阅读说明：本技术 热能转化结构及井下温差发电装置 (Heat energy conversion structure and underground temperature difference power generation device ) 是由 柳根 贾丽华 郭兰芳 韩成鹏 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本申请公开一种热能转化结构及井下温差发电装置。热能转化结构包括带状软质导热基体、温差发电片以及散热器。带状软质导热基体被构造为固定于井下供热管道的外壁。温差发电片的热端固定于带状软质导热基体,温差发电片的冷端固定散热器。本申请提供的技术方案能够解决现有技术中热力井室内部的电子设备供电难的问题。(The application discloses heat energy conversion structure and temperature difference power generation device in pit. The heat energy conversion structure comprises a banded soft heat conduction matrix, a thermoelectric generation sheet and a radiator. The ribbon-shaped soft heat-conducting base body is configured to be fixed to an outer wall of the downhole heat supply pipeline. The hot junction of thermoelectric generation piece is fixed in banded soft heat conduction base member, and the cold junction of thermoelectric generation piece fixes the radiator. The technical scheme that this application provided can solve among the prior art the inside electronic equipment power supply of heating power well room problem difficult.)

热能转化结构及井下温差发电装置

技术领域

本申请涉及热力井供电技术领域，具体而言，涉及一种热能转化结构及井下温差发电装置。

背景技术

热力井是电厂热电联供工程的一部分，其向钢铁、电力、石化、冶金、化工、医院等企业提供所需的蒸汽，在中国北方地区热力井承担了给百姓供暖的功能，又称为地下热力管道施工、维修、开关检查井。

热力井室较其他市政管网的井室，其内部温度偏高，导致井室内部使用电池供电的难度很大。

发明内容

本申请提供了一种热能转化结构及井下温差发电装置，其能够解决现有技术中热力井室内部的电子设备供电难的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种热能转化结构，热能转化结构包括带状软质导热基体、温差发电片以及散热器。

带状软质导热基体被构造为固定于井下供热管道的外壁。

温差发电片的热端固定于带状软质导热基体，温差发电片的冷端固定散热器。

上述方案，提供了一种热能转化结构，其应用于热力井室中的保温管道上，利用保温管道的内外温差进行发电，以向热力井室中的电子设备供应电能。在供暖季或非供暖季生活热水供暖时，在热力井室内的保温管道内部介质温度在80℃以上，管道外部的环境温度在50℃以下，保温两侧的温差至少在30℃，其满足温差发电的要求。热能转化结构包括带状软质导热基体、温差发电片以及散热器。带状软质导热基体通过其柔性，能够适应于不同外径的管道，故能够使得热能转化结构能够固定于热力井室内中各种管道。保温管道的内部流动的介质的热量经过带状软质导热基体，传导至温差发电片的热端，温差发电片的冷端固定散热器，散热器处于保温管道的外侧，温差发电片的热端和冷端之间产生温度差，故温差发电片可产生电能，且能够向热力井室内部的电子设备供应电能。

在可选的实施方式中，热能转化结构包括多个发电组，发电组由多个温差发电片构成。

多个发电组沿带状软质导热基体的长度方向间隔固定于带状软质导热基体。

在可选的实施方式中，热能转化结构还包括隔热部。

隔热部位于相邻两个发电组之间且固定于带状软质导热基体。

在可选的实施方式中，带状软质导热基体沿其长度方向间隔形成有多个凸出部，发电组与凸出部的数量对应，且每一个发电组固定于对应的凸出部上。

在可选的实施方式中，每个发电组由多个温差发电片以矩形阵列间隔分布构成。

在可选的实施方式中，每个发电组包括十二个温差发电片，十二个温差发电片在带状软质导热基体的长度方向排列呈两列。

在可选的实施方式中，散热器的数量与发电组的数量相同。

散热器包括散热结构和导热底座，散热结构凸设于导热底座。

导热底座固定于发电组中所有的温差发电片上。

在可选的实施方式中，散热结构包括多个散热件，多个散热件间隔固定于导热底座。

在可选的实施方式中，热能转化结构还包括紧固件，紧固件用于固定带状软质导热基体的两端，以使得带状软质导热基体固定于井下供热管道的外壁。

第二方面，本发明实施例提供一种井下温差发电装置，包括：

井下供热管道以及前述实施方式任意一项的热能转化结构；

热能转化结构中的带状软质导热基体设于井下供热管道的外壁。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例中热能转化结构在卷曲时的示意图；

图2为本实施例中热能转化结构在展平时的示意图；

图3为本实施例中井下温差发电装置的示意图。

图标：10-热能转化结构；11-带状软质导热基体；12-温差发电片；13-散热器；14-发电组；15-隔热部；110-凸出部；130-散热结构；131-导热底座；

20-井下温差发电装置；21-井下供热管道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种热能转化结构10，其能够解决现有技术中热力井室内部的电子设备供电难的问题。

请参见图1和图2，图1示出了本实施例中热能转化结构10在卷曲时的具体结构。图2示出了本实施例中热能转化结构10在展开时的具体结构。

热能转化结构10包括带状软质导热基体11、温差发电片12以及散热器13。

带状软质导热基体11被构造为固定于井下供热管道(即，热力井室内的保温管道)的外壁，通过带状软质导热基体11本身柔软的特性，使得带状软质导热基体11能够通过卷曲或展开的方式能够安装或拆卸于不同尺寸的管道。

本实施例中，热能转化结构10还包括紧固件(未示出)，紧固件用于固定带状软质导热基体11的两端，以使得带状软质导热基体11固定于井下供热管道的外壁。其中，紧固件可以为螺钉等连接件，其作用在于固定带状软质导热基体11的两端。需要说明的是，在其他具体实施方式中，带状软质导热基体11的两端亦可通过相互捆绑或者相互搭接，实现带状软质导热基体11固定于管道的效果。

其中在图1和图2中分别示出了带状软质导热基体11的两种状态。图1中示出了带状软质导热基体11呈卷曲状，以示意出热能转化结构10固定于管道上的大致形状。图2中示出了带状软质导热基体11呈展平状，以示意出热能转化结构10未固定于管道上的大致形状。

温差发电片12的热端固定于带状软质导热基体11，温差发电片12的冷端固定散热器13。

上述方案，提供了一种热能转化结构10，其应用于热力井室中的保温管道上，利用保温管道的内外温差进行发电，以向热力井室中的电子设备供应电能。

在供暖季或非供暖季生活热水供暖时，在热力井室内的保温管道内部介质温度在80℃以上，管道外部的环境温度在50℃以下，保温两侧的温差至少在30℃(在供暖季，其温差至少为40℃)，其满足温差发电的要求。

热能转化结构10包括带状软质导热基体11、温差发电片12以及散热器13。保温管道的内部流动的介质的热量经过带状软质导热基体11，传导至温差发电片12的热端。温差发电片12的冷端固定散热器13，散热器13处于保温管道的外侧，散热器13可直接暴露于管道外侧与管外的空气接触，或者可与热力井室内的循环水、墙体等冷源接触。温差发电片12的热端和冷端之间产生温度差，故温差发电片12可产生电能，从而向热力井室内部的电子设备供电。

需要说明的是，带状软质导热基体11可为软性硅胶，或者铝等软性或者具有一定柔软性的，能够完成卷曲和展开动作的导热材料制成。

需要说明的是，温差发电片12根据赛贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成。其中，塞贝克效应(Seebeck effect)又称作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。一般规定热电势方向为：在热端电流由负流向正。在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。相应的电动势称为热电势，其方向取决于温度梯度的方向。塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差(电压)，该电势差取决于两种金属中的电子溢出功不同及两种金属中电子浓度不同造成的。

为保证热能转化结构10的发电效率以及适应带状软质导热基体11在卷曲状和展平状之间的转换，热能转化结构10包括多个发电组14，发电组14由多个温差发电片12构成，多个发电组14沿带状软质导热基体11的长度方向间隔固定于带状软质导热基体11，当带状软质导热基体11呈卷曲状时，多个发电组14跟随带状软质导热基体11卷曲并散开，互不干涉。

如图1，本实施例中，每个发电组14由十二个温差发电片12以矩形阵列间隔分布构成。(在图1中，隐藏了其中一个散热器13的部分结构，并暴露出六个温差发电片12)。十二个温差发电片12在带状软质导热基体11的长度方向呈两列排列。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，不限定每个发电组14中温差发电片12的数量，亦不限定发电组14的由多个温差发电片12组成的阵列形状，其根据设计需求进行调整。

其中，散热器13的数量与发电组14的数量相同。

散热器13包括散热结构130和导热底座131，散热结构130凸设于导热底座131。

导热底座131固定于发电组14中所有的温差发电片12上，即，每个发电组14对应一个散热器13，每一个散热器13的导热底座131与其对应的发电组14中的所有的温差发电片12的冷端接触。

本实施例中，为提高散热效果，散热结构130包括多个散热件，多个散热件间隔固定于导热底座131。散热件可以为散热翅片、散热针等结构。

本实施例中，热能转化结构10还包括隔热部15(在图1中以标号“15”标注其位置)。

隔热部15位于相邻两个发电组14之间且固定于带状软质导热基体11。当带状软质导热基体11卷曲时，相邻两个发电组14之间会产生一定的间隙，为此需填充隔热部15进行隔热，以避免能量泄露。

带状软质导热基体11沿其长度方向间隔形成有多个凸出部110，发电组14与凸出部110的数量对应，且每一个发电组14固定于对应的凸出部110上。在带状软质导热基体11卷曲时，凸出部110会与相邻两个发电组14之间的间隙共同构成一个腔室，操作人员对该腔室填充隔热部15。

需要说明的是，本实施例还提供一种井下温差发电装置20。参见图3，图3示出了本实施中井下温差发电装置20的具体结构。

井下温差发电装置20包括井下供热管道21和上文描述的热能转化结构10，热能转化结构10中的带状软质导热基体11设于井下供热管道21的外壁。

需要说明的是，井下供热管道21可设有多个热能转化结构10，以提高供电效率。

需要说明的是，热能转化结构10利用热力管网生活热水和供暖的余热，实现井室内电子设备的供电。降低井内安装的电子设备对电池更换的依赖，增加井室内安装电子设备的续航时间，并延长井室的维护周期，进而降低热力井室的维护和运行的人力成本、时间成本和维护成本。

通过安装合适数量的热能转化结构10，能够提高热力井室内安装电子设备的总功率限制，使得热力井室内可以安装功耗更高、种类更多的传感器和监测设备，为需要持续供电的监测设备摆脱电池容量的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。