專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電的裝置，特別涉及一種新型太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，用于實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能聚焦后所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明涉及的新型太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能發(fā)電裝置及溫差發(fā)電裝置有著本質(zhì)的區(qū)別。
背景技術(shù)：
目前將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能主要有兩種形式太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電。其中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用具有光伏效應(yīng)的材料將光能轉(zhuǎn)化為電能；太陽(yáng)能熱發(fā)電則是利用匯聚的太陽(yáng)光將水燒至沸騰變?yōu)樗魵獠⒂弥l(fā)電。但是太陽(yáng)能光伏發(fā)電能量密度低， 且其所發(fā)的電價(jià)格較高，為常規(guī)電價(jià)的5-15倍；而太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)則存在著成本過(guò)高、技術(shù)不成熟等缺陷。而且不管是太陽(yáng)能光伏發(fā)電還是太陽(yáng)能熱發(fā)電，所發(fā)出的電都是直流電。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置雖然具有單位溫差下發(fā)電量大的優(yōu)點(diǎn)，但由于其受環(huán)境的影響較大，且只能在200°C以?xún)?nèi)工作從而大大限制了其應(yīng)用。至今未見(jiàn)利用太陽(yáng)能發(fā)電與溫差發(fā)電相結(jié)合，利用調(diào)頻裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流或電壓頻率進(jìn)行控制的方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)成本高、所發(fā)出的電為直流電的缺點(diǎn)以及溫差發(fā)電技術(shù)工作范圍較窄的局限，本發(fā)明提供一種能夠提高發(fā)電功率的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電參數(shù)的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)可在一定程度上提高輸出功率。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，包括支座和光源，在支座上設(shè)有菲涅爾透鏡和溫差發(fā)電模塊，所述菲涅爾透鏡將來(lái)自光源的入射光匯聚于溫差發(fā)電模塊上，所述溫差發(fā)電模塊包括陶瓷基板和熱電偶，熱電偶的熱端位于陶瓷基板的一側(cè)，熱電偶的冷端位于陶瓷基板的另一側(cè)，并且，所述菲涅爾透鏡與設(shè)置熱電偶熱端的陶瓷基板一側(cè)向面對(duì)。上述方案中所述溫差發(fā)電裝置包括調(diào)頻裝置，所述調(diào)頻裝置采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)固定在支座上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與直流電機(jī)調(diào)速器相連接，在電機(jī)的輸出軸上連接有斬光盤(pán)，在斬光盤(pán)上設(shè)有通光孔，并且，斬光盤(pán)位于菲涅爾透鏡與設(shè)置熱電偶熱端的陶瓷基板一側(cè)之間，當(dāng)調(diào)頻裝置工作時(shí)，斬光盤(pán)上的通光孔經(jīng)過(guò)由菲涅爾透鏡匯聚的匯聚光光路。經(jīng)過(guò)菲涅爾透鏡聚焦后的光線(xiàn)周期性的通過(guò)通光孔照射在所述溫差發(fā)電模塊上， 使得所述溫差模塊上的熱電偶熱端溫度周期性的升高，而熱電偶的冷端則處于室溫，這樣在熱電偶的冷熱端之間的溫度差就會(huì)周期性的變化。根據(jù)材料的塞貝克效應(yīng)，熱電偶的正負(fù)極之間就會(huì)形成電勢(shì)差。根據(jù)實(shí)際的需要，溫差發(fā)電模塊上的熱電偶之間可采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的方式從而在溫差發(fā)電模塊的正負(fù)極之間就會(huì)形成周期性的變化的電勢(shì)差。在溫差發(fā)電模塊的正負(fù)極之間接入負(fù)載，所述的溫差發(fā)電裝置就會(huì)有功率輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1)受溫度的限制較小，熱端的溫度越高，溫差發(fā)電模塊上熱電偶冷熱端之間的溫度差越大，輸出功率越大；
2)可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)輸出電參數(shù)的頻率進(jìn)行控制；
3)裝置采用太陽(yáng)能作為熱源，工作過(guò)程中無(wú)污染物排放，環(huán)境友好；
4)裝置采用廉價(jià)的金屬材料與陶瓷基板，價(jià)格低廉，可節(jié)約發(fā)電成本。


圖1是本發(fā)明太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置的主視圖。圖2是本發(fā)明太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置中調(diào)頻裝置主視圖。圖3是本發(fā)明太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置中斬光盤(pán)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置中溫差發(fā)電模塊的主視圖。圖5是太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置中溫差發(fā)電模塊的側(cè)視圖。以上的圖中有光源1，菲涅爾透鏡2，支座3，調(diào)頻裝置4，溫差發(fā)電模塊5，支架6， 直流電機(jī)調(diào)速器7，導(dǎo)線(xiàn)8，電機(jī)9，法蘭10，斬光盤(pán)11，通光孔12，扇形缺口 13，陶瓷基板14 和熱電偶15。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，包括支座3和光源1，在支座3上設(shè)有菲涅爾透鏡2 和溫差發(fā)電模塊5，所述菲涅爾透鏡2將來(lái)自光源1的入射光匯聚于溫差發(fā)電模塊5上，所述溫差發(fā)電模塊5包括陶瓷基板14和熱電偶15，熱電偶15的熱端位于陶瓷基板14的一側(cè)，熱電偶15的冷端位于陶瓷基板14的另一側(cè)，并且，所述菲涅爾透鏡2與設(shè)置熱電偶15 熱端的陶瓷基板14 一側(cè)向面對(duì)。在本實(shí)施例中，
所述溫差發(fā)電裝置包括調(diào)頻裝置4，所述調(diào)頻裝置4采用直流電機(jī)9作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)9固定在支座3上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)8與直流電機(jī)調(diào)速器7相連接，在電機(jī)9的輸出軸上連接有斬光盤(pán)11，在斬光盤(pán)11上設(shè)有通光孔12，并且，斬光盤(pán)11位于菲涅爾透鏡2與設(shè)置熱電偶15熱端的陶瓷基板14 一側(cè)之間，當(dāng)調(diào)頻裝置4工作時(shí)，斬光盤(pán)11上的通光孔12 經(jīng)過(guò)由菲涅爾透鏡2匯聚的匯聚光光路；所述的菲涅爾透鏡2光透過(guò)率達(dá)90%，光線(xiàn)會(huì)聚率 75-85% ；陶瓷基板14上熱電偶15呈陣列分布，熱電偶之間采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接。實(shí)施例2
一種太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，包括支座3和光源1，在支座3上設(shè)有菲涅爾透鏡2 和溫差發(fā)電模塊5，所述菲涅爾透鏡2將來(lái)自光源1的入射光匯聚于溫差發(fā)電模塊5上，所述溫差發(fā)電模塊5包括陶瓷基板14和熱電偶15，熱電偶15的熱端位于陶瓷基板14的一側(cè)，熱電偶15的冷端位于陶瓷基板14的另一側(cè)，并且，所述菲涅爾透鏡2與設(shè)置熱電偶15 熱端的陶瓷基板14 一側(cè)向面對(duì)。在本實(shí)施例中，
所述溫差發(fā)電裝置包括調(diào)頻裝置4，所述調(diào)頻裝置4采用直流電機(jī)9作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)9固定在支座3上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)8與直流電機(jī)調(diào)速器7相連接，在電機(jī)9的輸出軸上連接有斬光盤(pán)11，在斬光盤(pán)11上設(shè)有扇形缺口 13，并且，斬光盤(pán)11位于菲涅爾透鏡2與設(shè)置熱電偶15熱端的陶瓷基板14 一側(cè)之間，當(dāng)調(diào)頻裝置4工作時(shí)，斬光盤(pán)11上的扇形缺口 13 經(jīng)過(guò)由菲涅爾透鏡2匯聚的匯聚光光路；所述的菲涅爾透鏡2光透過(guò)率達(dá)90%，光線(xiàn)會(huì)聚率 75-85% ；陶瓷基板14上熱電偶15呈陣列分布，熱電偶之間采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖1、2、3，本發(fā)明的新型太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置由光源1、菲涅爾透鏡2、 調(diào)頻裝置4、溫差發(fā)電模塊5組成。其中調(diào)頻裝置由直流電機(jī)調(diào)速器7、電機(jī)9和邊緣開(kāi)有通光孔12的斬光盤(pán)11組成。電機(jī)9固定在支座3上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)8與直流電機(jī)調(diào)速器7相連接，斬光盤(pán)11通過(guò)法蘭10與電機(jī)9相連接。斬光盤(pán)11上等角度均勻的分布著通光孔12 或扇形缺口 13。不同形狀的斬光盤(pán)相當(dāng)于提供了不同的輸入模式。調(diào)頻裝置的調(diào)制頻率為電機(jī)轉(zhuǎn)速與通光孔數(shù)目的乘積(S=n. m\通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速或者選用通光孔數(shù)目不同的斬光盤(pán)均可以改變調(diào)頻裝置的調(diào)制頻率。溫差發(fā)電模塊由基板14與熱電偶15組成，溫差發(fā)電模塊固定在支架6上。利用鉆機(jī)在陶瓷基板上鉆出一定數(shù)量的小孔，然后將熱電偶的感溫端(熱端)穿過(guò)小孔5mm左右，再用導(dǎo)熱絕緣膠將熱電偶固定，這樣在陶瓷基板上就形成了熱電偶所組成的陣列。熱電偶與熱電偶之間根據(jù)需要可以采取串聯(lián)、并聯(lián)或混連的形式，為了避免熱電偶之間出現(xiàn)短路需在熱電偶上套上絕緣套管。將各個(gè)部分固定在支座3上，使溫差發(fā)電模塊5恰好位于菲涅爾透鏡2的焦點(diǎn)處；調(diào)頻裝置4中通光孔12位于焦點(diǎn)前方， 距離焦點(diǎn)很近，且通光孔12的中心線(xiàn)、焦點(diǎn)的中心和溫差發(fā)電模塊的中心線(xiàn)位于同一軸線(xiàn)上。光源1發(fā)出的一束平行光經(jīng)菲涅爾透鏡2聚焦后形成能量積聚的較小的光斑，光斑穿過(guò)調(diào)頻裝置4周期性的照射在溫差發(fā)電模塊5上，從而使溫差發(fā)電模塊5上熱電偶的熱端溫度周期性的變化，熱電偶冷熱端之間的溫差也隨之周期性的變化。由于金屬的塞貝克效應(yīng)，在熱電偶的正負(fù)極之間就會(huì)形成周期性變化的電勢(shì)差。產(chǎn)生的電勢(shì)差變化的頻率與調(diào)頻裝置的頻率一致，調(diào)節(jié)調(diào)頻裝置4的頻率可改變所產(chǎn)生的電勢(shì)差的頻率。當(dāng)調(diào)頻裝置4頻率為零且經(jīng)過(guò)菲涅爾透鏡2聚焦后的光線(xiàn)完全通過(guò)通光孔12時(shí)，溫差發(fā)電模塊5上熱電偶冷熱端之間的溫差恒定，從而在熱電偶正負(fù)極之間產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電勢(shì)差。在溫差發(fā)電模塊的正負(fù)極之間接入一負(fù)載，所述的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置就會(huì)產(chǎn)生一定的功率輸出。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，其特征是，包括支座(3)和光源(1)，在支座(3) 上設(shè)有菲涅爾透鏡(2 )和溫差發(fā)電模塊(5 )，所述菲涅爾透鏡(2 )將來(lái)自光源(1)的入射光匯聚于溫差發(fā)電模塊(5)上，所述溫差發(fā)電模塊(5)包括陶瓷基板(14)和熱電偶(15)，熱電偶(15)的熱端位于陶瓷基板(14)的一側(cè)，熱電偶(15)的冷端位于陶瓷基板(14)的另一側(cè)，并且，所述菲涅爾透鏡(2)與設(shè)置熱電偶(15)熱端的陶瓷基板(14) 一側(cè)相面對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述溫差發(fā)電裝置包括調(diào)頻裝置(4)，所述調(diào)頻裝置(4)采用直流電機(jī)(9)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)(9)固定在支座(3)上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(8)與直流電機(jī)調(diào)速器(7)相連接，在電機(jī)(9)的輸出軸上連接有斬光盤(pán)(11)，在斬光盤(pán)(11)上設(shè)有通光孔(12)，并且，斬光盤(pán)(11)位于菲涅爾透鏡(2)與設(shè)置熱電偶(15)熱端的陶瓷基板(14) 一側(cè)之間，當(dāng)調(diào)頻裝置(4)工作時(shí)，斬光盤(pán)(11)上的通光孔(12 )經(jīng)過(guò)由菲涅爾透鏡(2 )匯聚的匯聚光光路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述溫差發(fā)電裝置包括調(diào)頻裝置(4)，所述調(diào)頻裝置(4)采用直流電機(jī)(9)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)(9)固定在支座(3 )上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(8 )與直流電機(jī)調(diào)速器(7 )相連接，在電機(jī)(9 )的輸出軸上連接有斬光盤(pán)(11)，在斬光盤(pán)(11)上設(shè)有扇形缺口(13)，并且，斬光盤(pán)(11)位于菲涅爾透鏡(2) 與設(shè)置熱電偶(15)熱端的陶瓷基板(14) 一側(cè)之間，當(dāng)調(diào)頻裝置(4)工作時(shí)，斬光盤(pán)(11)上的扇形缺口(13)經(jīng)過(guò)由菲涅爾透鏡(2)匯聚的匯聚光光路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，其特征在于所述的菲涅爾透鏡 (2)光透過(guò)率達(dá)90%，光線(xiàn)會(huì)聚率75-85%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置，其特征是，陶瓷基板(14)上熱電偶(15)呈陣列分布，熱電偶之間采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠提高發(fā)電功率的太陽(yáng)能聚焦式溫差發(fā)電裝置。包括支座和光源，在支座上設(shè)有菲涅爾透鏡和溫差發(fā)電模塊，菲涅爾透鏡將來(lái)自光源的入射光匯聚于溫差發(fā)電模塊上，溫差發(fā)電模塊包括陶瓷基板和熱電偶，熱電偶的熱端位于陶瓷基板的一側(cè)，熱電偶的冷端位于陶瓷基板的另一側(cè)，并且，所述菲涅爾透鏡與設(shè)置熱電偶熱端的陶瓷基板一側(cè)相面對(duì)。經(jīng)菲涅爾透鏡聚焦后的光線(xiàn)周期性的照射在溫差發(fā)電模塊上，從而引起溫差發(fā)電模塊上熱電偶冷熱段之間溫度差的周期性變化。由于金屬的塞貝克效應(yīng)，熱電偶冷熱端溫度差周期性變化將會(huì)使其正負(fù)極間產(chǎn)生周期性變化的電勢(shì)差。本發(fā)明具有可在高溫下工作、較高發(fā)電功率、頻率可控、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B3/08GK102570920SQ201210006049
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者萬(wàn)廣通, 吳仲武, 姚麗, 王紅星, 董衛(wèi) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)