隧道式余热回收半导体温差发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是隧道式余热回收半导体温差发电装置，其特征是包括半导体温差发电模块，隧道式集热器，散热器；其中半导体温差发电模块夹在隧道式集热器与散热器中间，隧道式集热器紧贴于半导体温差发电模块下方的热面，隧道式集热器在整个装置的最下方，散热器紧贴于半导体温差发电模块上方的冷面，隧道式集热器、散热器以螺栓紧固在一半圆型支架上，并将半导体温差发电模块紧密地夹在隧道式集热器和散热器中间。优点是可将回收余热热能直接转换成电能，使发电过程无噪音、无磨损、无介质泄漏，并且使发电机具有体积小、重量轻、移动方便、免维护，使用寿命长等优点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是隧道式余热回收半导体温差发电装置，是以热电转 换为核心技术，以工业余热回收发电为目标的新能源开发应用
技术背景我国是耗能大国，工业余热数量巨大，不论是固态、气态、液态均有大 量工业余热有待回收，因而对企业生产过程中的这些余热进行回收利用对于 节能增效有着非常大的社会、经济效益。目前我国普遍应用的余热回收装置 大多数只针对气态与液态余热，对于固态余热尚无回收(干熄焦除外)。本 专利技术就是针对这部分固态余热的回收利用。
技术实现思路
本技术提供的是一种回收、利用固态余热发电的装置，旨在对工业 企业生产过程中的移动固态产品余热进行回收并发电。解决移动固态产品主 要以辐射形式向周围环境散热，而以往的余热回收装置都不适合回收这种形 式的余热问题。本技术的技术解决方案隧道式余热回收半导体温差发电装置， 其结构是包括半导体温差发电模块，隧道式集热器，散热器；其中半导体温 差发电模块夹在隧道式集热器与散热器中间，隧道式集热器紧贴于半导体温 差发电模块下方的热面，隧道式集热器在整个装置的最下方，散热器紧贴于 半导体温差发电模块上方的冷面，隧道式集热器、散热器以螺栓紧固在一半 圆型支架上，并将半导体温差发电模块紧密地夹在隧道式集热器和散热器中 间。相互贴合，以便尽可能减小接触热阻，提高热传递的效率。隧道式余热回收半导体温差发电方法，其特征是散发余热的移动热源运 行经过隧道式集热器，由隧道式集热器接收其辐射出的热量，并将收集到的热量传递到半导体温差发电模块热面；散热器布置在半导体温差发电模块冷 面一侧，散热器将冷面冷却到一个比热面低很多的温度，从而在半导体温差 发电模块的两端面产生一个较大的温度差，半导体温差发电模块将温度差直 接转换成电势差，通过稳压电路以及交直流转化后，作为电源使用，隧道式 集热器与散热器的材料选择导热系数较大的金属铝板，铝板为长方形，与移 动热源动方向平行布置，两端以螺栓紧固在半圆形支架上，铝板沿半圆型支 架的圆周方向排列，呈隧道形式，以便于将热量快速的传递；在散热器中通 入冷却介质水，将散热器中的热量及时带走。本技术的优点可将余热直接转换成电能，无需按传统的方式先将 热能转换成机械能，再将机械能转换成电能的复杂过程，从而提高了热电转 换效率，和发电机的可靠性和使用寿命；与其他形式的余热回收装置相比， 本专利技术是一种全固态能量转换方式，具有在发电过程中无噪音、无磨损、无 介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长；本专利技术装置结构简单， 便于加工，且利用工业余热发电，可降低企业能耗，符合国家产业政策，易 于推广应用。附图说明附图1是本技术的系统结构示意图。 附图2是半导体热电效应原理图。附图3是温差发电模块功能原理图。图中的1是半导体温差发电模块、2是隧道式集热器、3是散热器。4 是移动热源、5是低温导体、6是吸收热量(冷端)、7是P&N型半导体、8 是电绝缘体、9是导电体、IO是释放热量(热端)、ll是高温导体。具体实施方式对照附图l，其结构包括半导体温差发电模块l，隧道式集热器2，散热 器3。其中半导体温差发电模块1夹在隧道式集热器2与散热器3中间，隧 道式集热器2紧贴于半导体温差发电模块1下方的热面，散热器3紧贴于半 导体温差发电模块1上方的冷面，半导体温差发电模块l，隧道式集热器2， 散热器3以机械紧固的方式紧密贴合，以便尽可能减小接触热阻，提高热传 递的效率。半导体温差发电模块紧密地夹在隧道式集热器和散热器中间。所述的半导体温差发电模块1，由多块半导体发电芯片组成，每块芯片由 多个半导体PN结串联而成(参见图3)，其发电原理是基于贝塞尔效应，半导体材料中的电子在温度差的驱动下会从高温端流向低温端，形成电势差。 所述的隧道式集热器2，是收集热能的模块，设在整个装置的最下方， 最接近高温热源，材料选择导热系数较大的金属铝。铝板为长方形，与移动 热源运动方向平行布置，两端以螺栓紧固在半圆形支架上，铝板沿半圆型支 架的圆周方向排列，呈隧道形式。工作时接收移动热源辐射出来的热量，再 以热传导方式将热量传递给半导体发电模块。集热器采用隧道式的形状，是 为了尽可能多的收集高温产品辐射出的热量，且便于高温产品运行通过。所述的散热器3，是将半导体模块冷面的热量散发出去的模块，布置在 半导体温差发电模块的上方，同样选择铝锭，长方形，与移动热源运行方向 平行布置，在铝锭中间开方形通道，两端接水管，工作时通入冷却水， 依靠冷却水的流动以传导和对流换热方式带走热量。隧道式余热回收半导体温差发电方法，将散发余热的热源运行经过隧道式集热器2，隧道式集热器2接收其辐射出的热量，并将收集到的热量传 递到半导体温差发电模块热面，而散热器3布置在半导体发电模块1冷面一 侧，散热器会将冷面冷却到比热面低得多的一个温度，从而在半导体温差发 电模块l的两端面产生一个较大的温度差，在贝塞尔效应的驱使下，半导体 温差发电模块l内的电子从高温端流向低温端，在冷端形成电势差，经过稳 压整流以及交直流转换之后，可接负载作为电源用。对钢铁企业生产过程中的高温钢锭的余热进行回收，是本装置应用的一 个具体实施例子。从连铸机中出来的高温钢锭，它的温度可高达IOO(TC以 上，在缓慢运行进入下一工序之前，有大量的热量主要以辐射的方式散发到 环境中。将本装置放置于运行中的高温钢锭轨道上，高温钢锭在运行中向周 围环境散发出热量，位于钢锭上方的隧道式集热器吸收这些热量后，将它传 递给半导体温差发电模块的热面。半导体温差发电模块的热面会将热量传递 到冷面，冷面将热量传递给散热器，散热器中通入的冷源会通过流动将这些 热量带走，使冷面保持一个相对较低的温度，这样在半导体温差发电模块的 两个端面就形成了一个较大的温差。由于贝塞尔效应，半导体模块就会产生 电势差。通过电路将此电势差输出即可作为电源。半导体温差发电模块1是本装置的核心部件，它可将温度差转换成电 势差即将热能转换成电能。它的工作原理是基于半导体材料的贝塞尔效应-见图2，在P (N)型半导体中，高温端的空穴(电子)浓度比低温端大，在这种浓度梯度的驱动下，空穴(电子)由于热扩散作用，会从高温端向低温端扩散，从而形成一种电势差。将P型和N型半导体的热端相 连，则在冷端可得到一个电压，这样一个PN结就可以利用高温热源与低温 热源之间的温差将热能直接转变为电能。对照图3，图中出示了半导体温差发电模块的原理图，温度差使得每一 对PN结中产生电势差，将很多对PN结串联起来，就可得到足够高的电压， 成为一个温差发电机。权利要求1、隧道式余热回收半导体温差发电装置，其特征是包括半导体温差发电模块，隧道式集热器，散热器；其中半导体温差发电模块夹在隧道式集热器与散热器中间，隧道式集热器紧贴于半导体温差发电模块下方的热面，隧道式集热器在整个装置的最下方，散热器紧贴于半导体温差发电模块上方的冷面，隧道式集热器、散热器以螺栓紧固在一半圆型支架上，并将半导体温差发电模块紧密地夹在隧道式集热器和散热器中间。专利摘要本技术是隧道式余热回收半导体温差发电装置，其特征是包括半导体温差发电模块，隧道式集热器，散热器；其中半导体温差发电模块夹在隧道式集热器与散热器中间，隧道式集本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道式余热回收半导体温差发电装置，其特征是包括半导体温差发电模块，隧道式集热器，散热器；其中半导体温差发电模块夹在隧道式集热器与散热器中间，隧道式集热器紧贴于半导体温差发电模块下方的热面，隧道式集热器在整个装置的最下方，散热器紧贴于半导体温差发电模块上方的冷面，隧道式集热器、散热器以螺栓紧固在一半圆型支架上，并将半导体温差发电模块紧密地夹在隧道式集热器和散热器中间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周正，
申请(专利权)人：无锡明惠通科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]