CN105897060A - 冷凝器热源温差发电装置 - Google Patents

Abstract

冷凝器热源温差发电装置，包括有水冷或平板式冷凝器、半导体温差发电片，在水冷或平板式冷凝器表面直接或间接的固定有至少一层半导体温差发电片，在最外侧温差发电片上方固定有散热装置。通过均温板的设置，可以快速的将热源热量均匀传递到均温板，由均温板将均匀热量传递到温差发电芯片的热端，而且可以扩大热传导面积增加发电片温差，使更多的温差发电芯片同时均匀发电，从而提高发电效率。

Description

冷凝器热源温差发电装置

技术领域

本发明属于一种热能回收的节能装置，尤其是一种采用半导体温差发电片利用冷凝器热能进行温差发电的装置。

背景技术

冷凝器为制冷系统的部件，属于换热器的一种，能把蒸汽转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器温度较高工作过程是个放热的过程。这就导致热能的浪费，因此迫切需要一种装置能够将该热能利用起来的装置，由于半导体芯片的效能也已获得大幅提高，使得本发明的实际应用成为现实，本发明就是在该背景下应运而生的。

发明内容

本发明目的是针对现有的冷凝器热能浪费无法回收利用，而提供的利用半导体温差片进行温差发电的装置。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

冷凝器热源温差发电装置，包括有水冷或平板式冷凝器、半导体温差发电片，在水冷或平板式冷凝器表面直接或间接的固定有至少一层半导体温差发电片，在最外侧温差发电片上方固定有散热装置。

所述的温差发电片为多层叠加结构。

所述多层叠加结构包括有均温板，半导体温差发电片和均温板相互固定，多层叠加。

所述冷凝器表面为平面或多面体表面。

所述冷凝器表面固定有均温板，在均温板上固定有多层叠加的半导体温差发电片。

所述均温板形状为片状或棱锥体或“L”字型或“U”字型或多边形结构。

所述温差发电芯片和/或均温板上设置有绝缘层，绝缘层上设置有至少包括有可焊接部位和电气连接分布线路层。

所述的最外侧温差发电片固定有均温板，均温板固定或活动连接有散热装置。

所述发电片、均温板、散热装置之间的固定方式为焊接和/或粘结固化。

所述的散热装置为带有散热鳍片的热管或内置有冷却液的水冷装置。

本发明的有益效果：

通过均温板的设置，可以快速的将热源热量均匀传递到均温板，由均温板将均匀热量传递到温差发电芯片的热端，而且可以扩大热传导面积增加发电片温差，使更多的温差发电芯片同时均匀发电，从而提高发电效率。

通过温差发电片与均温板组成的均温发电层的多层叠加结构设置，对热量进行充分利用发电，从而进一步提高发电效率。

均温板的形状可以进行设计，例如片状、长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等多种结构，从而改变空间和位置分布，便于进行模块化设计。

本发明作为一个稳定高效的温差发电装置，可以根据应用环境不同，采用不同的整体结构，减少空间、形状对安装的影响，可以运用在空调、冰箱等制冷设备的节能改造，市场前景良好。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的立体分解示意图；

图2为本发明一优选实施例的剖面示意图；

图3为本发明另一优选实施例的立体分解示意图；；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1、图2所示，本实施例主要由外壳1、冷凝管2、侧盖3、第一发电芯片4、散热水胆5、均温板6和第二发电芯片7等组成。其中，冷凝器有外壳1、冷凝管2组成，形成一水冷式冷凝器。冷凝管2为螺旋状，内部流通制冷工质的中空管装结构，压缩机工作时，压缩蒸发器蒸发的工质蒸汽从而使冷凝管2的表面温度升高，为更好的将冷凝管2的热量进行高效利用，我们将冷凝管2放置于外壳1的内腔，在空腔内填充好导热液体，如水、油等，并在外壳1的两端分别通过螺丝安装两个对称的侧盖3来进行密封。同时，在侧盖3上设置有中空的侧边管31和中心管32，分别贯穿于侧盖3，在侧盖3安装冷凝管的一侧表面上设置有众多开槽33，各开槽33在侧盖3内部相互贯通，形成一个整体，并与侧边管31联通。在外壳1的两端安装好侧盖3后，散热水胆5的内腔51对于开槽33连接并密封，导热液体从侧盖3一端的侧边管31流入到开槽33，再到散热水胆内腔51，到另一端开槽33，最后到侧盖3另一端的侧边管31流出，形成一个完整的导热液体流通通道。同样的道理，侧盖3上的中心管32与外壳1的内腔也形成一独立导热液体流通通道。以上两个导热液体流通通道，通过两端的侧边管31和中心管32外接循环泵，可以快速进行热交换并将热量导出。

外壳1是一种热传导部件，能够将冷凝管2的热量通过液体传导、解除传导等方式，快速传导到其他部件，一般制作材质为金属、复合金属或陶瓷等，其中外壳1的形状主要是由冷凝器2的形状决定的。如本实施例中，冷凝管2的形状为螺旋状，采用棱柱体的内腔来放置。水冷式冷凝器的表面形状主要有外壳1决定，其表面为平面、或是多面体平面，如需要扩大安装半导体发电芯片的数量，一般采用多面体平面的表面，形状为中空的棱柱体。

外壳1的内部空腔内分布有散热片，从而增加传导面积，进一步提高热传导效率。但是不限定与散热片，外壳1的内部空腔也可以分布可以设置有凹槽、凸起或散热片等结构，提高与空腔内置的液体介质接触面积。

散热水胆5，是水箱的一种，一般空调行业技术人员的常用叫法，是指内部流通有导热介质的箱体，主要作用是对水胆表面的接触物体表面温度进行传导，由其内部导热介质流通后均匀分布的装置。散热水胆5的形状可以为类似半圆形或棱柱形的机构。在内部结构上，与外壳1相似，散热水胆5内部空腔51也设置有散热片的类似结构，扩大与内部液体的接触面积。

在外壳1的六个表面上分别安装有结构相同的温差发电结构，以其中的一个侧面为例。在水冷式冷凝器表面(即外壳1的表面)直接固定有至少一片的第一温差发电芯片4、在众多第一温差发电芯片4的表面固定有均温板6，在均温板6上固定有至少一片的温差发电芯片7，形成第一温差发电片4、均温板6和第二温差发电片7之间的多层叠加结构，在最外侧的第二温差发电芯片7的表面固定有散热水胆5。

上述多层叠加结构，主要由温差发电片直接叠加或温差发电片与均温板规则或非规则的相互叠加，例如：温差发电片与均温板交错叠加，或者是直接叠加在均温板表面等。在叠加层数上，可以根据压缩机的功率大小，温差发电效率，以及安装空间的分布，结合价格、生产等因素，进行综合选择考虑，一般为2层及以上。

在实际应用中，如果对于热量回收要求较低，或是随着温差发电芯片效率的提升，也可以直接或间接的在冷凝器表面单独固定一层温差发电片进行热回收利用。

均温板6是指导热系数高、热阻小，受热后能够快速将热量传导和均匀分布的物体或装置，常用的为铜、热管、铝合金、相变材料、碳纤维、石墨烯等中的一种金属、非金属或装置。在本实施例中，均温板6为一场长方形的平板结构，其面积远大于第一温差发电芯片4和第二温差发电芯片7，具有以下几个方面优势：一方面，使第一温差发电芯片4和第二温差发电芯片7之间的传导更加均匀和高效；另一方面，考虑到生产安装的效率提升，便于形成模块化结构。

在具体实施过程中，外壳1表面也可以固定有均温板，在均温板上固定有半导体温差发电片。均温板的形状也可以为长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等，在其表面固定温差发电片和均温板，从而改变温差发电芯片和其他均温板的空间位置分布。

在第一温差发电芯片4、均温板6、第二温差发电芯片7等表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层，采用搪瓷或阳极氧化方式制作。绝缘层上设置有线路层，采用印刷、电镀、复合或喷涂方式制作。一般来说，采用传统印刷的方式能够较好适用，尤其是在表面强度和耐久度，适合于批量化生产。线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布，温差发电芯片分别固定在可焊接部位，各个温差发电芯片之间的电气连接为串联和/或并联，使每个温差发电芯片形成电气连接为整体，统一输出电压和电流。

在线路层上除至少包括有可焊接部位和电气连接分布外，还可以设置有静电保护电路，整流、限压、电流控制等电路中的一种或多种，以满足不同的功能需要。

在本实施例中，散热装置为内置有冷却液的水冷装置，即散热水胆5。但是在实际应用中，还可以采用带有散热器片的热管、风扇、水冷、铝合金散热器、翅片散热器等中的一种或多种组合，以满足不同环境和散热强度要求。

第一发电芯片4、均温板6、散热装置7等部件之间的固定方式为焊接和/或粘结固化，固化粘结可以采用高导热水泥进行粘结。根据需要会优先考虑进行焊接，如表面由于材料难以焊接，可以在表面通过电镀、复合、喷涂等方式涂覆一金属层后再进行焊接。通过焊接的方式，其接触热阻可以大幅度的减少，有助于提高热传导效率，另一面该生产制作工艺简单，适合于批量化的大规模生产，有助于提高生产效率，减少生产成本。

实施例二

如图3所示，本实施例主要由外壳1、冷凝管2、第一发电芯片4、散热水胆5、均温板6、第二发电芯片7、端盖8等组成。其中，其中，冷凝器有外壳1、冷凝管2、形成一平板式冷凝器。冷凝管2为中空圆管状的串并联结构，以扩大与外壳1之间的接触面积。外壳1分为上下两个部分，设置有对应冷凝器2管状大小的凹槽，通过合拢后使冷凝管2紧密接触外壳1，为提高热传导效率，可以采用焊接和/或粘结固化将冷凝管2安装在外壳1内。

在外壳1的上下表面上分别安装有结构相同的温差发电结构，以其中的一个侧面为例。在导热器2表面直接固定有四个的第一温差发电芯片4、在四个第一温差发电芯片4的表面固定有均温板6，在均温板6上固定有六个的温差发电芯片7，形成第一温差发电片4、均温板6和第二温差发电片7之间的多层叠加结构，在最外侧的第二温差发电芯片7的表面固定有散热水胆5。在实际的应用中，也可以根据不同的使用需要，在最外侧温差发电片先固定有均温板，再均温板上固定或连接有散热装置，尤其是在最外侧温差发电片需要散热，但是散热量不大的情况下，通过均温板只需要安装一个较小散热结构即可，从而减少空间利用和生产成本。

在实际的应用中，多层叠加结构也可以采用多个均温板进行安装，以每层面积递增的方式，扩大发电芯片的数量，从而提高温差发电的效率。

散热水胆5为一中空的长方形结构，在空腔51内部分布有散热器片。在端盖8上设置有中空管81，贯穿于端盖8，端盖8在两端分别与散热水胆5的内腔51对应连接并密封，导热液体从端盖8一端的中空管81流入散热水胆内腔51，再到端盖8另一端的侧边管81流出，形成一个完整的导热液体流通通道，通过外接循环泵，可以快速进行热交换并将热量导出。

在某些特助情况下，冷凝器也可以直接由冷凝管2做成为方形中空管，通过并行排列后形成一平整的发电芯片安装表面，按照本发明所述的结构和方法组成温差发电装置。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在技术方案范围内进行的通常变化和替换都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.冷凝器热源温差发电装置，包括有水冷或平板式冷凝器、半导体温差发电片，其特征在于：在水冷或平板式冷凝器表面直接或间接的固定有至少一层半导体温差发电片，在最外侧温差发电片上方固定有散热装置。

2.根据权利要求1所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于：所述的温差发电片为多层叠加结构。

3.根据权利要求2所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于：所述多层叠加结构包括有均温板，半导体温差发电片和均温板相互固定，多层叠加。

4.根据权利要求1，2或3所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于：所述冷凝器表面为平面或多面体表面。

5.根据权利要求3所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于：所述冷凝器表面固定有均温板，在均温板上固定有多层叠加的半导体温差发电片。

6.根据权利要求3或5所述冷凝器热源温差发电装置，其特征在于，所述均温板形状为片状或棱锥体或“L”字型或“U”字型或多边形结构。

7.根据权利要求6所述冷凝器热源温差发电装置，其特征在于，所述温差发电芯片和/或均温板上设置有绝缘层，绝缘层上设置有至少包括有可焊接部位和电气连接分布线路层。

8.根据权利要求1，2或3或5或7所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于：所述的最外侧温差发电片固定有均温板，均温板固定或活动连接有散热装置。

9.根据权利要求8所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于，所述发电片、均温板、散热装置之间的固定方式为焊接和/或粘结固化。

10.根据权利要求9所述的冷凝器热源温差发电装置，其特征在于，所述的散热装置为带有散热鳍片的热管或内置有冷却液的水冷装置。