CN1343294A - 热电装置及热电岐管 - Google Patents

Abstract

在具有多段热电模件的热电岐管等热电装置中,通过均匀分布吸热面与散热面的热量来提高热交换效率,同时控制热电模件的热应变,且即使在弯曲的场合,热电模件之间也可有效地进行热传导。为此,在具有多个热电模件的热电装置中,在各热电模件之间夹装成为载热体的流体,通过该流体将热量从冷却侧热电模件的散热面传导至加热侧热电模件的吸热面。

Description

热电装置及热电岐管

技术领域

本发明涉及使用可用于冷却装置等的热电模件的热电装置，尤其涉及在载热体通道利用热电效果冷却或加热该载热体的热电岐管。

背景技术

近年，氟里昂对臭氧层的破坏作用已成为全球性问题，当务之急是开发不使用氟里昂的冷却装置。在使用压缩机的普通冷却装置中，如果使用的环境寂静，则压缩机的马达声会成为噪音。作为一种不使用氟里昂以及压缩机的冷却装置，使用具有珀耳帖效应的热电模件的冷却装置受到注目。

所谓珀耳帖效应，一般是作为弱电流通过不同金属的接触面时产生热或吸收热的现象而被人们熟知。利用珀耳帖效应的热电模件一般是将多个P型半导体元件与N型半导体元件纵横排列，并通过电极将这些半导体元件串联，再将其夹在一对导热板之间，整体上略成平板状。采用这种热电模件时，一旦直流电单方向通过多个半导体元件，则由于珀耳帖效应，一方导热板被冷却，同时另一方导热被加热。因此，将一方导热板表面作为吸热面，另一方导热板的表面作为散热面。

在热电模件中，通过流过半导体元件的电子的动能与热能的交换作用，热从吸热面传向散热面。因此，假定一方导热板与另一方导热板之间不通过半导体元件导热，则可以通过设定半导体元件数或电流密度而扩大单一热电模件的吸热面与散热面之间的温度差。

但是实际上，由于半导体元件的导热，加热侧导热板的热传递到冷却侧导热板。因此，如果单一的热电模件的吸热面与散热面的温差过大，则由珀耳帖效应产生的冷却以至加热的热量就会与上述热传导的热量相抵，即使继续加电，温差也不变大。

为此，在内置热电模件的热电装置中，为将吸热面冷却至期望的温度，如特开平8-236820号公报所述，通过将多个热电模件重叠并实施阶段性冷却，将冷却端侧的吸热面冷却至希望的温度。

以前的热电模件是纵横排列多个P型半导体元件及N型半导体元件，在各元件中传导由珀耳帖效应产生的热，所以吸热面的中央部比边缘部温度低，而散热面却是中央部比边缘部温度高。这样，如果吸热面与散热面的温度分布形成梯度，则吸热面整体的冷却效率低。特别是使用上述多段式热电模件的热电冷却装置，其温度梯度更易增大。

如果温度梯度增大，不仅热交换效率不好，热电模件也易弯曲变形。此时，在半导体元件与电极的接合部等处会产生裂纹。另外，如果各热电模件安装一对导热板，并通过将各导热板抵接来层叠多个热电模件，则会由于各热电模件的弯曲导致导热板相互远离，热电模件间无法进行正常的热传导。

发明的公开

本发明的目的在于，在具有多段热电模件的热电岐管等热电装置中，通过使吸热面与散热面的热均匀分布来提高热交换效率，同时控制热电模件的热应变，同时即使在弯曲的情况下，也可正常进行热电模件间的热传导。

为实现这一目的，本发明在具有多个热电模件的热电装置中，通过在各热电模件间夹入成为载热体的流体，通过该流体从冷却侧热电模件的散热面向加热侧热电模件的吸热面导热。这样，只要通过流体间接地传导热电模件之间的热，即使热电模件发生热应变，载热体也能与热电模件的吸热面及散热面良好地接触，所以热电模件之间可良好地导热。此外，与流体接触的各热电模件的吸热面或散热面的热分布均匀，提高了热交换效率，现时也减轻了热电模件的热应变。

本发明的热电装置设有：具有吸热面及散热面、通过使电流流过而将前述散热面加热且将前述吸热面冷却的多个热电模件，前述多个热电模件并排设置，使相邻的一方热电模件的散热面与另一方热电模件的吸热面相对，同时在相邻的热电模件间设置形成导热气室的气室形成构件。

在本发明中，一旦在导热气室内封入或在其中流动成为载热体的流体，热量即从隔着该流体而相邻的一方热电模件的散热面向另一方热电模件的吸热面传导。因此，即使各热电模件由于热应变而弯曲变形，载热体也可与散热面及吸热面良好接触，将热从冷却侧的热电模件的散热面有效地传导至加热侧热电模件的吸热面，极大地有助于提高整体效率。此外，通过在中间夹入载热体，可使各热电模件的吸热面或散热面的热分布均匀，提高各热电模件的热电效应的效率，同时可控制热应变。

在上述本发明的热电装置中，还可设置搅拌导热气室内的流体的搅拌装置。通过用搅拌装置搅拌导热气室内的流体，可提高热电模件间流体的热传导效果。作为此种搅拌装置的构造，可在导热气室的上下设置旁通管，并通过泵使导热气室内的流体循环而进行搅拌，或在导热气室安装可自由旋转的搅拌叶片。此外，在导热气室内封入可自由移动的多个铁球，并利用气室外的磁铁的作用使铁球旋转，从而搅拌流体。

作为搅拌装置，在使用搅拌叶片的情况下，要通过适当的方法旋转搅拌叶片，从而搅拌流体。作为搅拌叶片的旋转驱动装置，考虑过采用电动马达及流体压力马达等各种构造，例如可在搅拌叶片上安装转子，在搅拌叶片的外侧，在气室形成构件上安装转子以及构成电动马达的定子。这样，由于搅拌叶片本身装有转子，便可实现整体构造的简洁化及小型化，在狭小空间内也能轻松地安装本发明热电装置。

此外，为了以简单的构造实现搅拌叶片的稳定旋转，可将上述搅拌叶片自由旋转地支撑于支轴上，并将该支轴支撑在与导热气室形成构件的内面抵接的防振动构件上。防振动构件最好为扁平形状，且至少与导热气室内面的3处抵接，最好由略成十字形的平板构成。

在具有多段热电模件的上述热电装置中，为使各热电模件的吸热面与散热面间的温差最佳化，进一步提高热电效率，可使各热电模件的能力不同。即：各热电模件如果是由具有串联的多个P型半导体元件以及N型半导体元件的珀耳帖元件组成，则通过使构成各热电模件的前述半导体的数量不同，即可调节能力。另外，即使使用多个相同热电模件，也可通过使对各热电模件施加的电流密度不同，而使工作时各热电模件的热电能力不同。

还可在与并列设置的多个热电模件中冷却端侧的热电模件的吸热面之间设置形成冷却气室用的气室形成构件，并在冷却气室形成构件上开设流体导入口和流体吐出口。这样，可通过使从冷却气室形成构件的流体导入口导入冷却气室内的流体与冷却端侧的吸热面接触而更有效地冷却，之后从流体吐出口吐出。通过将流体吐出口与冰箱等的热交换器连接，可通过流体更有效地冷却所希望的空间。由于热电模件为多段构造，所以与1段构造相比，更容易得到低温，虽然体积小噪音低，但能得到希望的温度。

另外，可在与并列设置的多个热电模件中加热端侧的热电模件的散热面之间设置形成加热气室用的气室形成构件，并在上述加热气室形成构件上开设流体导入口及流体吐出口。这样，可通过使从加热气室形成构件的流体导入口导入加热气室内的流体与加热端的散热面接触，更有效地将热电模件的热释放给流体，并可使加热后的流体从吐出口吐出。通过将该吐出口和导入口与外部的散热管连接，可有效地使成为加热用载热体的流体自然冷却以再利用，可进一步降低冷却端侧的吸热面温度。

上述热电装置可适用于不同用途及形态。例如：可作为冰箱、空调等的冷却装置使用。可内置于成为冰箱等的冷却侧载热体及/或加热侧载热体的通道的岐管内，在流通管内部进行载热体的冷却或加热。

本发明实现了将热电模件内置于岐管内的热电岐管。本发明的热电岐管的特点是设有：具有吸热面与散热面、通过电流通过而将散热面加热并将吸热面冷却的多个热电模件，上述多个热电模件并列设置于岐管内，且使相邻的一方热电模件的散热面与另一方热电模件的吸热面相对，在岐管主体内，在与冷却端侧的吸热面之间设置冷却气室，在与加热侧端的散热面之间设置加热气室，在相邻的热电模件之间设置导热气室。

在本发明的热电岐管中，在冷却气室使成为冷却用载热体的流体通过，在加热气室使成为加热用载热体的流体通过，在导热气室内封入成为导热用载热体的流体或使之流通，以使定向的直流电流入热电模件。于是，与冷却端侧的吸热面接触的冷却用载热体被冷却，同时与加热端侧散热面接触的加热用载热体被加热。各热电模件间的热传导通过导热气室内的流体进行。由于通过流体进行各热电模件间的热传导，所以，即使热电模件因热应变而弯曲变形，也不会过分降低各热电模件间的热传导效率。因此，热可有效地从冷却用载热体传导至加热用载热体，将冷却用载热体冷却至希望的温度。

在上述本发明的热电岐管中，可在冷却气室、加热气室及导热气室内分别安装搅拌这些气室内的流体的搅拌构件。这样，通过各搅拌构件搅拌各气室内的流体，在冷却气室内可有效地将流体冷却，在导热气室内可有效地进行热传导，在加热气室内可有效地向流体散热。

各搅拌构件可分别由各驱动装置驱动，但为实现构造的简洁化、减少构件数量以及装置的小型化，最好利用磁性使它们连动。即：将热电模件的吸热面与散热面平行配置，将各搅拌构件安装于岐管内，并使它们可以以垂直于吸热面和散热面的方向为轴心自由旋转，并在各搅拌构件上安装顺磁性材料，以使各搅拌构件连动旋转。安装于各搅拌构件上的顺磁性材料的数量最好为可充分传递旋转力的数量，但不是全部要顺磁性材料，也可适当地安装铁等软磁性体。

在安装作为搅拌构件的旋转力传动装置的顺磁性体时，只要在冷却气室、加热气室或导热气室中任一方的搅拌构件上安装旋转驱动装置，即可驱动所有的搅拌构件。此种驱动装置可以有安装于冷却气室或加热气室内的搅拌构件上的转子、安装于岐管并与上述转子一起组成马达的定子。

另外，在至少一个导热气室内的搅拌构件的径向外侧设置以安装于上述搅拌构件上的顺磁性体为转子、对该搅拌构件作旋转驱动的定子，也能构成搅拌构件的旋转驱动装置。这样，因为是对位于中间的搅拌构件作旋转驱动，并将该旋转力传递至加热侧与冷却侧双方的搅拌构件，所以可减少旋转力的损耗，进行有效的驱动旋转。

为了用简单的构造实现导热气室内的搅拌构件稳定旋转，可以将该搅拌构件支撑于支撑轴，使其可自由旋转，并将该支撑轴支承在固定于岐管主体上的防振动构件上。此种防振动构件可以为扁平状，至少与岐管主体内面的3处抵接，最好为略十字形的平板。

在具有多段热电模件的上述热电岐管中，为使各热电模件的吸热面与散热面的温度差最佳化，进一步提高热电效率，可使各热电模件的能力各不相同。即：如果各热电模件是由具有串联的多个P型半导体与N型半导体的珀耳帖元件构成的，则可通过使构成各热电模件的上述半导体的数量不同来调节能力。

附图的简单说明

图1为本发明第1实施例的热电岐管的整体纵剖视图。

图2A为第1实施例的热电岐管加热侧的分解立体图。

图2B为加热侧搅拌构件的分解立体图。

图2C为加热侧岐管片的小径轮毂部的剖视图。

图2D为加热侧搅拌构件的轮毂部的剖视图。

图3为第1实施例的热电岐管的右视图。

图4为第1实施例的热电岐管的左视图。

图5为沿图3中线A-A的横剖视图。

图6为第1实施例的中间岐管片的右视图。

图7为图6的中间岐管片的左视图。

图8为图6的中间岐管片的后视图。

图9为沿图6中线B-B的横剖视图。

图10为沿图6中线C-C的横剖视图。

图11为第1实施例中中间搅拌构件的搅拌叶片的主视图。

图12为第1实施例中中间搅拌构件的搅拌叶片的后视图。

图13为沿图12中线D-D的横剖视图。

图14为沿图12中线E-E的横剖视图。

图15为第1实施例中中间搅拌构件安装板的主视图。

图16为图15的安装板的后视图。

图17为沿图15中线F-F的横剖视图。

图18为第1实施例的防振动构件的主视图。

图19为沿图18中线G-G的横剖视图。

图20为图18所示的防振动构件的后视图。

图21为图18所示的防振动构件的侧视图。

图22为第1实施例的加热侧搅拌构件(冷却侧搅拌构件)的主视图。

图23为沿图22中线H-H的横剖视图。

图24为使用第1实施例的热电岐管的冷冻装置的整体配管图。

图25为本发明的第2实施例的热电岐管的整体纵剖视图。

图26为图25所示的热电岐管的右视图。

图27为本发明第3实施例的热电装置的整体纵剖视图。

图28为图27所示的热电装置的俯视图。

第29为本发明第4实施例的热电装置的整体纵剖视图。

实施发明的最佳形态

以后在详述本发明的几个实施例时，将对同一构成构件附加同一符号，就这些实施例的不同构造、作用效果进行说明。

(第1实施例)

图1至图23表示本发明第1实施例的构成热电装置的热电岐管1。该岐管1大致划分为加热侧(图1的右侧)与冷却侧(图1的左侧)。岐管1由岐管主体19(由加热侧岐管片2、冷却侧岐管片3、中间岐管片17构成)、加热侧搅拌构件5、冷却侧搅拌构件6、中间搅拌构件18、2个热电模件7、内置定子8b的马达外装构件8以及固定环9构成。各热电模件7具有大致平行的吸热面7a与散热面7b，一旦沿使直流电规定方向通过热电模件7，散热面7b便被加热，吸热面7a被冷却。

首先，就第1实施例的构造主要部分进行说明。在岐管主体19内，在其左端壁与冷却侧热电模件7的吸热面7a(图1中为左侧热电模件7的左侧面)之间形成冷却气室20c。在其右端壁与加热侧热电模件7的散热面7b(图1中为右侧的热电模件7的右侧面)之间形成加热气室10d。在相邻的热电模件7之间(即相邻的2个热电模件7的相对的散热面7b与吸热面7a之间)形成导热气室17a。即，冷却气室20c由冷却岐管片3内的空间形成，加热气室10d由加热岐管片2内的空间形成，导热气室17a由中间岐管片17(导热气室形成构件)内的空间形成。

在中间岐管片17上有沿垂直于热电模件7的轴向贯通的圆形内部空间17a，在该空间17a的两端开口部，通过分别配设近圆盘状的热电模件7而形成导热气室。在中间岐管片17上，在空间17a的两端开口部的外周位置设有环状O形环安装沟17b，通过使安装于该沟17b内的O形环71与热电模件7的外缘部抵接来确保导热气室17a的液密性。并在该导热气室17a内封入以水为主体的载热体。

冷却侧热电模件7的散热面7b以及加热侧热电模件7的吸热面7a互为相对，并均与导热气室17a对置。因此，冷却侧热电模件7的散热面7b的热量首先传导至导热气室17a内的载热体，并通过该载热体传至加热侧的热电模件7的吸热面。

为实现良好的热传导效率，在导热气室17a内安装了用于搅拌载热体的搅拌构件18。该搅拌构件18由图11至图14所示的搅拌叶片18a、埋设于该搅拌叶片18a规定部位的多个永久磁铁18b(顺磁性体)、及图15至图17所示的保持该永久磁铁18b的安装板18c构成。

搅拌叶片18a具有轴中央侧的圆筒状轮毂部18d、通过从轮毂部18d向径外方向延伸的18e而形成一体的4个叶片构件18f。各叶片构件18f如图14所示，中央部厚，旋转方向两侧成倾斜面，从垂直于轮毂部18d的方向看略呈山形。各叶片构件18f的背面中央设有磁铁安装凹部18g，在该凹部18g内嵌有长方体形状的永久磁铁18b。该磁铁18b的磁极方向配置为，相邻的一方热电模件7侧为N极，另一方热电模件7侧为S极。各叶片构件18f的设有向背面凸出的凸起18h。

安装板18c略成圆盘状，其外径约等于搅拌叶片18a的外径。在安装板18c上设有比叶片构件18f内径大的径孔18i，同时在与搅拌叶片18a的凸起18h对应的位置设有安装孔18j。在将磁铁18b安装于搅拌叶片18a的状态下，将安装板18c安装固定在搅拌叶片18a的内面侧，以使所有凸起18h穿过安装孔18j。

上述搅拌构件18安装在对岐管主体19定位的支轴72上，且可自由旋转。该支轴72相对热电模件7的吸热面7a及散热面7b垂直延伸状态，并在此状态下被安装于中间岐管片17内面的前后一对防振动构件73支撑。该防振动构件73如图18至图21所示，正面视时为近十字形的板状构件，中央有轮毂部73a，支持杆73b从轮毂部73a向四个方向延伸。轮毂部73a如图18所示，设有近半月形的支轴安装孔73c。防振动构件73的4个支持杆73b的前端与各中间岐管片17的圆筒状内壁面抵接而相对岐管主体19定位。

上述支轴72穿过固定在防振动构件73的轮毂部73a的支轴安装孔73c中。即：支轴72的两端部被切成半月形截面，其一端穿过与冷却侧热电模件7相邻配置的防振动构件73的支轴安装孔73c，另一端部穿过与加热侧热电模件7相邻配置的防振动构件73的支轴安装孔73c，通过被这些防振动构件73所支撑，支轴72相对岐管主体19(中间岐管片17)定位。

上述搅拌构件18在导热气室17a内由支轴72支撑，且可自由旋转。更具体地说，支轴72上装有圆筒状的轴瓦74，该轴瓦74上装有搅拌构件18的轮毂部18d。轮毂部18d的轴向长度几乎与一对防振动构件73的间隔相等，这样便可将搅拌构件18的轴向位置定位。此外，搅拌构件18的叶片构件18f的外径小于导热气室17a的内径。为了实现搅拌构件18的旋转和搅拌构件18对流体的搅拌作用最佳化，最好叶片构件18f的外端与导热气室17a的内周面的间隙与搅拌构件18的直径之比设定在0.03(例如：直径为30mm的情况下，间隙为1mm左右)。

该搅拌构件18，如后面所述，通过旋转力传送装置将加热侧气室10d内的搅拌构件5的旋转力传到搅拌构件18以驱动其旋转。作为这样的旋转力传送装置，本发明的第1实施例是由安装于两个搅拌构件5、18上的磁铁18b、15d构成。即：通过安装于加热侧搅拌构件5上的磁铁15d以及安装于中间搅拌构件18上的磁铁18b之间产生的磁性，使两个搅拌构件5、18连动旋转。不过，对两磁铁15d、18b的磁极配置无特殊限制。例如：可使两磁铁15d、18b的N极与S极相对配置，利用其相互引力使之连动旋转。此外，可将两磁铁15d、18b的同极之间相对配置，利用其相互排斥力使之连动旋转。

本发明第1实施例的热电岐管1具有：在与冷却侧热电模件7的吸热面7a之间形成供冷却用载热体流过的冷却气室的冷却侧岐管片3、在与加热侧热电模件7的散热面7b之间形成供加热用载热体流过的加热气室的加热侧岐管片2。加热侧岐管片2可用聚丙烯树脂及聚乙烯树脂作为原材料喷塑成形。

加热侧岐管片2的构造，如图1及图3所示，有圆盘状的凸缘部2a以及与之相连的轮毂部2b、2c，并与管部2d、2e相连。即：加热侧岐管片2有凸缘部2b，并设有与之相连的大径轮毂部2b。大径轮毂部2b与比其径小的小径轮毂部2c相连。小径轮毂部2c的端部变得更细，构成大径管部2d，大径管部2d的端部加工得更细，构成小径管部2e。

加热侧岐管片2的内部为空洞10，贯通小径管部2e至凸缘2a。加热侧岐管片2的内部空洞10的截面形状沿其全长所有部位成圆形。空洞10的内径分别随轮毂部2b、2c及管部2d、2e的外径而相应变化，其外径从小径管部2e至凸缘部2a呈阶梯状增大。

也就是说，加热侧岐管片2的内部空洞10被分为4个阶梯，从小径管部2e侧起，依次为第一空洞部10a、第二空洞部10b、第三空洞部10c、第四空洞部10d。第四空洞部10d于凸缘部2a侧开口，在其开口端部设有加热侧热电模件7，与该热电模件7之间形成加热气室。在本实施例中，小径管部2e侧的开口13作为载热体、即流体的导入口发挥作用，小径管部2e也被作为流体导入管。

并且，在加热侧岐管片2的内部设有轴固定部11。轴固定部11如图1及图2所示，有圆柱状的轴支撑部11a。轴支撑部11a由棱11b成同心状支撑于空洞10内。更具体地说，在大径管部2d的内部、即第二空洞部10b放射状地设有3根棱11b。各棱11b的端部分别与轴支撑部11a的侧面连成一体，将轴支撑部11a支撑在空洞部10的中心。轴支撑部11a的轴向位置为横跨第二空洞部10b与第三空洞部10c的部位。轴固定部11的轴支撑部11a一体固定有用不锈钢等制的轴12。因此，轴12同心状地固定支撑于空洞部10。

在大径轮毂部2b，设有从内部加热气室10d(第四空隙部)向外连通的管状流体吐出管14。该流体吐出管14的外侧开口成为流体吐出口14a。

加热侧搅拌构件5由搅拌叶片15和马达转子16一体形成。即：加热侧搅拌构件15的搅拌叶片15为树脂喷塑成形而成，有轮毂部15a与圆盘部15b，圆盘部15b的一面设有4个叶片构件15c。叶片构件15c如图22所示，从正面看中心部分细，随着向四周方向延伸而逐渐变宽，而且做成顺时针扭曲状。通过此种构造，本实施例的搅拌构件5具有涡轮泵的涡轮(叶片)功能，从流体导入口13吸入加热侧载热体，并从流体吐出口14a将载热体吐出。

不过，加热侧搅拌构件5的叶片形状并不仅限于本实施例，也可为风车状叶片、螺旋状、或板体垂直竖立于圆盘等。

各叶片构件15b的内部装有立方体形状的永久磁铁15d(顺磁性体)。

轮毂部15a是外径为圆板部15b的1/3到1/4的圆筒体。并且在轮毂部15a的中心，如图22及图23所示，设有管状轴承构件15f。即：轴承构件15f通过安装于轮毂部15d内侧的3根棱15g而支撑于与轮毂部15a的中心轴一致的部位。

在本实施例中，棱15g为板状，其面相对轴线而倾斜。如后面所述，载热体通过轮毂部15a之中。但在本实施例中，棱15g对轴线倾斜，且通过搅拌构件5的旋转，棱15将流体卷入内部，所以可得到导入口13对流体的引力，无论棱15是否存在，流体均可顺利地导入空洞部10内。

马达的转子16具体为圆柱状永久性磁铁(顺磁性体)。转子16的外径约为搅拌叶片15的1/2。在转子16的中央，设有与上述轮毂部15d外径相等的也16a。并且，转子16被压入搅拌叶片15的轮毂部15a内，二者成为一体。

接下来，就加热侧岐管片2与加热侧搅拌构件5的关系进行说明。加热侧搅拌构件5安装于加热侧岐管片2的第三空洞部10c与第四空洞部10d。在加热侧搅拌构件5的轴承构件15f上装有轴瓦27，并插有加热侧岐管片2的轴12。在轴12穿过加热侧搅拌构件5的轴承构件15f的状态下，还在轴12的前端安装由铝等高导热性材料制成的防拔构件28。防拔构件28安装在轴12的前端部，可沿轴向自由滑动，并与热电模件7抵接。在防拔构件28与轴承构件15f之间，垫圈29装在轴12上。

因此，加热侧搅拌构件5的轴承构件15f的端面隔着垫圈29而与防拔构件28抵接，加热侧搅拌构件5的轴向力通过防拔构件28传至热电模件7，并由该模件7支撑。在本实施例中，加热侧搅拌构件5可旋转，但在轴向被定位。并且，在加热侧搅拌构件5装在加热岐管片2上的状态下，防拔构件28的端面与加热侧岐管片2的凸缘2a面几乎在同一平面上。

在组装有加热侧岐管片2与加热侧搅拌构件5的状态下，加热侧岐管片2的载热体导入口13与加热侧搅拌构件5的圆板部15b的前面侧连通。即：载热体导入口13与第一空洞部10a连通，第一空洞部10a又与加热侧搅拌构件5的轮毂部15a的开口部连通。轮毂部15a为筒状，其前端部分在加热侧搅拌构件5的圆板部15b的前侧开口。因此，加热侧岐管片2的载热体导入口13与加热侧搅拌构件5的圆板部15b的前侧连通。

接下来说明冷却侧岐管片3及冷却侧搅拌构件6的构成。冷却侧岐管片3与上述加热侧岐管片2略成对称形(左右不同)，有圆盘状的凸缘部3a。在冷却侧岐管片3上，轮毂部3b为一段。轮毂部3b的后端部与管部3c、3d相连。冷却侧岐管片3的大径管部3d的外周部为平滑的圆筒面，无凸起。

冷却侧岐管片3的内部为与上述加热侧的岐管片2相同的空洞20，贯通小径管部3e侧至凸缘3a侧。并且，空洞20的内径分为3个阶梯，从小径管部3e侧依次为第一空洞部20a、第二空洞部20b、第三空洞部20c。第三空洞部20c于凸缘部3a侧开口，在该开口端部设有冷却侧的热电模件7，在与该热电模件7之间形成冷却气室。小径管部3e侧的开口21具有载热体导入口的功能。

在冷却侧岐管片3的内部，与加热侧岐管片2同样地设有轴固定部22。轴固定部22有圆柱状的轴支撑部22a。该轴支撑部22a由棱22b成同心状固定于空洞20内。棱22b的形状及安装位置、数量等与前面所述的加热侧岐管片2相同，在第二空洞部10b放射状地装有3根棱22b，同时其另一端侧与轴支撑部22a的侧面结合为一体，将轴支撑部22a支撑在空洞部10的中心。轴支撑部22a的轴向位置为横跨第二空洞部20b与第三空洞部20c之间的部位。

并且，在轴固定部22的轴支撑部22a，一体固定有不锈钢等制成的轴23，轴23与空洞部20成同心状固定。

冷却侧岐管片3也装有管状载热体吐出管24。该吐出管24的前端开口为将在冷却气室内冷却的载热体吐到外部的流体吐出口24a。

冷却侧搅拌构件6为搅拌叶片。即：冷却侧搅拌构件6没有转子。冷却侧搅拌构件6的形状接近前面所述的加热侧搅拌构件5的叶片构件15，有轮毂部25a与圆盘部25b，在圆盘部25b的一面设有4个叶片构件25c。叶片构件25c与前面所述的叶片构件15相同，中心部分细，随着向四周延伸而逐渐变宽，且做成顺时针扭曲状。通过此种构造，本实施例的搅拌构件5具有涡轮泵的涡轮(叶片)功能，从流体导入口21吸入冷却侧的载热体，并从流体吐出口24将载热体吐出。各叶片构件15c的内部装有立方体形状的永久磁铁25d。

轮毂部25a的形状、构造，除全长较短外，均与前面所述的加热侧搅拌构件5相同。即：在轮毂部25a的内侧设有棱25g，通过棱25g将管状轴承构件25f固定在与中心轴一致的部位。棱25g为板状，其面相对轴线而倾斜，产生从流体导入口吸引流体的力。

冷却侧岐管片3与冷却侧搅拌构件6的关系与前面所述加热侧大致相同，冷却侧搅拌构件6配设在冷却侧岐管片3的第三空洞部20c。并且在冷却侧搅拌构件6的轴承构件25上装有垫圈31，插入冷却侧岐管片3的轴23。在前端，装有由铝等高导热性材料制成的防拔构件32，该防拔构件32可沿轴向自由滑动，且与热电模件7抵接。

因此，冷却侧搅拌构件6的轴承构件25f的端面隔着垫圈31而与防拔构件32抵接，冷却侧搅拌构件6的轴向力通过防拔构件32由热电模件6承受。因此，在本实施例中，冷却侧搅拌构件6可旋转，但在轴向被定位。并且，在冷却侧搅拌构件6安装于冷却侧岐管片3的状态下，防拔构件32的前端与冷却侧岐管片3的凸缘3a面几乎在同一平面上。

在冷却侧岐管片3与冷却侧搅拌构件6组装在一起的状态下，冷却侧岐管片3的载热体导入口12与冷却侧搅拌构件6的圆板部的前侧连通。

上述本实施例的加热侧及冷却侧热电模件7为圆板状。热电模件7由公知的珀耳帖元件制成，多个P型半导体与N型半导体交叉并排放置，这些半导体通过电极串联，夹于陶瓷板或铝板等一对导热板之间。

在本实施例中，具有2个热电模件7，为了谋求通过导热气室17a内的载热体提高热交换效率，使各热电模件7的能力不同。热电模件7的能力取决于设于1对导热板间的半导体数量、密度及施加于模件7的电流密度大小。如果通过使构成模件7的半导体数量不同来设定能力，则可使流入各模件7的电源相同却发挥不同的热电能力。另外，在通过改变电流密度来设定能力时，尽管2个热电模件7使用相同构造，却可发挥不同的热电能力。无论用何种方法，在常温使用环境下将冷却侧载热体冷却至10℃以下时，最好使加热侧热电模件7的热电能力大于冷却侧热电模件7的热电能力。

定子8b与设在搅拌构件5上的转子一起构成马达，一般由电磁铁构成。内置定子8b的马达外装构件8的外径形状接近圆筒状，中央设有孔8a。在该孔8a内嵌入岐管主体19的轮毂部2c，并通过固定环9固定马达外装构件8。

固定环9接近圆板状，在中央设有螺孔9a。在岐管主体19的轮毂部2d的外周设有螺纹沟，固定环9拧入轮毂部2d。

下面，就本实施例岐管1的作用进行说明。本实施例的岐管1如图24所示，可作为包括热交换器40、41及排气空腔43、44在内的冷冻装置利用。

设置高温侧及低温侧排气空腔43、44的目的是，收集因某种原因进入配管内的空气、防止空气在配管通道内循环，以及在因某种原因而使载热体液减少的情况下也可使载热体顺利循环。总之高温侧排气空腔43、44设有空气聚集滞留的空间，并在配管通道的最高位置设有大容积部位。岐管1的高温侧通过配管与散热用冷凝器(热交换器)40及高温侧排气空腔43相连。

更具体地说，散热用冷凝器(热交换器)40的吐出口与岐管1的载热体导入口13相连。岐管1的载热体排放口14与高温侧排气空腔46的导入口48相连。高温侧排气空腔46的载热体排放口49与散热用冷凝器(热交换器)40的导入口相连。

这样，岐管1的高温侧形成由高温侧排气空腔46及散热用冷凝器(热交换器)40构成的封闭回路。冷却侧的配管也相同，吸热用蒸发器(热交换器)41及低温侧排气空腔44配管相连，形成一系封闭回路。

并且，以水为主体的载热体循环在配管回路内。不过，在冷却侧的配管回路内，最好添加丙(撑)二醇等不冻液。载热体最好以比热较大的水为主体，当然其他流体也可以。

适用本实施例的冷冻机中，岐管兼具使载热体移动的泵功能，所以在该冷冻机上不必另行安装泵。

在此状态下，给岐管1的热电模件7通电，并对定子8通电。于是，各热电模件7的吸热面7a的温度下降，散热面7b的温度上升。冷却侧热电模件7的散热面7b与加热侧热电模件7的吸热面7a通过导热气室17a内的载热体间接接触，所以，这两面几乎温度相同。冷却侧热电模件7的吸热面7a(冷却侧的吸热面)温度低于散热面7b，加热侧热电模件7的散热面7b(加热侧的散热面)比其吸热面7a温度高，所以作为多段热电模件7的整体来看，冷却侧的吸热面7a与加热侧的散热面7b的温差大于仅有一个热电模件的场合。并且，2个热电模件7间的热是通过流体传导的，所以多个热电模件中间的热传导面的温度分布均匀，两端侧的吸热面7a与散热面7b的温度分布也均匀。

如果定子8b励磁，则磁力通过加热侧岐管片2而作用于内部的转子16。其结果，在加热侧岐管片2内的转子16上产生旋转力。并且定子16及与其一体的加热侧搅拌构件5旋转。结果加热侧搅拌构件5的搅拌叶片15开始旋转。

在这里，在本实施例的岐管1中，搅拌构件5、6、18上安装有磁铁15d、25d，搅拌构件5、6、18隔着热电模件7位于互为相对的位置。通过加热侧搅拌构件5的磁铁15与中间搅拌构件18的磁铁18b之间的相互引力(或斥力)，使加热侧搅拌构件5的旋转力传到中间搅拌构件18，该搅拌构件18开始连动旋转。通过中间搅拌构件18磁铁18b与冷却侧搅拌构件6的磁铁25d之间的相互引力(或斥力)，使中间搅拌构件18的旋转力传至搅拌构件6，该搅拌构件6开始连动旋转。

这样，通过起动定子8，在各空腔内，搅拌构件5、6、18旋转，搅拌各空腔内的载热体。加热侧搅拌构件5与冷却侧搅拌构件6具有涡轮泵的涡轮的作用，从各流体导入口13、21吸引载热体，并利用离心作用将载热体送至空腔外周侧，并从流体吐出口14a、24a吐出。这样内置本实施例热电模件的岐管1具有泵的作用，但内部的载热体通道特殊。

即：在本实施例热电岐管1的加热侧，载热体从位于加热侧岐管片2端部的载热体导入口进入。并且，载热体流过小径管部2e部分的第一空洞部10a。接着，载热体在大径管部2d的第二第一空洞部10b的棱11b之间通过。进而载热体流过加热侧搅拌构件5的轮毂部15a中，并经过棱15g之间后在加热侧搅拌构件5的圆板部15b的前侧到达开口。

在冷却侧也相同，载热体从位于冷却侧岐管片3的端部的载热体导入口21进入，流过第一空洞部20a，并通过第二空洞部20b的棱22b后流过冷却侧搅拌构件6的轮毂部25a中，到达加热侧搅拌构件6的叶片构件25的中心。

在本实施例的内置热电模件的岐管1中，载热体流过直线通道，直接进入加热侧搅拌构件5、6的叶片构件15、25的中心部位。在这里，叶片构件15、25的中心部位在旋转作用下呈负压倾向，所以本实施例的内置热电模件的岐管1作为泵发挥高效率。

并且，在本实施例中，设于搅拌构件5、6的轮毂部15a、25a内的棱15g、25g为板状，并且如图10所示，相对轴线而倾斜。因此在载热体通过轮毂部15a、25a时，对载热体附加送水力，所以，可实现更高的效率。

进入叶片构件15、25的中心部位的载热体受叶片构件15、25旋转的驱动，从载热体排放口14、24排出。随着载热体的排出，从载热体导入口13、21吸入新的载热体。

在本实施例的热电岐管1中，载热体在空腔内被搅拌，所以载热体与导热面7a、7b接触的机会很多。特别是在本实施例中，载热体沿对热电模件7导热面7a、7b垂直的方向进入。这样，载热体垂直地与热电模件7接触。因此，本实施例的内置热电模件的岐管1的载热体与导热面7a、7b间的热交换效率高。

并且，在本实施例的热电岐管1中，搅拌构件5、6的轴向力受到安装于固定轴12、23上的防拔构件28、32支撑，同时防拔构件28、32与热电模件7导热面近中央部抵接，热电模件7的热传至防拔构件28、32。由于防拔构件28、32的外围侧被作为载热体通路，所以本实施例的热电岐管1具有很高的热交换效率。

不过，也可将固定构件固定在固定轴12、23上比岐管片2、3的凸缘2a、3a面更内侧的位置，确保搅拌构件5、6与热电模件7及其支轴12、23前端之间的间隙。这样，上述间隙中也有载热体顺利流入，故热电模件7表面必有载热体存在，可提高热交换效率。

(第2实施例)

接下来参照图25及图26，说明本发明的第2实施例。构成第2实施例热电装置的热电岐管用60表示。在岐管60中，驱动搅拌构件5、6、18旋转的定子61在中间搅拌构件18的外周侧设于中间岐管片17上。并且，设于中间搅拌构件18上的磁铁18b具有转子功能，由转子18b与定子61构成马达。因此，一旦对定子61附加电压，首先是中间搅拌构件18被驱动旋转。中间搅拌构件18的旋转力在磁铁18b、25d、15d的磁力作用下，传导至冷却侧搅拌构件6及加热侧搅拌构件5，搅拌构件5、6开始连动旋转。

加热岐管片2’为与上述第1实施例的冷却岐管片3对称的构造，加热侧搅拌构件5上不设转子。

根据本第2实施例，中间搅拌构件18上装有定子18b，驱动该搅拌构件18旋转，同时用轴方向两侧的搅拌构件5、6的磁力传导中间搅拌构件18的旋转力，所以可在实现构造简洁化、减少构件数目、小型化的同时，减少动力传导的损耗，更有效地使所有搅拌构件5、6、18旋转，切实地搅拌各气室内的流体，同时切实地发挥搅拌构件的泵作用。

(第3实施例)

图27及图28显示了与本发明第3实施例的热电装置65。在该热电装置65中，仅在加热侧设岐管片，而冷却侧未设。加热侧岐管片2的构造与第1实施例完全相同，本实施例是将前例的冷却侧岐管片3换为散热片构件66。也就是说，在第3实施例的热电装置65中，冷却侧的热电模7的吸热面7a直接抵接于散热片构件66的壁面(导热板)66a。本实施例的岐管最好用于利用散热构件66来冷却库内空气的冷藏库。

(第4实施例)

图29显示本发明第4实施例的热电装置75。该热电装置75不设岐管，而是在气室形成构件17(该气室形成构件17在2个热电模件7间形成导热气室)的加热侧端部设置散热片76，并在其冷却侧端部设置形成冷藏室的箱体77。

散热片76与加热侧热电模件7的散热面7b作直接面接触。冷藏室形成箱体77与冷却侧热电模件7的吸热面7a作直接面接触。

本实施例的热电冷却装置75没有泵构造，不需要配管，所以可构成小型简易冷藏库，作为便携型冰箱具有很高的便利性。

Claims (15)

1.一种热电装置，其特征在于，具有多个热电模件，所述热电模件具有吸热面与散热面，利用电流的通过将所述散热面加热并将所述吸热面冷却，所述多个热电模件并排设置，相邻的一方热电模件的散热面与另一方热电模件的吸热面相对，同时在相邻的热电模件之间设有形成导热气室的气室形成构件。

2.根据权利要求1所述的热电装置，其特征在于，设有搅拌导热气室内的流体的搅拌装置。

3.根据权利要求2所述的热电装置，其特征在于，所述搅拌装置由支撑于导热气室内可自由旋转的搅拌叶片构成。

4.根据权利要求3所述的热电装置，其特征在于，在所述搅拌叶片上设有转子，在所述搅拌叶片的外周侧、在气室形成构件上设有与所述转子一起构成马达的定子。

5.根据权利要求3或4所述的热电装置，其特征在于，搅拌叶片由支轴支撑且可自由旋转，所述支轴由抵接在导热气室形成构件内面的防振动构件支撑。

6.根据权利要求1至5任一项所述的热电装置，其特征在于，各热电模件由具有串联的多个P型半导体与N型半导体的珀耳帖元件构成，构成各热电模件的半导体的数量不同。

7.根据权利要求1至6任一项所述的热电装置，其特征在于，具有与多个热电模件中冷却端侧的热电模件的吸热面之间形成冷却气室的气室形成构件，在所述冷却气室形成构件上设有流体导入口与流体吐出口。

8.根据权利要求1至7任一项所述的热电装置，其特征在于，具有与多个热电模件中加热端侧的热电模件的散热面之间形成加热气室的气室形成构件，在所述加热气室形成构件上设有流体导入口与流体吐出口。

9.一种热电歧管，其特征在于，具有多个热电模件，所述热电模件具有吸热面与散热面，利用电流的通过将所述散热面加热并将所述吸热面冷却，所述多个热电模件在歧管主体内并排设置，相邻的一方热电模件的散热面与另一方热电模件的吸热面相对，同时在岐管主体内，与冷却端侧的吸热面之间设有冷却气室，与加热侧散热面之间设有加热气室，在相邻的热电模件之间设有导热气室。

10.根据权利要求9所述的热电歧管，其特征在于，在所述冷却气室、加热气室及导热气室内，分别设有搅拌各气室内的流体的搅拌构件。

11.根据权利要求10所述的热电歧管，其特征在于，热电模件的吸热面与散热面平行，各搅拌构件以垂直于吸热面及散热面的方向为轴心可旋转地支撑在岐管主体内，各搅拌构件上装有顺磁性体，使各搅拌构件连动旋转。

12.根据权利要求11所述的热电歧管，其特征在于，在冷却气室或加热气室内的搅拌构件上设有转子，在岐管主体上设有与上述转子一起构成马达的定子。

13.根据权利要求11所述的热电歧管，其特征在于，至少在一个导热气室内的搅拌构件的径向外侧设有定子，该定子以装于所述搅拌构件上的顺磁性体为转子驱动该搅拌构件旋转。

14.根据权利要求10至13任一项所述的热电歧管，其特征在于，导热气室内的搅拌构件支撑在支轴上且可自由旋转，所述支轴由定位于岐管主体上的防振动构件支撑。

15.根据权利要求9至14任一项所述的热电歧管，其特征在于，各热电模件由具有串联的多个P型半导体与N型半导体的珀耳帖元件构成，构成各热电模件的所述半导体的数量不同。

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