半導體溫差發電裝置的製作方法

2023-11-06 12:34:32

專利名稱：半導體溫差發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型實施例涉及發電技術領域，尤其涉及一種半導體溫差發電裝置。
技術背景半導體溫差發電技術利用塞貝克(Seebeck)效應，在半導體發電晶片的熱端和冷 端形成溫差，從而產生電能。在現有技術中，提供給半導體發電晶片的熱端的熱源多種多 樣，如燃燒的蠟燭火焰、燃料燃燒時放出的熱以及各種餘熱系統中產生的餘熱、廢熱(如 汽車排氣管放出的熱、煙道排出的廢熱等)。現有技術中至少存在如下問題上述熱源均為可持續提供熱量的熱源，即熱源需 不斷補充能量且持續消耗燃料來維持熱量的供給，使得現有半導體發電晶片的熱端須與熱 源連在一起且需不斷補充燃料或能量。

實用新型內容本實用新型實施例提供一種半導體溫差發電裝置，用以在不持續燃燒燃料或能量 的條件下，實現持續發電，且使熱源與發電部件能夠實現模塊一體化。本實用新型實施例提供一種半導體溫差發電裝置，其中包括吸熱器，包括吸熱部及傳熱部，所述吸熱部用於與液體熱源相接觸，從該液體熱源 吸收熱量，所述傳熱部用於傳導所述吸收部吸收的熱量；散熱器，位於所述液體熱源外，設置於所述吸熱器的傳熱部上；半導體發電晶片，位於所述吸熱器的傳熱部及所述散熱器之間，所述半導體發電 晶片的熱端連接所述傳熱部，所述半導體發電晶片的冷端連接所述散熱器。可選地，上述半導體溫差發電裝置還可以進一步包括用於裝載液體熱源的保溫 密閉容器，所述吸熱部設置於所述保溫密閉容器內，所述傳熱部設置於所述保溫密閉容器 的側部內壁上。並且，在該保溫密閉容器的頂部可以設置有液體注入口，所述液體注入口中 設置有密封保溫塞。另外，所述保溫密閉容器的下部或側面還可以設置有出液口，所述出液 口上設置有放液開關。可選地，在上述半導體溫差發電裝置中，所述液體熱源可以為從所述液體注入口 直接注入的熱液體，或者為通過從所述液體注入口注入的冷液體與所述保溫密閉容器中預 置的化學物質混合放熱後形成的熱液體。可選地，在上述半導體溫差發電裝置中，所述半導體發電晶片可以包括冷、熱端 相貼合且電串聯連接的一個單級主半導體發電晶片及至少一個單級輔半導體發電晶片，所 述單級主半導體發電晶片的冷端連接所述散熱器，貼近所述吸熱器的一個單級輔半導體發 電晶片的熱端連接所述吸熱器的傳熱部。可選地，在上述半導體溫差發電裝置中，所述半導體發電晶片為一個雙級半導體 發電晶片，其中一級的熱端連接所述吸熱器的傳熱部，另一級的冷端連接所述散熱器。可選地，在上述半導體溫差發電裝置中，所述吸熱器的吸熱部可以為金屬膽內壁或局部金屬膽內壁。可選地，在上述半導體溫差發電裝置中，所述吸熱器的吸熱部為吸熱片或吸熱條。本實用新型實施例所述裝置以高溫液體作為熱源，依靠高溫液體的熱容在液體內 部儲存大量的能量實現溫差發電，因此可以實現持續發電。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是 本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例一的結構示意圖；圖2為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例二的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例二所述保溫密閉容器的下部設置有出液口的結構示意 圖；圖4為本實用新型實施例二所述保溫密閉容器的側面設置有出液口的結構示意 圖；圖5為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例三的結構示意圖；圖6為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例四的結構示意圖；圖7為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例五的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於 本實用新型保護的範圍。圖1為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例一的結構示意圖，如圖所示， 該裝置包括吸熱器20、散熱器30及半導體發電晶片40，其中，吸熱器20包括吸熱部21及 傳熱部22，所述吸熱部21用於與液體熱源相接觸，從該液體熱源吸收熱量，所述傳熱部22 用於傳導所述吸收部21吸收的熱量；散熱器30位於所述液體熱源外，設置於所述吸熱器 20的傳熱部22上；半導體發電晶片40位於所述吸熱器20的傳熱部22及所述散熱器30之 間，所述半導體發電晶片40的熱端連接所述傳熱部22，所述半導體發電晶片40的冷端連接 所述散熱器30。當進行發電時，可以將該半導體溫差發電裝置設置於一個裝載有液體熱源的保溫 密閉容器的頂部進行溫差發電。本實施例所述裝置以高溫液體作為熱源，依靠高溫液體的熱容在液體內部儲存大 量的能量實現溫差發電，因此可以實現持續發電。如圖2所示，為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例二的結構示意圖，本 實施例中，所述半導體溫差發電裝置還進一步包括保溫密閉容器10，所述吸熱部21設置於所述保溫密閉容器10內，所述傳熱部22設置於所述保溫密閉容器的側部內壁上，以下詳細 說明其工作原理所述保溫密閉容器10用於裝載液體熱源13，其中，該保溫密閉容器10的頂部設 置有液體注入口 11，該液體注入口 11中設置有密封保溫塞12。具體地，可以從液體注入口 11向保溫密閉容器10的內部直接注入熱液體作為所述液體熱源13，或者也可以先從液體 注入口 11向保溫密閉容器10的內部注入冷液體，通過將該冷液體與保溫密閉容器10中預 置的化學物質混合放熱後形成熱液體作為所述液體熱源13。其中，所述化學物質具有遇水 放熱的性能，如氫氧化鈉等。生成液體熱源後，蓋上密封保溫塞12，以保持保溫密閉容器10 的保溫性，防止熱量從此處流失。另外，如圖3、4所示，所述保溫密閉容器10的下部或側面還可以進一步設置有出 液口 14，用於更換所述液體熱源，所述出液口 14上設置有放液開關15。當液體熱源的溫度 因長時間發電而降低過多時，打開放液開關15時，使保溫密閉容器10中的液體熱源13排 出，以更換新的液體熱源；當正常發電時，關閉放液開關15時，以保持保溫密閉容器10的密 封性，防止液體從此處流失。所述吸熱器20包括吸熱部21及傳熱部22，所述吸熱部21設置於所述保溫密閉容 器10的內部，與所述液體熱源13相接觸，所述傳熱部22設置於所述保溫密閉容器10的內壁上。所述散熱器30位於所述保溫密閉容器10的外部，設置於所述吸熱器20的傳熱部 22上或所述保溫密閉容器10的外側壁上；所述半導體發電晶片40位於所述吸熱器20的 傳熱部22及所述散熱器30之間，所述半導體發電晶片40的熱端連接所述傳熱部22，所述 半導體發電晶片40的冷端連接所述散熱器30。當進行發電時，吸熱器20的吸熱部21從液體熱源13吸收熱量，經由傳熱部22將 吸收的熱量傳遞到半導體發電晶片40的熱端，使熱端的溫度升高；另外，散熱器30與空氣 換熱，使半導體發電晶片40的冷端保持低溫，從而在半導體發電晶片40的熱端及冷端之間 形成溫差，利用塞貝克(Seebeck)效應使半導體發電晶片40發電，再通過設置引線41，即可 以將生成的電能引出使用，以滿足照明等用電需求。本實施例所述裝置以高溫液體作為熱源，依靠高溫液體的熱容在液體內部儲存大 量的能量實現溫差發電，因此可以實現持續發電。並且，由於採用液體熱源，因此本實施例所述裝置可以與液體熱源進行一體模塊 化，如圖4所示，可與發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱LED)照明燈連接也可充當 手機的充電器。圖5為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例三的結構示意圖；在圖2中，所 述吸熱器20的吸熱部21可以為吸熱片或吸熱條，伸入到保溫密閉容器10的內部。而在本 實施例中，所述吸熱器20的吸熱部21也可以為金屬膽內壁或局部金屬膽內壁，即沿保溫密 閉容器10的內壁從液體熱源13中吸收熱量。由於金屬膽內壁或局部金屬膽內壁無需伸入到保溫密閉容器10的內部，因此，當 從液體注入口 11向保溫密閉容器10的內部注入冷液體或熱液體時，不會直接對吸熱部21 產生衝擊，從而有利於避免損壞，延長使用壽命且成本低。圖6為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例四的結構示意圖。[0039]上述實施例一所述半導體溫差發電裝置中的半導體發電晶片40為一個單級半導 體發電晶片，為了進一步提高性能，如圖所示，本實施例所述半導體發電晶片40具體為冷、 熱端相貼合且電串聯連接的一個單級主半導體發電晶片及至少一個單級輔半導體發電芯 片，所述單級主半導體發電晶片的冷端連接所述散熱器，貼近所述吸熱器20的一個單級輔 半導體發電晶片的熱端連接所述吸熱器20的傳熱部22。 為了便於描述，圖6中僅顯示了一個單級主半導體發電晶片42和一個單級輔半導 體發電晶片43，其中，所述單級主半導體發電晶片42的冷端連接所述散熱器30，所述單級 輔半導體發電晶片43的熱端連接所述吸熱器20的傳熱部22。本實施例中設置的單級主半導體發電晶片及單級輔半導體發電晶片均可以利用 塞貝克(Seebeck)效應進行發電，經過電串聯連接有利於提高了輸出電壓；另外，所述單級 輔半導體發電晶片除了具有發電功能外，還可以起到阻止保溫密閉容器10中的液體熱源 的能量通過晶片的大量輸出，從而達到熱量傳遞的緩衝目的，避免保溫密閉容器內液體熱 源的能量消耗散失過快，保持較大的溫差，延長發電時間。圖7為本實用新型所述半導體溫差發電裝置實施例五的結構示意圖。如圖所示， 本實施例所述半導體發電晶片40具體為一個雙級半導體發電晶片44，其中一級的熱端連 接所述吸熱器20的傳熱部22，另一級的冷端連接所述散熱器30。本實施所述裝置通過設置雙級半導體發電晶片可以達到與上述實施例四類似的 技術效果，既可以提高輸出電壓，也可以延長發電時間。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等 同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術 方案的精神和範圍。
權利要求一種半導體溫差發電裝置，其特徵在於，包括吸熱器，包括吸熱部及傳熱部，所述吸熱部用於與液體熱源相接觸，從該液體熱源吸收熱量，所述傳熱部用於傳導所述吸收部吸收的熱量；散熱器，位於所述液體熱源外，設置於所述吸熱器的傳熱部上；半導體發電晶片，位於所述吸熱器的傳熱部及所述散熱器之間，所述半導體發電晶片的熱端連接所述傳熱部，所述半導體發電晶片的冷端連接所述散熱器。
2.根據權利要求1所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，還包括用於裝載液體熱 源的保溫密閉容器，所述吸熱部設置於所述保溫密閉容器內，所述傳熱部設置於所述保溫 密閉容器的側部內壁上。
3.根據權利要求2所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述保溫密閉容器的頂 部設置有液體注入口，所述液體注入口中設置有密封保溫塞。
4.根據權利要求3所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述液體熱源為從所述 液體注入口直接注入的熱液體，或者為通過從所述液體注入口注入的冷液體與所述保溫密 閉容器中預置的化學物質混合放熱後形成的熱液體。
5.根據權利要求2所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述保溫密閉容器的下 部或側面設置有出液口，所述出液口上設置有放液開關。
6.根據權利要求1所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述半導體發電晶片包 括冷、熱端相貼合且電串聯連接的一個單級主半導體發電晶片及至少一個單級輔半導體 發電晶片，所述單級主半導體發電晶片的冷端連接所述散熱器，貼近所述吸熱器的一個單 級輔半導體發電晶片的熱端連接所述吸熱器的傳熱部。
7.根據權利要求1所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述半導體發電晶片為 一個雙級半導體發電晶片，其中一級的熱端連接所述吸熱器的傳熱部，另一級的冷端連接 所述散熱器。
8.根據權利要求2 7中任一所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述吸熱器的 吸熱部為金屬膽內壁或局部金屬膽內壁。
9.根據權利要求1 7中任一所述的半導體溫差發電裝置，其特徵在於，所述吸熱器的 吸熱部為吸熱片或吸熱條。
專利摘要本實用新型提供一種半導體溫差發電裝置，其中包括吸熱器，包括吸熱部及傳熱部，所述吸熱部用於與液體熱源相接觸，從該液體熱源吸收熱量，所述傳熱部用於傳導所述吸收部吸收的熱量；散熱器，位於所述液體熱源外，設置於所述吸熱器的傳熱部上；半導體發電晶片，位於所述吸熱器的傳熱部及所述散熱器之間，所述半導體發電晶片的熱端連接所述傳熱部，所述半導體發電晶片的冷端連接所述散熱器。本實用新型所述裝置以高溫液體作為熱源，依靠高溫液體的熱容在液體內部儲存大量的能量實現溫差發電，因此可以實現持續發電。
文檔編號H02N11/00GK201623674SQ20102010682
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者付國業, 馮斌, 高俊嶺 申請人:廣東富信電子科技有限公司