[发明专利]一种真空热电管

说明书

本发明涉及一种真空热电管，包括：内管，外管，外管壁(1)内层和内管壁(2)外层之间的真空腔体；其中P型元件(3)和N型元件(4)沿平行于热电管轴的方向交替排列在真空腔体内；P型元件(3)和N型元件(4)的一端经由内电极(5)连接，另一端通过外电极(6)连接。本发明的真空热电管质量更为轻便，单位面积输出能效更高；且能适应更高温度的工作环境，具有广泛适应性。

技术领域

本发明属于热电元件技术领域，特别涉及一种真空热电管。

背景技术

能源是人类发展的基石，随着全球人口增多，目前已有的传统能源如煤、石油、天然气等已无法满足人们的需求，同时带来了日益严重的环境问题，寻找新能源迫在眉睫。热电器件由于能通过利用塞贝克(Seebeck)效应和帕尔帖效应(Peltier)，即固体条件下凭借自身的空穴或载流子的传输，实现热能和电能的直接转换而引起了广泛的关注。

人们希望可以通过热电技术将汽车尾气以及锅炉等排气管处废热回收，实现能源再利用。目前已有的管状热电器如日本专利公开为No.61-254082的新型热电元件专利，该专利被称为热电环的开山鼻祖，其中热电环包括内管和外管，P型和N型块状元件沿圆周方向交替镶嵌在内管和外管之间。P型和N型依次首尾连接，一端经由内电极连接，另一端通过外电极连接，内部电极和外部电极经由绝缘体与内管和外管接触；美国专利公开号为US9166138B2的新型专利公开了一种热电管的制作方法，其中热电管包括内管和外管，将带有缺口的环状P型和N型热电元件置于内管和外管之间，经由绝缘体和内外管接触，在外管的最外层包裹有热交换管。将P型和N型元件以P-N-P-N…方式依次放置，导电环依次置入P和N型之间；中国专利公开号CN107221595A公开了一种真空热电管，该热电管包括真空腔体和若干热电偶，热电偶一端直接连接构成低温电极端设置于腔体外，热电偶另一端非直接连接构成高温电极端设置于腔体内。且高温端电极端N型和P型元件间填有高温绝缘填料。

以上热电管发明虽能基本实现对于废热的转换回收但任然存在以下问题：为保证良好的热接触，电极需和热电管具备相同的曲率；为减小接触电阻，也需与电极类似的曲率，这增加了热电元件加工工艺复杂性以及热电材料的消耗率；且由于工艺限制，接触不良限制了能效的提高。同时，已有的热电管通常以P型环和N型环与导电环串联构成或者以P型和N型块状元件串联而成的热电环与绝缘环串联构成，P型和N型的对数影响热电管的质量，限制了热电偶对数增加，阻止了热电管输出有效功率的进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空热电管，不同于已有的热电管中，P型和N型热电块状元件沿圆周方向交替排列或者环状热电元件沿热电管轴向交替排列，本发明的热电管采取P型和N型块状元件平行于热电管轴向交替排列，并且省去了以往热电管中的绝缘环结构，采用真空结构对P型和N型元件进行分隔同时能保护热电元件在高温下不会氧化而影响性能，增大了热电管的使用范围。在减轻热电管的重量同时，增加了单位面积热电管上P型和N型的对数，从而增加了单位面积热电管的有效输出功率。同时本热电管中热电偶沿轴向排列处于同一水平高度，故而可以采用一种的异形电极，极大改善了接触不良问题，彻底解决了热电管中N和P型元件加工困难的问题，为热电管效率进一步提高奠定了基础。

本发明的一种真空热电管，为中空的真空圆柱体，包括：内管，外管，外管壁内层和内管壁外层之间的真空腔体；其中P型元件和N型元件沿平行于热电管轴的方向交替排列在真空腔体内；P型元件和N型元件的一端经由内电极连接，另一端通过外电极连接。

所述P型元件或N型元件为无机热电材料、有机热电材料或无机-有机混合所得热电材料。

所述P型元件或N型元件为扇形或长方形。

所述P型元件和N型元件交替排列的方式为P-N-P-N…方式或N-P-N-P…方式。

所述内电极或外电极为导电材料。

所述导电材料为铝或铜。