專利名稱：雙翼插入式太陽能溫差單發(fā)電集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能溫差發(fā)電集熱器，具體涉及一種雙翼插入式太陽能溫 差單發(fā)電集熱器。
背景技術(shù)：
太陽能光熱利用、光電利用已受到人們的高度重視，近幾年得到了高速發(fā)展，因異 徑真空管及密排技術(shù)已經(jīng)成熟，太陽能光熱利用的效率已有重大突破，其效率已高達73% 左右，但熱能的用途客觀上有很大局限性，不具有電能使用的廣泛性及靈活性；因受到技術(shù) 發(fā)展水平等因素的制約，太陽能光電利用的效率僅僅12%左右，使得發(fā)電成本居高不下，推 廣困難。將太陽能的光熱利用和光電利用綜合為一體的系統(tǒng)已有問世，但均存在采用等徑 真空管效率低、通過溫差發(fā)電模塊后的熱量傳遞采用普通的散熱器機構(gòu)不便與水箱密切配 合導熱阻力大等問題。綜合、高效、科學合理的太陽能利用系統(tǒng)已成為一項重大的研究課 題。補充的本領(lǐng)域公知常識半導體溫差發(fā)電模塊是根據(jù)塞貝克效應制成的，即把 兩種半導體的接合端置于高溫，處于低溫環(huán)境的另一端就可得到電動勢E:E = As$T = As(T2-Tl)。式中As為塞貝克系數(shù)，其單位為V K或LV K.塞貝克系數(shù)AS是由材料本身 的電子能帶結(jié)構(gòu)決定的。半導體溫度發(fā)電模塊，是一種利用溫差直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能的 全固態(tài)能量轉(zhuǎn)化發(fā)電裝置，它無需化學反應且無機械移動部分，因而具有無噪音，無污染， 無磨損，重量輕，使用壽命長等種種優(yōu)點。補充的現(xiàn)有技術(shù)半導體溫差發(fā)電模塊外形尺寸有多種，常用的為 40mmX40mmX4mm，共有127對PN結(jié)，具有一定的耐高溫特性(熱端穩(wěn)定工作溫度可達 180°C，最高短時沖擊溫度220°C )，熱電轉(zhuǎn)化效率為11. 7%。該扁平半導體器件帶正負引出 線的直流，其兩平面分別為冷端平面和熱端平面，若兩面溫差能達到攝氏60度，則發(fā)電電 壓可達到3. 5V，短路電流可達到3-5A。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)聯(lián)水箱雙翼太陽能溫差單發(fā)電集 熱器，該集熱器集太陽能溫差發(fā)電與生產(chǎn)熱水于一體，在提供熱水的同時提供一定的電能， 克服以往熱水器結(jié)構(gòu)不合理、發(fā)電效率低、應用單一的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，該雙翼插入式杯 狀集熱器包括包括防護外箱、內(nèi)聯(lián)水箱、支架、對稱設(shè)于防護外箱兩側(cè)的若干異徑或等徑玻 璃真空管，內(nèi)聯(lián)水箱與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及兩側(cè)的若干異徑或等徑玻 璃真空管固定于支架上，防護外箱及內(nèi)聯(lián)水箱兩側(cè)都對應開有通孔，異徑或等徑玻璃真空 管插入防護外箱及內(nèi)聯(lián)水箱兩側(cè)通孔內(nèi)，各玻璃真空管通過通孔與內(nèi)聯(lián)水箱連通，接口處 密閉，在內(nèi)聯(lián)水箱壁上安裝有若干成單的發(fā)電模塊總成，所述發(fā)電模塊總成包括有集熱體、 發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干個螺栓；所述集熱體浸入內(nèi)聯(lián)水箱介質(zhì)水體內(nèi)；冷卻水箱左右側(cè)有進出水管形成冷卻系統(tǒng)；發(fā)電模塊置于集熱體與冷卻水箱之間，所述發(fā)電模 塊是一個扁平帶正負引出線的直流半導體器件，其兩個平面分別為冷端平面和熱端平面， 所述發(fā)電模塊的熱端平面緊貼所述金屬集熱體的相鄰平面，所述發(fā)電模塊的冷端平面緊貼 冷卻水箱平面；壓簧一端壓住水箱，另一端抵住壓板，通過若干個壓緊螺栓將壓板與集熱體 壓緊固定。為了更好均勻?qū)幔欣诒Ｗo發(fā)電模塊，在集熱器與發(fā)電模塊之間還可以設(shè)有 導熱板，導熱板分別與集熱體、發(fā)電模塊之間的接觸面緊密貼合。本實用新型是將半導體溫差發(fā)電技術(shù)與太陽能熱水器合理巧妙地相結(jié)合，在提供 10%的左右的光-熱-電轉(zhuǎn)換效率的同時還提供高達63%左右的光-熱轉(zhuǎn)換效率，其綜合 光利用率達73%左右，具國際領(lǐng)先水平。
圖1為實施例1雙翼水冷集熱器結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1剖面的局部放大示意圖圖3為圖1徑向的剖視示意圖圖4為集熱體的MM結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4a、4b為杯狀，圖4c、4d為指狀結(jié)構(gòu)，圖 4e、4f為扁平狀結(jié)構(gòu)，圖4g為扁平的柵結(jié)構(gòu)，圖4i為帶輻射筋結(jié)構(gòu)，標記說明1-支架，11支架尾托，2-防護外箱，21-防護外箱蓋，22-保溫層，3-玻 璃真空管，4-內(nèi)聯(lián)水箱，41-密封硅膠圈，5-發(fā)電總成，51-集熱體，53-發(fā)電模塊，541-壓 板，542-壓簧，543-壓緊螺栓，561-冷卻水管，562-冷卻分水管，563-冷卻水箱，564-主水 管，57-密封圈
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型技術(shù)方 案不限于下述優(yōu)選實施例，在技術(shù)方案內(nèi)所作的任何改動或變異均應屬于本實用新型保護 范圍。實施例1如圖1、圖2、圖3所示，該雙翼集熱器包括防護外箱2、內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)聯(lián)水箱4、支架 1、對稱設(shè)于防護外箱兩側(cè)的若干異徑或等徑玻璃真空管3，內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)聯(lián)水箱4緊密結(jié)合 于防護外箱2內(nèi)壁，在內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)聯(lián)水箱與防護外箱間填充有隔熱保溫層22，選擇聚氨酯 發(fā)泡。防護外箱2以及兩側(cè)的若干異徑或等徑玻璃真空管3固定于支架1兩側(cè)的尾托11上， 防護外箱及內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)聯(lián)水箱兩側(cè)都開有通孔，異徑或等徑玻璃真空管插入防護外箱及金 屬內(nèi)聯(lián)水箱兩側(cè)通孔內(nèi)，各玻璃真空管通過通孔與金屬內(nèi)聯(lián)水箱連通，接口處密閉(硅膠 圈41密閉連接)，在內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)聯(lián)水箱上壁或者下外壁安裝有若干單個發(fā)電模塊總成5。 發(fā)電模塊總成包括有集熱體51、發(fā)電模塊53、冷卻水箱563、壓簧542、壓板541、四個螺栓 543。所述集熱體浸入內(nèi)聯(lián)水箱4內(nèi)的突出結(jié)構(gòu)各異，如呈指狀結(jié)構(gòu)圖5c、5d，目的增加 接觸面積更好得吸收熱，該集熱體浸入內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)聯(lián)水箱介質(zhì)水體內(nèi)。例如集熱體51呈杯 狀突出如圖5a、5b，或者呈扁平狀如圖5e、5f，(為進一步增加表面積，還可以在該扁平狀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再進一步柵化如圖5g所示)，或者進一步帶輻射筋結(jié)構(gòu)如圖5i，集熱體浸入內(nèi)聯(lián) 水箱水體內(nèi)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計目的是為了增加表面積更好得進行熱交換，本實用新型有關(guān)集熱 體的結(jié)構(gòu)介紹不限于本實施例及附圖所示的結(jié)構(gòu)，本實施例并未窮舉，任何其他形式的結(jié) 構(gòu)設(shè)計出于增加集熱體表面接觸面積，都將視為本實用新型的等同替換。該集熱體51安裝 于內(nèi)聯(lián)水箱4上，兩者通過密封圈57密閉。冷卻水箱563左右開有進出水管形成冷卻系統(tǒng)。發(fā)電模塊53置于集熱體與冷卻水箱之間，所述發(fā)電模塊是一個扁平帶正負引出 線的直流半導體器件，其兩個平面分別為冷端平面和熱端平面，所述發(fā)電模塊的熱端平面 緊貼所述金屬集熱體的相鄰平面，所述發(fā)電模塊的冷端平面緊貼冷卻水箱平面。壓簧542 一端壓住水箱563，另一端抵住壓板541，壓板及集熱體基部四周分別開孔，并通過四個壓 緊螺栓將壓板固定。需要說明的是，所述壓簧542、壓板541、四個螺栓543組件以及它們之 間的連接關(guān)系，作為發(fā)電總成的固定安裝形式目的是實現(xiàn)發(fā)電總成5中集熱體51、發(fā)電模 塊53、冷卻水箱563之間的緊密接觸，保證熱傳導效果。類似等同替換的技術(shù)手段還會有 在水箱563四周設(shè)有延伸結(jié)構(gòu)直接固定于集熱器凸起，同樣也保證水箱與發(fā)電模塊之間緊 密接觸。金屬外箱作為防護箱2，用于加固內(nèi)聯(lián)水箱4，同時在防護外箱與內(nèi)聯(lián)水箱之間填 充優(yōu)良的保溫材料，加強對金屬內(nèi)聯(lián)水箱4的保溫作用。防護外箱可設(shè)有防護蓋21，蓋打開 后便于維修溫差發(fā)電總成5。所述保溫材料作為保溫層優(yōu)先選擇聚氨酯發(fā)泡料。所述玻璃真空管與內(nèi)聯(lián)水箱之間通過硅膠圈41密閉連接。所述發(fā)電模塊還可以由一層或者多層發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或 復合連接方式以適應實際工程需要(對電流、電壓、功率場合有相關(guān)限定的)。內(nèi)聯(lián)水箱4為金屬不銹鋼制成的封閉箱體，其截面不限于圖3所示的矩形，水箱4 兩端與主水管564連接。內(nèi)聯(lián)水箱4與玻璃真空管3之間密閉連通，真空管吸收光能后整個內(nèi)聯(lián)水箱水溫 升高，通過集熱體將高溫傳導至發(fā)電模塊熱端面，發(fā)電模塊在有溫差條件下，將熱端面?zhèn)鱽?的熱量轉(zhuǎn)化成直流電，并通過電流引線輸出，多余的熱量由冷端面?zhèn)鲗е疗浔澈蟮睦鋮s水 箱563中，水箱兩側(cè)設(shè)有冷卻水管，通過交換箱內(nèi)的介質(zhì)水，使冷卻系統(tǒng)中央的冷卻水箱能 保持在較低溫度狀態(tài)，從而保證發(fā)電模塊兩側(cè)溫差條件一直存在。冷卻水箱563兩側(cè)分別 設(shè)有冷卻水管561，兩者通過冷卻分水管562連接。其中一個冷卻水管與自來水連接，自來 水通過分水管進入冷卻水箱563內(nèi)，在箱內(nèi)進行冷熱水交換，溫水通過另一側(cè)分水管562匯 入另一個冷卻水管561，該冷卻水管內(nèi)的溫水根據(jù)需要要么散熱至常溫后再回入第一個冷 卻水管使整個冷卻系統(tǒng)進入新一輪的流轉(zhuǎn)；要么溫水進入主水管564入口后流入內(nèi)聯(lián)水箱 4混合加熱(主水管與內(nèi)聯(lián)水箱4連接)，同時從主水管另一側(cè)出口流出高溫水，然后引入 日常生活或工業(yè)用。本實用新型是將半導體溫差發(fā)電技術(shù)與太陽能熱水器合理巧妙地相結(jié) 合，在提供10%左右的光-熱-電轉(zhuǎn)換效率的同時還提供高達63%左右的光-熱轉(zhuǎn)換效率， 其綜合光利用率達73 %左右，具國際領(lǐng)先水平。該實施例光轉(zhuǎn)化熱量效率高，發(fā)電模塊還可以由多層發(fā)電模塊組成，輸出較大電 量，同時生產(chǎn)大量的熱水。
權(quán)利要求1.一種雙翼插入式太陽能溫差單發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、內(nèi)聯(lián)水箱、 支架、對稱設(shè)于防護外箱兩側(cè)的若干異徑或等徑玻璃真空管，內(nèi)聯(lián)水箱與防護外箱間填充 有保溫層，防護外箱以及兩側(cè)的若干異徑或等徑玻璃真空管固定于支架上，防護外箱及內(nèi) 聯(lián)水箱兩側(cè)都對應開有通孔，異徑或等徑玻璃真空管插入防護外箱及內(nèi)聯(lián)水箱兩側(cè)通孔 內(nèi)，各玻璃真空管通過通孔與內(nèi)聯(lián)水箱連通，接口處密閉，在內(nèi)聯(lián)水箱壁上安裝有若干成單 的發(fā)電模塊總成，所述發(fā)電模塊總成包括有集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干 個螺栓；所述集熱體的突出延伸結(jié)構(gòu)浸入內(nèi)聯(lián)水箱介質(zhì)水體內(nèi)；冷卻水箱左右側(cè)有進出水 管形成冷卻系統(tǒng)；發(fā)電模塊置于集熱體與冷卻水箱之間，所述發(fā)電模塊是一個扁平帶正負 引出線的直流半導體器件，其兩個平面分別為冷端平面和熱端平面，所述發(fā)電模塊的熱端 平面緊貼所述金屬集熱體的相鄰平面，所述發(fā)電模塊的冷端平面緊貼冷卻水箱平面；壓簧 一端壓住水箱，另一端抵住壓板，通過若干個壓緊螺栓將壓板與集熱體壓緊固定。
2.如權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于，所述防護外箱對應安裝的發(fā)電模塊總成 處設(shè)有防護蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于，所述保溫層填充物為優(yōu)先選擇聚氨酯發(fā) 泡料。
4.如權(quán)利要求1所述的集熱器體，其特征在于，所述該集熱體突出延伸結(jié)構(gòu)設(shè)計成指 狀、杯狀或者扁平狀。
5.如權(quán)利要求4所述集熱器，其特征在于，所述集熱體進一步帶輻射筋狀結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的集熱器，其特征在于，所述扁平狀還進一步帶柵結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的集熱器，其特征在于，所述發(fā)電模塊由一至多層發(fā)電模 塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復合的連接方式。
8.如權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于，發(fā)電模塊總成安裝于內(nèi)聯(lián)水箱的上或者 下壁位置。
專利摘要本實用新型公開了一種雙翼插入式太陽能溫差單發(fā)電集熱器，包括防護外箱、內(nèi)聯(lián)水箱、支架、對稱設(shè)于外箱兩側(cè)的若干玻璃真空管，內(nèi)聯(lián)水箱與防護外箱之間填充有優(yōu)良的保溫材料，防護外箱以及玻璃真空管固定于支架上，各玻璃真空管與內(nèi)聯(lián)水箱連通，在內(nèi)聯(lián)水箱壁上安裝有若干成單的發(fā)電模塊總成，發(fā)電模塊總成包括集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、彈簧、壓板、若干個螺栓，所述集熱體浸入內(nèi)聯(lián)水箱水體內(nèi)，冷卻水箱左右設(shè)有進出水管形成冷卻系統(tǒng)，發(fā)電模塊置于集熱體與冷卻水箱之間。本雙翼溫差發(fā)電集熱器集太陽能溫差發(fā)電與生產(chǎn)熱水于一體，在提供熱水的同時提供電能，克服以往熱水器結(jié)構(gòu)不合理、實用性差、發(fā)電效率低、應用單一的問題。
文檔編號H02N11/00GK201789453SQ20102021796
公開日2011年4月6日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者李佳雪, 李春信, 汪志剛, 賈傳杰 申請人:李佳雪