專利名稱：直接熱電冷卻器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案一般地涉及冷卻單元。具體地說，本發(fā)明 的各個方面涉及熱電裝置，在該熱電裝置中流體被沿著熱電模塊 側(cè)面引導(dǎo)。
背景技術(shù)：
通過物體前4亍的電荷載體(例如，當(dāng)電流經(jīng)過物體的時4矣)可 以傳遞熱，^f昔此纟會物體的一邊加熱同時冷卻該物體的另 一邊。這 個效應(yīng)可能^皮稱為"珀?duì)柼?歲支應(yīng)，而在冷卻和加熱裝置中利用
這個效應(yīng)i殳計(jì)的物體可能^皮稱為熱電才莫塊。
一些熱電才莫塊可能使用從金屬或半導(dǎo)體的一端到金屬或半
導(dǎo)體的另一端的電流4專熱。該電流可能i秀發(fā)這才羊的溫差，以致單
一金屬或單一半導(dǎo)體的一邊變得比較熱，同時單一金屬或單一半 導(dǎo)體的另一邊變得比較冷。
為了4是高加熱和冷卻的效果，其他的熱電才莫塊可能4吏用通過 兩個不同材料(舉例來說，p-型和n-型的半導(dǎo)體)的交替陣列的電 流傳熱。陣列可能是這樣安排的，以致該陣列的每個元件被電耦 合到不同的物質(zhì)類型的 一個鄰居和通過熱電才莫塊不同面。當(dāng)電位 加到該陣列上的時^美，電流穿越該陣列向熱電才莫塊的 一 邊移動， 通過利用第 一材料做成的陣列元件，然后回到熱電模塊的另 一邊 通過利用第二材料制造的陣列元件。在這樣的安排中，電流沿著該陣列所有的元件以從熱電模塊的 一 邊到熱電模塊的另 一 邊往 返的方式存在。
在任一類型的熱電才莫塊中，熱量^皮電荷載體(即，電子或空穴) 從熱電才莫塊的一邊運(yùn)送到另一邊。在后者類型的熱電才莫塊中，材 料是這樣選定的，以致一個材料的電荷載體是電子，而另一個材 料的電荷載體是空穴。采用這樣一組材津牛，當(dāng)電流通過如上所述 安排的元件陣列的時候，在利用兩個材料制造的元件中電荷載體 可能向熱電才莫塊的同一邊流動。因此，熱量將朝熱電才莫塊的同一 邊移動，盡管電流將沿著相反的方向通過利用不同的材料制作的 元件。
為使用 一 個或多個熱電模塊提供加熱和/或冷卻i殳計(jì)的裝置 可能被稱為熱電裝置。為了利用熱電模塊中的熱運(yùn)動，現(xiàn)有技術(shù)
的熱電裝置IOO(如圖1所示)可能包括在熱電才莫塊109的每個面 105、 107之間轉(zhuǎn)移熱量的冷々反101、 103和在熱電才莫塊109附近 用導(dǎo)管111、 113運(yùn)送的兩個工作流體。當(dāng)與熱電才莫塊109的冷 邊107連接的導(dǎo)管113中的工作流體將變涼的時候，與熱電才莫塊 109的熱邊105連4妻的導(dǎo)管111中的工作流體爿尋變熱。熱的流體 可能用來給物體或空間加熱，而涼爽的流體可能用來冷卻物體或 空間。
為了促進(jìn)冷4反101、 103和熱電才莫塊109之間的熱壽爭移，可 能施加壓力^巴壓寒冷^反101、 103和熱電才莫塊109的兩個側(cè)面105、 107壓在一起并且除去大的縫隙。這個壓力通常受這才羊的限制， 以便熱電才莫塊109可以隨著它的溫度變化收縮和膨"長。為了進(jìn)一 步促進(jìn)熱電才莫塊109的兩個面105、 107和冷^反101、 103之間的 熱轉(zhuǎn)移，由冷玲反101、 103和熱電才莫塊109的側(cè)面105、 107的表 面瑕瘋引起的孩t米級空隙可以通過在冷板101、 103和熱電才莫塊 109的側(cè)面105、 107之間加一層熱界面材一牛115來填充。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面包4舌熱電系統(tǒng)。 一些實(shí)施方案包4舌至少一 個有第一面和第二面的熱電才莫塊。在一些實(shí)施方案中，那至少一 個熱電才莫塊一皮配置成在才喿作期間擴(kuò)大第 一 面和第二面之間的溫 差。 一些實(shí)施方案包4舌至少一個配置成至少沿著那至少一個熱電 模塊的第 一面的第 一部分引導(dǎo)第 一流體的第 一流體管理器。
在一些實(shí)施方案中，第一流體至少包括7K和乙二醇組合物之 一。在一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電才莫塊包4舌至少一個p-型
半導(dǎo)體和至少一個n-型半導(dǎo)體。在一些實(shí)施方案中，那至少一個 熱電模塊包括至少 一 個配置成使第 一 流體與第 一 面電絕緣的第 一流體抵抗層。在一些實(shí)施方案中，那至少一個第一流體管理器 包4舌至少 一 個第 一 流體供應(yīng)線和至少 一 個第 一 流體回流線。 一 些 實(shí)施方案進(jìn)一步包括為將第一流體引向那至少一個第一流體供 應(yīng)線配置的第一流體供應(yīng)管理器連接和為引導(dǎo)來自那至少一個 第 一 流體回流線的第 一 流體而配置的第 一 流體回流線連4妻。在一 些實(shí)施方案中，那至少第一流體供應(yīng)線包4舌眾多第一流體供應(yīng) 線，在一些實(shí)施方案中，那至少一個第一流體管理器進(jìn)一步包括 至少一個形成至少一個配置成將一部分來自那至少一個第一流 體供應(yīng)線的第 一流體引向那至少 一個第 一流體回流線的通道的 第一流體導(dǎo)向器。
在一些實(shí)施方案中，那至少一個第一流體管理器包括至少一 個配置成至少沿著那至少一個熱電才莫塊的第一面的第一部分在 第一流體中產(chǎn)生湍流的第一瑞流元素。在一些實(shí)施方案中，那至 少 一個第 一湍流元素包括在第 一流體管理器的通道中的至少一 個第一突起。 一些實(shí)施方案進(jìn)一步包括至少一個配置成至少沿著 那至少一個熱電模塊的第二面的第二部分引導(dǎo)第二流體的第二 流體管理器。在一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電才莫塊包括眾多熱電模 塊，每個都有各自的第一面和第二面。在一些實(shí)施方案中，那至 少 一 個第 一 流體管理器包括眾多第 一 流體管理器，每個都被配置 成至少近似地沿著眾多熱電模塊中每個熱電模塊各自的第 一 面 的第一部分至少引導(dǎo)第一流體的第一部分。在一些實(shí)施方案中，
那至少 一 個第二流體管理器包括眾多第二流體管理器，每個都被 配置成至少近似地沿著眾多熱電模塊中每個熱電才莫塊各自的第 二面的第二部分至少引導(dǎo)第二流體的第二部分。在一些實(shí)施方案 中，那至少一個熱電才莫塊是這才羊配置的，以致當(dāng)那至少一個熱電 模塊工作的時候，第 一 面和第二面經(jīng)歷大約二十?dāng)z氏度的溫差。
在一些實(shí)施方案中，第一面包^^舌那至少一個熱電才莫塊的熱 面，而第二面包4舌那至少一個熱電才莫塊的冷面。在一些實(shí)施方案 中，那至少一個熱電才莫塊是這樣配置的，以致該熱面和第一流體 在那至少 一 個熱電模塊的操作期間經(jīng)歷大約四攝氏度的第 一 溫 差，而冷面和第二流體在那至少 一 個熱電才莫塊的才喿作期間經(jīng)歷大 約九攝氏度的第二溫差。
在一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電才莫塊包括眾多熱電才莫 塊，每個都有各自的第一面和第二面。在一些實(shí)施方案中，那至 少 一個第 一 流體管理器包括眾多第 一 流體管理器，每個都被配置 成近似地沿著眾多熱電模塊中每個熱電模塊各自的第 一 面相應(yīng) 的第一部分至少引導(dǎo)第一流體的第一部分。 一些實(shí)施方案進(jìn)一步 包括至少一個與眾多熱電才莫塊電耦合的電源。在一些實(shí)施方案 中，眾多熱電才莫塊^f皮此電耦合。
在一些實(shí)施方案中，眾多熱電模塊的第一子集的每個熱電模 塊與第一子集的其他熱電才莫塊串4關(guān)地電耦合。在一些實(shí)施方案 中，第一子集與眾多熱電模塊的眾多第二子集并聯(lián)地電耦合。在 一些實(shí)施方案中，第 一子集包括對應(yīng)于電源的電壓輸出的若干熱電模塊。在一些實(shí)施方案中，眾多第二子集包括與電源的功率輸 出相對應(yīng)的若干子集。
本發(fā)明的一個方面包括冷卻的方法。在一些實(shí)施方案中，該 方法至少包括產(chǎn)生橫跨至少 一 個熱電才莫塊的電位差，以便冷卻那 至少 一個熱電才莫塊的第 一 面，使那至少 一個熱電才莫塊的第二面升 溫，和至少沿著第一面和第二面之一的第一部分引導(dǎo)第一流體。
在一些實(shí)施方案中，第一流體至少包4舌水和乙二醇組合物之 一。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)第一流體包括引導(dǎo)第一流體進(jìn)入至 少 一 個流體管理器的至少 一 個第 一 流體供應(yīng)線和引導(dǎo)第 一 流體 離開那至少一個流體管理器的至少一個第一流體回流線。在一些 實(shí)施方案中，引導(dǎo)第一流體包括引導(dǎo)第一流體通過安排在那至少 一個流體供應(yīng)線和那至少 一 個流體回流線之間的至少 一 個流體 管理器中的至少一個流體引導(dǎo)通道。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)第 一流體包括當(dāng)?shù)?一 流體被引導(dǎo)通過那至少 一 個流體引導(dǎo)通道的 時候在第 一流體中產(chǎn)生湍流。
在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)第 一流體包括至少沿著第 一面的第 一部分引導(dǎo)第 一 流體和至少沿著第二面的第二部分引導(dǎo)第二流 體。在一些實(shí)施方案中，產(chǎn)生電位差包括產(chǎn)生在第一面和第二面 之間大約二十?dāng)z氏度的溫差。在一些實(shí)施方案中，產(chǎn)生電位差包 括產(chǎn)生在第一面和第一 流體之間經(jīng)歷的大約九攝氏度的第 一 溫 差和產(chǎn)生在第二面和第二流體之間大約四纟聶氏度的第二溫差。在 一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電才莫塊包括眾多熱電才莫塊。
一些實(shí)施方案進(jìn)一步包括使眾多熱電模塊彼此電耦合。在一 些實(shí)施方案中，電耦合包括使眾多熱電模塊的第一子集的每個熱 電模塊與第一子集的其他熱電模塊串聯(lián)地電耦合。在一些實(shí)施方
案中，電耦合包括使第一子集與眾多熱電模塊的眾多第二子集并聯(lián)地電耦合。在一些實(shí)施方案中，第一子集包括對應(yīng)于與眾多熱 電模塊耦合的電源的電壓輸出的若干熱電模塊。在一些實(shí)施方案 中，眾多第二子集包括與電源的功率輸出相對應(yīng)的若干子集。
本發(fā)明的一個方面包4舌冷卻系統(tǒng)。在一些實(shí)施方案中，該冷 卻系統(tǒng)包括至少一個第一流體入口 ，至少一個第一流體出口，和 至少一個安排在那至少一個第一流體入口和那至少一個第一流 體出口之間的直^妻熱電裝置，那至少一個直4妾熱電裝置4皮配置成 冷卻從那至少第 一流體入口供應(yīng)的至少 一個第 一流體和把那至 少一個冷卻后的第一流體供應(yīng)鄉(xiāng)會那至少一個第一;充體出口 。
在一些實(shí)施方案中，那至少一個第一流體至少包4舌水和乙二 醇組合物之一。在一些實(shí)施方案中，那至少一個直4妄熱電裝置包 括至少一個有第一面的熱電模塊、至少一個配置成接受來自那至 少一個第一流體入口的那至少一個第一流體、至少沿著那至少一 個熱電模塊的第一面的第一部分引導(dǎo)那至少一個第一流體并且
把那至少 一個冷卻后的第 一流體排;改到那至少 一個第 一流體出 口的第一流體管理器。
在一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電才莫塊包4舌至少一個配置 成4吏第 一 流體和第 一面電分離的第一 流體反抗層。在 一 些實(shí)施方 案中，那至少一個第一流體管理器包括至少一個配置成至少沿著 那至少 一個熱電才莫塊的第 一面的第 一部分近似地產(chǎn)生湍流的第 一湍流元素。
在一些實(shí)施方案中，該冷卻系統(tǒng)包4舌至少一個第二流體入口 和至少一個第二流體出口。在一些實(shí)施方案中，那至少一個直才妻 熱電裝置^皮安排在那至少一個第二流體入口和那至少一個第二 流體出口之間，那至少一個直^妄熱電裝置^皮進(jìn)一步配置成佳乂人那
至少 一個第二流體入口供應(yīng)的至少 一個第二流體升溫并且把那至少一個升溫的第二流體供應(yīng)^^那至少一個第二流體出口 。在一 些實(shí)施方案中，那至少一個直4妄的熱電裝置包括至少一個有第一 面和第二面的熱電才莫塊、至少一個配置成接受來自那至少一個第 一流體入口的那至少一個第一流體、至少沿著那至少一個熱電才莫 塊的第一面的第一部分引導(dǎo)至少一個第一流體并且:fe那至少一 個冷卻后的第一流體排放到那至少一個第一流體出口的第一流 體管理器和至少一個配置成接受來自那至少一個第二流體入口 的至少 一個第二流體、至少沿著那至少 一個熱電才莫塊的第二面的 第二部分引導(dǎo)那至少一個第二流體并且把那至少一個升溫的第
二流體排放到那至少 一個第二流體出口的第二流體管理器。
在一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電才莫塊是這樣配置的，以 致當(dāng)那至少一個熱電才莫塊工作的時候，第一面和第二面經(jīng)歷大約 二十?dāng)z氏度的溫差。在一些實(shí)施方案中，那至少一個熱電模塊是 這樣配置的，以致第 一 面和#皮冷卻的第 一 流體在那至少 一 個熱電 才莫塊的才喿作期間經(jīng)歷大約九纟聶氏度的第 一 溫差而第二面和升溫 的第二流體在那至少 一 個熱電才莫塊的才喿作期間經(jīng)歷大約四才聶氏
度的第二溫差。
這些附圖不打算依比例^^制。在附圖中，各個不同的圖畫舉 例說明的每個同 一 的或幾乎同 一 的成份將用相似的數(shù)字表示。為 了清楚起見，并非每個成份在每幅圖畫中都被標(biāo)注出來。在這些 圖畫中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)已知的熱電裝置的剖視圖2是依照本發(fā)明的 一 個實(shí)施方案的熱電模塊的剖視15圖3是依照本發(fā)明的 一 個實(shí)施方案的多個流體流動管理器的 平面圖4是圖3所示的一個流體流動管理器的放大視圖5是依照本發(fā)明的一個實(shí)施方案的流體供應(yīng)管理器的一見
圖6是圖5的流體供應(yīng)管理器的第二視圖7是依照本發(fā)明的一個實(shí)施方案的直4妄熱電裝置的分解
圖8是圖7所示的直接熱電裝置在組裝條件下的透視圖。
具體實(shí)施例方式
這項(xiàng)發(fā)明在其應(yīng)用方面不局限于在下面的描述中陳述的和 在附圖中舉例i兌明的構(gòu)造細(xì)節(jié)和元裝置安排。本發(fā)明能夠有其他 的實(shí)施方案并且能夠以各個不同的方式實(shí)踐或?qū)?亍。另外，在此 使用的措辭和術(shù)語是為了描述而且不應(yīng)該被視為限制。在此"包 括"、"由-組成"、"有，，、"包含"及其變化的4吏用意p未著 嚢括，包括，和關(guān)于，必須關(guān)于包括其后列出的項(xiàng)目及其等價(jià)項(xiàng) 目以及附力o的項(xiàng)目。
依照本發(fā)明的 一個方面，人們將i人識到傳統(tǒng)的熱電裝置可能 在熱電模塊的側(cè)面和工作流體之間無效地轉(zhuǎn)移熱量。如同上面描 述的那樣，在傳統(tǒng)的熱電裝置(例如，圖l所示的熱電裝置)中， 熱量通過中間的熱轉(zhuǎn)移元件(例如，冷板IOI、 103和數(shù)層熱界面 材料115)在熱電才莫塊109的側(cè)面105、 107和工作流體之間轉(zhuǎn)移。 因?yàn)檫@些中間的傳熱元素，在這個傳統(tǒng)的熱電裝置100中引進(jìn)傳熱的低效率。每個中間的傳熱元素都4吏熱量消散而且降^f氐從熱電
模塊100到工作流體的熱導(dǎo)率。明確地說，用來填充冷板101、 103和熱電才莫塊109的側(cè)面105、 107之間的樣史米級空隙的數(shù)層熱 界面材并牛115與冷纟反101、 103相比通常有比專交j氐的導(dǎo)熱率。沒 有表面瑕瘋不需要數(shù)層熱界面材料115填充微米級空隙的冷板 101、 103和熱電才莫塊109(例如，枳4戒加工后真空銅焊的冷^反和 薄壁微通道冷板)制造費(fèi)用高得驚人。同樣，熱導(dǎo)率接近冷板101、 103的熱導(dǎo)率的數(shù)層熱界面材料115也價(jià)格高得驚人。結(jié)果，買 得起的傳統(tǒng)的熱電裝置100仍然是{氐歲文率的。
舉例來"i兌，典型的傳統(tǒng)熱電裝置通常4吏用大約1600瓦到大 約1700瓦的功率產(chǎn)生大約1200瓦的冷卻。在運(yùn)4亍時，在這樣的 冷卻器中熱電才莫塊的熱面和冷面之間的溫度可能是大約三十三 才聶氏度。熱面表面和高溫工作流體之間的溫差可能是大約七^聶氏 度。冷面表面和低溫工作流體之間的溫差可能是大約十五攝氏 度。理想地，這些溫差將向零攝氏度減少。
一舶:地i兌，本發(fā)明的至少 一個實(shí)施方案指向經(jīng)濟(jì)地才是高熱電 裝置的歲文率。明確地i兌，本發(fā)明的至少一個實(shí)施方案指向在不佳_ 用冷^反或熱界面才才并+的情況下在熱電才莫塊的側(cè)面和工作流體之 間轉(zhuǎn)移熱量的熱電裝置。相反，在本發(fā)明的至少一個實(shí)施方案中， 工作流體近似地沿著熱電才莫塊的側(cè)面流動。
術(shù)語"熱電裝置"應(yīng)該被理解為指代任何使用熱電模塊的裝 置，包括-使用熱電才莫塊冷凍或冷卻物體和/或空間的裝置和使用熱 電模塊給物體和/或空間加熱或使之升溫的裝置。術(shù)語"工作流體" 應(yīng)該^皮理解為包^^巴熱量轉(zhuǎn)移主合熱電才莫塊和/或4巴熱量/人熱電才莫 塊轉(zhuǎn)移出去的4壬4可流體，包4舌一個或多個液體(例如，7jc、包含 乙二醇的組合物、不含tK的制冷劑)和/或一個或多個氣體(例如， 空氣)。圖2依照本發(fā)明的至少一個實(shí)施方案舉例說明熱電模塊200 的剖視圖。熱電才莫塊200可能包括眾多傳導(dǎo)性元件201、 203。眾 多傳導(dǎo)性元件的第一部分可能包括p-型半導(dǎo)體元件，每個都以 201指出。眾多傳導(dǎo)性元件的第二部分可能包括n-型半導(dǎo)體元件， 每個都以203指出。如圖2所示，n-型半導(dǎo)體元件203可能與p-型半導(dǎo)體元件201交替。人們應(yīng)該理解本發(fā)明的實(shí)施方案不局限 于傳導(dǎo)性元件的任何特定材料類型或安排。
在至少一個實(shí)施方案中，n-型半導(dǎo)體元件203可能通過熱電 模塊200的備用側(cè)面與鄰近的p-型半導(dǎo)體元件201電耦合。如圖 2所示，眾多導(dǎo)線(每個都以205指出)可能被安排在熱電模塊200 的備用側(cè)面上以〗吏鄰近的p-型半導(dǎo)體元件201和n-型半導(dǎo)體元件 203電耦合。
在至少一個實(shí)施方案中，熱電模塊200可能包括導(dǎo)線207、 209，通過它H可va4巴電^f立力口至'J眾多半導(dǎo)體元4牛201、 203上。導(dǎo) 線207 、 209可能通過下面描述的流體流動管理器與電源(未展示) 電耦合。
在才乘作時，高電位可能適用于導(dǎo)線207,而〗氐電位可能適用 于導(dǎo)線209。電位差可能引起電流從高電位導(dǎo)線通過眾多傳導(dǎo)性 元件201、 203到低電位導(dǎo)線。在列舉的例子中，當(dāng)這樣的電位 差存在的時^f，美，電流/人熱電才莫塊200的頂面211經(jīng)過p-型半導(dǎo)體 元件201到熱電才莫塊200的底面213，然后經(jīng)過n-型半導(dǎo)體元件 203回到頂面211。這個電流圖繼續(xù)乂人高位源到^f氐^f立源。
穿越傳導(dǎo)性元件201、 203行進(jìn)的電荷載體4巴熱量乂人熱電沖莫 塊200的一邊帶到另一邊。在p-型半導(dǎo)體元件201中，電荷載體 (即空穴(卩日電荷載體))從高電位向低電位傳送。在n-型半導(dǎo)體元件 203中，電荷載體(即，電子(負(fù)電荷載體))從低電位到高電位移動。當(dāng)高電位加到導(dǎo)線207上而低電位加到導(dǎo)線209上的時候，空穴 乂人p-型半導(dǎo)體元件201的底部流向頂端而電子乂人n-型半導(dǎo)體元件 203的底部流向頂端。這個電荷載體/人熱電才莫塊200的底面213 向熱電才莫塊200的頂面211的力fu動導(dǎo)f丈頂面211升溫禾口底面213 冷卻。顛倒電位可能允許電荷載體沿著相反的方向流動，于是底 面213力口《A, 而丁貞面211,令^卩。
/人熱電才莫塊200的變冷面移到熱電才莫塊200的變暖面的熱量 可能基于傳導(dǎo)性元件201、 203的數(shù)目、電阻率、高度、面積和 導(dǎo)熱率、兩側(cè)的外加電壓、外加電流、熱電系數(shù)和/或溫度改變。 在一些實(shí)施方案中，該熱量可以用下式近似4尋出
(1)
虹一
2爿
其中H是被轉(zhuǎn)移的熱量，N是成對的p-型和n-型半導(dǎo)體元件 201、 203的數(shù)目，S是可能基于熱電模塊200的溫度改變的熱電 系數(shù)，I是通過熱電模塊200的電流，Tc是熱電模塊200的冷面(例 如，213)的溫度，Th是熱電才莫塊200的熱面(例如，211)的溫度， R是半導(dǎo)體元件201、 203的電阻率，L是半導(dǎo)體元件201、 203 的高度，A是半導(dǎo)體元件201、 203的橫截面積，而K是半導(dǎo)體元 件201、 203的導(dǎo)熱率。在一個落實(shí)的方案中，熱電才莫塊200可 能包4舌可,人TE Technology, Inc., Traverse City, MI購買的高'1"生 能才莫塊，例如HP-199-1.4-0.8熱電才莫塊。
在一些實(shí)施方案中， <呆護(hù)層215可能^皮安排在熱電才莫塊200 的頂面和底面211、 213之一或兩者上。^f呆護(hù)層215可能^f吏有電 源的元件(例如，傳導(dǎo)性元件201、 203;導(dǎo)體205;導(dǎo)線207、 209) 與周圍環(huán)境隔離。保護(hù)層215可能包括流體反抗層或涂層，該保護(hù)層^皮配置成4吏有電源的元件與近似地沿著熱電才莫塊200的頂面 和/或底面211、 213通過至少一個流體:i:充動管理器217流動的水 隔離，下面將予以描述。在一個落實(shí)的方案中， -床護(hù)層215可能 包括金屬被膜和/或陶瓷被膜。
在一些落實(shí)的方案中，熱電才莫塊200可能包4舌一個或多個熱 惰性的或較不活躍的部分219。如圖2所示，在一些落實(shí)的方案 中，熱惰'f生的部分219可能包括4妄近熱電才莫塊200沒有安4非熱電 元件201、 203的邊纟彖的^f呆護(hù)層215的部分。熱惰性的部分219 可能被用于通過將0-型圏或其他密封件放在最接近熱惰性部分 219的位置用流體流動管理器217形成流體密封。在一些落實(shí)的 方案中，熱電模塊200的表面積可以通過把一個或多個翼(未展 示)、壓痕(未展示)和/或突起(未展示)加到熱電模塊200的保護(hù)層 215上有所增加。這才羊的翼或壓痕也可能增加近似地沿著側(cè)面流
動的工4乍;;;危體的湍流，下面^奪更i羊細(xì)i也^H侖。
如圖2所示，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，熱電才莫塊200可 能4皮安排在兩個流體流動管理器(每個都以217指出)之間。管理 器217可能4皮配置成在在各自的^f呆護(hù)層215上引導(dǎo)工作流體，下 面將更詳細(xì)地描述。
圖3舉例說明安排在表面的301上的眾多流體流動管理器 217以適應(yīng)眾多熱電才莫塊200。每個流體流動管理器217可能尋皮 配置成與各自的熱電才莫塊(例如，200)的側(cè)面耦合并且沿著各自的 熱電模塊(如圖2所示)的側(cè)面引導(dǎo)工作流體。在本發(fā)明各個不同 的實(shí)施方案中，流體流動管理器217可以利用任何材^1"制成。在 落實(shí)的方案中，流體流動管理器217可能是利用塑料做成的。
圖4依照本發(fā)明的至少一個實(shí)施方案舉例i兌明圖3所示的流 體流動管理器217之一的放大視圖。依照上面的討論，流體流動管理器217可能被配置成至少沿著熱電模塊200的一個側(cè)面的一 部分近似地引導(dǎo)工作流體。在一個實(shí)施方案中，流體流動管理器 217可能被》文在毗鄰熱電才莫塊200的位置，以便通過流體流動管 理器217流動的工作流體至少沿著熱電才莫塊200的〗呆護(hù)層215的 一部分外表面近似地流動。圖4的流體流動管理器217是僅僅作 為例子舉例說明和描述的。人們應(yīng)該理解本發(fā)明的實(shí)施方案可以 包括4壬4可配置的4壬zf可類型的流體流動管理器。
如圖4所示，流體流動管理器217可能包括一個或多個流體 供應(yīng)線，每個都以401指出。在列舉的例子中流體供應(yīng)線401包 括在流體流動管理器217中的孔，該孔與下面參照圖5描述的流 體供應(yīng)管理器(在圖4中未展示)連接，穿過流體供應(yīng)管理器(在圖 4中未展示)的表面與流體流動管理器217耦合，下面將予以討論。 工作流體可以從下面參照圖5描述的流體供應(yīng)管理器(在圖4中 未展示)通過一個或多個流體供應(yīng)線401進(jìn)入流體流動管理器 217。
流體流動管理器217的實(shí)施方案也可能包括 一 個或多個流體 回流線403 。圖4舉例i兌明的流體回流線403包4舌通過在下面關(guān) 于圖5討論的流體供應(yīng)管理器(在圖4中未展示)的表面中的孔直 達(dá)流體供應(yīng)管理器(在圖4中未展示)的連4妄表面301的孔。工作 流體可以通過一條或多條流體回流線403退出流體流動管理器 217進(jìn)入下面關(guān)于圖5討i侖的流體供應(yīng)管理器(在圖4中未展示)。
流體流動管理器217的實(shí)施方案也可能包4舌一個或多個形成 一個或多個流體通道的流體導(dǎo)向器405,工作;充體可以通過那一 個或多個流體通道乂人一條或多條流體供應(yīng)線401流向一條或多條 流體回流線403。流體導(dǎo)向器405可能包括工作流體不可能通過 的壁或其4也阻斷表面。流體導(dǎo)向器405可能纟皮配置成通過用熱電 才莫塊200的^f呆護(hù)層215形成流體密佳t和阻斷工^f乍;危體在4爭定方向的流動引導(dǎo)工作流體。在流體導(dǎo)向器405之中/之間的間隙可以允 許工作流體只沿著預(yù)期的方向流動。在一些實(shí)施方案中，流動導(dǎo) 向器405、流體供應(yīng)線401和流體回流線403的組合可能是這才羊 安排的，以使通過通道的流體呈低壓力和保持工作流體在熱電才莫 塊附近流動的時間比從一條或多條流體供應(yīng)線401到條或多條流 體回流線403的直^妄^各徑長。
在才乘作時，列舉的實(shí)施方案的流體通道可以沿著熱電才莫塊 200近似地引導(dǎo)工作流體乂人那一條或多條流體供應(yīng)線401到流體 回流線403。工作流體這樣經(jīng)過每個通道移動，以致/人每條流體 供應(yīng)線401進(jìn)入流體流動管理器217的工作流體在通過流體回流 線403離開流體流動管理器217之前沿著流體流動管理器217的 大約四分之一的表面和熱電才莫塊200的大約四分之一的表面流 動。工作流體通過流體流動管理器217的全部通道/人所有的流動 供應(yīng)線401到流體回流線403的組合流動導(dǎo)致工作流體沿著流體 流動管理器217的大約整個表面和熱電才莫塊200的大約整個表面 流動。
在一些實(shí)施方案中，流體流動管理器217可能包括一個或多 個配置成隨著工作流體乂人流體供應(yīng)線401流向流體回流線403(例 如，通過通道)在工作流體中引起和/或增加湍流的湍流元素407。 最貼近熱電模塊200流動的工作流體的分子可能最有效地用熱電 模塊200轉(zhuǎn)移熱量。理想地，工作流體的每個分子都將花費(fèi)大約 相同的時間最接近熱電才莫塊200。然而，工作流體的非湍流或?qū)?流流動通常導(dǎo)致工作流體的分子在/人流體供應(yīng)線401到流體回流 線403的流動過程中處處保持在距熱電才莫塊200實(shí)質(zhì)上不變的距 離，所以在工作流體的這個非湍流或?qū)恿髁鲃又邢鄬槠鄑不多工 作流體分子在熱電才莫塊200附近花費(fèi)4艮多的時間。湍流元素407可能引起工作流體內(nèi)的分子這才羊運(yùn)動，以致在 熱電才莫塊200附近移動的工作流體分子多于非湍流或?qū)恿髁鲃拥?工作流體。湍流元素407可能包括可以-皮壞工作流體的層流或非 湍流流動的隆起、突起或<壬〗可其4也元素。
如圖4所示，流體流動管理器217可能被安排在表面的301 上。在一些實(shí)施方案中，表面301可能包括下面討論的流體供應(yīng) 管理器(在圖4中未展示)的對置表面。在一些實(shí)施方案中，表面 301可能包4舌一個或多個配置成4巴離流體流動管理器217最近的 特定的熱電才莫塊200與電源連4妻的電觸點(diǎn)409。在一些實(shí)施方案 中， 一個或多個電觸點(diǎn)409可能包括配置成與熱電才莫塊200的導(dǎo) 線207、 209連4妄并且產(chǎn)生電5充的高、4氐電4立來源。在其^也的實(shí) 施方案中，電觸點(diǎn)409可能只包括高、低電位來源之一。高、低 電位來源中的另 一個可能與在離熱電才莫塊200的另 一邊最近的另 一個流體供應(yīng)管理器的表面上的電觸點(diǎn) 一樣地安排，下面將描 述。
流體流動管理器217可能#皮0-型圏411或其4也流體密封i殳計(jì) 元素包圍，當(dāng)熱電才莫塊200》文在離流體流動管理器217最近的;也 方時形成流體密封。舉例來i兌，O-型圈411可以在熱電才莫塊200 的表面301和熱惰性部分219之間形成流體密封。
圖5和圖6舉例說明流體供應(yīng)管理器500的兩個視圖。在一 些實(shí)施方案中，流體供應(yīng)管理器500可能被配置成把工作流體供 應(yīng)纟合一個或多個流體流動管理器217的流體供應(yīng)線401和4妄受乂人 一個或多個流體流動管理器217的流體回流線403排》文的工作流 體。在本發(fā)明各個不同的實(shí)施方案中，流體供應(yīng)管理器500可能 是利用任何材料制成的。在一個落實(shí)的方案中，流體供應(yīng)管理器 500可能是利用塑料制成的。如圖5(流體供應(yīng)管理器500的透^L圖)所示，在一些實(shí)施方案 中，流體供應(yīng)管理器500可能包括為引導(dǎo)工作流體從工作流體來 源505到流體供應(yīng)管理器500的一個或多個流體出口 501把流體 供應(yīng)給一個或多個流體流動管理器217的流體供應(yīng)線401而安4非 的流體供應(yīng)路徑503。在列舉的實(shí)施方案中，流體供應(yīng)管理器500 的流體出口 501包括表面507中的孑L，通過這個孔工作流體可以 流到對置的表面301，在該表面上可能安裝了一個或多個流體流 動管理器217。流體供應(yīng)管理器500可能纟皮配置成以實(shí)質(zhì)上恒定 不變和/或相似的體積4巴工作流體供應(yīng)*會每個流體流動管理器 217。
在一個落實(shí)方案中，流體供應(yīng)^各徑503可能包括安4非在表面 507上為4吏工作流體/人流體來源505流向每個流體出口 501而配 置的壁或其他流體阻斷元素509。如同在圖5的實(shí)施方案中舉例 說明的那樣，流體供應(yīng)主通道511可能把來自工作流體來源505 的工作流體的某些部分供應(yīng)纟合流體供應(yīng)支流通道513。然后，每 個流體供應(yīng)支流通道513可能將流體引向沿著流體供應(yīng)支流通道 安才非的流體出口 501。
流體供應(yīng)管理器500可能包4舌配置成通過一個或多個流體入 口 517接受工作流體的流體回流路徑515。流體入口 517可能接 受/人流體流動管理器217的一條或多條流體回流線403糸M文的工 作流體。流體回流3各徑515可能^皮配置成引導(dǎo)工作流體/人一個或 多個流體入口 517到流體排方文管519。流體回流^各徑515與流體 供應(yīng)^各徑503類似，可能包括與流體回流主通道523連4妻的一個 或多個流體回流支流通道521。每個流體回流支流通道515可能 凈皮配置成引導(dǎo)工作流體/人沿著流體回流支流通道515安4非的流體 入口 517到流體回流主通道523 。流體回流主通道523可能一皮配 置成引導(dǎo)工作流體乂人流體回流支流通道517到流體排力丈管519 。流體回流^各徑515可能與流體回流^各徑503 —辨4皮安4非在流體供 應(yīng)管理器500的同一表面上并且借助壁509分開。
圖6舉例i兌明流體供應(yīng)管理器500的來自流體供應(yīng)管理器 500的底部的一見圖。雖然流體來源505和流體排i文管519被安排 在流體供應(yīng)管理器500的同一邊，但是人們應(yīng)該認(rèn)識到流體供應(yīng) 管理器500的任何線元件安排都可能用于本發(fā)明的各個不同的實(shí) 施方案。
在一些實(shí)施方案中，為了纟合上述的熱電才莫塊200供電，流體 供應(yīng)管理器500可能包括與流體流動管理器217的電觸點(diǎn)409的 電連接(未展示)。電連接可能被安排成并聯(lián)地、串聯(lián)地或串并聯(lián) 組合地連4妄熱電才莫塊，下面將更詳細(xì)地討i侖。在一個落實(shí)方案中， 電連接可能與流過流體供應(yīng)管理器500的工作流體隔離。在一個 落實(shí)方案中，電連4妄可能^皮安排在壁509內(nèi)。
圖7和圖8依照本發(fā)明的至少一個實(shí)施方案舉例-沈明熱電裝 置700的兩個一見圖，該熱電裝置包括熱電模塊200、流體流動管 理器217和流體供應(yīng)管理器500(每個都有遮住上述的 一些元器件 一見圖的背邱t)。圖7舉例i兌明直沖妻熱電裝置700的分解圖。圖8 舉例說明直接熱電裝置700的組裝圖。雖然圖7和圖8舉例說明 的熱電裝置700包括眾多熱電模塊200 ，眾多流體流動管理器217 和一對每個都以500指出的流體供應(yīng)管理器，^f旦是人們應(yīng)該理解 本發(fā)明的實(shí)施方案可能包括更多或更少的熱電才莫塊200、流體流 動管理器217和流體供應(yīng)管理器500，包4舌單一的熱電才莫塊200 和一對直4妄與工作流體供應(yīng)線連4妾的流體流動管理器217。人們 也應(yīng)該理解本發(fā)明的實(shí)施方案可能包括僅僅在熱電模塊200的一 邊而不是如圖7和圖8所示在兩邊的流體流動管理器217。在這 樣的實(shí)施方案中，傳統(tǒng)的冷^反或其他方法可能用來4巴熱量轉(zhuǎn)移到 熱電才莫塊200的另一邊和/或從熱電才莫塊200的另一邊轉(zhuǎn)移走。如圖7所示，熱電裝置700可能包括或連接一個或多個導(dǎo)管 701、 703、 705、 707。導(dǎo)管可能包括配置成對巴第 一工作流體供應(yīng) 給第一流體供應(yīng)管理器的熱面供應(yīng)導(dǎo)管701 (例如，鄉(xiāng)合來自冷卻 系統(tǒng)(未展示)的流體入口的流體來源505)、配置成接受乂人第一流 體供應(yīng)管理器朝M文的第一工作流體的熱面回;充導(dǎo)管703(例如，從 流體排;故管519到冷卻系統(tǒng)(未展示)的流體出口)、配置成把第二 工作流體供應(yīng)鄉(xiāng)合第二流體供應(yīng)管理器(例如，^會來自冷卻系統(tǒng)(未 展示)的流體入口的流體來源505)的冷面供應(yīng)導(dǎo)管705和配置成 接受從第二流體供應(yīng)管理器排》文的第二工作流體的冷面回流導(dǎo) 管707(例如，從流體排放管519到冷卻系統(tǒng)的流體出口(未展示))。 人Cl應(yīng)i亥4頁會到導(dǎo)管701、 703、 705、 707的4壬<可安*卜可能#:用 于本發(fā)明的各個不同的實(shí)施方案。舉例來說，熱面導(dǎo)管701、 703 和冷面導(dǎo)管705、 707可能^皮安排在熱電裝置700的對置面或同 一面上；回流導(dǎo)管703、 707和供應(yīng)導(dǎo)管701、 705可能一皮安4非在 熱電裝置的同一面或^"置面上；導(dǎo)管701、 703、 705、 707可能 :帔組合成^t目更少的導(dǎo)管，例如， 一個或多個分區(qū)的導(dǎo)管而且兩 者通過分開的區(qū)域完成流體的供應(yīng)和回流。此外，人們應(yīng)該領(lǐng)會 到本發(fā)明的 一 些實(shí)施方案可能包4舌與工作流體來源或其他流體 引導(dǎo)元件的直4妄連4姿，作為導(dǎo)管701、 703、 705、 707的替代品 或補(bǔ)充。
依照前面的刮S侖，每個流體供應(yīng)管理器500可能^皮配置成引 導(dǎo)相應(yīng)的工作流體往返于眾多流體流動管理器，如上所述，流體 流動管理器-皮配置成管理離眾多熱電才莫塊各自的側(cè)面最近的工 作流體的流動。
一個或多個熱電才莫塊200可能^皮安排在兩個流體供應(yīng)管理器 500之間，長口圖7所示。每個熱電才莫塊200可能是這才羊定4立的， 以致熱電才莫塊200的每個側(cè)面都離相應(yīng)的流體流動管理器217最近。如圖7所示， 一個或多個熱電模塊可能被安排在熱電模塊陣 列中。
在才喿作時，第一和第二工作流體可能從熱面和冷面供應(yīng)導(dǎo)管
701、 705供應(yīng)給相應(yīng)的第一和第二流體供應(yīng)管理器500。然后， 工作流體可能通過相應(yīng)的流體供應(yīng)管理器500一皮引向安排在流體 供應(yīng)管理器500上的流體流動管理器217。每個工作流體可能沿 著熱電才莫塊200相應(yīng)的側(cè)面近似地通過，然后乂人流體流動管理器 217 4非》文出來回到相應(yīng)的流體供應(yīng)管理器500。然后，；危體供應(yīng) 管理器可能通過熱面和冷面的流體回流導(dǎo)管703、 707排放工作 流體。
依照前面的討:論，當(dāng)電流通過熱電才莫塊200的時^f吳，熱電才莫 塊200的 一 面加熱而另 一 面冷卻。如果電位通過流體流動管理器 217的電觸點(diǎn)409力口到每個熱電才莫塊的兩邊，依照前面的討i侖， 電流通過熱電才莫塊200而且熱量可以乂人熱電才莫塊200的一面(即， 冷面)轉(zhuǎn)移到另一面(即，熱面)。另夕卜，熱將在兩個面和在那兩個 面附近流動的工作流體之間傳送，以致靠近熱面流動的工作流體 變得溫暖，而靠近冷面流動的工作流體變得涼爽。如果熱電裝置 700中的每個熱電模塊200是這樣安排的，以致所有的熱面給同 一工作流體加熱，而所有的冷面冷卻同一工作流體，那么熱電才莫 塊709的陣列可以只于兩個工作流體產(chǎn)生組合的力o熱和;令卻效果。
工作流體(一個^皮熱電才莫塊200冷卻，另一個4皮熱電才莫塊200 升溫)可以通過熱面和;令面的回;危導(dǎo)管703、 707萍皮引向〉隹備力口熱 和/或冷卻的目標(biāo)物體或空間。工作流體可以通過增加或減少用來 熱和/或冷卻工作流體的熱電模塊和/或熱電裝置的數(shù)目#皮加熱和 /或冷卻預(yù)期的數(shù)量。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，熱電模塊200 和/或熱電裝置700可以用來4巴靠近每個才莫塊的冷面移動的工作 流體的溫度降低到攝氏零度以下。在一些實(shí)施方案中，在才喿作時，熱電模塊溫暖面和熱電才莫塊 寒冷面之間的溫差可能是大約二十?dāng)z氏度。在一個實(shí)施方案中，
熱電才莫塊200的溫暖面和通過熱電才莫塊200之后變暖的工作流體 之間的溫差可能是大約三攝氏度。在一個實(shí)施方案中，熱電模塊 200的冷面和通過熱電才莫塊200之后一皮冷卻的工作流體之間的溫 差可能是大約八攝氏度。
為了產(chǎn)生通過熱電模塊200的電流，每個熱電模塊200可以 依照前面的討論通過流體流動管理器217的電觸點(diǎn)409 4妄到一個 或多個電源上。在一些實(shí)施方案中，熱電模塊200可能^^接到分 開的電源上。在其他的實(shí)施方案中，熱電裝置的一些或所有的熱 電模塊可能被接到同一電源上。在一些實(shí)施方案中，熱電模塊200 可能被串聯(lián)地電連接到電源上。在其他的實(shí)施方案中，熱電模塊 200可能纟皮并耳關(guān)地電連4妄到電源上。
在另一些實(shí)施方案中，熱電才莫塊200可能4安并聯(lián)和串聯(lián)的組 合與電源電連接。舉例來說，在一個落實(shí)的方案中，熱電模塊可 能被安排成彼此串聯(lián)連接的若干組711,如圖7所示。每個組711 中熱電模塊200的數(shù)目可能是基于電源的電壓輸出決定的。舉例 來說，如果每個熱電模塊200需要十六伏，而且電源產(chǎn)生四十八 伏輸出，則每組711可以安排包含三個串聯(lián)連接的熱電才莫塊200, 以1更那組711的總電壓需求等于四十 \伏。在這才羊的落實(shí)的方案 中，各組711可以被并聯(lián)地接到電源上。組711的數(shù)目可能是基 于電源的最大的或推薦的功率輸出選定的，舉例來說，組711的 數(shù)目可能是這樣選定的，以致操作那些組711所需要的功率約等 于電源的最大功率輸出或推薦的功率輸出。
依照本發(fā)明的實(shí)施方案的熱電裝置700可以用來加熱或冷卻 任4可空間或物體。在一些落實(shí)方案中，多樣的冷卻器700可能用 來增強(qiáng)工作流體的加熱或冷卻。在一些落實(shí)方案中，熱電裝置700可能用來冷卻冰庫系統(tǒng)，例如，Bean以"MODULAR ICE STORAGE FOR UNINTERRUPTIBLE CHILLED WATER"為題
與本申請同時申請的美國專利申請所描述的。在其他的落實(shí)方案 中，熱電裝置可以作為另一個小型工藝?yán)鋮s器部份使用。
至此已經(jīng)描述了這項(xiàng)發(fā)明的至少一個實(shí)施方案的一些方面， 人們將領(lǐng)會到各個不同的變更、修改和改進(jìn)對于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的 人將很容易發(fā)生。這樣的變更、修改和改進(jìn)傾向于作為這份揭示 的一部^f分，而且，頁向于落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此，前面的4笛 述和圖畫1叉僅是作為例子。
權(quán)利要求
1.一種熱電系統(tǒng)，其中包括至少一個熱電模塊，該熱電模塊包括第一面和第二面并且被配置成在操作期間發(fā)展在第一面和第二面之間的溫差；以及至少一個第一流體管理器，該第一流體管理器被配置成沿著所述的至少一個熱電模塊的第一面的至少第一部分引導(dǎo)第一流體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中第一流體包括水和含有乙二醇 的纟且合物中的至少 一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中至少一個熱電模塊包括至少一 個p-型半導(dǎo)體和至少一個n-型半導(dǎo)體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中至少一個熱電才莫塊包括至少一 個第 一流體抵抗層，該第 一流體抵抗層#1配置成使第 一流體 與第一面電絕纟彖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中至少一個第一流體管理器包括 至少 一 個第 一 流體供應(yīng)線和至少 一 個第 一 ;危體回;危線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一流體供應(yīng)管理器連 接，該第一流體供應(yīng)管理器連接被配置成把第一流體引向那 至少一個第一流體供應(yīng)線，還包4舌第一5充體回流線連4妄，該 第一流體回流線連接被配置成引導(dǎo)來自那至少一個第一流 體回流線的第 一 流體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中那至少一個第一流體供應(yīng)線包 括眾多第一流體供應(yīng)線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中那至少一個第一流體管理器進(jìn)一步包括形成至少一個通道的至少一個第一流體導(dǎo)向器，所 述的至少 一 個通道^皮配置成把第 一 流體的至少 一 部分從那至少 一 個第 一 流體供應(yīng)線引導(dǎo)到那至少 一 個第 一 流體回流線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中那至少一個第一流體管理器包 <括至少 一 個第 一 湍流元素，該第 一 湍流元素#皮配置成沿著那 至少 一個熱電才莫塊的第 一面的至少第 一部分在第 一流體中 產(chǎn)生湍:流。
10. 4艮據(jù)4又利要求9的系統(tǒng)，其中那至少一個第一個湍流元素包 括在第一流體管理器的通道中的至少一個第一突起。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個第二流體管理 器，該第二流體管理器;^皮配置成沿著那至少 一 個熱電才莫塊的 第二面的至少第二部分引導(dǎo)第二流體。
12. ^^艮據(jù)^L利要求11的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電才莫塊包括眾 多熱電模塊，每個熱電模塊有各自的第一面和第二面，其中 那至少一個第一流體管理器包括眾多第一流體管理器，每個 第 一 流體管理器都#皮配置成近似地沿著眾多熱電才莫塊中每 個熱電模塊各自的第一面的至少第一部分引導(dǎo)第一流體的 至少第一部分，而那至少一個第二流體管理器包括眾多第二 流體管理器，每個第二流體管理器都配置成近似地沿著眾多 熱電模塊的每個熱電模塊各自的第二面的至少第二部分引 導(dǎo)第二流體的至少第二部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電模塊是這樣配 置的，以致當(dāng)那至少一個熱電模塊工作的時候，第一面和第 二面經(jīng)歷大約二十4聶氏度的溫差。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中第一面包括那至少一個熱電模 塊的熱面，而且第二面包4舌那至少一個熱電才莫塊的冷面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電模塊是這樣 配置的，以致熱面和第 一流體在那至少 一個熱電才莫塊纟喿作期 間經(jīng)歷大約四#聶氏度的第 一 溫差，而冷面和第二流體在那至 少 一個熱電模塊操作期間經(jīng)歷大約九攝氏度的第二溫差。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電模塊包括眾多 熱電才莫塊，每個都有各自的第一面和第二面，而且那至少一 個第 一流體管理器包括眾多第 一流體管理器，每個都被配置 成近似地沿著眾多熱電沖莫塊的每個熱電^^莫塊各自的第一面 的相應(yīng)的第一部分引導(dǎo)第一流體的至少第一部分。
17. 才艮據(jù)4又利要求16的系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌至少一個與眾多熱電 才莫塊電耦合的電源。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其沖眾多熱電模塊彼此電耦合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中眾多熱電才莫塊的第一子集的 每個熱電模塊與第 一 子集的其他熱電模塊串聯(lián)地電耦合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中第一子集與眾多熱電模塊的 眾多第二子集并:f關(guān)地電耦合。
21. 才艮#居4又利要求20的系統(tǒng)，其中第一子集包4舌與電源的電壓 輸出相對應(yīng)的若干熱電模塊。
22. 才艮據(jù)4又利要求21的系統(tǒng)，其中眾多第二子集包括與電源的 功率輸出相對應(yīng)的若干子集。
23. —個冷卻方法，該方法包括下列4亍為A) 在至少一個熱電才莫塊兩端產(chǎn)生電位差，以〗更冷卻那 至少一個熱電才莫塊的第一面并4吏那至少一個熱電才莫塊的第 二面fH顯；以及B) 沿著第一面和第二面中的至少一個的至少第一部分 引導(dǎo)第一流體。
24. 才艮據(jù)4又利要求23的方法，其中第一流體包4舌水和含有乙二 酉孚的纟且合物中的至少 一個。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中動作B進(jìn)一步包括引導(dǎo)第一 流體進(jìn)入至少 一個流體管理器的至少 一個第 一 流體供應(yīng)線， 以及引導(dǎo)第 一流體從那至少 一個流體管理器的至少 一個第 一 ;i:虎體回；危《戔-危出。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中動作B進(jìn)一步包括引導(dǎo)第一 流體通過安排在那至少 一個流體供應(yīng)線和那至少 一個流體 回流線之間的在至少 一 個流體管理器之中的至少 一 個流體 引導(dǎo)通道。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中動作B進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)谝涣?體尋皮引導(dǎo)通過那至少 一個流體引導(dǎo)通道的時候在第 一 流體 中產(chǎn)生湍;虎。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中動作B包括沿著第一面的至少第一部分引導(dǎo)第一流體和沿著第二面的至少第二部分引 導(dǎo)第二流體。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中動作A包括在第一面和第二 面之間產(chǎn)生大約二十?dāng)z氏度的溫差。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中動作A包括產(chǎn)生在第一面和 第 一 流體之間經(jīng)歷的大約九纟聶氏度的第 一 溫差并且在第二 面和第二流體之間產(chǎn)生大約四纟聶氏度的第二溫差。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中那至少一個熱電模塊包括眾 多熱電模塊。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，進(jìn)一步包括動作C):使眾多熱電 模塊彼此電耦合。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中動作C包括使眾多熱電模塊的第一子集的每個熱電模塊與第一子集的其他熱電模塊串 聯(lián)地電耦合。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，動作C進(jìn)一步包括使第一子集與 眾多熱電模塊的眾多第二子集并聯(lián)地電耦合。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中第一子集包括對應(yīng)于與眾多 熱電模塊耦合的電源的電壓輸出的若干熱電模塊。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中眾多第二子集包括與電源的 功率輸出相對應(yīng)的若干子集。
37. —種冷卻系統(tǒng)，其中包括至少一個第一流體入口 ； 至少一個第一流體出口 ；以及至少 一個安排在那至少第 一流體入口和那至少第 一 流體 出口之間的直接熱電裝置，那至少一個直接熱電裝置被配置 成冷卻至少 一 個/人那至少 一 個第 一 流體入口供應(yīng)的第 一 流 體并且4巴那至少 一個冷卻后的第 一 流體供應(yīng)給那至少 一個 第一流體出口 。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中那至少一個第一流體包括水 和含有乙二醇的《且合物中的至少一個。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中那至少一個直接熱電裝置包 括包^^第一面的至少一個熱電才莫塊；以及至少一個第一流體管理器，該第一流體管理器^^皮配置成 才妄受來自至少 一 個第 一 流體入口的至少 一 個第 一 流體，沿著 那至少 一個熱電才莫塊的第 一面的至少第 一部分引導(dǎo)至少一 個第 一流體，并且把那至少一個冷卻后的第 一流體排放到那 至少一個第一流體出口 。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電模塊包括至 少一個第 一流體4氏抗層，該第一流體纟氏抗層纟皮配置成4吏第一 流體與第一面電分離。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中那至少一個第一流體管理器 包括至少 一個第 一 湍流元素，該第 一 湍流元素#L配置成近似 地沿著那至少 一個熱電沖莫塊的第 一 面的至少第 一部分產(chǎn)生 湍;充的。
42. 根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個第二流體入口 ；至少一個第二;危體出口 ；其中那至少一個直接熱電裝置安排在那至少一個第二流體入口和那至少一個第二流體出口之間，那至少一個直4妾熱 電裝置被進(jìn)一步配置成使那至少一個第二流體入口供應(yīng)的 至少 一個第二流體升溫并且把那至少 一個升溫的第二流體 供應(yīng)^會那至少一個第二流體出口 。
43. #^居權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中那至少一個直接熱電裝置包 括包括第 一 面和第二面的至少 一 個熱電才莫塊；至少一個第一流體管理器，該第一流體管理器被配置成 4妻受來自那至少第 一流體入口的至少 一個第 一流體，沿著那 至少一個熱電才莫塊的第一面的至少第一部分引導(dǎo)那至少一 個第 一流體，并且:f巴那至少一個冷卻后的第 一流體排;改到那 至少第一;充體出口 ；以及至少一個第二流體管理器，該第二流體管理器被配置成 接受來自那至少一個第二流體入口的那至少一個第二流體， 沿著那至少一個熱電模塊的第二面的至少第二部分引導(dǎo)那 至少 一個第二流體，并且4巴那至少 一個升溫的第二流體排方丈 到那至少一個第二流體出口 。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電模塊是這樣 配置的，以至丈當(dāng)那至少一個熱電才莫塊工作的時4吳，第一面和 第二面經(jīng)歷大約二十?dāng)z氏度的溫差。
45. 根據(jù)權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中那至少一個熱電模塊是這樣 配置的，以致第 一 面和;故冷卻的第 一 流體在那至少 一 個熱電 模塊纟乘作期間經(jīng)歷大約九攝氏度的第 一溫差，而第二面和被 升溫的第二流體在那至少 一 個熱電沖莫塊工作期間經(jīng)歷大約 四才聶氏度的第二溫差。
全文摘要
一種熱電系統(tǒng)，其包括至少一個有第一面和第二面并且被配置成在操作期間發(fā)展第一面和第二面之間的溫差的熱電模塊而且包括至少一個配置成至少沿著那至少一個熱電模塊的第一面的第一部分管理第一流體的第一流體管理器。附加的實(shí)施方案進(jìn)一步揭示冷卻系統(tǒng)和方法。
文檔編號F25B21/02GK101558269SQ200780045811
公開日2009年10月14日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者J·H·比恩, J·M·洛馬斯 申請人:美國能量變換公司