RU2033583C1 - Thermoelectric module - Google Patents

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: thermoelectric module has Peltier elements with two branches; each branch is metallic and one of them is coated with layer of semiconducting material at n-conductivity and other branch is coated with thin layer of semiconducting material at p-conductivity. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, холодильному оборудованию с использованием электрических или магнитных эффектов. The invention relates to refrigeration, refrigeration equipment using electrical or magnetic effects.

Известны термоэлектрические модули (ТЭМ), состоящие из батареи термоэлектрических элементов (ТЭЭ) Пельтье с применением полупроводниковых материалов с электронной проводимостью (n) для одних ветвей ТЭЭ и с дырочной проводимостью (p) для других ветвей. Known thermoelectric modules (TEM), consisting of a battery of thermoelectric elements (TEE) Peltier using semiconductor materials with electronic conductivity (n) for some branches of TEE and with hole conductivity (p) for other branches.

Прототипом изобретения является термоэлектрический холодильник с ветвями p- и n-типа, попарно соединенными холодными спаями посредством гибкой электропроводной связи, при этом горячие спаи соединены электрически последовательно с помощью коммутационных элементов, расположенных в одной плоскости. A prototype of the invention is a thermoelectric cooler with p- and n-type branches, pairwise connected by cold junctions by means of flexible electrical conductivity, while hot junctions are connected electrically in series using switching elements located in the same plane.

Изобретение направлено на создание ТЭМ с высоким холодильным коэффициентом для использования в холодильниках и кондиционерах. The invention is directed to the creation of a TEM with a high refrigeration coefficient for use in refrigerators and air conditioners.

ТЭМ состоит из ТЭЭ Пельтье, состоящих из ветвей с n- и p-проводимостью, соединенных электрически последовательно в термобатарею Пельтье. Последовательное электрическое соединение осуществляется металлическими соединителями, расположенными на теплопроводящих пластинах. При этом образуется жесткая конструкция, состоящая из двух теплопроводящих, параллельно расположенных пластин с нанесенными на них металлическими соединителями и металлополупроводниковых стержней ТЭЭ, расположенных между ними. TEM consists of Peltier TEE, consisting of branches with n- and p-conductivity, connected electrically in series to the Peltier thermopile. Serial electrical connection is made by metal connectors located on heat-conducting plates. In this case, a rigid structure is formed, consisting of two heat-conducting, parallel plates with metal connectors deposited on them and thermoelectric semiconductor rods located between them.

Отличительной особенностью изобретения является то, что стержни ТЭЭ состоят из металла, покрытого по торцам тонким слоем полупроводниковых материалов с n-проводимостью для одних ветвей ТЭЭ и p-проводимостью для других. Благодаря этому при заданной длине стержня его электрическое сопротивление и, следовательно, всего ТЭМ снижается по сравнению с сопротивлением стержня из полупроводникового материала, что приводит к снижению джоулевых потерь мощности в стержнях, увеличению полезной хладопроизводительности ТЭМ и снижению величины потребляемой для питания ТЭМ электрической мощности. Увеличение при этом теплопроводности стержней и, следовательно, увеличение тепловых потерь за счет передачи тепла с "горячей" стороны ТЭМ на холодную при определенных соотношениях между джоулевыми потерями и потерями от теплопроводности не противоречит изложенному выше. При этом теплопроводность металлической части стержня должна быть значительно больше теплопроводности каждого слоя полупроводникового материала в составе стержня. A distinctive feature of the invention is that the TEE rods consist of metal coated at the ends with a thin layer of semiconductor materials with n-conductivity for some branches of the TEE and p-conductivity for others. Due to this, at a given length of the rod, its electrical resistance and, consequently, the total TEM decreases as compared to the resistance of a rod of semiconductor material, which leads to a decrease in Joule power losses in the rods, an increase in the useful cooling capacity of the TEM and a decrease in the amount of electric power consumed for supplying the TEM. The increase in the thermal conductivity of the rods and, consequently, the increase in heat loss due to heat transfer from the "hot" side of the TEM to the cold, with certain ratios between the Joule losses and losses from thermal conductivity, does not contradict the above. In this case, the thermal conductivity of the metal part of the rod should be significantly greater than the thermal conductivity of each layer of semiconductor material in the composition of the rod.

На фиг. 1 показано электрическое соединение ТЭЭ в составе ТЭМ; на фиг. 2 изображен ТЭМ, общий вид, где 1 теплопроводящие пластины, 2 металлические соединители, 3 металлополупроводниковые стержни. In FIG. 1 shows the electrical connection of a TEC as part of a TEM; in FIG. 2 shows a TEM, general view, where 1 heat-conducting plates, 2 metal connectors, 3 metal-semiconductor rods.

Claims (1)

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий элементы Пельтье, имеющие две ветви с проводимостью n- и p-типа, соединенные электрически последовательно металлическими соединителями, расположенными на теплопроводящих пластинах, отличающийся тем, что ветви элементов выполнены в виде металлических стержней, покрытых с торцов тонким слоем полупроводникового материала с n-проводимостью для одних ветвей элементов и с p-проводимостью для других. THERMOELECTRIC MODULE containing Peltier elements having two branches with n- and p-type conductivity, electrically connected in series by metal connectors located on heat-conducting plates, characterized in that the branches of the elements are made in the form of metal rods, coated from the ends with a thin layer of semiconductor material with n-conductivity for some branches of elements and with p-conductivity for others.

Images