专利名称：一种温差发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于发电装置领域，涉及一种温差发电装置。
背景技术：
现有技术中，传统的发电装置为水力、火力发电以及风力发电装置，其基本原理 均基于机械转动的转子切割磁力线产生交流电，设备庞大复杂，投资大；太阳能发电 则基于半导体PN结原理的光优电池组件产生直流电，不仅难以适用于大负荷应用，而 且受气候影响大，并且装置本身一般木可移动；现有太阳能供电与半导体制冷装置中， 具有"单级温差电制冷组件"，天津电源辆究所和中国电子科技集团公司第十八研究所 均有生产，这种制冷组件是基于珀尔帖(Peltier)效应而以P、 N型半导体制做而成， 即以直流电驱动制冷组件制^冷或制热；珀尔帖效应基于热电效应——即塞贝克 (Seebeck)效应，也即温差发电原理；温差发电虽然早已被发现，但长时间停留在温 差电偶上，只用作测量温度的一个传感部件，半导体问世后，利用半导体PN节热电偶 代替金属热电偶，使测量精度大为提高，但用于发电则效率极低，没有实用价值，关 键是不能有效解决温差发电的温差动力源问题；本世纪六十年代热泵技术出现后，其 输出有用功比输入功大5 10倍，尤其是水源热泵，至今已作为成熟技术被应用在建筑 领域中，水源热泵能为、温差发电提供有效的温差动力源，提高温差发电的总体效率， 从而使制做温差发电装置成为现实，为社会提供新的可再生能源。
发明内容
解决的技术问题
以水源热泵提供温差发电所需的温差动力源，利用半导体PN节热电效应原理，制 做温差发电装置，为社会提供新的可再生能源；发电装置适应地域、气候及可移动性 强，适用范围大；结构简单，运行稳妥，容易实施制做，使用寿命长、易维护。
釆用的技术方案
一种温差发电装置，其特征在于具有能将液体加热至高温T,并对外输出和能将 液体冷却至低温T2并对外输的水源热泵，以及半导体PN节组件——发电芯；发电芯 的具体结构为，由规则连接组合在一起的半导体PN节并经绝缘封装后组成，同时引出 输出直流电源的正、负极，各半导体PN节中的P与N型半导体之间具有间距S;发 电芯的两个侧面上分别装有一个紧贴在各侧面上并与各侧面进行有效热传导的高温水 槽和被温水槽；水源热泵输出的高温T,的液体经高温肆^r，通过高温水槽循环，水源 热泵输出的低温T2的液体经低温接管，通过低温水槽循环。
有益效果
能利用低温热量，并且整体效率高，热电能转换效率高；使用地域、气候及可移
动性强，适用范围大，为社会提供可再生能源，有利环保，尤其是以海水为水源的热 泵提供温差发电所需的温差动力源，不仅极大的有利海上作业，节约资源，低温水排
放还可以降低海水温度，造福人类；结构简单、运行稳妥，容易实施制做，使用寿命 长、易维护。
图l、总体结构示意图2、发电芯7为半导体PN节串联增大输出电压式结构示意图3、发电芯7为半导体PN节串联兼并联增大输出电流式结构示意图4、半导体PN节的结构立体示意图5、压缩式水源热泵系统示意图； '
具体实施例方式
结合附图进一步详加说明；
如图1所示，高温水源热泵l将水加热至高温T,,并经高温湊管5，通过装在发 电芯7的左侧面上的高温水槽3循环，低温水源热泵2将水冷却至低温T2，并经低温 接管6，通过装在发电芯7的右侧面上的低温水槽4循环；两套水源热泵分别接有外接 电源E供启动时使用，发电芯7正常运行输出直流电，可直接或通过逆变器变为交流 电后供水源热泵使用和减对外供电及向蓄电瓶8贮电；高温T,为60 100'C，低温T2 为1 3'C;也可以用同一套水源热泵同时对外输出高温T,的液体和低温T2的液体；水 槽紧贴在发电芯7的左、右侧面上的槽壁应釆用导热系数大，并耐腐蚀的铜、铝合金 等材料制做；所述液体为水，可以是地下水、河水或p水。，
如图2所示，发电芯7为半导体PN节串联增大输出电压式结构，P、 N型半导体 依序间隔排列，各半导体PN节依序相互串联在一起，各半导体PN节中的P与N型 半导体之间的间距S为0.5~1.5mm，各半导体PN节中的节9以导电性能高的锡或银焊 接而成；发电芯7的左侧面上装有高温水槽3，右侧面上装有低温水槽4;由位于最顶 部的半导体PN节的P型半导体引出输出直流电源的负极，由位于最底部的半导体PN 节的N型半导体引出输出直流电源的正极。
如图3所示，发电芯7为半导体PN节串联兼并联增大输出电流式结构，P、 N型 半导体依序间隔排列，同一列中的各半导体PN节依序相互串联在一起组成一个单元， 各单元相互并联在一起，各半导体PN节中的P与N型半导体之间的间距S为 0.5~1.5mm，各半导体PN节中的节9以导电性能高的锡或银焊接而成；发电芯7的左 侧面上装有高温水槽3，右侧面上装有低温水槽4，由位于最顶部的半导体PN节的P 型半导体引出输出直流电源的负极，由位于最底部的半导体PN节的N型半导体引出 输出直流电源的正极。
如图4所示，半导体PN节的结构为，为减少温差动力源的损失，各半导体PN节
中的P及N型半导体，均分别呈一分为二式的结构，即P型半导体由两块位于同一平 面上并有间距为a的小块P型半导体组成，间距a上具有低电阻的过桥导线或过桥导 板15将两小块P型半导体连接在一起；N型半导伴由两块位于同一平面上并有间距为 b的小块N型半导体组成，间距b上具有低电阻的跨桥导线或跨桥导板16将两小块N 型半导体连接在一起；所述间距a和b均为5^1Scm。
如图5所示，压縮式水源热泵系统一般由压缩机10、冷凝器11、节流阀12和蒸 发器13组成，系统内充有特定工质14，冷凝器11能对外输出高温T,的液体，同时蒸 发器13能对外输出低温T2的液体，因此能满足发电芯7正常运行中对温差动力源的 需要。此外吸收式水源热泵也能满足发电芯7正常运行中对温差动力源的需要。
本书背景技术中所述的现有技术中的"单级温差电制冷组件"，实质上就是以P、 N型半导体的半导体PN节组件，但并不适用于温差发电。
所述珀尔帖(Peltier)效应，是指在两种金属导线组成的环路中接入直流电源，则 其中一个节点的温度降低，吸收外界的热量，另一个节点的温度升高，向外界放出热 量。
权利要求
1、一种温差发电装置，其特征在于具有能将液体加热至高温(T1)并对外输出和能将液体冷却至低温(T2)并对外输的水源热泵，以及半导体PN节组件——发电芯；发电芯的具体结构为，由规则连接组合在一起的半导体PN节并经绝缘封装后组成，同时引出输出直流电源的正、负极，各半导体PN节中的P与N型半导体之间具有间距S；发电芯的两个侧面上分别装有一个紧贴在各侧面上并与各侧面进行有效热传导的高温水槽和低温水槽；水源热泵输出的高温(T1)的液体经高温接管，通过高温水槽循环，水源热泵输出的低温(T2)的液体经低温接管，通过低温水槽循环。
2、 根据权利要求1所述的一种温差发电装置，其特征在于发电芯(7)为半导 体PN节串联增大输出电压式结构，P、 N型半导体依序间隔排列，各半导体PN节依 序相互串联在一起，各半导体PN节中的P与N型半导体之间的间距(S)为0.5 1.5mm, 各半导体PN节中的节(9)以导电性能高的锡或银焊接而成；发电芯(7)的左侧面上 装有高温水槽(3)，右侧面上装有低温水槽(4);由位于最顶部的半导体PN节的P 型半导体引出输出直流电源的负极，由位于最底部的半导体PN节的N型半导体引出 输出直流电源的正极。
3、 根据权利要求1所述的一种温差发电装置，其特征在于发电芯(7)为半导 体PN节串联兼并联增大输出电流式结构，P、 N型半导体依序间隔排列，同一列中的 各半导体PN节依序相互串联在一起组成一个单元，各单元相互并联在一起，各半导体 PN节中的P与N型半导体之间的向距(S)为0.5~1.5mm，各半导体PN节中的节(9) 以导电性能高的锡或银焊接而成；发电芯(7)的左侧面上装有高温水槽(3)，右侧面 上装有低温水槽(4)，由位于最顶部的半导体PN节的P型半导体引出输出直流电源 的负极，由位于最底部的半导体PN节的N型半导体引出输出直流电源的正极。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的一种温差发电装置，其特征在于各半导体PN 节中的P及N型半导体，均分别呈一分为二式的结构，即P型半导体由两块位于同一 平面上并有间距为(a)的小块P型半导体组成，间距(a)上具有低电阻的过桥导线 或过桥导板15将两小块P型半导体连接在一起；N型半导体由两块位于同一平面上并 有间距为(b)的小块N型半导体组成，间距(b)上具有低电阻的跨桥导线或跨桥导 板16将两小块N型半导体连接在一起；所述间距(a)和(b)均为5 15cm。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的一种温差发电装置，其特征在于高温(T。 为60 100。C，低温(T2)为1 3。C。
6、 根据权利要求4所述的一种温差发电装置，其特征在于高温(TO为60~100°C, 低温(T2)为1~3°C。
全文摘要
一种温差发电装置属于发电装置领域，主要解决利用半导体PN节热电效应原理，制做现实可行的温差发电装置；以水源热泵对外输出高温液体和低温液体，提供温差发电所需的温差动力源，发电芯(7)由规则连接在一起的半导体PN节组件并经绝缘封装后组成，并引出输出直流电源的正、负极，发电芯(7)的两个侧面上分别装有一个紧贴在各侧面上的高温水槽(3)和低温水槽(4)，来自水源热泵的高温液体和低温液体分别经高温接管(5)和低温接管(6)，通过高温水槽(3)和低温水槽(4)循环，输出的直流电可直接或逆变为交流电后使用；有益效果能利用低温热量，整体效率高，热电能转换效率高，适用范围大，可移动性强，尤其是以海水为水源，有利环保，节约资源，结构简单易实施，使用寿命长。
文档编号H01L35/00GK101106344SQ20071010035
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者梁志伸 申请人:梁志伸