專利名稱：一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體熱電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體小型熱電體發(fā)電機(jī)由于其體積小、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、只需有火源提供熱量就能直接發(fā)電等特點(diǎn)，在戶外、偏遠(yuǎn)地區(qū)和應(yīng)急等沒有電源供應(yīng)又急需電力的情況下廣受歡迎。但是，為了節(jié)約成本，便于攜帶，現(xiàn)有的半導(dǎo)體小型熱電發(fā)電裝置使用的熱電模塊通常 相對(duì)于火源來(lái)說(shuō)尺寸很小，直接將熱電發(fā)電裝置置于火源上方，分散的火源熱量會(huì)向四周散發(fā)，集熱非常困難，導(dǎo)致熱量的實(shí)際利用效率低下。通過(guò)熱電模塊的實(shí)際熱量降低，直接導(dǎo)致模塊的冷、熱面溫差下降，使得發(fā)電效率低下。CN101882899A公開了一種便攜式半導(dǎo)體熱能發(fā)電裝置,該裝置中貼有石墨紙的熱電模塊熱面緊貼于臺(tái)階圓盤狀集熱器上端面的凸臺(tái)，貼有石墨紙的熱電模塊冷面緊貼于帶風(fēng)扇散熱器的下端面，套在散熱器上的可拆卸卡扣扣在集熱器圓盤上的卡扣底座上，將散熱器、熱電模塊和集熱器牢牢扣緊，當(dāng)熱電發(fā)電裝置置于火源正上方后，集熱器將熱量傳遞給熱電模塊，熱電模塊的二個(gè)面形成溫差，即產(chǎn)生電流，可給便攜式電子設(shè)備供電。但這種結(jié)構(gòu)的集熱方式，火焰集中在整個(gè)圓盤面上，分散的火源會(huì)向四周散發(fā)，造成熱量利用效率低，從而導(dǎo)致整個(gè)裝置發(fā)電效率低。因此，發(fā)明一種所用的熱電模塊體積小，但是裝置的集熱效率高，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的半導(dǎo)體小型熱電裝置是最有效的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了克服半導(dǎo)體小型熱電發(fā)電裝置所使用的熱電模塊相對(duì)于火源來(lái)說(shuō)尺寸很小，直接將熱電發(fā)電裝置置于火源上方，分散的火源熱量不易集中，導(dǎo)致熱電模塊熱面溫度不穩(wěn)定、熱量實(shí)際利用效率低下，致使冷、熱面溫差不足影響發(fā)電效率等問(wèn)題，提供一種高效率直燃式熱電發(fā)電裝置，能以火源為熱源，采用帶有集熱罩和翅片的特殊集熱器，以提供高效穩(wěn)定的熱量，同時(shí)利用一帶風(fēng)扇的散熱器來(lái)保證器件冷、熱面溫差提高輸出功率及能量轉(zhuǎn)換效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置，通過(guò)帶集熱罩4和翅片12的集熱器10收集熱量，通過(guò)帶翅片和風(fēng)扇7的散熱器8散發(fā)熱量；集熱器10的上方裝有熱電模塊9，熱電模塊9的冷熱兩面均貼有石墨紙，熱電模塊9的熱面通過(guò)石墨紙與集熱器10貼合，熱電模塊9的冷面通過(guò)石墨紙與散熱器8貼合，散熱器8外安裝有風(fēng)扇7，熱電模塊9通過(guò)引線連接插座6向外輸送電能。本發(fā)明一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置由燃料罐I、支架3、集熱罩4、外殼5、風(fēng)扇7、集熱器10、散熱器8、熱電模塊9、、和航空插座6所組成。所述集熱罩4為中間開孔的片狀金屬圓片，開方孔翻起的折邊垂直于集熱罩平面，集熱器可安裝固定在折邊上，集熱罩4開孔大小與火源大小相匹配，即火源火焰集中在開孔區(qū)域范圍，開孔在集熱罩中心；集熱器開孔大小與上方帶有翅片的集熱器的大小相匹配，即集熱器大小與開孔大小一致，便于集熱器通過(guò)開孔直接接受火源火焰，而不至于分散。所述集熱器為帶有翅片的塊狀體，集熱器的上部外壁為平面，其大小與熱電模塊大小相匹配，下部為翅片狀，并且按照一定比例設(shè)計(jì)翅片數(shù)量和大小。集熱器翅片水平于火焰方向，集熱罩4開孔垂直于火焰方向。熱電模塊冷熱兩面陶瓷板貼有石墨紙，貼有石墨紙的熱電模塊熱面和冷面分別緊貼于集熱器的光滑端面和散熱器的光滑端面。當(dāng)熱電發(fā)電裝置置于火源上方后，首先通過(guò)集熱罩控制火源的熱流方向，使原本分散的火源熱流聚攏在集熱罩的中間開孔處，達(dá)到使原本分散的熱流集中到與發(fā)電模塊大小相匹配的較小范圍內(nèi)的目的；由于集熱器一端帶有翅片12，大大增加了集熱器的集熱面積，便于集熱器10能高效的收集熱量，火源的溫度產(chǎn)生的熱流加熱了集熱器，集熱器的溫度迅速上升，并將熱量傳導(dǎo)給熱電模塊，由于熱電模 塊的另一面與散熱器緊密貼合，散熱器上的翅片迅速將該面的溫度傳輸出去，這樣，熱電模塊的二個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊即產(chǎn)生電流，帶動(dòng)散熱器風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，利用熱電模塊冷、熱面的恒定溫差來(lái)提供電源，熱電模塊引線通過(guò)插座輸出提供照明和給便攜式設(shè)備充電。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于由于采用本發(fā)明的集熱器結(jié)構(gòu)和散熱器結(jié)構(gòu)，熱電模塊的熱面溫度可穩(wěn)定在250-300°C左右，熱電模塊的冷面的溫度可穩(wěn)定在60-100°C左右，從而在熱電發(fā)電模塊的兩端面可產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度差來(lái)發(fā)電。本發(fā)明集熱效率高，火源熱量實(shí)際利用率的提高間接提高了發(fā)電效率。它可廣泛應(yīng)用于無(wú)電源供應(yīng)的情況下，只要有火源，就能穩(wěn)定的同時(shí)實(shí)現(xiàn)給常規(guī)照明設(shè)備提供電源和給便攜式設(shè)備充電。該發(fā)電裝置提供的電壓穩(wěn)定、功率及能量比高、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件無(wú)須維護(hù)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便于攜帶、經(jīng)濟(jì)適用、使用方便。本發(fā)明適用于只需有火源提供熱量就能直接發(fā)電的戶外、偏遠(yuǎn)地區(qū)和應(yīng)急等沒有電源供應(yīng)又急需電力的情況下使用。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視 圖3為本發(fā)明的集熱裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖中I是燃料罐，2是火源，3是支架，4是集熱罩，5是外殼，6是航空插座，7是風(fēng)扇，8是散熱器，9是熱電模塊，10是集熱器，11是開孔，12是翅片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如圖f圖3所示。本發(fā)明實(shí)施例一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置由燃料罐I、支架3、集熱罩4、外殼5、風(fēng)扇7、集熱器10、散熱器8、熱電模塊9、、和航空插座6所組成。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)帶集熱罩4和翅片12的集熱器10收集熱量，集熱器10的上方裝有熱電模塊9，熱電模塊9的冷熱兩面均貼有石墨紙，熱電模塊9的熱面通過(guò)石墨紙與集熱器10貼合,熱電模塊9的冷面通過(guò)石墨紙與散熱器8貼合,散熱器8外安裝有風(fēng)扇7,熱電模塊9之間通過(guò)引線連接并裝接有插座6。本實(shí)施例中集熱罩為中間開孔的片狀金屬圓片，集熱器10為帶有翅片12的塊狀體，集熱器10的上部端面是平面，其大小與熱電模塊9大小相匹配，下部為翅片狀，并且按照一定比例設(shè)計(jì)翅片數(shù)量和大?。患療崞鞯某崞糠殖?，集熱罩開孔的大小與火源2的火焰范圍相匹配，即火焰集中在集熱罩開孔范圍；翅片朝下的方向與火源2的火焰方向平行，集熱罩開孔11垂直于火源2的火焰方向。散熱器8為帶有翅片12的塊狀體,散熱器的上下兩端，一端為翅片，用于散熱；一端為平面，用于與熱電模塊的冷面接觸。熱電模塊9冷熱兩面陶瓷板貼有石墨紙，貼有石墨紙的熱電模塊9熱面和冷面分別緊貼于集熱器10的光滑端面和散熱器8的光滑端面。當(dāng)熱電發(fā)電裝置置于火源2上方后，首先通過(guò)集熱罩4控制火源2的熱流方向，使原本分散的火源2熱流按 照?qǐng)D3所示的箭頭方向聚攏在集熱罩4的開孔11處，達(dá)到使原本分散的熱流集中到與發(fā)電模塊9大小相匹配的較小范圍內(nèi)的目的；集熱器一端帶有翅片12，大大增加了集熱器的集熱面積，便于集熱器10能高效的收集熱量，火源2的溫度產(chǎn)生的熱流加熱了集熱器10，集熱器10的溫度迅速上升，并將熱量傳導(dǎo)給熱電模塊9，由于熱電模塊9的另一面與散熱器8緊密貼合，散熱器8迅速將該面的溫度傳輸出去，這樣，熱電模塊9的二個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊9即產(chǎn)生電流,帶動(dòng)散熱器風(fēng)扇7轉(zhuǎn)動(dòng),利用熱電模塊9冷、熱面的恒定溫差來(lái)提供電源，同時(shí)通過(guò)插座6輸出提供照明和給便攜式設(shè)備充電。本實(shí)施例高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置中的集熱器10設(shè)計(jì)成帶有集熱罩4和翅片12的集合體，集熱罩為中間開66mmX 66mm方孔的片狀金屬圓片，開方孔翻起的折邊垂直于集熱罩平面，翅片朝下的集熱器可安裝固定在折邊上。集熱器10為帶有翅片12的方形塊狀體，集熱器10上下兩端的上部端面是平面，其大小為66mmX 66mm，適合安放熱電模塊9 ;下部為翅片狀，便于收集熱量。集熱器10的集熱罩4能夠控制火源2的熱流方向，使原本分散的火源2熱流按照附圖3所示的箭頭方向聚攏在集熱罩4的中間方孔11處，達(dá)到使原本分散的熱流集中到與發(fā)電模塊9大小相匹配的較小范圍內(nèi)的目的；集熱器10的翅片12極大的增加了集熱器的集熱面積，能夠穩(wěn)定的吸收流過(guò)的熱流的熱量并迅速傳遞給熱電模塊9。本發(fā)明的集熱器10由導(dǎo)熱系數(shù)高的鋁合金或銅等材制作成；熱電模塊9垂直于翅片11貼在集熱器10相對(duì)光滑端面上，將集熱器10吸收流過(guò)的熱流的熱量傳給熱電模塊9的熱面。通過(guò)控制集熱器10的翅片12的數(shù)量和表面積、集熱罩4的大小、集熱器10與火源2的距離等集熱方式來(lái)保證熱電模塊9熱面溫度的穩(wěn)定在250-300°C左右，達(dá)到了為熱電模塊9提供穩(wěn)定熱量的目的。本實(shí)施例的熱電模塊9外表的陶瓷板分別為冷面和熱面，冷、熱面分別貼高導(dǎo)熱石墨紙，冷面石墨紙與散熱器8的光滑端面緊貼，熱面石墨紙與帶有翅片12的集熱器10上的光滑端面緊貼，冷面和熱面平行，散熱器8、集熱器10與熱電模塊9的冷、熱面平行，集熱器10、散熱器8與熱電模塊9相對(duì)火源2的熱流垂直，其溫差電模塊為耐高溫穩(wěn)定Bi2Te3基商用熱電模塊，熱面耐溫達(dá)380°C，冷面耐溫達(dá)200°C。本實(shí)施例熱電模塊9設(shè)計(jì)為四片型號(hào)為TEHP1-1263-1. 5的熱電電組件組成，每片組件大小為30mmX 30mmX 3. 0mm,由126對(duì)大小為I. OBmmX I. OBmmX I. 3mm的粒子制成，達(dá)到了降低器件成本、控制器件大小的目的。熱電模塊9的冷、熱面分別貼高導(dǎo)熱石墨紙來(lái)實(shí)現(xiàn)與散熱器10和集熱器8之間的無(wú)縫連接，保證了熱電模塊9與集熱器10和散熱器8之間良好的導(dǎo)熱和在反復(fù)使用過(guò)程中熱傳導(dǎo)效率不變。同時(shí)該器件為耐高溫穩(wěn)定Bi2Te3基商用熱電模塊，熱面耐溫達(dá)380°C、冷面耐溫達(dá)200°C ;才能在火源(瓦斯?fàn)t、木材燃燒等)為熱源下集熱器10溫度為250-300°C的條件下穩(wěn)定工作，冷端60-100°C條件下，四片能提供12V/5V電壓和8W的功率，產(chǎn)生的電能足夠通過(guò)給常規(guī)的照明器提供電源或給便攜式電器如筆記本、充電電池、手機(jī)、Mp4等充電；四片TEHP1-1264-0. 8能提供12V/5V電壓和15W的功率，則能同時(shí)給大型便攜式電器如筆記本電腦等充電和為照明電器提供電源，器件所用原料少，功率比及能量比大。本發(fā)明實(shí)施例的散熱器8為鋁型材擠壓式散熱器8加小型風(fēng)扇7，固定在散熱器8上的小風(fēng)扇7選用大小90mmX 90mm，風(fēng)扇電機(jī)容量為I 3w，額定電壓10-15V，額定電流0. 10-0. 20A。當(dāng)半導(dǎo)體熱電發(fā)電裝置工作時(shí)，在帶小風(fēng)扇7的散熱器8的散熱作用下，緊貼散熱器8的熱電模塊9冷面的溫度能穩(wěn)定在60-100°C左右。熱電模塊9的熱量通過(guò)
熱電模塊9本身擴(kuò)散的熱量很小，而采用熱電模塊9溫差發(fā)的電帶動(dòng)散熱器8上的風(fēng)扇7后，加快空氣流動(dòng)，將半導(dǎo)體熱電發(fā)電模塊9冷面的熱量散發(fā)出去，才能使冷面的溫度穩(wěn)定60-100°C左右，從而在熱電發(fā)電模塊9的兩端面產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度差來(lái)發(fā)電。本發(fā)明集熱效率聞，火源熱量實(shí)際利用率的提聞間接提聞了發(fā)電效率，提供了一種以火源為熱源，將集熱器直接放置在火源上方，能夠有效聚集分散的熱流，吸收流過(guò)的熱流的熱量傳遞到熱電模塊熱面，帶風(fēng)扇的散熱器貼在熱電模塊的冷面將熱量散發(fā)出去，利用熱電模塊冷、熱面的恒定溫度差來(lái)提供穩(wěn)壓電源，同時(shí)提供照明和給便攜式設(shè)備充電。
權(quán)利要求
1.一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置，包括集熱器、散熱器、熱電模塊，其特征在于，所述裝置通過(guò)帶集熱罩(4)和翅片(12)的集熱器收集熱量，通過(guò)帶翅片和風(fēng)扇(7)的散熱器(8)散發(fā)熱量；集熱器(10)的上方裝有熱電模塊(9)，熱電模塊(9)的冷熱兩面均貼有石墨紙，熱電模塊(9)的熱面通過(guò)石墨紙與集熱器(10)貼合,熱電模塊(9)的冷面通過(guò)石墨紙與散熱器(8)貼合；散熱器(8)外安裝有風(fēng)扇(7),熱電模塊(9)通過(guò)引線連接插座(6)向外輸送電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置，其特征在于，所述集熱罩(4)為中間有開孔(11)的片狀金屬圓片，開方孔翻起的折邊垂直于集熱罩平面，帶翅片的集熱器可安裝固定在折邊上；集熱罩(4)大小與火源(2)大小相匹配；開孔(11)在集熱罩(4)中心，大小與上方帶有翅片(12)的集熱器(10)的大小相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置，其特征在于，所述集熱器(10)為帶有翅片(12)的塊狀體，集熱器(10)的上部外壁為平面，其大小與熱電模塊(9)大小相匹配，下部為翅片狀，并且按照一定比例設(shè)計(jì)翅片(12)數(shù)量和大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置，其特征在于，所述集熱器翅片(12)水平于火焰(2)方向，集熱罩開孔(11)垂直于火焰(2)方向。
全文摘要
一種高效率直燃式熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置，包括集熱器、散熱器、熱電模塊，所述裝置通過(guò)帶集熱罩(4)和翅片(12)的集熱器收集熱量，通過(guò)帶翅片和風(fēng)扇(7)的散熱器(8)散發(fā)熱量；集熱器(10)的上方裝有熱電模塊(9)，熱電模塊(9)的冷熱兩面均貼有石墨紙，熱電模塊(9)的熱面通過(guò)石墨紙與集熱器(10)貼合，熱電模塊(9)的冷面通過(guò)石墨紙與散熱器(8)貼合；散熱器(8)外安裝有風(fēng)扇(7)，熱電模塊(9)通過(guò)引線連接插座(6)向外輸送電能。本裝置提供的電壓穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、體積小便于攜帶、經(jīng)濟(jì)適用。本發(fā)明適用于只需有火源提供熱量就能直接發(fā)電的戶外、偏遠(yuǎn)地區(qū)和應(yīng)急等沒有電源供應(yīng)又急需電力的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02N11/00GK102664565SQ201210175150
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者鄭俊輝, 陳俊海, 陳燕木, 頡欽冠 申請(qǐng)人:江西納米克熱電電子股份有限公司