專利名稱：太陽能聚焦式溫差發電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能發電的裝置，特別涉及一種新型太陽能聚焦式溫差發電裝置，用于實現將太陽能聚焦后所產生的熱能轉化為電能。本發明涉及的新型太陽能聚焦式溫差發電裝置與傳統的太陽能發電裝置及溫差發電裝置有著本質的區別。
背景技術：
目前將太陽能轉化為電能主要有兩種形式太陽能光伏發電和太陽能熱發電。其中，太陽能光伏發電是利用具有光伏效應的材料將光能轉化為電能；太陽能熱發電則是利用匯聚的太陽光將水燒至沸騰變為水蒸氣并用之發電。但是太陽能光伏發電能量密度低， 且其所發的電價格較高，為常規電價的5-15倍；而太陽能熱發電技術則存在著成本過高、技術不成熟等缺陷。而且不管是太陽能光伏發電還是太陽能熱發電，所發出的電都是直流電。傳統的半導體溫差發電裝置雖然具有單位溫差下發電量大的優點，但由于其受環境的影響較大，且只能在200°C以內工作從而大大限制了其應用。至今未見利用太陽能發電與溫差發電相結合，利用調頻裝置實現對輸出電流或電壓頻率進行控制的方法與裝置。
發明內容
針對傳統太陽能發電技術成本高、所發出的電為直流電的缺點以及溫差發電技術工作范圍較窄的局限，本發明提供一種能夠提高發電功率的太陽能聚焦式溫差發電裝置， 可以實現對輸出電參數的頻率進行調節，同時可在一定程度上提高輸出功率。本發明采用如下技術方案
一種太陽能聚焦式溫差發電裝置，包括支座和光源，在支座上設有菲涅爾透鏡和溫差發電模塊，所述菲涅爾透鏡將來自光源的入射光匯聚于溫差發電模塊上，所述溫差發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，熱電偶的冷端位于陶瓷基板的另一側，并且，所述菲涅爾透鏡與設置熱電偶熱端的陶瓷基板一側向面對。上述方案中所述溫差發電裝置包括調頻裝置，所述調頻裝置采用直流電機作為驅動電機，直流電機固定在支座上，通過導線與直流電機調速器相連接，在電機的輸出軸上連接有斬光盤，在斬光盤上設有通光孔，并且，斬光盤位于菲涅爾透鏡與設置熱電偶熱端的陶瓷基板一側之間，當調頻裝置工作時，斬光盤上的通光孔經過由菲涅爾透鏡匯聚的匯聚光光路。經過菲涅爾透鏡聚焦后的光線周期性的通過通光孔照射在所述溫差發電模塊上， 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周期性的變化。根據材料的塞貝克效應，熱電偶的正負極之間就會形成電勢差。根據實際的需要，溫差發電模塊上的熱電偶之間可采用串聯、并聯或混聯的方式從而在溫差發電模塊的正負極之間就會形成周期性的變化的電勢差。在溫差發電模塊的正負極之間接入負載，所述的溫差發電裝置就會有功率輸出。
與現有技術相比，本發明具有如下優點
1)受溫度的限制較小，熱端的溫度越高，溫差發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)可根據實際需要對輸出電參數的頻率進行控制；
3)裝置采用太陽能作為熱源，工作過程中無污染物排放，環境友好；
4)裝置采用廉價的金屬材料與陶瓷基板，價格低廉，可節約發電成本。
圖1是本發明太陽能聚焦式溫差發電裝置的主視圖。圖2是本發明太陽能聚焦式溫差發電裝置中調頻裝置主視圖。圖3是本發明太陽能聚焦式溫差發電裝置中斬光盤結構圖。圖4是本發明太陽能聚焦式溫差發電裝置中溫差發電模塊的主視圖。圖5是太陽能聚焦式溫差發電裝置中溫差發電模塊的側視圖。以上的圖中有光源1，菲涅爾透鏡2，支座3，調頻裝置4，溫差發電模塊5，支架6， 直流電機調速器7，導線8，電機9，法蘭10，斬光盤11，通光孔12，扇形缺口 13，陶瓷基板14 和熱電偶15。
具體實施例方式實施例1
一種太陽能聚焦式溫差發電裝置，包括支座3和光源1，在支座3上設有菲涅爾透鏡2 和溫差發電模塊5，所述菲涅爾透鏡2將來自光源1的入射光匯聚于溫差發電模塊5上，所述溫差發電模塊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，熱電偶15的冷端位于陶瓷基板14的另一側，并且，所述菲涅爾透鏡2與設置熱電偶15 熱端的陶瓷基板14 一側向面對。在本實施例中，
所述溫差發電裝置包括調頻裝置4，所述調頻裝置4采用直流電機9作為驅動電機，直流電機9固定在支座3上，通過導線8與直流電機調速器7相連接，在電機9的輸出軸上連接有斬光盤11，在斬光盤11上設有通光孔12，并且，斬光盤11位于菲涅爾透鏡2與設置熱電偶15熱端的陶瓷基板14 一側之間，當調頻裝置4工作時，斬光盤11上的通光孔12 經過由菲涅爾透鏡2匯聚的匯聚光光路；所述的菲涅爾透鏡2光透過率達90%，光線會聚率 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、并聯或混聯連接。實施例2
一種太陽能聚焦式溫差發電裝置，包括支座3和光源1，在支座3上設有菲涅爾透鏡2 和溫差發電模塊5，所述菲涅爾透鏡2將來自光源1的入射光匯聚于溫差發電模塊5上，所述溫差發電模塊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，熱電偶15的冷端位于陶瓷基板14的另一側，并且，所述菲涅爾透鏡2與設置熱電偶15 熱端的陶瓷基板14 一側向面對。在本實施例中，
所述溫差發電裝置包括調頻裝置4，所述調頻裝置4采用直流電機9作為驅動電機，直流電機9固定在支座3上，通過導線8與直流電機調速器7相連接，在電機9的輸出軸上連接有斬光盤11，在斬光盤11上設有扇形缺口 13，并且，斬光盤11位于菲涅爾透鏡2與設置熱電偶15熱端的陶瓷基板14 一側之間，當調頻裝置4工作時，斬光盤11上的扇形缺口 13 經過由菲涅爾透鏡2匯聚的匯聚光光路；所述的菲涅爾透鏡2光透過率達90%，光線會聚率 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、并聯或混聯連接。下面結合附圖對本發明進一步說明。參見圖1、2、3，本發明的新型太陽能聚焦式溫差發電裝置由光源1、菲涅爾透鏡2、 調頻裝置4、溫差發電模塊5組成。其中調頻裝置由直流電機調速器7、電機9和邊緣開有通光孔12的斬光盤11組成。電機9固定在支座3上，通過導線8與直流電機調速器7相連接，斬光盤11通過法蘭10與電機9相連接。斬光盤11上等角度均勻的分布著通光孔12 或扇形缺口 13。不同形狀的斬光盤相當于提供了不同的輸入模式。調頻裝置的調制頻率為電機轉速與通光孔數目的乘積(S=n. m\通過改變電機的轉速或者選用通光孔數目不同的斬光盤均可以改變調頻裝置的調制頻率。溫差發電模塊由基板14與熱電偶15組成，溫差發電模塊固定在支架6上。利用鉆機在陶瓷基板上鉆出一定數量的小孔，然后將熱電偶的感溫端(熱端)穿過小孔5mm左右，再用導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需要可以采取串聯、并聯或混連的形式，為了避免熱電偶之間出現短路需在熱電偶上套上絕緣套管。將各個部分固定在支座3上，使溫差發電模塊5恰好位于菲涅爾透鏡2的焦點處；調頻裝置4中通光孔12位于焦點前方， 距離焦點很近，且通光孔12的中心線、焦點的中心和溫差發電模塊的中心線位于同一軸線上。光源1發出的一束平行光經菲涅爾透鏡2聚焦后形成能量積聚的較小的光斑，光斑穿過調頻裝置4周期性的照射在溫差發電模塊5上，從而使溫差發電模塊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，在熱電偶的正負極之間就會形成周期性變化的電勢差。產生的電勢差變化的頻率與調頻裝置的頻率一致，調節調頻裝置4的頻率可改變所產生的電勢差的頻率。當調頻裝置4頻率為零且經過菲涅爾透鏡2聚焦后的光線完全通過通光孔12時，溫差發電模塊5上熱電偶冷熱端之間的溫差恒定，從而在熱電偶正負極之間產生穩定的直流電勢差。在溫差發電模塊的正負極之間接入一負載，所述的太陽能聚焦式溫差發電裝置就會產生一定的功率輸出。
權利要求
1.一種太陽能聚焦式溫差發電裝置，其特征是，包括支座(3)和光源(1)，在支座(3) 上設有菲涅爾透鏡(2 )和溫差發電模塊(5 )，所述菲涅爾透鏡(2 )將來自光源(1)的入射光匯聚于溫差發電模塊(5)上，所述溫差發電模塊(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，熱電偶(15)的冷端位于陶瓷基板(14)的另一側，并且，所述菲涅爾透鏡(2)與設置熱電偶(15)熱端的陶瓷基板(14) 一側相面對。
2.根據權利要求1所述的太陽能聚焦式溫差發電裝置，其特征在于，所述溫差發電裝置包括調頻裝置(4)，所述調頻裝置(4)采用直流電機(9)作為驅動電機，直流電機(9)固定在支座(3)上，通過導線(8)與直流電機調速器(7)相連接，在電機(9)的輸出軸上連接有斬光盤(11)，在斬光盤(11)上設有通光孔(12)，并且，斬光盤(11)位于菲涅爾透鏡(2)與設置熱電偶(15)熱端的陶瓷基板(14) 一側之間，當調頻裝置(4)工作時，斬光盤(11)上的通光孔(12 )經過由菲涅爾透鏡(2 )匯聚的匯聚光光路。
3.根據權利要求1所述的太陽能聚焦式溫差發電裝置，其特征在于，所述溫差發電裝置包括調頻裝置(4)，所述調頻裝置(4)采用直流電機(9)作為驅動電機，直流電機(9)固定在支座(3 )上，通過導線(8 )與直流電機調速器(7 )相連接，在電機(9 )的輸出軸上連接有斬光盤(11)，在斬光盤(11)上設有扇形缺口(13)，并且，斬光盤(11)位于菲涅爾透鏡(2) 與設置熱電偶(15)熱端的陶瓷基板(14) 一側之間，當調頻裝置(4)工作時，斬光盤(11)上的扇形缺口(13)經過由菲涅爾透鏡(2)匯聚的匯聚光光路。
4.根據權利要求1所述的太陽能聚焦式溫差發電裝置，其特征在于所述的菲涅爾透鏡 (2)光透過率達90%，光線會聚率75-85%。
5.根據權利要求1所述的太陽能聚焦式溫差發電裝置，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、并聯或混聯連接。
全文摘要
本發明提供一種能夠提高發電功率的太陽能聚焦式溫差發電裝置。包括支座和光源，在支座上設有菲涅爾透鏡和溫差發電模塊，菲涅爾透鏡將來自光源的入射光匯聚于溫差發電模塊上，溫差發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，熱電偶的冷端位于陶瓷基板的另一側，并且，所述菲涅爾透鏡與設置熱電偶熱端的陶瓷基板一側相面對。經菲涅爾透鏡聚焦后的光線周期性的照射在溫差發電模塊上，從而引起溫差發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，熱電偶冷熱端溫度差周期性變化將會使其正負極間產生周期性變化的電勢差。本發明具有可在高溫下工作、較高發電功率、頻率可控、環境友好、結構簡單等優點。
文檔編號G02B3/08GK102570920SQ201210006049
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者萬廣通, 吳仲武, 姚麗, 王紅星, 董衛 申請人:東南大學