专利名称：热电装置、热电装置发电器及热电装置热泵的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及热电装置，尤其涉及导电元件直接与热介质接触的热电装置以及采用该热电装置的发电器及热泵。
背景技术：
热电装置的工作原理众所周知，是采用Seebeak效应的具体应用，即由若干p型热电元件和n型热电元件组成热电偶交替布置，夹在两个导热片之间，当两个导热片之间存在温差，就可以在热电原件中产生电流，作为发电装置使用；反之，如果在热电元件中输入电流，则可以在导热片之间形成温差，作为热泵使用。传统的热电模块p型热电元件和n型热电元件通过铜片首尾交替连接，将p型热电元件和n型热电元件布置成阵列，夹持在两个扁平的绝缘陶制片之间，如中国专利局2010年I月20日公开的CN101632182A号专利申请文件，名称为用于热电转换的基板及热电转换模块，该装置以陶瓷材料为主要成分并具有可挠性，此外，热电转换模块在用于热电转换模块的基板的至少一个面上，使各热电元件的长边方向沿着基板的宽度方向的方式沿基板的长边方向排列设置多个热电元件，在多个热电元件的端部设有将多个热电元件电性串联连接的电极，该装置基板采用绝缘的陶瓷板，与导电材料相比，绝缘陶瓷板的导热性能大大地降低，且绝缘陶瓷板导热为各向异性的，导热效果极不均匀，大大地影响了热电装置的热电转换效应。再如中国专利局2010年7月7日公布的CN101772847A号专利申请文件，名称为热电转换模块、热电转换装置及他们的制造方法，该装置同样具有基板结构，在基板上设置贯通孔布置热介质管，而热电元件以及连接热电元件的导电材料采用喷涂，印刷等方法直接做到基板表面。该结构作为绝缘体的基板同样会对导热性能造成影响。理想的结构应是使导电材料和热介质直接接触，使热流流向上只有导电材料，一般的导电材料通常是良好的导热体，以获得更好的导热性能。再者，p型热电元件和n型热电元件在通常的热电装置中都是长条形柱状的，且在热电元件端部与导电片的连接为刚性连接，如中国专利局公布的CN1243381C号专利、CN1969400B号专利、CN101313421B号专利，p型热电元件和n型热电元件为柱状，端部采用铜片依次串接，上述结构导致电流的通过面积较小，尤其是在热点元件和导电片接触点，可能会造成接触不良，影响电流通过。而单纯增大热电元件的截面，不仅会使单个热电元件占用更多的面积，而且更难以保证热电元件与导电片之间的接触效果。
发明内容
本发明的目的是解决导电材料和热介质之间的绝缘材料影响热点装置导热性能、降低热电转换效率，以及长条柱状的热电元件以及热电元件与导电片之间的刚性接触影响电流流通面积的问题，提供热介质与导电材料直接接触的热电装置、具有较大热电元件面积的结构以及热电元件与导电片的连接结构，并提供了以该结构为基础的热电装置发电器和热电装置热泵。本发明解决换热效率方面技术问题所采用的技术方案是一种热电装置，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，热电装置的两侧分别设有热介质，导电片同时作为导热片，导电片分为两组，两组导电片在串接的电路里间隔排列，两组导电片分别于两侧的热介质直接接触。上述方案为本发明的基本工作原理，采用同时具有良好导热性能的导电材料最为导电片，在本结构中导电片与热介质之间不存在绝缘基板的阻隔，热传导性能好，热电转换性能高，热介质要具有绝缘性质保证导电片的正常工作，绝缘热介质可以采用液体、气体以及红外辐射射线等形式。绝缘液体热介质可以是纯净的水、硅油等等。本发明解决电流流通方面技术问题所采用的技术方案是本装置热点元件和导电片连接方式为一种热电装置，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片具有导热功能，所述 热电元件和导电片之间采用可塑性导电材料连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，所述可塑性导电材料压紧在热电元件和导电片之间。所述的可塑性混合物可以为50%的铝(Al)粉末和50%硅油的混合物、或者25%锌(Zn)纳米粉末和75%硅油的混合物等；所述的低温焊料可以是罗斯软合金(Rose alloy)焊料或者俄罗斯合金(Russian alloy,组分为Ga—67%,In—20. 5%，Sn—12. 5);所述金属熔合物薄片可以是铟(In)薄片、铟(In)薄片中含有微量的锡(Sn)，也可以是铅(Pb)薄片、铅薄片中含有少量的铝(Al)等。本发明热电元件的结构是一种热电装置，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片具有导热功能，所述热电元件为扁平的片状，电流通过方向的尺寸在垂直于电流通过方向的最大尺寸的三分之一以下。热电元件的面积和厚度之比相对传统结构要大，形成扁平的片状结构，使电流通过面积增大。热电元件采用碲铋化合物制成，作为优选，在热电元件的表面设有两层镀层，分别为20微米的镍和5微米的金。作为优选，上述热电元件结构可以同权利要求2中提到的连接方案结合，即所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。可塑性导电材料的种类选择同上文，弹性防护元件可以是橡胶、硅胶等具有一定弹性的材料，可以利用其弹性与导电片更好地连接挤紧，避免滑动，弹性防护元件不仅可以对热电元件进行保护，而且可以防止可塑性材料的流失。作为优选，所述导电片为楔子型，相邻导电片楔尖方向相反、楔面层叠，热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，热电元件和导电片串接的热电装置序列夹紧在绝缘的骨架上。多个楔形导电片相互插接，形成楔尖交错的锯齿状的阵列，那么导电片的楔尾方向可以形成于热介质交换热量的换热面。作为优选，所述热电元件为圆形垫片状，热电元件的直径在厚度的三倍以上。作为优选，热电元件的直径可以是23毫米，厚度为I. 55毫米。以上文所述的基本工作原理，可以形成四种形式的热电装置发电器。第一种热电装置 发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，其中一组导电片的楔尾一侧的端面为红外线吸收层，另一组导电片为空心结构、内部有循环流动的绝缘冷却液，采用红外线加热、采用冷却液冷却形成温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。第二种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，两组导电片均为空心结构、内部分别有循环流动的绝缘液体热介质，采用两股不同温度液体热介质形成温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。作为优选，所述热电装置发电器外部设置由外侧外壳，所述热电装置发电器还包括液体热介质的加热循环的管道和冷却循环管道，所述加热循环管道上设有加热装置、循环泵和补充液池，所述冷却循环管道上设有冷却装置、循环泵和补充液池，所述外壳上还设有通风机、安培计、伏特计、加热指示器、过载指示器以及分别与最外端两个导电片相连的负载接头。第三种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，一组导电片为空心结构、内部有循环流动的绝缘液体热介质，另一组导电片的楔尾一侧的端面设有与气体热介质接触的换热翅片，采用液体热介质和气体热介质的温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。第四种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，其中一组导电片的楔尾一侧的端面为红外线吸收层，另一组导电片楔尾一侧的端面设有与冷却气体接触的换热翅片，采用红外线加热、采用冷却气体冷却形成温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。 作为优选，所述热电装置发电器设置在一个环形的骨架上，热电装置发电器外侧还设有一个环形的外壳，红外线装置设置在环形热电装置发电器的中间，并在热电装置发电器和外壳之间形成冷却气体的通道，外壳上端开口作为废气排放口。废气排放口设置为收口的锥形，中心的红外线装置会产生温度较高的气体，高温气体在向上排放过程中能带动冷却气体向上流动。以上文所述的基本工作原理，可以形成两种不同形式的热电装置热泵。第一种热电装置热泵，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电兀件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，两组导电片均为空心结构、内部分别有循环流动的绝缘液体热介质，对导电片和热电元件串接形成的电路输入电流，使两侧分别与导热片接触的液体热介质产生温差，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置热泵由一个或者多个热电装置序列构成。第二种热电装置热泵，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，导电片同时作为导热片， 导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电兀件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，一组导电片为空心结构、内部有循环流动的绝缘液体热介质，另一组导电片的楔尾一侧的端面设有与气体热介质接触的换热翅片，对导电片和热电元件串接形成的电路输入电流，使两侧分别与导热片接触的液体热介质和气体热介质产生温差，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置热泵由一个或者多个热电装置序列构成。作为优选，在上述所有采用液体热介质的发电器和热泵方案中，所述各组空心导电片分别采用集流管串联在一起，所述集流管由若干节段拼接形成，各节段之间为活动连接，每个节段与一个空心导电片对应。集流管的节段数可以根据空心导电片的数量进行调节，各节段之间活动连接，当集流管热胀冷缩或者其他一些需要调节的情况、例如需要布置成弧形时，可以有一定的调节空间。另外，集流管除两端以外的各个节段为绝缘结构，可以避免由于集流管的原因将导电片导电连通；集流管端部的节段可以为导电结构，用于安装输入或者输出电流的接头，当然集流管端部的节段也可以是绝缘的，将接头之间与端部的导电片连接。作为优选，上述四个发电器及两个热泵的方案，均可以与权利要求2所提方案结合形成新的技术方案，即在上述四个发电器及两个热泵的方案中，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。弹性防护元件起着保护及稳定热电元件和可塑性滑动触点位置的作用。作为优选，上述四个发电器及两个热泵的方案中，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。弹性元件可以选择使用弹簧，骨架可以设置为平面，也可以设置为环形、弧形或者波浪形、螺旋形等等，尤其是涉及红外线和气体热介质的方案中，可以优选设置成环形的骨架，红外线源设置在环形骨架内侧提高利用率，气体热介质接触面设置在骨架外侧以增大换热接触面积。
作为优选，上述采用的液体热介质均为绝缘液体热介质。作为优选，上述四个发电器及两个热泵的方案，可以在外部设置保护用的外壳。作为优选，上述四个发电器及两个热泵的方案，均可以与权利要求I所提方案结合形成组合技术方案。本发明的有益效果是热电装置的两组导电片分别直接与热介质接触，具有良好的导热效果，提高了热电转换的效率；热介质可以采用红外 辐射、液体热介质、气体热介质等多种形式，并根据不同的热介质形成了多种换热结构。本发明的热电元件和导电片的接触采用了可塑性导电材料，改善了热电元件和导电片的接触性能，电流流通效果好。本发明的热电元件为扁平的片状，电流通过效果更好。
图I是本发明热电装置的结构原理剖视图。图2是本发明热电装置直线架构的结构示意图。图3是本发明热电装置环形架构的结构示意图。图4是本发明第一种热电装置发电器的内部结构剖视图。图5是本发明第一种热电装置发电器的红外线加热侧面的侧视图。图6是本发明第一种热电装置发电器集流管侧面的侧视图以及电路连接顺序图。图7是本发明第一种热电装置发电器约束骨架结构示意图。图8是本发明第一种热电装置的冷却液流动方向示意图。图9是本发明第二种热电装置发电器的内部结构剖视图。图10是本发明第二种热电装置发电器的侧视图。图11是本发明第二种热电装置发电器约束骨架结构示意图。图12是本发明第二种热电装置发电器加热管路的液体热介质流动方向示意图。图13是本发明第二种热电装置发电器冷却管路的液体热介质流动方向示意图。图14是本发明第三种热电装置发电器的结构示意图。图15是本发明第三种热电装置发电器的侧视图。图16是本发明第三种热电装置发电器的纵向剖视图。图17是本发明第四种热电装置发电器的结构示意图。图18是本发明第四种热电装置发电器的侧视图。图19是本发明第四种热电装置发电器包括外壳的纵向剖视图。图20是本发明第一种热电装置热泵的内部结构剖视图。图21是本发明第一种热电装置热泵的侧视图。图22是本发明第一种热电装置热泵骨架结构示意图。图23是本发明第一种热电装置热泵被加热液体热介质的流向示意图。图24是本发明第一种热电装置热泵被降温液体热介质的流向示意图。图25是本发明第二种热电装置热泵的结构示意图。图26是本发明第二种热电装置热泵的侧视图。图27是本发明第二种热电装置热泵的纵向剖视图。
图中热电元件1，p型热电元件la，n型热电元件lb，导向条2，骨架3，受热侧导电片4，冷却侧导电片5，弹性元件6，陶瓷绝缘子7，可塑性滑动触点8，弹性防护元件9，端部导电片10，接电端11，止动绝缘垫片12，中部集流管节段13，端部集流管节段14，连接片15，热电装置内冷却液流向16，输入输出的冷却液流向17，联合管组18，冷却气流通道19，热气流通道20，废气排放口 21。
下面通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。实施例I :一种热电装置，如图I所示，热电装置的串联形式如下包括两组导电片，分别为受热侧导电片4和冷却侧导电片5，受热侧导电片4和冷却侧导电片5可以相互替换。两组导电片均为楔形，两组导电片的楔尖方向相反，楔面交替层叠形成锯齿状交错，热电兀件I夹设在受热侧导电片4和冷却侧导电片5的相邻楔面之间,形成一个导电片、热 点元件交替串接的电路。导电片采用青铜制作，采用模铸成型，并在楔面处进行机械处理提高精度。热电元件I包括成对设置的P型热电元件Ia和n型热电元件Ib，两者相互交替设置并可以互换位置。热电元件I制作成直径为23毫米、厚度为I. 55毫米的圆形片状，热电元件I采用碲铋化合物制成，在热电元件I的接触表面设有两层镀层，分别为20微米的镍和5微米的金。在热电元件I的接触表面和导电片的楔面之间，通过可塑性滑动触点8连接，可塑性滑动触点8采用可塑性导电材料，具有一定的变形能力，帮助热电元件I的接触表面和导电片的楔面更好地接触。在本例中，可塑性滑动触点8采用罗斯软焊料合金，其解链温度为90摄氏度。在相邻的楔面之间还设有将热电元件I和可塑性滑动触点8包围的弹性防护元件9，弹性防护元件9可以采用硅胶制作，对热电元件I进行定位并阻止热电元件与外界接触，还能防止可塑性滑动触点8流失，导电片楔面与弹性防护元件9配合处还设有槽缺，起着稳定热电元件I和可塑性滑动触点8位置的作用。在最上端和最下端的导电片采用端部导电片10，端部导电片10只具有一个与相邻导电片配合的楔面，并在端部导电片10上设有接电端11。导电片和热电元件I串接形成的行列在两端采用弹性元件6夹紧在骨架3上，弹性元件6可以采用若干弹簧，弹性元件6与端部导电片10接触，弹性元件6与端部导电片10接触处设有止动绝缘垫片12。受热侧导电片4的楔尾侧与加热热介质直接接触，冷却侧导电片5的楔尾侧与用于冷却热介质直接接触。骨架3中具有引导热电装置安装方向的导向条2，导向条2的结构可以具有多种形式，可以为直线型、螺旋形、弧形或者环形。图2为直线型骨架的结构示意图，骨架3为竖直的矩形框，骨架3的顶端设有弹性元件6，将导电片和热电元件I串接形成的热电装置序列夹紧，弹性元件6为弹簧。骨架3的两侧为导向条2，导向条2指引导电片的方向，限制导电片的左右移动，导向条和骨架均为绝缘材料。图3是环形骨架的结构示意图，骨架3具有环形的导向条2，导电片和热电元件I顺着导向条2布置串接形成一个环形的序列，两个端部导电片10在环形序列的一侧相互正对，并在两个端部导电片10之间通过弹性元件6提供张紧力，导向条2为导电材料，导电片和导向条2之间采用陶瓷绝缘子7连接。
实施例2 :第一种热电装置发电器，如图4至图8所示。本实施例的工作方式为在受热侧导电片4采用红外线作为加热介质，在冷却侧导电片5采用液体热介质作为冷却介质，液体热介质为绝缘液体，使受热侧导电片4向冷却侧导电片5传递热量，从而产生电
流。 如图4所示，热电装置的串联形式如下包括两组导电片，分别为受热侧导电片4和冷却侧导电片5。两组导电片均为楔形，两组导电片的楔尖方向相反，楔面交替层叠形成锯齿状交错，热电元件I夹设在受热侧导电片4和冷却侧导电片5的相邻楔面之间，形成一个导电片、热点元件交替串接的电路。导电片采用青铜制作，采用模铸成型，并在楔面处进行机械处理提高精度。热电元件I包括成对设置的P型热电元件Ia和n型热电元件Ib，两者相互交替设置并可以互换位置。热电元件I制作成直径为23毫米、厚度为I. 55毫米的圆形片状，热电元件I采用碲铋化合物制成，在热电元件I的接触表面设有两层镀层，分别为20微米的镍和5微米的金。在热电元件I的接触表面和导电片的楔面之间，通过可塑性滑动触点8连接，可塑性滑动触点8采用可塑性导电材料，具有一定的变形能力，帮助热电元件I的接触表面和导电片的楔面更好地接触。在本例中，可塑性滑动触点8采用罗斯软焊料合金，其解链温度为90摄氏度。在相邻的楔面之间还设有将热电元件I和可塑性滑动触点8包围的弹性防护元件9，弹性防护元件9可以采用硅胶制作，对热电元件I进行定位并阻止热电元件与外界接触，还能防止可塑性滑动触点8流失，导电片楔面与弹性防护元件9配合处还设有槽缺。在最上端和最下端的导电片采用端部导电片10，端部导电片10只具有一个与相邻导电片配合的楔面。导电片和热电元件I串接形成的行列在两端采用弹性元件6夹紧在骨架3上，弹性元件6可以采用若干弹簧，弹性元件6与端部导电片10接触，弹性元件6与导电片2接触处设有止动绝缘垫片12。如图4所示，受热侧导电片4为实心的楔形，楔尾一侧为平面，并在楔尾侧面上带有红外线吸收层。冷却侧导电片5为空心楔形，并通过集流管将各冷却侧导电片5的空腔串接成冷却液的流通管路，集流管由多个节段拼接形成，包括中部集流管节段13和两端的端部集流管节段14，每个中部集流管节段13均与一个冷却侧导电片5对应，中部集流管节段13采用绝缘材料；端部集流管节段14分别与端部导电片10对应安装，端部集流管节段14采用导电材料制作。中部集流管13可以采用塑料制作。如图5至图7所示，骨架3为矩形框架，具有7根竖直的导向条2，在两两相邻的导向条之间2可以设置一共6组竖直的导电片和热电元件I组成的热电装置序列，每个序列具有6对热电兀件(每对热电兀件包括一个p型热电兀件Ia和一个n型热电兀件Ib),导电片和导向条2之间采用陶瓷绝缘子7连接。每个序列在骨架3的顶部通过弹性元件6夹紧，相邻序列的相邻的P型热电元件Ia和一个n型热电元件Ib位置互换，相邻序列依次在最顶部或者最底部通过导电的连接片15进行串联，使6组导电片和热电元件I序列形成如图6所示的上下折返的电流回路，在电流回路的两端的端部导电片10对应的端部集流管节段14设置接电端11，接电端输出电流。如图5所示，所有受热侧导电片4组合形成一个红外线接收表面，该表面上设有红外线吸收层，该吸收层为染黑面。如图8所示，骨架3的上方和下方均设有集流管组18，冷却液的流动如箭头所示，分别为热电装置内冷却液流向16，输入输出的冷却液流向17。整个热电装置发电器设置在一个外壳内，外壳内设有冷却液的外循环管路，循环管路中设有冷却装置、循环泵和补充液池，所述外壳上还设有通风机、安培计、伏特计、加热指示器、过载指示器。实施例3 :第二种热电装置发电器，如图9至图13所示。本实施例的工作方式为在受热侧导电片4和冷却侧导电片5均采用液体热介质作为热交换介质，两侧的液体热介质存在温度差异，液体热介质为绝缘液体，使受热侧导电片4向冷却侧导电片5传递热量，从而产生电流。如图9所示，热电装置的串联形式如下包括两组导电片，分别为受热侧导电片4和冷却侧导电片5，受热侧导电片4和冷却侧导电片5可以相互替换。两组导电片均为楔形，两组导电片的楔尖方向相反，楔面交替层叠形成锯齿状交错，热电元件I夹设在受热侧导电片4和冷却侧导电片5的相邻楔面之间，形成一个导电片、热点元件交替串接的电路。导电片采用青铜制作，采用模铸成型，并在楔面处进行机械处理提高精度。热电元件I包括 成对设置的P型热电元件Ia和n型热电元件Ib，两者相互交替设置并可以互换位置。热电元件I制作成直径为23毫米、厚度为I. 55毫米的圆形片状，热电元件I采用碲铋化合物制成，在热电元件I的接触表面设有两层镀层，分别为20微米的镍和5微米的金。在热电元件I的接触表面和导电片的楔面之间，通过可塑性滑动触点8连接，可塑性滑动触点8采用可塑性导电材料，具有一定的变形能力，帮助热电元件I的接触表面和导电片的楔面更好地接触。在本例中，可塑性滑动触点8采用罗斯软焊料合金，其解链温度为90摄氏度，或者由俄罗斯叶卡捷琳堡市别乐斯有限公司生产的导电膏。在相邻的楔面之间还设有将热电元件I和可塑性滑动触点8包围的弹性防护元件9，弹性防护元件9可以采用硅胶制作，对热电元件I进行定位并阻止热电元件与外界接触，还能防止可塑性滑动触点8流失，导电片楔面与弹性防护元件9配合处还设有槽缺。在最上端和最下端的导电片采用端部导电片10，端部导电片10只具有一个与相邻导电片配合的楔面。导电片和热电元件I串接形成的行列在两端采用弹性元件6夹紧在骨架3上，弹性元件6可以采用若干弹簧，弹性元件6与端部导电片10接触，弹性元件6与导电片2接触处设有止动绝缘垫片12。如图9所示，受热侧导电片4和冷却侧导电片5均为空心的楔形，并采用集流管将受热侧导电片4和冷却侧导电片5的空腔分别串接形成供加热液体热介质和冷却液体热介质流动的管路。集流管由若干节段串接而成，受热侧导电片4只使用不导电的中部集流管节段13进行串接，而冷却侧导电片5的集流管两端采用具有导电性的端部集流管节段14，以便电路连接。如图10和图11所示，骨架3为矩形框架，具有7根竖直的导向条2，在两两相邻的导向条之间2可以设置一共6组竖直的导电片和热电元件I组成的热电装置序列，每个序列具有6对热电兀件(每对热电兀件包括一个p型热电兀件Ia和一个n型热电兀件Ib),导电片和导向条2之间采用陶瓷绝缘子7连接。每个序列在骨架3的顶部通过弹性元件6夹紧，相邻序列的相邻的P型热电元件Ia和一个n型热电元件Ib位置互换，相邻序列依次在最顶部或者最底部通过导电的连接片15进行串联，使6组导电片和热电元件I序列形成如图6所示的上下折返的电流回路，在电流回路的两端的端部导电片10对应的端部集流管节段14设置接电端11，接电端输出电流。如图12所示,加热液体热介质流动方向为从上向下流动；如图13所示,冷却液体热介质流动方向为从下向上流动。
在整个系统中，冷却液体热介质和加热液体热介质分别形成循环管路，并在循环管路中具有冷却装置或者加热装置，以及循环泵和补充液池。实施例4 :第三种热电装置发电器，如图14至图16所示。本实施例的工作方式为在受热侧导电片4采用液体热介质作为加热介质，在冷却侧导电片5采用气体热介质作为冷却介质，液体热介质为绝缘液体，使受热侧导电片4向冷却侧导电片5传递热量,从而产生电流。反之，也可以采用气体热介质作为加热介质，采用液体热介质作为冷却介质。上述两种工作方式可以采用相同的结构，热量传递的方向相反，产生的电流方向也相反。以下以由液体热介质作为加热介质，气体热介质作为冷却介质的工作方式为例作结构说明，如图14所示，热电装置的串联形式如下包括两组导电片，分别为受热侧导电片4和冷却侧导电片5，两组导电片均为楔形，两组导电片的楔尖方向相反，楔面交替层叠形成锯齿状交错，热电元件I夹设在受热侧导电片4和冷却侧导电片5的相邻楔面之间，形成一个导电片、热点元件交替串接的电路。导电片采用青铜制作，采用模铸成型，并在楔面处进行机械处理提高精度。热电元件I包括成对设置的P型热电元件Ia和n型热电元件Ib,两者相互交替设置并可以互换位置。热电元件I制作成直径为23毫米、厚度为I. 55毫 米的圆形片状，热电元件I采用碲铋化合物制成，在热电元件I的接触表面设有两层镀层，分别为20微米的镍和5微米的金。在热电元件I的接触表面和导电片的楔面之间，通过可塑性滑动触点8连接，可塑性滑动触点8采用可塑性导电材料，具有一定的变形能力，帮助热电元件I的接触表面和导电片的楔面更好地接触。可塑性滑动触点8可以采用罗斯软焊料合金、其解链温度为90摄氏度，或者由俄罗斯叶卡捷琳堡市别乐斯有限公司生产的导电膏，在本例中，选用叶卡捷琳堡市别乐斯有限公司生产的导电膏。在相邻的楔面之间还设有将热电元件I和可塑性滑动触点8包围的弹性防护元件9，弹性防护元件9可以采用硅胶制作，对热电元件I进行定位并阻止热电元件与外界接触，还能防止可塑性滑动触点8流失，导电片楔面与弹性防护元件9配合处还设有槽缺。热电装置的两端的导电片采用端部导电片10,端部导电片10只具有一个与相邻导电片配合的楔面。如图14、图15所示，骨架3为两个矩形框架十字交叉形成，骨架3内侧具有水平设置的7条环形导向条2，在相邻导向条之间设置一共6组上下层叠的导电片和热电元件I串接成的热电装置序列并相互对齐，即导电片和热电元件I热电装置序列呈环形设置，在两个端部导电片10在环形序列的一侧相互正对，并在两个端部导电片10之间通过弹性元件6提供张紧力，端部导电片10与弹性元件6之间设有止动绝缘垫片12，在环形导向条2和导电片之间采用陶瓷绝缘子7连接。如图14、图16所示，受热侧导电片4位于环形序列的内侦彳，冷却侧导电片5位于环形序列的外侧。冷却侧导电片5为实心的楔形，楔尾的侧面上具有刺状的换热翅片，其中楔尾侧面上半部分的换热翅片和楔尾侧面下半部分的换热翅片朝向相互交错。受热侧导电片4为空心的楔形，并采用集流管将受热侧导电片4串联形成液体热介质的流通通道，集流管由多个与受热侧导电片4及冷却侧导电片5对应的绝缘的中部集流管节段13、与端部导电片10对应的端部集流管节段14 一一对接而成，上下六层序列的侧导电片4的空腔采用拼接的集流管连通，并在骨架3的底部和顶部设置集流管组18，液体热介质从下往上流动，流动方向如图16的箭头所示。不同层的热点装置序列的在端部集流管处采用导电的连接片15斜向搭接，将6各热电装置序列串联形成一个螺旋形的电路，在电路最端部的两个导电片之外的端部集流管节段14上设有接电端11，接电端可以连接负载输出电流。本装置还具有有作为保护的外壳，并带有气泵、监测仪表，液体热介质的循环泵、补液箱，加热装置。实施例5 :第四种热电装置发电器，如图17至图19所示，本实施例的工作方式为在受热侧导电片4采用红外射线作为加热介质，在冷却侧导电片5采用空气作为冷却介质，使受热侧导电片4向冷却侧导电片5传递热量，从而产生电流。如图17所示，本装置的热电装置串联序列的形式，与实施例4相同。本装置的骨架3结构与实施例4相同，但是骨架上下没有集流管组18。与实施例4不同的是，如图17、图19所示，受热侧导电片4为实心的楔形，楔尾侧面为平面，楔尾侧面上设有染黑的红外线吸收层，所有受热侧导电片4的楔尾平面环绕成一个洗手红外线热量的筒形，并在筒形内侧设置红外线热源。冷却侧导电片5为实心的楔 形，楔尾的侧面上具有刺状的换热翅片，其中楔尾侧面上半部分的换热翅片和楔尾侧面下半部分的换热翅片朝向相互交错。整个热电装置发电器的外侧还设有一个圆筒型的外壳，环形热电装置与外壳之间形成冷却气流通道19，在热侧导电片4的楔尾平面环绕并向上延伸形成热气流通道20，筒形外壳在上端收口形成锥形，外壳顶部为废气排放口 21，在冷却气流通道19吹风形成向上的冷却气流，同时，热气流通道20的热气流自然上升也带动整个废气的排放。实施例6 :第一种热电装置气泵，如图20至图24所示。本实施例的工作方式为受热侧导电片4和冷却侧导电片5分别与液体热介质接触，对热电装置输入电流，使受热侧导电片4温度下降，吸收该侧的液体热介质的热量；同时，冷却侧导电片5温度上升，将热量传递给该侧液体热介质。改变电流的输入方向，可以使受热侧导电片4和冷却侧导电片5互相交换。本实施例为实施例3的逆向工作形式，本实施例的热电装置结构与实施例3的热电装置结构所不同的是本实施例中接电端11与电源连接，使整个热电装置作为耗电的负载。冷却侧导电片5 —侧的液体热介质温度在流动中上升，流向为从下向上流动，如图23所示；受热侧导电片4 一侧的液体热介质在流动中温度降低，流向为从上向下流动，如图24所示。同时，在整个系统中，液体热介质的循环管路中，将加热装置和冷却装置根据需要改变为向外输送热气或者冷气的换热装置。本实施例的其他结构包括热电装置的连接结构以及骨架的安装结构均与实施例3相同。实施例7 :第一种热电装置气泵，如图25至图27所示。本实施例的工作方式为受热侧导电片4与液体热介质接触，冷却侧导电片5与气体热介质接触，对热电装置输入电流，使受热侧导电片4温度下降，吸收该侧液体热介质的热量对热介质进行降温；同时，冷却侧导电片5温度升高，将热量传送给气体热介质对气体进行加热。改变电流的输入方向，可以使受热侧导电片4和冷却侧导电片5互相交换，可以对气体热介质进行降温而对液体热介质进行加热。本实施例为实施例4结构的逆向工作形式，本实施例与实施例4的不同点在于本实施例中接电端11与电源连接，使整个热电装置作为耗电的负载，而将气体热介质加热或者降温到所需的温度调节空间内的温度，相当一个空调的作用，当然，也可以将循环的液体热介质加热或者加温达到合适的温度输出使用。在液体热介质吸收热量升温的工作过程中，液体热介质在热电装置中的流向为从下向上流动，如图27所示；反之，当电流方向改变，液体热介质释放热量升温的工作过程中，液体热介质在热电装置中的流向反向。 本实施例的其他结构与实施例4相同。
权利要求
1.一种热电装置，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，热电装置的两侧分别设有热介质，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片分为两组，两组导电片在串接的电路里间隔排列，两组导电片分别于两侧的热介质直接接触。
2.一种热电装置，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片具有导热功能，所述热电元件和导电片之间采用可塑性导电材料连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，所述可塑性导电材料压紧在热电元件和导电片之间。
3.一种热电装置，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片具有导热功能，所述热电元件为扁平的片状，电流通过方向的尺寸在垂直于电流通过方向的最大尺寸的三分之一以下。
4.根据权利要求3所述的热电装置，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
5.根据权利要求3或4所述的热电装置，其特征在于，所述导电片为楔子型，相邻导电片楔尖方向相反、楔面层叠，热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，热电元件和导电片串接的热电装置序列夹紧在绝缘的骨架上。
6.根据权利要求5所述的热电装置，其特征在于，所述热电元件为圆形垫片状。
7.一种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，其中一组导电片的楔尾一侧的端面为红外线吸收层，另一组导电片为空心结构，内部有循环流动的绝缘冷却液，采用红外线加热、采用冷却液冷却形成温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。
8.根据权利要求7所述的热电装置发电器，其特征在于，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
9.根据权利要求8所述的热电装置发电器，其特征在于，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。
10.根据权利要求9所述的热电装置发电器，其特征在于所述空心导电片采用集流管串联在一起，所述集流管由若干节段拼接形成，各节段之间为活动连接，每个节段与一个空心导电片对应。
11.一种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，两组导电片均为空心结构、内部分别有循环流动的绝缘液体热介质，采用两股不同温度液体热介质形成温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。
12.根据权利要求11所述的热电装置发电器，其特征在于，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
13.根据权利要求12所述的热电装置发电器，其特征在于，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。
14.根据权利要求13所述的热电装置发电器，其特征在于所述两组空心导电片分别采用集流管串联在一起，所述集流管由若干节段拼接形成，各节段之间为活动连接，每个节段与一个空心导电片对应。
15.根据权利要求11-14任意一条所述的热电装置发电器，其特征在于所述热电装置发电器外部设置由外侧外壳，所述热电装置发电器还包括液体热介质的加热循环的管道和冷却循环管道，所述加热循环管道上设有加热装置、循环泵和补充液池，所述冷却循环管道上设有冷却装置、循环泵和补充液池，所述外壳上还设有通风机、安培计、伏特计、加热指示器、过载指示器以及分别与最外端两个导电片相连的负载接头。
16.一种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，一组导电片为空心结构、内部有循环流动的绝缘液体热介质，另一组导电片的楔尾一侧的端面设有与气体热介质接触的换热翅片，采用液体热介质和气体热介质的温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。
17.根据权利要求16所述的热电装置发电器，其特征在于，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
18.根据权利要求17所述的热电装置发电器，其特征在于，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。
19.根据权利要求18所述的热电装置发电器，其特征在于所述空心导电片采用集流管串联在一起，所述集流管由若干节段拼接形成，各节段之间为活动连接，每个节段与一个空心导电片对应。
20.一种热电装置发电器，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，其中一组导电片的楔尾一侧的端面为红外线吸收层，另一组导电片楔尾一侧的端面设有与冷却气体接触的换热翅片，采用红外线加热、采用冷却气体冷却形成温差进行发电，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置发电器由一个或者多个热电装置序列构成。
21.根据权利要求20所述的热电装置发电器，其特征在于，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
22.根据权利要求21所述的热电装置发电器，其特征在于，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。
23.根据权利要求20-22任意一条所述的热电装置发电器，其特征在于，所述热电装置发电器设置在一个环形的骨架上，热电装置发电器外侧还设有一个环形的外壳，红外线装置设置在环形热电装置发电器的中间，并在热电装置发电器和外壳之间形成冷却气体的通道，外壳上端开口作为废气排放口。
24.一种热电装置热泵，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，两组导电片均为空心结构、内部分别有循环流动的绝缘液体热介质，对导电片和热电元件串接形成的电路输入电流，使两侧分别与导热片接触的液体热介质产生温差，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置热泵由一个或者多个热电装置序列构成。
25.根据权利要求24所述的热电装置热泵，其特征在于，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
26.根据权利要求25所述的热电装置热泵，其特征在于，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。
27.根据权利要求26所述的热电装置热泵，其特征在于所述两组空心导电片分别采用集流管串联在一起，所述集流管由若干节段拼接形成，各节段之间为活动连接，每个节段与一个空心导电片对应。
28.一种热电装置热泵，包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的P型热电元件和n型热电元件组成，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片为楔形，相邻导电片楔尖方向相反，楔面层叠，扁平片状的热电元件夹设在相邻导电片的楔面之间，导电片根据楔尖方向不同分为两组，一组导电片为空心结构、内部有循环流动的绝缘液体热介质，另一组导电片的楔尾一侧的端面设有与气体热介质接触的换热翅片，对导电片和热电元件串接形成的电路输入电流，使两侧分别与导热片接触的液体热介质和气体热介质产生温差，若干对P型热电元件和n型热电元件及连接的导电片构成一个热电装置序列，热电装置热泵由一个或者多个热电装置序列构成。
29.根据权利要求28所述的热电装置热泵，其特征在于，所述热电元件通过可塑性导电材料与导电片连接，所述可塑性导电材料可以是可塑性混合物、熔解温度低于热电装置工作温度的低温焊料、或者可塑性的金属熔合物薄片，热电元件和可塑性导电材料由设置在导电片之间的弹性防护元件包围。
30.根据权利要求29所述的热电装置热泵，其特征在于，整个导电片和热电元件串接形成的行列在两端采用弹性元件夹紧，并采用骨架在两侧进行固定，骨架与热电装置绝缘接触。
31.根据权利要求30所述的热电装置热泵，其特征在于所述空心导电片采用集流管串联在一起，所述集流管由若干节段拼接形成，各节段之间为活动连接，每个节段与一个空心导电片对应。
全文摘要
本发明涉及热电装置，尤其涉及导电元件直接与热介质接触的热电装置以及采用该热电装置的发电器及热泵。本装置包括热电元件和导电片，导电片将热电元件首尾串接形成电路，热电元件由交替布置的p型热电元件和n型热电元件组成，热电装置的两侧分别设有热介质，其特征在于，导电片同时作为导热片，导电片分为两组，两组导电片在串接的电路里间隔排列，两组导电片分别于两侧的热介质直接接触。本装置将热电元件制作成片状，通过可塑性导电材料与导电片连接。并采用上述结构的原理进行热电转换，实现发电器及热泵的作用，本发明的有益效果是热电装置的两组导电片分别直接与热介质接触，具有良好的导热效果，提高了热电转换的效率。
文档编号H01L35/32GK102738378SQ201110155998
公开日2012年10月17日 申请日期2011年6月11日 优先权日2011年3月29日
发明者斯特日列茨克·谢尔盖·尼古莱耶维奇, 维尔尼科夫斯基·优里·菲利科瑟维奇 申请人:斯特日列茨克·谢尔盖·尼古莱耶维奇, 维尔尼科夫斯基·优里·菲利科瑟维奇