專利名稱：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)電裝置，尤其是一種利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電的發(fā)電 裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，是利用在半導(dǎo)體發(fā)電芯片兩端形成的溫差，以及
半導(dǎo)體芯片發(fā)電材料的賽貝克(seebeck)效應(yīng)，從而產(chǎn)生電能。
半導(dǎo)體發(fā)電芯片具有冷端和熱端，冷熱兩端的溫差越大，半導(dǎo)體發(fā)電芯
片產(chǎn)生的電能就越多。
但是現(xiàn)有的半導(dǎo)體發(fā)電裝置的發(fā)電效率低，輸出功率小，而且熱應(yīng)力釋
放不充分，導(dǎo)致使用壽命短。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電裝置的缺陷，提供一種發(fā)電裝置， 發(fā)電效率高，輸出功率大，而且使用壽命長(zhǎng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)電裝置，包括
用于收集熱能的集熱器；
用于換熱的換熱器，內(nèi)部具有液體流經(jīng)通道；
利用冷端和熱端之間的溫度差產(chǎn)生電能的發(fā)電芯片，具有熱端和冷端， 所述熱端接合所述集熱器，所述冷端接合所述換熱器。
還包括導(dǎo)熱器，與所述集熱器相連接，用于將熱源的熱量傳導(dǎo)至所述 集熱器。所述導(dǎo)熱器為內(nèi)含氣/液或固/液兩相工質(zhì)的熱管；所述導(dǎo)熱器的材質(zhì)為金屬。所述發(fā)電芯片包括冷端陶瓷基板，與所述換熱器相接合；第一 導(dǎo)流條，接合在所述冷端陶瓷基板上；半導(dǎo)體材料粒子， 一端與所述第一導(dǎo) 流條相接設(shè)；第二導(dǎo)流條，所述半導(dǎo)體材料粒子的另一端與所述第二導(dǎo)流條 的一面相接設(shè)，所述第二導(dǎo)流條的另一面接合所述集熱器。所述半導(dǎo)體材料 粒子的一端通過(guò)焊接層與所述第一導(dǎo)流條接設(shè)，所述半導(dǎo)體材料粒子的另一 端通過(guò)焊接層與所述第二導(dǎo)流條接設(shè)。所述發(fā)電芯片還包括熱端陶瓷基板， 所述第二導(dǎo)流條4妄合在所述熱端陶瓷基板上，并且所述第二導(dǎo)流條的另一面 通過(guò)所述熱端陶乾基板接合所述集熱器。所述熱端陶瓷基板的面積小于所述 冷端陶資基板的面積。所述熱端陶瓷基板為數(shù)塊。還包括熱緩沖層，所述 集熱器通過(guò)熱緩沖層接合所述發(fā)電芯片的熱端，用于減小所述發(fā)電芯片熱端 的溫度波動(dòng)。所述熱緩沖層為石墨墊片或?qū)峁枘z片。
本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片的熱端吸收集熱器的熱量，可以是利用 廢熱熱能，例如燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的余熱；溫度差發(fā)電芯片的冷端與液體 冷卻的換熱器相接，與芯片熱端形成的溫度差產(chǎn)生電能，既方便又經(jīng)濟(jì)且形 成冷、熱溫差大，發(fā)電效率高、輸出功率大，使用壽命長(zhǎng)。


圖1為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例1換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖4為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖5為本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖6為本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖7為本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 如圖1所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例
的發(fā)電裝置包括集熱器l、換熱器2和發(fā)電芯片3,發(fā)電芯片3，具有熱端 31和冷端32,熱端31接合集熱器1，冷端32接合換熱器2。
集熱器l用于收集熱能，可以是廢熱熱能，例如燃料(燃?xì)狻⒚?、油? 燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的余熱，然后與發(fā)電芯片3的熱端31進(jìn)行熱交換，提高發(fā)電 芯片3的熱端31的溫度；如圖2所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例1換熱 器的結(jié)構(gòu)示意圖，換熱器2的內(nèi)部具有液體流經(jīng)通道20，用于換熱，液體從 換熱器2的液體入口 21流入，流經(jīng)液體流經(jīng)通道20，液體與換熱器2進(jìn)行熱 交換后從液體出口 22流出，從而可以迅速而高效的降低換熱器2的溫度，換 熱器2再與發(fā)電芯片3的冷端32進(jìn)^f亍熱交換，P爭(zhēng)^氐發(fā)電芯片3的冷端32的 溫度；由此形成并增大發(fā)電芯片3熱端31和冷端32的溫度差，使得半導(dǎo)體 發(fā)電芯片3產(chǎn)生電能。
集熱器1至少有一面為平面，用于接合發(fā)電芯片3的熱端31,換熱器2 至少有一面為平面，用來(lái)接合發(fā)電芯片3的冷端32，并且換熱器2的材質(zhì)可 以是金屬，例如鋁或銅等，目的是為了便于換熱。
因?yàn)閾Q熱器2使用液體冷卻的方式，因此可以高效率的帶走發(fā)電芯片3 冷端的熱量，降j氐發(fā)電芯片3冷端32的溫度，高效的擴(kuò)大發(fā)電芯片3的熱端 31和冷端32之間的溫度差，從而提高發(fā)電芯片3的發(fā)電效率。
如圖3所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例2 的發(fā)電裝置比實(shí)施例1中的發(fā)電裝置增加了一個(gè)導(dǎo)熱器4，與集熱器1相連接, 導(dǎo)熱器可以為內(nèi)含氣/液或固/液兩相工質(zhì)的熱管，其材質(zhì)可以為金屬。導(dǎo)熱 器4可以與熱源連接，這樣就可以將熱源的熱量迅速的傳導(dǎo)至集熱器1。提高 集熱器1的溫度，經(jīng)過(guò)與發(fā)電芯片3的熱端31的熱交換，提高發(fā)電芯片3熱 端31的溫度，從而增加發(fā)熱芯片3熱端31和冷端32之間的溫度差，這樣也 就提高了發(fā)電芯片3的發(fā)電效率，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離熱源的發(fā)電方式。如圖4所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例2 的發(fā)電裝置比實(shí)施例1中的發(fā)電裝置增加了一個(gè)熱緩沖層5,集熱器1通過(guò)熱 緩沖層5接合發(fā)電芯片3的熱端31,用于減小發(fā)電芯片3熱端31的溫度波動(dòng)，。
在發(fā)電芯片3熱端31與集熱器1的接合平面之間增加的熱緩沖層5的目 的是，為了防止過(guò)大的溫度波動(dòng)給發(fā)電芯片3造成損壞，同時(shí)為保證在發(fā)電 芯片3熱端31與集熱器l接合平面之間同時(shí)接合多個(gè)芯片3情況下，由于發(fā) 電芯片3厚度不一致造成每片發(fā)電芯片3熱端31與集熱器1平面接合度不一 致，影響發(fā)電輸出。
熱緩沖層5可以是石墨墊片或?qū)峁枘z片等。
在發(fā)電芯片3熱端31與集熱器1之間不設(shè)置熱緩沖層5的時(shí)候，因?yàn)榘l(fā) 電芯片3熱端31與集熱器1直接接合，因此集熱器1的溫度波動(dòng)會(huì)迅速的傳 遞至發(fā)電芯片3的熱端31，所以熱電轉(zhuǎn)換效率會(huì)高一點(diǎn)。但是當(dāng)發(fā)電芯片3 的溫度波動(dòng)過(guò)大的時(shí)候，易造成發(fā)電芯片3的損壞，所以在發(fā)電芯片3熱端 31與集熱器1之間設(shè)置熱緩沖層5，減小發(fā)電芯片3熱端31的溫度波動(dòng)，同 時(shí)進(jìn)行熱應(yīng)力釋放，保護(hù)發(fā)電芯片3，延長(zhǎng)了發(fā)電芯片3的使用壽命。
如圖5所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖， 本實(shí)施例的發(fā)電芯片包括冷端陶瓷基板302、第一導(dǎo)流條312、半導(dǎo)體材料 粒子300和第二導(dǎo)流條311。冷端陶瓷基板302與換熱器相接合，第一導(dǎo)流條 312的一面接合在冷端陶資基板302上；半導(dǎo)體材料粒子300的一端與第一導(dǎo) 流條312相接設(shè)，半導(dǎo)體材料粒子300的另一端與第二導(dǎo)流條311相接設(shè)； 第二導(dǎo)流條311接合集熱器1。冷端陶瓷基板302上還連接有輸出引線330。
第一導(dǎo)流條312和第二導(dǎo)流條311將半導(dǎo)體材料粒子300按一定的串、 并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)連接起來(lái)。為保證發(fā)電功率最大輸出，半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片3 內(nèi)部的半導(dǎo)體材料粒子300的高度、橫截面積、串并聯(lián)方式，或采用多個(gè)半 導(dǎo)體發(fā)電芯片3的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)等最終造成的半導(dǎo)體發(fā)電芯片3的總內(nèi)阻需與 負(fù)載阻值相匹配。發(fā)電芯片只設(shè)置一面陶瓷基板(冷端陶瓷基板)是因?yàn)?，溫差發(fā)電時(shí)， 半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片的熱端和冷端之間承受較大的溫差，且熱端的工作溫度 較高，發(fā)電芯片承受的熱應(yīng)力較大，所以熱端可以采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖， 本實(shí)施例的發(fā)電芯片除了包括發(fā)電芯片實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)外，還包括熱端陶乾 基板301,第二導(dǎo)流條(圖中未示出)的另一面接合在熱端陶瓷基板301上， 并且所述第二導(dǎo)流條通過(guò)熱端陶瓷基板301接合集熱器。
并且半導(dǎo)體材料粒子300的一端可以通過(guò)焊接層與第一導(dǎo)流條312接設(shè)， 半導(dǎo)體材料粒子300的另一端通過(guò)焊接層與第二導(dǎo)流條311接設(shè)。
因?yàn)楣ぷ靼l(fā)電時(shí)發(fā)電芯片3冷端32溫度較熱端31低，因此可靠性高， 因此半導(dǎo)體發(fā)電芯片3的引線300 —般焊在發(fā)電芯片3的冷端32上。半導(dǎo)體 發(fā)電芯片3兩面的陶資基板大小可不同， 一般冷端陶瓷基板302的面積大于 熱端陶資基板301，利于焊接外接引線300。
如圖7所示，為本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖， 本實(shí)施例的發(fā)電芯片與發(fā)電芯片實(shí)施例2的區(qū)別在于，熱端陶瓷基板301為 多片，因?yàn)闇夭畎l(fā)電時(shí)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片的熱端和冷端之間承受較大的 溫差，且熱端的工作溫度較高，發(fā)電芯片承受的熱應(yīng)力較大，所以使用小面 積的多片熱端陶瓷基板301來(lái)釋放熱應(yīng)力。
本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片的熱端吸收集熱器的熱量，可以是利用 廢熱熱能，例如燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的余熱；發(fā)電芯片的冷端與液體冷卻的 換熱器相接，與芯片熱端形成的溫度差產(chǎn)生電能，既方便又經(jīng)濟(jì)且形成冷、 熱溫差大，發(fā)電效率高、輸出功率大，使用壽命長(zhǎng)。
因此本實(shí)用新型發(fā)電裝置可用于燃?xì)鉄崴鳎浞掷萌紵裏峒八璧?加熱水之間形成的溫差進(jìn)行發(fā)電，有效解決了燃?xì)鉄崴飨到y(tǒng)所需的電力供 應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的效果。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而 不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1、一種發(fā)電裝置，其特征在于包括用于收集熱能的集熱器；用于換熱的換熱器，內(nèi)部具有液體流經(jīng)通道；利用冷端和熱端之間的溫度差產(chǎn)生電能的發(fā)電芯片，具有熱端和冷端，所述熱端接合所述集熱器，所述冷端接合所述換熱器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于還包括用于將熱源的熱量傳導(dǎo)至所述集熱器的導(dǎo)熱器，與所述集熱器相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述導(dǎo)熱器為內(nèi)含氣/ 液或固/液兩相工質(zhì)的熱管；所述導(dǎo)熱器的材質(zhì)為金屬。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電芯片包括冷端陶資基板，與所述換熱器相接合；第一導(dǎo)流條，接合在所述冷端陶瓷基板上；半導(dǎo)體材料粒子， 一端與所述第一導(dǎo)流條相接設(shè)；第二導(dǎo)流條，所述半導(dǎo)體材料粒子的另 一端與所述第二導(dǎo)流條的一面相接設(shè)，所述第二導(dǎo)流條的另一面接合所述集熱器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體材料粒子的一端通過(guò)焊接層與所述第一導(dǎo)流條接設(shè)，所述半導(dǎo)體材料粒子的另一端通過(guò)焊接層與所述第二導(dǎo)流條接設(shè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電芯片還包括 熱端陶覺(jué)基板，所述第二導(dǎo)流條接合在所述熱端陶瓷基板上，并且所述第二導(dǎo)流條的另一面通過(guò)所述熱端陶瓷基板接合所述集熱器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述熱端陶瓷基板的面積小于所述冷端陶f(shuō):基板的面積。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述熱端陶瓷基板為數(shù)塊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的發(fā)電裝置，其特征在于還包括用于 減小所述發(fā)電芯片熱端的溫度波動(dòng)的熱緩沖層，所述集熱器通過(guò)熱緩沖層接 合所述發(fā)電芯片的熱端。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述熱緩沖層為石墨 墊片或?qū)峁枘z片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，包括集熱器，用于收集熱能；換熱器，內(nèi)部具有液體流經(jīng)通道，用于換熱；發(fā)電芯片，具有熱端和冷端，熱端接合集熱器，冷端接合換熱器，利用冷端和熱端之間的溫度差產(chǎn)生電能。發(fā)電芯片包括冷端陶瓷基板，與換熱器相接合；第一導(dǎo)流條，接合在冷端陶瓷基板上；半導(dǎo)體材料粒子，一端與第一導(dǎo)流條相接設(shè)；第二導(dǎo)流條，半導(dǎo)體材料粒子的另一端與第二導(dǎo)流條的一面相接設(shè)，第二導(dǎo)流條的另一面接合集熱器。本實(shí)用新型發(fā)電裝置的發(fā)電芯片的熱端吸收集熱器的熱量，利用廢熱熱能；發(fā)電芯片的冷端與液體冷卻的換熱器相接，與芯片熱端形成的溫度差產(chǎn)生電能，既方便又經(jīng)濟(jì)且形成冷熱溫差大，發(fā)電效率高，輸出功率大，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H02N11/00GK201414097SQ20092010862
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
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