[发明专利]固态热电器件

说明书

技术领域

本发明涉及热电器件，特别涉及用于固态热电热泵(热泵浦)的热电器件。

热电效应是一种在电路中存在温度差时产生的现象。热电效应的一个实例可用珀耳帖效应予以说明，简言之，如果电流流经金属-金属或金属-半导体结，热量就随电流的方向的变化而在该结上释放或吸收。珀耳帖效应是可逆的，也就是说，如果电流逆向流动，冷端变成为热端而热端则变成为冷端。已发现更大的温度差异是通过使用金属-半导体结获得的，而不是使用金属-金属结获得的。珀耳帖效应是固态热电热泵的共作原理。

在下文中，术语“热电器件”一词意指利用珀耳帖效应加热或冷却金属物质的固态器件。术语“热电元件”一词意指一金属导体或一半导体材料棒。术语“热电偶”一词意指两个通过一个电极串联连接在其一端上的热电元件的组合。

背景技术

从1960年以来，固态热电热泵就可以在市场买到。起初，此类热泵含有金属导体热电元件。如今，半导体领域的现代生产技术给固态热电热泵提供了由Bi₂Te₃、PbTe、SiGe、BiSb N型和P型掺杂的合金所制成的热电元件。通常技术上已知的热电器件都具有表示不同几何形状的平面结构。在这种热电器件中，热电偶依靠一种与铜层压在一起的Al₂O₃基陶瓷材料所制成的元件以分层结构加以支持。

发明内容

本发明提供一种具有新颖热电偶布置的热电器件，该热电偶由金属导体和/或N型和P型半导体热电元件构成。本发明还提供一种含有本发明热电器件的热泵。

根据本发明的第一实施例，固态热电器件包含装配在印刷电路上的至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件，所述热电元件形成串联电连接的热电偶，它具有如下结构：

至少一对叠层元件，每个叠层元件由一聚合材料的制成的支持层和至少一层导电材料组成；

一接合材料层，它设置在所述两个聚合材料的叠层元件之间以使它们彼此牢固连接在一起，其中

印刷电路由叠层元件的一层导电材料制成，并将热电元件串联电连接以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶，以及

所述热电器件的结构具有一螺旋形状或环形的卷绕结构。

根据本发明的第二实施例，固态热电器件包含装配在印刷电路上的至少一阵列金属导体和/或N型和P型半导体热电元件，所述热电元件形成串联电连接的热电偶，它具有如下结构：

一叠层元件，该叠层元件由聚合材料制成的支持层和在其每个面上的一层导电材料构成；

一层接合材料，它设置在叠层元件的端部之间以使它们彼此牢固地连接在一起，其中，

印刷电路由至少叠层元件的一层导电材料制成，且串联电连接热电元件以形成分别只在结构一侧具有热侧或冷侧的热电偶，以及

所述结构具有螺旋形状或环形的卷绕结构。

附图简述

本发明现将结合附图予以详细说明，在附图中：

图1为根据本发明第一实施例的热电器件的局部横截面视图；

图2为根据本发明第二实施例的热电器件的局部横截面视图；

图3和图4为根据本发明第一或第二实施例应用于固态热泵的热电器件的横截面视图；

图5为根据本发明第一或第二实施例应用于固态热泵的热电器件纵截面视图；    

图6为根据本发明第一或第二实施例用于形成热电器件热电偶的印刷电路的第一图形的顶视平面图；

图7为根据本发明第一或第二实施例用于形成热电器件的热电偶的印刷电路的第二图形的顶视平面图；

图8为将本发明第一或第二实施例的热电器件连接到固态热泵的内部热交换管的夹紧装置的横截面视图；

图9为根据本发明第三实施例的热电器件的局部横截面视图；

图10为根据本发明第三实施例的用于形成热电器件热电偶的印刷电路图形的顶视平面图；

图11为本发明第三实施例的用于形成热电器件热电偶的印刷电路的底视平面图；

图12为用于将本发明第三实施例的热电器件连接到热电热泵的内部热交换管的夹紧装置的横截面视图；

图13和图14为装有本发明热电器件的任一实施例的热泵的透视图。

实施本发明的较佳模式