專利名稱：一種集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于雙液體循環(huán)導(dǎo)熱的溫差半導(dǎo)體集制熱制冷及溫差發(fā)電等功能于一體的 模塊，涉及半導(dǎo)體制冷制熱及溫差發(fā)電領(lǐng)域。二、 背景技術(shù)溫差半導(dǎo)體是一種利用半導(dǎo)體材料的Petier效應(yīng)和Seebeck效應(yīng)，通過對(duì)P.N型半導(dǎo)休 材料兩端通直流電來吸熱放熱或者在P.N型半導(dǎo)體材料兩端提供溫差來發(fā)電的技術(shù)而制成的 一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件由于有重量輕、體積小、無噪聲、無污染以及啟動(dòng)快，能精 確控溫和利用各種熱源來發(fā)電等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前溫差半導(dǎo)體采用的導(dǎo)熱技術(shù)主要是空氣導(dǎo)熱和液體循環(huán)導(dǎo)熱兩種?？諝鈱?dǎo)熱是通過 在溫差半導(dǎo)體的制熱面安裝龐大的采用紫銅、鋁等導(dǎo)熱較好的材料制成的各種散熱器和風(fēng)扇通過散熱器和空氣接觸的方法來導(dǎo)熱，這種方法體積大，質(zhì)量大，導(dǎo)熱效果差，成本高。另 外現(xiàn)有溫差半導(dǎo)體的液體循環(huán)導(dǎo)熱裝置主要是在溫差半導(dǎo)體制熱面安裝一個(gè)內(nèi)部有循環(huán)液體 容器熱傳導(dǎo)器，通過熱傳導(dǎo)器的壁和內(nèi)部的液體循環(huán)來傳熱，這種方法只是對(duì)溫差半導(dǎo)體的 單個(gè)工作面進(jìn)行液體循環(huán)熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致了對(duì)需要利用的冷能或熱能傳遞效果差。制冷或制熱 時(shí)，冷量或熱量無法有效的傳導(dǎo)到欲控溫物體。而且這種方法對(duì)于欲冷卻或加熱的物體有著 形狀和體積上的約束?，F(xiàn)有的溫差半導(dǎo)體液體循環(huán)設(shè)計(jì)都沒有考慮到裝置的耐壓能力。無法承受大功率液泵產(chǎn) 生的巨大液壓。更無法在潛水設(shè)備、海底設(shè)備等高壓環(huán)境下安全運(yùn)行。另外目前市面上的溫差半導(dǎo)體的應(yīng)用產(chǎn)品功能單一，舊有的半導(dǎo)體制冷制熱設(shè)備，只能 用來制冷或制熱，其結(jié)構(gòu)無法再應(yīng)用于溫差發(fā)電裝置中，而用于溫差發(fā)電的設(shè)計(jì)又無法應(yīng)用 于制冷制熱，當(dāng)調(diào)換功能進(jìn)行使用時(shí)，就不可運(yùn)行或者效率不彰?，F(xiàn)有的溫差發(fā)電裝置可用的能源形式單一，通常只是針對(duì)某-一形式的熱源而設(shè)計(jì)，當(dāng)更換 熱源形式時(shí)，就不可運(yùn)行或效率不彰?，F(xiàn)有的溫差半導(dǎo)體應(yīng)用裝置的安裝設(shè)計(jì)是采用粘貼法、機(jī)械固定法、焊接固定法。其中 粘貼法和焊接法屬于一次性安裝，無法拆卸與維修，再加上整個(gè)導(dǎo)熱裝置的受力都集中在脆弱的制冷片上，導(dǎo)致整套裝置的強(qiáng)度很低，溫差半導(dǎo)體元件很容易受到外力的作用而損壞。 其中焊接法的制作工藝和成本都很高，良品率低，不合適大規(guī)模生產(chǎn)。而現(xiàn)有的機(jī)械固定法 大都直接使用金屬螺絲固定，溫差半導(dǎo)體會(huì)因?yàn)槁萁z的導(dǎo)熱性而造成熱短路，使得系統(tǒng)效率 大大下降，而且安裝的固定力度不易調(diào)節(jié)，制冷片很可能因?yàn)槁萁z擰的過緊而被壓碎。總的 來說現(xiàn)有各種固定方式的可靠性都很不理想。三、發(fā)明內(nèi)容根據(jù)上述情況，本發(fā)明提供一種基于溫差半導(dǎo)體的高效的即可制冷制熱，又可用于溫差 發(fā)電的多功能模塊。該模塊制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)易、全機(jī)械固定、體積小、重量輕、成本 低、通用性強(qiáng)。在制冷制熱的工況下，對(duì)欲冷卻或加熱的物體沒有形狀或體積上的約束，控 溫靈活準(zhǔn)確。在用于溫差發(fā)電的工況下，熱源的形式無限制，可以直接或間接的利用太陽能、 地?zé)崮?、燃燒能、廢熱等熱源。該裝置使用價(jià)值高，有利于產(chǎn)業(yè)化。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)溫差半導(dǎo)體冷熱兩個(gè)端面同時(shí)進(jìn)行液體循環(huán)熱傳 導(dǎo)的裝置，該設(shè)計(jì)能使所使用的半導(dǎo)體熱電偶的制冷或溫差發(fā)電能力接近于其理論值。上述多功能模塊由至少一個(gè)溫差半導(dǎo)體組件，和至少兩個(gè)導(dǎo)熱盒、固定板、隔熱層、液 體循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)及熱交換裝置組成。所述導(dǎo)熱盒，包括一開口腔室、 一進(jìn)水口和出水口、 一密封蓋、 一密封圈、若干螺絲及 匹配的螺母。所述出水口進(jìn)水口有內(nèi)螺紋。用于安裝各種規(guī)格的水管接頭，所述密封蓋固連在腔室的 丌口面上，正好使腔室關(guān)閉。所述密封蓋上有一法蘭，用于放置密封圈，該法蘭上有若干個(gè)與導(dǎo)熱盒對(duì)應(yīng)的固定螺孔。所述開口腔室周圍有一法蘭，該法蘭與開口腔室連為一體，有較高的剛性。法蘭上有若 干通孔與盲孔。通孔用于安裝密封固定螺絲，盲孔用于安裝固定側(cè)板。上述導(dǎo)熱盒幵口腔室內(nèi)有一蛇形水槽，槽內(nèi)有若干分流翅片，進(jìn)水口與出水口是通過蛇 形水槽連通的。上述導(dǎo)熱盒管道的底部具有一定的粗糙度，其作用在于增大底部的表面積和水流在底部 的湍流，減小層流底層的厚度，使得導(dǎo)熱液能與導(dǎo)熱盒的底部充分的接觸。有效地增強(qiáng)了導(dǎo) 熱盒管道的導(dǎo)熱能力。上述導(dǎo)熱盒的金屬底面與溫差半導(dǎo)體組件的冷端或熱端平行接觸，該金屬平滑面與溫差半導(dǎo)體冷熱端間均附有一層介質(zhì)，該介質(zhì)可為導(dǎo)熱硅脂或其他高導(dǎo)熱率的膠狀物。其作用在 于增強(qiáng)導(dǎo)熱盒與溫差半導(dǎo)體的接觸效果，減小因接觸不良引起的有害溫差。上述導(dǎo)熱盒與密封蓋的金屬部分為鋁或銅。上述密封蓋與腔室開口面上的連接處有密封墊圈。上述液體循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)包括水泵、管道、蓄液罐。上述熱交換器可以是盤管式散熱器或其他高效散熱器，該換熱器上還有一風(fēng)機(jī)。 上述循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)連通導(dǎo)熱盒與熱交換器，形成一封閉循環(huán)系統(tǒng)。上述導(dǎo)熱液可以是水-乙二醇混合液，離子液體、蒸餾水或其他在室溫下呈液態(tài)并具有較 寬液態(tài)溫度范圍的介質(zhì)。上述隔熱層可以是聚氨酯泡沫板或巖棉板等低導(dǎo)熱率材料。上述固定板為硬質(zhì)低導(dǎo)熱率材料，用于兩導(dǎo)熱盒與溫差半導(dǎo)體組件間的機(jī)械固定。四

圖1是本發(fā)明第一較佳實(shí)例的立體拆裝示意圖。圖2為本發(fā)明第一較佳實(shí)例的剖視圖。圖3為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的剖視圖。圖4為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的剖視圖。圖5為導(dǎo)熱盒開口腔俯視圖。圖6為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的剖視圖。圖7為一帶有蛇形淺槽和分流翅片的密封蓋的立體圖。圖8為溫差半導(dǎo)體制冷制熱的工作示意圖。圖9為本發(fā)明一溫差發(fā)電實(shí)施例示意圖。圖中l(wèi).導(dǎo)熱盒2.導(dǎo)熱盒3.溫差半導(dǎo)體組件4.密封圈5.密封蓋6.密封螺絲7.固 定板8.隔熱層9.螺母IO.水管接頭ll.水管接口 12.水管接頭13.水管接頭14.隔熱 層15.螺絲16.分流翅片17.蓄液罐18.水泵19.水泵20.保溫庫(kù)21.電磁閥22.電磁 閥23.盤管式散熱器24.風(fēng)機(jī)25.導(dǎo)熱盒26.導(dǎo)熱盒27.太陽能集熱器28.保溫蓄液罐 29.通孔30.散熱翅片31.蛇形淺槽32.冷端導(dǎo)熱盒33.熱端導(dǎo)熱盒34.雙面導(dǎo)熱盒35. 直流穩(wěn)壓器36.蓄電池37.逆變器38.盲孔39.槽口五具體實(shí)施方式
圖1、 2、 5是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例，圖1為立體裝卸圖，圖2為模塊的剖視圖，圖5 為導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉的開口腔俯視圖。該實(shí)施例中具有兩個(gè)導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉、溫差半導(dǎo)體組 件〈3〉、隔熱層〈8〉、 〈14〉，固定板〈7〉，其中由圖l、圖5可看出導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉內(nèi)部有一蛇形水槽，槽內(nèi)有若干分流翅片〈16〉， 蛇形水槽及分流翅片〈16〉的設(shè)計(jì)使得導(dǎo)熱盒開口腔內(nèi)具有較大的表面積，加強(qiáng)了與導(dǎo)熱液 的熱交換能力。另外水槽底部加工成具有一定粗糙度的底面，其作用在于增大底部的表面積和導(dǎo)熱液在 水槽底部的湍流程度，減小層流底層的厚度，使得導(dǎo)熱液能與導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉的水槽底部 充分的接觸，有效地增強(qiáng)了導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉的導(dǎo)熱能力。導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉上均設(shè)有一個(gè)進(jìn)水口與一個(gè)出水口，該進(jìn)水口與出水口是通過蛇形水 槽連通的。進(jìn)水口和出水口都安裝有水管接頭。當(dāng)導(dǎo)熱盒〈1〉中的導(dǎo)熱液由水管接頭〈10〉 進(jìn)，從水管接口 〈11〉出時(shí)，導(dǎo)熱盒〈2〉中的導(dǎo)熱液由水管接頭〈12〉進(jìn)，從水管接頭〈13〉 出，這使得溫差半導(dǎo)體各部位冷熱端的溫差均勻。導(dǎo)熱盒〈1〉由密封蓋〈5〉、密封圈〈4〉、密封螺絲〈6〉、和水管接頭〈10〉、 〈11〉組成。 導(dǎo)熱盒〈1〉不與溫差半導(dǎo)體組件〈3〉接觸的表面可以噴涂隔熱涂層，這是減少導(dǎo)熱盒〈1〉 與導(dǎo)熱盒〈2〉進(jìn)行熱量交換的重要措施之一。隔熱層〈14〉用于隔絕導(dǎo)熱盒〈1〉與導(dǎo)熱盒〈2〉之間的有害熱傳遞，是提高溫差半導(dǎo) 體組件〈3〉效率的又一措施；當(dāng)溫差半導(dǎo)體組件〈3〉用于制冷或制熱時(shí)，可選用聚氨酯泡 沫進(jìn)行隔熱，用于溫差發(fā)電時(shí)則需根據(jù)不同熱源溫度選用不同耐溫隔熱材料，如巖棉泡沫隔 熱板。隔熱層〈14〉外部可根據(jù)隔熱需要再包裹一層隔熱材料，以增強(qiáng)模塊的整體隔熱效果。固定板〈7〉，采用硬質(zhì)低導(dǎo)熱率材料制成，如塑料或其他硬質(zhì)耐溫隔熱材料。該板上有 至少兩個(gè)槽口 〈39〉，該槽口 〈39〉用于固定溫差半導(dǎo)體組件〈3〉冷熱端的導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉。 槽口 〈39〉的設(shè)計(jì)可以用于調(diào)節(jié)兩個(gè)導(dǎo)熱盒〈1〉 〈2〉的安裝間距，以適應(yīng)不同規(guī)格的溫差半 導(dǎo)體元件，或多片溫差半導(dǎo)體的多級(jí)堆疊，以進(jìn)行多級(jí)制冷或多級(jí)溫差發(fā)電，從而達(dá)到增大 冷熱端溫差或溫差發(fā)電的效率。上述固定板〈7〉與導(dǎo)熱盒〈1〉導(dǎo)熱盒〈2〉之間隔了一層隔熱層〈14〉，固定板〈7〉是 不與導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉直接接觸的。這樣能有效地阻止溫差半導(dǎo)體組件〈3〉冷熱端的有害熱 傳遞，從而大大的提高溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的利用率。螺絲〈15〉穿過安裝固定板〈7〉上 的槽口 〈39〉及隔熱層〈14〉，旋入導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉上的盲孔〈38〉使得固定板〈7〉固定 住導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉，安裝固定板〈7〉時(shí)需給導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉 一定的相互擠壓力，使得導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉夾緊溫差半導(dǎo)體組件〈3〉。在導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉與溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的接 觸面間涂有一層導(dǎo)熱硅脂或其他高導(dǎo)熱率的膠狀物。使得導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉與溫差半導(dǎo)體組 件〈3〉之間能有效的貼合。密封蓋〈5〉與導(dǎo)熱盒〈1〉的開口腔周圍均有一法蘭，用于放置密封圈〈4〉，所述法蘭 和密封圈〈4〉上有若干個(gè)與導(dǎo)熱盒對(duì)應(yīng)的通孔〈29〉。密封螺絲〈6〉穿過密封蓋〈5〉、密封 圈〈4〉與導(dǎo)熱盒〈1〉上的通孔〈29〉后，與螺母〈9〉旋合，使得導(dǎo)熱盒〈1〉開口腔封閉。 當(dāng)導(dǎo)熱盒〈1〉的通孔〈29〉設(shè)有內(nèi)螺紋時(shí)，螺母〈9〉可不使用。通孔〈29〉的數(shù)量及間距 可根據(jù)所需密封耐壓性能而決定。上述密封蓋〈5〉的底部正好和導(dǎo)熱盒〈1〉的開口腔室吻 合安置，使得導(dǎo)熱盒〈1〉內(nèi)的導(dǎo)熱液體能沿蛇形管道流動(dòng)，而不至于在導(dǎo)熱盒〈1〉丌口腔 與密封蓋〈5〉底部的間隙相互竄流。上述實(shí)施例中，導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱。上述溫差半導(dǎo)體組件〈3〉可以多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)使用，以增大使用功率和規(guī)模。圖3為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的剖視圖，該實(shí)例的密封蓋〈5〉上有散熱翅片，密封蓋〈5〉 底部有與導(dǎo)熱盒〈1〉、 〈2〉的開口腔相對(duì)稱的蛇形淺槽〈31〉。該蛇形淺槽〈31〉作用在于增 強(qiáng)密封蓋〈5〉底部與導(dǎo)熱液的熱交換能力。散熱翅片〈30〉上安裝有風(fēng)機(jī)〈24〉。散熱翅片 〈30〉的作用在于當(dāng)循環(huán)水泵工作異常或連接在其循環(huán)管道上的散熱器無法滿足散熱需要時(shí)， 開啟翅片上的風(fēng)機(jī)〈24〉對(duì)溫差半導(dǎo)體組件〈3〉進(jìn)行緊急散熱，該散熱翅片<48>也可作為系 統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的輔助散熱裝置。上述設(shè)計(jì)有效的保證了系統(tǒng)整體的可靠性。圖4為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的剖視圖，由圖4可看出該設(shè)計(jì)中溫差半導(dǎo)體組件及導(dǎo)熱 盒的數(shù)量較第一實(shí)施例增加了一倍。導(dǎo)熱盒〈25〉、 〈26〉的開口都使用同一密封蓋〈5〉進(jìn)行 密封，該密封蓋〈5〉的兩面可以設(shè)有蛇形淺槽〈31〉，以使得導(dǎo)熱盒〈25〉、 〈26〉各部位的 溫度均勻。這種多層堆疊設(shè)計(jì)使得模塊更緊湊，節(jié)約空間，增大導(dǎo)熱效率。具體工作方法與 實(shí)施例1基本一致，在此不作詳細(xì)描述。圖6為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的剖視圖。圖6中的多層堆疊模塊使用了5個(gè)導(dǎo)熱盒，其 中間三個(gè)雙面導(dǎo)熱盒〈34〉的兩個(gè)端面都可同時(shí)與溫差半導(dǎo)體組件〈3〉進(jìn)行熱交換。所述雙 面導(dǎo)熱盒〈34〉特征在于，密封蓋〈5〉底部設(shè)有如圖7所示的蛇形淺槽〈31〉，且蛇形淺槽 〈31〉內(nèi)還設(shè)有分流翅片〈16〉，這使得密封蓋〈5〉能有效的與雙面導(dǎo)熱盒〈34〉中的導(dǎo)熱 液進(jìn)行熱交換，從而使得密封蓋〈5〉的頂部也能與溫差半導(dǎo)體組件〈3〉進(jìn)行熱交換。當(dāng)該 模塊處于制熱或溫差發(fā)電工況時(shí)，圖6中熱端導(dǎo)熱盒〈33〉與溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的熱端進(jìn) 行熱交換，冷端導(dǎo)熱盒〈32〉與溫差半導(dǎo)體組件〈3〉進(jìn)行熱交換。制冷工況時(shí)熱端導(dǎo)熱盒〈33〉與冷端導(dǎo)熱盒〈32〉的上述導(dǎo)熱導(dǎo)冷功能進(jìn)行調(diào)換。上述模塊中，冷熱端的導(dǎo)熱液可 以串聯(lián)或并聯(lián)的方式通過圖6中的冷端導(dǎo)熱盒〈32〉與熱端導(dǎo)熱盒〈33〉。上述實(shí)施例中的雙面導(dǎo)熱盒〈34〉可以偶數(shù)個(gè)增減，以使得單個(gè)多層堆疊模塊可以適應(yīng) 不同的制冷制熱量或溫差發(fā)電量的需求。圖8為溫差半導(dǎo)體制冷制熱的循環(huán)結(jié)構(gòu)圖，其中導(dǎo)熱盒〈1〉的進(jìn)水口和出水口連接循環(huán) 散熱管道，該管道上連有水泵〈19〉、蓄液罐〈17〉、盤管式散熱器〈23〉及安裝在盤管式散 熱器〈23〉上的散熱風(fēng)機(jī)〈24〉。導(dǎo)熱液在水泵〈19〉的作用下通過管道流入導(dǎo)熱盒〈1〉，導(dǎo) 熱液與導(dǎo)熱盒〈].〉進(jìn)行熱交換后，帶走溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的熱端產(chǎn)生的熱量。導(dǎo)熱液流 入蓄液罐〈17〉，再流入盤管式散熱器〈23〉，在風(fēng)機(jī)〈24〉的空氣對(duì)流作用下導(dǎo)熱液通過盤 管式散熱器〈23)與空氣發(fā)生熱交換。然后導(dǎo)熱液再次回到水泵〈19〉中重復(fù)上述循環(huán)。導(dǎo) 熱液如此不斷的循環(huán)，使得導(dǎo)熱盒〈1〉不斷的與外界發(fā)生熱交換。上述蓄液罐〈17〉的作用 在于提高管道系統(tǒng)的整體熱容，對(duì)導(dǎo)熱液起著緩沖作用，防止導(dǎo)熱液溫度的驟變。導(dǎo)熱盒〈2〉的進(jìn)水口和出水口則連接保溫庫(kù)〈20〉，該保溫庫(kù)〈20〉可以是冰箱或空調(diào) 的蒸發(fā)器，或者是控溫槽和電子元件的換熱器等。導(dǎo)熱盒〈2〉與其所連接的管道、水泵〈18〉、 保溫蓄液罐〈28〉、保溫庫(kù)〈20〉、電磁閥〈21〉、 〈22〉、均需要進(jìn)行隔熱。當(dāng)溫差半導(dǎo)體組件〈3〉通電進(jìn)行制冷或制熱時(shí)，電磁閥〈21〉打開，電磁閥〈22〉閉合。 導(dǎo)熱液在水泵〈18〉的作用下，在導(dǎo)熱盒〈2〉、電磁閥〈21〉、保溫蓄液罐〈28〉、水泵〈18〉、 保溫庫(kù)〈20〉之間循環(huán)，溫差半導(dǎo)體組件〈3〉冷端通過導(dǎo)熱盒〈2〉和導(dǎo)熱液的循環(huán)與保溫 庫(kù)發(fā)生熱交換。當(dāng)保溫庫(kù)達(dá)到所需溫度時(shí)，關(guān)閉電磁閥〈21〉，打開電磁閥〈22〉。導(dǎo)熱液的不流經(jīng)導(dǎo)熱 盒〈2〉，而在水泵〈18〉、保溫蓄液罐〈28〉、保溫庫(kù)〈20〉之間循環(huán)。由于保溫蓄液罐〈28〉內(nèi)蓄有一定量的導(dǎo)熱液。該導(dǎo)熱液所儲(chǔ)蓄的冷能或熱能用于彌補(bǔ) 保溫庫(kù)〈20>及管道和水泵〈18〉的能量泄露。使得溫差半導(dǎo)體組件〈3〉在人為或非人為造 成的電源切斷后，保溫庫(kù)〈20〉還能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持溫度的恒定。又由于導(dǎo)熱液不流向?qū)?熱盒〈2〉。導(dǎo)熱液不會(huì)因?yàn)闇夭畎雽?dǎo)體的導(dǎo)熱性而造成能量的損失。與舊有技術(shù)相比，無需 向溫差半導(dǎo)體提供一維持溫差的電壓。溫差半導(dǎo)體也不需要頻繁的啟動(dòng)從而節(jié)約了大量的電 能。上述溫差半導(dǎo)體循環(huán)導(dǎo)熱裝置，所使用的水泵〈18〉、 〈19〉運(yùn)行功率可以調(diào)節(jié)，通過調(diào) 節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)循環(huán)導(dǎo)熱液的壓力及流速。以適應(yīng)溫差半導(dǎo)體組件〈3〉在不同功 率下運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量或冷量。上述裝置在改變溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的電壓方向時(shí)，可使得裝置可在制冷制熱工況下切換。上述導(dǎo)熱液可以是離子液體、蒸餾水、水與乙二醇的混合液，或在室溫下呈液態(tài)并具有 較寬液態(tài)溫度范圍的介質(zhì)。圖9為本發(fā)明一溫差發(fā)電實(shí)施例，所用能源為太陽能。由圖9可知，太陽能集熱器〈27〉白天收集太陽能，加熱熱端導(dǎo)熱液，此時(shí)電磁閥〈21〉 開通，電磁閥〈22〉閉合，熱端導(dǎo)熱液在太陽能集熱器〈27〉的加熱下熱虹吸或通過水泵〈18〉 作用，通向保溫蓄液罐〈28〉，再流入導(dǎo)熱盒〈1〉中，熱端導(dǎo)熱液通過導(dǎo)熱盒〈1〉將熱量傳 遞到溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的熱端，然后熱端導(dǎo)熱液回到水泵〈18〉完成熱端導(dǎo)熱循環(huán)。由溫差半導(dǎo)體自身的導(dǎo)熱性而未被溫差半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為電能的熱量傳遞到導(dǎo)熱盒〈2〉，導(dǎo) 熱盒〈2〉將廢棄的熱量傳遞給冷端導(dǎo)熱液，冷端導(dǎo)熱液在水泵〈19〉的作用下流到盤管式熱 交換器〈23〉，風(fēng)機(jī)〈24〉將盤管式熱交換器〈23〉中冷端導(dǎo)熱液的熱量帶到空氣中，被冷卻 的冷端導(dǎo)熱液流入蓄液罐〈17〉中，再回到導(dǎo)熱盒〈2〉中，如此不斷循環(huán)使得溫差半導(dǎo)體組 件〈3〉的冷端總接近于室溫，此時(shí)溫差半導(dǎo)體因?yàn)槔錈岫舜嬖跍夭疃纬呻妷?。陰天和夜晚時(shí)，電磁閥〈21〉關(guān)閉，電磁閥〈22〉打開，熱端導(dǎo)熱液不流經(jīng)太陽能集熱 器〈27〉，而在水泵〈18〉、電磁閥〈22〉、保溫蓄液罐〈28〉、導(dǎo)熱盒〈1〉間循環(huán)，溫差半導(dǎo) 體組件〈3〉所需能源由保溫蓄液罐〈28〉所儲(chǔ)熱量提供。上述太陽能集熱器〈27〉和保溫蓄液罐〈28〉中所儲(chǔ)熱能使得溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的熱 端溫度維持一高溫，溫差半導(dǎo)體組件〈3〉的冷端在散熱循環(huán)裝置下維持室溫。這樣溫差半導(dǎo) 體組件〈3〉的冷熱端能維持一較恒定溫差。使得溫差半導(dǎo)體組件〈3〉電壓輸出相對(duì)穩(wěn)定。 溫差半導(dǎo)體組件〈3〉輸出的直流電輸入到直流穩(wěn)壓器〈35〉，直流穩(wěn)壓器〈35〉輸出穩(wěn)定的 直流電壓。穩(wěn)壓后的直流電通過逆變器〈37〉轉(zhuǎn)換為工頻電壓。當(dāng)電力充裕時(shí)，直流穩(wěn)壓器 〈35〉將電力儲(chǔ)蓄到蓄電池〈36〉中，以供用電高峰時(shí)使用。上述太陽能集熱器〈27〉可以是平板集熱器或真空管集熱器，當(dāng)需要提高熱源溫度時(shí)可 選用聚光集熱器。本發(fā)明在溫差發(fā)電工況下，能量的來源和散熱冷卻方式并不局限于上述的太陽能和封閉 式液體循環(huán)散熱裝置。所述能量來源除太陽能外還可以是電廠鍋爐廢熱水、地底熱水、汽車 尾氣、垃圾焚燒站、燃料電池等產(chǎn)生的廢熱，或是與其匹配的使用燃?xì)?、燃油、煤炭等燃?的高效燃燒器所提供的熱能。所述散熱裝置還可以利用井水、河水、湖泊水等作為散熱介質(zhì)。本發(fā)明不局限于上述舉例方案。本發(fā)明還可以廣泛作為冷飲機(jī)，電冰箱、制冰機(jī)、冰淇 淋機(jī)、空調(diào)機(jī)、恒溫循環(huán)器及溫差發(fā)電機(jī)的機(jī)芯。也可以根據(jù)特殊需要制造特殊的制冷制熱 機(jī)和溫差發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1. 一種集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，它由兩個(gè)以上導(dǎo)熱盒、溫差半導(dǎo)體組件、固定板、隔熱層、兩套液體循環(huán)導(dǎo)熱裝置組成，其特征在于所述導(dǎo)熱盒包括一個(gè)開口腔室、一個(gè)進(jìn)水口和出水口、一個(gè)密封蓋、一個(gè)密封圈、若干個(gè)固定螺絲及匹配螺母，所述固定板包括至少兩個(gè)槽口，所述液體循環(huán)導(dǎo)熱裝置包括水泵、管道、保溫蓄液罐、盤管式散熱器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述導(dǎo)熱盒的開口腔室內(nèi)有一蛇形水槽，槽內(nèi)有若干分流翅片，進(jìn)水口與出水口通過蛇形水槽 連通，開口腔室周圍有一法蘭，用于放置密封圈，所述法蘭和密封圈上有若干個(gè)與導(dǎo)熱盒對(duì) 應(yīng)的通孔，開口腔室由密封圈和密封蓋通過螺絲及螺母固緊，使得導(dǎo)熱盒開口腔封閉，所述 密封蓋的底部正好和開口腔室吻合安置，使得導(dǎo)熱盒內(nèi)的導(dǎo)熱液體能沿蛇形管道流動(dòng)，而不 至于在開口腔與密封蓋底部的間隙相互竄流，所述導(dǎo)熱盒與溫差半導(dǎo)體組件由固定板進(jìn)行固 定，所述固定板與導(dǎo)熱盒由隔熱層進(jìn)行隔熱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述密封蓋上有散熱翅片，密封蓋底部有與開口腔相對(duì)稱的蛇形淺槽，散熱翅片上安裝有風(fēng)機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述密封蓋上有與開口腔相對(duì)稱的蛇形淺槽，蛇形淺槽上設(shè)有分流翅片，分流翅片頂部與導(dǎo)熱 盒內(nèi)的蛇形水槽底部的縫隙在0.02 lrnrn之間，分流翅片對(duì)應(yīng)著導(dǎo)熱盒蛇形水槽均勻分布， 每段水槽內(nèi)有3~8片分流翅片，分流翅片以10~25mm的間距在槽內(nèi)分布。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 溫差半導(dǎo)體組件的冷熱端各有一導(dǎo)熱盒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述導(dǎo)熱盒的底部與密封蓋均可與溫差半導(dǎo)體組件進(jìn)行傳熱，所述導(dǎo)熱盒與溫差半導(dǎo)體組件為 多層堆疊組裝。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述密封蓋的兩面均有與開口腔對(duì)應(yīng)的蛇形淺槽。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述兩套液體循環(huán)系統(tǒng)是分別對(duì)溫差半導(dǎo)體組件冷熱端上的導(dǎo)熱盒分別連通，所述液體循環(huán)導(dǎo) 熱裝置上連有可控制導(dǎo)熱介質(zhì)是否流過導(dǎo)熱盒的電磁闊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于所 述導(dǎo)熱盒的開口腔室及其密封蓋為鋁或銅等熱的良導(dǎo)體，所述液體循環(huán)系統(tǒng)所用導(dǎo)熱介質(zhì)為 水、水和乙二醇的混合液、硅油或其他在室溫下呈液態(tài)并具有較寬液態(tài)溫度范圍的介質(zhì)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集制冷制熱及溫差發(fā)電功能的溫差半導(dǎo)體模塊，其特征在于 所述溫差半導(dǎo)體模塊能量的來源可以是太陽能、電廠鍋爐廢熱水、地底熱水、汽車尾氣、垃 圾焚燒站、燃料電池等產(chǎn)生的廢熱，或是與其匹配的使用燃?xì)狻⑷加?、煤炭等燃料的高效?燒器所提供的熱能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)溫差半導(dǎo)體冷熱兩個(gè)端面同時(shí)進(jìn)行液體循環(huán)熱傳導(dǎo)，并且既可制冷制熱，又可用于溫差發(fā)電的多功能模塊。它由至少兩個(gè)內(nèi)部帶有蛇形水槽的導(dǎo)熱盒、溫差半導(dǎo)體組件、隔熱層、固定板、管道及接頭、盤管散熱器、水泵等構(gòu)成。該裝置可取代壓縮機(jī)直接安裝在現(xiàn)有的冰箱和空調(diào)中。且該裝置制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)易、全機(jī)械固定、體積小、重量輕、成本低、通用性強(qiáng)、使用價(jià)值高，有利于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)H01L35/02GK101267014SQ20071002709
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者姜少華, 林世明, 林曉純, 鄒其志, 陳宇成, 陳耿平 申請(qǐng)人:五邑大學(xué)