CN1341280A - 固态热电器件 - Google Patents

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CN1341280A CN00804049.4A CN00804049A CN1341280A CN 1341280 A CN1341280 A CN 1341280A CN 00804049 A CN00804049 A CN 00804049A CN 1341280 A CN1341280 A CN 1341280A
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Abstract

固态热电器件包含至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件(11,12),它们装配在印刷电路上以形成串联电连接的热电偶。在一较佳实施例中,所述的器件的结构由至少一对叠层元件(13)组成,每个叠层元件由一用聚合材料所制成的支持层和至少一层导电材料形成,设置两聚合材料的叠层元件之间的一接合材料(14)将叠层元件牢固地连接在一起。印刷电路由叠层元件的一层导电材料(10)构成,它把两热电元件串联连接以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶。此热电器件具有一螺旋形或环形卷绕(卷绕)的结构。

Description

固态热电器件
技术领域
本发明涉及热电器件，特别涉及用于固态热电热泵(热泵浦)的热电器件。
热电效应是一种在电路中存在温度差时产生的现象。热电效应的一个实例可用珀耳帖效应予以说明，简言之，如果电流流经金属-金属或金属-半导体结，热量就随电流的方向的变化而在该结上释放或吸收。珀耳帖效应是可逆的，也就是说，如果电流逆向流动，冷端变成为热端而热端则变成为冷端。已发现更大的温度差异是通过使用金属-半导体结获得的，而不是使用金属-金属结获得的。珀耳帖效应是固态热电热泵的共作原理。
在下文中，术语“热电器件”一词意指利用珀耳帖效应加热或冷却金属物质的固态器件。术语“热电元件”一词意指一金属导体或一半导体材料棒。术语“热电偶”一词意指两个通过一个电极串联连接在其一端上的热电元件的组合。
背景技术
从1960年以来，固态热电热泵就可以在市场买到。起初，此类热泵含有金属导体热电元件。如今，半导体领域的现代生产技术给固态热电热泵提供了由Bi2Te3、PbTe、SiGe、BiSb N型和P型掺杂的合金所制成的热电元件。通常技术上已知的热电器件都具有表示不同几何形状的平面结构。在这种热电器件中，热电偶依靠一种与铜层压在一起的Al2O3基陶瓷材料所制成的元件以分层结构加以支持。
发明内容
本发明提供一种具有新颖热电偶布置的热电器件，该热电偶由金属导体和/或N型和P型半导体热电元件构成。本发明还提供一种含有本发明热电器件的热泵。
根据本发明的第一实施例，固态热电器件包含装配在印刷电路上的至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件，所述热电元件形成串联电连接的热电偶，它具有如下结构：
至少一对叠层元件，每个叠层元件由一聚合材料的制成的支持层和至少一层导电材料组成；
一接合材料层，它设置在所述两个聚合材料的叠层元件之间以使它们彼此牢固连接在一起，其中
印刷电路由叠层元件的一层导电材料制成，并将热电元件串联电连接以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶，以及
所述热电器件的结构具有一螺旋形状或环形的卷绕结构。
根据本发明的第二实施例，固态热电器件包含装配在印刷电路上的至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件，所述热电元件形成串联电连接的热电偶，它具有如下结构：
一叠层元件，该叠层元件由聚合材料制成的支持层和在其每个面上的一层导电材料构成；
一层接合材料，它设置在叠层元件的端部之间以使它们彼此牢固地连接在一起，其中，
印刷电路由至少叠层元件的一层导电材料制成，且串联电连接热电元件以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶，以及
所述结构具有螺旋形状或环形的卷绕结构。
附图简述
本发明现将结合附图予以详细说明，在附图中：
图1为根据本发明第一实施例的热电器件的局部横截面视图；
图2为根据本发明第二实施例的热电器件的局部横截面视图；
图3和图4为根据本发明第一或第二实施例应用于固态热泵的热电器件的横截面视图；
图5为根据本发明第一或第二实施例应用于固态热泵的热电器件纵截面视图；
图6为根据本发明第一或第二实施例用于形成热电器件热电偶的印刷电路的第一图形的顶视平面图；
图7为根据本发明第一或第二实施例用于形成热电器件的热电偶的印刷电路的第二图形的顶视平面图；
图8为将本发明第一或第二实施例的热电器件连接到固态热泵的内部热交换管的夹紧装置的横截面视图；
图9为根据本发明第三实施例的热电器件的局部横截面视图；
图10为根据本发明第三实施例的用于形成热电器件热电偶的印刷电路图形的顶视平面图；
图11为本发明第三实施例的用于形成热电器件热电偶的印刷电路的底视平面图；
图12为用于将本发明第三实施例的热电器件连接到热电热泵的内部热交换管的夹紧装置的横截面视图；
图13和图14为装有本发明热电器件的任一实施例的热泵的透视图。
实施本发明的较佳模式
参阅附图的图1，图中示出了本发明的第一实施例的热电器件。根据此实施例，热电器件包括一对叠层元件，每个叠层元件由一层聚合材料和一层金属材料形成，一般金属材料用铜料。两个叠层元件通过两层聚合材料之间设置一具有高热传导系数的粘结树脂，例如含有银或金属氧化物填料的环氧树脂而相互直接地结合在一起。如此结合的叠层元件卷绕成一螺旋形或环形结构形式以形成适用于固态热电热泵的热电器件的芯件。连接热电元件的印刷电路的图形通过蚀刻加工形成在金属材料层上。因此，每一线圈的螺旋形或环形卷绕的芯件由一对用粘结剂相连的叠层元件形成。数字10表示通过使用低共熔锡合金各自焊接有P型和N型热电元件11和12的金属材料的轨迹的横截面。数字13表示一聚合材料层的横截面，而数字14表示一层粘结材料，它将螺旋形或环形卷绕的芯件的两个叠层元件结合在一起以使这种结合具有致密性和尺寸稳定性。金属材料10的轨迹厚度随功率而变化，因此，峰值电流可在本发明的热电器件中流过。当然，轨迹的厚度必须足够大以避免由焦耳效应(热效应)导致的过热。较佳地，厚度的尺寸范围在70至300μm之间。聚合材料13层厚依赖于用于卷绕和封装热电器件芯件的机械力。实际上，选择上述厚度尺寸一方面是为了保证良好的机械强度，另一方面是为了保证有效的热传导。较佳地，厚度尺寸的范围在50至150μm。粘结材料14的用途是在于填密封装芯件，甚至两个叠层元件的接触表面以防止形成气泡和排除可能出现的表面缺陷或不完整性。此粘结材料14的另一用途是在于保证良好的热传导。根据上述用途，应使用一种热固性树脂，例如含有磨得很细的金属元素填料的环氧树脂。所述树脂用刮板涂布以限制材料堆积量并形成一薄层，较佳地薄膜具有不超过10至15μm的厚度。树脂应按配方制成，以便在热电元件的焊接操作过程中，树脂将能同时和完全凝固，在使用N型和P型半导体热电元件情况下，焊接操作要在温度约140℃下以进行。
参阅附图的图2，图中示出了本发明第二实施例的热电器件。根据第二实施例，热电器件包括一对叠层元件，每一叠层元件由一层聚合材料和两层金属材料构成，一般地，金属材料为铜材料并装配在一层聚合材料的相反的两表面上。两个叠层元件通过其较薄两层金属材料以焊接操作相互完全结合在一起。一层在118℃下熔化的低共熔的Sn-In合金或一层在135℃下熔化的低共熔的Sn-Bi合金应视卷绕芯件是否由螺旋形或环形线圈形成而加以使用。支持热电元件的印刷电路的图形形成在每一叠层元件的较厚一层的金属材料上。在螺旋形卷绕芯件组装情况下或顺序地在环形线卷绕芯件组装情况下，两个叠层元件同时与半导体焊接在一起。在所述两种情况下，最终的结果是将卷绕芯件应用于固态热泵。数字10表示金属材料轨迹的横截面，P型和N型热电元件11和12可用低共熔锡合金焊接在金属材料上。数字13表示一层聚合材料的横截面，数字15表示较薄的一层金属材料。数字16表示Sn-In或Sn-Bi低共熔合金层的横截面，该合金层将两个螺旋形或环形卷绕芯件的叠层元件结合在一起，以便使芯件具有致密性和尺寸稳定性。金属材料的轨迹10的厚度将随功率的变化，因此，峰值电流可在本发明的热电器件中流过。当然，轨迹厚度必须足够大以避免由焦耳效应(热效应)所导致的轨迹过热。较佳地，厚度尺寸范围在70至300μm之间。聚合材料13的层厚取决于用于卷绕和封装热电器件的芯件的机械力。实际上，所要选择的厚度尺寸一方面为保证良好的机械强度，另一方面为保证有效热传导。在本发明的第二实施例中，较薄的一层金属材料15并没有经受蚀刻操作，因为其目的是为了有助于机械强度。因此，所考虑的较佳厚度尺寸范围应在35至100μm之间。金属材料15的薄层的作用是为了支持用于最终焊接两个螺旋形或环形卷绕芯件的叠层元件的低共熔合金。较佳金属材料15的薄层厚度尺寸范围在15至30μm之间。所述一层低共熔合金16预先放置在至少两个叠层元件之一上，例如，藉由锡流沉积操作或涂布操作，使用掩模涂布由适当溶剂配置的低共熔锡合金触变分散剂的混合物。选择根据本发明第一或者第二实施例制作的热电装置将取决于设计要求和制造成本。
参阅附图的图3和图4，图中示出了根据本发明第一或第二实施例的热电装置的横截面。现将此热电器件用于一固态热泵。热泵的尺寸随其额定功率而变化。数字17和数字18表示一外管和一内管，分别设置在用于固态热电热泵的热交换器上。数字19表示外部热交换管的冷却片或散热片。外部交换管17围绕图3和图4所示的螺旋形或环形卷绕芯件布置。考虑到热交换管不得在大于50℃至55℃的温度下操作，冷却片的外形取决于应被消散的热量，以保证热泵的良好操作性。在另一方面，热交换管17可设计成具有较少冷却片而在其内部提供一个使冷却液循环或流通的空腔。热交换管17可完全由铝制成，其厚度应能赋予结构一定的柔韧性以保证在直接热接触过程中的表面紧密度。此外，在图3所示的螺旋形卷绕芯件的情况下，外部热交换管17的造型应考虑由于形成螺旋形卷绕芯件的结构而造成的壁厚不均匀度。因而可以理解，在根据本发明第一和第二实施例的热电器件中，芯件具有一由全部热电偶构成的结构，该结构则受到叠层元件的聚合材料层支持。在图1所示的叠层元件的情况下，形成卷绕芯件的线圈用传热粘合剂紧密地封装和结合在一起，或者在图2所示的叠层元件的情况下，用低共熔合金Sn-In或Sn-Bi结合在一起。形成卷绕芯件的线圈的数量取决于热电热泵的额定功率。试验结果表明，使用线圈数范围在1至15情况下能获得较佳性能在而不增加额外的制造成本。数字21表示两个叠层元件N型和P型半导体热电元件的配置，它们焊接在螺旋形或环形卷绕芯件的结构上。热交换管18完全由黄铜制成，在图3所示的螺旋形卷绕芯件的情况下，为使热交换管与芯件轮廓相匹配，在直接支持叠层元件的部分形成一切槽，该切槽可补偿由形成螺旋形卷绕芯件所导致的壁厚不均匀度。这样做，可避免在叠层元件和内部交换管18的金属表面之间任一区域失去接触，数字22表示工作流体通过其流过的内部热交换管18的内部空腔部分。
参阅附图5，图中示出了图3的热泵的纵截面。数字20表示在热泵内螺旋形或环形卷绕芯件的位置。线圈紧密地加以堆积并装配外部和内部热交换管17、18以避免在接触面之间形成气泡。考虑到由于形成螺旋形或环形卷绕芯件的结构而产生的壁厚不均匀度，应使内部热交换管18与芯件的轮廓相符。相反地，内部热交换管18的端部横截面实质上为环形的。当然，内部热交换管18的尺寸取决于预定的热交换量。热泵设有两个封闭热泵组件的端盖23、25。前端盖23由绝热聚合材料制成，如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、6，6-聚酰胺、高密度聚乙烯，以使热泵各个侧面绝热并避免冷凝物的形成。材料的选择取决于设计要求。在环形卷绕芯件的情况下，环绕和封装卷绕芯件20的外部热交换管17横截面是环形的，而在螺旋卷绕芯件的情况下，热交换管的内部成形应考虑在形成卷绕芯件结构的壁厚不均匀度。当使外部热交换管17紧密卡住锁定在卷绕芯件周围时，它应有一可保证适当柔韧性的厚度。数字19表示与外部热交换管17整体组成的冷却片。冷却片总的辐射表面取决于额定功率和是否设置强制通风(空气)冷却系统。而另一方面，热交换管17可设计成有较少冷却片和可在其内部设置一可使冷却液循环的空腔。数字24表示在热泵的后盖25内设置的工作液体循环泵的螺旋定子。循环泵的流速取决于热交换环路的总长度和预定的热交换率。图5中所例示的实例是有关加热或冷却系统，其中，在热交换环路中设有单个热泵。但是，也可含有两个或两个以上串联连接的热泵构成的组合式加热或冷却系统，并且将一单循环泵从外部连接到上述热泵。数字26表示循环泵的叶轮。叶轮是用键固定到电动机的轴27(图中未示出)上。此外，用来产生让强制气流流过外部热交换管17的冷却片19的冷却风扇也可用键固定于轴27上。后盖25由绝热聚合材料制成，如聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、6，6-聚酰胺、高密度聚乙烯，用于使热泵的各个端部绝缘和避免产生冷凝物。上述材料的选择取决于设计要求。在组合加热或冷却系统的情况下，两个或两个以上的热泵是串联连接的，两个盖子可彼此完全相同和对称的。在这种情况下，流过热泵的工作流体的循环将由外循环泵予以保证。最后，数字28表示插入内部热交换管18的金属螺旋件。金属螺旋件28的作用是为了延长工作流体在热泵内部的停留时间和产生一可增强热交换的湍流。金属螺旋件28可由不锈钢制成且在热泵的最后总装时，用压配合插入内部热交换管18内。
参阅附图6，图中示出了本发明热电器件的叠层元件印刷电路的第一图形，在该第一图形上，可支承或固定热电元件。具有印刷电路的叠层元件的长度和宽度以及其端部L1、L2的长度取决于热泵的额定功率，因此，它们是由设计要求所确定的。对于小于或等于500W的额定功率，可提供一单阵列(排)的热电元件串联连接的结构。对于较大的额定功率，印刷电路的轨迹应具有较大的厚度。数字29表示叠层元件的端部，该端部用途是为了将其夹紧(固定)于热泵的内部热交换管18上。数字30表示连接外部电源的印刷电路的连接终端。数字31表示焊接有热电元件的印刷电路。在图3所示的螺旋形卷绕芯件的情况下，在卷绕操作过程产生一可变弯曲时，每一印刷电路的轨迹间的距离就必须考虑结构内热电元件间的距离。
参阅附图的图7，图中示出了本发明热电器件的叠层元件的印刷电路的第二图形，在该第二图形上，热电元件可得到支承和固定。还是在这种情况下，具有印刷电路的叠层元件的长度和宽度以及其端部L1、L2的长度取决于热泵的额定功率，因此，它们也应由设计要求予以确定。当额定功率大于500W的情况下，适宜于形成由两个或两个以上电隔离阵列的的热电元件串联连接的结构(形态)，这样的结构形态能使叠层元件的厚度最佳化。在要求更大功率的情况下，印刷电路的轨迹应具有更大的厚度。数字32表示叠层元件的一端部，该端部的用途是为将其固定到热泵的热交换管18上。数字33表示连接外部电源的印刷电路的连接终端。数字34表示印刷电路，在该印刷电路上焊接有热电元件的每个阵列部分的热电元件。在如图3所示的螺旋形卷绕芯件的情况下，当此卷绕操作过程产生一可变弯曲时，各印刷电路轨迹间的距离就应考虑结构内热电元件间的距离。数字35表示热电元件的电气隔离阵列的组。该结构形态允许热泵的总电量或电力进行调整并避免由于焦耳效率引起的热泵的性能变坏。
参阅附图的图8，图中示出了内部热交换管18的中心横截面。特别示出了将本发明热电器件的螺旋形卷绕芯件的结构连接到热泵内的热交换管上的夹紧装置。该夹紧装置可防止在卷绕操作期间支持焊接有热电元件的金属材料轨迹的叠层元件的表面产生位移。叠层元件的位移能引起电接触的中断。数字36表示一用于均匀地夹紧结构的端部的夹板。夹板36通过图8中未示出的螺钉安装在内部热交换管18的管体上。数字37表示一设置在内部热交换管18上的径向补偿台阶的条板(条板下具有狭缝)。此条板的作用是为了均匀地夹紧结构的端部以及在把上述螺钉拧紧后可施加一压紧力。数字38示出在结构内部的N型和P型热电元件的位置，数字39表示支持叠层元件的横截面。这里，还示出了内部热交换管18的横截面。横截面左侧的箭头F显示了在结构卷绕操作期间内部热交换管18的旋转方向。
参阅附图的图9，图中示出了本发明第三实施例的热电器件。根据第三实施例，热电器件包括由一层聚合材料和两层金属材料形成的一单层叠元件，金属材料一般为铜材料，每一层金属材料覆盖聚合材料层的相对面之一。绕组结构中的叠层元件的端部通过具有高热传导系数的粘合树脂，例如含有银或金属氧化物填料的环氧树脂连接在一起。叠层元件可卷绕成螺旋形或环形的结构以形成适用于固态热电热泵的热电器件的芯件。连接热电元件的印刷电路的图形经蚀刻加工形成在两层金属材料上面。因此，每个螺旋形或环形卷绕芯件的线圈可由单一的叠层元件构成，而该叠层元件的端部则用粘合剂结合在一起。数字10表示金属材料轨迹的横截面，在金属材料轨迹上通过使用低共熔的锡合金各自焊接有P型和N型的热电元件11和12。数字13表示聚合材料层的横截面。金属材料10的轨迹厚度将随功率而变化，因此，峰值电流可在本发明的热电器件流过。当然，轨迹厚度须足够大以避免由焦耳效应引起的过热。较佳地，厚度尺寸范围应在70至300μm之间。聚合材料13的层厚取决于在卷绕和封装热电器件芯件时所用的机械力。特别是所要选择的厚度尺寸一方面是为了保证良好的机械力，另一方面是为了保证有效的热传导，较佳地，厚度的尺寸范围在35至150μm之间。
参阅附图10和11，图中示出了设置在聚合材料层两个相反面上的金属材料轨迹的分布。这些轨迹形成焊接有热电元件上的印刷电路。连接热电元件的印刷电路的图形经蚀刻加工形成在金属材料层上。带有印刷电路的叠层元件的长度和宽度以及在端部一侧的长度L1、L2和在端部另一侧的长度L3、L4取决于热泵的额定功率，因此，它们都由设计要求予以确定。叠层元件的自由端由含有细磨的金属元素的热传性环氧树脂形成的粘合层结合在一起。树脂用刮刀涂布以限制材料堆积数量并形成一薄层，较佳，厚度不大于10至15μm。
参阅附图的图12，图中示出了内部热交换管18的中心横截面。特别是示出将本发明的热电器件结构连接到热泵的内部热交换管的夹紧装置。该夹紧装置可防止支持焊接有热电元件的金属材料轨迹的叠层元件的表面在卷绕期间产生位移。叠层元件的位移能引起电接触的中断。数字37表示一设置在内部热交换管18上的径向补偿台阶型条板(条板之下有狭缝)。此条板的用途是为了均匀地夹紧结构的端部以及在把上述螺钉拧紧后可施加一压紧力。数字38表示在结构内的N型和P型热电元件的配置，数字39表示支持叠层元件的横截面。图中还示出了内部热交换管18的横截面。在横截面左侧的箭头F显示了在结构的卷绕操作过程内部热交换管18的旋转方向。较佳，支持层的聚合材料是一薄膜，该薄膜由聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺6、共聚多酰胺6-X，其中，X＝6，…12，聚芳酰胺MXD6、聚亚苯基、聚苯硫醚(polyfenylene sulphide)、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚碳酸酯-聚萘二甲酸乙二醇酯共聚物、聚碳酸酯-聚芳酰胺树脂共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯-聚酰胺或共聚多酰胺共聚物，聚酮制成。
图13是图3、4和5的横截面中所示的热泵的透视图，热泵设有强制空气冷却的外部热交换管。图14是图3、4和5的横截面中所示的热泵的透视图，热泵设有液体冷却的外部热交换管。
由以上可知，螺旋形或环形卷绕芯件允许线圈具有的尺寸可随要达到的直径而增加，其中，每一线圈的热/冷表面(取决于流动的方向)与紧密相邻的线圈冷/热表面交换热量。这样，对于技术上众所周知的几何平面结构形态，因卷绕芯件的总的阻力下降而使所得到的系统效率提高。
本发明允许制造具有中等功率和高效的固态热电热泵。这些热泵可用于致冷领域，制造环保型致冷系统而不会产生有害气体。其它可使用本发明的热泵的是在工业、航海、航空、器械、汽车和建筑的冷却和加热系统等领域。
本装置使用直流电源以电压形式供电，电压取决于所规定的设计要求；如果热泵被安装在某一地区，在那里，直流电源无法直接得到，而只能获得交流电源，那么一交直流电源转换器将备有不大于10％的电源脉动。

Claims (17)

1.一种固态热电器件，包含装配在印刷电路上的至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件，所述热电元件形成串联电连接的热电偶，其特征在于：它具有如下结构：
至少一对叠层元件，每个叠层元件由一聚合材料的制成的支持层和至少一层导电材料组成；
一接合材料层，它设置在所述两个聚合材料的叠层元件之间以使它们彼此牢固连接在一起，其中
印刷电路由叠层元件的一层导电材料制成，并将热电元件串联电连接以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶，以及
所述热电器件的结构具有一螺旋形状或环形的卷绕结构。
2.一种固态热电器件，包含装配在印刷电路上的至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件，所述热电元件形成串联电连接的热电偶，其特征在于：它具有如下结构：
一叠层元件，该叠层元件由聚合材料制成的支持层和在其每个面上的一层导电材料构成；
一层接合材料，它设置在叠层元件的端部之间以使它们彼此牢固地连接在一起，其中，
印刷电路由叠层元件的导电材料层中至少一层制成，且串联电连接热电元件以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶，以及
所述结构具有螺旋形状或环形的卷绕结构。
3.如权利要求1或2所述的热电器件，其特征在于：聚合材料的支持层由无定向或由一个或两个定向的薄膜形成。
4.如权利要求1或2所述的热电器件，其特征在于：接合层的材料由传热的热固性树脂制成。
5.如权利要求1或2所述的热电器件，其特征在于：接合层的材料由低共熔合金形成。
6.如权利要求1或2所述的热电器件，其特征在于：印刷电路由一贯穿整个绕组长度延伸的单电路形成。
7.如权利要求1或2所述的热电器件，其特征在于：印刷电路由一阵列电隔离的电路构成。
8.如权利要求1或2和3所述的热电器件，其特征在于：形成支持层的聚合体材料是一薄膜，它是由聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺6、共聚多酰胺6-X，其中，X＝6，…12，聚芳酰胺MXD6、聚亚苯基、聚苯硫醚、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚碳酸酯-聚萘二甲酸乙二醇酯共聚物、聚碳酸酯-聚芳酰胺树脂共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯-聚酰胺或共聚多酰胺共聚物，聚酮制成的。
9.如权利要求1、2和4所述的固态热电器件，其特征在于：耦合层的热固性树脂是一热传导的环氧树脂、丙烯酸酯、有机硅树脂或诸如此类。
10一种包含如权利要求1或2所述的热电器件的固态热电热泵，其特征在于：它包括一热交换器，该热交换器具有一使工作流体流过的内管，一与内管同轴线地布置的外管，固态热电器件安置在所述内管和外管之间且与它们紧密接触，两个端盖，它们为工作流体和与所述内管保持流体传输联系而设有一输入口和一输出口，用于使工作流体在管内部循环的循环装置，安置在所述内管中和适于产生工作流体的湍流的湍流产生装置，用于将热电器件连接到外部电源的电连接装置，用于感测在所述内管和外管的表面上可能产生过热的温度传感器装置。
11.如权利要求11所述的热泵，其特征在于：冷却片设置在热交换管的外表面上。
12.如权利要求12所述的热泵，其特征在于：工作流体循环装置设置在热泵的两个端盖之一上。
13.如权利要求11所述的热泵，其特征在于：它还包括用以产生流经外管的冷却片的强制空气流的风扇装置。
14.如权利要求11所述的热泵，其特征在于：外管内部设有使冷却流体通过其循环的空腔。
15.如权利要求11所述的热泵，其特征在于：螺旋形状或环形卷绕结构安装在内部热交换管上并由其直接或间接地加以支持。
16.如权利要求11所述的热泵，其特征在于：螺旋形状或环形卷绕结构直接或间接地支持外部热交换管。
17.如权利要求1或2所述的热电器件，其特征在于：螺旋形或环形卷绕结构包括线圈数范围为1至15。
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