专利名称：一种热电模块组件和热电式温控座椅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热电模块组件以及采用该热电模块组件的热电式温控座椅。
背景技术：
随着汽车工业的迅猛发展，人们对车室内热舒适性的要求日益提高。目前，大多数 汽车都利用汽车空调系统来控制车室内空气的温度，从而达到改善室内乘客的热舒适性的 目的，而一些中高档汽车在座椅中安装热电模块来对座椅进行加热或致冷。例如CN101249811A中公开了一种汽车空调座椅，包括座椅本体、热电模块、进风 管和控制元件，座椅本体内有海绵，海绵上设有风道，座椅靠背和底座侧面均设有进风管， 每个进风管内设有热电模块。该座椅利用热电模块直接进行一步单级致冷/致热，但是由 于热电模块本身材料和工艺的限制，其产生温差有限，对座椅表面温度的控制范围很小。
实用新型内容本实用新型解决了现有技术中存在的座椅表面温度控制范围较小的技术问题。本实用新型提供了一种热电模块组件，所述热电模块组件包括依次串联的至少两 个换热单元；每个换热单元包括一个热电元件以及由热电元件分隔成的工作腔和废热腔； 后一级换热单元与前一级换热单元的工作腔连接。本实用新型提供的热电模块组件还包括控制器，控制器一端与半导体片连接，另 一端与电源连接；控制器用于控制半导体片的供电电流大小和方向。本实用新型还提供了一种热电式温控座椅，包括座椅本体、冷却介质源、热电模块 组件和冷却介质通道；热电模块组件的一端与冷却介质源连接，另一端与冷却介质通道连 接；冷却介质通道位于座椅本体内；其热电模块组件为本实用新型提供的热电模块组件。本实用新型的热电模块组件为二级或多级换热单元，以前一级换热单元产生的温 差为基准，通过后一级换热单元来继续增大温差，继续降低/提高工作腔的温度，达到进一 步致冷/致热的效果。
图1是本实用新型的热电模块组件的结构示意图。图2是图1中第一级换热单元中热电元件的立体示意图。图3是图1中第一级换热单元中热电元件的A-A’剖面图。图4是图1中第二级换热单元中热电元件的B-B’剖面图。图5是图1中第三级换热单元中热电元件的C-C’剖面图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种热电模块组件，包括依次串联的至少两个换热单元；每个 换热单元包括一个热电元件以及由热电元件分隔成的工作腔和废热腔；后一级换热单元与前一级换热单元的工作腔连接。每个换热单元具有入口、工作腔出口和废热腔出口 ；后一级换热单元的入口与前 一级换热单元的工作腔出口连接。所述热电元件包括至少一个半导体片，还包括分别与半 导体片上、下表面相接触的两个散热件；其中，上散热件与半导体片的上表面接触，并位于 工作腔内；下散热件与半导体片的下表面接触，并位于废热腔内。所述半导体片为基于帕尔贴效应的半导体热电模块，例如可直接采用热电偶对。 为进一步提高致冷/致热效果，所述半导体片也可采用由热电偶对串联或并联形成的半导 体电堆。本实用新型中，所采用的散热件的结构为本领域技术人员公知，包括一个散热基 座和设置于散热基座上的相互平行且大小相等的散热叶片。散热件的高度为散热基座高度 和散热基座上散热叶片高度的和。上散热件的散热基座与半导体片的上表面接触，下散热 件的散热基座与半导体片的下表面接触。本实用新型中，各级换热单元中的散热件的高度满足一定比例关系时，热电模块 组件的传热效率更高。优选情况下，最后一级换热单元中上散热件的高度与下散热件的高 度相等，其余换热单元中下散热件的高度为上散热件高度的1/2。更优选情况下，最后一级 换热单元的上散热件的高度为倒数第二级换热单元的上散热件高度的1/2 ；其余换热单元 中，后一级换热单元的上散热件的高度为前一级换热单元的上散热件高度的2/3。本实用新型的热电模块组件还包括控制器，该控制器连接并控制热电元件。具体 地，控制器一端与热电元件的半导体片连接，另一端与电源连接；控制器用于控制半导体片 的供电电流大小和方向。通过控制器控制半导体片的上表面致冷或致热，从而控制工作腔 致冷或致热，使得本发明的热电模块组件达到相应致冷或致热的效果。本实用新型的热电模块组件中，换热单元至少有两个，冷却介质通过上一级换热 单元后，分别从工作腔出口与废热腔出口排出后已经产生一个温差；下一级换热单元的入 口与上一级换热单元的工作腔出口连接，即从上一级换热单元的工作腔出口排出的冷却介 质通过下一级换热单元，从下一级换热单元的工作腔出口处排出的冷却介质温度更低或更 高，从而达到进一步降低/提高冷却介质温度的效果，达到进一步致冷/致热的效果。本实 用新型的热电模块组件可用于各种温度调节领域，例如器件散热领域，还可以用于热电式 温控座椅领域。本实用新型提供一种热电式温控座椅，包括座椅本体、冷却介质源、热电模块组件 和冷却介质通道；热电模块组件的一端与冷却介质源连接，另一端与冷却介质通道连接； 冷却介质通道位于座椅本体内。本实用新型中的冷却介质源和热电模块组件也可设置于座 椅本体内。本实用新型中冷却介质源可为风机或者水泵，对应地，冷却介质为空气或者水。
以下结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。如图1所示，本实用新型的热电模块组件包括依次串联的三个换热单元，从左至 右依次记为第一级换热单元、第二级换热单元和第三级换热单元。第一级换热单元包括一 个热电元件11、以及由热电元件11分隔成的工作腔12和废热腔13 ；类似，第二级换热单元 包括热电元件21、由热电元件21分隔成的工作腔22和废热腔23，第三级换热单元包括热 电元件31、由热电元件31分隔成的工作腔32和废热腔33。
4[0025]每个换热单元具有入口、工作腔出口和废热腔出口，后一级换热单元的入口与前 一级换热单元的工作腔出口连接。具体地，第二级换热单元2的入口 24与第一级换热单元 1的工作腔出口 124连接，第三级换热单元3的入口 34与第二级换热单元2的工作腔出口 224连接。第一级换热单元的入口 14可与冷却介质源连接。第三级换热单元的工作腔出口 324排出所需温度的冷却介质。图1中各热电元件的上散热件、下散热件未标识出；如图2所示，热电元件11包括 半导体片111、上散热件112和下散热件113。图3-图5说明本发明的各级换热单元中散热件的高度关系，具体地如图3所示， 第一级换热单元的上散热片112的高度记为a，则下散热片113的高度为a/2 ；如图4所示， 第二级换热单元的上散热片212的高度为2a/3，下散热片213的高度为a/3 ；如图5所示， 第三级换热单元的上散热片312和下散热片313的高度均为a/3。图1所示的热电模块组件应用于热电式温控座椅，第一级换热单元的入口 14与冷 却介质源连接，第三级换热单元的工作腔出口 324连接座椅本体上的冷却介质通道，从而使 冷却介质流经座椅本体内，从而降低/升高座椅表面的温度。相应地，各级换热单元的废热腔 出口 134、234和334连接至座椅本体外，以免影响各换热单元的工作腔的工作效率。以冷却介质源采用水泵，冷却介质采用25°C自来水为例，进一步说明本实用新型的 致冷效果。下述实施例中的热电元件中只有一个半导体片，且所有的半导体片的功率相同。从水泵中排出的自来水，依次流经水泵出口和第一级换热单元的入口 14，进入第 一级换热单元，然后分成两股分别通过工作腔12和废热腔13。其中进入工作腔12中的自来 水通过上散热片112之间的通道，并从工作腔出口 124排出，排出的自来水的温度为20°C。 而进入废热腔13的自来水通过下散热片113之间的通道，并从废热腔出口 134排出，排出 的自来水的温度为30°C，将该30°C的自来水排至座椅本体外部。温度为20°C的自来水由工作腔出口 124流经第二级换热单元的入口 24，进入第二 级换热单元，并分成两股分别进入工作腔22和废热腔23。其中进入工作腔22中的自来水 通过上散热片212之间的通道，并从工作腔出口 224排出温度为15°C自来水。而进入废热 腔23的自来水通过下散热片213之间的通道，并从废热腔出口 234排出温度为25°C的自来 水。废热腔出口 234排出的25°C自来水流出座椅本体。温度为15°C的自来水由工作腔出口 224流经第三级换热单元的入口 34，进入第三 级换热单元，并分成两股分别进入工作腔32和废热腔33。其中进入工作腔32中的自来水 通过上散热片312之间的通道，并从工作腔出口 324排出，排出的自来水的温度为10°C。从 工作腔出口 324排出的10°C自来水流入座椅本体的冷却将介质通道内，从而降低座椅本体 表面的温度，改善乘客的冷热舒适性的目的。而进入废热腔33的自来水通过下散热片313 之间的通道，并从废热腔出口 334排出温度为20°C的自来水。废热腔出口 334排出的20°C 自来水排至座椅本体外部。流经座椅本体内整个冷却介质通道后的自来水，可继续连接至第一级换热单元的 入口 14，达到冷却介质循环利用的目的。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求1.一种热电模块组件，其特征在于，所述热电模块组件包括依次串联的至少两个换热 单元；每个换热单元包括一个热电元件以及由热电元件分隔成的工作腔和废热腔；后一级 换热单元与前一级换热单元的工作腔连接。
2.根据权利要求1所述的热电模块组件，其特征在于，每个换热单元具有入口、工作腔 出口和废热腔出口 ；后一级换热单元的入口与前一级换热单元的工作腔出口连接。
3.根据权利要求1所述的热电模块组件，其特征在于，所述热电元件包括至少一个半 导体片，还包括分别与半导体片上、下表面相接触的两个散热件；其中，上散热件与半导体 片的上表面接触，并位于工作腔内；下散热件与半导体片的下表面接触，并位于废热腔内。
4.根据权利要求3所述的热电模块组件，其特征在于，所述半导体片为基于帕尔贴效 应的半导体热电模块。
5.根据权利要求3所述的热电模块组件，其特征在于，散热件包括一个散热基座和设 置于散热基座上的相互平行且大小相等的散热叶片，散热件的高度为散热基座高度与散热 基座上散热叶片高度的和；上散热件的散热基座与半导体片的上表面接触，下散热件的散 热基座与半导体片的下表面接触。
6.根据权利要求5所述的热电模块组件，其特征在于，最后一级换热单元中上散热件 的高度与下散热件的高度相等，其余换热单元中下散热件的高度为上散热件高度的1/2。
7.根据权利要求6所述的热电模块组件，其特征在于，最后一级换热单元的上散热件 的高度为倒数第二级换热单元的上散热件高度的1/2 ；其余换热单元中，后一级换热单元 的上散热件的高度为前一级换热单元的上散热件高度的2/3。
8.根据权利要求3所述的热电模块组件，其特征在于，还包括控制器，控制器一端与半 导体片连接，另一端与电源连接；控制器用于控制半导体片的供电电流大小和方向。
9.一种热电式温控座椅，包括座椅本体、冷却介质源、热电模块组件和冷却介质通道； 热电模块组件的一端与冷却介质源连接，另一端与冷却介质通道连接；冷却介质通道位于 座椅本体内；其特征在于，所述热电模块组件为权利要求1所述的热电模块组件。
10.根据权利要求9所述的热电式温控座椅，其特征在于，每个换热单元具有入口、工 作腔出口和废热腔出口；冷却介质源与第一级换热单元的入口连接，最后一级换热单元的工作腔出口与冷却介 质通道连接；每个换热单元的废热腔出口连接至座椅本体外部。
11.根据权利要求9所述的热电式温控座椅，其特征在于，所述冷却介质源为风机或水泵。
12.根据权利要求9所述的热电式温控座椅，其特征在于，所述冷却介质源和热电模块 组件均位于座椅本体内。
专利摘要本实用新型提供了热电模块组件，所述热电模块组件包括依次串联的至少两个换热单元；每个换热单元包括一个热电元件以及由热电元件分隔成的工作腔和废热腔；后一级换热单元与前一级换热单元的工作腔连接。本实用新型的热电模块组件可用于温控座椅领域，通过二级或多级换热单元逐步增大温差，使致冷/热效果更明显。
文档编号B60N2/56GK201784494SQ20102028174
公开日2011年4月6日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者宫清, 杨青春, 陈大军 申请人:比亚迪股份有限公司