TW420972B - Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms - Google Patents
Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms Download PDFInfo
- Publication number
- TW420972B TW420972B TW087111235A TW87111235A TW420972B TW 420972 B TW420972 B TW 420972B TW 087111235 A TW087111235 A TW 087111235A TW 87111235 A TW87111235 A TW 87111235A TW 420972 B TW420972 B TW 420972B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- detailed
- patent application
- item
- scope
- heat sink
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 title 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 claims description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 6
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 claims 2
- PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N (1s,3r,4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18s,19r,20r,21s,25r,27r,30r,31r,33s,35r,37s,38r)-3-[(2r,3s,4s,5s,6r)-4-amino-3,5-dihydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-19,25,27,30,31,33,35,37-octahydroxy-18,20,21-trimethyl-23-oxo-22,39-dioxabicyclo[33.3.1]nonatriaconta-4,6,8,10 Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2.O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N 0.000 claims 1
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 claims 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000011882 arthroplasty Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010977 jade Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenebismuth Chemical compound [Bi]=[Te] PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/38—Cooling arrangements using the Peltier effect
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/021—Control thereof
- F25B2321/0212—Control thereof of electric power, current or voltage
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/15—Microelectro-mechanical devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Description
經"部中央榡挛局負工消资合作社印^ 420972 A7 ---- ---_ 五、發明説明(工) ' 一 參看有關申請案 本申請案與:在__之時提出申請,並指定給本申請案 之梵讓人,序號第_號(IBM待審案摘錄第AT9-97-707號) 的共同待審美國專利申請案有關。 發明領域 本發明通常與冷却系統有關。更特別的是,將本發明指 引到:經由選擇性切換式電源以及選擇性切換式熱耦合概 念和組態的應用,因而達到高相對效率之熱電冷却的系統。 發明背景 次周圍溫度冷却照慣例是經由基於氣體/液體蒸汽壓縮的 諸多冷凍循環(refrigeration cycles)加以達成的,該循環是使 用氟利筇式(Freon type)冷凍劑(refrigerants)來建構熱傳遞的 。這種冷凍系統被廣泛地使用於冷却住宅,食物,以及車 辅。次周圍溫度冷却也常和諸如大型電腦(main_frame computers)的主要電子系統使用。雖然蒸汽壓縮冷却可能是 非常有效的’但是它需要一些重要的活動硬體,最少要包 括:一壓縮機,一冷凝器(condenser), 一蒸發 s(evap〇rat〇r) ,以及有關的冷却劑傳遞管道裝置(c〇〇lant的仍知 plumbing)。在譬如説是個人電腦的小型冷却應用中,由於 複雜性及有關聯的高成本’已經發覺蒸汽壓縮冷却實質上 不被接受。 當溫度減」、時CMOS(互補金屬氧化物半導體)邏輯電路就 能夠更快地操作之事實,已經爲人所熟知至少有十年之久 。譬如説,若CMOS邏輯装置都在-50X操作,則效能會比 -4 - 本纸張尺度適國ϋ揉华(CNS ) λ4Ίμ 2Ι〇Χ29τ7>ίί ) ' ' --—-— ---------裝------訂------線 » {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 42097 > A7 B7 五、發明説明(2 ) ~ — λ I 閲 I 讀 I I 面 I 之I 1.1 拳I 項 I 再- 填I i f 頁 在室内周圍溫度操作改善百分之五十(50%”在-196τ範圍 内的液態氮(liquid nitrogen)操作溫度,已經證明會有百分 之二百(200%)的效能改善β已經證明相似利益會因積體電 路佈線而自然產生,其中:積體電路在_5〇»c操作和在室内 周圍溫度操作比較起來,金屬佈線電阻就會以2的因數減少 這項改善與最近科技上的突破互爭短長,該項突破是: 在積體電路中使用銅佈線以減少互連電阻,並藉以有效地 增加可達到的操作頻率。於是,諸如場效電晶體之積體電 路邏輯裝置,以及互連佈線的次周圍溫度操作能夠大幅改 善積體電路效能;因而留有如何在不斷遞減尺寸和大幅減 低成本環境的諸多限制中達成這種冷却的問題。 π 線 經济I,邓中央標孳局貝工消费合作社印^ 熱電冷却是一項替換性選擇,已經發覺某種用法會產生 緊密尺寸之普遍使用的帕耳帖裝置。在冷却操作是全固態 式方面,帕耳帖裝置熱電冷却也是非常可靠的。熱電冷却 的主要負面觀點是無效率’其中:對於在吸熱器㈣“地) 與周圍溫度之間的一種相對標稱溫度降差而言,一種帕耳 帖裝置冷却系統效率,-般只有在百分之二十(2〇%)的範圍 内。譬如説’在(TC之一次周圍溫度下,要以—瓦的速率加 以冷却,就必須用5瓦的電力來供給帕耳帖冷却系統。當傳 遞的熱量增加時’耗散進入周圍空&中的總功率就會:求 大型對流裝置和高輸出功率供電電路。闵 " u此,已經不會將 帕耳帖裝置熱電冷却考慮成用來改善積體電路效能的—種 可廣泛應用的科技。 要瞭解本發明如何改善熱電冷却效率 7 1双半,忒需要瞭解帕耳 經濟部中央標41-局员工消費合作社印裝 420972 A7 _____ _B/ _ 五、發明説明(3 ) — 帖裝置熱電冷却爲什麼是無效率@。柄耳帖裝冑是由諸如 :碲化鉍(bismuth tdludde)4 碲化鉛(lead teihidde)的半導 體材料所製造的。雖然一些新的材料目前正在多所大學中 加以評估,但是它們都還沒有具體成果。與兼具高電^率 和熱導率(thermal conductivity)的諸多正常材料相對照,一 些常用的帕耳帖材料都會展現非常高的電導率和相對低的 熱導。在操作上,帕耳帖裝置會將電子從在溫度τ冷下之一 吸熱器傳輸到在溫度Τ熱下之一散熱器化扣以吐),:回應在 帕耳帖裝置兩端上所形成之一電場,然而,有—些影響帕 耳帖裝置效率的其它機構,哪些機構會降低從吸熱器到散 熱器的淨熱能傳輸。 圖ί概略地繪示:一種傳統式帕耳帖式熱電元件(ΤΕ)ι, 其中在一負載電流3之時,直流電源供給器2會在TE1兩端 建立电%。想要的熱傳遞是從在溫度T冷下的吸熱器4到在 溫度Τ熱下的散熱器6。如在圖1之方程式中所指示的,被傳 輸的淨熱能由三要素所組成’第一要素表示是帕耳帖效應( 熱電)促成的’第二要素定義負的焦耳熱效應,而第三要素 則定義負的熱導率效應。熱電分量由:席貝克係數(seebeck coefficient),操作溫度(T冷)以及施加電流所組成。焦耳熱 分量反映大約一半的焦耳熱傳到吸熱器,而其餘的則傳到 散熱器。最後,可歸因於熱傳導之負的分量表示:從散熱 器到吸熱器’經由帕耳帖裝置的熱流,如怕耳帖裝置之熱 導率所定義的。參看方程式(1)。
(1) q = » T^I-'/zPR-KA T 本纸張尺度適用中國國家標隼(CNS ) ,\4圯格(210X 297公 ^、1τ------線- * 0 (請先閱讀背面之注意事項再填{?5本頁) 420 9 7 A7
五、發明説明(4 傳輸之熱電分量的增加與 增加與電流的平方成正比, 1-、耳熱的 器的溫差成正比.^、 .,,'傳導係與教熱器到吸熱 無效率有多快。 ^玉式明顯地反陕帕耳帖裝置變得 方^(2U義針對帕耳帖裝^之—效㈣數。該係數是 、-下被傳輸的淨熱能與在帕耳帖裝置丨所丨肖耗的功率 (比就-典型的碲化叙材料帕耳帖裝置而言,效能係數 小於0.3。 ⑵ Ψ τ冷 I-XI2R— ΚΔΤ 先ί 閱 I 讀S I 面 J 之IΪ- J 事f 項 I I Iϊ f 頁 Ι2Κ+α ΙΔΤ $意:方程式⑵的分子表示帕耳帖裝置的淨冷却能力。方 程式⑵的分母則表示由外部電源2所提供的總能量。稍早描 述了分予中的個別要素。在分母中的第一項是總焦耳熱, 而第二項則是:在將能量從T冷吸熱器移動到T*散熱器中 ’由帕耳帖裝置所作的熱能傳輸功。根據這項關係,由方 程式⑶顯示在圖i之組態中的可能最大效能係數。 ⑶ ^ΔΤ 訂 線 經漭部中央樣隼局貝工消费合作社印製 T^\ Ύ~ — ' Ljy 7+1 ) 如方程式⑷中所宣示的,可以用席貝克係數α 以及熱導率Λ來表示參數;-。 電導率 ⑷ 7 = RK\ 2 Ίΐ + ΖΤ λ 注意:在方程式⑶中的第一因素是卡諾(Carnot)效率,它 本紙張尺度通用中國國家標羊(CNS ) Λ4«ί格(210X2们公垃 經漓部中央標'·局员工消費合作社印製 4209T2 A7五、發明説明(5 ) 是針對在兩個溫度散熱器(temperature sinks)T冷與T&之間的 任何熱聚(heat pump)操作的可能最大效率。第二因素表示 非理想式熱電冷却,也可以用一品質因數(figure of merit)ZT來描述其特性。注意:當r — 00時,π max— (T冷/ Δ T)。 到現在,要發展出一種產生高ΖΤ値的熱電材料已經是非 常困難的a熱電冷却器的一些普遍性材料就是:碲化鉍 (Bi2Te3)和碲化鉛(PbTe)。這些材料在室溫下都具有大約0.3 的ΖΪ値。在多所大學中的最近研究工作已經證明:在碲化 錯量子井(quantum wells)及多晶格(multilattices)方面,ΖΪ値 趨近於1是可能的。然而,即使利用這些材料,熱電冷却也 無法和機械式蒸汽壓縮冷却系統競爭。 帕耳帖裝置冷却的另一限制是:可達到的低於周園溫度 之有限溫度偏移(excursion)。該限制起源於溫度間距(span) 是由效率所限制的事實,當溫度差動(temperature differential)增加時,一參數會很快地降低。由方程式⑸顯 示可能最大溫度差動Tmax。 ⑸ Δ Tmax= Ίι ΖΤ^ 對於具有大約0.3之ΖΪ値的碲化鉍而言,在300°Κ時,Tmax 是 450K。 於是,有許多關於效率和差動溫度之非常基本的限制, 對於次周圍溫度冷却應用而言,它們會限制一些傳統式熱 電元件的使用。 發明概要 ----------t------IT------^ -* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國园家標準(CMS ) A4ML格(210 X 297公兑) 420972 A7 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 B7 五、發明説明(6 ) 藉耆將多重開關動態调變方法(dynaniic modulation)應用 到電源及分別連接熱電元件到電源供給器和吸熱器的導熱 路徑,本發明會克服傳統式熱電元件冷却的諸多基本限制。 在一種型式中,本發明與一種熱電冷却裝置有關,該裝 置包括:第一標稱溫度的第一散熱器;第二標稱溫度的第 一散熱器,第二溫度相對大於第一溫度;坐落在耦合到第 一和第二散熱器處之一熱電元件;用來選擇性切換在熱電 元件與第一散熱器之間之一熱耦合的第—裝置;用來選擇 性切換在熱電元件與第二教熱器之間之一熱核合的第二裝 置’·以及用來選擇性致能在熱電元件兩端之—電壓的裝置。 在另一種型式中,本發明與一種可以在周圍空氣中操作 的熱電冷却裝置有關,該裝置包括:用來耗散在高於周圍 溫度之一溫度下之熱能的第一散熱器裝置;用來吸收在低 於周圍溫度之一溫度下之熱能的第二散熱器裝置:坐落在 核合到第一散熱器和第二敎熱器處之—熱電元件,以供其 間熱能的傳輸之用:用來選擇性切換在熱電元件與第一散 熱器之間的耦合之熱導(thermal c〇nductance)的第—裝置; 用來,擇性切換在熱電元件與第二散熱器之間的耗合:熱 導的第二裝置;以及用來選擇性致能熱電元件的裝置,它 與用來選擇性切換的第二裝置呈現相對同步。 在又-種型式中,本發明與—種用來操作—熱電冷却裝 ,的方法有關,該裝置具有:可以在第―標稱溫度下操作的 卜散熱器;可以在相對大於第一標稱溫度的第二標稱溫 度下操作的第二散熱器:以及坐落在耦合到第一和第二散 Μ先杀尺度適用中园國家標準(CN.S ) Λ4規祜( I,--------^.------.π—-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填Ί?τ本頁) 420972 A? B7 五、發明説明(7 ) 熱器處之一熱電元件;該方法包括以下步驟:選擇性切換 在熱電元件與第一散熱器之間的熱能傳輸;選擇性切換在 熱電元件與第二散熱器之間的熱能傳輸;以及選擇性致能 在熱電元件兩端之一電壓。 在又一種型式中,本發明與一種用來操作—熱電冷却裝 置的方法有關’該裝置具有:用來耗散在高於周園溫度之 —溫度下之熱能的第一散熱器;用來吸收在低於周園溫度 之一溫度下之熱能的第二散熱器:以及坐落在_合到第— 和第二散熱器處之一熱電元件,以便傳輸其間的熱能;該 方法包括以下步驟:選擇性刼換在熱電元件與第—散熱器 之間的輕合之熱導;選擇性切換在熱電元件與第二散熱器 之間的耦合之熱導;以及選擇性致能熱電元件,它與選 擇性切換步裸呈現相對功能性同步。 在本發明的一種特別型式中,藉著可以用脈衝模式操作 的電和熱開關,將一熱電元件耦合到在一邊的散熱器和在 另一邊的吸熱器。兩種開關之具有選擇性但相對同步性操 作,會以一種超過這種熱電元件之靜態模式操作的效率來 提供·從吸熱器’,给由第一開關,經由熱電元件,經由第 二開關,到散熱器的熱能傳#。瞬‘態原$ (transient pnnciples)的使用會容許熱電熱傳輸機構與熱傳導和焦耳熱機 構的相對隔離。 基於考慮在下文中所描述的諸多詳細實施例,將會更徹 底暸解及察覺本發明的這些和其它特點。 附圖概述+ -10 - 本紙張尺度適用中國圉θί準(CNS -一---- (讀先閱婧背而之注意事項鼻填"本 -装· 經濟部中央標皐局負工消費合作社印製 ^20972 經濟部中央標準局员工消资合作社印製 A7 ~----- 五、發明説明(8 ) --- 圖1概略地繪示:一種值 傅統式可靜態操作的帕耳帖裝置 冷却系統。 圖2概略地緣示:本發明沾 ^ _ I月的—種通用雙開關,單熱電元 件實施例。 圖3概略地續示:電源以及由圖2中的實施例傳輸之熱能 的相對時序圖。 圖4概略地緣示:在圖2中的實施例的一種開關電容性建 構例。 圖5概略地繪示:一種微機電系統(micr〇eiectr〇mech⑽ systems,簡稱MEMS)裝置。 圖6以概略杈截面圖方式繪示:諸多ΜΕΜ§裝置及帕耳帖 式熱電元件的陣列。 圖7概略地繪示:可能被用來次周園溫度冷却積體電路 和電子模組的一種熱電冷却器。 圖8概略地繪示:將本發明擴充使用於一種食物冷凍系 統。 圖9概略地繪示··當應用到各種住宅和運輸工具時,本 發明的諸多可能應用和利益a 圖10概略地繪示:應用一種小型熱電冷却器,以便局部 冷却積體電路晶片之一被選擇部分。 較佳實施例之描述 本發明的概念基礎涉及將熱導率與電導率之間的相依性 (dependency)加以隔開;直到此時,相依性已經限制傳統式 熱電元件熱傳遞的溫度差動和效率。精確地説,目的是將 -II - 本纸伕尺度適用中國國家標窣(CNS ) AUm ( 210χΐ97Γ>^Ί ~ ----------^------1T------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 420972 A7 B7 經濟部中央標4ί局負Η·消合作杜印^ 五、發明説明( 促成在圖1中所载明的淨熱傳遞關係的諸多元件加以有效地 隔離;藉著諸多熱電開關的使用,以便在將焦耳熱和傳導 熱傳遞減到最小之時,以動態方式使熱電熱傳遞增到最大 。藉由同步施加在熱電元件兩端的脈衝電壓以及在熱電元 件之冷端與吸熱器之間的切換式熱導率耦合,熱電元件瞬 態效率都被用來增加效率。在一種較佳建構例中,使用諸 夕微機電系統(MEMS)熱開關來達成熱導率的切換,其中: 多重微小熱電元件以及有關的MEMS熱導率開關都被用來 增加熱傳遞容量。 圖2概略地繪示:本發明的一種最少元件組態。熱電元件 1經由S 1開關7被選擇性耦合到散熱器6,並經由S2開關8被 選擇性耦合到吸熱器4。開關7和8都有雙重功能,其中:它 們都會提供電和熱傳導,電傳導提供來自電源供給器2之電 流’而熱傳導則是傳遞從吸熱器4到散熱器6之熱能,以對 熱電元件1之效應作回應。如圖2中所具體實施的,控制器9 會選擇性致動開關7和8。兩個開關7和8都閉合會容許經由 熱電元件1的電流傳導,進而在熱電元件1的熱端丨丨與冷端 12之間產生一有關聯的相對溫度差動。在瞬態時段期間, 經由開關8的熱傳導會吸取來自吸熱器4的熱。關於時間, 在熱電元件1内的諸多焦耳熱熱導率效應會轉換到淨熱傳遞 開始減少的時點。在這種最佳時點上,開關8被開啓,因而 以熱方式解耦合吸熱器4和熱電元件1。相對照下,開關7繼 •績保持關閉’以便將在熱電元件1之熱端1丨處的殘餘能量耗 散到教熱器6,而熱電元件1的溫度則以一種指數性衰減 12 - 裂 丨訂 線 * , (請先閃讀背面之注意事項再填{巧本瓦) t纸故尺度㈣f SSI諸if ( CNS )( 2[〇X 297-i>;J,i ) 420972 A7 ______ B; 五、發明説明(uTi ~ 〜* (decaymg)到散熱器6之水平的方式,最後會達到均衡。 關7然後被開啓,因而重複該循環。控制器9能夠以遵從开 種時序的方式來操作開關7和8,或者能夠以對坐落在熱* 元件1和散熱器上的溫度感測器作回應的方式來操作。 圖3以緣圖方式概略地繪示:與圖2中之實施例的操作有 關聯的圖解說明電壓和熱能傳輸波形。第—圖顯示:施力 在熱電元件兩端之電壓的脈衝性質。第二圖圖解説明 散進入散熱器中的熱能的熱瞬態和有關聯的衰減。最後— 圖則圖解説明:經由連接到吸熱器之熱開關,從吸熱器中 吸收的熱能。在圖3中的三個圖都是只打算圖解説明一般概 念而已,並不是描繪詳述的大小或明確的時間關係。 經濟部中央標導局負工消费合作社印努 在圖4中的實施例引入一種改良方法(refinetnent),該方法 容許在由開關7和8所初啓的電腦衝與熱傳遞功能之間有某 種程度的隔離。特別是,由開關8之閉合所初啓的電流脈衝 持續時間是由電容器13所引入的指數性衰減加以定義的; 在流經熱電元件1的電流已經有效消逝之後,藉以容許開關 8執行熱傳導。經由連結到散熱器6之一簡單電阻性建構例 ’諸如:功能上,由電阻器14所繪示的,加以耗散儲存在 電容器13中的電荷。由圖4中之實施例所引入的主要改良方 法是:藉由在吸熱器側之開關8來隔離電和熱傳導==然而, 代價包括故率的減少,它可歸因於電阻性元件14中的功率 消耗。 圖5概略地圖解説明··特別適合於本發明之一代表性微機 電系統(MEMS)開關型式的結構"由於MEMS科技仍然在初 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標丰(CNS ) Λ4规格(210X 297公^"7 經濟部十央標隼局負工消费合作社印褽 420972 A? —_ B/ * -______ ____ 五、發明説明(11 ) ~ 期階段,故而顯示於圖5中的開關只是圖解説明許多種可能 開關组態中的一種而已,該組態適合用來提供在熱電元件 與散熱器之間的一種選擇性電和熱耦合。使用傳統式積體 電路技術來製造顯示於圖5中的開關,以便在矽晶片16之一 表面上形成鎳磁鐵(nickel magnets)陣列17,它易受在薄柔 軟膜片(thin flexible membraneS)l 8處的移動而產生輕微的位 移。將電流引入螺旋形線圈19中,會產生一種足以朝著與 矽晶片平面垂直之一方向來平移磁鐵陣列的力。在圖5中的 MEMS開關,當開啓時就應該具有—相對低的熱導率;然 而’當因啓動而關閉時,則具有一相對高的電導率和熱導 率。由於在圖5中的MEMS裝置是用來達成電和熱切換的, 故而預期會有極多的演變式改良方法來凸顯雙重功能。 圖6圖解説明:使用MEMS裝置陣列來選擇性建立在帕耳 帖式熱電裝置與散熱器之間的電和熱連接,以保有圖2中的 功能性描述°在熱電元件21與分別是23和24的散熱器和吸 熱器MEMS開關的磁鐵陣列22之間的間隔,預期會在半微 米的標稱範圍内。這種尺寸預期會容許—種標稱尺寸的電 線圖19(圖5)初啓開關結構之致動。由於開關循環操作預期 會以幾秒的數級發生,故而與MEMS裝置的仟赫(khz)頻率 切換有關聯的可靠性應該不是一個問題。 參考在圖5和6中的圖解説明加以描述的MEMS式熱開關 只是許多種可能開關組態中的一種而已。譬如説,完全預 料的是:在電容性開關結構中產生的靜電力可能被用來達 成諸多相似目的。所有開關的基本目標是使諸多開關位置 -14 - 本紙乐尺度適用中國g家標华(cns ) ,\4圯格( -7--------裝------訂------線 (請先閱讀背面之..;i'意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局Κ工消φί合作社印製 420972 A7 _____B? ____ 五、發明説明(η) 的熱導率極限値(extremes)増到最大,以便在使電傳導焦耳 熱減到最小而使電開關狀態的極限値增到最大之時,使得 :當開關被關閉時,在熱電元件與散熱器之間的熱路徑具 有一最大熱導;而就開啓開關而言,熱導則是可達到的最 小値。 圖6中的描述所描繪的是··本發明的熱電冷却系統最好是 由配置成陣列的複數熱電元件和MEMS開關所组成。熱電 元件和開關的多重性(multiplicity)保證:在熱電元件和開關 材料的尺寸内,就能達成作爲本發明基礎的瞬態特性。以 別的方式陳述,預期會利用諸多相對小熱容量的熱電元件 ’一般爲帕耳帖裝置’以及諸多相當小的MEMS式開關, 加以最有效地達成熱電熱傳遞和焦耳熱與熱傳導兩分量的 隔離。 圖7概略地繪示:針對本發明的熱電冷却器之一應用。在 此情形下’冷却器坐落在耗散功率進入周圍空氣中之一散 熱器與具有諸多電子模組及附著其上的積體電路之一吸熱 器之間。 圖8概略地圖解説明:使用呈現一種擴充陣列形式的熱電 冷却器來既有效又俐落地操作—種食物冷凍設備。描述本 發明特性的高效率及無主要活動零件則有利於熱電冷却的 遷移:從諸如小型可攜式冷却器的—些高度選擇性和限制 性應用到實質上在每個家中的諸多主要家電設備。 又有些應用被概略地繪示於圖9中,在尺寸方面,將作爲 本發明基礎的-些概念進—步改良和擴充,以便包含一些 __ - 15 - @ , 〇 χ 297,--- ;1» - :-1 I I ΐ^I. 1. 訂 n κ (請先閲讀背面之注意事項再填巧本頁) 經濟部中央標A局貝工消资合作社印製 4209T2 A7 _________ H?_ 五、發明説明(13 ) 主要的熱傳遞應用’包括:住宅和辨公室冷却,食物運輸 系統以及自用車輛冷却。 圖10概略地圖解説明:有點在整個範圍(spectrum)之另一 端的一種應用,其中爲了選擇性區域冷却以控制積體電路 參數’諸多微尺寸熱電冷却器都被選擇性接合到積體電路 晶片的一些部分。對於壓控振盪器,相位檢測器(phase detectors),混頻器(mixers),低雜訊放大器,雷射(lasers), 光二極體,以及各種材料型式的光電電路而言,這種局部 化或點冷却(spot cooling)應用特別有用。 本發明之所以具有非常寬廣的可適用性,—部分是因爲 它並不受限於一些特定熱電材料或電子線路組態。本發明 利用脈衝操作式熱電元件的熱力學(thermaI dynamics),結 合諸多微小電和熱開關’加以隔離熱傳遞特性並達到較高 '的冷却效率。 將爲那些熟習於此技藝者所瞭解的是:在上文中所舍示 的實施例,只是可能實行本發明的極多系統佈置中的範例 而已,因此在不背離現在將由所附申請利範圍加以定義之 本發明的前提下’可能會被一些等效物所代替。 -16 - 本紙乐尺度適用中國因家標準(CNS ) ( 2IOX 297公JilTy J. I------11·------^ (錡先閱讀背面之:^-意事項再填寫本頁)
Claims (1)
- 722. 3. 4. 5. 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 6. 7. 8. AS BS —___ cs申請專 —種熱電冷却裝置,包括: 第—標稱溫度的第—散熱器; 弟二標稱溫度的第二散熱器’第二 —溫度; \相對大於罘 坐落在耦合到第—和第二散熱器處之兩 用來選擇性切換在熱電元件與第教器“二’’ 熱耦合的第—裝置; 敢熱咨d 用來選擇性切換在熱電元件與第二散 熱耦合的第二裝置;以及 …、Dθ乏 用來選擇性致能在熱電元件兩端之1 如申請專利範圍第1項所詳述的裝置,其中用來選擇性 ::第一和第二裝置都可用功能性同步方式操作。 =靖專利範固第2項所詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第-和第二裝置包括一些電切換資源。 如申請專利範圍第3項所詳述的裝置,其中熱電元件是 —帕耳帖裝置。 如申請專利範圍第4項所詳述的裝I,其中用來選擇性 切換的第一和第二劈I ^ ^ G括土少一個微機電系统裝.置。 如申請專利範圍第3項所詳述的健,其中電I之任務 週期與用來選擇性切換的第—㈣之任務週期相似。 如令請專利範㈣4項所詳述的m中電I之任務 週期與用來選擇性切換的第一裝置之任務週期相似。 如申請專利範圍第5项所詳述的裝置,其中電壓之任務 週期與用來選擇性切換的第-裝置之任務週期相似。 -17 - 本紙張尺度賴巾關家縣(CNS) — 420972 Π--一. '-ο 7^^^------ 六、申請專利範園 一〜-----—_ 9.如申請專利範圍第3項所詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第裝置之任務题期比用來選擇性切換的第二 裝置之任務週期小得多。 卟如申請專利範圍第4項所詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第—裝置之任務週期比用來選擇性切換的第二 裝置之任務週期小得多。、 仏如申請專利範圍第5項户斤詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第一裝置之任務週期比用來選擇性切換的第二 裝置之任務週期小得多。 12. —種可以在周園空氣中操作的熱電冷却裝置,包括 用來耗散在高於周圍溫度之一溫度下之熱能的第一 散熱器裝置; 用來吸收在低於周園溫度之一溫度下之熱能的第二 散熱器裝置; 坐落在耦合到第一散熱器和第二散熱器處之—熱電 元件,以供其間熱能的傳輸之用; 用來選擇性切換在熱電元件與第一散熱器間之咳耦 合之熱導的第一裝置; 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 用來選擇性切換在熱電元件與第二散熱器間之該搞 合之熱導的第二裝置;以及 用來選擇性致能在熱電元件的裝置,其與用來選擇 性切換的第二裝置呈現相對同步。 U.如申請專利範圍第12項所詳述的装置,其中用來選擇性 切換的第一和第二裝置包括一些電切換資源。 -13 - 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS > Λ4現格U丨0X 公泠) '~~~〜 -- 420972 Ag B8 C8 Dg 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第13項户斤包,七世苗甘山上 只W砰述的裝置,其中熱電元件是 一帕耳帖裝置。、 15. 如中請專利範園第所詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第-和S二裝置包括至少―個微機電系統裝置。 16. 如申請專利範圍第13嚷所詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第-和第二裳置包括至少—個微機電系統裝置。 17. 如中請專利範圍第14項所詳述的裝置,其中用來選擇性 切換的第一和第二裝置包括至少—個微機電系統裝置。 18‘如申請專利範圍第15项所詳述的裝置,其中熱能之耗散 疋進入周圍空氣中,而熱能之吸收則是來自—種食物 冷凍系統。 19. 如申請專利範圍第16頊所詳述的裝置,其中熱能之耗散 疋進入周圍2氣中,而熱能之吸收則是來自一種食物 冷凉系統_。 20. 如申請專利範圍第17项所詳述的裝置,其中熱能之耗散 是進入周圍空氣中,而熱能之吸收則是來自一種食物 冷;果系統"" 21. 如申請專利範圍第15項所詳述的裝置,其中熱能之耗散 是進入周圍it氣中,而熱能之吸收則是來自一種車輛 佔有者冷却系統。 22. 如申凊專利範圍第^6項所詳述的裝置,真中熱能之耗散 是進入周固$氣中,而熱能之吸收則是來自一種車輛 佔有者冷却系統。 3 ‘如申清專利範圍第17項所詳述的裝置,其中熱能之耗散 ----- —___ -19- 表紙張尺度適财_家鱗(CNS > ---------^------訂------線 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 420972 ABCD 六 申請專利範圍 經濟部中央桴準局負工消費合作社印袈 疋入周圍空氣中,而熱能之吸收則是來自〆種車輛 佔有者冷却系統。 24·=申請專利範園第15嚷所詳述的裝置,其中熱能之耗散 疋進入周圍突氣中’而熱能之吸收則是來自一種積體 電路裝置。 25. =請專利範圍第响所詳述的裝置,其中熱能之耗散 疋進入周圍空乳中’而熱能之吸收則是來自一種積體 電路裝置。 26. 如申請專利範圍第17項所ϋ 1 AA # $ #」 啤斤/貝所砰述的裝置,其中熱能之耗散 是進入周圍空氣中,而熱能之吸收則是來自一種積體 電路裝置。 27·-種用來操作-熱電冷却裝置的方法,該裝置且有·可 以在第一標稱溫度下操作的第一散熱器,可以在相對 大於第一標稱溫度的第二標稱溫度下操作的第二散熱 器,以及坐落在轉合到第—和第二散熱器處之—熱-電 元件,該方法包括以下步驟: 選擇性切換在熱電元件與第一散熱器 益又間的熱能傳 輸; 選擇性切換在熱電元件與第二散熱器 〈間的熱能傳 輸;以及 選擇性致能在熱電元件兩端之一電壓。 28. 如申請專利範圍第27項所詳述的方法,並击_ J、宁選擇性切 換和選擇性致能的步驟都可用功能性同步方式來達成 29. 如申請專利範固第28項所詳述的方法,龙士 '、T諸多選擇 -20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦) _J_ - 1-1 · 裝. ir 線 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) 420972 Α8 Β8 C8 D8 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 ~ '— 性切換步驟中至少有一個步驟是利用一種微機電系統 裝置來達成的。 3〇.如申請專利範園第29項所詳述的方法,其中選擇性致 能一電壓的步驟之任務週期與選擇性切換在熱電元件 與第一散熱器之間的熱能傳輸的步驟之任務週期相似 〇 一種用來操作一熱電冷却裝置的方法,該裝置具有:用 來耗散在高於周圍溫度之一溫度下之熱能的第—散熱 器,用來吸收在低於周園溫度之一溫度下之熱能的第 一散熱器,以及坐落在耗合到第一和第二散熱器處之 一熱電元件’以便傳輸其間的熱能;該方法包括以下 步驟: 選擇性切換在熱電元件與第一散熱器間之該耦合之 熱導; 選擇性切換在熱電元件與第二散熱器間之該耦合之 熱導;以及 選擇性致能熱電元件,其與選擇性切換步驟呈現相 對功能性同步。 3 2.如申请專利範圍第3 1項所詳述的方法,其中用來選擇 性致能步驟包括在熱電元件兩端之一電壓的切換。 33_如申請專利範圍第32項所詳述的方法,其中諸多選擇 性切換熱導步驟中至少有一個步驟是利用一種微機電 系統裝置來達成的。 34.如申請專利範圍第33項所詳述的方法,其中選擇性切 -21 - 本紙張尺度適^巾晒家辟(CNS〉Λ4驗' ' J---------β—— . - (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 420972 as Βδ C8 D8 六、申請專利範圍 換在熱電元件兩端之一電壓的步驟之任務週期與選擇 性切換在熱電元件與第二散熱器之間的耦合之熱導的 步驟之任務週期相似。 ----------¾------IT----------.^ ' - (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局|工消費合作社印製 -22 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(2I0X 公釐)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/988,429 US5867990A (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW420972B true TW420972B (en) | 2001-02-01 |
Family
ID=25534107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW087111235A TW420972B (en) | 1997-12-10 | 1998-07-10 | Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5867990A (zh) |
EP (1) | EP0922915A3 (zh) |
JP (1) | JP3117430B2 (zh) |
KR (1) | KR100313352B1 (zh) |
CN (1) | CN1110666C (zh) |
MY (1) | MY119737A (zh) |
SG (1) | SG67582A1 (zh) |
TW (1) | TW420972B (zh) |
Families Citing this family (96)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6084173A (en) | 1997-07-30 | 2000-07-04 | Dimatteo; Robert Stephen | Method and apparatus for the generation of charged carriers in semiconductor devices |
US6034408A (en) * | 1998-05-14 | 2000-03-07 | International Business Machines Corporation | Solid state thermal switch |
US6098408A (en) * | 1998-11-11 | 2000-08-08 | Advanced Micro Devices | System for controlling reflection reticle temperature in microlithography |
US6161388A (en) * | 1998-12-28 | 2000-12-19 | International Business Machines Corporation | Enhanced duty cycle design for micro thermoelectromechanical coolers |
US6065293A (en) * | 1999-02-26 | 2000-05-23 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric cooling system |
US6535342B1 (en) | 1999-12-09 | 2003-03-18 | International Business Machines Corporation | Apparatus, system and method for writing information onto magnetic media field of the invention |
US6222113B1 (en) | 1999-12-09 | 2001-04-24 | International Business Machines Corporation | Electrically-isolated ultra-thin substrates for thermoelectric coolers |
US6256996B1 (en) | 1999-12-09 | 2001-07-10 | International Business Machines Corporation | Nanoscopic thermoelectric coolers |
US6282907B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-09-04 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric cooling apparatus and method for maximizing energy transport |
US6614109B2 (en) | 2000-02-04 | 2003-09-02 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for thermal management of integrated circuits |
US6732534B2 (en) * | 2000-08-03 | 2004-05-11 | Tellurex Corporation | Vehicle temperature-conditioned container with a power control circuit and a defrost circuit |
WO2002015289A2 (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Genergy Varmaraf Ehf. | A thermoelectric electron extractor for thermoelectric power generation |
US6437981B1 (en) | 2000-11-30 | 2002-08-20 | Harris Corporation | Thermally enhanced microcircuit package and method of forming same |
US6403876B1 (en) | 2000-12-07 | 2002-06-11 | International Business Machines Corporation | Enhanced interface thermoelectric coolers with all-metal tips |
US6608250B2 (en) | 2000-12-07 | 2003-08-19 | International Business Machines Corporation | Enhanced interface thermoelectric coolers using etched thermoelectric material tips |
US6384312B1 (en) | 2000-12-07 | 2002-05-07 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric coolers with enhanced structured interfaces |
US6467275B1 (en) | 2000-12-07 | 2002-10-22 | International Business Machines Corporation | Cold point design for efficient thermoelectric coolers |
US6588217B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-07-08 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric spot coolers for RF and microwave communication integrated circuits |
US6597544B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-07-22 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric microcoolers for cooling write coils and GMR sensors in magnetic heads for disk drives |
US6622515B2 (en) | 2000-12-19 | 2003-09-23 | Itb Solutions Llc | Interruptible thermal bridge system |
US6351952B1 (en) | 2000-12-19 | 2002-03-05 | Goodfaith Innovations, Inc. | Interruptible thermal bridge system |
US6539725B2 (en) * | 2001-02-09 | 2003-04-01 | Bsst Llc | Efficiency thermoelectrics utilizing thermal isolation |
US7942010B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-05-17 | Bsst, Llc | Thermoelectric power generating systems utilizing segmented thermoelectric elements |
US7231772B2 (en) * | 2001-02-09 | 2007-06-19 | Bsst Llc. | Compact, high-efficiency thermoelectric systems |
US7273981B2 (en) * | 2001-02-09 | 2007-09-25 | Bsst, Llc. | Thermoelectric power generation systems |
US6959555B2 (en) * | 2001-02-09 | 2005-11-01 | Bsst Llc | High power density thermoelectric systems |
US6672076B2 (en) * | 2001-02-09 | 2004-01-06 | Bsst Llc | Efficiency thermoelectrics utilizing convective heat flow |
US7946120B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-05-24 | Bsst, Llc | High capacity thermoelectric temperature control system |
CN100419347C (zh) * | 2001-08-07 | 2008-09-17 | Bsst公司 | 热电个人环境装置 |
US8490412B2 (en) * | 2001-08-07 | 2013-07-23 | Bsst, Llc | Thermoelectric personal environment appliance |
US6812395B2 (en) * | 2001-10-24 | 2004-11-02 | Bsst Llc | Thermoelectric heterostructure assemblies element |
US6712258B2 (en) | 2001-12-13 | 2004-03-30 | International Business Machines Corporation | Integrated quantum cold point coolers |
US6809793B1 (en) | 2002-01-16 | 2004-10-26 | Advanced Micro Devices, Inc. | System and method to monitor reticle heating |
US20040018729A1 (en) * | 2002-02-11 | 2004-01-29 | Ghoshal Uttam Shyamalindu | Enhanced interface thermoelectric coolers with all-metal tips |
US6494048B1 (en) | 2002-04-11 | 2002-12-17 | International Business Machines Corporation | Assembly of quantum cold point thermoelectric coolers using magnets |
US6588216B1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-07-08 | International Business Machines Corporation | Apparatus and methods for performing switching in magnetic refrigeration systems |
JP3909755B2 (ja) * | 2002-04-22 | 2007-04-25 | Obara株式会社 | 抵抗溶接装置の冷却方法 |
US20110209740A1 (en) * | 2002-08-23 | 2011-09-01 | Bsst, Llc | High capacity thermoelectric temperature control systems |
US20050150539A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-14 | Nanocoolers, Inc. | Monolithic thin-film thermoelectric device including complementary thermoelectric materials |
US20050150537A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-14 | Nanocoolers Inc. | Thermoelectric devices |
US20050150536A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-14 | Nanocoolers, Inc. | Method for forming a monolithic thin-film thermoelectric device including complementary thermoelectric materials |
US8028531B2 (en) * | 2004-03-01 | 2011-10-04 | GlobalFoundries, Inc. | Mitigating heat in an integrated circuit |
US20060076046A1 (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-13 | Nanocoolers, Inc. | Thermoelectric device structure and apparatus incorporating same |
WO2006056809A1 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Cambridge University Technical Services Limited | Solid state electrocaloric cooling devices and methods |
US7296417B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-11-20 | Nanocoolers, Inc. | Thermoelectric configuration employing thermal transfer fluid flow(s) with recuperator |
US7293416B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-11-13 | Nanocoolers, Inc. | Counterflow thermoelectric configuration employing thermal transfer fluid in closed cycle |
US7475551B2 (en) | 2004-12-23 | 2009-01-13 | Nanocoolers, Inc. | System employing temporal integration of thermoelectric action |
US7847179B2 (en) * | 2005-06-06 | 2010-12-07 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Thermoelectric compositions and process |
WO2007032801A2 (en) * | 2005-06-28 | 2007-03-22 | Bsst Llc | Thermoelectric power generator for variable thermal power source |
WO2007025194A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Nanocoolers, Inc. | Line voltage-powered thermoelectric device |
US7870745B2 (en) | 2006-03-16 | 2011-01-18 | Bsst Llc | Thermoelectric device efficiency enhancement using dynamic feedback |
US7952015B2 (en) | 2006-03-30 | 2011-05-31 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Pb-Te-compounds doped with tin-antimony-tellurides for thermoelectric generators or peltier arrangements |
US7788933B2 (en) * | 2006-08-02 | 2010-09-07 | Bsst Llc | Heat exchanger tube having integrated thermoelectric devices |
US8209989B2 (en) * | 2007-03-30 | 2012-07-03 | Intel Corporation | Microarchitecture control for thermoelectric cooling |
US20080289677A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-11-27 | Bsst Llc | Composite thermoelectric materials and method of manufacture |
EP2167887B1 (en) | 2007-05-25 | 2021-01-13 | Gentherm Incorporated | System and method for distributed thermoelectric heating and cooling |
CN101965312A (zh) * | 2008-01-14 | 2011-02-02 | 俄亥俄州立大学研究基金会 | 通过改进电子态密度的热电优值提高 |
WO2009094571A2 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | The Ohio State University Research Foundation | Ternary thermoelectric materials and methods of fabrication |
WO2009132314A2 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Bsst Llc | Improved thermoelectric materials combining increased power factor and reduced thermal conductivity |
EP2315987A2 (en) | 2008-06-03 | 2011-05-04 | Bsst Llc | Thermoelectric heat pump |
US20100024859A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | Bsst, Llc. | Thermoelectric power generator for variable thermal power source |
US8613200B2 (en) * | 2008-10-23 | 2013-12-24 | Bsst Llc | Heater-cooler with bithermal thermoelectric device |
CN102803132A (zh) * | 2009-04-13 | 2012-11-28 | 美国俄亥俄州立大学 | 具有增强的热电功率因子的热电合金 |
US8899052B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-12-02 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric-enhanced, refrigeration cooling of an electronic component |
US8833096B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-09-16 | International Business Machines Corporation | Heat exchange assembly with integrated heater |
US20120111038A1 (en) | 2010-11-04 | 2012-05-10 | International Business Machines Corporation | Vapor-compression refrigeration apparatus with backup air-cooled heat sink and auxiliary refrigerant heater |
US8955346B2 (en) | 2010-11-04 | 2015-02-17 | International Business Machines Corporation | Coolant-buffered, vapor-compression refrigeration apparatus and method with controlled coolant heat load |
US8783052B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-07-22 | International Business Machines Corporation | Coolant-buffered, vapor-compression refrigeration with thermal storage and compressor cycling |
US8813515B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-08-26 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric-enhanced, vapor-compression refrigeration apparatus facilitating cooling of an electronic component |
US8904809B2 (en) * | 2011-03-17 | 2014-12-09 | The Aerospace Corporation | Methods and systems for solid state heat transfer |
EP2505913B1 (en) | 2011-03-30 | 2016-03-23 | Nxp B.V. | An active thermal management device and thermal management method |
WO2012135734A2 (en) | 2011-04-01 | 2012-10-04 | Zt Plus | Thermoelectric materials having porosity |
EP2719015A2 (en) | 2011-06-06 | 2014-04-16 | Gentherm Incorporated | Cartridge-based thermoelectric systems |
US9006557B2 (en) | 2011-06-06 | 2015-04-14 | Gentherm Incorporated | Systems and methods for reducing current and increasing voltage in thermoelectric systems |
JP2013050818A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Toshiba Corp | メモリシステム |
US9207002B2 (en) | 2011-10-12 | 2015-12-08 | International Business Machines Corporation | Contaminant separator for a vapor-compression refrigeration apparatus |
US8659903B2 (en) * | 2011-12-06 | 2014-02-25 | Palo Alto Research Center Incorporated | Heat switch array for thermal hot spot cooling |
FR2984008B1 (fr) * | 2011-12-13 | 2014-01-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif electronique |
WO2013099321A1 (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | Nakanuma Tadashi | 熱電発電装置 |
KR101312981B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2013-10-01 | 한밭대학교 산학협력단 | 센서 장치 |
JP5856488B2 (ja) * | 2012-01-13 | 2016-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | 温度調整装置 |
US20130291555A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Phononic Devices, Inc. | Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance |
US9306143B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-04-05 | Gentherm Incorporated | High efficiency thermoelectric generation |
DE112014000607T5 (de) | 2013-01-30 | 2015-10-22 | Gentherm Incorporated | Auf Thermoelektrik basierendes Thermomanagementsystem |
US9593871B2 (en) | 2014-07-21 | 2017-03-14 | Phononic Devices, Inc. | Systems and methods for operating a thermoelectric module to increase efficiency |
US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
US20160126442A1 (en) * | 2014-11-03 | 2016-05-05 | J Touch Corporation | Thermoelectric power generator |
US10088697B2 (en) * | 2015-03-12 | 2018-10-02 | International Business Machines Corporation | Dual-use electro-optic and thermo-optic modulator |
WO2016149289A1 (en) * | 2015-03-16 | 2016-09-22 | California Institute Of Technology | Differential ring modulator |
US10551715B2 (en) | 2015-05-22 | 2020-02-04 | California Institute Of Technology | Optical ring modulator thermal tuning technique |
CN106533328B (zh) * | 2015-09-11 | 2018-05-25 | 博立码杰通讯(深圳)有限公司 | 集成式太阳能利用装置及系统 |
WO2019210923A1 (en) * | 2018-05-04 | 2019-11-07 | Aalborg Universitet | Temperature management of a semiconductor chip |
US10991869B2 (en) | 2018-07-30 | 2021-04-27 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric device having a plurality of sealing materials |
US11152557B2 (en) | 2019-02-20 | 2021-10-19 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric module with integrated printed circuit board |
US11211542B2 (en) | 2019-11-19 | 2021-12-28 | International Business Machines Corporation | Cryogenic refrigeration for low temperature devices |
US11302857B2 (en) | 2019-11-19 | 2022-04-12 | International Business Machines Corporation | Cryogenic refrigeration for low temperature devices |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4304294A (en) * | 1978-08-17 | 1981-12-08 | Ford Aerospace & Communications Corp. | Thermal energy switch |
JPH0539966A (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ヒートポンプデバイス |
JP2924369B2 (ja) * | 1991-11-20 | 1999-07-26 | 松下電器産業株式会社 | ヒートポンプデバイス |
US5720171A (en) * | 1996-06-11 | 1998-02-24 | Atoma International, Inc. | Device for heating and cooling a beverage |
-
1997
- 1997-12-10 US US08/988,429 patent/US5867990A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-07-10 TW TW087111235A patent/TW420972B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-10-23 MY MYPI98004835A patent/MY119737A/en unknown
- 1998-11-12 EP EP98309277A patent/EP0922915A3/en not_active Withdrawn
- 1998-11-25 KR KR1019980050656A patent/KR100313352B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-11-26 CN CN98122808A patent/CN1110666C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-27 SG SG1998005006A patent/SG67582A1/en unknown
- 1998-12-09 JP JP10350336A patent/JP3117430B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5867990A (en) | 1999-02-09 |
CN1219672A (zh) | 1999-06-16 |
JP3117430B2 (ja) | 2000-12-11 |
CN1110666C (zh) | 2003-06-04 |
EP0922915A2 (en) | 1999-06-16 |
JPH11317481A (ja) | 1999-11-16 |
KR100313352B1 (ko) | 2002-01-15 |
MY119737A (en) | 2005-07-29 |
SG67582A1 (en) | 1999-09-21 |
EP0922915A3 (en) | 2000-03-22 |
KR19990062601A (zh) | 1999-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW420972B (en) | Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms | |
JP3672240B2 (ja) | 熱輸送機構を分離するための動的切り換えを有する熱電冷却 | |
US6338251B1 (en) | Mixed thermoelectric cooling apparatus and method | |
TW528842B (en) | Enhanced duty cycle design for micro thermoelectromechanical coolers | |
US7838760B2 (en) | Trans-thermoelectric device | |
US6000225A (en) | Two dimensional thermoelectric cooler configuration | |
US6222113B1 (en) | Electrically-isolated ultra-thin substrates for thermoelectric coolers | |
US6588215B1 (en) | Apparatus and methods for performing switching in magnetic refrigeration systems using inductively coupled thermoelectric switches | |
US6065293A (en) | Thermoelectric cooling system | |
US20150013738A1 (en) | Thermoelectric energy conversion using periodic thermal cycles | |
JP2012527128A (ja) | 発熱部分から吸熱部分へのフィードバックによるエネルギー変換 | |
Dongare et al. | Design and development of thermoelectric refrigerator | |
Caroff et al. | Transient cooling of power electronic devices using thermoelectric coolers coupled with phase change materials | |
JP2004036471A (ja) | マイクロポンプおよび微小液体搬送方法 | |
MXPA00005692A (en) | Thermoelectric cooling apparatus with dynamic switching to isolate heat transport mechanisms | |
Salah et al. | Development of TEC system for commercial cooling applications | |
Ong | Development of the hybrid storage system using thermoelectric generator | |
Maurya et al. | Peltier Air Conditioner using Peltier Effect | |
Semenyuk | Novel thermoelectric microcoolers compatible with electro-optic components | |
Gnanathirumani et al. | DESIGN OF PORTABLE HOT AND COOLING SYSTEM USED IN KITCHEN APPLICATION USING PELTIER EFFECT | |
JPH03170754A (ja) | 冷却装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |