專利名稱：豎排內聯(lián)水箱式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能溫差發(fā)電集熱器，具體涉及一種豎排內聯(lián)水箱式太陽 能溫差雙發(fā)電集熱器。
背景技術：
太陽能光熱利用、光電利用已受到人們的高度重視，近幾年得到了高速發(fā)展，因異 徑真空管及密排技術已經(jīng)成熟，太陽能光熱利用的效率已有重大突破，其效率已高達73% 左右，但熱能的用途客觀上有很大局限性，不具有電能使用的廣泛性及靈活性；因受到技術 發(fā)展水平等因素的制約，太陽能光電利用的效率僅僅12%左右，使得發(fā)電成本居高不下，推 廣困難。將太陽能的光熱利用和光電利用綜合為一體的系統(tǒng)已有問世，但均存在采用等徑 真空管效率低、通過溫差發(fā)電模塊后的熱量傳遞采用普通的散熱器機構不便與水箱密切配 合導熱阻力大等問題。綜合、高效、科學合理的太陽能利用系統(tǒng)已成為一項重大的研究課 題。補充的本領域公知常識半導體溫差發(fā)電模塊是根據(jù)塞貝克效應制成的，即把 兩種半導體的接合端置于高溫，處于低溫環(huán)境的另一端就可得到電動勢E:E = As$T = As(T2-Tl)。式中As為塞貝克系數(shù)，其單位為V K或LV K.塞貝克系數(shù)AS是由材料本身 的電子能帶結構決定的。半導體溫度發(fā)電模塊，是一種利用溫差直接將熱能轉化為電能的 全固態(tài)能量轉化發(fā)電裝置，它無需化學反應且無機械移動部分，因而具有無噪音，無污染， 無磨損，重量輕，使用壽命長等種種優(yōu)點。補充的現(xiàn)有技術半導體溫差發(fā)電模塊外形尺寸有多種，常用的為 40mmX40mmX4mm，共有127對PN結，具有一定的耐高溫特性(熱端穩(wěn)定工作溫度可達 180°C，最高短時沖擊溫度220°C )，熱電轉化效率為11. 7%。該扁平半導體器件帶正負引出 線的直流，其兩平面分別為冷端平面和熱端平面，若兩面溫差能達到攝氏60度，則發(fā)電電 壓可達到3. 5V，短路電流可達到3-5A。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種豎排式集熱器，該集熱器集太陽能溫 差發(fā)電與生產(chǎn)熱水于一體，在提供熱水的同時提供一定的電能，克服以往熱水器結構不合 理、實用性差、發(fā)電效率低、應用單一的問題。為解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的，該豎排式集熱器 包括防護外箱、內聯(lián)水箱、若干豎排的異徑或等徑玻璃真空管和支架，內聯(lián)水箱置于防護外 箱內腔，內聯(lián)水箱與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及豎排的若干異徑或等徑玻璃 真空管固定于支架上，玻璃真空管封閉端置于支架尾部，防護外箱底部設有通孔，各玻璃真 空管通過通孔與內聯(lián)水箱連通，接口處密閉，在內聯(lián)水箱外壁安裝有若干發(fā)電模塊總成，所 述發(fā)電模塊總成包括有集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干個螺栓；集熱體浸入 內聯(lián)水箱介質水體內；冷卻水箱左右側有進出水管形成冷卻系統(tǒng)；發(fā)電模塊置于集熱體與冷卻水箱之間，所述發(fā)電模塊是一個扁平帶正負引出線的直流半導體器件，其兩個平面分 別為冷端平面和熱端平面，所述發(fā)電模塊的熱端平面緊貼所述金屬集熱體的相鄰平面，所 述發(fā)電模塊的冷端平面緊貼冷卻水箱平面；壓簧一端壓住水箱，另一端抵住壓板，壓板開通 孔及集熱體基部四周分別開羅紋孔，并通過若干個壓緊螺栓將壓板壓緊固定。為了更好均勻導熱，有利于保護發(fā)電模塊，在集熱器與發(fā)電模塊之間還可以設有 導熱板，導熱板分別與集熱體、發(fā)電模塊之間的接觸面緊密貼合。本實用新型是將半導體溫差發(fā)電技術與太陽能熱水器合理巧妙地相結合，在提供 10%的左右的光-熱-電轉換效率的同時還提供高達63%左右的光-熱轉換效率，其綜合 光利用率達73%左右，具國際領先水平。

圖1為實施例1內聯(lián)水箱豎排水冷集熱器結構示意圖圖1-1為圖1剖面上的局部放大示意圖(順時針旋轉90度后)圖2為圖1徑向的剖視圖圖3為圖2的局部放大示意圖圖4為集熱體的結構示意圖，其中圖4a、4b為杯狀，圖4c、4d為指狀結構，圖4e、4f 為扁平狀結構，圖4g為在扁平狀態(tài)的柵化結構，圖4i為帶輻射筋結構標記說明1-支架，11支架尾托，2-防護外箱，21-防護外箱蓋，22-保溫層，3-玻 璃真空管，4-內聯(lián)水箱，41-密封硅膠圈，5-發(fā)電總成，51-集熱體，53-發(fā)電模塊，541-壓 板，542-壓簧，543-壓緊螺栓，561-冷卻水管，562-冷卻分水管，563-冷卻水箱，564-主水 管，57-密封圈具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型技術方 案不限于下述優(yōu)選實施例，在技術方案內所作的任何改動或變異均應屬于本實用新型保護 范圍。如圖1、圖2、圖3所示，該包括防護外箱2、內聯(lián)水箱4、若干豎排的異徑或等徑玻 璃真空管3和支架1，內聯(lián)水箱4置于防護外箱內腔，內聯(lián)水箱4與防護外箱2間填充有保 溫層22，防護外箱以及若干豎排的異徑或等徑玻璃真空管固定于支架1上，玻璃真空管封 閉端置于支架尾部11，防護外箱底部設有通孔，各玻璃真空管通過通孔與內聯(lián)水箱連通，接 口處密閉(硅膠圈41密閉連接)，在內聯(lián)水箱外壁左右壁上安裝有若干成對的發(fā)電模塊總 成5。每個發(fā)電模塊總成包括有集熱體51、發(fā)電模塊53、冷卻水箱563、壓簧542、壓板541、 若干個螺栓543。所述集熱體51浸入內聯(lián)水箱4內部分的結構及形態(tài)各異，目的增加接觸面積更好 得吸收熱，該集熱體浸入內聯(lián)水箱4介質水體內。集熱體51或呈杯狀如圖4a、4b，或者呈指 狀突出如圖4c、4d，或者呈扁平狀如圖4e、4f，(為進一步增加表面積，還可以在該扁平狀結 構基礎上再進一步柵化如圖4g所示)，或者進一步帶輻射筋結構如圖4i，集熱體51浸入內 聯(lián)水箱4水體內，其結構設計目的是為了增加表面積更好得進行熱交換，本發(fā)明有關集熱 體51的結構介紹不限于本實施例及附圖所示的結構，本實施例并未窮舉，任何其他形式的 結構設計出于增加集熱體表面接觸面積，都將視為本發(fā)明的等同替換。該集熱體51安裝于內聯(lián)水箱4上，兩者通過密封圈57密閉。冷卻水箱563左右開有進出水管形成冷卻系統(tǒng)。發(fā)電模塊53置于集熱體51與冷卻水箱563之間，所述發(fā)電模塊是一個扁平帶正 負引出線的直流半導體器件，其兩個平面分別為冷端平面和熱端平面，所述發(fā)電模塊的熱 端平面緊貼所述金屬集熱體的相鄰平面，所述發(fā)電模塊的冷端平面緊貼冷卻水箱平面。壓 簧542 —端壓住水箱563，另一端抵住壓板541，壓板及集熱體四周分別開孔，并通過若干個 壓緊螺栓543將壓板固定。需要說明的是，彈簧542、壓板541、螺栓543構成的壓緊裝置僅 為固定壓緊使水箱563與發(fā)電模塊53之間緊密接觸。類似等同替換的技術手段還會有在 水箱563四周設有延伸結構直接固定于集熱器凸起，同樣也保證水箱與發(fā)電模塊之間緊密 接觸。金屬外箱作為防護箱2，用于加固內聯(lián)水箱4，同時在防護外箱2與內聯(lián)水箱4之 間填充優(yōu)良的保溫材料，加強對內聯(lián)水箱的保溫作用。防護外箱可設有防護蓋21，蓋打開后 便于維修溫差發(fā)電總成5。所述保溫材料作為保溫層優(yōu)先選擇聚氨酯發(fā)泡料。所述玻璃真空管均為豎向排列與內聯(lián)水箱之間通過硅膠圈41密閉連接。內聯(lián)水箱4為金屬鐵皮制成的封閉箱體，兩端與主水管564連接。內聯(lián)水箱其其材 質優(yōu)選不銹鋼、鋁合金、鋼鐵、銅，其截面形狀不局限于如圖2所示的矩形，也可以圓筒形， 任何形狀可儲水的容器。集熱體51安裝于內聯(lián)水箱4上，兩者通過密封圈57密閉。所述發(fā)電模塊53還可以由多層發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復合 連接方式以適應實際工程需要(對電流、電壓、功率場合有相關限定的)。發(fā)電模塊還可以由多層發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復合連接方式 以適應實際工程需要(對電流、電壓、功率場合有相關限定的)，滿足各種不同的用電要求。內聯(lián)水箱4與玻璃真空管3之間密閉連通，真空管吸收光能后整個內聯(lián)水箱水溫 升高，通過集熱體將高溫傳導至發(fā)電模塊熱端面，發(fā)電模塊在有溫差條件下，將熱端面?zhèn)鱽?的熱量轉化成直流電，并通過電流引線輸出，多余的熱量由冷端面?zhèn)鲗е疗浔澈蟮睦鋮s水 箱563中，水箱兩側設有冷卻水管，通過交換箱內的介質水，使冷卻系統(tǒng)中央的冷卻水箱能 保持在較低溫度狀態(tài)，從而保證發(fā)電模塊兩側溫差條件一直存在。冷卻水箱563兩側分別 設有冷卻水管561，兩者通過冷卻分水管562連接。其中一個冷卻水管與自來水連接，自來 水通過分水管進入冷卻水箱563內，在箱內進行冷熱水交換，溫水通過另一側分水管562匯 入另一個冷卻水管561，該冷卻水管內的溫水根據(jù)需要要么散熱至常溫后再回入第一個冷 卻水管使整個冷卻系統(tǒng)進入新一輪的流轉；要么溫水進入主水管564入口后流入內聯(lián)水箱 4混合加熱(主水管564與內聯(lián)水箱4連接)，同時從主水管另一側出口流出高溫水，然后 引入日常生活或工業(yè)用。本實用新型是將半導體溫差發(fā)電技術與太陽能熱水器合理巧妙地 相結合，在提供10%的左右的光-熱-電轉換效率的同時還提供高達63%左右的光-熱轉 換效率，其綜合光利用率達73 %左右，具國際領先水平。該實施例光轉化熱量效率高，匹配雙發(fā)電模塊總成以快加熱-電轉化，發(fā)電模塊 還可以由多層發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復合連接方式以適應實際工程需 要(對電流、電壓、功率場合有相關限定的)，滿足各種不同的用電要求。本實施例輸出較大量電能，同時生產(chǎn)大量的熱水。
權利要求1.一種豎排內聯(lián)水箱式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、內聯(lián)水 箱、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，內聯(lián)水箱置于防護外箱內腔，內聯(lián)水箱與防護外箱 間填充有保溫層，防護外箱以及若干豎排的異徑或等徑玻璃真空管固定于支架上，玻璃真 空管封閉端置于支架尾部，防護外箱底部設有通孔，各玻璃真空管通過通孔與內聯(lián)水箱連 通，接口處密閉，在內聯(lián)水箱外壁安裝有若干發(fā)電模塊總成，所述發(fā)電模塊總成包括有集熱 體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干個螺栓；集熱體浸入內聯(lián)水箱介質水體內；冷卻 水箱左右側有進出水管形成冷卻系統(tǒng)；發(fā)電模塊置于集熱體與冷卻水箱之間，所述發(fā)電模 塊是一個扁平帶正負引出線的直流半導體器件，其兩個平面分別為冷端平面和熱端平面， 所述發(fā)電模塊的熱端平面緊貼所述金屬集熱體的相鄰平面，所述發(fā)電模塊的冷端平面緊貼 冷卻水箱平面；壓簧一端壓住水箱，另一端抵住壓板，壓板與集熱體之間通過壓緊螺栓壓緊 固定。
2.如權利要求1所述的集熱器，其特征在于，所述防護外箱對應安裝的發(fā)電模塊總成 處設有防護蓋
3.如權利要求1所述的集熱器，其特征在于，所述玻璃真空管與內聯(lián)水箱之間通過硅 膠圈密閉連接。
4.如權利要求1所述的集熱器，其特征在于，所述保溫層選擇聚氨酯發(fā)泡料。
5.如權利要求1所述集熱體，其特征在于，該集熱體形狀為指狀、杯狀或者扁平狀。
6.如權利要求5所述集熱器，其特征在于，所述杯狀扁平狀還進一步帶柵狀結構。
7.如權利要求1或者5所述集熱器，其特征在于，所述集熱體進一步帶輻射筋狀結構。
8.如權利要求1至6任一所述集熱器，其特征在于，所述發(fā)電模塊由一層或者多層發(fā)電 模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復合的連接方式。
9.如權利要求1至6任一所述集熱器，其特征在于，所述異經(jīng)或等徑玻璃真空管為豎 向排列。
專利摘要本實用新型公開了一種豎排內聯(lián)水箱式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱、內聯(lián)水箱、支架、外箱和內聯(lián)水箱底部連接有若干玻璃真空管，內聯(lián)水箱與防護外箱之間填充有優(yōu)良的保溫材料，防護外箱以及玻璃真空管固定于支架上，各玻璃真空管與內聯(lián)水箱連通，在內聯(lián)水箱壁上安裝有若干發(fā)電模塊總成，發(fā)電模塊總成包括集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、彈簧、壓板、若干個螺栓，集熱體浸入內聯(lián)水箱水體內，冷卻水箱左右設有進出水管形成冷卻系統(tǒng)，發(fā)電模塊置于集熱體與冷卻水箱之間，彈簧一端壓住水箱，另一端抵住壓板，通過若干個壓緊螺栓將壓板固定。本豎式集熱器集太陽能溫差發(fā)電與生產(chǎn)熱水于一體，在提供熱水的同時提供電能，克服以往熱水器結構不合理、實用性差、發(fā)電效率低、應用單一的問題。
文檔編號F24J2/32GK201789451SQ20102021792
公開日2011年4月6日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權日2010年6月7日
發(fā)明者李佳雪, 李春信, 汪志剛, 賈傳杰 申請人:李佳雪