用于產生電流和/或電壓的裝置包括用于在裝置的進口（9）和出口（10）之間進行流體流動的部件以及具有暴露于流體的第一活性表面（11）的熱電模塊（2）。熱電模塊（2）包括孔，并且設置在裝置的進口（9）和出口（10）之間的流體通道中，第一活性表面（11）基本上垂直于流體的流動方向。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術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。
技術介紹
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I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I的外表面。管子I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I周圍，管子I的耐熱性承受著在熱結位置上溫度的降低。于是，根據管子I的尺寸、管子I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。
技術實現思路
本專利技術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專利技術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示出了根據本專利技術的裝置的不同實施例。圖5和6示出了根據本專利技術的裝置在計算機柜中的兩個特定實施方式。圖7至10示出了用在本專利技術中的熱電模塊的幾何形狀的不同實施例。具體實施例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Fl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。在圖2至4中，熱電模塊設置在管子I中。該管子I可在箭頭Fl和F2所示的流動方向上傳輸液體或氣體的流體。在某些應用中，管子I可不被有形化(materialized)。裝置還可進一步具有比流體流動的截面小的尺寸。傳統上，熱電模塊2可包括多個串聯電連接且并聯熱連接的熱電偶3a、3b。熱電偶可包括由導電材料制造的兩個塊5a、5b以提高熱電效應。例如，對于流體溫度在20° C和200° C之間的流體采用BiTe合金，對于溫度在300° C和600° C之間的流體采用PbTe合金，并且對于溫度大于600° C的流體米用SiGe合金。通常，同一熱電偶3a的兩個塊5a、5b包括不同的材料和/或具有不同摻雜類型的材料，N-摻雜或P-摻雜。在通常的方式下，每個熱電偶3a、3b包括兩個導電塊5a、5b,兩個導電塊5a、5b在模塊2的第一活性表面11的位置彼此電連接以形成相應的熱結或冷結(取決于流體的溫度)，熱電偶3a、3b在模塊的第二活性表面12的位置串聯電連接，優選與第一活性表面11相對，以形成互補結。在圖2至4中，熱電偶3a的兩個塊5a、5b由電連接元件4串聯電連接，電連接元件4優選位于模塊的第一活性表面的位置，以形成熱結或冷結，這取決于流動在管子I中的流體是熱的還是冷的。熱或冷的意思是指使得在熱電模塊的兩個活性表面之間建立大于10° C的溫度梯度的溫度。典型地采用在10° C和1000° C之間的值，并且在標準方式下，采用在10° C和100° C之間的值。于是，熱電偶3a、3b在模塊2的第二活性表面12的位置串聯電連接以形成與在第一活性表面11位置所形成的結的類型相互補的冷結或熱結。可通過位于第二活性表面12位置的導電聯接元件6而實現聯接。在圖2至4中，第一活性表面11與第二活性表面12相對且平行。帶孔的熱電模塊2可包括多個通孔13，以將模塊2的第一活性表面11連接至模塊2的第二活性表面12。熱電偶3a、3b優選集成在基板14中，基板14優選的厚度基本上等于熱電偶3a、3b的高度或熱電偶3a、3b的塊5a、5b的高度。換言之，連接元件4和聯接元件6可與圖2至4所示的基板14齊平,或者在基板14的每一側上形成凸起(未示出)。本領域的技術人員自然還可實施其它設置。然后，將能使流體自由流動通過熱電模塊2的通孔13制作在基板14中，并且可根據孔的特定幾何形狀在基板14中鉆孔。基板14可選擇為任何性質的，例如，陶瓷、氧化物等。然而，選擇聚合物或塑料類型的基板是有益地，以便能具有一定的彈性、且能制造大面積的部件以及易于穿孔而形成通孔。基板14所用的材料優選為良好的絕熱體以限制塊5a、5b的溫度增加，從而在熱電模塊2的兩個活性表面11、12之間保持最佳的溫度梯度。實際上，如圖2至4所示，塊5a、5b有益地由基板14沿著它們的縱軸被包上。第一活性表面和第二活性表面11、12之間的通孔13的內壁由基板14限定，其與熱電偶是分開的。換言之，當流體流動通過熱電模塊2時，它不會在塊5a、5b的長度上碰到它本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.06 FR 10028471.一種用于產生電流和/或電壓的裝置，包括: 用于使流體在該裝置的進口(9)和出口(10)之間流動的部件， 熱電模塊(2 )，包括暴露于該流體的第一活性表面(11)，該熱電模塊(2 )包括孔且設在該裝置的該進口(9)和該出口(10)之間的該流體的通道中，該第一活性表面(11)基本上垂直于該流體的流動方向， 其特征在于，該熱電模塊(2)包括熱電偶(3a、3b)，每個熱電偶(3a、3b)包括在該熱電模塊(2)的該第一活性表面(11)的位置彼此電連接的兩個導電塊(5a、5b)以形成相關的熱結或冷結，該熱電偶(3a、3b)在該模塊的第二活性表面(12)的位置串聯電連接以形成互補結，并且該熱電偶集成在絕熱基板(14)中，該熱電模塊(2)由制作在該基板(14)中的通孔(13)穿透。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，其包括與該熱電模塊(2)的該第二活性表面...
【專利技術屬性】
技術研發人員：J西蒙，T加羅弗，
申請(專利權)人：原子能和代替能源委員會，
類型：
國別省市：
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