專利名稱：相變換熱器溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相變換熱器溫差發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
溫差半導(dǎo)體是一種利用半導(dǎo)體材料的Petier效應(yīng)和kebeCk效應(yīng)，通過對PN型半導(dǎo)體材料兩端通電來吸熱放熱，或者在PN型半導(dǎo)體材料兩端提供溫差來發(fā)電的技術(shù)而制成的一種半導(dǎo)體器件，它無需化學(xué)反應(yīng)且無機械移動部分，因而具有重量輕、無噪聲、無污染以及啟動快，能精確控溫和利用各種熱源來發(fā)電等特點，被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。隨著能源的短缺和人們環(huán)境保護(hù)意識的不斷提高，特別是全球氣候變暖問題，溫差半導(dǎo)體材料以其各種優(yōu)點越來越受人們的關(guān)注。但是由于溫差半導(dǎo)體材料受到熱電材料發(fā)展的限制，發(fā)電效率很低，目前主要靠改良發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)來提高溫差發(fā)電效率。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足問題，本實用新型提出一種相變換熱器溫差發(fā)電裝置，旨在最大程度地利用高溫廢氣余熱，并將之轉(zhuǎn)化為電能，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。本實用新型的技術(shù)方案(結(jié)合附圖)介紹如下本實用新型由相變換熱器1、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2、翅片散熱器3、連接件4、保溫材料5和相變儲能材料6組成；其中相變換熱器1的外圓弧面和翅片散熱器3的內(nèi)圓弧面之間置有串聯(lián)或串并聯(lián)方式連接的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2與相變換熱器1 的外圓弧面接觸的面為高溫面，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2與翅片散熱器3的內(nèi)圓弧面接觸的面為低溫面；半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的低溫面和高溫面上涂有高導(dǎo)熱硅膠，可使相變換熱器1、 半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2和翅片散熱器3三者之間接觸更緊密并提高傳熱能力。相變換熱器1由高溫廢氣通道7、導(dǎo)熱翅片8、相變儲能材料盛裝腔9、肋板10、外環(huán)11和內(nèi)環(huán)12組成，其中導(dǎo)熱翅片8設(shè)置于內(nèi)環(huán)12的內(nèi)圓弧面上，內(nèi)環(huán)12形成的空間為高溫廢氣通道7 ；內(nèi)環(huán)12和外環(huán)11通過肋板10連接，內(nèi)環(huán)12、外環(huán)11和肋板10所形成的空間為相變儲能材料盛裝腔9。翅片散熱器3由翅片散熱器I和翅片散熱器II組成，翅片散熱器I和翅片散熱器 II對稱設(shè)置，且均呈半圓環(huán)狀，散熱翅片13設(shè)置于半圓環(huán)14的外圓弧面上，帶孔15的連接板16設(shè)置于半圓環(huán)14的兩端，翅片散熱器3中的翅片散熱器I和翅片散熱器II經(jīng)連接件 4連接；翅片散熱器3的內(nèi)圓弧面通過高導(dǎo)熱硅膠與半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的低溫面充分接觸，散熱翅片13與外界冷空氣強烈對流換熱，有效降低半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2低溫面溫度。保溫材料5填充于相變換熱器1和翅片散熱器3之間的其他縫隙中，可使半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2與相變換熱器1的外圓弧面接觸的高溫面的能量，更少地散發(fā)到空氣中。相變儲能材料6密封于相變換熱器1的相變儲能材料盛裝腔9中。本實用新型利用高溫廢氣與外界之間的溫度差，通過相變儲能和溫差發(fā)電技術(shù)將廢氣熱能轉(zhuǎn)化為電能。本實用新型余熱利用率和發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，可廣泛運用于鍋爐廢氣、汽車高溫尾氣等余熱的回收利用。
圖1為相變換熱器溫差發(fā)電裝置軸測圖。圖2為相變換熱器溫差發(fā)電裝置橫截面示意圖。圖3為相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為1/2翅片散熱器結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.相變換熱器2.半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3.翅片散熱器4.連接件5.保溫材料6.相變儲能材料7.高溫廢氣通道8.導(dǎo)熱翅片9.相變儲能材料盛裝腔10.肋板 11.外環(huán)12.內(nèi)環(huán)13.散熱翅片14.半圓環(huán)15.孔16.連接板。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作如下描述如圖1和圖2所示，本實用新型由相變換熱器1、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2、翅片散熱器3、連接件4、保溫材料5和相變儲能材料6組成，其中相變換熱器1的外圓弧面和翅片散熱器3的內(nèi)圓弧面之間，置有串聯(lián)或串并聯(lián)方式連接的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2與相變換熱器1的外圓弧面接觸的面為高溫面，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2與翅片散熱器 3的內(nèi)圓弧面接觸的面為低溫面，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的低溫面和高溫面上涂有高導(dǎo)熱硅膠，涂高導(dǎo)熱硅膠可使相變換熱器1、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2和翅片散熱器3三者之間具有高的導(dǎo)熱性；翅片散熱器3中的翅片散熱器I和翅片散熱器II經(jīng)連接件4連接。保溫材料5填充于相變換熱器1和翅片散熱器3之間的其他縫隙中；相變儲能材料6密封于相變換熱器1的相變儲能材料盛裝腔9中。如圖3所示，相變換熱器1由高溫廢氣通道7、導(dǎo)熱翅片8、相變儲能材料盛裝腔9、 肋板10、外環(huán)11和內(nèi)環(huán)12組成，其中導(dǎo)熱翅片8設(shè)置于內(nèi)環(huán)12的內(nèi)圓弧面上，內(nèi)環(huán)12形成的空間為高溫廢氣通道7 ；內(nèi)環(huán)12和外環(huán)11通過肋板10連接，內(nèi)環(huán)12、外環(huán)11和肋板 10所形成的空間為相變儲能材料盛裝腔9。如圖4所示，翅片散熱器3由翅片散熱器I和翅片散熱器II組成；對稱設(shè)置的翅片散熱器I和翅片散熱器II均呈半圓環(huán)狀、；散熱翅片13設(shè)置于半圓環(huán)14的外圓弧面上， 帶孔15的連接板16設(shè)置于半圓環(huán)14的兩端，翅片散熱器3中的翅片散熱器I和翅片散熱器II經(jīng)連接件4連接；翅片散熱器3的內(nèi)圓弧面通過高導(dǎo)熱硅膠與半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的低溫面充分接觸。半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的具體規(guī)格和數(shù)量根據(jù)具體應(yīng)用場合而定。相變換熱器1采用高導(dǎo)熱鋁合金材料直接鑄造成型，以提高相變換熱器1的導(dǎo)熱性能。相變換熱器1的內(nèi)外結(jié)構(gòu)，可將廢氣余熱充分傳遞到相變儲能材料6，以及半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2高溫面；圓弧形的外表面使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的高溫面受熱更均勻。相變儲能材料6為納米多孔石墨基相變儲能復(fù)合材料，其可將部分未能被轉(zhuǎn)化為電能的高溫廢氣余熱儲存起來；當(dāng)廢氣溫度下降時，相變儲能材料6發(fā)生相變等溫放熱，繼續(xù)為半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的高溫面提供熱量。[0025]半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的串聯(lián)或串并聯(lián)方式需根據(jù)負(fù)載具體情況而定，通過串聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合，使得電源內(nèi)阻與負(fù)載內(nèi)阻達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，從而達(dá)到輸出功率的最大化。相變儲能材料6的相變溫度，需根據(jù)高溫廢氣的溫度而定，以保證充分吸收熱量， 并在廢氣溫度降低時，也能保證半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的高溫面有足夠高的溫度。如果將本實用新型安裝在汽車發(fā)動機排氣管上，汽車行駛時排放大量高溫尾氣， 而外界空氣與翅片散熱器3強迫對流，使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的高溫面和低溫面產(chǎn)生大的溫差而發(fā)電，產(chǎn)生的直流電可通過DC/DC轉(zhuǎn)化充入蓄電池內(nèi)，根據(jù)蓄電池的充電電壓要求，可改變半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的串并聯(lián)方式。當(dāng)將本實用新型用于汽車發(fā)動機高溫廢氣回收時，可將本實用新型設(shè)置于排氣管的三元催化轉(zhuǎn)換器與副消聲器之間。汽車以一般工況運行時，此處尾氣溫度在 2500C -400°C之間，則應(yīng)選擇最高承受溫度在400°C以上的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2，防止半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2由于高溫而損毀；相變儲能材料6的相變溫度在250°C左右，相變溫度太高會造成相變儲能材料6難以發(fā)生相變儲能，太低則影響其對半導(dǎo)體溫差發(fā)電片2的高溫面的供熱效率。
權(quán)利要求1.一種相變換熱器溫差發(fā)電裝置，其特征在于由相變換熱器(1)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片 (2)、翅片散熱器( 、連接件(4)、保溫材料( 和相變儲能材料(6)組成；其中相變換熱器(1)的外圓弧面和翅片散熱器(3)的內(nèi)圓弧面之間置有串聯(lián)或串并聯(lián)方式連接的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片O)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(2)與相變換熱器(1)的外圓弧面接觸的面為高溫面，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(2)與翅片散熱器(3)的內(nèi)圓弧面接觸的面為低溫面；半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(2)的低溫面和高溫面上涂有高導(dǎo)熱硅膠；保溫材料( 填充于相變換熱器(1)和翅片散熱器( 之間的其他縫隙中；相變儲能材料(6)密封于相變換熱器(1)的相變儲能材料盛裝腔(9)中；翅片散熱器(3)中的翅片散熱器I和翅片散熱器II經(jīng)連接件(4)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的相變換熱器溫差發(fā)電裝置，其特征在于所述的相變換熱器(1) 由高溫廢氣通道(7)、導(dǎo)熱翅片(8)、相變儲能材料盛裝腔(9)、肋板(10)、外環(huán)(11)和內(nèi)環(huán) (12)組成，其中導(dǎo)熱翅片⑶設(shè)置于內(nèi)環(huán)(12)的內(nèi)圓弧面上，內(nèi)環(huán)(12)形成的空間為高溫廢氣通道(7)；內(nèi)環(huán)(12)和外環(huán)(11)通過肋板(10)連接，內(nèi)環(huán)(12)、外環(huán)(11)和肋板 (10)所形成的空間為相變儲能材料盛裝腔(9)。
3.按權(quán)利要求1所述的相變換熱器溫差發(fā)電裝置，其特征在于所述的翅片散熱器(3) 由翅片散熱器I和翅片散熱器II組成，翅片散熱器I和翅片散熱器II對稱設(shè)置，且均呈半圓環(huán)狀，散熱翅片(π)設(shè)置于半圓環(huán)(14)的外圓弧面上，帶孔(1 的連接板(16)設(shè)置于半圓環(huán)(14)的兩端。
專利摘要相變換熱器溫差發(fā)電裝置屬節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型中相變換熱器的外圓弧面和翅片散熱器的內(nèi)圓弧面之間置有串聯(lián)或串并聯(lián)方式連接的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的低溫面和高溫面上涂有高導(dǎo)熱硅膠，保溫材料填充于相變換熱器和翅片散熱器之間的其他縫隙中，相變儲能材料密封于相變換熱器的相變儲能材料盛裝腔中，翅片散熱器中的翅片散熱器I和翅片散熱器II經(jīng)連接件連接；本實用新型利用高溫廢氣與外界之間的溫度差，通過相變儲能和溫差發(fā)電技術(shù)，將廢氣能量充分利用起來，并將之轉(zhuǎn)化為電能，本實用新型余熱利用率和發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，可廣泛用于鍋爐廢氣、汽車高溫尾氣等余熱的回收利用。
文檔編號F28D20/02GK202004695SQ20112013468
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者馮文軒, 劉利明, 劉宇, 張健, 朱曉云, 楊忠吉, 田思波, 許洪國, 郎春陽 申請人:吉林大學(xué)