阅读说明：本技术 一种换热器组件、热水器、空调及温差发电装置 (Heat exchanger component, water heater, air conditioner and thermoelectric generation device ) 是由 刘小江 向立平 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种换热器组件、热水器、空调及温差发电装置。换热器组件包括第一换热器、第二换热器、多个翅片与多个半导体元件；所述第一换热器与所述第二换热器分别通过的存在温差且流动方向相逆的两股流体；其中,一所述半导体元件的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接,以实现所述半导体元件的第一端面与第二端面之间的热量传递；或者,一所述半导体元件的第一端的电臂与另一所述半导体元件的第二端的电臂分别与电器负荷连接,以实现不同的所述半导体元件之间的温差发电。本发明提供的换热器组件能够高效率制冷和制热,还能够实现温差来发电,可广泛用于空调、冰箱冰柜、烘干、采暖、分布式发电、余热利用等领域。(The invention provides a heat exchanger assembly, a water heater, an air conditioner and a temperature difference power generation device. The heat exchanger assembly comprises a first heat exchanger, a second heat exchanger, a plurality of fins and a plurality of semiconductor elements; the first heat exchanger and the second heat exchanger respectively pass through two streams of fluid which have temperature difference and flow directions which are opposite; the electric arm at the first end and the electric arm at the second end of the semiconductor element are both connected with a direct current power supply device so as to realize heat transfer between the first end face and the second end face of the semiconductor element; or the electric arm at the first end of one semiconductor element and the electric arm at the second end of the other semiconductor element are respectively connected with an electric load so as to realize thermoelectric power generation among different semiconductor elements. The heat exchanger assembly provided by the invention can be used for efficiently refrigerating and heating, can realize temperature difference to generate electricity, and can be widely applied to the fields of air conditioners, refrigerators and freezers, drying, heating, distributed generation, waste heat utilization and the like.)

一种换热器组件、热水器、空调及温差发电装置

技术领域

本发明涉及半导体热电技术领域，尤其涉及一种换热器组件、热水器、空调及温差发电装置。

背景技术

随着经济的发展，矿物化石能耗剧增，不仅会导致能源资源濒临危机，而且过度依赖矿物化石能源将导致全球温室效应，冰川融化海平面上升，因此，节能减排显得尤为重要，想要降低能耗，实现可持续发展，研究和开发新型的环境友好型技术就成为不可或缺的需求。早在20世纪50年代半导体制冷就已经出现了，由于它结构简单、通电制冷迅速，受到家电厂家的青睐。

但是，由于当时局限于材料元件性能的不足而没有普遍使用。近年来，科学技术迅猛发展，半导体制冷器件的各个技术难题逐步攻破，半导体制冷制热及温差发电材料有所突破，并使之优值系数大幅提高，使半导体制冷的优势重新显现出来，现已广泛应用于军事、航空航天、农业、工业等诸多领域。

据相关文献资料显示，半导体制冷技术的理论研究已基本成熟。随着半导体物理学的发展，前苏联科学院半导体研究所约飞院士发现掺杂的半导体材料，有良好的发电和制冷性。引发了学者们对热电现象的高度重视，由此开启了半导体材料的新篇章，许多国家的相关科技工作者为此倾力不少，并致力于寻找新的半导体材料替代方案，包括制配工艺相关技术。2001年，Venkatasubramanian等人制成了目前世界最高水平的半导体材料系数2.4。宜向春、王维扬等人又对影响半导体材料优值系数的因素进行了非常详细的分析。分析研究出半导体材料的优值系数除了与电极材料有关外，还与电极的截面和长度有关，不同电阻率和导热率的电极应有不同的几何尺寸与之对应，只有符合最优尺寸才能获得最大优值系数的半导体制冷器件。半导体制冷的核心部件是热电偶堆，目前热电偶堆的半导体制冷材料热电转换效率不高，是当前半导体制冷空调器效率较低的最主要原因，也就是帕尔帖系数较低的缘故，当然帕尔帖逆向的塞贝克效应所体现的温差发电效率也不高，当前所应用的相关半导体材料在50℃温差情况下其发电效率一般在3％～8％，其使用价值不是很大，只适合某个特定领域里应用。因此决定热电材料性能优劣的优值系数Z尤为重要。若要半导体制冷效率达到机械制冷效率水平还有一段距离。

热电材料塞贝克效应和帕尔帖效应发现距今已有100余年的历史，无数的科学家已对其进行了深入而富有成效的研究和探索，取得了辉煌的成果。随着研究的不断深入，相信热电材料的性能将会进一步提高，必将成为我国新材料研究领域的一个新的热点。在今后的热电材料研究工作中，研究重点应集中在以下几个方面:

(1)利用传统半导体能带理论和现代量子理论，对具有不同晶体结构的材料进行塞贝克系数、电导率和热导率的计算，以求在更大范围内寻找热电优值ZT更高的新型热电材料。

(2)从理论和实验上研究材料的显微结构、制备工艺等对其热电性能的影响，特别是对超晶格热电材料、纳米热电材料和热电材料薄膜的研究，以进一步提高材料的热电性能。

(3)对己发现的高性能材料进行理论和实验研究，使其达到稳定的高热电性能。

(4)加强器件的制备工艺研究，以实现热电材料的产业化。

从半导体制冷与机械式制冷制冷系数的比较结果来看，压缩机式的制冷能效比可以达到3.8，而半导体制冷能效比一般为0.6左右。分析研究表明：热电堆热端的散热效果是影响热电堆性能的重要因素，相反冷量带走速度快慢也是影响其制热的重要因素。实际上也就是说明了追求过大温差也将耗能愈多，反之其效率会增大。应用的半导体制冷装置总要通过热交换器与冷、热源进行不断的热交换才能维持工作。

相比传统压缩机制冷效率半导体制冷效率相距甚远，若半导体制冷材料足够好时，其效率可以无限接近卡若循环效率。因此探索新型的半导体材料，同时提高现有材料热电性能是目前研究的热点。如果半导体制冷性能要达到机械制冷的水平。无量纲参数ZT必须达到3.0以上，则其优化的根本原则是提高导电率和塞贝克系数，降低导热率。迄今为止，人们找到的性能优良的热电材料有三类：常温下Z值最高的半导体材料是P型四元合金，在300K常温时的ZT＝1.71。但是它的制备非常困难。在200～300K温度范围内，应用较多的是三元固溶体合金。它在300K时ZT＝2.4，是目前各国半导体制冷器生产厂家的首先材料。但当温度降到20～200K时，其热电性能迅速下降，在这个温度范围最好的材料是N型合金，但半导体材料本身具备的特性参数从根本上影响了半导体材料的性能。降低材料维度，以及有机热电材料和超晶格材料的研究成为未来发展主流方向。

虽然半导体制冷技术近年发展很快，但依然存在着制冷及温差发电效率低下，运行成本高，材料制作工艺复杂等缺陷，极大限制了该技术相关领域的应用，目前国内外对半导体制冷及温差发电研究主要集中在三个方面：半导体材料的研究，结构设计及电偶堆组合方式以及冷热端散热方式。

除了半导体材料本身优值系数Z影响，半导体制冷器的结构也很大地影响着制冷性能，由于结构的加工工艺复杂，极大地限制了半导体制冷发展，结构对半导体制冷的影响因素包括：制冷器件面积及厚度，焊接面的热电阻，热电臂的几何尺寸以及导流电阻等。越来越多研究将接触电阻和热阻考虑进热电偶模型中，在工况和材料确定的情况下，制冷元件的尺寸因子G(单个热电臂横截面积与长度的比值)极大地影响着最佳制冷量，且G值在0.06～0.15cm时制冷效果显著。当电流较小(0～2A),制冷量随G值增大而减小，相同制冷量下的COP随G值增大而减小，在热电模块设计中，我们可以通过提高G值获取半导体较大的制冷量，但如果G值变大，获取最大制冷量所对应的电流值较大，此时制冷器的效率则不佳。改善热电元件的接触热电电阻及热电电臂尺寸等结构因素是目前制冷器性能极具潜力的途径。

提高半导体制热与制冷及温差发电有效途径主要有两大因素，当前制冷效率低成为半导体制冷最大的不足，这限制了半导体制冷的推广和应用。为了提高半导体制冷的效率，就要从以下两个影响因素入手，找出有效的解决方法。

(1)寻找高优值系数Z的半导体材料：研制功能性非均质材料、方钴矿的研究、带量子空穴的超晶格研究。

(2)优化设计半导体制冷热端散热系统，以保证热端及冷端的散热处于良好的状态。

从半导体制冷的发展历史来看，大致经历了三个阶段：1、上世纪初，塞克尔和帕尔帖先后发现温差电流现象和温度反常现象，并进行了温差发电和热电制冷的研究，但当时由于使用的金属材料的热电性能较差，能量转换的效率很低，热电效应没有得到实质应用；2、上世纪60年代初期，主要是通过半导体材料的广泛应用，发现半导体材料具有良好的热电性能，并使热电效应的效率大大提高，从而使热电发电和热电制冷进入到工程实践；3、到了上世纪80年代以后，主要是努力提高半导体的热电制冷的性能，进一步开发热电制冷的应用领域。

半导体制冷的工作原理是基于帕尔帖效应。半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。N型半导体有多余的电子，有负温差电势。P型半导体电子不足，有正温差电势；当电子从P型穿过结点至N型时，结点的温度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。

半导体制冷与制热及温差发电前景：随着低温电子学得到迅速的发展，在多种元器件和设备冷却上，半导体制冷有独特的作用。采用半导体制冷技术，对电子元件进行冷却，能有效改善其参数的稳定性，或使信噪比得到改善，从而提高放大和测量装置的灵敏度和准确度。半导体制冷器可以用直接制冷方式和间接制冷方式来冷却电子器件和设备。

为了解决石油资源匮乏的问题，部分车辆使用天然气、乙醇作为燃料，但与使用汽油相比，汽车空调运行比较困难。半导体制冷空调冷热一体，独立运行，可直接利用车辆直流电源，因而系统简单，且与车辆具有很好的兼容性，因此半导体制冷在汽车领域内有较好的发展前景。

目前从所使用半导体制冷材料性能来看，千瓦级以上的半导体制冷空调成本比压缩制冷空调成本要高的多。但百瓦级的小型空调装置的成本与压缩制冷空调的成本相差不大，且无制冷剂、调控方便、无噪音等特点，用于某些特殊的小型空间非常方便；而十瓦级的微型空调装置的成本则远低于压缩制冷装置，在电子设备冷却、局部微环境温度控制方面，具备压缩制冷装置无法替代的优势，使中小型半导体制冷空调器进入民用领域成为可能，使温差发电成为分布式生产电力成为可能。

在半导体制冷技术的应用中，需要因地制宜，根据不同的使用要求，设计出独特功用的性能，以拓展该技术的应用领域，野外便携式温差发电可以给人们带来许多便利，包括手机充电，可以利用温差发电来实现手机充电。可以坚信，半导体制冷技术的未来会发展得越来越好，越来越广。

半导体制冷技术因具有结构简单、体积小、制冷迅速、使用寿命长、零排放、无污染、维护简单、无振动的制冷方式等特点受到广泛关注，在军事、医疗以及生物制药等方面也具有很大发展潜力，虽然目前在应用方面半导体制冷效率不高，加工工艺复杂等限制因素，但随着半导体材料不断优值系数提高及冷热端散热效率提高，还有人们对环境的日益重视，半导体应用领域会不断扩张，半导体制冷及温差发电市场需求也会越来越大，半导体制冷及温差发电前景会更加广阔。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种换热器组件，以解决现有技术中半导体无法高效制冷制热或者缺乏温差发电的技术设计的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的换热器组件，包括第一换热器、第二换热器、多个翅片与多个半导体元件，所述第一换热器与所述第二换热器上均设有所述翅片，所述半导体元件位于所述第一换热器与所述第二换热器之间，且所述半导体元件的第一端面与第二端面分别与所述第一换热器上的翅片以及所述第二换热器上的翅片相贴触；所述第一换热器与所述第二换热器分别通过的存在温差且流动方向相逆的两股流体；

其中，一所述半导体元件的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接，以实现所述半导体元件的第一端面与第二端面之间的热量传递；

或者，一所述半导体元件的第一端的电臂与另一所述半导体元件的第二端的电臂分别与电器负荷连接，以实现不同的所述半导体元件之间的温差发电。

优选地，所述换热器组件还包括导热材料，所述导热材料设于两个相邻的所述翅片之间；

所述换热器组件还包括绝缘隔热件，所述绝缘隔热件填充于两个相邻的所述半导体元件之间以及第一换热器与第二换热器的所述翅片间未设置所述半导体元件的空间内，以防止各所述导热材料之间的串漏。

优选地，所述第一换热器与所述第二换热器的数量均为多个，且二者的数量相等；

相邻近的两个所述第一换热器中，两个所述第一换热器的第一端头相连通，两个所述第一换热器的第二端头相连通，以形成并联连接形式，并联方式可以实现规模化制冷与制热；

或者，相邻近的三个所述第一换热器中，中间的所述第一换热器的第一端头通过连接管与一所述第一换热器的第一端头连通，中间的所述第一换热器的第二端头通过连接管与另一所述第一换热器的第二端头连通，以形成串联连接形式，串联结构的优势在于能够使温差发电效率最大化，制冷温度会更低；

或者，将所述第一换热器分为两组，两组所述第一换热器中均设有一个用于互相连通的所述第一换热器；一组所述第一换热器中，相邻近的两个所述第一换热器中，两个所述第一换热器的第一端头相连通，两个所述第一换热器的第二端头相连通；另一组所述第一换热器中，相邻近的三个所述第一换热器中，中间的所述第一换热器的第一端头通过连接管与一所述第一换热器的第一端头连通，中间的所述第一换热器的第二端头通过连接管与另一所述第一换热器的第二端头连通，以形成串联和并联相混合的连接形式，串联与并联结合可以实现两者优势互补；

其中，所述第二换热器的连接形式与所述第一换热器的连接形式相同。

优选地，所述第一换热器与所述第二换热器均为圆管式翅片换热器、或者扁管式翅片换热器、或者方管式翅片换热器、或者微通道换热器；

当所述第一换热器与所述换热器均为圆管式换热器时；

所述第一换热器与所述第二换热器均为并列式圆管式翅片换热器；

或者，所述第一换热器与所述第二换热器均为蛇形管式圆管式翅片换热器。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种热水器，包括第三换热器、流体循环泵及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接；

所述第三换热器的第一端头与所述第二换热器的第二端头连通，所述第三换热器的第二端头通过所述流体循环泵与所述第二换热器的第一端头连通；

所述第三换热器用于收集外界热量，以加热所述第三换热器内的流体，所述流体循环泵用于将所述第三换热器内的流体通过所述第二换热器后，又抽回所述第三换热器；

当所述热水器使用时，自来水通过所述第一换热器后，自喷淋头喷出。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种空调，包括第一循环泵、第二循环泵、换热装置及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接；

所述换热装置的第一端通过第一循环泵与所述第二换热器的第一端头连通，所述换热装置的第二端头与所述第二换热器的第二端头连通；

所述第一循环泵用于将通过所述第二换热器的一股流体输入所述换热装置后，又抽回所述第二换热器；

所述换热装置用于根据实际情况，加热或者制冷流入的流体；

所述第二循环泵用于将通过所述第一换热器中的另一股流体输入用户末端后，又抽回所述第一换热器。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种温差发电装置，包括所述第一循环泵、第二循环泵、热源装置、冷源装置及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件的第一端的电臂与另一所述半导体元件的第二端的电臂分别与电器负荷连接；

所述第一循环泵用于将通过所述第二换热器的一股流体输入所述冷源装置后，又抽回所述第二换热器；

所述第二循环泵用于将通过所述第一换热器中的另一股流体输入所述热源装置后，又抽回所述第一换热器；

所述冷源装置用于制冷自所述第二换热器流入的流体，所述热源装置用于加热自所述第一换热器流入的流体。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种温差发电装置，包括压缩机、节流装置、空气换热器装置及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件的第一端的电臂与另一所述半导体元件的第二端的电臂分别与电器负荷连接；

所述空气换热器装置的第一端通过所述压缩机与所述第二换热器的第一端连通，所述空气换热器装置的第二端头与所述第一换热器的第二端头连通；

所述节流装置的第一端头与所述第一换热器的第一端头连通，所述节流装置的第二端头与所述第二换热器的第二端头连通；

其中，所述压缩机用于将通过所述第二换热器的一股流体(制冷剂)输入所述空气换热器装置后，输出至所述第一换热器；

所述节流装置用于将通过所述第一换热器的一股流体(制冷剂)自所述第一换热器抽出后，输出至所述第二换热器；

所述空气换热器装置用于吸收外界的热量，以加热流入的流体。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种温差发电装置，包括热源塔、蒸发器、冷凝器、第一压缩机、第一节流装置、冷凝器循环泵、蒸发器循环泵及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件的第一端的电臂与另一所述半导体元件的第二端的电臂分别与电器负荷连接；

所述第一压缩机与所述第一节流装置两端头均分别与所述蒸发器以及所述冷凝器连通；

所述冷凝器的第一端头与所述第一换热器的第一端头连通，所述冷凝器的第二端头通过冷凝器循环泵与所述第一换热器的第二端头连通；

所述蒸发器的第一端头与所述第二换热器的第一端头连通，所述蒸发器的第二端头、所述蒸发器循环泵、所述热源塔及所述第二换热器的第二端头依次连通；

其中，所述蒸发器循环泵用于将通过所述第二换热器的一股流体，依次输入所述热源塔、所述蒸发器后，又抽回所述第二换热器；

所述冷凝器循环泵用将通过所述第一换热器的另一股流体，输入所述冷凝器后，又抽回所述第一换热器；

所述热源塔用于吸收外界的热量，以加热流入的流体。

优选地，所述温差发电装置还包括第二压缩机、蒸发冷凝器及第二节流装置，所述蒸发器、所述第一压缩机、所述蒸发冷凝器、所述第二压缩机及所述冷凝器依次连通，所述蒸发器、所述第一节流装置、所述蒸发冷凝器、所述第二节流装置及所述冷凝器依次连通。

本发明提供的换热器组件中，一所述半导体元件的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接，以实现所述半导体元件的第一端面与第二端面之间的热量传递；从而实现利用半导体元件在两个换热器的翅片之间，实现高效的热量传递，实现高效的制冷和制热。

或者，一所述半导体元件的第一端的电臂与另一所述半导体元件的第二端的电臂分别与电器负荷连接，以实现所述半导体元件之间的温差发电；从而创新性的利用半导体两端面之间的温差，进行温差发电，极大的提高了能源的利用率。

附图说明

图1为本发明提供的换热器组件的第一实施例的一种设计原理图；

图2为图1所示的换热器组件的第一换热器的结构示意图；

图3为本发明提供的换热器组件的第一实施例的另一种设计原理图；

图4为图3所示的换热器组件的第二换热器的结构示意图；

图5本发明提供的换热器组件的第二实施例的设计原理图；

图6本发明提供的换热器组件的第三实施例的设计原理图；

图7本发明提供的热水器的一种较优实施例的设计原理图；

图8本发明提供的空调的一种较优实施例的设计原理图；

图9本发明提供的温差发电装置的第二实施例的设计原理图；

图10本发明提供的温差发电装置的第三实施例的设计原理图；

图11本发明提供的温差发电装置的第四实施例的设计原理图。

附图标号说明：

3-第一换热器、4-第二换热器、2-翅片、1-半导体元件、12-连接管；

21/30-电器负荷、直流供电装置(图未示)、6-正极、7-负极；

导热材料(图未示)、绝缘隔热件(图未示)；

9-轴流风扇、10-第三换热器、11-流体循环泵、5-自来水、8-喷淋头；

13-用户末端、16-第一循环泵、15-换热装置、14-第二循环泵、17/29-单元组件；

18-压缩机、19-节流装置、20-空气换热器装置；

23-热源塔、26-蒸发器、28-冷凝器、24-第一压缩机、27-第一节流装置、22-冷凝器循环泵、25-蒸发器循环泵、31-第二压缩机、32-蒸发冷凝器、33-第二节流装置。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明提供一种换热器组件。

第一实施例

请参照图1-4，换热器组件包括第一换热器3、第二换热器4、多个翅片2与多个半导体元件1，所述第一换热器3与所述第二换热器4上均设有所述翅片2，所述半导体元件1位于所述第一换热器3与所述第二换热器4之间，且所述半导体元件1的第一端面与第二端面分别与所述第一换热器3上的翅片2以及所述第二换热器4上的翅片2相贴触；所述第一换热器3与所述第二换热器4分别通过的存在温差且流动方向相逆的两股流体；

其中，一所述半导体元件1的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接，以实现所述半导体元件1的第一端面与第二端面之间的热量传递；

或者，一所述半导体元件1的第一端的电臂与另一所述半导体元件1的第二端的电臂分别与电器负荷21连接，以实现不同的所述半导体元件1之间的温差发电。

本发明提供的换热器组件的半导体元件1的热量传递的原理如下：

本实施例中，所述半导体元件1即为半导体晶片，半导体晶片是由多个串联电偶堆及并联式电偶堆组成，这与现行的半导体制冷片有着相同的基本结构形式。

在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端面转移到另一端面，从而产生温差形成冷热端。

当通过第一换热器3的流体的温度高于通过第二换热器4的流体的温度时，所述半导体元件1的第一端面和第二端面，即为温差形成的热端和冷端。

当通过第一换热器3的流体的温度低于通过第二换热器4的流体的温度时，所述半导体元件1的第一端面和第二端面，即为温差形成的冷端和热端。

本发明提供的换热器组件的半导体元件1的温差发电的原理如下：

塞贝克效应

一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势：ES＝S.△T式中：ES为温差电动势；S为温差电动势率(塞贝克系数)；△T为接点之间的温差。

不妨参阅图9，当一所述半导体元件1的第一端的电臂与另一所述半导体元件1的第二端的电臂分别与电器负荷21连接时，基于塞贝克效应的原理，所述半导体元件1之间产生了电势能，并为电器负荷21提供电压及电流。

所述换热器组件还包括导热材料，所述导热材料设于两个相邻的所述翅片2之间；

所述换热器组件还包括绝缘隔热件，所述绝缘隔热件填充于两个相邻的所述半导体元件1之间以及第一换热器与第二换热器的所述翅片间未设置所述半导体元件的空间内，以防止各所述导热材料之间的串漏。

本实施例中，各所述导热材料之间的串漏是指，第一换热器3的两个翅片2间的导热材料进入第二换热器4的两个翅片2间；或者，第二换热器4的两个翅片2间的导热材料进入第一换热器3的两个翅片2间。通过防止各所述导热材料之间的串漏，能够避免导热材料相互串漏，影响到制冷与制热或温差发电的效率。

本实施例中，所述第一换热器3与所述第二换热器4的数量可以均为一个。

所述第一换热器3与所述第二换热器4可以均为圆管式翅片2换热器、或者扁管式翅片换热器、或者方管式翅片换热器、或者微通道换热器；

请再次参阅图2，作为本实施例的一种优选的方式，当所述第一换热器3与所述换热器均为圆管式换热器时；所述第一换热器3与所述第二换热器4可以均为并列式圆管式翅片换热器；

请再次参阅图4，作为本实施例的另一种优选的方式，当所述第一换热器3与所述换热器均为圆管式换热器时；所述第一换热器3与所述第二换热器4也可以均为蛇形管式圆管式翅片换热器。

本实施中，第一换热器3与第二换热的翅片间导热材料可以是导热油或导热脂。

第二实施例

请参阅图5，基于本发明的第一实施例提供的换热器组件，本发明的第二实施例提供另一种换热器组件，其不同之处在于：

所述第一换热器3与所述第二换热器4的数量均为多个，且二者的数量相等；

相邻的两个所述第一换热器3中，两个所述第一换热器3的第一端头相连通，两个所述第一换热器3的第二端头相连通，以形成并联连接形式，并联方式可以实现规模化制冷与制热。

其中，所述第二换热器4的连接形式与所述第一换热器3的连接形式相同。

本实施例中，定义一个所述第一换热器3与一个所述第二换热器4组成一个单元组件29。

第三实施例

请参阅图6，基于本发明的第一实施例提供的换热器组件，本发明的第三实施例提供另一种换热器组件，其不同之处在于：

所述第一换热器3与所述第二换热器4的数量均为多个，且二者的数量相等；

相邻近的三个所述第一换热器3中，中间的所述第一换热器3的第一端头通过连接管12与一所述第一换热器3的第一端头连通，中间的所述第一换热器3的第二端头通过连接管12与另一所述第一换热器3的第二端头连通，以形成串联连接形式；串联方式可以最大化利用温差发电，还能高效实现低温制冷。

其中，所述第二换热器4的连接形式与所述第一换热器3的连接形式相同。

本实施例中，定义一个所述第一换热器3与一个所述第二换热器4组成一个单元组件17。

可以理解，在其他实施例中，也可以将所述第一换热器3分为两组，两组所述第一换热器3中均设有一个用于互相连通的所述第一换热器3；一组所述第一换热器3中，相邻近的两个所述第一换热器3中，两个所述第一换热器3的第一端头相连通，两个所述第一换热器3的第二端头相连通；另一组所述第一换热器3中，相邻近的三个所述第一换热器3中，中间的所述第一换热器3的第一端头通过连接管12与一所述第一换热器3的第一端头连通，中间的所述第一换热器3的第二端头通过连接管12与另一所述第一换热器3的第二端头连通，以形成串联和并联相混合的连接形式；

其中，所述第二换热器4的连接形式与所述第一换热器3的连接形式相同。

本发明还提供一种热水器

请参阅图7，热水器包括第三换热器10、流体循环泵11及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件1的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接；

所述第三换热器10的第一端头与所述第二换热器4的第二端头连通，所述第三换热器10的第二端头通过所述流体循环泵11与所述第二换热器4的第一端头连通；

所述第三换热器10用于收集外界热量，以加热所述第三换热器10内的流体，所述流体循环泵11用于将所述第三换热器10内的流体通过所述第二换热器4后，又抽回所述第三换热器10；

当所述热水器使用时，自来水5通过所述第一换热器3后，自喷淋头8喷出。

本实施例中，所述热水器还可以包括轴流风扇9，所述轴流风扇9朝向所述第三换热器10设置。

本实施例中，定义一个所述第一换热器3与一个所述第二换热器4组成一个单元组件17。

该实施例为一种水汽能循环利用半导体热水器，所述半导体组件的第一端的电臂与第二端的电臂分别连接直流供电装置的正极6和负极7。

当该热水器获得直流电后，半导体元件1将把第一换热器3里面流体热量转移至通过第二换热器4内的自来水5。自来水5获得热量后便从喷淋头8流出，给洗浴者提供适宜温度的热水。

此时，转移热量后的流体温度降低，便被流体循环泵11抽入到第三换热器10内与第三换热器10外侧的水汽进行热量交换。

轴流风扇9用于收集水汽潜热，可以把浴室内水汽抽入到第三换热器10里与该换热器内侧流体进行热量交换。

水汽释放潜热后便凝结成液态水流入浴室的地沟，而获取水汽潜热的冷流体温度得到提高后，又重新进入到第一换热器3里给半导体元件1实现热量转移；致使自来水5升温。

本发明还提供一种空调

请参阅图8，空调包括第一循环泵16、第二循环泵14、换热装置15及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件1的第一端的电臂与第二端的电臂均与直流供电装置连接；

所述换热装置15的第一端头通过第一循环泵16与所述第二换热器4的第一端头连通，所述换热装置15的第二端头与所述第二换热器4的第二端头连通；

所述第一循环泵16用于将通过所述第二换热器4的一股流体输入所述换热装置15后，又抽回所述第二换热器4；

所述换热装置15用于根据实际情况，加热或者制冷流入的流体；

所述第二循环泵14用于将通过所述第一换热器3中的另一股流体输入用户末端13后，又抽回所述第一换热器3。

本实施例中，定义一个所述第一换热器3与一个所述第二换热器4组成一个单元组件17。

冬天时，直流供电装置通过正电极6及负电极7提供直流电给半导体元件1；电驱动热量由半导体元件1把第一换热器3内流体热量转移至第二换热器4流体里，而半导体元件1实现了泵热的作用，其实这就是电子热泵作用。

通过第一换热器3的流体由第二循环泵14驱动至用户末端13里散热供暖，而第二换热器4内流体由第一循环泵16驱动至换热装置15里获取空气中的显热与空气中水汽的潜热。

夏天时，可以变换直流供电装置的电源极性来实现制冷空调。

本发明还提供一种温差发电装置

第一实施例

请再次参阅图8，本实施例中，设计结构与空调设计结构相类似。

温差发电装置，包括所述第一循环泵16、第二循环泵14、热源装置、冷源装置及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件1的第一端的电臂与另一所述半导体元件1的第二端的电臂分别与电器负荷21连接；

所述第一循环泵16用于将通过所述第二换热器4的一股流体输入所述冷源装置后，又抽回所述第二换热器4；

所述第二循环泵14用于将通过所述第一换热器3中的另一股流体输入所述热源装置后，又抽回所述第一换热器3；

所述冷源装置用于制冷自所述第二换热器4流入的流体，所述热源装置用于加热自所述第一换热器3流入的流体。

在本实施例中，图8中，用户末端13可以视为热源装置，换热装置15可以视为冷源装置。直流供电装置在本实施例中不存在，一所述半导体元件1的第一端的电臂与另一所述半导体元件1的第二端的电臂分别与电器负荷21连接。

此时，正极6与负极7不是电能输入的直流正负极了，而是电能输出的正负极了。那么热源装置可以采用热泵，该热泵的外界热源包括有：废热、地源热、水源热、太阳光照热、核燃料热以及矿物化石能源燃烧的热值等。而冷源装置可以把环境作为冷源，该冷源可以是空气冷却散热装置，或者是冷却塔，或是河水流过的装置等。

第二实施例

请参阅图9，本发明还提供另一种温差发电装置。

该温差发电装置，包括压缩机18、节流装置19、空气换热器装置20及所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件1的第一端的电臂与另一所述半导体元件1的第二端的电臂分别与电器负荷21连接；

所述空气换热器装置20的第一端头通过所述压缩机18与所述第二换热器4的第一端头连通，所述空气换热器装置20的第二端头与所述第一换热器3的第二端头连通；

所述节流装置19的第一端头与所述第一换热器3的第一端头连通，所述节流装置19的第二端头与所述第二换热器4的第二端头连通；

其中，所述压缩机18用于将通过所述第二换热器4的一股流体输入所述空气换热器装置20后，输出至所述第一换热器3；

所述节流装置19用于将通过所述第一换热器3的一股流体自所述第一换热器3抽出后，输出至所述第二换热器4；

所述空气换热器装置20用于吸收外界的热量，以加热流入的流体。

本实施例中，所述压缩机18输送的流体是制冷剂。

通过压缩机18把制冷剂压入到第一换热器3内形成高温高压制冷剂，而高效的半导体元件1的电子获取其分子动能形成高位电势，而该半导体元件1的另一侧由于是冷面形成低位电势，所以产生了电势能，并为电器负荷21提供电压及电流。

高温制冷剂把自身动能转移给了电子，便冷凝降温后逐个地流过各个第一换热器3再经过节流装置19进入到第二换热器4内去获取晶片里电子的能量实现蒸发。

蒸发后的制冷剂焓值依然较低，因为，部分热能转变为电能了，需要不断获取空气中的显热与空气中水汽的潜热来实现能量的输入。

制冷剂便流出第二换热器4，通过管道再次进入到空气换热器装置20里获取空气中的显热与空气中水汽的潜热以提高制冷剂的焓值。

第三实施例

请参阅图10，本发明的再提供又一种温差发电装置。

该温差发电装置，包括热源塔23、蒸发器26、冷凝器28、第一压缩机24、第一节流装置27、冷凝器循环泵22、蒸发器循环泵25及如权利要求1-4中任一项所述的换热器组件，其中，一所述半导体元件1的第一端的电臂与另一所述半导体元件1的第二端的电臂分别与电器负荷21连接；

所述第一压缩机24与所述第一节流装置27两端均分别与所述蒸发器26以及所述冷凝器28连通；

所述冷凝器28的第一端头与所述第一换热器3的第一端头连通，所述冷凝器28的第二端头通过冷凝器循环泵22与所述第一换热器3的第二端头连通；

所述蒸发器26的第一端头与所述第二换热器4的第一端头连通，所述蒸发器26的第二端头、所述蒸发器循环泵25、所述热源塔23及所述第二换热器4的第二端头依次连通；

其中，所述蒸发器循环泵25用于将通过所述第二换热器4的一股流体，依次输入所述热源塔23、所述蒸发器26后，又抽回所述第二换热器4；

所述冷凝器循环泵22用将通过所述第一换热器3的另一股流体，输入所述冷凝器28后，又抽回所述第一换热器3；

所述热源塔23用于吸收外界的热量，以加热流入的流体。

本实施例中，定义一个所述第一换热器3与一个所述第二换热器4组成一个单元组件29。所述压缩机18输送的流体为制冷剂。

当热源塔23获取外界热量后使进入的流体温度升高，并通过蒸发器循环泵25打入蒸发器26里把潜热释放给蒸发器26另一侧的制冷剂后，再进入到单元组件29的第二换热器4内作为半导体元件1的冷源。

而后，再流入到热源塔23里进行喷淋以获取外界热量(热源塔23也可以作为闭式热源塔23就无须喷淋了，外界热量可以来自空气，当然也可以来自河水，或者废热等)，这样完成冷流体循环，该冷流体可以是水，也可以是防冻液，还可以的导热油。其中，环境温度较低情况下采用防冻液。

而制冷剂循环是通过压缩机18抽吸蒸发器26内的制冷剂，该制冷剂在蒸发器26内已经获取了蒸发器26另一侧冷流体的潜热蒸发，并被压缩机18压入到冷凝器28释放潜热给冷凝器28另一侧热流体后冷凝成液态制冷剂了，该液态制冷剂再经过节流装置19又重新进入到蒸发器26里实现制冷剂的循环。

而热流体可以是水，热流体在冷凝器28里获得制冷剂潜热后，被冷凝器循环泵22打入到多个单元组件17热流体翅片2管里为半导体元件1的电子提供能量。

热流体在此翅片管里将丧失部分热量给了半导体元件1里电子转变为电势能了，之后流出单元组件17的第一换热器3，再次进入到冷凝器28内去获得冷凝器28另一侧制冷剂的潜热得到升温，就这样完成热流体循环过程。

第四实施例

请参阅图11，基于本发明的温差发电装置的第三实施例，本发明提出温差发电装置的第四实施例，其不同之处在于：

所述温差发电装置还包括第二压缩机31、蒸发冷凝器32及第二节流装置33，所述蒸发器26、所述第一压缩机24、所述蒸发冷凝器32、所述第二压缩机31及所述冷凝器28依次连通，所述蒸发器26、所述第一节流装置27、所述蒸发冷凝器32、所述第二节流装置33及所述冷凝器28依次连通。

由第二压缩机31、冷凝器28、蒸发冷凝器32及相应的第二节流装置33组成中温制冷剂循环。

蒸发冷凝器32在低温制冷剂循环中是作为冷凝器28用的，在中温制冷剂循环过程中是作为蒸发器26用的，其目的是为了高效获取外界热源。

本发明专利创新内容与半导体材料及性能无关，其目的在于如何更好地利用半导体晶片实现高效制冷空调，实现清洁采暖，利用温差发电实现分布式生产电力更具有经济可行性，如何更佳优化换热流程把半导体晶片制冷与制热效率提高，优化设计半导体冷热端散热系统，以保证热端的散热处于良好的状态，把半导体晶片温差发电进一步推向实用阶段，并尽可能利用优值系数Z的半导体材料实现多种产品延伸。实现低品位热能向高品位能量转化及转移，可广泛用于空调、冰箱冰柜、烘干、采暖、分布式发电、余热利用等领域。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。