CN1330013C - 温差式发电装置 - Google Patents

Abstract

一种温差式发电装置，主要是借由一能吸收热能的集热装置将热能传送到一致冷晶片组上，使致冷晶片组能借由热电效应而产生直流电以蓄存在蓄电池中，或是再经过电源转换器将直流电能转换成交流电以供一般电器使用，另该集热装置可借由其集热体迅速导热，以及能维持热能不易散失，又该致冷晶片组可借散热装置持续散发出热能，所以集热体与致冷晶片组间的温差能够维持在一定的基准，而使电能可持续的产生。

Description

温差式发电装置

(1)技术领域

本发明涉及一种温差式发电装置，特别是涉及一种借由集热装置与致冷晶片组之间的热电效应产生电压以供运用的发电装置。

(2)背景技术

致冷晶片广泛用于航太与电器等物品上，以往的方式都是在致冷晶片上输入电能，让致冷晶片形成高低温的输出，但是近年来，致冷晶片更利用温差变化与电路接轨而形成热电作用，所以能于连结电路上取得电能进而加以运用，然而，此技术虽然早已公诸于世，但是于实务上取得一定的相对温差值却不容易实现，而存在无法实施或是在施行下效率不彰的情况，所以都未有见诸于市的装置问世。

(3)发明内容

本发明的目的在于提供一种让致冷晶片能稳定而均匀迅速的受热，使得致冷晶片冷热端的热电效率提升，进而增加产业高度使用价值的温差式发电装置。

本发明的一种温差式发电装置，具有一集热装置、一致冷晶片组、一散热装置、一隔热层、一变电压稳压器、一蓄电池、一电源转换器，及一提供集热装置的热源，其中：

该集热装置具有一可吸热升温的集热体，及一设置于集热体上的聚热层，该集热体是一内层壁与一外层壁围设成腔室，而该聚热层是可将导热材料充填入腔室内部所形成，或者是将导热材料研磨混合而喷涂到集热体的外周；

该致冷晶片组是装设于该集热体上；

该散热装置是接设在致冷晶片组的下方，供致冷晶片组散发热能；

该隔热层用于封设住该致冷晶片组，使致冷晶片组能维持一定的温差；

该蓄电池是以电路连结该致冷晶片组；及

该热源能提供热能到集热装置，使集热体迅速形成高温，而高温的集热体将热能传递到致冷晶片组，让致冷晶片组以热电致冷效应形成直流电，进而蓄存于蓄电池中，且致冷晶片组还由散热装置释放热量而持续与集热体间形成温差，使得热电致冷效应能持续运行而发电。

(4)附图说明

下面通过最佳实施例及附图对本发明的温差式发电装置进行详细说明，附图中：

图1是是一流程图，说明本发明的温差式发电装置运作方式。

图2是一剖视示意图，说明本发明的第一较佳实施例的部份结构组成。

图3是另一剖视示意图。

图4是该较佳实施例中一致冷晶片的剖视示意图。

图5是再一剖视示意图，说明本发明第二较佳实施例的部份结构组成。

(5)具体实施方式

如图1、2所示，为本发明的温差式发电装置第一较佳实施例，具有一集热装置11、一致冷晶片组12、一散热装置13、一隔热层14、一变电压稳压器15、一蓄电池16、一电源转换器17，及一提供集热装置11的热源18，其中：

该集热装置11具有一可吸热升温的集热体111，及一设置于集温体111上的聚热层112，该集热体111是一内层壁111与一外层壁1112围设成腔室1113，而该聚热层112是由具吸热或发热性质的导热材料充填入或喷涂腔室1113内部所形成，以使集热体111内部形成有迅速导热与聚热的效果。

该集热装置11的导热模式手段依材料组构特性大致分下列四种：

其一，采用常压传导方式，其内灌满由多种吸热或发热材料元素烧结研磨混合构成的化合物；其二，喷涂传导方式，可在前述的化合物中混合加入防止氧化元素后，对腔室1113内壁施予表面喷涂而成；其三，一般热导方式，将该腔室1113内抽真空充填下列单一或混合材料：纯水、甲醇、丙酮、氨、氮、钠、锂……等或其他等效材料；其四，热超传导方式，选自氢、锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡……等等，采多种元素烧结研磨混合而成，将腔室1113抽真空后再充填前述组成物而得。

如图1、2、4所示，该致冷晶片组12可由多个数字化致冷晶片121组成，每一致冷晶片121具有一上、下连结片1211、1212与数个设置于上、下连结片1211、1212间的N、P型半导体1213、1214，该上、下连接片1211、1212为冷热接受端，而可相对形成温差，而该N、P型半导体1213、1214可串联或并联使用，并能借由电路接设N、P型半导体1213、1214而以温差形成热电效应产生电压。另外，各该致冷晶片121于使用时，每一致冷晶片121的N、P型半导体1213、1214间隙可填充隔热胶以隔绝热传导，使相对温差能够稳定而不互相受到影响，或可在上、下连接片1211、1212的四周利用隔热胶胶合封死，再将封设内部的余隙抽真空，以达彻底隔热的效果。

该散热装置13是接设在致冷晶片组12的下方，供致冷晶片组12散发出热能。

该隔热层14，可选用一般陶瓷材料或是隔热胶，而填充于集热体111的下方以密封住该致冷晶片组12，而使致冷晶片组12的冷热端能维持一定的温差，借以精进温差的稳定效果。

该变电压稳压器15(DC/DC)是以电路连结该致冷晶片组12，该致冷晶片组12的热电效应能透过本电路获得稳定电压，而该变电压稳压器15是位于电路回路中，可将产生的电压稳定控制成一12VDC或24VDC或其他值直流电。

该蓄电池16是位于上述电路中，供储存该变电压稳压器15所产生的12VDC或24VDC…等的直流电。

该电源转换器17(DC/AC)是连结在蓄电池16上，主要是将蓄电池16的蓄电量由直流电源转换形成交流电源以供大众化电器产品运用。

该热源18可为一般火力取得，以如引擎燃烧所形成的废气与各种可燃性废弃物经燃烧所产生的废热，也可为太阳能。

针对一般引擎废气或是燃烧废热为热源18而言，是可将集热装置11的集热体111设置面对向该热源18，而集热体111内的聚热层112会以其迅速导热与聚热的效果将热源18所形成的热能吸收而生成高温，相对地该集热体111也会受聚热层112的传导而维持在高温状态，而由于致冷晶片组12是接设到该集热体111上，能以热电效应生成电压，而形成的电压再通过变电压稳压器15而将电压稳定控制得到直流12VDC或24VDC的电压输送到蓄电池16中，而蓄电池16还能接设电源转换器17将直流电源转变成交流电源，以适用于大众化电器产品。

另外，如图1、3所示，当热源18是使用太阳能时，除了上述所使用的结构外，还可于集热体111上装设一真空玻璃罩19，其与集热体111之间会形成有一真空室21，当阳光照射下，除了可以通过真空玻璃罩19的透光性聚集热能之外，还可透过真空室21将热能维持一段时间不散失，所以于导热给集热体111能更加稳定。

此外，该热源18还可利用室内外的温差，尤其以雪地处最为显着，就是将集热装置11设置在室内，一般雪地的室内温度大约在5到10℃之间，将散热装置13设置在室外(例如屋顶上)，通常雪地室外温度至少都在零下5℃以下，这样，集热体111受室温的传导而约略维持在室内温状态，而散热装置14又可借外界的温度让致冷晶片组12所收受的热量排出，所以致冷晶片组12的冷热端永远有温差存在就会持续不断的生成电压。

依据上述的实施例可知，获得电压的方式是借由热电效应实现，但是现今并无较佳的快速导热与导热的结构，所以会造成温差断断续续，而有可能造成冷热端失衡，使得生成电流的效果大幅下降或停止作用，进而于实施下终无突出的效能，然而本发明中，其集热装置11利用一位于集热体111内部的聚热层112能将热能迅速吸收，且其具有超热传导、均匀与效率高的效果，使得输出上能够相当稳定，因此该致冷晶片组12的受热端方能持续不断的接受到热源的供给形成较高的温度，再加上本发明还于致冷晶片组12上设置有绝对隔离冷热端的隔热层14，以及于各该致冷晶片121的间隙填充隔热胶或四周胶合抽真空处理，使得冷热端之间的热能不会直接与外界相互传导，而使温差值能维持稳定，综合前述两者使得温差的效果更加扩大，则致冷晶片组12输出电压连结稳压电路所获得的发电效果也更加稳定且持久。

如图1、5所示，本发明的温差式发电装置的第二较佳实施例，也包括有一集热装置22、一致冷晶片组12、一散热装置13、一隔热层14、一变电压稳压器15、一蓄电池16、一电源转换器17，及一提供集热装置11的热源18等构件，上述构件皆大致与第一较佳实施例相同，其不同之处只在于：

该集热装置22的聚热层222是以超传导元素混合研磨而喷装在集热体221，这样，当运用于废热或废气等热源18时能迅速的吸收热能，以使温差生热的效应能够达成预定的效果，因此该聚热层222的导热手段可使用前述的热超传导方式，不再另行赘述。此外，该集热装置22能装设有如第一实施例的真空玻璃罩19，以更合于太阳能作为热源18使用。

Claims (13)

1.一种温差式发电装置，其特征在于，包括：

一集热装置，具有一可吸热升温的集热体，及一填充在集热体内部的聚热层，该集热体以一内层壁与一外层壁围设成腔室，而该聚热层则是以导热材料充填入腔室内部所形成；

一致冷晶片组，装设于该集热体上；

一散热装置，接设在致冷晶片组的下方，供致冷晶片组散发热能；

一隔热层，封设住该致冷晶片组，使致冷晶片组能维持一定的温差；

一蓄电池，以电路连结该致冷晶片组；

一热源，能提供热能到集热装置，使集热体迅速形成高温，而高温的集热体将热能传递到致冷晶片组，让致冷晶片组以热电致冷效应产生直流电压，进而蓄存于蓄电池中，且致冷晶片组还由散热装置释放热量而持续与集热体间形成温差，使得热电致冷效应能持续运行而发电。

2.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该集热装置还具有一设置于该集热体上且相反于该致冷晶片组位置的真空玻璃罩，该真空玻璃罩与该集热体间形成有一密封的真空容室。

3.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该致冷晶片组是由数个致冷晶片所组成，每一致冷晶片具有一上、下连结片与数个设置于连结片间的N、P型半导体。

4.如权利要求3所述的温差式发电装置，其特征在于：

每一致冷晶片的N、P型半导体间隙填充隔热胶。

5.如权利要求3所述的温差式发电装置，其特征在于：

上、下连结片的四周利用隔热胶胶合封死，其内部余隙抽成真空，以实现彻底隔热。

6.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该热源可藉助太阳能取得。

7.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该热源藉助火力取得。

8.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该热源藉助高温废气取得。

9.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该导热材料为氢、锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡研磨混合充填。

10.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

该集热体的腔室于导热材料未容置前被抽成真空。

11.如权利要求10所述的温差式发电装置，其特征在于：

该导热材料可为纯水、甲醇、丙酮、氨、氮、钠、锂其中至少一种材料充填。

12.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

还包括有一连结于该致冷晶片组与该蓄电池之间的变电压稳压器，用以稳定控制电压值。

13.如权利要求1所述的温差式发电装置，其特征在于：

还包括有一连结该蓄电池的电源转换器，用于将直流电转换成交流电使用。

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