热电式换能器制造技术

一种热电式换能器，包括热电元件模块（３０），热电元件模块（３０）中布置的多对Ｐ型和Ｎ型热电元件（１２、１３）以串联方式电连接。热电元件模块包括第一端子（２４ａ），与热电元件（１２、１３）中的电功率输入侧相连；第二端子（２４ｂ），与热电元件（１２、１３）中的电功率输出侧相连；以及第三端子（２４ｃ），布置在第一端子（２４ａ）和第二端子（２４ｂ）之间的一个位置或多个位置，用于检测所述一个位置或多个位置的电势。控制装置（４０），在将电功率加于第一端子（２４ａ）与第二端子（２４ｂ）之间时，根据由各端子（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）的电势确定的各端子（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）间的电压控制热电元件模块（３０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热电式换能器，其中，直流电流过包含N型热电元件和P型热电元件的串联电路，从而吸收或辐射热量。所述热电式换能器可以适宜监控以串联方式连接的热电元件中的故障。
技术介绍
美国专利US 5,254,178(对应于日本专利JP-3166228)描述的常规热电式换能器中，多组N型热电元件和P型元件按这种顺序以串联的方式连接，从而构成热电元件组。这些热电元件组由热吸收电极构件和热辐射电极构件以串联的方式顺序相连。此外，热吸收热交换构件以突出的形式与热电元件组中的热吸收电极构件相结合，热辐射热交换构件以突出的形式与热电元件组中的热辐射电极构件相结合，以分别构造热吸收热交换部分和热辐射热交换部分。然而，在US 5,254,178中公开的热电式换能器中，所有热电元件都通过热吸收电极构件或热辐射电极构件以串联的方式彼此电连接。为此，彼此相邻的热电元件、电极构件和热交换构件处于彼此电绝缘的状态。在这样的热电式换能器中，一种公知的故障模式是热电元件异常地产生热量，而融化热电元件周围部件的故障。这种故障是由于当热电元件自身产生热量或被冷却时，扩张或收缩中产生的热应力造成热电元件自身出现微裂缝而导致的。当微裂缝增大时，热电元件可能损坏，并完全丧失传导性，或者在完全损坏前，可能由于接触阻抗而异常地产生热量。当热电元件异常地产生热量时，就会出现一个问题，即与热电元件相结合的电极构件和热交换构件异常地产生热量，使它们周围的框架构件融化，从而产生有害气味。为了消除这个问题，需要为所有的热交换构件安装温度传感器，以检测异常热量的产生，而这是不切实际的。另外，这还引出一个问题，即不容易对温度传感器所固定的位置做出选择，以便减少温度传感器的数目。
技术实现思路
鉴于以上各种问题而做出本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种能够在早期阶段检测热电元件中故障并采取措施，以防止异常的热电式换能器。根据本专利技术的一种方案，一种热电式换能器包括热电元件模块和用以控制热电式换能器的控制装置。这种热电元件模块中，放置多对P型和N型热电元件，并且，所有的热电元件以串联的方式电连接。另外，所述热电元件模块包括第一端子，与热电元件中的电功率输入侧相连，用以输入电功率；第二端子，用于输出电功率，并与热电元件中的电功率输出侧相连；以及第三端子，设置于第一端子和第二端子之间的一个或多个位置处，用于检测所述一个或多个位置处的电势能。在这种热电式换能器中，所述控制装置是基于当把电功率施加到第一端子和第二端子之间时，由各端子的电势确定的端子间电压而控制热电元件模块的。因此，当热电元件导致异常时，各端子之间的电压失去平衡关系，并由此而能通过监测各个端子之间的电压来检测热电元件中的故障。因此，就能够不使用复杂的构造，而检测热电元件中的故障。此外，各个端子之间的电阻值会因热电元件自身的特性、风速的分布特性和温度的分布特性而有很大的改变。因此，通过设置多个(两个或更多)第三端子，以减小各端子之间电压的变化。这能够提高各端子之间的电压的精确度。根据本专利技术的另一方案，一种热电式换能器包括以串联的形式电连接的多个热电元件模块，其中，每个模块包括以串联形式电连接的多对P型和N型热电元件；第一端子，与一个热电元件模块中的电功率输入侧相连，用以输入电功率；第二端子，与另一热电元件模块中的电功率输出侧相连，用于输出电功率；第三端子，设置于第一端子和第二端子之间的一个位置或多个位置处，用于检测所述一个位置或多个位置的电势；以及控制装置，它是基于当把电功率加到第一端子和第二端子之间时，由各端子的电势确定的各端子之间的电压来控制热电元件模块的。因此，即使当使用多个热电元件模块时，也能在早期阶段通过监测各个端子之间的电压来检测热电元件中的故障。例如，可以在第一端子和第二端子之间的多个位置设置多个第三端子，或者可以在第一和第三端子间的电压与第二和第三端子间的电压近似相等的预定位置设置单独一个第三端子。这样，在热交换元件周围的框架构件受热融化而产生有害的气味之前，或者热电元件模块中的框架构件损坏之前，能够快速地停止流过热电元件的电流。作为举例，当各个端子之间的电压差大于预定值时，控制装置可以停止流过热电元件模块的电流。所述控制装置可以包括热电元件驱动构件，用于通过PWM控制而驱动热电元件模块；以及电压检测构件，用于检测各端子之间的电压。这样，所述控制装置以如下方式控制所述热电元件驱动构件和电压检测构件，也即当所述热电元件驱动构件驱动热电元件模块时，所述电压检测构件以同步时序检测各端子间的电压。因此，所述热电元件驱动构件能够通过控制改变脉宽中的开启和关闭之间的比率，以驱动热电元件模块。因此，当热电元件模块为开启时，能够监测各个端子之间的电压。例如，在当热电元件驱动构件的频率较快，并且对电压检测构件测得的电压进行A/D转换的处理较慢的情况下，在电压稳定之间所经过的时间变短，因此A/D转换的时序不及时。这样，所述控制装置按预定时间，周期性地控制热电元件驱动构件，从而能够利用热电元件驱动构件输出的开启时序，而正确地同步A/D转换的时序。这种热电式换能器可以适用于空调的加热/冷却设备，例如座位式空调设备。附图说明从下文结合附图对优选实施例的描述，将使本专利技术其它的目的以及优点变得更加明显；其中图1是表示本专利技术第一实施例热电元件模块一般结构的示意图；图2是沿图1中所示的II-II线所取的剖面图；图3是表示本专利技术第一实施例热电元件模块用于座位式空调设备的装配示例的示意图；图4是沿图1中所示的IV-IV线所取的剖面图；图5是表示本专利技术第一实施例中的控制装置的控制过程流程图；图6是用于确定本专利技术第一实施例中端子间电压的示意图；图7是的曲线表示在将气体容积用作参数时，阻抗R1的变化和热辐射侧的热交换部分的温度之间的关系；图8是用于确定本专利技术第二实施例中端子间电压的示意图；图9是表述当把多个本专利技术第三实施例的加热/冷却装置装配在座位中时，座位式空调设备一般构成的示意图；图10是表述本专利技术第三实施例中的控制装置和多个热电元件模块的电路图；图11是表述本专利技术第三实施例控制装置的控制过程的流程图；图12是表述目标空气冷却容量与热电元件和鼓风机的负荷比之间关系的特性图；图13是表述本专利技术第三实施例中热电元件驱动构件的开启/关闭时序和电压检测构件的A/D转换时序的时序图；以及图14是表述本专利技术第三实施例一种改型中的热电元件驱动构件的开启/关闭时序和电压检测构件的A/D转换时序的时序图。具体实施例方式(第一实施例) 下文将基于图1至图7描述本专利技术第一实施例的热电式换能器。图1是表示热电元件模块30一般构成的示意图，图2是沿图1中所示II-II线所取的剖面图。在本实施例中，热电式换能器通常用于按装在车辆上的冷却设备或/和加热设备。例如图3所示，热电式换能器用于座位式空调设备，热电元件模块30布置在车辆座位1中的底座部件1b中，其中，由热电元件模块30冷却的冷气从座位1的表面吹出。这种座位式空调设备具有座位1，座位1具有靠背部件1a和底座部件1b；加热/冷却装置5，放置在座位1下面形成的空间4中；以及控制装置40(ECU)，用于控制加热/冷却装置5。为靠背部件1a装配有与空间4相通的第一管道3a和多个与第一管道3a相通的空气出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电式换能器，包括：热电元件模块（３０），所述热电元件模块（３０）中布置有多对Ｐ型和Ｎ型热电元件（１２、１３），并且所有热电元件（１２、１３）以串联方式电连接，其中，所述热电元件模块包括：用于输入电功率的第一端子（２４ａ ），与热电元件（１２、１３）的电功率输入侧相连，用于输出电功率的第二端子（２４ｂ），与热电元件（１２、１３）的电功率输出侧相连，以及第三端子（２４ｃ），布置在第一端子（２４ａ）和第二端子（２４ｂ）之间的一个位置或多个位置处， 并用于检测所述一个位置或多个位置的电势；以及控制装置（４０），在把电功率加给第一端子（２４ａ）和第二端子（２４ｂ）之间时，根据来自各端子（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）的电势确定的各端子（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）之间的电压控制热电元件模块 （３０）。

【技术特征摘要】
JP 2005-10-27 2005-313358;JP 2006-4-3 2006-1023961.一种热电式换能器，包括热电元件模块(30)，所述热电元件模块(30)中布置有多对P型和N型热电元件(12、13)，并且所有热电元件(12、13)以串联方式电连接，其中，所述热电元件模块包括用于输入电功率的第一端子(24a)，与热电元件(12、13)的电功率输入侧相连，用于输出电功率的第二端子(24b)，与热电元件(12、13)的电功率输出侧相连，以及第三端子(24c)，布置在第一端子(24a)和第二端子(24b)之间的一个位置或多个位置处，并用于检测所述一个位置或多个位置的电势；以及控制装置(40)，在把电功率加给第一端子(24a)和第二端子(24b)之间时，根据来自各端子(24a、24b、24c)的电势确定的各端子(24a、24b、24c)之间的电压控制热电元件模块(30)。2.根据权利要求1所述的热电式换能器，其中在第一和第二端子之间的多个位置处布置多个第三端子；以及控制装置根据第一端子、第二端子和第三端子之间的电压控制热电元件模块。3.根据权利要求2所述的热电式换能器，其中，布置第三端子，使得在热电元件模块正常工作时，第一、第二和第三端子中相邻的端子之间的电压近似相等。4.一种热电式换能器，包括多个热电元件模块(30)，每个热电元件模块(30)包括以串联方式电连接的多对P型和N型热电元件(12、13)，其中，所述多个热电元件模块(30)以串联方式电连接；用于输入电功率的第一端子(24a)，与一个热电元件模块(30)的电功率输入侧相连；用于输出电功率的第二端子(24b)，与另一热电元件模块(30)的电功率输出侧相连；第三端子(24c)，布置在第一端子(24a)与第二端子(24b)之间的一个位置或多个位置处，并用于检测所述一个位置或多个位置的电势；以及控制装置(40)，在将电功率加于第一端子(24a)和第二端子(24b)之间时，根据由各端...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤裕司，新美康彦，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]