本實用新型屬于一種發(fā)電設備領域，尤其涉及一種利用壓縮機工作相連的蒸發(fā)器與外界的溫差發(fā)電，同時利用冷凝器與外界溫差進行發(fā)電的裝置。

背景技術：

冷凝器為制冷系統(tǒng)的機件，屬于換熱器的一種，能把蒸氣轉變成液體，將管子中的熱量，以很快的方式，傳到管子附近的空氣中。冷凝器工作過程是個放熱的過程，冷凝器表面溫度都比較高，所以冷凝器與周圍環(huán)境之間存在較大的溫差。同理，蒸發(fā)器是制冷四大件中很重要的一個部件，經冷凝器冷凝的冷媒變成液體后經毛細管等節(jié)流元件節(jié)流經蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，與外界的空氣進行熱交換，達到制冷的效果，蒸發(fā)器表面的溫度較低，與周圍環(huán)境之間也存在較大的溫差。因此，上述兩種溫差如果能夠進行高效的利用，將能產生較大的經濟和社會效益，而隨著半導體溫差發(fā)電芯片的效能不斷提升，并采用疊加法進行熱量回收，使得本實用新型的實際應用成為現(xiàn)實，正是在這種背景下，本實用新型應運而生。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是針對現(xiàn)有的冷凝器、蒸發(fā)器與外界環(huán)境中存在著較大溫差，通過利用半導體溫差發(fā)電芯片多層疊加結構，同時利用上述溫差進行發(fā)電的熱泵冷熱溫差發(fā)電裝置，從而實現(xiàn)溫差的高效發(fā)電利用。

本實用新型是通過如下技術方案來實現(xiàn)的：

熱泵冷熱溫差發(fā)電裝置，包括有壓縮機、蒸發(fā)器和半導體溫差發(fā)電芯片，其特征在于：壓縮機與蒸發(fā)器通過管道相通，蒸發(fā)器表面直接或間接的固定有半導體溫差發(fā)電芯片。

還包括冷凝器，所述冷凝器表面直接或間接的固定有半導體溫差發(fā)電芯片，冷凝器也與壓縮機通過管道相通。

所述溫差發(fā)電芯片為多層疊加結構。

所述冷凝器和蒸發(fā)器表面為平面或多面體平面。

所述多層疊加結構包括有均溫板，半導體溫差發(fā)電芯片和均溫板相互固定，多層疊加。

所述冷凝器和/或蒸發(fā)器表面固定有均溫板，在均溫板上固定有半導體溫差發(fā)電芯片。

所述半導體溫差發(fā)電芯片和/或均溫板上設置有絕緣層，絕緣層上至少包括有可焊接部位和電氣連接分布線路層。

所述冷凝器的表面固定的半導體溫差發(fā)電芯片最外側平面上固定有散熱裝置。

所述蒸發(fā)器表面固定的半導體溫差發(fā)電芯片最外側平面上固定有換熱裝置。

本實用新型的有益效果：在思維方式上，本專利完全顛覆了利用熱源表面與外界環(huán)境溫差進行發(fā)電的思維局限，轉而通過冷源表面與外界環(huán)境溫差來進行發(fā)電，更進一步的采用上述兩者溫差方式同時進行發(fā)電，能夠大幅提高溫差發(fā)電效率，加速半導體溫差發(fā)電領域的推廣和普及，開創(chuàng)了能源利用的新思路，具有較大的社會意義和經濟效益。

通過半導體溫差發(fā)電芯片的多層疊加結構設置，對溫差進行更加高效的利用，從而進一步提高發(fā)電效率。同時，均溫板的設置和形狀變化，一方面使冷或熱傳遞更加均勻，安裝更加方便，同時均溫板的形狀變化，能夠使半導體溫差發(fā)電芯片的多層疊加結構空間分布更加合理。

本實用新型作為一個穩(wěn)定高效的溫差發(fā)電裝置，具有結構簡單，發(fā)電效率高、操作維護簡單等優(yōu)點，發(fā)電成本低，容易實現(xiàn)大批量的規(guī)?；瘧茫苯庸┯脩羰褂没驅㈦娏看鎯ζ饋砜梢宰鳛閭溆秒娫?，或直接反饋到壓縮機的輸入端，降低功耗，因此本實用新型的應用領域較廣泛，市場應用前景良好。

附圖說明

圖1為實用新型一優(yōu)選實施例的總體示意圖；

圖2為實用新型中蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構的立體分解示意圖；

圖3為實用新型中冷凝器溫差發(fā)電結構的立體分解示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例一

如圖1所示，為本實用新型一優(yōu)選實施例的整體結構示意圖。實施例包括有壓縮機1、冷凝器溫差發(fā)電結構a、蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b、毛細管2、散熱循環(huán)泵3、散熱器4、加熱循環(huán)泵5、加熱器6等組成。其中，壓縮機1、冷凝器溫差發(fā)電結構a、蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b三者之間通過毛細管2連通，壓縮機1工作后，使冷凝器管內的壓力和溫度升高，同時經毛細管節(jié)流后使蒸發(fā)器表面的溫度降低，由此分別與外界產生熱與外界，冷與外界的溫差，通過冷凝器溫差發(fā)電結構a和蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b進行高效發(fā)電利用。

冷凝器溫差發(fā)電結構a的散熱裝置在本實施例中采用了水冷的方式，因此在其一端連接有散熱循環(huán)泵3，散熱循環(huán)泵3與散熱器4相連，散熱器4通過管路再與冷凝器溫差發(fā)電結構a的另一端相連，構成一水冷散熱回路。其中，散熱循環(huán)泵3主要是為管道內部循環(huán)的導熱液體提供動力，而散熱器4主要是對導熱液體進行散熱降溫。

同理，在蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b的換熱裝置在本實施例中采用了水循環(huán)的方式，其一端連接有加熱循環(huán)泵5，加熱循環(huán)泵5與加熱器6相連，加熱器6相連通過管路再與蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b的另一端相連，構成一熱交換回路。其中，加熱循環(huán)泵5主要是為管道內部循環(huán)的導熱液體提供動力，而加熱器6主要是對導熱液體進行加熱升溫。

加熱器6是一種將設備輸入的能量轉化為熱能的裝置，例如空氣能加熱器、太陽能加熱器、地熱加熱器或或利用其它能源進行加熱的裝置。

以上裝置在實施過程中，一般都設置有溫度控制和反饋電路，當管道內的溫度探頭探測到導熱液體高于或低于某一刻度時，散熱循環(huán)泵3、散熱器4、加熱循環(huán)泵5、空氣能加熱器6等開始工作，而達到溫度合理區(qū)間后，再自行關閉，以實現(xiàn)系統(tǒng)的整體節(jié)能。

如圖2所示，本實施例蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b的立體分解示意圖。蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b主要由外殼b1、蒸發(fā)管b2、端蓋b3、第一半導體溫差發(fā)電芯片b4、加熱水膽b5、均溫板b6、第二半導體溫差發(fā)電芯片b7等組成。其中，蒸發(fā)器包括有外殼b1、蒸發(fā)管b2、形成一平板式蒸發(fā)器。蒸發(fā)管b2為中空圓管狀的串并聯(lián)結構，以擴大與外殼b1之間的接觸面積。外殼b1分為上下兩個部分，設置有對應蒸發(fā)器b2管狀大小的凹槽，通過合攏后使蒸發(fā)管b2緊密接觸外殼b1，為提高熱傳導效率，可以采用焊接和/或粘結固化將蒸發(fā)管b2安裝在外殼b1內。

壓縮機1分別與冷凝器、蒸發(fā)器連接，在外殼b1的上下表面上分別安裝有結構相同的溫差發(fā)電結構，以其中的一個側面為例。在蒸發(fā)器表面(即外殼b1表面)對一個與半導體溫差發(fā)電芯片的冷端，直接固定有四個的第一半導體溫差發(fā)電芯片b4、在四個第一半導體溫差發(fā)電芯片b4的表面固定有均溫板b6，在均溫板b6上固定有六個的第二半導體溫差發(fā)電芯片b7，形成第一半導體溫差發(fā)電芯片b4、均溫板b6和第二半導體溫差發(fā)電芯片b7之間的多層疊加結構。在最外側的第二溫差發(fā)電芯片b7的表面固定有加熱裝置，即加熱水膽b5。在實際的應用中，根據(jù)不同的使用需要，可以在最外側半導體溫差發(fā)電芯片上先固定均溫板，再在均溫板上固定或連接有散熱裝置，尤其是在最外側半導體溫差發(fā)電芯片需要散熱，但是散熱量不大的情況下，通過均溫板只需要安裝一個較小散熱結構即可，從而減少空間利用和生產成本。

外殼a1是一種熱傳導部件，能夠將蒸發(fā)管2的熱量通過液體傳導、解除傳導等方式，快速傳導到其他部件，一般制作材質為金屬、復合金屬或陶瓷等，其中外殼a1的形狀主要是由蒸發(fā)管a2的形狀決定的。如本實施例中，蒸發(fā)管a2的形狀為直管狀，采用中空的圓管并在兩端貫通，形成一個整體。水冷式蒸發(fā)器的表面形狀主要有外殼a1決定，其表面為平面、或是多面體平面，如需要擴大安裝半導體發(fā)電芯片的數(shù)量，一般采用多面體平面的表面，形狀為中空的棱柱體。

加熱水膽b5為一中空的長方形結構，在空腔b51內部分布有散熱器片。在端蓋b3上設置有中空管b31，貫穿于端蓋b3，端蓋b3在兩端分別與加熱水膽b5的內腔b51對應連接并密封，導熱液體從端蓋b3一端的中空管b81流入加熱水膽內腔b51，再到端蓋b3另一端的側邊管b31流出，形成一個完整的導熱液體流通通道，通過外接加熱循環(huán)泵5，通過加熱器6對管道內的導熱液體進行加熱。

在實際的應用中，多層疊加結構也可以采用多個均溫板進行安裝，以每層面積遞增的方式，擴大發(fā)電芯片的數(shù)量，從而提高溫差發(fā)電的效率。

上述多層疊加結構，主要由半導體溫差發(fā)電芯片直接疊加或半導體溫差發(fā)電芯片與均溫板規(guī)則或非規(guī)則的相互疊加，例如：半導體溫差發(fā)電芯片與均溫板交錯疊加，或者是直接疊加在均溫板表面等。在疊加層數(shù)上，可以根據(jù)壓縮機的功率大小，余熱溫差發(fā)電效率，以及安裝空間的分布，結合價格、生產等因素，進行綜合選擇考慮，一般為2層及以上。

在實際應用中，如果對于熱量回收要求較低，或是隨著溫差發(fā)電芯片效率的提升，也可以直接或間接的在冷凝器表面單獨固定一層半導體溫差發(fā)電芯片進行余熱回收利用。

均溫板b6是指導熱系數(shù)高、熱阻小，受熱后能夠快速將熱量傳導和均勻分布的物體或裝置，常用的為銅、熱管、鋁和鋁合金、相變材料、碳纖維、石墨烯等中的一種金屬、非金屬或裝置。在本實施例中，均溫板b6為一場長方形的平板結構，其面積遠大于第一溫差發(fā)電芯片b4和第二溫差發(fā)電芯片b7，具有以下幾個方面優(yōu)勢：一方面，使第一溫差發(fā)電芯片b4和第二溫差發(fā)電芯片b7之間的傳導更加均勻和高效；另一方面，考慮到生產安裝的效率提升，便于形成模塊化結構。

在具體實施過程中，外殼b1表面也可以固定有均溫板，在均溫板上固定有半導體溫差發(fā)電芯片。均溫板的形狀也可以為長方體、棱錐體、“L”字型、“U”字型結構等，在其表面固定半導體溫差發(fā)電芯片和均溫板，從而改變溫差發(fā)電芯片和其他均溫板的空間位置分布。

在半導體溫差發(fā)電芯片、均溫板b6、第二溫差發(fā)電芯片b7等表面設置有絕緣層，絕緣層上設置有線路層，采用搪瓷或陽極氧化方式制作。絕緣層上設置有線路層，采用印刷、電鍍、復合或噴涂方式制作。一般來說，采用傳統(tǒng)印刷的方式能夠較好適用，尤其是在表面強度和耐久度，適合于批量化生產。線路層至少包括有可焊接部位和電氣連接分布，溫差發(fā)電芯片分別固定在可焊接部位，各個溫差發(fā)電芯片之間的電氣連接為串聯(lián)和/或并聯(lián)，使每個溫差發(fā)電芯片形成電氣連接為整體，統(tǒng)一輸出電壓和電流。

在線路層上除至少包括有可焊接部位和電氣連接分布外，還可以設置有靜電保護電路，整流、限壓、電流控制等電路中的一種或多種，以滿足不同的功能需要。

在本實施例中，換熱裝置內部設置有導熱液體，即加熱水膽b5。但是在實際應用中，還可以采用帶有散熱器片的熱管、風扇、水冷、鋁合金散熱器、翅片散熱器等中的一種或多種組合，以滿足不同環(huán)境和散熱強度要求。

導體溫差發(fā)電芯片、均溫板b6、散熱裝置b7等部件之間的固定方式為焊接和/或粘結固化，固化粘結可以采用高導熱水泥進行粘結。根據(jù)需要會優(yōu)先考慮進行焊接，如表面由于材料難以焊接，可以在表面通過電鍍、復合、噴涂等方式涂覆一金屬層后再進行焊接。通過焊接的方式，其接觸熱阻可以大幅度的減少，有助于提高熱傳導效率，另一面該生產制作工藝簡單，適合于批量化的大規(guī)模生產，有助于提高生產效率，減少生產成本。

如圖3所示，為本實施例冷凝器溫差發(fā)電結構a的立體分解示意圖。冷凝器溫差發(fā)電結構a主要由外殼a1、冷凝管a2、側蓋a3、第一半導體溫差發(fā)電芯片a4、散熱水膽a5、均溫板a6和第二半導體溫差發(fā)電芯片a7等組成。其中，冷凝器由外殼a1、冷凝管a2組成，形成一水冷式冷凝器。冷凝管a2為螺旋狀，內部流通制冷工質的中空管裝結構，壓縮機工作時，壓縮蒸發(fā)器蒸發(fā)的工質蒸汽從而使冷凝管2的表面溫度升高，為更好的將冷凝管a2的多余熱量進行高效利用，我們將冷凝管a2放置于外殼a1的內腔，在空腔內填充好導熱液體，如水、油等，并在外殼a1的兩端分別通過螺絲安裝兩個對稱的側蓋3來進行密封。同時，在側蓋a3上設置有中空的側邊管a31和中心管a32，分別貫穿于側蓋a3，在側蓋a3安裝冷凝管的一側表面上設置有眾多開槽a33，各開槽a33在側蓋a3內部相互貫通，形成一個整體，并與側邊管a31聯(lián)通。在外殼a1的兩端安裝好側蓋3后，散熱水膽a5的內腔a51對于開槽a33連接并密封，導熱液體從側蓋a3一端的側邊管a31流入到開槽a33，再到散熱水膽內腔a51，到另一端開槽a33，最后到側蓋a3另一端的側邊管a31流出，形成一個完整的導熱液體流通通道。同樣的道理，側蓋a3上的中心管a32與外殼a1的內腔也形成一獨立導熱液體流通通道。以上兩個導熱液體流通通道，通過兩端的側邊管a31和中心管a32外接循環(huán)泵，可以快速進行熱交換并將熱量導出。

外殼a1的內部空腔內分布有散熱片，從而增加傳導面積，進一步提高熱傳導效率。但是不限定與散熱片，外殼a1的內部空腔也可以分布可以設置有凹槽、凸起或散熱片等結構，提高與空腔內置的液體介質接觸面積。

散熱水膽a5以及加熱水膽b5，是水換熱器的一種，一般制冷行業(yè)技術人員的常用叫法，是指內部流通有導熱介質的箱體，主要作用是對水膽表面的接觸物體表面溫度進行傳導，由其內部導熱介質流通后均勻分布的裝置。散熱水膽a5的形狀可以為類似半圓形或棱柱形的機構。在內部結構上，與外殼1相似，散熱水膽a5內部空腔a51也設置有散熱片的類似結構，擴大與內部液體的接觸面積。

在外殼a1的六個表面上分別安裝有結構相同的溫差發(fā)電結構，以其中的一個側面為例。在水冷式冷凝器表面(即外殼a1的表面)直接固定有至少一片的第一溫差發(fā)電芯片a4、在眾多第一溫差發(fā)電芯片4的表面固定有均溫板a6，在均溫板a6上固定有至少一片的溫差發(fā)電芯片a7，形成第一半導體溫差發(fā)電芯片a4、均溫板a6和第二半導體溫差發(fā)電芯片a7之間的多層疊加結構，在最外側的第二溫差發(fā)電芯片7的表面固定有散熱水膽a5。

在某些特助情況下，冷凝器也可以直接由冷凝管a2做成為方形中空管，通過并行排列后形成一平整的發(fā)電芯片安裝表面，按照本實用新型所述的結構和方法組成溫差發(fā)電裝置。

在上述的實施例中，蒸發(fā)器溫差發(fā)電結構b和冷凝器溫差發(fā)電結構a的內部結構相似，可以通過蒸發(fā)器與冷凝器之間的互換，進行結構上的替換。

本實用新型較優(yōu)選的具體實施方式，本領域的技術人員在技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應該包括在本實用新型的保護范圍內。