[實(shí)用新型]一種小型便攜式半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020252414.0
• 申請(qǐng)日: 2010-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201708191U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭俊輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西納米克熱電電子股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L35/30
• 分類(lèi)號(hào): H01L35/30
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 徐光熙

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種小型便攜式半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，屬半導(dǎo)體熱電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。?

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(lái)越豐富，人們對(duì)其依賴(lài)程度也越來(lái)越強(qiáng)，但在偏遠(yuǎn)的地區(qū)、野外活動(dòng)或在停電等沒(méi)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(wú)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(jiàn)的，而這些常見(jiàn)便攜式設(shè)備的充電電壓需求一般為0～15V。因此，開(kāi)發(fā)一種以火源為熱源的半導(dǎo)體小型熱電發(fā)電機(jī)，在沒(méi)有電源供應(yīng)的情況下提供0～15V電源用來(lái)照明和給便攜式電子產(chǎn)品充電成為一種很有效的辦法。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是，為了克服現(xiàn)有的火源熱量不穩(wěn)定而影響熱電發(fā)電裝置正常供電的不足，開(kāi)發(fā)一種以火源為熱源的半導(dǎo)體小型熱電發(fā)電機(jī)，在沒(méi)有電源供應(yīng)的情況下，能提供0～15V電源用來(lái)照明或給便攜式電子產(chǎn)品充電，以解決在偏遠(yuǎn)地區(qū)和野外活動(dòng)時(shí)電子產(chǎn)品的充電問(wèn)題。?

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，本實(shí)用新型小型便攜式半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)由臺(tái)階式集熱器6，熱電模塊4，熱電模塊冷熱面石墨紙3、鋁型材擠壓式散熱器2加小型風(fēng)扇1、卡扣5、USB接口8組成；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緊貼于臺(tái)階集熱器上端面的長(zhǎng)方形凸臺(tái)，貼有石墨?紙的熱電模塊冷面緊貼于帶風(fēng)扇散熱器的下端面，套在散熱器上的可拆卸卡扣扣在集熱器圓盤(pán)上的卡扣底座上，將散熱器、熱電模塊和集熱器牢牢扣緊，集熱器下端面放置在火源的正上方，熱電模塊的電源引出線(xiàn)接風(fēng)扇和經(jīng)開(kāi)關(guān)接USB接口。?

當(dāng)熱電發(fā)電機(jī)置于火源正上方后，底部圓盤(pán)的集熱器擋住火苗與熱電模塊及散熱器接觸的同時(shí)吸收了火源的熱量，將熱量傳導(dǎo)到集熱器中部凸起的長(zhǎng)方體上來(lái)將熱量傳導(dǎo)至熱電模塊的熱端，熱電模塊的冷面與帶卡扣和風(fēng)扇的散熱器接觸緊密，散熱器迅速將該面的溫度傳輸出去，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)生電流，帶動(dòng)散熱器上的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)保證冷熱面溫差恒定，產(chǎn)生電流，給便攜式設(shè)備供電。?

本實(shí)用新型的集熱器的形狀設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，下端為圓盤(pán)狀和圓盤(pán)上端中部凸起的薄長(zhǎng)方體凸臺(tái)，如圖4、圖5所示。集熱器底座上的長(zhǎng)方體凸臺(tái)10用于放置熱電模塊，臺(tái)階集熱器圓盤(pán)底座11與火源接觸。通過(guò)控制圓盤(pán)的面積能夠穩(wěn)定的吸收火源的熱量，阻擋火源與熱電電模塊和散熱器直接接觸引起的熱電模塊破壞和螺絲固定引起的熱短路，上端凸起的長(zhǎng)方體狀保持能穩(wěn)定的吸收底部圓盤(pán)的熱量，保持溫差電模塊的熱端溫度的穩(wěn)定在250～300℃左右，達(dá)到了為溫差模塊提供穩(wěn)定熱量的目的。?

本實(shí)用新型的熱電模塊為一片或兩片自制的熱電組件，熱電模塊由二塊夾有多個(gè)熱電元件的陶瓷板組成，熱電模塊外表的電瓷板分別為冷面和熱面，冷熱面分別貼高導(dǎo)熱石墨紙，冷面石墨紙與散熱器緊貼，熱面石墨紙與臺(tái)階狀集熱器緊貼，冷面和熱面平行，散熱器、集熱器與溫差電模塊的相關(guān)冷熱接觸面彼此平行；其溫差電模塊為耐高溫穩(wěn)定Bi₂Te₃基商用熱電模塊，熱面耐溫達(dá)380℃，冷面耐溫達(dá)200℃。?

本實(shí)用新型的散熱器為鋁型材擠壓式散熱器加小型風(fēng)扇，如圖6所示，所述的鋁制散熱器可選用常用的小型散熱器，固定在散熱器上的小風(fēng)扇選用大小70×70mm左右，額定電壓4～15V，額定電流0.10～0.20A的小風(fēng)扇。當(dāng)便攜式半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)工作時(shí)，所述發(fā)電機(jī)置于火源上方，在帶小風(fēng)扇和卡扣的散熱器的散熱作用下，緊貼散熱器的熱電模塊的這個(gè)面的溫度能穩(wěn)定在60～100℃左右。熱電模塊的熱量通過(guò)熱電模塊本身擴(kuò)散的熱量很小，而采用熱電模塊溫差發(fā)的電帶動(dòng)散熱器上的風(fēng)扇后，加快空氣流動(dòng)，將半導(dǎo)體熱電發(fā)電模塊冷面的熱量散發(fā)出去，才能使冷面的溫度穩(wěn)定60～100℃左右，從而在熱電發(fā)電模塊的兩端面產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度差來(lái)發(fā)電。?

本實(shí)用新型的臺(tái)階式集熱器、熱電模塊及散熱器之間的固定通過(guò)散熱器上的卡扣與臺(tái)階式集熱器圓盤(pán)上方的卡扣底座扣在一起來(lái)固定。散熱器上的卡扣為不銹鋼材質(zhì)，采用卡扣避免了由螺絲固定引起的熱短路，同時(shí)更換熱電模塊和拆卸方便，易于調(diào)節(jié)熱電發(fā)電機(jī)的電壓、功率同時(shí)攜帶方便。?

由于熱電模塊耐高溫、冷熱面溫差達(dá)200℃、轉(zhuǎn)換效率高，熱電模塊冷熱面貼石墨紙，散熱器上的卡扣與集熱器之間可以將熱電模塊很好的固定的兩者之間，體積小、拆卸方便。同時(shí)可以很方便的根據(jù)輸出設(shè)備對(duì)電壓的要求，直接更換熱電模塊的片數(shù)和型號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓在0～15V之間調(diào)節(jié)、功率在0～20W之間調(diào)節(jié)。?