专利名称：热电冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电冷却器，更具体地是涉及这样一种热电冷却器，其中热电模块应用于现有的风扇吹风系统，用于把简单的吹风系统转换为具有低噪音冷却功能的吹风系统。
一种现有技术的电扇将参照
图1予以说明。图1图示现有技术的立式电扇，在电扇主体的上部中配置电机21，以及在电机21的前方配置电扇扇片组22转轴。当电扇扇片组22转动时，现有技术的电扇由于空气在空气强制地从电扇扇片组22的后面流向电扇2的前方时通过对流加速了物体表面与空气之间的热交换而使物体冷却降温。
不过，电扇2不能使室内空气冷却降温。亦即，一般来说，由于电扇只是强制地使室内空气流通，所以如果室温类似于体温，使用者就感觉不到凉意。与此相反，由于电扇扇片组22固定于电机21转轴，当电扇2长时间使用时，电扇2会变成吹送暖风，因为由于长期使用而受热的电机21的热量通过电扇扇片组22被排向电扇2的前部。
同时，用于降低室温的一般家用空调大多数属于分离式蒸气压缩类型，其中空调被分离成为室内装置和室外装置。在其中室内空气依靠利用致冷剂相变而被冷却的这样一种空调的情况下，虽然冷却能力极为良好，但存在以下一些问题难以重新定位一次装设好的空调的室内装置和室外装置，在选定空调装设位置方面存在一些空间限制。
空调可产生大噪音，并具有较差耐久性，而导致致冷剂泄漏或者驱动部件失常，大耗电量使顾客负担很重，以及价格昂贵。
本发明的目的是提供一种热电冷却器，其中具有珀尔帖(Peltier)效应的热电模块安装于现有的电扇上，以便为简单的电扇提供冷却功能，提供一种冷却器，后者与空调相比具有较低成本、由驱动部件造成的低噪音和低能耗，和较长的寿命，以及易重新定位。
本发明的另外一些特点和优点将在以下说明中予以叙述，而部分地将从说明书中显然看出，或者可以通过本发明的实践加以获知。本发明的目的和其它优点将通过在书面说明书中和其权利要求书以及附图中特别指出的结构而使之实现和达到。
为实现这些和其它一些优点并根据本发明的用途，如所实施和略述的那样，热电冷却器包括热电模块，具有一些热电元件，这些热电元件各自根据流过两种不同金属接合部分的电流的方向而用于在此接合部分处吸收或消散热量；电扇扇片组，用于把在热电模块的热量吸收侧受到冷却的空气吹送到所需的地方；以及电机，用于向电扇扇片组提供转动力。
平面热电模块的面积可以随所需冷却能力而变，而优选是至少大于电扇扇片组的面积。
热电模块是平面的，优选是圆形的或矩形的。
圆形的或矩形的热电模块可以具有多种截面，诸如直线、弯折线或弧面形状。
热电冷却器还可以具有一些翅片，配装于热电模块的热量吸收侧或热量消散侧的表面，用于增大热量传递面积。
热电模块的热量消散侧具有一配装于它的热管或热虹吸管，用于把热量排向室外。
按照本发明，当热电模块用于现有的电扇之中时，现有的电扇也可以用作冷却器。
按照本发明，在热电模块的热量消散侧处消散的热量通过采用热管或热虹吸管被排向室外时，冷却效率提高了。
由于热管或热虹吸管被用于提高本发明热电冷却器的冷却效率，由驱动部件造成的噪音和增大的能耗得以防止。
由于本发明的热电冷却器通过安装热电模块于并不昂贵的电扇而制造出来，所以节省了制造成本，容易制造和装设，而且购置成本低。
应当理解，前述一般说明和以下详细说明二者都是示范性和解释性的并用来对已申明权利的发明作出进一步的解释。
用在本发明热电冷却器100之中的热电元件的系统和工作将参照图2予以说明。图2图示本发明热电冷却器的热电模块中热电装置的剖面，其中此热电装置包括并联的、搀有N型杂质离子或P型杂质离子的半导体热电元件13；分别连接于各热电元件13的上侧和下侧的、铜或类似金属制成的电极11和14；以及封住电极11和14的陶瓷基底12或类似件。
当施加电流(DC)于一接合部分，热电装置与珀尔帖效应有关，其中上部被冷却和下部被加热，由于在N型半导体情况下的电子，或在P型半导体情况下的空穴，从上部取热而排热给下部。亦即，在珀尔帖效应中，即一种电子现象中，当电流流过两种不同金属的接合部分时，热量在此接合部分处被消散或被吸收。因此，当施加电流于热电装置，热电装置的一侧变为低温的热量吸收侧，而热电装置的另一侧变为高温的热量消散侧，如果电流方向倒转，则热量吸收侧和热量消散侧也反转过来。
在此采用的一种本发明热电冷却器的基本系统，具有各热电元件构成的可造成珀尔帖效应的热电模块1，将予以说明。
本发明的热电冷却器100包括具有一些热电元件的热电模块1，各热电元件根据流过两种不同金属接合部分的电流的方向而用于在此接合部分处吸收或消散热量；电扇扇片组22，用于把在热电模块1的热量吸收侧受到冷却的空气吹送到所需的地方；以及电机21，用于向电扇扇片组22提供转动力。热电模块1接合部分的接近电扇扇片组22的一侧构成热量吸收侧，而远离电扇扇片组22的一侧构成热量消散侧。
热电模块1制成扁平的，而更为具体地说，状为圆盘或矩形板。其次，为了形成朝向联接于电扇扇片组22的电机转轴的平稳空气气流，热电模块1可以具有多种形状，诸如弧面形状，设计得随着其越趋近电扇的前侧而具有越小的曲率半径，或者在中间部分处具有折点的弯折形状。热电模块1可以具有随所需冷却能力而变的面积，但优选是至少大于电扇扇片组22的面积。
根据本发明第一优选实施例的一种热电冷却器将更加详细地予以说明。图3图示根据本发明第一优选实施例的一种热电冷却器的侧视图，而图6A-6C图示用于本发明热电冷却器之中的各示范性热电模块的透视图。
参照图3，根据本发明第一优选实施例的热电模块1在电扇2电扇扇片组22后面配装于电机21的外部周边，并具有当电力施加于热电模块1时面对电扇扇片组22用作热量吸收侧的表面，以及与电扇扇片组22相对的用作热量消散侧的表面。
随着电扇扇片组22的转动，从电扇扇片组22后面吸引的空气与热电模块1的热量吸收侧作热交换，该空气冷却下来，并流动在电扇2的前方方向上。亦即，从电扇的电扇扇片组22后面吸引的空气在冷却下来的状态下被强制地吹送在电扇的前方方向上而给予电扇前面的使用者以凉爽感觉。
同时，多种形式的热量消散装置可以配置于第一实施例热电模块1的热量吸收侧和热量发散侧，用于提高热交换效率。作为具体示例之一，热量吸收侧和热量消散侧的表面可以设计成具有一种加强热交换的形状，或者一些热量消散翅片30可以配装于热量吸收侧和热量消散侧的表面。除此之外，联接于电扇2电机21的小风扇40可以配装于热电模块1的热量消散侧，此时热量消散侧上的热量可以迅速地被排向电扇的朝后方向。
同时，由于即使热量消散翅片30或小风扇40配装于热量消散侧，在热量消散侧处消散的热量也不被排向封闭空间的外面，而总体上升高了室温，但可以配置另一热量排出装置用于把热量消散侧上的热量排向封闭空间的外面。
同时，参照图7A-7C，用于热电冷却器100之中的热电模块1可以在其中心处具有圆形或其它形状的通孔，与诸如电机21这样的有待配装热电模块1的一种部件相适应，可以在整体外表上是平面或圆柱面的，而且，除此之外，可以是一随着其越趋近电扇的前侧而具有越小曲率半径的弧面形状，或者在中间部分处具有折点的弯折形状，以便使平稳的风吹向联接于电扇扇片组22的电机转轴。热电模块的尺寸1可以随冷却要求而变。
本发明的第二实施例将参照图4予以说明。图4图示根据本发明第二优选实施例的一种热电冷却器的侧视图。
参照图4，热管50配装于一配装于电机21外部周边的热电模块1的热量消散侧。如图5所示，热管50包括由绝缘材料制成的内筒51和外筒52这种复式管筒，而两端由一种优良的导热材料制成。亦即，作为一示例，复式管筒的各端可以由良好的导热材料诸如铜制成，而最优选的是，由超级导热材料制成。在一种具有优良热吸收率的工作液体注入其中之后，复式管筒的内部处于真空。工作液体选自氦、氢、氖，以及它们的混合物。
工作液体依靠毛细管现象以液态在外筒52中流向热电模块1的热量消散侧，并从热量吸收侧取走热量，转变为气态，膨胀起来沿着内筒51流向室外。因而，在热管50的设置在室内的一部分之内接近热电模块1热消散侧的那部分构成蒸发部分53，而露在室外的那部分构成冷凝部分54。复式管筒在冷凝部分54和蒸发部分53的各自端部处是连通的。
当向具有配装在上面的这样一根热管50的热电模块1施加电力，则在热量消散侧处消散热量，并由沿着热传导性很高的热管50外筒52流动的工作液体予以吸收。因此，吸收了大量热量的工作液体因潜热蒸发作用而被蒸发，沿着内筒51以很快的速度流向冷凝部分54，把热量传递给在露在室外的冷凝部分62处的外界空气，并被冷凝。被冷凝的工作液体由于毛细力沿着外筒52再次流向蒸发部分53一侧，从而造成在热管50之内的连续流通。另一方面，在热电模块1热量吸收侧处得到冷却的空气在电扇的前方方向上吹送以降低室温。
最后，由于具有很高热传导性的热管50配装于热电模块1的热量消散侧，本发明第二实施例热电冷却器100可以提高热传递效率，即使因为大量热量可以通过热管50传递给冷凝部分一侧并由此消散于空气，热量吸收侧与热量消散侧之间的温差也是很小的。
与通常的空调不同，本发明第二实施例热电冷却器100没有由驱动零部件诸如压缩机与类似部件造成的噪音，具有很长的寿命，以及具有大大降低的能耗，因为热量50配装于热电模块1的热量消散侧，以便只是通过热量传递来促进工作液体的流通和冷却，而不需驱动零部件用于工作液体的强制流通。除此之外，显而易见的是，热管50的冷凝部分54可以设计成具有一种表面面积增大的形状而用于有效的热量消散，比如，具有一些翅片30。
同时，参照图6A-6C，本发明第二实施例热电冷却器100的热电模块1可以在其中心处具有圆形或其它形状的通孔，与诸如电机21这样的有待配装热电模块1的一种部件相适应，可以在整体外表上是平面或圆柱面的，而且，除此之外，可以是随着其越趋近电扇的前侧面具有越小曲率半径的弧面形状，或者在中间部分处具有折点的弯折形状，以便使平稳的风吹向联接于电扇扇片组22的电机转轴。
一种根据本发明第三优选实施例的热电冷却器将参照图7予以说明。
参照图7，根据本发明第三优选实施例的热电冷却器100包括连接于热电冷却器100的热电模块1的热虹吸管，用于把在热电模块1热量消散侧处消散的热量排向热电冷却器100外部。热虹吸管60包括设置在室内的蒸发器61，以及设置在室外的冷凝器62。蒸发器61具有充满在器体内部的一种工作液体；以及，连接于其下部一侧的致冷剂入口管163，和连接于其上部一侧的致冷剂出口164。冷凝器62，是一种通常的热交换器，配装于室外，在工作液体流动于其中的管筒外侧，具有一些翅片30用于增大热量消散面积，以及连接于蒸发器61的管筒。冷凝器62位于高于蒸发器61的位置处。
参照图8，蒸发器61设计成具有这样一种结构，其中热电装置的热量消散侧表面浸没在工作液体之中，用于有效地从热电装置的热量消散侧向充满在冷却剂流动通道之中的冷却介质传递热量。
当向具有热虹吸管60配装在上面的热电冷却器100的热电模块1施加电流，则在热量消散侧处消散热量，并由联接于热虹吸管60的蒸发器61中的工作液体予以吸收。吸收了热量的工作液体被蒸发，并通过致冷剂出口164流向冷凝器62一侧。引进冷凝器62中的工作液体随着工作液体流动在冷凝器62的内部通过与外部空气的热交换而被冷凝，并由于冷凝器62与蒸发器61之间的高度差而依靠重力重新流进蒸发器61。亦即，从热电装置热量消散侧排出的热量被传递给热量消散侧浸没在其中的、蒸发器61中的致冷剂，并在冷凝器处被排向大气。
因而，根据本发明第三优选实施例的热电冷却器100可以更为有效地冷却室内空气，由于在热电模块1热量消散侧处消散的热量可以由具有简单结构并可依靠温差和重力运作而不需驱动部件的热虹吸管排向大气。
同时，如已经说明的那样，参照图7A-7C，用于本发明第三实施例热电冷却器100之中的热电模块1也可以在其中心处具有一圆形的或其它形状的通孔，与诸如电机21这样的有待配装热电模块1的一种部件相适应；可以在整体外表上是平面或圆柱面的，而且，除此之外，可以是一随着其越趋近电扇的前侧而具有越小曲率半径的弧面形状，或者在中间部分处有折点的弯折形状，以便使平稳的风吹向联接于电扇扇片组22的电机转轴。
同时，虽然本发明的每一种热电冷却器设计成在热电模块1热量吸收侧处冷却的空气从热电模块1热量吸收侧流开，但如果像本发明的第二实施例或第三实施例的情况那样配置热管50或热虹吸管，则热电冷却器可以设计成由各电扇扇片22吹送的空气被送向热电模块1的热量吸收侧，在热电模块1的热量吸收侧处被反射，以及散布到房间里去。
如已经说明的那样，本发明的热电冷却器具有以下优点。
本发明电扇中采用热电模块给电扇增加了一项冷却功能，由于由热电模型冷却下来的空气被吹向使用者；本发明的热电冷却器易于制作和安装；以及具有低成本，与使用压缩机和类似件的任何现有的空调相比相当低的噪音，和降低的能耗。
当小风扇、热管或热虹吸管用在本发明的热电冷却器之中时，冷却效率提高了，因为在热电模块热量消散侧处消散的热量可以更为有效地排向大气。
对于本技术领域中的那些熟练人员来说，显而易见的是，在本发明的热电冷却器中可以作出各种各样的修改和变更而不偏离本发明的精神或范畴。因而，本发明包含本发明的各种修改和变化，只要这些修改和变化在所附权利要求书及其对等物的范畴之内。
权利要求
1.一种热电冷却器，包括热电模块，具有一些热电元件，各热电元件根据流过两种不同金属接合部分的电流的方向而用于在此接合部分处吸收或消散热量；电扇扇片组，用于把在热电模块的热量吸收侧受到冷却的空气吹送到所需的地方；以及电机，用于向电扇扇片组提供转动力。
2.如权利要求1所述的一种热电冷却器，其特征在于，热电模块是平面的。
3.如权利要求2所述的一种热电冷却器，其特征在于，热电模块是圆形的或矩形的。
4.如权利要求2所述的一种热电冷却器，其特征在于，热电模块是弧面形状，随着其越趋近电扇的前侧而具有越小的曲率半径，或者在中间部分处具有折点的弯折形状，以便使平稳的风吹向联接于电扇扇片组的电机转轴。
5.如权利要求2所述的一种热电冷却器，其特征在于，热电模块具有的平面形状面积至少大于电扇扇片组的面积。
6.如权利要求1所述的一种热电冷却器，其特征在于，热电模块可拆分地配装于电机的外部周边。
7.如权利要求1所述的一种热电冷却器，其特征在于，还包括热量消散装置，配装于热电模块的热量吸收侧或热量消散侧的表面。
8.如权利要求7所述的一种热电冷却器，其特征在于，热量消散装置是一些翅片，用于增大在热量吸收侧或热量消散侧的表面处的热交换表面。
9.如权利要求7所述的一种热电冷却器，其特征在于，热量消散装置是配装于热电冷却器的热量消散侧的附加的风扇。
10.如权利要求7所述的一种热电冷却器，其特征在于，热量消散装置是配装于热电冷却器的热量消散侧的热管。
11.如权利要求10所述的一种热电冷却器，其特征在于，热管是复式管筒，其两端均由一种具有很高导热性的材料制成，以及内筒和外筒，用于具有不同相的工作液体在不同方向上的流动。
12.如权利要求10所述的一种热电冷却器，其特征在于，设置在热管的室外一侧的冷凝部分，具有一些翅片或槽沟，用于增大热量消散速率。
13.如权利要求7所述的一种热电冷却器，其特征在于，热量消散装置是具有蒸发器和冷凝器的热虹吸管。
14.如权利要求13所述的一种热电冷却器，其特征在于，热虹吸管包括设置在室内的蒸发器；设置在室外的冷凝器；以及用于连接蒸发器和冷凝器的管筒，其中蒸发器配装于热电模块的热量消散侧，而通过管筒连接于热量消散侧的冷凝器设置得高于蒸发器。
15.一种热电冷却器，包括电扇扇片组；电机，用于传递驱动电力给电扇扇片组；以及热电模块，配装于电机的外部周边。
16.如权利要求15所述的一种热电冷却器，其中热电模块是平面的。
17.一种热电冷却器，包括热电模块，其具有一些热电元件，各热电元件根据流过两种不同金属接合部分的电流的方向而用于在此接合部分处吸收或消散热量；热管，配装于热电模块的热量消散侧；电扇扇片组，用于把在热电模块的热量吸收侧受到冷却的空气吹送到所需的地方；以及电机，用于向电扇扇片组提供转动力。
18.如权利要求17所述的一种热电冷却器，其特征在于，热管是一复式管筒，其两端均由一种具有很高导热性的材料制成，以及内筒和外筒，用于具有不同相的工作液体在不同方向上的流动。
19.一种热电冷却器，包括热电模块，具有一些热电元件，各热电元件根据流过两种不同金属接合部分的电流的方向而用于在此接合部分处吸收或消散热量；热虹吸管，配装于热电模块的热量消散侧；电扇扇片组，用于把在热电模块的热量吸收侧受到冷却的空气吹送到所需的地方；以及电机，用于向电扇扇片组提供转动力。
20.如权利要求19所述的一种热电冷却器，其特征在于，热虹吸管包括设置在室内的蒸发器；设置在室外的冷凝器；以及用于连接蒸发器和冷凝器的管筒，其中蒸发器配装于热电模块的热量消散侧，而通过管筒连接于热量消散侧的冷凝器设置得高于蒸发器。
全文摘要
本发明涉及一种热电冷却器,而具体地是涉及这样一种热电冷却器,其中热电模块应用于电扇扇片组和电机构成的吹风系统,用于把现有的吹风系统转换为具有低噪音的冷却功能的吹风系统。为此,本发明提供了一种热电冷却器,其包括具有一些热电元件的热电模块,各热电元件根据流过两种不同金属接合部分的电流方向而用于在此接合部分吸收或消散热量;电扇扇片组,用于把在热电模块的热量吸收侧受到冷却的空气吹送到所需的地方;以及电机,用于向电扇扇片组提供转动力。
文档编号F24F1/00GK1364994SQ01143658
公开日2002年8月21日 申请日期2001年12月17日 优先权日2000年12月29日
发明者高喆诛 申请人:Lg电子株式会社