TWM546022U - 熱電轉換流體管路 - Google Patents

Description

熱電轉換流體管路

本創作係有關於熱電轉換，特別是一種藉由供水管路之水溫差發電的熱電轉換流體管路。

熱電轉換元件(thermoelectric module device)是一種具有熱與電兩種能量互相轉換特性之元件，由於其熱電轉換特性，因此具有致冷加熱以及發電兩種應用領域。若對熱電轉換元件通電，使元件兩端分別產成吸熱與放熱現象，則可應用在致冷或加熱的技術領域。若使熱電轉換元件兩端分別處於不同溫度，則能令熱電轉換元件輸出直流電，因此可應用於發電技術領域。

雖然電加熱或致冷與溫差發電之原理相同，但在熱電轉換元件加載穩定的電源以達到穩定的加溫或是致冷效果相對較容易；在熱電轉換元件加載穩定的溫差以產生穩定的電流輸出，其難度相對較高。因此目前的熱電轉換技術仍難以應用於實際的供電。

有鑑於此，本創作人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本創作人改良之目標。

本創作提供一種藉由供水管路之水溫差發電的熱電轉換流體管路。

本創作提供一種熱電轉換流體管路，其包含一第一管體、一第二管體及一熱電晶片。第一管體內形成有一熱流道；第二管體內形成有一冷流道。熱電晶片配置在第一管體及第二管體之間且熱電晶片的二面分別熱連接熱流道及冷流道。

本創作的熱電轉換流體管路，其第一管體之管徑小於第二管體之管徑。熱流道之截面積小於冷流道之截面積。第一管體與第二管體並列配置且熱電晶片夾設在第一管體與第二管體之間。第一管體也可以穿設在第二管體之內。

本創作的熱電轉換流體管路，更包含另一第二管體以及另一熱電晶片，第一管體夾設在該對第二管體之間，且各熱電晶片分別夾設在各第二管體與第一管體之間。第一管體及第二管體之間配置有複數熱電晶片，各熱電晶片的二面分別熱連接熱流道及冷流道。熱電轉換流體管路，其中該些熱電晶片相互電性連接。熱電晶片包含一對導熱基板以及夾持在該對導熱基板之間的一熱電轉換單元。各導熱基板之表面覆蓋有貼附熱電轉換單元的一類鑽碳層。

本創作的熱電轉換流體管路，其熱流道供熱流體通過，冷流道供冷流體通過，熱電晶片藉由熱流體與冷流體之溫差產生直流電。

本創作的熱電轉換流體管路，其熱電晶片可電性連接一負載或者一電池或者用於將直流電轉換為交流電的一轉換器。

本創作的熱電轉換流體管路藉由供水管路提供穩定的熱源及冷源以維持熱電晶片二面穩定的溫差，故熱電晶片能夠穩定發電。

參閱圖1至圖4，本創作之較佳實施例提供一種熱電轉換流體管路，其包含至少一第一管體100、至少一第二管體200以及至少一熱電晶片300。

於本實施例中，第一管體100較佳地為金屬製的矩形管，藉此在第一管體100之內圍設形成一熱流道101。第二管體200較佳地為金屬製的矩形管，藉此在第二管體200之內形圍設成一冷流道201。第一管體100與第二管體200並列配置，第一管體100之管徑小於第二管體200之管徑，因此熱流道101之截面積小於冷流道201之截面積。

熱電晶片300配置在第一管體100及第二管體200之間且於本實施例中熱電晶片300較佳地夾設在第一管體100與第二管體200之間。於本實施例中，第一管體100及第二管體200之間配置有複數熱電晶片300，各熱電晶片300之構造及功能皆相同，且該些熱電晶片300可選擇性地相互電性連接。各熱電晶片300分別包含一對導熱基板310以及夾持在該對導熱基板310之間的一熱電轉換單元320，各導熱基板310可以是金屬板，較佳地為鋁板，但本創作不以此為限，例如各導熱基板310也可以是銅板或是陶瓷板；熱電轉換單元320較佳地為半導體組成。各導熱基板310之表面覆蓋有一類鑽碳(Diamond-Like Carbon)層(圖未示)，而且類鑽碳層貼附於熱電轉換單元320。類鑽碳熱傳導特性良好，其熱傳導係數約為200~900 W/mK，因此使得各導熱基板310與熱電轉換單元320之間熱交換效率良好。

熱電晶片用於將溫差換為電位差，一般而言，熱電晶片300的其中一面為用以接觸熱源的一熱面而相對的另一面則為一冷面，冷面的工作溫度底於熱面而使熱能自熱面傳遞至冷面。熱電晶片300二面的導熱基板310分別貼附於第一管體100及第二管體200之外壁而藉此使得熱面及冷面分別熱連接對應的熱流道101及冷流道201。熱流道101供熱流體102通過，冷流道201供冷流體202通過，因此熱電晶片300可以藉由熱流道101與冷流道201之溫差使熱電晶片300內的電子單向遷移產生電壓差而轉出直流電；於本實施例中，較佳地，以水作為熱流體102及冷流體202，但本創作並不限於水，其也可以是其他的流體。當熱流道101與冷流道201熱流道101進行熱交換後，熱流道101內的熱流體103之溫度下降，冷流道201內的冷流體203之溫度上升，因此分別調節為適於人體接觸的水溫，可以輸出作為生活用途。熱流道101的截面積較冷流道201的截面積小，因此能夠避免冷流體203的溫度上升過快而造成熱電晶片300發電功率波動過大，故熱電晶片300能夠維持穩定的發電功率。

熱電晶片300產生的直流電可以直接供應負載10使用，也可以藉由一充電模組21轉為電能儲存於電池20，也可以藉由一轉換器31轉換為交流電作為市電30使用。

前述第一管體100及第二管體200配置方式的為較佳實施例，但本創作不以此為限，例如，第一管體100也可以穿設在第二管體200之內而在第二管體200之內與第一管體100之間圍設成一冷流道201且熱流道101之截面積小於冷流道201之截面積。熱電晶片300貼附在第一管體100之外壁而配置在第一管體100及第二管體200之間。

參閱圖5至圖7，本創作之第二實施例提供一種供水通道熱電轉換結構，其包含一第一管體100、一對第二管體200以及複數熱電晶片300。其中，第一管體100、各第二管體200以及各熱電晶片300之構造及功效如同前述第一實施例，於此不再贅述。第一管體100夾設在該對第二管體200之間，且各熱電晶片300分別夾設在各第二管體200與其相鄰的第一管體100之間。各熱電晶片300與第一管體100及第二管體200之連接關係及工作原理如同前述第一實施例。

參閱圖8，本創作之第二實施例之熱電轉換流體管路之的單元構造可以重覆堆疊延伸。因此可以適用於多樣化的設置空間，例如住宅，公用建物或是貨櫃等。

參閱圖9，本創作的熱電轉換流體管路藉由供水管路提供穩定的熱流體102及冷流體202以維持熱電晶片300二面穩定的溫差，故熱電晶片300能夠穩定發電。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，非用以限定本創作之專利範圍，其他運用本創作之專利精神之等效變化，均應俱屬本創作之專利範圍。

10‧‧‧負載

20‧‧‧電池

21‧‧‧充電模組

30‧‧‧市電

31‧‧‧轉換器

100‧‧‧第一管體

101‧‧‧熱流道

102/103‧‧‧熱流體

200‧‧‧第二管體

201‧‧‧冷流道

202/203‧‧‧冷流體

300‧‧‧熱電晶片

310‧‧‧導熱基板

320‧‧‧熱電轉換單元

圖1至圖4係本創作第一實施例之熱電轉換流體管路之示意圖。

圖5至圖7係本創作第二實施例之熱電轉換流體管路之示意圖。

圖8係本創作第二實施例之熱電轉換流體管路之示意圖。

圖9係本創作之熱電轉換流體管路之使用狀態示意圖。

100‧‧‧第一管體

200‧‧‧第二管體

300‧‧‧熱電晶片

310‧‧‧導熱基板

320‧‧‧熱電轉換單元

Claims (14)

1. 一種熱電轉換流體管路，包含： 一第一管體，該第一管體內形成有一熱流道； 一第二管體，該第二管體內形成有一冷流道；及 一熱電晶片，配置在該第一管體及該第二管體之間且該熱電晶片的二面分別熱連接該熱流道及該冷流道。
2. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該第一管體之管徑小於該第二管體之管徑。
3. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該熱流道之截面積小於該冷流道之截面積。
4. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該第一管體與該第二管體並列配置且該熱電晶片夾設在該第一管體與該第二管體之間。
5. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該第一管體穿設在該第二管體之內。
6. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，更包含另一第二管體以及另一熱電晶片，該第一管體夾設在該對第二管體之間，且各該熱電晶片分別夾設在各該第二管體與該第一管體之間。
7. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該第一管體及該第二管體之間配置有複數熱電晶片，各該熱電晶片的二面分別熱連接該熱流道及該冷流道。
8. 如請求項7所述之熱電轉換流體管路，其中該些熱電晶片相互電性連接。
9. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該熱電晶片包含一對導熱基板以及夾持在該對導熱基板之間的一熱電轉換單元。
10. 如請求項9所述之熱電轉換流體管路，其中各該導熱基板之表面覆蓋有貼附該熱電轉換單元的一類鑽碳層。
11. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該熱流道供熱流體通過，該冷流道供冷流體通過，該熱電晶片藉由該熱流體與該冷流體之溫差產生直流電。
12. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該熱電晶片電性連接一負載。
13. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該熱電晶片電性連接一電池。
14. 如請求項1所述之熱電轉換流體管路，其中該熱電晶片電性連接用於將直流電轉換為交流電的一轉換器。