TWI790933B - 熱電致冷模組 - Google Patents

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Abstract

一種熱電致冷模組，包括多個P型熱電單元、多個N型熱電單元、多個導電件以及填充件。各導電件電性連接在相鄰的P型熱電單元與N型熱電單元之間。填充件配置於相鄰的P型熱電單元與N型熱電單元之間，且配置於環繞P型熱電單元與N型熱電單元的周圍處。

Description

熱電致冷模組
本發明是有關於一種熱電致冷模組。
熱電材料是一種能夠在沒有其他特定外力或機件的協助下，使熱與電兩種不同型態的能量互相轉換的功能性半導體材料，其主要熱電轉換的模式包括發電效應和致冷效應。
以熱電致冷效應為例，其是以P型半導體與N型半導體串接後通入直流電，以讓其內的載子（電洞或電子）產生不同方向的移動，進而形成溫差。
一般而言，這些P型半導體與N型半導體多以單元陣列方式排列，然這些單元之間因存在間距或空隙，因此外部的水氣容易因此進入，進而造成電性短路。尤其是如上述溫差形成後，容易在冷側產生結露，更是提高水氣進入間距或空隙的可能，甚至對P型半導體與N型半導體造成腐蝕，嚴重影響其使用壽命。
本發明提供一種熱電致冷模組，其在相鄰的熱電單元之間與周圍處加入填充件，以形成無縫結構而有效阻隔水氣滲入。
熱電致冷模組，包括多個P型熱電單元、多個N型熱電單元、多個導電件以及填充件。各導電件電性連接在相鄰的P型熱電單元與N型熱電單元之間。填充件配置於相鄰的P型熱電單元與N型熱電單元之間，且配置於環繞P型熱電單元與N型熱電單元的周圍處。
基於上述，熱電致冷模組以填充件配置在相鄰的P型熱電單元與N型熱電單元之間，同時也配置於環繞P型熱電單元與N型熱電單元的周圍處。如此一來，填充件能有效避免P型熱電單元與N型熱電單元因水氣而損壞的可能性，據以提高熱電致冷模組的結構強度與使用壽命。
圖1是依據本發明一實施例的熱電致冷模組的簡單示意圖。圖2是圖1的熱電致冷模組的部分結構示意圖。圖3是圖2的熱電致冷模組移除填充件的示意圖。請同時參考圖1至圖3，在本實施例中，熱電致冷模組100包括多個P型熱電單元P、多個N型熱電單元N、多個導電件120以及填充件140。各導電件120電性連接在相鄰的P型熱電單元P與N型熱電單元N之間。填充件140配置於相鄰的P型熱電單元P與N型熱電單元N之間，且配置於環繞P型熱電單元P與N型熱電單元N的周圍處。
在此，P型熱電單元P與N型熱電單元N例如是以碲化鉍（Bi 2Te 3 ）所製成的雜質半導體結構，經由導電件120將兩者電性連接在一起而形成電偶對。
再者，本實施例的熱電致冷模組100還包括供電模組110與一對絕緣基板130，其中絕緣基板130例如是陶瓷基板，P型熱電單元P與N型熱電單元N陣列地立於該對絕緣基板130之間，同時導電件120也隨該對絕緣基板130而呈上層、下層的錯落分布。供電模組110電性串接起導電件120、P型熱電單元P與N型熱電單元N。當供電模組110供電至P型熱電單元P與N型熱電單元N時，P型熱電單元P與N型熱電單元N經由其中一絕緣基板130，如圖1所示位於上層的絕緣基板130，吸收外部環境的熱量，而成為熱電致冷模組100的吸熱側S1。同時，也經由另一絕緣基板130，如圖1所示位於下層的絕緣基板130，釋放熱量至所述外部環境，而成為熱電致冷模組100的散熱側S2。
進一步地說，本實施例的供電模組110包括（直流）電源113、導線一111與導線二112，電源113經由導線一111電性連接其中一N型熱電單元N，電源113經由導線二112電性連接其中一P型熱電單元P，以使電源113、導線一111、P型熱電單元P、N型熱電單元N、導電件120、導線二112形成電性通路。
如圖2所示，本實施例更重要的是，填充件140包括軟質填充部141與硬質填充部142，軟質填充部141位於任意相鄰的P型熱電單元P與N型熱電單元N之間，硬質填充部142位於環繞P型熱電單元P與N型熱電單元N的周圍處。在此以不同型式的剖面線以利於辨識。
圖4至圖6繪示熱電致冷模組的部分製作流程示意圖。請參考圖4至圖6，同時可對照圖2。在本實施例中，軟質填充部141的材質例如是矽膠，硬質填充部142的材質例如是塑膠或高硬度橡膠。首先請參考圖4與圖5並對照圖2，在本實施例中，當熱電致冷模組100製作完成後，其如圖4（或圖3）所示，相鄰的P型熱電單元P與N型熱電單元N之間是存在間距（空隙）的。如前所述，此狀態下的結構特徵常因水氣進入而導致損傷，故而需如圖4所示，先行以液態矽膠注入任意相鄰的P型熱電單元P與N型熱電單元N之間，以排出空氣與水氣並固化形成上述的軟質填充部141。最終，再以液態塑膠或液態橡膠注入環繞P型熱電單元P與N型熱電單元N的周圍處，並經固化而形成上述的硬質填充部142。據此，軟質填充部141能有效排除相鄰熱電單元間的空氣與水氣，而硬質填充部142則進一步地與絕緣基板130形成封閉結構，以有效阻絕這些熱電單元與外部環境的聯絡，同時也能使熱電致冷模組100具備較佳的結構強度。
在此並未限制上述液態材料的注入方式，其可因應熱電致冷模組100的外形結構而予以適當地調整。在本實施例中，熱電致冷模組100是呈長方體結構，因此可參考圖2或圖3，先將所示長方體結構的相鄰兩側面作為基準而使立起長方體結構，而使長方體結構的另兩側面位於上方，前述作為基準的相鄰兩側面通過治具予以支撐並阻擋，而後即可順利地將液態矽膠經由所述另兩側面注入長方體結構，據以有效地排出內部的空氣與水氣。待液態矽膠固化後，再沿長方體結構的前述四個側面，即前述周圍處注入液態塑膠或液態橡膠，待固化後即完成熱電致冷模組100的製作工藝。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，熱電致冷模組以填充件配置在相鄰的P型熱電單元與N型熱電單元之間，同時也配置於環繞P型熱電單元與N型熱電單元的周圍處。進一步地說，填充件包括軟質填充部與硬質填充部，其中軟質填充部能有效地將水氣排出熱電致冷模組，而硬質填充部能消除P型熱電單元與N型熱電單元與外環環境的聯絡。據此，填充件能避免P型熱電單元與N型熱電單元因水氣而損壞的可能性，據以提高熱電致冷模組的結構強度與使用壽命。
100:熱電致冷模組 110:供電模組 111:導線一 112:導線二 113:電源 120:導電件 130:絕緣基板 140:填充件 141:軟質填充部 142:硬質填充部 N:N型熱電單元 P:P型熱電單元 S1:吸熱側 S2:散熱側
圖1是依據本發明一實施例的熱電致冷模組的簡單示意圖。 圖2是圖1的熱電致冷模組的部分結構示意圖。 圖3是圖2的熱電致冷模組移除填充件的示意圖。 圖4至圖6繪示熱電致冷模組的部分製作流程示意圖。
100:熱電致冷模組
110:供電模組
111:導線一
112:導線二
113:電源
120:導電件
130:絕緣基板
140:填充件
S1:吸熱側
S2:散熱側

Claims (5)

  1. 一種熱電致冷模組，包括：多個P型熱電單元；多個N型熱電單元；多個導電件，各該導電件電性連接在相鄰的該P型熱電單元與該N型熱電單元之間；以及填充件，配置於相鄰的該P型熱電單元與該N型熱電單元之間，且配置於環繞該些P型熱電單元與該些N型熱電單元的周圍處，其中該填充件包括軟質填充部與硬質填充部，該軟質填充部位於任意相鄰的該P型熱電單元與該N型熱電單元之間，該硬質填充部位於環繞該些P型熱電單元與該些N型熱電單元的周圍處，該軟質填充部的材質是矽膠，該硬質填充部的材質是塑膠或高硬度橡膠。
  2. 如請求項1所述的熱電致冷模組，還包括一對絕緣基板，該些P型熱電單元與該些N型熱電單元陣列地立於該對絕緣基板之間，該些導電件隨該對絕緣基板而呈上層、下層分布。
  3. 如請求項2所述的熱電致冷模組，還包括供電模組，電性連接該些導電件、該些P型熱電單元與該些N型熱電單元，當該供電模組供電至該些P型熱電單元與該些N型熱電單元時，該些P型熱電單元與該些N型熱電單元經由其中一該絕緣基板吸收外部環境的熱量，並經由另一該絕緣基板釋放熱量至所述外部環境。
  4. 如請求項3所述的熱電致冷模組，其中該供電模組包括電源、導線一與導線二，該電源經由該導線一電性連接其中一該N型熱電單元，該電源經由該導線二電性連接其中一該P型熱電單元，以使該電源、導線一、該些N型熱電單元、該些P型熱電單元、該些導電件、該導線二形成電性通路。
  5. 如請求項1所述的熱電致冷模組，其中該填充件是先以液態材一注入任意相鄰的該P型熱電單元與該N型熱電單元之間，以排出空氣與水氣並固化形成該軟質填充部後，再以液態材二注入環繞該些P型熱電單元與該些N型熱電單元的周圍處，並經固化以形成該硬質填充部。
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