CN106953547B - 一种太阳能相变储能温差发电手电筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能相变储能温差发电手电筒，包括透光外壳、U型真空管、相变体、隔热层、半导体温差发电片、散热器和LED灯泡，所述U型真空管套设于所述透光外壳内，所述隔热层设于所述U型真空管的开口处，且隔热层与所述U型真空管密封连接；所述相变体填充于所述U型真空管内；所述半导体温差发电片设于所述隔热层上，所述半导体温差发电片的热端面与所述相变体接触，且半导体温差发电片的冷端面与所述散热器接触；所述LED灯泡与所述半导体温差发电片的发电端连接。本发明利用温差发电、使用范围广、使用方便和绿色环保的有益效果。

Description

一种太阳能相变储能温差发电手电筒

技术领域

本发明涉及一种发电手电筒，尤其是指一种太阳能相变储能温差发电手电筒。

背景技术

手电筒是一种手持式电子照明工具。一个典型的手电筒通常包括供手持用的外壳，以及设于外壳上的电池、灯泡和聚焦反射镜。早期采用蓄电池供电的手电筒由于蓄电池技蓄电能力不足，手电筒只能维持很短暂的照明时间。

现今的手电筒已经发展到第四代，手电筒采用具有光亮强、耗电少和使用寿命长的LED灯进行发光照明。现在手电筒通常使用一次电池或者可充电的蓄电池作为能量来源。蓄电池在使用一段时间后蓄电能力会快速下而报废无法使用，这些报废的一次性电池或蓄电池回收和处理麻烦，会造成环境污染。并且当在户外没有电能可以为蓄电池进行充电时，蓄电池的电能用完后，则手电筒无法再使用，给户外使用者带来极大的不便。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种利用温差发电、使用范围广、使用方便和绿色环保的太阳能相变储能温差发电手电筒。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种太阳能相变储能温差发电手电筒，包括透光外壳、U型真空管、相变体、隔热层、半导体温差发电片、散热器和LED灯泡，所述U型真空管套设于所述透光外壳内，所述隔热层设于所述U型真空管的开口处，且隔热层与所述U型真空管密封连接；所述相变体填充于所述U型真空管内；所述半导体温差发电片设于所述隔热层上，所述半导体温差发电片的热端面与所述相变体接触，且半导体温差发电片的冷端面与所述散热器接触；所述LED灯泡与所述半导体温差发电片的发电端连接。

进一步地，所述U型真空管包括具有透光性的内U型管和外U型管，所述内U型管套设于所述外U型管内，且所述内U型管和外U型管之间形成真空空腔；所述相变体填充于所述内U型管内。

作为一种优选的方案，所述真空空腔内设有用于固定内U型管的夹片。

作为一种优选的方案，所述隔热层上开有通孔，所述半导体温差发电片的热端面通过通孔与所述相变体接触，所述半导体温差发电片与所述通孔密封连接。

作为一种优选的方案，所述半导体温差发电片嵌套于所述通孔内，且所述半导体温差发电片与所述通孔密封连接。

作为一种优选的方案，所述半导体温差发电片的冷端面通过导热硅胶与所述散热器接触。

作为一种优选的方案，所述内U型管的外表面设有吸热涂层。

作为一种优选的方案，所述U型真空管内设有电发热体，所述透光外壳上设有为所述电发热体供电的电源插口。

作为一种优选的方案，所述电发热体设于所述相变体内且与相变体接触。

作为一种优选的方案，所述电发热体为电发热丝或电发热管。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明在有阳光时，阳光透过透光外壳射到U型真空管上，产生的热量被U型真空管吸收并传递到相变体上，热量被相变体吸收并储存起来。在夜间环境温度较低时，与相变体接触的半导体温差发电片的热端面和与外界接触的半导体温差发电片的冷端面具有温度差，根据塞贝克效应半导体温差发电片会产生电能为LED灯泡供电。该手电筒采用温差发电产生电能，使用寿命长，无需使用化学电池进行供电，节能环保，可在户外无电源充电的情况下连续使用，使用方便。

2、本发明该内U型管和外U型管可采用玻璃材料制造，以达到较好的透光性能。外面阳光依次透过透光外壳和外U型管射入真空空腔，由于空腔为真空状态，阳光能直射到内U型管的外表面上，使得阳光的能量能最大化地被内U型管所吸收并传递给相变体，提高了对太阳能的吸收率。

3、本发明该夹片为弹性夹片，且夹片为V型结构。夹片设于外U型管的底部，其开口两端顶压于外U型管的内壁。内U型管的底部插入V型腔的内部且顶压内U型管的内侧面。在夹片的弹性力作用下，内U型管被顶压而固定在夹片上，结构简单。在安装时，只需将内U型的底部套设于夹片的V型腔内并连同夹片一起从外U型管的管口推入，即可快速完成对内U型管的安装，安装快速且方便。

4、在有电源充电的场合，可通过电源插口与电源连接，为电发热体供电，使发热体发热直接为相变体加热，快速地为相变体提供热量并储存于相变体上，即本发明的手电筒可以通过吸收太阳光的能量进行发电，也可以通过电源供电发热进行发电，使用范围广、通用性高且使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明太阳能相变储能温差发电手电筒的第一结构示意图；

图2是本发明太阳能相变储能温差发电手电筒的第二结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1和图2，本实施例涉及手电筒，包括透光外壳1、U型真空管2、相变体3、隔热层4、半导体温差发电片5、散热器6和LED灯泡7，所述U型真空管2套设于所述透光外壳1内，所述隔热层4设于所述U型真空管2的开口处，且隔热层4与所述U型真空管2密封连接；所述相变体3填充于所述U型真空管2内；所述半导体温差发电片5设于所述隔热层4上，所述半导体温差发电片5的热端面与所述相变体3接触，且半导体温差发电片5的冷端面与所述散热器6接触；所述LED灯泡7与所述半导体温差发电片5的发电端连接。所述隔热层4为泡沫塑料或热反射材料。隔热层4能防止存储在相变体3中的热能散失，延长照明时间。

在有阳光时，阳光透过透光外壳1射到U型真空管2上，产生的热量被U型真空管2吸收并传递到相变体3上，热量被相变体3吸收并储存起来。在夜间环境温度较低时，与相变体3接触的半导体温差发电片5的热端面和与外界接触的半导体温差发电片5的冷端面具有温度差，根据塞贝克效应半导体温差发电片5会产生电能为LED灯泡7供电。该手电筒采用温差发电产生电能，使用寿命长，无需使用化学电池进行供电，节能环保，可在户外无电源充电的情况下连续使用，使用方便。

所述相变体3为复合相变材料，由石蜡类有机相变材料、碳基导热支撑骨架、碳基纳米颗粒、EVA热熔胶构成；所述石蜡类有机相变材料的相变温度在50-70℃之间；所述碳基导热支撑骨架为膨胀石墨或泡沫碳中的一种。所述碳基纳米颗粒为碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的一种；所述石蜡类有机相变材料、碳基纳米颗粒、EVA热熔胶的比例为18:1:1。相变体3采用碳基导热支撑骨架提高了导热系数，同时使用碳基纳米颗粒进一步提高了导热系数，并且使用EVA热熔胶可防止石蜡类有机相变材料的泄露，使相变材料具备了高导热且低泄露的优点。高导热相变材料能快速吸收热量而完成相变储能过程，LED灯泡7工作时能快速把热量释放给半导体温差发电片5，使半导体温差发电的热端面和冷端面的温差维持在稳定的范围，提高温差发电效率和系统的能量利用效率；同时，低泄露的优点可使相变体3保持稳定的形态，提高发电的可靠性。

所述U型真空管2包括具有透光性的内U型管21和外U型管22，所述内U型管21套设于所述外U型管22内，且所述内U型管21和外U型管22之间形成真空空腔23；所述相变体3填充于所述内U型管21内。该内U型管21和外U型管22可采用玻璃材料制造，以达到较好的透光性能。外面阳光依次透过透光外壳1和外U型管22射入真空空腔23，由于空腔为真空状态，阳光能直射到内U型管21的外表面上，使得阳光的能量能最大化地被内U型管21所吸收并传递给相变体3，提高了对太阳能的吸收率。

为了使内U型管21能稳固地被安装于所述外U型管22内，防止内U型管21出现晃动而与外U型管22产生碰撞，进而导致两者出现损坏的情况，所述真空空腔23内设有用于固定内U型管21的夹片24。该夹片24为弹性夹片，且夹片24为V型结构。夹片24设于外U型管22的底部，其开口两端顶压于外U型管22的内壁。内U型管21的底部插入V型腔的内部且顶压内U型管21的内侧面。在夹片24的弹性力作用下，内U型管21被顶压而固定在夹片24上，结构简单。在安装时，只需将内U型的底部套设于夹片24的V型腔内并连同夹片24一起从外U型管22的管口推入，即可快速完成对内U型管21的安装，安装快速且方便。

所述隔热层4上开有通孔41，所述半导体温差发电片5的热端面通过通孔41与所述相变体3接触，所述半导体温差发电片5与所述通孔41密封连接。半导体温差发电片5的热端面可通过导热体在穿过通孔41后间接与相变体3连接接触，可使得相变体3的热量能稳定且快速地传送到半导体温差发电片5的热端面上，进而使半导体温差发电片5的热端面和冷端面产生温差，从而产生电能。导热体为金属柱、金属片和金属丝等。

所述半导体温差发电片5嵌套于所述通孔41内，且所述半导体温差发电片5与所述通孔41密封连接。该结构的半导体温差发电片5直接嵌套于通孔41内，既使得通孔41能被良好地密封，防止相变体3的热量通过通孔41向外溢散，也使得半导体温差发电片5的热端面通过通孔41直接与相变体3连接接触，促使半导体温差发电片5的热端面和冷端面产生温差，从而产生电能，结构巧妙，减小了手电筒的体积。

为了进一步提高半导体温差发电片5的冷端面的散热速度，最大化地增加半导体温差发电片5的热端面和冷端面之间的差值，进而保持半导体温差发电片5产生电能的稳定性，所述半导体温差发电片5的冷端面通过导热硅胶与所述散热器6接触。所述散热器6为铝合金散热器。铝合金散热器具有较高的导热系数，导热性能良好，能为半导体温差发电片5的冷端面提供稳定的冷源。

所述内U型管21的外表面设有吸热涂层。透过真空空腔23的阳光直射到该吸热涂层上。所述吸热涂层为金属—电介质复合太阳能选择性吸收涂层。阳光的能量能更加快速地被吸热涂层吸收并转化为热能，而传递至相变体3上进行储存，提高了对太阳能的吸收速度和效率。

所述U型真空管2内设有电发热体8，所述透光外壳1上设有为所述电发热体8供电的电源插口9。在有电源充电的场合，可通过电源插口9外接电源，为电发热体8供电，使发热体发热直接为相变体3加热，快速地为相变体3提供热量并储存于相变体3上，即本发明的手电筒可以通过吸收太阳光的能量进行发电，也可以通过电源供电发热进行发电，使用范围广、通用性高且使用方便。

为了提高电发热体8把热量传递到相变体3的速度和效率，所述电发热体8设于所述相变体3内且与相变体3接触。

所述电发热体8为电发热丝或电发热管。当然，其它的电发热设备也适用于本发明。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：包括透光外壳、U型真空管、相变体、隔热层、半导体温差发电片、散热器和LED灯泡，所述U型真空管套设于所述透光外壳内，所述隔热层设于所述U型真空管的开口处，且隔热层与所述U型真空管密封连接；所述相变体填充于所述U型真空管内；所述半导体温差发电片设于所述隔热层上，所述半导体温差发电片的热端面与所述相变体接触，且半导体温差发电片的冷端面与所述散热器接触；所述LED灯泡与所述半导体温差发电片的发电端连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述U型真空管包括具有透光性的内U型管和外U型管，所述内U型管套设于所述外U型管内，且所述内U型管和外U型管之间形成真空空腔；所述相变体填充于所述内U型管内。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述真空空腔内设有用于固定内U型管的夹片。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述隔热层上开有通孔，所述半导体温差发电片的热端面通过通孔与所述相变体接触，所述半导体温差发电片与所述通孔密封连接。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述半导体温差发电片嵌套于所述通孔内，且所述半导体温差发电片与所述通孔密封连接。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述半导体温差发电片的冷端面通过导热硅胶与所述散热器接触。

7.根据权利要求2所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述内U型管的外表面设有吸热涂层。

8.根据权利要求1或2所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述U型真空管内设有电发热体，所述透光外壳上设有为所述电发热体供电的电源插口。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述电发热体设于所述相变体内且与相变体接触。

10.根据权利要求9所述的一种太阳能相变储能温差发电手电筒，其特征在于：所述电发热体为电发热丝或电发热管。