CN101808839A

CN101808839A - 辐射式热电装置组件

Info

Publication number: CN101808839A
Application number: CN200880108340A
Authority: CN
Inventors: 约翰·洛非
Original assignee: Amerigon Inc
Current assignee: Gentherm Inc
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: CN101808839B; JP2010534821A; US20090026813A1; WO2009015235A1

Abstract

根据一些实施方式，一种热交换装置，包括壳体，具有至少一个入口、至少一个第一出口和至少一个第二出口。该装置还包括叶轮，设置在所述壳体内，该叶轮构造为接受来自所述至少一个入口的流体并将它传递至所述第一出口和第二出口中的至少一个。此外，该装置包括一个或多个热交换模块，构造为接受大量流体并在所述流体通过所述第一出口和第二出口离开之前选择性地热调节它。在一种实施方式中，所述热交换模块部分地或全部设置在壳体内。

Description

辐射式热电装置组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年7月23日递交的美国临时申请No.60/951,431的优先权，在此通过引用的方式结合其全部内容。

技术领域

本公开主要涉及温度控制装置，尤其是，涉及对产生加热和/或冷却流体有用的热电热交换器。

背景技术

美国专利No.5,626,021描述了一种包括热电单元和吹风机的温度控制系统，其可以用来向汽车座椅表面提供加热和/或冷却的空气。这种系统还可以用来向封闭空间、床、椅子、其它就座装置和/或直接向使用者提供加热和/或冷却的空气。

关于汽车座椅，在这种结构中，通过使空气通过形成在座椅中的一个或多个管道并且随后通过乘客的座椅表面到达乘客，可以将加热和/或冷却的空气分配给乘客。在座椅内、下面和周围的可用于这种温度控制系统的空间量经常是极其有限的。例如，在一些汽车中，为了节省重量或增大乘客空间，座椅只有几英寸厚，并邻接汽车的相邻结构，如汽车的地板或背部。而且，汽车制造商正在不断地在座椅内、下面和周围安装各种设备，如电子组件或可变腰部支撑装置。此外，座椅特别是座椅靠背的尺寸，通常设计为尽可能地小，以减小座椅占据的坐舱空间量，由此增加乘客空间和/或降低重量。

现有的温度控制系统太大而不能安装在车辆座椅内、下面或周围。传统的系统具有直径为5或6英寸的吹风机，其产生通过管道到达热交换器的气流，而热交换器选择性地调节空气的温度。热交换器可以为数英寸宽和长，并且可以约1英寸厚。空气从热交换器传输通过管道到达座椅座垫的底部和/或座椅座垫的背部。这种系统通常体积大，并且难以安装在汽车座椅下面或内部。

与这些系统一起使用的管道也是体积大，并且如果管道必须从座椅底部到允许枢转或旋转的座椅背部，则难以使用。这些管道不仅占用座椅内的其它空间，而且阻挡气流，因此要求较大的风扇来提供气流。较大的风扇需要额外的空间，可能需要以更大的速度运转，和/或可能产生更多的噪声。噪声在机动车内部是不希望的。而且，这种管道影响通过的空气的温度，或者加热冷空气，或者冷却已被加热的空气，结果是通常需要较大的风扇或热交换器。考虑到这些不足，汽车座椅需要更紧凑的、更节能的加热和冷却系统，优选是更安静的系统。此外，更紧凑的、更节能的加热和冷却系统还在其它局部空调装置中使用。

发明内容

根据一些实施方式，一种热交换装置，包括壳体，具有至少一个入口、至少一个第一出口和至少一个第二出口。该装置还包括叶轮，设置在所述壳体内，该叶轮构造为接受来自所述至少一个入口的流体并将它传递至所述第一出口和第二出口中的至少一个。此外，该装置包括一个或多个热交换模块，构造为接受大量流体并在所述流体通过第一出口和第二出口离开之前选择性地热调节所述流体。在一种实施方式中，所述热交换模块部分地或全部设置在所述壳体内。

在一些实施方式中，所述热交换模块包括热电装置。在其它配置中，所述热电装置包括珀耳帖电路。在另一实施方式中，所述热交换模块还包括热交换器，所述热交换器与所述热电装置热连通，使得所述大量流体的至少一部分被引导通过或靠近这种热交换器。在一种配置中，热交换器与基板热连通，所述基板包括导热且非导电材料。

在其它配置中，所述热交换模块沿着所述壳体内部的外周部分设置。在另一种实施方式中，所述热交换模块基本沿着所述壳体的整个周长部分延伸。在又一种实施方式中，该装置包括至少两个单独的热交换模块。在一种实施方式中，所述热交换模块以基本相同的间距在所述壳体内间隔开。在其它实施方式中，所述热交换模块相互电连接。在一种实施方式中，所述热交换模块采用端部联接件相互电连接，该端部联接件包括热电装置的基板的延伸部。

根据一些配置，热交换模块包括与热电装置的上侧成流体连通的一组上热交换器和与所述热电装置的下侧成流体连通的一组下热交换器。在一种配置中，所述至少一个第一出口与该组上热交换器流体连通，并且所述至少一个第二出口与该组下热交换器流体连通。在另一种配置中，所述至少一个第一出口沿着所述壳体的侧壁部分设置，而所述至少一个第二出口沿着所述壳体的底部设置。

在一些实施方式中，所述叶轮构造为大体上将相同量的流体传递至所述至少一个第一出口和所述至少一个第二出口。在其它配置中，所述热交换器沿着基本上与接近所述热交换器的流体流动方向一致的方向定向。在又一种实施方式中，该装置构造为向座椅组件，例如，向车辆座椅、床、沙发、椅子、轮椅和/或运动场座椅等供给热调节的流体。根据一些实施方式，所述热交换模块构造为在使用时适应热应力。在一种实施方式中，所述热交换模块的基板包括至少一个膨胀接头。

根据其它配置，一种气候受控的座椅组件，包括座椅底部、座椅背部和热交换装置。该热交换装置包括：壳体，具有至少一个入口、至少一个第一出口和至少一个第二出口；叶轮，设置在所述壳体内，该叶轮构造为接受来自所述至少一个入口的流体并将它传递至所述第一出口和第二出口中的至少一个；和至少一个热交换模块，构造为接受大量流体并在所述流体通过所述第一出口和第二出口离开之前选择性地热调节所述流体。在一些配置中，所述热交换模块设置在所述壳体内。在其它实施方式中，离开所述热交换装置的所述第一出口或第二出口的热调节的流体构造为在所述座椅底部和座椅背部中的至少一个的开口内传递。并且，在一些实施方式中，热调节的流体构造为朝向所述座椅组件的乘客传输。在一些配置中，所述热交换装置安装至所述座椅底部或座椅背部的表面。在另一种实施方式中，所述第一出口和第二出口中的至少一个构造为大体上与所述座椅底部或座椅背部的所述开口对准并流体连通。

根据其它实施方式，一种热调节流体的方法，包括在吹风机的壳体内设置至少一个热交换模块。所述至少一个热交换模块构造为接受大量流体并在所述流体通过所述壳体的出口离开之前选择性地热调节所述流体。该方法还包括通过给所述热交换模块加电并启动吹风机的叶轮而选择性地加热或冷却所述流体。在一些配置中，热交换模块包括热电装置。

美国专利No.6,606,866公开了热电装置(TED)的各种结构，该热电装置具有构造为解决上述多种缺点的辐射式热交换器和热电单元。虽然代表了对现有技术的改进，但′866设计的几个方面在商用应用上具有限制。例如，′866模块中公开的辐射式热电模块难以制造，并且可能产生由热膨胀力引起的疲劳损坏。此外，通过该辐射式热交换器的气流可能没有被最优化以用于商业应用。

一些实施方式提供了一种包括热交换器模块系统的环形热交换器系统。热交换器模块系统包括：在热交换器模块系统中限定开口的内周；热电装置，包括：第一基板，包括限定热电装置的外周的至少一部分的多个扇区；第二基板；和设置在第一基板和第二基板之间的多个热电片状器件。

一些实施方式提供了一种热交换器模块系统，包括限定外周的至少一部分和开口的多个热交换器模块。每个热交换器模块包括：热电装置，包括第一基板、第二基板和设置在其间的多个热电片状器件；第一热交换器，热耦合至第一基板；和第二热交换器，热耦合至第二基板。

一些实施方式提供了一种热交换器模块系统，包括多个热交换器模块，其中每个热交换器模块包括：热电装置，包括第一基板、第二基板和设置在其间的多个热电片状器件；第一热交换器，热耦合至第一基板；和第二热交换器，热耦合至第二基板；以及多个联接构件，联接至少一些相邻的热交换器模块。

一些实施方式提供了一种制造热交换器模块系统的方法，包括：使热交换器模块系统的联接构件变形，该热交换器模块系统包括：以基本直线形阵列设置的多个热交换器模块；和联接构件，其联接相邻的热交换器模块，以形成基本上为多边形的热交换器模块系统。

一些实施方式提供了一种用于调节流体的方法，该方法包括：向热交换器模块的热电装置施加电势，其中热交换器模块包括热电装置，该热电装置包括第一基板、第二基板、设置在其间的多个热电片状器件、热耦合至第一基板的第一热交换器、和热耦合至第二基板的第二热交换器，并且所述电势有效地在第一基板和第二基板之间产生温度差；以及使流体流过热交换器模块系统的第一和第二热交换器。热交换器模块系统包括限定热交换器模块系统的周界的至少一部分和开口周界的多个热交换器模块，每个模块包括上部和下部，并且流体的第一部分通过热交换器模块系统的上部从开口的周界径向流出并且随后径向流出系统，而流体的第二部分通过热交换器模块系统的下部从开口的周界流出，随后转向约90度并沿轴向方向上离开。

一些实施方式提供了一种用于传递被调节的空气的热模块，该模块包括：壳体，包括上部、下部和在上部和下部之间延伸的侧壁，该壳体限定了内部腔，该上部至少部分地限定了进入内部腔的入口，侧壁至少部分地限定了第一出口，并且该下部至少部分地限定了第二出口；叶轮，设置在壳体内，该叶轮包括构造为围绕旋转轴线旋转并通过入口将空气吸入壳体并随后沿径向方向将流动引向侧壁的多个叶片；热电热交换器系统，设置在壳体内。该热电热交换器系统包括：第一热交换器，围绕叶轮的旋转轴线形成，并构造为使得流体至少部分地沿第一方向沿着第一热交换器流动；第二热交换器，围绕叶轮的旋转轴线形成，设置在第一热交换器下面，并构造为使得流体至少部分地沿第一方向沿着第二热交换器流动；和热电装置，具有相对的表面，其响应于流过热电装置的电流在一个表面和相对的表面之间产生温度梯度，所述一个表面与第一热交换器热连通，并且所述相对的表面与第二热交换器热连通，其中壳体的一部分在第一热交换器的出口和第二热交换器的出口之间延伸，使得来自第一热交换器的流体被引向第一出口，来自第二热交换器的流体被引向第二出口。

一些实施方式提供了一种辐射式出口吹风机，包括壳体，该壳体包括上部、下部和在上部和下部之间延伸的侧壁。该壳体大体上限定了内部腔，并且该上部至少部分地限定了到内部腔的入口。而且，该下部至少部分地限定了基本周向和/或径向对称的出口。该辐射式出口吹风机还包括设置在壳体内的叶轮，该叶轮包括构造为围绕旋转轴线旋转并通过入口将空气吸入壳体并随后在径向/沿径向方向将流动朝向一个或更多出口引导的多个叶片。

在此进一步详细地公开这些和其它特征。

附图说明

以下参照用于说明而不是用于限制本发明的一些优选实施方式的附图详细地描述本装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点。附图中包含76个图。需要理解的是，附图的目的是说明本发明的思想，并且可以是不按比例的。

图1A为热电热交换器系统的一种实施方式的自上看的透视图。

图1B为从图1A中图示的热电热交换器系统下看的透视图。

图1C为图1A中图示的热电热交换器系统分解图。

图1D为图1A的热交换器系统的侧面横截面视图。

图1E为热交换器模块的实施方式的透视图。

图1F为图1E的安装在流动导向器的实施方式上的热交换器模块的透视图。

图1G为根据一种实施方式的包括三个热交换器模块的吹风机组件的顶视图。

图1H为根据一种实施方式的包括两个热交换器模块的吹风机组件的顶视图。

图1I为根据另一种实施方式的包括两个热交换器模块的吹风机组件的顶视图。

图2A为包括多个矩形热交换器的多边形热交换器模块系统的一种实施方式的顶视图。

图2B为包括多个矩形热交换器的多边形热交换器模块系统的另一种实施方式的顶视图。

图2C为包括多个矩形热交换器的多边形热交换器模块系统的另一种实施方式的顶视图。

图2D图示了包括用于联接邻近的热交换器模块的联接构件的系统的顶视图。

图2E图示了根据一种实施方式的采用联接构件彼此连接的邻近热交换器模块的顶视图。

图2F图示了根据一种实施方式的采用点焊缝相互连接的邻近热交换器模块的联接构件的侧视图。

图2G图示了根据一种实施方式的相互邻近设置的邻近热交换器模块的联接构件的侧视图。

图2H图示了根据一种实施方式的图2G的彼此点焊在一起的联接构件。

图2I图示了根据一种实施方式的包括设置在相邻的热交换器模块之间的流动阻塞构件的组件的顶视图。

图3A图示了包括可变形联接构件的直线形热交换器模块系统的一种实施方式的顶视图。

图3B图示了图3A的转换成多边形形式的直线形热交换器模块系统。

图3C和3D为联接构件在将图3A中图示的热交换器模块系统的直线形实施方式转换成图3B图示的多边形实施方式的联接构件的变形的一种实施方式的透视图。

图4A图示了包括可变形联接构件的细部直线形热交换器模块系统的另一种实施方式的顶视图。

图4B和4C为图4A的联接构件的变形的一种实施方式的透视图。

图5A图示了包括可变形联接构件的细部直线形热交换器模块系统的另一种实施方式的顶视图。

图5B和5C为图5A的联接构件的变形的一种实施方式的透视图。

图6A图示了包括可变形联接构件的细部直线形热交换器模块系统的另一种实施方式的顶视图。

图6B和6C为图6A的联接构件的变形的一种实施方式的透视图。

图6D为用在图6A的热交换器模块系统的制造中的布局的顶视图。

图6E为根据一种实施方式的构造为用在包括一个或多个热交换器模块的吹风机组件的印刷电路板的顶视图。

图7A以透视方式图示了适合用在热交换器系统中的环形热交换器模块的一种实施方式。

图7B-7D为用在图7A中的热交换器模块的热交换器的一种实施方式的透视详图。

图7E为图7A中图示的热交换器模块的一种实施方式的横截面视图。

图7F为图7E的热交换器模块的横截面视图，图示了在其第一基板和第二基板之间的温差效应。

图7G为用在图7A中图示的热交换器中的热电装置的一种实施方式的顶视图，示出了其第一基板和第二基板之间的温差效应。

图7H图示了分段基板的一部分的一种实施方式的顶视图。

图8A为包括扇形的第一基板和非扇形的第二基板的环形热电装置的一种实施方式的顶视图。

图8B为包括扇形的第一基板和非扇形的第二基板的环形热电装置的一种实施方式的底视图。

图9A为根据一种实施方式的形成热电装置的基板的薄片的顶视图。

图9B为包括由图9A的薄片切割或提供的多个弧形基板部分的热电装置的一种实施方式的顶视图。

图9C为根据另一种实施方式的形成热电装置的基板的薄片的顶视图。

图9D为根据又一种实施方式的形成热电装置的基板的薄片的顶视图。

图10为热交换器系统的一种实施方式的侧面横截面视图，其中第一和第二热交换器与图1D中图示的实施方式相比设置得较低，由此平衡通过第一和第二热交换器的气流。

图11A为包括用于修正通过第一和第二热交换器的气流的横向分布的散热片或叶片的热交换器系统的一种实施方式的顶视图。

图11B为包括用于修正通过第一和第二热交换器的气流的横向分布的散热片或叶片的热交换器系统的另一种实施方式的顶视图。

图11C图示了从叶轮转移至设置在吹风机组件内部的热交换器模块的空气的一种实施方式的顶视图。

图11D图示了图11C的吹风机组件的详细的顶视图。

图11E-11G图示了设置在吹风机组件中的热交换器模块的热交换器的各种实施方式的顶视图。

图11H图示了根据一种实施方式的折叠的热交换器的透视图。

图11I和11J分别图示了根据一种实施方式的具有波浪形形状的折叠热交换器的顶视图和侧视图。

图12A为发动机叶轮组件的一种实施方式的横截面视图，其中叶轮包括构造为修正通过第一和第二热交换器的相对气流的垂直分隔板。

图12B为包括图12A的垂直分隔板的发动机叶轮组件的一种实施方式的顶视图。

图13A和13B发动机叶轮组件的另一种实施方式的横截面视图，其中叶轮包括构造为修正通过第一和第二热交换器的相对气流的倾斜分隔板。

图14A和14B以透视和侧面截面的方式图示了包括顶环的发动机叶轮组件。

图14C为对于如图14A和14B中图示的发动机叶轮组件的计算出的气流的截面图。

图15为不包括顶环的发动机叶轮组件的一种实施方式的侧面横截面视图。

图16图示了包括不同数量的上叶片部和下叶片部的发动机叶轮组件的一种实施方式。

图17为包括一种实施方式中的热电装置的通风系统的示意图。

图18A为辐射式出口吹风机的一种实施方式的横截面视图，图18B为其透视图。

图18C和18D为安装在座椅座垫中的辐射式出口吹风机的一种实施方式的顶视图和侧视图。

图19A图示了其中采用锥形进口将气流出口转向90°的吹风机。

图19B和19C为在图19A中图示的安装在座椅座垫中的吹风机的顶视图和侧视图。

图20图示了包括一种实施方式的辐射式出口吹风机的座椅系统的一种实施方式的侧面横截面视图。

具体实施方式

以下描述的各种实施方式说明了可以用来实现一种或多个改进的各种结构。这些特定的实施方式和例子仅是说明性的，并且不是要限制在此提出的思想和/或其各种方面和/或特征。如在此使用的，术语“冷却侧”、“加热侧”、“冷侧”、“热侧”、“较冷侧”、“较热侧”等是相对的术语，并且不涉及任何特定温度。例如，热电元件或阵列的“热”、“加热”或“较热”侧可以是环境温度，“冷”、“冷却”或“较冷”侧处于比环境温度冷的温度。相反，“冷”、“冷却”或“较冷”侧可以处于环境温度，而“热”、“加热”或“较热”侧处于比环境温度高的温度。因此，这些术语是彼此相对的，用于表示热电装置的一侧比相反设计侧的温度高或低。

此外，在下文讨论中涉及的流体流动具有方向。当进行这种参照时，它们通常涉及附图中所示的方向。例如，在热交换器上方或通过热交换器的流体流动可以描述为离开或沿着这些热交换器被设置而围绕的轴线。本领域技术人员将会理解，装置中的流体流动模式可以采取螺旋形、圆周运动、其它湍流和/或层流模式等等形式。表示“离开”轴线或“沿着”轴线的术语或任何其它在本申请描述的方向的术语的意思是对于关于附图该方向的说明性概括。方向性术语如“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顺时针”和“逆时针”也是相对于附图中图示的结构的。

图1A为大致圆盘形热电热交换器系统100的一种实施方式的顶部透视图。图示的热电热交换器系统100包括平坦圆筒形外壳110，其限定了内部腔或室111(参见图1D)。壳体110主要包括顶壁112、底壁114和侧壁116。在图示的实施方式中，顶壁112和底壁114大致为平坦圆形，侧壁116大致为圆筒形。本领域技术人员将会理解，在其它配置或实施方式中，壳体110、顶壁112、底壁114、侧壁116和/或系统100的任何其它部分的形状可以根据希望或需要而修改。

大致圆形的入口或进口122可以设置在顶壁112中央处或附近。在其它实施方式中，除了或代替图示的入口122，入口还可以形成在底壁114中。第一出口124包括形成在侧壁116的顶部或上部上的一个或更多开口。而且，第二出口126(在图1B中示出)包括围绕底壁114圆周形成的一个或多个开口126。入口122、第一出口124和/或第二出口126每一个都可以延伸到壳体110的内腔中，并且可以与壳体110的内腔流体连通。

继续参照图1A，发动机叶轮或风扇组件130设置在壳体110内，并且通过入口122是可见的。如图所示，流动导向器或分隔装置140的一部分可以一分为二，并延伸通过侧壁116。在图示的实施方式中，流动导向器140将壳体110分成包括侧壁116的上部和顶壁112的上部110a和包括侧壁116的下部和底壁114的下部110b。在此更详细地描述分隔装置140。

图1B为热电热交换器系统100的底部透视图，示出了形成在底壁114中的第二出口126。在许多应用中，第一出口124和/或第二出口126与引导被调节的流体的管道系统流体连通，所述被调节的流体由热电热交换器系统100提供到和/或从一个或多个期望的位置。本领域技术人员将会理解，入口122、第一出口124和第二出口126的其它配置用在其它实施方式中，这取决于特定的应用或使用。例如，入口122、第一出口124和/或第二出口126的图示的实施方式的形状和位置在其它实施方式中可以根据期望或需要而修改。

图1C为在图1A中1B图示的热电热交换器系统100的分解图。从上到下，图1C图示了壳体的上部110a、包括多个热交换器模块152的热交换器模块系统150、流动导向器140和壳体的其中安装发动机叶轮组件130的下部110b。在图示的实施方式中，热交换器模块系统150包括以多边形配置，例如以正六边形定位的多个热交换器模块152。在此这种配置也称为“多边形热交换器模块系统”，在此对其更详细地讨论。如在此更详细地说明的那样，可以预见的是在改进的实施方式中，多边形热交换器模块系统150可以多于或少于六个热交换器模块152。此外，虽然在图示的实施方式中热交换器模块152为具有平坦侧面的大致矩形，但可以预见，在改进的实施方式中可以包括具有不平坦的侧面的热交换器模块152。例如，在一种特定的配置中，热交换器系统150包括设置成大致圆形图案的多个弧形分段。

图1D为热电热交换器系统100的沿着圆周边缘的横截面视图，由于该装置100是绕中心轴102大致旋转对称的，其近似地仅示出了该装置100的一半。如所讨论的那样，壳体110可以包括顶部110a和底部110b。在图示的配置中，流动导向器140设置在壳体的顶部110a和底部110b之间。发动机叶轮组件130安装至底壁114的中央，在由壳体110限定的腔111内。入口122形成在顶壁112中央上。热交换器模块152接触流动导向器140，并在顶壁112和底壁114之间延伸，使得基本上流过该装置100的所有流体都流过坐落于其中的一个或多个热交换器模块152。

继续参照图1D中图示的实施方式，热交换器模块152包括第一热交换器154、第二热交换器156和大体设置在它们之间的热电装置160。在一些配置中，热交换模块152，154包括散热片(如，折叠散热片)等。有利的是，热电装置160适合将电能转化成温差或温度梯度。适合的热电装置160的一种例子是珀耳帖(Peltier)装置，其包括至少一对串联电连接和热并联连接的不同材料，例如，一系列n-型和p-型半导体片状器件或元件。在一些配置中，多个这种半导体片状器件设置在第一基板164和第二基板166之间。取决于流过热电装置160的电流的方向，第一基板164和第二基板166中的一个将被加热，而另一个将被冷却。基板164和166通常通过本领域熟知的具有高导热系数和低导电系数的材料，例如，某些陶瓷材料和/或聚合物树脂。在一种实施方式中，基板164，166包括聚酰亚胺(如填充聚酰亚胺)、和/或环氧树脂等。

在图示的实施方式中，第一热交换器154热耦合至第一基板164，第二热交换器156热耦合至第二基板166。热交换器以任何适合的手段热耦合至基板。在一种配置中，基板包括固定到聚酰亚胺层的一侧或两侧上的铜或其它金属构件。因此，热交换器(如，散热片)可以焊接或固定至包括在基板中的铜或其它金属外层上。在其它配置中，热交换器可以通过在其间设置一个或多种热化合物，例如热粘合剂、热环氧树脂、热油脂、热软膏和/或其它本领域树脂的热化合物而热耦合至相邻的基板。在采用热粘合剂和/或热环氧树脂的实施方式中，热混合物还可以用来将热交换器机械固定至基板。在一些实施方式中，热交换器采用本领域熟知的机械紧固件固定至基板。热交换器154和156通过包括以大面积几何形状形成的导热材料，例如，散热片、叶片、插脚、和/或沟道等，其允许辐射式流体流动。

如在此更详细地讨论的那样，在一些实施方式中，第一热交换器154和第二热交换器156成放射状分段(如，沿流体流动方向、沿大致垂直于流动方向的方向和/或沿任何其它方向)。可以通过使相邻的分段相互隔离而使热交换器分段能帮助增加从热交换器到流体的热交换效率。此外，当空气或其它流体被热电装置加热或冷却时，热交换器和/或基板的分段可以帮助降低对系统的热应力。在其它实施方式中，第一热交换器154和第二热交换器156可以形成为没有放射状分段或具有部分放射状分段。

在图示的实施方式中，流动导向器140或分隔器接触热电装置160，并从热电装置160上径向延伸，其与顶壁112和侧壁116的上部一起限定了围绕腔111顶部圆周的第一室118。类似地，流动导向器140、热电装置160、底壁114和侧壁116的下部限定了围绕腔111底部圆周的第二室119。由于加热流体将流过第一室118和第二室119中的一个，而冷却流体将流过另一个。在一些实施方式中，流动导向器140包括本领域熟知的绝热材料。合适的绝热材料的例子包括一种或多种聚合物树脂，例如，聚亚安酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃、丙烯腈丁二烯苯乙烯、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚脲、聚碳酸酯以及它们的共聚物、混合物。在一些实施方式中，绝热材料例如采用提高材料的绝缘电阻值的发泡剂进行膨胀。流动导向器140的一些实施方式包括复合材料，其例如提供期望的绝缘特性以及期望的机械特性。例如，在一些实施方式中，复合物形成为包括本领域熟知的一种或多种聚合物材料和一种或多种纤维增强材料(如，玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等)。在优选的实施方式中，基本上没有流体在第一室118和第二室119之间流动。第一出口124可以使第一室118与装置100的第一外部部分流体连通，而第二出口126可以使第二室119与装置100的第二外部部分流体连通。

如图1E中图示的热交换器模块152的实施方式中所示，第一热交换器154和第二热交换器156可以(径向)比热电装置长，由此形成狭槽158。现在参照图1F，在图示的配置中，流动导向器140的至少一部分的尺寸形成为并构造为容纳在大致形成在热交换器154，156之间的狭槽158中。因此，在一些实施方式中，流动导向器140与热电装置160狭槽158的垂直尺寸具有基本相同的厚度。在图示的实施方式中，流动导向器140包括多个接合构件142，其大小形成为横向(即，在它们的各个端部)接合并固定每个热交换器模块152，由此减小其横向运动。

继续参照图1D，发动机叶轮组件130可以包括固定至发动机转子134的多个风扇叶片132。为了简单起见，省略了向热电装置160和发动机叶轮组件130供电的端子和电路电流路径和的详细描述。

在使用中，流体，例如空气由发动机叶轮组件130通过入口122吸入到热电热交换器系统100中，发动机叶轮组件130压缩或在流体上施加能量。因此，空气或其它流体可以被径向排入壳体110内的室111中。流体的第一部分被推动通过第一热交换器154，例如，第一热交换器154冷却流体的第一部分。被冷却的流体的第一部分随后进入第一室118并通过第一出口124(如，排污口)离开该装置。同样，流体的第二部分被推动通过第二热交换器156，在该例子中，第二热交换器156加热流体的第二部分。流体的第二部分随后进入第二室119并通过第二出口126(如，主出口)流出该装置。在图示的实施方式中，第一热交换器154和第二热交换器156以及第一室118和第二室119都设置在壳体110内，因此都设置在由壳体110限定的腔111的一部分内。

图1D的箭头表示通过热交换器系统100的主要流体流动。参照这些箭头，在图示的布置中，流体沿基本平行于或大致平行于发动机叶轮组件130的旋转轴线并垂直于圆盘状壳体110的第一方向进入系统100。随后该流体大约转向90度，以便指向沿着相对于发动机叶轮组件130的旋转轴线的大致径向的方向B。该流动继续沿该径向方向通过第一热交换器154和第二热交换器156。在图示的布置中，通过第一热交换器154的流动继续径向通过第一出口124并流出壳体110。在图示的实施方式中，通过第二热交换器156的流动继续行进，并由侧壁116转向约90度，通过第二出口126离开，并沿大致垂直于径向方向B并平行于发动机叶轮组件130的旋转轴线的方向流出壳体110。本领域技术人员将会理解，在改进的实施方式中，第一出口124和/或第二出口126可以被独立构造，以径向地、切向地、轴向地或沿任何中间方向排放流体。

在一种实施方式中，第一热交换器154包括热交换器系统100的“排污侧(waste side)”。也就是说，空气通过第二热交换器156的流动可以被引导至将要由热交换器系统100冷却和/或加热的座椅组件(如，车辆座椅、床等)的表面。取决于通过第二热交换器的空气是否要被加热或冷却，热量或者被从流过第一热交换器152的空气中去除，或者被传递至流过第一热交换器152的空气。在变型地实施方式中，可以颠倒系统100，第二热交换器156作为热交换器系统100的“排污侧”运转。例如，加热和冷却模式的这种颠倒可以通过改变传递至Peltier电路或其它热电装置的电流的方向而实现。

根据某些实施方式，如在图1G-1I中图示中并在此详细讨论的那样，热交换器模块系统可以包括一个或多个热交换系统(如，热电装置、热交换器等)，它们不都围绕系统的整个外周设置。例如，在图1G中图示的配置中，该系统包括总共三个热交换系统150′，其(如，以相同或基本相同的间隔，如120度增量)定位在中央叶轮130′周围。在其它实施方式中，热交换系统150′的数量、尺寸、形状、间隔、位置和/或其它细节根据期望或需要可以改变。在一些实施方式中，热交换系统150′相互电连接(如，片状器件彼此串联电连接)。然而，在其它布置中，热交换系统150′彼此单独供电和控制。

如图1G-1I中图示的那样，间歇隔开的热交换系统150′以与包括围绕整个或大部分系统的热交换系统的那些系统类似的方式起作用(如，图1C，2A等)。空气被引导至一个或多个热交换系统150′，用于热调节。如所讨论的那样，一部分空气通过主出口流出该系统，而剩余的空气通过排污口流出该系统。该系统的壳体可以包括间隔设置的开口。例如，在一种实施方式中，开口(如，出口等)通常与热交换系统150′的位置、尺寸、空间和/或其它特征重合。

图1H中图示的系统类似于图1G中图示的实施方式，并在此进行讨论。然而，如图所示，所图示的系统仅包括大致设置在叶轮130″的相对端的两个热交换系统150″。在图1G和1H中，热交换系统包括弯曲形状，以大体上与壳体、叶轮和/或该系统的一个或多个其它组件或特征的轮廓形状相匹配。然而，如图1I所示，热交换系统150″′可以包括大致矩形形状或任何其它形状。

图1G-1I中图示的实施方式可以帮助降低这种组件的制造成本，因为热交换模块的尺寸和复杂度(如，组件的数量，所需要的材料的量等)降低了。这种结构还可以帮助为组件提供其它组装灵活性。

图2A图示了可以用在在此描述的热交换器系统100中的多边形热交换器模块系统2200的变型的实施方式的顶视图。与上述图示的实施方式相反，图2A的实施方式包括一组八个热交换器模块2210，每个形成多边形周界的至少一部分。总起来说，热交换器模块2210形成多边形热交换器模块系统2200的周界的至少一部分。热交换器模块系统2200中的开口2240形状、尺寸形成并在其他方面构造为例如容纳发动机叶轮组件，如上所述。在图示的实施方式中，热交换器模块2210还限定了开口2240的周界的至少一部分。图示的实施方式基本上关于中心轴线2250对称，形成正多边形(如，八边形)。本领域技术人员将会理解，其它实施方式可以不是旋转对称的。

在图示的实施方式中，相邻的热交换器模块2210基本上相互邻接，由此形成封闭的图形，具有小的间隙，或者根本没有任何间隙。这种结构可以帮助引导流体通过热交换器模块系统2200。如所讨论的那样，图示的热交换器模块系统2200例如适合用在图1A-1F中图示的热交换器系统中。每个热交换器模块2210可以包括热耦合至热电装置2216的相对的面的第一和第二热交换器(未图示)。在一些实施方式中，热电装置2216的区域不和第一热交换器2212和第二热交换器(未图示)的区域同扩展。例如，在图示的实施方式中，热电装置2216比第一热交换器2212和第二热交换器窄，如阴影所示。因此，热交换器模块系统2200构造为允许流体从多边形内部的开口2240通过热耦合至热电装置的热交换器而流动到多边形的外部。如所讨论的那样，这能够允许这种空气或其它流体根据需要被选择性地加热或冷却。

在图示的实施方式中，与下文讨论的弯曲形的热交换器模块不同，从顶部看，每个热交换器模块2210大致为矩形的或直线形的。结合矩形热交换器模块的系统的实施方式可以提供一个或多个下述优点：便于热电装置2216和/或热交换器模块2210的制造；降低成本；可交换性；可替换性；设计灵活性等等。例如，虽然图示的实施方式包括基本大体相同的尺寸的热交换器模块2210，但其它实施方式包括具有至少两种不同尺寸的热交换器模块。

在其它实施方式中，热交换器模块系统包括限定多边形周长的至少一部分的多个热电装置，以及热耦合到其上的第一和第二热交换器。第一和第二热交换器中的至少一个横跨相邻的热电装置。例如，某些实施方式包括图7A和7B中图示的类似的整体环形的热交换器，其尺寸、形状形成并在其他方面构造为沿着包括在如图2A-2C中图示的那些特定壳体内的某些或全部热交换器模块(如，热电装置、基板等)延伸。因此，多边形阵列热电装置的优点和整体环形热交换器的热交换优点可以结合，如在此更详细地讨论的那样。

图2B图示了类似与图2A图示的实施方式的热交换器模块系统2200的另一实施方式的顶视图。然而，如图所示，图2B中图示的实施方式包括总共六个热交换器模块2210。图2C中的顶视图中图示的热交换器模块系统2200的实施方式类似于图2B中图示的实施方式，除了它包括在相邻的热交换器模块2210之间的间隙2202以外。在一些实施方式中，间隙2202改善了热交换器模块系统2200的可制造性。例如，这种间隙可以允许一个或多个单独的组件具有较宽的尺寸容限。间隙2202还可以允许热交换器模块2210和/或其组件的相对运动，例如，热膨胀和收缩和/或机械运动等等。热交换器模块之间的间隙例如可以采用合适构造的流动导向器和/或采用单独的填充条带填充，由此防止流体绕过交换器模块系统。其它实施方式不包括在每对相邻热交换器模块之间的间隙。将会认识到，在包括相邻热交换器模块之间的间隙的实施方式中，这种间隙的尺寸可以根据期望或特定应用的需要而改变。

图2D图示了用于机械和/或电联接相邻的热交换器模块2210的系统2200的实施方式的一部分。在图示的实施方式中，每个热交换器模块2210包括每端为互连接头的联接构件2230，其尺寸形成并构造为机械和/或电联接相邻的热交换器模块2210的一个或多个构件(如，基板、热交换器等)和/或一部分。例如，相邻的热交换器模块2210的基板可以彼此电连接，以有利地将电流传输遍及两个或多个相邻的热电装置的片状器件。联接构件2230由任何本领域熟知的方法联接，例如，采用插头、插座、快速连接、夹子、焊接接缝、焊接、螺丝钉、型铁、铆钉、粘合剂和/或它们的组合。如所讨论的那样，相邻的热交换器模块的一个或多个部分或组件(如，热电装置、基板、散热片或其它热交换器等)可以采用一种或多种连接方法或装置相互连结。在一些实施方式中，这些模块可以相互电和/或热连接，以简化系统设计。

如图2E所示，相邻的热交换器模块沿着联接构件2230′或者沿着沿模块边缘延伸的另一部分相互连接。在一些实施方式中，联接构件2230′为大致矩形的接头构件，其形状、尺寸形成并在其他方面构造为与相邻的热交换模块的联接构件2230′交迭。在一些布置中，联接构件2230′包括构造为使相邻模块的热电装置相互电连接的金属层或带或者其它导电构件。结果，供给至一个模块的电流有利地可以传输至特定系统内的一个或多个其它模块。

图2F图示了被相互点焊在一起的相邻的联接构件2230′的侧视图。如图所示，点焊电极E+，E-可以沿着联接构件2230′的相对端设置。一旦已经施加足够的力推动联接构件2230′相互接触，电流可以从一个电极E+传递至另一个电极E-。这个过程可以使得在联接构件2230′相互接触的位置处或附近形成点焊缝2268。

在一些实施方式中，联接构件2230′仅是热电装置的上和/或下基板的延伸部分。如所讨论的那样，这种基板优选包括导热且电绝缘的层，如例如，聚酰亚胺和/或陶瓷等。结果，这种非导电层延伸到联接构件2230′中使得还难以将联接构件2230′相互点焊在一起，因为必须有传导通路，用于让电流从一个电极E+通过联接构件2230′传递至另一个电极E-。因此，在能够完成点焊过程之前，基板的这种非导电层或部分(如，聚酰亚胺、陶瓷等)可能需要被去除、穿透或以其他方式放弃。

图2G图示了本质上是相邻的热交换模块中的热电装置的基板2264(如，上或下)的延续的两个联接构件2230′的侧视图。如图所示，每个联接构件2230′包括金属(如，铜)层2266，其构造为接触与邻接相邻的联接构件2230′的金属层2266。此外，基板2264的相对侧包括聚酰亚胺2265、陶瓷或某些其它非导电材料的层。因此，如所讨论的那样，这种非导电材料层2265可能需要在能够在联接构件2230′形成点焊缝226之前去除、切下、穿孔或放弃。

根据一种实施方式，点焊缝2268可以形成在相邻的联接构件2230′之间，而不放弃图2H中图示的非导电层2265。如图所示，电极E+，E-可以在不相互水平对齐的位置上沿着每个联接构件2230′的金属层设置。因此，为了稳定，可能需要向每个电极E+，E-施加抵消或平衡力B。此外，可以沿着联接构件2230′的一部分的位置上施加箍缩或挤压力F，在所述部分处希望用点焊缝2268确保金属层或构件2266之间的正确接触。如图所示，电流可以沿着不像点焊时正常传导那样直接的路径行进通过金属层或构件2266(如，图2F)。不过，这种点焊方法可以允许足够的点焊缝2268形成在联接构件2230′之间，而不需要从上去除聚酰亚胺或另一非导电层。将会认识到，这种点焊技术可以应用于除了连接热交换器系统的相邻热交换器模块之外的其它使用领域。

图2I图示了设置在热交换组件内的多个热交换器模块150的顶视图。如所讨论的那样，模块150可以以在与热电装置热连通的相邻的热交换器(如，散热片)之间产生间隙188的方式定位。为了确保由吹风机移动的空气或其它流体不会绕过或短路模块150的热交换器，流动阻塞接头190或其它构件可以在关键地方设置在一个或多个这种间隙188处。在一些实施方式中，接头190连接至壳体(如，上板、下板、侧壁等)。然而，在其它实施方式中，接头190或其它流动阻塞构件连接至模块150和/或该组件的其它部分。

图3A图示了热交换器模块系统2300的一种实施方式的顶视图，该系统包括多个热交换器模块2310和联接相邻的热交换器模块2310的多个联接构件2360。终端联接构件2370从每个终端热交换器模块2310a上延伸。系统2300的实施方式例如用于制造类似于图2A中图示的系统的热交换器模块系统。每个热交换器模块2310基本上如上所述的那样，包括热电装置以及第一和第二热交换器。

继续参照图3A，每个热交换器模块2310的边缘、每个联接构件2360的边缘以及每个终端联接构件2370的边缘可以基本上共线。图示的实施方式例如是所制造的装置2300的结构。然而，本领域技术人员将会理解，不同的配置可以用在其它实施方式中。在图示的实施方式中，联接构件2360机械和电联接相邻的热交换器模块2310，终端联接构件2370被机械和电联接到终端热交换器模块2310a。在一些布置中，每个联接构件2360至少一部分是弹性的、可弯曲的和/或可变形的，如下面将更详细地讨论的那样。

图3B图示了热交换器模块系统2300从图3A中图示的直线形结构(虚影)转换成多边形结构(如，图示的实施方式中的六边形)的顶视图。在图示的实施方式中，这种转换通过使联接构件2360弯曲或变形以提供期望的结构而实现的。在图示的实施方式中，终端联接构件2370在最终的结构中是最接近的。

图3C和3D为联接构件的透视图，示出联接构件可行的折叠以将装置2300从中图3A所示的直线形形式重构为如图3B中图示的那种的封闭形式。

图4A图示了适合制造大致在图2A中图示的类型的热交换器模块系统的联接构件2460和相邻的热交换器模块2410的另一实施方式的详细结构的顶视图。图4B和4C图示了联接构件2460的适合的折叠或变形。最佳的如图4B所示，联接构件2460的一部分2462可以设置在热交换器模块2410的下游，因此可以被构造为部分或全部阻塞从中通过的气流。

图5A图示了适合制造图2A中图示的类型的热交换器模块系统的联接构件2560和相邻的热交换器模块2510的另一实施方式的详细结构的顶视图。图5B和5C图示了联接构件2560的适合的折叠或变形。

图6A图示了适合制造大致在图2A中图示的类型的热交换器模块系统的联接构件2660和相邻的热交换器模块2610的另一实施方式的详细结构的顶视图。图6B和6C图示了联接构件2660的适合的折叠或变形。在图5A和6A中图示的结构中，因为没有联接构件2560，2660的任何部分设置在热交换器模块2510，2610的下游，气流阻塞不是问题。

而且，最佳参见图6A，联接构件2660可以完全形成在热交换器模块2610的外壳内(如，也就是说，在热交换器模块的宽度边界内)。因此，在其中至少联接构件2660的一部分与热交换器模块2610的至少一部分一体形成的实施方式中，例如，在其中至少联接构件2660的一部分与基板或热电装置的其它部分或组件一体形成的实施方式中，与其中联接构件延伸到热交换器模块的外壳之外的实施方式相比，例如与图4A-4C和5A-5C中图示的实施方式相比，可以以更小的浪费制造图示的实施方式。两个热交换器模块2610的示例性布局在图6D中图示，示出了这种有效的布局。因此，图6A-6C中图示的热交换器模块系统的实施方式可以更有效、更容易和/或成本更低地制造。

图6E图示了可以用来便于将一个或多个热交换器模块150连接至其上的印刷电路板(PCB)180或其它电力总线的一种实施方式。如图所示，PCB 180或其它基板构件可以包括多个狭槽182或可以在其上安装模块150的端部151的其它连接点。狭槽182可以构造为采用主电工钢片181或导电构件允许模块150的端部151设置成相互电连通(如，以串联接构)，有利的是这些导电构件暴露在每个狭槽182处。结果，一个或多个模块150(如，热电装置、散热片或其它热交换器等)能够容易地固定至PCB 180或类似的基底上。例如，模块150可以包括在狭槽182或其它连接点处焊接至PCB 180的端部接线端151。这允许使用者方便通过选择与热交换器模块150相关的数量、类型或其它细节而定制特定的组件。而且，到PCB的简单连接消除了在相邻的模块150之间的更复杂、劳动量大且昂贵的电连接的需要。将会认识到，PCB或其它电力总线构件可以结合到在此图示的和/或描述的实施方式或其等同物中的任何一种中。

图4-6中图示的实施方式还用于包括限定多边形周长的多个热电装置的热交换器系统中，所述热点装置热耦合至诸如类似于图7B中图示的实施方式的热交换器的第一和第二热交换器，所述交换器的至少一部分横跨多个热电装置，这将在下文中讨论。

图7A图示了适合用在诸如在此描述和/或图示的系统(如，图1、9等)的热交换器系统的热交换器模块1900的实施方式的透视图。图示的热交换器模块1900包括热电装置1910、设置在热电装置1910的上表面上的第一热交换器1920、和设置热电装置1910的下表面上的第二热交换器1930。在图示的实施方式中，热电装置1910为薄的环形或环状圆盘形式，其由形成开口1940周长的短半径(R1)和形成热交换器模块1900的周长的长半径(R2)限定。在一些实施方式中，开口1940大小形成并构造为容纳发动机叶轮组件，例如，如上所述以及如图1D中图示的。在图示的实施方式中，热交换器1920和1930中每一个基本为环形形状，具有与热电装置1910类似的或基本类似的高度(H)，并具有与热电装置1910类似的或基本类似的短半径(R1)和长半径(R2)。然而，在其它配置中，该模块的相对高度(H)、最小和/或长半径、和/或任何其它特性可以根据期望或要求改变。

在图7A中图示的实施方式中，通过使一个或多个导热材料打褶或扇形折叠以形成多个散热片1922，制造出热交换器1920和1930，如图7B-7D中图示的。本领域技术人员将会理解，其它实施方式可以采用不同扇形折叠形状。如图7C和7D(其为图7B中示出的热交换器1920的详图)所示，散热片1922在短半径R1处靠近在一起，并沿径向方向分开扩展至长半径R2的最大间隔。因此，散热片密度在热交换器1920和1930的中间，即，在在图示的配置中流体流动的上游最高，而在外边缘处，即，流体流动的下游最低。

在一些配置中，对于通过管道的流体流动的传热可能取决于两个有关的变量：传热系数h和传热表面积A。普遍熟知的是，传热系数h在管道入口处最高，在这里是热交换器在R1处的上游端。表面积A也在R1处最高，因为散热片密度在那里最高。这些效应的结合改善了热交换器中的热交换，其在入口处具有较高的散热片密度，在出口处具有较低的散热片密度，通过使围绕垂直于热交换器顶部和底部的轴线的假设为矩形的热交换器弯曲或变形以改变散热片间隔，从而这在图示的实施方式中。在图示的实施方式中，这种变形是环形的，产生了环形形状的热交换器。本领域技术人员将会理解，在其它实施方式中采用其它变形，例如便形成弧形形状，可以实现相同的效果。

图7E图示了热交换器模块1900的沿着图7A的截面E-E的横截面。热电装置1910包括第一基板1912、第二基板1914和设置在其间的多个半导体片状器件1916。半导体片状器件1916为本领域熟知类型的，用于将电能转换成温度梯度。基板1912和1914主要包括本领域熟知的高导热性和低导电性的材料，如上所讨论的。

第一热交换器1920固定至第一基板1912(如，设置在基板上的铜或其他金属层)，第二热交换器1930类似地固定至第二基板1914。如所讨论的那样，热交换器1920和1930通常以下述方式分别固定至基板1912和1914，即在其间提供合适的导热性，同时确保两个部分在使用期间相互之间将保持足够的连接。

在使用中，当在片状器件上施加电压时，第一基板1912和第二基板1914中的一个变热(热)，而另一个变冷(冷)。对于具有正常的(正的)热膨胀系数的材料，热基板膨胀，冷基板收缩，如图7F所示，其中第一基板1912为热基板，第二基板1914为冷基板。基板1912和1914的这种有差异的膨胀产生剪切和弯曲力矩，并在片状器件1906处产生应力，这会导致热电装置1910出现机械故障。热电装置1910的物理变形还影响热交换器系统中的流体动力学，由此降低了系统的效率。剪切和弯曲力以及应力的大小可能取决于基板1912和1914的热膨胀系数、温度差(ΔT＝Th-Tc)、基板1912和1914的尺寸(如，长度、宽度、厚度等)、和/或一个或多个其它因素。

图7G图示了图7A中图示的热电装置1910在使用期间的顶视图，示出了第一基板1912的膨胀和第二基板1914的收缩。该装置1910的有效长度L是整个热电装置1910的外径(2R2)，而不是长半径和短半径之间的差(R2-R1)，该差较小。这种较大的有效尺寸可能导致在图示的实施方式中具有相对较大的剪切和弯曲力。

图8A和8B分别图示了环形热电装置2010的顶部和底部视图，该环形热电装置2010至少降低了不均匀膨胀的一些有害效应，同时保持弯曲或环形热交换器的传热较大的优势。热电装置2010类似于图7A-7F中图示的热电装置1910，具有大致环形形状，并且适合类似的应用，例如，作为图7A中图示的和/或图1中图示的热电热交换器系统中的热电热交换器模块的组件。图示的热电装置2010分别包括第一和第二基板2012和2014、设置在其间的多个片状器件(未图示)。设置大致圆形的开口2040，例如，容纳发动机叶轮组件，如上所述。在图示的实施方式中，第二基板2014和片状器件大致与热电装置1910中描述的一样。然而，第一基板2012，包括多个扇区或块区2012a。在图示的实施方式中，扇区2012a围绕中心轴线2050基本旋转对称。因此，七个扇区2012a中的每一个具有大致类似的尺寸。本领域技术人员将会理解，其它实施方式包括尺寸不同的扇区和/或其它更多或更少的扇区。由于第一基板扇区2012a能独立地自由移动而不是单个单元，评估由第一基板2012和第二基板2014之间的温度差引起的剪切和弯曲力的相关长度L是每个扇区2012a的径向宽度(R2-R1)和/或每个扇区2012a的周长宽度W，用较大的那个而不是用基板2010的直径(2R2)。由于R2-R1小于2R2，并且在一些实施方式中明显小于2R2，剪切和弯曲力以及应力被有利地降低了。本质上，将第一基板2012分成扇区2012a为其提供了“膨胀接合部”2013。将会认识到，根据期望或需要，基板沿径向方向和/或圆周方向可以包括这种膨胀接合部2013或间隙。

在图示的实施方式中，扇区2012a大致为弧形的、或截短的楔形，对应于具有多个大体径向的切口的单块第一基板1912(图7G)，由此产生多个横向或圆周隔开的扇区，其限定了第一基板1912周长的至少一部分。在图示的实施方式中，扇区2012a限定了第一基板2012的周长(R1)和开口2040的周长(R2)。在一些实施方式中，类似于图7B中图示的实施方式的环形第一热交换器热耦合至第一基板2010。其它实施方式采用多组件热交换器，例如，每个组件对应于扇区2012a。在其它配置中，单个热交换器可以部分地或全部在具有膨胀接合部的基板的两个或多个不同的扇区2012a上延伸。分扇区的基板2012不同于上述联系图1D中图示的实施方式描述的分段的热交换器，分段的热交换器基本上是径向隔开而不是横向隔开。包括分扇区的基板2012的热交换器模块或系统的一些实施方式还包括一个或多个径向分段的热交换器，其在沿流动方向的分段之间提供了热绝缘，并改善了热性能。

图7H为第一基板2010的一部分的一种实施方式的顶视图，该第一基板2010横向和径向都分成扇区2010a，由此进一步降低了由热电装置的第一和第二基板之间的温度差引起的机械应力。因此，通过沿圆周方向对基板进行分段，可以在加热和/或冷却期间降低沿圆周方向的应力。此外，如果装置具有大的径向尺寸，沿径向方向的分段还可以降低应力。此外，径向分段还提供了热绝缘，这会带来更有效的热传递。对于与在热电装置使用期间施加的热应力的降低相关的其它细节，请参考2007年7月23日递交的美国专利申请No.60/951,432，以及2008年7月23日递交的、名称为“分段热电装置(SEGMENTED THERMOELECTRIC DEVICE)”并根据U.S.C.§119(e)要求美国专利申请No.60/951,432的优先权的非分案申请(申请号未知)，在此通过引用的方式结合其全部内容。

图9A图示了导热、非导电材料的薄片2109A的顶视图，该薄片可以被切割或形成为提供类似于图8A和8B中图示的实施方式的环形热电装置2110的上基板和/或下基板。形成热电装置2110的基板的薄片2109A或其它构件可以包括相对大的矩形形状。如图9A所示，在热电装置2110包括基本弯曲的形状的实施方式中，基板可以包括多个弧形构件。这可以是热电装置的一个基板(如，上或下)包括用于帮助释放使用期间的热应力的径向膨胀接合部的情形，如将在此更详细地讨论的那样。因此，类似于图8A中图示的实施方式的第一基板2012，第一基板2112可以分成扇区2112a。

继续参照图9A，使用这种弧形基板可以帮助提高从中获得单独的基板部分的基板薄片的“充填效率”。换句话说，有利地，可以降低浪费的薄片2109A的材料量(如，不能用来切割或提供基板的一部分的那些材料)。这可以降低这种装置的制造和/或组装成本，特别在基板材料的相对成本相对较高时。相反，本领域技术人员将会认识到，如果用单个环形基板(图8B)代替多个分段弧形部分，“浪费的”薄片材料量将明显较高。

由热电装置2110制造的热交换器模块还包括热耦合至第一基板2112的第一热交换器和热耦合至第二基板2114的第二热交换器，如上所述。在一些实施方式中，第一和第二热交换器的形状基本上对应于弧形热电装置子单元2110a，由此形成弧形热交换器子模块。可替换地，每个弧形热交换器单元可以看作单独的热交换器模块，并且单独的热交换器模块的组装可看作形成热交换器模块组件或系统。

在其它实施方式中，第一和第二热交换器中的至少一个的边界基本上不对应于至少一个弧形热电装置子单元2110a的一个边界。例如，在一些实施方式中，第一和第二热交换器中的每一个都包括单体式热交换器，例如，如图7B所示。在一些实施方式中，第一和第二热交换器中的至少一个包括径向分开的扇区，实质上形成一些实施方式中的同心热电装置。在美国专利No.6,539,725中可以发现这种配置的详细描述，在此通过引用的方式结合其全部内容。

图9B图示了热电装置2110的一种实施方式的顶视图，其中在在图示的实施方式中，多个基板部分2110a、三个热电装置子单元沿径向方向嵌套。如所讨论的那样，当与单个圆形或环形基板相比较时，使用多个弧形基板2110a可以通过降低废弃而帮助降低制造成本。具体地，弧形基板部分可以彼此相邻切割成堆叠或嵌套配置，以减小图9B中示出的切块之间的废弃。相比之下，当圆形或环形基板部分由薄片或其它构件2109C切出或模压成时，由于基板的孔被浪费了，使用圆形或环形热电装置可能产生大量废弃的基板材料(如，在其表面中的一个或两个上具有铜或其它金属部分的聚酰亚胺)(参见图9C)。

参照图9D，将会认识到，使用矩形基板部分能够进一步降低切割或处理导热材料的薄片2109D时产生的废料的量。如图所示，在一些实施方式中，使用矩形基板可以帮助最小化废弃的基板材料的量，因为可以简单地沿多条水平和垂直线切割薄片2109D。包括多个将被构造为使用这种矩形基板的矩形热电装置2112D的装置的一个实施方式在图9D中示出。

如在此参照图1D描述的那样，来自第一热交换器154的空气(如，废气)可以被引导为沿着径向方向，而来自第二热交换器156的空气(如，主要空气)可以沿着平行于发动机叶轮组件130的旋转轴线的方向引导。除了不同的流出方向，来自发动机叶轮的流动可以被偏向腔111的下侧。这会在热交换器154，156之间产生不均匀的流动。一般而言，期望传递至热交换器154，156的空气的量相等或近似相等。

图10图示了做了改变的热交换器系统300。在图示的实施方式中，上、下壳体部分302，304和分离装置306构造为使得第一热交换器154和第二热交换器156设置为低于上述图1A-1D的实施方。因此，流出发动机叶轮组件130的空气在进入第一和第二热交换器154，156之前沿径向和向下方向移动。这种配置推动更多的空气通过第一热交换器154，补偿空气向腔111下部的偏向。

图11A图示了另一实施方式，其中流动调节或流动引导散热片或叶片320可以设置在第一和第二热交换器154，156的上游和/或下游。这些叶片可以用来提供通过装置出口的气流的横向分布。在一些实施方式中，散热片或叶片320构造为向热电装置提供相等或基本相等的流动。在其它实施方式中，这种散热片或叶片320用来实现期望的流动模式。

图11B图示了一种实施方式，其中第二热交换器156的出口126设置有可以选择性地用来限制流动并因此偏压通过第一热交换器154的流动的散热片或叶片322。将会认识到，当空气被从叶轮径向引导至一个或多个热电装置和/或出口时，一个或多个其它装置或方法可以用来分配和/或调节空气。

如所讨论的那样，由叶轮移动的空气或其它流体可以不沿着允许流体容易进入散热片或热交换器的方向引导。因此，如图11C和11D所示，热交换器系统150C可以构造为更好地接受由叶轮130C朝向它引导过来的空气。参照图11D的详细的顶视图，相邻的散热片156C或其它热交换器可以以便于流体进入其中的方式定位。例如，散热片156C可以相对于径向方向歪斜特定角度θ2，该角度通常上适合匹配或基本匹配预期的气流方向A。结果，有利地可以降低通过该系统的流体压头损失。而且，这些特征可以帮助降低噪声，改善系统效率，并提供一种或多种其它优势。

图11E-11G图示了热交换器系统150E，150F，150G的各种其它实施方式，这些系统被构造为在空气或其它流体接近这些系统的前端时更好地适应所述空气或其它流体。例如，如图11D中图示的配置，图11E-11G中图示的三种实施方式包括散热片156E，156F，156G，其具有根据离开叶轮的预期气流方向A弯曲的前端。

如图11E所示，散热片156E或其它热交换器的尾端也弯曲(如，沿与前端相同的方向或沿相反的方向)。而且，散热片156F的尾端可以像图11F图示的那样非弯曲(如，大体上与径向方向对齐)。此外，如图11G所示，散热片156G或其它热交换器可以具有允许空气进入或从中通过、以被沿期望的方式引导的任何其它形状或结构。

图11H图示了构造为与在此披露的任何一种实施方式一起使用的折叠散热片156H的透视图。如所讨论的那样，这种散热片或其它热交换器可以设置为与一个或多个热电装置或基板热连通。根据期望或需要，特定的组件可以包括一组、两组或多组这种散热片156H。如所讨论的那样，单体结构的这种热交换器可以放置在一个、两个或多个热交换器模块的顶部或底部上。

图11I和11J分别图示了折叠热交换器156I(如，散热片)的另一种实施方式的顶视图和侧视图。如图所示，散热片156I可以包括弯曲或槽形形状。例如，如所讨论的那样，这种结构能够便于空气或其它流体进入其中。将会认识到，根据期望或需要，热交换器可以包括一个或多个其它形状、设计或结构。

图12A图示了用于偏转第一和第二热交换器154，156之间的流动的另一种配置。在该实施方式中，发动机叶轮组件130包括水平分隔板138，水平分隔板138将叶轮130的叶片分成具有高度L1的上部132a和具有高度L2的下部132b，其中L2＞L1。通过增加上部132a或下部132b的相对深度或其它尺寸，根据特定应用或使用的期望或需要，可以将空气偏向第一或第二热交换器154，156。与图10的实施方式相比，该实施方式有利地可以保持该系统的顶表面的大致平坦轮廓(即，图10的顶壁302可以包括台阶)。

图12B图示了包括图12A中图示的水平分隔板138的发动机叶轮组件130的一种实施方式的顶视图。从发动机转子134延伸至分隔板138/叶片132a，132b组件的多个轮辐136可以允许通过进口或入口122(图1D)吸入的流体流向叶片的下部132b。本领域技术人员将会理解，代替或除了在此具体披露的装置和方法之外，在其它实施方式中可以使用将流体提供至叶片的下部132b的其它手段。例如，可以在底壁114(图1D)中设置一个或多个流体入口。

图13A图示了图12的配置的改进实施方式。在该实施方式中，分隔板138可以以离径向方向的角度θ向上或向下倾斜，以在空气转向第一或第二热交换器时提供平顺的过渡。这可以降低和/或消除空气接触分隔板138时引起的湍流。图13B为分隔板138附近的区域的详图，其中相对流体流动大致由箭头指示。在一些实施方式中，分隔板138还可以包括弯曲或以其它方式成形的轮廓，以根据特定应用或使用的期望或需要进一步减小湍流。

图14A和14B分别以透视图和侧面截面图图示了包括顶环139的发动机叶轮组件130的实施方式。在一些实施方式中，顶环139降低了通过与上室118流体连通的上热交换器的气流，如图14C所示，该图是包括顶环139的发动机叶轮组件130的计算流体动力学(CFD)模型的截面图。通常认为，来自顶环139的湍流可能对通过上热交换器的气流的减小负责，其在第一和第二热交换器产生了不平衡的气流。

因此，发动机叶轮组件130的一些实施方式不包括顶环，其实施方式在图15中以侧面截面图进行图示。与包括顶环的类似的发动机叶轮组件相比，发动机叶轮组件130的一些实施方式改善了通过上热交换器的气流，由此在第一和第二热交换器之间产生了更平衡的气流。

图16图示了允许控制通过第一和第二热交换器的相对气流的发动机叶轮组件130的另一种实施方式的侧视图。如图所示，发动机叶轮组件130可以包括垂直分隔板138，其大致将叶片分成上部132a和下部132b，这类似于图12A、13A和13B中图示的实施方式。在图示的实施方式中，通过改变叶片的上部132a和/或下部132b的数量，改变了相对气流。例如图示的实施方式包括50个上叶片部132a、80个下叶片部132b。本领域技术人员将会理解，根据期望或需要，其它实施方式包括不同数量的上叶片部132a和下叶片部132b。而且，上叶片部132a的数量可以大于下叶片部132b的数量。在特定应用中影响上叶片部132a和下叶片部132b的数量的因素可以包括但不限于，发动机叶轮组件130或整个装置的具体几何形状(如，形状、尺寸等)、和/或热交换器的特性等。在一些实施方式中，这些因素由模型决定，例如由CFD、和/或通过采用一个或多种经验方法等。

如在此讨论的，一些实施方式用于向车辆座椅、床、家具、轮椅、其它固定或移动座椅组件和/或其它装置等提供受调节的空气，但不限于这种应用。该方法和设备可用于任何期望有受调节的空气的局部流动的地方。在一些配置中，这种适合选择性热调节空气或其它流体的流体传递系统和装置可以(如，局部加热或冷却)或通过座椅组件和其它装置的流体分配系统直接指向一个或多个使用者。图17图示了一种实施方式，其中如在此描述的那样，热交换系统100用于与通风的车辆座椅10结合使用。这种系统100可以通过专用的控制器12或通过主控制单元(未示出)而被单独地控制。

在此描述的系统、装置和方法的实施方式不限于调节空气和/或其它气体或流体。诸如氦之类的一些气体具有比空气大的导热性因此在特定应用中是期望的，而在其它应用中期望使用诸如氧气、氮气和/或氩气之类的其它。取决于特定的应用，可以使用各种气体或气体混合物。

一些实施方式用于通过使用合适的密封、绝缘体和/或本领域熟知的其它组件加热或冷却其它流体，例如，流体和/或超临界流体，由此避免这种流体不利地影响电接触、热电装置和/或任何其它电的和/或机械组件的性能。因此，诸如水或防冻剂之类的流体可以和在此描述的方法和设备的实施方式兼容，如液态金属(如，液态钠)、流体和固体的浆、和/或其它牛顿或非牛顿流体等。

由于从热电系统得到的温度交换是有效的，在此描述的热交换器系统其它变形可以用于广泛的各种应用。在此描述的方法和设备一般可用于其中希望传输(如泵送)热调节流体的任何场合。这种应用包括恒温装置，例如，在热电偶组件中使用参考温度的装置。另一示例性应用是例如用于实验室和/或工业应用的恒温电解槽。在此公开的方法和设备用于流速低和/或温度变化小的应用，以及流速和/或实质温差较大的应用。

通过将温度传感器放置在预定位置上，无论在热交换器上，热交换器的上游或下游和/或任何地方，并且电学控制叶轮的转动，可以提供被热调节流体的受控流，以将温度保持在预定温度，或提供预定的热调节情况。因此，一些实施方式在希望局部热空气的场合特别有用，例如，在车辆座椅、床、水床、养鱼池、水冷却器、饮料冷却等中。

在特定的实施方式中，热电装置可以包括一个或多个传感器。在一些实施方式中，这种可以设置在热电装置内或热电装置外的传感器可以构造为与一个或多个控制装置(未示出)通信，使得该温度可以用作控制例行程序的一部分和/或自动防故障机制的一部分。在其它实施方式中，温度传感器可以设置在吹风机/热电装置组件内的其它位置，和/或设置在该组件的上游和/或下游。

而且，一些实施方式在期望在不同时间具有不同温度的流体的场合中找到特殊的应用。在一些实施方式中，该装置操作为风扇、热电方面根据期望启动。因此，一些实施方式提供了更温暖的、更冷的和/或环境温度流体。

在图18A中以截面方式且在图18B中以透视方式图示的另一种实施方式中，装置1800不包括TED、热交换器、加热器或其它温度或热调整单元。代替的是，该装置或系统可以构造为辐射式出口吹风机1800，包括壳体1810、入口1822、出口1824和发动机叶轮组件1830、类似于装置100中对应的组件。在图示的实施方式中，流出出口1824的气流方向大致与装置1800的对称轴先同轴。这种结构在通风装置分布在例如用于座椅、垫子或床的大的表面上方的应用中具有优势，因为空气分配通道1892可以流体连接在出口1824周长周围，如在图18C和18D安装在座椅座垫1890中的辐射式出口吹风机1800的一种实施方式的顶视图和侧视图所图示的那样。因为气流在吹风机出口处展开，与在此讨论的其它吹风机组件相比，需要的压力较小。

在其中采用锥形进口使离开出口1924的气流转向(如，90度等)的吹风机1900中，例如如图19A所示，座椅组件、床或其它装置的一个或多个分配通道通过锥形进口连接联接，得到了更复杂的流体连接系统。这种系统还可以呈现出更大的背压力，例如，如在图19B和19C中所图示的那样，其为安装在座椅座垫1990中的吹风机1900和相关的分配通道1902的顶视图和侧视图。

与其它类型的吹风机相比，辐射式出口吹风机1800的一些实施方式还展现处具有降低的噪声。例如，图19A中图示的吹风机1900在涡形管的截弯取直处包括“截弯取直区域(cutoff zone)”1980。在一些配置中，在这种截弯取直区域，一部分空气流出出口1924，另一部继续在吹风机1900的壳体内循环，这会产生噪声，该噪声则会取决于涡形管、叶轮和截弯取直结构的结构。因为图18A中图示的辐射式出口吹风机1800不包括截弯取直结构，因此装置1800不产生任何截弯取直噪声，形成了非常安静的装置。而且，吹风机中的噪声还与流动、压力、速度和/或一个或多个其它流动特征或特性的不均匀性相关，其在壳体圆周附近产生压力梯度。辐射式出口吹风机1800可以构造为具有对称性以降低这种非均匀性，由此在类似的流速和背压力下降低噪声。

然而，辐射式出口吹风机1800的一些实施方式不产生如包括涡形管的吹风机那样高的类似的气流下的背压力，因此，不适合其中期望较高高的背压力的特定应用。

图20图示了包括构造为向座椅表面2010和靠背2020通风的辐射式出口吹风机1800的座椅系统2000的一种实施方式的侧面横截面视图。图示的实施方式包括可选的加热垫子2030或设置在座椅装饰2040下面在座椅表面2010和背面2020上的其它加热元件。

在此处披露的任何一种实施方式中，集成吹风机-TED装置可以构造为将热调节的空气或其它流体直接通向一个或多个使用者。例如，这种空气可以采用管道或其它导管(如，座椅组件、床等的内部通道)传递至使用者的颈部、肩部、腿部和/或其它解剖学区域。在一些配置中，这种管道或导管设置在座椅组件的外面(如，沿着座椅组件、床等的侧面的路线)。

在其它实施方式中，如图20所示，组合的吹风机-TED装置的一个或多个主出口可以构造为与形成在垫子、床垫(如，芯体部分、上层部分等)或座椅组件(如，车辆座椅、床等)的任何其它构件或组件中的对应的通道、入口或其它导管流体连通。如所讨论的那样，这可以消除对单独导管或互连管道构件的需要，这在空间通常相对有限的实施方式中可能是特别有优势的。

虽然在此描述了几个优选的实施方式和特定的特征，将会理解，在不偏离本发明的前提下，本领域技术人员可以对该系统、设备和/或方法的一种或多种详细结构进行各种省略、替换、结合和改变。而且，一个附图和/或实施方式的一个或多种组件可以与其它附图和/或实施方式的组件以不同组合使用，以产生在任何秃顶附图或实施方式中未图示和/或描述的具体组合。因此，本发明的范围不限于前述讨论，前述讨论的目的是用于说明。

Claims

1.一种热交换装置，包括：

壳体，具有至少一个入口、至少一个第一出口和至少一个第二出口；

叶轮，设置在所述壳体内，该叶轮构造为接受来自所述至少一个入口的流体并将它传递至所述第一出口和第二出口中的至少一个；和

至少一个热交换模块，构造为接受大量流体并在所述流体通过所述第一出口或第二出口离开之前选择性地热调节所述流体；

其中所述热交换模块设置在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述热交换模块包括热电装置。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述热电装置包括珀耳帖电路。

4.根据权利要求2所述的装置，其中所述热交换模块还包括热交换器，所述热交换器与所述热电装置热连通，其中所述大量流体的至少一部分被引导通过或靠近这种热交换器。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述热交换器与基板热连通，所述基板包括导热并且非导电材料。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述热交换模块沿着所述壳体内部的外周部分设置。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述热交换模块基本沿着所述壳体的整个周长部分延伸。

8.根据权利要求1所述的装置，其中该装置包括至少两个单独的热交换模块。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述热交换模块以基本相同的间距在所述壳体内间隔开。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述热交换模块相互电连接。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述热交换模块采用端部联接件相互电连接，该端部联接件包括热电装置的基板的延伸部。

12.根据权利要求4所述的装置，其中所述热交换模块包括与所述热电装置的上侧流体连通的一组上热交换器和与所述热电装置的下侧流体连通的一组下热交换器，其中所述至少一个第一出口与该组上热交换器流体连通，并且所述至少一个第二出口与该组下热交换器流体连通。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个第一出口沿着所述壳体的侧壁部分设置，并且所述至少一个第二出口沿着所述壳体的底部设置。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述叶轮构造为大体上将相同量的流体传递至所述至少一个第一出口和所述至少一个第二出口。

15.根据权利要求4所述的装置，其中所述热交换器沿着基本上与接近所述热交换器的流体流动方向一致的方向定向。

16.根据权利要求1所述的装置，其中该装置构造为向座椅组件供给热调节的流体。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述热交换模块构造为在使用时适应热应力。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述热交换模块的基板包括至少一个膨胀接头。

19.一种气候受控的座椅组件，包括：

座椅底部；

座椅背部；

热交换装置，包括：

其中所述热交换模块设置在所述壳体内；

其中离开所述热交换装置的所述第一出口或第二出口的热调节的流体配置为在所述座椅底部和座椅背部中的至少一个的开口内传递；并且

其中被热调节的流体配置为朝向所述座椅组件的乘客传送。

20.根据权利要求19所述的组件，其中所述热交换装置安装至所述座椅底部或座椅背部的表面。

21.根据权利要求19所述的组件，其中所述第一出口和第二出口中的至少一个构造为大体上与所述座椅底部或座椅背部的所述开口对准并流体连通。

22.一种热调节流体的方法，包括：

在吹风机的壳体内设置至少一个热交换模块；

其中所述至少一个热交换模块构造为接受大量流体并在所述流体通过所述壳体的出口离开之前选择性地热调节所述流体；以及

通过给所述热交换模块加电并启动所述吹风机的叶轮而选择性地加热或冷却所述流体；

其中所述热交换模块包括热电装置。