燃烧、热交换和发射体器件的制作方法_2

文档序号:9221783阅读:来源:国知局
制都不应该被暗示为形成这些附图。
【具体实施方式】
[0044]特定术语将在本专利申请中使用,本专利申请的构想不应该被解释为受所选特定术语限制,而是涉及特定术语背后的一般概念。
[0045]图1示出根据本发明的燃烧、热交换和发射体器件10的第一实施方式的示意性侧面表示。从该图看出,燃烧、热交换和辐射发射的每个功能都被划分为相应部A到G。这允许在存在很少或没有限制的情况下,每个部针对特定功能被优化。
[0046]辐射发射
[0047]燃烧、热交换和发射体器件10包括辐射发射部A,辐射发射部A被配置用于将来自燃烧的热主要转换为近红外线辐射。
[0048]如图2B所示,为了发射福射,福射发射部A包括选择性发射体(selectiveemitter) 1.3,选择性发射体1.3被配置用于当被加热到高温时主要发射近红外线辐射。选择性发射体1.3被布置在背离燃烧、热交换和发射体器件10的外表面1.1上。
[0049]在根据本发明的燃烧、热交换和发射体器件10的最优选实施方式中,选择性发射体1.3包括选择性发射材料,诸如,含稀土层,优选镱氧化物Yb2O3或铂发射体层。可选地或另外,选择性发射体1.3包括选择性发射纳米结构层,诸如,包括耐热金属或陶瓷的光子晶体。
[0050]在又一实施方式中,选择性发射体1.3包括由选择性发射体材料(诸如,例如镱氧化物Yb2O3)制成的本发明的光子晶体。
[0051]除了选择性发射体1.3之外,辐射发射部A可以包括光谱整形器,该光谱整形器支持选择性发射体1.4的功能,并且:
[0052]-被配置为带通滤波器,用于当选择性发射体1.3被暴露于高温时由选择性发射体1.3发射的辐射的第一最佳谱带;以及
[0053]-被配置为反射器,用于由选择性发射体1.3发射的辐射的进一步非最佳谱带,使得所述第二非最佳谱带辐射被回收作为朝向选择性发射体1.3和/或转换部1.2重定向的辐射。
[0054]燃烧
[0055]燃烧、热交换和发射体器件10还包括转换部B,转换部B被布置为与辐射发射部A相邻。转换部B包括例如催化涂层,以提供用于表面特定燃料燃烧,以最大化热能载体(燃料)和辐射发射部A之间的热传递,以将选择性发射体1.3加热到高温。转换部B包括提供足够稳定性的材料,和/或它包括由耐热材料(优选地,由支持表面特定燃料燃烧处理的材料涂敷的陶瓷材料)制成的基底。热能载体(燃料)通过与辐射发射部A连接的入口部E进入燃烧、热交换和发射体器件10。
[0056]燃料是化学能源,其中,化学能载体优选是化石燃料,诸如,甲醇或氢。
[0057]如图2B所示,在转换部B内限定燃烧室9。因此,热能载体(燃料)的化学能到热的转换发生在该燃烧室9中,该燃烧室9被布置为与发射部A相邻并且热连接到发射部A。
[0058]选择性发射体1.3优选关于燃烧室9被配置和布置,以当选择性发射体1.3被加热到高温时,在它的整个外表面1.1上提供基本恒定的辐射。这保证了辐射的最佳使用,并且使得能够以使得光伏电池的整个表面能够进行均匀辐射的特别有效方式在热光伏器件中使用燃烧、热交换和发射体器件10。
[0059]热交换
[0060]燃烧、热交换和发射体器件10的第三个主要功能通过热回收部F提供,热回收部F被配置成将来自排出口部G(在从转换部B出去之后)的热能载体的余热传递到入口部E,以预先加热借此进入器件10的热能载体(燃料)。这样,由于热损失被最小化,燃烧、热交换和发射体器件10的效率被大大提高,并且由于在燃料进入转换部B之前在入口部E中被预先加热,改善了燃烧室9中的表面特定燃烧。
[0061]热管理
[0062]为了最小化到器件10外面的热损失,与器件10的排出口部G相邻设置导热阻止部C。与排出口 G相邻的导热阻止部C允许热能载体的更高比例的余热被有效地用于预先加热进入入口部E中的燃料。
[0063]此外,为了防止转换部B的热还被传递到入口部E(这将降低燃烧室9中的温度,并且从而降低效率),可以在所述入口部E和所述转换部B之间设置又一导热阻止部C。所述入口部E和所述转换部B之间的该又一导热阻止部C优选包括热反射器层,热反射器层被配置成分别反射转换部B内的热和入口部E内的热。与使用吸热材料相比,通过在又一导热阻止部C中使用反射层,能量损失在很大程度上被最小化,并且防止了器件10的不必要加热。
[0064]为了将热能载体的余热从排出口部G传导到入口部E,在热回收部F内,在排出口部G和入口部E之间设置导热部D。
[0065]在下文中,将参考如图2A到图3B中所示的燃烧、热交换和发射体器件10的特别优选的分层结构,描述由燃烧、热交换和发射体功能的分离得到的本发明的优点。然而,需注意,除了分层结构之外,在不脱离本发明的概念的情况下,可以设想燃烧、热交换和发射体器件10的每个部的其它模块化结构。
[0066]图2A示出为分层结构的燃烧、热交换和发射体器件10的这种特别优选的实施方式的立体图。该分层结构使得每一层都能够被独立地生产,每一层都被生产为所要求的精度标准。由于仅最复杂部(也就是,具有选择性发射体1.3的辐射发射部A和具有催化涂层的转换部B)可以独立于较少技术要求的部被生产,所以燃烧、热交换和发射体器件10的该发明结构提供用于主要成本降低。
[0067]图2B示出具有图2A的燃烧、热交换和发射体器件10的剖面X的、很好地示出了它的分层结构的横截面图。
[0068]在辐射发射部A内,设置具有背离器件10的外表面1.1的发射体层I。外表面1.1至少部分地限定辐射发射部A,然而它的内表面1.2至少部分地限定转换部B。
[0069]在转换部B内,与发射体层I的内表面1.2相邻限定燃烧室9。
[0070]导热层5设置有朝向所述入口部E布置的散热表面5.1和朝向所述排出口部G布置的吸热表面5.2,导热层5至少部分地限定热回收部F。
[0071]燃烧、热交换和发射体器件10的分层结构还包括与所述排出口部G相邻的导热阻止层6,导热阻止层6被布置成最小化到设备10外部的热损失。
[0072]为了提供用于预先加热进入燃烧、热交换和发射体器件10的燃料的空间,在热回收部F的入口部E内限定了预热室15,该预热室15被热连接到所述散热表面5.1o
[0073]预热室15通过第一流通通道13.1连接到燃烧室9。
[0074]为了提供针对废燃料将它的余热传递到吸热表面5.2的空间,在热回收部F的排出口部G内在所述吸热表面5.2和导热阻止层6之间限定了热回收室11。
[0075]燃烧室9通过第二流通通道13.2与热回收室11连接。
[0076]如图2B示意性示出的(利用连续波动箭头),热回收室11和预热室15被布置和配置,以使得通过散热表面5.1消散由吸热表面5.2吸收的热,从而在预热室15内预先加热热能载体(燃料)。
[0077]图2A到图3B示出了特别优选的实施方式,其中,在发射体层I和导热层5之间设置燃烧层2,用于至少部分地限定燃烧室9。另外,在发射体层I和导热层5之间设置导热阻止层3,该又一导热阻止层3使预热室15与燃烧室9分离,并且分别至少部分地限定第二流通通道13.2、第一流通通道13.1o
[0078]可以在发射体层I和导热层5之间提供又一导热阻止层3,该又一导热阻止层3使预热室15与燃烧室9分离,以防止转换部B中的热还被传递到入口部E(这将降低燃烧室9中的温度,并且从而降低效率)。该又一导热阻止层3还分别至少部分地限定第二流通通道13.2、第一流通通道13.1o
[0079]为了至少部分地限定预热室
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