本發(fā)明涉及空調(diào)溫差發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用空調(diào)壓縮機(jī)余熱的溫差發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

目前，溫差發(fā)電技術(shù)在空調(diào)上的應(yīng)用較少，現(xiàn)有技術(shù)也存在一些不足：由于壓縮機(jī)呈圓柱體且現(xiàn)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片不可彎曲，直接用水袋將溫差發(fā)電片包裹在壓縮機(jī)表面，不能讓半導(dǎo)體溫差發(fā)電片完全貼合壓縮機(jī)表面從而導(dǎo)致其熱端集熱效果差、溫度不夠高；由于空調(diào)內(nèi)機(jī)的冷凝水產(chǎn)生速率較慢且水量小、流速慢，利用冷凝水對(duì)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷端進(jìn)行散熱，不能迅速帶走從熱端傳導(dǎo)至冷端的熱量，散熱效果差，導(dǎo)致冷端溫度上升，進(jìn)而導(dǎo)致冷熱端溫差縮小使發(fā)電量減??；半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間僅采用串聯(lián)或并聯(lián)方式連接，電路可靠性低，并且無(wú)電源控制模塊，不能保證以最大功率輸出，效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有空調(diào)溫差發(fā)電技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用空調(diào)壓縮機(jī)余熱的溫差發(fā)電裝置，采用了一種圓筒式結(jié)構(gòu)，具體技術(shù)方案如下。

一種利用空調(diào)壓縮機(jī)余熱的溫差發(fā)電裝置，包括空調(diào)壓縮機(jī)、溫差發(fā)電模塊、水冷模塊和電源控制模塊，溫差發(fā)電模塊和水冷模塊采用圓筒式結(jié)構(gòu)，溫差發(fā)電模塊主要由若干鋁合金構(gòu)件和若干半導(dǎo)體溫差發(fā)電片構(gòu)成，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片熱端通過(guò)鋁合金構(gòu)件包裹在壓縮機(jī)上以獲取熱量；水冷模塊設(shè)有鋁合金夾層、水泵、導(dǎo)管和水箱，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷端被鋁合金夾層包裹，夾層內(nèi)的冷卻水使用所述水泵和導(dǎo)管通過(guò)外置的所述水箱循環(huán)流動(dòng)，迅速帶走冷端熱量，使半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷熱兩端保持預(yù)定溫差，產(chǎn)生電能，經(jīng)過(guò)電源控制模塊輸出。

進(jìn)一步地，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間連接方式為一種基于 buck-boost變換器的矩陣連接方式，連接后兩端設(shè)有正負(fù)極引出接線(xiàn)與電源控制模塊相連，電源控制模塊帶有最大功率點(diǎn)跟蹤功能，并設(shè)有引出接線(xiàn)用于水泵供電和對(duì)外供電。

進(jìn)一步地，圓筒式結(jié)構(gòu)最內(nèi)層是若干鋁合金構(gòu)件，每塊鋁合金構(gòu)件呈板狀，其面積最大的兩個(gè)側(cè)面，其中一側(cè)面具有弧度，可與壓縮機(jī)柱體表面貼合，另一側(cè)面則無(wú)弧度，鋁合金構(gòu)件包裹在壓縮機(jī)表面后與壓縮機(jī)形成一個(gè)整體，所述整體的橫截面為正多邊形；圓筒式結(jié)構(gòu)中間層是半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，其熱端與所述鋁合金構(gòu)件無(wú)弧度的側(cè)面貼合，間隙由導(dǎo)熱硅脂填充；圓筒式結(jié)構(gòu)最外層是水冷模塊的鋁合金夾層，包裹住半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷端，間隙也由導(dǎo)熱硅脂填充。

進(jìn)一步地，鋁合金夾層以氣液分離器與壓縮機(jī)連接處為分界線(xiàn)，分為兩個(gè)呈半個(gè)圓筒狀的夾層，由卡箍將兩半鋁合金夾層緊固在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷端，鋁合金夾層與壓縮機(jī)、氣液分離器之間無(wú)連接，兩半鋁合金夾層上分別設(shè)有進(jìn)、出水口，兩半夾層之間設(shè)有連通管連通，夾層內(nèi)部設(shè)有散熱鰭片，冷卻水通過(guò)所述導(dǎo)管和水泵，從進(jìn)水口流入其中一半夾層，經(jīng)由連通管流入另一半夾層，最后經(jīng)出水口和導(dǎo)管回流至水箱，冷卻水按此方式循環(huán)流動(dòng)，夾層內(nèi)始終充滿(mǎn)冷卻水，水箱水量為夾層容積的10倍以上，放置于陰涼處，與壓縮機(jī)之間高度差小于或等于0.5米。圓筒式結(jié)構(gòu)最內(nèi)層為若干鋁合金構(gòu)件，每塊鋁合金構(gòu)件呈板狀，其面積最大的兩個(gè)側(cè)面，其中一側(cè)面具有弧度，可與壓縮機(jī)柱體表面貼合，另一側(cè)面則無(wú)弧度，包裹在壓縮機(jī)表面后與壓縮機(jī)形成一個(gè)整體，所述整體的橫截面為正多邊形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

可將壓縮機(jī)余熱轉(zhuǎn)換為電能加以利用；圓筒式結(jié)構(gòu)使不可彎曲的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的熱端能夠很好地貼合壓縮機(jī)并集熱，冷端能夠快速地散熱，增大溫差，以增大發(fā)電量；圓筒式結(jié)構(gòu)的鋁合金夾層由兩個(gè)呈半個(gè)圓筒狀的夾層拼接而成，便于實(shí)際安裝；半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間采用一種基于 buck-boost 變換器的矩陣連接方式，所述矩陣連接方式由于冗余的存在，能夠加強(qiáng)電路可靠性；經(jīng)過(guò)電源控制模塊能夠保證以最大功率輸出，供電效率高；還可在夏天對(duì)壓縮機(jī)起到一定的散熱作用，提高其工作效率和延長(zhǎng)其壽命，在冬天則對(duì)壓縮機(jī)起到了一定的保溫作用，保證其內(nèi)部的潤(rùn)滑。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)例中溫差發(fā)電裝置的示意圖。

圖2是實(shí)例中溫差發(fā)電片之間矩陣連接方式示意圖。

圖3是實(shí)例中溫差發(fā)電模塊和鋁合金夾層的俯視四分之一剖視圖。

圖4是實(shí)例中溫差發(fā)電模塊和鋁合金夾層的正視全剖圖。

圖5是實(shí)例中溫差發(fā)電模塊和鋁合金夾層的左視圖

圖6是實(shí)例中的鋁合金夾層內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：壓縮機(jī)1，鋁合金構(gòu)件2，散熱鰭片6，導(dǎo)熱硅脂7，連通管11，進(jìn)水口12，電源控制模塊16，用電設(shè)備17，壓縮機(jī)底座18。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖和實(shí)例，進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及效果。

一種利用空調(diào)壓縮機(jī)余熱的溫差發(fā)電裝置，包括空調(diào)壓縮機(jī)、溫差發(fā)電模塊、水冷模塊和電源控制模塊，溫差發(fā)電模塊和水冷模塊采用圓筒式結(jié)構(gòu)，溫差發(fā)電模塊主要由若干鋁合金構(gòu)件和若干半導(dǎo)體溫差發(fā)電片構(gòu)成，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片熱端通過(guò)鋁合金構(gòu)件包裹在壓縮機(jī)上以獲取熱量；水冷模塊設(shè)有鋁合金夾層、水泵、導(dǎo)管和水箱，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷端被鋁合金夾層包裹，夾層內(nèi)的冷卻水使用所述水泵和導(dǎo)管通過(guò)外置的所述水箱循環(huán)流動(dòng)，迅速帶走冷端熱量，使半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷熱兩端保持預(yù)定溫差，產(chǎn)生電能，經(jīng)過(guò)電源控制模塊輸出。

圓筒式結(jié)構(gòu)最內(nèi)層為若干鋁合金構(gòu)件2，每塊鋁合金構(gòu)件呈板狀，其面積最大的兩個(gè)側(cè)面，其中一側(cè)面具有弧度，可與壓縮機(jī)1柱體表面貼合，另一側(cè)面則無(wú)弧度，若干鋁合金構(gòu)件2包裹在壓縮機(jī)1表面后與壓縮機(jī)形成一個(gè)整體，所述整體的橫截面為正多邊形，如圖3所示，以方便半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3粘貼。

圓筒式結(jié)構(gòu)中間層是半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3，每個(gè)側(cè)面有若干塊，由上至下平鋪，其熱端與鋁合金構(gòu)件2的無(wú)弧度側(cè)面緊貼，如圖3和圖4所示，兩者之間的縫隙涂抹上導(dǎo)熱硅脂7以增強(qiáng)貼合緊密性，利于熱量傳導(dǎo)，使熱端保持高溫。

如圖5所示，圓筒式結(jié)構(gòu)最外層是水冷模塊的鋁合金夾層4，鋁合金夾層4以氣液分離器與壓縮機(jī)連接處為分界線(xiàn)，分為兩個(gè)呈半個(gè)圓筒狀的第一夾層41和第二夾層42，由卡箍5將第一夾層41和第二夾層42緊固在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3冷端，冷端與夾層之間的縫隙也涂抹上導(dǎo)熱硅脂7以增強(qiáng)貼合的緊密性。

夾層內(nèi)部設(shè)有散熱鰭片6，如圖6所示。第二夾層42設(shè)有進(jìn)水口12，第一夾層41出水口13，如圖1所示，水箱15水量為夾層容積的10倍以上，放置于陰涼處，與壓縮機(jī)之間高度差在0.5米內(nèi)。

如圖1和圖5所示，水箱5內(nèi)的冷卻水經(jīng)由水泵14、導(dǎo)管10、進(jìn)水口12進(jìn)入第二夾層42，經(jīng)過(guò)連通管11進(jìn)入第一夾層41，再經(jīng)由第一夾層41的出水口13回流到水箱15，夾層內(nèi)始終充滿(mǎn)冷卻水，冷卻水按此方式循環(huán)流動(dòng)，快速地帶走半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3熱端傳導(dǎo)至冷端的熱量，通過(guò)水箱15散熱，降低冷端溫度，最后半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3利用兩端的溫差進(jìn)行發(fā)電。

半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3之間連接方式為一種基于 buck-boost 變換器的矩陣連接方式，如圖2所示，由于冗余的存在，能夠提高電路可靠性，連接后兩端設(shè)有正負(fù)極引出接線(xiàn)8與電源控制模塊16相連，電源控制模塊16帶有最大功率點(diǎn)跟蹤功能，并設(shè)有引出接線(xiàn)用于小功率水泵14供電和對(duì)用電設(shè)備17供電。

采用所述實(shí)施方式，以額定功率為2.5W的水泵及50片SP1848-27145半導(dǎo)體溫差發(fā)電片按5×10的矩陣連接方式為例，壓縮機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，由于壓縮機(jī)機(jī)殼的熱量還未完全通過(guò)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的熱端傳導(dǎo)至冷端及冷卻水，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷、熱端之間溫差大于55℃，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片即可產(chǎn)生足夠的電量供給水泵，使水泵工作；待壓縮機(jī)機(jī)殼的熱量逐漸通過(guò)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的熱端傳導(dǎo)至冷端及冷卻水時(shí)，雖然冷端溫度有所上升，但是由于水泵的工作，冷卻水不斷循環(huán)流動(dòng)，迅速帶走半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷端熱量，使得冷端溫度升高不多，考慮到壓縮機(jī)間歇運(yùn)作的工作方式，穩(wěn)態(tài)時(shí)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片冷、熱端之間溫差在45~55℃，經(jīng)過(guò)帶有最大功率點(diǎn)跟蹤功能的電源控制模塊后，即使負(fù)載變化也能保持以最大功率輸出，最大輸出功率為9.3~12.5W，扣除水泵的2.5W功率，最后能裝置能輸出的最大功率為6.8~10W，采用熱電轉(zhuǎn)換效率更高的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片可獲得更大的輸出功率。半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間的矩陣連接方式由于冗余的存在，電路可靠性強(qiáng)。本裝置給電源電芯容量為3.7V/10400mAh的移動(dòng)電源充電，考慮到電源控制電路等的20%損耗，充滿(mǎn)該移動(dòng)電源需要時(shí)間為（3.7V×10.4Ah）÷（6.8~10W×80%）≈4.8~7.1h。

采用現(xiàn)有技術(shù)，以50片SP1848-27145半導(dǎo)體溫差發(fā)電片按先每5片并聯(lián)后再串聯(lián)為例，使用空調(diào)冷凝水冷卻，由于冷凝水水量小、流速慢，并不能快速帶走半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的熱端傳導(dǎo)至冷端的熱量，加之半導(dǎo)體溫差發(fā)電片不可彎曲，無(wú)法完全貼合在壓縮機(jī)表面汲取熱量，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)時(shí)冷熱端溫差為25~35℃，最終最大輸出功率為4~5.9W，并且由于沒(méi)有電源控制模塊，隨著負(fù)載變化，并不能保持以最大功率輸出，輸出功率低于4~5.9W。而且單純的串并聯(lián)可靠性低，一旦某個(gè)模塊發(fā)生故障，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作異常。

由上述對(duì)比可知，本發(fā)明能夠較好地解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好效果。

上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動(dòng)、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實(shí)施例，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。