專利名稱：半導體溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于熱電轉換領域，涉及一種溫差發(fā)電裝置，具體涉及一種半導體溫差發(fā)電裝置。
背景技術：
半導體溫差發(fā)電技術是一種基于塞貝克效應(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)直接將熱能轉化為電能的綠色環(huán)保發(fā)電技術。它可以合理利用低品位熱能，例如地熱能、太陽能以及工業(yè)余熱廢熱等，通過熱電材料，將熱能直接轉化為電能。和其他的能量轉換方式相比，半導體溫差發(fā)電技術是對熱能的回收再利用，具有清潔、無噪音污染、無有害物質排放、高效、壽命長、堅固、可靠性高、穩(wěn)定等一系列優(yōu)點。隨著化石能源的日趨枯竭，美國、日本、歐盟等發(fā)達國家更加重視溫差發(fā)電技術在民用領域的研究，并取得了長足的進展。國內半導體溫差發(fā)電方面的研究，目前主要致力于研究發(fā)電器理論和高優(yōu)值系數及低成本的熱電材料，旨在為溫差發(fā)電器的優(yōu)化提供理論指導和制備性能優(yōu)良的熱電材料。雖然我國是世界上最大的半導體熱電器件輸出國，但是在半導體溫差發(fā)電裝置綜合設計和應用方面的研究比較欠缺，因此研究溫差發(fā)電有著非?，F實的意義。隨著高性能和低成本的熱電材料研究開發(fā)，半導體溫差發(fā)電技術在很多領域將有著廣泛的應用。如何設計一個有效的工業(yè)發(fā)電裝置，使半導體溫差片的冷熱兩端溫差保持恒定，輸出持續(xù)穩(wěn)定并且符合要求的電能，使負載不間斷運行，則是半導體溫差發(fā)電由理論轉化為實際應用的道路上的不可回避的難題。目前工業(yè)現場中對測量轉爐內部溫度的溫度采集儀的供電主要有以下兩種方式第一種方式即采用外部電源的供電方案，由于轉爐處于旋轉狀態(tài)，那么則必須要采用電刷連接外部電源和溫度采集儀，那么在旋轉、高溫和電線電壓相互干擾等因素影響下電刷和爐壁之間會有產生火花的危險，并且采用外部電源會導致現場電線錯綜復雜，存在安全隱患；第二種方式即采用蓄電池方案，采用蓄電池方案則需要定期更換蓄電池以保持對溫度采集儀的可靠供電，但是經常性停機更換蓄電池對于企業(yè)生產經營來說是極大的損失，同時這是一種不可持續(xù)發(fā)展的方式。目前市場上轉爐利用余熱進行溫差發(fā)電的方案還比較少，困難在于工業(yè)現場環(huán)境中半導體溫差發(fā)電片的冷熱兩端溫差很難保持，一般情況下，冷面在工業(yè)環(huán)境中很快便被熱面或者周圍的高溫環(huán)境所傳導過來的熱量所加熱，從而使冷熱兩端的溫差驟降以致無法形成有效的恒定持續(xù)的電能，從而使溫差發(fā)電效果大打折扣。
發(fā)明內容本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種半導體溫差發(fā)電裝置。本實用新型一種半導體溫差發(fā)電裝置包括熱電轉換單元、散熱單元和輸出供電單
J Li ο[0008]所述的散熱單元包括噴頭、環(huán)形水槽、螺旋散熱水管、水泵、蓄水箱和弧形導管。環(huán)形水槽內部空心，環(huán)繞裝配在旋轉桶的外壁上，環(huán)形水槽的外環(huán)表面中間位置開有環(huán)形開口。噴頭設置在環(huán)形水槽的環(huán)形開口的正上方，并伸入環(huán)形開口中，不與環(huán)形開口和環(huán)形水槽的內表面接觸。噴頭的接水口通過水管與螺旋散熱水管的一端相連接，螺旋散熱水管的另一端與水泵相連接，水泵通過弧形導管插入蓄水箱至蓄水箱底部，蓄水箱位于環(huán)形水槽的正下方，蓄水箱上端開放，噴頭、螺旋散熱水管、水泵采用剛性支架固定，保持相對位置固定，旋轉桶滾動帶動環(huán)形水槽滾動時，環(huán)形水槽和噴頭并不相互碰觸。所述的熱電轉換單元包括環(huán)形凹槽，散熱片和溫差發(fā)電片。環(huán)形水槽的內環(huán)外表面的中間部分設有環(huán)形凹槽，使得環(huán)形水槽和旋轉筒的桶壁之間形成一個空間區(qū)域，環(huán)形凹槽的高度為散熱片與溫差發(fā)電片疊加的高度，散熱片緊貼環(huán)形凹槽底面，溫差發(fā)電片緊貼散熱片。所述的輸出供電單元包括耐高溫電源線、支撐桿、高溫隔離箱和穩(wěn)壓電路單元。穩(wěn)壓電路單元固定在高溫隔離箱內部，支撐桿一端固定設置在旋轉桶的側面，支撐桿與高溫隔離箱固定連接，熱電轉換單元中的溫差發(fā)電片通過耐高溫電源線與高溫隔離箱內的穩(wěn)壓電路單元連接。耐高溫電源線、支撐桿、高溫隔離箱、穩(wěn)壓電路電路都固定在旋轉筒的外壁上，隨著旋轉滾筒壁一起旋轉。本實用新型的有益效果本實用新型安全性高、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好，并且是利用轉爐本身的高溫余熱進行持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電，有著良好的經濟效益，具有結構簡單、裝配容易，生廣效率聞等優(yōu)點。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)立體結構圖；圖2為本實用新型的系統(tǒng)剖面圖；圖3為本實用新型的環(huán)形水槽的剖面放大圖；圖4為本實用新型的切面圖；圖5為本實用新型的切面圖的局部放大圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明本實用新型包括熱電轉換單元、散熱單元和輸出供電單元。熱電轉換單元利用熱電材料冷熱兩端的溫差發(fā)電，給輸出供電單元供電，輸出供電單元則將熱電轉換單元所產生的電能進行穩(wěn)壓濾波等一系列處理后穩(wěn)定給負載供電，散熱單元則為熱電轉換單元提供冷端，以保持熱電材料冷熱兩端持續(xù)恒定的溫差。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述的散熱單元包括噴頭1、環(huán)形水槽2、螺旋散熱水管3、水泵4、蓄水箱5和弧形導管14。環(huán)形水槽2內部空心，環(huán)繞裝配在旋轉桶6的外壁上，環(huán)形水槽2的外環(huán)表面中間位置開有環(huán)形開口。噴頭I設置在環(huán)形水槽2的環(huán)形開口的正上方，并伸入環(huán)形開口中，不與環(huán)形開口和環(huán)形水槽2的內表面接觸。噴頭I的接水口通過水管與螺旋散熱水管3的一端相連接，螺旋散熱水管3的另一端與水泵4相連接，水泵4通過弧形導管14插入蓄水箱5至蓄水箱5底部，蓄水箱5位于環(huán)形水槽2的正下方，蓄水箱5上端開放。噴頭1、螺旋散熱水管3、水泵4采用剛性支架固定，保持相對位置固定。當旋轉桶6滾動帶動環(huán)形水槽2滾動時，和噴頭I并不相互碰觸。如圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述的熱電轉換單元包括環(huán)形凹槽11、散熱片13和溫差發(fā)電片12。環(huán)形水槽2的內環(huán)外表面的中間部分設有環(huán)形凹槽，使得環(huán)形水槽2和旋轉筒6的桶壁之間形成一個空間區(qū)域，環(huán)形凹槽的高度為散熱片13與溫差發(fā)電片12疊加的高度，散熱片13緊貼環(huán)形凹槽底面，溫差發(fā)電片12緊貼散熱片13，其中的溫差發(fā)電片12的導線進行了耐高溫處理。如圖1、圖2所示，所述的輸出供電單元包括耐高溫電源線7、支撐桿8、高溫隔離箱9和穩(wěn)壓電路單元10。穩(wěn)壓電路單元10固定在高溫隔離箱9內部，支撐桿8—端固定設置在旋轉桶6的側面，支撐桿8與高溫隔離箱9固定連接，熱電轉換單元中的溫差發(fā)電片12通過耐高溫電源線7與高溫隔離箱9內的穩(wěn)壓電路單元10連接。耐高溫電源線、支撐桿、高溫隔離箱、穩(wěn)壓電路單元都固定在旋轉筒的外壁上，隨著旋轉滾筒壁一起旋轉。整個系統(tǒng)的動作噴頭I將冷凝水噴淋到環(huán)形水槽2的內壁中對環(huán)形水槽2的內壁進行降溫，降低散熱片13和溫差發(fā)電片12的冷端溫度。然后水流沿著環(huán)形水槽2流入蓄水箱5中，再由水泵4通過弧形導管14將水抽入螺旋散熱水管3中，對水進行降溫，最后循環(huán)到噴頭I處進行噴淋。溫差發(fā)電片12則利用冷熱兩端的溫差進行發(fā)電，通過耐高溫電源線7將不穩(wěn)定的電能輸送到穩(wěn)壓電路單元10進行穩(wěn)壓濾波等一系列處理后輸出穩(wěn)定的電壓輸送給負載。整個系統(tǒng)由水泵4為整個散熱系統(tǒng)提供水循環(huán)動力，通過螺旋散熱水管3對水進行降溫，最終經過噴頭I將冷凝水噴灑到環(huán)形水槽2的內壁中對環(huán)形水槽2的內壁進行降溫，從而提供較高且穩(wěn)定的溫差。溫差發(fā)電片12通過溫差發(fā)電，并將電能輸送給穩(wěn)壓電路單元10進行處理后輸出給負載。
權利要求1.半導體溫差發(fā)電裝置，包括熱電轉換單元、散熱單元和輸出供電單元； 其特征在于所述的散熱單元包括噴頭、環(huán)形水槽、螺旋散熱水管、水泵、蓄水箱和弧形導管，環(huán)形水槽內部空心，環(huán)繞裝配在旋轉桶的外壁上，環(huán)形水槽的外環(huán)表面中間位置開有環(huán)形開口，噴頭設置在環(huán)形水槽的環(huán)形開口的正上方，并伸入環(huán)形開口中，不與環(huán)形開口和環(huán)形水槽的內表面接觸，噴頭的接水口通過水管與螺旋散熱水管的一端相連接，螺旋散熱水管的另一端與水泵相連接，水泵通過弧形導管插入蓄水箱至蓄水箱底部，蓄水箱位于環(huán)形水槽的正下方，蓄水箱上端開放，噴頭、螺旋散熱水管、水泵采用剛性支架固定，保持相對位置固定，旋轉桶滾動帶動環(huán)形水槽滾動時，環(huán)形水槽和噴頭并不相互碰觸； 所述的熱電轉換單元包括環(huán)形凹槽，散熱片和溫差發(fā)電片，環(huán)形水槽的內環(huán)外表面的中間部分設有環(huán)形凹槽，使得環(huán)形水槽和旋轉筒的桶壁之間形成一個空間區(qū)域，環(huán)形凹槽的高度為散熱片與溫差發(fā)電片疊加的高度，散熱片緊貼環(huán)形凹槽底面，溫差發(fā)電片緊貼散熱片； 所述的輸出供電單元包括耐高溫電源線、支撐桿、高溫隔離箱和穩(wěn)壓電路單元，穩(wěn)壓電路單元固定在高溫隔離箱內部，支撐桿一端固定設置在旋轉桶的側面，支撐桿與高溫隔離箱固定連接，熱電轉換單元中的溫差發(fā)電片通過耐高溫電源線與高溫隔離箱內的穩(wěn)壓電路單元連接，耐高溫電源線、支撐桿、高溫隔離箱、穩(wěn)壓電路電路都固定在旋轉筒的外壁上，隨著旋轉滾筒壁一起旋轉。
專利摘要本實用新型公開了一種半導體溫差發(fā)電裝置，現有技術存在安全隱患和發(fā)電效果差的現象，本實用新型包括熱電轉換單元、散熱單元和輸出供電單元，其中散熱單元包括噴頭、環(huán)形水槽、螺旋散熱水管、水泵、蓄水箱和弧形導管，熱電轉換單元包括環(huán)形凹槽，散熱片和溫差發(fā)電片，輸出供電單元包括耐高溫電源線、支撐桿、高溫隔離箱和穩(wěn)壓電路單元。本實用新型安全性高、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好，并且是利用轉爐本身的高溫余熱進行持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電，有著良好的經濟效益，具有結構簡單、裝配容易，生產效率高等優(yōu)點。
文檔編號H02N11/00GK202906800SQ20122061925
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權日2012年11月21日
發(fā)明者王建中, 張睿, 楊成忠, 孔亞廣, 何曉峰, 林高慧 申請人:杭州電子科技大學