一種太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管，屬于太陽(yáng)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(dǎo)體溫差發(fā)電材料設(shè)計(jì)而成，材料的冷端與內(nèi)側(cè)導(dǎo)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(duì)穩(wěn)定的溫差提供發(fā)電所需的溫度勢(shì)，在此溫差下工作，發(fā)電裝置得到電能。本發(fā)明太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管，具有更廣泛的適應(yīng)性，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，可大幅度提高太陽(yáng)能綜合利用率。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能光熱發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其可以同時(shí)進(jìn)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(dāng)一對(duì)溫差電池的兩端處于不同溫度時(shí)，兩端的溫差電動(dòng)勢(shì)就可作為電源。常用的是半導(dǎo)體溫差電池，這是一個(gè)由一組半導(dǎo)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(gè)電池由一N型半導(dǎo)體和一P型半導(dǎo)體串聯(lián)而成，兩者聯(lián)接著的一端和高溫?zé)嵩唇佑|，而N型和P型半導(dǎo)體的非結(jié)端通過(guò)導(dǎo)線均與低溫?zé)嵩唇佑|，由于熱端與冷端間有溫度差存在，使P的冷端有負(fù)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(yáng)極。若與外電路相聯(lián)就有電流流過(guò)。
[0003]太陽(yáng)能是清潔能源，目前使用較多的領(lǐng)域?yàn)樘?yáng)能熱水器，太陽(yáng)能熱水器把太陽(yáng)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?cè)谏?、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽(yáng)能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽(yáng)能熱水器和平板式太陽(yáng)能熱水器，真空管式太陽(yáng)能熱水器為主，占據(jù)國(guó)內(nèi)90%的市場(chǎng)份額，而中國(guó)的真空管式太陽(yáng)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(yáng)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(dǎo)體溫差發(fā)電材料的方式，這種方式由于太陽(yáng)照射的不同角度會(huì)影響發(fā)電 且地面由于完全受不到太陽(yáng)照射產(chǎn)生了成本上的浪費(fèi)，且會(huì)對(duì)原有真空管的制作工藝產(chǎn)生影響，需要對(duì)制造工藝改進(jìn)，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(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種太陽(yáng)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(yùn)行，使太陽(yáng)能熱水器能夠在為居民提供熱水的同時(shí)產(chǎn)生電能，提高其利用率。
[0006]為實(shí)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(yáng)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(gè)相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間通過(guò)絕緣材料層間隔，相鄰兩個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)鑲嵌在絕緣陶瓷外壁上的第一導(dǎo)電膜相連，單個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)PN結(jié)溫差發(fā)電組件外壁上的第二導(dǎo)電膜相連，相鄰兩個(gè)第二導(dǎo)電膜之間通過(guò)第二導(dǎo)電膜外壁上的第一太陽(yáng)能集熱層間隔。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:玻璃水管外壁上還設(shè)置有第二太陽(yáng)能集熱層(3b)，其布置在絕緣陶瓷層的兩端。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件通過(guò)噴涂或者電鍍?cè)诮^緣陶瓷層的外壁上制成。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)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(dǎo)電膜、第二導(dǎo)電膜、第一太陽(yáng)能集熱層以及第二太陽(yáng)能集熱層均為1/2圓弧狀。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)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(yáng)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(gè)相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間通過(guò)絕緣材料層間隔，相鄰兩個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)鑲嵌在絕緣陶瓷外壁上的第一導(dǎo)電膜相連，單個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)PN結(jié)溫差發(fā)電組件外壁上的第二導(dǎo)電膜相連，相鄰兩 個(gè)第二導(dǎo)電膜之間通過(guò)第二導(dǎo)電膜外壁上的第一太陽(yáng)能集熱層間隔。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:玻璃水管外壁上還設(shè)置有第二太陽(yáng)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(jìn)一步改進(jìn)在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件通過(guò)噴涂或者電鍍?cè)诮^緣陶瓷層的上制成。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:PN結(jié)溫差發(fā)電組件、絕緣材料層、第一導(dǎo)電膜、第二導(dǎo)電膜、第一太陽(yáng)能集熱層以及第二太陽(yáng)能集熱層均為1/2圓弧狀。
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)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(diǎn)在于:
[0020]1、本發(fā)明太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管的熱端置于第一太陽(yáng)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(dǎo)熱層，從而加強(qiáng)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(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管有效提高了能量利用率，同時(shí)供應(yīng)電能；
[0022]3、本發(fā)明太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shuō)明】】
[0023]圖1為本發(fā)明太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管具體實(shí)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(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管具體實(shí)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(dǎo)體溫差發(fā)電組件，3a為第一太陽(yáng)能集熱層，3b為第二太陽(yáng)能集熱層，4為絕緣陶瓷層，5a為第一導(dǎo)電膜，5b為第二導(dǎo)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(shí)施方式】】[0028]下面結(jié)合附圖和具有實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]參見(jiàn)圖1至圖4，本發(fā)明一種太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其在傳統(tǒng)真空集熱管的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。
[0030]實(shí)施例1:
[0031]參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明一種太陽(yáng)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(gè)相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間通過(guò)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(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)鑲嵌在絕緣陶瓷4外壁上的第一導(dǎo)電膜5a相連，相當(dāng)于將不同的PN結(jié)溫差發(fā)電組件2串聯(lián)起來(lái)。單個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)PN結(jié)溫差發(fā)電組件2外壁上的第二導(dǎo)電膜5b相連，相鄰兩個(gè)第二導(dǎo)電膜5b之間通過(guò)第二導(dǎo)電膜5b外壁上的第一太陽(yáng)能集熱層3a間隔，第一太陽(yáng)能集熱層3a收集太陽(yáng)能的熱能，使其溫度上升，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行加熱，同時(shí)形成高溫?zé)嵩础?br> [0032]其中，玻璃水管I的外徑為58mm，內(nèi)部允許水流通過(guò)。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(jìn)一步地，玻璃水管I外壁上還設(shè)置有第二太陽(yáng)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(guò)噴涂或者電鍍?cè)诮^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(dǎo)電膜5a、第二導(dǎo)電膜5b、第一太陽(yáng)能集熱層3a以及第二太陽(yáng)能集熱層3b均為1/2圓弧狀。
[0034]實(shí)施例2:
[0035]參見(jiàn)圖3和圖4，本發(fā)明一種太陽(yáng)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(gè)相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間通過(guò)絕緣材料層6間隔，相鄰兩個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)鑲嵌在絕緣陶瓷4外壁上的第一導(dǎo)電膜5a相連，單個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件2的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)PN結(jié)溫差發(fā)電組件2外壁上的第二導(dǎo)電膜5b相連，相鄰兩個(gè)第二導(dǎo)電膜5b之間通過(guò)第二導(dǎo)電膜5b外壁上的第一太陽(yáng)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(guò)。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(jìn)一步地，玻璃水管I外壁上還設(shè)置有第二太陽(yáng)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(guò)噴涂或者電鍍?cè)诮^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(dǎo)電膜5a、第二導(dǎo)電膜5b、第一太陽(yáng)能集熱層3a以及第二太陽(yáng)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(kāi)。
[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(shí)熱端與集熱材料保持接觸，熱端在有太陽(yáng)時(shí)間將達(dá)到較高的溫度。溫差的存在保持使太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管工作，產(chǎn)生電能。
[0040]本發(fā)明對(duì)原有的溫差發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，采用直接與集熱層、低溫導(dǎo)熱層接觸方式控制溫差，并且使用電鍍或噴涂法使半導(dǎo)體材料達(dá)到一定的彎曲度，與裝置緊密契合，提聞效率。
[0041]實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，將模塊的制造與真空管的制造分離開(kāi)，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(xué)平衡熱水與溫差發(fā)電的比例，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
[0042]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明一種太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝維護(hù)，對(duì)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(yáng)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(gè)相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間通過(guò)絕緣材料層(6)間隔，相鄰兩個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)鑲嵌在絕緣陶瓷(4)外壁上的第一導(dǎo)電膜(5a)相連，單個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件⑵的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)外壁上的第二導(dǎo)電膜(5b)相連，相鄰兩個(gè)第二導(dǎo)電膜(5b)之間通過(guò)第二導(dǎo)電膜(5b)外壁上的第一太陽(yáng)能集熱層(3a)間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(guò)噴涂或者電鍍?cè)诮^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(yáng)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(dǎo)電膜(5a)、第二導(dǎo)電膜(5b)、第一太陽(yáng)能集熱層(3a)以及第二太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(gè)相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間通過(guò)絕緣材料層(6)間隔，相鄰兩個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)鑲嵌在絕緣陶瓷(4)外壁上的第一導(dǎo)電膜(5a)相連，單個(gè)PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過(guò)PN結(jié)溫差發(fā)電組件(2)外壁上的第二導(dǎo)電膜(5b)相連，相鄰兩個(gè)第二導(dǎo)電膜(5b)之間通過(guò)第二導(dǎo)電膜(5b)外壁上的第一太陽(yáng)能集熱層(3a)間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(guò)噴涂或者電鍍?cè)诮^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(yáng)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(dǎo)電膜(5a)、第二導(dǎo)電膜(5b)、第一太陽(yáng)能集熱層(3a)以及第二太陽(yáng)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(yáng)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(hào)】H02N11/00GK103983030SQ201410242322
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西安交通大學(xué)