一種通用溫差發(fā)電模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種通用溫差發(fā)電模組，包括集熱陶瓷外管、水冷陶瓷內(nèi)管、銅箔、PN結(jié)、緊定箍、導(dǎo)線、接頭，水冷陶瓷內(nèi)管同軸設(shè)置在集熱陶瓷外管內(nèi)，內(nèi)通冷卻液體，銅箔覆合在集熱陶瓷外管內(nèi)表面和水冷陶瓷內(nèi)管外表面上，PN結(jié)的熱端與集熱陶瓷外管內(nèi)表面的銅箔連接，冷端與水冷陶瓷內(nèi)管外表面的銅箔連接。當(dāng)熱流質(zhì)管道中有熱流質(zhì)通過(guò)時(shí)，外管吸收熱流質(zhì)熱量溫度升高，內(nèi)管在冷卻水的作用下溫度下降，致使PN結(jié)的熱端和冷端出現(xiàn)溫差，從而產(chǎn)生電流發(fā)電。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模塊化程度高，安裝使用方便，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛的特點(diǎn)。另外，利用溫差發(fā)電，可充分利用汽車廢氣、鍋爐廢汽中蘊(yùn)含的熱量發(fā)電，減小了能量的損失，提高了能源利用率。
【專利說(shuō)明】一種通用溫差發(fā)電模組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電模組，特別涉及一種通用溫差發(fā)電模組。
【背景技術(shù)】
[0002]溫差發(fā)電是將余熱廢熱等低品位能源轉(zhuǎn)換為電能的有效方式，近年來(lái)得到世界許多國(guó)家的高度重視和大量投入，如日本利用這項(xiàng)技術(shù)建立了 500W級(jí)的垃圾燃燒余熱發(fā)電示范系統(tǒng)，已取得了良好的實(shí)際效果。美國(guó)公司也已開(kāi)發(fā)了多種熱電發(fā)電系統(tǒng)，且均已投入使用，如在大型貨運(yùn)卡車上安裝1000W級(jí)的廢熱發(fā)電系統(tǒng)為汽車提供輔助電源等。車用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱溫差發(fā)電技術(shù)近幾年來(lái)發(fā)展很快，轉(zhuǎn)換規(guī)?？稍跀?shù)百瓦至幾千瓦之間。其中，日本Nissan汽車公司研究中心研制的一種排氣溫差發(fā)電器可以回收11%的熱量，西班牙研制的排氣溫差發(fā)電器可以收37%的熱量。美國(guó)H1-Z公司在能源部資助下進(jìn)行的柴油機(jī)載重車排氣余熱溫差發(fā)電研究在臺(tái)架和道路實(shí)驗(yàn)中得到2000-4000W的功率。俄羅斯聯(lián)邦科學(xué)中心物理與能源工程研究所進(jìn)行的高寒區(qū)載重發(fā)動(dòng)機(jī)直接發(fā)電的研究產(chǎn)生了 600W的電能。
[0003]國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了對(duì)利用溫差發(fā)電的相關(guān)研究，但從已報(bào)道的研究成果開(kāi)看，目前該技術(shù)仍然處于一個(gè)初級(jí)階段，市場(chǎng)上尚沒(méi)有一個(gè)成熟的商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)，更沒(méi)有一個(gè)高通用性的模塊化的商業(yè)化產(chǎn)品。然而汽車廢氣及鍋爐蒸汽等熱流質(zhì)中蘊(yùn)含的能量巨大，如汽車廢氣帶走的能量占消耗的燃料總能量的30%-40%，若將這些能量的10%利用起來(lái)，定會(huì)帶來(lái)良好的社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中溫差發(fā)電技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用溫差發(fā)電技術(shù)，利用汽車廢氣及鍋爐蒸汽等熱流質(zhì)余熱發(fā)電，從而提高能源轉(zhuǎn)換效率的通用溫差發(fā)電裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種通用溫差發(fā)電模組，包括集熱陶瓷外管、水冷陶瓷內(nèi)管、銅箔、PN結(jié)、緊定箍、導(dǎo)線、接頭，所述水冷陶瓷內(nèi)管同軸設(shè)置在集熱陶瓷外管內(nèi)，內(nèi)通冷卻液體，所述銅箔覆合在集熱陶瓷外管內(nèi)表面和水冷陶瓷內(nèi)管外表面上，覆合了銅箔的集熱陶瓷外管稱為外管組件，覆合了銅箔的水冷陶瓷內(nèi)管稱為內(nèi)管組件，所述PN結(jié)的熱端與集熱陶瓷外管內(nèi)表面的銅箔連接，其冷端與水冷陶瓷內(nèi)管外表面的銅箔連接，所述緊定箍分別扣在集熱陶瓷外管的兩端，緊定箍鎖緊時(shí)能使集熱陶瓷外管收縮，從而使外管組件、PN結(jié)及內(nèi)管組件之間牢固緊密接觸，所述導(dǎo)線從銅箔引出，用于引出PN結(jié)上產(chǎn)生的電流，所述接頭安裝在水冷陶瓷內(nèi)管的兩端。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該通用溫差發(fā)電模組還包括填充于集熱陶瓷外管和水冷陶瓷內(nèi)管兩端的間隙中以及集熱陶瓷外管的開(kāi)口中，起隔熱作用的襯墊。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該通用溫差發(fā)電模組還包括安裝在集熱陶瓷外管兩端的端蓋。[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PN結(jié)的連接方式為串聯(lián)加并聯(lián)，即在沿通用溫差發(fā)電模組的軸線方向上為串聯(lián)，沿通用溫差發(fā)電模組的周向上為并聯(lián)。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述集熱陶瓷外管的外側(cè)面設(shè)有翼狀的吸熱翼片，且外側(cè)面的軸向上開(kāi)設(shè)有用于吸收熱脹冷縮變形量的凹槽。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述集熱陶瓷外管截面呈環(huán)狀，內(nèi)側(cè)面為方便覆合銅箔的等邊多邊形；所述水冷陶瓷內(nèi)管截面呈環(huán)狀，外側(cè)面為方便覆合銅箔的、與集熱陶瓷外管內(nèi)側(cè)面對(duì)應(yīng)一致的等邊多邊形。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述集熱陶瓷外管的吸熱翼片上均勻地涂有用于提高集熱陶瓷外管吸熱效率的吸熱涂層。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]本實(shí)用新型一種通用溫差發(fā)電模組具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模塊化程度高，安裝使用方便，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛的特點(diǎn)。另外，利用溫差發(fā)電，可充分利用汽車廢氣、鍋爐廢汽中蘊(yùn)含的熱量發(fā)電，減小了能量的損失，提高了能源利用率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型通用溫差發(fā)電模組的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1中A部分的放大結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型通用溫差發(fā)電模組的應(yīng)用示意圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型通用溫差發(fā)電模組的橫截面圖；
[0019]圖5是圖4中B部分的放大結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖中:1、集熱陶瓷外管；2、水冷陶瓷內(nèi)管；3、銅箔；4、PN結(jié)；5、緊定箍；6、端蓋；7、導(dǎo)線；8、接頭；9、襯塾；10、熱流質(zhì)管道；11、吸熱翼片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]本實(shí)用新型一種通用溫差發(fā)電模組的整體結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，其剖面結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，其應(yīng)用狀態(tài)如圖3所示。該通用溫差發(fā)電模組包括集熱陶瓷外管1、水冷陶瓷內(nèi)管2、銅箔3、PN結(jié)4、緊定箍5、端蓋6、導(dǎo)線7、接頭8、襯墊9。水冷陶瓷內(nèi)管2同軸設(shè)置在集熱陶瓷外管I內(nèi)，內(nèi)通冷卻水；銅箔3通過(guò)DBC技術(shù)覆合在集熱陶瓷外管I內(nèi)表面及水冷陶瓷內(nèi)管2外表面上，覆合了銅箔3的集熱陶瓷外管I稱為外管組件，覆合了銅箔3的水冷陶瓷內(nèi)管2稱為內(nèi)管組件；PN結(jié)4的熱端與集熱陶瓷外管I內(nèi)表面的銅箔3連接，冷端與水冷陶瓷內(nèi)管2外表面的銅箔3連接；緊定箍5分別扣在集熱陶瓷外管I的兩端，緊定箍5鎖緊時(shí)能使集熱陶瓷外管I稍微收縮，從而使外管組件、PN結(jié)4及內(nèi)管組件之間的接觸牢固可靠；導(dǎo)線7將PN結(jié)4上產(chǎn)生的電流引出；襯墊9填充于集熱陶瓷外管I和水冷陶瓷內(nèi)管2兩端的間隙中，以及集熱陶瓷外管I的開(kāi)口中，起隔熱作用。
[0023]集熱陶瓷外管I截面呈帶一開(kāi)口的環(huán)狀，外側(cè)面有翼狀的吸熱翼片11，內(nèi)側(cè)面為等邊多邊形，方便覆合銅箔3。集熱陶瓷外管I的外側(cè)面上軸向上開(kāi)有均布的一定深度的槽，以吸收熱脹冷縮的變形量。集熱陶瓷外管I的吸熱翼片11上均勻的涂有吸熱涂層，以提高集熱陶瓷外管的吸熱效率。水冷陶瓷內(nèi)管2，截面呈環(huán)狀，內(nèi)側(cè)面為圓形，外側(cè)面為與集熱陶瓷外管I內(nèi)側(cè)面對(duì)應(yīng)一致的等邊多邊形，方便覆合銅箔3。
[0024]PN結(jié)4的連接方式為串聯(lián)加并聯(lián)。在沿通用溫差發(fā)電模組的軸線方向上為串聯(lián)，沿通用溫差發(fā)電模組的周向?yàn)椴⒙?lián)。
[0025]當(dāng)熱流質(zhì)管道10中有熱流質(zhì)通過(guò)時(shí)，集熱陶瓷外管I吸收熱流質(zhì)的部分熱量，溫度升高，水冷陶瓷內(nèi)管2在冷卻水的作用下溫度下降，因此內(nèi)管和外管間產(chǎn)生溫度差，在熱傳遞的作用下PN結(jié)4的熱端和冷端也出現(xiàn)溫差，從而產(chǎn)生電流發(fā)電。
[0026]本實(shí)用新型的工作原理為:通用溫差發(fā)電模組安裝在熱流質(zhì)通過(guò)的管道中，如汽車排氣管蒸汽管道及熱油管道等，模組軸線垂直于熱流質(zhì)管道10軸線。集熱陶瓷外管I與水冷陶瓷內(nèi)管2同軸安裝，水冷陶瓷內(nèi)管2中內(nèi)通冷卻水。PN結(jié)4安裝在集熱陶瓷外管I與水冷陶瓷內(nèi)管2之間，PN結(jié)4的熱端和冷端分別通過(guò)銅箔3與集熱陶瓷外管I與水冷陶瓷內(nèi)管2連接。當(dāng)熱流質(zhì)管道中有熱流質(zhì)通過(guò)時(shí)，集熱陶瓷外管I吸收熱流質(zhì)的部分熱量，溫度升高，水冷陶瓷內(nèi)管2在冷卻水的作用下溫度下降，因此集熱陶瓷外管I與水冷陶瓷內(nèi)管2間產(chǎn)生溫度差，在熱傳遞的作用下PN結(jié)4的熱端和冷端也出現(xiàn)溫差，從而產(chǎn)生電流發(fā)電，電流最終通過(guò)導(dǎo)線7引出。
[0027]本實(shí)用新型的通用溫差發(fā)電模組具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模塊化程度高，安裝使用方便，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛的特點(diǎn)。另外，利用溫差發(fā)電，可充分汽車廢氣、鍋爐廢汽中蘊(yùn)含的熱量發(fā)電，減小了能量的損失，提高了能源利用率。
[0028]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:包括集熱陶瓷外管(I)、水冷陶瓷內(nèi)管(2)、銅箔(3)、PN結(jié)(4)、緊定箍(5)、導(dǎo)線(7)、接頭(8)，所述水冷陶瓷內(nèi)管(2)同軸設(shè)置在集熱陶瓷外管內(nèi)(1)，內(nèi)通冷卻液體，所述銅箔(3)覆合在集熱陶瓷外管(I)內(nèi)表面和水冷陶瓷內(nèi)管(2)外表面上，覆合了銅箔(3)的集熱陶瓷外管(I)稱為外管組件，覆合了銅箔(3)的水冷陶瓷內(nèi)管(2)稱為內(nèi)管組件，所述PN結(jié)(4)的熱端與集熱陶瓷外管(I)內(nèi)表面的銅箔(3)連接，其冷端與水冷陶瓷內(nèi)管(2)外表面的銅箔(3)連接，所述緊定箍(5)分別扣在集熱陶瓷外管(I)的兩端，緊定箍(5)鎖緊時(shí)能使集熱陶瓷外管(I)收縮，從而使外管組件、PN結(jié)(4)及內(nèi)管組件之間牢固緊密接觸，所述導(dǎo)線(7)從銅箔(3)引出，用于引出PN結(jié)(4)上產(chǎn)生的電流，所述接頭(8)安裝在水冷陶瓷內(nèi)管(2)的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:還包括填充于集熱陶瓷外管(I)和水冷陶瓷內(nèi)管(2)兩端的間隙中以及集熱陶瓷外管的開(kāi)口中，起隔熱作用的襯墊(9 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:還包括安裝在集熱陶瓷外管(I)兩端的端蓋(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:所述PN結(jié)(4)的連接方式為串聯(lián)加并聯(lián)，即在沿通用溫差發(fā)電模組的軸線方向上為串聯(lián)，沿通用溫差發(fā)電模組的周向上為并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:所述集熱陶瓷外管(I)的外側(cè)面設(shè)有翼狀的吸熱翼片(11)，且外側(cè)面的軸向上開(kāi)設(shè)有用于吸收熱脹冷縮變形量的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:所述集熱陶瓷外管(I)截面呈環(huán)狀，內(nèi)側(cè)面為方便覆合銅箔的等邊多邊形；所述水冷陶瓷內(nèi)管(2)截面呈環(huán)狀，外側(cè)面為方便覆合銅箔(3)的、與集熱陶瓷外管(I)內(nèi)側(cè)面對(duì)應(yīng)一致的等邊多邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種通用溫差發(fā)電模組，其特征在于:所述集熱陶瓷外管(I)的吸熱翼片(11)上均勻地涂有用于提高集熱陶瓷外管(I)吸熱效率的吸熱涂層。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK203434893SQ201320456578
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】汪若塵, 朱靜, 葉青, 謝建, 陳龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)