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一种内聚光式CPC型 真空管 半导体温差发电装置

阅读：1025发布：2020-07-18

专利汇可以提供一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型的目的是提供一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置，其主要优点是充分利用太阳能，不需要外来热源，不需要人工冷却，可以长时间保持较高的温差。主要包括半导体温差发电模块（29）、集热管（30）、储水箱（31）、不锈钢支架（28）。聚光板（1）置于真空管内部，为温差发电模块（29）热端提供持续热源，P/N型半导体热电偶对（6）从真空管内部穿过三层玻璃延伸到玻璃罩管（14）外壁与冷端相连，依附在玻璃罩管（14）外表面的散热肋片（21）通过夹层内水的热虹吸作用以及周围空气的对流带走热端传导过来的热量，使冷端温度降低，总体上使发电单元热端与冷端保持较大的温差，实现光热电转换。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置，其特征在于包括半导体温差发电模块（29）、集热管（30）、储水箱（31）、不锈钢支架（28），集热管（30）包含聚光板、横向玻璃隔层（2）、真空夹层密封口（3）、冷却水入口（4）、保温塞（5）、环形玻璃隔层（10）、真空管内管（11）、真空管外管（12）、玻璃罩管（14）、绝缘导热硅胶片（18）、散热肋片（21）、聚光板、斜置导热翅片（23）、绝缘导热硅胶片（18）、水平导热翅片（26），其中由真空管内管（11）、聚光板（1）、斜置导热翅片（23）、水平导热翅片（26）为温差发电模块提供热源，集热管（30）中的玻璃罩管（14）与真空管外管（12）之间的夹层用横向玻璃隔层（2）与环形玻璃隔层（10）隔成两部分，一部分底部附有吸气膜并抽成真空，顶部与真空管相连密封，另一部分底部与吸气膜之间用环形玻璃隔层（10）隔开，顶部冷却水入口（4）与外界相通，斜置导热翅片（23）与水平导热翅片（26）均为长方形，并且涂有太阳能选择性吸收涂层，聚光板（1）的焦点重合在铜导流片（25）上，散热肋片（21）为直肋，环绕依附在玻璃罩管（14）外壁，半导体温差发电模块（29）包含P/N型半导体热电偶对（6）、负载（7）、导线（8）、铜导流片（25），采用多个高性能的温差发电单元串联组成，每个发电单元包含铜导流片（25）及P/N型半导体热电偶对（6），各电偶对以及各发电单元之间采用铜导流片（25）进行连接，发电单元上端铜导流片（25）两边依次放置绝缘导热硅胶片（18）与水平导热翅片（26），绝缘导热硅胶片（18）下端与斜置导热翅片（23）相连，半导体温差发电模块（29）的热端置于集热管（30）内，P/N型半导体热电偶对（6）从真空管内部穿过三层玻璃延伸到玻璃罩管（14）外壁，冷端的铜导流片（25）两侧依次放置绝缘导热硅胶片（18）和散热肋片（21），P/N型半导体热电偶对（6）从真空管内部穿过三层玻璃延伸到玻璃罩管（14）外壁时，与各个夹层形成的开口用玻璃密封，将其包裹在玻璃内，缝隙处用保温材料填充，储水箱（31）为圆筒形，一侧打孔与集热管（30）相连接，放置于不锈钢支架（28）上，水箱内冷水可通过冷却水入口（4）进入夹层，自来水入水口（27）供自来水进入水箱。

说明书全文

一种内聚光式CPC型真空管 半导体温差发电装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及，属太阳能温差发电技术领域。

背景技术

[0002] CPC是一种非成像聚焦度的聚光器，可将给定接收角范围内的入射光线按照理想的聚光比收集到接收器上，由于它有较大的接收角，在运行时不需要连续跟踪太阳。CPC型真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置，内聚光式真空管的接收器和聚光板两部分固定于真空管内，体积与常规产品相同，工作温度却比常规产品有了很大提高。温差发电技术受热电转换效率低和成本高的限制，在很长一段时间内主要运用于尖端领域，由于该技术具有无排放、无噪音、体积小及性能稳定等优点，随着半导体材料的改进和技术的发展，极大地推进了温差发电技术的进步，使得温差发电技术在工业生产以及民用领域得到广泛运用。发明内容

[0003] 本实用新型的目的是提供一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置，其主要优点是充分利用太阳能，通过吸收太阳能获得高温热源，并能与外界保温隔热，热量不易散失，可以长时间保持较高的温差，肋片通过夹层内水的热虹吸作用产生自然对流以及周围空气流体的对流带走热端传导过来的热量，冷却发电单元冷端，不需要人工冷却。

[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:如图3，整个装置分为三个部分，其中半导体温差发电模块（29）置于集热管（30）内，储水箱（31）与集热管（30）相连接，放置于不锈钢支架（28）上，在水箱一端有自来水入水口（27）。

[0005] 集热技术方案：如图2，通过真空管与内置CPC集热器相结合的方式，太阳光直接穿过玻璃罩管（14）和真空管外管（15）,一部分被真空管内管（16）吸收，使管内温度升高，透过内管的其余阳光，一部分照射到涂有太阳能选择性吸收涂层的铜导流片（25），绝缘导热的硅胶片（24），以及水平导热翅片（26）上，一部分照射到聚光板（22）上，聚光板（22）再次将太阳光汇聚并通过斜置导热翅片（23）将温度传递给发电单元热端，依靠内置CPC和真空管内管（16）产生较高的温度，通过真空夹层的保温隔热作用，使发电单元热端温度长时间保持在一个较高的范围内。

[0006] 发电技术方案：如图1，P/N型半导体热电偶对（6）通过铜导流片（9）连接，两端分别处于高温与低温状态，在P/N型半导体热电偶对（6）内部便形成温度梯度，高温端和低温端附近的载流子浓度均随温度指数增大，冷端附近的载流子浓度比热端低，在浓度梯度的作用下，载流子便发生扩散，P/N型半导体热电偶对（6）两端形成空间电荷的积累，从而在其内部形成电场，在电场作用下，载流子又做漂移运动，这时在半导体两端便产生电动势，将多个P/N型半导体热电偶对（6）通过铜导流片（9）串联起来，便可以输出较大的电压。

[0007] 冷却技术方案：如图1，储水箱中的水从冷却水入口（4）进入，通过热虹吸作用在玻璃罩管（13）与真空管外管（12）之间的夹层内形成自然对流，吸收一部分经热端传递过来的热量。依附在玻璃罩管（13）外表面的肋片（21）（如图2）也可通过与周围空气对流换热，使冷端温度降低，总体上使发电单元热端与冷端保持较大的温差。

[0008] 附图说明：图1是集热管横向截面图:图中：1-聚光板，2-横向玻璃隔板，3-密封口，4-冷却水入口，5-保温塞，6-P/N型半导体热电偶对，7-负载，8-导线，9-铜导流片，10-环形玻璃隔板，11-真空管内管，12-真空管外管，13-玻璃罩管。图2是集热管纵向截面图:图中，
14-玻璃罩管，15-真空管外管，16-真空管内管，17-横向玻璃隔层，18-绝缘导热硅胶片，19-铜导流片，20-P/N型半导体热电材料，21-散热肋片，22-聚光板，23-斜置导热翅片，24-绝缘导热硅胶片，25-铜导流片，26-水平导热翅片。图3是内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置侧视图:图中，27-自来水入水口，28-不锈钢支架，29-半导体温差发电模块，30-集热管，31-储水箱。

[0009] 具体实施方式：如图3，一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置，包括自来水入水口（27）、不锈钢支架（28）、半导体温差发电模块（29）、集热管（30）、储水箱（31）。如图1、图2，集热管（30）包含聚光板（1）、横向玻璃隔层（2）、真空夹层密封口（3）、冷却水入口（4）、保温塞（5）、环形玻璃隔层（10）、真空管内管（11）、真空管外管（12）、玻璃罩管（13）、绝缘导热硅胶片（18）、散热肋片（21）、斜置导热翅片（23）、绝缘导热硅胶片（24）、水平导热翅片（26），其中由真空管内管（16）、聚光板（22）、斜置导热翅片（23）、水平导热翅片（26）为温差发电模块提供热源，集热管（30）中的玻璃罩管（13）与真空管外管（12）之间的夹层用横向玻璃隔层（2）与环形玻璃隔层（10）隔成两部分，一部分底部附有吸气膜并抽成真空，顶部与真空管相连密封，另一部分底部与吸气膜之间用环形玻璃隔层（10）隔开，顶部冷却水入口（4）与外界相通，斜置导热翅片（23）与水平导热翅片（26）均为长方形，并且涂有太阳能选择性吸收涂层，聚光板（22）的焦点重合在铜导流片（25）上，散热肋片（21）为直肋，环绕依附在玻璃罩管（14）外壁，半导体温差发电模块（29）包含P/N型半导体热电偶对（6）、负载（7）、导线（8）、铜导流片（9），采用多个高性能的温差发电单元串联组成，每个发电单元包含铜导流片（9）及P/N型半导体热电材料电偶对（6），各电偶对以及各发电单元之间采用铜导流片（9）进行连接，发电单元上端铜导流片（25）两边依次放置绝缘导热硅胶片（24）与水平导热翅片（26），绝缘导热硅胶片（24）下端与斜置导热翅片（23）相连，P/N型半导体热电偶对（20）从真空管内部穿过三层玻璃延伸到玻璃罩管（14）外壁，下端铜导流片（19）两侧依次放置绝缘导热硅胶片（18）和散热肋片（21），P/N 型半导体热电偶对（20）从真空管内部穿过三层玻璃延伸到玻璃罩管（14）外壁时，与各个夹层形成的开口用玻璃密封，将其包裹在玻璃内，缝隙处用保温材料填充，储水箱（31）为圆筒形，一侧打孔与集热管（30）相连接，放置于不锈钢支架（28）上，水箱内冷水可通过冷却水入口（4）进入夹层，自来水入水口（27）供自来水进入水箱。

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