集成热电供能流体热交换器制造技术

流体热交换器具有叶轮组件，所述叶轮组件具有配合在一起的第一和第二叶轮体，每一叶轮体具有实质上圆形的形状及贯穿其的至少一开口。叶轮叶片从第一叶轮体轴向并远离第二叶轮体延伸。叶轮叶片从第二叶轮体轴向并远离第一叶轮体延伸。热电模块设置在第一叶轮体和第二叶轮体之间。散热器连接到热电模块的每一侧并延伸穿过第一和第二叶轮体中的至少一开口，其中叶轮叶片构造成在第一和第二叶轮体旋转期间移动流体通过散热器。设置在叶轮组件中的导电绕组配置成将感生的电流传给热电模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成热电供能流体热交换器专利技术背景1、
本专利技术总体上涉及热电设备，尤其涉及集成热电供能流体热交换器。2、
技术介绍
热电(TE)模块，也称为热电致冷器或珀耳帖致冷器，是用作热泵的基于半导体的电子部件。通过向TE模块施加低电压DC功率，热量通过该模块从一侧传到另一侧。因此，模块的一面被冷却，而对面同时被加热。这种现象可通过改变所施加的DC电压的极性而反过来。从而，热量以相反方向进行传递。因而，热电模块可用于加热和致冷，从而使其适合精确地控制温度。在实践中，热电模块通常包括两个以上n型和p型掺杂半导体材料(如碲化铋)制成的元件，其串联电连接和并联热连接。这些热电元件及其电互连通常安装在两个陶瓷衬底之间。衬底将总体结构机械上保持在一起及使各个元件彼此电绝缘和与外部安装表面电绝缘。热电模块具有高达300x300mm(12x12英寸)的大小及0.5-5mm(0.02-0.2英寸)的高度或厚度。有多种不同的形状、衬底材料、金属化图案和安装选择。热电模块在流体热交换器中通常用作不动的装置，其中散热器或单独的热传送装置与热电模块处于一起。风箱、风扇、泵等流体供应流，用于在散热器和流体之间传送热量。在典型构造中，电能从分开的电源提供给热电模块。在硬接线因旋转而不可能的旋转装置中，电能通常通过与旋转导体接触的换向器或滑动环提供。旋转导体(滑动环或换向器段)被添加到旋转轴并包括不动的碳刷以传送电能。在其它变型中，碳刷旋转并与不动的导体接触。
技术实现思路
上面描述的构造具有本专利技术欲对其进行改进的问题和缺陷。具有热电模块的典型构造包括许多零件、受大小的约束、及受限于流体源的可用性。在传统旋转装置中，电能通过换向器或滑动环提供给旋转装置，旋转速度因摩擦产生的热量而受限。同样，旋转导致接触件磨损并需要维护，如检查磨损情况和/或更换碳刷。由于活动件之间的摩擦产生的颗粒，清洁和污染也是问题。因此，需要一种减少或消除活动电连接器及减少对环境的污染的流体热交换器。本专利技术的目标在于将热电热交换器和流体移动件集成在单一组件中。本专利技术的另一目标在于提高流体热交换器的可靠性。本专利技术的又一目标在于将感生的电能传到热电模块。本专利技术通过提供将热电模块、散热器和流体移动件或叶轮集成为一体的单一组件而实现这些及其它目标。在本专利技术的一实施例中，集成流体热交换器包括具有第一叶轮体和第二叶轮体的叶轮组件。每一叶轮体具有实质上圆形的形状并具有贯穿其的至少一开口。第二叶轮体设置成实质上平行于并连接到第一叶轮体，第二叶轮体具有实质上圆形的形状并具有贯穿其的与贯穿第一叶轮体的开口一致的开口。多个第一叶轮叶片从第一叶轮体轴向并远离第二叶轮体延伸。多个第二叶轮叶片从第二叶轮体轴向并远离第一叶轮体延伸。至少一热电模块设置在第一叶轮体和第二叶轮体之间，其中每一热电模块具有第一衬底和第二衬底。第一散热器连接到第一衬底并延伸穿过贯穿第一叶轮体的第一开口，第二散热器连接到第二衬底并延伸穿过第二叶轮体中的开口。在另一实施例中，集成流体热交换器包括壳体，所述壳体具有第一壳体件、可连接到第一壳体件的第二壳体件及形成第一壳体输入开口、第二壳体输入开口、第一壳体出口部分和第二壳体出口部分。流体热交换器还包括感生功率组件，其包括固定地设置在第二壳体件中并适于连接到AC电源的导电发射器线圈、具有固定地连接到叶轮组件的多个导电绕组的接收器线圈。接收器线圈与发射器线圈实质上对准并与发射器线圈间隔开一气隙，及适于将感生的电流传给热电模块。在另一实施例中，集成流体热交换器还包括电连接在接收器线圈和热电模块之间的整流电路，其中该整流电路适于基于传自接收器线圈的感生电流向热电模块提供DC电流。在另一实施例中，集成流体热交换器的每一热电模块环形地定位在第一和第二叶轮体的最外面周边及叶轮叶片之间。在另一实施例中，集成流体热交换器包括电连接到发射器线圈并适于将高频AC功率传给发射器线圈的振荡器电路。在另一实施例中，集成流体热交换器具有电连接到接收器线圈并与整流电路并联连接的调谐电容器。在另一实施例中，集成流体热交换器包括电连接到整流电路并与热电模块并联连接的滤波电容器。在另一实施例中，整流电路包括呈圆周地设置在叶轮组件周围的多个二极管。在本专利技术的另一方面，流体热交换方法包括提供包含叶轮组件的流体热交换器，所述叶轮组件包括具有实质上圆形的形状并具有贯穿其的至少第一开口的第一叶轮体；设置成实质上平行于并连接到第一叶轮体的第二叶轮体，其中第二叶轮体具有实质上圆形的形状并具有贯穿其的与第一叶轮体的至少第一开口一致的至少第二开口；多个第一叶轮叶片从第一叶轮体轴向并远离第二叶轮体延伸；多个第二叶轮叶片从第二叶轮体轴向并远离第一叶轮体延伸；至少一热电模块设置在第一叶轮体和第二叶轮体之间，该至少一热电模块具有第一衬底和第二衬底；第一散热器连接到第一衬底并延伸穿过至少第一开口；第二散热器连接到第二衬底并延伸穿过至少第二开口；具有第一壳体输入开口、第二壳体输入开口、第一壳体出口部分和第二壳体出口部分的壳体，其中所述叶轮组件可旋转地设置在所述壳体内；设置在所述壳体中的发射器线圈；及设置在所述叶轮组件上并与发射器线圈间隔开和对准的接收器线圈。所述方法还包括绕中心叶轮轴旋转叶轮组件的步骤，从而将流体抽入第一壳体输入开口和第二壳体输入开口中的每一个并分别通过第一壳体出口部分和第二壳体出口部分中的每一个分发流体。所述方法还包括步骤：将高频AC功率传给发射器线圈以在接收器线圈中感生AC电流；将感生的AC电流转换为DC功率；及将DC功率传给热电模块。在本专利技术方法的一实施例中，流体为气体如空气。在本专利技术方法的另一实施例中，将感生的电流转换为DC功率的步骤包括选择整流电路，所述整流电路具有电连接到桥式整流器并与热电模块并联的滤波电容器。在本专利技术方法的另一实施例中，将高频AC功率传给发射器线圈的步骤使用电连接到发射器线圈的振荡器电路执行。在本专利技术方法的另一实施例中，振荡器电路为Royer振荡器或者Collpits振荡器或者其它适当的触发或控制电路。在本专利技术方法的另一实施例中，提供叶轮组件的步骤包括：选择具有翼型设计的叶轮叶片的叶轮组件，及选择具有多个先前弯曲设计的散热片或者多个径向弯曲设计的散热片的散热器。在本专利技术方法的另一实施例中，提供流体热交换器的步骤包括选择其发射器线圈与接收器线圈间隔开毫米级的距离的流体热交换器。在本专利技术方法的另一实施例中，提供流体热交换器的步骤包括选择接近叶轮组件的周围边缘设置的接收器线圈。在本专利技术方法的另一实施例中，提供流体热交换器的步骤包括选择具有关于叶轮组件实质上呈圆周分布的多个二极管的叶轮组件，其中所述多个二极管包括桥式整流器。附图说明图1为本专利技术流体热交换器的一实施例的立体图，其示出了第一侧面。图2为图1的流体热交换器的立体图，其示出了第二侧面。图3为本专利技术的叶轮体的立体图，其示出了具有叶轮叶片的外表面。图4为图3的叶轮体的立体图，其示出了内表面。图5为图3的叶轮体的立体图，其示为具有热电模块和第二叶轮体的分解组件的一部分。图6为本专利技术的具有散热器的热电模块的立体图，其示为分解组件的一部分。图6A为图6的热电模块的立体图，但没有散热器。图6B为图6A的热电模块的俯视平面图，为清晰起见，去除了第一衬底层。图6C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成流体热交换器，包括：叶轮组件，包括：第一叶轮体，具有实质上圆形的形状并具有呈环形地贯穿其的至少第一环形开口，所述至少第一环形开口与第一叶轮体周边间隔开但相邻及定位成与第一叶轮体的中心具有第一预定距离；第二叶轮体，设置成实质上平行于并连接到第一叶轮体，第二叶轮体具有实质上圆形的形状并具有贯穿其的与第一叶轮体的至少第一环形开口一致的至少第二环形开口；从第一叶轮体轴向并远离第二叶轮体延伸的多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片位于第一叶轮体中心和第一开口之间；从第二叶轮体轴向并远离第一叶轮体延伸的多个第二叶轮叶片，所述多个第二叶轮叶片位于第二叶轮体中心和第二开口之间；设置在第一叶轮体和第二叶轮体之间的至少一热电模块，所述至少一热电模块具有第一衬底和第二衬底；连接到第一衬底并延伸穿过至少第一环形开口的第一散热器；及连接到第二衬底并延伸穿过至少第二环形开口的第二散热器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.16 US 14/487,2221.一种集成流体热交换器，包括：叶轮组件，包括：第一叶轮体，具有实质上圆形的形状并具有呈环形地贯穿其的至少第一环形开口，所述至少第一环形开口与第一叶轮体周边间隔开但相邻及定位成与第一叶轮体的中心具有第一预定距离；第二叶轮体，设置成实质上平行于并连接到第一叶轮体，第二叶轮体具有实质上圆形的形状并具有贯穿其的与第一叶轮体的至少第一环形开口一致的至少第二环形开口；从第一叶轮体轴向并远离第二叶轮体延伸的多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片位于第一叶轮体中心和第一开口之间；从第二叶轮体轴向并远离第一叶轮体延伸的多个第二叶轮叶片，所述多个第二叶轮叶片位于第二叶轮体中心和第二开口之间；设置在第一叶轮体和第二叶轮体之间的至少一热电模块，所述至少一热电模块具有第一衬底和第二衬底；连接到第一衬底并延伸穿过至少第一环形开口的第一散热器；及连接到第二衬底并延伸穿过至少第二环形开口的第二散热器。2.根据权利要求1所述的集成流体热交换器，还包括：壳体，所述壳体具有第一壳体件、可连接到第一壳体件的第二壳体件及形成第一壳体输入开口、第二壳体输入开口、第一壳体出口部分和第二壳体出口部分；及感生功率组件，包括：固定地设置在第二壳体件中并适于连接到AC电源的发射器线圈；及固定地连接到叶轮组件的接收器线圈，所述接收器线圈与发射器线圈实质上对准及间隔开从而在其间形成气隙，及适于将感生的电流传给至少一热电模块。3.根据权利要求2所述的集成流体热交换器，还包括：电连接在接收器线圈和至少一热电模块之间的整流电路；其中，所述整流电路适于基于从接收器线圈接收的感生电流向至少一热电模块提供DC电流。4.根据权利要求1所述的集成流体热交换器，其中，至少一热电模块环形地定位在第一叶轮体和第二叶轮体的最外面周边及多个第一叶轮叶片和多个第二叶轮叶片之间。5.根据权利要求2所述的集成流体热交换器，还包括电连接到发射器线圈并适于将高频AC功率传给发射器线圈的振荡器电路。6.根据权利要求5所述的集成流体热交换器，还包括电连接在第一接收器线圈端部和第二接收器线圈端部之间的调谐电容器。7.根据权利要求5所述的集成流体热交换器，还包括电连接在至少一热电模块的第一模块端部和第二模块端部之间的滤波电容器。8.根据权利要求3所述的集成流体热交换器，其中整流电路包括呈圆周地设置在叶轮组件周围的多个二极管。9.根据权利要求1所述的集成流体热交换器，其中多个第一和第二叶轮叶片具有翼型设计，及多个散热片具有向前弯曲设计。10.根据权利要求1所述的集成流体热交换器，其中多个第一和第二叶轮叶片具有翼型设计，及多个散热片具有弯曲的径向设计。11.根据权利要求1所述的集成流体热交换器，其中多个第一和第二叶轮叶片呈环形地设置在毂和多个第一和第二散热片之间。12.根据权利要求1所述的集成流体热交换器，其中多个散热片与叶轮组件的周围边缘间隔开预定距离。13.根据权利要求2所述的集成流体热交换器，其中第一壳体件和第二壳体件一起形成第一壳体侧壁和第二壳体侧壁之间的分隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·奥蒂，大卫·A·卡明斯基，P·辛，
申请(专利权)人：磁性流体技术美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US