废热气发电装置

技术领域

本申请涉及清洁能源领域，尤其涉及一种废热气发电装置。

背景技术

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

废热气包括燃烧设备产生的废热气以及高温热风排放时的热量回收等废热气。这些废热气中携带有大量的热量，常见的废热气处理方式是直接排放或过滤后排放，这废热气中的热量会就随废热气从风道(烟囱)中排出，造成热量资源的浪费。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本申请中的废热气发电装置，其用于解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：(同权利要求)。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：从风道的进风口流入的废热气，可以在第一导热板的第一导热部的导向作用下加速流动，并且还可以导向第二导热板的第三导热部，从而使得废热气的热量可以更充分地与第一导热板和第二导热板热传导，由此可以使得第一发电元件和第二发电元件能够尽可能多的收集到由第一导热板和第一冷桥的温差产生的电能和由第二导热板和第二冷桥的温差产生的电能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施例，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施例包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包括”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1示出了本申请实施例中废热气发电装置的结构示意图。

图2示出了本申请实施例中第一发电单元的结构示意图。

图3示出了本申请实施例中第二发电单元的结构示意图。

以上附图的附图标记为：1、风道；11、风腔；12、进风口；13、中心线；X、第一方向；2、第一发电机构；21、第一发电单元；22、第一导热板；221、第一导热部；222、第二导热部；23、第一冷桥；231、第一进液口；232、第一出液口；24、第一发电元件；3、第二发电机构；31、第二发电单元；32、第二导热板；321、第三导热部；322、第四导热部；33、第二冷桥；331、第二进液口；332、第二出液口；34、第二发电元件；4、分隔部；41、隔板；51、进液通道；52、出液通道；53、连接管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的包括义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的包括义是两个或两个以上。

参照图1所示，本申请实施例公开了一种废热气发电装置，包括：

风道1，所述风道1形成有沿第一方向X延伸的风腔11；

第一发电机构2，所述第一发电机构2包括多个沿第一方向X间隔排列的第一发电单元21，每个所述第一发电单元21包括第一导热板22、第一冷桥23和多个第一发电元件24；

所述第一导热板22包括位于所述风腔11内的第一导热部221和位于所述风腔11外的第二导热部222，所述第二导热部222与所述第一冷桥23相对设置，多个所述第一发电元件24层叠设置并且位于所述第一冷桥23和第二导热部222之间；

第二发电机构3，所述第二发电机构3包括多个沿第一方向X间隔排列的第二发电单元31，每个所述第二发电单元31包括第二导热板32、第二冷桥33和多个第二发电元件34；

所述第二导热板32包括位于所述风腔11内的第三导热部321和位于所述风腔11外的第四导热部322，所述第四导热部322与所述第二冷桥33相对设置，多个所述第二发电元件34层叠设置并且位于所述第一冷桥23和第二导热部222之间；

多个所述第一发电元件24和多个所述第二发电元件34之间串并联连接；

每个所述第一导热部221具有第一导热面，每个所述第二导热部222具有第二导热面，

由所述第一导热面与所述第一方向X之间形成的第一夹角与由所述第二导热面与所述第一方向X之间形成的第二夹角不相同。

借由上述结构，从风道1的进风口12流入的废热气，可以在第一导热板22的第一导热部221的导向作用下加速流动，并且还可以导向第二导热板32的第三导热部321，从而使得废热气的热量可以更充分地与第一导热板22和第二导热板32热传导，由此可以使得第一发电元件24和第二发电元件34能够尽可能多的收集到由第一导热板22和第一冷桥23的温差产生的电能和由第二导热板32和第二冷桥33的温差产生的电能。

具体的，所述风道1具有一沿第一方向X延伸的风腔11。所述风道1具有沿第一方向X相对的第一端和第二端。所述风道1的第一端(图1中的前端)开设有进风口12。所述风道1的第二端(图1中的后端)开设有出风口(图中未示出)。废热气可以从进风口12进入风腔11，在沿第一方向X流动后，从出风口离开风道1的风腔11。废热气的温度可以为80摄氏度以上，例如，可以为120摄氏度等。一般的，所述进风口12具有中心线13。而该废热气发电装置可以以该中心线13作为基准设计。

在本实施方式中，风道1在垂直于第一方向X的截面上呈矩形。相应的，风道1具有相对的左侧壁和右侧壁、以及相对的上侧壁和下侧壁。当然的，在其他可选的实施方式中，风道1在垂直于第一方向X的截面上也可以呈圆形、椭圆形或其他形状。

结合图1所示，第一发电机构2包括多个第一发电单元21。多个第一发电单元21沿第一方向X(即，废热气的流动方向)间隔排列。参照图2所示，第二发电机构3包括多个第二发电单元31。多个第二发电单元31沿第一方向X(即，废热气的流动方向)间隔排列。优选地，一个第一发电单元21与一个第二发电单元31沿垂直于第一方向X相对应设置。例如，在本实施方式中，第一发电单元21和第二发电单元31的数量均为三个。其中一个第一发电单元21设置在风道1的右侧，而与该第一发电单元21对应的第二发电单元31设置在风道1的左侧。

每个第一发电单元21包括一个第一导热板22、一个第一冷桥23和多个第一发电元件24。其中，第一导热板22从风道1的风腔11中向外穿出，或者，第一导热板22从风道1的外部伸入风道1的风腔11中。在本实施方式中，风道1的上侧壁设置有多个自上而下贯通的通孔，从而供第一导热板22从风道1的外部自上至下伸入风道1的风腔11中。由此，第一导热板22被风道1分隔为位于风腔11内的第一导热部221和位于风腔11外的第二导热部222。风道1内的废热气在流动过程中，可以与第一导热部221直接地碰撞接触，从而将废热气的热量传递至第一导热板22的第一导热部221上。然后，第一导热部221将热量传导至第二导热部222。在本实施方式中，第一导热板22(即第一导热部221和第二导热部222)为一体式构造。当然的，在其他可选的实施方式中，第一导热板22(即第一导热部221和第二导热部222)也可以为分体式构造，只要能够将第一导热部221的热量通过热耦合的形式传递至第二导热部222即可。在本实施方式中，第一导热板22可以为石墨烯材料。当然的，在其他可选的实施方式中，第一导热板22也可以根据需要由其他的导热系数较高的导热材料制成。

第一冷桥23具有存储有冷却液的第一冷腔。一般地，冷却液可以为水等温度较低的液体。为了提高换热效率，第一冷桥23具有第一进液口231和第一出液口232。冷却液可以从第一进液口231流入第一冷腔中，然后从第一出液口232流出第一冷腔。在本实施方式中，冷却液的温度可以在0-40摄氏度之间，例如可以为30摄氏度等。第一冷桥23与第二导热部222相对设置，即，第一冷桥23的一个侧面与第二导热部222平行且面对设置。

基于第一冷桥23和第二导热部222之间的温度差，当第一冷桥23和第二导热部222处于临近位置时，有两种方式可以形成热传递。或者说形成分子运动速度传递。第一是分子碰撞，温度低的速度慢，能量低。温度高的速度快。两者结合再一起，最终形成“中和”。第二种是“热辐射”，说到底就是“电磁辐射”。只是这种电磁辐射的波长要比可见光长一些，但温度高时发出的辐射就是“可见光”了。所以说在空间内电磁辐射是能量传递的最基本形式。物体只要在绝对零度以上就能向外界发射电磁辐射线。只是不同物体在不同温度下，电磁辐射的强度不同。温差就是指两种物体在接触时电磁辐射强度有差别。即物体间存在电磁场强度差别，即存在电位差或者说存在电动势，导线可以理解为等势体。温差发电将热能直接转化为电能，只有微小温差存在的情况下也能应用，是适用范围很广的绿色环保型能源。

第一发电元件24可以包括至少两种不同的半导体材料，构成N型半导体和P型半导体。第一发电元件24(N型半导体和P型半导体)的一端与第二导热部222连接，另一端与第一冷桥23连接，并且，通过导线构成闭合电路。在温度梯度下，第一发电元件24的冷热两端载流子分布发生变化，由N型半导体和P型半导体组成的回路中由于有温差电动势存在而产生电流，从而可以对外发电。

结合图3所示，每个第二发电单元31包括一个第二导热板32、一个第二冷桥33和多个第二发电元件34。其中，第二导热板32从风道1的风腔11中向外穿出，或者，第二导热板32从风道1的外部伸入风道1的风腔11中。在本实施方式中，风道1的上侧壁设置有多个自上而下贯通的通孔，从而供第二导热板32从风道1的外部自上至下伸入风道1的风腔11中。由此，第二导热板32被风道1分隔为位于风腔11内的第三导热部321和位于风腔11外的第四导热部322。第三导热部321与风道1的左侧的内侧壁贴合设置。风道1内的废热气在流动过程中，可以与第三导热部321直接地碰撞接触，从而将废热气的热量传递至第二导热板32的第四导热部322上。然后，第三导热部321将热量传导至第四导热部322。在本实施方式中，第二导热板32(即第三导热部321和第四导热部322)为一体式构造。当然的，在其他可选的实施方式中，第二导热板32(即第三导热部321和第四导热部322)也可以为分体式构造，只要能够将第三导热部321的热量通过热耦合的形式传递至第四导热部322即可。在本实施方式中，第二导热板32可以为石墨烯材料。当然的，在其他可选的实施方式中，第二导热板32也可以根据需要由其他的导热系数较高的导热材料制成。

在另一个可选的实施方式中，第二导热部222设置在风道1的左侧外侧。即，第三导热部321与风道1的左侧的外侧壁贴合。第四导热部322向上延伸。

第二冷桥33具有存储有冷却液的第二冷腔。一般地，冷却液可以为水等温度较低的液体。为了提高换热效率，第二冷桥33具有第二进液口331和第二出液口332。冷却液可以从第二进液口331流入第二冷腔中，然后从第二出液口332流出第二冷腔。在本实施方式中，冷却液的温度可以在0-40摄氏度之间，例如可以为30摄氏度等。第二冷桥33与第二导热部222相对设置，即，第二冷桥33的一个侧面与第二导热部222平行且面对设置。

基于第二冷桥33和第二导热部222之间的温度差，当第二冷桥33和第二导热部222处于临近位置时，有两种方式可以形成热传递。或者说形成分子运动速度传递。第二是分子碰撞，温度低的速度慢，能量低。温度高的速度快。两者结合再一起，最终形成“中和”。第二种是“热辐射”，说到底就是“电磁辐射”。只是这种电磁辐射的波长要比可见光长一些，但温度高时发出的辐射就是“可见光”了。所以说在空间内电磁辐射是能量传递的最基本形式。物体只要在绝对零度以上就能向外界发射电磁辐射线。只是不同物体在不同温度下，电磁辐射的强度不同。温差就是指两种物体在接触时电磁辐射强度有差别。即物体间存在电磁场强度差别，即存在电位差或者说存在电动势，导线可以理解为等势体。温差发电将热能直接转化为电能，只有微小温差存在的情况下也能应用，是适用范围很广的绿色环保型能源。

第二发电元件34可以包括至少两种不同的半导体材料，构成N型半导体和P型半导体。第二发电元件34(N型半导体和P型半导体)的一端与第二导热部222连接，另一端与第二冷桥33连接，并且，通过导线构成闭合电路。在温度梯度下，第二发电元件34的冷热两端载流子分布发生变化，由N型半导体和P型半导体组成的回路中由于有温差电动势存在而产生电流，从而可以对外发电。

上述效应所形成的电压很小，通常只有毫伏甚至微伏级别，其能够输出电流也比较小。但是通过多个第一发电元件24、第二发电元件34的串并联组合，即可增大其输出电压和电流，构成规模发电装置。

在本实施方式中，第一导热部221具有第一导热面，第一导热面由第一导热部221的长度方向和宽度方向构成。由于，第一导热部221的厚度方向较小，因此，由第一导热部221的长度方向和厚度方向构成的平面的导热效果较为一般。第二导热部222具有第二导热面，第二导热面由第二导热部222的长度方向和宽度方向构成。由于，第二导热部222的厚度方向较小，因此，由第二导热部222的长度方向和厚度方向构成的平面的导热效果较为一般。

由所述第一导热面与所述第一方向X之间形成的第一夹角可以为45°、30°、35°、60°或者75°等的夹角。优选地，由所述第一导热面与所述第一方向X之间形成的第一夹角为30-60°，例如可以为45°。由所述第二导热面与所述第一方向X之间形成的第二夹角为0°。这样第一导热面不仅可以对废热气起到加速的同时，还可以起到导向的作用，被第一导热部221导热后的废热气可以在第一导热部221的变向作用下，朝着第二导热面运动，在经过第二导热面碰撞后继续朝着出气口运动。

优选地，考虑到布置的一致性，多个所述第一发电单元21平行设置，多个所述第二发电单元31平行设置。

优选地，为了进一步提高对废热气的导向作用，第一导热面的右端与风道1的右侧壁相抵。换言之，第一导热面的右端和风道1的右侧壁之间没有能够供废热气流动的间隙。这样，可以使废热气尽可能多地与第一导热部221的第一导热面接触。

优选地，所述第一冷桥23具有朝向所述风道1的第一端(图1中下端)和背离所述风道1的第二端(图1中上端)；所述第二冷桥33具有朝向所述风道1的第三端(图1中下端)和背离所述风道1的第四端(图1中上端)，每个所述第一冷桥23的第二端(图1中上端)开设有第一进液口231和第一出液口232；每个所述第二冷桥33的第二端(图1中上端)开设有第二进液口331和第二出液口332，所述废热气发电装置包括进液通道51和出液通道52，所述进液通道51和每个所述第一进液口231连通，所述出液通道52和每个所述第二出液口332连通，任一个所述第一出液口232和对应的所述第二进液口331之间通过连接管53连通。所述连接管53与所述第一方向X垂直。

优选地，所述第一冷桥23和所述第二冷桥33内设置有分隔部4，所述分隔部4包括多个沿垂直于第一方向X间隔排列的隔板41。

为了进一步提高增大输出电压和电流，并且考虑到导线布局，每个所述第一发电单元21内的多个层叠设置的第一发电元件24相互串联，每个所述第二发电单元31内的多个层叠设置的第二发电元件34相互串联。各个所述第一发电单元21之间、各个所述第二发电单元31之间、任一个第一发电单元21和任一个第二发电单元31之间相互并联。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。