專利名稱：豎排式太陽能溫差雙發(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1 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(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，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，本豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成；每個發(fā)電模塊總成包括金屬集熱體、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體、防護套、若干個壓緊螺栓；所述金屬集熱體為一實心長條形金屬體，整個長條形狀的下端部伸入玻璃真空管內(nèi)；所述金屬散熱體呈柵狀結構，該柵狀結構浸入金屬流道水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于集熱體與散熱體之間，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基部平面，所述金屬散熱體基部平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面，金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過四個壓緊螺栓將金屬集熱體、 發(fā)電模塊、金屬散熱體固定；防護套設于玻璃真空管與溫差發(fā)電總成之間的間隙內(nèi)；在金屬流道上外壁再安裝有若干第二發(fā)電模塊總成；第二發(fā)電模塊總成包括有柵狀結構的集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干螺栓；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；冷卻水箱左右開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連接固定；所述柵狀結構的集熱體和散熱體與金屬流道一體成型。本實用新型是又可以通過以下技術方案實現(xiàn)，一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成；每個發(fā)電模塊總成包括內(nèi)部開有孔洞的金屬集熱體、同徑熱管或者兩個異徑組合熱管、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體、防護套、若干個壓緊螺栓；所述金屬集熱體為一實心金屬塊，其內(nèi)部開設有與熱管端部形狀相匹配的孔洞；所述金屬散熱體呈柵狀結構，該柵狀結構浸入金屬流道水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于集熱體與散熱體之間，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基部平面，所述金屬散熱體接觸平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面；金屬集熱體基部部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過壓緊螺栓將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體固定；防護套設于玻璃真空管與溫差發(fā)電總成之間的間隙內(nèi)；所述熱管內(nèi)放有熱轉化介質，熱管一端插入金屬集熱體錐形部內(nèi)的孔洞， 另一端伸入玻璃真空管內(nèi)；在金屬流道上外壁再安裝有若干第二發(fā)電模塊總成；第二發(fā)電模塊總成包括有柵狀結構的集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干螺栓；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；冷卻水箱左右開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連接固定；所述柵狀結構的集熱體和散熱體與金屬流道一體成型。本實用新型是又可以通過以下技術方案實現(xiàn)，一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器包括包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成；發(fā)電模塊總成包括平頂熱管、扁平金屬集熱體、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體、防護套、若干壓緊螺栓；所述平頂熱管與集熱體下平面扁平金屬集熱體下平面與熱管頂部密閉，所述平頂熱管的頂部呈錐形漏斗狀，熱管下端伸入玻璃真空管內(nèi)，熱管腔體內(nèi)放有熱轉化介質；所述金屬散熱體呈柵狀結構并浸入金屬流道水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于扁平集熱體與金屬散熱體之間，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，其上下兩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上平面，所述金屬散熱體基部緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面，金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過若干壓緊螺栓將金屬導熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體三者固定；所述防護外設于溫差發(fā)電總成與玻璃真空管之間的空隙；在金屬流道上外壁再安裝有若干第二發(fā)電模塊總成；第二發(fā)電模塊總成包括有柵狀結構的集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干螺栓；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；冷卻水箱左右開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連接固定；所述柵狀結構的集熱體和散熱體與金屬流道一體成型。本實用新型是又可以通過以下技術方案實現(xiàn)，一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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金屬流道連通，接口處密閉，在金屬流道外壁安裝有若干相同成對的發(fā)電模塊總成， 每個發(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；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；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連接固定；兩成對的柵狀結構的集熱體與金屬流道一體成型。所述發(fā)電模塊為單層的發(fā)電模塊；或者所述發(fā)電模塊為由多層的發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或串并復合連接方式。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。本金屬流道豎排式雙或者單發(fā)電集熱器適用于光熱轉化效率高，采用“雙發(fā)電”及時高效的將熱轉化成電能，同時將大量的余熱生產(chǎn)熱水。

圖1為本豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器整體結構示意圖。圖2為實施例1箱體徑向剖視示意圖(無熱管型)。圖3為圖2的局部放大圖。圖4為實施例2雙發(fā)電箱體徑向剖視示意圖(金屬實心熱管)。圖5為圖4的局部放大圖。[0017]圖6為實施例3箱體徑向剖視示意圖(組合熱管)。圖7為圖6的局部放大圖。圖8為實施例4箱體徑向剖視示意圖(平頂熱管)。圖9為圖8的局部放大圖。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_異徑或等徑玻璃真空管，4-金屬流道，41-密封硅膠圈，5、5’ -發(fā)電總成，51、51’ -柵狀金屬集熱體， 或者金屬實心長條形集熱體，或者扁平狀金屬集熱體，或者塊狀金屬集熱體，511-翅片， 512-同徑熱管或者由兩個異徑拼接的組合熱管，或者平頂熱管，52-散熱體，53-發(fā)電模塊，541 -壓板，542-壓簧，543-壓緊螺栓，55-防護套，561 -冷卻水管，562-冷卻分水管， 563-冷卻水箱，564-主水管。
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(nèi)所作的任何改動或變異均應屬于本實用新型保護范圍。實施例1 (無熱管)如圖1、圖2、圖3所示，本實施例豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱 2、金屬流道4、若干異徑或等徑玻璃真空管3和支架1，金屬流道4置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層22，防護外箱2以及若干異徑或等徑玻璃真空管3固定于支架1上，玻璃真空管封閉端置于支架尾托11，防護外箱2底部設有通孔，各玻璃真空管通過通孔與金屬流道連通，接口處密閉，在金屬流道外壁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M2、壓板Ml、四個螺栓 543 ；兩個發(fā)電總成中的集熱體51與金屬流道4都是一體成型，且具有呈柵狀結構，柵狀結構設計是為增加接觸面積以更好得吸收熱，該柵狀結構的集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)。集熱體不局限于柵狀結構，一切增加接觸面積的任意結構設計都與本實施例構成等同替換，例如可能考慮到的指狀、杯狀，或者不定形的任意形狀，以及再在此基礎帶輻射筋狀等結構。冷卻水箱563左右側有進出水管形成冷卻系統(tǒng)；金屬流道4兩端焊接有端蓋與主水管564連接。發(fā)電模塊53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543 一端壓住水箱563，另一端抵住壓板M1，壓板與集熱體之間通過四個壓緊螺栓543將壓緊固定。需要說明的是，彈簧M2、壓板Ml、螺栓543構成的壓緊裝置僅為固定壓緊使水箱與發(fā)電模塊之間緊密接觸。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。金屬流道4與玻璃真空管3之間密閉連通，真空管吸收光能后整個金屬流道水溫升高，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)鱽淼臒崃哭D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(nèi)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(nèi)，在箱內(nèi)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(nèi)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入口后流入金屬流道 4混合加熱(主水管與金屬流道連接)，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)電模塊總成以加快熱-電轉化，發(fā)電模塊還可以由多層發(fā)電模塊組成，輸出較大量電能，同時生產(chǎn)大量的熱水。實施例2 (實心集熱體)如圖4、圖5所示，本實施例豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱2、金屬流道4、若干異徑或等徑玻璃真空管3和支架1，金屬流道4置于防護外箱2內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層22，防護外箱以及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11，防護外箱底部設有通孔，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成。每個發(fā)電模塊總成包括金屬導熱體51、扁平發(fā)電模塊53、金屬散熱體52、防護套55、若干個壓緊螺栓M3。所述金屬集熱體51為實心金屬體，其形狀可設計成長條形，該集熱體伸入玻璃真空管內(nèi)。金屬導熱體的結構設計目的是為了增加其表面吸熱面積，不限于本實施例如圖4 所示的結構，為此還可以設有翅片511，該吸熱翅片沿軸向設于玻璃真空管內(nèi)并與金屬集熱體51緊密接觸。需要說明的，任何增加吸熱面積而對金屬集熱體進行的改變都視為本實施例的等同替換。所述金屬散熱體52與金屬流道4 一體拉伸成型，且具有呈柵狀結構，柵狀結構增設計是為增加散熱面積，該柵狀結構的散熱體浸入金屬流道4介質水體內(nèi)。散熱體不局限于如圖4、圖5所示的柵狀結構，一切增加接觸面積的任意結構設計都與本實施例構成等同替換，例如可能考慮到的指狀、杯狀，或者不定形的任意形狀，以及再在此基礎帶輻射筋狀等結構。需要說明的是，整個金屬流道也參與熱傳導并與水介質接觸也具有散熱效果。發(fā)電模塊53置于導熱體51與散熱體52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導熱體的基部平面，所述金屬散熱體基部平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面 ，緊密接觸能更好的進行熱傳導，金屬集熱體51基部、金屬散熱體52基部四周分別開孔， 并通過若干個壓緊螺栓543將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體固定。防護套55設于發(fā)電總成5與玻璃真空管3之間，以防止玻璃真空管與發(fā)電總成剛性接觸，同時防止玻璃真空管內(nèi)熱量外逸。防護外箱2以及金屬流道4截面形狀不局限于本實施例所例舉的矩形，還可以選擇圓筒等，任何可以用作儲水的容器。金屬外箱作為防護箱2，用于加固金屬流道4，同時在防護外箱與金屬流道之間填充優(yōu)良的保溫材料，加強對金屬流道的保溫作用。所述保溫材料作為保溫層優(yōu)先選擇聚氨酯發(fā)泡料。所述玻璃真空管與金屬流道之間通過硅膠圈41密閉連接。金屬流道其材質優(yōu)選鋁合金、鋼鐵、銅。所述金屬流道為拉伸成型，兩端焊接有端蓋，端蓋上焊接有主水管564。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)，滿足各種不同的用電要求。為了適應在高效光熱轉化情況，提高熱電轉化效率，本實施例以金屬流道熱環(huán)境作為熱源，以冷卻系統(tǒng)作為冷端在金屬流道外壁再設計出發(fā)電總成5’。如圖4、圖5所示，在金屬流道4上外壁對應發(fā)電模塊5又安裝有若干發(fā)電模塊總成5’。發(fā)電模塊總成5’包括有柵狀結構的集熱體51’、發(fā)電模塊53、冷卻水箱563、壓簧 M2、壓板Ml、四個螺栓M3。所述集熱體與散熱體一樣也是與金屬流道4 一體拉伸成型， 呈柵狀結構使，增加接觸面積更好得吸收熱，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)。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53也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，另一端抵住壓板M1，壓板及集熱體四周分別開孔，并通過若干個壓緊螺栓與集熱體將連接固定。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’。在金屬流道4與底側玻璃真空管3之間設置若干成對的溫差發(fā)電總成5，溫差電總成5主要由實心金屬集熱體51、半導體發(fā)電模塊53、金屬散熱體52構成，發(fā)電模塊位于導熱體與散熱體之間，且接觸面間相互緊密貼合，玻璃真空管固定太陽熱能形成“高溫環(huán)境”， 金屬集熱體吸熱后傳遞至發(fā)電模塊熱端面，散熱體安裝于金屬流道內(nèi)并與水充分接觸處于相對“低溫環(huán)境”，從而保持發(fā)電模塊兩側絕對的溫差條件，發(fā)電模塊兩個引出線持續(xù)輸出直流電，同時金屬流道接受熱量產(chǎn)生熱水。整個金屬流道水溫升高，溫差發(fā)電總成5’的集熱體51將高溫傳導至其發(fā)電模塊熱端面，發(fā)電模塊在有溫差條件下，將熱端面?zhèn)鱽淼臒崃哭D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(nèi)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(nèi)，在箱內(nèi)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(nèi)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入口后流入金屬流道4混合加熱(主水管564與金屬流道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，輸出較大量電能，同時生產(chǎn)大量的熱水。實施例3 (組合熱管)如圖6、圖7所示，本實施例豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱2、金屬流道4、若干異徑或等徑玻璃真空管3和支架1，金屬流道4置于防護外箱2內(nèi)腔，金屬流道4與防護外箱間填充有保溫層22，防護外箱以及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11，防護外箱底部設有通孔，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成5。每個發(fā)電模塊總成5包括內(nèi)部開有孔洞的金屬集熱體51、熱管 512 (選擇同徑熱管或者兩個異徑熱管拼接組合)、扁平發(fā)電模塊53、金屬散熱體52、密封防護套55、若干個壓緊螺栓M3。所述金屬集熱體51為一實心塊狀體，內(nèi)部開設有與熱管512端部形狀相匹配的孔洞；所述金屬散熱體52如圖7所示，結構同實施例2 ；發(fā)電模塊53置于集熱體51與散熱體52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基部平面，所述金屬散熱體接觸平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面 ，緊密接觸為了更好的進行熱傳導；金屬集熱體51基部、金屬散熱體52基部四周分別開孔，并通過若干個壓緊螺栓將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體固定。防護套55設于發(fā)電總成5與玻璃真空管3之間，用以防止玻璃真空管與發(fā)電總成剛性接觸，同時防止玻璃真空管內(nèi)熱量外逸。所述熱管512內(nèi)放有熱轉化介質，熱管一端插入金屬導熱體錐形部內(nèi)的孔洞，另一端伸入玻璃真空管內(nèi)。所述熱管512為同徑熱管或者由兩個異徑拼接的組合熱管。熱管 512為金屬材質制成內(nèi)部形成密封腔體，腔體內(nèi)有熱轉化介質。所述熱轉化介質，該熱轉化介質吸熱后發(fā)生相變，例如水、酒精等以及混合物，沸點25-30度左右。也可以選擇臘、油或者其它混合物。在真空玻璃管3內(nèi)還可設有翅片511，該翅片沿軸向設于玻璃真空管內(nèi)并與金屬導熱體51緊密接觸，用以增加吸熱面積，增強熱導效率。同實施例1，在金屬流道4上外壁對應發(fā)電模塊5也可以再安裝有若干發(fā)電模塊總成5’。每個發(fā)電模塊總成5’的結構同實施例2。實施例4 (平頂熱管)如圖8、圖9所示，本實施例豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器同樣也包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成5。該發(fā)電模塊總成5包括平頂熱管512、扁平金屬導熱體51、扁平發(fā)電模塊53、金屬散熱體52、防護套55、若干個壓緊螺栓543 ；所述平頂熱管512呈錐形漏斗狀，熱管頂部與集熱體51下平面密封，熱管下端伸入玻璃真空管3內(nèi)，熱管內(nèi)放有相變熱轉化介質；需要說明的是，該平頂熱管512與扁平金屬集熱體51兩者焊接成一體，內(nèi)部形成密封的腔體。扁平的金屬集熱體須具有一定厚度的金屬塊，非金屬薄片，以防止溫度過高出現(xiàn)變形凸起，變形凸起的集熱體與發(fā)電模塊之間接觸緊密度不夠，影響熱傳導效果。金屬集熱體厚度可選擇在3—20mm。平頂熱管512與扁平金屬集熱體51材質可選擇紫銅、不銹鋼等金屬，優(yōu)選紫銅保證良好的導熱性能與較長的使用壽命。所述金屬散熱體52如圖9所示，結構同實施例2 ；發(fā)電模塊53置于集熱體51與散熱體52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基部平面，所述金屬散熱體接觸平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面 ，相互緊密接觸是更好地進行熱傳導；金屬集熱體51、金屬散熱體基部分別開孔，并通過壓緊螺栓543將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體固定。防護套55設于發(fā)電總成5與玻璃真空管3之間，用以防止玻璃真空管與發(fā)電總成剛性接觸，同時防止玻璃真空管內(nèi)熱量外逸。在真空玻璃管3內(nèi)還可設有翅片511，該翅片沿軸向設于玻璃真空管內(nèi)并與金屬導熱體51緊密接觸，用以增加吸熱面積，增強熱導效率。所述熱轉化介質，該熱轉化介質吸熱后發(fā)生相變，例如水、酒精等以及混合物，沸點25-30度左右。也可以選擇臘、油或者其它混合物。同實施例2，在金屬流道4上外壁對應發(fā)電模塊5也可以再安裝有若干發(fā)電模塊總成5’。每個發(fā)電模塊總成5’的結構同實施例2。所述發(fā)電模塊總成5’設于金屬流道外壁上方位置。柵結構狀的金屬集熱體和散熱體與金屬流道工藝上一體拉伸成型，該柵狀結構浸入金屬流道水體內(nèi)，其結構設計目的是為了增加表面積更好的發(fā)揮熱交換作用，不限于本實施例如圖7所示的結構。例如能考慮到的指狀、杯狀、扁平狀、帶輻射筋甚至不定形結構， 任何出于增強熱交換效果而設計的不同形狀都視為本實施例的等同替換。
權利要求1.一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成；每個發(fā)電模塊總成包括金屬集熱體、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體、防護套、若干個壓緊螺栓; 所述金屬集熱體為一實心長條形金屬體，整個長條形狀的下端部伸入玻璃真空管內(nèi)；所述金屬散熱體呈柵狀結構，該柵狀結構浸入金屬流道水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于集熱體與散熱體之間，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基部平面，所述金屬散熱體基部平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面，金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過若干個壓緊螺栓將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體固定；防護套設于玻璃真空管與溫差發(fā)電總成之間的間隙內(nèi)；在金屬流道上外壁再安裝有若干第二發(fā)電模塊總成；第二發(fā)電模塊總成包括有柵狀結構的集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干螺栓；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；冷卻水箱左右開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連接固定；所述柵狀結構的集熱體和散熱體與金屬流道一體成型。
2.一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成；每個發(fā)電模塊總成包括內(nèi)部開有孔洞的金屬集熱體、同徑熱管或者兩個異徑組合熱管、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體、防護套、若干個壓緊螺栓；所述金屬集熱體為一實心金屬塊，其內(nèi)部開設有與熱管端部形狀相匹配的孔洞；所述金屬散熱體呈柵狀結構，該柵狀結構浸入金屬流道水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于集熱體與散熱體之間，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基部平面，所述金屬散熱體接觸平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面；金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過壓緊螺栓將金屬集熱體、發(fā)電模塊、 金屬散熱體固定；防護套設于玻璃真空管與溫差發(fā)電總成之間的間隙內(nèi)；所述熱管內(nèi)放有熱轉化介質，熱管一端插入金屬集熱體錐形部內(nèi)的孔洞，另一端伸入玻璃真空管內(nèi)；在金屬流道上外壁再安裝有若干第二發(fā)電模塊總成；第二發(fā)電模塊總成包括有柵狀結構的集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干螺栓；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；冷卻水箱左右開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連接固定；所述柵狀結構的集熱體和散熱體與金屬流道一體成型。
3.一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道緊密結合于防護外箱內(nèi)壁，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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，在通孔處通過金屬流道安裝有若干發(fā)電模塊總成；發(fā)電模塊總成包括平頂熱管、扁平金屬集熱體、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體、防護套、 若干壓緊螺栓；所述平頂熱管與集熱體下平面扁平金屬集熱體下平面與熱管頂部密閉，所述平頂熱管呈漏斗狀，熱管下端伸入玻璃真空管內(nèi)，熱管腔體內(nèi)放有熱轉化介質；所述金屬散熱體呈柵狀結構并浸入金屬流道水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于扁平集熱體與金屬散熱體之間， 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，其上下兩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上平面，所述金屬散熱體基部緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面，金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過若干壓緊螺栓將金屬導熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體三者固定；所述防護外設于溫差發(fā)電總成與玻璃真空管之間的空隙；在金屬流道上外壁再安裝有若干第二發(fā)電模塊總成；第二發(fā)電模塊總成包括有柵狀結構的集熱體、發(fā)電模塊、冷卻水箱、壓簧、壓板、若干螺栓；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；冷卻水箱左右開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連接固定；所述柵狀結構的集熱體和散熱體與金屬流道一體成型。
4.一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、金屬流道、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，金屬流道置于防護外箱內(nèi)腔，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及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金屬流道連通，接口處密閉，在金屬流道外壁安裝有若干相同成對的發(fā)電模塊總成，每個發(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；所述集熱體呈柵狀結構，該集熱體浸入金屬流道介質水體內(nèi)；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連接固定；兩成對的柵狀結構的集熱體與金屬流道一體成型。
5.如權利要求1-4任一所述的集熱器，其特征在于，所述防護外箱設有防護蓋。
6.如權利要求3所述的集熱器，其特征在于，所述的扁平金屬集熱體與平頂熱管兩者焊接形成密封腔體。
7.如權利要求6所述的集熱器，其特征在于，所述的扁平金屬集熱體為3—20mm厚度的扁平紫銅金屬塊。
8.如權利要求1-4任一所述的集熱器，其特征在于，所述發(fā)電模塊為單層的發(fā)電模塊； 或者所述發(fā)電模塊為由多層的發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或串并復合連接方式。
9.如權利要求1-3任一所述的集熱器，其特征在于，在真空玻璃管內(nèi)還設有翅片，該翅片沿軸向設于玻璃真空管內(nèi)并與金屬導熱體緊密接觸。
10.如權利要求2所述的集熱器，其特征在于，所述熱管為同徑熱管或者由兩個異徑拼接的組合熱管。
專利摘要本實用新型公開了一種豎排式太陽能溫差雙發(fā)電集熱器，包括防護外箱、金屬流道、玻璃真空管和支架，金屬流道與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及玻璃真空管固定于支架上，防護外箱底部設有通孔，在通孔處通過金屬流道兩側安裝有若干發(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，集熱體呈柵狀結構，集熱體浸入金屬流道水體內(nèi)，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。本實用新型發(fā)電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F24J2/24GK202076969SQ201120057429
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3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