[發(fā)明專利]熱電轉換模塊

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010194867.7
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN102263529A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳瑞貞
• 申請（專利權）人: 陳瑞貞
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H01L35/28
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭小軍;馮志云

技術領域

本發(fā)明涉及一種熱電轉換模塊，尤其涉及一種利用致冷器與溫差發(fā)電器的熱電轉換模塊。

背景技術

目前，致冷器已廣泛應用于航太工業(yè)領域中的航空器或太空艙，以及日常生活上的冰水機、小型冰箱、汽車冷暖坐墊或寵物冷暖床墊等消費性產(chǎn)品中，其原理早在公元1834年由法國表匠Jean?Charles?Athanase?Peltier發(fā)布的珀爾帖效應(Peltier?Effect)中提出說明，珀爾帖效應用來解釋電流可以產(chǎn)生溫差的一種物理現(xiàn)象。請參閱圖1，其為致冷器的內部結構與作用方式示意圖。如圖1所示，致冷器1包含第一絕緣體11、第二絕緣體12、多個N型半導體13、多個P型半導體14以及多個金屬導體15。該第一絕緣體11與第二絕緣體12的材料為可導熱材料，其中第一絕緣體11連接一熱源，例如CPU芯片101，而第二絕緣體12連接一散熱裝置102，用以將熱量導出致冷器1。每一N型半導體13與P型半導體14由半導體材料，例如碲化鉍，所制而成熱電偶，其接頭端連接金屬導體15且相互交錯排列設置而連成電耦對，再者，第一絕緣體11及第二絕緣體12分別與對應的金屬導體15連接，當前述電路電性連接直流電源10(DC?power?source)時，直流電源10所提供的電流I將由N型半導體13流向P型半導體14的接頭端并吸收第一絕緣體11的熱量，而使第一絕緣體11成為相對的冷端(TC)，反之，當電流I由P型半導體14流向N型半導體13的接頭端時，則將熱量釋放到第二絕緣體12，而使第二絕緣體12成為相對的熱端(TH)，如此便能將熱量由第一絕緣體11移轉到第二絕緣體12而達到熱量轉移的目的，其中，致冷器1的絕緣體吸熱或放熱由電流I的方向決定，而吸熱及放熱的能量大小則由電流I的大小來決定。

由上述可知，當致冷器由直流電源供電后，第一絕緣體會吸收熱源熱量，以降低熱源的溫度，而使第一絕緣體成為冷端，并根據(jù)珀爾帖效應將熱量轉移至第二絕緣體，而使第二絕緣體成為熱端，進而使致冷器兩端產(chǎn)生一冷熱溫差的效果。再者，熱量會經(jīng)由設置于第二絕緣體的散熱裝置導離致冷器，以達到維持致冷器兩端溫差的目的。此外，由于一般致冷器的產(chǎn)品其最大溫差值(ΔTmax)可以達到攝氏62℃，且當冷熱兩端溫差太大或熱端的溫度過高時會造成致冷器的崩壞，可見散熱裝置在致冷器的應用上扮演一個不可或缺的角色，然而，依據(jù)目前的設計與應用，致冷器的散熱裝置除了需要依照熱源的強弱來調整尺寸的大小，還需要外加風扇來幫助散熱，所以需要額外的耗電，且通常散熱裝置具有剛性、體積大、占空間以及重量較重的缺陷，因而導致致冷器的應用范圍受到限制。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的為提供一種熱電轉換模塊，其以溫差發(fā)電單元替換致冷單元熱端的散熱裝置，用以使溫差發(fā)電單元兩端的溫差產(chǎn)生電流(根據(jù)塞貝克效應(Seeback?Effect))，進而達到降低致冷單元熱端的溫度以及散熱的目的，同時可以利用廢熱發(fā)電，并解決公知致冷單元需配置散熱裝置而衍生體積大、占空間、重量較重以及應用受限的缺陷。

為達上述目的，本發(fā)明的較廣義實施方式為提供一種熱電轉換模塊，包括：第一絕緣導熱體；第二絕緣導熱體；致冷單元，具有第一表面及第二表面，其分別貼附于第一絕緣導熱體與第二絕緣導熱體；溫差發(fā)電單元，具有第一表面及第二表面，其分別貼附于第一絕緣導熱體與第二絕緣導熱體；以及整流單元，電性連接于致冷單元及溫差發(fā)電單元；其中，致冷單元電性連接一直流電源并由直流電源供電，致冷單元由第一絕緣導熱體或第二絕緣導熱體的一相對冷端將第一熱量傳遞至一相對熱端，并使第一絕緣導熱體與第二絕緣導熱體產(chǎn)生一溫度差，且該溫度差使溫差發(fā)電單元由相對熱端將第二熱量回傳至相對冷端，其中第二熱量小于等于第一熱量，且溫差發(fā)電單元產(chǎn)生一電流至致冷單元，以形成熱電循環(huán)回路。

為達上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實施方式為提供一種熱電轉換模塊，包括：一第一絕緣導熱體；一第二絕緣導熱體；一致冷單元，具有一第一表面及一第二表面，其分別貼附于該第一絕緣導熱體與該第二絕緣導熱體；一溫差發(fā)電單元，具有一第一表面及一第二表面，其分別貼附于該第一絕緣導熱體與該第二絕緣導熱體；以及一整流單元，電性連接于該致冷單元及該溫差發(fā)電單元；其中，該致冷單元電性連接一直流電源并由該直流電源供電，該致冷單元由該第一絕緣導熱體將一第一熱量傳遞至該第二絕緣導熱體，使該第一絕緣導熱體與該第二絕緣導熱體產(chǎn)生一溫度差，且該溫度差使該溫差發(fā)電單元由該第二絕緣導熱體將一第二熱量回傳至該第一絕緣導熱體，其中該第二熱量小于等于該第一熱量，且該溫差發(fā)電單元產(chǎn)生一電流至該致冷單元，以形成一熱電循環(huán)回路。