WO2013129967A1 - Термоэлектрический модуль - Google Patents
Термоэлектрический модуль Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013129967A1 WO2013129967A1 PCT/RU2013/000076 RU2013000076W WO2013129967A1 WO 2013129967 A1 WO2013129967 A1 WO 2013129967A1 RU 2013000076 W RU2013000076 W RU 2013000076W WO 2013129967 A1 WO2013129967 A1 WO 2013129967A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- thermoelectric module
- substrate
- substrates
- metal
- semiconductor elements
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 abstract 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
-
- 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
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
Definitions
- the invention relates to thermoelectric devices operating on the Peltier effect, and is intended for use in refrigerators, air conditioners and other cooling or heating devices.
- thermoelectric module which includes semiconductor elements with p- and p-type conductivities, interconnected by metal buses with high electrical conductivity in a single electric circuit and placed between substrates in such a way that all hot junctions are connected to one substrate, and all cold junctions - with the opposite (RU 2075138 C1, IPC H01L 35/30, H01L 35/34, 1997).
- thermoelectric module With the passage of direct current through such an electric circuit, one substrate is cooled, and the opposite is heated. This property of the thermoelectric module is used to create various refrigeration devices that "pump" thermal energy from the workspace into the external environment.
- thermoelectric module The disadvantage of this design is that the distance between the hot and cold sides of the thermoelectric module is too small and due to the thermal effect that they exert on each other, it is not possible to obtain a large temperature difference.
- thermoelectric module which includes semiconductor elements with p- and p-type conductivity, interconnected by metal buses with high electrical conductivity in a single electrical circuit and placed between the substrates in such a way that all hot junctions are connected to one substrate, and all cold junctions - with the opposite, each of the semiconductor elements of p- and n-types of conductivities consists of two spaced parts interconnected by a metal conductor with high electrical conductivity, while the length of each metal conductor provides the possibility of spacing the substrates for a given distance (RU 108695 U1, IPC ⁇ 01 ⁇ 35/30, 2011).
- thermoelectric module transfer thermal energy from the working space to the external environment through the wall of the structure, which separates the working space from the external environment, while due to the large thermal resistance at the transition from the inner side of the wall to the substrate, their efficiency is significantly reduced.
- thermoelectric module The technical result of this solution is to increase the efficiency of the thermoelectric module by creating a design that allows you to "pump" thermal energy directly from the workspace.
- thermoelectric module which includes semiconductor elements with conductivities of p- and p-types, interconnected by metal buses with high electrical conductivity in a single electrical circuit and placed between the substrates in such a way that all hot junctions are connected to one substrate , and all cold junctions - with the opposite, each of the semiconductor elements of p- and p-types of conductivities consists of two spaced parts interconnected by a metal wire ICOM with high electrical conductivity.
- each metal conductor makes it possible to spread the substrates to a predetermined distance, while at least one of the substrates has the ability to hermetically dock with the container with a gaseous or liquid medium, and the metal busbars connected to this substrate are made in the form of elongated brackets, mounted on top of it and perform the role of a radiator placed inside this container.
- thermoelectric module In figures 1 and 2 schematically shows the design of the thermoelectric module.
- thermoelectric module consists of semiconductor elements 1 and 2 with p- and p-type conductivities interconnected by metal buses 3 into a single electrical circuit and placed between substrates 4 and 5 in such a way that all hot junctions are connected to one substrate, and all cold junctions - with the opposite, each of the semiconductor elements 1 and 2 of the p- and p-types of conductivities consists of two spaced apart parts interconnected by a metal conductor 6.
- One of the substrates with which the metal buses 3 are connected is made e in the form of elongated brackets mounted on top of it and hermetically joined with the container 7 ( Figure 2).
- Thermoelectric module operates as follows.
- thermoelectric module When passing direct current through an electric circuit consisting of semiconductor elements 1 and 2, p- and p are types of conductivities interconnected by metal buses 3 and placed between substrates 4 and 5 so that all hot junctions are connected to one substrate, and all cold junctions - with the opposite, a temperature difference occurs between the sides of the module: one substrate is heated and the other is cooled, while at least one of the substrates has the ability to hermetically dock with gaseous or liquid media 7c oh, and the metal tires 3 associated with this substrate are made in the form of elongated brackets, are installed on top of it and fulfill the role of a radiator placed inside this container. Due to the fact that the metal busbars 3 and the substrate itself are in direct contact with the working medium, the efficiency of the thermoelectric module increases significantly.
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Термоэлектрический модуль может быть использован в холодильниках, кондиционерах и иных устройствах охлаждения или нагрева. Термоэлектрический модуль включает в себя полупроводниковые элементы (1) и (2) с проводимостями p-и n-типов, соединенные между собой металлическими шинами (3) в единую электрическую цепь и размещенные между подложками (4) и (5) таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной. Каждый из полупроводниковых элементов (1) и (2) состоит из двух разнесенных частей, соединенных между собой металлическим проводником (6). Одна из подложек, вместе с металлическими шинами (3), выполненными в виде удлиненных скоб, установленных поверх нее и выполняющих роль радиатора, герметично стыкуется с емкостью (7).
Description
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ
Область техники
Изобретение относится к термоэлектрическим приборам, работающим на эффекте Пельтье, и предназначено для использования в холодильниках, кондиционерах и иных устройствах охлаждения или нагрева.
Уровень техники
Известен термоэлектрический модуль, включающий в себя полупроводниковые элементы с проводимостями р- и п- типов, соединенные между собой металлическими шинами с высокой электропроводностью в единую электрическую цепь и размещенные между подложками таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной (RU 2075138 С1, МПК H01L 35/30, H01L 35/34, 1997).
При прохождении постоянного тока по такой электрической цепи одна подложка охлаждается, а противоположная нагревается. Это свойство термоэлектрического модуля используется для создания различных холодильных устройств, «откачивающих» тепловую энергию из рабочего пространства во внешнюю среду.
Недостатком этой конструкции, является то, что расстояние между горячей и холодной сторонами термоэлектрического модуля слишком мало и из-за теплового влияния, которое они оказывают друг на друга, получить большой перепад температур не представляется возможным.
Наиболее близким к предлагаемому термоэлектрическому модулю является термоэлектрический модуль, включающий в себя полупроводниковые элементы с проводимостями р- и п- типов, соединенные между собой металлическими шинами с высокой электропроводностью в единую электрическую цепь и размещенные между подложками таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной, каждый из полупроводниковых
элементов p- и n- типов проводимостей состоит из двух разнесенных частей, соединенных между собой металлическим проводником с высокой электропроводностью, при этом длина каждого металлического проводника обеспечивает возможность разнесения подложек на заданное расстояние (RU 108695 U1, МПК Н01Ь 35/30, 2011).
Недостатком этой конструкции термоэлектрического модуля, как и предыдущего, является то, что они перемещают тепловую энергию из рабочего пространства во внешнюю среду через стенку конструкции, которая отделяет рабочее пространство от внешней среды, при этом из-за большого теплового сопротивления на переходе от внутренней стороны стенки до подложки эффективность их работы значительно снижается.
Сущность изобретения
Техническим результатом данного решения является повышение эффективности термоэлектрического модуля за счет создания конструкции, которая позволяет «откачивать» тепловую энергию непосредственно из рабочего пространства.
Для достижения данного технического результата в термоэлектрическом модуле, включающем в себя полупроводниковые элементы с проводимостями р- и п -типов, соединенные между собой металлическими шинами с высокой электропроводностью в единую электрическую цепь и размещенные между подложками таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной, каждый из полупроводниковых элементов р- и п- типов проводимостей состоит из двух разнесенных частей, соединенных между собой металлическим проводником с высокой электропроводностью. Длина каждого металлического проводника обеспечивает возможность разнесения подложек на заданное расстояние, при этом как минимум одна из подложек имеет возможность герметично стыковаться с емкостью с газообразной или жидкой средой, а металлические шины, соединенные с этой подложкой, выполнены в виде удлиненных скоб, установлены поверх нее и выполняют роль радиатора, помещаемого во внутрь этой емкости.
Осуществление изобретения
На фигурах 1 и 2 схематично показана конструкция термоэлектрического модуля.
Термоэлектрический модуль состоит из полупроводниковых элементов 1 и 2 с проводимостями р- и п - типов, соединенных между собой металлическими шинами 3 в единую электрическую цепь и размещенных между подложками 4 и 5 таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной, каждый из полупроводниковых элементов 1 и 2 р- и п - типов проводимостей состоит из двух разнесенных частей, соединенных между собой металлическим проводником 6. Одна из подложек, с которой связаны металлические шины 3, выполненные в виде удлиненных скоб и установленные поверх нее, герметично стыкуется с емкостью 7 (фиг.2).
Термоэлектрический модуль работает следующим образом.
При прохождении постоянного тока по электрической цепи, состоящей из полупроводниковых элементов 1 и 2 р- и п - типов проводимостей, соединенных между собой металлическими шинами 3 и размещенных между подложками 4 и 5 таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной, возникает разность температур между сторонами модуля: одна подложка нагревается, а другая охлаждается, при этом как минимум одна из подложек имеет возможность герметично стыковаться с емкостью 7с газообразной или жидкой средой, а металлические шины 3, связанные с этой подложкой, выполнены в виде удлиненных скоб, установлены поверх нее и вьшолняют роль радиатора, помещаемого во внутрь этой емкости. Благодаря тому, что металлические шины 3 да и сама подложка непосредственно контактируют с рабочей средой, эффективность работы термоэлектрического модуля значительно возрастает.
Claims
1. Термоэлектрический модуль, включающий в себя полупроводниковые элементы с проводимостями р- и п- типов, соединенные между собой металлическими шинами с высокой электропроводностью в единую электрическую цепь и размещенные между подложками таким образом, что все горячие спаи соединены с одной подложкой, а все холодные спаи - с противоположной, каждый из полупроводниковых элементов р- и п- типов проводимостей состоит из двух разнесенных частей, соединенных между собой металлическим проводником с высокой электропроводностью, при этом длина каждого металлического проводника обеспечивает возможность разнесения подложек на заданное расстояние, отличающийся тем, что как минимум одна из подложек имеет возможность герметично стыковаться с емкостью с газообразной или жидкой средой, а металлические шины, соединенные с этой подложкой, выполнены в виде удлиненных скоб, установлены поверх нее и выполняют роль радиатора, помещаемого во внутрь этой емкости.
2. Термоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что металлические шины, выполняющие роль радиатора, устанавливаемого во внутрь емкости, имеют диэлектрическое покрытие, например, эмалевое.
3. Термоэлектрический модуль по пп.1 и 2, отличающийся тем, что общая площадь контактной поверхности металлических шин равна или в несколько раз больше контактной поверхности самой подложки.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107956 | 2012-03-02 | ||
| RU2012107956 | 2012-03-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013129967A1 true WO2013129967A1 (ru) | 2013-09-06 |
Family
ID=49083045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/000076 WO2013129967A1 (ru) | 2012-03-02 | 2013-02-04 | Термоэлектрический модуль |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2013129967A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946511A (en) * | 1988-02-10 | 1990-08-07 | The State Of Israel, Atomic Energy Commission, Soreq Nuclear Research Center | Thermoelectric devices |
| US5441576A (en) * | 1993-02-01 | 1995-08-15 | Bierschenk; James L. | Thermoelectric cooler |
| RU2179768C2 (ru) * | 1999-10-07 | 2002-02-20 | Демидов Андрей Валентинович | Термоэлектрический модуль |
| RU2325731C1 (ru) * | 2006-08-14 | 2008-05-27 | Юрий Иванович Шматок | Термоэлектрический модуль и способ его изготовления |
| RU108695U1 (ru) * | 2011-06-15 | 2011-09-20 | Валерий Васильевич Шулятев | Термоэлектрический модуль |
-
2013
- 2013-02-04 WO PCT/RU2013/000076 patent/WO2013129967A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946511A (en) * | 1988-02-10 | 1990-08-07 | The State Of Israel, Atomic Energy Commission, Soreq Nuclear Research Center | Thermoelectric devices |
| US5441576A (en) * | 1993-02-01 | 1995-08-15 | Bierschenk; James L. | Thermoelectric cooler |
| RU2179768C2 (ru) * | 1999-10-07 | 2002-02-20 | Демидов Андрей Валентинович | Термоэлектрический модуль |
| RU2325731C1 (ru) * | 2006-08-14 | 2008-05-27 | Юрий Иванович Шматок | Термоэлектрический модуль и способ его изготовления |
| RU108695U1 (ru) * | 2011-06-15 | 2011-09-20 | Валерий Васильевич Шулятев | Термоэлектрический модуль |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10281218B2 (en) | Heat-dissipating structure having suspended external tube and internally recycling heat transfer fluid and application apparatus | |
| RU2444814C1 (ru) | Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе | |
| EP3020077B1 (en) | Thermoelectric generator | |
| CN103000799A (zh) | 冷端和热端分离型温差电致冷半导体技术 | |
| AU2018220031A1 (en) | Thermoelectric device | |
| EP3164896B1 (en) | Thermoelectric module | |
| RU124052U1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| WO2013129967A1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| RU108695U1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| KR102330197B1 (ko) | 열전환장치 | |
| RU118797U1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| KR101177266B1 (ko) | 열전모듈 열교환기 | |
| RU136640U1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| WO2012173519A1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| CA2910958A1 (en) | Thermoelectric device | |
| CN103178201B (zh) | 一种半导体冷热双向芯片 | |
| CN104519717B (zh) | 正反转切换设备及其散热系统 | |
| CN105762268A (zh) | 一种基于非均匀掺杂半导体的气体换热器 | |
| CN201269667Y (zh) | 一种半导体致冷装置 | |
| RU116979U1 (ru) | Термоэлектрический охлаждающий модуль | |
| CN106992244B (zh) | 热电转换装置以及热电转换器 | |
| RU207206U1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| CN216213539U (zh) | 一种特殊连接方式的多层热电半导体模块 | |
| KR101543106B1 (ko) | 열전소자모듈 | |
| JP7539908B2 (ja) | 熱電モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13754840 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13754840 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |