[发明专利]热电转换模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电转换模块，尤其涉及一种利用致冷器与温差发电器的热电转换模块。

背景技术

目前，致冷器已广泛应用于航太工业领域中的航空器或太空舱，以及日常生活上的冰水机、小型冰箱、汽车冷暖坐垫或宠物冷暖床垫等消费性产品中，其原理早在公元1834年由法国表匠Jean Charles Athanase Peltier发布的珀尔帖效应(Peltier Effect)中提出说明，珀尔帖效应用来解释电流可以产生温差的一种物理现象。请参阅图1，其为致冷器的内部结构与作用方式示意图。如图1所示，致冷器1包含第一绝缘体11、第二绝缘体12、多个N型半导体13、多个P型半导体14以及多个金属导体15。该第一绝缘体11与第二绝缘体12的材料为可导热材料，其中第一绝缘体11连接一热源，例如CPU芯片101，而第二绝缘体12连接一散热装置102，用以将热量导出致冷器1。每一N型半导体13与P型半导体14由半导体材料，例如碲化铋，所制而成热电偶，其接头端连接金属导体15且相互交错排列设置而连成电耦对，再者，第一绝缘体11及第二绝缘体12分别与对应的金属导体15连接，当前述电路电性连接直流电源10(DC power source)时，直流电源10所提供的电流I将由N型半导体13流向P型半导体14的接头端并吸收第一绝缘体11的热量，而使第一绝缘体11成为相对的冷端(TC)，反之，当电流I由P型半导体14流向N型半导体13的接头端时，则将热量释放到第二绝缘体12，而使第二绝缘体12成为相对的热端(TH)，如此便能将热量由第一绝缘体11移转到第二绝缘体12而达到热量转移的目的，其中，致冷器1的绝缘体吸热或放热由电流I的方向决定，而吸热及放热的能量大小则由电流I的大小来决定。

由上述可知，当致冷器由直流电源供电后，第一绝缘体会吸收热源热量，以降低热源的温度，而使第一绝缘体成为冷端，并根据珀尔帖效应将热量转移至第二绝缘体，而使第二绝缘体成为热端，进而使致冷器两端产生一冷热温差的效果。再者，热量会经由设置于第二绝缘体的散热装置导离致冷器，以达到维持致冷器两端温差的目的。此外，由于一般致冷器的产品其最大温差值(ΔTmax)可以达到摄氏62℃，且当冷热两端温差太大或热端的温度过高时会造成致冷器的崩坏，可见散热装置在致冷器的应用上扮演一个不可或缺的角色，然而，依据目前的设计与应用，致冷器的散热装置除了需要依照热源的强弱来调整尺寸的大小，还需要外加风扇来帮助散热，所以需要额外的耗电，且通常散热装置具有刚性、体积大、占空间以及重量较重的缺陷，因而导致致冷器的应用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的为提供一种热电转换模块，其以温差发电单元替换致冷单元热端的散热装置，用以使温差发电单元两端的温差产生电流(根据塞贝克效应(Seeback Effect))，进而达到降低致冷单元热端的温度以及散热的目的，同时可以利用废热发电，并解决公知致冷单元需配置散热装置而衍生体积大、占空间、重量较重以及应用受限的缺陷。

为达上述目的，本发明的较广义实施方式为提供一种热电转换模块，包括：第一绝缘导热体；第二绝缘导热体；致冷单元，具有第一表面及第二表面，其分别贴附于第一绝缘导热体与第二绝缘导热体；温差发电单元，具有第一表面及第二表面，其分别贴附于第一绝缘导热体与第二绝缘导热体；以及整流单元，电性连接于致冷单元及温差发电单元；其中，致冷单元电性连接一直流电源并由直流电源供电，致冷单元由第一绝缘导热体或第二绝缘导热体的一相对冷端将第一热量传递至一相对热端，并使第一绝缘导热体与第二绝缘导热体产生一温度差，且该温度差使温差发电单元由相对热端将第二热量回传至相对冷端，其中第二热量小于等于第一热量，且温差发电单元产生一电流至致冷单元，以形成热电循环回路。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施方式为提供一种热电转换模块，包括：一第一绝缘导热体；一第二绝缘导热体；一致冷单元，具有一第一表面及一第二表面，其分别贴附于该第一绝缘导热体与该第二绝缘导热体；一温差发电单元，具有一第一表面及一第二表面，其分别贴附于该第一绝缘导热体与该第二绝缘导热体；以及一整流单元，电性连接于该致冷单元及该温差发电单元；其中，该致冷单元电性连接一直流电源并由该直流电源供电，该致冷单元由该第一绝缘导热体将一第一热量传递至该第二绝缘导热体，使该第一绝缘导热体与该第二绝缘导热体产生一温度差，且该温度差使该温差发电单元由该第二绝缘导热体将一第二热量回传至该第一绝缘导热体，其中该第二热量小于等于该第一热量，且该温差发电单元产生一电流至该致冷单元，以形成一热电循环回路。