[實用新型]基于半導體溫差發電的手機充電保溫杯

有效

• 申請號: 201520934711.6
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN205321969U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 季旭;許強強;宋向波;劉佳星;李海麗;張華
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: A47G19/22
• 分類號: A47G19/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種保溫杯，特別涉及一種基于半導體溫差發電的手機充電保溫 杯，屬于溫差發電和通訊領域。

背景技術

目前，關于溫差發電的項目多用于大型工業設施裝備上，而在日常生活用品中，溫 差發電的利用還比較少，如何將溫差發電的技術（塞貝克效應）應用在我們的生活中，將節 能落實到實處，是一件非常有意義的事情。

隨著移動通訊的快速發展，手機已經成為我們日常生活中不可缺少的一種通訊工 具，但在外出旅行、求學、出差的時候總會面臨手機沒電的問題，既影響我們的工作，也影響 我們的心情，尤其是遇到緊急事情的時候。雖說現在的移動電源已經很普遍了，但移動電源 也有沒電的時候。為了解決這個問題，將溫差發電技術與保溫杯結合，提供了一種可以給手 機充電的保溫杯，只要一杯開水，既解決了喝水的問題，又能發電為手機提供電源，同時還 可以節能，一舉三得！

發明內容

本實用新型的目的在于，將溫差發電技術、IC技術與保溫杯結合在一起，提供一種 帶有手機充電裝置的新型保溫杯，從而解決外出手機沒電的難題。該新型保溫杯不僅節能 環保，而且方便了人們的生活。本實用新型保溫杯主要由杯蓋（１）、杯身（２）和杯底三個部分 組成。杯子的整體形狀為上圓下方，既杯蓋（２）為不銹鋼圓柱形結構，杯身（２）是四面方形結 構，且杯身（２）為內外雙層(內壁，外壁)，二者均為不銹鋼材質。杯身采用方型結構的原因 是，在內壁和外壁之間置有40×40mm耐200℃的溫差發電片。每個壁面設置兩個溫差發電 片，一共有8個溫差發電片，并將其串聯起來，可以有效提供驅動電壓；熱端（內壁與溫差發 電片接觸的那一面）采用導熱硅脂粘合，這樣可以更加充分地利用熱量。

為了隔絕熱端與冷端之間的熱傳導以及保證溫差發電片兩端的溫差，杯身的內外 壁之間還增設了隔熱保溫層，保溫層與普通的保溫杯一樣，采用抽真空的方法進行隔熱保 溫。杯底設有集成電路（５）和USB接口（９），集成電路包括兩個部分，一是整流模塊，二是穩壓 模塊。

整流模塊采用的是感容濾波的單相橋式不可控整流電路，可有效地抑制電流的沖 擊。

穩壓模塊采用的是DC-DC升壓控制器，這種控制器使用的CE8301系列，不僅可以保 證以0.9V的電壓驅動，而且可根據負載的大小自動切換占空比系數。

由于溫差發電片一面與保溫杯的內壁粘合（熱端），另一面與保溫杯的外壁粘合 （冷端），當保溫杯中盛有開水的時，溫差發電片的冷熱端會出現溫度差，經試驗測得，在溫 差為20℃左右時，開路電壓約為0.37V；在溫差為40℃左右時，開路電壓約為0.60V；在溫差 為60℃左右時；開路電壓約為1.0V。需要注意的是，熱端溫度為杯中水的溫度，而實際的熱 端溫度應為內壁與溫差發電片接觸的那一面的溫度，經測量，杯中水的溫度與實際的熱端 溫度相差12—15℃左右。

附圖說明

圖1：基于半導體溫差發電片的手機充電保溫杯示意圖；

圖2：感容濾波的單相橋式不可控整流電路圖；

圖3：穩壓模塊電路圖；

圖1中，1—杯蓋，2—杯身，3—溫差發電片Ａ，4—溫差發電片Ｂ，5—集成電路，6— 真空層，7—溫差發電片Ｃ，8—溫差發電片Ｄ，9—ＵＳＢ接口。

具體實施方式

由于在杯身（2）的內外壁之間置有溫差發電片，當保溫杯中盛有開水時，熱端與冷 端形成溫度差，由此便會產生變化的電壓，一個溫差發電片產生的電壓相對來說較小，為了 解決這個問題，在杯身的每個面均設有兩個溫差發電片，并將其串聯起來。產生的總的交變 電壓通過集成電路（5），由于集成電路上設有整流模塊和穩壓模塊，在經過整流模塊整流濾 波之后，交變電壓變成直流電；直流電進入穩壓模塊，由于穩壓模塊中含有CE8301系列的 DC—DC升壓控制器，它能將0.9—5V之間的直流電壓，升至5V左右的直流電并穩定輸出。在 集成電路板上載有ＵＳＢ母座，可直接對ＵＳＢ接口（9）設備進行供電。如果電能過低，不 足以對手機進行充電，需及時換一杯開水。

需要說明的是，將８個溫差發電片串聯起來，不僅可以有效保證在溫差較低的情況 下驅動整流電路，也保證了DC—DC控制器的驅動。因為硅材料的二極管的最低正向導通電 壓為0.7V，而CE8301系列的DC—DC升壓控制器最低驅動為0.9V。