專利名稱：一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體熱電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種照明器和隨身攜帶的電子產(chǎn)品越來越豐富，人們對(duì)其依賴程度也越來越強(qiáng)，但在偏遠(yuǎn)的地區(qū)、野外活動(dòng)或在停電等沒有電源供應(yīng)的情況下，這些照明器和電子產(chǎn)品的電源常常因?yàn)椴荒艿玫诫娔苎a(bǔ)充而無法使用，這就急需尋求一種替代的電能。熱電發(fā)電機(jī)所需的熱能火源在偏遠(yuǎn)的地區(qū)、野外活動(dòng)和停電的情況下是最常見的， 但這些熱源的溫度波動(dòng)范圍大，而常見的熱電半導(dǎo)體發(fā)電機(jī)所用的碲化鉍基熱電發(fā)電模塊的使用溫度低于380°C，而以木材燃燒為熱源的爐壁溫度可達(dá)600°C。因此，開發(fā)一種以火源為熱源的半導(dǎo)體小型熱電發(fā)電裝置，在沒有電源供應(yīng)的情況下提供電源用來照明和給便攜式電子產(chǎn)品充電成為一種很有效的辦法?，F(xiàn)有小型半導(dǎo)體熱電發(fā)電裝置，是直接將熱電發(fā)電裝置置于熱源上方，在熱源熱量不穩(wěn)定的情況下或溫度過高的條件下，易造成熱電發(fā)電模塊熱面溫度過高而導(dǎo)致其損壞和冷熱面溫差不穩(wěn)定導(dǎo)致冷面散熱器帶風(fēng)扇電壓不穩(wěn)定而損壞，而影響熱電發(fā)電裝置正常供電或供電不足。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，為了克服現(xiàn)有的熱源溫度過高導(dǎo)致熱電半導(dǎo)體發(fā)電所用熱電模塊損壞和熱源溫度不穩(wěn)定導(dǎo)致的散熱器風(fēng)扇損壞，而影響熱電發(fā)電裝置正常供電，熱電模塊成本高、熱電模塊轉(zhuǎn)換效率低的問題，提供一種耐高溫的熱電發(fā)電裝置，能以寬溫度范圍的熱源為熱源，采用集熱器安裝溫度保護(hù)防止熱端溫度過高、輸出電壓加穩(wěn)壓三極管后接散熱風(fēng)扇和熱電模塊所用原料少、成本低、功率比高，同時(shí)平板集熱器、帶風(fēng)扇的散熱器和T型外殼保證器件冷、熱面溫度恒定同時(shí)溫差大使得功率比及能量比高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置，包括集熱器、雙金屬片、石墨紙、熱電模塊、散熱器和風(fēng)扇，集熱器一面設(shè)有凹槽， 凹槽內(nèi)固定有雙金屬片并與熱源接觸，另一面通過石墨紙與熱電模塊熱面固定貼合，散熱器一面為平板面，另一面為肋狀體，熱電模塊的冷面通過石墨紙與散熱器平板面固定貼合， 散熱器肋狀體外安裝有風(fēng)扇，外殼固定罩于散熱器外，并與散熱器連接，外殼上設(shè)有提手和風(fēng)扇防護(hù)罩，熱電模塊通過連接線與穩(wěn)壓三極管連接穩(wěn)壓三極管進(jìn)一步分別連接風(fēng)扇和插座。所述熱電模塊還可通過連接線與插座連接。所述的集熱器為鋁板或銅板。熱電模塊冷熱兩面陶瓷板貼有石墨紙，貼有石墨紙的熱電模塊熱面和冷面分別緊貼于集熱器的外壁和散熱器的內(nèi)壁；當(dāng)熱電發(fā)電裝置置于熱源上方后，緊貼熱源的集熱器的溫度迅速上升，并將熱量傳導(dǎo)給熱電模塊，當(dāng)集熱器的溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，雙金屬片彈起，使熱電發(fā)電裝置和熱源分開一定距離，保證熱電發(fā)電模塊熱面低于380°C，由于熱電模塊的另一面與散熱器緊密貼合，散熱器迅速將該面的溫度散出去，這樣，熱電模塊的二個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊即產(chǎn)生電壓，電壓通過三極管穩(wěn)壓后帶動(dòng)散熱器風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，利用熱電模塊冷、熱面的溫差來提供的電源，同時(shí)通過三極管穩(wěn)壓后接插座輸出提供小型電器、照明和給便攜式設(shè)備充電。當(dāng)發(fā)電裝置不用時(shí)，提起風(fēng)扇防護(hù)罩上的提手從熱源上移開即可。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于它可廣泛應(yīng)用于無電源供應(yīng)的情況下，只要有熱源，就能將家用壁爐、木材爐等不同溫度的熱源穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換為電源，實(shí)現(xiàn)給常規(guī)照明設(shè)備提供電源和給便攜式設(shè)備充電。該發(fā)電裝置提供的電壓穩(wěn)定、功率及能量比高、無運(yùn)動(dòng)部件、無需維護(hù)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便于攜帶、經(jīng)濟(jì)適用、應(yīng)用廣泛、使用方便。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視圖。圖3是本實(shí)用新型的俯視圖。圖中1-集熱器，2-雙金屬片，3-石墨紙，4-熱電模塊，5-散熱器，6-風(fēng)扇，7_穩(wěn)壓三極管，8-外殼，9-風(fēng)扇防護(hù)罩，10-提手，11-熱源，12-插座。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，參見圖1、圖2和圖3，一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置，包括集熱器1、雙金屬片2、石墨紙3、熱電模塊4、散熱器5和風(fēng)扇 6，集熱器1 一面設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)固定有雙金屬片2并與熱源11接觸，另一面通過石墨紙 3與熱電模塊4熱面固定貼合，散熱器5 —面為平板面，另一面為肋狀體，熱電模塊4的冷面通過石墨紙3與散熱器5平板面固定貼合，散熱器5肋狀體外安裝有風(fēng)扇6，外殼8固定罩于散熱器5外，并與散熱器5連接，外殼8上設(shè)有提手10和風(fēng)扇防護(hù)罩9，熱電模塊4通過連接線與穩(wěn)壓三極管7連接，穩(wěn)壓三極管7進(jìn)一步分別連接風(fēng)扇6和插座12。所述熱電模塊4還可通過連接線與插座12連接。所述的集熱器1為鋁板或銅板。參見圖1和圖2，熱電模塊4冷、熱兩面貼有石墨紙3，并分別緊貼于集熱器1的上表面和散熱器5的下表面；當(dāng)熱電發(fā)電裝置置于熱源11上方后，緊貼熱源的集熱器1的溫度迅速上升，并將熱量傳導(dǎo)給熱電模塊4，當(dāng)集熱器1的溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，雙金屬片2彈起，使熱電發(fā)電裝置和熱源分開一定距離，保證熱電發(fā)電模塊4熱面低于380°C，由于熱電模塊4的另一面與散熱器5緊密貼合，散熱器5迅速將該面的溫度傳導(dǎo)出去，這樣，熱電模塊4的二個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊4即產(chǎn)生電壓，電壓通過穩(wěn)壓三極管7后帶動(dòng)散熱器5上方的風(fēng)扇6轉(zhuǎn)動(dòng)，使散熱器5的溫度再降溫，這樣利用熱電模塊 4冷、熱面的溫差產(chǎn)生的電壓，來提供風(fēng)扇6的電源，同時(shí)還通過穩(wěn)壓三極管7連接插座12 輸出提供電源，給小型電器、照明或給便攜式設(shè)備充電。當(dāng)發(fā)電裝置不用時(shí)，提起風(fēng)扇6防護(hù)罩9上的提手10從熱源上移開即可。實(shí)施例耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置的集熱器1設(shè)計(jì)成平板狀，由導(dǎo)熱系數(shù)高的鋁合金或銅材制作，集熱器1下表面凹槽內(nèi)側(cè)固定有雙金屬片2。集熱器1能穩(wěn)定的吸收熱源的熱量，通過調(diào)節(jié)集熱器1的槽的形狀、雙金屬片的條數(shù)和尺寸，確定集熱器1的設(shè)定溫度，當(dāng)集熱器1高于設(shè)定溫度時(shí)，溫度保護(hù)的雙金屬片2彈起，使集熱器1與熱源離開一定距離，保證集熱器1的溫度保持穩(wěn)定，雙金屬片2的溫度保護(hù)確保了熱電模塊4的溫度低于其上限使用溫度380°C的同時(shí)保證集熱器為熱電模塊的熱面提供穩(wěn)定的熱量。本實(shí)用新型的熱電模塊4的冷、熱面陶瓷板貼有高導(dǎo)熱石墨紙3，熱面石墨紙3與集熱器1緊貼，冷面石墨紙3與散熱器5緊貼，冷、熱面平行，集熱器1、散熱器5與熱電模塊4的平行，與熱源11垂直，其熱電半導(dǎo)體發(fā)電模塊4為耐高溫穩(wěn)定Bi2Te53基商用熱電模塊4，熱面耐溫達(dá)380°C，冷面耐溫達(dá)200°C。熱電模塊4設(shè)計(jì)為多片TEHP1-12635-1. 2的熱電組件組成，每片TEHP1-12635-1. 2 熱電組件的大小為:35mmX;35mmX3. 45mm,由1 對(duì)1. 29mmXl. 29mmXl. 5mm的粒子制成， 其原料相當(dāng)于單片常用熱電半導(dǎo)體致冷片TEC1-12708的80%，其單片的發(fā)電量達(dá)5W，在保證發(fā)電量的條件下降到了器件成本的目的；熱電模塊4的冷、熱面分別貼高導(dǎo)熱石墨紙3來實(shí)現(xiàn)與散熱器5和集熱器1之間的無縫連接，保證了熱電模塊4與集熱器1和散熱器5之間良好的導(dǎo)熱和在反復(fù)使用過程中熱傳導(dǎo)效率不變。同時(shí)該器件為耐高溫穩(wěn)定Bi2Te53基商用熱電模塊4，熱面耐溫達(dá)380°C、冷面耐溫達(dá)200°C;才能在木材爐、壁爐為熱源下集熱器1 溫度為250-400°C的條件下穩(wěn)定工作，冷端60-120°C條件下，四片能提供MV電壓和15W的功率產(chǎn)生的電能足夠通過給常規(guī)的照明器提供電源或給便攜式電器如筆記本、充電電池、 手機(jī)、Mp4等充電；八片TEHP1-12635-1. 2熱電組件或四片TEHP1-12656-0. 4熱電組件能提供24V電壓和30W的功率，則能同時(shí)給小型電器、大型便攜式電器如筆記本電腦等充電和為照明電器提供電源，器件所用原料少，功率比及能量比大。本實(shí)用新型的散熱器5為一塊和多塊鋁型材擠壓式，一個(gè)或兩個(gè)散熱器5中間固定一個(gè)風(fēng)扇6，散熱器的風(fēng)扇6選用大小為90mmX 90mm左右，額定電壓為10-15V，額定電壓為0. 10-0. 30A的小風(fēng)扇6。散熱器5和風(fēng)扇6上固定罩有散熱器外殼8，散熱器的外殼8 在平行散熱器肋邊是封閉的，在垂直肋的方向是開口的。參見圖3，外殼8上固定有帶提手 10的風(fēng)扇防護(hù)罩9，風(fēng)扇防護(hù)罩正對(duì)風(fēng)扇6。提手10可以活動(dòng)的立起和平放。當(dāng)熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置工作時(shí)，熱電模塊4的二個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊4 即產(chǎn)生電壓，電壓通過穩(wěn)壓三極管7后帶動(dòng)散熱器風(fēng)扇6轉(zhuǎn)動(dòng)，緊貼散熱器5的熱電模塊4 冷面的溫度能穩(wěn)定在6(T12(TC左右。熱電模塊4的熱量通過熱電模塊4本身擴(kuò)散的熱量很小，而采用熱電模塊4溫差發(fā)的電帶動(dòng)散熱器5上的風(fēng)扇6后，加快空氣流動(dòng)，將半導(dǎo)體熱電發(fā)電模塊4冷面的熱量散發(fā)出去，才能使冷面的溫度穩(wěn)定60-120°C左右，從而在熱電發(fā)電模塊4的兩端面產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度差來發(fā)電。本實(shí)用新型適用于無電源供應(yīng)的情況下，給常見的照明設(shè)備、小型電器提供電源和給常見的便攜式設(shè)備充電。提供一種如木材爐、壁爐等200-600°C寬溫度范圍的熱源，將耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電機(jī)置于熱源上，帶溫度保護(hù)的集熱器能穩(wěn)定的將熱量傳遞到熱電模塊的熱面，帶風(fēng)扇的散熱器貼在熱電模塊的冷面將散熱器散發(fā)出去，利用熱電模塊冷、熱面的恒定溫度差來提供穩(wěn)壓電源，同時(shí)提供照明、小型電器和給便攜式設(shè)備充電。
權(quán)利要求1.一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置，包括集熱器(1)、雙金屬片(2)、石墨紙(3)、熱電模塊(4)、散熱器(5)和風(fēng)扇(6)，其特征在于，集熱器(1)一面設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)固定有雙金屬片(2)并與熱源(11)接觸，另一面通過石墨紙(3)與熱電模塊(4)熱面固定貼合，散熱器(5) —面為平板面，另一面為肋狀體，熱電模塊(4)的冷面通過石墨紙(3)與散熱器(5) 平板面固定貼合，散熱器(5)肋狀體外安裝有風(fēng)扇(6)，外殼(8)固定罩于散熱器(5)外，并與散熱器(5)連接，外殼(8)上設(shè)有提手(10)和風(fēng)扇防護(hù)罩(9)，熱電模塊(4)通過連接線與穩(wěn)壓三極管(7 )連接，穩(wěn)壓三極管(7 )進(jìn)一步分別連接風(fēng)扇(6 )和插座(12 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置，其特征在于，所述熱電模塊(4 )還可通過連接線與插座(12 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置，其特征在于，所述的集熱器(1)為鋁板或銅板。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種耐高溫?zé)犭姲雽?dǎo)體發(fā)電裝置。它包括集熱器、雙金屬片、石墨紙、熱電模塊、散熱器和風(fēng)扇，集熱器一面設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)固定有雙金屬片并與熱源接觸，另一面通過石墨紙與熱電模塊熱面固定貼合,散熱器一面為平板面，另一面為肋狀體，熱電模塊的冷面通過石墨紙與散熱器平板面固定貼合，散熱器肋狀體外安裝有風(fēng)扇，外殼罩于散熱器外，外殼上設(shè)有提手和風(fēng)扇防護(hù)罩，熱電模塊通過連接線與穩(wěn)壓三極管連接穩(wěn)壓三極管進(jìn)一步分別連接風(fēng)扇和插座。該發(fā)電半導(dǎo)體發(fā)電裝置耐溫達(dá)600℃，提供的電壓穩(wěn)定、功率及能量比高、無運(yùn)動(dòng)部件無須維護(hù)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便于攜帶、經(jīng)濟(jì)適用、應(yīng)用范圍廣、使用方便。
文檔編號(hào)H02N11/00GK201966842SQ20112001095
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者張衛(wèi)華, 楊夢(mèng)春, 鄭俊輝, 鄭艷麗, 陳燕木 申請(qǐng)人:江西納米克熱電電子股份有限公司