CN2862473Y - 一种综合能源发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种综合能源发电装置，包括太阳能集光加热器、热交换器与支架，太阳能集光加热器与热交换器安装在支架上，其特征在于：所述热交换器为半导体温差件组件。所述半导体温差件组件包括大外箱、小内箱与半导体温差件，小内箱置于大外箱内，大外箱与小内箱上设有入油管与出油管，大外箱通过连接管与冷泵、散热器相连，小内箱通过连接管与热泵相连，半导体温差件分别置于小内箱的上下两侧，大外箱与小内箱内填充有冷却介质与传热介质。本实用新型具有高效能、大功率、智能化、投资少、成本低、维护方便的优点。

Description

一种综合能源发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，具体说一种以利用太阳能为主的综合能源发电装置。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们需要充足的电能，而地球能源日渐缺乏太阳能充足，怎样充分利用太阳能、风能、冷冻、地热和气象温差等廉价、环保的资源，成为人们努力研究的目标。目前利用收集太阳能发电的装置主要采用半导体硅光材料，这种太阳能发电装置存在能量转换效率低、光面大、投资大成本高、风能利用率低的缺点。中国专利“自动跟踪太阳的光伏发电系统”(ZL02112553.8)所描述的技术方案主要由太阳能电池阵列及其安装架、机械传动机构、跟踪控制电路、太阳光方位传感器、防风复位控制装置组成，这种太阳能发电装置具有结构复杂、成本高、太阳能利用率低的缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高效能、大功率、智能化、投资少、成本低、维护方便的综合能源发电装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种综合能源发电装置，包括太阳能集光加热器、热交换器与支架，太阳能集光加热器与热交换器安装在支架上，其特征在于：所述热交换器为半导体温差件组件。

所述半导体温差件组件包括大外箱、小内箱与半导体温差件，小内箱置于大外箱内，大外箱与小内箱上设有入油管与出油管，大外箱通过连接管与冷泵、散热器相连，小内箱通过连接管与热泵相连，半导体温差件分别置于小内箱的上下两侧，大外箱与小内箱内填充有冷却介质与传热介质。

所述太阳能集光加热器包括若干单体直通式集光加热器，单体直通式集光加热器通过连接管连接；所述单体直通式集光加热器包括反射板、铜管与透明盖，铜管通过小支架固定安装在反射板上，透明盖盖装在反射板上，铜管上涂有高温吸热涂层。

所述支架上设有风力发电机，风力发电机包括风叶、永磁式发电机与机尾，风叶由三片铝制叶片与法兰盘组成。

所述小内箱内安装有电热器。

所述支架内安装有电热器。

所述支架上安装有温控、光控器。

所述发电机上设有防雷器和集电环的换向器。

所述太阳能集光加热器上设有可随光线转动的传动机构。

所述支架上设有可用于其它热能或冷能转换成电能的换能器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点。

本实用新型在太阳光照下或其它热能，由装置创造一个良好的温差条件，利用半导体温差件转换太阳能或其它热能来发电，综合利用了风力发电机使本装置在无太阳光照时仍可工作。在该装置的控制下由吸热变吸冷，所以，也可利用气象温差的能量转换，具有高效能、大功率、智能化、投资少、成本低、维护方便等优点。本实用新型综合能源发电装置利用太阳能集光加热器、换能器、循环加热油类介质及电热器加热，创造半导体温差件发电所需的高温，再利用散热器来达到半导体温差件发电时所需的温差条件。当无太阳时，本实用新型自动利用装置中的风力发电机补充无太阳能时供电和气象温差能量转换装置中在电热器的作用，使本实用新型装置供电。

附图说明

图1本实用新型综合能源发电装置的电原理框图；

图2本实用新型综合能源发电装置的结构示意图；

图3本实用新型实施例装置的电路原理图；

图4-A本实用新型实施例装置的部件结构示意图(一)；

图4-B本实用新型实施例装置的部件结构示意图(二)；

图4-C本实用新型实施例装置的部件结构示意图(三)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型综合能源发电装置作进一步详细描述。

如图1、图2、图3、图4-A、图4-B、图4-C所示，本实用新型(如图2)综合能源发电装置由支架5、支架连接器及换向器2、光反射板、集光加热器4、热交换器3及换能器7、传热介质、散热器、冷却介质、冷却扇MT3、连接管、热泵MT1、冷泵MT2、光控、温控器、半导体温差件、电池、防雷器、风力发电机1和电热器、电力输出接线盒6、存液池8组成。其中，图1为本实用新型电原理框图，F为风力发电机1，CU为光控温控电路，TK为太阳能集光加热器，WK为半导体温差热交换器，RK为低压电热器，CK为换能器7，光控温控电路CU可对太阳能集光加热器TK、半导体温差热交换器WK，低压电热器RK及为换能器CK进行实时控制。

1.支架、支架连接器及换向器：用长度是2-3米的铁管，上有轴承座安装孔和减速电机MT4安装孔、光控、温控盒安装孔、电力接线盒安装孔，其另一端焊接地脚铁板安装在存液池上，要求牢固，并作表面防锈处理，用三相铜环碳刷集电环和支架连接作换向器。

2.直通式集光加热器：如图4-A所示，单体直通式集光加热器(简称集热器)用有高温吸热涂层的铜管41用小支架42固定安装在反射板43的圆心、在反射板的上部有透明盖44，吸热涂层可使用硫化铅、氧化铁等喷涂，单个单体集热器之间用铜管连接，并作保温处理，按预定的发电系统功率所需热量，增减连接集光加热器的组数。

3.热交换器及换能器7：如图4-C所示，根据预定的发电装置功率，使用半导体温差件组合数量，其单面总面积的一半，决定热交换器中小内箱(热)尺寸大小，大外箱(冷)是小内箱2倍，半密封的(不锈钢、铜等金属制成的)大外箱，有导油槽密封的小内箱(不锈钢、铜等金属制成的)，小的一端是入油管和出油管，另相对向的外表面用导热硅脂连接半导体温差件，并通过有导液栅的散热压板相对向用螺丝压紧牢固，除散热压板外向冷却端面外，散热压板之间的区域用隔热材料密封，小内箱的出、入管和半导体温差件的导线，穿过大外箱的一板面，出、入管要隔热处理，安装在有入液管和出液管大外箱中间部位，然后将热交换器外(除出、入管外)密封，换能器7由有导液槽密封金属箱，用金属空心管连通金属箱空间焊接成输入、输出管。

4.传热介质：用透热油类介质(如二酯油、机油、磁流体等)要求介质沸点大于300℃，以减小在加热时的液态膨胀，造成热循环管压力过大，同时油量越少其温度越高，根据预定的发电系统功率，决定热循环管道的容量。

5.冷却器：如图4-B所示，用小型管式翅片散热器。

6.冷却介质：用低沸点溶液(如丙烷、烷类、丙酮、酮类、丙烯、烯类等)要求介质沸点小于30℃，注意介质沸点越小，冷却循环管道的压力越大。

7.冷却扇MT3、及扇罩：用小型仪表排风扇，要求耗电功率小，扇罩装在翅片散热器上。

8.连接管：主要用紫铜管按各连接部位的形状和所需尺寸弯制而成。

9.热、冷泵：可用齿轮泵、脉冲泵等，除入出管外整机密封，并承受一定的内压，热泵MT1承受的温度大于250℃、冷泵MT2可用塑封的水泵、安装在存液池上。

10.温控、光控器：如图3所示，光控器由光敏管DZ1、DZ2，电阻Ra1、Ra2、Ra3、可变电阻Wa1、Wa2、Wa3、电容Ca1、开关管BGa1、BGa2、BGa、3BGa6，继电器Ja1、Ja2、Ja5，大比数减速微电机、电磁阀，二极管Da1、Da2、Dm构成，要求有阳光时，光控器能智能化工作，并能自动追踪光源。温控器由热敏管，RT1、RT2、RT3，电阻Ra4、Ra5、Wa4、Wa5，电容Ca2、开关管BGa4、BGa5，继电器Ja3、Ja4、二极管Da3、Da4构成低温控制器，要求温控TK1点大于50℃，TK2点大于30℃、TK3点大于70℃。

11.半导体温差件：使用70片半导体温差件，外型62×62×7mm，(中温型，基板面温度小于250度)由127对电偶对构成，在温差大于150℃的条件的，单片产生的电量为电压10.8V、电流7.6A。

12.电池：14V/150AH的充电电池，正极串联整流二极管Dm和限压限流电阻RA，连接太阳能发电源及风力发电机1的输出端作充电输入，电池是温控、光控器和电热器的工作电源。

13.防雷器：用金属杆φ6mm约300--600mm长(大于风力发电机1叶片的半径)，固定在发电机架上，通过机架连接大地，保护系统及用电设备的安全运作。

14.电力输出线：用双层塑包铜心线，要求通过电流大于80A，或多根双层塑包铜心线并联使用。

15.风力发电机和电热器：主要由风叶、永磁式发电机、机尾等组成，是把风能变成电能的设备，采用永磁式发电机(或交流励磁发电机)其公称输出电压36V，输出电流大于20A，风叶是接收风能的主要部件，由三片铝制叶片及法兰盘组成，叶片平面倾角12度，机尾用来跟踪风向，长1米、宽0.4米尾端带叉的铝制品，在风轮转速176转分时，空载电压14V充电电流3.5A，风轮转速250转分时，空载电压20V充电电流9.2A，在风轮转速530转每分时，空载电压38V充电电流19.5A，发电机安装高度离地面约4米，如在图3虚线框是使用交流励磁发电机的恒压电路。电热器是低压电热器RK，工作电压14V，功率400W至800W，柱型电热器可在热交换器中小内箱，管型电热器可安装在连接管上，光无日照时电热器工作，热交换器中小内箱得到热能，使半导体温差件再产生电能。

综合能源发电装置工作原理：

本实用新型如图3所示的温控、光控器：是由6个开关电路组成的，在防雷器下，光控器DZ1安装在防雷钉中部，当有光照时，DZ1的电阻值(或导通)的变量，使开关管BGa1的管脚c输出电压，使整个控制器的其它电路有电压工作，当DZ2在光点移动的变化，电阻值(或导通)的变量也改变BGa2(c)的工作状态控制Ja1闭合或断开，Ja1常开端控制安装在支架上的大比数减速微电机工作(有光时电机停止)，如图2所示，由传动机构传动转动轴限位在50度循环前、后转动追踪光源的控制，温控、光控器，使集光加热器追踪光源面对太阳。

反射板和由用连接管焊接串连好的集热器，装在支架上边转动轴上，连接管要保温，再用连接管焊接串连好集热器与安装板底部的热交换器中的小内箱、热泵MT1形成循环油路，阳光集中加热，在各加热管中心产生热量，循环加热传热介质至定热交换器中小内箱，温控器的RT1安装在集热器上，完成了加热系统。

热敏管RT1安装在集热器上，当RT1大于50℃时，控制Ja4使热泵MT1、冷泵MT2工作，传热介质在集热器和热交换器中的热箱循环流动加热。热敏管RT3安装在换能器7上，当RT3大于70℃时，控制电磁阀工作，换能器7的传热液接通加热油路，当无日照时光控电路中晶体管BGa5使继电器接通电热器的电源回路，电热器发热使热交换器中的热箱得到热能。冷却系统用连接管串连热交换器的大外箱、冷泵MT2、散热器，焊接成循环管道后，加冷却液，封密入液口，完成了冷却系统。当冷泵MT2工作时，使冷却介质在热交换器中的热箱外围和散热器循环流动冷却、散热。RT2安装在散热器上，当温控器的RT2大于30℃，Ja5合闭，启动安装在散热器上的冷却扇MT3，使散热器加散热。

半导体温差件(也称为半导体致冷件)是建立在珀尔帖效应的原理生产成的，当热量加在不同的材料的半导体形成的接点时，其端点产生电流现象，也叫热电偶，组合接点排列、串联多组电偶时，电压、电流就越大，它的可逆性为半导体致冷件，在电偶通过电流时其串联接点处的一端产生放热(发热)，另一端吸热(致冷)，对两端而言是温差，电偶通过不同的电流，产生的温差不同，使半导体温差件的一端加热，另一端冷却，在不同的温差下，它就产生不同的电能，所以要给予半导体温差件高温差的条件，组合温差件的片数能得到不同功率的电源。在本实用新型装置输出功率为4千瓦时，由于对蓄电池快速充电时的功率要求下，在温差大于150℃的条件下，单片产生的电量为电压10.8V、电流7.6A，功率82W，使用70片(中温)半导体温差件，温差大于150-190℃时，总功率为5700W，由于太阳光照量影响，平均功率为4000W。

当加热系统的集热器油温上升至50℃时，由温控器RT1控制泵运转并循环加热热交换器中的热箱，使装在热箱上的半导体温差件一端得到高温(热端)，由于有热量传递至半导体差件另一端(冷端)，冷却系统的冷却液循环地带走传递热量并通过散热温器循环降温，从而使半导体温差件兩端产生了温差，令半导体温差件产生大功率的电能，温差越大，半导体温差件的发电功率也相对越大，组合一定数量的半导体温差件就能得到大功率的各种电量，电能由电力输出线输出至支架上的接线盒，完成半导体温差件发电工作，风力发电机1互补能量，在外界气温严寒时电加热器的作用装置也可发电，整机一体化可以减少传输时的能量损耗，又可以减少设备用料的投资，有防雷安全保护、智能化地追踪太阳光源和自动控制加热、冷却循环系统的工作，一体化便于安装和管理。

Claims (10)

1、一种综合能源发电装置，包括太阳能集光加热器、热交换器与支架，太阳能集光加热器与热交换器安装在支架上，其特征在于：所述热交换器为半导体温差件组件。

2、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述半导体温差件组件包括大外箱、小内箱与半导体温差件，小内箱置于大外箱内，大外箱与小内箱上设有入油管与出油管，大外箱通过连接管与冷泵、散热器相连，小内箱通过连接管与热泵相连，半导体温差件分别置于小内箱的上下两侧，大外箱与小内箱内填充有冷却介质与传热介质。

3、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述太阳能集光加热器包括若干单体直通式集光加热器，单体直通式集光加热器通过连接管连接；所述单体直通式集光加热器包括反射板、铜管与透明盖，铜管通过小支架固定安装在反射板上，透明盖盖装在反射板上，铜管上涂有高温吸热涂层。

4、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述支架上设有风力发电机，风力发电机包括风叶、永磁式发电机与机尾，风叶由三片铝制叶片与法兰盘组成。

5、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述小内箱内安装有电热器。

6、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述支架内安装有电热器。

7、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述支架上安装有温控、光控器。

8、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述发电机上设有防雷器和集电环的换向器。

9、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述太阳能集光加热器上设有可随光线转动的传动机构。

10、根据权利要求1所述的综合能源发电装置，其特征在于：所述支架上设有可用于其它热能或冷能转换成电能的换能器。

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