热电发电装置制造方法及图纸

提供一种热电发电装置，包括：高温构件，用于传导高温介质的热能；低温构件，设置在高温构件的与高温介质相反侧上，且具有其中的低温介质通道；热电模块，夹在那些高温构件和低温构件之间，且具有封装在其中的热电转换元件，由于高温介质和低温介质之间的温差，将热能转换成电能，该低温介质将供送到低温介质通道中；和一个或多个拉杆，用于紧固高温构件和低温构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种热电发电装置，其使用热电模块以利用温差将热能转换为电能， 特别涉及一种热电发电装置，能够通过广泛使用高温流体或者发出辐射热的其它各种类型 的热源来产生电能。
技术介绍
近年来，随着工业科技的进步，人们消耗的能量总量加速大幅增加。结果，由于温 室气体例如CO2造成的全球变暖的问题出现。考虑上述事实，为了尽可能抑制温室气体的产生，目前期待下面发电装置的商业 化，其尽可能将各种工业例如气体焚化炉和热电厂以及汽车内燃机等废弃和未使用的高温 热能回收，作为电能。作为将热能回收作为电能的发电装置，已知利用热电元件的发电技术。热电元件 使用赛贝克效应，其中，温差在金属或者半导体的两端之间给定，从而在高温部分和低温部 分之间产生势差。热电元件具有这种特性，从而温差越大，发电越多。通常，热电元件经常 用作热电模块，其结合了多个热电元件。作为使用这种热电模块的热电发电装置，通常提出各种类型的结构，用于将内燃 机的废气热能转换成电能，其中通过利用条带等收紧，热电模块被保持在挤压状态，高温构 件和低温构件形成为分别与热电模块的高温表面和低温表面接触，并且根据这种结构，热 能被转换成电能(例如见专利文献1 :日本专利申请Laid-open公开No. 2005-223131和专 利文献2 日本专利申请Laid-Open公开No. 2004-208476)。大部分现有的热电发电装置，包括上述热电发电装置，涉及到这样的结构，其中作 为热源的高温流体形成为流动穿过传热管，该管设置在发电装置的中部中。另外，通过被条 带等从其周围共同地收紧，多个热电模块在挤压状态中固定到传热管的表面。结果，不均勻 的表面压力产生在高温热源、热电模块和低温构件之间的接触面上，取决于设置热电模块 的位置和收紧条带的程度，其经常影响发电装置的性能。另外，没有这样的结构，其中热电 模块利用从高温热源延伸的构件直接连接到低温构件。为此，发电装置可以仅安装到具有传热管的形状的热源，因此，限制了将发电装置 应用到高温流体的许多热源或者这样的热源，其发出辐射热，被用在各种工业设备中。
技术实现思路
考虑上述情况，做出本专利技术，本专利技术目的是提供一种热电发电装置，通过直接设置 到各种类型的工业设备中现有的高温热源或者略微间隔开，能够提供从热能到电能的有效 转换，具有紧凑的结构和高性能的发电功能，且在结构健壮性和可操作性方面极好，例如安 装和维护。为实现上述目的，本专利技术提供一种热电发电装置，包括高温构件，传导高温介质 的热能；低温构件，设置在与高温构件的高温介质相反一侧上，且在其内侧设置有低温介质3通道；热电模块，被夹在高温构件和低温构件之间，且承载着热电转换元件，其利用高温介 质和低温介质之间的温差将热能转换为电能，低温介质供给低温介质通道；和至少一个拉 杆，紧固位于低温构件和高温构件之间。另外上述本专利技术中，高温构件具有彼此平行的两个表面，热电模块和低温构件设 置在高温构件的每个平行表面上，低温构件通过拉杆紧固在一起。另外，适当的是，本专利技术应当构造成使得高温构件具有两个平行表面和连接该两 个平行表面的通孔，热电模块和低温构件设置在高温构件的每个平行表面上，低温构件通 过拉杆紧固在一起。另外本专利技术构造成使得低温构件、热电模块和拉杆结合在一个单元中，多个单元 设置在高温构件上。另外，适当的是，作为用于利用拉杆紧固低温构件和高温构件的构件，设置多个弹 簧构件，其接触部形成了线接触。另外本专利技术构造成使得，低温构件包括基材和形成通道的通道材料，通道材料的 刚度等于或大于基材的刚度。另外，基材可由从下列中选择的元素形成招，铜，铁，销，钛，镍，锡，错，锌，镁，或 者是包括上述元素中任一种作为其主要成分的的化合物或合金另外热电转换元件可以是直接热电转换半导体，由从下列中选择的至少三种或者 更多的元素形成稀土元素，铀，钍，钚，钴，镍，铁，铑，钌，钯，钼，锑，钛，锆，铪，锡，硅，锰， 锌，硼，碳，氮，氧，镓，锗，铟，钒，铌，钡，镁，铬，钽，钼，铝。另外直接热电转换半导体可具有下列中任一种的晶体结构方钴矿结构，填充方 钴矿结构，Heusler结构，半-Heusler结构，笼形结构。另外，上述专利技术中，直接热电转换半导体的晶体结构是下列中的至少一种或者 化合物或者混合物或者固体溶液钴和从氧化铜、碳、硼、钠、和钙中选择的物质的层状复 合氧化物；氮化铝；氮化铀；氮化硅；二硫化钼；含有锑化钴化合物作为主相的热电转换 材料，该化合物具有方钴矿晶体结构；含有笼形化合物作为主相的热电转换材料；和含有 半-Heusler化合物作为主相的热电转换材料。根据上述特征的本专利技术，提供一种热电发电装置，能够利用紧凑的结构以高性能 的发电功能提供从热能到电能的有效转换，并且在结构健壮性和操作性方面极好，例如安 装和维护。附图说明图1是本专利技术第一实施例的热电发电装置的剖视图(沿着图2中的线I-I的剖视 图)。图2是本专利技术第一实施例的热电发电装置的单元的透视图。图3是本专利技术第一实施例的热电发电装置的低温构件的透视图。图4是本专利技术第一实施例的热电发电装置的热电模块的通道结构的剖视图(沿着 图1的线IV-IV的剖视图)。图5是本专利技术第一实施例的热电发电装置的整体结构图。图6是本专利技术第二实施例的热电发电装置的剖视图。图7是本专利技术第三实施例的热电发电装置的剖视图。图8是本专利技术第四实施例的热电发电装置的单元的透视图。图9是沿着图8的线IX-IX的剖视图。图10是本专利技术第四实施例的热电发电装置的低温构件的透视图。图11是本专利技术第四实施例的热电发电装置的热电模块的通道结构的剖视图。(沿 着图9的线XI-XI的剖视图)。图12是本专利技术第四实施例的热电发电装置的整体结构图。图13是本专利技术第五实施例的热电发电装置的剖视图。具体实施例方式下面参考附图描述本专利技术的热电发电装置的实施例。第一实施例(图1-5)如图1和2，本实施例的热电发电装置1包括高温构件3，通过从热源(未示出) 供应的热能的传导，接收热量；热电模块2，接收热量，其中它的一个表面(底面)与高温构 件3接触；和低温构件4，它通过使得从冷却设备(未示出)提供的低温介质15在其内部 流动，冷却热电模块2的其它表面。高温构件3例如具有平板形状，多个(图中为两个)螺纹孔3a形成在它的一个侧 面上，通过旋入拉杆，拉杆5c插入到每个螺纹孔3a中。另外，通过螺杆紧固或者焊接，拉杆 5c可以安装在高温构件3上。另外，未示出的且结合了热源的高温壁可以直接用作高温构 件3，拉杆可以直接连接到高温构件3。热电模块2，具有矩形板状，该板状具有预定厚度，且热电模块设置成与高温构件 3的一侧面(图1中上表面)接触，从而与高温构件3接触而被加热。另外，低温构件4例 如以这样的方式构造，使得多个具有槽的板被层叠，所述槽通过机械处理形成，并且每个板 通过铜焊(brazing)连接以形成矩形。低温构件4设置成与热电模块2的外表面(图1中 的上表面)接触。图3示出了安装结构，其中，接头8安装在低温构件4上。如图3，低温介质通道 4a的冷却介质入口 /出口部分4b形成在低温构件4的外表面中，例如作为螺纹孔，且以这 样的方式安装，使得用于管道连接的接头8通过旋入接头8而插入。图4是沿着图1的线IV-IV的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电发电装置，包括：高温构件，传导高温介质的热能；低温构件，设置在高温构件的与高温介质相反的一侧上，且在其中设置有低温介质通道；热电模块，夹在高温构件和低温构件之间，且承载热电转换元件，热电转换元件利用高温介质和供给低温介质通道的低温介质之间的温差将热能转换为电能；和至少一个拉杆，紧固在低温构件和高温构件之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-10-2 2007-259054一种热电发电装置，包括高温构件，传导高温介质的热能；低温构件，设置在高温构件的与高温介质相反的一侧上，且在其中设置有低温介质通道；热电模块，夹在高温构件和低温构件之间，且承载热电转换元件，热电转换元件利用高温介质和供给低温介质通道的低温介质之间的温差将热能转换为电能；和至少一个拉杆，紧固在低温构件和高温构件之间。2.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，高温构件具有彼此平行的两个表 面，热电模块和低温构件分别设置在高温构件的平行表面上，低温构件通过拉杆紧固在一 起。3.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，高温构件具有两个平行表面和连 接两个平行表面的通孔，热电模块和低温构件设置在高温构件的每个平行表面上，且低温 构件通过拉杆紧固在一起。4.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，低温构件、热电模块和拉杆组合成 一个单元，多个这种单元设置在高温构件上。5.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，还包括，作为用于通过拉杆紧固低 温构件和高温构件的构件，设置多个弹簧构件，弹簧构件的接触部分形成了线接触。6.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，低温构件...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻富誉也，中村博，近藤成仁，常冈治，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]