专利名称：热电空调单元和热电模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热电空调单元和热电模块。
背景技术：
空调器是安装在商店、办公室、家庭等的房间中，用以冷却或加热室内空气的装置。目前，绝大多数汽车都利用汽车空调系统来控制车内空气的温度。作为一个整体，汽车空调一旦启用，整个车室内空间同时被加热或制冷。但在很多情况下，用户希望能选择某一区域或限制在某一区域进行加热或制冷，以提高乘坐的舒适性，这就超越了汽车空调的功能。还有些情况，比如非常炎热的夏天或是非常寒冷的冬天，车内温度特别是座椅表面温度，能达到摄氏60度以上和零下20度以下，如果只用汽车空调进行制冷或加热，需要很长时间座椅表面才能达到适合用户乘坐的温度；并且夏天用户与座椅接触区域很容易出汗， 在座椅靠背和底座表面留下汗渍。为了解决上述问题，满足车内司机和乘客对乘坐舒适性更高的要求，热电式汽车空调座椅应运而生。公开号为CN101249811A、名称为热电式汽车空调座椅的中国专利文献公开了一种技术，该技术利用汽车已有空调系统的鼓风机作为引风设备，在座椅的靠垫和座垫中装入热电器件，鼓风机引出的风与热电器件上贴附的散热片进行热交换后导入座椅内的风道， 再从座椅表面透出，座椅表面温度的控制靠调节热电器件供电电流大小和方向来实现。但该座椅所利用的鼓风机功率较大，在不启动汽车的情况下使用时间一长就会造成电瓶亏电，并且所有座椅共用一个鼓风机，无法独立运行，造成能源的浪费。该座椅的风道未经任何隔热处理，进入风道的空气会部分透入座椅海绵内，减弱了实际使用效果，而且风道内没有任何支撑物，长时间使用会造成风道的变形和塌陷。美国专利文献(US005597200A)公开一种可变温的汽车座椅，该技术同样提出利用热电器件来实现加热和制冷功能的空调汽车座椅，它是由热电模块、风扇组成空调单元， 嵌装在座椅靠背和底座中，风扇送出的空气与热电模块进行热交换后进入风道，最后达到座椅表面。但该座椅所用热电器件为传统陶瓷基器件，不具备抗震功能，遇到剧烈颠簸可能造成基板碎裂，散热片结构未优化，与器件之间通过导热胶传热，能效比较低，座椅结构复杂，组成的零部件众多，成本十分高昂。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供热电空调单元及热电模块，其适合于车用的、提高了能效比。为实现所述目的的热电空调单元，其特点是，包括热电器件、覆铜的聚酰亚胺薄膜和散热片，热电器件的上、下两侧均铺设有该薄膜，各薄膜的与热电器件相反的一侧叠置有散热片。所述的热电空调单元，其进一步的特点是，热电器件的框架是由改性树脂制成，η 型和P型热电材料在框架的格子中，框架两面喷涂电极，热电材料被密封在框架格子中。[0008]所述的热电空调单元，其进一步的特点是，聚酰亚胺薄膜两侧面附有铜箔，和热电器件结合的一侧铜箔图形与热电器件的电极匹配，薄膜两侧分别与热电器件和散热片焊接。所述的热电空调单元，其进一步的特点是，散热片材料为铝，在每个翅片上都开有小窗。为实现所述目的的热电模块，其特征在于，包括壳体、风扇、任一项前述的热电空调单元和隔热海绵，风扇内置于壳体中，壳体提供风扇的出风道，热电空调单元内置于该出风道中，隔热海绵紧邻热电空调单元内置于该出风道中，隔绝与热电空调单元的两侧的散热片进行热交换后的冷热两种空气，且隔热海绵8将出风道分隔为上出风口和下出风口。本实用新型中，当对热电器件施加电流时，热电器件就会产生帕尔帖效应，其两侧表面分别产生吸热和放热效应，通过覆铜的聚酰亚胺薄膜薄膜传导到散热片上，从而使经过散热片的空气被加热或冷却。当改变热电器件电流方向，器件的吸热面和放热面互换，而其吸热或放热效应的强弱可以通过调节供给器件和风扇的电压来控制。相较于现有技术，本发明的热电器件采用耐高温、高强度的树脂作为框架，使得器件具有较强的抗震性能，在汽车遇到剧烈颠簸的情况下不易失效，保持稳定的性能，延长使用寿命。采用附铜聚酰亚胺薄膜替代陶瓷基板，克服了陶瓷基板易碎的问题，两侧附铜箔能使薄膜与器件和散热片焊接紧密，提高了热传导性能，减小了温差损失，提高了热电空调单元的能效比。采用了翅片开窗铝制散热片，增大了气流与散热片的接触面积，延长了接触时间， 从而使气流与散热片进行充分的热交换，提高传热效率。其传热效率能够达到传统铜制散热片的效果，同时大幅度的降低成本。另外，本实用新型座椅都单独配备风扇，风扇功率远小于车载鼓风机，每套座椅能独立控制，用户能够根据需要选择工作座椅的数量，避免了能源的浪费。
图1是本实用新型热电空调单元的结构示意图。图2是本实用新型热电空调模块的结构示意图。图3是本实用新型热电汽车空调座椅风道式的结构示意图。图4是本实用新型弹性管的立体图。图5是本实用新型热电汽车空调座椅气袋式的结构示意图。图6是本实用新型气袋的立体图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，请参考图1至图6。如图1所示的实施例中，热电空调单元1包括热电器件2，覆铜的聚酰亚胺薄膜3 和散热片4。热电器件2的上、下两侧均铺设有该薄膜4，各薄膜4的与热电器件2相反的一侧叠置散热片4。热电器件2，覆铜的聚酰亚胺薄膜3和散热片4均为平板或平片状，当电流通过热电器件2，热电器件2散发的热量或冷量通过聚酰亚胺薄膜3传导至散热片4上。其中，热电器件2的框架是由改性树脂制成，η型和ρ型热电材料在框架的格子中，框架两面喷涂电极，树脂框架不易开裂，比原有的陶瓷基器件抗震性能更好，喷涂电极后， 热电材料被密封在框架格子中，使用寿命变得更长。聚酰亚胺薄膜3两侧面附有铜箔，和热电器件2结合的一侧铜箔图形与热电器件2的电极匹配，薄膜3两侧分别与热电器件2和散热片4焊接，这样使得热电器件2和散热片4之间在保持绝缘的同时还具有良好的热传导性，避免了热电空调单元1的温差损失。散热片4材料为铝，在每个翅片上都开有小窗， 使散热片4与气流的接触面积增大，与普通铜制散热片的热交换效果相当，这使在降低成本的同时提高了热电空调单元1的能效比。如图2所示，热电模块5包括壳体6、风扇7、热电空调单元1和隔热海绵8。风扇 7内置于壳体6中，壳体6提供风扇7的出风道，热电空调单元1内置于该出风道中，隔热海绵8紧邻热电空调单元内置于该出风道中，隔绝与热电空调单元1的两侧的散热片4进行热交换后的冷热两种空气，以避免彼此之间的能量交换，隔热海绵8将出风道分隔为上出风口 9和下出风口 10，上出风口 9与座椅的进风口相连，下出风口 10通向车内空间。风扇7和热电空调单元1与电源相连，当接通电流，空气被送到热电空调单元1 处，与两个散热片4进行能量交换。如图3所示，风道导风的空调汽车座椅11包括座椅本体12，热电模块5，风道13 和弹性管14。座椅制冷或加热时，从热电模块5的上出风口 9吹出的冷风或热风，经座椅进风口进入风道13。风道13内有弹性管14，如图4所示，弹性管14上均勻分布小孔15， 空气沿风道13在弹性管14内运行，并慢慢从小孔15中流出进入风道。风道13内壁涂有含硅的有机溶胶，能防止空气进入座椅海绵，同时隔绝空气与海绵的热交换，这样大部分的冷、热空气就从座椅表面的带孔表皮透出，以起到制冷和加热的效果。如图5所示，气袋导风的空调汽车座椅16包括座椅本体12，热电模块5，气袋17。 座椅制冷或加热时，从热电模块5出风口 9吹出的冷风或热风，经座椅进风口进入气袋17。 气袋17内部有立体弹性材料18支撑，其受压能力强，受压后空气仍能在气袋内能很好流通。气袋17内部结构如图6所示，中间是立体弹性材料18，空气在其间能流畅运行，气袋表面是有机隔热材料19，可以隔绝气袋内部空气与座椅海绵之间的热交换，气袋一侧表面开有小孔20，冷、热空气从小孔20流出，最后从座椅表皮透出，以起到制冷和加热的效果。实施者可以根据实际所需的使用要求选择相应功率的热电模块，选择合适的导风模式，灵活性高，使用方便。依照前述采用风道导风的实施例，实用新型人提供试验数据如下热电器件功率恒定30W，风机功率恒定10W，座椅置于车内模拟环境中，分别测量座椅靠背上均勻散布的5个点的温度随时间的变化，表1是升温数据，表2是降温数据。其中1-5是靠背上5个点的温度数据，6是环境温度数据。表 1
-I位置1 位置2 位置3 位置4 位置5 位置6 ^Xx CO (0C) CO CC) (°C) CO
权利要求1.热电空调单元，其特征在于，包括热电器件、覆铜的聚酰亚胺薄膜和散热片，热电器件的上、下两侧均铺设有该薄膜，各薄膜的与热电器件相反的一侧叠置有散热片。
2.如权利要求1所述的热电空调单元，其特征在于，热电器件的框架是由改性树脂制成，η型和ρ型热电材料在框架的格子中，框架两面喷涂电极，热电材料被密封在框架格子中。
3.如权利要求2所述的热电空调单元，其特征在于，聚酰亚胺薄膜两侧面附有铜箔，和热电器件结合的一侧铜箔图形与热电器件的电极匹配，薄膜两侧分别与热电器件和散热片焊接。
4.如权利要求1所述的热电空调单元，其特征在于，散热片材料为铝或铜，在每个翅片上都开有小窗。
5.热电模块，其特征在于，包括壳体、风扇、如权利要求1至4中任一项所述的热电空调单元和隔热海绵，风扇内置于壳体中，壳体提供风扇的出风道，热电空调单元内置于该出风道中，隔热海绵紧邻热电空调单元内置于该出风道中，隔绝与热电空调单元的两侧的散热片进行热交换后的冷热两种空气，且隔热海绵8将出风道分隔为上出风口和下出风口。
专利摘要本实用新型的目的在于提供热电空调单元和热电模块，其适合于车用的、提高了能效比。其中热电空调单元包括热电器件、覆铜的聚酰亚胺薄膜和散热片，热电器件的上、下两侧均铺设有该薄膜，各薄膜的与热电器件相反的一侧叠置有散热片。
文档编号B60N2/56GK202264669SQ20112039887
公开日2012年6月6日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者吴汀, 尹湘林, 徐康聪, 柏胜强, 陈立东, 黄颖杰 申请人:上海汽车集团股份有限公司技术中心, 中国科学院上海硅酸盐研究所