热电式换热器的制作方法

专利名称：热电式换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控温装置。特别是，本发明涉及尤其用于控制座位，例如汽车座位温度的热电式换热器。
已有技术介绍现代汽车座位可以设有允许乘客通过使控温空气流过座位盖来改变座位温度的控温系统。其中一种类型的系统包括座位，在该座位上设有例如一种热电元件的换热器设备，该热电元件被设置成利用同样设置在座位内的一个单独的风扇装置来加热或冷却在该元件流动的空气。经过调整的空气通过座位内的一系列空气管道穿过座位表面而分配给乘客。
在座位内、座位下方以及座位周围用于放置上述控温装置的空间大小非常有限。在一些汽车中，为节省重量或者为增大乘客的空间，座位为几英寸厚，并倚靠在汽车上例如底部板或汽车后部等邻接部件上。汽车生产商还在座位内、座位下方以及座位周围安装越来越多的各种例如电子元件或可变腰部支撑(lumbar support)等装置。此外，为减少座位占用的车厢空间，座位特别是座位后背的尺寸需要设计得尽可能小。
目前的控温系统常常因为太大而不能安装在座位内、座位下方或者座位周围。传统的系统可以具有5或6英寸大小的鼠笼式风扇，该风扇产生的空气流穿过管道进入调节空气温度的换热器。换热器的宽和长为几个英寸，厚度至少为一英寸左右。空气从换热器中通过管道被传送到座位垫的底部和背部。这种系统过于庞大，很难被安装在汽车座位的下方或内部。使用热电装置来加热和冷却换热器有助于减少装置的尺寸，但仍然需要大量的空间放置加热和冷却组合系统。
与这些系统一起使用的管道如果必须经过座位底部进入能绕枢轴转动或旋转的座位后背时，会同样过于庞大，很难被安装。这些管道不仅会使用座位内的额外空间，而且会阻碍空气流，这样会需要一更大的风扇来提供空气流，而大的风扇会占用额外的空间否则会以更大的速度运转，产生更多的噪音。噪音在汽车中是令人讨厌的。另外，管道影响了流动空气的温度，或者加热了冷空气，或者冷却了热空气，因而作为结果常常需要更大的风扇或换热器。
鉴于这些缺陷，需要为汽车座位提供更紧密、更能有效利用能量的加热和冷却系统，最好是更安静的系统。
发明的概述该装置利用了空气流发生器，如风扇叶片，该风扇叶片既作为从热电装置传递温差的换热器，从而调节流过换热器的空气，又作为空气泵。换热器旋转着对流过换热器的空气提供了气动的和向心的力，从而产生分配给例如汽车中座位的加压空气。
更确切地，该装置的一个实施例包括至少一个环状热电装置(例如珀尔帖装置)，该装置利用所施加的电压，加热环状热电装置的一个表面而冷却环状热电装置的相对表面。环状换热器直接安装在环状热电装置上，从而设置成与环状热电装置的相对的两侧面保持热连通，这样每个换热器将热量或冷气从装置的表面传递到换热器安装的位置。电阻加热元件也可以用来产生热量。
在一个实施例中，环状换热器设置成具有在换热器中伸展的放射状槽，当安装时便在换热器中形成一个环状腔体。发动机套在形成在环状换热器和环状热电装置组合件内部上的环状腔体内，但与换热器和热电装置间隔一定的距离，该距离足以允许空气沿发动机的外部流动。发动机与换热器和热电装置中的一个传动连接，使它们旋转。旋转的换热器作用相当于一个风扇，将空气引入环状腔体内，并在更高压力下将空气驱赶进换热器的放射槽。所产生的压缩空气量是由发动机的尺寸、风扇叶片的形状和旋转速度以及装置组合件的整个外形尺寸决定的。
上述设置使换热器直接与热电装置结合在一起作为风扇，不仅产生将调整过的空气分配到乘客座位的空气压，而且当空气流过风扇叶片/换热器时对空气进行调整。这样减少了管道和相关的压力损失以及系统的尺寸，而且增加了系统的整个效率，反过来，进一步允许减小风扇的尺寸和所需的电源。紧密的设置使系统能放置在大部分汽车座位下方，最好是座位内部，这样进一步减少了管道和相关的压力损失，使发动机尺寸和电源进一步减小。与以前相比，各种减少的结果是具有更小的系统体积、更少的电源消耗、更小的尺寸和产生更小的噪音的组合。
有利地，一个密封物分隔开旋转环状换热器的相对两侧面，形成一主要端或者是供应端和一废物端。空气进入组合件内靠近旋转轴的区域，该旋转轴有利地与发动机的旋转轴对齐。空气以放射状或轴向地向外排出，进入包围着环状风扇/换热器主体的壳内。与主要端(或者是供应端)保持流体连接的出口与乘客座位保持着流体连接。而与废物端保持流体连接的出口也与一个出口保持着流体连接，该出口设置在不会允许废气重新流入空气进入部而降低性能的位置上。热电装置在供应端空气和废物端空气之间产生了温差。在供应端和废物端之间的热绝缘层有助于在组合件的不同部分间维持该温差。
通过在发动机旋转轴上的电刷和滑环组合件给热电装置供应电力。当适当的电压和电流施加到热电装置和发动机上时，或者是冷空气流或者热空气流会被换热器供应到供应端，这时换热器在整个换热器内传递温差，并通过传导和对流将流过换热器/风扇叶片的空气加热或冷却。对发动机和热电装置的电压调整控制了压力、温度和流动速率。
有利地，毛细吸湿材料(wicking material)设置成围绕着包围住环状风扇的壳内部的一部分，从供应端伸展到废物端。如果湿气凝结在一个旋转风扇上，它会被来自旋转风扇/换热器的向心力强迫推离毛细吸湿材料。毛细吸温材料吸收湿气，将湿气传送到对立端，在该对立端热空气蒸发该湿气，将湿气带出系统。
这样有利地提供了以热力调节流过旋转换热器的流体的系统，该换热器也导致了流体的运动。该系统包括电子装置，该装置被选择用来将电能转化成根据作用在其上的电流产生温度变化的热量。该电子装置设置成围绕一个旋转轴旋转。换热器设备设置成与该电子装置保持导热连接，并设置成围绕上述轴旋转。换热器设备具有热辐射表面，该表面设置成当围绕轴旋转时能产生流过该表面的流体。上述电子装置能包括加热电阻，或者能加热或冷却流体的热电装置。有利地，换热器设备包括与电子装置的第一表面相连接的第一系列向外伸展的热辐射表面，第二系列热辐射表面可以与相对的热电装置第二表面相连接。在一最佳实施例中，换热器设备包含在一外壳内，该外壳具有至少一个与座位保持流体连接的出口。
本发明同样包括产生温度变化的设备和用于传递温度变化的旋转供应端换热器设备。换热器设备还包括使流体流过上述换热器设备的流体产生器。该流体有利地包括一种气体，供应端换热器设备有利地与座位保持流体连接来将气体从换热器设备提供给座位。
该装置也包括用热的方法调节流体的装置，该装置包括围绕旋转轴旋转的第一风扇，和与电子装置保持导热连接的第一组换热表面，该电子装置将电能转化为温度变化。风扇有利地密封在具有出口的壳内。
本发明也包括用热的方法调整流体的方法，该方法包括如下步骤通过电子装置产生温度变化，将温度变化传输到具有放射状表面的换热器上，旋转放射状表面来引起流体流过放射状表面。有利地，换热器中的流体设置成与座位保持热连接，流体包括一种气体，最好是空气。另一方面，被用热的方法调节的流体循环到可以具有充气室的腔的内部，或者循环到设有可关闭开口的绝热腔以允许例如冷流体进入腔内部。
生产本发明中紧密形式的一种方法在于形成具有对齐的放射状表面的第一换热器，这种设置允许空气从换热器旋转所围绕的轴向外流出。该第一换热器设置成与电子装置保持导热连接，该电子装置在电流作用到电子装置上时能产生温度变化。第一换热器然后绕着轴旋转。有利地，电子装置包括热电装置，当放置在汽车座位内，该电子装置提供了使座位能换气的紧密装置。
本发明还包括产生温度变化的设备和为传导上述温度变化的供应端换热器设备，其中换热器设备还包括流体产生设备，用于使流体流过上述换热器设备。有利地，供应端换热器设备与汽车座位保持流体连接。
本发明的另一变体包括围绕旋转轴旋转的第一风扇，并具有第一组换热器元件，该风扇设置成当旋转和与将电能转化成温度变化的电子装置保持热连接时，产生流体使其穿过换热器元件。风扇有利地包含在一壳内，该壳具有一个与流体分配系统，最好是包括热电装置的电子装置保持流体连接的出口。
由此提供了用热的方法调整和抽吸流体的系统，该系统用作汽车座位的通风系统或其他的用途，其中电阻或热电装置产生温度变化，温度变化被传输到换热器，该换热器形成使流体流动并穿过换热器，以热的方法调整流体的推进器。被用热的方法调整的流体可以设置成与许多物体保持热连接，这些物体中的其中一个便是对乘坐在上面的人提供局部加热和冷却的汽车座位。


现在将结合实施例的附图描述本发明的上述以及其它特点，附图中同样的标号代表同样的部件，附图用来描述本发明，但不限制本发明。
图1为本发明的换热器的透视图；图2为图1中换热器的旋转组合件的透视图；图3为换热器沿图1中3-3线的截面图；图4为换热器一部分的截面放大图；图5为与换热器使用的旋转体的俯视图；图6为图4中旋转体的侧视图；图7为安装有本发明换热器的座位控温系统的示意图；图8为安装有本发明换热器的冷却箱的透视图；图9为图8中冷却箱的盖子的截面侧视图；图10为安装有本发明换热器的风扇装置的侧视图；图11为图10中风扇装置的截面侧视图；图12为换热器另一个实施例的透视图。
发明描述如图1所示，本发明的换热器设备28包括外壳32，该外壳限定了内部腔体29(图3)，旋转体组合件30(图2和图3)可旋转地设置在该腔体上，用于产生经过调节的空气流进出上述外壳32。如果外壳32设置在大致与地面平行的座位底部内，虽然其它形状合适，但外壳32通常显示相似于扁的圆盘，具有对应于上表面或顶端表面的第一表面或第一壁31。在此使用的向上、上方是指远离地面的方向。向下、下方是指朝向地面的方向。如果外壳32的整个方位被改变，这一点会在实际中发生，则部件的相对方向将被改变。对应于底面的第二壁33正对着第一壁31。壁31和33的大致环形圆周由侧壁33连接起来从而形成一个密封。
第一出口34从紧邻外壳32的第一壁或上壁31的侧壁35处向外伸展。第二出口36从紧邻第二壁或下壁33的侧壁35处向外伸展。有利地，出口34和36通常相切于外壳32的圆周向外伸展。出口34和36图示为以通常相对方向、相互呈约180度方向伸展。但依据空气需要流动的特别方向，出口34和36能被设计成相互间呈其它角度，在外壳32任意一侧的60度和90度为最可能的相对位置。如果需要，出口34和36能以相同方向伸出，但然后在出口之间设置绝缘材料帮助维持出口间的温度变化是有利的。
一组孔38围绕中心地设置在外壳32的第一壁或上壁31上，形成第一入口38，第一入口38与外壳32包围成的内部腔体29相互连通。尽管不需要，第二入口40(图3)也可以布置在正对着第一入口38的外壳32第二壁或下壁33上。
图2和图3中旋转体组合件30通常包括一组部件，该部件包括环状的第一旋转体42、及设置在第一旋转体42下方的环状的第二旋转体44、和至少一个插入第一旋转体42和第二旋转体44之间并与上述旋转体保持连通的环状热电装置46。热电装置也被人熟知为珀尔帖装置，该装置包括至少一对以电方式串联和以热方式并联的不同材料，典型地包括一连串以电方式串联和以热方式并联的N型和P型半导体元件。根据流过热电装置46的电流方向，一个表面将被加热而另一表面将被冷却。热电装置46产生温差，该温差使热通过传导而穿过旋转体42和44。温差越大，热传输率约大。通用的热电装置能产生通过热电装置相对表面的70℃温差，如果装置堆积起来，目前可以达到130℃温差。温差和效率将会随着技术的进步得到提高。
旋转体42、44包括与热电装置46直接热连接在一起的环状换热器，在整个旋转体42和44内主要通过热传导传输热，从而在旋转体42、44和热电装置46之间形成一个短的热路径长度。热传导率会根据旋转体42、44的材料和建造而改变。旋转体42、44也使空气穿过换热器以例如放射状方向向外流动，还包括使空气穿过旋转体42、44向外流动的风扇叶片。这样换热器形成使空气流过换热器的风扇。另一方面，产生空气流的风扇也形成了换热器。在一个实施例中，换热器的叶片包括产生空气流的风扇叶片或翼片。另一方面，换热器可以包括一系列换热表面，该表面设置成当该表面旋转时产生空气流。
旋转体42、44有利地由铝或铜制换热器的一段形成，该铝或铜制换热器是通过将平的金属条折叠成波纹状或手风琴式的褶皱而形成的，因此热会下沉，热源会在褶皱的末端连接起，在那里金属折叠起改变方向。褶皱被定向使空气能沿换热器的波纹流动。换热器中那段长度的两对立端相互面对地弯曲，随后以机械方式或者以热或粘接方式相互重叠和固定在一起。这个弯曲使原先平直的长度形成圆环，这样空气以放射状流过现在的环状换热器。在这个环状结构中，换热器能有效地充当鼠笼状风扇或环状风扇的叶片。这种方法有利于用来形成第一旋转体42和第二旋转体44。
在图示实施例中，第一旋转体42设置在为使用者提供调节的空气的换热器供应端上，其外径小于第二旋转体44的直径。第二旋转体44设置在系统的废物端上，将调节过的空气有利地排到一定位置，该位置不会将空气引导到供应端或者否则将空气引导到能够影响使用者的位置。每个部件轴向对齐以围绕一中心轴旋转，该中心轴与发动机50的驱动轴或轴52相对齐。具有中心孔的盘状连接件51设置在第一旋转体42和发动机50的上方。发动机50可以直接与轴52接合在一起，或者能例如通过齿轮组合进行接合。
连接件51机械地将轴52或者发动机50中的至少一个和第一旋转体42接合在一起，这样发动机50被设置成可旋转地围绕一个共用轴驱动第一旋转体42、热电装置46和第二旋转体44，这一点将在下面详细描述。旋转体42和44的内部尺寸有利地大到足以使发动机50插在环状旋转体42和44形成的空间内，使装置沿旋转体42、44的纵向轴的重量最小。
如图3所示，旋转体组合件30安装在驱动轴52上的外壳32内，在所示实施例中该驱动轴在轴承54上的轴的相对端部分轴颈，该轴承有利地安装在壁31、33上。旋转体30的驱动轴52轴向地与外壳32的第一、第二出口38、40对齐。外壳32也能仅设有一个入口或者两个以上的入口。
热电装置46的平面限定了分界线56，该分界线将内部腔体29分割成一个上部或供应端58和一个下部或废物端60。第一旋转体42布置在上部或供应端58内部，第二旋转体44布置在下部或废物端60内部，图3很好地示出，旋转体组合30还包括设置在热电装置46上缘和第一旋转体42底缘之间的第一环状板63。第二环状板65设置在热电装置46底缘和第二旋转体44上缘之间，这样热电装置46置于第一、第二板63和65之间。第一、第二板63和65最好由导热但不导电的材料例如铝制成。在一个实施例中，耐热而导热的粘结剂，例如含银的硅胶用来将第一旋转体42安装在第一板63上，将第二旋转体44安装在第二板65上。另一方面，板63和65可以被省略，第一、第二旋转体42和44可以直接连接在热电装置46上。
由绝热材料制成的环状、盘状绝缘件64在旋转体42和44之间以放射状向外伸展，直至到达侧壁35的内侧。部件64有利地设置在靠近热电装置46内圆周和外圆周的第二环状板65上部，通常设置在包含分界线56的平面内。绝缘件64的尺寸设计成从热电装置沿分界线56以放射状向着发动机50向内和向外伸展。在绝缘盘64的外圆周和外壳32的内表面之间设有一空隙66，形成一减少空气穿过空隙66的行程的空气轴承。
如图3和4所示，由绝热材料制成的薄而可弯的环状密封物70设置成能从外壳32的内表面通常沿分界线56以放射状向内伸展。该环状密封物70的尺寸最好设计成它覆盖住绝缘件64最接近的表面但并不与其接触。环状密封物70与绝缘件64合起来限定了一个围绕部件64外圆周的迷宫式密封，使内部腔体29的上部或供应端58与内部腔体29的下部或废物端60相互绝缘。绝缘件64和环状密封物70防止了在废物端和主端之间显著的的热对流。环状密封物70可以是有利于旋转体组合件30旋转的空气轴承形状。绝缘件64可以包含多种耐热导热材料例如聚丙烯泡沫中的任何一个。
如图4所示，外壳32内表面的至少一部分有利地镀有用来吸收和传递湿气的毛细吸湿材料78。毛细吸湿材料78在上部58和下部60之间伸展，有利地包括覆盖有防止细菌滋生的织物的棉纤维。毛细吸湿材料78吸收了由向心力从产生凝聚的任何一旋转体42、44处排出的冷凝湿气，为避免湿气在内部腔体33内和分配冷空气的通道内积累，将湿气引导到另一旋转体，在那儿湿气将被热空气蒸发。毛细吸湿材料78有利地吸收足够湿气，从而防止在与被冷却的任一旋转体42、44保持流体连接的下流通道上的湿气凝结促使其它可能的凝结。
环状密封物70必须使毛细吸湿材料78能被通过。这样，密封物70可以连接在毛细吸湿材料78的一个外表面上，可以穿过材料78在间歇位置伸展，或者可以在没有材料78的位置与侧壁35连接在一起。材料70也能伸展在内部腔体33外。
图3示出电导线80与热电装置46电连接在一起，以熟知的方式通过与旋转驱动轴52电连接的电刷84提供电势。因为电流必须通过闭合回路来提供给热电装置46，两个电刷84通过已有技术中的电刷和滑环组合件与轴52电连接在一起。其它电连接物，例如电感耦合能被设计进本公开发明中。
图5和图6分别是第一旋转体42的俯视图和侧视图。尽管第一旋转体42第二旋转体44的相应尺寸有所差别，第二旋转体44的结构可以与第一旋转体42的结构完全一致。因此以下对第一旋转体42的详细描述等同于对第二旋转体44的描述。第一旋转体42包括一条具有两个连接端的波纹状金属，这样第一旋转体42为环状。第一旋转体42上的波纹状或手风琴式褶皱形成一系列放射状伸展的翼片或叶片91，该翼片或叶片限定了位于彼此之间的一系列放射状伸展的腔体或空隙92，图4中，腔体92的宽度(也就是在相邻两翼片间的圆周长度)从第一旋转体42的中心点90向外放射状地逐渐增加。每个旋转体42和44具有一内径R1和外径R2。相邻两翼片91间的空间在内径R1处足够宽，使得空气能穿过旋转体42以放射状向外流动。
在所述实施例中，叶片91通常包括相互连接的平直壁，该平直壁从旋转体42旋转轴上的中心点90向外以放射状伸展。该设计从移动最大量的空气穿过旋转体42而达到给定旋转速度或旋转体尺寸的空气动力学角度来讲并不被认为是最佳的。叶片91也可以从空气动力学角度设计成提供各种空气流的轮廓。例如，叶片91可以是S形、C形等等。另一方面，叶片91可以包括任何一种平直或弯曲的表面，该表面当其旋转时产生空气流。
外径R2当包含在汽车座位的温度控制系统中时最好在12mm到75mm之间变化。叶片91的径向长度，内径R1和外径R2之间的差别，当换热器28包含在汽车座位的温度控制系统中时，大约为10到40mm，在下面将结合图7进行描述。叶片91与汽车作为一起使用时，在沿旋转轴的方向上可以具有大约6-15mm的高度。相邻叶片91最好相互间隔开一段约0.5-2mm的距离用于放置座位温度控制系统。当叶片91包含在汽车座位中并用铜或铝制成时其厚度最好约在0.05-0.2mm之间。
在另一实施例中，热电装置46用一将电能转化为热能的电阻加热元件代替。该电阻加热元件不具有热电装置46的冷却功能，但它的确能提供可以在一定气候下具有广泛应用的热空气。
图3示出在操作中，发动机50通过一个控制，例如手动开关或恒温度控制开关启动电源从而转动轴52。该发动机与第一旋转体42、第二旋转体44以及热电装置46传动连接，从而围绕传动轴52的旋转轴转动这些部件。第一旋转体42的旋转产生了压力差，该压力差引导空气穿过第一入口38进入内部腔体29的供应端58。空气流入空隙92并经过第一旋转体42的叶片91以放射状向外流动。旋转体42的旋转将向心力作用到空气上并推动空气从旋转体42以放射状向外流动，从而空气穿过第一出口34排出内部腔体29的供应端58。
以同样方式，第二旋转体44也旋转并引导空气穿过第二入口(如果仅设计了一个入口则穿过入口38或者40)进入内部腔体29的下部或废物端60。空气以放射状向外经过叶片91，穿过第二旋转体44的叶片91间的空隙，并通过第二出口36被排出废物端60。间隔物64防止空气混合，因为它是绝热的，因此维持了在供应端58和废物端60之间的温差。
电导线80也有利地通过轴52为热电装置46提供电流，这样热电装置46根据流过热电装置46的电流方向来加热旋转体42、冷却旋转体44或者加热旋转体44、冷却旋转体42。当空气流过第一旋转体42和第二旋转体44的叶片91时，空气通过对流或者被加热或者被冷却。也就是在热电装置46的加热端，当空气流过旋转体叶片时热从旋转体被加热的叶片传递给空气。在热电装置46的冷却端，当空气流过冷却的旋转体时热从空气中被吸收从而冷却了空气。这样换热器通过一个出口产生了加热的空气，通过另一个出口产生了冷却的空气。加热或冷却的空气然后直接进入座位中合适的位置来加热或冷却乘客座位。具有不是所需温度的空气被排到不会明显影响乘客的位置。最好地，废气被排到一个位置，这样废气不会倒流进外壳32中。
第一旋转体42和第二旋转体44同时起到风扇的作用，用来产生处于一预定压力下的空气流，也起到换热器的作用，用来将热从空气流转移和将热转给空气流并且将空气流维持在所需的温度。通过将换热器的功能加入产生空气流的风扇，可以达到几个优点。通过将换热器加入环状风扇，并且将发动机套装在换热器/风扇内，节省了空间和重量。
目前使用的系统高度约为45mm，这个尺寸对于汽车来讲太大了。新设计的系统高度约为30mm，但是许多汽车仍然有很小尺寸的座位，无法在座位下方和周围容纳这样的风扇。具有约小于20-30mm高度的风扇和换热器装置28能适应大部分的汽车座位，本发明能提供这样的结构。但本发明中具有约16mm高度的系统28认为是可能实现的，该尺寸大约为目前使用的最小系统高度的一半，小到足以在目前汽车中使用的相当大部分的座位底座和后背中使用加热/冷却系统。
这一高度的减少代表了在壁31,33与将空气传送到座位内位置的相关管道之间的距离。能利用对旋转体42,44的设计来改变尺寸，叶片91的换热表面积综合考虑了叶片高度、叶片长度和直径，该表面积必须通过风扇的性能和旋转速度的变化来补偿。同样地，较短的旋转体42,44能通过增加旋转体的尺寸或者通过高速操作的旋转体来实现，但高速操作的旋转体可能会提高噪音。
进一步，该设计减少了在风扇和换热器之间的连接管道，节省了重量、尺寸并减少了在传送空气中的压力损耗。小的尺寸同样允许直接将加热和冷却系统放置在座位底座和后背内，更加减少了对管道的需要，特别是对穿过座位底座和后背之间的枢轴接合的管道的需要。减少的管道及其相关的压力损耗、性能降低也允许使用更小风扇，这将消耗更少的能量，产生更小的噪音。
此外，几个部件和功能元件的结合使用减小了生产成本，并提高了系统的效率。通常由于空气流过换热器而产生的阻力也因为换热器形成产生空气流的风扇叶片而大大减小。这样，节省约25％-35％的风扇能量被认为是可能实现的。进一步，对汽车座位进行充分的加热和冷却被认为需要使用约1000瓦特的能量，该能量小于使用汽车的加热和冷却系统为乘客提供同样的舒服程度而所需的能量，上述汽车的加热和冷却系统必须加热和冷却整个乘客车厢而不是乘客所坐的座位局部环境。
另外的优点在于因为使用两个小风扇而减少噪音。旋转体42和44最好以约在每分钟2000-2500转的范围内进行运作，尽管在某些应用中需要约1000rpm的转速，而在另一些应用中需要达到每分钟10000转的高转速。换热器主要端的空气流速度大约在0.2-1英寸水的压力下每分钟2-6立方英尺，最好每分钟3-4立方英尺的流速。换热器废物端的空气流速度大约在0.3-0.4英寸水的压力下每分钟2-10立方英尺。旋转体42、44的叶片起到换热器和带动空气的风扇叶片的作用，从而提供了所需的空气流。在典型的汽车使用中，12伏发动机带动旋转体42、44。该风扇气流速度和压力小于现有座位系统的转动速度和压力，在现有汽车系统中风扇必须产生足够的压力和空气流来将空气提供到座位的底座和靠背部。
为进一步提高以上优点，在另外的实施例中叶片91可以包括设置在环状板上的一系列独立的壁，当第一旋转体42旋转时，在该环状板上叶片91的轮廓设置成或弯曲成预先选定的流动曲线，该曲线在同样传导热和维持较低生产成本的同时比起上述的平直叶片91更有效率。另外，上述叶片91对于使噪音最小化并不是最优的选择，减小噪音是在汽车乘客车厢内进行等同操作时最重要的考虑因素。叶片91的一个更好设计能更有利地减小噪音。由旋转体42和44产生的噪音程度被认为是一般随着叶片91的数目增加而减小。如果旋转体42、44单单设计成为用作带动空气的风扇而不考虑其换热功能和旋转体42、44的噪音，为适应旋转体叶片91的热传递使用，有可能需要比最优性能时更多的叶片。
紧密设计同样减小了装置的重量。如上所述，叶片91最好由导热材料，例如经过退火的纯铝、碳和铜这些已知的高传热材料制成。随着在导热材料方面的科学研究的发展同样可以采用其它材料。因为铜比铝重，它提高的导热性能在设计叶片91结构时提供了优点和设计选择，达到传热和空气流动功能。叶片最好具有大于约12w/m·°K的热传导率。
从第一和第二出口34和36流出的调节的空气可以用作许多用途。在一个实施例中，换热器28设置在汽车座位的排气系统内，如图7所示。应当认识到换热器28也能使用在其它应用中。
图7中，汽车座位控温系统112包括至少一个座位114和一对设置在座位内的换热器28a和28b(总称为“换热器28”)。换热器28为如图1-6所示的类型。在所示实施例中，第一换热器28a设置在座位底座118内，第二换热器28b设置在座位后背120内。换热器也可以设置成紧靠在座位114的任何部分，例如在座位114的下方和侧方。
座位114具有一系列管道116用作空气通道。座位114的外壳117包在衬垫层119外面，管道116在衬垫层内伸展。外壳117最好是多孔的或是透气的，可以使空气从管道116中流出并在外壳内流动。座位114也包括座位底座118和从底座向上伸展来支撑人体靠立的座位靠背120。外壳117可以包括任何已知遮盖座位的材料，例如多孔乙烯塑料，布，多孔皮革等等。座位114的衬垫层可以包括任何已知的用于提高使用者舒服度的材料，例如网状泡沫塑料。
图7中，第一换热器28a的第一出口34(图1)与在座位靠背114内伸展的管道116连接在一起。第二换热器28的第一出口34(图1)与在座位底座118内伸展的管道116连接在一起。每个换热器28都通过控制开关与电源连接起来，这样使用者可以通过电源开关选择性地开动换热器。控制开关也与换热器28连接在一起，以一已知的方式来转换作用在换热器28上的电流极性。控制开关用来将换热器28在加热和冷却模式之间转换。在加热模式下，换热器28将热空气压到座位114内。在冷却模式下，换热器将冷空气压进座位114内。换热器28也可以与单个电源和温度控制器连接在一起，来为座位靠背114和座位底座120提供单独控制的调整后空气流。
也可以提供一包括例如热电偶的温度探测器的反馈控制系统。该系统112也可以配置有用于改变旋转体42和44旋转速度从而改变空气流动速度的控制系统。本技术领域的有经验人员将会认识到也可以提供许多种控制装置中的任何一种。
管道116可以包括一系列的塑料管道或管子，这些管道与换热器28的第一和第二出口34、36中的至少一个连接在一起，并分布在座位114内。这些管道可以有利地由制成座位的泡沫塑料熔焊而形成，或者将管子涂上密封层来减少空气在管道中的流动损耗而制成。管道也可以包括在例如网状泡沫塑料的透气材料内的气隙，来允许空气穿过上述材料流动。另外，管道可以包括任何一种用于空气流动的通道，例如管道、管子和小孔等等。
最好地，主管道137连接在第一出口34上用于将冷空气或热空气通过管道116输送到座位114的表面117。废气管138至少连接在第二出口36上用于将不需要的废气从乘客所在的座位114排放到外部环境。
在操作中，开启电源开关来为换热器28提供电流。如上所述，热电装置46和主要、第二旋转体42、44连接起来产生热或冷空气流，该空气流被输送到主管道137从而送至座位114全身。调节后的空气从管道116流出，穿过可透气的外壳117从而冷却或加热座位114上的乘客。最好是废气通过废气管138被排出座位114。
因为乘客车厢内的加热和冷却系统能明显地产生超过20倍于通过废气管138所消耗的热或冷空气数量，废气管138能有利地放置在座位底座118下排出气体。只要废气管138不直接在乘客上，朝着乘客，或者对着入口38、40排放，外部的加热和冷却装置会充分地从废气管138中排放。与设置在靠背部119内的装置28a相连接的废气管138能在座位底座118下进行排放而无需将管道伸展穿过在座位底座118和后背119之间的枢轴接合上。因为废气管138中的空气流朝着座位底座118向下排放，两个对齐的开口，一个在靠背部119的底部，一个在座位底座118内，已经足以将空气排放到座位底座118的下方。
如图8所示，在另一实施例中，换热器28设置在一冷却器片，例如在冰箱140内。在所述实施例中，冰箱140包括一矩形箱子，该箱子包括一个底壁144和四个从底壁向上伸展的侧壁146。盖子150以熟知的围绕枢轴旋转的方式安装在四个侧壁146上，这样为由冰箱140的壁设定的存储空间152提供了进出路径。冰箱的壁希望是以熟知的方式绝热的，从而维持住存储空间152的温度。
图9是冰箱140的盖子150的截面侧视图。以上结合图1-6描述的换热器28类型中至少一个设置在盖子150内。换热器28连接在例如具有合适电压和能量的电池的电源(未示出)上，其形状设计成以冷却方式进行操作，这样它在第一风扇42处排出一股冷空气流，这一点已经在上面进行过描述。换热器28可旋转地设置在盖子150内，这样换热器28的废物端就设置在上壁和底壁156、158之间，并相应地设有一绝缘元件用来将主要端和废物端进行热绝缘。换热器28的主要端设置在底壁158的正下方。覆盖装置159设置在换热器28的主要端的上方。覆盖装置159包括一系列的孔来使空气穿过换热器28的主要端流动。当盖子150关闭时，换热器28的主要端设置在冰箱140的存储空间152内。
换热器28的废物端设置在盖子150的上壁和底壁156、158之间。入口38穿过上壁156伸展使空气流进和流出换热器28。盖子150最好在换热器28周围装入绝热材料。
在操作中，换热器28以冷却模式启动，这样在盖子150闭合时第一风扇42在存储空间152内产生一股冷空气。以这种方式，存储空间152被维持在相对冷的温度下。热的废气例如穿过盖子150上壁156上的出口被排放到外部环境。任何种类的物体，例如食物都可以存放在存储空间152内。
图10示出一风扇装置200，其形状设计成紧靠标准桌或在标准桌内放置。风扇装置200包括以围绕枢轴旋转方式设置在基座204上的外壳202。该外壳202大致为圆筒形，包括调节空气出口206和围绕外壳202圆周的一个或多个废气出口208。空气入口210设置在外壳200内，正对着调节空气出口206。控制开关212和电线214连接在基座204上，以熟知的方式可选择地开启风扇装置200和/或热电装置232。
图11是风扇装置200的截面图。环状管道216设置在外壳202内，限定了调节空气出口206。第二管道218限定了废气出口208。传动轴220可旋转地设置在外壳内，这样就与调节空气出口206轴向对齐。在所述实施例中，发动机222可传动地与传动轴220通过传动带224连接起来。旋转体组合226设置在传动轴220上，这样旋转体组合随传动轴220而旋转。
旋转体组合220包括紧靠调节空气出口206的主风扇228，和在主风扇228侧壁上正对着调节空气出口206的环状废气风扇230。例如珀尔帖换热器的热电装置232插在主风扇和废气风扇228、230之间。主风扇228具有一小于或等于调节空气出口206圆周的周长，这样主风扇就设计成使空气流过调节空气出口206。废气风扇230设计成与废气出口208连接在一起。主风扇和废气风扇228、230可以包括任何类型的依靠旋转产生空气流的装置。在一个实施例中，风扇包括平盘，该平盘被打孔而形成放气孔234。风扇最好由高导热材料制成。
在操作中，发动机22通过电源(未示出)以熟知的方式进行启动。热电装置232以如上结合以上实施例所述的方式冷却主风扇228和加热废气风扇230(或者相反)。风扇也同样旋转，通过调节空气出口206和废气出口208相应地产生一股调节空气和废气。空气可以被输送到所需位置，例如桌子下面进行冷却。如果需要，管道、软管和其它装置可以连接在出口上来继续从管道中引导空气流动。
图12示出换热器的另一实施例，该换热器包括具有许多例如叶片172等空气流产生部件的风扇装置170，该部件是围绕传动轴174旋转。发动机176可传动地、或者直接或者例如通过齿轮装置间接地连接在轴174上。一个或多个电加热产生装置，例如电阻180，设置在叶片172上。该电阻可以嵌装在叶片172内，或可以通过例如粘合剂粘在叶片上。
在操作中，电阻180通过施加在其上的电流来加热，轴174通过发动机176旋转。叶片172产生空气流，该空气流被电阻通过对流方式加热。风扇装置170这样用来产生加热的空气流。
通过以上的公开，本技术领域中的经验人员将会认识到本发明的其它变化。例如，旋转体42、44显示为通过设置在第一或上壁31附近的板51连接在旋转轴52上。在本构造中，由旋转体42、44的内径限定的内部腔体相互连接。使板51的轮廓与发动机50上部的外形相符，然后大约在包括热电装置46的平面上向外以射线状伸展，这一点被认为是可能实现的。这将在进入旋转体42和44的空气流之间放置一物理分隔物。同样下述情形也被认为是可能实现的利用大约在包含分界线56的平面上以放射状向外伸展的径向凸缘形成发动机50的外壳，随着发动机旋转，这样在进入旋转体42和44的空气流之间提供了一物理分隔物。
上述描述主要针对汽车座位内的方法和装置的使用。但本方法和装置同样适用于其它座位，包括但不限于影院座位、办公室座位、飞机座位、在家中的例如沙发和靠椅等座位、医院的病人座位、医院用于卧床病人的床和轮椅。本方法和装置特别使用在需要局部调节空气流的场合。
上述描述针对穿过换热器的空气通道，但本发明并不限于空气，因为利用本装置和方法同样可以使用其它气体。确实，一些气体，例如氦气在一定场合下比空气具有更高的热传导率，而其他气体例如氧气、氮气或氩气在其它场合下更为需要。许多种气体和气体混合物在特定应用需要时也能被加以使用。
此外，液体能利用本发明加以使用，通过应用已有技术中的合适液封和绝缘体防止穿过换热器进行循环的液体与热电装置和其它电器保持电连接。这样，例如水和防冻液的液体设想在本方法和装置中使用，液体金属例如液态纳同样可以如上进行使用。特定液体依据应用而使用。通过传送液体穿过旋转换热器而达到的得以提高的热传导率，为利用较小致密的和较少的传导气体而提高热传导提供了可能性。是液体还是气体最有利随特定应用而变化。为使描述简便，词语“流体”用来指气体、液体或两者的混合。
因为从热电装置中获得的温度变化是关键的，本发明的旋转换热器具有除在此描述的座位、风扇和冷却器之外的许多种类的潜在用途。在此描述的本方法和装置一般应用在需要对热调节流体进行抽吸的情况。这种应用包括恒温装置，例如在热电偶组合中使用参考温度的装置。用于实验室装置和实验的恒温熔池是另一个应用实例，例如用于细菌生长培养和细胞培养。在此描述的本方法和装置在需要较低流速和/或较小温度变化的情况特别有用，但本发明并不受此限制，可以在需要大流速和/或大温度变化的情况得以应用。
通过在预定位置设置温度探测器，无论在换热器上，旋转风扇上，还是换热器的上游或下游位置，来以电力方法控制热电装置和风扇转动，这样就能提供受到控制的热调节过流体来维持预定温度，或提供预定的热状态。以上述方式，本发明为需要进行局部热控制的位置，例如在汽车座位、水床、水池、水冷却器和冷却非碳酸饮料如酒和果汁饮料等提供了好处。在这些应用中，温度被控制到相当恒定的水平或者被控制在约比预定温度大于或小于华氏5度的相当窄的温度范围内，更典型地在预定温度两端华氏1-2度内变化。这种温度控制系统对于熟练技术人员是很熟悉的，他们使用本方法和装置在此将不再描述。
另外，这装置和方法在不同时间内需要不同温度流体的场合下也可以得到应用。装置的风扇部分可以以热电加热和冷却的方式进行操作，仅在需要以热方法对流过风扇的流体进行调节时被启动。这样加热的、冷却的和中性的流体能通过同样的装置和方法来提供。
尽管已经对本发明最佳实施例进行了前述描述，并指出本发明的一些新颖性，仍然应理解到在上述装置的细节形状及其使用中许多忽略、替代和变化可以被熟练技术人员在不偏离本发明精神的情况下加以实现。最后，本发明的范围不应当限制在前述讨论中，前述讨论目的仅在于描述而不是限制本发明的范围。
权利要求
1．用于座位的温度控制通风系统，包括供应端环状换热器，并在环状换热器上围绕旋转轴形成一孔，其形状设计成使空气从上述旋转轴向外排出；废物端环状换热器，并在环状换热器上围绕旋转轴形成一孔，其形状设计成使空气从上述旋转轴向外排出；具有相对表面的热电装置，上述装置根据作用在上述热电装置的电压在一个表面产生升高的温度，而在相对的表面产生降低的温度，一个相对面与供应端换热器连接在一起并保持热连通，而另一相对面与废气端换热器连接在一起并保持热连通；发动机，可传动地连接在换热器或热电装置中的至少一个装置上，使换热器围绕旋转轴旋转，允许空气沿旋转轴进入至少一个孔并穿过换热器向外流动；外壳，包含至少一个供应换热器，并形成一个出口，空气在穿过供应换热器后通过上述出口流走；具有供人坐下的表面的座位，上述表面至少在人坐表面的一部分内具有穿过的通道，上述表面与供应换热器保持流体连接，上述换热器和发动机旋转相互合作使换热器中的空气被迫穿过表面，从而在座位使用时在人坐的座位区域提供调节的空气。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于，上述外壳包围住两个换热器，并且还包括在第一换热器和第二换热器之间的绝缘层，上述绝缘层以放射状向外向外壳伸展，在供应换热器和废物换热器之间形成一个绝缘物，上述外壳还包括一个非接触式的迷宫式密封，上述迷宫式密封由绝缘层的圆周和包围住上述换热器圆周的外壳部分形成，防止了空气在换热器之间流动。
3．如权利要求1所述的系统，其特征在于，上述系统还包括与至少外壳的一部分相连接的毛细吸湿材料，该材料具有与从供应换热器中排出的空气相接触的第一部分，和与从废气换热器中排出的空气相接触的第二部分，这样如果一个换热器产生湿气，毛细吸湿材料会将该湿气引导并远离产生湿气的换热器。
4．如权利要求1所述的系统，其特征在于，当沿上述旋转轴测量时，换热器和热电装置的结合高度小于30mm。
5．如权利要求1所述的系统，其特征在于，上述外壳包围住两个换热器，并且上述系统还包括在第一换热器和第二换热器之间的绝缘层，上述绝缘层以放射状向外伸展到外壳，在供应换热器和废物换热器之间形成一个绝缘物。
6．如权利要求1所述的系统，其特征在于，上述发动机套装进换热器的至少一个上述孔中。
7．如权利要求6所述的系统，其特征在于，上述系统还包括与至少外壳的一部分相连接的毛细吸湿材料，该材料具有与从供应换热器中排出的空气相接触的第一部分，和与从废气换热器中排出的空气相接触的第二部分，这样如果一个换热器产生湿气，毛细吸湿材料会将该湿气引导并远离产生湿气的换热器。
8．如权利要求7所述的系统，其特征在于，上述外壳还包围住废气端换热器，具有与从换热器废物端排走空气的通道连接在一起的废物端出口。
9．与座位一起使用的、具有与换热器保持流体连通的表面的系统，其包括具有与座位表面保持流体连通的出口的第一换热器，上述第一换热器包括选择用来根据电流产生热的电元件；一个第一换热器，其与上述电元件热连接起来，上述换热器包括可围绕旋转轴旋转的第一系列换热表面，并且上述换热器的形状设计成从上述电元件传递温差，上述电元件和上述换热器连接在一起围绕旋转轴旋转，这样第一系列换热表面产生穿过换热表面的流体；一个外壳，其具有在沿第一换热器圆周上设有的流体出口，通过上述出口流体流出第一换热器，上述换热表面的形状和相对外壳的取向设计成沿旋转轴吸收空气，而垂直于旋转轴将空气排出换热表面。
10．如权利要求9所述的系统，其特征在于，上述电元件包括具有相对表面的热电装置，在一个表面上具有第一接合点，在另一相对面上具有第二接合点，在电流以第一方向作用在热电装置上时上述第一接合点的温度高于第二接合点的温度，而在电流以第二方向作用在热电装置上时上述第一接合点的温度低于第二接合点的温度。
11．如权利要求9所述的系统，其特征在于，上述换热器另外包括与上述热电元件的第二接合点连接并保持热连接的第二换热器，上述第二换热器包括可围绕旋转轴旋转的第二系列换热表面，上述第二系列换热表面的形状设计成从第二接合点传递温差，第二换热器与第一换热器连接着围绕旋转轴旋转，这样第二系列换热表面产生能穿过第二系列换热表面的流体。
12．如权利要求11所述的系统，其特征在于，第一和第二系列换热表面的至少一个大致形成具有从旋转轴向外伸展的纵向轴的平面板，这样就在叶片中间限定了一系列的空间。
13．如权利要求11所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二系列换热表面的一个被分隔开大约0.5-2mm的距离。
14．如权利要求12所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二系列换热表面的一个被分隔开大约0.5-2mm的距离。
15．如权利要求11所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，换热器包括环状换热器，换热器和热电装置的组合高度沿旋转轴测量时少于30mm。
16．如权利要求12所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，换热器包括环状换热器，换热器和热电装置的组合高度沿旋转轴测量时少于30mm。
17．如权利要求13所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二系列换热表面的一个由导热材料制成，并具有大约0.05-0.2mm的厚度。
18．如权利要求14所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二系列换热表面的一个由导热材料制成，并具有大约0.05-0.2mm的厚度。
19．如权利要求15所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二系列换热表面的一个由导热材料制成，并具有大约0.05-0.2mm的厚度。
20．用于给座位提供调节过流体的系统，其包括选择用来将电能转化成热能，根据所施加的电流产生温度变化的热电装置，该热电装置安装成围绕旋转轴旋转；具有与座位保持流体连接的出口的传热装置，上述传热装置包括可旋转流体产生器，其构造设计成根据其围绕轴的旋转产生流体，上述流体产生器还与热电装置保持导热连接，这样流体产生器传递由传热装置产生的温度变化，将温度变化传递给穿过传热装置的流体；具有入口并且在流体产生器圆周上还具有出口的外壳，上述外壳和流体产生器合作着沿旋转轴吸入流体，然后在垂直于旋转轴的平面上将温度调节过的流体排出外壳。上述流体产生器具有一凹进部分，至少发动机的一部分放置在该凹进部分来旋转上述流体产生器。
21．如权利要求20所述的系统，其特征在于，上述流体产生器包括一系列、连接在热电装置第一表面上的以放射状伸展的换热表面。
22．如权利要求20所述的系统，其特征在于，上述流体产生器包括与热电装置第一表面保持连接和热连接的第一系列向外伸展的换热表面，连接在热电装置相对的、第二表面上的第二系列向外伸展的换热表面。
23．用于座位的温度控制通风系统，其包括产生温差的平面型装置；用于传导上述温差的环状供应端换热器装置，上述换热器装置还包括流体产生器，上述流体产生器沿旋转轴的高度小于上述换热器装置沿垂直于旋转轴的轴测量时的长度，这样使流体流过上述换热器装置，上述供应端换热器装置与座位保持流体连接。
24．用于座位的、具有与座位保持流体连接的流体分配系统的温度控制通风系统，其包括围绕旋转轴旋转的第一风扇，具有第一若干个换热元件，其构造设计成当旋转时产生穿过换热元件的流体，并且与将电能转换成热能的电装置保持导热连接，上述风扇被密封在外壳内，上述外壳具有与流体分配系统液体连接的出口，上述风扇具有沿纵向轴的高度和沿垂直于纵向轴的轴的直径，该直径大致大于安装在座位内或下方的长度。
25．如权利要求24所述的系统，其特征在于，上述电装置包括一热电装置，该热电装置具有与上述风扇保持热连接的第一端，还包括第二风扇，该第二风扇具有与热电装置第二端保持热连接的第二若干个换热元件，来从热电装置的上述第二端传递温差，第二风扇被密封在外壳内，该外壳具有与排放孔保持流体连接的出口。
26．如权利要求25所述的系统，其特征在于，至少第一和第二若干个换热元件中的一个形成从旋转轴以放射状向外伸展的大致平直的板，在叶片之间限定了一系列的空间。
27．如权利要求25所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二若干个换热元件的一个被分隔开大约0.5-2mm的距离。
28．如权利要求25所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，风扇和热电装置的高度沿旋转轴测量时少于30mm。
29．如权利要求25所述的系统，其特征在于，上述流体包括一种气体，同时至少第一和第二若干个换热元件中的一个由高导热材料制成，并具有大约0.05-0.2mm的厚度。
30．如权利要求25所述的系统，其特征在于，还包括毛细吸湿材料，该材料具有与排出第一若干个换热元件的气体相接触的第一部分，和与从第二若干个换热元件中排出的气体相接触的第二部分，这样将任何湿气引导并远离产生湿气的外壳。
31．一种用于为具有坐位表面的座位提供温度控制通风的方法，包括如下步骤形成一个围绕旋转轴旋转的供应端换热器，将换热器的形状设计成允许流体穿过该供应端换热器，该供应端换热器具有沿旋转轴第一高度和沿垂直于旋转轴的轴方向的第一直径，并且上述第一高度选择成小于第一直径；形成一个围绕上述旋转轴旋转的废气端换热器，将废气端换热器的形状设计成允许流体从中穿过，该供应端换热器具有沿旋转轴第二高度和沿垂直于旋转轴的轴方向的第二直径，上述第二高度选择成小于第二直径，并且其尺寸设计为能安装在座位内或座位下方；提供一个具有相对表面的热电装置，上述装置根据作用在该装置上的电压在一个表面产生升高的温度，而在相对的表面产生降低的温度，该热电装置的一个相对面与供应端换热器保持导热连接，而另一相对面与废气端换热器保持导热连接；围绕旋转轴旋转换热器和热电装置，使流体穿过换热器；将供应换热器密封，形成一个出口，流体在流过供应端换热器后穿过该出口排出；将座位表面放置成与供应换热器的出口保持流体连接。
32．如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括将两个换热器都密封住，并将第一和第二换热器相互绝缘的步骤，还包括在绝缘层的圆周和密封住换热器圆周的外壳部分之间形成一个非接触式的迷宫式密封，防止了空气在换热器之间流动。
33．一种与具有供人坐的外表面的座位一起使用的方法，包括如下步骤使具有流体出口的第一换热器与座位外表面保持流体连接，将换热器安装成围绕旋转轴旋转，同时将第一换热器沿旋转轴的高度选择成小于第一换热器沿垂直于旋转轴的轴方向上的长度；使第一换热器与电装置保持导热连接，该电装置选择用来当电流作用到电装置上时产生温度变化；围绕上述轴旋转第一换热器使流体穿过换热器，同时调节穿过换热器的流体温度。
34．如权利要求33所述的方法，其特征在于，使换热器与电装置保持热连接的步骤包括使第一换热器与旋转的热电装置的第一表面保持热连接的步骤。
35．如权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤将第二换热器与热电装置的第二表面热传导连接，同时选择第二换热器沿旋转轴的高度小于沿其垂直于旋转轴的轴方向的直径，并且使第一直径和第二直径选择成不同；第二换热器与第一换热器绕着轴旋转以迫使流体穿过第二换热器同时调节通过第二换热器的流体；
36．如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤形成至少第一和第二换热器中的一个，使一系列换热元件大致由从旋转轴以放射状向外伸展的平直板形成，从而在叶片之间限定了一系列的空间。
37．如权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤将上述系列的换热元件相互间隔成相距大约0.5-2mm的距离。
38．如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤使第一、第二系列换热元件和电热装置构造为环状，并且其组合高度沿旋转轴测量时约小于30mm。
39．如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤形成由导热材料制成的系列换热元件，其厚度大约在0.05-0.2mm之间。
40．如权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤将换热器放置在座位内。
41．一种为座位提供温度控制通风的方法，其具有与座位保持流体连接的流体分配系统，上述方法包括如下步骤通过一电装置产生温差，该电装置正是选择来将电能转换为温度变化的；使第一风扇的第一若干个换热表面与上述电装置保持导热连接，从而将温差传递过换热表面；围绕旋转轴旋转第一风扇，使流体穿过换热表面从而调节该流体；将上述风扇密封进具有出口的外壳内，上述第一风扇和外壳设计成沿旋转轴的高度小于沿垂直于旋转轴的轴方向的直径长度，高度和直径选择成上述第一风扇可以安装进座位内；使上述出口与流体分配系统保持流体连接。
42．如权利要求41所述的方法，其特征在于，上述电装置包括热电装置，该热电装置具有与上述风扇保持热连接的第一端，还包括如下步骤提供第二风扇，该第二风扇具有与热电装置第二端保持导热连接的第二若干个换热表面，从而从上述热电装置的第二端传递温差，利用第一风扇旋转第二风扇，将第二风扇密封在外壳内，该外壳具有与排放孔保持流体连接的出口，第二风扇和其外壳选择用来使其沿旋转轴的第二高度小于沿垂直于该旋转轴的轴方向上的第二直径，具有这样的第二高度和直径使第二风扇能安装进座位内，第一和第二外壳的形状设计成使流体沿旋转轴进入风扇。
43．一种热调节流体的装置，包括热电装置，用来根据所作用的电流将电能转换为产生温度变化的热能，上述热电装置包括一圆盘，该圆盘具有第一和第二相对表面，并被设置成围绕穿过该盘中心的旋转轴旋转；具有一内径和外径的环状传热装置，该传热装置设置成与电装置保持导热连接，并安装在盘的一个表面上从而围绕轴旋转，上述传热装置具有热辐射表面，排列成当围绕旋转轴旋转时从该旋转轴产生穿过表面向外的流体，传热装置具有沿旋转轴测量的高度和沿垂直于旋转轴的轴方向上的直径，在内径和外径之间的距离大于上述高度。
44．如权利要求43所述的系统，其特征在于，上述电装置包括一热电装置。
45．如权利要求43所述的装置，其特征在于，上述传热装置包括连接在上述电装置第一表面上的第一系列向外伸展的热辐射表面。
46．如权利要求44所述的装置，其特征在于，上述传热装置包括连接在上述电装置第一表面上的第一系列向外伸展的热辐射表面，第一系列辐射表面与垂直于旋转轴的若干个轴排成一行，第二系列热辐射表面连接在上述热电装置的第二表面上，第二系列辐射表面与垂直于旋转轴的若干个轴排成一行，第一和第二系列热辐射表面具有不同的辐射面积。
47．如权利要求46所述的装置，其特征在于，上述传热装置包含在外壳内，上述外壳具有至少一个与座位保持流体连接的出口，和一个入口，该入口的形状设计成沿旋转轴将流体传送到环状热辐射表面的内径。
48．一种温度调节流体流动的装置，包括围绕旋转轴旋转的第一风扇，该风扇具有与将电能转换成温度变化的热电装置保持热连接的第一若干个换热表面，上述风扇密封在具有出口的外壳内，上述电装置包括热电装置，该热电装置具有与上述风扇保持热连接的第一端；还包括围绕旋转轴旋转的第二风扇，该风扇具有与上述热电装置的一个第二端保持热连接的第二若干个换热表面，这样从上述热电装置第二端传递温度变化，上述第二风扇密封在具有出口的外壳内，上述第一和第二风扇包括具有不同外径的环状结构，这样第一风扇从上述热电装置向上述旋转轴伸展，同时第二风扇从上述热电装置在离开上述风扇的方向伸展，每个风扇都具有沿旋转轴的高度，该高度小于沿垂直于旋转轴方向测量时的直径。
49．如权利要求48所述的装置，其特征在于，至少一个上述出口与座位保持流体连接。
50．如权利要求48所述的装置，其特征在于，至少一些上述换热表面形成从旋转轴向外伸展的大致平直的板，并在上述板之间限定了一系列空间。
51．如权利要求48所述的装置，其特征在于，至少第一和第二系列换热表面中的一个被隔开约0.5-2mm的距离。
52．如权利要求48所述的装置，其特征在于，上述风扇具有环状形状，风扇和热电装置的高度在沿旋转轴测量时小于30mm。
53．如权利要求48所述的装置，其特征在于，至少第一和第二若干个换热表面中的一个由导热材料制成，并具有约0.05-0.2mm的厚度。
54．一种热调节流体的方法，包括如下步骤形成一个围绕旋转轴旋转的供应端换热器，将换热器的形状设计成允许气体穿过该供应端换热器，该供应端换热器具有沿旋转轴的第一高度和沿垂直于旋转轴的直径，并且上述直径选择成大于上述高度；形成一个围绕上述旋转轴旋转的废气端换热器，将废气端换热器的形状设计成允许气体穿过，该废气端换热器具有沿旋转轴的第二高度和垂直于旋转轴的第二直径，上述第二直径选择成大于第二高度；提供一个具有相对表面的热电装置，上述装置根据作用在该装置上的电压在一个表面产生升高的温度，而在相对的表面产生降低的温度，该热电装置的一个相对面与供应端换热器保持导热连接，而另一相对面与废气端换热器保持导热连接；围绕旋转轴旋转换热器和热电装置，使气体穿过换热器；将供应换热器密封，形成一个出口，气体在流过供应换热器后穿过该出口排出；使供应端换热器中的出口与密封并绝缘的可移动腔的内部保持流体连接，同时从废气端换热器中将气体排到该腔之外。
55．如权利要求54所述的方法，其特征在于，形成供应端换热器的步骤包括围绕旋转轴在换热器上形成一孔，并且上述供应端换热器的形状设计成使气体从上述旋转轴向外排出；形成废气端换热器的步骤包括围绕上述旋转轴在换热器上形成一孔，并且上述废气端换热器的形状设计成使气体从上述旋转轴向外排出；上述绕着旋转轴旋转换热器和热电装置的步骤使流体进入至少一个孔内并通过换热器向外排出。
56．如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤使座位与供应端换热器的出口保持流体连接。
57．如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤提供一个可闭合的开口，可以进入上述腔的内部。
58．用于座位的温度控制通风系统，包括供应端换热器，在该换热器上围绕旋转轴形成一孔，其形状设计成使空气从上述旋转轴向外排出；废物端换热器，在该换热器上围绕旋转轴形成一孔，其形状设计成使空气从上述旋转轴向外排出；具有相对表面的热电装置，上述装置根据作用在热电装置上的电压在一个表面产生升高的温度，而在相对的表面产生降低的温度，一个相对面与供应端换热器连接在一起并保持热连接，而另一相对面与废气端换热器连接在一起并保持热连接；发动机，可传动地连接在换热器或热电装置中的至少一个装置上，围绕旋转轴旋转换热器使空气至少进入一个孔并穿过换热器向外流动；外壳，至少包含一个供应换热器，并形成一个出口，空气在穿过上述供应换热器后通过上述出口流走；具有供人坐下的表面的汽车座位，上述表面至少在人坐表面的一部分内具有穿过的通道，上述表面与供应换热器的出口保持流体连接，换热器和发动机旋转相互合作使换热器中的空气被推动着穿过所述表面，从而在座位使用时在人坐的座位区域提供调节过的空气；至少与外壳的一部分相连接的毛细吸湿材料，该材料具有与从供应换热器中排出的空气相接触的第一部分，和与从废气换热器中排出的空气相接触的第二部分，这样如果一个换热器产生湿气，毛细吸湿材料会将该湿气引导并远离产生湿气的换热器。
59．用于座位的、具有与座位保持流体连接的流体分配系统的温度控制通风系统，其包括围绕旋转轴旋转的第一风扇，其具有第一若干个换热元件，该换热元件的形状设计成当旋转时产生穿过换热元件的流体，并且与将电能转换成温度变化的电装置保持导热连接，上述风扇被密封在外壳内，上述外壳具有与流体分配系统流体连接的出口，上述电装置包括一热电装置，该热电装置具有与上述风扇保持热连接的第一端，还包括第二风扇，该第二风扇具有与热电装置第二端保持热连接的第二若干个换热元件，来从上述热电装置第二端传递温差，第二风扇被密封在外壳内，该外壳具有与排放孔保持流体连接的出口。毛细吸湿材料，具有与从换热器中排出的气体相接触的第一部分，和与从换热器中排出的气体相接触的第二部分，这样就将任何湿气引导并远离产生该湿气的外壳。
60．一种与具有供人坐外表面的座位一起使用的方法，包括如下步骤使具有流体出口的第一换热器与座位外表面保持流体连接，将换热器设置成围绕旋转轴旋转；通过使第一换热器与旋转电热装置的第一表面保持热连接，而使第一换热器与电装置保持导热连接，该电装置选择用来当电流作用到电装置上时产生温度变化；围绕上述轴旋转第一换热器迫使流体穿过换热器，同时调节穿过换热器的流体温度；使第二换热器与电热装置的第二表面保持导热连接；将换热器放置进座位内；利用第一换热器，围绕上述轴旋转第二换热器迫使流体穿过上述第二换热器，同时调节穿过上述第二换热器的流体温度。
全文摘要
本发明公开了一种以热方法调节和抽吸流体、可用作汽车座位的通风系统和其它应用的系统。该系统包括具有热电元件(46)的热电式换热器,该热电式换热器的形状设计成将热从一个物体抽吸到另一个物体。一对包括旋转体装置的换热器元件(42、44)接合在热电元件(46),都用来将热传送到热电元件(46)或从热电元件(46)传走,同时产生穿过热电元件(46)的流体。调节过的流体可以设置成与许多种物体保持热连接,其中一个物体是为座位上的人提供局部加热或冷却的汽车座位。
文档编号F04D29/58GK1306613SQ99807732
公开日2001年8月1日 申请日期1999年5月12日 优先权日1998年5月12日
发明者朗·贝尔 申请人:阿美里根公司