專利名稱：陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，是以熱電 轉(zhuǎn)換為核心技術(shù)，以工業(yè)陶瓷窯爐余熱回收發(fā)電為目標(biāo)的新能源開發(fā)應(yīng)用技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是耗能大國，工業(yè)余熱數(shù)量巨大，不論是固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)均有大 量工業(yè)余熱有待回收，因而對企業(yè)生產(chǎn)過程中的這些余熱進(jìn)行回收利用對于 節(jié)能增效有著非常大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)陶瓷窯爐所生產(chǎn)的陶瓷器件， 在燒制完成后溫度較高，要進(jìn)行冷卻，在這個(gè)過程中陶瓷器件要在窯道內(nèi)運(yùn) 行相當(dāng)長的一段距離，散發(fā)出大量熱量后冷卻到工藝規(guī)定的溫度。這部分熱 量目前在國內(nèi)還沒有進(jìn)行回收，本裝置就是針對這部分余熱對其進(jìn)行回收利 用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供的是一陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，旨在對 工業(yè)陶瓷生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的陶瓷器件的余熱進(jìn)行回收并發(fā)電，解決陶瓷窯爐內(nèi) 窯道內(nèi)陶瓷器件在自然冷卻過程中的余熱回收利用問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置， 其結(jié)構(gòu)是包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊，集熱板、帶肋散熱片；其中半導(dǎo)體溫差
發(fā)電模塊夾在集熱板與帶肋散熱片中間，集熱板緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊下側(cè)的熱面，帶肋散熱片緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊上側(cè)的冷面，集熱板、 帶肋散熱片以螺栓緊固在一起。所述的帶肋散熱片是在板狀金屬片上布滿一 定(肋片高度視窯道內(nèi)溫度、散熱量不同而不同，需根據(jù)具體情況計(jì)算確定) 高度的肋片，用以增大散熱面積。為防止風(fēng)機(jī)送風(fēng)影響窯道內(nèi)陶瓷的自然冷 卻，在帶肋散熱片上加一隔離罩。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)可將余熱直接轉(zhuǎn)換成電能，無需按傳統(tǒng)的方式先將 熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的復(fù)雜過程，從而提高了熱電轉(zhuǎn) 換效率，和發(fā)電機(jī)的可靠性和使用壽命；與其他形式的余熱回收裝置相比，
本發(fā)明是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，具有在發(fā)電過程中無噪音、無磨損、無
介質(zhì)泄漏、體積小、重量輕、移動(dòng)方便、使用壽命長；本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單， 便于加工，且利用工業(yè)余熱發(fā)電，可降低企業(yè)能耗，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，易 于推廣應(yīng)用。

附圖1是本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2是半導(dǎo)體熱電效應(yīng)原理圖。 附圖3是溫差發(fā)電模塊功能原理圖。
圖中的1是集熱板、2是半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊、3帶肋散熱片，4是隔離 罩，5是高溫陶瓷器件(如陶瓷地板磚)，6是熱能，7是高溫導(dǎo)體、8是低溫 導(dǎo)體、9是導(dǎo)電體、IO是釋放熱量(熱端)、ll是吸收熱量(冷端)、12是 P&N型半導(dǎo)體、13是電絕緣體，14是電子流。
具體實(shí)施方式

對照附圖l，其結(jié)構(gòu)包括集熱板l,半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2，帶肋散熱片3，隔離罩4。其中半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2夾在集熱板1與帶肋散熱片3 中間，集熱板1緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2熱面的下側(cè)，帶肋散熱片3緊 貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2冷面的上側(cè)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2，集熱板l， 帶肋散熱片3以螺栓緊固在一起，以便盡可能減小接觸熱阻，提高熱傳遞的 效率。半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊緊密地夾在集熱器和散熱器中間。隔離罩4扣在 散熱片上，形成風(fēng)道。
所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2，由多塊半導(dǎo)體發(fā)電芯片組成，每塊芯片 由多個(gè)半導(dǎo)體PN結(jié)串聯(lián)而成(參見圖3)，其發(fā)電原理是基于貝塞爾效應(yīng)， 半導(dǎo)體材料中的電子在溫度差的驅(qū)動(dòng)下會(huì)從高溫端流向低溫端，從而形成電 勢差。
所述的集熱板2，是收集熱能的模塊，設(shè)在整個(gè)裝置的最下方，它直接 接收陶瓷器件輻射出的熱量，再以熱傳導(dǎo)方式將熱量傳遞給半導(dǎo)體發(fā)電模塊 的熱面。集熱板采用導(dǎo)熱系數(shù)較大的金屬材料如鋁等，以便熱量的快速傳遞。
所述的帶肋散熱片3，是將半導(dǎo)體模塊冷面的熱量散發(fā)出去的模塊，布 置在半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊的上側(cè)，為一塊帶肋的薄板，上面加上隔離罩，工 作時(shí)風(fēng)機(jī)向隔離罩內(nèi)送風(fēng)，依靠氣體強(qiáng)制對流換熱方式帶走熱量。
陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電方法，以散發(fā)余熱的陶瓷器件作為 熱源，陶瓷器件運(yùn)行經(jīng)過集熱板1下方，集熱板1吸收它輻射出來的熱量， 并將收集到的熱量傳遞到半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊熱面；帶肋散熱片3布置在半 導(dǎo)體發(fā)電模塊l冷面上側(cè)，空氣掠過散熱片帶走熱量，從而散熱片會(huì)將冷面 冷卻到比熱面低的一個(gè)溫度，這樣在半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊1的兩端面產(chǎn)生一 個(gè)較大的溫度差，在貝塞爾效應(yīng)的驅(qū)使下，半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊l內(nèi)的電子從高溫端流向低溫端，在冷端形成電勢差，經(jīng)過穩(wěn)壓整流以及交直流轉(zhuǎn)換之 后，可接負(fù)載作為電源用。
對陶瓷窯道中緩冷段陶瓷器件的的余熱進(jìn)行回收，是本裝置應(yīng)用的一個(gè)
具體實(shí)施例子。燒制好的陶瓷器件，在緩冷段溫度還高達(dá)600'C以上，在窯 道內(nèi)進(jìn)行自然冷卻期間要散發(fā)出大量的熱量。將本裝置布置于窯道內(nèi)，陶瓷 器件在運(yùn)動(dòng)過程中散發(fā)出熱量，集熱板吸收這些熱量后，將它傳遞到半導(dǎo)體 溫差發(fā)電模塊的熱面。半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊的熱面會(huì)將熱量傳遞到冷面，冷 面將熱量傳遞給散熱片，散熱片上方加一隔離罩，形成風(fēng)道，風(fēng)機(jī)向隔離罩 中送風(fēng)，散熱片被冷卻，冷面?zhèn)鬟f過來的熱量被帶走，這樣在半導(dǎo)體溫差發(fā) 電模塊的兩個(gè)端面就形成了一個(gè)較大的溫差。由于貝塞爾效應(yīng)，半導(dǎo)體模塊 就會(huì)產(chǎn)生電勢差。通過電路將此電勢差輸出即可作為電源。
半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊2是本裝置的核心部件，它可將溫度差轉(zhuǎn)換成電
勢差即將熱能轉(zhuǎn)換成電能。它的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的貝塞爾效應(yīng)
見圖2，在P (N)型半導(dǎo)體中，高溫端的空穴(電子)濃度比低溫端 大，在這種濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，空穴(電子)由于熱擴(kuò)散作用，會(huì)從高溫端 向低溫端擴(kuò)散，從而形成一種電勢差。將P型和N型半導(dǎo)體的熱端相連，則 在冷端可得到一個(gè)電壓，這樣一個(gè)PN結(jié)就可以利用高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩粗?間的溫差將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 對照圖3，圖中出示了半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊的原理圖，溫度差使得每一 對PN結(jié)屮產(chǎn)生電勢差，將很多對串聯(lián)起來，就可得到足夠高的電壓，成為 一個(gè)溫差發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求1、陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊夾在集熱板與散熱片中間，集熱板緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊下側(cè)的熱面，帶肋散熱片緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊上側(cè)的冷面，集熱板、帶肋式散熱片與半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊以螺栓緊固在一起，所述的散熱片做成帶有直肋的薄板，在散熱片上方加上隔離罩。
專利摘要本實(shí)用新型是陶瓷窯道余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，其特征在于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊夾在集熱板與散熱片中間，集熱板緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊下側(cè)的熱面，帶肋散熱片緊貼于半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊上側(cè)的冷面，集熱板、帶肋式散熱片與半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊以螺栓緊固在一起，所述的散熱片做成帶有直肋的薄板，在散熱片上方加上隔離罩。優(yōu)點(diǎn)是可將回收余熱熱能直接轉(zhuǎn)換成電能，使發(fā)電過程無噪音、無磨損、無介質(zhì)泄漏，并且使發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、移動(dòng)方便、免維護(hù)，使用壽命長等。
文檔編號(hào)H01L35/32GK201252112SQ200820041938
公開日2009年6月3日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者正 周 申請人:無錫明惠通科技有限公司