[发明专利]烟囱散热型半导体热电模块

说明书

技术领域

本发明涉及半导体热电模块，具体涉及一种烟囱散热型半导体热电模块，属于能源利用的直接式热电转换技术领域。

背景技术

现有的半导体热电转换模块主要由半导体热电元件、加热端、冷却端散热器和风扇等组成(如图1所示)。半导体热电模块的工作原理如下：当半导体热电元件的加热端从热源吸收热量，冷却端向冷源放出热量时，半导体与电极(铜片)接触的二端产生温度差。由于半导体具有显著的塞贝克效应，半导体与电极接触的二端产生电压。如果将负载与热电模块形成闭合电路，在电路内将形成电流，热电模块将热端吸收的热能转换成电能。

半导体热电转换系统虽然具有结构简单，无需工质，噪音小、启动迅速等优点，但相对于传统的热力发电等热电转换过程，半导体热电转换的效率很低。这种热电转换方式在绝大多数情况下没有实用性，只能应用于一些特殊的场合。

增加半导体热电元件热端和冷端的温度差，是提高热电转换效率的重要方法之一，因此，在现有的半导体热电模块中，大多使用在热电元件冷却端加装散热器和风扇的方式，使元件冷却端的温度尽可能的低，从而增大加热端和冷却端的温度差，提高热电转换效率。但是半导体热电转换所输出的电能在数量上通常是比较小的，使用风扇对冷却端进行冷却，虽然提高了热电元件的转换效率，但是此时风扇所消耗的电能在热电元件输出电能中占有很大的比重。因此，如果使用风扇冷却不当，可能反而使得热电转换系统的总效率下降。

发明内容

为了克服现有热电模块中冷却端风扇消耗电能，会减少热电系统对外输出的电能，最终导致热电转换效率低的缺点，本发明提供了一种烟囱散热型半导体热电模块，使得热电模块既具有较高的加热端和冷却端温度差，又不需要冷却端风扇消耗电能，从而提高热电模块的热电转换效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

烟囱散热型半导体热电模块，包括半导体热电元件和冷却端散热器，其特征在于，所述半导体热电模块还包括烟囱，烟囱安装在所述冷却端散热器的外侧，烟囱的底部外翻；所述冷却端散热器包括散热器管和散热器底板，散热器管位于散热器底板的表面，散热器底板的边缘上翻形成散热器底板上翘结构，散热器底板上翘结构与所述烟囱的底部的外翻面相互配合，形成空气的流动通道。

所述烟囱的形状为缩放形圆筒。

所述散热器管为空心圆管。

所述散热器管的表面设有通风孔。

所述散热器底板为圆形，与所述烟囱的底部形状相吻合。

所述冷却端散热器边缘的散热器管与烟囱的内壁相连接。

本发明保留了半导体热电模块结构简单、无需工质、噪音小的优点，通过热电模块中冷却端散热器结构的革新，并采用烟囱取代传统风扇的设计，而且冷却端散热器与烟囱相互配合，从而提高了热电模块的热电转换效率，增强了热电元件的实际应用潜力；具体来说，本发明具有以下的优点：

1)不使用冷却风扇，节省了风扇消耗的电能，热电模块对外输出电能变大。

2)利用烟囱形成的抽吸力，可以使外部冷空气流过散热表面，使热电元件冷端温度降低，提高元件热电转换效率。

3)烟囱的形状为缩放形，有利于提高烟囱产生较大的抽吸力，增加空气速度。

4)散热器底板的表面为圆形，与烟囱底部形状相吻合，有利于更多的外部冷空气进入散热器。

5)散热器底板上翘结构与上翻的烟囱底部相互配合，形成外部空气流向散热器表面的通道，可以使空气对散热表面进行更好的冷却。

6)散热器表面采用空心圆管散热器的设计，比通常使用的长条形状散热表面有利于空气在散热器内的流动，并且比使用实心圆柱节省材料。

7)散热器管的表面有通风孔，可以使管内空气产生流动，从而增强了散热器管内表面的散热作用。

综上，本发明通过特殊结构设计的烟囱和散热器，对热电模块低温侧进行较好的冷却，提高热电性能，由于这种冷却方式不需要消耗电能，因此热电模块的系统发电效率较高，可改变热电模块由于发电效率低而导致的应用领域受限的局面。我国是世界上最大的热电模块生产国，本发明提出的新型热电模块可扩大热电模块的应用范围，提高热电模块的销量，具有良好的市场前景和经济效益。

附图说明

图1是现有半导体热电模块的结构示意图；

图2是本发明烟囱散热型半导体热电模块结构剖面图；

图3(a)为本发明的散热器的剖面图，(b)为散热器底板的侧视图；