一种热交换器，其包括热电模块。第一流体通道布置在热电模块的热消散侧处而第二流体通道布置在热电模块的热吸收侧处。热电模块包括Ｐ型热电半导体元件和Ｎ型热电半导体元件。电绝缘体将Ｐ型热电半导体元件与Ｎ型热电半导体元件联接。热消散侧电极暴露在第一流体通道中，而热吸收侧电极暴露在第二流体通道中。热电模块的至少热消散侧在热消散侧电极没有突起部的情况下包括谷和脊。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热交换器，更具体地，涉及一种包括热电模块(珀耳帖模块)的热 交换器，其中多个P型热电半导体元件和多个N型热电半导体元件通过电极而串联电连接， 并且并联热布置。
技术介绍
图11A示出了典型的热电模块50的结构，它允许热能和电能的相互转换。热电模 块50包括多个P型热电半导体元件51和多个N型热电半导体元件52。P型热电半导体元 件51和N型热电半导体元件52交替布置在二维平面上，并通过电极53串联电连接。当向 热电模块50供给DC电流时，在热电模块50的上和下热交换表面之一处吸收热，并在热交 换表面中的另一个处消散热。图11B示出了包括热电模块50的热交换器55。上和下电极 53联接到陶瓷绝缘板54。这形成了夹层结构，其中P型热电半导体元件51、N型热电半导 体元件52和电极53保持在绝缘板54之间。热交换器55包括流体通道57。受温度控制 流体56流过流体通道57，该流体通道形成在热电模块50的一个热交换侧处。热交换器55 还包括流体通道59。用于加热或冷却受温度控制流体56的温度控制介质58 (加热介质或 冷却介质)流过流体通道59，该流体通道形成在另一热交换侧处。在图11B中所示的热交换器55的结构中，绝缘板54以及流体通道57和59的内 壁表面布置在电极53和受温度控制流体56之间或者电极53和温度控制介质58之间。该 结构产生热阻，该热阻降低了热传递效率。而且，绝缘板54和P型热电半导体元件51之间 热膨胀系数的不同以及绝缘板54和N型热电半导体元件52之间热膨胀系数的不同产生了 施加到联接部分和半导体元件的热应力。这降低了联接部分和半导体元件的耐久性。已提出使用热电模块的热交换器，其具有令人满意的热传递效率并以热变化小的 方式传递热。该结构不使用绝缘板54，并且热电模块50的至少一个热交换表面上的电极53 与流体通道57和59中的流体直接接触(例如参照日本早期公布专利公开No. 11-68173)。 在该热交换器的热电模块50中，如图12中所示，在P型热电半导体元件51和N型热电半 导体元件52之间形成的间隙中填充并固化有电绝缘体60。电绝缘体60提供绝缘并增大热 电模块50的结构强度。在下流体通道59和热电模块50之间不存在通道壁。热电模块50 自身形成流体通道59的通道壁。于是，温度控制介质58与电绝缘体60和电极53直接接 触。该公开描述了另一结构，其中在上流体通道57和热电模块50之间也不存在通道壁。为了提高热消散效率，已提出包括具有暴露在制冷剂通道中的热消散部分的热消 散侧电极的热电转换单元(热交换器)(日本早期公布专利公开No. 2000-286459)。如图 13中所示，该热交换器包括制冷剂护套61和热电模块62 (热电转换单元)。制冷剂通道63 形成在制冷剂护套61中。在热电模块62中，热吸收侧电极64、N型热电半导体元件65、热 消散侧电极66和P型热电半导体元件67以此顺序电连接，以便形成单一单元。多个这种 单元(附图中为三个)串联连接。热吸收侧电极64形成为呈平面状，并联接到绝缘基板68。N型热电半导体元件65和P型热电半导体元件67的端面各自电联接到每个热吸收侧电极64。热消散侧电极66各 自具有延伸部66a、该延伸部形成在一表面上，该表面与联接到相对应的N型热电半导体元 件65和P型热电半导体元件67的表面相反。以绝缘层涂布的延伸部66a插入到以预定间 隔形成在制冷剂护套61中的孔中。这将延伸部66a暴露在制冷剂通道63中。除了热消散 侧电极66之外，热吸收侧电极64也可以具有延伸部，该延伸部插入到以预定间隔形成在制 冷剂护套61中的孔中并暴露在制冷剂通道中。在日本早期公布专利公开No. 11-68173的热交换器中，热电模块50的热传递侧中 的至少一侧不具有绝缘板54。而且，电极53与流体通道57和59中的流体(受温度控制流 体56或温度控制介质58)接触。与包括绝缘板54的结构相比，这增大了热传递效率。然 而，与流体接触的热交换表面(热传递表面)呈基本平面状，并只包括电极53之间的浅凹 部。这在流体以平行于热交换表面的方式流动时形成了边界层并大大地影响了热交换能 力。在日本早期公布专利公开No. 2000-286459的热电转换单元中，热消散侧电极66 的延伸部66a暴露在制冷剂通道63中。于是，延伸部66a搅拌流过制冷剂通道63的制冷 剂。与其中电极不包括这种延伸部的日本早期公布专利公开No. 11-68173的结构相比，湍 流的效果增大了热消散效率。然而，在日本早期公布专利公开No. 2000-286459的结构中， 形成在制冷剂护套61中的孔的数量必须与热消散侧电极66的数量相同，并且容纳延伸部 66a的孔必须密封。这增大了制造上的负担，并升高了制造成本。而且，取决于密封的状态， 施加到延伸部66a的制冷剂的力可以作用在热消散侧电极66和N型热电半导体元件65之 间的联接部分上以及热消散侧电极66和P型热电半导体元件67之间的联接部分上。这降 低了耐用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种热交换器，该热交换器有效地进行热交换，并包括串联 电连接且并联热布置的多个P型热电半导体元件和多个N型热电半导体元件。本专利技术的一个方面是一种包括热电模块的热交换器。热交换在流过布置在热电模 块的热消散侧处的第一流体通道的第一流体与流过布置在热电模块的热吸收侧处的第二 流体通道的第二流体之间进行。热电模块包括并联热布置的多个P型热电半导体元件和多 个N型热电半导体元件。由平板形成的热消散侧电极和由平板形成的热吸收侧电极将P型 热电半导体元件与N型热电半导体元件串联电连接。电绝缘体将P型热电半导体元件与N 型热电半导体元件联接，从而阻止第一流体通道与第二流体通道之间的流体移动。热消散 侧电极暴露在第一流体通道中，并且热吸收侧电极暴露在第二流体通道中。热电模块的至 少热消散侧在热消散侧电极没有突起部的情况下包括谷和脊。从以下结合附图的、通过示例说明本专利技术原理的描述中，本专利技术的其它方面和优点将变得清楚。附图说明参照目前优选实施方式的以下描述连同附图，可以最佳地理解本专利技术及其目的和 优点，在所述附图中图1是示意性剖视图，示出了根据本专利技术第一实施方式的热交换器；图2是示意性立体图，示出了处于电绝缘体从热电模块部分地去除的状态下的图 1的热电模块；图3A是平面图，示出了处于电极从热电模块去除的状态下的图1的热电模块；图3B是沿着图3A中的线3B-3B剖取的剖视图；图4是示意性剖视图，示出了热电半导体元件布置在下模具中的状态；图5是示意性剖视图，示出了树脂填充在模具中以形成电绝缘体的状态；图6是示意性剖视图，示出了根据本专利技术第二实施方式的热交换器；图7是示意性立体图，示出了处于电绝缘体从热电模块部分地去除的状态下的图 6的热电模块；图8A是示意性剖视图，示出了根据本专利技术第三实施方式的热交换器；图8B是示意性立体图，示出了处于电绝缘体从热电模块部分地去除的状态下的 图8A的热电模块；图9A是示意性剖视图，示出了根据本专利技术第四实施方式的热交换器；图9B是示出图9A的热电模块的一部分的放大剖视图；图9C是示出图9A的热电模块的平面图；图10A和10B是示出另一实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热交换器，包括：热电模块，其中在流过布置在所述热电模块的热消散侧处的第一流体通道的第一流体与流过布置在所述热电模块的热吸收侧处的第二流体通道的第二流体之间进行热交换，所述热电模块包括：并联热布置的多个Ｐ型热电半导体元件和多个Ｎ型热电半导体元件；由平板形成的热消散侧电极和由平板形成的热吸收侧电极，所述热消散侧电极和所述热吸收侧电极将所述Ｐ型热电半导体元件和所述Ｎ型热电半导体元件串联电连接；电绝缘体，所述电绝缘体将所述Ｐ型热电半导体元件与所述Ｎ型热电半导体元件联接，从而阻止所述第一流体通道与所述第二流体通道之间的流体移动；其中，所述热消散侧电极暴露在所述第一流体通道中，并且所述热吸收侧电极暴露在所述第二流体通道中；并且所述热电模块的至少所述热消散侧在所述热消散侧电极没有突起部的情况下包括谷和脊。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：守作直人，秋山泰有，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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