專利名稱：一種耐高溫熱電半導體發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體熱電發電技術領域，特別涉及一種耐高溫熱電半導體發電
直O
背景技術：
隨著科學技術的發展，各種照明器和隨身攜帶的電子產品越來越豐富，人們對其依賴程度也越來越強，但在偏遠的地區、野外活動或在停電等沒有電源供應的情況下，這些照明器和電子產品的電源常常因為不能得到電能補充而無法使用，這就急需尋求一種替代的電能。熱電發電機所需的熱能火源在偏遠的地區、野外活動和停電的情況下是最常見的， 但這些熱源的溫度波動范圍大，而常見的熱電半導體發電機所用的碲化鉍基熱電發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600°C。因此，開發一種以火源為熱源的半導體小型熱電發電裝置，在沒有電源供應的情況下提供電源用來照明和給便攜式電子產品充電成為一種很有效的辦法。現有小型半導體熱電發電裝置，是直接將熱電發電裝置置于熱源上方，在熱源熱量不穩定的情況下或溫度過高的條件下，易造成熱電發電模塊熱面溫度過高而導致其損壞和冷熱面溫差不穩定導致冷面散熱器帶風扇電壓不穩定而損壞，而影響熱電發電裝置正常供電或供電不足。
實用新型內容本實用新型的目的是，為了克服現有的熱源溫度過高導致熱電半導體發電所用熱電模塊損壞和熱源溫度不穩定導致的散熱器風扇損壞，而影響熱電發電裝置正常供電，熱電模塊成本高、熱電模塊轉換效率低的問題，提供一種耐高溫的熱電發電裝置，能以寬溫度范圍的熱源為熱源，采用集熱器安裝溫度保護防止熱端溫度過高、輸出電壓加穩壓三極管后接散熱風扇和熱電模塊所用原料少、成本低、功率比高，同時平板集熱器、帶風扇的散熱器和T型外殼保證器件冷、熱面溫度恒定同時溫差大使得功率比及能量比高。為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是一種耐高溫熱電半導體發電裝置，包括集熱器、雙金屬片、石墨紙、熱電模塊、散熱器和風扇，集熱器一面設有凹槽， 凹槽內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扇，外殼固定罩于散熱器外，并與散熱器連接，外殼上設有提手和風扇防護罩，熱電模塊通過連接線與穩壓三極管連接穩壓三極管進一步分別連接風扇和插座。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壁；當熱電發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，并將熱量傳導給熱電模塊，當集熱器的溫度超過設定溫度時，雙金屬片彈起，使熱電發電裝置和熱源分開一定距離，保證熱電發電模塊熱面低于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，熱電模塊的二個面很快形成了溫差，當溫差達到一定時，熱電模塊即產生電壓，電壓通過三極管穩壓后帶動散熱器風扇轉動，利用熱電模塊冷、熱面的溫差來提供的電源，同時通過三極管穩壓后接插座輸出提供小型電器、照明和給便攜式設備充電。當發電裝置不用時，提起風扇防護罩上的提手從熱源上移開即可。本實用新型的優點和有益效果在于它可廣泛應用于無電源供應的情況下，只要有熱源，就能將家用壁爐、木材爐等不同溫度的熱源穩定的轉換為電源，實現給常規照明設備提供電源和給便攜式設備充電。該發電裝置提供的電壓穩定、功率及能量比高、無運動部件、無需維護、壽命長、結構簡單、體積小便于攜帶、經濟適用、應用廣泛、使用方便。
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型的側視圖。圖3是本實用新型的俯視圖。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-風扇，7_穩壓三極管，8-外殼，9-風扇防護罩，10-提手，11-熱源，12-插座。
具體實施方式
現結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，參見圖1、圖2和圖3，一種耐高溫熱電半導體發電裝置，包括集熱器1、雙金屬片2、石墨紙3、熱電模塊4、散熱器5和風扇 6，集熱器1 一面設有凹槽，凹槽內固定有雙金屬片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上設有提手10和風扇防護罩9，熱電模塊4通過連接線與穩壓三極管7連接，穩壓三極管7進一步分別連接風扇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；當熱電發電裝置置于熱源11上方后，緊貼熱源的集熱器1的溫度迅速上升，并將熱量傳導給熱電模塊4，當集熱器1的溫度超過設定溫度時，雙金屬片2彈起，使熱電發電裝置和熱源分開一定距離，保證熱電發電模塊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出去，這樣，熱電模塊4的二個面很快形成了溫差，當溫差達到一定時，熱電模塊4即產生電壓，電壓通過穩壓三極管7后帶動散熱器5上方的風扇6轉動，使散熱器5的溫度再降溫，這樣利用熱電模塊 4冷、熱面的溫差產生的電壓，來提供風扇6的電源，同時還通過穩壓三極管7連接插座12 輸出提供電源，給小型電器、照明或給便攜式設備充電。當發電裝置不用時，提起風扇6防護罩9上的提手10從熱源上移開即可。實施例耐高溫熱電半導體發電裝置的集熱器1設計成平板狀，由導熱系數高的鋁合金或銅材制作，集熱器1下表面凹槽內側固定有雙金屬片2。集熱器1能穩定的吸收熱源的熱量，通過調節集熱器1的槽的形狀、雙金屬片的條數和尺寸，確定集熱器1的設定溫度，當集熱器1高于設定溫度時，溫度保護的雙金屬片2彈起，使集熱器1與熱源離開一定距離，保證集熱器1的溫度保持穩定，雙金屬片2的溫度保護確保了熱電模塊4的溫度低于其上限使用溫度380°C的同時保證集熱器為熱電模塊的熱面提供穩定的熱量。本實用新型的熱電模塊4的冷、熱面陶瓷板貼有高導熱石墨紙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，其熱電半導體發電模塊4為耐高溫穩定Bi2Te53基商用熱電模塊4，熱面耐溫達380°C，冷面耐溫達200°C。熱電模塊4設計為多片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1. 29mmXl. 29mmXl. 5mm的粒子制成， 其原料相當于單片常用熱電半導體致冷片TEC1-12708的80%，其單片的發電量達5W，在保證發電量的條件下降到了器件成本的目的；熱電模塊4的冷、熱面分別貼高導熱石墨紙3來實現與散熱器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之間良好的導熱和在反復使用過程中熱傳導效率不變。同時該器件為耐高溫穩定Bi2Te53基商用熱電模塊4，熱面耐溫達380°C、冷面耐溫達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的功率產生的電能足夠通過給常規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、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。本實用新型的散熱器5為一塊和多塊鋁型材擠壓式，一個或兩個散熱器5中間固定一個風扇6，散熱器的風扇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的小風扇6。散熱器5和風扇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的風扇防護罩9，風扇防護罩正對風扇6。提手10可以活動的立起和平放。當熱電半導體發電裝置工作時，熱電模塊4的二個面很快形成了溫差，當溫差達到一定時，熱電模塊4 即產生電壓，電壓通過穩壓三極管7后帶動散熱器風扇6轉動，緊貼散熱器5的熱電模塊4 冷面的溫度能穩定在6(T12(TC左右。熱電模塊4的熱量通過熱電模塊4本身擴散的熱量很小，而采用熱電模塊4溫差發的電帶動散熱器5上的風扇6后，加快空氣流動，將半導體熱電發電模塊4冷面的熱量散發出去，才能使冷面的溫度穩定60-120°C左右，從而在熱電發電模塊4的兩端面產生穩定的溫度差來發電。本實用新型適用于無電源供應的情況下，給常見的照明設備、小型電器提供電源和給常見的便攜式設備充電。提供一種如木材爐、壁爐等200-600°C寬溫度范圍的熱源，將耐高溫熱電半導體發電機置于熱源上，帶溫度保護的集熱器能穩定的將熱量傳遞到熱電模塊的熱面，帶風扇的散熱器貼在熱電模塊的冷面將散熱器散發出去，利用熱電模塊冷、熱面的恒定溫度差來提供穩壓電源，同時提供照明、小型電器和給便攜式設備充電。
權利要求1.一種耐高溫熱電半導體發電裝置，包括集熱器(1)、雙金屬片(2)、石墨紙(3)、熱電模塊(4)、散熱器(5)和風扇(6)，其特征在于，集熱器(1)一面設有凹槽，凹槽內固定有雙金屬片(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)上設有提手(10)和風扇防護罩(9)，熱電模塊(4)通過連接線與穩壓三極管(7 )連接，穩壓三極管(7 )進一步分別連接風扇(6 )和插座(12 )。
2.根據權利要求1所述的一種耐高溫熱電半導體發電裝置，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.根據權利要求1所述的一種耐高溫熱電半導體發電裝置，其特征在于，所述的集熱器(1)為鋁板或銅板。
專利摘要本實用新型公開一種耐高溫熱電半導體發電裝置。它包括集熱器、雙金屬片、石墨紙、熱電模塊、散熱器和風扇，集熱器一面設有凹槽，凹槽內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扇，外殼罩于散熱器外，外殼上設有提手和風扇防護罩，熱電模塊通過連接線與穩壓三極管連接穩壓三極管進一步分別連接風扇和插座。該發電半導體發電裝置耐溫達600℃，提供的電壓穩定、功率及能量比高、無運動部件無須維護、壽命長、結構簡單、體積小便于攜帶、經濟適用、應用范圍廣、使用方便。
文檔編號H02N11/00GK201966842SQ20112001095
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者張衛華, 楊夢春, 鄭俊輝, 鄭艷麗, 陳燕木 申請人:江西納米克熱電電子股份有限公司