專利名稱：一種溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電裝置領(lǐng)域，涉及一種溫差發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的發(fā)電裝置為水力、火力發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電裝置，其基本原理 均基于機(jī)械轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子切割磁力線產(chǎn)生交流電，設(shè)備龐大復(fù)雜，投資大；太陽能發(fā)電 則基于半導(dǎo)體PN結(jié)原理的光優(yōu)電池組件產(chǎn)生直流電，不僅難以適用于大負(fù)荷應(yīng)用，而 且受氣候影響大，并且裝置本身一般木可移動；現(xiàn)有太陽能供電與半導(dǎo)體制冷裝置中， 具有"單級溫差電制冷組件"，天津電源輛究所和中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所 均有生產(chǎn)，這種制冷組件是基于珀爾帖(Peltier)效應(yīng)而以P、 N型半導(dǎo)體制做而成， 即以直流電驅(qū)動制冷組件制^冷或制熱；珀爾帖效應(yīng)基于熱電效應(yīng)——即塞貝克 (Seebeck)效應(yīng)，也即溫差發(fā)電原理；溫差發(fā)電雖然早已被發(fā)現(xiàn)，但長時間停留在溫 差電偶上，只用作測量溫度的一個傳感部件，半導(dǎo)體問世后，利用半導(dǎo)體PN節(jié)熱電偶 代替金屬熱電偶，使測量精度大為提高，但用于發(fā)電則效率極低，沒有實用價值，關(guān) 鍵是不能有效解決溫差發(fā)電的溫差動力源問題；本世紀(jì)六十年代熱泵技術(shù)出現(xiàn)后，其 輸出有用功比輸入功大5 10倍，尤其是水源熱泵，至今已作為成熟技術(shù)被應(yīng)用在建筑 領(lǐng)域中，水源熱泵能為、溫差發(fā)電提供有效的溫差動力源，提高溫差發(fā)電的總體效率， 從而使制做溫差發(fā)電裝置成為現(xiàn)實，為社會提供新的可再生能源。

發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題
以水源熱泵提供溫差發(fā)電所需的溫差動力源，利用半導(dǎo)體PN節(jié)熱電效應(yīng)原理，制 做溫差發(fā)電裝置，為社會提供新的可再生能源；發(fā)電裝置適應(yīng)地域、氣候及可移動性 強(qiáng)，適用范圍大；結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)妥，容易實施制做，使用壽命長、易維護(hù)。
釆用的技術(shù)方案
一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于具有能將液體加熱至高溫T,并對外輸出和能將 液體冷卻至低溫T2并對外輸?shù)乃礋岜?，以及半?dǎo)體PN節(jié)組件——發(fā)電芯；發(fā)電芯 的具體結(jié)構(gòu)為，由規(guī)則連接組合在一起的半導(dǎo)體PN節(jié)并經(jīng)絕緣封裝后組成，同時引出 輸出直流電源的正、負(fù)極，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的P與N型半導(dǎo)體之間具有間距S;發(fā) 電芯的兩個側(cè)面上分別裝有一個緊貼在各側(cè)面上并與各側(cè)面進(jìn)行有效熱傳導(dǎo)的高溫水 槽和被溫水槽；水源熱泵輸出的高溫T,的液體經(jīng)高溫肆^r，通過高溫水槽循環(huán)，水源 熱泵輸出的低溫T2的液體經(jīng)低溫接管，通過低溫水槽循環(huán)。
有益效果
能利用低溫?zé)崃?，并且整體效率高，熱電能轉(zhuǎn)換效率高；使用地域、氣候及可移
動性強(qiáng)，適用范圍大，為社會提供可再生能源，有利環(huán)保，尤其是以海水為水源的熱 泵提供溫差發(fā)電所需的溫差動力源，不僅極大的有利海上作業(yè)，節(jié)約資源，低溫水排
放還可以降低海水溫度，造福人類；結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)妥，容易實施制做，使用壽命 長、易維護(hù)。


圖l、總體結(jié)構(gòu)示意圖2、發(fā)電芯7為半導(dǎo)體PN節(jié)串聯(lián)增大輸出電壓式結(jié)構(gòu)示意圖3、發(fā)電芯7為半導(dǎo)體PN節(jié)串聯(lián)兼并聯(lián)增大輸出電流式結(jié)構(gòu)示意圖4、半導(dǎo)體PN節(jié)的結(jié)構(gòu)立體示意圖5、壓縮式水源熱泵系統(tǒng)示意圖； '
具體實施例方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步詳加說明；
如圖1所示，高溫水源熱泵l將水加熱至高溫T,,并經(jīng)高溫湊管5，通過裝在發(fā) 電芯7的左側(cè)面上的高溫水槽3循環(huán)，低溫水源熱泵2將水冷卻至低溫T2，并經(jīng)低溫 接管6，通過裝在發(fā)電芯7的右側(cè)面上的低溫水槽4循環(huán)；兩套水源熱泵分別接有外接 電源E供啟動時使用，發(fā)電芯7正常運行輸出直流電，可直接或通過逆變器變?yōu)榻涣?電后供水源熱泵使用和減對外供電及向蓄電瓶8貯電；高溫T,為60 100'C，低溫T2 為1 3'C;也可以用同一套水源熱泵同時對外輸出高溫T,的液體和低溫T2的液體；水 槽緊貼在發(fā)電芯7的左、右側(cè)面上的槽壁應(yīng)釆用導(dǎo)熱系數(shù)大，并耐腐蝕的銅、鋁合金 等材料制做；所述液體為水，可以是地下水、河水或p水。，
如圖2所示，發(fā)電芯7為半導(dǎo)體PN節(jié)串聯(lián)增大輸出電壓式結(jié)構(gòu)，P、 N型半導(dǎo)體 依序間隔排列，各半導(dǎo)體PN節(jié)依序相互串聯(lián)在一起，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的P與N型 半導(dǎo)體之間的間距S為0.5~1.5mm，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的節(jié)9以導(dǎo)電性能高的錫或銀焊 接而成；發(fā)電芯7的左側(cè)面上裝有高溫水槽3，右側(cè)面上裝有低溫水槽4;由位于最頂 部的半導(dǎo)體PN節(jié)的P型半導(dǎo)體引出輸出直流電源的負(fù)極，由位于最底部的半導(dǎo)體PN 節(jié)的N型半導(dǎo)體引出輸出直流電源的正極。
如圖3所示，發(fā)電芯7為半導(dǎo)體PN節(jié)串聯(lián)兼并聯(lián)增大輸出電流式結(jié)構(gòu)，P、 N型 半導(dǎo)體依序間隔排列，同一列中的各半導(dǎo)體PN節(jié)依序相互串聯(lián)在一起組成一個單元， 各單元相互并聯(lián)在一起，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的P與N型半導(dǎo)體之間的間距S為 0.5~1.5mm，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的節(jié)9以導(dǎo)電性能高的錫或銀焊接而成；發(fā)電芯7的左 側(cè)面上裝有高溫水槽3，右側(cè)面上裝有低溫水槽4，由位于最頂部的半導(dǎo)體PN節(jié)的P 型半導(dǎo)體引出輸出直流電源的負(fù)極，由位于最底部的半導(dǎo)體PN節(jié)的N型半導(dǎo)體引出 輸出直流電源的正極。
如圖4所示，半導(dǎo)體PN節(jié)的結(jié)構(gòu)為，為減少溫差動力源的損失，各半導(dǎo)體PN節(jié)
中的P及N型半導(dǎo)體，均分別呈一分為二式的結(jié)構(gòu)，即P型半導(dǎo)體由兩塊位于同一平 面上并有間距為a的小塊P型半導(dǎo)體組成，間距a上具有低電阻的過橋?qū)Ь€或過橋?qū)?板15將兩小塊P型半導(dǎo)體連接在一起；N型半導(dǎo)伴由兩塊位于同一平面上并有間距為 b的小塊N型半導(dǎo)體組成，間距b上具有低電阻的跨橋?qū)Ь€或跨橋?qū)О?6將兩小塊N 型半導(dǎo)體連接在一起；所述間距a和b均為5^1Scm。
如圖5所示，壓縮式水源熱泵系統(tǒng)一般由壓縮機(jī)10、冷凝器11、節(jié)流閥12和蒸 發(fā)器13組成，系統(tǒng)內(nèi)充有特定工質(zhì)14，冷凝器11能對外輸出高溫T,的液體，同時蒸 發(fā)器13能對外輸出低溫T2的液體，因此能滿足發(fā)電芯7正常運行中對溫差動力源的 需要。此外吸收式水源熱泵也能滿足發(fā)電芯7正常運行中對溫差動力源的需要。
本書背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有技術(shù)中的"單級溫差電制冷組件"，實質(zhì)上就是以P、 N型半導(dǎo)體的半導(dǎo)體PN節(jié)組件，但并不適用于溫差發(fā)電。
所述珀爾帖(Peltier)效應(yīng)，是指在兩種金屬導(dǎo)線組成的環(huán)路中接入直流電源，則 其中一個節(jié)點的溫度降低，吸收外界的熱量，另一個節(jié)點的溫度升高，向外界放出熱 量。
權(quán)利要求
1、一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于具有能將液體加熱至高溫(T1)并對外輸出和能將液體冷卻至低溫(T2)并對外輸?shù)乃礋岜?，以及半?dǎo)體PN節(jié)組件——發(fā)電芯；發(fā)電芯的具體結(jié)構(gòu)為，由規(guī)則連接組合在一起的半導(dǎo)體PN節(jié)并經(jīng)絕緣封裝后組成，同時引出輸出直流電源的正、負(fù)極，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的P與N型半導(dǎo)體之間具有間距S；發(fā)電芯的兩個側(cè)面上分別裝有一個緊貼在各側(cè)面上并與各側(cè)面進(jìn)行有效熱傳導(dǎo)的高溫水槽和低溫水槽；水源熱泵輸出的高溫(T1)的液體經(jīng)高溫接管，通過高溫水槽循環(huán)，水源熱泵輸出的低溫(T2)的液體經(jīng)低溫接管，通過低溫水槽循環(huán)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于發(fā)電芯(7)為半導(dǎo) 體PN節(jié)串聯(lián)增大輸出電壓式結(jié)構(gòu)，P、 N型半導(dǎo)體依序間隔排列，各半導(dǎo)體PN節(jié)依 序相互串聯(lián)在一起，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的P與N型半導(dǎo)體之間的間距(S)為0.5 1.5mm, 各半導(dǎo)體PN節(jié)中的節(jié)(9)以導(dǎo)電性能高的錫或銀焊接而成；發(fā)電芯(7)的左側(cè)面上 裝有高溫水槽(3)，右側(cè)面上裝有低溫水槽(4);由位于最頂部的半導(dǎo)體PN節(jié)的P 型半導(dǎo)體引出輸出直流電源的負(fù)極，由位于最底部的半導(dǎo)體PN節(jié)的N型半導(dǎo)體引出 輸出直流電源的正極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于發(fā)電芯(7)為半導(dǎo) 體PN節(jié)串聯(lián)兼并聯(lián)增大輸出電流式結(jié)構(gòu)，P、 N型半導(dǎo)體依序間隔排列，同一列中的 各半導(dǎo)體PN節(jié)依序相互串聯(lián)在一起組成一個單元，各單元相互并聯(lián)在一起，各半導(dǎo)體 PN節(jié)中的P與N型半導(dǎo)體之間的向距(S)為0.5~1.5mm，各半導(dǎo)體PN節(jié)中的節(jié)(9) 以導(dǎo)電性能高的錫或銀焊接而成；發(fā)電芯(7)的左側(cè)面上裝有高溫水槽(3)，右側(cè)面 上裝有低溫水槽(4)，由位于最頂部的半導(dǎo)體PN節(jié)的P型半導(dǎo)體引出輸出直流電源 的負(fù)極，由位于最底部的半導(dǎo)體PN節(jié)的N型半導(dǎo)體引出輸出直流電源的正極。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于各半導(dǎo)體PN 節(jié)中的P及N型半導(dǎo)體，均分別呈一分為二式的結(jié)構(gòu)，即P型半導(dǎo)體由兩塊位于同一 平面上并有間距為(a)的小塊P型半導(dǎo)體組成，間距(a)上具有低電阻的過橋?qū)Ь€ 或過橋?qū)О?5將兩小塊P型半導(dǎo)體連接在一起；N型半導(dǎo)體由兩塊位于同一平面上并 有間距為(b)的小塊N型半導(dǎo)體組成，間距(b)上具有低電阻的跨橋?qū)Ь€或跨橋?qū)?板16將兩小塊N型半導(dǎo)體連接在一起；所述間距(a)和(b)均為5 15cm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于高溫(T。 為60 100。C，低溫(T2)為1 3。C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于高溫(TO為60~100°C, 低溫(T2)為1~3°C。
全文摘要
一種溫差發(fā)電裝置屬于發(fā)電裝置領(lǐng)域，主要解決利用半導(dǎo)體PN節(jié)熱電效應(yīng)原理，制做現(xiàn)實可行的溫差發(fā)電裝置；以水源熱泵對外輸出高溫液體和低溫液體，提供溫差發(fā)電所需的溫差動力源，發(fā)電芯(7)由規(guī)則連接在一起的半導(dǎo)體PN節(jié)組件并經(jīng)絕緣封裝后組成，并引出輸出直流電源的正、負(fù)極，發(fā)電芯(7)的兩個側(cè)面上分別裝有一個緊貼在各側(cè)面上的高溫水槽(3)和低溫水槽(4)，來自水源熱泵的高溫液體和低溫液體分別經(jīng)高溫接管(5)和低溫接管(6)，通過高溫水槽(3)和低溫水槽(4)循環(huán)，輸出的直流電可直接或逆變?yōu)榻涣麟姾笫褂?；有益效果能利用低溫?zé)崃?，整體效率高，熱電能轉(zhuǎn)換效率高，適用范圍大，可移動性強(qiáng)，尤其是以海水為水源，有利環(huán)保，節(jié)約資源，結(jié)構(gòu)簡單易實施，使用壽命長。
文檔編號H01L35/00GK101106344SQ20071010035
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者梁志伸 申請人:梁志伸