本發(fā)明涉及一種熱電轉(zhuǎn)換裝置以及熱電轉(zhuǎn)換器，且特別是涉及一種具有可與流體直接接觸的突出電極的熱電轉(zhuǎn)換裝置以及熱電轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

由于能源短缺問(wèn)題，再生能源技術(shù)的發(fā)展成為了重要議題。熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)為目前一種可直接將熱能與電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的新興再生能源技術(shù)，此熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)是通過(guò)熱電材料內(nèi)部載流子移動(dòng)讓熱能與電能達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的功效。近年來(lái)，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)受到各國(guó)相關(guān)研究單位高度重視并投入大量研發(fā)能量，除了材料的開(kāi)發(fā)，也積極進(jìn)行熱電技術(shù)應(yīng)用。

熱電模塊(thermoelectricmodule)是熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品之一。具體地說(shuō)，熱電模塊為一種具有熱與電兩種能量互相轉(zhuǎn)換特性的元件。對(duì)熱電模塊通入直流電時(shí)，熱電模塊兩端產(chǎn)生溫差，由冷端吸熱將熱能送到熱端放出，達(dá)到熱泵(heatpump)的功能，此為珀?duì)柼?yīng)(peltiereffect)。另一方面，若熱電模塊兩端處于不同溫度時(shí)，熱電模塊即產(chǎn)生直流電，溫差越大的時(shí)候，產(chǎn)生的電功率越高，此為塞貝克效應(yīng)(seebeckeffect)。

根據(jù)上述兩種原理，如何使熱電材料與金屬電極的接合處所產(chǎn)生的熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)可以有效傳導(dǎo)進(jìn)行應(yīng)用，是非常重要的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熱電轉(zhuǎn)換裝置。熱電轉(zhuǎn)換裝置包括至少兩個(gè)以上的長(zhǎng)型的p型熱電材料、至少兩個(gè)以上的長(zhǎng)型的n型熱電材料、第一電極以及第二電極。p型熱電材料的長(zhǎng)度方向的兩端分別具有第一端部以及第二端部，且n型熱電材料的長(zhǎng)度方向的兩端分別具有第一端部以及第二端部。p型熱電材料以及n型熱電材料以于長(zhǎng)度方向平行的方式而設(shè)置為交錯(cuò)排列，且p型熱電材料的第一端部與n型熱電材料的第一端部位于同一側(cè)，p型熱電材料的第二端部與n型熱電材料的第二端部位于同一側(cè)。第一 電極電連接p型熱電材料的第一端部的至少兩側(cè)面以及下一個(gè)n型熱電材料的第一端部的至少兩側(cè)面，其中第一電極沿著長(zhǎng)度方向而突出于p型熱電材料的第一端部以及n型熱電材料的第一端部之外。第二電極電連接n型熱電材料的第二端部的至少兩側(cè)面以及下一個(gè)p型熱電材料的第二端部的至少兩側(cè)面，其中第二電極沿著長(zhǎng)度方向而突出于p型熱電材料的第二端部以及n型熱電材料的第二端部之外，前述第一電極或前述第二電極為兩片的片狀電極，且其中一片的片狀電極電連接于前述p型熱電材料以及前述n型熱電材料的相對(duì)向的側(cè)面，而另一片的片狀電極電連接于與前述p型熱電材料以及前述n型熱電材料的相對(duì)向的側(cè)面相反側(cè)的側(cè)面，并且前述兩片的片狀電極不互相接觸。

而且，本發(fā)明提供一種熱電轉(zhuǎn)換器。熱電轉(zhuǎn)換器包括上述提及的熱電轉(zhuǎn)換裝置、第一流體通道以及第二流體通道。第一流體通道設(shè)置于前述第一電極側(cè)，其中第一電極位于第一流體通道內(nèi)，以使流體直接流經(jīng)第一電極。第二流體通道設(shè)置于第二電極側(cè)，其中第二電極位于第二流體通道內(nèi)，以使流體直接流經(jīng)第二電極。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置的示意結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1的熱電轉(zhuǎn)換裝置的上視圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置的示意結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置的示意結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換器的示意結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換器的示意結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明于空氣環(huán)境中測(cè)試熱電轉(zhuǎn)換裝置所得的溫度對(duì)時(shí)間的圖；

圖8為本發(fā)明于通水環(huán)境中測(cè)試熱電轉(zhuǎn)換裝置所得的溫度對(duì)時(shí)間的圖；

圖9為本發(fā)明測(cè)試不同的電極與熱電材料的結(jié)合面積所得的溫差對(duì)輸入功率的圖。

符號(hào)說(shuō)明

10a、10b、10c：熱電轉(zhuǎn)換裝置

20a、20b：熱電轉(zhuǎn)換器

110：p型熱電材料

110-e1、120-e1：第一端部

111、112、121、122：側(cè)面

120：n型熱電材料

110-e2、120-e2：第二端部

130：第一電極

131、132、141、142：片狀電極

140：第二電極

150：絕熱絕緣材料

160：外殼

161：端子接點(diǎn)

190：導(dǎo)線

210、230：第一流體通道

220、240：第二流體通道

a、b：流體

l、t、w：方向

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1的熱電轉(zhuǎn)換裝置的上視圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1以及圖2，熱電轉(zhuǎn)換裝置10a包括至少兩個(gè)以上的長(zhǎng)型的p型熱電材料110、至少兩個(gè)以上的長(zhǎng)型的n型熱電材料120、第一電極130以及第二電極140。此處所謂的「長(zhǎng)型」的p型或n型熱電材料，是指熱電材料是由長(zhǎng)度邊(圖1中的方向l)、寬度邊(圖1中的方向w)以及厚度邊(圖1中的方向t)所構(gòu)成的長(zhǎng)方體。舉例而言，一實(shí)施例中，長(zhǎng)型的熱電材料的長(zhǎng)度邊(l)相當(dāng)程度的大于寬度邊(w)以及厚度邊(t)，而使得熱電材料呈長(zhǎng)條狀；一實(shí)施例中，將上述的長(zhǎng)型的熱電材料的厚度邊(t)的厚度變小，將得到如同圖1所示的長(zhǎng)型的片狀的熱電材料；一實(shí)施例中，上述的長(zhǎng)型的熱電材料的厚度邊(t)的厚度相當(dāng)程度的小于寬度邊(w)時(shí)，將得到長(zhǎng)型的膜狀的熱電材料。

請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1以及圖2，p型熱電材料110分別在長(zhǎng)度方向(l)的兩端具有第一端部110-e1以及第二端部110-e2，而且n型熱電材料120分別在長(zhǎng)度方向(l)的兩端具有第一端部120-e1以及第二端部120-e2。多個(gè)p型熱電材料110與多個(gè)n型熱電材料120以于長(zhǎng)度方向(l)平行的方式而設(shè)置為交錯(cuò)排列，且p型熱電材料110的第一端部110-e1與n型熱電材料120的第一端部120-e1位于同一側(cè)，并且p型熱電材料110的第二端部110-e2與n型熱電材料120的第二端部120-e2位于同一側(cè)。在本實(shí)施例中，是使p型熱電材料110的具有較大表面積的側(cè)面111或112(亦即長(zhǎng)度邊與寬度邊所構(gòu)成的側(cè)面)與n型熱電材料120的具有較大表面積的側(cè)面121或122相對(duì)向而設(shè)置。p型熱電材料110以及n型熱電材料120可以是鉍碲系、鉛碲系、鎂硅系、方鈷礦系、鋅銻系等的熱電材料。

請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1以及圖2，沿著p型熱電材料110以及n型熱電材料120的排列方向(t)，使第一電極130電連接p型熱電材料110的第一端部110-e1的至少兩側(cè)面以及下一個(gè)n型熱電材料120的第一端部120-e1的至少兩側(cè)面，并且其中第一電極130沿著長(zhǎng)度方向而突出于p型熱電材料110的第一端部110-e1以及n型熱電材料120的第一端部120-e1之外。而且，第二電極140電連接n型熱電材料120的第二端部120-e2的至少兩側(cè)面以及下一個(gè)p型熱電材料110的第二端部110-e2的至少兩側(cè)面，并且其中第二電極140沿著長(zhǎng)度方向而突出于p型熱電材料110的第二端部110-e2以及n型熱電材料的第二端部120-e2之外。通過(guò)上述的p型熱電材料110、n型熱電材料120、第一電極130以及第二電極的配置方式，將能夠以串聯(lián)的方式構(gòu)成本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置。于本實(shí)施例中，第一電極130以及第二電極140的材質(zhì)例如是可包括銅、鎳、鐵、銀、鈦、鋁、鉬等金屬及其合金。并且第一電極130以及第二電極140的形狀例如是可包括片狀或線狀。使第一電極130電連接于p型熱電材料110與n型熱電材料120的方式例如是可使用焊接。

于本實(shí)施例中，所使用的長(zhǎng)型的p型熱電材料110以及n型熱電材料120為厚度邊為小的熱電材料，通過(guò)如同本實(shí)施例的圖1以及圖2的配置方式，能夠有助于熱電轉(zhuǎn)換裝置本體的小型化。而且，第一電極130以及第二電極140接合于p型熱電材料110以及n型熱電材料120的兩側(cè)面，因此，即使是采用薄型的熱電材料，也能夠具有充分大的接合面積，從而能夠提升 熱電轉(zhuǎn)換以及熱能輸送的效果。此外，于本實(shí)施中，使第一電極130以及第二電極140突出于p型熱電材料110以及n型熱電材料120的端部之外的構(gòu)成，是為了使本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置10a在后續(xù)使用時(shí)，能夠使流體直接流經(jīng)第一電極130以及第二電極140以進(jìn)行熱交換，從而能夠增加熱交換的效能。

而且，由使第一電極130以及第二電極140能夠得到與p型熱電材料110以及n型熱電材料120充分的接合面積的觀點(diǎn)，在一實(shí)施例中，第一電極130以及第2電極140可以為具有與p型熱電材料110以及n型熱電材料120相同寬度的片狀結(jié)構(gòu)，并使第一電極130以及第二電極140接合于p型熱電材料110與n型熱電材料120的由長(zhǎng)度邊與寬度邊所構(gòu)成的側(cè)面。在一實(shí)施例中，相對(duì)于p型熱電材料110以及n型熱電材料120的一個(gè)側(cè)面的面積，第一電極130與p型熱電材料110以及n型熱電材料120的一個(gè)側(cè)面的接合面積可以為25％以下(大于0％小于等于25％)，而且第二電極140與p型熱電材料110以及n型熱電材料120的一個(gè)側(cè)面的接合面積可以為25％以下(大于0％小于等于25％)。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，于本實(shí)施例中，第一電極130為寬度與p型熱電材料110以及n型熱電材料120相同的兩片的片狀電極131、132，且其中一片的片狀電極131電連接p型熱電材料110的側(cè)面111以及n型熱電材料120的側(cè)面122，亦即是通過(guò)片狀電極131電連接p型熱電材料110以及n型熱電材料120的相對(duì)向的側(cè)面。而另一片的片狀電極132電連接于p型熱電材料110的側(cè)面112以及n型熱電材料120的側(cè)面121，亦即是，通過(guò)片狀電極132電連接p型熱電材料110以及n型熱電材料120的與相對(duì)向的側(cè)面相反側(cè)的側(cè)面。而且，前述兩片的片狀電極131、132并不互相接觸。

而且，于本實(shí)施例中，第二電極140為寬度與p型熱電材料110以及n型熱電材料120相同的兩片的片狀電極141、142，且其中一片的片狀電極141電連接n型熱電材料120的側(cè)面121以及p型熱電材料的側(cè)面112，亦即是通過(guò)片狀電極141電連接n型熱電材料120以及p型熱電材料110的相對(duì)向的側(cè)面。而另一片的片狀電極142電連接于n型熱電材料120的側(cè)面122以及p型熱電材料110的側(cè)面111，亦即是，通過(guò)片狀電極142電連接n型熱電材料120以及p型熱電材料110的與相對(duì)向的側(cè)面相反側(cè)的側(cè)面。而且，前述兩片的片狀電極141、142并不互相接觸。

在本實(shí)施例中，通過(guò)使第一電極130為兩片的片狀電極131、132，且片狀電極131、132不互相接觸，并通過(guò)使第二電極140為兩片的片狀電極141、142，并且，且片狀電極141、142不互相接觸，因此每一片片狀電極131、132、141、142的突出部分的電極表面都能夠與流體接觸，與現(xiàn)有架構(gòu)相較之下，第一電極130以及第二電極140能夠得到約兩倍以上的熱交換面積，因此能夠更為增加第一電極130以及第二電極140與流體的熱交換效能。此外，在本實(shí)施例中，是利用兩片的u型片狀電極來(lái)電連接p型熱電材料以及n型熱電材料的由長(zhǎng)度邊與寬度邊所構(gòu)成的兩側(cè)面，但本發(fā)明并不限定于此，電極的形狀并不限定為u型，可依據(jù)實(shí)際需要(例如是電極加工容易性或是與流體接觸面積等)而為任意的適當(dāng)形狀。而且，也可以利用電極進(jìn)一步電連接p型熱電材料以及n型熱電材料的由寬度邊與厚度邊所構(gòu)成的側(cè)面，并使所形成的電極不互相接觸，以使流體能夠接觸所有電極的表面，通過(guò)此種構(gòu)成，可以使電極得到更大的熱交換面積，進(jìn)一步增加電極與流體的熱交換效能。

另外，如圖1所示，熱電轉(zhuǎn)換裝置10a更可以包括導(dǎo)線190以及電力系統(tǒng)(未圖示)，其中通過(guò)導(dǎo)線190電連接電力系統(tǒng)，而完成一個(gè)完整的電路回路。電力系統(tǒng)例如是電力提供裝置或電力儲(chǔ)存裝置，本發(fā)明不限于此。在本實(shí)施例中，電力系統(tǒng)例如是直流電提供裝置。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，當(dāng)熱電轉(zhuǎn)換裝置10a作為發(fā)熱裝置時(shí)，其簡(jiǎn)單的運(yùn)作如以下實(shí)施例說(shuō)明。首先，通過(guò)導(dǎo)線190的設(shè)置，電力系統(tǒng)(未圖示)提供一直流電給熱電轉(zhuǎn)換裝置10a，通過(guò)p型熱電材料110中帶有正電荷的空穴往鄰近的第一電極130移動(dòng)以及n型熱電材料120中帶有負(fù)電荷的電子往鄰近的第一電極130移動(dòng)，因此第一電極130因吸熱而被加熱，且第二電極140因被吸熱而降溫。因此，如在熱電轉(zhuǎn)換裝置10a的第一電極130側(cè)以及第二電極140側(cè)分別使流體通過(guò)，將能夠使流經(jīng)第二電極140的流體被致冷，并使流經(jīng)第一電極130的流體被加熱。據(jù)此，本實(shí)施例熱電轉(zhuǎn)換裝置10通過(guò)珀?duì)柼?yīng)(peltiereffect)，達(dá)到熱泵(heatpump)的功能。

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖3的實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置10b與上述圖1的熱電轉(zhuǎn)換裝置10a相似，因此相同或相似的元件以相同的或相似的符號(hào)表示，且不再重復(fù)說(shuō)明。圖3的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例主要差異處在于，p型熱電材料110與n型熱電材料120被設(shè)置于 絕緣絕熱材料150中，而且，第一電極130以及第二電極140分別沿著p型熱電材料110以及n型熱電材料120的長(zhǎng)度方向突出于絕緣絕熱材料150之外。絕緣絕熱材料150的材質(zhì)例如是陶瓷、塑膠、壓克力、木頭、保麗龍及此些的混合物等。

就理論上而言，本發(fā)明的核心元件為p型熱電材料110、n型熱電材料120、第一電極130以及第二電極140，通過(guò)對(duì)上述構(gòu)件所組成的熱電轉(zhuǎn)換裝置10a施加電流，就能夠達(dá)成本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置10a的熱泵的功能。但于本實(shí)施例中，通過(guò)將p型熱電材料110、n型熱電材料120設(shè)置于絕緣絕熱材料150中，能夠利用絕緣絕熱材料150更為穩(wěn)固的固定p型熱電材料110、n型熱電材料120，并提供良好的絕緣絕熱效果。

圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖4的實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換裝置10c與上述圖3的熱電轉(zhuǎn)換裝置10b相似，因此相同或相似的元件以相同的或相似的符號(hào)表示，且不再重復(fù)說(shuō)明。圖4的實(shí)施例與圖3的實(shí)施例主要差異處在于，熱電轉(zhuǎn)換裝置10c更包括外殼160。具體來(lái)說(shuō)，熱電轉(zhuǎn)換裝置10c的外殼160包覆圖3中的熱電轉(zhuǎn)換裝置10b，而且，第一電極130以及第二電極140分別沿著p型熱電材料110以及n型熱電材料120的長(zhǎng)度方向而突出于外殼160之外。

外殼160的設(shè)置可對(duì)熱電轉(zhuǎn)換裝置10c進(jìn)一步達(dá)到結(jié)構(gòu)上的保護(hù)。而且，通過(guò)將用以輸入電流的正負(fù)端子接點(diǎn)161設(shè)置于外殼160的一處，將有利于后續(xù)的使用。外殼160的材料例如是絕緣材料；舉例來(lái)說(shuō)，可為電絕緣材料、熱絕緣材料或絕緣絕熱材料。此外，依照需求，通過(guò)對(duì)外殼160進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，以使得流體通道(未圖示)能夠容易的安裝于熱電轉(zhuǎn)換裝置10c?；蛘呤?，通過(guò)對(duì)外殼160進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，以能夠堆疊設(shè)置多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換裝置10c。此外，于本實(shí)施例中，絕緣絕熱材料150與外殼160為分別設(shè)置的不同構(gòu)件，但本發(fā)明不以此為限，也能夠采用絕緣絕熱材質(zhì)的外殼來(lái)直接填充并包覆p型熱電材料110以及n型熱電材料120。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換器20a的示意結(jié)構(gòu)圖，熱電轉(zhuǎn)換器20a至少包括熱電轉(zhuǎn)換裝置10c、第一流體通道210、第二流體通道220。如圖5所示，第一流體通道210設(shè)置于第一電極130側(cè)，其中第一電極130設(shè)置于第一流體通道210的內(nèi)部，以使得當(dāng)流體a流經(jīng)第一流體通道210時(shí)，能夠與其中的第一電極130進(jìn)行熱交換。而且，第二流體通道220設(shè)置于第二電 極140側(cè)，其中第二電極140設(shè)置于第二流體通道220的內(nèi)部，以使得當(dāng)流體b流經(jīng)第二流體通道220時(shí)，能夠與其中的第二電極140進(jìn)行熱交換。此外，在本實(shí)施例中，第一流體通道210以及第二流體通道220所流通的流體的流動(dòng)方向是設(shè)定為與第一電極130或第二電極140的排列方向(t方向)平行，但本發(fā)明并不限定于此。

圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換器的示意結(jié)構(gòu)圖。圖6的實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換器20b與上述圖5的熱電轉(zhuǎn)換器20a相似，因此相同或相似的元件以相同的或相似的符號(hào)表示，且不再重復(fù)說(shuō)明。圖6的實(shí)施例與圖5的實(shí)施例主要差異處在于，第一流體通道230以及第二流體通道240的流體流動(dòng)方向與圖5的熱電轉(zhuǎn)換器20a的流體流動(dòng)方向不同。具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例中的第一流體通道230所流通的流體a以及第二流體通道240所流通的流體b的流動(dòng)方向是設(shè)定為與第一電極130或第二電極140的排列方向(t方向)垂直的方向(w方向)。通過(guò)本實(shí)施例的此種設(shè)計(jì)，能夠視需要而堆疊設(shè)置多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器20b，并通過(guò)使流體流經(jīng)更多的第一電極130以及第二電極140，從而獲得更佳的熱泵功效。

在上述圖5以及圖6的實(shí)施例中，其中的熱電轉(zhuǎn)換裝置10c如采用圖1的電連接方式，將能夠使流經(jīng)第二電極140的流體被致冷，并使流經(jīng)第一電極130的流體被加熱。但本發(fā)明并不限定于此，也可以采用與圖1相反的電連接方式，以使流經(jīng)第二電極140的流體被加熱，并使流經(jīng)第一電極130的流體被致冷。此外，在上述圖5以及圖6的實(shí)施例中，是將流體通道設(shè)置于熱電轉(zhuǎn)換裝置10c以分別構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換器20a、20b，但本發(fā)明并不限定于此，也可以將流體通道設(shè)置于圖1的熱電轉(zhuǎn)換裝置10a或是圖3的熱電轉(zhuǎn)換裝置10b以構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換器。

此外，在上述對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換裝置或是熱電轉(zhuǎn)換器的描述中，都是通過(guò)電力系統(tǒng)提供電力給熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器，以通過(guò)珀?duì)柼?yīng)達(dá)到熱泵的功能，但本發(fā)明并不限定于此，也可以分別提供兩個(gè)彼此之間具有溫差的流體至第一電極130側(cè)以及第二電極140側(cè)，通過(guò)流體間的溫差產(chǎn)生電流(即：seebeckeffect)，使熱電轉(zhuǎn)換裝置或是熱電轉(zhuǎn)換器具發(fā)電功能。

〈熱泵功能的測(cè)試〉

首先，準(zhǔn)備5對(duì)的長(zhǎng)條狀的p型熱電材料以及n型熱電材料，其中p 型熱電材料以及n型熱電材料的尺寸為40mm(l)×5mm(w)×2mm(t)。在p型熱電材料以及n型熱電材料的兩端部個(gè)別形成有鎳金層，以用于后續(xù)與電極的連接。接著，使用厚度為200μm的銅箔作為電極，通過(guò)焊接的方式依序串聯(lián)連接p型熱電材料以及n型熱電材料，然后彎折電極，以構(gòu)成如圖1所示結(jié)構(gòu)的測(cè)試裝置。接著，在電極位置裝置熱電偶，并對(duì)此測(cè)試裝置提供電力，以量測(cè)此測(cè)試裝置的兩側(cè)電極的升溫與降溫特性。

接著，將測(cè)試裝置設(shè)置在空氣環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的環(huán)境溫度為23℃，且輸入功率為約10w(1.6a/7v)，量測(cè)的結(jié)果請(qǐng)參照?qǐng)D7。于圖7中，溫度曲線的量測(cè)結(jié)果由高至低分別為ch001(熱電材料與電極接合放熱處溫度)、ch005(發(fā)熱電極溫度)、ch003(環(huán)境溫度)、ch006(致冷電極溫度)與ch004(熱電材料與電極接合吸熱處溫度)，其中致冷端的電極片與加熱端的電極片的溫差最大到達(dá)52℃。

接著，將測(cè)試裝置設(shè)置在作為絕緣絕熱材料的保麗龍之中，其中前述絕緣絕熱材料形成有可使流體分別流經(jīng)測(cè)試裝置的兩側(cè)電極的流體通道。接著，對(duì)前述測(cè)試裝置進(jìn)行通水以及通電，所得的測(cè)量結(jié)果如圖8所示。于圖8中，數(shù)列1以及數(shù)列2表示于加熱端所測(cè)得的水溫，數(shù)列3以及數(shù)列4表示于致冷端所測(cè)得的水溫。由圖8可知，在進(jìn)行測(cè)試前的水溫約為28℃，在經(jīng)由對(duì)測(cè)試裝置施加電力之后，加熱端的水溫提高至36℃，而且致冷端的水溫降低至27℃。因此，由上述圖7以及圖8的結(jié)果可知，不論是于空氣中或通水狀態(tài)下，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置確實(shí)具備熱電元件所具有的熱泵功能。

〈接合面積影響的測(cè)試〉

提供長(zhǎng)條狀的p型熱電材料以及n型熱電材料，其中p型熱電材料以及n型熱電材料的尺寸為40mm(l)×5mm(w)×2mm(t)。接著，使用作為電極的銅箔對(duì)p型熱電材料以及n型熱電材料的由40mm(l)×5mm(w)構(gòu)成的兩側(cè)面進(jìn)行焊接，以構(gòu)成n-p-n的結(jié)構(gòu)。其中對(duì)于電極與p型熱電材料以及n型熱電材料接合的面積分別設(shè)定如下：5mm(w)×3mm(l)、5mm(w)×6mm(l)以及5mm(w)×10mm(l)。

接著，對(duì)于前述3種不同面積的熱電轉(zhuǎn)換裝置通入不同功率的直流電進(jìn)行測(cè)試，量測(cè)接合電極的溫差，其結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，在相同的熱電材料條件之下，通過(guò)提高電極與熱電材料的接合面積，能夠增加致冷端 的電極與加熱端的電極的的溫差，從而達(dá)到提高熱電熱泵的功效。

綜上所述，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器中的第一電極以及第二電極接合于p型熱電材料以及n型熱電材料的兩側(cè)面，因此能夠具有更大的接合面積，從而能夠更為提升熱電轉(zhuǎn)換以及熱能輸送的效果。另一方面，即使是將熱電材料小型化或者是薄型化，通過(guò)本發(fā)明的上述構(gòu)成，也能夠確保充足的接合面積，從而能夠得到良好的熱電轉(zhuǎn)換以及熱能輸送的效果。

此外，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器中的第一電極以及第二電極突出于p型熱電材料以及n型熱電材料的端部(絕緣絕熱材料或是外殼)之外，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器在后續(xù)使用時(shí)，能夠使流體直接流經(jīng)第一電極以及第二電極以進(jìn)行熱交換，熱電材料與金屬電極的接合處所產(chǎn)生的熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)可不需透過(guò)絕緣基板熱傳導(dǎo)進(jìn)行應(yīng)用，因此可不受限于絕緣基板本身的熱阻降低了實(shí)際可應(yīng)用的性能。此外，也不需在絕緣基板的外側(cè)進(jìn)行熱交換，可減少熱電模塊的熱電轉(zhuǎn)換效率再次受到損耗，從而能夠提升熱交換的效能。

而且，在本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器中，通過(guò)使第一電極以及第二電極分別為兩片的u型片狀電極，與現(xiàn)有架構(gòu)相較之下，本發(fā)明的第一電極以及第二電極能夠得到約兩倍以上的熱交換面積，因此能夠更為增加第一電極以及第二電極與流體的熱交換效能。

綜合上述所揭示的各優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器即使是將熱電材料小型化或是薄型化的情況下，仍然能夠具有優(yōu)良的熱電轉(zhuǎn)換以及熱能輸送的效果，因此，本發(fā)明能夠提供小型化(或是薄型化)且具有高效能的熱電轉(zhuǎn)換裝置或熱電轉(zhuǎn)換器。

雖然結(jié)合以上實(shí)施例公開(kāi)了本揭露，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。