热电装置的制作方法

专利名称：热电装置的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及热电装置，更具体地说，涉及配置用于座椅装配等 的温度控制系统中的热电装置。
背景技术：
珀耳帖(Peltier)电路是一种类型的热电装置，其包含双侧，当电 流通过电路传送时，每一侧或者加热或者冷却。例如，当在通过热电装置 的第一个方向施加电压时， 一侧大体产生热，同时相对侧吸收热。热电装 置可以被配置以使转换电路的极性可以产生相反的效果。典型地，热电装 置包括闭合电路，其包括不同的材料。当直流电压施加到闭合电路两端时， 在不同材料的连接点处产生温度变化。这样，根据电流流动通过热电装置 的方向，热被放出或吸收。热电装置可以包括多个这样的串联电连接的连 接点。连接点可以夹在大体形成装置的冷侧和热侧的两个陶瓷板之间。冷 侧和热侧可以热耦合到一个或多个传热装置(例如散热片)，其利用大量空 气或其它液体帮助加热传热。
包括这种热电装置以便有选择地加热和/或冷却座椅组件的车辆通 风系统在美国专利申请No. 11/047， 077中公开，该申请的申请日为2005年 1月31日、公开号为No. 2006/0130490。因此空气或其它流体可以通过或 靠近热电装置(例如珀耳帖电路)的冷和/或热侧，以选择地加热和/或冷 却空气或其它流体。热调节的空气或其它流体能因此被引导到车辆座椅的 一个或多个部分(例如座椅背部分、座椅底部分、颈部等)。这种布置可 以特别有利，因为热电装置典型地紧凑并且简单。

发明内容
根据本发明第一个实施例的热电系统，包括一对基底、多个半导体 元件和第一、第二和第三终端。每一对相对的基底具有外围边缘和大致相 对另一个相对的基底的面的面。在一些实施例中，多个半导体元件设置在 相对的基底的相对面之间。在其它实施例中，多个半导体元件包括至少两 组不同的半导体元件。多个半导体元件通过设置的导体元件串联地电耦 合，以使两组不同的半导体元件以交替方式连接。
在其它布置中，第一、第二和第三终端连接到导体元件，第三末端 沿电路设置在第一和第二终端之间，其中所述电路是通过导体元件串联电 耦合的多个半导体元件而产生，并且第三终端包括开关。在一些实施例中， 电耦合的半导体元件包括多个第一节点和多个第二节点。第一和第二节点 根据流过半导体元件的电流而放出或吸收热量，并且热电系统的阻抗通过 切换设置在第三终端中的开关来控制。
根据本发明的第二实施例的热电系统包括第一和第二对第二不同的 导体元件、第一终端，第二终端和第三终端。第一对的不同的第一和第二 导体元件在第一共用节点处互相连接，第一连接包括第一端和第二端。在 某些实施例中，第二对的第一和第二不同的导体元件在第二节点处互相连 接，并且第二对包括第一端和第二端。第二对的第一端在第二节点处连接 到第一对的第二端。在一个实施例中，.第一终端连接到第一对的第一端， 第二终端连接到第二连接的第二端，并且第三终端通过开关连接到第二节 点。开关通过切换流过第三终端的电流来控制热电系统的阻抗。开关的切 换可以与流过热电系统的电流的流动方向有关。
在一些实施例中，第一终端可以连接到第一电压，第二终端连接到 第二电压。开关可以被断开，以使电流通过第一和第二对第一和第二不同 的导体元件。第一终端可以连接到第一电压，第二终端连接到第二电压。 第三终端可以连接到第二电压，并且开关可以被闭合以使电流只通过第一 对第一和第二不同的导体元件流动。
根据本发明的另一个实施例的热电系统，包括导体第一和第二不同 的导体元件、第一和第二终端和第三终端。第一不同的导体元件具有第一端和第二端。第二不同的导体元件具有第一端和第二端，并且第二不同的 导体元件的第一端连接到第一不同的导体元件的第二端。在一些实施例 中，第一终端连接到第一不同的导体元件的第一端。第二终端在第一节点 处连接到第二不同的导体元件的第二端。而且，第三终端通过开关连接到 的第一在不同导体元件的第一端和的第一节点之间的接触点。
在一些实施例中，开关通过切换流过第三终端的电流来控制热电系 统的阻抗。开关可以包括连接到在第一不同的导体元件的第一端和第一节 点之间的接触点的可滑动的腿。在一个实施例中，开关包括连接到在第一 不同的导体元件的第一端和第一节点之间的多个接触点的多个分接头
(taps),并且当开关启动时，幵关闭合多个分接头的一个。在其它实施 例中，开关设置成选择多个分接的一个，并且通过选择多个分接的一个来 控制流过第一不同的导体元件的电流。


本发明的这些及其他特征、方面和优点参考某些优选实施例的附图 描述，其是用来说明而并非限制本发明。附图包括十六个附图。可以理解 附图为了说明本发明的原理而且可能不按比例。
图l示意地示出具有两个终端的热电装置的一个实施例； 图2示意地示出根据一个实施例的包括三个终端的热电装置； 图3示出具有三个终端和开关的热电装置的电路图的一个实施例，该
开关具有硬线(hard wire)分接头；
图4示出根据一个实施例的具有三个终端和开关的一个热电装置的
电路图5A-5C示意地示出用于包括中间终端的热电装置的各种实施例的 电路图6A和6B示意地示出用于包括中间终端的热电装置的其它实施例的 电路图7A和7B示意地示出用于包括中间终端的热电装置的其它实施例的 电路图8示出根据一个实施例的热电装置的分解透视图；图9是装配的图8的热电装置的侧面透视图； 图10示出图8的热电装置的侧视图11示出图10描述的热电装置的部分的放大图；和 图12是包括根据在此描述的各种实施例的热电装置的用于座椅组件 的温度控制系统的示意图。
具体实施例方式
在此公开的热电装置和与它们有关的各种系统和特征描述在用于座 椅组件(例如汽车座椅、床、沙发等)的温度控制系统内容中，因为它们 在这个内容中具有特殊的效用。然而，在此论述和/或示出的各种实施例， 也可用于其它内容，例如但不限于其它加热和/或冷却装置或系统。
参考图l的说明，热电装置可以包括一对终端T1、 T2，其位于相对端 处。在此公开的一些或所有实施例中，热电装置l包括珀耳帖电路。然而， 热电装置l可以包括不同类型的电路或配置。因此，描述在此的特征和优 势可以应用于任何类型的电布置，其用于选择地加热和/或冷却大量空气 或其它流体。在图l示出的实施例中，直流电压可以被施加在在末端终端 (end terminal) Tl、 T2之间的热电装置l的两端。如在此更详细描述的， 热电装置l的冷却或加热效果可以通过切换在终端T1 、 T2处施加的电压的 极性而选择地颠倒。
如图1示出的，热电装置1可以包括多个不同的导体元件2、 4，其串 联设置。 一对导体元件2、 4可以通过一系列相对的导体连接片(tab) 8 连接在一起，其可以依次位于一对相对的基底(见图8)之间。每个基底 可以通过导热元件热连接到散热片或其它传热部件(没有示出)。
在一些布置中，热电装置l设置成以固定的电压运行，例如，电连接 的电池的电压(例如，如果使用标准的车用电瓶是大约13. 5V)。热电装置 1的阻抗或其它电特性可以选择出以便以特定电压产生最佳的冷却效果。 然而，在固定电压系统中，当通过热电装置l的电流方向被反向时(例如， 为了产生热)，选择的阻抗典型地不是最佳的。
图2示出了热电装置10的另一个实施例，包括超过两个的电终端T1、 T2、 T3。如在此描述的，这种配置可以准许用于多级加热和/或冷却。在图2中，热电装置10包括总共三个终端T1、 T2、 T3。两个终端T1、 T2是末 端终端， 一般位于电路的相对端处。第三终端T3是位于在终端T1、 T2之间 的中间终端(intermediate terminal)。
在一些实施例中，第三终端T3的驱动电压可以通过硬线接触、通过 电子开关16和/或其它的方法或设备控制。包括一个或多个中间终端T3的 热电装置10可用于有选择地激励电路的一个或多个所需的部分。因此，不 同于常规的两终端热电装置(图1)，当输送到设备10的电流量大致恒定时， 可以设置这种改进的热电装置10以改变加热和/或冷却效果。可以理解的 是，第三终端T3 (或任何另外的中间终端)的位置可以根据需要或特殊的 应用或使用要求而改变。例如，中间终端T2可以位于在末端终端T1、 T2 之间的大约中途。在另一个实施例中，中间终端T3可以位于更靠近端终端 Tl、 T2的一个。
继续参考图2，电子开关16可以是半导体开关，例如集成场效应晶体 管(FET)开关等。因此，如论述的，开关16可用于改变通过热电装置10 的阻抗。例如，当需要冷却效果(例如电压引导在端终端T1、 T2之间)时， 设备10的阻抗可以增加，或者当需要加热效果(例如电压引导在端终端T1、 T2和中间终端T3之间)时，设备10的阻抗可以降低。因此，根据需要的加
热和/或冷却效果，可以只通过热电装置io的一部分传递电流。
进一步参考图2，热电装置10可以包括第一热电材料12和第二热电材 料14，两者通过多个导体元件18串联连接。如论述的，设备10可以进一步 包括在电路一端处的第一终端T1、在电路另一端处的第二终端T2和沿大致 在第一和第二终端T1、 T2之间的中间位置设置的第三终端T3。在一些实施 例中，第一终端T1连接到第一电压，第二终端T2连接到第二电压。进一步， 第三终端T3可以通过开关16 (例如硬线接触、电子开关16等)连接到第二 电压。
因此，当设备10以第一模式(例如冷却)运行时，开关16可以切断 以使在第一和第二电压之间的压差施加在第一和第二终端T1、 T2之间(例 如末端终端)。于是，电流可以通过整个或基本上整个电路(例如，通过 串联的第一和第二热电材料12、 14)。相反，当设备10以第二模式(例如 加热)运行时，开关16可以闭合以使电流只应用通过电路的一部分(例如，在第二和第三终端T2、 T3之间)。如需要或要求特殊的应用或使用时，这 可以有效地减少设备10的阻抗并且产生对于特殊的固定电压的不同水平
的加热和/或冷却。
参考图3，中间终端T3的切换可以利用半导体开关26或其它类似装置 而实现。此外，如图4示出的，中间终端T3的选择的切换可以通过硬线分 接头36而实现。在其它实施例中，半导体开关可以结合进设备的热电材料 中。在这种布置中，可以消除对于强电流传送导线的需要。
可以理解的是，当需要或要求时，通过在此描述和/或示出的任何设 备的电流的方向可以反向，以产生不同的加热和/或冷却效果。因此，热 电装置可以是定尺寸的、设计好的，并且否则设置以特定的固定电压用于 特殊加热效果。当电流被反向以产生冷却效果时，热电装置可以包括一个 或多个中间终端，以有选择地引导体流只通过电路的一部分。因此，对于 特定电压，需要的加热和冷却效果可以使用相同的热电装置而获得。
如论述的，包括一个或多个中间终端的热电装置可以是定尺寸、设 计好的，并且否则被设置以在固定电压下(例如，通过车用蓄电池或其它 直流电源提供的电压)产生大致最佳冷却和/或加热效果。在没有中间终 端的情况下，当电流被反向时，可能难以产生需要的相对的热调节效果(例 如，加热和/或冷却)。这是因为在固定电压系统中，用于在第一温度条件 模式(例如冷却)中产生需要的温度条件效果的阻抗不像在第二模式(例 如加热)时产生需要的相反温度条件效果的阻抗。因此，使用中间终端和 开关或其它电流路由(routing)设备以便有选择地改变通过设备的阻抗， 以便产生需要的加热和/或冷却效果。
在一些实施例中，用于汽车或其它车辆的能源系统典型地包括电池， 当交流发电机适当运行时电池提供大约13.5伏电压。在某些布置中，两个
电路(例如图l公开的电路)可以串联连接以有效地在电路两端提供电池 的大约一半的电压。热电装置可以设置成在特定电压(例如，通过车用蓄 电池供给电压)提供最优或接近最优的冷却。然而，这可能影响当电流被 逆转时能通过电路所获得的热量。因此，利用包括中间终端的热电装置， 如在此示出和论述的，电路可以设计成为，当在相对温度条件模式(例如 加热和/或冷却)运行时，以电池满电压提供所需要的冷却和/或加热效果而不牺牲性能。这种实施例可以减少设置串联电路的需要，产生更少的复 杂控制模块。此外，在特定的电压下的最佳或接近最佳的冷却和/或加热 可以利用相同的基底而实现。
包括中间终端56A、 56B、 56C的热电装置50A、 50B、 50C的不同实施 例的电路原理图在图5A-5C中示出。在图5A中，描述的热电装置50A包括两 个末端终端52A、 54A和一个中间终端56A。在示出略图中，中间终端56A 位于两个末端终端52A、 54A之间的大约中途。然而，在其它实施例中，如 特殊应用的需要或要求，中间终端56A可以位于更接近两个末端终端52A， 54A的一个。
如论述的，为了激励热电装置50A，电流可以被提供在两个终端之间。 在图50A中，在两个末端终端52A、 54A之间以大致通过箭头58A (例如，从 52A到54A)表示的方向引导体流。因此，在此运行流程下，电流不准许在 中间终端56A的方向流动。在一个实施例中，在箭头58A方向的电流的流动 沿热电装置50A的第一侧产生冷却效果。
当电流方向反向时，如在图5B示出的(例如，在一般通过箭头58B表 示的从一个末端终端54B朝向52B的方向)，可以沿热电装置50B的第一侧产 生加热效果。
如在此更详细论述的，电流的路径可以是从末端终端52C、 54C到中 间终端56C，和/或从中间终端56C路由到端终端52C、 54C。例如，在图5C 示出的实施例中，电流可以在一般通过箭头58C表示的方向从末端终端54C 引导到中间终端56C。这可以使使用者能引导体流只通过热电装置50C的一 部分。因此，热电装置50C产生加热和/或冷却效果的程度可以被有选择地 控制。例如，如果传递到末端终端54B、 54B的电流是相同的，并且如果热 电装置50B、 50C是相似的设置，在图5C中示出的沿热电装置50C第一侧产 生的加热效果可能的小于图5B中的沿设备50B第一侧所产生的加热效果。 相似地，在图5A中，如果电流从末端终端52A引导到中间终端56A，那么沿 热电装置50A第一侧的冷却效果可以被减少。
在图6A中，示出的热电装置，包括位于更接近一个末端终端64A的中 间终端66A。这种设计和配置可用于有选择地控制在热电装置处或其附近 处发生的加热和/或冷却水平。在图6A中，电流在一般由箭头68A表示的方向从一个末端终端62A路由到中间终端66A。由此，通过热电装置60A产生
的加热和/或冷却水平可能大于通过从相对的末端终端64A引导到中间终
端66A的电流所产生的加热和/或冷却水平。
图6B示出了热电装置60B的实施例，其包括两个中间终端65B、 66B。 如在此论述和示出的其它实施例，中间终端65B、 66B可以位于沿热电装置 60B长度的任何位置处。进一步，如果根据特定应用或使用的需要或要求， 热电装置60B可以包括更多或更少的中间终端65B、 66B。
如论述的，电流可以在两个终端62B、 64B、 65B、 66B之间的任何方 向传递。例如，电流可以从任何末端终端62B、 64B引导到另一个末端终端 64B、 62B，或从任何末端终端62B、 64B引导到中间终端65B、 66B。同样 地，电流可以从任何中间终端65B、 66B引导到任何末端终端62B、 64B，或 从任何中间终端65B、 66B引导到任何其它中间终端66B、 65B。
例如，如图6B示出的，在一个运行流程下，电流可以在一般由箭头 67B表示的方向从一个末端终端62B引导到一个中间终端65B。同样地，在 不同的运行流程下，电流可以在一般由箭头68B表示的方向从另一末端终 端64B引导到另一个中间终端66B。如论述的，在其它运行流程下，可以设 置热电装置60B以在任何两个电终端62B、 64B、 65B、 66B之间传递电流， 而不管它们是否是末端终端或中间终端。
图7A和7B示出了电路图的实施例，其中电流可以同时传递通过热电 装置70A、 70B的两个不同的部分。例如，在图7A中，电流在一般由箭头78A 表示的方向从一个末端终端72A引导到中间终端76A，以沿着设备70A的第 一侧产生加热或冷却效果。同时，电流在一般由箭头79A表示的方向从一 个末端终端74A引导到相同的中间终端76A，以沿着设备70A的第一侧产生 相对的热力效果。因此，在这样的运行流程下，热电装置70A的一部分可 以被加热，而另一部分可以被冷却。如图7B示出的，当电流逆转时，热电 装置70B冷却和加热的部分也可以便利地逆转。
图8-ll示出了热电装置110的一个实施例，其可以设置成包括在此公 开的一个或多个中间电终端。图8示出了热电装置110的一个实施例的分解 图，它的各种部件分开以容易观察。图9示出了装配的热电装置110的侧面 透视图。此外，图10示出了热电装置110在部分除去的情况下的侧视图。
ii进一步，图11示出了在图10中描述的热电装置110的部分放大图。
首先参考图8和9，热电装置110可以包括多个不同的导体元件122、 124。如在此更详细论述的，成对的不同的导体元件122， 124可以通过多 个相对的导体连接片(tab) 128连接在一起。在某些布置中，这种导体连 接片128—般布置在一对相对的基底132之间。在示出的实施例中，每个基 底32通过热传导体元件134热连接到一个或多个传热部件138 (例如散热 片)。温度传感器150可以设置在相对的基底132之间。此外，密封160可以 提供在相对基底132之间以保护传感元件150和基底132之间的元件。
图10和11示出了热电装置110的侧视图，其省略密封160以便于查看 一般地位于在基底132之间的导体元件122、 124、 128。在一个实施例中， 热电装置110包括交替的N型半导体元件122和P型半导体元件124。N型半导 体元件122和P型半导体元件124可以包括铋碲合金(Bi2Te3)、其它掺杂
(doped)或非掺杂的金属和/或任何其他的材料。每个N型半导体元件122 和P型半导体元件124的端可以涂有扩散式叠层(没有示出)。扩散式叠层
可以有利地抑制电子流动到半导体元件122、 124外面。这种扩散式叠层可
以包括任何材料，例如，镍、钛/钨合金、钼和/或类似物。
如图10实施例示出的，成对的不同导体元件122、 124可以在它们的 顶部和底部利用导体连接片128连接。在某些布置中，同类型的导体元件 122、 124不布置在相同连接片128上。例如，每个导体连接片128可以只连 接到一个N型半导体元件122和只连接到一个P型半导体元件124。此外，可 以设置上部和下部导体连接片128以使半导体元件122、 124以交替系列布 置。用这样的方式，半导体元件122、 124互相串联电连接。然而，相对于 热能，元件122、 124包括相互之间的平行方位。
继续参考图10，第一N型半导体元件122可以在它的上部连接到第一 导体连接片128。这个导体连接片128还可以连接到在第一N型半导体元件 122右侧的第一P型半导体元件124。在第一N型半导体元件122的底部，第 二导体连接片128可以连接第一N型半导体元件122，并可以连接到布置在 第一N型热电元件122左侧的第二P型半导体元件124。可以设置热电装置以 使所有的半导体元件122、 124互相串联连接。还可以理解的是，导体连接 片128可以包括多个连接到基底132或中间部件的分离的元件。在改进的实施例中，连接片128可以通过痕迹(tracing)形成，或者相反地在基底和 /或中间元件上形成传导体材料层。
如图10示出的，传感元件150可以布置在半导体元件122、 124之间的 任一基底132上。在其它布置中， 一个或多个传感元件150可以设置在热电 装置110的其它任何位置。传感元件150可以适合于测量设备110的温度、 通过设备110和/或类似物被热调节的空气或其它流体。可以理解的是，设 备110可以包括其他的类型的传感元件、或其它的或代替温度传感器。
如论述的，传热组件138 (例如散热片)可以设置在热电装置110的 上部和/或底部上。根据某些实施例，热电装置110设置成在没有传热组件 138的情况下运行。然而，这种组件138的存在可以增加从热电装置110到 流过热电装置110附近的空气或其它流体的传热。
继续参考图10和11，电导体焊料(没有示出)可用于将N型半导体元 件122和P型半导体元件124固定到导体连接片128上。在一个实施例中，导
体焊料可以包括化合物锡和锑的一个或多个化合物，其它金属或非金属和 /或其它任何材料。例如，焊料可以包括有包含铋和锡的合金。如果准许 在半导体元件122、 124和导体连接片128之间提供电连接，那么可以使用 其它附着半导体元件122、 124到导体连接片128的方法。在某些实施例中， 导体连接片128通过粘合剂或其它材料固定到基底132上。
基底132可以设置以提供电绝缘，而同时提供用于热传导。在一个实 施例中，基底132包括陶瓷材料，例如铝矾土(陶瓷的)、硅和/或类似物。 然而，可能使用各种的其他类型的材料，例如环氧树脂。基底132可以设 置成足够硬以保持热电装置110的形状。在其它实施例中，可以使用柔软 的基底。当使用柔软的基底时，热电装置可以构造成各种形状，并且可以 能够从一个形状弯曲到另一个形状。如论述的，基底132可以作为电绝缘 体。用于基底132的标准厚度可以在50和500微米之间。然而，在其它实施 例中，根据需要或要求，基底132的厚度可以小于50微米或大于500微米。 在一些实施例中，基底132可以设置成足够大，以完全覆盖半导体元件122、 124和导体连接片128。导体连接片128可以通过焊料、环氧树脂和/或其它 任何固定机构、设备或方法连接到电绝缘基底132。
继续参考图10和11，传热层134可以布置在基底132和传热部件138之间。因而，传热层134可以布置在每个基底132外侧上。在一个实施例中， 传热层134包括铜和/或其它具有比较高导热性的材料组成的平板。在某些 布置中，传热层134的厚度可以在10和400微米之间。然而，传热层134的 厚度可以根据需要或特殊应用的要求而不同。传热部件138可以通过导热 焊料136层连接到传热层。在示出的实施例中，传热部件138包括高导热性 材料(例如铜)，其一般为多个散热片的形状。还可以使用其它材料或形 状，例如铜合金或圆形部分。另外，在传热部件138和周围环境之间的传 热可以通过提供流体传送装置(例如风扇)而提高，流体传送装置用于移 动流体(例如空气)越过和/或通过传热部件138。
当电流通过与P型半导体元件124串联的N型半导体元件122时，在半 导体元件122、 124—侧的一个接合点128被加热，并且在热电元件122、 124 另一侧的接合点128被冷却。也就是说，当电压施加在通过半导体元件122、 124串联的一个方向时，N型半导体元件122和P型半导体元件124的交替的 接合点128将分别加热和冷却。在图10中描述的实施例中，半导体元件122、 124的接合点128沿设备110的顶部和底部交替。因此，当电压施加在通过 半导体元件122、 124的一个方向时，热电装置110的上部被加热，并且热 电装置110的底部被冷却。当电流方向逆转时，热电装置110上部被冷却并 且底部被加热。电流可以通过可以电连接接合点128的一个的电接插件140
而施加到设备110。
如参考图1-7B讨论的,.在此示出并描述的热电装置110可以包括一个
或多个中间电终端。此外，如果需要或要求设备iio适当的运行，设备iio
可以包括一个或多个开关或其它部件。.
如论述的，传感元件150可以布置在半导体元件122、 124之间。传感 元件150可以设置成判断热电装置110的运行的任何数据。例如，传感元件 150可以包括诸如热敏电阻的温度传感器。在某些实施例中，可以使用大 约1000欧的内部阻抗的热敏电阻。还可以使用具有其它阻抗和/或完全不 同的类型的传感元件(例如，热电偶、电阻温度计等)，其可检测设备iio 的不同运行状态。在一些布置中，传感元件150可以在位于半导体元件 122124之中的点处判断热电装置110的温度。传感元件150—般可以布置在 N型半导体元件122和P型半导体元件124之间的导体连接片128上(例如元件152)。或者，传感元件150可以位于任何两个导体元件122、 124之间， 同时安装或设置在基底132上。在改进的实施例中，传感元件150可以布置 在半导体元件122、 124之间和基底132的边缘。
如图10示出的，电接插件140可以形成如参考图1- 7B描述在此的末 端终端T1和T2。根据在此的一些实施例描述的，为了提供一个或多个中间 终端，可以在第一和第二终端T1、 T2之间提供一个或多个接插件。
在图12中，示出了用于座椅组件200的温度控制系统199与一对热电 装置210a、 210b相结合。这种热电装置210a、 210b可以如上面描述的布 置和设置。例如，在某些实施例中， 一个或多个热电装置210a、 210b包括 中间终端以有选择地引导体流只通过相应电路的一部分。在某些实施例 中，座椅组件200类似于标准的汽车或其它车辆座椅。然而，可以理解的 是，描述在此的温度控制系统199和座椅组件200某些特征和方面还可以用 于许多其它应用和环境。例如，系统199和组件200的某些特征和方面可能 适合于使用在诸如，飞机，火车，船等其它交通工具中。此外，系统199 和组件200的特征、方面及其他细节可以被用于其他类型的座椅组件，例 如，轮椅、床、沙发、办公椅及剧场座椅和/或类似物的其他类型的椅子。
继续参考图12，座椅组件200可以包括座椅部分202和背部部分204。 座椅部分202和背部部分204每个可以包括垫子206a、 206b和布置在垫子 206a、 206b之内和/或延伸通过垫子206a、 206b的多个通道208a、 208b。 每个通道208a、 208b可以通过管道210a、 210b与温度控制系统199流体连 通地设置。管道210a、 210b可以依次与温度控制设备212a、 212b流体连 通地分开。在示出的实施例中，与座椅部分202相连的通道208a与不同的 温度控制设备212a连通，而通道208b在背部部分204。然而，在其它实施 例中，单个的温度控制设备可以与座椅部分202和背部部分204两者的通道 208a、 208b流体连通。然而在其它实施例中，多个温度控制设备可以与座 椅部分202和/或背部部分204相连。在某些实施例中，通道208a、 208b和 /或管道210a、 210b可以包括电阻加热元件(没有示出)。
在示出的实施例中，每个温度控制设备212a、 212b可以包括如上面 描述(例如具有一个或多个中间电终端)而设置的热电装置210a、 210b 和流体传送设备230a、 230b。流体传送设备230a、 230b可以包括径向或轴流风扇，或用于传送流体的其它任何设备。每个热电装置210a、 210b 可以布置在流体传送设备230a、 230b和相应管道210a、 210b之间。如论 述的，热电装置210a、 210b可以设置成有选择地加热或冷却通过流体传送 设备230a、230b传递到座椅部分202和/或背部部分204的流体(例如空气)。 流体传送装设备230a、 230b可以设置成传送空气或其它流体到通道208a、 208b，其只输送通过热电装置210a、 210b的一侧。相应地，温度控制设备 212a、 212b可以设置成有选择地提供加热或冷却的空气222a、 222b通过 多个管道210a、 210b到达座椅组件200。流体传送装设备230a、 230b还可 以用于通过管道210a、 210b抽出空气。然而在其它布置中，加热和/或冷 却空气或其它流体可以传递到座椅组件200的其它任何部分(例如，颈部 保持区)，无论在多个管道210a、 210b中，还是在除管道210a、 210b之外 的管道中。
在图12示出的实施例中，每个热电装置210a、 210b包括一对如在此 描述的传热部件238。传热部件238形成废热交换器和通常相对的主换热 器，其可以热力地暴露到通过流体传送设备230a、 230b传送的空气或其它 流体中。取决于运行方式，热量可以通过主换热器的传送到空气或其它流 体，或者通过主换热器从空气或其它流体抽出。
温度控制设备212a、 212b可以通过电子控制设备214a、 214b控制和 可操作地连接。电子控制设备214a、 214b可以从多个输入源216、 218、 220 接收信号。在示出的实施例中，示出了三个输入^1，但是可以使用更多或 更少输入源。电子控制设备214a、 214b可以可操作地通过信息连接224互 相连接。电子控制设备214a、 214b可以设置成响应控制信号而改变温度控 制设备212a、 212b的运行状态。例如，电子控制设备214a、 214b可以改 变在其中通过流体传递装置230a、 230b传送的流体的速度，或改变热电装 置210a、 210b的运行状态以加热或冷却流体。布置在热电装置210a、 210b 中的一个或多个传感元件150 (图8-11)可以通过一个或多个硬线 (hardwired)和/或无线连接传送信息到电子控制设备214a、 214b。这 样可以准许设备214a、 214b准确地判断温度控制设备212a、 212b的运行 温度。电子控制设备214a、 214b可以至少部分地基于通过传感元件提供的 信息调整温度控制设备212a、 212b的运行。例如，电子控制设备214a、 214b可以改变热电装置210a、 210b中的电流的方向或强度，改变流体传送设备 230a、 230b的运行速度和/或如果有故障就关闭设备210a、 210b。
在其它实施例中，电子器件214a、 214b可以引导通过末端终端或中 间终端的电流到达特定末端终端或其它中间终端，如在此描述的。这样可 以准许热电装置210a、 210b提供需要或要求的加热和/或冷却水平。
各种部件被描述作为被"可操作地连接"到控制单元。可以理解的是， 这是广义的术语，其包括物理连接(例如，电线或硬线电路)和非物理的 连接(例如，无线电或红外信号)。还可以理解的是，"可操作地连接"包 括直接连接和间接连接(例如，通过另外的中间设备)。
虽然发明变形的数量已经示出并详细地描写了，基于本公开，在本 发明范围之内的其它改变对本领域技术人员是对显而易见的。虽然发明 已经在某些优选实施例和例子范围中公开，本领域技术人员理解本发明可 以扩展超过特定公开的实施例到其它可选的实施例和/或使用发明和其明 显的改变和相等物。此外还可以预计，实施例的特定特征和方面的各种组 合或再组合可能被制成并且仍然属于发明的范围。相应地，可以理解公开 实施例的各种特征和方面可以互相组合或互相代替，以便得到公开发明的 改变的模式。因此，本发明公开在此的范围不应该通过上面描述的特定的 实施例被限制，而是应该通过清楚地解释权利要求而判断。
权利要求
1、一种热电系统，包括一对相对的基底，每个基底具有外围边缘和面，所述面通常与另一个相对的基底的面相对；多个半导体元件，设置在所述相对的基底的所述相对的面之间，所述多个半导体元件包括至少两组不同的半导体元件，所述多个半导体元件通过设置的导体元件串联地电耦合，从而所述两组不同的半导体元件以交替方式连接；第一、第二和第三终端，连接到导体元件，所述第三终端沿着由通过所述导体元件而串联电连接的多个半导体元件而产生的电路，电力地设置在所述第一终端和所述第二终端之间，开关，其可操作地连接到所述第一、第二和第三终端的至少一个；其中，所述电耦合的多个半导体元件包括多个第一节点和多个第二节点，所述第一节点和第二节点根据流过所述半导体元件的电流而放出或吸收热量，并且通过启动所述开关来控制所述热电系统的阻抗。
2、 根据权利要求l所述的热电系统，其中所述开关可操作地连接 到所述第三终端。
3、 一种热电系统，包括-第一对的第一和第二不同的导体元件，所述第一和第二不同的导体 元件在第一公共节点处互相连接，所述第一对包括第一端和第二端；第二对的第一和第二不同的导体元件，所述第一和第二不同的导体 元件在第二节点处互相连接，所述第二对包括第一端和第二端，所述第二 对的所述第一端在第二节点处连接到所述第一对的所述第二端；第一终端，连接到所述第一对的所述第一端；第二终端，连接到所述第二对的所述第二端；第三终端，通过开关连接到所述第二节点，其中，所述开关通过切换流过所述第三终端的电流来控制所述热电 系统的阻抗。
4、 根据权利要求3所述的系统，其中所述开关的切换与流过所述热电系统的电流的流动方向有关。
5、 根据权利要求3所述的系统，其中所述第一终端连接到第一电 压，所述第二终端连接到第二电压，并且所述开关被断开以使电流流过所 述第一和第二对的第一和第二不同的导体元件。
6、 根据权利要求3所述的系统，其中所述第一终端连接到第一电 压，所述第二终端连接到第二电压，所述第三终端连接到所述第二电压， 并且其中所述开关被闭合以使电流只流过所述第一对的第一和第二不同 的导体元件。
7、 一种热电系统，包括第一不同的导体元件，具有第一端和第二端导体；第二不同的导体元件，具有第一端和第二端导体，所述第二不同的 导体元件的所述第一端连接到所述第一不同的导体元件的所述第二端；第一终端，连接到所述第一不同的导体元件的所述第一端；第二终端，在第一节点处连接到所述第二不同的导体元件的所述第 二端；和第三终端，通过开关连接到在所述第一不同的导体元件的所述第一 端和所述第一节点之间的接触点，其中，所述开关通过切换流过所述第三终端的电流来控制所述热电 系统的阻抗。
8、 根据权利要求7所述的系统，其中所述开关包括能够滑动的腿， 其连接到所述第一不同的导体元件的所述第一端和所述第一节点之间的 接触点。
9、 根据权利要求7所述的系统，其中所述开关包括多个分接头，其 连接到所述第一不同的导体元件的所述第一端和所述第一节点之间的多个 接触点，并且当所述开关启动时，所述开关闭合所述多个分接头的一个。
10、 根据权利要求9所述的系统，其中所述开关被设置成选择所述 多个分接头中的一个，并且通过选择所述多个分接头中的一个来控制流过 所述第一不同的导体元件的电流。
11、 根据权利要求7所述的系统，其中所述不同的导体元件包括P 型半导体和N型半导体。
全文摘要
本发明公开一种热电系统，包括一对基底、多个半导体元件、第一、第二和第三终端。半导体元件设置在基底的相对面之间，并且半导体元件包括至少两组不同的半导体元件。半导体元件通过设置的导体元件串联地电耦合，从而两组不同的半导体元件以交替方式连接。第一、第二和第三终端连接到导体元件，第三终端设置在第一和第二终端之间。电耦合的半导体元件包括第一节点和第二节点。第一和第二节点根据电流流过半导体元件的情况而放出或吸收热量，并且通过切换开关来控制热电系统的阻抗。
文档编号H01L35/04GK101611503SQ200880002005
公开日2009年12月23日 申请日期2008年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者达斯科·彼得罗夫斯基 申请人:阿美里根公司