[發明專利]基于設在流動流體中的熱電模塊產生電流和/或電壓的裝置

無效

• 申請號: 201180042880.3
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN103081148A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: J.西蒙;T.加羅弗
• 申請（專利權）人: 原子能和代替能源委員會
• 主分類號: H01L35/30
• 分類號: H01L35/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及用于產生電流和/電壓的裝置，包括：

用于使流體在裝置的進口和出口之間流動的部件，

熱電模塊，其包括暴露于流體的第一活性表面，熱電模塊包括孔且設在裝置的進口和出口之間的流體通道中，第一活性表面基本上垂直于流體的流動方向。

背景技術

對于發電應用增加了對熱電的關注，特別在主要能量消耗是以無任何用處的熱量形式散失的工業環境下。散失的熱量通常以約100°C的溫度由氣體或液體介質傳輸，使能量回收方案幾乎無效且難于實施。

為了回收一部分排掉的能量，已經開發了熱電模塊以包圍傳輸高溫的產品或氣體的管路。

如圖1所示，從橫截面上看，這樣的裝置包括管子1，其中流體在高溫下流動（垂直于圖1紙張的平面）形成熱源。管子1的外表面包上多個基本熱電模塊2，每一個熱電模塊2包括串聯電連接且并聯熱連接的熱電偶3a、3b，從而在模塊的第一表面的位置形成熱結，并且在模塊的與第一表面相對的第二表面的位置形成冷結。熱結由連接元件4表示，該連接元件4和由熱電材料制造的兩個塊體5a、5b電連接以形成熱電偶。冷結在圖1中由連接元件6表示，串聯地連接兩個相鄰的熱電偶。在圖1中，模塊的第一表面彎曲以貼身地隨著管子1的外表面。管子1插入熱交換器7中，六邊形的熱交換器7包括用于冷卻液的流動的內管8。每個模塊2的第二表面與該熱交換器7熱接觸以優化熱結和冷結之間的熱梯度。于是，利用熱梯度能通過塞貝克效應產生電流，或者能在“能量回收”功能上提供負載，或者能在“傳感器”功能上測量電壓。

在前面描述的裝置中，熱電模塊設置在管子1周圍，管子1的耐熱性承受著在熱結位置上溫度的降低。于是，根據管子1的尺寸、管子1的厚度和所用的材料，溫度梯度或多或少可優化。

文獻JP2001065858描述了一種裝置，其具有流動通過熱電元件的氣體。

發明內容

本發明的目的是提供當能源之一為運動流體形式時能產生電流和/或更多電壓的裝置以優化能量回收。

該目的傾向于通過所附權利要求滿足，更具體地通過這樣的事實滿足：熱電模塊包括熱電偶，每個熱電偶包括在熱電模塊的第一活性表面的位置彼此電連接的兩個導電塊以形成相關的熱結或冷結，熱電偶在模塊的第二活性表面的位置串聯電連接以形成互補的結，并且熱電偶集成在絕熱基板中，熱電模塊由制作在基板中的通孔穿透。

根據一個實施例，模塊包括將第一活性表面連接到第二活性表面的孔的矩陣，熱電偶塊相鄰于四個孔。

根據另一個實施例，模塊包括將第一活性表面連接到第二活性表面的以錯列形式設置的一系列的孔，熱電偶塊相鄰于三個孔。

根據另一個實施例，模塊包括將第一活性表面連接到第二活性表面的孔的矩陣，成組的四個熱電偶塊由四個孔圍繞，每個塊相鄰于這四個孔中的兩個孔。

附圖說明

從以下對于本發明的特定實施例的描述，其它的優點和特征將變得更加明顯，給出的特定實施例僅出于非限定性示例的目，并表示在附圖中，其中：

圖1示出了根據現有技術的產生電流的裝置。

圖2至4示出了根據本發明的裝置的不同實施例。

圖5和6示出了根據本發明的裝置在計算機柜中的兩個特定實施方式。

圖7至10示出了用在本發明中的熱電模塊的幾何形狀的不同實施例。

具體實施方式

與現有技術中熱電模塊設置在熱源或冷源流動之外且圍繞其中有流體流動的管子的裝置不同，下面描述的裝置包括直接設置在流體中的熱電模塊，冷流體或熱流體穿過熱電模塊而流動以利用模塊中的溫度梯度，同時限制對流體流動的干擾。該熱電模塊可提供電流和/或電壓參數。根據應用，可采用其中的一個參數，或另一個參數，或這二個參數（功率）。

如圖2至4的裝置的縱向截面所示，用于產生電流和/或電壓的裝置包括使流體在裝置的進口9和出口10之間流動的部件。這些流體循環部件可為風扇、泵或本領域技術人員可實施的能使流體流動的任何其它類型的部件。包括孔的熱電模塊2設置在裝置的進口9和出口10之間的流體通道（由箭頭F1和F2表示）中，以使流體可流動穿過模塊，而沒有后者妨礙流體的流動。熱電模塊2包括暴露到流體的第一活性表面11，所述第一活性表面11基本上垂直于流體的流動方向。換言之，第一活性表面11在流體方向上面對流體。在熱電學中，模塊的活性表面是能配備有熱結或冷結的表面，熱結或冷結設計為利用溫度梯度通過塞貝克效應產生電流和/或產生電壓。