專利名稱：熱電空調(diào)單元和熱電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱電空調(diào)單元和熱電模塊。
背景技術(shù)：
空調(diào)器是安裝在商店、辦公室、家庭等的房間中，用以冷卻或加熱室內(nèi)空氣的裝置。目前，絕大多數(shù)汽車都利用汽車空調(diào)系統(tǒng)來控制車內(nèi)空氣的溫度。作為一個整體，汽車空調(diào)一旦啟用，整個車室內(nèi)空間同時被加熱或制冷。但在很多情況下，用戶希望能選擇某一區(qū)域或限制在某一區(qū)域進行加熱或制冷，以提高乘坐的舒適性，這就超越了汽車空調(diào)的功能。還有些情況，比如非常炎熱的夏天或是非常寒冷的冬天，車內(nèi)溫度特別是座椅表面溫度，能達到攝氏60度以上和零下20度以下，如果只用汽車空調(diào)進行制冷或加熱，需要很長時間座椅表面才能達到適合用戶乘坐的溫度；并且夏天用戶與座椅接觸區(qū)域很容易出汗， 在座椅靠背和底座表面留下汗?jié)n。為了解決上述問題，滿足車內(nèi)司機和乘客對乘坐舒適性更高的要求，熱電式汽車空調(diào)座椅應(yīng)運而生。公開號為CN101249811A、名稱為熱電式汽車空調(diào)座椅的中國專利文獻公開了一種技術(shù)，該技術(shù)利用汽車已有空調(diào)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機作為引風(fēng)設(shè)備，在座椅的靠墊和座墊中裝入熱電器件，鼓風(fēng)機引出的風(fēng)與熱電器件上貼附的散熱片進行熱交換后導(dǎo)入座椅內(nèi)的風(fēng)道， 再從座椅表面透出，座椅表面溫度的控制靠調(diào)節(jié)熱電器件供電電流大小和方向來實現(xiàn)。但該座椅所利用的鼓風(fēng)機功率較大，在不啟動汽車的情況下使用時間一長就會造成電瓶虧電，并且所有座椅共用一個鼓風(fēng)機，無法獨立運行，造成能源的浪費。該座椅的風(fēng)道未經(jīng)任何隔熱處理，進入風(fēng)道的空氣會部分透入座椅海綿內(nèi)，減弱了實際使用效果，而且風(fēng)道內(nèi)沒有任何支撐物，長時間使用會造成風(fēng)道的變形和塌陷。美國專利文獻(US005597200A)公開一種可變溫的汽車座椅，該技術(shù)同樣提出利用熱電器件來實現(xiàn)加熱和制冷功能的空調(diào)汽車座椅，它是由熱電模塊、風(fēng)扇組成空調(diào)單元， 嵌裝在座椅靠背和底座中，風(fēng)扇送出的空氣與熱電模塊進行熱交換后進入風(fēng)道，最后達到座椅表面。但該座椅所用熱電器件為傳統(tǒng)陶瓷基器件，不具備抗震功能，遇到劇烈顛簸可能造成基板碎裂，散熱片結(jié)構(gòu)未優(yōu)化，與器件之間通過導(dǎo)熱膠傳熱，能效比較低，座椅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件眾多，成本十分高昂。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供熱電空調(diào)單元及熱電模塊，其適合于車用的、提高了能效比。為實現(xiàn)所述目的的熱電空調(diào)單元，其特點是，包括熱電器件、覆銅的聚酰亞胺薄膜和散熱片，熱電器件的上、下兩側(cè)均鋪設(shè)有該薄膜，各薄膜的與熱電器件相反的一側(cè)疊置有散熱片。所述的熱電空調(diào)單元，其進一步的特點是，熱電器件的框架是由改性樹脂制成，η 型和P型熱電材料在框架的格子中，框架兩面噴涂電極，熱電材料被密封在框架格子中。[0008]所述的熱電空調(diào)單元，其進一步的特點是，聚酰亞胺薄膜兩側(cè)面附有銅箔，和熱電器件結(jié)合的一側(cè)銅箔圖形與熱電器件的電極匹配，薄膜兩側(cè)分別與熱電器件和散熱片焊接。所述的熱電空調(diào)單元，其進一步的特點是，散熱片材料為鋁，在每個翅片上都開有小窗。為實現(xiàn)所述目的的熱電模塊，其特征在于，包括殼體、風(fēng)扇、任一項前述的熱電空調(diào)單元和隔熱海綿，風(fēng)扇內(nèi)置于殼體中，殼體提供風(fēng)扇的出風(fēng)道，熱電空調(diào)單元內(nèi)置于該出風(fēng)道中，隔熱海綿緊鄰熱電空調(diào)單元內(nèi)置于該出風(fēng)道中，隔絕與熱電空調(diào)單元的兩側(cè)的散熱片進行熱交換后的冷熱兩種空氣，且隔熱海綿8將出風(fēng)道分隔為上出風(fēng)口和下出風(fēng)口。本實用新型中，當對熱電器件施加電流時，熱電器件就會產(chǎn)生帕爾帖效應(yīng)，其兩側(cè)表面分別產(chǎn)生吸熱和放熱效應(yīng)，通過覆銅的聚酰亞胺薄膜薄膜傳導(dǎo)到散熱片上，從而使經(jīng)過散熱片的空氣被加熱或冷卻。當改變熱電器件電流方向，器件的吸熱面和放熱面互換，而其吸熱或放熱效應(yīng)的強弱可以通過調(diào)節(jié)供給器件和風(fēng)扇的電壓來控制。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的熱電器件采用耐高溫、高強度的樹脂作為框架，使得器件具有較強的抗震性能，在汽車遇到劇烈顛簸的情況下不易失效，保持穩(wěn)定的性能，延長使用壽命。采用附銅聚酰亞胺薄膜替代陶瓷基板，克服了陶瓷基板易碎的問題，兩側(cè)附銅箔能使薄膜與器件和散熱片焊接緊密，提高了熱傳導(dǎo)性能，減小了溫差損失，提高了熱電空調(diào)單元的能效比。采用了翅片開窗鋁制散熱片，增大了氣流與散熱片的接觸面積，延長了接觸時間， 從而使氣流與散熱片進行充分的熱交換，提高傳熱效率。其傳熱效率能夠達到傳統(tǒng)銅制散熱片的效果，同時大幅度的降低成本。另外，本實用新型座椅都單獨配備風(fēng)扇，風(fēng)扇功率遠小于車載鼓風(fēng)機，每套座椅能獨立控制，用戶能夠根據(jù)需要選擇工作座椅的數(shù)量，避免了能源的浪費。

圖1是本實用新型熱電空調(diào)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型熱電空調(diào)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型熱電汽車空調(diào)座椅風(fēng)道式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型彈性管的立體圖。圖5是本實用新型熱電汽車空調(diào)座椅氣袋式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實用新型氣袋的立體圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明，請參考圖1至圖6。如圖1所示的實施例中，熱電空調(diào)單元1包括熱電器件2，覆銅的聚酰亞胺薄膜3 和散熱片4。熱電器件2的上、下兩側(cè)均鋪設(shè)有該薄膜4，各薄膜4的與熱電器件2相反的一側(cè)疊置散熱片4。熱電器件2，覆銅的聚酰亞胺薄膜3和散熱片4均為平板或平片狀，當電流通過熱電器件2，熱電器件2散發(fā)的熱量或冷量通過聚酰亞胺薄膜3傳導(dǎo)至散熱片4上。其中，熱電器件2的框架是由改性樹脂制成，η型和ρ型熱電材料在框架的格子中，框架兩面噴涂電極，樹脂框架不易開裂，比原有的陶瓷基器件抗震性能更好，噴涂電極后， 熱電材料被密封在框架格子中，使用壽命變得更長。聚酰亞胺薄膜3兩側(cè)面附有銅箔，和熱電器件2結(jié)合的一側(cè)銅箔圖形與熱電器件2的電極匹配，薄膜3兩側(cè)分別與熱電器件2和散熱片4焊接，這樣使得熱電器件2和散熱片4之間在保持絕緣的同時還具有良好的熱傳導(dǎo)性，避免了熱電空調(diào)單元1的溫差損失。散熱片4材料為鋁，在每個翅片上都開有小窗， 使散熱片4與氣流的接觸面積增大，與普通銅制散熱片的熱交換效果相當，這使在降低成本的同時提高了熱電空調(diào)單元1的能效比。如圖2所示，熱電模塊5包括殼體6、風(fēng)扇7、熱電空調(diào)單元1和隔熱海綿8。風(fēng)扇 7內(nèi)置于殼體6中，殼體6提供風(fēng)扇7的出風(fēng)道，熱電空調(diào)單元1內(nèi)置于該出風(fēng)道中，隔熱海綿8緊鄰熱電空調(diào)單元內(nèi)置于該出風(fēng)道中，隔絕與熱電空調(diào)單元1的兩側(cè)的散熱片4進行熱交換后的冷熱兩種空氣，以避免彼此之間的能量交換，隔熱海綿8將出風(fēng)道分隔為上出風(fēng)口 9和下出風(fēng)口 10，上出風(fēng)口 9與座椅的進風(fēng)口相連，下出風(fēng)口 10通向車內(nèi)空間。風(fēng)扇7和熱電空調(diào)單元1與電源相連，當接通電流，空氣被送到熱電空調(diào)單元1 處，與兩個散熱片4進行能量交換。如圖3所示，風(fēng)道導(dǎo)風(fēng)的空調(diào)汽車座椅11包括座椅本體12，熱電模塊5，風(fēng)道13 和彈性管14。座椅制冷或加熱時，從熱電模塊5的上出風(fēng)口 9吹出的冷風(fēng)或熱風(fēng)，經(jīng)座椅進風(fēng)口進入風(fēng)道13。風(fēng)道13內(nèi)有彈性管14，如圖4所示，彈性管14上均勻分布小孔15， 空氣沿風(fēng)道13在彈性管14內(nèi)運行，并慢慢從小孔15中流出進入風(fēng)道。風(fēng)道13內(nèi)壁涂有含硅的有機溶膠，能防止空氣進入座椅海綿，同時隔絕空氣與海綿的熱交換，這樣大部分的冷、熱空氣就從座椅表面的帶孔表皮透出，以起到制冷和加熱的效果。如圖5所示，氣袋導(dǎo)風(fēng)的空調(diào)汽車座椅16包括座椅本體12，熱電模塊5，氣袋17。 座椅制冷或加熱時，從熱電模塊5出風(fēng)口 9吹出的冷風(fēng)或熱風(fēng)，經(jīng)座椅進風(fēng)口進入氣袋17。 氣袋17內(nèi)部有立體彈性材料18支撐，其受壓能力強，受壓后空氣仍能在氣袋內(nèi)能很好流通。氣袋17內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示，中間是立體彈性材料18，空氣在其間能流暢運行，氣袋表面是有機隔熱材料19，可以隔絕氣袋內(nèi)部空氣與座椅海綿之間的熱交換，氣袋一側(cè)表面開有小孔20，冷、熱空氣從小孔20流出，最后從座椅表皮透出，以起到制冷和加熱的效果。實施者可以根據(jù)實際所需的使用要求選擇相應(yīng)功率的熱電模塊，選擇合適的導(dǎo)風(fēng)模式，靈活性高，使用方便。依照前述采用風(fēng)道導(dǎo)風(fēng)的實施例，實用新型人提供試驗數(shù)據(jù)如下熱電器件功率恒定30W，風(fēng)機功率恒定10W，座椅置于車內(nèi)模擬環(huán)境中，分別測量座椅靠背上均勻散布的5個點的溫度隨時間的變化，表1是升溫數(shù)據(jù)，表2是降溫數(shù)據(jù)。其中1-5是靠背上5個點的溫度數(shù)據(jù)，6是環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。表 1
-I位置1 位置2 位置3 位置4 位置5 位置6 ^Xx CO (0C) CO CC) (°C) CO
權(quán)利要求1.熱電空調(diào)單元，其特征在于，包括熱電器件、覆銅的聚酰亞胺薄膜和散熱片，熱電器件的上、下兩側(cè)均鋪設(shè)有該薄膜，各薄膜的與熱電器件相反的一側(cè)疊置有散熱片。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電空調(diào)單元，其特征在于，熱電器件的框架是由改性樹脂制成，η型和ρ型熱電材料在框架的格子中，框架兩面噴涂電極，熱電材料被密封在框架格子中。
3.如權(quán)利要求2所述的熱電空調(diào)單元，其特征在于，聚酰亞胺薄膜兩側(cè)面附有銅箔，和熱電器件結(jié)合的一側(cè)銅箔圖形與熱電器件的電極匹配，薄膜兩側(cè)分別與熱電器件和散熱片焊接。
4.如權(quán)利要求1所述的熱電空調(diào)單元，其特征在于，散熱片材料為鋁或銅，在每個翅片上都開有小窗。
5.熱電模塊，其特征在于，包括殼體、風(fēng)扇、如權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱電空調(diào)單元和隔熱海綿，風(fēng)扇內(nèi)置于殼體中，殼體提供風(fēng)扇的出風(fēng)道，熱電空調(diào)單元內(nèi)置于該出風(fēng)道中，隔熱海綿緊鄰熱電空調(diào)單元內(nèi)置于該出風(fēng)道中，隔絕與熱電空調(diào)單元的兩側(cè)的散熱片進行熱交換后的冷熱兩種空氣，且隔熱海綿8將出風(fēng)道分隔為上出風(fēng)口和下出風(fēng)口。
專利摘要本實用新型的目的在于提供熱電空調(diào)單元和熱電模塊，其適合于車用的、提高了能效比。其中熱電空調(diào)單元包括熱電器件、覆銅的聚酰亞胺薄膜和散熱片，熱電器件的上、下兩側(cè)均鋪設(shè)有該薄膜，各薄膜的與熱電器件相反的一側(cè)疊置有散熱片。
文檔編號B60N2/56GK202264669SQ20112039887
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者吳汀, 尹湘林, 徐康聰, 柏勝強, 陳立東, 黃穎杰 申請人:上海汽車集團股份有限公司技術(shù)中心, 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所