热转换设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例涉及一种提高使用热电元件的热转换设备的效率的技术。
【背景技术】
[0002] 通常，包括热电元件的热电设备具有这样一种结构，在此结构中，通过在金属电极 之间接合P型热电材料和N型热电材料，形成PN结对(PN junction pair)。当在所述PN结对 的材料间设置温差时，通过塞贝克效应(Seebeck effect)会产生电能，使得热电元件能够 作为发电设备。这种热电元件也可以通过泊耳帖效应(Peltier effect)作为温度控制设 备，在所述珀耳帖效应中，PN结对的一种材料被冷却，并且另一种材料被加热。
[0003] 具体地，使用热电转换元件的温度控制设备通过使外部流入介质流经吸热表面和 放热表面来执行制冷和制热操作。
[0004] 然而，因为在给定的施加电压下，热转换设备的吸收热量的吸热部和放出热量的 放热部之间的温差A T是固定的，所以在室外的空气温度影响下，会导致制冷和制热温度的 限制。也就是说，由于吸热部和放热部之间产生的温差导致的限制，带来一个问题:难以实 现超过固定的温差的热电效率。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的实施例的一个方面，可以提供一种热转换设备，所述热转换设备通 过使流经使用热电元件的热转换设备的流体的一部分流动到吸热侧或放热侧，使得吸热部 和放热部的温差能够最大化，从而能够大幅提升热转换效率。
[0006] 根据本发明的实施例的一个方面，热转换设备可以包括:外壳;容纳在外壳内的热 电模块，所述热电模块包括在被设置为彼此面对基板之间的热电半导体;分别地设置在基 板上的第一温度转换部和第二温度转换部；容纳在外壳内的热还原部(heat reduction portion)，该热还原部用于引导流经第一温度转换部的流体的一部分到第二温度转换部。
【附图说明】
[0007] 包含的附图提供对本发明的进一步理解，附图被包括在本说明书中并且构成本说 明书的一部分。附图示出了本发明的示例性实施例，并且与说明一起，用来解释本发明的原 理。在附图中：
[0008] 图1是示出根据本发明的实施例的热转换设备的主要部分的概念图；
[0009]图2是示出根据本发明的实施例的热转换设备的主要部分的概念图；
[0010] 图3和图4是示出根据本发明的实施例的操作状态的视图；
[0011] 图5和图6是示出根据本发明的实施例的热转换构件的一个实例的概念图；
[0012] 图7和图8是示出用于解释热电模块的结构的主要部分概念图。
【具体实施方式】
[0013] 在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的实施例的配置和操作。本发明可以 具有不同的形式，并且不应被理解为限于本文所描述的实施例。在参考附图的说明中，不管 图中的参考号，类似的附图标记指代类似的的元件，并且省略了重复的说明。例如，第一术 语和第二术语的术语可以用来解释不同的构成元件，但是这些构成元件不应限定于这些术 语。这些术语仅用于区分构成元件和其他构成元件。此外，具有相同功能和操作的元件使用 相同的附图标记。此处所使用的单数形式也包括复数形式，除非文中清楚地表明。
[0014] 图1是示出根据本发明的实施例的热转换设备的主要部分的概念图。
[0015] 参考图1，根据本发明的实施例的热转换设备可以包括:热电模块100,所述热电模 块100包括位于基板（140，150)之间的热电半导体120,所述基板（140，150)被设置为彼此面 对;分别地设置在基板上的第一热转换部分200A和第二温度转换部200B;和热还原部400， 所述热还原部400用于将流经第一温度转换部200A的流体部分地引导到第二温度转换部 200B〇
[0016] 具体地，在前述的结构中，热电模块100被配置为使得第一温度转换部200A和第二 温度转换部200B布置在执行吸热部或放热部的功能的区域内，因此，能够通过使如空气、液 体等流体流动到第一温度转换部200A和第二温度转换部200B来制冷或制热。在这种情况 下，热电模块使流经第一温度转换部200A和第二温度转换部200B其中的一个的流体的一部 分向另一个流动，由此进一步升高或降低在流动方向上的温度转换部的温度，所以可以调 整有规律地确定的热电元件间的温差的范围。如此，当调整了确定的温差的范围，在冷却的 情况下，冷却温度可以实现为更低的温度。当然，在需要制热的情况下，制热温度可以实现 为更高的温度。
[0017] 特别地，根据本发明实施例的热转换设备完整地包括外壳300,所述外壳300用于 在其内部容纳热转换模块100;注入部310和排出部320,注入部310和排出部320用于使得如 空气、液体等流体进入外壳的内部；出口部330，出口部330用于部分地循环和排出流体。
[0018] 具体地讲，热电模块100被容纳在外壳300内，并且被配置为包括至少一个单元模 块，所述单元模块具有这样一种结构，在该结构中，热电半导体元件安装在一对基板140、 150之间的间隙内（见图7和图8)。具体地讲，在这种情况下，热电模块100被设置为热传递构 件(例如用于有效地传递和实施基板140、150的表面产生的放热或吸热的变化的散热器)临 近热电模块100的上部，由此组成了用来通过与流体接触来转换温度的温度转换部。
[0019] 在图1所示的本发明的实施例中，作为一个实例，描述了第一温度转换部200A位于 其中的结构被设置在热点模块的上部，第二温度转换部200B布置在热电模块的下部，当然， 这种布置结构可以变为相反的布置结构。
[0020] 当流体(下文中的流体将以空气作为实例来描述)如空气、液体(传热介质)等从外 壳的外部(见图1中的X)流过注入部310时，流体流经第一温度转换部200A。在这种情况下， 流体的温度增加到由固定的温度差A T产生的效率的程度，该固定温差△ T由热电模块100 的吸热部和放热部定义。
[0021] 作为一个例子，在流体在外壳内流动的情况下，如果流体的温度是15°C，温差Δ T 是30°C，吸热部的温度是HTC，具有15°C温度的流体的最大效率为与热电模块的预定的温 差30°C相对应的效率，除非能量单独地从外部供应，否则流体的温度会增加45°C。
[0022]在前述的结构中，流经第一温度转换部200A的流体以具有增加的温度的状态，通 过流经排出部320被排出，使得空气（当流体为空气时)暖流能被排出。在这种情况下，排出 空气Y的一部分Yl经由热还原部400,穿过还原流道(reduction flow passage)401被引入 到第二温度转换部200B中。也就是说，当具有增加到一定程度的温度的排出空气的一部分 传递到产生吸热反应的第二温度转换部200B时，在某种程度上，第二温度转换部200B的温 度带来了期望的效果。
[0023]也就是说，在前述的实施例中，如果在流动的流体的温度是15°C，温差Δ T是30°C， 吸热部的温度是10°c，温度为15°C的流体具有的最大效率为与热电模块预定的温差30°C相 对应的效率，除非能量分别地从外部供应，流体的温度会增加45°C。在这种情况下，当从排 出空气Y分支出的还原空气Yl的温度增加了吸热部固定的温度（KTC)，因此，将该温度变为 20°C，放热部的温度由于温差Δ T = 30°C的基本标准的变化最大增加50°C。
[0024]如以上所述的结果，鉴于热电模块的预定的温差(热电效率)的范围本身是固定的 的事实，利用部分空气穿过另一个部分，吸热部和放热部的任何一个的温度会增加，使得期 望的设备(加热器或冷却器)的制热温度或制冷温度能够大幅的增加或减少。
[0025]根据本发明的实施例为此设置了热还原部400,通过基本地改变外壳的结构，热还 原部400将经过第一温度转换部200A的流体的流道的一部分分支，，并且所述热还原部400 被配置为通过形成能使流体流动的还原流道401，将分支的流体引导到第二温度转换部 200B〇
[0026] 这个结构包括至少一个或多个隔腔410、420、430、440，用于将外壳的内部分隔成 形成为与第一温度转换部连通的第一区域Zl，形成为与第二温度转换部连通的第二区域 Z2。因此，在第一区域发生期望的放热反应，并且通过放热反应的空气部分地循环到第二区 域，使得吸热部的温度能够增加（当然，在冷却器的情况下，采用相反的设置，穿过吸热部的 空气可以被分支，并可以流动到放热部）。
[0027] 具体地，在图1示出的结构中，作为一个实例，使用分离构件实现第一区域和第二 区域的隔腔。然而，这只是一个实施例，并且通过改变外壳和热电模块的安置结构，第一区 域和第二区域可以实施为一体的结构(见图2)。
[0028]在图1示出的结构中，优选地，提供至少一个隔腔，作为能够控制在还原流道401内 流动的流体的数量的控制隔腔410。根据设置或环境，控制隔腔410可以改变流经第一温度 转换部200A的、在还原流道401内流动的排出空气(Y)的部分(Y