专利名称：一种具有自然冷端的外置式阵列型温差发电器单体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温差发电器，尤其是涉及一种具有自然冷端的外置式阵列型温差发电器单体。
背景技术：
温差发电是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种发电技术，将P型和N型两种不同类型的热电材料一端相连形成一个PN结，并置于高温状态，另一端形成低温，则由于热激发作用，材料高温端载流子浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，载流子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，此时热电材料就通过高、低温端之间的温度之差将高温端输入的热量直接转化为电能的过程。如果将多个PN结构成的热电偶串联起来，就可以得到高电压，形成温差发电器。相比于传统发电技术，温差发电具有结构简单，坚固耐用，无运动部件，无噪声等优点。温差发电在航空、军事等领域得到了广泛的应用，美国和前苏联先后研制了数千个放射性同位素或者核反应堆温差发电器，用作空间、海洋装置的电源。随着能源危机的加速，温差发电技术应用越来越受到青睐，因为在我们的周围有着太多的“余热”可以利用，工业废热、垃圾燃烧热、汽车排气管的余热以及太阳热、地热、海洋热能等。因此针对各种不同余热和工作环境的温差发电器被广泛研究，尤其是针对汽车尾气余热和工业废热的温差发电器。但是这些已有的设计大多都存在以下局限性:首先多数是针对内置式的，或者是冷端内置式的，一般要设计专门的冷却系统作为冷端，不能采用自然冷端；其次，整个温差发电器是针对一种具体热源的空间结构和尺寸设计的整体式结构，不支持多场合多用途使用，不能像链条那样以多个单体连接的形式根据具体的场合调整发电器的个数，如平板型和圆筒型温差发电器。因此设计出一种外置式具有自然冷端且可同时用于不同结构热源的高性能温差发电器单体具有非常现实的意义，可以方便使用者根据具体的热源结构和尺寸确定单体个数以及单体电极间的串联或并联使用。目前，针对外置式具有自然冷端且可调整个数的阵列型温差发电器单体的研究报道很少见。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种具有自然冷端的外置式阵列型温差发电器单体，能利用工业余热、机动车尾气余热进行发电；能借助翅片散热以空气为自然冷端；能根据具体结构的热源布置温差发电器单体，决定温差发电器单体的个数，更具有普遍性，应用范围十分广。本实用新型采用的技术方案是:本实用新型包括高温端热交换器，低温端热交换器，多个散热翅片，数目相等的多个P型热电臂和N型热电臂，多个导流片，两个输出电极，左侧绝热外壳、右侧绝热外壳、前侧绝热外壳、后侧绝热外壳，绝热内填充材料，三对连接销孔，三个连接销；高温端热交换器位于整个温差发电器单体的顶部；低温端热交换器位于整个温差发电器单体的底部，多个散热翅片均匀分布于低温端热交换器底面上；数目相等的多个P型热电臂和N型热电臂使用导流片阵列型串联呈U字型，两个输出电极位于温差发电器单体的前侧，整个阵列嵌入式安装在高温端热交换器和低温端热交换器之间；整个温差发电器单体由左侧绝热外壳、右侧绝热外壳、前侧绝热外壳、后侧绝热外壳围成，与顶部的高温端热交换器和底部的低温端热交换器构成封闭的壳体；每对P型热电臂和N型热电臂中间以及绝热外壳与热电臂之间，均用绝热材料填充；三对连接销孔位于左侧绝热外壳和右侧绝热外壳顶部，每对销孔在位置上左、右错位。所述每对销孔在位置上左、右错位，每个温差发电器单体间用连接销连接，连接销携带于左侧连接销孔中，整个连接装置用于温差发电器单体之间的扩展连接，连接之后随热源空间结构做旋转调整，更好的贴合热源表面。本实用新型具有的有益效果是:1.该发电器单体能利用工业余热、机动车尾气余热等热能进行发电，产生的电能可以直接作为工作电源，具有节能环保的作用；2.该发电器单体属于外置式，安装和拆卸方便，而且借助翅片散热空气为自然冷端，简化了发电器单体的结构；3.该发电器单体之间使用连接销活页式连接，可根据热源结构自由旋转，使发电器单体与热源更好的贴合，提高热能利用效率；4.该发电器单体可根据热源的尺寸大小调整单体数量，用途更加广泛；5.该发电器单体可根据具体使用需要，将已用连接销活页式连接的单体的输出电极串联或者并联连接，使用更加灵活方便。
图1是本实用新型的整体结构原理图。图2是本实用新型的内部结构原理图。图3是本实用新型的单体间连接图。图4是本实用新型的具体安装图。图中:1.温差发电器单体，2.高温端热交换器，3.低温端热交换器，4.左侧绝热外壳，5.右侧绝热外壳，6.前侧绝热外壳，7.后侧绝热外壳，8.输出电极，9.连接销孔，10.连接销，11.P型热电臂，12.N型热电臂，13.导流片，14.绝热填充材料，15，散热翅片。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步说明。如图1、图2所示，本实用新型包括高温端热交换器2，低温端热交换器3，多个散热翅片15，数目相等的多个P型热电臂11和N型热电臂12，多个导流片13，两个输出电极8，左侧绝热外壳4、右侧绝热外壳5、前侧绝热外壳6、后侧绝热外壳7，绝热内填充材料14，三对连接销孔9，三个连接销10 ;高温端热交换器2位于整个温差发电器单体I的顶部，在使用中直接和热源外表面接触；低温端热交换器3位于整个温差发电器单体I的底部，多个散热翅片15均勻分布于低温端热交换器3底面上,借助散热翅片15的散热直接以空气为自然冷端；数目相等的多个P型热电臂11和N型热电臂12使用导流片13阵列型串联呈U字型，两个输出电极8位于温差发电器单体I的前侧，整个阵列嵌入式安装在高温端热交换器2和低温端热交换器3之间；整个温差发电器单体I由左侧绝热外壳4、右侧绝热外壳5、前侧绝热外壳6、后侧绝热外壳7围成，与顶部的高温端热交换器2和底部的低温端热交换器3构成封闭的壳体；每对P型热电臂11和N型热电臂12中间以及绝热外壳与热电臂之间，均用绝热材料14 (如泡沫塑料)填充；三对连接销孔9位于左侧绝热外壳4和右侧绝热外壳5顶部，。如图1、图2、图3所示，所述每对连接销孔9在位置上左、右错位，每个温差发电器单体I间用连接销10连接，连接销10携带于左侧连接销孔9中，整个连接装置用于温差发电器单体I之间的扩展连接，连接之后随热源空间结构做旋转调整，更好的贴合热源表面。在使用过程中，根据具体的热源结构和尺寸大小，确定温差发电器单体I的数量，所有温差发电器单体I像链条一样连成封闭环，再根据具体需要将这多个温差发电器单体I的输出电极8串联或并联连接。所述的温差发电器单体I是外置式使用，借助所述的散热翅片15，以空气为自然冷端。所述的连接销孔9内径略大于所述的连接销10外径，保证间隙配合，使所述的温差发电器单体I连接后可以旋转。本实用新型的具体实施过程如下(针对热源为常见的圆筒形):如图2所示，将多个P型热电臂11与数目相等的N型热电臂12用导流片13阵列型串联呈U字型，整个阵列嵌入式安装在低温端热交换器3的凹槽中；每对P型热电臂11和N型热电臂12中间，用绝热材料14填充；依次安装前、后侧绝缘外壳6、7，两个输出电极8位于温差发电器单体I的前侧，伸出前侧绝缘外壳6 —段距离；依次安装左、右侧绝缘外壳4、5，三对连接销孔9位于左侧绝热外壳4和右侧绝热外壳5顶部，每对销孔在位置上错位，保证温差发电单体I之间可以用连接销10依次连接，连接销10携带于左侧连接销孔9中，整个连接装置可用于温差发电器单体I之间的活页式扩展连接；四个绝热外壳与P型热电臂11、N型热电臂12之间用绝热材料14填充。低温端热交换器3选用热传导性和绝缘性能优良的材料；导流片13选用导电性较好的铜片；输出电极8采用铜电极。如图1所示，盖上高温端热交换器2，保证整个阵列嵌入式安装在高温端热交换器2上，整个温差发电器单体I组装完成；高温端热交换器2选用热传导性和绝缘性能优良的材料。如图3所示，在针对圆筒形热源使用时，测量热源尺寸和组装好的温差发电器单体I的尺寸，确定所需温差发电器单体I的个数，将个数已确定的组装后的温差发电器单体I通过连接销孔9和连接销10依次连接起来，温差发电器单体I之间可以绕连接销10旋转，首端和末端的温差发电器单体I暂不连接。如图4所示，在热源未发热时，将已连接好的个数确定的温差发电器单体I贴合在热源表面，使每个温差发电器单体I的高温端热交换器2的下表面与热源相切，再将首端和末端的温差发电器单体I连接起来，这样整个温差发电器就被固定在热源上，整个温差发电器以热源为热端，借助散热翅片15，以空气为自然冷端进行发电。上述具体实施方式
用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种具有自然冷端的外置式阵列型温差发电器单体，其特征在于:包括高温端热交换器(2)，低温端热交换器(3)，多个散热翅片(15)，数目相等的多个P型热电臂(11)和N型热电臂(12)，多个导流片(13)，两个输出电极(8)，左侧绝热外壳(4)、右侧绝热外壳(5)、前侧绝热外壳(6)、后侧绝热外壳(7)，绝热内填充材料(14)，三对连接销孔(9)，三个连接销(10);高温端热交换器(2)位于整个温差发电器单体(I)的顶部；低温端热交换器(3)位于整个温差发电器单体(I)的底部，多个散翅片(15 )均匀分布于低温端热交换器(3 )底面上；数目相等的多个P型热电臂(11)和N型热电臂(12)使用导流片(13)阵列型串联呈U字型，两个输出电极(8 )位于温差发电器单体(I)的前侧，整个阵列嵌入式安装在高温端热交换器(2)和低温端热交换器(3)之间；整个温差发电器单体(I)由左侧绝热外壳(4)、右侧绝热外壳(5 )、前侧绝热外壳(6 )、后侧绝热外壳(7 )围成，与顶部的高温端热交换器(2 )和底部的低温端热交换器(3)构成封闭的壳体；每对P型热电臂(11)和N型热电臂(12)中间以及绝热外壳与热电臂之间，均用绝热材料(14)填充；三对连接销孔(9)位于左侧绝热外壳(4)和右侧绝热外壳(5)顶部。
2.根据权利要求1所述的一种具有自然冷端的外置式阵列型温差发电器单体，其特征在于:所述每对连接销孔(9)在位置上左、右错位，每个温差发电器单体(I)间用连接销(10)连接，连接销(10)携带于左侧连接销孔(9)中，整个连接装置用于温差发电器单体之间的扩展连接，连接之后随热源空间结构做旋转调整，更好的贴合热源表面。
专利摘要本实用新型公开了一种具有自然冷端的外置式阵列型温差发电器单体。包括高温端热交换器，低温端热交换器，多个散热片，数目相等的多个P型热电臂和N型热电臂，多个导流片，两个输出电极，绝热内填充材料，前、后、左、右四个绝热外壳，三对连接销孔位于左、右两侧面顶部，三个连接销。在使用过程中，根据具体的热源结构尺寸，确定温差发电器单体的数量，所有温差发电器单体像链条一样连成封闭环，再根据具体使用要求将这多个温差发电器单体的电极串联或并联连接。本实用新型利用工业余热、机动车尾气余热进行发电；借助翅片散热以空气作为自然冷端；根据具体的热源结构布置温差发电器单体，决定温差发电器单体的个数，更具有普遍性，应用范围十分广。
文档编号H02N11/00GK202997975SQ201220690199
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者李洋, 梅德庆, 姚喆赫, 王辉, 沈辉, 陈子辰 申请人:浙江大学