專利名稱：半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電技術(shù)，特別是一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)代社會(huì)所使用的一次能源中，相當(dāng)大的一部分會(huì)在其運(yùn)送、儲(chǔ)存、變 換及利用過(guò)程中作為廢熱被排掉。這些廢熱通常達(dá)到一次能源總量的2/3。由于大部分廢 熱溫度較低，即屬于低品位熱，分散且無(wú)法集中，現(xiàn)有的技術(shù)很難再利用而不得不被扔掉。如何充分有效地利用這些龐大的廢熱資源，不僅有著不言而喻的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值， 而且由于可以減輕對(duì)環(huán)境污染的負(fù)荷，因而還具有巨大的社會(huì)效益。利用固體半導(dǎo)體材料的Seeback效應(yīng)(熱電偶效應(yīng))進(jìn)行余熱(廢熱)發(fā)電是近 幾年在日本、美國(guó)、歐洲及俄羅斯等國(guó)進(jìn)行積極開(kāi)發(fā)和研究的新技術(shù)。和太陽(yáng)能光伏發(fā)電相 比，由于不受晝夜，天氣條件及占用空間等因素的限制，只要有余熱，就能發(fā)電利用。現(xiàn)有的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置如中國(guó)專利號(hào)為200720047891. 1，實(shí)用新型名稱為一 種半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的實(shí)用新型專利，通常是將半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面通過(guò)導(dǎo)熱管與 熱源相連，冷端面通過(guò)散熱片冷卻，由于受到傳熱的限制，無(wú)法有效地收集、輸運(yùn)及散發(fā)熱 量，造成其發(fā)電效率非常低下?；蛉缰袊?guó)專利號(hào)為200520118366. 5，名稱為太陽(yáng)能熱管溫差 發(fā)電裝置的實(shí)用新型專利，溫差發(fā)電片一面緊貼于伸出太陽(yáng)能采集真空管的熱管部分，另 一面被固定于一個(gè)具有外保溫層的水箱外殼，即冷端面通過(guò)水箱散熱裝置散熱，以提高發(fā) 電效率，由于在冷端面需要設(shè)置水箱、風(fēng)扇等設(shè)施，不但成本高，而且不利于普遍適用。一般來(lái)說(shuō)，熱源與半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面之間以及半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面與 冷源(如空氣、水)之間的熱傳輸越有效或者說(shuō)傳熱熱阻越小，半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷熱端面 的溫度差就越大，則發(fā)電效率越高。而且，為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)電元件的有效凈發(fā)電量的最大 化，最好不要使用額外的主動(dòng)傳熱方式(如使用風(fēng)扇或者泵等)來(lái)達(dá)到冷熱端面溫差最大 化，而如何實(shí)現(xiàn)這種目的，高效被動(dòng)式熱吸收、熱輸運(yùn)及散熱技術(shù)缺一不可。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置不能有效地收集、輸運(yùn)及散發(fā)熱量， 發(fā)電效率低下的問(wèn)題，提供一種新型半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，能夠不需額外的主動(dòng)方式有效 收集熱量，在熱量傳輸給半導(dǎo)體片發(fā)電元件的熱端面后，將半導(dǎo)體片發(fā)電元件的冷端面的 熱量快速有效地散發(fā)出去，從而提高發(fā)電效率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需配置復(fù)雜設(shè)備及額外的 主動(dòng)傳熱方法，并具有無(wú)噪聲、無(wú)震動(dòng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，包括半導(dǎo)體發(fā)電元件和散熱片，其特征在于，還包括一 根或一根以上的第一熱管，所述第一熱管的蒸發(fā)面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面直接或間接 貼合，第一熱管的冷凝面設(shè)置有散熱片。所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率與所述散熱片的散熱表面積比率為30W/m2 150W/Hi2 ；所述散熱片與環(huán)境相比溫升小于20°C，散熱片自然散熱功率為所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額 定功率的1 3倍。所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率與所述散熱片的散熱表面積比率為60W/m2 100W/ m2 ；散熱片自然散熱功率為所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率的1. 5 2倍。還包括第二熱管，所述第二熱管的蒸發(fā)面與熱源相連接，第二熱管的冷凝面與半 導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面直接或間接貼合。與所述第二熱管的蒸發(fā)面相連接的熱源為余熱源和/或廢熱源；或所述第二熱管 的蒸發(fā)面通過(guò)貼合一熱收集用換熱器收集熱源的熱量，所述熱源為低熱流密度熱源，所述 低熱流密度熱源為太陽(yáng)能熱源或發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱源或其它排氣廢熱源。所述第二熱管為圓熱管；還包括一種管板式熱交換器，所述板管式熱交換器為側(cè) 面具有貼合平面的通管，所述通管內(nèi)徑與圓熱管的冷凝段的外徑相匹配，所述板管式熱交 換器的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面直接貼合。所述第一熱管為圓熱管；還包括一種管板式熱交換器，所述板管式熱交換器為側(cè) 面具有貼合平面的通管，所述通管內(nèi)徑與圓熱管的蒸發(fā)段的外徑相匹配，所述板管式熱交 換器的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面直接貼合。所述第二熱管和第一熱管均為平板熱管，即第一平板熱管和第二平板熱管；所述 第一平板熱管和第二平板熱管均為金屬材料經(jīng)過(guò)擠壓成型的兩個(gè)及以上并排排列的通孔 陣列平板結(jié)構(gòu)形成的熱管。所述各通孔均形成獨(dú)立的熱管；所述第一平板熱管和第二平板熱管內(nèi)均設(shè)置有具 有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片，所述微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與平板熱管的內(nèi)壁形成沿 平板熱管長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì)微槽。第一熱管和/或第二熱管的熱輸運(yùn)能力在溫度-40°C 250°C范圍內(nèi)大于等于半 導(dǎo)體發(fā)電元件的額定功率的1. 2倍；所述第一熱管與第二熱管均承受10 100大氣壓的內(nèi) 壓及大于1大氣壓的外壓，第一熱管與第二熱管在與半導(dǎo)體發(fā)電元件貼合處的表觀熱流密 度均大于10W/cm2。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下本實(shí)用新型涉及的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，通過(guò)設(shè)置一根或多根第一熱管，并將其 蒸發(fā)面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面直接或間接貼合，第一熱管的冷凝面設(shè)置有散熱片，故 第一熱管可以將半導(dǎo)體發(fā)電元件運(yùn)行時(shí)冷端面產(chǎn)生的熱量經(jīng)散熱片及時(shí)散發(fā)至周圍環(huán)境 中，以提高半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面和熱端面之間的溫差，從而提高其發(fā)電效率。由于熱管 的熱傳輸量大，并能夠達(dá)到高速度的熱傳導(dǎo)的效果，故熱管自身具有很強(qiáng)的熱輸運(yùn)能力，此 處設(shè)置第一熱管能夠?qū)雽?dǎo)體發(fā)電元件運(yùn)行時(shí)冷端面產(chǎn)生的熱量迅速轉(zhuǎn)移，此外，為將該 熱量及時(shí)快速地散發(fā)至周圍環(huán)境中，第一熱管的冷凝面上是可以設(shè)置較多的散熱片的，在 第一熱管上的冷凝面上的散熱片的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)置。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需配置復(fù) 雜設(shè)備及額外的主動(dòng)傳熱方法，解決了現(xiàn)有的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置由于受到傳熱的限制， 不能有效地收集、輸運(yùn)及散發(fā)熱量，造成的發(fā)電效率低下的問(wèn)題，能夠不用額外配置風(fēng)扇或 者泵等主動(dòng)方式有效收集熱量，本實(shí)用新型的該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行、無(wú)噪聲、 無(wú)震動(dòng)、無(wú)污染、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、可靠性高。還設(shè)置第二熱管，并將第二熱管的蒸發(fā)面與熱源相連接，冷凝面與半導(dǎo)體發(fā)電元
4件的熱端面直接或間接貼合，故第二熱管可以將熱源的熱量快速傳遞到半導(dǎo)體發(fā)電元件的 熱端面，同時(shí)第一熱管將半導(dǎo)體發(fā)電元件運(yùn)行時(shí)冷端面產(chǎn)生的熱量經(jīng)散熱片及時(shí)散發(fā)至周 圍環(huán)境中，第一熱管和第二熱管共同配合工作，能夠更加迅速地提高半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷 端面和熱端面之間的溫差，從而進(jìn)一步提高整體發(fā)電效率。與第二熱管的蒸發(fā)面相連接的熱源為余熱源和/或廢熱源，能夠?qū)⒐I(yè)生產(chǎn)中排 出的溫度較低的大量余熱和廢熱進(jìn)行回收利用，節(jié)約能源，在不另外消耗能源的前提下，半 導(dǎo)體發(fā)電元件利用余熱、廢熱進(jìn)行溫差發(fā)電，這不但使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增加，而且減少了余 熱、廢熱對(duì)環(huán)境的污染。

圖1為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的側(cè)面視圖。圖3、圖4和圖5分別為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例二的正 面、側(cè)面和背面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)列示如下1-第一平板熱管；2-半導(dǎo)體發(fā)電元件；3-第二平板熱管；4-散熱片；5-余熱、廢熱 源；6-螺栓；7-板管式熱交換器；8-熱收集用換熱器；9-低熱流密度熱源；10-通管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。圖1為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為 其側(cè)面視圖，包括第一平板熱管1、半導(dǎo)體發(fā)電元件2、第二平板熱管3、散熱片4和余熱、廢 熱源5，第二平板熱管3的蒸發(fā)面與余熱、廢熱源5相連接，第二平板熱管3的冷凝面與半導(dǎo) 體發(fā)電元件2的熱端面緊密貼合；第一平板熱管1的蒸發(fā)面與半導(dǎo)體發(fā)電元件2的冷端面 緊密貼合，第一平板熱管1的冷凝面設(shè)置有散熱片4。散熱片4為薄鋁板結(jié)構(gòu)，通過(guò)脹接、 焊接或者直接貼合的方式與第一平板熱管1緊密連接(或過(guò)盈配合)；在半導(dǎo)體發(fā)電元件 2的冷端面和熱端面均涂有一薄層導(dǎo)熱硅脂，在半導(dǎo)體發(fā)電元件2的周圍附加一層保溫材 料；為使得第二平板熱管3的冷凝面和第一平板熱管1的蒸發(fā)面與半導(dǎo)體發(fā)電元件2更好 地實(shí)現(xiàn)緊密貼合，第二平板熱管3和第一平板熱管1之間可以通過(guò)螺栓6固定。其中，平板熱管(包括第一平板熱管1和第二平板熱管3)可以經(jīng)擠壓或者沖壓 或者焊接或者燒結(jié)而成。例如，平板熱管可以是金屬材料經(jīng)過(guò)擠壓成型的兩個(gè)及以上并排 排列的通孔陣列平板結(jié)構(gòu)形成的熱管，優(yōu)選地各通孔均形成獨(dú)立的熱管，在平板熱管內(nèi)設(shè) 置有具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片，可以設(shè)置微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與平板熱管的 內(nèi)壁形成沿平板熱管長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì)微槽，該結(jié)構(gòu)一方面可以增大熱交換面積，另一 方面可以提供毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力，毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力可以促使蒸發(fā)面內(nèi)部的蒸氣更快速地流向冷凝面內(nèi)
5部，同時(shí)也促使冷凝的液體沿平板熱管的內(nèi)壁快速回流至蒸發(fā)面內(nèi)部，因此可以顯著提高 平板熱管的換熱效率。此外，該平板熱管還可以是采用鋁質(zhì)管材焊接成的平板熱管，在其框 架內(nèi)設(shè)置有內(nèi)翅片，所述內(nèi)翅片位于框架的上下端面之間，該內(nèi)翅片將框架的內(nèi)部空間分 隔成若干孔狀通道，框架內(nèi)部為真空結(jié)構(gòu)，并灌裝有氨水或者其它液體工質(zhì)，成整體平板熱 管；也可以將平板熱管替換為其它熱管，如多數(shù)平行的非圓形熱管。本實(shí)用新型涉及的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置中可以設(shè)置一根或一根以上的第一熱管， 當(dāng)?shù)谝粺峁転槎喔鶗r(shí)，所有第一熱管的蒸發(fā)面均與半導(dǎo)體發(fā)電元件2的冷端面貼合，如圖 3、圖4和圖5所示的本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例二的正面、側(cè)面和背 面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中未標(biāo)出第二平板熱管3，該實(shí)施例中包括兩根第一平板熱管1，這兩根 第一平板熱管1的蒸發(fā)面均與半導(dǎo)體發(fā)電元件2的冷端面貼合，且這兩根第一平板熱管1 的冷凝面全部都設(shè)置有散熱片4，多個(gè)散熱片4進(jìn)行半導(dǎo)體發(fā)電元件2的冷端面的散熱，能 夠?qū)雽?dǎo)體發(fā)電元件2運(yùn)行時(shí)冷端面產(chǎn)生的熱量迅速轉(zhuǎn)移。在本實(shí)用新型涉及的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置中，半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面直接或間 接貼合第一熱管的蒸發(fā)面，半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面直接或間接貼合第二熱管的冷凝面， 此處的半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷熱端面與兩個(gè)熱管的貼合方式有直接貼合和間接貼合兩種當(dāng) 第一熱管和第二熱管均為平板熱管時(shí)，可與半導(dǎo)體發(fā)電元件直接貼合，即上述實(shí)施例一和 實(shí)施例二所述情況；當(dāng)?shù)谝粺峁芎?或第二熱管采用圓熱管時(shí)，可采用間接貼合的方式， 此時(shí)通過(guò)一種管板式熱交換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該板管式熱交換器為側(cè)面具有貼合平面的通管。當(dāng) 第二熱管為圓熱管時(shí)，該第二熱管的冷凝段插入到板管式熱交換器的通管內(nèi)(通管內(nèi)徑與 圓熱管的冷凝段的外徑相匹配)，板管式熱交換器的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面 直接貼合；當(dāng)?shù)谝粺峁転閳A熱管時(shí)，該第一熱管的蒸發(fā)段插入到板管式熱交換器的通管內(nèi) (通管內(nèi)徑與圓熱管的蒸發(fā)段的外徑相匹配)，板管式熱交換器的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā)電 元件的冷端面直接貼合。如圖6和圖7所示的實(shí)施例三和實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖中，板管 式熱交換器7為側(cè)面具有貼合平面的通管結(jié)構(gòu)，標(biāo)示10所示的即為通管，圖6所示的板管 式熱交換器7與貼合平面相對(duì)的另一表面具有與通管10外表面相配合的曲面結(jié)構(gòu)，圖7所 示的板管式熱交換器7中貼合平面以外的其它表面均為平面。通管10內(nèi)徑與第二熱管(圓 熱管)的冷凝段的外徑相匹配，第二熱管通過(guò)板管式熱交換器7的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā)電 元件2的熱端面直接貼合，通過(guò)具有貼合平面的板管式熱交換器的設(shè)置，能夠增加圓熱管 與半導(dǎo)體發(fā)電元件的接觸面積，提高熱交換效率，可快速提高半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面和 熱端面之間的溫差，從而提高其發(fā)電效率。此外，在圖6和圖7所示的實(shí)施例中，通管10內(nèi) 也可以不設(shè)置第二熱管，而是直接接通工業(yè)生產(chǎn)中排出的余熱源或廢熱源或其它熱源，由 板管式熱交換器將熱源的熱量直接換熱至半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面。將第二平板熱管3的蒸發(fā)面與余熱、廢熱源5相連接，余熱、廢熱源5的熱量以熱 傳導(dǎo)的方式進(jìn)入第二平板熱管3的蒸發(fā)面，蒸發(fā)面內(nèi)部的液體工質(zhì)(一般采用氨水或其它 液體工質(zhì))受熱后變?yōu)檎魵膺M(jìn)入冷凝面內(nèi)部，進(jìn)入冷凝面內(nèi)部的蒸氣以導(dǎo)熱的方式將熱量 傳遞給半導(dǎo)體發(fā)電元件2的熱端面，然后蒸氣凝結(jié)為液體后返回至蒸發(fā)面內(nèi)部，如此周而 復(fù)始，余熱、廢熱源5的熱量被源源不斷傳至半導(dǎo)體發(fā)電元件2的熱端面。半導(dǎo)體發(fā)電元件 2在工作時(shí)，其冷端面產(chǎn)生的熱量以導(dǎo)熱的方式進(jìn)入第一平板熱管1的蒸發(fā)面，蒸發(fā)面內(nèi)部 的液體工質(zhì)受熱后以蒸汽的形式進(jìn)入冷凝面內(nèi)部，并在冷凝面將熱量散失至散熱片4后凝結(jié)為液體返回至蒸發(fā)面內(nèi)部。如此不斷循環(huán)，半導(dǎo)體發(fā)電元件2的冷端面產(chǎn)生的熱量將被 散熱片4不斷的帶至周圍環(huán)境中。一般半導(dǎo)體發(fā)電元件的制熱系數(shù)COP約為1 2，其熱端 面的發(fā)熱功率是其額定功率的1 2倍；采用平板熱管與半導(dǎo)體發(fā)電元件貼合，平板熱管具 有很好的熱收集能力，可以通過(guò)貼合平面快速收集半導(dǎo)體發(fā)電元件冷熱端面的熱量，并優(yōu) 選設(shè)置第一平板熱管1和第二平板熱管3的熱輸運(yùn)能力在溫度-40°C 250°C范圍內(nèi)不低 于半導(dǎo)體發(fā)電元件的額定功率的1. 2倍(優(yōu)選為1. 5倍)，當(dāng)?shù)谝黄桨鍩峁転橐桓陨蠒r(shí)， 此處所指的熱輸運(yùn)能力為所有第一平板熱管的熱輸運(yùn)能力和，第一平板熱管1和第二平板 熱管3的熱輸運(yùn)能力與自身管徑、結(jié)構(gòu)及工質(zhì)等因素有關(guān)，兩熱管可使用非水工質(zhì)及較高 冰點(diǎn)的工質(zhì)，且兩熱管需承受10 100大氣壓(優(yōu)選50 100大氣壓)的內(nèi)壓及1大氣壓 以上的外壓，第一熱管與第二熱管在與半導(dǎo)體發(fā)電元件貼合處的表觀熱流密度均大于IOW/ cm2 (優(yōu)選大于20W/cm2)。因此半導(dǎo)體發(fā)電元件2的冷端面和熱端面之間能夠保持較大的溫 差，從而提高了其發(fā)電效率。散熱片通過(guò)空氣自然散熱，該實(shí)施例中，半導(dǎo)體發(fā)電元件額定 功率與該散熱片的散熱表面積比率為30W/m2 150W/m2，優(yōu)選為60W/m2 100W/m2，如當(dāng)選 定的半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率為15W時(shí)，散熱片的散熱表面積可選為0. 3m2，第一平板熱管 1和第二平板熱管3的熱輸運(yùn)能力均為20W ；當(dāng)選定的半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率為45W時(shí)， 散熱片的散熱表面積可選為0. 75m2，第一平板熱管1和第二平板熱管3的熱輸運(yùn)能力均為 70ffo本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置在不增加能源消耗的前提下，利用余熱和廢熱 進(jìn)行發(fā)電，既有利于環(huán)保，又可增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在前面所述實(shí)施例中，第二熱管的蒸發(fā) 面直接與余熱、廢熱源相連接，當(dāng)熱源為太陽(yáng)能熱源、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱源及其它排氣廢熱源 等較低熱流密度熱源時(shí)，由于這種熱源的熱流密度小，若第二熱管的蒸發(fā)面直接與其接觸， 第二熱管只能將蒸發(fā)面與熱源接觸到的部分的熱量收集過(guò)來(lái)，而周圍的熱量卻沒(méi)有收集 到，造成熱量浪費(fèi)，故此時(shí)可將第二熱管的蒸發(fā)面與一熱收集用換熱器直接貼合，通過(guò)該熱 收集用換熱器來(lái)收集較低熱流密度熱源的熱量，這種熱收集用換熱器通常為散熱片形狀， 如圖8所示的本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖，將第二平 板熱管3的蒸發(fā)面與熱收集用換熱器8直接貼合，低熱流密度熱源9的熱量通過(guò)熱收集用 換熱器8收集，并換熱至第二平板熱管3的蒸發(fā)面，熱收集用換熱器8能夠?qū)嵩吹拇蟛糠?熱量進(jìn)行收集，提高了熱源熱量的利用率，將較低熱流密度的廢熱源或余熱源充分回收利 用，節(jié)約能源，并進(jìn)一步減少了余熱、廢熱對(duì)環(huán)境的污染。在圖1所示的本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖 中，第一平板熱管1、半導(dǎo)體發(fā)電元件2和第二平板熱管3均為豎直放置，此外，這幾個(gè)部件 還可以水平放置或者整體傾斜一定角度放置，如圖9所示的本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電 裝置的優(yōu)選實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置中，半導(dǎo)體發(fā)電元件發(fā)電所產(chǎn)生的是直流 電，根據(jù)實(shí)際需要可直接使用或?qū)㈦娔艽鎯?chǔ)于蓄電池中。半導(dǎo)體發(fā)電元件可以設(shè)置一個(gè)或 多個(gè)，當(dāng)設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)電元件時(shí)，可以將各半導(dǎo)體發(fā)電元件的正極與正極連接、負(fù)極與 負(fù)極連接；或者將一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)電元件的正極連接下一半導(dǎo)體發(fā)電元件的負(fù)極，依次連接， 即將各半導(dǎo)體發(fā)電元件進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)連接以形成所需要的電流與電壓。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、便于加工和運(yùn)輸，安裝時(shí)也非常簡(jiǎn)便，且無(wú)方向性要求，可以豎直、傾斜、水平方向安裝，還具有系統(tǒng)運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)。 應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明 創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng) 造已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改 或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
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權(quán)利要求一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，包括半導(dǎo)體發(fā)電元件和散熱片，其特征在于，還包括一根或一根以上的第一熱管，所述第一熱管的蒸發(fā)面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面直接或間接貼合，第一熱管的冷凝面設(shè)置有散熱片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述散熱片通過(guò)空氣自 然散熱，所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率與所述散熱片的散熱表面積比率為30W/m2 150W/ m2 ；所述散熱片與環(huán)境相比溫升小于20°C，散熱片自然散熱功率為所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額 定功率的1 3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體發(fā)電元件額 定功率與所述散熱片的散熱表面積比率為60W/m2 100W/m2 ；散熱片自然散熱功率為所述 半導(dǎo)體發(fā)電元件額定功率的1. 5 2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，還包括第二熱 管，所述第二熱管的蒸發(fā)面與熱源相連接，第二熱管的冷凝面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的熱端面 直接或間接貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，與所述第二熱管的蒸發(fā) 面相連接的熱源為余熱源和/或廢熱源；或所述第二熱管的蒸發(fā)面通過(guò)貼合一熱收集用換 熱器收集熱源的熱量，所述熱源為低熱流密度熱源，所述低熱流密度熱源為太陽(yáng)能熱源或 發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱源或其它排氣廢熱源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述第二熱管為圓熱管； 還包括一種管板式熱交換器，所述板管式熱交換器為側(cè)面具有貼合平面的通管，所述通管 內(nèi)徑與圓熱管的冷凝段的外徑相匹配，所述板管式熱交換器的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā)電元件 的熱端面直接貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一熱管為 圓熱管；還包括一種管板式熱交換器，所述板管式熱交換器為側(cè)面具有貼合平面的通管，所 述通管內(nèi)徑與圓熱管的蒸發(fā)段的外徑相匹配，所述板管式熱交換器的貼合平面與半導(dǎo)體發(fā) 電元件的冷端面直接貼合。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述第二熱管和第一熱 管均為平板熱管，即第一平板熱管和第二平板熱管；所述第一平板熱管和第二平板熱管均 為金屬材料經(jīng)過(guò)擠壓成型的兩個(gè)及以上并排排列的通孔陣列平板結(jié)構(gòu)形成的熱管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述各通孔均形成獨(dú)立 的熱管；所述第一平板熱管和第二平板熱管內(nèi)均設(shè)置有具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片， 所述微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與平板熱管的內(nèi)壁形成沿平板熱管長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì) 微槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于，第一熱管和/或第二熱 管的熱輸運(yùn)能力在溫度-40°C 250°C范圍內(nèi)大于等于半導(dǎo)體發(fā)電元件的額定功率的1. 2 倍；所述第一熱管與第二熱管均承受10 100大氣壓的內(nèi)壓及大于1大氣壓的外壓，第一 熱管與第二熱管在與半導(dǎo)體發(fā)電元件貼合處的表觀熱流密度均大于lOW/cm2。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，包括半導(dǎo)體發(fā)電元件和散熱片，還包括一根或一根以上的第一熱管，第一熱管的蒸發(fā)面與半導(dǎo)體發(fā)電元件的冷端面直接或間接貼合，第一熱管的冷凝面設(shè)置有散熱片。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置能夠提高發(fā)電效率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需配置復(fù)雜設(shè)備及額外的主動(dòng)傳熱方法，并具有無(wú)噪聲、無(wú)震動(dòng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02N11/00GK201717812SQ20102026858
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者張楷榮, 趙耀華 申請(qǐng)人:趙耀華