專利名稱：電熱轉(zhuǎn)換器和溫度調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的電熱轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器經(jīng)常 處于強的熱負(fù)荷下，例如劇烈的溫度波動、膨脹應(yīng)力等。它們也承受巨大的價格壓力。

發(fā)明內(nèi)容
因此建議根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的技術(shù)方案。在下面的描述和其余權(quán)利要求中給 出其它有利的構(gòu)型。本發(fā)明尤其在加工成本、安全性和使用壽命方面是特別有利的。原則上，本發(fā)明適用于所有形式的溫度調(diào)節(jié)裝置及其在空調(diào)裝置中的應(yīng)用，尤其 用于所有墊式物品，尤其是交通工具座椅、座椅套、座艙內(nèi)飾件、沙發(fā)或者例如辦公室裝備。


下面詳細(xì)解釋本發(fā)明。這些實施例便于理解本發(fā)明。但是它們僅僅是示例性的。 當(dāng)然也可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)去掉、轉(zhuǎn)化或補充一個或多個所述特征。當(dāng)然也可以對不同 實施例的特征進(jìn)行相互組合。重要的是，基本上實現(xiàn)本發(fā)明的方案。在此“基本上”尤其 意味著，實現(xiàn)以可識別的程度獲得所期望的使用。這尤其意味著，至少50%、90%、95%或 99%地滿足相應(yīng)的特征。下面參考圖1以局部縱向截面圖示出具有空調(diào)裝置的機動車，圖2示出圖1的空調(diào)裝置的電轉(zhuǎn)換器或者溫度調(diào)節(jié)裝置的橫截面圖，具有在各個 元件之間的點狀連接，圖3示出電熱轉(zhuǎn)換器的第二實施方式的縱向截面圖，具有瓦楞板式的熱交換裝 置，圖4示出電熱轉(zhuǎn)換器的第三實施方式的立體圖，具有分段的熱交換裝置，圖5示出電熱轉(zhuǎn)換器的第四實施方式的立體圖，具有也作為熱交換裝置的U形的 跨接元件，圖6示出電熱轉(zhuǎn)換器的第五實施方式的立體圖，在跨接元件上具有多個導(dǎo)熱筋，圖7示出電熱轉(zhuǎn)換器的第六實施方式的縱向截面圖，具有陶瓷的和彈性的分配 板，圖8示出電熱轉(zhuǎn)換器的第七實施方式的立體圖，具有兩個瓦楞板式的熱交換裝 置，其筋具有不同的取向。
具體實施例方式圖1示出交通工具1000。在此例如可以是飛機、軌道車輛、船或這里的機動車。交通工具1000具有至少一個內(nèi)部裝置1100。其中可理解為所有可能與座艙的 使用者發(fā)生接觸的部件，例如交通工具的轉(zhuǎn)向裝置1120、儀表板1130、扶手1140、門內(nèi)飾1150、座椅套1160、加熱毯1170、交通工具頂部1180、墊400、墊套500或座椅1110。所述內(nèi)部裝置1100優(yōu)選具有至少一個墊400和/或至少一個墊套500。所述內(nèi)部裝置1100優(yōu)選具有至少一個空調(diào)裝置100。它用于例如交通工具的座艙內(nèi)與使用者接觸的面的溫度調(diào)節(jié)/空氣調(diào)節(jié)。它具有至少一個溫度調(diào)節(jié)裝置110、至少 一個空氣導(dǎo)流裝置120和/或至少一個濕度調(diào)節(jié)裝置130。溫度調(diào)節(jié)裝置140指的是每 個可以用于有目的地改變其周圍溫度的裝置，例如所有具有至少一個熱電阻、熱泵、帕爾貼 元件和/或例如為風(fēng)扇或者基本上由風(fēng)扇構(gòu)成的空氣運動裝置的裝置?？諝鈱?dǎo)流裝置指 的是每個可以在一個確定的面積或空間范圍內(nèi)有目的地改變空氣組成或者氣流以實現(xiàn)空 氣交換的裝置，例如車載空調(diào)設(shè)備、至少部分透氣的間隔介質(zhì)、間隔織物和/或空調(diào)襯物 (Klimatisierungseinleger)0濕度調(diào)節(jié)裝置130指的是用于調(diào)節(jié)其周圍的空氣濕度的裝 置，尤其是所謂的溫度調(diào)節(jié)裝置110、吸濕器如活性炭纖維或高吸水性聚合物。溫度調(diào)節(jié)裝置110通過至少一個連接線路119連接在電源150上。電熱轉(zhuǎn)換器112是用于將電能轉(zhuǎn)換成熱能的裝置和/或用于借助于電能在兩個地 點之間產(chǎn)生溫差的裝置。其示例是帕爾貼元件。 圖2示出具有電熱轉(zhuǎn)換器112的溫度調(diào)節(jié)裝置110，所述電熱轉(zhuǎn)換器具有至少兩個 電的半導(dǎo)體模塊220a-f。一個半導(dǎo)體元件是至少部分地P摻雜的，另一個是至少部分地N 摻雜的。它們交替地并且夾層式地設(shè)置在跨接元件200a-g之間。由此以半導(dǎo)體模塊的串 聯(lián)產(chǎn)生電熱轉(zhuǎn)換器112。如果電流流過這個裝置，則半導(dǎo)體模塊的一側(cè)變冷而另一側(cè)變熱。因此，冷側(cè)114是電熱轉(zhuǎn)換器112在轉(zhuǎn)換器運行時被冷卻的一側(cè)。它可以根據(jù)結(jié) 構(gòu)始終保持不變或者可按照電流流動變換極性。熱側(cè)115是電熱轉(zhuǎn)換器112在轉(zhuǎn)換器運行時被加熱的一側(cè)。半導(dǎo)體模塊220與跨接元件200a_g之間的連接可以通過熔焊、釬焊和/或借助導(dǎo) 電膠粘劑的粘接制成。在此，所述連接可以全面積/大面積地或局部地/點狀地進(jìn)行。導(dǎo)熱膠粘劑特別適用于粘接。在此涉及良好導(dǎo)熱的材料，以便使從電熱轉(zhuǎn)換器112 到熱交換裝置140、141的傳導(dǎo)損失最小化并且使至少兩個物體能夠至少略微地相互粘附。 其示例是無硅的導(dǎo)熱膏，例如基于具有金屬混合物、如氧化鋅顆粒的合成油脂。其他的示例 是雙組分膠粘劑，例如基于環(huán)氧化物。此外，基于PSA的膠粘劑是適合的。膠粘劑可以作為 流體膠粘劑涂覆。但它們也可以例如作為膠粘帶施加。例如，作為通過例如由Kapton 制 成的導(dǎo)電薄膜強化的導(dǎo)熱的PSA膠粘帶。此外可以考慮蠟和樹脂，尤其當(dāng)它們與金屬或金 屬氧化物混合的時候。在粘接溫度調(diào)節(jié)裝置110的元件時優(yōu)選使用在粘接后仍具有彈性和 /或能夠蠕變的膠粘劑。由此，半導(dǎo)體模塊得到間隙，以便可以進(jìn)行熱膨脹運動，而不出現(xiàn)裂 紋或斷裂。設(shè)置由鋅、銅、銀印刷膏和/或?qū)щ娔z粘劑制成的印制導(dǎo)線形式的跨接元件200也 是可行的。所述電熱轉(zhuǎn)換器112優(yōu)選在至少一個冷側(cè)或熱側(cè)114、115上具有至少一個熱交換 裝置140、141。它優(yōu)選至少部分地由良好導(dǎo)熱的材料制成，例如由鋁或銅制成。所述熱交換裝置可以覆蓋電熱轉(zhuǎn)換器112的所有半導(dǎo)體模塊220 (圖2)。但是它 也可以僅僅對應(yīng)于確定的半導(dǎo)體模塊(圖4)。在此情況下，優(yōu)選多個熱交換裝置相互間隔 地并排設(shè)置。因為它們可相對運動并且不相互施力，所以可以由此減小熱應(yīng)力。在理想情況下，為每個通過跨接元件200a-g連接的半導(dǎo)體模塊對220分配一個(圖5)或多個(圖 6)熱交換裝置140、141。所述熱交換裝置可以具有如圖3所示的瓦楞板式結(jié)構(gòu)和/或如圖 2所示的冷卻筋和/或如圖5所示的U形型材(ProfilbSgen )。冷側(cè)和熱側(cè)140、141的 熱交換裝置可以以相同或不同的形式實現(xiàn)。為了使半導(dǎo)體模塊220和跨接元件200a_g與熱交換裝置140、141電絕緣，為了更 好地分布機械負(fù)載并且為了熱流的均勻化，可以在至少一個熱交換裝置140、141與至少一 個半導(dǎo)體模塊220或跨接元件200a-g之間設(shè)有至少一個分配板145、146。可以規(guī)定，既在 熱側(cè)也在冷側(cè)設(shè)置相同的或彼此不同的分配板145、146。至少一個分配板145、146優(yōu)選由陶瓷材料制成。特別有利的是DBC陶瓷，因為它 們比常規(guī)的陶瓷材料更堅固?？梢砸?guī)定，至少一個分配板145、146至少部分地由Kapton制成。這種材料是導(dǎo)熱 的但是電絕緣的。與更脆的陶瓷材料相比，這允許電熱轉(zhuǎn)換器112更大地膨脹。
與至少一個另外的(例如第一)分配板145的材料相比，至少一個分配板146優(yōu) 選由彈性更大的材料制成。對此，例如不導(dǎo)電的聚合物是適合的。符合目的地，分配板145、146在一個方向上是易彎曲的而在另一個方向上是剛性 的。這例如可以由此實現(xiàn)，即分配板是瓦楞板式彎曲的或是弧形的。符合目的地，熱側(cè)和冷 側(cè)的分配板彼此旋轉(zhuǎn)了 90度(圖8)。由此保證，它們在各種情況下都相互施加微小的膨 脹負(fù)荷。符合目的地，可以金屬化分配板145、146，它們設(shè)有附加的筋或者設(shè)有彈性的、導(dǎo) 熱的填充材料。尤其在此類型中，可以省去附加的熱交換裝置140、141并且由分配板145、 146承擔(dān)此功能。符合目的地，如此設(shè)置半導(dǎo)體模塊220，使得它們分別沿著分配板145、146的筋或 者峰/谷結(jié)構(gòu)設(shè)置。這改善熱流并且使應(yīng)力最小化。也可以規(guī)定，僅僅熱側(cè)或者僅僅冷側(cè)設(shè)有分配板145、146。由此同樣避免由熱側(cè)和 冷側(cè)的不同的熱膨脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力。為了保證半導(dǎo)體模塊220相對于其周圍電絕緣，對于這種結(jié)構(gòu)，可以在熱交換裝 置140與半導(dǎo)體模塊220之間設(shè)有絕緣層，例如聚合物膜和/或雙面膠粘帶形式的絕緣層。 這種絕緣層可以同時覆蓋跨接裝置。在此推薦絕緣層在不同的跨接裝置之間具有凸起狀的 波紋或者彎曲，以克服應(yīng)力。但也可以為每個跨接元件設(shè)置自身的絕緣層。對于這兩個目的，具有絕緣材料的 涂層是符合目的的，所述涂層例如是噴鍍的、印制的、涂抹的或濺鍍的等等。作為材料組分， 尤其適合的是漆、搪瓷、水泥、橡膠等。優(yōu)選在至少一個電熱轉(zhuǎn)換器112與至少一個分配板145、146和/或熱交換裝置 140、141之間設(shè)有至少一個連接區(qū)230，在所述至少一個連接區(qū)上電熱轉(zhuǎn)換器112與熱交換 裝置140、141或者分配板145、146連接或者分配板145、146與兩個另外的元件中的至少一 個元件連接?？缃釉?00a_g與熱交換裝置140、141和/或分配板145、146的連接的實施方 式在此可與跨接元件200與半導(dǎo)體模塊220之間的連接相同。優(yōu)選的是，所述連接至少部 分地由人造樹脂、環(huán)氧樹脂膠粘劑和/或銦焊料制成。因為這些材料至少在一定程度上允 許電熱轉(zhuǎn)換器112或熱交換裝置140、141的膨脹，所以也可以考慮在分配板145、146與電熱轉(zhuǎn)換器112或熱交換裝置140、141之間大面積或全面積地施加連接區(qū)230，即使熱交換裝置140、141由銅制成而分配板145、146由陶瓷制成。下面描述不同的變形方案，以便使半導(dǎo)體模塊220能夠跟隨熱膨脹運動并且同時 得到穩(wěn)定的溫度調(diào)節(jié)元件。重要的是，半導(dǎo)體模塊220的熱側(cè)能夠向上隆起它的中心而冷側(cè)可以至少略微地 豎起它的邊緣區(qū)域。對此，符合目的地，溫度調(diào)節(jié)裝置Iio和/或電熱轉(zhuǎn)換器112的元件中 的至少兩個元件僅被部分地相互粘接。變形方案a)將半導(dǎo)體模塊220中心處的一個點固定粘接在溫度調(diào)節(jié)裝置110的 熱側(cè)的跨接元件上。如果這個點足夠小，則半導(dǎo)體模塊220可以從熱側(cè)彎起，即使膠粘劑是 硬質(zhì)的并且不是彈性的。粘接區(qū)230可以位于中心或邊緣。它優(yōu)選小于半導(dǎo)體模塊220的 底面的70 %，優(yōu)選小于55 %或者30 %。在對置的冷側(cè)114上，半導(dǎo)體模塊220點狀地或全面積地與跨接元件粘接。但在此 區(qū)域中，它們不是全面積地固定在陶瓷板上，而是至少部分地不固定、優(yōu)選根本不固定在陶 瓷板上。最好，它們僅在各個半導(dǎo)體模塊220之間的區(qū)域上與陶瓷板連接。由此，半導(dǎo)體模 塊的指向冷側(cè)114的棱邊能夠相向運動，并且底面的內(nèi)部區(qū)域可以從冷側(cè)114上抬起。所 述跨接元件例如可以通過薄膜或織物強化，例如具有聚合物如PU和/或金屬的組分。變形方案b)半導(dǎo)體模塊220在熱側(cè)115被粘接在環(huán)和/或框架上，它在中心具有 平的凹部，半導(dǎo)體模塊220可以在加熱和膨脹的情況下施加到所述凹部中。在冷側(cè)114上，半導(dǎo)體模塊220位于增高的面的中心處，從而其在邊緣處具有環(huán)繞 的縫隙。所述縫隙給予半導(dǎo)體模塊220間隙，以便以它的冷卻的、收縮的區(qū)域向冷側(cè)114彎 曲。在此有利的是，環(huán)、框架和/或增高的面至少部分地由跨接材料(Jumpermaterial)、由 釬焊的、熔焊的或燒結(jié)的金屬和/或由導(dǎo)電和/或?qū)岬哪z粘劑構(gòu)成。變形方案C)僅在一個棱邊上將半導(dǎo)體模塊的熱側(cè)固定粘接在熱的陶瓷板上。也 僅在一個棱邊上將半導(dǎo)體模塊的冷側(cè)固定粘接在冷陶瓷板上，但是這兩個棱邊位于半導(dǎo)體 模塊220的相互對置的端部上。如果半導(dǎo)體模塊220使陶瓷板略微側(cè)向地和向上移動，則 半導(dǎo)體模塊220具有間隙。所述溫度調(diào)節(jié)裝置110優(yōu)選位于空調(diào)裝置中。在那里，在一側(cè)沿著溫度調(diào)節(jié)裝置 110導(dǎo)引第一氣流。由此所述第一氣流例如吸收熱量。如果需要加熱，則經(jīng)加熱的氣流被提 供給使用者。第二空氣流在對置的熱交換裝置140、141上流過。在那里，第二空氣流向熱 交換裝置輸出熱能并且由此冷卻。如果需要冷卻，則所述氣流被提供給使用者。附圖標(biāo)記列表100空調(diào)裝置110溫度調(diào)節(jié)裝置112電熱轉(zhuǎn)換器114冷側(cè)115熱側(cè)119連接線路120空氣導(dǎo)流裝置130濕度調(diào)節(jié)裝置
140冷側(cè)的熱交換裝置141熱側(cè)的熱交換裝置145、146分配板150電源200a-g跨接元件220a-f半導(dǎo)體模塊230a-c連接區(qū)400墊500墊套1000交通工具1100內(nèi)部裝置1110座椅1120方向盤1130儀表板1140扶手1150門內(nèi)飾1160座椅套1170加熱毯1180交通工具頂部
權(quán)利要求
電熱轉(zhuǎn)換器(112)，所述電熱轉(zhuǎn)換器具有至少一個冷側(cè)(114)和一個熱側(cè)(115)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器(112)的所有組件都能夠承受在所述轉(zhuǎn)換器運行時出現(xiàn)的熱負(fù)荷和/或尤其是保持它們的機械穩(wěn)定性。
2.溫度調(diào)節(jié)裝置(110)，其特征在于至少一個根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱轉(zhuǎn)換器 (112)。
3.空調(diào)裝置，尤其是用于交通工具的內(nèi)部裝置的空調(diào)裝置，其特征在于，所述空調(diào)裝置 具有根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電熱轉(zhuǎn)換器(112)和/或至少一個溫度調(diào)節(jié)裝置 (110)。
4.墊(400)，其特征在于，所述墊具有至少一個根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的溫 度調(diào)節(jié)裝置(110)和/或至少一個根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的空調(diào)裝置。
5.座椅(1110)、轉(zhuǎn)向裝置(1120)、門內(nèi)飾(1150)、座椅套(1160)、儀表板(1130)和/ 或扶手(1140)，其特征在于，它們具有至少一個根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的溫度調(diào) 節(jié)裝置(110)、至少一個根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的空調(diào)裝置和/或至少一個根據(jù) 以上權(quán)利要求中任一項所述的墊(400)。
6.用于制造具有一電轉(zhuǎn)換器(112)的溫度調(diào)節(jié)裝置(110)的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 換器(112)具有至少一個半導(dǎo)體模塊(220)，所述至少一個半導(dǎo)體模塊的底面僅僅被局部 地粘接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個電熱轉(zhuǎn)換器(112)，它具有至少一個冷側(cè)(114)和一個熱側(cè)(115)。本發(fā)明規(guī)定，所述轉(zhuǎn)換器(112)的所有組件都能承受在轉(zhuǎn)換器運行時出現(xiàn)的熱負(fù)荷和/或尤其是保持它們的機械穩(wěn)定性。
文檔編號B60N2/56GK101821869SQ200880110369
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者D·阿克科夫, G·巴伊奇, S·伊克巴勒, T·諾曼德 申請人:W.E.T.汽車系統(tǒng)股份公司