專利名稱：一種具有自然冷端的外置式陣列型溫差發(fā)電器單體的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫差發(fā)電器，尤其是涉及一種具有自然冷端的外置式陣列型溫差發(fā)電器單體。
背景技術：
溫差發(fā)電是基于熱電材料的塞貝克效應發(fā)展起來的一種發(fā)電技術，將P型和N型兩種不同類型的熱電材料一端相連形成一個PN結，并置于高溫狀態(tài)，另一端形成低溫，則由于熱激發(fā)作用，材料高溫端載流子濃度高于低溫端，因此在這種濃度梯度的驅(qū)動下，載流子就開始向低溫端擴散，從而形成電動勢，此時熱電材料就通過高、低溫端之間的溫度之差將高溫端輸入的熱量直接轉化為電能的過程。如果將多個PN結構成的熱電偶串聯(lián)起來，就可以得到高電壓，形成溫差發(fā)電器。相比于傳統(tǒng)發(fā)電技術，溫差發(fā)電具有結構簡單，堅固耐用，無運動部件，無噪聲等優(yōu)點。溫差發(fā)電在航空、軍事等領域得到了廣泛的應用，美國和前蘇聯(lián)先后研制了數(shù)千個放射性同位素或者核反應堆溫差發(fā)電器，用作空間、海洋裝置的電源。隨著能源危機的加速，溫差發(fā)電技術應用越來越受到青睞，因為在我們的周圍有著太多的“余熱”可以利用，工業(yè)廢熱、垃圾燃燒熱、汽車排氣管的余熱以及太陽熱、地熱、海洋熱能等。因此針對各種不同余熱和工作環(huán)境的溫差發(fā)電器被廣泛研究，尤其是針對汽車尾氣余熱和工業(yè)廢熱的溫差發(fā)電器。但是這些已有的設計大多都存在以下局限性:首先多數(shù)是針對內(nèi)置式的，或者是冷端內(nèi)置式的，一般要設計專門的冷卻系統(tǒng)作為冷端，不能采用自然冷端；其次，整個溫差發(fā)電器是針對一種具體熱源的空間結構和尺寸設計的整體式結構，不支持多場合多用途使用，不能像鏈條那樣以多個單體連接的形式根據(jù)具體的場合調(diào)整發(fā)電器的個數(shù)，如平板型和圓筒型溫差發(fā)電器。因此設計出一種外置式具有自然冷端且可同時用于不同結構熱源的高性能溫差發(fā)電器單體具有非?，F(xiàn)實的意義，可以方便使用者根據(jù)具體的熱源結構和尺寸確定單體個數(shù)以及單體電極間的串聯(lián)或并聯(lián)使用。目前，針對外置式具有自然冷端且可調(diào)整個數(shù)的陣列型溫差發(fā)電器單體的研究報道很少見。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種具有自然冷端的外置式陣列型溫差發(fā)電器單體，能利用工業(yè)余熱、機動車尾氣余熱進行發(fā)電；能借助翅片散熱以空氣為自然冷端；能根據(jù)具體結構的熱源布置溫差發(fā)電器單體，決定溫差發(fā)電器單體的個數(shù)，更具有普遍性，應用范圍十分廣。本實用新型采用的技術方案是:本實用新型包括高溫端熱交換器，低溫端熱交換器，多個散熱翅片，數(shù)目相等的多個P型熱電臂和N型熱電臂，多個導流片，兩個輸出電極，左側絕熱外殼、右側絕熱外殼、前側絕熱外殼、后側絕熱外殼，絕熱內(nèi)填充材料，三對連接銷孔，三個連接銷；高溫端熱交換器位于整個溫差發(fā)電器單體的頂部；低溫端熱交換器位于整個溫差發(fā)電器單體的底部，多個散熱翅片均勻分布于低溫端熱交換器底面上；數(shù)目相等的多個P型熱電臂和N型熱電臂使用導流片陣列型串聯(lián)呈U字型，兩個輸出電極位于溫差發(fā)電器單體的前側，整個陣列嵌入式安裝在高溫端熱交換器和低溫端熱交換器之間；整個溫差發(fā)電器單體由左側絕熱外殼、右側絕熱外殼、前側絕熱外殼、后側絕熱外殼圍成，與頂部的高溫端熱交換器和底部的低溫端熱交換器構成封閉的殼體；每對P型熱電臂和N型熱電臂中間以及絕熱外殼與熱電臂之間，均用絕熱材料填充；三對連接銷孔位于左側絕熱外殼和右側絕熱外殼頂部，每對銷孔在位置上左、右錯位。所述每對銷孔在位置上左、右錯位，每個溫差發(fā)電器單體間用連接銷連接，連接銷攜帶于左側連接銷孔中，整個連接裝置用于溫差發(fā)電器單體之間的擴展連接，連接之后隨熱源空間結構做旋轉調(diào)整，更好的貼合熱源表面。本實用新型具有的有益效果是:1.該發(fā)電器單體能利用工業(yè)余熱、機動車尾氣余熱等熱能進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能可以直接作為工作電源，具有節(jié)能環(huán)保的作用；2.該發(fā)電器單體屬于外置式，安裝和拆卸方便，而且借助翅片散熱空氣為自然冷端，簡化了發(fā)電器單體的結構；3.該發(fā)電器單體之間使用連接銷活頁式連接，可根據(jù)熱源結構自由旋轉，使發(fā)電器單體與熱源更好的貼合，提高熱能利用效率；4.該發(fā)電器單體可根據(jù)熱源的尺寸大小調(diào)整單體數(shù)量，用途更加廣泛；5.該發(fā)電器單體可根據(jù)具體使用需要，將已用連接銷活頁式連接的單體的輸出電極串聯(lián)或者并聯(lián)連接，使用更加靈活方便。

圖1是本實用新型的整體結構原理圖。圖2是本實用新型的內(nèi)部結構原理圖。圖3是本實用新型的單體間連接圖。圖4是本實用新型的具體安裝圖。圖中:1.溫差發(fā)電器單體，2.高溫端熱交換器，3.低溫端熱交換器，4.左側絕熱外殼，5.右側絕熱外殼，6.前側絕熱外殼，7.后側絕熱外殼，8.輸出電極，9.連接銷孔，10.連接銷，11.P型熱電臂，12.N型熱電臂，13.導流片，14.絕熱填充材料，15，散熱翅片。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步說明。如圖1、圖2所示，本實用新型包括高溫端熱交換器2，低溫端熱交換器3，多個散熱翅片15，數(shù)目相等的多個P型熱電臂11和N型熱電臂12，多個導流片13，兩個輸出電極8，左側絕熱外殼4、右側絕熱外殼5、前側絕熱外殼6、后側絕熱外殼7，絕熱內(nèi)填充材料14，三對連接銷孔9，三個連接銷10 ;高溫端熱交換器2位于整個溫差發(fā)電器單體I的頂部，在使用中直接和熱源外表面接觸；低溫端熱交換器3位于整個溫差發(fā)電器單體I的底部，多個散熱翅片15均勻分布于低溫端熱交換器3底面上,借助散熱翅片15的散熱直接以空氣為自然冷端；數(shù)目相等的多個P型熱電臂11和N型熱電臂12使用導流片13陣列型串聯(lián)呈U字型，兩個輸出電極8位于溫差發(fā)電器單體I的前側，整個陣列嵌入式安裝在高溫端熱交換器2和低溫端熱交換器3之間；整個溫差發(fā)電器單體I由左側絕熱外殼4、右側絕熱外殼5、前側絕熱外殼6、后側絕熱外殼7圍成，與頂部的高溫端熱交換器2和底部的低溫端熱交換器3構成封閉的殼體；每對P型熱電臂11和N型熱電臂12中間以及絕熱外殼與熱電臂之間，均用絕熱材料14 (如泡沫塑料)填充；三對連接銷孔9位于左側絕熱外殼4和右側絕熱外殼5頂部，。如圖1、圖2、圖3所示，所述每對連接銷孔9在位置上左、右錯位，每個溫差發(fā)電器單體I間用連接銷10連接，連接銷10攜帶于左側連接銷孔9中，整個連接裝置用于溫差發(fā)電器單體I之間的擴展連接，連接之后隨熱源空間結構做旋轉調(diào)整，更好的貼合熱源表面。在使用過程中，根據(jù)具體的熱源結構和尺寸大小，確定溫差發(fā)電器單體I的數(shù)量，所有溫差發(fā)電器單體I像鏈條一樣連成封閉環(huán)，再根據(jù)具體需要將這多個溫差發(fā)電器單體I的輸出電極8串聯(lián)或并聯(lián)連接。所述的溫差發(fā)電器單體I是外置式使用，借助所述的散熱翅片15，以空氣為自然冷端。所述的連接銷孔9內(nèi)徑略大于所述的連接銷10外徑，保證間隙配合，使所述的溫差發(fā)電器單體I連接后可以旋轉。本實用新型的具體實施過程如下(針對熱源為常見的圓筒形):如圖2所示，將多個P型熱電臂11與數(shù)目相等的N型熱電臂12用導流片13陣列型串聯(lián)呈U字型，整個陣列嵌入式安裝在低溫端熱交換器3的凹槽中；每對P型熱電臂11和N型熱電臂12中間，用絕熱材料14填充；依次安裝前、后側絕緣外殼6、7，兩個輸出電極8位于溫差發(fā)電器單體I的前側，伸出前側絕緣外殼6 —段距離；依次安裝左、右側絕緣外殼4、5，三對連接銷孔9位于左側絕熱外殼4和右側絕熱外殼5頂部，每對銷孔在位置上錯位，保證溫差發(fā)電單體I之間可以用連接銷10依次連接，連接銷10攜帶于左側連接銷孔9中，整個連接裝置可用于溫差發(fā)電器單體I之間的活頁式擴展連接；四個絕熱外殼與P型熱電臂11、N型熱電臂12之間用絕熱材料14填充。低溫端熱交換器3選用熱傳導性和絕緣性能優(yōu)良的材料；導流片13選用導電性較好的銅片；輸出電極8采用銅電極。如圖1所示，蓋上高溫端熱交換器2，保證整個陣列嵌入式安裝在高溫端熱交換器2上，整個溫差發(fā)電器單體I組裝完成；高溫端熱交換器2選用熱傳導性和絕緣性能優(yōu)良的材料。如圖3所示，在針對圓筒形熱源使用時，測量熱源尺寸和組裝好的溫差發(fā)電器單體I的尺寸，確定所需溫差發(fā)電器單體I的個數(shù)，將個數(shù)已確定的組裝后的溫差發(fā)電器單體I通過連接銷孔9和連接銷10依次連接起來，溫差發(fā)電器單體I之間可以繞連接銷10旋轉，首端和末端的溫差發(fā)電器單體I暫不連接。如圖4所示，在熱源未發(fā)熱時，將已連接好的個數(shù)確定的溫差發(fā)電器單體I貼合在熱源表面，使每個溫差發(fā)電器單體I的高溫端熱交換器2的下表面與熱源相切，再將首端和末端的溫差發(fā)電器單體I連接起來，這樣整個溫差發(fā)電器就被固定在熱源上，整個溫差發(fā)電器以熱源為熱端，借助散熱翅片15，以空氣為自然冷端進行發(fā)電。上述具體實施方式
用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種具有自然冷端的外置式陣列型溫差發(fā)電器單體，其特征在于:包括高溫端熱交換器(2)，低溫端熱交換器(3)，多個散熱翅片(15)，數(shù)目相等的多個P型熱電臂(11)和N型熱電臂(12)，多個導流片(13)，兩個輸出電極(8)，左側絕熱外殼(4)、右側絕熱外殼(5)、前側絕熱外殼(6)、后側絕熱外殼(7)，絕熱內(nèi)填充材料(14)，三對連接銷孔(9)，三個連接銷(10);高溫端熱交換器(2)位于整個溫差發(fā)電器單體(I)的頂部；低溫端熱交換器(3)位于整個溫差發(fā)電器單體(I)的底部，多個散翅片(15 )均勻分布于低溫端熱交換器(3 )底面上；數(shù)目相等的多個P型熱電臂(11)和N型熱電臂(12)使用導流片(13)陣列型串聯(lián)呈U字型，兩個輸出電極(8 )位于溫差發(fā)電器單體(I)的前側，整個陣列嵌入式安裝在高溫端熱交換器(2)和低溫端熱交換器(3)之間；整個溫差發(fā)電器單體(I)由左側絕熱外殼(4)、右側絕熱外殼(5 )、前側絕熱外殼(6 )、后側絕熱外殼(7 )圍成，與頂部的高溫端熱交換器(2 )和底部的低溫端熱交換器(3)構成封閉的殼體；每對P型熱電臂(11)和N型熱電臂(12)中間以及絕熱外殼與熱電臂之間，均用絕熱材料(14)填充；三對連接銷孔(9)位于左側絕熱外殼(4)和右側絕熱外殼(5)頂部。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自然冷端的外置式陣列型溫差發(fā)電器單體，其特征在于:所述每對連接銷孔(9)在位置上左、右錯位，每個溫差發(fā)電器單體(I)間用連接銷(10)連接，連接銷(10)攜帶于左側連接銷孔(9)中，整個連接裝置用于溫差發(fā)電器單體之間的擴展連接，連接之后隨熱源空間結構做旋轉調(diào)整，更好的貼合熱源表面。
專利摘要本實用新型公開了一種具有自然冷端的外置式陣列型溫差發(fā)電器單體。包括高溫端熱交換器，低溫端熱交換器，多個散熱片，數(shù)目相等的多個P型熱電臂和N型熱電臂，多個導流片，兩個輸出電極，絕熱內(nèi)填充材料，前、后、左、右四個絕熱外殼，三對連接銷孔位于左、右兩側面頂部，三個連接銷。在使用過程中，根據(jù)具體的熱源結構尺寸，確定溫差發(fā)電器單體的數(shù)量，所有溫差發(fā)電器單體像鏈條一樣連成封閉環(huán)，再根據(jù)具體使用要求將這多個溫差發(fā)電器單體的電極串聯(lián)或并聯(lián)連接。本實用新型利用工業(yè)余熱、機動車尾氣余熱進行發(fā)電；借助翅片散熱以空氣作為自然冷端；根據(jù)具體的熱源結構布置溫差發(fā)電器單體，決定溫差發(fā)電器單體的個數(shù)，更具有普遍性，應用范圍十分廣。
文檔編號H02N11/00GK202997975SQ201220690199
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者李洋, 梅德慶, 姚喆赫, 王輝, 沈輝, 陳子辰 申請人:浙江大學