热离子能量转换器制造技术

本申请的实施例提供了一种热离子能量转换器，包括：发射筒组件，筒内空间适用于放置热源，筒外侧壁上沿轴向间隔设置有多个管状的发射极，发射极被构造成吸收热源的热量发射出电子；接收筒组件，套在发射筒组件外部，接收筒组件的筒内侧壁上沿轴向间隔设置有多个与发射极一一对应的管状的接收极，接收极适用于接收电子，相对设置的发射极和接收极形成一个热电子发射单元，相对设置的发射极和接收极之间具有一个用于容纳铯蒸汽的间隙；以及多个换向连接件，分别设置在相邻的两个热电子发射单元之间，换向连接件的两端分别连接前一个热电子发射单元的接收极以及后一个热电子发射单元的发射极，以完成多个热电子发射单元的串联。以完成多个热电子发射单元的串联。以完成多个热电子发射单元的串联。

【技术实现步骤摘要】
热离子能量转换器


[0001]本申请涉及静态热电转换
，尤其涉及一种圆管状单通道多节型的热离子能量转换器。

技术介绍

[0002]热离子能量转换是静态热电转换中的一种重要方式，热离子能量转换器是实现热能直接转换成电能的器件。热离子能量转换器具有结构紧凑、无运动部件工作可靠、免维护等优点。热离子能量转换器的电极一般工作在高温状态下，此时电极的电阻较大，而热离子能量转化器其大电流、低电压的工作模式导致了产生出的电能有相当一部分在转换器内部转换成电极的热能，热离子能量转换器的对外输出效率偏低。
[0003]相关技术中公开的对热离子能量转换器的研究，大多数都是以单节型热离子能量转换器为对象，例如，某专利介绍了一种双层结缘套管的热离子能量转换器以及双层绝缘套管的制造方法，该转换器只有一个发电单元，应归结为单节型热离子能量转换器；某专利介绍了一种基于热管冷却的热离子燃料元件，其中热离子能量转换器仍为单节型热离子能量转换器，余热通过碱金属热管传递至堆芯外；某专利介绍了一种热离子燃料元件，该热离子燃料元件采用发射极和接收极两端直径不一致的锥筒造型，实现了发射极和接收极之间间隙的调整，但该热离子燃料元件仍应归结为单节型热离子能量转换器；某专利介绍了一种热离子电源发电单元，其引入中间电极，中间电极接收上一发电单元发射的电子同时又向下一发电单元发射电子，该热离子电源发电单元为以多节串联的热离子能量转换器，但该发电单元的串联排列方向和热量的传递方向一致，不同的发电单元工作状态各不相同，为达到较高的热电转换效率应根据不同的工作状态选择不同的电极和极间介质，因此其材料体系和制备工艺均过于复杂。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供一种圆管状单通道多节型的热离子能量转换器，在转换器内部将多个热离子能量转换单元串联，可提高转换器的输出电压，有效减少电极的欧姆热损失，提高热离子能量转换器的热电转换效率。
[0005]根据本申请一个方面的实施例，公开了一种热离子能量转换器，包括：发射筒组件，筒内空间适用于放置热源，筒外侧壁上沿轴向间隔设置有多个管状的发射极，所述发射极被构造成吸收所述热源的热量发射出电子；接收筒组件，套在所述发射筒组件外部，所述接收筒组件的筒内侧壁上沿轴向间隔设置有多个与所述发射极一一对应的管状的接收极，所述接收极适用于接收所述电子，相对设置的发射极和接收极形成一个热电子发射单元，相对设置的发射极和接收极之间具有一个用于容纳铯蒸汽的间隙；以及多个换向连接件，分别设置在相邻的两个热电子发射单元之间，所述换向连接件的两端分别连接前一个热电子发射单元的接收极以及后一个热电子发射单元的发射极，以完成多个所述热电子发射单元的串联。
[0006]根据本申请实施例的热离子能量转换器，通过多个换向连接件依次连接多个热电子发射单元，通过串联多个热电子发射单元提高热离子能量转换器整体的输出电压，有效减少电极的欧姆热损失，提高热离子能量转换器的热电转换效率。
附图说明
[0007]图1是根据本申请的示例性实施例的热离子能量转换器的剖视图；
[0008]图2是根据本申请的示例性实施例的热离子能量转换器的正视图；以及
[0009]图3是根据本申请的示例性实施例的热离子能量转换器的原理示意图。
[0010]上述附图中，附图标记含义具体如下：
[0011]001
‑
负载；
[0012]1‑
发射筒组件；
[0013]101
‑
发射极；
[0014]102
‑
发射极支撑管；
[0015]103
‑
发射极绝缘层；
[0016]2‑
接收筒组件；
[0017]201
‑
接收极；
[0018]202
‑
接收极支撑管；
[0019]203
‑
接收极绝缘层；
[0020]3‑
换向连接件；
[0021]4‑
发射极接头；
[0022]5‑
接收极接头；
[0023]6‑
第一陶瓷封接件；
[0024]7‑
第二陶瓷封接件；
[0025]8‑
第一波纹管；
[0026]9‑
第三陶瓷封接件；
[0027]901
‑
第一陶瓷封接金属件；
[0028]902
‑
绝缘陶瓷；
[0029]903
‑
第二陶瓷封接金属件；
[0030]10
‑
第二波纹管。
具体实施方式
[0031]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请作进一步的详细说明。
[0032]但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本申请实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
[0033]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本申请。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特
征。
[0034]图1是根据本申请的示例性实施例的热离子能量转换器的剖视图；图2是根据本申请的示例性实施例的热离子能量转换器的正视图；以及图3是根据本申请的示例性实施例的热离子能量转换器的原理示意图。
[0035]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种热离子能量转换器，如图1至图3所示，包括发射筒组件1、接收筒组件2和多个换向连接件3。发射筒组件1的筒内空间适用于放置热源，筒外侧壁上沿轴向间隔设置有多个管状的发射极101，发射极101被构造成吸收热源的热量发射出电子。接收筒组件2套在发射筒组件1的外部，接收筒组件2的筒内侧壁上沿轴向间隔设置有多个与发射极101一一对应的管状的接收极201，接收极201适用于接收发射极101发出的电子，相对设置的发射极101和接收极形201成一个热电子发射单元，相对设置的发射极101和接收极201之间具有一个用于容纳铯蒸汽的间隙。多个换向连接件3分别设置在相邻的两个热电子发射单元之间，换向连接件3的两端分别连接前一个热电子发射单元的接收极201以及后一个热电子发射单元的发射极101，以完成多个热电子发射单元的串联。
[0036]在本实施例中，通过多个换向连接件3依次连接多个热电子发射单元，通过串联多个热电子发射单元提高热离子能量转换器整体的输出电压，有效减少电极的欧姆热损失，提高热离子能量转换器的热电转换效率。
[0037]根据本申请的一些实施例，发射筒组件1和接收筒组件2均为筒状结构，其中，接收筒组件2套设在发射筒组件1外部，两者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热离子能量转换器，其特征在于，包括：发射筒组件，筒内空间适用于放置热源，筒外侧壁上沿轴向间隔设置有多个管状的发射极，所述发射极被构造成吸收所述热源的热量发射出电子；接收筒组件，套在所述发射筒组件外部，所述接收筒组件的筒内侧壁上沿轴向间隔设置有多个与所述发射极一一对应的管状的接收极，所述接收极适用于接收所述电子，相对设置的发射极和接收极形成一个热电子发射单元，相对设置的发射极和接收极之间具有一个用于容纳铯蒸汽的间隙；以及多个换向连接件，分别设置在相邻的两个热电子发射单元之间，所述换向连接件的两端分别连接前一个热电子发射单元的接收极以及后一个热电子发射单元的发射极，以完成多个所述热电子发射单元的串联。2.根据权利要求1所述的热离子能量转换器，其特征在于，还包括：发射极接头，与所述发射筒组件第一端的发射极连接；以及接收极接头，与距离所述第一端最远的接收极连接；其中，所述发射极接头和所述接收极接头适用于连接负载以形成回路。3.根据权利要求2所述的热离子能量转换器，其特征在于，所述发射筒组件包括：发射极支撑管，内部空间适用于放置所述热源；发射极绝缘层，设置在所述发射极支撑管外侧壁上；以及所述发射极；所述接收筒组件包括：接收极支撑管；接收极绝缘层，设置在所述接收极支撑管的内侧壁上；以及所述接收极。4.根据权利要求1所述的热离子能量转换器，其特征在于，所述换向连接件上设置有通孔，以便于所述铯蒸汽均匀的填充满所有的电极间隙。5.根据权利要求4所述的热离子能量转换器，其特征在于，所述通孔为沿所述换向连接件周向延伸的长条状的弧形孔。6.根据权利要求1所述的热离子能量转换器，其特征在于，所述发射筒组件和所述接收筒组件均为金属陶瓷复合多层管结构，其中，所述金属陶瓷复合多层管结构沿径向从内向外依次包括第一金属层、陶瓷层和第二金属层。7.根据权利要求6所述的热离子能量转换器，其特征在于，所述第一金属层包括钼合金层，所述陶瓷层包括氧化铝层或氧化钪层，所述第二金...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷华桢，钟武烨，王振东，张征，姜玮，齐立君，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：