辐射炉屏板
专利汇可以提供辐射炉屏板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一个 辐射 炉屏板(8)包括一片基片,该基片由耐热、多孔、坚硬的陶瓷 泡沫 材料制成,该材料较薄且呈网形,将其上彼此相通的孔洞分隔开,并且在每645.16平方毫米的面积上有30个孔洞或更少的孔洞。 流体 燃料 燃烧器 (4),如 天然气 燃烧器的热的气态燃烧产物可以很容易地渗透这种陶瓷泡沫材料。这种陶瓷泡沫材料可以是 硅 酸 铝 ,最好是不含游离 二 氧 化硅 的 硅酸 铝,在屏板(8)的一个侧面(14)上有一层 喷涂 的辐射放射涂层。该放射涂层由稀土元素和/或稀土化合物组成。这种稀土可以是镱或铒,而化合物可以是氧化镱或氧化铒。燃烧的热产物所发出的热使得放射涂层发出辐射,入射到光 电池 装置(10)上,由该装置产生电 力 ,由电线(12)输出。，下面是辐射炉屏板专利的具体信息内容。
1.一个辐射炉屏板，包括一片基片，该基片由耐热的多孔材料制 成，热的气态燃烧产物可以通过该基片，并且所述的基片至少有一个 侧面，有一层由稀土元素和/或稀土元素化合物组成的涂层。
2.权利要求1中所述的屏板，其特征在于的基片是一种坚硬的 泡沫材料。
3.权利要求2中所述的屏板，其特征在于所述的基片具有一个 构成孔隙或空腔的结构，这些孔隙或空腔彼此相通。
4.上述的任何一条权利要求中所述的屏板，其特征在于的基片 是陶瓷。
5.上述的任何一条权利要求中所述的屏板，其特征在于的基片 的孔隙率大约为30个孔洞/645.16平方毫米(30个空洞3/平方英 寸)，或更少一些。
6.上述的任何一条权利要求中所述的屏板，其特征在于的基片 由多铝红柱石或氧化铝的硅酸盐制成。
7.权利要求6中所述的屏板，其特征在于所述的多铝红柱石或 氧化铝中基本上不含游离的二氧化硅。
8.权利要求6中所述的屏板，其特征在于的多铝红柱石或氧化 铝的硅酸盐由72％重量百分比的氧化铝和28％重量百分比的二氧化硅 制备而成。
9.权利要求7中所述的屏板，其特征在于的多铝红柱石或氧化 铝的硅酸盐由78％重量百分比的氧化铝和22％重量百分比的二氧化硅 制备而成。
10.权利要求1至6中所述的屏板，其特征在于的基片由氧化铝 制成或含有氧化铝。
11.权利要求10中所述的屏板，其特征在于基片由含至少90％ 重量百分比的氧化铝的材料制成。
12.权利要求11中所述的屏板，其特征在于基片由含至少95％ 重量百分比的氧化铝的材料制成。
13.上述的任何一条权利要求中所述的屏板，其特征在于所述的 涂层开始是以液体形式涂覆在基片上的。
14.权利要求13中所述的屏板，其特征在于所述的液体形式为 造型涂料。
15.权利要求13或14中所述的屏板，其特征在于所述的涂层是 喷涂在基片上的。
16.上述的任何一条权利要求中所述的屏板，其特征在于的稀土 为镱。
17.权利要求1至16中任何一条中所述的屏板，其特征在于的 稀土化合物为氧化镱。
18.权利要求1至16中任何一条中所述的屏板，其特征在于的 稀土元素化合物为镱代钇铝石榴石(Yb：YAG)。
19.权利要求1至13中任何一条中所述的屏板，其特征在于的 稀土为铒。
20.权利要求1至16中任何一条中所述的屏板，其特征在于的 稀土化合物为氧化铒。
21.上述的任何一条权利要求中所述的屏板，其特征在于所述的 涂层附着在一层障碍层上，该障碍层附着在基片上。
22.权利要求21中所述的屏板，其特征在于所述的障碍层含有 稀土元素的化合物。
23.权利要求21中所述的屏板，其特征在于所述的障碍层含有 铌酸镱。
24.包括上述任何一条权利要求中所述的辐射炉屏板、燃烧燃料 的燃烧器装置和光电池装置的设备，该屏板被配置在燃烧器装置和光 电池装置之间，该光电池装置正对着由所述涂层发出辐射能的侧面， 使辐射能入射到光电池装置上，由所述的光电池装置产生电能，并且 该屏板的设置使得由所述燃烧产生的热的气态产物能通过该多孔基 片，并对基片和涂层进行加热。
25.权利要求24中所述的装置，其特征在于的燃料为流体燃料。
26.权利要求25中所述的装置，其特征在于的燃料为气体燃料。
27.权利要求24中所述的装置，其特征在于的燃料为天然气。
28.权利要求24至27任何一条中所述的屏板，其特征在于所述 的屏板基本上完全环绕着燃烧器装置延伸。
29.权利要求24至28任何一条中所述的屏板，其特征在于所述 的光电池基本上全部或至少局部环绕着燃烧器装置延伸。
30.包括权利要求24至29任何一条中所述的装置的设备，其特 征在于所述设备的至少一部分由所述的电力供电。
31.包括权利要求24至29任何一条中所述的装置和由所述电力 供电的电马达装置的车辆。
32.包括权利要求24至29任何一条的装置或权利要求30所述 的设置的设备，其特征在于所述的设备为还包括热交换器的加热设 备，这个热交换器由所述的燃烧产物加热。
33.权利要求32中所述的设备，其特征在于所述的设备为蒸汽 发生器装置。
34.权利要求1中所述的辐射炉屏板，基本如上所述。
35.包括一辐射炉屏板的装置，所述装置基本上参看附图中的图 1和2，或图1至3，或图4，或图5如上所述。
36.基本上如参看附图6如上所述的加热设备。
37.基本上如参看附图7，如上所述的车辆。
本发明涉及一种辐射炉屏板，而且还涉及包括该屏板的装置或设 备。
本发明的目的之一就是要提供一种屏板，该屏板可以把从热的气 态燃烧产物中获得的热能转换成辐射能，再经过光转换把辐射能转换 成电能。因此，这样的屏板可以用于热电一体化的系统。
根据本发明，一块辐射炉屏板包括一片基片，该基片由耐热的多 孔材料制成，热的气态燃烧产物可以通过该基片，并且所述的基片至 少一个侧面有一层由稀土元素和/或稀土化合物组成的涂层。
本发明的装置可包括所述的辐射炉屏板，燃烧燃料的燃烧器装 置，光电池装置，该屏板被安装在燃烧器装置和光电池装置之间，该 光电池装置正对着由所述涂层发出辐射能的侧面，使辐射能入射到光 电池装置上，由所述的光电池装置产生电能，并且该屏板的设置使得 由所述燃烧产生的热的气态产物能通过该多孔基片，并对基片和涂层 进行加热。
其上的稀土或稀土化合物可以在某个特定的波长范围内产生辐 射能峰，通常在约900纳米～3000纳米的范围内，而并非吸收所有波 长的辐射。通过使这个峰值辐射与给定的干电池的性能或特性曲线相 匹配，有可能提高电转换效率。
最好，可设置包括上述装置的设备其中所述设备由所述的电力供 电。
现参照附图，通过例子对本发明作进一步的描述。附图中：
图1为一个实施例装置的简图，该装置包括燃料燃烧器装置，光 电池装置以及根据本发明制成的辐射炉屏板；
图2为图1中屏板的局部放大的简图；
图3为图1中的燃烧器装置的另一燃烧器装置的简图；
图4为另一个实施例装置的简图，该装置包括一个燃料燃烧器装 置，光电池装置和一块根据本发明制成的辐射炉屏板；
图5为图4中的装置的改进之后的平面简图；
图6为由图1中的装置组成的蒸汽发生器的局部简图，和
图7为一车辆的简图，包括一电力推进系统，由图1中所示的装 置提供电力。
在这些附图中，相似的标号代表相似或可比的元件。
参看图1和图2，标号2所指的装置用于完成热光电能转换的过 程，其中燃烧燃料所产生的热能被转换成辐射能，而辐射能通过光电 效应被转换成电能或电力。
装置2包括一套燃烧器装置4，如燃烧器4A有一个燃烧器板，其 上有许多孔洞6，与燃烧空气或氧气预先混合的流体燃料在这些孔洞 上燃烧。热的气态燃烧产物可以通过辐射炉屏板8，该屏板可以是板 形的8A，辐射能由它入射到一个光电池装置10上，装置10将辐射能 转换成出现在电线12上的电能或电力。
光电池装置10可以包括一个热屏障，阻滞热通过热屏障到达电 池装置，但这样的热屏障至少有一部分热屏障10A位于光电池装置和 辐射炉屏板8之间，热屏障10A可以通过由辐射炉屏板向光电池装置 发出的辐射能。这种热屏障可以控制或至少有助于控制光电池装置10 的工作温度，使其基本保持或接近适宜的工作温度，如不超过200℃， 从而使电池装置能有效进行能量转换。热屏障部分10A可以是玻璃， 如高温玻璃。如果需要的话，还可以通过为电池装置提供冷却装置， 来控制光电池装置10的工作温度，如图1中的热交换装置，有一个 制冷剂入口管10B和一个制冷剂出口管10C。
流体燃料可以是液体或气体燃料，如液体或气体的碳氢燃料。如 果用气体燃料的话可以是天然气。
辐射炉屏板8是由一种坚硬的、多孔的耐热材料制成的。它可以 承受约1400℃的高温，或承受1600℃的高温，或甚至比1600℃再高 100～200℃的高温。在制成陶瓷屏板的材料被烧结成陶瓷之前，先被 发泡以获得所需的孔隙率。适宜地，在陶瓷泡沫屏板8中，孔隙率基 本上是30个孔洞/645.16平方毫米(30个/平方英寸)或更低一些， 如20个孔洞/645.16平方毫米。在屏板8中，这些孔洞是由陶瓷结构 中的孔隙或空腔形成的，这些孔隙和空腔彼此相通，使得热气体可以 相对自由地穿过屏板，但流经这些孔洞的途径是迂回曲折的，以便促 进热气体和屏板之间的热交换。这些孔洞或空腔占据了屏板8的绝大 部分体积，使得屏板分隔孔洞的结构呈网形。所以屏板8即使是10 毫米、20毫米或甚至更厚，仍可以具有相当好的穿透性，就象一道网 帘。
上述的多孔陶瓷材料制成的基片具有一层辐射放射涂层，该涂层 由稀土远和/或稀土化合物组成。上述的稀土元素和/或稀土化合物可 以是以液体或造型涂料的形式涂覆在基片或屏板8上的，可以采取浸 涂基片的方式，更适宜地是将液体或造型涂料喷涂在基片上。放射涂 层可以通过多次或连续地涂覆稀土元素和/或稀土化合物涂层而获 得。涂层数可以是4层或更多，如至少5层。整个基片或屏板8都可 以被放射涂层覆盖，更适宜地，屏板正对着光电池装置10的侧面14 需要涂覆放射涂层，因为只有朝向电池装置发出的辐射可用来产生电 力。屏板8的另一侧，尤其是正对着燃烧器8、与侧面14相对的侧面 16不需要涂覆放射涂层，这意味着可以减少使用昂贵的稀土出来。从 侧面14，稀土材料制成的放射涂层能渗入基片或屏板8一定距离(如 用虚线8标出了可能的深入深度)。这是因为侧面14中的孔洞或空 腔在该侧下陷，能容纳涂覆的放射涂层。着这是可取的，因为光电池 装置10正对的将是侧面14上由稀土材料组成的更连续的放射涂层表 面，即使所观察到的连续表面正对电池装置的平面各不相同。
基片或屏板8可以由多铝红柱石或氧化铝的硅酸盐 (3Al2O3.2SiO2)制成。可以由至少52％(质量百分比)的氧化铝和 45％(质量百分比)的二氧化硅制备这种基片，但有可能导致在陶瓷 泡沫中出现游离的二氧化硅，而这些游离的二氧化硅会对放射涂层的 辐射特性产生不利的影响。在涂覆放射涂层之前，先在基片8上涂覆 一层障碍层，可以减少这种不利影响，但更适宜地，由约72％(质量 百分比)的氧化铝和28％(质量百分比)的二氧化硅制备基片8可以 减少游离二氧化硅的含量。据信，由约78％(质量百分比)的氧化铝 和22％(质量百分比)的二氧化硅制备基片8可以消除游离的二氧化 硅。
或者，基片或屏板8可以基本上用纯的氧化铝制备，如用至少90％ (质量百分比)的氧化铝制备，或更适宜的由约98％(质量百分比) 的氧化铝制备。
屏板8上涂覆的放射涂层可以由镱和/或氧化镱制成，如一种合 适的化合物为钇，另一种为镱代钇铝石榴石(Yb：YAG)。
稀土元素化合物可以用于上述的障碍涂层，如铌酸镱。
由镱和/或氧化镱制成的放射涂层能得到波长范围界于约900纳 米～1100纳米之间的辐射峰。这使得具有这种涂层的屏板8尤其适合 向以二氧化硅为基的光电池发出辐射。
另一种放射涂层可以是由铒和/或铒的化合物制成的，如一种合 适的化合物为氧化铒。用这种化合物的放射涂层尤其适合向以砷化镓 为基的光电池发出辐射。
如果需要的话，陶瓷泡沫屏板8的厚度可以界于其相对的两个侧 面14、16之间，大约为30毫米或更薄一些，如15个孔洞/645.16 平方毫米的泡沫大约为26毫米厚，或30个孔洞/645.16平方毫米的 泡沫的厚度不超过约12毫米。
图1中的燃烧器4A可以由图3中的板形燃烧器代替，其中的燃 烧器板20由一种多孔的陶瓷组成，流体燃料通过该板进行燃烧。
在图4中，通常用4标注的燃烧器用4B表示，呈管形，并且被 屏板8环绕。屏板8为一圆柱形的外罩或管形屏板8B的一端为圆形， 而另一端被顶盖22封闭。屏板8B由陶瓷泡沫材料制成，这种陶瓷材 料与制成上述的图1和2中的屏板或基片8的材料相似，并具有相似 的孔隙率。屏板8B的外表面有一层与上述的组成相同的稀土元素和/ 或稀土化合物制成的放射涂层，该涂层发出辐射入射到光电池装置10 上。光电池装置可以完全或局部环绕着管形屏板8B，如在图5中，电 池装置10环绕着屏板。
在图6中，蒸汽发生器26包括一个外壳28和一个热交换器30， 这个热交换器将由从装置2到达风管32的热的燃烧产物加热。热交 换器30可以产生热水或蒸汽。由光电池装置10产生的电力可用于电 力设备，并且蒸汽发生器26可以看作是一个热电一体的系统。例如， 产生的电力可以用于代替系统供电或输送个电网供电系统。由电池装 置10输出的电力可用于满足蒸汽发生器26的电力需要，例如，通过 普通供电，万一系统供电中断，电蒸汽发生器控制或代替系统供电， 继续为控制器供电。当蒸汽发生器26与其他设备相连时，例如，与 由电控制器和水泵组成的中央加热系统相连，电池装置10输出的电 力可以维持控制器和水泵的正常供电，或者在维持控制器和水泵正常 供电的电力系统被中断的紧急情况下，电池装置输出的电力能用来维 持控制器和水泵的正常供电。
在图7中的车辆34，例如是一辆摩托车，靠车轮36跑动。该车 辆的推进系统用于驱动，这套推进系统包括一个为车辆提供推进力的 电马达38，这个马达由装置2中的光电池装置供电。
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