[發(fā)明專利]可移動式模塊化熱電器件單元、熱電器件模組以及大功率溫差發(fā)電裝置

在審

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• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115513364A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏緒貴;陳立東;柏勝強;管偉;廖錦城;宋慶峰;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01L35/30
• 分類號: H01L35/30;H01L35/32;H02N11/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及可移動式模塊化熱電器件單元、熱電器件模組以及大功率溫差發(fā)電裝置，屬于熱電發(fā)電裝置領(lǐng)域。所述熱電器件單元包括：集熱塊，所述集熱塊為一側(cè)具有弧形內(nèi)凹面的方塊狀結(jié)構(gòu)，或者由方形塊與弧形凹面塊兩部分組裝而成，其中所述弧形凹面塊預(yù)先安置在熱源管道上；冷媒板，所述冷媒板中設(shè)置與冷卻單元連通的冷卻流路；設(shè)置在集熱塊和冷媒板之間的多個由熱電材料制成的熱電器件，所述熱電器件的高溫端與所述集熱塊抵接，所述熱電器件的低溫端與所述冷媒板抵接；設(shè)置在所述冷媒板背離所述熱電器件的一側(cè)上的彈簧組件；以及，一對安裝螺桿，所述一對安裝螺桿的兩端分別固定至所述集熱塊和所述彈簧定位板上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可移動式模塊化熱電器件單元、熱電器件模組以及大功率溫差發(fā)電裝置，屬于熱電發(fā)電裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)

溫差發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料的澤貝克效應(yīng)直接將熱能轉(zhuǎn)換成電能。由于溫差發(fā)電器件和制冷器件具有無污染、無噪音、尺寸小、安全可靠等優(yōu)點，在航空航天、空間技術(shù)和軍事裝備等高新技術(shù)領(lǐng)域己經(jīng)獲得了普遍應(yīng)用，同時在工業(yè)余、廢熱回收利用等方面也具有廣泛的應(yīng)用前景。

鋼鐵廠、化工廠以及其他高溫設(shè)備的余、廢熱發(fā)電以及熔鹽儲熱的溫差熱電發(fā)電利用一直受到關(guān)注，但規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用由于受到發(fā)電效率、發(fā)電成本、發(fā)電裝置便利性以及通用性等限制而進(jìn)展較為緩慢。目前，采用中高溫流體作為傳熱介質(zhì)的大功率溫差發(fā)電裝置較少，特別是缺少采用模塊化設(shè)計、可快速安裝、使用和維護(hù)的可移動式、通用性強的溫差發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種可移動式模塊化熱電器件單元、熱電器件模組以及大功率溫差發(fā)電裝置。

第一方面，本發(fā)明提供一種熱電器件單元，包括：

集熱塊，所述集熱塊為一側(cè)具有弧形內(nèi)凹面的方塊狀結(jié)構(gòu)，或者由方形塊與弧形凹面塊兩部分組裝而成，其中所述弧形凹面塊預(yù)先安置在熱源管道上；

冷媒板，所述冷媒板中設(shè)置與冷卻單元連通的冷卻流路；

設(shè)置在集熱塊和冷媒板之間的多個由熱電材料制成的熱電器件，所述熱電器件的高溫端與所述集熱塊抵接，所述熱電器件的低溫端與所述冷媒板抵接；

設(shè)置在所述冷媒板背離所述熱電器件的一側(cè)上的彈簧組件，所述彈簧組件包括一端與所述冷媒板抵接的彈簧、以及具有用于容納所述彈簧的另一端的定位槽的彈簧定位板；以及，一對安裝螺桿，所述一對安裝螺桿的兩端分別固定至所述集熱塊和所述彈簧定位板上。

本發(fā)明中，通過一對安裝螺桿可將依次疊放的集熱塊、熱電器件、冷媒板緊湊地集成在一起，而且通過設(shè)置彈簧組件可以使集熱塊、熱電器件、冷媒板的安裝面之間保持良好的接觸，并在溫度變化的過程中使集熱塊、熱電器件、冷媒板的安裝面之間依然保持良好的接觸，以減少他們之間的接觸熱阻，從而有利于建立有效的溫差，提高發(fā)電性能。與此同時，通過設(shè)置彈簧組件可以釋放一部分高溫下附加的熱應(yīng)力，減小對熱電器件的影響，提高熱電器件的可靠性。又，集熱塊具有弧形內(nèi)凹面，可以用于容納包覆管道構(gòu)件。

優(yōu)選地，在所述集熱塊上設(shè)置第一測溫孔，在所述冷媒板上設(shè)置第二測溫孔。從而，可以有效監(jiān)測熱電器件高溫端以及低溫端的溫度及其變化情況，同時為熱源與冷源的調(diào)控提供參考。

優(yōu)選地，所述彈簧為矩形彈簧。矩形彈簧有利于保證與彈簧抵接的安裝面的平行，進(jìn)而使各部分受力均勻。

優(yōu)選地，所述彈簧組件還包括設(shè)置在所述彈簧中的彈簧導(dǎo)柱。彈簧導(dǎo)柱輔助用于將彈簧保持直線狀態(tài)，彈簧導(dǎo)柱的長度為略小于彈簧處于完全壓縮狀態(tài)的長度以保證彈簧始終處于可以自由伸縮狀態(tài)。彈簧導(dǎo)柱的外徑略小于彈簧的內(nèi)徑以保證彈簧的直線狀態(tài)以及自由伸縮。

第二方面，本發(fā)明提供一種熱電器件模組：通過一對加載螺桿將一對所述熱電器件單元以所述集熱塊的弧形內(nèi)凹面相對的方式加載在一起以形成容納熱源管道的管道通孔；或者，把集熱塊的弧形凹面塊部分預(yù)先安置在熱源管道上以形成安裝平面并與集熱塊的方形塊部分采用平面安裝；