包括电阻加热器的热电加热/冷却装置制造方法及图纸

热电加热/冷却装置可以包括第一导热集管和第二导热集管。多个热电元件可以并联地耦合在所述第一导热集管和第二导热集管之间。另外，电阻加热元件可以设置在所述第二集管上，并且所述第二集管可以位于所述电阻加热元件和所述多个热电元件之间。

Thermoelectric heating / cooling device comprising a resistance heater

The thermoelectric heating / cooling device may include a first heat collecting tube and a second heat collecting tube. A plurality of thermoelectric elements can be coupled in parallel between the first and second heat collecting tubes. In addition, the resistance heating element can be arranged on the second collector tube, and the second collector tube can be positioned between the resistance heating element and the plurality of thermoelectric elements.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术的构思的实施方式涉及温度控制，更具体而言，涉及热电温度控制装置、方法、模块和部件。可以使用诸如p-BixSb2-xTe3和n-Bi2Te3-xSex之类的热电材料来根据珀尔帖效应提供泵热(例如，冷却和/或加热)和/或发电。例如，在Venkatasubramanian等人的名称为“Phonon-BlockingElectron-TransmittingStructures”(18thInternationalConferenceOnThermoelectrics,1999)的文献中讨论了热电材料和结构，借此通过引用将该文献的全部公开内容结合在本文中。热电装置例如可以包括一个或多个热电对，其中每个热电对均包括串联地电耦合且并联地热耦合的p型热电元件和n型热电元件，并且一对热电对中的每个热电元件都可以由诸如碲化铋(p型或n型Bi2Te3)之类的热电材料形成。因而，可以将多个p型和n型热电元件并联地热耦合在第一和第二导热集管(header)之间。p型和n型热电元件可以串联地电耦合，从而使得电流通过串联连接的热电元件在第一方向上(例如，在从第一集管向第二集管的方向上)通过p型热电元件，并且在第二方向上(例如，在从第二集管向第一集管的方向上)通过n型热电元件，其中第一方向和第二方向为相反方向。而且，可以将这些方向反过来以使泵热方向反过来。因而，能够使用施加至串联连接的热电元件的具有第一极性的热电控制信号来将热从第一集管泵送到第二集管以加热联接至第二集管的负载，并且能够使用具有(与第一极性相反的)第二极性的热电控制信号将热从第二集管泵送到第一集管以冷却联接至第二集管的负载。通过在热交换器(也称为散热器)和负载之间热耦合这种热电部件(或模块)，因而能够利用热电部件加热和/或冷却负载。例如，在Deane等人的名称为“ThermoelectricHeating/CoolingStructuresIncludingaPluralityofSpacedApartThermoelectricComponents”的美国公报No.2011/0132000、Koester等人的名称为“ThermoelectricHeatPumpsProvidingActiveThermalBarriersandRelatedDevicesandMethods”的美国公报No.2009/0205696以及Colja等人的名称为“IntegratedThermoelectricCoolingElementandPositiveTemperatureCoefficientHeater”的美国公报No.2009/0188259中讨论了热电加热/冷却的应用。然而，当使用热电部件加热到高温和/或长时间保持高温时，这种热电部件的可靠性可能下降。
技术实现思路
根据本专利技术构思的一些实施方式，一种热电加热/冷却装置包括第一导热集管和第二导热集管、并联地热耦合在所述第一导热集管和第二导热集管之间的多个热电元件，并且电阻加热元件可以位于所述第二集管上。更具体地说，所述第二集管位于所述电阻加热元件和所述多个热电元件之间。通过集成热电泵热和电阻加热，可以降低由热电元件经历的最大/平均温度，并且/或者可以减小加热过程中施加至热电元件的最大/平均电流。因而，可以改善所得到的装置的可靠性，并且/或者可以增加装置寿命。所述电阻加热元件可以包括位于所述第二集管上的导电材料图案，诸如金属图案。所述第二集管可以在该第二集管的与所述多个热电元件相反的表面中限定沟槽，并且所述电阻加热元件的至少多个部分可以凹入在所述沟槽中。另外，电绝缘包覆层可以设置在所述电阻加热元件上，并且所述电阻加热元件可以位于所述电绝缘包覆层和所述第二集管之间。此外，所述电绝缘包覆层可以凹入在所述沟槽中。控制器可以联接至所述多个热电元件和所述电阻加热元件。所述控制器可以被构造成向所述多个热电元件施加第一热电控制信号以将热从所述第一导热集管泵送至所述第二导热集管，同时向所述电阻加热元件施加电阻加热器控制信号以从所述电阻加热元件产生热。在施加所述第一热电控制信号和所述电阻加热器控制信号之后，所述控制器可以被进一步构造成向所述多个热电元件施加第二热电控制信号以将热从所述第二导热集管泵送至所述第一导热集管。所述控制器可以被构造成在向所述多个热电元件施加所述第二热电控制信号的同时阻止电流流到所述电阻加热元件，并且/或者所述第一热电控制信号和第二热电控制信号可以具有相反的极性。控制器可以联接至所述多个热电元件和所述电阻加热元件。所述控制器可以被构造成向所述多个热电元件施加具有第一幅度的第一热电控制信号以将热从所述第一导热集管泵送到所述第二导热集管，同时向所述电阻加热元件施加电阻加热器控制信号以从所述电阻加热元件产生热。在施加所述第一热电控制信号之后，所述控制器可以被构造成向所述多个热电元件施加具有第二幅度的第二热电控制信号以继续将热从所述第一导热集管泵送到所述第二导热集管，同时向所述电阻加热元件继续施加所述电阻加热器控制信号，以从所述电阻加热元件产生热。所述第一幅度和第二幅度可以不同，更具体地说，所述第二幅度可以大于所述第一幅度。所述第一导热集管可以热耦合至热交换器。举例来说，所述第二导热集管可以热耦合至反应容器座以控制聚合酶链式反应(PCR)，或者所述第二导热集管可以热耦合至被测集成电路装置。所述多个热电元件可以包括串联电耦合的p型热电元件和n型热电元件，从而使得流过所述p型热电元件的电流的方向与流过所述n型热电元件的电流的方向相反。根据其它一些实施方式，温度控制装置可以被构造成控制热负载的温度。该温度控制装置可以包括：被构造成提供所述热负载的加热/冷却的热电加热/冷却元件；以及被构造成提供所述热负载的加热的电阻加热元件。热电加热/冷却装置可以包括第一导热集管和第二导热集管以及并联地热耦合在所述第一导热集管和第二导热集管之间的多个热电元件。所述第二导热集管可以与所述负载热耦合，并且所述第二导热集管可以位于所述第一导热集管和所述负载之间。所述电阻加热元件可以位于所述第二集管上，并且所述第二集管可以位于所述电阻加热元件和所述多个热电元件之间。所述第二集管可以在该第二集管的与所述多个热电元件相反的表面中限定沟槽，并且所述电阻加热元件的至少多个部分可以凹入在所述沟槽中。电绝缘包覆层可以设置在所述电阻加热元件上，并且所述电阻加热元件可以位于所述电绝缘包覆层和所述第二集管之间。另外，所述电绝缘包覆层可以凹入在所述沟槽中。所述电阻加热元件可以为第一电阻加热元件，第二电阻加热元件可以热耦合至所述负载，并且该负载可以热耦合在所述第一电阻加热元件和第二电阻加热元件之间。所述多个热电元件可以包括串联电耦合的p型热电元件和n型热电元件，从而使得流过所述p型热电元件的电流的方向与流过所述n型热电元件的电流的方向相反。所述热负载可以热耦合在所述热电加热/冷却元件和所述电阻加热元件之间。所述负载可以包括与所述热电加热/冷却元件热耦合并与所述电阻加热元件热耦合的聚合酶链式反应(PCR)容器座。所述负载可以包括被测集成电路装置。另外，定位机构可以被构造成将所述热电加热/冷却元件定位在所述集成电路装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电加热/冷却装置，该热电加热/冷却装置包括：第一导热集管和第二导热集管；并联地热耦合在所述第一导热集管和第二导热集管之间的多个热电元件；以及位于所述第二集管上的电阻加热元件，其中所述第二集管位于所述电阻加热元件和所述多个热电元件之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热电加热/冷却装置，该热电加热/冷却装置包括：第一导热集管和第二导热集管；并联地热耦合在所述第一导热集管和第二导热集管之间的多个热电元件；以及位于所述第二集管上的电阻加热元件，其中所述第二集管位于所述电阻加热元件和所述多个热电元件之间。2.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，其中，所述电阻加热元件包括位于所述第二集管上的导电材料图案。3.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，其中，所述电阻加热元件包括位于所述第二集管上的金属图案。4.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，其中，所述第二集管在该第二集管的与所述多个热电元件相反的表面中限定沟槽，并且其中所述电阻加热元件的至少多个部分凹入在所述沟槽中。5.根据权利要求4所述的热电加热/冷却装置，所述热电加热/冷却装置进一步包括：位于所述电阻加热元件上的电绝缘包覆层，其中所述电阻加热元件位于所述电绝缘包覆层和所述第二集管之间。6.根据权利要求5所述的热电加热/冷却装置，其中，所述电绝缘包覆层凹入在所述沟槽中。7.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，所述热电加热/冷却装置进一步包括：联接至所述多个热电元件和所述电阻加热元件的控制器，其中所述控制器被构造成向所述多个热电元件施加热电控制信号以将热从所述第一导热集管泵送至所述第二导热集管，同时向所述电阻加热元件施加电阻加热器控制信号以从所述电阻加热元件产生热。8.根据权利要求7所述的热电加热/冷却装置，其中，所述热电控制信号包括第一热电控制信号，并且其中在施加所述第一热电控制信号和所述电阻加热器控制信号之后，所述控制器被进一步构造成向所述多个热电元件施加第二热电控制信号以将热从所述第二导热集管泵送至所述第一导热集管。9.根据权利要求8所述的热电加热/冷却装置，其中，所述控制器被构造成在向所述多个热电元件施加所述第二热电控制信号的同时阻止电流流到所述电阻加热元件。10.根据权利要求8所述的热电加热/冷却装置，其中，所述第一热电控制信号和第二热电控制信号具有相反的极性。11.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，所述热电加热/冷却装置进一步包括：联接至所述多个热电元件和所述电阻加热元件的控制器，其中所述控制器被构造成向所述多个热电元件施加具有第一幅度的第一热电控制信号以将热从所述第一导热集管泵送到所述第二导热集管，同时向所述电阻加热元件施加电阻加热器控制信号以从所述电阻加热元件产生热，并且在施加所述第一热电控制信号之后，所述控制器被构造成向所述多个热电元件施加具有第二幅度的第二热电控制信号以继续将热从所述第一导热集管泵送到所述第二导热集管，同时向所述电阻加热元件继续施加所述电阻加热器控制信号，以从所述电阻加热元件产生热，其中所述第一幅度和第二幅度不同。12.根据权利要求11所述的热电加热/冷却装置，其中，所述第二幅度大于所述第一幅度。13.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，其中，所述第一导热集管热耦合至热交换器。14.根据权利要求13所述的热电加热/冷却装置，其中，所述第二导热集管热耦合至反应容器座以控制聚合酶链式反应(PCR)。15.根据权利要求13所述的热电加热/冷却装置，其中，所述第二导热集管热耦合至被测集成电路装置。16.根据权利要求1所述的热电加热/冷却装置，其中，所述多个热电元件包括串联电耦合的p型热电元件和n型热电元件，从而使得流过所述p型热电元件的电流的方向与流过所述n型热电元件的电流的方向相反。17.一种被构造成控制热负载的温度的温度控制装置，该温度控制装置包括：被构造成提供所述热负载的加热/冷却的热电加热/冷却元件；以及被构造成提供所述热负载的加热的电阻加热元件。18.根据权利要求17所述的温度控制装置，其中，热电加热/冷却装置包括第一导热集管和第二导热集管以及并联地热耦合在所述第一导热集管和第二导热集管之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·克罗科，R·马哈德万，P·A·迪恩，
申请(专利权)人：莱尔德达勒姆有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US