Montaje de enfriador termoeléctrico directo.

Un sistema termoeléctrico que comprende: al menos un módulo termoeléctrico (200) que comprende un primer lado y un segundo lado,

y estando configurado para desarrollar una diferencia de temperatura entre el primer lado y el segundo lado durante el funcionamiento, el módulo termoeléctrico (200) incluyendo una o más partes térmicamente inactivas (219), [[y]] al menos un primer administrador de fluido (217) configurado para dirigir un primer fluido a lo largo de al menos una primera parte del primer lado del al menos un módulo termoeléctrico (200), una primera capa protectora (215) dispuesta en el primer lado del módulo termoeléctrico (200), la primera capa protectora (215) comprendiendo una primera capa resistente a los fluidos configurada para aislar elementos eléctricamente activos del primer fluido que fluye a lo largo del primer lado del módulo termoeléctrico, un primer suministro de fluido (401) para entregar el primer fluido al primer administrador de fluido (217), y un primer retorno de fluido (403) para expulsar el primer fluido del primer administrador de fluido, caracterizado por una primera junta tórica u otro sellador próximo a las partes térmicamente inactivas (219) para crear un sellado de fluido con el primer administrador de fluido (217).

Montaje de enfriador termoeléctrico directo.

1. Campo de la Invención

La invención se refiere a un método de enfriamiento y a un dispositivo termoeléctrico en el que el fluido es dirigido a lo largo de un lateral de un módulo termoeléctrico.

2. Discusión de la Técnica Relacionada

El Documento WO02/065030 A1 divulga un sistema termoeléctrico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los portadores de carga que se desplazan a través de un objeto, como cuando una corriente eléctrica se desplaza a través del objeto, pueden llevar calor calentando de este modo un lado de un objeto mientras enfrían el otro lado del objeto. Este efecto puede ser referido como el efecto "Peltier", y los objetos diseñados para utilizar este efecto para enfriar y calentar dispositivos pueden ser referidos como módulos termoeléctricos.

Algunos módulos termoeléctricos pueden llevar calor usando corriente desde un extremo de un metal o semiconductor al otro extremo del metal o semiconductor. La corriente puede inducir una diferencia de temperatura de tal manera que un lado del metal individual o semiconductor individual se vuelve más caliente mientras que el otro lado del metal individual o semiconductor individual se vuelve más frío.

Para aumentar los efectos de calentamiento y enfriamiento, otros módulos termoeléctricos pueden llevar calor usando una corriente a través matriz alterna de dos materiales diferentes, por ejemplo, semiconductores del tipo p y del tipo n. La matriz puede estar dispuesta de tal forma que cada elemento de la matriz está acoplado eléctricamente a un vecino de un tipo de material diferente y a través de un lado diferente del módulo termoeléctrico. Cuando un potencial se aplica a través de la matriz, la corriente a través existe a través de la matriz moviéndose a una lado del módulo termoeléctrico a través de un elemento de la matriz hecho de un primer material y después de vuelta al otro lado del módulo termoeléctrico a través de un elemento de la matriz hecho del segundo material. En dicha disposición, la corriente existe en un patrón de ida y vuelta de un lado del módulo termoeléctrico al otro lado del módulo termoeléctrico a lo largo de todos los elementos de la matriz.

El calor, en cualquier tipo de módulo termoeléctrico, es llevado de un lado del módulo termoeléctrico al otro lado por portadores de carga (es decir, electrones o agujeros) . En el último tipo de módulo termoeléctrico, los materiales son elegidos de tal forma que los portadores de carga de un material son electrones y los portadores de carga del otro material son agujeros. Con dicho conjunto de materiales, los portadores de carga en elementos hechos de ambos materiales pueden fluir hacia el mismo lado del módulo termoeléctrico cuando existe una corriente a través de la matriz de elementos dispuesta como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, el calor se moverá hacia el mismo lado del módulo termoeléctrico a pesar de la corriente en direcciones opuestas a través de elementos hechos de materiales diferentes.

Un dispositivo diseñado para usar uno o más módulos termoeléctricos para proporcionar calentamiento y/o enfriamiento puede ser referido como un dispositivo termoeléctrico. Para tomar ventaja del movimiento del calor en un módulo termoeléctrico, los dispositivos termoeléctricos 100 del estado de la técnica, como se ilustra en la Figura 1, pueden incluir placas de frío 102, 103 que transfieren el calor entre cada lado 105, 107 del módulo termoeléctrico 109 y dos fluidos de trabajo que son llevados por los conductos 111, 113 cerca del módulo termoeléctrico 109. El fluido de trabajo en el conducto 111 conectado al lado caliente 105 del módulo termoeléctrico 109 se calentará mientras el fluido de trabajo en el conducto 113 conectado con el lado frío 107 del módulo termoeléctrico 109 se enfriará. El fluido calentado puede ser usado para calentar un objeto o espacio, y el fluido enfriado puede ser usado para enfriar un objeto o espacio.

Para facilitar la transferencia de calor entre las placas de frío 101, 103 y el módulo termoeléctrico 109, se puede aplicar una presión para presionar entre sí las placas de frío 101, 103 y los lados 105, 4107 del módulo termoeléctrico 109 y eliminar huecos grandes. Está presión está típicamente limitada de tal forma que el módulo termoeléctrico 109 puede encogerse y expandirse a medida que cambia su temperatura. Para facilitar más la transferencia de calor entre los lados 105, 107 del módulo termoeléctrico 109 y las placas de frío 101, 103, se pueden llenar los vacios de micro-escala causados por las imperfecciones de la superficie de las placas de frío 101, 103 y los lados 105, 107 del módulo termoeléctrico 109 aplicando una capa de material de interfaz térmica 115 entre las placas de frío 101, 103 y los lados 105, 107 del módulo termoeléctrico 109.

RESUMEN DE LA INVENCION

Un aspecto de la invención incluye un sistema termoeléctrico de acuerdo con la reivindicación 1.

En algunas realizaciones, el primer fluido incluye al menos uno de agua y una composición que incluye glicol. En algunas realizaciones, el al menos un módulo termoeléctrico comprende al menos un semiconductor de tipo p y al menos un semiconductor de tipo n. Algunas reivindicaciones además incluyen una conexión de administración de suministro de fluido configurada para dirigir el primer fluido al al menos un primer suministro de fluido y una primera conexión de retorno de fluido configurada para dirigir el primer fluido desde el al menos el al menos un primer retorno de fluido: En algunas realizaciones, el al menos un primer suministro de fluido comprende una pluralidad de primeros suministros de fluido. En algunas realizaciones, el al menos un primer administrador de fluido comprende además al menos un primer director de fluido formando al menos un canal configurado para dirigir al menos una parte del primer fluido desde el al menos un primer suministro de fluido al al menos un primer retorno de fluido.

En algunas realizaciones, el al menos un primer administrador de fluido comprende al menos un primer elemento de turbulencia configurado para generar turbulencia en el primer fluido a lo largo de la al menos primera parte del primer lado del al menos un módulo termoeléctrico. En algunas realizaciones, el al menos un primer elemento de turbulencia comprende al menos una primera protrusión en un canal del primer administrador de fluido. Algunas realizaciones además incluyen al menos un segundo administrador de fluido configurado para dirigir un segundo fluido a lo largo de al menos una segunda parte del segundo lado del al menos un módulo termoeléctrico.

En algunas realizaciones, el al menos un módulo termoeléctrico incluye una pluralidad de módulos termoeléctricos, cada uno teniendo un primer lado y un segundo lado respectivos. En algunas realizaciones, el al menos un primer administrador de fluido incluye una pluralidad de primeros administradores de fluido cada uno configurado para dirigir al menos una primera parte del primer fluido proximalmente a lo largo de al menos una primera parte del primer lado respectivo de cada módulo termoeléctrico de la pluralidad de módulos termoeléctricos. En algunas realizaciones, el al menos un segundo administrador de fluido incluye una pluralidad de segundos administradores de fluido cada uno configurado para dirigir al menos una segunda parte del segundo fluido proximalmente a lo largo de al menos una segunda parte del segundo lado respectivo de cada módulo termoeléctrico de la pluralidad de módulos termoeléctricos. En algunas realizaciones, el al menos un módulo termoeléctrico está configurado de tal forma que el primer lado y el segundo lado experimentan una diferencia de temperatura de alrededor de veinte grados Celsius cuando el al menos un módulo termoeléctrico está en funcionamiento.

En algunas realizaciones, el primer lado comprende un lado caliente del al menos un módulo termoeléctrico y el segundo lado comprende un lado frío del al menos un módulo termoeléctrico. En algunas realizaciones, el al menos un módulo termoeléctrico está configurado de tal forma que el lado caliente y el primer fluido experimentan una primera diferencia de temperatura de alrededor de cuatro grados Celsius durante el funcionamiento del al menos un módulo termoeléctrico y el lado frío y el segundo fluido experimentan una segunda diferencia de temperatura de alrededor de nueve grados Celsius durante el funcionamiento del al menos un módulo termoeléctrico. En algunas realizaciones, el al menos un módulo termoeléctrico incluye una pluralidad de módulos termoeléctricos, cada uno teniendo un primer y segundo lado respectivos. en algunas realizaciones,... [Seguir leyendo]

1. Un sistema termoeléctrico que comprende: al menos un módulo termoeléctrico (200) que comprende un primer lado y un segundo lado, y estando configurado para desarrollar una diferencia de temperatura entre el primer lado y el segundo lado durante el funcionamiento, el módulo termoeléctrico (200) incluyendo una o más partes térmicamente inactivas (219) , [[y]] al menos un primer administrador de fluido (217) configurado para dirigir un primer fluido a lo largo de al menos una primera parte del primer lado del al menos un módulo termoeléctrico (200) , una primera capa protectora (215) dispuesta en el primer lado del módulo termoeléctrico (200) , la primera capa protectora (215) comprendiendo una primera capa resistente a los fluidos configurada para aislar elementos eléctricamente activos del primer fluido que fluye a lo largo del primer lado del módulo termoeléctrico, un primer suministro de fluido (401) para entregar el primer fluido al primer administrador de fluido (217) , y un primer retorno de fluido (403) para expulsar el primer fluido del primer administrador de fluido, caracterizado por una primera junta tórica u otro sellador próximo a las partes térmicamente inactivas (219) para crear un sellado de fluido con el primer administrador de fluido (217) .

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un módulo termoeléctrico comprende al menos un semiconductor de tipo p y al menos un semiconductor de tipo n.

3. El sistema de la reivindicación 1, comprendiendo además una primera conexión de administrador de suministro de fluido configurada para dirigir el primer fluido al primer suministro de fluido y una primera conexión de retorno de fluido configurada para dirigir el primer fluido desde el primer retorno de fluido.

4. El sistema de la reivindicación 3, en donde el al menos un primer administrador de fluido comprende además al menos un primer director de fluido que forma la menos un canal configurado para dirigir al menos una parte del primer fluido desde el primer suministro de fluido al primer retorno de fluido.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un primer administrador de fluido comprende al menos un primer elemento de turbulencia configurado para generar turbulencia en el primer fluido a lo largo de al menos la primera parte del primer lado del al menos un módulo termoeléctrico.

6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el al menos un primer elemento de turbulencia comprende al menos una primera protrusión en un canal del primer administrador de fluido.

7. El sistema de la reivindicación 1, comprendiendo además al menos un segundo administrador de fluido configurado para dirigir un segundo fluido a lo largo de al menos una segunda parte del segundo lado del al menos un módulo termoeléctrico, una segunda capa protectora dispuesta en el segundo lado del módulo termoeléctrico, la segunda capa protectora comprendiendo una segunda capa resistente a los fluidos configurada para aislar elementos eléctricamente activos del segundo fluido que fluye a lo largo del segundo lado del módulo termoeléctrico, una segunda junta tórica u otro sellador próximo a las partes térmicamente inactivas para crear un sellado de fluido con el segundo administrador de fluido, un segundo suministro de fluido para entregar el segundo fluido al segundo administrador de fluido, y un segundo retorno de fluido para expulsar el segundo fluido del segundo administrador de fluido.

8. El sistema de la reivindicación 7, en donde el al menos un módulo termoeléctrico incluye una pluralidad de módulos termoeléctricos, cada una teniendo un primer lado y un segundo lado respectivos, en donde el al menos un primer administrador de fluido incluye una pluralidad de primeros administradores de fluido cada uno configurado para dirigir al menos una primera parte del primer fluido proximalmente a lo largo de al menos una primera parte del primer lado respectivo de cada módulo termoeléctrico de la pluralidad de módulos termoeléctricos, y en donde el al menos u segundo administrador de fluido incluye una pluralidad de segundos administradores de fluido cada uno configurado para dirigir al menos una segunda parte del segundo fluido proximalmente a lo largo de al menos una segunda parte del segundo lado respectivo de cada módulo termoeléctrico de la pluralidad de módulos termoeléctricos.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde el primer lado comprende un lado caliente del al menos un módulo termoeléctrico y el segundo lado comprende un lado frío del al menos un módulo termoeléctrico y en donde el al menos un módulo termoeléctrico está configurado de tal manera que el lado caliente y el primer fluido experimentan una primera diferencia de temperatura de alrededor de cuatro grados Celsius durante el funcionamiento del al menos un módulo termoeléctrico y el lado frío y el segundo fluido experimentan una segunda diferencia de temperatura de alrededor de nueve grados Celsius durante el funcionamiento del al menos un módulo termoeléctrico.

10. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un módulo termoeléctrico incluye una pluralidad de módulos termoeléctricos, cada uno teniendo un primer y segundo lado respectivos, y en donde el al menos un primer administrador de fluido incluye una pluralidad de primeros administradores de fluido cada uno configurado para dirigir al menos una primera parte del primer fluido proximalmente a lo largo de una primera parte respectiva de un primer lado respectivo de cada módulo termoeléctrico de la pluralidad de módulos termoeléctricos.

11. Un método de enfriamiento que comprende los actos de:

A) generar una diferencia de potencial a través de al menos un módulo termoeléctrico para enfriar un primer lado del al menos un módulo termoeléctrico y calentar un segundo lado del al menos un módulo termoeléctrico; y B) dirigir un primer fluido a lo largo de al menos una primera parte del primer lado con al menos un primer administrador de fluido, el al menos un primer administrador de fluido incluyendo una primera capa protectora dispuesta en el primer lado del módulo termoeléctrico, la primera capa protectora comprendiendo una primera capa resistente a los fluidos configurada para aislar los elementos eléctricamente activos del primer fluido que fluye a lo largo del primer lado del módulo termoeléctrico, una primera junta tórica u otro sellador próximo a las partes térmicamente inactivas para crear un sellado de fluido con el primer administrador de fluido, un primer suministro de fluido para entregar el primer fluido al primer administrador de fluido, y un primer retorno de fluido para expulsar el primer fluido del primer administrador de fluido.

12. El método de la reivindicación 11, en donde el acto B incluye dirigir el primer fluido al primer suministro de fluido del al menos un administrador de fluido y dirigir el primer fluido fuera del primer retorno de fluido del al menos un administrador de fluido.

13. El método de la reivindicación 12, en donde el acto B además incluye dirigir el primer fluido a través de al menos un canal de dirección de fluido dispuesto en el al menos un administrador de fluido entre el suministro de fluido y el retorno de fluido.

14. El método de la reivindicación 13, en donde el acto B además incluye generar turbulencia en el primer fluido a medida que el primer fluido es dirigido a través de al menos un canal de dirección de fluido.

15. El método de la reivindicación 11, en donde el acto B además comprende dirigir un segundo fluido a lo largo de al menos una segunda parte del segundo lado con al menos un segundo administrador de fluido, el al menos un segundo administrador de fluido incluyendo una segunda capa protectora dispuesta en el segundo lado del módulo termoeléctrico, la segunda capa protectora comprendiendo una segunda capa resistente a los fluidos configurada para aislar elementos eléctricamente activos del segundo fluido que fluye a lo largo del segundo lado del módulo termoeléctrico, una segunda junta tórica u otro sellador próximo a las porciones térmicamente inactivas para crear un sellado de fluido con el segundo administrador de fluido, un segundo suministro de fluido para entregar el segundo fluido al segundo administrador de fluido, y un segundo retorno de fluido para expulsar el segundo fluido del segundo administrador de fluido.

16. El método de la reivindicación 11, en donde el Acto A incluye generar una primera diferencia de temperatura entre el primer lado y la primera experiencia de fluido de alrededor de nueve grados Celsius y generar una segunda diferencia de temperatura entre el segundo lado y el segundo fluido de alrededor de cuatro grados Celsius.

17. El método de la reivindicación 11, en donde el al menos un módulo termoeléctrico incluye una pluralidad de módulos termoeléctricos, y en donde el método además comprende un acto de C) acoplar eléctricamente la pluralidad de módulos termoeléctricos entre sí.

18. El método de la reivindicación 17, en donde el acto C comprende acoplar eléctricamente cada módulo termoeléctrico de un primer subconjunto de la pluralidad de módulos termoeléctricos en serie a otros módulos termoeléctricos del primer subconjunto.

19. El método de la reivindicación 18, en donde el acto C comprende además acoplar eléctricamente el primero en paralelo a una pluralidad de segundos subconjuntos de la pluralidad de módulos termoeléctricos.

20. El método de la reivindicación 19, en donde el primer subconjunto incluye un número de módulos termoeléctricos correspondientes a una salida de voltaje de una fuente de alimentación acoplada a la pluralidad de módulos termoeléctricos, y en donde la pluralidad de segundos subconjuntos incluye un número de subconjuntos correspondientes a una salida de potencia de la fuente de alimentación.