專利名稱：熱管式發(fā)電元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種熱能與電能轉(zhuǎn)換技術(shù)，特別是涉及一種熱管式發(fā)電元 件，且可以設(shè)置于一裝置使具有熱能或熱源回收功能，以及用以組合構(gòu)成 一熱發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
能源是曰常生活中不可缺少的一部分。能源可以用多種形式存在，其 中常見的就是熱能、電能與光能形式。以能源角度來說， 一些熱能或是電 能實際產(chǎn)生一些效益。然而，有一些能源因效率轉(zhuǎn)換原因是屬于廢能源(waste energy),將被排放到環(huán)境，而不會繼續(xù)使用。例如， 一電子裝置利 用電能進(jìn)行一些功能操作，而它因此也發(fā)熱產(chǎn)生廢熱。這些廢熱一般僅被 散熱到環(huán)境，不會被加以利用。另外，如果能量是以光能或是熱能存在， 但是所需要的是電能，則就需要有效率的轉(zhuǎn)換裝置或系統(tǒng)來轉(zhuǎn)變。當(dāng)今廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)能源，例如石油，已日漸缺乏。因此，尋由有效 的能源應(yīng)用與回收也是目前的重要課題之一 。更是，有別于資源有限的石 油能源，取之不絕的太陽能也是可以考慮利用。而太陽能也可以將其轉(zhuǎn)換 成熱能、電能等形式。因此，如何利用回收一些廢熱轉(zhuǎn)變成有效能源， 一直是各方急需解決 的課題之一。如何設(shè)計出有效率的將熱源以轉(zhuǎn)換成電源進(jìn)行各類型能源應(yīng) 用，也是一般能源研究者一直在思考的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種熱管式發(fā)電元件，可以有效利用熱源，例 如是廢熱，以將其轉(zhuǎn)換成電源，如此可以作為回收廢熱，或是直接將熱能(源) 轉(zhuǎn)換成可以實際利用的電能。本發(fā)明又提供一種熱發(fā)電裝置，利用多個上述熱管式發(fā)電元件，以構(gòu)成可以利用熱能進(jìn)行發(fā)電的裝置。本發(fā)明又提供一種具有熱能(源)回收功能的裝置，在此裝置中，配置有 由多個上述熱管式發(fā)電元件所組成的單元，將廢熱轉(zhuǎn)換成電能，而回收此電能。本發(fā)明提出一種熱管式發(fā)電元件，可用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能。熱管式 發(fā)電元件包括一熱管。此熱管有密閉的一內(nèi)部空間，且通過此熱管兩端的 一壓力差，由一蒸發(fā)端往一冷凝端產(chǎn)生一氣流。--氣流發(fā)電元件，具有至 少一轉(zhuǎn)動部位于該熱管的該內(nèi)部空間，通過該氣流的推動，產(chǎn)生一電源。 又， 一電極結(jié)構(gòu)，耦接于該氣流發(fā)電元件，將該電源引出。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱管式發(fā)電元件，上述的氣流發(fā)電元 件是 一 微渦輪蒸氣發(fā)電元件。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱管式發(fā)電元件，上述的電極結(jié)構(gòu)是 一金屬燒結(jié)結(jié)構(gòu)，包括至少 一 對電極穿過該熱管的 一 管壁與該氣流微發(fā)電元件連接；或是 一 端點結(jié)構(gòu)連接到在外壁的外側(cè)的該線圈。依照本發(fā)明的較佳實施例所迷的熱管式發(fā)電元件，上迷的氣流發(fā)電元 件包括可旋轉(zhuǎn)的一線圈，以及可產(chǎn)生一磁場的一磁鐵元件，其中通過該線 圈與該磁場的作用，產(chǎn)生該電源。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱管式發(fā)電元件，上述的管壁包括一外壁，在該蒸發(fā)端與外界的一熱源直接接觸；以及一內(nèi)壁，該內(nèi)壁使在該冷凝端冷卻后的一液體，流回到該蒸發(fā)端，而依照本發(fā)明的較佳實施例所迷的熱管式發(fā)電元件，上述的管壁的該外 壁是--連續(xù)的密閉殼體。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱管式發(fā)電元件，上述的管壁的該外 壁包括一第一端壁、 一第二端壁，以及一連接壁，其中該連接壁承載該氣 流發(fā)電元件，以及連接該第一端壁與第二端壁，其中該電極結(jié)構(gòu)穿過該連 接壁與該氣流發(fā)電元件連接。依照本發(fā)明的較佳實施例所迷的熱管式發(fā)電元件，上迷的熱管的蒸發(fā) 端與外界的一熱源接觸，而冷凝端與外界的一散熱區(qū)接觸。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱管式發(fā)電元件，上述的熱管的該蒸發(fā)端更設(shè)置有一光與熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，以將一光能轉(zhuǎn)換成一熱能，做為該熱源:,本發(fā)明提出一種熱發(fā)電裝置，包括一容置單元，有一熱源接收面，在 熱源接收面上分布有多個容置空間。多個如前述的熱管式發(fā)電元件，分別 設(shè)置于所述容置空間。又， 一電能集合結(jié)構(gòu)，將每一所述熱管式發(fā)電元件 所產(chǎn)生的該電源，集合后輸出。本發(fā)明提出一種具有熱能(源)回收功能的裝置，包括一主體單元，以執(zhí) 行所預(yù)定的一功能，其中該主體單元會產(chǎn)生一廢熱源。又，至少一個如前 述之熱管式發(fā)電元件，利用該廢熱源做為該熱源，以轉(zhuǎn)換成一回收電源。本發(fā)明利用 一 具有散熱功能的熱管，且設(shè)置可以利用氣流發(fā)電的裝置 在熱管中，利用熱管內(nèi)的氣流，例如蒸氣，可以推動裝置進(jìn)行發(fā)電。通過 燒結(jié)技術(shù)制作電極，以將所產(chǎn)生的電能引出與利用。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉 較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1為傳統(tǒng)熱管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖2為傳統(tǒng)發(fā)電機制示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例熱管式發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)剖面立體示意圖； 圖4為本發(fā)明一實施例對應(yīng)圖3的熱管式發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖5為本發(fā)明一實施例熱管式發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖6為本發(fā)明的熱管式發(fā)電元件對應(yīng)于傳統(tǒng)循環(huán)發(fā)電機制的示意圖； 圖7為本發(fā)明的熱管式發(fā)電元件對應(yīng)于傳統(tǒng)熱力工作(thermal work diagram)的示意圖;圖8為本發(fā)明另 一實施例熱發(fā)電單元的剖面示意圖；圖9A為本發(fā)明另 一實施例熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖9B為本發(fā)明另一實施例熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)上視示意圖；圖10 圖11為本發(fā)明另 一些實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明另一產(chǎn)生電源的機制示意圖；圖13 圖14為本發(fā)明另一些實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為對應(yīng)圖14在另 一方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明100:壁殼 600:熱源蒸發(fā)器單元102 :毛細(xì)現(xiàn)象的物質(zhì)602 :渦4侖發(fā)電單元104 :蒸發(fā)端604 :氣體凝結(jié)單元106 :絕熱端中間區(qū)域606 :幫浦單元108 :冷凝端700 :飽和蒸汽曲線110 :箭頭702 :實際的朗肯循環(huán)〗20 :線圈704 :理想的朗肯循環(huán)l二磁鐵706:路徑124 :磁鐵708 :路徑126 :電極710 :路徑200 :外壁800 :熱發(fā)電單元202 :內(nèi)壁801 :熱管204 :磁鐵802 :蒸發(fā)端206 :渦輪發(fā)電單元804 :聚焦反射部208 :氣流微發(fā)電元件806 :穿透聚焦蓋部210 :燒結(jié)式電極結(jié)構(gòu)808 :太陽能吸收結(jié)構(gòu)210a :電極900 :容置單元210b :電極920、922:袖套結(jié)構(gòu)220 :連接壁1000、1036: 線圏薩、1004、 1008 :磁鐵1038:電極")06、1010:磁場1040:結(jié)構(gòu)單元i030 :轉(zhuǎn)子1032、1034 :磁鐵具體實施方式
在考慮熱裝置的一些傳統(tǒng)設(shè)計中，熱管(heatpipe)是常見的設(shè)計。本發(fā) 明在研究傳統(tǒng)的熱管機制后，提出進(jìn)一步設(shè)計，以達(dá)到發(fā)電的能力。以下 舉一些實施例作為說明，但是本發(fā)明不僅僅限制于所舉的實施例。首先說明熱管的散熱機制。圖1繪示傳統(tǒng)熱管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。一 壁殼100會圍成一管狀的密閉(sealed)空間。在此密閉空間內(nèi)在一低壓下會 預(yù)先充入一熱媒介物質(zhì)。依照物質(zhì)氣相與液相之間潛熱變化的特性，低飽 和蒸氣壓會降低液體汽化的溫度，同時也容易凝結(jié)成液體。又，氣體凝結(jié)時會釋放出能熱能以散熱，以及液體汽化時會吸收熱能。如此，熱管大致上可分成三個區(qū)域:蒸發(fā)端104、中間區(qū)域106、以及冷凝端108。充入的物 質(zhì)會在管內(nèi)部毛細(xì)空間凝結(jié)成液體，通過壁殼IOO上的物質(zhì)102，例如具有 毛細(xì)現(xiàn)象的物質(zhì)102的毛細(xì)作用，液體會被導(dǎo)引到蒸發(fā)端104。例如，蒸發(fā) 端104受熱后會處在一相對于冷凝端108為高溫的高壓環(huán)境，在蒸發(fā)端104 液體在受熱過程中處于 一 潛變臨界范圍區(qū)間，臨界溫度以上就會被蒸發(fā)成 氣體。由于氣相的體積遠(yuǎn)比液相的體積大，只要有微量的液體被蒸發(fā)成氣 體，就會造成強大的蒸氣氣流往冷凝端108流動，冷凝端108處釋放能量， 液體再回流至蒸發(fā)端1()4，構(gòu)成如箭頭IIO所示的循環(huán)路徑。熱管的--般應(yīng)用，例如是用于會產(chǎn)生廢熱的裝置以達(dá)到散熱的效果。 熱管的基本原理與結(jié)構(gòu)，是一般熟悉技術(shù)者所知，在此不再詳述。本發(fā)明在考慮產(chǎn)生電能的方式上， 一般的發(fā)電機置，如圖2所示，也 是可以了解的技術(shù)。在圖2中， 一旋轉(zhuǎn)的線圈120，在一磁場下，例如是由 一對磁鐵122、 124所產(chǎn)生的磁場，可以產(chǎn)生電流:.且通過電極126引導(dǎo)出 來:這是一般基礎(chǔ)的發(fā)電原理，也是發(fā)電廠所采用的機制。本發(fā)明在思考熱能與電能的產(chǎn)生機制后，新穎地提出 一 種熱管式發(fā)電 元件，可以簡易地利用熱能，例如任何裝置所產(chǎn)生的廢熱或是由太陽能轉(zhuǎn) 換成的熱能等等，以轉(zhuǎn)換成電能。特別是對廢熱而言，可以有效回收能源。 甚至， 一般廢棄物在焚銷時所產(chǎn)生的熱，也可以被轉(zhuǎn)換成可使用的電能。圖3繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，熱管式發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)剖面立體示意 圖，在圖3中，熱管式發(fā)電元件包括有一外壁200,構(gòu)成管狀的一密閉空間。 在外壁200的內(nèi)表面形成有一內(nèi)壁202。內(nèi)壁202是使用具有例如毛細(xì)作用 或是可以液體滲透的的材質(zhì)。外壁200與內(nèi)壁202構(gòu)成一 熱管。在熱管內(nèi) 部填充具有低飽和蒸氣壓的 一流體物質(zhì)例如水，或其它液體物質(zhì)。如此可 以構(gòu)成一般熱管的機制，如圖1所描述。根據(jù)本發(fā)明在整體的考慮下，更設(shè)置一氣流微發(fā)電元件208在熱管的 中間區(qū)域106 (參見圖1)。當(dāng)熱管的大小是微小件時，此氣流發(fā)電元件208 可以例如是 一 微元件。本發(fā)明不需限制在微元件。然而在實施例中以微元 件做為實例來說明。此氣流微發(fā)電元件208包括一磁鐵單元204，可以產(chǎn)生 發(fā)電用的永久磁場:例如，磁鐵單元204固定于內(nèi)壁202上，且例如位于 中間區(qū)域。另夕卜，氣流微發(fā)電元件(micro steam-flow electric-power device) 208還包括一渦輪發(fā)電單元206,通過蒸氣流的推動而旋轉(zhuǎn)線圈(未示于圖3), 以使線圏與永久磁場依物理定律產(chǎn)生電能。其中，氣流微發(fā)電元件208例 ^口可以是一j敬滿專侖蒸氣發(fā)電元"f牛(micro turbine steam power generator), 其利 用熱管所產(chǎn)生的蒸氣氣流以推動渦輪發(fā)電單元206的渦輪，以使旋轉(zhuǎn)。而 設(shè)置在渦輪發(fā)電單元206的線圏隨著旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生電流。另外，渦輪發(fā)電 單元206可以用振動式發(fā)電單元取代，其中蒸氣可以造成振動件的振動以 產(chǎn)生電源。但是，上述方式不是唯一的設(shè)置方式。只要是根據(jù)電磁發(fā)電的 理論所能設(shè)置的變化都允許，如振動式發(fā)電器。例如，也可以將線圏固定 地設(shè)置在內(nèi)壁202上，而利用前述渦輪機制，使永久磁場旋轉(zhuǎn)，如此也可 以達(dá)到發(fā)電的目的。又， 一燒結(jié)式電極結(jié)構(gòu)210,有二電極210a、 210b將電流引出回收。 例如在圖3的實施例中，二電極210a、 210b是構(gòu)成一 對例子。然而，依照 實際設(shè)計需要，可以設(shè)置多對的電極。燒結(jié)式電極結(jié)構(gòu)210例如可利用一 般的陶瓷(或玻璃)與金屬之間的金屬燒結(jié)技術(shù)來達(dá)成，而熱管內(nèi)的空間可以 維持密封。如此，本發(fā)明的熱管式發(fā)電元件可達(dá)成。至于，制造的細(xì)節(jié)可 以依此結(jié)構(gòu)的原則，通過一般的技術(shù)達(dá)成。由于前述的磁鐵與線圈都是金屬，如果流體物質(zhì)是水的話，可能會造 成金屬生銹與氧化。但是，經(jīng)適當(dāng)?shù)姆冷P處理，此問題就可有效降低，而 延長使用壽命。換句話說，在本發(fā)明提出的新穎性的設(shè)計前才是下，在制造上，可利用 一般制造技術(shù)，依實際設(shè)計需要來達(dá)成。圖4繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，對應(yīng)圖3的熱管式發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)剖 面示意圖。在圖4中，渦輪發(fā)電單元206,通過氣流的推動而旋轉(zhuǎn)以發(fā)電。 又，氣流微發(fā)電元件208的位置，不必限定在中間點的位置。 一般而言， 能利用到氣流的任何位置都可以。又，熱管也不必是直線管的設(shè)計。另夕卜， 基亍重力的因素以使凝結(jié)的液體容易回流，在操作上，熱管可以用垂直地 表的方式安置，而蒸發(fā)端104較佳擺設(shè)可以設(shè)置在下端，增加效率。然而， 這也不是唯一的逸擇。接著，根據(jù)與圖4相同的設(shè)計原則，熱管的管壁也可以適當(dāng)?shù)淖兓?以利于制造。圖5繪示依據(jù)本發(fā)明另一實施例，熱管式發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)剖 面示意圖。在圖5中，熱管的外壁200可以包括第一端壁、第二端壁，以及一連接壁220，例如是玻璃或陶瓷物質(zhì)。其中連接壁220可以承載氣流微 發(fā)電元件。例如可以與氣流微發(fā)電元件預(yù)先制作成，而后利用燒結(jié)技術(shù)， 將連接壁220燒結(jié)在第一端壁與第二端壁之間。又，例如，該燒結(jié)式電極 結(jié)構(gòu)可以預(yù)先制作，穿過連接壁220與氣流微發(fā)電元件的二個電極連接。 當(dāng)然，如果承栽氣流微發(fā)電元件是另外制作，則為了達(dá)成內(nèi)壁的連續(xù)的毛 細(xì)結(jié)構(gòu)，則也可以預(yù)先制作在外圍毛細(xì)結(jié)構(gòu)，以達(dá)成連續(xù)的效果。這也是 設(shè)計的變化，換句話說，圖5的設(shè)計結(jié)構(gòu)與圖4設(shè)計結(jié)構(gòu)都是在相同的設(shè) 計機制下的變化且，圖4與圖5也不是本發(fā)明的僅有變化。從能源的產(chǎn)生而言，其如圖6所示。圖6繪示本發(fā)明的熱管式發(fā)電元 件對應(yīng)于傳統(tǒng)循環(huán)發(fā)電機制的示意圖。在圖6中， 一能源的回路例如包括 一蒸發(fā)器單元600、 一渦輪發(fā)電單元602、 一氣體凝結(jié)單元604、以及一幫 浦單元606。幫浦單元606將凝結(jié)的液體傳送到蒸發(fā)器單元600。熱源蒸發(fā) 器單元600將液體汽化以產(chǎn)生蒸氣氣流。蒸氣氣流推動渦輪發(fā)電單元602 以產(chǎn)生電能。又，根據(jù)熱力學(xué)的理論，從氣相與液相的相圖(phase diagram)來看，例(thermal work diagram)的示意圖。在圖7中,才黃軸例如是熵值(entropy S), 而縱軸是溫度T。由實線704圍成的循環(huán)是理想的朗肯循環(huán)(Rankine cycle), 而由點1、 2、 3、 4所圍成的虛線702是實際的朗肯循環(huán)。飽和蒸汽曲線700 的上面區(qū)域代表高壓，在頂點左邊區(qū)域代表液相，頂點右邊區(qū)域代表氣相. 而飽和蒸汽曲線700的下面區(qū)域，代表低壓是液相與氣相的混合區(qū)域。在 點1到點2的路徑706,是等熵壓縮的特性,在點3到點4的路徑710是對 應(yīng)渦輪發(fā)電的部分，在708的區(qū)域，即是熱源蒸發(fā)器所產(chǎn)生的效益。最后 在點4，氣體開始凝結(jié)而回到點1。發(fā)電的效率會隨蒸氣的速度加快而增加。本發(fā)明的氣流微發(fā)電元件可適用于具有足夠熱能的地方。然而，熱能 不必限定于廢熱的回收。例如，太陽能也是目前能源開發(fā)者積極開發(fā)利用 的自然資源。 一般所能了解，太陽能可以轉(zhuǎn)換成熱能。因此，本發(fā)明已可 以利用太陽能所產(chǎn)生的熱能。圖8繪示依據(jù)本發(fā)明另一實施例，熱發(fā)電單元的剖面示意圖。在圖8 中，熱發(fā)電單元800包括熱管801可以是前述的熱管。然而，在蒸發(fā)端802， 又包括吸收熱能的一太陽能吸收結(jié)構(gòu)808。太陽能吸收結(jié)構(gòu)808，例如一聚焦反射部804 ，可以將入射的陽光聚集在熱管801的蒸發(fā)端802。在聚焦反 射部804,可以設(shè)置一穿透聚焦蓋部806,除了吸收太陽能轉(zhuǎn)變成熱能外， 也可減少能量往外部漏出。如此，本發(fā)明的熱發(fā)電裝置也可以是太陽能發(fā) 電裝置。對于進(jìn)一步的利用而言，由于單一的熱發(fā)電單元800，所產(chǎn)生的電 能較少。因此，如圖9A與圖9B所示，多個熱發(fā)電單元800被組成陣列在 一容置單元900。容置單元900設(shè)定有一熱源接收面。在熱源接收面上分布 有多個容置空間以容置多個熱發(fā)電單元800。另外，在容置單元900上也有 電能集合結(jié)構(gòu)，將每 一 個由熱管式發(fā)電元件所產(chǎn)生的電源集合后輸出。又，如圖9A的熱發(fā)電裝置也可以設(shè)置在任何會產(chǎn)生熱能的裝置，如此 可以構(gòu)成具有熱源回收功能的裝置。例如，熱發(fā)電裝置設(shè)置在計算機系統(tǒng) 中，除了散熱以外，也可將熱能回收使用。又，例如冷氣機也是產(chǎn)生很多 廢熱的裝置，因此，可以將本發(fā)明并入其中，回收廢熱。諸如類似的應(yīng)用依照相同的設(shè)計原則，以下舉幾個不同實施例做為描述。圖10 圖11 繪示依據(jù)本發(fā)明另一些實施例結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖10，在熱管中間區(qū)域可 以再設(shè)置一袖套(Sleeve)結(jié)構(gòu)920。袖套結(jié)構(gòu)920可避免蒸氣在中間區(qū)域凝 結(jié)到內(nèi)壁202。這可以使產(chǎn)生的蒸汽能更有效率使用。又參閱圖11，袖套 結(jié)構(gòu)922可以例如還有一錐形結(jié)構(gòu)。錐形結(jié)構(gòu)的方向是至少設(shè)置在一邊，以接收蒸氣。蒸氣會被聚集已產(chǎn)生更強的驅(qū)動動量。因此，對氣流微發(fā)電 元件208的驅(qū)動能力會更為提升。又，電極210例如以燒結(jié)技術(shù)可以被形成于適當(dāng)?shù)奈恢?。在前面的一些實例中，其假設(shè)線圏是旋轉(zhuǎn)的而磁鐵是固定的位置。然 而，電源也可以通過其它方式產(chǎn)生。圖12繪示依據(jù)本發(fā)明另一產(chǎn)生電源的 機制示意圖。參閱圖12,當(dāng)線圈1000相對磁鐵1002是被固定的情形時， 磁鐵1002與在對面的磁鐵1004之間的磁場1006，可以對線圈1000產(chǎn)生較 多的磁通量。然而，當(dāng)磁鐵1008是在其它位置時，在磁鐵1002與磁鐵1008 之間的磁場1010不對線圏IOOO產(chǎn)生磁通量。換句話說，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的磁鐵在 線圈IOOO附近移動，磁通量會改變，如此電源會被產(chǎn)生?；趫D12的機制，可以有多種不同的設(shè)計。圖13 圖14繪示依據(jù)本 發(fā)明另 一些實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖13,至少一個磁鐵可以被形成 于內(nèi)壁202。在如圖13的實例，以兩個磁鐵1034為例。每一個磁鐵1034都配置有線圈1036,且每一個線圈1036 —對電極1038,可以在適當(dāng)位置 被引出,，磁鐵1034與線圏1036可以構(gòu)成一結(jié)構(gòu)單元1040,在內(nèi)壁202上方。于此，如圖10-11地袖套也可以被配置e另外的至少一個旋轉(zhuǎn)磁鐵1032被設(shè)置在轉(zhuǎn)子1030上。如此，在每一個線圏1036的磁通量會改變，以產(chǎn)生電源。參閱圖14，在考慮圖5的設(shè)計時，有磁鐵1034與磁鐵1036的結(jié)構(gòu)單 元1040可以配置在外壁200上。于此，因為玻璃材質(zhì)不會將磁場遮蔽，在 線圈1036的磁通量仍會被產(chǎn)生，因此產(chǎn)生電源。在此情形，電極1038可 以直接連接出去，不必穿過內(nèi)壁與外壁。圖15繪示對應(yīng)圖14在另一方向 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖15，例如多個旋轉(zhuǎn)磁鐵1032被設(shè)置在轉(zhuǎn)子1030 上轉(zhuǎn)子1030是由蒸汽所驅(qū)動。外部的磁鐵1034分布于例如是玻璃材質(zhì) 的外壁，玻璃外壁可以利用燒結(jié)技術(shù)連接。在內(nèi)面與外面的磁鐵數(shù)量可以 —個或多個。又，這些線圈1036依照實際設(shè)計可以是平行連^l妄或是串聯(lián)連 接。在本發(fā)明提出新穎的熱管式發(fā)電元件，簡單利用熱管，可以回收熱能 或是主動利用熱能，轉(zhuǎn)換成為電能。特別是，本發(fā)明也可利用太陽能以轉(zhuǎn)換成為電能本發(fā)明已提出處理熱能的有效方案(另一方面，本發(fā)明的熱管式發(fā)電元件以及其應(yīng)用，在整體的考量上， 也已提供對能源處理的另 一 種選擇。雖然結(jié)合以上較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明， 任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作一些的更動與 潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種熱管式發(fā)電元件，適用于將熱能或熱源轉(zhuǎn)換成電能，包括熱管，該熱管有密閉的內(nèi)部空間，通過該熱管兩端的壓力差，由蒸發(fā)端往冷凝端產(chǎn)生一氣流；氣流發(fā)電元件，有至少一旋轉(zhuǎn)部分位于該熱管的該內(nèi)部空間，通過該氣流的推動，產(chǎn)生電源；以及電極結(jié)構(gòu)，連接到該氣流發(fā)電元件以將該電源導(dǎo)出。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱管式發(fā)電元件，其中該氣流發(fā)電元件是微渦 輪蒸氣發(fā)電元件或是4^動式蒸氣發(fā)電元件。
3. 如權(quán)利要求1所迷的熱管式發(fā)電元件，其中該電極結(jié)構(gòu)是金屬燒結(jié) 結(jié)構(gòu)，包括至少一對電極穿過該熱管的管壁且連接到該氣流發(fā)電元件。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱管式發(fā)電元件，其中該氣流發(fā)電元件包括線 圏，以及可產(chǎn)生磁場的磁鐵元件，其中通過該線圈與該磁鐵元件的相對旋轉(zhuǎn) 來產(chǎn)生在該線圏上變化的磁通量，以產(chǎn)生該電源。
5. 如權(quán)利要求1所迷的熱管式發(fā)電元件，其中該管壁包括 外壁，在該蒸發(fā)端與外界的熱源直接接觸；以及內(nèi)壁，該內(nèi)壁使在該冷凝端冷卻后的一液體，流回到該蒸發(fā)端，而被再 度汽化以產(chǎn)生該氣流。
6. 如權(quán)利要求5所述的熱管式發(fā)電元件，其中該管壁的該外壁是連續(xù) 的密閉殼體「
7. 如權(quán)利要求5所述的熱管式發(fā)電元件，其中該管壁的該外壁包括第 一端壁、第二端壁，以及連接壁，其中該連接壁承載該氣流發(fā)電元件，以及 連接該第 一端壁與第二端壁，其中該電極結(jié)構(gòu)包含電極結(jié)構(gòu)穿過該連接壁與 該氣流發(fā)電元件連接；或是端點結(jié)構(gòu)連接到在外壁的外側(cè)的該線圈。
8. 如權(quán)利要求1所述的熱管式發(fā)電元件，其中該熱管的該蒸發(fā)端更設(shè) 置有一光與熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，以將一光能轉(zhuǎn)換成一熱能，做為該熱源。
9. 一種熱發(fā)電裝置，包括容置單元，有熱源接收面，在熱源接收面上分布有陣列形式的多個容置 空間；以及多個如權(quán)利要求l所述的熱管式發(fā)電元件，分別設(shè)置于所述容置空間。
10. 如權(quán)利要求9所述的熱發(fā)電裝置，更包括電能集合結(jié)構(gòu)，將每一所 述熱管式發(fā)電元件所產(chǎn)生的該電源，集合后輸出。
11. 如權(quán)利要求9所述的熱發(fā)電裝置，其中每一所迷熱管式發(fā)電元件的 該氣流發(fā)電元件是微渦輪蒸氣發(fā)電元件或是振動式蒸氣發(fā)電元件。
12. 如權(quán)利要求9所迷的熱發(fā)電裝置，其中該氣流發(fā)電元件的該電極結(jié) 構(gòu)是金屬燒結(jié)結(jié)構(gòu)，包括至少 一對電極穿過該熱管的管壁與該氣流發(fā)電元件 連接。
13. 如申請專利范圍第9項所述之熱發(fā)電裝置，其中該氣流發(fā)電元件包 括可旋轉(zhuǎn)的線圈，以及可產(chǎn)生磁場的磁鐵元件，其中通過該線圈與該磁鐵元 件的相對旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生在該線圏上變化的磁通量，以產(chǎn)生該電源。
14. 如權(quán)利要求9所述的熱發(fā)電裝置，其中該管壁包括 外壁，在該蒸發(fā)端與外界的熱源直接接觸；以及內(nèi)壁，該內(nèi)壁使在該冷凝端冷卻后的液體，流回到該蒸發(fā)端，而被再度 汽化以產(chǎn)生該氣流。
15. 如權(quán)利要求14所述的熱發(fā)電裝置，其中該管壁的該外壁是連續(xù)的密閉殼體。
16. 如權(quán)利要求14所迷的熱發(fā)電裝置，其中該管壁的該外壁包括第一 端壁、第二端壁，以及連接壁，其中該連接壁承載該氣流發(fā)電元件，以及連 接該第 一 端壁與第二端壁，其中該電極結(jié)構(gòu)包括電極結(jié)構(gòu)穿過該連接壁與該 氣流發(fā)電元件連接;或是端點結(jié)構(gòu)連接到在外壁的外側(cè)的該線圖。
17. 如權(quán)利要求9所述的熱管式發(fā)電元件，其中該熱管的該蒸發(fā)端更設(shè) 置有光與熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，以將光能轉(zhuǎn)換成熱能，做為該熱源。
18. —種具有熱能(源)回收功能的裝置，包括主體單元，以執(zhí)行所預(yù)定的功能，其中該主體單元會產(chǎn)生廢熱源；以及 至少一個如權(quán)利要求i所述的熱管式發(fā)電元件，利用該廢熱源做為該熱源，以轉(zhuǎn)換成回收電源。
19. 如權(quán)利要求18所述的具有熱能(源)回收功能的裝置，其中該熱管式 發(fā)電元件的該氣流發(fā)電元件是渦輪蒸氣發(fā)電元件。
20. 如權(quán)利要求18所述的具有熱能(源)回收功能的裝置，其中該氣流發(fā) 電元件的該電極結(jié)構(gòu)是金屬燒結(jié)結(jié)構(gòu)，包括至少 一對電極穿過該熱管的管壁 與該氣流發(fā)電元件連接。
21.如權(quán)利要求18所述的具有熱能(源)回收功能的裝置，其中該氣流發(fā)電元件的該管壁包括外壁，在該蒸發(fā)端與該廢熱源直接或間接耦接；以及內(nèi)壁，該內(nèi)壁使在該冷凝端冷卻后的液體，流回到該蒸發(fā)端，而被再度汽化以產(chǎn)生該氣流。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱管式發(fā)電元件，可用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能。熱管式發(fā)電元件包括一熱管。此熱管有密閉的一內(nèi)部空間，且通過此熱管兩端的一溫度差，以產(chǎn)生一壓力差，由一蒸發(fā)端往一冷凝端產(chǎn)生一氣流。一氣流發(fā)電元件，有至少一旋轉(zhuǎn)部分位于該熱管的該內(nèi)部空間，通過該氣流的推動，產(chǎn)生一電源。又，一電極結(jié)構(gòu)，將該電源引出而此熱管仍維持一氣密狀態(tài)。又，本發(fā)明將多個熱管式發(fā)電元件構(gòu)成一陣列熱發(fā)電裝置，或設(shè)置于會產(chǎn)生熱源的裝置中，以利用廢熱將一般的廢能源以電能形式回收。
文檔編號F01K27/00GK101225756SQ20071000393
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者廖錫卿, 楊書榮, 譚瑞敏, 趙玉麟, 陳堯舜 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院