專利名稱：高密度溫差發(fā)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫差發(fā)電器，尤其是指它的熱源是管道內(nèi)的余熱流、熱電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在管道內(nèi)，具有軸向-多級-網(wǎng)狀-集成-層疊的結(jié)構(gòu)；冷源與熱系統(tǒng)分離，通過導(dǎo)線與熱電轉(zhuǎn)換元件連接形成大規(guī)模熱電回路，自動將余熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機運行中，百分之六十左右的燃料燃燒的化學能未能有效利用，大部分通過排氣管排放到環(huán)境大氣中。排氣中的能量主要包括余熱能和流動動能兩部分，溫度在800-1200K之間，氣流高速流動并具有一維/變截面/有摩擦/可壓縮/具有傳熱/非等熵/不定常等特點。從進氣口進入的熱量，一部分經(jīng)管壁傳入大氣，其余隨氣流由排氣口排出?，F(xiàn)有技術(shù)中，對排氣中動能利用主要是采用廢氣渦輪增壓的方法提高內(nèi)燃機的充氣量；而余熱能的利用除了車廂的供暖以外，尚無有效的方法。因此，為了提高內(nèi)燃機的節(jié)能效果，必須對排氣中的余熱能給予有效的回收利用。中小型內(nèi)燃機尤其是作為移動動力源的發(fā)動機，由于工作的特點，決定了它們的余熱回收利用裝置不能采取龐大/復(fù)雜的機械形式，而根據(jù)熱電直接轉(zhuǎn)換原理開發(fā)的溫差發(fā)電器將是一種高密度的能量轉(zhuǎn)換裝置。
熱電效應(yīng)是一種物理現(xiàn)象兩種導(dǎo)體連接形成的閉合回路，當導(dǎo)體的兩個接點處于不同的溫度狀態(tài)時，回路中就會有電流產(chǎn)生。這種回路被稱為熱電回路、電流稱為熱電流，其電動勢稱為熱電動勢，當熱電材料確定以后，回路中的熱電動勢僅與兩接點的溫差有關(guān)。將這樣兩種導(dǎo)體的端點焊接在一起制成的元件，稱為熱電偶，現(xiàn)有的產(chǎn)品可分為金屬熱電偶和半導(dǎo)體熱電偶兩大類。用不同材料制成的熱電偶有不同的應(yīng)用領(lǐng)域金屬熱電偶只能產(chǎn)生微弱的熱電流，一般的只能作為測溫元件使用；而現(xiàn)代熱電材料一般是二元或三元的固熔體合金，其塞貝克系數(shù)是金屬熱電偶的十幾至幾十倍，先進的可達1000μvμV/C°。半導(dǎo)體熱電偶的發(fā)電能力遠大于金屬熱電偶，可以作為低電壓、大電流的熱電力轉(zhuǎn)換器件。根據(jù)熱電學的基本定理和基本回路原理，熱電偶可以采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接，以滿足對輸出電壓/電流值的要求，連接方法是熱電偶串聯(lián)時每一個熱端接點都要與一個冷端接點構(gòu)成回路；并聯(lián)時，僅在并聯(lián)回路的兩個引出點與冷源同時接觸。熱電偶連接成的單一轉(zhuǎn)換元件稱為熱電堆，常見的是平板式熱電堆，其中所有的熱電偶串聯(lián)連接，回路的冷/熱接點分別焊接在前后絕緣平板上。這樣的熱電堆已經(jīng)商品化、系列化，例如國產(chǎn)TEC1-12706型致冷片，技術(shù)指標為轉(zhuǎn)換級數(shù)1/127對熱電偶/截面積為1平方毫米/陶瓷式結(jié)構(gòu)/工作電流6安培，外型尺寸為40mm×40mm×3.8mm。熱電回路也可以使用與熱電偶相匹配的廉價的延長導(dǎo)線連接，以增加熱源與冷源之間的距離，這種導(dǎo)線被稱為補償導(dǎo)線。
目前，溫差電器件可以應(yīng)用于(1)根據(jù)塞貝克效應(yīng)工作的溫差電池、固定式小型溫差電源等。前者采用放射性同位素作為熱源，用做遙遠太空(無太陽光)的宇航電源；后者可用于偏遠地區(qū)或某些特殊場合。(2)以珀爾帖效應(yīng)為原理的熱電致冷設(shè)備，包括一些致冷裝置及冰箱、空調(diào)等。發(fā)電用的半導(dǎo)體平板式熱電堆片的結(jié)構(gòu)與致冷片是類似的，工作時熱電堆片的上下表面分別接觸熱源和冷源，按塞貝克方式工作。這種熱電偶的臂長僅為3-10mm，冷熱端之間距離很小，因此對材料的絕熱性能要求很高。已經(jīng)研究的溫差發(fā)電器是在矩形通道的外表面上，排列敷設(shè)若干熱電堆片，發(fā)動機的排氣從發(fā)電器內(nèi)腔流過，經(jīng)金屬壁面向熱電堆片傳遞熱量。熱電堆片的外側(cè)直接接觸冷源，冷卻的形式有空氣自然對流散熱、強迫通風散熱、水冷散熱和環(huán)流散熱四種。這類溫差發(fā)電器的特點可以歸納為熱電轉(zhuǎn)換元件外置及冷源近距離夾緊設(shè)置，因而存在溫差小、熱電轉(zhuǎn)換效率低、體積不緊湊、輸出功率小、價格高的問題，至今還處在熱電材料選配和轉(zhuǎn)換原理研究的階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高密度溫差發(fā)電器，該溫差發(fā)電器從發(fā)動機排氣余熱的特點和有效地利用熱源/冷源的角度出發(fā)，通過強化熱電轉(zhuǎn)換的方式來提高熱電器件的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為溫差發(fā)電器主要包括內(nèi)置網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件的絕熱熱電轉(zhuǎn)換器和分離的獨立冷源，熱電轉(zhuǎn)換器連接在排氣管中部，通道內(nèi)設(shè)置多級軸向排列的熱電轉(zhuǎn)換元件，由半導(dǎo)體熱電偶并聯(lián)組成立體電極，立體電極再連接成轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的補償導(dǎo)線與冷源中的冷端接點連接組成大規(guī)模的熱電回路；獨立冷源采用冷卻液循環(huán)冷卻，系統(tǒng)運行時輸出直流電，可以經(jīng)電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，輸出到用電設(shè)備。
所述熱電轉(zhuǎn)換器由前/后蓋、轉(zhuǎn)換板、墊板、接線盒和緊固螺栓組成。前/后蓋設(shè)有與排氣管連接的管接頭，轉(zhuǎn)換板的內(nèi)腔為圓形通道，其中固定了若干由熱電偶集成的立體電極，立體電極和連接/固定電極的框架，形成了網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件；內(nèi)通道的外表面敷設(shè)絕熱層，防止熱量經(jīng)管壁散失，熱電極的連線由轉(zhuǎn)換板的一邊引出，在接線盒中固定；墊板中的內(nèi)腔為通孔，轉(zhuǎn)換板與墊板交替軸向疊加，由緊固螺栓穿過四角固定。
為了熱電轉(zhuǎn)換器在高溫下長期穩(wěn)定地工作，所有熱電偶、連線、網(wǎng)絡(luò)框架及其引出線必須密封在耐高溫的防氧化、防腐蝕的涂層中。
熱電轉(zhuǎn)換器的內(nèi)腔是內(nèi)燃機排氣的通道，熱電偶網(wǎng)絡(luò)中的空隙應(yīng)保證熱氣流通過，不造成過大的流動阻力。
所述冷源裝置與熱環(huán)境分離，其中設(shè)置的冷端接點也由熱電偶組成，通過補償導(dǎo)線與熱端的熱電偶形成回路。它可以是具有冷凝器、風扇、壓力泵、管道和冷卻液的獨立循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
對上述技術(shù)方案進一步的改進是熱電轉(zhuǎn)換器的外型應(yīng)根據(jù)需要設(shè)計，可以為圓柱形或其它幾何形狀，內(nèi)部通道也可以設(shè)計為矩形或其它幾何形狀。
對上述技術(shù)方案進一步的改進是熱電轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)需要設(shè)計為其它幾何形狀的轉(zhuǎn)換元件軸向排列，形成空間多級網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
對上述技術(shù)方案進一步的改進是沿排氣管軸向排列的熱電轉(zhuǎn)換元件，可以根據(jù)沿途溫度的變化，采用不同配方的熱電材料組合成熱電偶，使它們工作在各自最適應(yīng)的溫度范圍內(nèi)，充分利用熱流的溫度變化。
對上述技術(shù)方案進一步的改進是本系統(tǒng)中的熱電偶可以是半導(dǎo)體、金屬材料或非金屬制成；補償導(dǎo)線可以采用金屬、非金屬或半導(dǎo)體材料的導(dǎo)線。
對上述技術(shù)方案進一步的改進是冷源可以是使用風扇等強迫風冷的獨立冷卻裝置，或直接利用內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)的非獨立冷卻系統(tǒng)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)建立了強化熱交換的形式，將轉(zhuǎn)換元件內(nèi)置，可以有效的利用熱源，以強烈的對流換熱形式取代了通過壁面的固體導(dǎo)熱形式，減小了熱電偶片敷設(shè)時與壁面之間的接觸熱阻，提高了熱流密度；(2)能夠建立起較大的溫差，原因在于管內(nèi)高速流動的氣流產(chǎn)生的滯止溫度高于氣流本身的溫度，充分利用氣體流動動能，熱電偶就能得到更高的熱源溫度；采用分離冷源之后，減小了熱源對冷源直接的傳熱影響，增強了冷卻效果。因而，系統(tǒng)的溫差可以成倍地提高。
(3)強化了熱電偶的集成度，由于本發(fā)明提出了立體電極和網(wǎng)狀/多級連接的結(jié)構(gòu)，熱電轉(zhuǎn)換器在相同直徑的軸向空間中，可以設(shè)置更多的熱電偶，加大總截面積，提高了熱電場的強度。
(4)結(jié)構(gòu)緊湊，滿足不同輸出功率的需要，整體效率高；由于采用了疊加的多級模塊化結(jié)構(gòu)，可以方便地根據(jù)輸出功率的需要設(shè)置模塊的數(shù)量；特別是補償導(dǎo)線方法的提出，可以簡化熱電材料的篩選條件，便于研發(fā)出塞貝克系數(shù)更高的熱電極，提高單熱電偶的轉(zhuǎn)換效率，進一步提高溫差發(fā)電器的功率密度。
(5)使用性能好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。設(shè)計中可以保證網(wǎng)狀縫隙通道面積之和大于等于原排氣管截面積，減小流動阻力不影響排氣背壓。因此，獲得良好的轉(zhuǎn)換性能的同時，保持了內(nèi)燃機的充氣和排氣性能，將能應(yīng)用在各類汽車或以熱機為動力的余熱回收利用的場合。
以上優(yōu)點充分體現(xiàn)了本發(fā)明的多項創(chuàng)新的意義和效果，將使溫差電轉(zhuǎn)換技術(shù)從有限應(yīng)用走向廣泛實用的階段。
本發(fā)明針對車用發(fā)動機排氣余熱回收利用的熱電轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方案加以闡述。其它種類的熱機或其它余熱的熱電轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方案也可以按同樣的方法實現(xiàn)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明

圖1為本發(fā)明的溫差發(fā)電器系統(tǒng)圖。
圖2為圖1中內(nèi)置式絕熱熱電轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)立體圖。
圖3為圖2中轉(zhuǎn)換板及立體電極的結(jié)構(gòu)立體圖。
圖4為圖3中的局部放大圖。
圖5為圖1中的分離冷源結(jié)構(gòu)立體圖。
圖6為本發(fā)明的溫差發(fā)電器的熱電轉(zhuǎn)換電路圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的溫差發(fā)電器由內(nèi)置網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件的絕熱熱電轉(zhuǎn)換器和分離的獨立冷源系統(tǒng)組成。其中1為內(nèi)燃機；2為排氣管；3為熱電轉(zhuǎn)換器，安裝在內(nèi)燃機排氣管中部，盡可能靠近發(fā)動機，與排氣管2是管道連接；冷源6與熱系統(tǒng)分離，采用補償導(dǎo)線5與熱端大規(guī)模轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)連接成熱電回路，采用電連接；與冷凝器7、壓力泵8、風扇9采用管道連接；10為冷卻管道，冷卻液在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，冷卻熱電回路的冷接點和輸出導(dǎo)線11。
構(gòu)成本發(fā)明裝置的各部件的作用是內(nèi)燃機排氣熱流是轉(zhuǎn)換回路的熱源，獨立冷源是轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的冷源，熱電轉(zhuǎn)換器是熱電轉(zhuǎn)換元件與內(nèi)燃機排氣熱流直接進行熱交換，將余熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置。獨立冷源與熱系統(tǒng)分離，采用了冷卻效果良好的液冷方式，目的是為了使溫差發(fā)電器能夠在較大的溫差下工作。系統(tǒng)的熱接點是熱電轉(zhuǎn)換器中的大規(guī)模熱電偶網(wǎng)絡(luò)，冷接點是處于冷源中的熱電偶，二者通過補償導(dǎo)線連接成封閉的熱電回路，電源輸出導(dǎo)線也要經(jīng)由冷源保持相同的溫度，系統(tǒng)輸出直流電。
如圖2所示，熱電轉(zhuǎn)換器由前蓋3-1、轉(zhuǎn)換板3-2、墊板3-3、接線盒3-4、后蓋3-5和緊固螺栓3-6組成。前/后蓋的中心設(shè)有與排氣管連接的管接頭3-7。轉(zhuǎn)換板的內(nèi)腔為圓形通道，其中固定了若干由熱電偶并聯(lián)集成的立體電極和固定電極的框架，通道的外表面敷設(shè)絕熱層，熱電偶的連線由板的一邊引出，在接線盒中固定；墊板3中的內(nèi)腔為通孔，兩種板交替軸向疊加，由緊固螺栓6穿過四角固定，使轉(zhuǎn)換器的內(nèi)腔連成相通的排氣通道，且各轉(zhuǎn)換板之間保持有一定的間隙，相互電絕緣，保證熱氣流能獲得連續(xù)流動并與每一個熱電偶良好接觸；通道外壁的絕熱層也連成一體，防止熱量散失。既可以滿足輸出功率的需要，也便于制造和檢修。
如圖3、圖4所示，轉(zhuǎn)換板由外殼3-2-1、絕緣層3-2-2、立體電極3-2-3、內(nèi)腔壓圈3-2-4、框架3-2-5、輸出導(dǎo)線3-2-6組成。視圖K是立體電極3-2-3的局部放大圖，其中3-2-3(1)和3-2-3(2)是不同的半導(dǎo)體材料，3-2-3(3)是具有固定作用的導(dǎo)流片，3-2-3(4)是絕緣片。熱電偶表面有耐高溫且防腐蝕的涂層。熱電偶采用圓形半導(dǎo)體材料直接壓焊而成，臂長為1.0-2.0mm，截面積取決于通過的電流。半導(dǎo)體N、P型材料可以選用Bi2Te3或Sb2Te3等，由于熱電偶是軸向設(shè)置，幾何尺寸小，使溫差電器的整體結(jié)構(gòu)緊湊。
為了滿足輸出電流的需要，熱電轉(zhuǎn)換組件需要集中大量的熱電偶，首先將一定數(shù)量的熱電偶并聯(lián)成空間立體電極，熱電偶之間由絕緣片分開及電絕緣，并列的熱電偶用金屬導(dǎo)流片固定及電連接。立體電極設(shè)置在內(nèi)腔通道中，相互串聯(lián)形成單級網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件。其次，若干轉(zhuǎn)換板軸向?qū)盈B設(shè)置，組成多級熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。這樣做的意義在于(1)可以集成眾多的熱電偶，即使個別熱電偶在使用中損壞也不會影響整體的使用性能；(2)使每一個熱電偶臂取短尺寸(實驗表明短尺寸臂效率高)、截面沿管道軸向擴展?jié)M足電流對截面積的需要；(3)使每一個熱電偶都能與熱氣流進行完善的對流換熱，而獲得更高的換熱系數(shù)。內(nèi)燃機的高溫排氣流進入溫差發(fā)電器通道的內(nèi)腔，與前一級模塊中的每一個熱電偶直接接觸，通過對流換熱的方式傳遞熱量，并流過立體電極間的縫隙與下一級熱電模塊再次進行熱交換，最終的低溫氣流由排氣口排出。
本發(fā)明中熱電偶的連接與現(xiàn)有的熱電堆的連接方式不同的是，熱電偶臂不是由金屬導(dǎo)流片串聯(lián)，而是由導(dǎo)電性能優(yōu)良且熱阻較高的補償導(dǎo)線連接起來，冷/熱源之間的聯(lián)系不是僅僅通過熱電偶的兩臂，而是通過整個熱電偶回路來實現(xiàn)。補償導(dǎo)線的長度可以是熱電偶臂長的幾十倍，材料可以選用含石墨成分的合成材料，導(dǎo)熱能力將顯著地減小，同時，補償導(dǎo)線不但起到線路的連接作用，也起到網(wǎng)狀框架的支撐作用。
本發(fā)明提出的大規(guī)模熱電轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，包含了網(wǎng)狀熱電偶堆和多級轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以及與分離冷源組成的熱電回路兩個方面，以較少的引出導(dǎo)線連接了大量的熱電偶，簡化了熱電回路。根據(jù)電工學原理，單一熱電偶的輸出功率雖然小，但大量熱電偶適當?shù)募善饋?，總輸出功率是熱電回路中所有熱電偶輸出功率的總和。采用?并/混聯(lián)的方式，是為了利用熱電偶基本回路，尋求最優(yōu)的連接系統(tǒng)和最優(yōu)的電壓/電流輸出特性。熱電偶混聯(lián)系統(tǒng)不論多么復(fù)雜多么龐大，只要是嚴格按照基本回路原理連接起來的，它們也只是整個熱電回路中的熱接點，而回路中的冷接點被設(shè)置在分離的冷源中，二者經(jīng)過若干補償導(dǎo)線連接形成完整的熱電回路，并使整個系統(tǒng)具有溫差。因此，熱電偶的數(shù)量和連接方式，即熱電偶的集成度，是提高發(fā)電器的效率和輸出功率的關(guān)鍵因素之一。
如圖5所示，分離冷源由外殼6-1、接線盒6-2、管接頭6-3、網(wǎng)狀冷端接點組6-4構(gòu)成。根據(jù)熱電偶基本回路原理，熱電偶串聯(lián)時，回路需要在冷端設(shè)置節(jié)點。一定數(shù)量的冷端節(jié)點同樣需要網(wǎng)狀集成，便于冷流體與每一個熱電偶進行對流換熱。冷源中熱電偶的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換板中的熱電偶網(wǎng)絡(luò)類似，但數(shù)量少截面積大，表面需要電絕緣防腐蝕，可以采用相同的方法制備。對于大功率的溫差發(fā)電器，為了取得良好的冷卻效果，需要采用強迫水冷的方案，冷卻水可以直接引自發(fā)動機的水冷系統(tǒng)，與之分流循環(huán)冷卻，也可以采用獨立冷卻液系統(tǒng)的方案；對于較小功率的溫差發(fā)電器，可以采用強制風冷的方案。
如圖6所示為網(wǎng)狀熱電偶模塊連接回路。其中T1、T2分別為高溫熱源與低溫熱源的溫度，且T1＞T2，它們所在的用短劃線標識的區(qū)域分別是熱電轉(zhuǎn)換器和分離冷源；標示有“+”“-”符號的線段是直流輸出導(dǎo)線；A、B為兩種半導(dǎo)體材料組合的熱電偶，要求它們有盡可能高的塞貝克系數(shù)。為了簡化電路，熱電偶的連接采用并聯(lián)為主的方式，并聯(lián)減少了引出的補償導(dǎo)線的數(shù)量，K1、K2、……、Kn-1是熱電轉(zhuǎn)換器中并聯(lián)的各熱電偶組，每組并聯(lián)的熱電偶制成立體電極；同時，為了輸出較高的電壓，還需要將若干并聯(lián)起來的熱電偶再進行串聯(lián)。根據(jù)熱電偶基本電路原理，每個串聯(lián)回路需要在冷源中設(shè)置一個冷端接點，Kn是所有串聯(lián)熱電偶組在冷源中的接點組。導(dǎo)線A1、A2、……、An-1和B1、B2、……、Bn-1是熱電偶的連接線，將各熱電偶連接成一個整體，輸出電流的導(dǎo)線也要經(jīng)過冷源，保持具有相同的溫度。
綜上所述，由軸向-多級-網(wǎng)狀-集成-層疊特征的內(nèi)置式絕熱熱電轉(zhuǎn)換器和分離式獨立冷源組成的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠充分利用排氣的動能和余熱能，強化了熱/冷源的利用率；管內(nèi)對流換熱的方式有利于獲得高的T1和大的換熱系數(shù)；網(wǎng)狀模塊和立體電極有利于集成大量的熱電偶；分離式獨立冷源強化了冷卻的效果，補償導(dǎo)線的連接方式使冷/熱端連接成完整的熱電回路，有助于獲得大的溫差。上述強化熱電轉(zhuǎn)換的方案，使本發(fā)明的新型溫差發(fā)電器具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和輸出功率大的特點。
權(quán)利要求1.一種高密度溫差發(fā)電器，其特征在于該發(fā)電器主要包括內(nèi)置網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件的絕熱熱電轉(zhuǎn)換器和分離的獨立冷源，熱電轉(zhuǎn)換器連接在排氣管中部，通道內(nèi)設(shè)置多級軸向排列的熱電轉(zhuǎn)換元件，由半導(dǎo)體熱電偶并聯(lián)組成立體電極，立體電極再連接成轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的補償導(dǎo)線與冷源中的冷端接點連接組成大規(guī)模的熱電回路；獨立冷源采用冷卻液循環(huán)冷卻，系統(tǒng)運行時輸出直流電，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，輸出到用電設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于轉(zhuǎn)換器由前/后蓋、轉(zhuǎn)換板、墊板、接線盒和緊固螺栓組成；前/后蓋設(shè)有與排氣管連接的管接頭，由緊固螺栓穿過四角固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于轉(zhuǎn)換板由外殼、絕緣層、立體電極、內(nèi)腔壓圈、框架、補償導(dǎo)線組成，轉(zhuǎn)換板的內(nèi)腔為圓形通道，其中固定了若干由熱電偶集成的立體電極，立體電極和連接/固定電極的框架，形成了網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件；內(nèi)通道的外表面敷設(shè)絕熱層，防止熱量經(jīng)管壁散失，熱電極的連線為補償導(dǎo)線，由轉(zhuǎn)換板的一邊引出并在接線盒中固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于墊板中的內(nèi)腔為通孔，是排氣流的通道，通道外設(shè)置絕熱層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于若干熱電偶并聯(lián)成空間立體電極，熱電偶采用不同半導(dǎo)體材料壓焊而成，熱電偶之間由絕緣片分開及電絕緣，并列的熱電偶用金屬導(dǎo)流片固定及電連接，立體電極設(shè)置在內(nèi)腔通道中，相互串聯(lián)形成單級網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于所有熱電偶、連線、網(wǎng)狀框架及其引出線均密封在耐高溫的防氧化、防腐蝕的涂層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于轉(zhuǎn)換板與墊板交替軸向疊加，電路通過導(dǎo)線連接，組成多級熱電轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于接線盒由電絕緣材料制成，全部連接線在其中固定，并集中為電纜引出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度溫差發(fā)電器，其特征在于分離冷源由外殼、接線盒、管接頭、網(wǎng)狀冷端接點組構(gòu)成，冷源與熱系統(tǒng)分離，采用補償導(dǎo)線與熱端電極連接成轉(zhuǎn)換回路，與冷凝器、壓力泵、風扇組成獨立冷卻系統(tǒng)，冷卻液在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，冷卻熱電回路的冷接點和輸出導(dǎo)線。
專利摘要本發(fā)明涉及一種高密度溫差發(fā)電器，其特征在于該發(fā)電器主要包括內(nèi)置網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換元件的絕熱熱電轉(zhuǎn)換器和分離的獨立冷源，熱電轉(zhuǎn)換器連接在排氣管中部，通道內(nèi)設(shè)置多級軸向排列的熱電轉(zhuǎn)換元件，由半導(dǎo)體熱電偶并聯(lián)組成立體電極，立體電極再連接成轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的補償導(dǎo)線與冷源中的冷端接點連接組成大規(guī)模的熱電回路；獨立冷源采用冷卻液循環(huán)冷卻，系統(tǒng)運行時輸出直流電，可以經(jīng)電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，輸出到用電設(shè)備。該溫差發(fā)電器從發(fā)動機排氣余熱的特點和有效地利用熱源/冷源的角度出發(fā)，通過強化熱電轉(zhuǎn)換的方式來提高熱電器件的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率。
文檔編號H01L35/00GK2814797SQ200520055028
公開日2006年9月6日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者張征 申請人:華南理工大學