CN201966842U - 一种耐高温热电半导体发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种耐高温热电半导体发电装置。它包括：集热器、双金属片、石墨纸、热电模块、散热器和风扇，集热器一面设有凹槽，凹槽内固定有双金属片并与热源接触，另一面通过石墨纸与热电模块热面固定贴合,散热器一面为平板面，另一面为肋状体，热电模块的冷面通过石墨纸与散热器平板面固定贴合，散热器肋状体外安装有风扇，外壳罩于散热器外，外壳上设有提手和风扇防护罩，热电模块通过连接线与稳压三极管连接稳压三极管进一步分别连接风扇和插座。该发电半导体发电装置耐温达600℃，提供的电压稳定、功率及能量比高、无运动部件无须维护、寿命长、结构简单、体积小便于携带、经济适用、应用范围广、使用方便。

Description

一种耐高温热电半导体发电装置

技术领域

本实用新型涉及半导体热电发电技术领域，特别涉及一种耐高温热电半导体发电装置。

背景技术

随着科学技术的发展，各种照明器和随身携带的电子产品越来越丰富，人们对其依赖程度也越来越强，但在偏远的地区、野外活动或在停电等没有电源供应的情况下，这些照明器和电子产品的电源常常因为不能得到电能补充而无法使用，这就急需寻求一种替代的电能。热电发电机所需的热能火源在偏远的地区、野外活动和停电的情况下是最常见的，但这些热源的温度波动范围大，而常见的热电半导体发电机所用的碲化铋基热电发电模块的使用温度低于380℃，而以木材燃烧为热源的炉壁温度可达600℃。因此，开发一种以火源为热源的半导体小型热电发电装置，在没有电源供应的情况下提供电源用来照明和给便携式电子产品充电成为一种很有效的办法。现有小型半导体热电发电装置，是直接将热电发电装置置于热源上方，在热源热量不稳定的情况下或温度过高的条件下，易造成热电发电模块热面温度过高而导致其损坏和冷热面温差不稳定导致冷面散热器带风扇电压不稳定而损坏，而影响热电发电装置正常供电或供电不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是，为了克服现有的热源温度过高导致热电半导体发电所用热电模块损坏和热源温度不稳定导致的散热器风扇损坏，而影响热电发电装置正常供电，热电模块成本高、热电模块转换效率低的问题，提供一种耐高温的热电发电装置，能以宽温度范围的热源为热源，采用集热器安装温度保护防止热端温度过高、输出电压加稳压三极管后接散热风扇和热电模块所用原料少、成本低、功率比高，同时平板集热器、带风扇的散热器和T型外壳保证器件冷、热面温度恒定同时温差大使得功率比及能量比高。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种耐高温热电半导体发电装置，包括：集热器 、双金属片 、石墨纸 、热电模块 、散热器 和风扇，集热器一面设有凹槽，凹槽内固定有双金属片并与热源接触，另一面通过石墨纸与热电模块热面固定贴合, 散热器一面为平板面，另一面为肋状体，热电模块的冷面通过石墨纸与散热器平板面固定贴合，散热器肋状体外安装有风扇，外壳固定罩于散热器外，并与散热器连接，外壳上设有提手和风扇防护罩，热电模块通过连接线与稳压三极管连接稳压三极管进一步分别连接风扇和插座。所述热电模块还可通过连接线与插座连接。所述的集热器为铝板或铜板。

热电模块冷热两面陶瓷板贴有石墨纸，贴有石墨纸的热电模块热面和冷面分别紧贴于集热器的外壁和散热器的内壁；当热电发电装置置于热源上方后，紧贴热源的集热器的温度迅速上升，并将热量传导给热电模块，当集热器的温度超过设定温度时，双金属片弹起，使热电发电装置和热源分开一定距离，保证热电发电模块热面低于380℃，由于热电模块的另一面与散热器紧密贴合，散热器迅速将该面的温度散出去，这样，热电模块的二个面很快形成了温差，当温差达到一定时，热电模块即产生电压，电压通过三极管稳压后带动散热器风扇转动，利用热电模块冷、热面的温差来提供的电源，同时通过三极管稳压后接插座输出提供小型电器、照明和给便携式设备充电。当发电装置不用时，提起风扇防护罩上的提手从热源上移开即可。

本实用新型的优点和有益效果在于：它可广泛应用于无电源供应的情况下，只要有热源，就能将家用壁炉、木材炉等不同温度的热源稳定的转换为电源，实现给常规照明设备提供电源和给便携式设备充电。该发电装置提供的电压稳定、功率及能量比高、无运动部件、无需维护、寿命长、结构简单、体积小便于携带、经济适用、应用广泛、使用方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的侧视图。

图3是本实用新型的俯视图。

图中：1-集热器，2-双金属片，3-石墨纸，4-热电模块，5-散热器，6-风扇，7-稳压三极管，8-外壳，9-风扇防护罩，10-提手， 11-热源，12-插座。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，参见图1、图2和图3，一种耐高温热电半导体发电装置，包括：集热器1、双金属片2、石墨纸3、热电模块4、散热器5和风扇6，集热器1一面设有凹槽，凹槽内固定有双金属片2并与热源11接触，另一面通过石墨纸3与热电模块4热面固定贴合, 散热器5一面为平板面，另一面为肋状体，热电模块4的冷面通过石墨纸3与散热器5平板面固定贴合，散热器5肋状体外安装有风扇6，外壳8固定罩于散热器5外，并与散热器5连接，外壳8上设有提手10和风扇防护罩9，热电模块4通过连接线与稳压三极管7连接，稳压三极管7进一步分别连接风扇6和插座12。所述热电模块4还可通过连接线与插座12连接。所述的集热器1为铝板或铜板。

参见图1和图2，热电模块4冷、热两面贴有石墨纸3，并分别紧贴于集热器1的上表面和散热器5的下表面；当热电发电装置置于热源11上方后，紧贴热源的集热器1的温度迅速上升，并将热量传导给热电模块4，当集热器1的温度超过设定温度时，双金属片2弹起，使热电发电装置和热源分开一定距离，保证热电发电模块4热面低于380℃，由于热电模块4的另一面与散热器5紧密贴合，散热器5迅速将该面的温度传导出去，这样，热电模块4的二个面很快形成了温差，当温差达到一定时，热电模块4即产生电压，电压通过稳压三极管7后带动散热器5上方的风扇6转动，使散热器5的温度再降温，这样利用热电模块4冷、热面的温差产生的电压，来提供风扇6的电源，同时还通过稳压三极管7连接插座12输出提供电源，给小型电器、照明或给便携式设备充电。当发电装置不用时，提起风扇6防护罩9上的提手10从热源上移开即可。

实施例：耐高温热电半导体发电装置的集热器1设计成平板状，由导热系数高的铝合金或铜材制作，集热器1下表面凹槽内侧固定有双金属片2。集热器1能稳定的吸收热源的热量，通过调节集热器1的槽的形状、双金属片的条数和尺寸，确定集热器1的设定温度，当集热器1高于设定温度时，温度保护的双金属片2弹起，使集热器1与热源离开一定距离，保证集热器1的温度保持稳定，双金属片2的温度保护确保了热电模块4的温度低于其上限使用温度380℃的同时保证集热器为热电模块的热面提供稳定的热量。

本实用新型的热电模块4的冷、热面陶瓷板贴有高导热石墨纸3，热面石墨纸3与集热器1紧贴，冷面石墨纸3与散热器5紧贴，冷、热面平行，集热器1、散热器5与热电模块4的平行，与热源11垂直，其热电半导体发电模块4为耐高温稳定Bi₂Te₃基商用热电模块4，热面耐温达380℃，冷面耐温达200℃。

热电模块4设计为多片TEHP1-12635-1.2的热电组件组成，每片TEHP1-12635-1.2热电组件的大小为35mm×35mm×3.45mm，由126对1.29mm×1.29mm×1.5mm的粒子制成，其原料相当于单片常用热电半导体致冷片TEC1-12708的80%，其单片的发电量达5W，在保证发电量的条件下降到了器件成本的目的；热电模块4的冷、热面分别贴高导热石墨纸3来实现与散热器5和集热器1之间的无缝连接，保证了热电模块4与集热器1和散热器5之间良好的导热和在反复使用过程中热传导效率不变。同时该器件为耐高温稳定Bi₂Te₃基商用热电模块4，热面耐温达380℃、冷面耐温达200℃；才能在木材炉、壁炉为热源下集热器1温度为250-400℃的条件下稳定工作，冷端60-120℃条件下，四片能提供24V电压和15W的功率产生的电能足够通过给常规的照明器提供电源或给便携式电器如笔记本、充电电池、手机、Mp4等充电；八片TEHP1-12635-1.2热电组件或四片TEHP1-12656-0.4热电组件能提供24V电压和30W的功率，则能同时给小型电器、大型便携式电器如笔记本电脑等充电和为照明电器提供电源，器件所用原料少，功率比及能量比大。

本实用新型的散热器5为一块和多块铝型材挤压式，一个或两个散热器5中间固定一个风扇6，散热器的风扇6选用大小为90mm×90mm左右，额定电压为10-15V，额定电压为0.10-0.30A的小风扇6。散热器5和风扇6上固定罩有散热器外壳8，散热器的外壳8在平行散热器肋边是封闭的，在垂直肋的方向是开口的。参见图3，外壳8上固定有带提手10的风扇防护罩9，风扇防护罩正对风扇6。提手10可以活动的立起和平放。当热电半导体发电装置工作时，热电模块4的二个面很快形成了温差，当温差达到一定时，热电模块4即产生电压，电压通过稳压三极管7后带动散热器风扇6转动，紧贴散热器5的热电模块4冷面的温度能稳定在60~120℃左右。热电模块4的热量通过热电模块4本身扩散的热量很小，而采用热电模块4温差发的电带动散热器5上的风扇6后，加快空气流动，将半导体热电发电模块4冷面的热量散发出去，才能使冷面的温度稳定60-120℃左右，从而在热电发电模块4的两端面产生稳定的温度差来发电。

本实用新型适用于无电源供应的情况下，给常见的照明设备、小型电器提供电源和给常见的便携式设备充电。提供一种如木材炉、壁炉等200-600℃宽温度范围的热源，将耐高温热电半导体发电机置于热源上，带温度保护的集热器能稳定的将热量传递到热电模块的热面，带风扇的散热器贴在热电模块的冷面将散热器散发出去，利用热电模块冷、热面的恒定温度差来提供稳压电源，同时提供照明、小型电器和给便携式设备充电。

Claims (3)

1.一种耐高温热电半导体发电装置，包括：集热器（1）、双金属片（2）、石墨纸（3）、热电模块（4）、散热器（5）和风扇（6），其特征在于，集热器（1）一面设有凹槽，凹槽内固定有双金属片（2）并与热源（11）接触，另一面通过石墨纸（3）与热电模块（4）热面固定贴合, 散热器（5）一面为平板面，另一面为肋状体，热电模块（4）的冷面通过石墨纸（3）与散热器（5）平板面固定贴合，散热器（5）肋状体外安装有风扇（6），外壳（8）固定罩于散热器（5）外，并与散热器（5）连接，外壳（8）上设有提手（10）和风扇防护罩（9），热电模块（4）通过连接线与稳压三极管（7）连接，稳压三极管（7）进一步分别连接风扇（6）和插座（12）。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温热电半导体发电装置，其特征在于，所述热电模块（4）还可通过连接线与插座（12）连接。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温热电半导体发电装置，其特征在于，所述的集热器（1）为铝板或铜板。

Images