冷系統(tǒng)100的效率。例如，當(dāng)在穩(wěn)態(tài)模式下操作(如當(dāng)冷卻室102在設(shè)定點(diǎn)溫度下或在預(yù)定穩(wěn)態(tài)溫度范圍內(nèi))時(shí)，控制器106可控制TEC來最大化效率。然而，在降溫或恢復(fù)期間，控制器106可控制TEC來實(shí)現(xiàn)所需的性能(例如像最大化從冷卻室102的熱量排出)，從而在降溫/或恢復(fù)時(shí)間和效率等之間提供折衷等等。
[0057]盡管圖2和圖3的前述討論描述了使得能夠選擇性控制單個(gè)盤盒112上的不同TEC的實(shí)施方案，但要認(rèn)識(shí)到，類似地原理可用來控制可被設(shè)置在單獨(dú)的盤盒(例如，每個(gè)盤盒具有一個(gè)或多個(gè)TEC)或其他基板上的多個(gè)TEC，所述其他基板可被布置在一個(gè)或多個(gè)熱交換器組件的配對(duì)表面之間(例如，在與第一熱(排出)側(cè)熱交換器配對(duì)的第一冷(接受)側(cè)熱交換器之間，或者在與相應(yīng)第一和第二熱(排出)側(cè)熱交換器配對(duì)的第一和第二冷(接受)側(cè)熱交換器之間)。
[0058]如先前所指出，結(jié)合圖3所描述的熱電致冷系統(tǒng)100可利用被動(dòng)熱接受子系統(tǒng)和被動(dòng)熱排出系統(tǒng)，它們各自可包括熱虹吸管或熱管。此類被動(dòng)子系統(tǒng)有利地沒有活動(dòng)零件并且因此是高度可靠的，并且還可無聲地操作。然而，被動(dòng)熱接受子系統(tǒng)和被動(dòng)熱排出子系統(tǒng)可在高熱量負(fù)載(例如，瞬態(tài)條件)階段期間受制于不足的可用表面積，并且被動(dòng)熱排出子系統(tǒng)可在高溫排出條件期間受制于不足的可用表面積一但此類子系統(tǒng)可在穩(wěn)態(tài)條件期間完美地提供充足的傳熱效用。
[0059]為了克服可用于冷卻腔室或表面的被動(dòng)熱接受子系統(tǒng)和/或被動(dòng)熱排出子系統(tǒng)的限制，根據(jù)本公開的某些實(shí)施方案，此類子系統(tǒng)可通過至少一個(gè)可選擇性操作的強(qiáng)制對(duì)流級(jí)來增強(qiáng)。在某些實(shí)施方案中，強(qiáng)制對(duì)流單元可包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、噴射器或其他促氣流元件。盡管本文所公開的某些實(shí)施方案指風(fēng)扇的使用，要理解，風(fēng)扇僅僅表示一種類型的強(qiáng)制對(duì)流單元，并且可采用任何合適類型的強(qiáng)制對(duì)流單元(無論是代替風(fēng)扇還是包括風(fēng)扇)。通過利用僅在高熱量負(fù)載條件和/或高溫?zé)崤懦鰲l件期間通電的至少一種強(qiáng)制對(duì)流單元，熱接受子系統(tǒng)和/或熱排出子系統(tǒng)可提供足夠的能力來允許瞬態(tài)高熱量負(fù)載處理能力，同時(shí)在正常(例如，穩(wěn)態(tài))操作條件期間維持完全被動(dòng)熱傳送的益處。
[0060]在某些實(shí)施方案中，強(qiáng)制對(duì)流增壓級(jí)可用來增強(qiáng)可用來冷卻腔室或表面的被動(dòng)單相排出系統(tǒng)或接受系統(tǒng)。在某些實(shí)施方案中，強(qiáng)制對(duì)流增壓階段可用來增強(qiáng)可用來冷卻腔室或表面的被動(dòng)兩相排出系統(tǒng)或接受系統(tǒng)。在某些實(shí)施方案中，至少一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元可鄰近至少一個(gè)熱交換器被布置在熱傳送系統(tǒng)的接受側(cè)和/或排出側(cè)處。
[0061 ]在某些實(shí)施方案中，當(dāng)被動(dòng)熱傳送子系統(tǒng)優(yōu)選地對(duì)于從有待冷卻的表面或腔室所接受的熱量和/或?qū)τ谟写慌懦龅街車h(huán)境的熱量來說是足夠的時(shí)，至少一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元在高熱量負(fù)載(例如，瞬態(tài)條件如降溫或恢復(fù))和/或高溫排出條件期間操作，但在正常條件(例如，包括穩(wěn)態(tài)熱量負(fù)載和典型的周圍環(huán)境條件)期間不操作。在于提高的周圍條件下的初始降溫期間，或者響應(yīng)于異常內(nèi)部負(fù)載，至少一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元可被通電來協(xié)助初級(jí)被動(dòng)傳送系統(tǒng)以移除或緩和異常條件。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下的正常操作期間，強(qiáng)制對(duì)流單元將完全未通電，從而允許完全被動(dòng)操作并且避免強(qiáng)制對(duì)流單元的操作所固有的耗電和噪音。因此，在優(yōu)選實(shí)施方案中，初級(jí)被動(dòng)熱傳送子系統(tǒng)優(yōu)選地足以在所有條件下處理操作性負(fù)載，而一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元可選擇性作為次級(jí)子系統(tǒng)來操作以在需要時(shí)提供性能提升，但是強(qiáng)制對(duì)流單元不要求基本的系統(tǒng)性能并且因此將不會(huì)影響整體系統(tǒng)可靠性。
[0062]盡管本文描述了內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元和外部強(qiáng)制對(duì)流單元，但某些實(shí)施方案可僅利用內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流或僅利用外部強(qiáng)制對(duì)流。在某些實(shí)施方案中，可提供多個(gè)內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元和/或多個(gè)外部強(qiáng)制對(duì)流單元。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)內(nèi)部風(fēng)扇和/或多個(gè)外部風(fēng)扇可被提供，并且可獨(dú)立控制以準(zhǔn)許類似位置的風(fēng)扇順序地操作或必要時(shí)一起操作來滿足熱需求或其他要求。在某些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元可利用多級(jí)或可變速控制器來控制以便準(zhǔn)許對(duì)流基于需要和/或動(dòng)力或噪音限制來變化。
[0063]在某些實(shí)施方案中，控制器接收指示以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)的溫度數(shù)據(jù):(i)包含熱傳送系統(tǒng)的周圍環(huán)境的溫度；以及(ii)有待冷卻的腔室或表面的溫度?？刂破饕坏z測(cè)到指示以下狀態(tài)中的至少一個(gè)的條件就啟動(dòng)至少一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元:腔室或表面的溫度超過包括設(shè)定點(diǎn)溫度或設(shè)定點(diǎn)溫度范圍的穩(wěn)態(tài)溫度范圍；并且周圍環(huán)境的溫度超過周圍環(huán)境閾值溫度或周圍環(huán)境閾值溫度范圍?？刂破饕坏z測(cè)到指示以下狀態(tài)中的至少一個(gè)的條件就停用至少一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流單元:腔室或表面的溫度在穩(wěn)態(tài)溫度范圍內(nèi)；和/或周圍環(huán)境的溫度低于周圍環(huán)境閾值溫度或周圍環(huán)境閾值溫度范圍。
[0064]圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的熱傳送系統(tǒng)200的至少一部分的透視圖，所述熱傳送系統(tǒng)200包括強(qiáng)制對(duì)流單元(例如，風(fēng)扇)221，所述強(qiáng)制對(duì)流單元221被布置來增強(qiáng)對(duì)與包含流體的管道或環(huán)214處于熱連通的熱交換器208的冷卻。熱傳送系統(tǒng)200可被優(yōu)選地用作熱電冷卻系統(tǒng)的一部分，但不限于與熱電冷卻元件一起使用。包含流體的管道或環(huán)214被優(yōu)選地布置用于傳熱流體的被動(dòng)移動(dòng)，并且可歸并熱虹吸管或熱管?？商峁┡浼?09，所述配件209與包含流體的管道或環(huán)214處于流體連通以準(zhǔn)許添加傳熱流體。熱傳送系統(tǒng)200可被布置成與有待冷卻的至少一個(gè)表面或腔室(未示出)處于熱連通，如通過將包含流體的管道或環(huán)214的至少一部分或通過將熱交換器208的表面置成與有待冷卻的表面或腔室處于熱連通。在某些實(shí)施方案中，熱交換器208可被布置成與如本文先前所描述的至少一個(gè)TEC或熱電盤盒(未示出)處于導(dǎo)熱連通。在某些實(shí)施方案中，包含流體的管道或環(huán)214和熱交換器208可在致冷或冷卻系統(tǒng)的接受(冷)側(cè)上利用。在某些實(shí)施方案中，包含流體的管道或環(huán)214和熱交換器208可在致冷或冷卻系統(tǒng)的排出(熱)側(cè)上利用，其中熱交換器208充當(dāng)用來將熱量消散到周圍環(huán)境的散熱器。在優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)包含流體的管道或環(huán)214和熱交換器208無需通過強(qiáng)制對(duì)流所增強(qiáng)的熱傳送來被動(dòng)操作時(shí)，強(qiáng)制對(duì)流單元221可選擇性地操作來僅在高熱量負(fù)載條件和/或高溫?zé)崃颗懦鰲l件下操作，并且強(qiáng)制對(duì)流單元221在穩(wěn)態(tài)和/或正常周圍條件期間斷電。在次優(yōu)選實(shí)施方案中，包含流體的管道或環(huán)214內(nèi)的流體流動(dòng)可通過栗或其他流體增壓元件(未示出)來激發(fā)或者利用它們來擴(kuò)大。
[0065]圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的熱傳送系統(tǒng)250的至少一部分的透視圖，所述熱傳送系統(tǒng)250包括可選擇性操作的強(qiáng)制對(duì)流單元271，所述強(qiáng)制對(duì)流單元271被布置來增強(qiáng)通過包含流體的管道或環(huán)264與熱交換器258處于熱連通的包含流體的翅式散熱器277的冷卻。熱傳送系統(tǒng)250可被優(yōu)選地用作熱電冷卻系統(tǒng)的一部分，但不限于與熱電冷卻元件一起使用。包含流體的管道或環(huán)264被優(yōu)選地布置用于傳熱流體的被動(dòng)移動(dòng)，并且可歸并熱虹吸管或熱管。可提供配件259，所述配件259與包含流體的管道或環(huán)264處于流體連通以準(zhǔn)許添加傳熱流體。熱傳送系統(tǒng)250可被布置成與有待冷卻的至少一個(gè)表面或腔室(未示出)處于熱連通，如通過將包含流體的管道或環(huán)264的至少一部分或通過將熱交換器258的表面置成與有待冷卻的表面或腔室處于熱連通。在某些實(shí)施方案中，熱交換器258可被布置成與如本文先前所描述的至少一個(gè)TEC或熱電盤盒(未示出)處于導(dǎo)熱連通。在某些實(shí)施方案中，包含流體的管道或環(huán)264和熱交換器258可在致冷或冷卻系統(tǒng)的接受(冷)側(cè)上利用。在某些實(shí)施方案中，包含流體的管道或環(huán)264和熱交換器258可用在致冷或冷卻系統(tǒng)的排出(熱)側(cè)上，其中包含流體的翅式散熱器277用來將熱量消散到周圍環(huán)境。在優(yōu)選實(shí)施方案中，強(qiáng)制對(duì)流單元271可選擇性操作來僅在高熱量負(fù)載條件和/或高溫?zé)崃颗懦鰲l件下操作，并且當(dāng)包含流體的管道或環(huán)264、熱交換器258和翅式散熱器277無需通過強(qiáng)制對(duì)流所增強(qiáng)的熱傳送來被動(dòng)操作時(shí)，強(qiáng)制對(duì)流單元271在穩(wěn)態(tài)和/或正常周圍條件期間斷電。在次優(yōu)選實(shí)施方案中，包含流體的環(huán)264內(nèi)的流體流動(dòng)可通過栗或其他流體加壓元件(未示出)來激發(fā)或者利用它們來擴(kuò)大。
[0066]圖6示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的熱電冷卻或致冷系統(tǒng)300。冷卻或致冷系統(tǒng)300包括內(nèi)壁303所界定的冷卻室302，所述內(nèi)壁303被外壁301或外皮包圍。熱隔離(未示出)優(yōu)選地被提供在內(nèi)壁303與外壁301之間。初級(jí)接受環(huán)或?qū)Ч?08被布置成與冷卻室302處于熱連通，如通過與內(nèi)壁303接觸或者被直接整合在內(nèi)壁303的表面上。次級(jí)接受環(huán)或?qū)Ч?09可任選地包括至少一個(gè)接受側(cè)熱交換器307 (其可包括翅片305)，所述至少一個(gè)接受側(cè)熱交換器307被布置來接收來自設(shè)置在冷卻室302內(nèi)的內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元311的空氣。內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元311可選擇性地操作來增強(qiáng)從冷卻室302到次級(jí)接受環(huán)或?qū)Ч?09的傳熱，如可能在降溫或恢復(fù)期間需要的，但是內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元311在穩(wěn)態(tài)條件期間可斷電。內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元311可替代地(或附加地)操作來縮小冷卻室302內(nèi)的溫度分層，所述溫度分層例如可由與冷卻室302或內(nèi)壁303處于熱連通的多個(gè)溫度傳感器(未示出)檢測(cè)到。接受環(huán)或?qū)Ч?08、309被布置成與冷(接受)側(cè)熱交換器310接觸。
[0067]繼續(xù)參照?qǐng)D6，熱電熱交換組件包括冷(接受)側(cè)熱交換器310、合并TEC的至少一個(gè)熱電盤盒312、以及熱(排出)側(cè)熱交換器314。熱(排出)側(cè)熱交換器314與包含流體的管道或環(huán)316A、316C(其中每個(gè)優(yōu)選地被布置用于傳熱流體的被動(dòng)移動(dòng)，并且如可歸并在熱虹吸管或熱管中)處于熱連通，所述包含流體的管道或環(huán)316A、316C被布置來將熱量消散到包括多陣列翅片317A、317B的熱(排出)側(cè)散熱器315。在熱(排出)側(cè)散熱器315內(nèi)，第一包含流體的環(huán)或管道316A與第一陣列翅片317A處于導(dǎo)熱連通，并且第二包含流體的環(huán)或管道316B與第二陣列翅片317B處于導(dǎo)熱連通。至少一個(gè)外部強(qiáng)制對(duì)流單元321被布置來增強(qiáng)從熱(排出)側(cè)散熱器315的熱量消散。外部強(qiáng)制對(duì)流單元321可選擇性操作來增強(qiáng)從熱(排出)側(cè)散熱器315到周圍環(huán)境的傳熱，如可能在降溫或恢復(fù)和/或異常高排出溫度條件期間需要的，但是外部強(qiáng)制對(duì)流單元321可在穩(wěn)態(tài)條件期間斷電。熱電盤盒312和強(qiáng)制對(duì)流單元311、321受與熱電冷卻或致冷系統(tǒng)300相關(guān)聯(lián)的控制器306控制。盡管圖6示出單個(gè)熱電熱交換組件(例如，包括冷(接受)側(cè)熱交換器310、合并TEC的至少一個(gè)熱電盤盒312、以及熱(排出)側(cè)熱交換器314)、單個(gè)熱(排出)側(cè)散熱器315、單個(gè)內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流單元311、以及單個(gè)外部強(qiáng)制對(duì)流單元321，但要理解，在某些實(shí)施方案中可提供兩個(gè)或更多個(gè)前述組件或部件，以便提供提高的冷卻能力、對(duì)其不同冷卻室或區(qū)(或部分)的單獨(dú)控制、和/或增強(qiáng)可靠性。
[0068]圖7是示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的熱電冷卻或致冷系統(tǒng)(如圖6的系統(tǒng)300)的電源、傳感器、控件、以及用戶界面部件之間的互連的示意圖。除了圖6中所示的控制器306和熱電盤盒312之外，圖7示出熱電冷卻或致冷系統(tǒng)可包括用戶界面376、電源378、輔件(ACC)380、電力電子器件382、溫度傳感器354-356、以及風(fēng)扇(或其他強(qiáng)制對(duì)流單元)311、321。用戶界面376允許用戶輸入與熱電冷卻或致冷系統(tǒng)300相關(guān)聯(lián)的各種控制參數(shù)，包括冷卻室302的至少一個(gè)設(shè)定點(diǎn)溫度。在某些實(shí)施方案中，輸入控制參數(shù)可附加地包括穩(wěn)態(tài)溫度范圍的值。在某些實(shí)施方案中，用戶界面376可附加地允許用戶或熱電致冷系統(tǒng)的制造商限定熱(排出)側(cè)熱交換器314的最大可允許溫度、與Irapmax和Imax相關(guān)聯(lián)的電流值、和/或其他參數(shù)。在某些實(shí)施方案中，一些或所有控制參數(shù)可被編程或硬編碼到控制器306中。
[0069]電源378給控制器306、輔件380、以及電力電子器件382提供電力。輔件380可包括用于擴(kuò)展容量的光腔和/或通信模塊。在輔件380是通信模塊的實(shí)施方案中，輔件380可與遠(yuǎn)端裝置通信，如但不限于蜂窩電話、遠(yuǎn)程定位的計(jì)算裝置、或者甚至其他設(shè)備以及熱電冷卻或致冷系統(tǒng)。在輔件380與蜂窩電話或遠(yuǎn)程定位的計(jì)算裝置通信的實(shí)施方案中，輔件380可給遠(yuǎn)端裝置或?qū)嶓w提供熱電冷卻或致冷系統(tǒng)300以及冷卻室302的操作性參數(shù)(例如，溫度數(shù)據(jù))。在輔件380與其他熱電致冷系統(tǒng)通信的實(shí)施方案中，輔件380可將熱電冷卻或致冷系統(tǒng)300的操作性參數(shù)傳達(dá)到其他熱電致冷系統(tǒng)，所述參數(shù)如設(shè)定點(diǎn)溫度、設(shè)定點(diǎn)溫度的閾值上限和下限、冷卻室302的最大可允許溫度、熱(排出)側(cè)熱交換器314的最大可允許溫度等等。
[0070]電力電子器件382總體操作來響應(yīng)于來自控制器306的控制信號(hào)給熱電盤盒312和TEC 320供電。在某些實(shí)施方案中，電力電子器件382可獨(dú)立地給TEC 320的不同子集供電。在某些實(shí)施方案中，TEC 320的不同子集的工作循環(huán)也受到控