TWI542843B - 選擇性吸收膜及輻射熱回收發電器 - Google Patents

選擇性吸收膜及輻射熱回收發電器 Download PDF

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Description

選擇性吸收膜及輻射熱回收發電器
本揭露提供一種選擇性吸收膜及輻射熱回收發電器，尤指一種具有吸收輻射波長的選擇性吸收膜及使用該選擇性吸收膜的輻射熱回收發電器。
在地球石化資源逐漸耗竭且溫室效應日益嚴重的今天，將工業廢熱回收發電的重要性已經受到世界各國及各企業的重視。一般而言，工業廢熱回收發電係使用汽電共生及熱氣回收預熱等方式進行，由於該方式有可能影響製程環境的溫度並從而對工件的品質造成不良影響，又由於該方式係使用大量之管件及相對大型的熱交換器或發電機，且其僅能以熱傳導或熱對流形式回收廢熱，故該方式亦無法直接在工作現場回收熱輻射形式的工業廢熱。
然而，雖然一般的太陽能發電晶片亦可回收熱輻射來發電，但是太陽能發電晶片之能隙僅適用於約0.446微米的波長(對應攝氏溫度約6000度)範圍，故其亦不適用於3微米(對應攝氏溫度700度)至7微米波長(對應攝氏溫度150度)範圍之工業廢熱的熱輻射。
因此，如何將3微米至7微米波長範圍之工業廢熱的熱輻射回收利用，是本領域技術人員的一大課題。
本揭露提供一種選擇性吸收膜，係以非接觸方式吸收一預設限制波段的熱輻射，且包括：反射基板；陶瓷金屬膜，係包含有形成在該反射基板上的第一陶瓷金屬複合膜，而該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在10%至50%之間，且該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚係落在100奈米至3500奈米之間，以及形成在該第一陶瓷金屬複合膜上方的第二陶瓷金屬複合膜，而該第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在0%至35%之間且小於該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚係落在100奈米至2000奈米之間；以及抗反射層，係形成於該第二陶瓷金屬複合膜上方。
本揭露提供一種輻射熱回收發電器，係包括：具有內側表面及外側表面，並具有一封閉端及一開口端的第一管件；設置於該第一管件之外側表面上的選擇性吸收膜；設於該第一管件所圍繞出之空腔中，並具有內壁及外壁，且該外壁係連接於該第一管件之該內側表面的導熱件；具有熱接觸面及散熱面，而該熱接觸面係連接於該導熱件之該內壁的熱電晶片；連接該熱電晶片的導電線；以及連接該熱電晶片之該散熱面的散熱件。
本揭露亦提供一種輻射熱回收發電器，係包括：具有內側表面及外側表面，並具有一封閉端及一開口端的第一管件；設置於該第一管件之外側表面上的選擇性吸收膜；設於該第一管件外的第二管件，該第一管件與第二管件係共同圍繞構成一 封閉空腔；設於該第一管件所圍繞出之空腔中，並具有內壁及外壁，且該外壁係連接於該第一管件之該內側表面的導熱件；具有熱接觸面及散熱面，而該熱接觸面係連接於該導熱件之該內壁的熱電晶片；連接該熱電晶片的導電線；以及連接該熱電晶片之散熱面的散熱件。
本揭露藉由輻射熱回收發電器而可將3微米至7微米波長範圍之工業廢熱的熱輻射回收利用，而該輻射熱回收發電器係使用能將3微米(對應攝氏溫度700度)至7微米波長(對應攝氏溫度150度)範圍的熱輻射吸收並傳導至熱電晶片的選擇性吸收膜。
10‧‧‧選擇性吸收膜
101‧‧‧反射基板
103‧‧‧陶瓷金屬膜
1031‧‧‧第一陶瓷金屬複合膜
1033‧‧‧第二陶瓷金屬複合膜
1035‧‧‧第三陶瓷金屬複合膜
105‧‧‧抗反射層
20‧‧‧第一管件
201‧‧‧封閉端
203‧‧‧開口端
205‧‧‧內側表面
206‧‧‧外側表面
22‧‧‧第二管件
30‧‧‧導熱件
301‧‧‧外壁
303‧‧‧內壁
305‧‧‧導熱片材
40‧‧‧熱電晶片
401‧‧‧熱接觸面
403‧‧‧散熱面
50‧‧‧導電線
60‧‧‧散熱件
601‧‧‧進水管
603‧‧‧出水管
605‧‧‧儲水容器
70‧‧‧封閉件
701‧‧‧通孔
80‧‧‧彈性件
90‧‧‧絕熱件
901‧‧‧凹部
A-A’‧‧‧線
第1圖係說明本揭露之具有雙層陶瓷金屬複合膜之以非接觸方式吸收一預設限制波段的熱輻射之選擇性吸收膜的剖視圖；第2圖至第5圖係第1圖之雙層陶瓷金屬複合膜的選擇性吸收膜在特定條件下之各範例的反射率光譜圖；第6圖係說明本揭露之具有三層陶瓷金屬複合膜之選擇性吸收膜的剖視圖；第7圖至第10圖係第6圖之三層陶瓷金屬複合膜的選擇性吸收膜在特定條件下之各範例的反射率光譜圖；第11A圖係說明使用第1圖或第6圖的選擇性吸收膜之輻射熱回收發電器的側面剖視圖；第11B圖係第11A圖之橫截面的剖視圖；以及第12圖係說明本揭露之另一實施例之輻射熱回收發電器的 側面剖視圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本揭露之其他優點及功效。本揭露亦可藉由其它不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本揭露之精神下進行各種修飾與變更。
請參照第1圖，其係說明本揭露之具有雙層陶瓷金屬複合膜之以非接觸方式吸收一預設限制波段的熱輻射之選擇性吸收膜的剖視圖，而選擇性吸收膜10係包括反射基板101、陶瓷金屬膜103及抗反射層105。
反射基板101可由常見之耐溫材料製成，以做為熱端吸熱基板，並將其未吸收之熱輻射反射，舉例而言，其材料係鈦(Ti)、鋁(Al)、不銹鋼(SS)或銅(Cu)等，但本揭露不以此為限制。
陶瓷金屬膜103可包含形成在反射基板101上的第一陶瓷金屬複合膜1031及形成在第一陶瓷金屬複合膜1031上方的第二陶瓷金屬複合膜1033，其中，第一陶瓷金屬複合膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033可為鈦/鈦氮化物膜、鎳/鎳氧化物膜、鉻/鉻氧化物膜或鎢/鎢氧化物膜，但本揭露不以此為限制。特定而言，第一陶瓷金屬複合膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033中的金屬元素係自鈦、鎳、鉻及鎢中所選的同一種金屬元素。值得注意的是，本實施例中的第一陶瓷金屬複合膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033係不同金屬分率(Metal volume fraction，MVF)或不同膜厚之陶瓷金屬複合膜，因此可透過調整第一陶瓷金屬複合 膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033的金屬分率或膜厚，以得到所欲熱輻射吸收之紅外光波段範圍。更特定而言，第一陶瓷金屬複合膜1031的金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚係落在100奈米至3500奈米之間，而第二陶瓷金屬複合膜1033的金屬分率係落在0%至35%之間且小於第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率，而第二陶瓷金屬複合膜1033之膜厚係落在100奈米至2000奈米之間。因此，本揭露可透過調整第一陶瓷金屬複合膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033的金屬分率或膜厚，以得到所欲熱輻射吸收之紅外光波段範圍。因此，本揭露係可將第一陶瓷金屬複合膜1031稱為高金屬分率(HMVF)之陶瓷金屬複合膜，且將第二陶瓷金屬複合膜1033稱為低金屬分率(LMVF)之陶瓷金屬複合膜。
抗反射層(Anti-reflection layer，AR layer)105，係形成於該第二陶瓷金屬複合膜1033上方，且可為自鈦、鎳、鉻及鎢中所選之其中一種金屬元素的完全氮化物或氧化物所形成，但本揭露不以此為限制。更特定而言，抗反射層105所內含之金屬元素係相同於第一陶瓷金屬複合膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033所內含之金屬元素。
具體說明雙層陶瓷金屬複合膜之第1範例如下，當雙層陶瓷金屬複合膜皆為鈦/鈦氮化物(Tix/TiN1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚範圍落在100奈米至3000奈米之間，並且第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率在0%至35%之間，且其膜厚範圍落在100奈米至1500奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻 射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第2圖係說明如第1圖之雙層陶瓷金屬複合膜(鈦/鈦氮化物(Tix/TiN1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為4.2%，且膜厚為300奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為26.3%，且膜厚為3000奈米)下的反射率光譜圖，其中，該選擇性吸收膜10係在波長約6000奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
具體說明雙層陶瓷金屬複合膜之第2範例如下，當雙層陶瓷金屬複合膜皆為鎳/鎳氧化物(Nix/NiO1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，並且第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率係落在0%至35%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第3圖係說明如第1圖之雙層陶瓷金屬複合膜(鎳/鎳氧化物(Nix/NiO1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為10%，且膜厚為1200奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為15%，且膜厚為3000奈米)下的反射率光譜圖，其中，該雙層陶瓷金屬複合膜係在波長約4000奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
具體說明雙層陶瓷金屬複合膜之第3範例如下，當雙層陶瓷金屬複合膜皆為鉻/鉻氧化物(Crx/(Cr2O3)1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，並且第二陶瓷金屬複合膜 1033之金屬分率係落在0%至35%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第4圖係說明如第1圖之雙層陶瓷金屬複合膜(鉻/鉻氧化物(Crx/(Cr2O3)1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為5%，且膜厚為1600奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為10%，且膜厚為2000奈米)下的反射率光譜圖，其中，該雙層陶瓷金屬複合膜係在波長約4000奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
具體說明雙層陶瓷金屬複合膜之第4範例如下，當雙層陶瓷金屬複合膜皆為鎢/鎢氧化物(Wx/(WO3)1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚範圍落在250奈米至3500奈米之間，並且第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率係落在0%至35%之間，且其膜厚範圍落在250奈米至2000奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第5圖係說明如第1圖之雙層陶瓷金屬複合膜(鎢/鎢氧化物(Wx/(WO3)1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為13.5%，且膜厚為1000奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為42.4%，且膜厚為1200奈米)下的反射率光譜圖，其中，該雙層陶瓷金屬複合膜係在波長約7000奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
請參照第6圖，其係說明本揭露之具有三層陶瓷金屬複合膜之選擇性吸收膜的剖視圖，其與上述之具有雙層陶瓷金 屬複合膜的態樣之相異之處，係在於該陶瓷金屬膜更包含第三陶瓷金屬複合膜1035，以及在於與第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率的不同，第三陶瓷金屬複合膜1035係形成於第一陶瓷金屬複合膜1031與第二陶瓷金屬複合膜1033之間。第三陶瓷金屬複合膜1035可為鈦/鈦氮化物膜、鎳/鎳氧化物膜、鉻/鉻氧化物膜或鎢/鎢氧化物膜，但本揭露不以此為限制。特定而言，第三陶瓷金屬複合膜1035中的金屬元素係自鈦、鎳、鉻及鎢中所選的金屬元素且與第一陶瓷金屬複合膜1031及第二陶瓷金屬複合膜1033中的金屬元素相同。而第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率係落在0%至10%之間，以及第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率的範圍係落在5%至35%之間，並小於第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率，且大於第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率，並且第三陶瓷金屬複合膜1035之膜厚的範圍係落在100奈米至2000奈米之間。因此，本揭露可透過調整第一陶瓷金屬複合膜1031、第二陶瓷金屬複合膜1033及第三陶瓷金屬複合膜1035的金屬分率或膜厚，以得到所欲熱輻射吸收之紅外光波段範圍。此外，本揭露係可將第三陶瓷金屬複合膜1035稱為中金屬分率(MMVF)之陶瓷金屬複合膜。
具體說明三層陶瓷金屬複合膜之第1範例如下，當三層陶瓷金屬複合膜皆為鈦/鈦氮化物(Tix/TiN1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在15%至50%之間，且其膜厚範圍落在100奈米至3000奈米之間，並且第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率係落在10%至35%之間，且其膜厚範圍落在100奈米至1500奈米之間，再者第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分 率係落在0%至10%之間，且其膜厚範圍落在100奈米至1000奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第7圖係說明如第6圖之三層陶瓷金屬複合膜(鈦/鈦氮化物(Tix/TiN1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為0.2%，且膜厚為300奈米，第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率為10.5%，且膜厚為1000奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為26.3%，且膜厚為2500奈米)下的反射率光譜圖，其中，該三層陶瓷金屬複合膜係在波長約5000奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
具體說明三層陶瓷金屬複合膜之第2範例如下，當三層陶瓷金屬複合膜皆為鎳/鎳氧化物(Nix/NiO1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，並且第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率係落在5%至35%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間，再者第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率係落在0%至10%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至1000奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第8圖係說明如第6圖之三層陶瓷金屬複合膜(鎳/鎳氧化物(Nix/NiO1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為0%，且膜厚為300奈米，第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率為10%，且膜厚為1500奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為15%，且膜厚為2500奈米)下的反射率光譜圖，其 中，該三層陶瓷金屬複合膜係在波長約4500奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
具體說明三層陶瓷金屬複合膜之第3範例如下，當三層陶瓷金屬複合膜皆為鉻/鉻氧化物(Crx/(Cr2O3)1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在10%至50%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，並且第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率係落在5%至35%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間，再者第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率係落在0%至10%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至1000奈米之間，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第9圖係說明如第6圖之三層陶瓷金屬複合膜(鉻/鉻氧化物(Crx/(Cr2O3)1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為0%，且膜厚為500奈米，第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率為5%，且膜厚為1700奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為10%，且膜厚為2000奈米)下的反射率光譜圖，其中，該三層陶瓷金屬複合膜係在波長約4500奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
具體說明三層陶瓷金屬複合膜之第4範例如下，當三層陶瓷金屬複合膜皆為鎢/鎢氧化物(Wx/(WO3)1-x)膜，而第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率係落在15%至50%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，並且第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率係落在10%至35%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間，再者，第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬 分率係落在0%至10%之間，且其膜厚範圍落在200奈米至1000奈米之間)，本範例之選擇性吸收膜10可在3至7微米之熱輻射波長的範圍中得到所欲之吸收率(即低反射率)。更具體而言，第10圖係說明如第6圖之三層陶瓷金屬複合膜(鎢/鎢氧化物(Wx/(WO3)1-x)膜)的選擇性吸收膜在特定條件(即第二陶瓷金屬複合膜1033之金屬分率為4.1%，且膜厚為750奈米，第三陶瓷金屬複合膜1035之金屬分率為31.1%，且膜厚為1500奈米，第一陶瓷金屬複合膜1031之金屬分率為42.4%，且膜厚為3000奈米)下的反射率光譜圖，其中，該三層陶瓷金屬複合膜係在波長約5500奈米處具有高吸收率(即低反射率)。
請參照第11A圖，其係說明使用第1圖或第6圖之選擇性吸收膜10之輻射熱回收發電器的側面剖視圖。而輻射熱回收發電器係包括第一管件20、選擇性吸收膜10、導熱件30、熱電晶片40、導電線50及散熱件60。
前述之第一管件20係用於將選擇性吸收膜10所吸收轉換的熱傳導至導熱件30，故第一管件20之材料可為導熱特性良好的金屬材料、玻璃或陶瓷，但本揭露不以此為限制。另外，第一管件20係具有內側表面205及外側表面206，並具有一封閉端201及一開口端203。
前述之選擇性吸收膜10係設置於第一管件20之外側表面206上，其包含有反射基板101、陶瓷金屬膜103及抗反射層105，反射基板101係設置於第一管件20之外側表面206上，選擇性吸收膜10之其他特徵係如前所述，不在此贅述。
前述之導熱件30係設於第一管件20所圍繞出之空 腔中，並具有內壁303及外壁301，且外壁301係連接於第一管件20之內側表面205，以將第一管件20所傳導的熱能傳導至熱電晶片40，故導熱件30之材料可為導熱特性良好的金屬(如紅銅)或陶瓷，但本揭露不以此為限制。
前述之熱電晶片40係具有熱接觸面401及散熱面403，而熱接觸面401係連接於導熱件30之內壁303，以將導熱件30所傳導的熱能吸收並轉換成電能。
前述之導電線50係電性連接熱電晶片40以將產生之電能導出。
前述之散熱件60係連接熱電晶片40之散熱面403，以將散熱面403散出的熱能導出，以維持熱電晶片40內的高低溫差，從而保持熱電晶片40之熱電轉換效能。在本揭露之實施例中，散熱件60可為水冷式的散熱件60，其包括進水管601、出水管603及儲水容器605，而儲水容器605係連接該進水管601及出水管603，且儲水容器605之外部表面係連接散熱面403，從進水管601來的冷卻流體在儲水容器605之內部迴流，並吸收從散熱面403的熱能後再從出水管603排出。而在本揭露之其它實施例中，散熱件60可為氣冷式的散熱件60，例如金屬鰭片(未圖示)。
本揭露之輻射熱回收發電器更包含封閉件70，係設置於第一管件20之開口端203，且封閉開口端203，並具有供進水管601、出水管603及導電線50穿設而出的通孔701，封閉件70之材料可為熱的不良導體，例如橡膠、矽膠或塑膠等，但本揭露不以此為限制。而在封閉件70存在的情況下，第一管件20與封閉件70所共同圍繞之封閉空腔係可選擇地呈一大氣壓或真空 狀態。
本揭露之輻射熱回收發電器更包含絕熱件90，係接觸散熱件60，且散熱件60係位於熱電晶片40與絕熱件90之間。具體而言，絕熱件90之材料可為熱的不良導體，例如橡膠、矽膠或塑膠(例如電木)等，但本揭露不以此為限制。因此，本揭露可藉由將絕熱件90相接觸散熱件60，而使散熱件60不易受到熱電晶片40以外之熱輻射或熱傳導所影響，從而提升散熱件60對熱電晶片40的散熱效能。
而前述之導熱件30可由複數導熱片材305所構成，該等導熱片材305(兩塊導熱片材305)係如第11B圖(沿第11A圖之線A-A’之橫截面的剖視圖)所示地圍繞熱電晶片40四周，並在該等導熱片材305連接於第一管件20之內側表面205時彼此相接觸，從而使整個第一管件20所得到的熱能皆透過彼此連接之該等導熱片材305傳導到熱電晶片40；另外，輻射熱回收發電器更包含彈性件80，係設於絕熱件90所具有之凹部901中，並連接於絕熱件90中之凹部901底部與散熱件60之間，以藉由彈性件80之彈性力使該等導熱片材305靠向第一管件20的內側表面205，並且此時該等導熱片材305係仍彼此相接觸。
請參照第12圖，係說明本揭露之另一實施例之輻射熱回收發電器的側面剖視圖。相較於第11A圖之輻射熱回收發電器，本實施例之輻射熱回收發電器復包括設於第一管件20及選擇性吸收膜10外的第二管件22，其中，第二管件22可供所欲之波長範圍的熱輻射通過，而第二管件22係在選擇性吸收膜10形成於第一管件20的外側表面206上之後以預設間距套設於第一管件 20外，且在第一管件20之外側表面206上形成選擇性吸收膜10的方式可為濺鍍或蒸鍍的方式，但本發明不限於此。隨後，將位於第一管件20之開口端203側的第一管件20與第二管件22之間的空隙密封，以使第一管件20與第二管件22共同圍繞而構成一封閉空腔，該封閉空腔係可選擇地呈真空狀態，以使選擇性吸收膜10所吸收的熱與外界隔離。
綜上所述，相較於習知技術，由於本揭露之輻射熱回收發電器係使用能將3微米波長(對應攝氏溫度700度)至7微米波長(對應攝氏溫度150度)範圍的熱輻射吸收，並傳導至熱電晶片的可調整式選擇性吸收膜，故較一般的太陽能發電晶片更適用於工業廢熱的回收，且相較於一般的汽電共生發電設備而言，本揭露之輻射熱回收發電器係具有接收熱輻射形式之能力及更小的體積，而更適用於在工作現場回收熱輻射形式之工業廢熱，且不影響製程環境的溫度及工件的品質。
上述實施例係用以例示性說明本揭露之原理及其功效，而非用於限制本揭露。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本揭露之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本揭露之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧選擇性吸收膜
20‧‧‧第一管件
201‧‧‧封閉端
203‧‧‧開口端
205‧‧‧內側表面
206‧‧‧外側表面
30‧‧‧導熱件
301‧‧‧外壁
303‧‧‧內壁
305‧‧‧導熱片材
40‧‧‧熱電晶片
401‧‧‧熱接觸面
403‧‧‧散熱面
50‧‧‧導電線
60‧‧‧散熱件
601‧‧‧進水管
603‧‧‧出水管
605‧‧‧儲水容器
70‧‧‧封閉件
701‧‧‧通孔
80‧‧‧彈性件
90‧‧‧絕熱件
901‧‧‧凹部

Claims (28)

  1. 一種選擇性吸收膜，係以非接觸方式吸收一預設限制波段的熱輻射，包括：反射基板；陶瓷金屬膜，係包含：第一陶瓷金屬複合膜，係形成在該反射基板上，該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在10%至50%之間，且該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚係落在100奈米至3500奈米之間；及第二陶瓷金屬複合膜，係形成在該第一陶瓷金屬複合膜上方，該第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在0%至35%之間，且小於該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚係落在100奈米至2000奈米之間；以及抗反射層，係形成於該第二陶瓷金屬複合膜上方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該反射基板之材料係鈦、鋁、不銹鋼或銅。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該第一陶瓷金屬複合膜及該第二陶瓷金屬複合膜係為鈦/鈦氮化物膜、鎳/鎳氧化物膜、鉻/鉻氧化物膜或鎢/鎢氧化物膜。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該抗反射層所內含之金屬元素係相同於該第一陶瓷金屬複合膜及該第二陶瓷金屬複合膜所內含之金屬元素。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該陶瓷金 屬膜更包含第三陶瓷金屬複合膜，係形成於該第一陶瓷金屬複合膜與該第二陶瓷金屬複合膜之間，該第三陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍係落在5%至35%之間，且小於該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率，並大於該第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚係落在100奈米至2000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在0%至10%之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之選擇性吸收膜，其中，該第一陶瓷金屬複合膜、該第二陶瓷金屬複合膜及該第三陶瓷金屬複合膜係為鈦/鈦氮化物膜、鎳/鎳氧化物膜、鉻/鉻氧化物膜或鎢/鎢氧化物膜。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之選擇性吸收膜，其中，該抗反射層所內含之金屬元素係相同於該第一陶瓷金屬複合膜、該第二陶瓷金屬複合膜及該第三陶瓷金屬複合膜所內含之金屬元素。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該第一陶瓷金屬複合膜及第二陶瓷金屬複合膜係鈦/鈦氮化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在100奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在100奈米至1500奈米之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該第一陶瓷金屬複合膜及該第二陶瓷金屬複合膜係鎳/鎳氧化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該第一陶瓷金屬複合膜及該第二陶瓷金屬複合膜係鉻/鉻氧化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之選擇性吸收膜，其中，該第一陶瓷金屬複合膜及該第二陶瓷金屬複合膜係鎢/鎢氧化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在250奈米至3500奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在250奈米至2000奈米之間。
  12. 如申請專利範圍第5項所述之選擇性吸收膜，其中，該第三陶瓷金屬複合膜為鈦/鈦氮化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在100奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在100奈米至1000奈米之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在100奈米至1500奈米之間，且該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在15%至50%之間，該第三陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在10%至35%之間。
  13. 如申請專利範圍第5項所述之選擇性吸收膜，其中，該第三陶瓷金屬複合膜為鎳/鎳氧化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至1000奈米之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間。
  14. 如申請專利範圍第5項所述之選擇性吸收膜，其中，該第三陶瓷金屬複合膜為鉻/鉻氧化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜 厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至1000奈米之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間。
  15. 如申請專利範圍第5項所述之選擇性吸收膜，其中，該第三陶瓷金屬複合膜為鎢/鎢氧化物膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至3000奈米之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至1000奈米之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在200奈米至2000奈米之間，且該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在15%至50%之間，該第三陶瓷金屬複合膜之金屬分率係落在10%至35%之間。
  16. 一種輻射熱回收發電器，係包括：第一管件，係具有內側表面及外側表面，並具有一封閉端及一開口端；選擇性吸收膜，係設置於該第一管件之外側表面上；導熱件，係設於該第一管件所圍繞出之空腔中，並具有內壁及外壁，且該外壁係連接於該第一管件之該內側表面；熱電晶片，係具有熱接觸面及散熱面，而該熱接觸面係連接於該導熱件之該內壁；導電線，係連接該熱電晶片；以及散熱件，係連接該熱電晶片之散熱面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之輻射熱回收發電器，其中，該散熱件包括進水管、出水管及儲水容器，該儲水容器係連接該進水管和該出水管，且連接該散熱面。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之輻射熱回收發電器，更包含封 閉件，係設置於該第一管件之開口端，且封閉該開口端，並具有供該進水管、該出水管及該導電線穿設而出的通孔。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之輻射熱回收發電器，其中，該第一管件與該封閉件所共同圍繞之封閉空腔係呈一大氣壓或真空狀態。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之輻射熱回收發電器，其中，該導熱件係包括複數相接觸之導熱片材，且該等導熱片材圍繞該熱電晶片四周。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之輻射熱回收發電器，更包含絕熱件與彈性件，該絕熱件係接觸該散熱件，且該散熱件位於該熱電晶片與該絕熱件之間，該彈性件係設於該絕熱件與該散熱件之間，以藉該彈性件之彈性力使該等導熱片材靠向該內側表面。
  22. 一種輻射熱回收發電器，係包括：第一管件，係具有內側表面及外側表面，並具有一封閉端及一開口端；選擇性吸收膜，係設置於該第一管件之外側表面上；第二管件，係設於該第一管件外，該第一管件與第二管件係共同圍繞構成一封閉空腔；導熱件，係設於該第一管件所圍繞出之空腔中，並具有內壁及外壁，且該外壁係連接於該第一管件之該內側表面；熱電晶片，係具有熱接觸面及散熱面，而該熱接觸面係連接於該導熱件之該內壁；導電線，係連接該熱電晶片；以及 散熱件，係連接該熱電晶片之散熱面。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之輻射熱回收發電器，其中，該封閉空腔係呈真空狀態。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之輻射熱回收發電器，其中，該散熱件包括進水管、出水管及儲水容器，該儲水容器係連接該進水管和該出水管，且連接該散熱面。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之輻射熱回收發電器，更包含封閉件，係設置於該第一管件之開口端，且封閉該開口端，並具有供該進水管、該出水管及該導電線穿設而出的通孔。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之輻射熱回收發電器，其中，該第一管件與該封閉件所共同圍繞之封閉空腔係呈一大氣壓或真空狀態。
  27. 如申請專利範圍第22項所述之輻射熱回收發電器，其中，該導熱件係包括複數相接觸之導熱片材，且該等導熱片材圍繞該熱電晶片四周。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之輻射熱回收發電器，更包含絕熱件與彈性件，該絕熱件係接觸該散熱件，且該散熱件位於該熱電晶片與該絕熱件之間，該彈性件係設於該絕熱件與該散熱件之間，以藉該彈性件之彈性力使該等導熱片材靠向該內側表面。
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