[發明專利]多功能能量轉換器

無效

• 申請號: 200580052102.7
• 申請日: 2005-11-17
• 公開（公告）號: CN101313419A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 于笑梅
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: H01L35/00
• 分類號: H01L35/00;H01L27/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊楷

技術領域

本發明涉及一種作為集成的冷熱電(CHP)聯產系統的部分、能夠在熱能和電能之間直接轉換的能量轉換器，其中廢熱和電力是充裕而可利用的。

背景技術

為同時滿足各種應用和環境中的冷卻、加熱和電載荷，集成的CHP系統面臨挑戰。不同載荷的性質要求集成CHP系統具有靈活的操作模式且提供靈活的冷卻、加熱和供電容量。雖然常規的CHP方案可用于滿足主載荷，而輔助冷卻、加熱和發電系統必須用于滿足一天各個時刻或季節的波動載荷。常規地，除了CHP系統之外，使用電力網來滿足附加的電載荷需求。使用蒸汽壓縮系統來滿足附加的冷卻載荷需求。使用加熱系統來滿足附加的加熱需求。常規的方案是龐大的、有噪音的，需要復雜的控制系統，且通常需要較長的時間來實現令人滿意的冷卻或加熱狀況。因而，它們是不便利和無效率的。另外，當前的常規系統還依靠電力網且由于它們具有許多移動部分因而具有較低的系統可靠性。

因此，需要一種能夠在熱能(釋放或吸收的熱)和電能(電力)之間直接轉換的能量轉換器作為緩沖系統，以滿足常規CHP系統的輔助系統能夠獨立地滿足的各種載荷的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使用單個系統的多功能能量轉換器，所述能量轉換器能夠在電能和熱能之間直接轉換。

本發明的目的也在于提供一種使用單個系統的多功能能量轉換器，所述能量轉換器使用熱電元件陣列以在電能和熱能(冷卻和加熱)之間直接轉換。

本發明的又一目的在于提供一種多功能能量轉換器，所述能量轉換器將熱梯度應用于熱電元件陣列，以產生熱電元件上的電壓。

本發明的又一目的在于提供一種多功能能量轉換器，當DC電壓施加在元件陣列上時，所述能量轉換器在熱電元件的一個表面處產生冷卻且在熱電元件與冷卻表面相對的另一表面處產生加熱。

本發明的這些和其它目的通過在第一熱交換器和第二熱交換器之間串聯地電連接的熱電元件陣列提供，所述第一熱交換器與所述陣列的第一表面接觸，所述第一表面是工作表面，所述第二熱交換器與所述陣列的第二表面接觸，所述第二表面與所述第一表面相對。在所述第一表面和所述第二表面之間施加溫度梯度時，所述熱電元件陣列能夠產生DC電流。所述熱電元件陣列也能夠在所述工作表面處從所述工作表面處的廢熱加熱或冷卻提供熱能給流體或從流體吸收熱能。

提供一種具有串聯地電連接的熱電元件陣列的用于轉換能量的系統。所述系統也設置有覆蓋所述陣列一個表面的第一基底和覆蓋所述陣列第二表面的第二基底，所述第二表面與所述陣列的第一表面相對，所述第一表面為工作表面。在所述第一基底和所述第二基底之間施加溫度梯度時，所述熱電元件陣列能夠產生DC電流，或提供熱能給所述工作表面。

附圖說明

圖1圖示了設置用于發電模式的本發明的第一實施例；

圖2圖示了設置用于冷卻模式的本發明的第二實施例；和

圖3圖示了設置用于加熱模式的本發明的第三實施例。

具體實施方式

參見圖1，本發明的系統10的第一實施例顯示為發電模式。在該實施例中，系統10具有熱交換器15和熱交換器20。相對于熱交換器20，熱交換器15具有來自廢熱的高的溫度，廢熱以箭頭方向流動。熱交換器20由水冷卻。系統10具有隔斷閥45和50，以允許熱交換器15和20一起生成跨過熱電設備60的熱梯度。熱電設備60具有相對的表面61和63。該溫度梯度使得電流70在端子75和80之間流動，該現象稱為塞貝克效應。

位于熱交換器15和20之間的熱電設備60以P和N接頭65陣列布置，所述接頭65通過電接觸62串連設置。當施加熱梯度時，在端子75和80上產生DC電壓且電流70流動通過接頭65。DC電壓在DC-AC轉換器85中轉換為AC電壓。基底66將系統10保持在一起，且機械地和電氣地隔離熱電接頭65。熱電設備60的表面61變冷且表面63變熱。在該示例中，熱水90和冷水95分別流動通過熱交換器15和20。不管熱還是冷流體流動產生的其它操作模式也可以使用。

使用圖1實施例的熱電接頭65產生的電力可以用于給在各種地理位置和周邊環境中電力短缺且廢熱充裕的CHP系統的補充電力。該系統不需要地理隔離。該系統可以為現場居住社區、辦公室、校園或獨立建筑。由例如來自原動機的廢熱產生的熱梯度可以用于產生發電滿足峰值電載荷所需要的熱梯度。可替換地，產生的電力可以在峰值電力需求時期用于給CHP系統的其它部件提供電力。