平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置。所述發(fā)電裝置包括外殼、平面菲涅爾透鏡、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片、散熱器和散熱水槽，所述平面菲涅爾透鏡是由多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元平鋪后緊密連接而成；所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片是由多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元平鋪后通過(guò)導(dǎo)線串聯(lián)而成；平面菲涅爾透鏡安裝在外殼的上方，所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片設(shè)置外殼下方對(duì)應(yīng)平面菲涅爾透鏡光路焦斑處；在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片上表面設(shè)有吸熱涂層，多個(gè)散熱片分散設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的下表面。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、清潔環(huán)保、噪音低、利用率相對(duì)較高，便于安裝和應(yīng)用，適用于小功率電器等，也可用于太陽(yáng)能電池以提高效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，具體是一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是可再生能源、綠色低碳環(huán)保，應(yīng)用廣泛。目前，太陽(yáng)能發(fā)電最常用的方式主要是直接光發(fā)電中的光伏發(fā)電和間接光發(fā)電中的聚光光熱發(fā)電。大部分聚光光熱發(fā)電由于需要較大面積的聚光器，具有用地面積廣、安裝復(fù)雜、成本高、太陽(yáng)能利用效率低等缺點(diǎn)。隨著世界能源危機(jī)、環(huán)境污染的日益加劇、人口的迅猛增長(zhǎng)，人類(lèi)對(duì)能源的需求日益加劇，迫切需要一種新型能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源。
[0003]溫差半導(dǎo)體發(fā)電技術(shù)，是一種新型綠色環(huán)保的發(fā)電方式，它可以合理利用太陽(yáng)能、地?zé)崮?、工業(yè)余熱等低位能源轉(zhuǎn)化成電能。它的工作原理是利用塞貝爾效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能。在兩塊不同性質(zhì)的半導(dǎo)體兩端設(shè)置一個(gè)溫差，于是在半導(dǎo)體上就產(chǎn)生了直流電壓。
[0004]傳統(tǒng)的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置存在溫差太小，能量密度太低，發(fā)電量較少以及溫差發(fā)電效率低;或者將其安裝在帶有儲(chǔ)熱系統(tǒng)的集熱器上，以致系統(tǒng)復(fù)雜，成本提高等缺點(diǎn)。中國(guó)專(zhuān)利CN201310565764.0公開(kāi)了基于菲涅爾透鏡和熱管原理的太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置，但是該專(zhuān)利中采用熱管，導(dǎo)致裝置成本高，同時(shí)熱管使用壽命不長(zhǎng)，容易自然失效，或者發(fā)生爆管，需要更替，十分麻煩。中國(guó)專(zhuān)利CN201520050353.2公開(kāi)了一種菲涅爾聚光溫差發(fā)電裝置，但是該專(zhuān)利采用單焦點(diǎn)聚光，散熱器散熱，溫差提高不大，能流密度較小，光電轉(zhuǎn)換效率不尚。
[0005]為了降低裝置成本，并且解決冷端使用壽命短問(wèn)題，就需要找到更廉價(jià)的冷端冷卻方式。除此之外，現(xiàn)有的溫差發(fā)電裝置還存在溫差能流密度不高和冷熱端溫差小，太陽(yáng)能的利用率不高等問(wèn)題，都需要得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種能夠高倍聚光、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、利用率相對(duì)較高、便于安裝和應(yīng)用的平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置。
[0007]本實(shí)用新型解決相應(yīng)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案:所述一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置包括外殼、平面菲涅爾透鏡、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片、散熱器和散熱水槽，所述平面菲涅爾透鏡是由多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元平鋪后緊密連接而成，多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元組成的陣列為5X5或5X6等陣列排布;所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片是由多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元平鋪后通過(guò)導(dǎo)線串聯(lián)而成；平面菲涅爾透鏡安裝在外殼的上方，所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片設(shè)置外殼下方對(duì)應(yīng)平面菲涅爾透鏡光路上，太陽(yáng)光入射所述平面菲涅爾透鏡，被其匯聚后聚焦到半導(dǎo)體溫差發(fā)電片上;在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片上表面設(shè)有吸熱涂層，多個(gè)散熱片分散設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的下表面，散熱水槽設(shè)置在散熱片下方，且每個(gè)散熱片完全浸入散熱水槽內(nèi)。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步技的術(shù)方案:多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元與多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元對(duì)應(yīng)設(shè)置，太陽(yáng)光通過(guò)每個(gè)平面菲涅爾透鏡單元匯聚而成的焦斑位于各塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的中心。
[0009]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:在外殼內(nèi)填充有隔熱保溫材料。
[0010]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述散熱水槽的上方設(shè)有進(jìn)水口，下方設(shè)有出水口。
[0011]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述吸熱涂層為黑鎳涂層或氧化銅轉(zhuǎn)化涂層。
[0012]太陽(yáng)光通過(guò)多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元組成陣列匯聚于其焦斑處，焦斑均位于各塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片中心，且多塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片以串聯(lián)方式連接，用以增加其能流密度。溫差發(fā)電片上方受到光照，溫度升高，作為熱端;裝置外殼下方安裝有散熱片和散熱水槽，作為冷端。隔熱保溫材料填充在裝置外殼內(nèi)部用于防止熱量散失，保持半導(dǎo)體溫差發(fā)電片熱端溫度較高。散熱水槽內(nèi)裝有冷凝水，散熱片完全浸入水中，打開(kāi)進(jìn)水口和出水口，使散熱水槽內(nèi)的水流動(dòng)以加快冷端冷卻速率，增大溫差，提高半導(dǎo)體溫差發(fā)電片發(fā)電效率，同時(shí)可定時(shí)對(duì)散熱水槽中水進(jìn)行替換，提高冷卻效果。
[0013]本實(shí)用新型采用多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元組成陣列進(jìn)行共同聚光，提高聚光效果;聚光焦斑處的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片通過(guò)串聯(lián)方式連接，有效地提高聚光能流密度，且半導(dǎo)體溫差發(fā)電片表面附有的吸熱涂層有利于提升熱端溫度;裝置下端外殼將其熱端和冷端隔開(kāi)，其外殼下方裝有散熱片和含有流動(dòng)水的散熱水槽共同有效地降低冷端溫度，增加冷熱兩端溫差，可進(jìn)一步提尚發(fā)電能力。
[0014]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、清潔環(huán)保、噪音低、利用率相對(duì)較高，便于安裝和應(yīng)用，適用于小功率電器等，也可用于太陽(yáng)能電池以提高效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是溫差發(fā)電片連接圖；
[0017]圖3是平面菲涅爾透鏡排列圖。
[0018]圖中:I一平面菲捏爾透鏡，2一散熱片，3一半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，4一吸熱涂層，5一散熱水槽，5-1 —進(jìn)水口，5-2—出水口，6—外殼，7—導(dǎo)線，8—太陽(yáng)光，9一隔熱保溫材料。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明，如圖1所示的一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置包括外殼6、平面菲涅爾透鏡1、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3、多個(gè)散熱片2和散熱水槽5，所述外殼6可以設(shè)置成方形上敞口式殼體;如圖3所示，所述平面菲涅爾透鏡I是由多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元平鋪后緊密連接而成，進(jìn)行共同聚光，提高聚光效果;如圖2所示半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3是由多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元平鋪后通過(guò)導(dǎo)線7串聯(lián)而成，用以增加其能流密度。
[0020]如圖1所示，所述平面菲涅爾透鏡I設(shè)置在外殼6的上敞口面，并將外殼6的上敞口面蓋合，外殼6的下方固定在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3的中間，將其熱端與冷端隔開(kāi)。太陽(yáng)光8入射所述平面菲涅爾透鏡I后被其匯聚后聚焦到半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3上，多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元與多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元對(duì)應(yīng)設(shè)置，太陽(yáng)光通過(guò)每個(gè)平面菲涅爾透鏡單元匯聚而成的焦斑位于各塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的中心，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3上方受到光照，溫度升高形成熱端;在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3上表面設(shè)有吸熱涂層4，所述吸熱涂層4為黑鎳涂層或氧化銅轉(zhuǎn)化涂層，增加吸熱效果，在外殼6內(nèi)填充有隔熱保溫材料9，用于防止熱量散失，保持半導(dǎo)體溫差發(fā)電片熱端溫度較高。所述多個(gè)散熱片2與散熱水槽5形成冷端，多個(gè)散熱片2分散設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的下表面，散熱水槽5設(shè)置在散熱片2下方，且每個(gè)散熱片2完全浸入含有流動(dòng)水的散熱水槽5內(nèi)，可有效地降低冷端溫度，增加冷熱兩端溫差；在散熱水槽5的上方設(shè)有進(jìn)水口 5-1，下方設(shè)有出水口 5-2，當(dāng)裝置工作時(shí)同時(shí)打開(kāi)進(jìn)水口 5-1和出水口 5-2，使散熱水槽內(nèi)的水流動(dòng)，增加散熱效果，為了環(huán)保，水槽內(nèi)的流出的水還可以作他用。
[0021]本實(shí)用新型工作時(shí)，太陽(yáng)光8通過(guò)多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元組成的陣列匯聚于其焦斑處，焦斑均位于各塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的中心，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3上方受到光照，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3上表面的吸熱涂層4進(jìn)行吸熱，使半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3上表面溫度升高，作為熱端;外殼6下方的散熱片和散熱水槽作為冷端。當(dāng)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片3的上、下兩個(gè)表面形成溫度差之后，就會(huì)有電能輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置，其特征是:所述發(fā)電裝置包括外殼(6)、平面菲涅爾透鏡(I)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(3)、多個(gè)散熱片(2)和散熱水槽(5)，所述平面菲涅爾透鏡(I)是由多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元平鋪后緊密連接而成，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(3)是由多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元平鋪后通過(guò)導(dǎo)線(7)串聯(lián)而成;平面菲涅爾透鏡(I)安裝在外殼(6)的上方，所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(3)設(shè)置外殼(6)下方對(duì)應(yīng)平面菲涅爾透鏡(I)光路上，太陽(yáng)光(8)入射所述平面菲涅爾透鏡(I)，被其匯聚后聚焦到半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(3)上;在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(3)上表面設(shè)有吸熱涂層(4)，多個(gè)散熱片(2)分散設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的下表面，散熱水槽(5)設(shè)置在散熱片(2)下方，且每個(gè)散熱片(2)完全浸入散熱水槽(5)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置，其特征是:多個(gè)平面菲涅爾透鏡單元與多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元對(duì)應(yīng)設(shè)置，太陽(yáng)光通過(guò)每個(gè)平面菲涅爾透鏡單元匯聚而成的焦斑位于各塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片單元的中心。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置，其特征是:在外殼(6)內(nèi)填充有隔熱保溫材料(9)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置，其特征是:所述散熱水槽(5)的上方設(shè)有進(jìn)水口( 5-1)，下方設(shè)有出水口( 5-2)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種平面菲涅爾透鏡太陽(yáng)能溫差發(fā)電裝置，其特征是:所述吸熱涂層(4)為黑鎳涂層或氧化銅轉(zhuǎn)化涂層。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK205545009SQ201620034485
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日
【發(fā)明人】童清, 查奉君, 吳琦, 梁壯, 李智, 王玉華
【申請(qǐng)人】童清, 查奉君, 吳琦, 李智, 梁壯, 王玉華