区可以在热电线的延伸方向上从基区向另一侧延伸。因此,属于相邻子基板1160的热电元件1200可以在基区中彼此连接。
图47是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第六示例的另一实施例的平面图。
参照图47,根据另一实施例,基板1100可包括位于垂直于热电线的延伸方向的假想线的两侧的第一子基板1160-1和第二子基板1160-2。第一子基板1160-1可以布置在垂直于热电线的延伸方向的方向上,并且第二子基板1160-1也可以布置在垂直于热电线的延伸方向的方向上。偶数个热电线可以布置在子基板1160上。此外,属于相邻的第一子基板1160-1的热电元件1200可以在第一子基板1160-1连接的部分处彼此连接。类似地,属于相邻的第二子基板1160-2的热电元件1200可以在第二子基板1160-2连接的部分处彼此连接。
在图47的示例中,作为子基板1160彼此连接的部分的基板1100的基区可以沿假想线形成,并且作为子基板1160被切割并且彼此间隔开的部分的翼区可以在两个方向上从基区延伸。因此,属于相邻的第一子基板1160-1的热电元件1200之间的连接与属于相邻的第二子基板1160-2的热电元件1200之间的连接可以在基区中进行。连接到属于第一子基板1160-1的热电元件1200的端子1400和连接到属于第二子基板1160-2的热电元件1200的端子1400可以设置在基区的一端。另外,在基区的另一端,属于第一子基板1160-1的热电元件1200可以连接到属于第二子基板1160-2的热电元件1200。
图48是根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第六示例的又一实施例的平面图。
参照图48,根据又一实施例,子基板1160可以沿着热电线的延伸方向在两端中的一端处连接到与其相邻的两个子基板1160中的一个子基板,并且在另一端处连接到与其相邻的两个子基板1160中的另一个子基板。当然,子基板1160中最外面的子基板1160可以在相应的端部处连接到端子1400,而不是相邻的子基板1160。奇数个热电线可以布置在子基板1160上。另外,属于相邻子基板1160的热电元件1200可以在相邻子基板1160连接的端部处彼此连接。
柔性热电模块1000由图46和48中所示的子基板1160的组合配置。具体地,基板1100可以以如下方式配置:子基板1160的一部分在一端处连接到与其相邻的子基板1160,并且另一部分在两端处连接到与其相邻的子基板1160。
在柔性热电模块具有上述被划分为多个子基板的基板的情况下,子基板被彼此切开,并且因此子基板之间的间隔可以相对地自由调整。因此,可以解决当由扁平板状的基板构成的柔性热电模块附接到复杂的曲面时发生的诸如折叠或张力的问题。
此外,当柔性热电模块弯曲时,柔性热电模块的主表面整体上不弯曲。相反,分割基板的子基板是单独弯曲的。因此,柔性热电模块可以确保更高的灵活性。
因此,如上所述的具有被切割并划分为多个子基板的基板的柔性热电模块的优点可以是它可以容易地附接到复杂的弯曲形状。
图49示出了根据本发明的一个示例性实施例的柔性热电模块1000的第六示例的一个实施例的修改。
图49是具有基板1100的柔性热电模块1000的变型,基板1100包括如图47中所示的基区和从基区延伸到两侧的翼区。图47中所示的柔性热电模块1000具有不变化的宽度,但是沿着翼区从连接区域延伸的方向的宽度是恒定的,而图49中所示的柔性热电模块1000具有沿翼区从连接区域延伸的方向变化的宽度。这里,宽度可以被定义为基板1100的两个边缘之间的距离,该基板1100的两个边缘位于垂直于热电线的延伸方向的方向的两端。
在如图47所示柔性热电模块1000的基板1100的宽度恒定的情况下,尽管子基板1160被彼此切开,但是仍可能难以将柔性热电模块附接到曲率变化的表面,特别是具有两个或更多个曲率半径的复杂的曲面,诸如球形且具有圆形横截面的轮缘。相反,在如图50所示柔性热电模块1000的基板1100的宽度变化的情况下,可以容易地将柔性热电模块附接到曲率变化的表面。
例如,诸如图45所示的方向盘600的热电装置的抓握部分602具有圆形或椭圆形横截面并且整体上具有轮缘形状。因此,其表面是具有多个曲率半径的复杂的曲面。使用简单的扁平板状基板1100制造的柔性热电模块1000不能在不会起皱或撕裂的情况下附着到上述复杂的曲面。与使用非切割基板1100的柔性热电模块1000不同,使用通过切割基板1100而被划分为多个子基板1160的图47的基板1100的柔性热电模块1000可以在某种程度上变形为复杂的曲面。然而,在该过程中,基区可能略微翘曲或起皱。另一方面,如图49所示的其宽度沿着翼区的延伸方向变化的柔性热电模块1000可以容易地变形为图45的热电装置100的复杂的弯曲形状。
具体地,再次参照图45,当假设要安装柔性热电模块1000的部分与轮缘的中心线成一定角度时,该部分在靠近轮缘中心一侧的内圆周线的长度小于该部分在远离轮缘中心一侧的外圆周线的长度。考虑到这一点,当柔性热电模块1000的热电线沿着从内圆周线延伸到外圆周线的曲面布置时,要位于内圆周线上的基板的一部分可以被设计为很窄,并且要位于外圆周线上的基板的一部分可以设计得很宽。图49的柔性热电模块1000包括其宽度沿着从基区向翼区延伸的方向逐渐增加的基板。因此,图49的柔性热电模块1000可以变形为复杂的曲面,使得基区位于内圆周线处,并且翼区从内圆周线向外圆周线延伸。因此,柔性热电模块可以围绕轮缘的抓握部分。
上述所有示例可以与其他实施例结合使用。换句话说,根据本实施例的柔性热电模块,即上述具有考虑到层结构或弯曲方向的热电元件和电极的布置的柔性热电模块、具有布置在同一侧的连接器电极的柔性热电模块、具有考虑到曲率半径的连接器和连接器电极的布置的柔性热电模块、具有布置在主表面中心的连接区域的柔性热电模块、以及用于复杂的曲面的柔性热电模块可以单独使用或者其中两种或更多种结合使用。
8.具有改善的废热释放性能和改善的冷感提供性能的热电装置
图50是根据本发明的一个示例性实施例的热电装置100的配置的框图。
参照图50,热电装置100可包括如上所述的柔性热电模块1000、散热部件2000、液体供应部件3000和热缓冲材料4000。这里,热缓冲材料4000可表示吸收来自热缓冲材料4000外部的预定量的热量并保持吸收的热量的材料。
柔性热电模块1000可以输出热反馈。随着电力施加到柔性热电模块,当包括接触用户的身体的接触表面和连接到接触表面的热电元件的柔性热电模块1000将在热电元件中产生的温暖或寒冷通过接触表面施加到用户的身体时,可以输出热反馈。在本发明的实施例中,柔性热电模块1000可以根据经由被配置为与外部设备通信的通信模块(未示出)、从不同于热电装置100的外部设备接收的热反馈信号,通过执行发热操作、吸热操作或烧热操作来输出热反馈。此外,当在柔性热电模块1000周围产生温差时,可以产生电动势,并且柔性热电模块1000可以使用电动势来提供电力。
散热部件2000可以表示被配置为将在柔性热电模块1000中产生的废热释放到热电装置100的外部的元件。这里,废热可以指来自热电装置100产生的热量中除了用于向用户提供热体验的热量之外的剩余的热量。例如,在柔性热电模块1000输出热反馈之后留在热电装置100中的残余的热量可以包括在废热中。
液体供应部件3000可以表示被配置为在散热部件2000中以潜热的形式释放废热的元件。在本发明的实施例中,液体供应部件3000可以将液体供应到散热部件2000。供应到散热部件2000的液体可以通过从柔性热电模块1000传递的废热而蒸发。由于蒸发,更大量的废热可以释放到外部。另外,由于蒸发,热电装置100的温度可以降低。例如,蒸发的液体可以从供应到散热部件2000但没有被蒸发的液体带走热量。由此,可以降低供应到散热部件2000但没有被蒸发的液体的温度。
由于热缓冲材料4000吸收并保持预定量的热量,所以废热降低用户的热电体验的程度可以在热缓冲材料4000额外吸收废热的时间内减少。此外,可以增加传递给用户的寒冷量。
在本发明的实施例中,热缓冲材料4000可以以各种形式提供。例如,热缓冲材料4000可以以独立的材料形式提供。作为示例,热缓冲材料4000可以在散热部件2000的一些区域中以多种独立材料的形式布置。作为另一示例,热缓冲材料4000可以以层的形式提供。例如,热缓冲材料4000可以以层的形式布置在柔性热电模块1000、散热部件2000或液体供应部件3000中的至少一个表面上。
当然,热缓冲材料4000可以以除了独立材料或层形式之外的、可包括在热电装置100中的任何形式提供。在一个实施例中,热缓冲材料4000可以与热电装置100分离。在一个示例中,热缓冲材料4000可以与热电装置100分离并且用另一种热缓冲材料代替。在另一示例中,当热缓冲材料4000吸收热量时,热缓冲材料4000可以与热电装置100分离,以将吸收的热量释放到热电装置100的外部。
在本发明的实施例中,热缓冲材料4000可以是相变材料(Phase ChangeMaterial,PCM)。PCM是具有大的熔解热的材料。PCM可以通过在某个温度下熔化或硬化来存储或释放大量能量。在一个实施例中,PCM可以通过化学键合来存储或释放热量。例如,在PCM是其相从固体变为液体的材料的情况下,当热量施加到处于固体的PCM时,PCM的温度增加。当PCM的温度达到PCM的熔点或转变温度时,PCM继续吸收热量而不会增加PCM的温度。此时,发生PCM从固体到液体的相变。此后,当没有热量施加到PCM时,PCM将累积的热量释放到外部。然后,PCM的相可以从液体返回到固体。因此,PCM的温度从初始温度增加到转变温度。然而,一旦PCM达到转变温度,PCM的温度不再增加,直到相变完成。每个PCM可能具有独特的转变温度。当PCM构成热缓冲材料4000时,PCM的转变温度可能需要包括在热电装置100内部的温度变化范围内。当PCM的转变温度不包括在热电装置100内部的温度变化范围内时,即使在热电装置100内部积聚废热,也不会发生PCM的相变。然后,PCM的温度可能持续增加,并且PCM可能不起热缓冲材料4000的作用。例如,PCM的转变温度可以在5℃和60℃之间或在20℃和40℃之间。
在本发明的实施例中,用于热缓冲材料4000的PCM可以由各种材料组成。例如,PCM可包括水合无机盐、多元醇,水合无机盐包括水合氯化钙、锂氮氧化物和水合硫酸钠,多元醇包括二甲基丙二醇(Dimethyl Propanediol DMP)、六甲基丙二醇(HexamethylPropanediol,HMP)、木糖醇和赤藓糖醇,并且PCM包括直链烃,直链烃包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate,PET)-聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)共聚物、PE G、聚四甲基乙二醇(Polytetramethyl Glycol,PTMG)和石蜡。
此外,在本发明的实施例中,用于热缓冲材料4000的PCM可以以各种形式实现。例如,PCM可以包括在微胶囊中,或者可以通过用PCM填充织物或通过涂覆来实现。
图51是示出根据本发明的一个示例性实施例的反馈设备的结构的视图。
参照图51,其是根据本发明的一个示例性实施例的热电装置100的截面图,柔性热电模块1000和散热部件2000可以按该顺序堆叠在热电装置100中,并且液体供应部件3000可以布置在散热部件2000内。这里,柔性热电模块1000的下表面可以与用户直接或间接接触以向用户提供热反馈。例如,在反馈设备是腕带式可穿戴设备的情况下,柔性热电模块1000可以位于可穿戴设备的一部分,当用户穿戴该可穿戴设备时,该可穿戴设备的一部分与用户接触。散热部件2000可以位于可穿戴设备的与用户不接触的部分中。废热传递至其的散热部件2000的一部分可以是热传递部件2100(例如,散热部件2000的下表面和侧表面),并且在其中废热通过蒸发以潜热的形式被带走的散热部件2000的一部分可以是热释放部件2200(例如,散热部件2000的上表面)。
在本发明的一个示例性实施例中,液体阻塞材料(例如,防水隔膜、防水薄膜)可以布置在液体供应部件3000和柔性热电模块1000之间,以防止液体从液体供应部件3000传递到柔性热电模块1000。
在本发明的实施例中,当柔性热电模块执行吸热操作时,冷的热能可以传递到柔性热电模块的下表面,并且热的热能可以传递到柔性热电模块1000的上表面。热的热能可能是阻碍用户的热体验的废热。在这种情况下,废热可以通过热传递部件和液体供应部件从热电模块传递到热释放部件,并且从热释放部件被释放。即,废热传递路径可以沿着柔性热电模块、热传递部件、液体供应部件和热释放部件形成。这里,液体供应部件可以将包含在液体供应部件中的液体供应到热释放部件。从液体供应部件供应的液体可以由于废热而在热释放部件上蒸发。随着液体蒸发,废热可以释放到热电装置的外部。
此外,在本发明的实施例中,热释放部件根据其材料可以倾向于在特定方向上传送液体。例如,热释放部件可以倾向于在竖向方向或横向方向上传递液体。在本发明的实施例中,液体可以在热释放部件的下端处被传递到热释放部件。因此,在本发明的实施例中,热释放部件倾向于在竖向方向上传递液体可以是有利的,以改善废热释放性能。
此外,在本发明的实施例中,热释放部件根据其材料可以倾向于在特定方向上引起蒸发。例如,热释放部件可以倾向于引起向上或横向蒸发。在本发明的实施例中,液体可以在热释放部件的上端蒸发到空气中。因此,在本发明的实施例中,热释放部件倾向于引起向上的蒸发可以是有利的,以改善废热释放性能。
另外,在根据本发明实施例的结构中,废热传递路径的长度可以根据液体供应部件的厚度而变化。例如,在图51的示例中,当液体供应部件3000的厚度为b时形成的废热传递路径可以短于当液体供应部件3000的厚度为a时形成的废热传递路径。随着废热传递路径的缩短,可以缩短废热停留在液体供应部件3000中的时间,从而可以改善热电装置100的废热释放性能。
在一个实施例中,当液体供应部件的厚度减小时,液体供应部件中包含的液体量可以减少。当液体供应部件中的液体耗尽时,需要补充液体。随着液体供应部件的厚度减小,液体的耗尽时间也可以缩短。也就是说,根据液体供应部件的厚度,反馈设备的废热释放性能和液体供应部件3000的液体保持性能可以处于权衡关系。
图52是示出应用根据本发明的一个示例性实施例的应用热缓冲材料的反馈设备的结构的视图。
参照图52,柔性热电模块1000和散热部件2000可以以该顺序堆叠在热电装置100中,并且液体供应部件3000可以布置在散热部件2000内。这里,热缓冲材料4000可以布置在散热部件2000和柔性热电模块1000之间。这里,热缓冲材料4000可以以层的形式实现。另外,散热部件2000可以包括热传递部件2100和热释放部件2200。废热传递路径可以沿着柔性热电模块1000、热缓冲材料4000、热传递部件2100、液体供应部件3000和热释放部件2200而形成。
在本发明的实施例中,由于热缓冲材料4000布置在柔性热电模块1000和热传递部件2100之间,因此在预定时间内热电装置100中积聚的废热量可以减少,并且从柔性热电模块1000到热传递部件2100的废热的传递可以延迟。作为具体示例,当柔性热电模块1000执行吸热操作时,可以在柔性热电模块1000中产生废热。当产生的废热传递到热缓冲材料4000时,尽管热缓冲器的温度可以通过废热升高到转变温度,但是热缓冲材料4000可以保持在转变温度,直到热缓冲材料4000的相变完成。当热缓冲材料4000保持在转变温度时,由于热缓冲材料4000吸收废热,因此废热可以不会积聚在热电装置100中。另外,具有高于转变温度的温度的废热可以不从热缓冲材料4000传递到热传递部件2100。此后,仅当热缓冲材料4000的相变完成时,具有高于转变温度的温度的废热可以另外积聚在热电装置100中,并被传递到热传递部件2100。因此,当热缓冲材料4000保持在转变温度时热电装置100内的废热量可以比不包括热缓冲材料4000时的小。由于在保持转变温度时减少了废热对用户的热体验的影响,因此可以改善热电装置100的冷感提供性能。
以上描述仅说明了本发明的技术构思,并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的本质特征的情况下进行各种修改和变化。因此,上述本发明的实施例可以分别实现或结合实现。
因此,本发明中公开的实施例旨在说明而不是限制本发明的技术精神,并且本发明的技术构思的范围不受这些实施例的限制。本发明的保护范围应基于所附权利要求以使得包括在与权利要求等同的范围内的所有技术构思都属于本发明的方式来解释。

Claims (5)

1.一种柔性热电模块,其特征在于,包括:
基板,所述基板具有基区和从所述基区延伸的多个翼区,其中,所述多个翼区包括沿着第一方向延伸的第一翼区和沿着第二方向延伸的第二翼区;
两个端子,所述两个端子设置在所述基板上并且被配置为接收电力;
多个热电元件,所述多个热电元件设置在所述基板上;以及
多个电极,所述多个电极设置在所述基板上并且被配置为连接所述两个端子和所述多个热电元件,用于向所述多个热电元件提供所述电力,
其中,所述多个热电元件包括第一组热电元件、第二组热电元件和第三组热电元件,
其中,所述第一组热电元件沿着所述第一方向设置在所述基板上,以形成第一热电线,
其中,所述第二组热电元件沿着所述第一方向设置在所述基板上,以形成第二热电线,
其中,所述第三组热电元件沿着所述第二方向设置在所述基板上,以形成第三热电线,
其中,所述多个电极包括第一电极和第二电极,
其中,所述第一电极设置在所述第一翼区上并且电连接所述第一热电线和所述第二热电线,以及
其中,所述第二电极设置在所述基区上并且电连接所述第二热电线和所述第三热电线。
2.根据权利要求1所述的柔性热电模块,其特征在于,
所述第一翼区的变形独立于所述第二翼区的变形。
3.根据权利要求1所述的柔性热电模块,其特征在于,
所述两个端子和所述多个热电元件经由所述多个电极串联连接。
4.根据权利要求1所述的柔性热电模块,其特征在于,
所述第一翼区具有与所述第二翼区相邻的第一边缘,并且所述第二翼区具有与所述第一翼区相邻的第二边缘,以及
其中,所述第一边缘和所述第二边缘之间的间隙沿着所述第一边缘或所述第二边缘保持。
5.根据权利要求1所述的柔性热电模块,其特征在于,
所述第一翼区具有与所述第二翼区相邻的第一边缘,并且所述第二翼区具有与所述第一翼区相邻的第二边缘,以及
其中,所述第一边缘和所述第二边缘之间的间隙沿着所述第一边缘或所述第二边缘变化。
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