一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，屬于太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域，包括集熱裝置與發(fā)電裝置。集熱裝置部分采用廣泛使用的石英玻璃集熱管，發(fā)電裝置采用半導體溫差發(fā)電材料設(shè)計而成，材料的冷端與內(nèi)側(cè)導熱絕緣材料相接觸，熱端與外側(cè)集熱材料相接觸，較大的相對穩(wěn)定的溫差提供發(fā)電所需的溫度勢，在此溫差下工作，發(fā)電裝置得到電能。本發(fā)明太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，具有更廣泛的適應(yīng)性，其結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，可大幅度提高太陽能綜合利用率。
【專利說明】一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其可以同時進行生活熱水供應(yīng)以及電能生產(chǎn)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]溫差發(fā)電是利用塞貝克效應(yīng)把熱能轉(zhuǎn)化為電能。當一對溫差電池的兩端處于不同溫度時，兩端的溫差電動勢就可作為電源。常用的是半導體溫差電池，這是一個由一組半導體溫差電電池串聯(lián)和并聯(lián)制成的直流發(fā)電裝置。每個電池由一N型半導體和一P型半導體串聯(lián)而成，兩者聯(lián)接著的一端和高溫熱源接觸，而N型和P型半導體的非結(jié)端通過導線均與低溫熱源接觸，由于熱端與冷端間有溫度差存在，使P的冷端有負電荷積累而成為發(fā)電器的陰極；N的冷端有正電荷積累而成為陽極。若與外電路相聯(lián)就有電流流過。
[0003]太陽能是清潔能源，目前使用較多的領(lǐng)域為太陽能熱水器，太陽能熱水器把太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)90%的市場份額，而中國的真空管式太陽能熱水器又占到了世界總使用量的97%。
[0004]現(xiàn)階段利用太陽能大多采用光伏的方式，效率較低，而已知的少數(shù)的采用光熱方式也都采用的是在平面上布置PN半導體溫差發(fā)電材料的方式，這種方式由于太陽照射的不同角度會影響發(fā)電 且地面由于完全受不到太陽照射產(chǎn)生了成本上的浪費，且會對原有真空管的制作工藝產(chǎn)生影響，需要對制造工藝改進，產(chǎn)生額外的成本。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其能很好的處理了溫差發(fā)電電池的熱端和冷端，保證了溫差電池的良好運行，使太陽能熱水器能夠在為居民提供熱水的同時產(chǎn)生電能，提高其利用率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]第一種方案:
[0008]一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，包括玻璃水管，以及設(shè)置在玻璃水管外壁上的絕緣陶瓷層，絕緣陶瓷層的外壁上設(shè)置有若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件，且若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件中兩個相鄰的P型半導體和N型半導體之間通過絕緣材料層間隔，相鄰兩個PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導體和N型半導體通過鑲嵌在絕緣陶瓷外壁上的第一導電膜相連，單個PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導體和N型半導體通過PN結(jié)溫差發(fā)電組件外壁上的第二導電膜相連，相鄰兩個第二導電膜之間通過第二導電膜外壁上的第一太陽能集熱層間隔。
[0009]本發(fā)明進一步改進在于:玻璃水管外壁上還設(shè)置有第二太陽能集熱層(3b)，其布置在絕緣陶瓷層的兩端。
[0010]本發(fā)明進一步改進在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件通過噴涂或者電鍍在絕緣陶瓷層的外壁上制成。
[0011]本發(fā)明進一步改進在于:絕緣陶瓷層、PN結(jié)溫差發(fā)電組件、絕緣材料層、第一導電膜、第二導電膜、第一太陽能集熱層以及第二太陽能集熱層均為1/2圓弧狀。
[0012]本發(fā)明進一步改進在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件采用Bi2Te3、PbTe、GeTe或AgSbTe2中的一種或多種制成。
[0013]第二種方案:
[0014]一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，包括玻璃水管，以及由內(nèi)向外依次設(shè)置在玻璃水管外壁上的絕緣或玻璃纖維層和玻璃套管，玻璃套管的外壁上設(shè)置有若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件，且若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件中兩個相鄰的P型半導體和N型半導體之間通過絕緣材料層間隔，相鄰兩個PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導體和N型半導體通過鑲嵌在絕緣陶瓷外壁上的第一導電膜相連，單個PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導體和N型半導體通過PN結(jié)溫差發(fā)電組件外壁上的第二導電膜相連，相鄰兩 個第二導電膜之間通過第二導電膜外壁上的第一太陽能集熱層間隔。
[0015]本發(fā)明進一步改進在于:玻璃水管外壁上還設(shè)置有第二太陽能集熱層，其布置在絕緣或玻璃纖維層的兩端。
[0016]本發(fā)明進一步改進在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件通過噴涂或者電鍍在絕緣陶瓷層的上制成。
[0017]本發(fā)明進一步改進在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件、絕緣材料層、第一導電膜、第二導電膜、第一太陽能集熱層以及第二太陽能集熱層均為1/2圓弧狀。
[0018]本發(fā)明進一步改進在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件采用Bi2Te3、PbTe、GeTe或AgSbTe2中的一種或多種制成。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0020]1、本發(fā)明太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管的熱端置于第一太陽能集熱層的下方，可以獲得足夠大的比較恒定的高溫，冷端置于導熱層，從而加強冷端散熱，從而使冷端保持一定的低溫；
[0021]2、在保證使用熱水的情況下，本發(fā)明太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管有效提高了能量利用率，同時供應(yīng)電能；
[0022]3、本發(fā)明太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管結(jié)構(gòu)簡單，基本不破壞原有的比較成熟的真空管的制造工藝，易于批量生產(chǎn)和現(xiàn)行設(shè)備的改造。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0023]圖1為本發(fā)明太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管具體實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1的A向視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管具體實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為圖3的A向視圖。
[0027]圖中:1為玻璃水管，2為PN半導體溫差發(fā)電組件，3a為第一太陽能集熱層，3b為第二太陽能集熱層，4為絕緣陶瓷層，5a為第一導電膜，5b為第二導電膜，6為絕緣材料層，7為絕緣或玻璃纖維層，8為玻璃套管。
【【具體實施方式】】[0028]下面結(jié)合附圖和具有實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0029]參見圖1至圖4，本發(fā)明一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其在傳統(tǒng)真空集熱管的基礎(chǔ)上進行改進。
[0030]實施例1:
[0031]參見圖1和圖2，本發(fā)明一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，包括玻璃水管1，以及設(shè)置在玻璃水管I外壁上的絕緣陶瓷層4，絕緣陶瓷層4的外壁上設(shè)置有若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件2，且若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件2中兩個相鄰的P型半導體和N型半導體之間通過絕緣材料層6間隔，使得其可以緊貼絕緣材料層6，保證良好接觸。相鄰兩個PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導體和N型半導體通過鑲嵌在絕緣陶瓷4外壁上的第一導電膜5a相連，相當于將不同的PN結(jié)溫差發(fā)電組件2串聯(lián)起來。單個PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導體和N型半導體通過PN結(jié)溫差發(fā)電組件2外壁上的第二導電膜5b相連，相鄰兩個第二導電膜5b之間通過第二導電膜5b外壁上的第一太陽能集熱層3a間隔，第一太陽能集熱層3a收集太陽能的熱能，使其溫度上升，對內(nèi)部進行加熱，同時形成高溫熱源。
[0032]其中，玻璃水管I的外徑為58mm，內(nèi)部允許水流通過。絕緣陶瓷層4采用噴涂的工藝噴涂在玻璃水管I的外壁。
[0033]進一步地，玻璃水管I外壁上還設(shè)置有第二太陽能集熱層3b，其布置在絕緣陶瓷層4的兩端。PN結(jié)溫差發(fā)電組件2通過噴涂或者電鍍在絕緣陶瓷層4的外壁上制成。絕緣陶瓷層4、PN結(jié)溫差發(fā)電組件2、絕緣材料層6、第一導電膜5a、第二導電膜5b、第一太陽能集熱層3a以及第二太陽能集熱層3b均為1/2圓弧狀。
[0034]實施例2:
[0035]參見圖3和圖4，本發(fā)明一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，包括玻璃水管1，以及由內(nèi)向外依次設(shè)置在玻璃水管I外壁上的絕緣或玻璃纖維層7和玻璃套管8，玻璃套管8的外壁上設(shè)置有若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件2，且若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件2中兩個相鄰的P型半導體和N型半導體之間通過絕緣材料層6間隔，相鄰兩個PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導體和N型半導體通過鑲嵌在絕緣陶瓷4外壁上的第一導電膜5a相連，單個PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導體和N型半導體通過PN結(jié)溫差發(fā)電組件2外壁上的第二導電膜5b相連，相鄰兩個第二導電膜5b之間通過第二導電膜5b外壁上的第一太陽能集熱層3a間隔。
[0036]其中，玻璃水管I的外徑為58_，內(nèi)部允許水流通過。絕緣陶瓷層4采用噴涂的工藝噴涂在玻璃水管I的外壁。
[0037]進一步地，玻璃水管I外壁上還設(shè)置有第二太陽能集熱層3b，其布置在絕緣陶瓷層4的兩端。PN結(jié)溫差發(fā)電組件2通過噴涂或者電鍍在絕緣陶瓷層4的外壁上制成。PN結(jié)溫差發(fā)電組件2、絕緣材料層6、第一導電膜5a、第二導電膜5b、第一太陽能集熱層3a以及第二太陽能集熱層3b均為1/2圓弧狀。
[0038]其中，絕緣或玻璃纖維層7采用填充法直接填充到玻璃水管I的外壁，與外側(cè)模塊用玻璃套管8隔開。
[0039]在玻璃水管I中間部分管壁上增加絕緣或玻璃纖維層7，使得冷端能夠保持一定溫度，同時熱端與集熱材料保持接觸，熱端在有太陽時間將達到較高的溫度。溫差的存在保持使太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管工作，產(chǎn)生電能。
[0040]本發(fā)明對原有的溫差發(fā)電技術(shù)進行了創(chuàng)新，采用直接與集熱層、低溫導熱層接觸方式控制溫差，并且使用電鍍或噴涂法使半導體材料達到一定的彎曲度，與裝置緊密契合，提聞效率。
[0041]實施例2在實施例1的基礎(chǔ)上進一步改進，將模塊的制造與真空管的制造分離開，可以分別在不同生產(chǎn)線上生產(chǎn)，提升效率，并可以根據(jù)不同地區(qū)的需要合理選配不同數(shù)量的模塊，科學平衡熱水與溫差發(fā)電的比例，充分發(fā)揮優(yōu)勢。
[0042]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維護，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)破壞性小，成本低，有利于大幅度推廣。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:包括玻璃水管(1)，以及設(shè)置在玻璃水管(I)外壁上的絕緣陶瓷層(4)，絕緣陶瓷層(4)的外壁上設(shè)置有若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)，且若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)中兩個相鄰的P型半導體和N型半導體之間通過絕緣材料層(6)間隔，相鄰兩個PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)的P型半導體和N型半導體通過鑲嵌在絕緣陶瓷(4)外壁上的第一導電膜(5a)相連，單個PN結(jié)溫差發(fā)電組件⑵的P型半導體和N型半導體通過PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)外壁上的第二導電膜(5b)相連，相鄰兩個第二導電膜(5b)之間通過第二導電膜(5b)外壁上的第一太陽能集熱層(3a)間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:玻璃水管(I)外壁上還設(shè)置有第二太陽能集熱層(3b)，其布置在絕緣陶瓷層(4)的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)通過噴涂或者電鍍在絕緣陶瓷層(4)的外壁上制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:絕緣陶瓷層(4)、PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)、絕緣材料層(6)、第一導電膜(5a)、第二導電膜(5b)、第一太陽能集熱層(3a)以及第二太陽能集熱層(3b)均為1/2圓弧狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)采用Bi2Te3、PbTe、GeTe或AgSbTe2中的一種或多種制成。
6.一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:包括玻璃水管(I)，以及由內(nèi)向外依次設(shè)置在玻璃水管(I)外壁上的絕緣或玻璃纖維層(7)和玻璃套管(8)，玻璃套管(8)的外壁上設(shè)置有若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)，且若干PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)中兩個相鄰的P型半導體和N型半導體之間通過絕緣材料層(6)間隔，相鄰兩個PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)的P型半導體和N型半導體通過鑲嵌在絕緣陶瓷(4)外壁上的第一導電膜(5a)相連，單個PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)的P型半導體和N型半導體通過PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)外壁上的第二導電膜(5b)相連，相鄰兩個第二導電膜(5b)之間通過第二導電膜(5b)外壁上的第一太陽能集熱層(3a)間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管,其特征在于:玻璃水管(I)外壁上還設(shè)置有第二太陽能集熱層(3b)，其布置在絕緣或玻璃纖維層(7)的兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)通過噴涂或者電鍍在絕緣陶瓷層(4)的上制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)、絕緣材料層(6)、第一導電膜(5a)、第二導電膜(5b)、第一太陽能集熱層(3a)以及第二太陽能集熱層(3b)均為1/2圓弧狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其特征在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)采用Bi2Te3、PbTe、GeTe或AgSbTe2中的一種或多種制成。
【文檔編號】H02N11/00GK103983030SQ201410242322
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】黃建兵, 張麒, 陳鵬瑋, 鄭召利, 徐舒, 寇家靜 申請人:西安交通大學