一种小型同位素温差电池内部集热装置的制作方法

本发明属于同位素温差电池研制技术领域，特别是涉及一种小型同位素温差电池内部集热装置。

背景技术

同位素温差电池(RTG)是利用塞贝克效应将放射性同位素的衰变热直接转换成电能的换能装置，其优势在于：可靠性高、安全性好、寿命长，在宇宙空间条件下保持稳定的电输出参数，且无需维护、也不受环境影响。在国际RTG技术领域中，多个国家正在进行小型化RTG的概念研究，未来RTG的发展越来越注重提高热电转换效率的同时，也更加小型化。要实现RTG的小型化和高热电转换效率，不仅要提高RTG内部同位素热源的热利用率，而且还要从RTG的高效集成研究入手，实现一个部件多种功能。

目前RTG多为无集热装置结构，或热源装入的类似装置仅实现均热功能，热量收集并定向传导至温差换能部件的作用较弱，不利于热源热量的充分收集，同时该装置也无换能部件定位功能。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种小型同位素温差电池内部集热装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种小型同位素温差电池内部集热装置，包括设在温差换能部件上方的集热装置本体；集热装置本体的内部设有用于安装同位素热源的安装孔，所述安装孔上端开放，安装孔侧壁及底部与同位素热源接触配合以保证同位素热源的热量最大限度传导至集热装置本体；所述集热装置本体的侧壁厚度小于底部厚度。

进一步，所述集热装置本体的侧壁与底部一体加工；集热装置本体底部面积大于温差换能部件热面面积，且集热装置本体底部设有定位温差换能部件用的平底定位卡槽，所述定位卡槽内壁与温差换能部件接触配合。将温差换能部件的定位装置与集热装置一体化设计，具有一部件多功能的效果，满足了RTG设计小型化的要求。

进一步，所述集热装置本体采用铜质材料制成的以保证较好的热传导和均热性；

进一步，由于集热装置本体的内部与同位素热源接触紧密，为了防止热源装入时发生卡滞，在所述集热装置本体的底部均匀开有若干个通透的工艺孔，所述工艺孔设在所述定位卡槽的外围，以防止工艺孔底部被温差换能部件封堵。

本发明具有的优点和积极效果：

采用本发明所设计的集热装置后，在同位素热源热功率保持不变的情况下，温差换能部件的热端温度可明显提高，提高了RTG内部的热利用率。此外，将温差换能部件的定位装置与集热装置一体化设计，具有一部件多功能的效果，满足了RTG设计小型化的要求。

此外，由于热源侧壁在整个热源表面积中占据较大的比重，将热源侧壁热量收集并传导至热源底面，可以更大限度利用同位素热源所产生的热量。在温差换能部件与同位素热源之间加装的集热装置，可将热源侧壁的热量收集起来并传导至换能器件，提高电池内部热利用率；

小型化RTG由于自身体积的限制，为填充更多绝热材料以减少漏热，电池壳体厚度设计为满足内部压力不变形的最小厚度，若设计定位装置，只能以增加电池体积或减少内部绝热材料的填充为代价。因此，重新对温差换能部件与同位素热源之间的集热装置进行设计，将定位卡槽设计于集热装置底部，即便集热装置发生偏移，也可保证热源与换能部件相对位置不变，提高RTG内部结构热利用率的同时，实现电池的小型化。

附图说明

图1为本发明的集热装置本体的半剖图；

图2为图1的仰视图；

图3是本发明中集热装置的安装示意图。

图中，1、安装孔；2、定位卡槽；3、工艺孔；4、集热装置本体；5、温差换能部件；6、RTG；7、同位素热源。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：

本发明公开了一种小型同位素温差电池内部集热装置，由于RTG通常设计为温差换能部件位于同位素热源底面的结构，以便于操作人员进行集成操作，从而减少操作人员的受照剂量，缩短操作时间；因此本装置包括设在温差换能部件5上方的集热装置本体4；集热装置本体4的内部设有用于安装同位素热源7的安装孔1，所述安装孔1上端开放从而不与热源上表面接触，安装孔1侧壁及底部与同位素热源7紧密接触配合以保证同位素热源7的热量最大限度传导至集热装置本体4；同位素热源7依靠其自身以及集热装置本体4二者的重量将温差换能器件压紧，以实现紧密接触，便于热量更好的进行传导至温差换能器件。

优选的，所述集热装置本体4的侧壁与底部一体加工，侧壁厚度要小于底部厚度，从而使得侧壁热阻大于底部热阻，保证了热量传导的定向性，使热源侧壁热量能顺畅传导至底面的温差换能部件5；

优选的，集热装置本体4底部面积大于温差换能部件5热面面积，且集热装置本体4底部设有定位温差换能部件5用的平底定位卡槽2，所述定位卡槽2内壁与温差换能部件5紧密配合，从而使RTG使用过程中，温差换能部件5不发生偏移，以保证热源的热量准确传导至温差换能部件5，防止温差换能部件发生偏移造成其热端错位而出现与热源底部不接触部位。

优选的，装入同位素热源7后，集热装置本体4的侧壁必须不发生热变形，且底部具有良好的均热性；因此，所述集热装置本体4采用铜质材料制成的以保证较好的热传导和均热性；

优选的，由于集热装置本体4的内部与同位素热源7接触紧密，为了防止热源装入时发生卡滞，在所述集热装置本体4的底部均匀开有若干个通透的工艺孔3，所述工艺孔3设在所述定位卡槽2的外围，以防止工艺孔3底部被温差换能部件5封堵。

本文所述实施例只是本发明的部分实施例，并非全部。根据上述说明书的解释和指导，本领域的技术人员基于本发明及实施例，能够对实施方式进行变更、改进、替换等，但在没有做出创新性研究前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范畴。

技术特征：

1.一种小型同位素温差电池内部集热装置，包括设在温差换能部件上方的集热装置本体；其特征在于：集热装置本体的内部设有用于安装同位素热源的安装孔，所述安装孔上端开放，安装孔侧壁及底部与同位素热源接触配合以保证同位素热源的热量最大限度传导至集热装置本体；所述集热装置本体的侧壁厚度小于底部厚度。

2.如权利要求1所述的小型同位素温差电池内部集热装置，其特征在于：所述集热装置本体的侧壁与底部一体加工；集热装置本体底部面积大于温差换能部件热面面积，且集热装置本体底部设有定位温差换能部件用的平底定位卡槽，所述定位卡槽内壁与温差换能部件接触配合。

3.如权利要求2所述的小型同位素温差电池内部集热装置，其特征在于：在所述集热装置本体的底部均匀开有若干个通透的工艺孔，所述工艺孔设在所述定位卡槽的外围。

4.如权利要求1所述的小型同位素温差电池内部集热装置，其特征在于：所述集热装置本体采用铜质材料制成。

技术总结
本发明属于同位素温差电池研制技术领域，特别是涉及一种小型同位素温差电池内部集热装置，包括设在温差换能部件上方的集热装置本体；集热装置本体的内部设有用于安装同位素热源的安装孔，安装孔上端开放，安装孔侧壁及底部与同位素热源接触配合以保证同位素热源的热量最大限度传导至集热装置本体；集热装置本体的侧壁厚度小于底部厚度；集热装置本体底部面积大于温差换能部件热面面积，且集热装置本体底部设有定位温差换能部件用的平底定位卡槽，定位卡槽内壁与温差换能部件接触配合。采用本发明所设计的集热装置后，在同位素热源热功率保持不变的情况下，温差换能部件的热端温度可明显提高，提高了RTG内部的热利用率。

技术研发人员：陈媛媛;刘佳林;刘锐;
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十八研究所;
技术研发日：2021.06.25
技术公布日：2021.10.01