溫差式發電裝置的製作方法
2023-05-13 13:20:26
專利名稱：溫差式發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫差式發電裝置，特別是涉及一種藉由集熱裝置與致冷晶片組之間的熱電效應產生電壓以供運用的發電裝置。
(2)背景技術致冷晶片廣泛用於航太與電器等物品上，以往的方式都是在致冷晶片上輸入電能，讓致冷晶片形成高低溫的輸出，但是近年來，致冷晶片更利用溫差變化與電路接軌而形成熱電作用，所以能於連結電路上取得電能進而加以運用，然而，此技術雖然早已公諸於世，但是於實務上取得一定的相對溫差值卻不容易實現，而存在無法實施或是在施行下效率不彰的情況，所以都未有見諸於市的裝置問世。
(3)實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種讓致冷晶片能穩定而均勻迅速的受熱，使得致冷晶片冷熱端的熱電效率提升，進而增加產業高度使用價值的溫差式發電裝置。
本實用新型的一種溫差式發電裝置，具有一集熱裝置、一致冷晶片組、一散熱裝置、一隔熱層、一變電壓穩壓器、一蓄電池、一電源轉換器，及一提供集熱裝置的熱源，其中該集熱裝置具有一可吸熱升溫的集熱體，及一設置於集熱體上的聚熱層，該集熱體是一內層壁與一外層壁圍設成腔室，而該聚熱層是可將導熱材料充填入腔室內部所形成，或者是將導熱材料研磨混合而噴塗到集熱體的外周；該致冷晶片組是裝設於該集熱體上；該散熱裝置是接設在致冷晶片組的下方，供致冷晶片組散發熱能；該隔熱層用於封設住該致冷晶片組，使致冷晶片組能維持一定的溫差；
該蓄電池是以電路連結該致冷晶片組；及該熱源能提供熱能到集熱裝置，使集熱體迅速形成高溫，而高溫的集熱體將熱能傳遞到致冷晶片組，讓致冷晶片組以熱電致冷效應形成直流電，進而蓄存於蓄電池中，且致冷晶片組還由散熱裝置釋放熱量而持續與集熱體間形成溫差，使得熱電致冷效應能持續運行而發電。
(4)
下面通過最佳實施例及附圖對本實用新型的溫差式發電裝置進行詳細說明，附圖中圖1是是一流程圖，說明本實用新型的溫差式發電裝置運作方式。
圖2是一剖視示意圖，說明本實用新型的第一較佳實施例的部份結構組成。
圖3是另一剖視示意圖。
圖4是該較佳實施例中一致冷晶片的剖視示意圖。
圖5是再一剖視示意圖，說明本實用新型第二較佳實施例的部份結構組成。
(5)具體實施方式
如圖1、2所示，為本實用新型的溫差式發電裝置第一較佳實施例，具有一集熱裝置11、一致冷晶片組12、一散熱裝置13、一隔熱層14、一變電壓穩壓器15、一蓄電池16、一電源轉換器17，及一提供集熱裝置11的熱源18，其中該集熱裝置11具有一可吸熱升溫的集熱體111，及一設置於集溫體111上的聚熱層112，該集熱體111是一內層壁1111與一外層壁1112圍設成腔室1113，而該聚熱層112是由具吸熱或發熱性質的導熱材料充填入或噴塗腔室1113內部所形成，以使集熱體111內部形成有迅速導熱與聚熱的效果。
該集熱裝置11的導熱模式手段依材料組構特性大致分下列四種其一，採用常壓傳導方式，其內灌滿由多種吸熱或發熱材料元素燒結研磨混合構成的化合物；其二，噴塗傳導方式，可在前述的化合物中混合加入防止氧化元素後，對腔室1113內壁施予表面噴塗而成；其三，一般熱導方式，將該腔室1113內抽真空充填下列單一或混合材料純水、甲醇、丙酮、氨、氮、鈉、鋰……等或其他等效材料；其四，熱超傳導方式，選自氫、鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇……等等，採多種元素燒結研磨混合而成，將腔室1113抽真空後再充填前述組成物而得。
如圖1、2、4所示，該致冷晶片組12可由多個數位化致冷晶片121組成，每一致冷晶片121具有一上、下連結片1211、1212與數個設置於上、下連結片1211、1212間的N、P型半導體1213、1214，該上、下連接片1211、1212為冷熱接受端，而可相對形成溫差，而該N、P型半導體1213、1214可串聯或並聯使用，並能藉由電路接設N、P型半導體1213、1214而以溫差形成熱電效應產生電壓。另外，各該致冷晶片121於使用時，每一致冷晶片121的N、P型半導體1213、1214間隙可填充隔熱膠以隔絕熱傳導，使相對溫差能夠穩定而不互相受到影響，或可在上、下連接片1211、1212的四周利用隔熱膠膠合封死，再將封設內部的餘隙抽真空，以達徹底隔熱的效果。
該散熱裝置13是接設在致冷晶片組12的下方，供致冷晶片組12散發出熱能。
該隔熱層14，可選用一般陶瓷材料或是隔熱膠，而填充於集熱體111的下方以密封住該致冷晶片組12，而使致冷晶片組12的冷熱端能維持一定的溫差，藉以精進溫差的穩定效果。
該變電壓穩壓器15(DC/DC)是以電路連結該致冷晶片組12，該致冷晶片組12的熱電效應能透過本電路獲得穩定電壓，而該變電壓穩壓器15是位於電路迴路中，可將產生的電壓穩定控制成一12VDC或24VDC或其他值直流電。
該蓄電池16是位於上述電路中，供儲存該變電壓穩壓器15所產生的12VDC或24VDC…等的直流電。
該電源轉換器17(DC/AC)是連結在蓄電池16上，主要是將蓄電池16的蓄電量由直流電源轉換形成交流電源以供大眾化電器產品運用。
該熱源18可為一般火力取得，以如引擎燃燒所形成的廢氣與各種可燃性廢棄物經燃燒所產生的廢熱，也可為太陽能。
針對一般引擎廢氣或是燃燒廢熱為熱源18而言，是可將集熱裝置11的集熱體111設置面對向該熱源18，而集熱體111內的聚熱層112會以其迅速導熱與聚熱的效果將熱源18所形成的熱能吸收而生成高溫，相對地該集熱體111也會受聚熱層112的傳導而維持在高溫狀態，而由於致冷晶片組12是接設到該集熱體111上，能以熱電效應生成電壓，而形成的電壓再通過變電壓穩壓器15而將電壓穩定控制得到直流12VDC或24VDC的電壓輸送到蓄電池16中，而蓄電池16還能接設電源轉換器17將直流電源轉變成交流電源，以適用於大眾化電器產品。
另外，如圖1、3所示，當熱源18是使用太陽能時，除了上述所使用的結構外，還可於集熱體111上裝設一真空玻璃罩19，其與集熱體111之間會形成有一真空室21，當陽光照射下，除了可以通過真空玻璃罩19的透光性聚集熱能之外，還可透過真空室21將熱能維持一段時間不散失，所以於導熱給集熱體111能更加穩定。
此外，該熱源18還可利用室內外的溫差，尤其以雪地處最為顯著，就是將集熱裝置11設置在室內，一般雪地的室內溫度大約在5到10℃之間，將散熱裝置13設置在室外(例如屋頂上)，通常雪地室外溫度至少都在零下5℃以下，這樣，集熱體111受室溫的傳導而約略維持在室內溫狀態，而散熱裝置14又可借外界的溫度讓致冷晶片組12所收受的熱量排出，所以致冷晶片組12的冷熱端永遠有溫差存在就會持續不斷的生成電壓。
依據上述的實施例可知，獲得電壓的方式是藉由熱電效應實現，但是現今並無較佳的快速導熱與導熱的結構，所以會造成溫差斷斷續續，而有可能造成冷熱端失衡，使得生成電流的效果大幅下降或停止作用，進而於實施下終無突出的效能，然而本實用新型中，其集熱裝置11利用一位於集熱體111內部的聚熱層112能將熱能迅速吸收，且其具有超熱傳導、均勻與效率高的效果，使得輸出上能夠相當穩定，因此該致冷晶片組12的受熱端方能持續不斷的接受到熱源的供給形成較高的溫度，再加上本實用新型還於致冷晶片組12上設置有絕對隔離冷熱端的隔熱層14，以及於各該致冷晶片121的間隙填充隔熱膠或四周膠合抽真空處理，使得冷熱端之間的熱能不會直接與外界相互傳導，而使溫差值能維持穩定，綜合前述兩者使得溫差的效果更加擴大，則致冷晶片組12輸出電壓連結穩壓電路所獲得的發電效果也更加穩定且持久。
如圖1、5所示，本實用新型的溫差式發電裝置的第二較佳實施例，也包括有一集熱裝置22、一致冷晶片組12、一散熱裝置13、一隔熱層14、一變電壓穩壓器15、一蓄電池16、一電源轉換器17，及一提供集熱裝置11的熱源18等構件，上述構件皆大致與第一較佳實施例相同，其不同之處只在於該集熱裝置22的聚熱層222是以超傳導元素混合研磨而噴裝在集熱體221，這樣，當運用於廢熱或廢氣等熱源18時能迅速的吸收熱能，以使溫差生熱的效應能夠達成預定的效果，因此該聚熱層222的導熱手段可使用前述的熱超傳導方式，不再另行贅述。此外，該集熱裝置22能裝設有如第一實施例的真空玻璃罩19，以更合於太陽能作為熱源18使用。
權利要求1.一種溫差式發電裝置，其特徵在於，包括一集熱裝置，具有一可吸熱升溫的集熱體，及一填充在集溫體內部的聚熱層，該集熱體以一內層壁與一外層壁圍設成腔室，而該聚熱層則是以導熱材料充填入腔室內部所形成；一致冷晶片組，裝設於該集熱體上；一散熱裝置，接設在致冷晶片組的下方，供致冷晶片組散發熱能；一隔熱層，封設住該致冷晶片組，使致冷晶片組能維持一定的溫差；一蓄電池，以電路連結該致冷晶片組；一熱源，能提供熱能到集熱裝置，使集熱體迅速形成高溫，而高溫的集熱體將熱能傳遞到致冷晶片組，讓致冷晶片組以熱電致冷效應產生直流電壓，進而蓄存於蓄電池中，且致冷晶片組還由散熱裝置釋放熱量而持續與集熱體間形成溫差，使得熱電致冷效應能持續運行而發電。
2.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該集熱體以一內層壁與一外層壁圍設成腔室，而該聚熱層則是以導熱材料充填入腔室內部所形成。
3.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該聚熱層是以導熱材料與防氧化材料混合燒結研磨之後噴塗於集熱體表面所形成。
4.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該致冷晶片組是由數個致冷晶片所組成，每一致冷晶片具有一上、下連結片與數個設置於連結片間的N、P型半導體。
5.如權利要求4所述的溫差式發電裝置，其特徵在於每一致冷晶片的N、P型半導體間隙填充有隔熱膠。
6.如權利要求4所述的溫差式發電裝置，其特徵在於上、下連接片的四周利用隔熱膠膠合封死，其內部餘隙抽成真空，以實現徹底隔熱。
7.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該熱源可借太陽能取得。
8.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該熱源藉助火力取得。
9.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該熱源藉助高溫廢氣取得。
10.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於還包含有一連結於該致冷晶片組與該蓄電池之間的變電壓穩壓器。
11.如權利要求1所述的溫差式發電裝置，其特徵在於還包含有一連結該蓄電池的電源轉換器。
12.如權利要求2所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該集熱裝置還具有一設置於該集熱體上且相反於該致冷晶片組位置的真空玻璃罩，該真空玻璃罩與該集熱板間形成有一密封的真空容室。
13.如權利要求2、3所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該導熱材料為氫、鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇研磨混合物。
14.如權利要求2所述的溫差式發電裝置，其特徵在於該集熱體的腔室於導熱材料未容置前先抽真空，且該導熱材料為純水、甲醇、丙酮、氨、氮、鈉、鋰等至少一種材料充填。
專利摘要一種溫差式發電裝置，主要是藉由一能吸收熱能的集熱裝置將熱能傳送到一致冷晶片組上，使致冷晶片組能藉由熱電效應而產生直流電以蓄存在蓄電池中，或是再經過電源轉換器將直流電能轉換成交流電以供一般電器使用，另該集熱裝置可藉由其集熱體迅速導熱，以及能維持熱能不易散失，又該致冷晶片組可借散熱裝置持續散發出熱能，所以集熱體與致冷晶片組間的溫差能夠維持在一定的基準，而使電能可持續的產生。
文檔編號H02N11/00GK2586293SQ02287450
公開日2003年11月12日 申請日期2002年11月29日 優先權日2002年11月29日
發明者駱俊光 申請人:諾亞公司