可攜式太陽能直接熱電發電裝置的製作方法

2023-05-20 20:46:46 1

專利名稱：可攜式太陽能直接熱電發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及可攜式發電領域，特別涉及可攜式太陽熱能發電領域。
背景技術：
在過去，可攜式發電裝置的類型主要是由汽油發動機驅動和發電的裝置。現有技 術中這種類型發電裝置的缺陷是，該裝置的重量大、有噪音，排放廢氣以及使用時震動。另 外，汽油燃料必須與所述裝置一起搬運。並且，總體效率低下，需要返程輸送以便補充燃料。 近來業已通過柔軟的太陽能光伏板生產出了少量的可攜式電能，以便當船隻停機時保持船 只電池的總電量。不過，由於太陽能轉換成電能的效率低下，在6-8 %的範圍內，所述柔性太 陽能電池板需要較大的面積和笨重的包裝，這就需要攜帶足夠的柔性太陽能電池板，以產 生足夠的電力。在歷史上進一步追溯，創造有被稱為熱電堆的裝置。該裝置採用了熱能到電的轉 換方式，不過，熱電轉換效率極低，在2-4%的範圍內。所述熱電堆是通過燃燒礦物燃料，煤， 油或天然氣提供熱量的，後來又使用丙烷和丁烷，不過，礦物燃料的燃燒總會導致汙染物的 釋放，需要諸如煙囪的擴散裝置。另外，還需要不斷補充礦物燃料。所述熱電堆的極低的熱 電轉換效率，制約了它們在主要固定場所的使用。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的缺陷，發明一種小型的、可攜式的、能高 效進行熱電轉換的太陽熱能發電裝置。本實用新型的技術方案為本實用新型包括太陽能光反射器、熱電轉化器機頭、機頭支撐裝置以及摺疊式底 座支架。所述太陽能光反射器由複數塊獨立的拋物面形的碟片拼合而成，當碟片展開時，太 陽能光反射器形成整圓周式拋物面形狀，當碟片摺疊時，所有碟片全部排列疊合在一起呈 摺疊的扇形，在太陽能光反射器中央的通風管中間安有角度調節接頭；所述熱電轉化器機 頭安裝在機頭支撐裝置上，熱電轉化器機頭由太陽光熱能部分和熱耗散部分組成，太陽光 熱能部分的太陽光熱能收集窗後面安有收集太陽光熱能的黑體吸熱器，複數個多疊層熱電 轉化晶片(熱電芯)固定連接在黑體吸熱器的非太陽熱能接觸面上，所述多疊層熱電芯為 疊層結構，具有三個或三個以上的級聯溫度範圍；所述摺疊式底座支架中心包括中心的中 空管及三個或三個以上的支腳；所述太陽能光反射器中央通風管中間的角度調節接頭各自 與摺疊式底座支架及熱電轉化器機頭的機頭支撐裝置連接，使太陽能的直接熱電發電裝置 組合為一整體。所述裝置各部分可以摺疊以便運輸，或者直立安裝設置。本實用新型提供的一種可攜式摺疊式的太陽能直接熱電發電裝置。具有重量輕的 特點，並可以安裝在任何土質的地點。使用時可以很快安裝直立，方便地隨太陽光旋轉角 度，在幾分鐘內開始熱發電。熱發電效率高，並且散熱效果好，不易損害設備。不用時可以極為方便地摺疊成很小的體積，便於攜帶、運輸。
圖1為摺疊式底座支架結構示意圖。圖2表示摺疊式底座支架摺疊到收縮形式的示意圖。圖3為可旋轉摺疊的拋物面形太陽能光反射器結構示意圖。 圖4表示處在摺疊狀態的太陽能光反射器的示意圖。圖5為熱電轉化器機頭支撐裝置的結構圖。圖6為複數個熱電芯組成的熱級聯體(即多疊層熱電芯)的結構示意圖。圖7為熱電轉化器機頭內部的太陽光熱能部分結構(左半部分去除外殼)示意 圖。圖8為熱電轉化器機頭外部的熱耗散部分的結構示意圖。圖9表示熱電轉化器機頭和機頭支撐裝置的組合。圖10表示本實用新型處在直立的發電狀態下的示意圖。圖11表示本實用新型處在摺疊的、可運輸形式下的示意圖。圖12表示太陽能直接熱電發電裝置的實施方案。圖13為節熱閥結構示意圖。圖中1中空管，2支腳，3座圈，4穿銷，5支撐臂，6滑動鎖圈，7 一體化棘爪鎖定銷， 8底板，9滑動角箍，10蝶型螺母，11轉環，12通風管，13大螺紋接口，14角度調節接頭，15 太陽能光反射器，16摺疊邊緣，17中心銷，18空心軸，19驅動軸鎖圈，20伸縮管，21定位銷， 22安裝託架，23高溫熱電芯，24中溫熱電芯，25低溫熱電芯，26母線正極，27母線負極，28 第一節熱閥，29第二節熱閥，30第三節熱閥，31薄壁管，32太陽光熱能收集窗，33黑體吸熱 器，34多層熱反射層，35多層熱反射層額外層，36隔熱層，37外薄壁管，38散熱器，39外部 氣流感應罩，40熱光反射器帽，41逆變器。
具體實施方式
圖1表示所述摺疊式底座支架的實施方案。所述摺疊式底座支架包括圓柱形、矩 形或其他幾何形狀的中空管1及三個或三個以上的支腳2(在所述優選實施方案中為三 個)。中空管1的底部固定在座圈3上，支腳2通過穿銷4旋轉式地連接在所述座圈3上， 以便所述支腳2可以摺疊到平行於所述中空管1的狀態。與所述支腳2上一對一的設有支 撐臂5，支撐臂5的一端轉軸式地連接在所述支腳2上，以便支撐臂5能夠達到接近平行於 支腳2的角度的狀態；支撐臂5的另一端通過穿銷4也以樞軸的方式有角度地連接在滑動 鎖圈6上。滑動鎖圈6滑動式地套在中空管1上，可以沿中空管1上下滑動。滑動鎖圈6 上具有一體化棘爪鎖定銷7 (或銷)，以使滑動鎖圈6可以沿所述中空管1上下滑動及固定 在某一所需的位置上，從而能夠有角度地改變支撐臂5和支腳2的位置，以便摺疊式底座支 架可以安裝在幾乎任何表面上。摺疊式底座支架因為支腳2的適應性形狀而具有穩定的支 撐，例如，它可以安裝在低處，並且張開，以便防止在颳風的時候翻到。固定連接在所述支腳 2末端的是底板8，它能分散支腳2上的力，並且允許摺疊式底座支架安裝在堅硬或柔軟的 土壤上。在所述中空管1上滑動式安裝有一個滑動角箍9，它可以沿摺疊式底座支架的中空管1上下滑動並且沿它的外周旋轉，然後通過蝶型螺母10固定，以最佳角度隨太陽的旋轉 固定組合式太陽能光反射器。中空管1的頂部連接轉環11，它起著使組合式太陽能光反射 器和中空管1的有角度的可變連接點的作用。所述摺疊式底座支架也可用於以下任務如 作為可攜式投影屏的安裝底座，攝影機三腳架等。圖2表示摺疊式底座支架摺疊成收縮形式的實施方案。圖1中說明的摺疊式底座 支架可以摺疊成圖2所示的被摺疊形式。圖3表示所述可旋轉摺疊的組合式太陽能光反射器的實施方案。在圖3中，太陽 能光反射器15由複數塊獨立的拋物面形的碟片拼合而成，形成整圓周式拋物面形狀。在太 陽能光反射器15中央有一個通風管12，通風管12外安裝有一個大螺紋接口 13，並且在通 風管12的中間安有角度調節接頭14。在所述優選實施方案中，太陽能光反射器15是由鋁 或任何能夠高度反射太陽能的材料製成，裡層塗敷有作為反射塗層的模製塑料，它可以是 輕質薄膜材料，以便改善收集太陽光子熱能的效率。展開的組合式太陽能光反射器15是一 個整圓周式拋物面聚焦面，具有本領域技術人員所公知的任何的類型和設計。在太陽能光 反射器15的拋物面形碟片的連接末端帶有孔，這些孔的形成方式是以允許太陽能光反射 器15的碟片可在大螺紋接口 13的螺旋槽內旋轉，即，碟片通過所述孔旋轉式地安裝在所述 大螺紋接口 13上，可以展開和疊合在一起(可參見圖4)。太陽能光反射器15具有摺疊邊 緣16，當碟片展開時，這些摺疊邊緣16被彼此相互鎖定，拋物面可以卡接固定，以使太陽能 光反射器15形成整圓周式拋物面形狀。在圖3所述實施方案中，太陽能光反射器15具有 10個拋物面形碟片。實際設計中可以有任意數量的碟片。相對於較小的單個部分尺寸，組 合形式的交替換位在機械上是複雜的。在所述通風管12中間的角度調節接頭14通過其兩 端的可旋轉軸線中心銷17，各自與摺疊式底座支架及機頭支撐裝置連接，即分別與摺疊式 底座支架的頂部連接轉環11及機頭支撐裝置底部的連接環連接。圖4表示太陽能光反射器15在碟片摺疊狀態時的示意圖。它們可以作為插銷鎖 定的扇形摺疊摺疊成一列，使一部分位於另一部分後面。參見圖4，拋物面形碟片可旋轉地 連接在摺疊式底座支架上。所述太陽能光反射器15可被轉動，以便它們可以圍繞並且沿大 螺紋接口 13逐漸地旋轉，直到所有碟片全部排列疊合在一起呈摺疊的扇形。圖中，摺疊式 底座支架也處在摺疊狀態，並且與太陽能光反射器15的疊層相對平行。圖中所述滑動角箍 9業已滑動返回，並被鎖定。圖5表示機頭支撐裝置的示意圖。機頭支撐裝置有一空心軸18，在空心軸18尾部 安有驅動軸鎖圈19，在空心軸18頂部安有一個帶有安裝託架22的伸縮管20，伸縮管20由 定位銷21固定安裝在空心軸18頂部上。圖6表示的是所述直接熱電發電裝置上的具有複數個熱電芯的熱級聯體(即多疊 層熱電芯)的實施方案。熱電芯即為本裝置的熱電發生元件。熱電轉化器機頭內安裝有熱 電芯組成的熱級聯體，所述熱電芯為疊層結構，具有三個或三個以上的級聯溫度範圍。圖中 所示的實施例，熱電芯疊層由高溫熱電芯23、中溫熱電芯24和低溫熱電芯25組成。在每一 個熱電芯23，24，25上具有不同的熱電器材料，這些材料被選擇用於最佳溫度，以便在每一 個特定溫度範圍內發電。在圖6中它們被優化以便在三種不同的溫度範圍內以最大的熱電 轉換效率工作。本實用新型可攜式太陽能直接熱電發電裝置通過兩個步驟將陽光轉換成電 力1、在容納有被稱作黑體吸熱器的寬帶光子捕捉器的腔室中將光能轉換成熱量；2、然後通過熱電芯將所捕捉的熱能轉化成電能，熱級聯體生成的電能通過母線正極26和母線負 極27輸出。所述熱級聯體中的每一個熱電芯23，24，25由被優化以便在逐漸降低的溫度下 表現出熱電效應的材料組成。這種排列使通過所述黑體太陽能吸收器所吸收的熱能首先啟 動熱電芯疊層中的頂部熱電芯。在圖6中，所述高溫熱電芯23由使它能夠在大約500°C的 溫度下最佳工作的材料組成。 在一種實施方案中，所述熱電芯23，24，25可以是HODA多疊層熱電芯，(它屬於 HODA GLOBE Corporation，美國專利申請流水號60/926，673，名稱為『用於發電的熱電裝置 的大規模陣列，，申請日為2007年4月27日，以及流水號60/966，675，名稱為『多芯疊層太 陽熱發電裝置，，申請日為2007年8月30日)。在每一熱電芯23，24，25上部都安置有節熱閥，各熱電芯由之間的節熱閥分隔開。 當熱能通過高溫熱電芯23傳遞時，熱能的12-20%被轉換成直流DC電能。電能通過母線 正極26和母線負極27輸出，母線由本領域技術人員所公知的材料組成，並且通過本領域技 術人員所公知的多種類型的焊接工藝和方法連接在高溫熱電芯23上。熱能通過高溫熱電 芯23傳遞，並且進入節熱閥28，節熱閥28具有多種幾何形狀，它能調控進入中溫熱電芯24 的熱流流量，圖6所示的實施例優選在接近380°C的溫度下工作。通過中溫熱電芯24的熱 能將熱能的另外12-20%轉換成電能，這些電能也被排放到母線正極26和母線負極27上。 來自中溫熱電芯24的其餘的熱能通過第二節熱閥29傳遞，該節熱閥29也具有多種幾何形 狀，它能調控進入低溫熱電芯25的熱流流量，該節熱閥29在大約160°C的溫度下具有最大 轉化效率。同樣，所述熱能的大約12-20%是從低溫熱電芯25中作為DC電能排出的，並且 同樣進入所述母線正極26和母線負極27。熱連接在低溫熱電芯25上的是第三節熱閥30， 它同樣具有多種幾何形狀，它能調控通過低溫熱電芯25到達散熱裝置的熱流量。因此，熱 能流可在它們的最佳效率溫度範圍下接觸熱電芯23，24，25，並且各熱電芯都能提供DC電 能。熱能電能轉化的總和可接近40%。因此，每一個熱電芯23，24，25具有熱接收面和溫度較低的發熱面表面。所述層疊 熱電芯的第一個放熱表面接觸較高溫度的熱源。疊層熱電芯的最上面的放熱表面接觸較低 的溫度，以便每一個疊層熱電芯都會接觸一個溫度差，使每一個熱電芯的放熱表面向靠近 它的疊層熱電芯的熱接收表面散熱。每一個熱電芯23，24，25由成對的P-型和N-型材料 組成，它們是優化過的，以便在以下溫度範圍內獲得最大熱電效應。它們包括，但不局限於 下面所列舉的各溫度中使用的材料900 "C P = SiGeN = SiGe600 "C P = SnTe 或 CeFe4Sbl2N = CoSb3500°C P = PbTe 或 TAGS 或 Bix，Sb2_xTe3N = PbTe500°C及以下380 °C P = Zn4Sb3N = PbTe500°C 及以下160°C P = Bi2Te3 或 BiSbTe3N = Bi2Te3 或 BiSbTe3由所述P型和N型材料組成的熱電芯23，24，25是通過節熱閥28，29，30分開的，這 些節熱閥能保持均勻的熱流，以便熱電芯材料在疊層內保持接近它們的最佳效率溫度。總 體上講，熱電芯生成的直流DC電能是通過母線正極26和母線負極27從成對的熱電器材料 的每一個芯疊層中排出，將DC電流輸送給所述母線，以便累加熱能到發電轉換的效率，因 為每一個級聯芯疊層能在逐漸降低的溫度下產生DC電能。所述太陽熱發電裝置具有多疊層熱電芯結構，以便通過熱控制機制將廢熱量使用多次使熱電系統的效率最大化。圖7表示的太陽光熱能部分的結構示意圖，圖8表示的是熱耗散部分的結構示意 圖。所述熱電轉化器機頭由圖7的太陽光熱能部分和圖8的熱耗散部分組成。在圖7中，所述太陽熱能部分最外圍是一外薄壁管37。在外薄壁管37中套有一 薄壁管31。薄壁管31與外薄壁管37之間安有隔熱層36。薄壁管31的幾何形狀為矩形或 橢圓形、或矩形和橢圓形之間變化的形狀。太陽光熱能收集窗32在薄壁管31的開口內部， 該窗由玻璃或石英組成。太陽光熱能收集窗32面對太陽光的一側塗有抗反射塗層材料，塗 層採用本領域技術人員所公知的工藝。在太陽光熱能收集窗32的非太陽能接觸側面塗有 熱反射材料，並且也採用本領域技術人員所公知的工藝。這種塗層組合增強了太陽光熱能 收集窗32的能力，允許太陽光更強地穿過該窗，最後允許太陽熱能被增強地吸收。太陽光 熱能收集窗32能夠以多種幾何形狀成型，在所述優選實施方案中，在橢圓形形式下，它被 放置在薄壁管31的內部。薄壁管31和太陽光熱能收集窗32的成型是這樣設計的從所述 可旋轉摺疊的拋物面形的太陽能光反射器15上反射的聚焦的太陽熱能可以在至少兩小時 內進入太陽光熱能收集窗32，然後，可旋轉太陽能光反射器15，重新調整朝向太陽，以便保 持陽光進入太陽光熱能收集窗32。太陽能光反射器15的直徑以及薄壁管31和太陽光熱 能收集窗32的形狀和尺寸被設定為能夠根據在一小時時間內太陽相對地球的角度的大約 15度的變化進行至少兩小時的DC電流發電。將太陽能光反射器15拋物面的直徑和太陽 光熱能收集窗32的尺寸做得足夠大，以便在兩小時時間內每一個窗內的焦點可以移動穿 過所述窗。因此，拋物面和窗的尺寸大到足以使馬達和日光反射裝置每兩小時內不必自動 跟蹤太陽在天空中的位置。安裝在薄壁管31內部和太陽光熱能收集窗32後面的是收集太 陽光熱能的黑體吸熱器33。黑體吸熱器33是這樣幾何成型的以使進入太陽光熱能收集 窗32的太陽熱能照射在黑體吸熱器33上並且被它吸收。黑體吸熱器33的幾何形狀具有 以下特徵它是黑色的，表面粗糙並且具有幾何深度，以便通過本領域技術人員所公知的手 段和方法使太陽熱能的吸收最大化。黑體吸熱器33可以由硝酸鋁製成。由圖所示的複數 個多疊層熱電芯或其他高效率多範圍溫度的高效熱發電裝置固定連接在黑體吸熱器33的 非太陽熱能接觸面上。如圖7所示，各多疊層熱電芯間安有多層熱反射層34。多層熱反射 層34是以矩形和U形形狀成型的，每一個太陽光熱能收集窗32是由一個或複數個窗部分 組成的。多層熱反射層34由多層構成，在所述優選實施方案中由五十層交替的鋁和玻璃纖 維渣痕層組成。在一種結構中，鋁層的最光亮的一側朝向黑體吸熱器33或多疊層熱電芯， 這使得熱能流過所述熱電芯疊層，並且不能從熱電芯疊層側面逃逸。環繞黑體吸熱器33的 是多層熱反射層額外層35，在優選實施方案中，它是二十個交替的層，使鋁層的光亮的一側 朝向黑體吸熱器33和熱電芯疊層。多層熱反射層額外層35又被隔熱層36包圍。熱電發 生元件、熱反射和隔熱層都被安裝在外薄壁管37內。因此，圖7所示的熱電轉化器機頭被 製作成單元體。圖6所示的熱電芯疊層的母線正極26和母線負極27是與外部導線連接， 這些導線是由銅或其他導電材料組成的，被高溫介電塗層材料所覆蓋，並且採用本領域技 術人員所公知的設計。這樣，太陽能光反射器15通過一個或複數個熱能收集窗32將太陽 光子能集中到黑體吸熱器33並且黑體吸熱器33是與絕緣的儲熱塊一體化以便保存熱量。 所述熱電芯疊層中的每一個熱電芯是由高密度的P-型材料和N-型材料組成的，形成了 P-N 對兒。P-型材料和N-型材料的一端與來自黑體吸熱器33較高溫度的末端連接吸取熱量，並且使得P-型材料和N-型材料的另一端與散熱器的較低溫度的末端熱連接散熱。參見圖8，所述熱耗散部分包括一橢圓形的外部氣流感應罩39，外部氣流感應罩 39上安裝有散熱器38，在外部氣流感應罩39頂部安有一熱光反射器帽40。熱耗散部分的 散熱器38用於將熱能轉移到大氣中。從圖8中看出，在熱能從低溫熱電芯25中排出之後， 被轉移到散熱器38，散熱器38將所述熱能轉移到大氣中。散熱器38是由高傳熱材料鋁或 銅組成的，並且具有允許空氣通過它的並列式溝槽形狀，以便接觸用於熱傳遞的最大表面 積，並且該溝槽排列的幾何形狀具有本領域技術人員所公知的類型和設計。熱光反射器帽 40具有雙重作用通過引導陽光和引導橫向空氣流增強流過散熱器38的空氣流，防止散熱 器38被加熱；並且引導冷卻流沿垂直的方向流動，以便使上升的熱空氣從熱電轉化器機頭 的頂部排出，有效地散入上升的空氣或橫向流動的微風中。圖9表示熱電轉化器機頭和機頭支撐裝置的組合。從圖中看出，熱電轉化器機頭 的太陽光熱能部分套裝在熱耗散部分內部，太陽光熱能部分和熱耗散部分組合的熱電轉化 器機頭安裝在機頭支撐裝置的安裝託架22上。為了將進入散熱器38的熱能的溫度更有效 地降低到環境溫度，將外部氣流感應罩39安裝在所述熱電轉換器機頭部位周圍，並用能使 內部太陽光熱能部分和外部氣流感應罩39之間的感應空氣流的煙窗效應達到最優化的材 料和幾何形狀構成。安裝在所述散熱器38上方的是熱光反射器帽40，它能保護太陽熱發電 裝置機頭不接觸進入的太陽熱能，並且還起著橫向氣流感應通道的作用，以便確保熱能是 從熱發電裝置頭部的上方排出，並且會快速上升，感應來自環境空氣的額外的流動。圖10表示本實用新型太陽能直接熱發電裝置處在直立和發電狀態圖。從圖中可 看出，太陽能光反射器中的太陽能直接熱發電裝置朝向太陽，並且利用多疊層熱電芯通過 直接太陽熱電過程產生電能。所述三個部分，底座支架部分，可旋轉摺疊的太陽能光反射器 15和熱電轉化器機頭都是連接和鎖定定位的。底座支架將太陽能光反射器15朝向太陽，拋 物面反射部分反射陽光，將陽光集中到熱電轉化器機頭。當太陽熱能向前通過熱電芯疊層 時，太陽熱能被以很高的效率直接轉化成直流電能。熱耗散元件允許未被轉化的太陽熱能 耗散到周圍空氣中。只要有太陽照射，太陽能直接熱發電裝置就會產生電力。在所述優選實施方案中，太陽能直接熱發電裝置利用了直徑為大約1.4米的可旋 轉摺疊的拋物面光反射器部分，並且太陽能直接熱發電裝置能產生大約1000瓦的電能。所述中空的伸縮管具有導軌，以便容納在機頭的熱發電裝置可以滑動到導軌上。 中空伸縮管和機頭的長度接近基於拋物面直徑的焦距，以便使聚焦的太陽光子能最大化。 來自所述母線的電力電纜布設在底座支架的中空管中，並且穿過拋物面太陽能碟片。圖11表示處在摺疊的可運輸形式下的太陽能直接熱發電裝置的實施方案。圖12表示太陽能直接熱發電裝置的實施方案，具有連接的DC至AC逆變器41模 塊，使太陽能直接熱發電裝置能夠同時提供DC電流和AC電流——條件是只要有太陽光。圖13為節熱閥結構圖，表示所述節熱閥由位於上部和下部的兩個主體中的三個 交替部分組成，通過偏離一定距離，它們能夠在彼此內部滑動。每一個主體包括非熱能側面 的材料，熱塊條和氣穴孔槽。滑動機構和材料由一系列條和槽組成，以便熱傳導範圍能夠通 過熱塊和氣穴偏離從可變的序列重疊中進行調節。所述複數個芯疊層包括通過適當絕緣材 料的隔熱物支撐的成對的熱電型材料，以便流過成對的熱電型材料的熱量只能用作發電。在本說明書中所提供的所述具體細節僅僅是示例性的，所述特定細節可以在本發明的構思和範圍內改變，並且仍然被認為屬於本發明的構思和範圍。相關的術語被定義為 與所述部件直接連接的或通過其他部件與所述部件間接連接的含義。在說明中提供了多種 具體細節，如特定數據信號，指定的部件，連接，熱電芯數量等的例子，以便提供對本發明的 充分了解。不過，可以理解的是，對於本領域技術人員來說，本發明可以在不採用上述具體 細節的情況下實施。在其他情況下，對眾所周知的部件和方法雖沒有進行詳細說明，但以方 框圖的形式作了說明，以避免不必要地混淆本發明的內容。儘管本發明可 以採用各種改進 和替代形式，它的特定實施方案業已通過舉例形式在附圖中示出，並且已在本文中作了詳 細說明。本發明應當被理解為不局限於所披露的具體形式。相反，本發明覆蓋了落入本發 明構思和範圍內的所有改進、等同方案和替代形式。
權利要求一種可攜式太陽能直接熱電發電裝置，包括太陽能光反射器、熱電轉化器機頭、機頭支撐裝置以及摺疊式底座支架，其特徵在於所述太陽能光反射器由複數塊獨立的拋物面形的碟片拼合而成，碟片展開時，太陽能光反射器形成整圓周式拋物面形狀，碟片摺疊時，所有碟片全部排列疊合在一起呈摺疊的扇形；在太陽能光反射器中央的通風管中間安有角度調節接頭；所述熱電轉化器機頭安裝在機頭支撐裝置上，熱電轉化器機頭由太陽光熱能部分和熱耗散部分組成，太陽光熱能部分的太陽光熱能收集窗後面安有收集太陽光熱能的黑體吸熱器，複數個多疊層熱電芯固定連接在黑體吸熱器的非太陽光接觸面上，所述多疊層熱電芯為疊層結構，具有三個或三個以上的級聯溫度範圍；所述摺疊式底座支架包括中心的中空管以及三個或三個以上的支腳；所述太陽能光反射器中央通風管中間的角度調節接頭各自與摺疊式底座支架及機頭支撐裝置連接，使太陽能直接熱電發電裝置組合為一整體。
2.根據權利要求1所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於太陽能光反 射器中央有一個通風管，通風管外安裝有一個大螺紋接口，所述拋物面形碟片的連接末端 帶有孔，太陽能碟片通過所述孔旋轉式地安裝在所述大螺紋接口上。
3.根據權利要求1所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於太陽能光反 射器是由鋁或高度反射太陽能的材料製成，裡層塗敷有作為反射塗層的輕質薄膜材料。
4.根據權利要求1所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於所述熱電芯 疊層由高溫熱電芯、中溫熱電芯和低溫熱電芯組成，各熱電芯由之間的節熱閥分隔開。
5.根據權利要求1或4所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於每一個 熱電芯由成對的P-型和N-型材料組成，各溫度中使用的材料為900 °C P = SiGeN = SiGe600°C P = SnTe 或 CeFe4Sbl2N = CoSb3500°C P = PbTe 或 TAGS 或 Bix，Sb2_xTe3N = PbTe500°C及以下380 °C P = Zn4Sb3N = PbTe500°C 及以下160°C P = Bi2Te3 或 BiSbTe3N = Bi2Te3 或 BiSbTe3。
6.根據權利要求1或4所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於熱電芯 生成的直流電能通過母線正極和母線負極輸送給母線。
7.根據權利要求1所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於所述熱電轉 化器機頭的太陽光熱能部分最外圍是一外薄壁管，在外薄壁管中套有一薄壁管；薄壁管與 外薄壁管之間安有隔熱層；太陽光熱能收集窗在薄壁管的開口內部，太陽光熱能收集窗在 接觸太陽能的一側塗有抗反射塗層材料，在太陽光熱能收集窗的非太陽能接觸側面塗有熱 反射材料；所述各多疊層熱電芯間安有多層熱反射層。
8.根據權利要求7所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於所述多層熱 反射層由二十層交替的鋁和玻璃纖維渣痕層組成，鋁層的最光亮的一側朝向黑體吸熱器或 多疊層熱電芯。
9.根據權利要求1所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於所述熱電轉 化器機頭的熱耗散部分包括一橢圓形的外部氣流的感應罩，外部氣流感應罩上安裝有散熱 器，在外部氣流感應罩頂部安有一熱光反射器帽；太陽光熱能部分套裝在熱耗散的感應罩內部。
10.根據權利要求1所述的可攜式太陽能直接熱電發電裝置，其特徵在於所述摺疊式 底座支架中空管的底部固定在座圈上，支腳通過穿銷旋轉式地連接在所述座圈上；在支腳 上一對一的設有支撐臂，支撐臂的一端轉軸式地連接在支腳上，支撐臂的另一端通過穿銷 也以樞軸的方式有角度地連接在滑動鎖圈上；滑動鎖圈滑動式地套在中空管上，滑動鎖圈 上具有一體化棘爪鎖定銷，以使滑動鎖圈沿所述中空管上下滑動及固定在某一位置上；固 定連接在所述支腳末端的是底板；在所述中空管上滑動式安裝有一個滑動角箍，滑動角箍 沿摺疊式底座支架的中空管上下滑動並且沿它的外周旋轉，通過蝶型螺母固定；中空管的 頂部連接轉環。
專利摘要本實用新型涉及一種小型可攜式的、能高效進行熱電轉換的太陽熱能發電裝置。包括太陽能光反射器、熱電轉化器機頭、機頭支撐裝置以及摺疊式底座支架。太陽能光反射器由複數塊獨立的拋物面形的碟片拼合而成，當碟片展開時，太陽能光反射器形成整圓周式拋物面形狀，當碟片摺疊時，所有碟片全部排列疊合在一起呈摺疊的扇形。熱電轉化器機頭由內部的太陽光熱能部分和外部的熱耗散部分組成，太陽光熱能部分的多疊層熱電芯具有三個或三個以上的級聯溫度範圍。太陽能光反射器中央的角度調節接頭各自與摺疊式底座支架及熱電轉化器機頭的機頭支撐裝置連接，使太陽能直接熱電發電裝置組合為一整體。本實用新型可以方便地隨太陽光旋轉角度，熱發電效率高，便於攜帶、運輸。
文檔編號H02N11/00GK201616788SQ200920220069
公開日2010年10月27日 申請日期2009年10月23日 優先權日2008年10月29日
發明者付蘭克·賴斯, 約翰·高特荷德, 金安君 申請人:海德爾(開曼)有限公司