CN107634679B - 灶具间歇式温差电堆发电方法 - Google Patents

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Abstract

一种灶具间歇式温差电堆发电方法，属于传热领域。其特征在于：包括双金属片、带散热器的热电偶电堆、柔性导热垫以及灶具。本发明在灶具汤盘下方布置连接有双金属片的温差发电装置，初始状态时热电偶电堆通过柔性导热垫紧贴于汤盘下方；当发电装置热端温度达到一定值时，双金属片带动温差电堆发电装置弹开汤盘一段距离，使其得到有效冷却，待温度恢复到一定值时，双金属片又带动温差电堆发电装置贴上汤盘处，继续进行温差发电，如此反复。该温差电堆发电装置响应快，在灶具工作短时间内即可进行温差发电以满足用户需求；另外利用双金属片实现间歇式的温差发电，增加发电时间，提高发电效率，同时可减少热电偶电堆的数目，从而降低成本。

Description

灶具间歇式温差电堆发电方法
技术领域
本发明涉及一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电装置及方法，属于传热领域。
背景技术
随着灶具智能化的发展，利用其自身的温差发电技术也得到广泛的研究和应用。目前很多学者致力于灶具温差发电的持续性，为了保持冷热端的温差，相应的温差发电装置的结构也非常复杂，如冷端用水冷的冷却形式，给灶具的安装带来不便，不易于维修，安全隐患大且成本高。另外，用户对灶具的使用时间有时可能仅维持几分钟而已，这并不利于持续发电，而且目前大多数装置的结构是靠导热材料将热源的热量传递给温差发电装置的热端，在用时很短的情况下，可能热量来不及传递到热端就已经散失，达不到发电的目的。为此，本发明提出一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电装置及方法。
发明内容
本发明的目的就是提供一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电方法。
第一种灶具间歇式温差电堆发电装置，安装于灶具汤盘下方；其特征在于：该灶具间歇式温差电堆发电装置包括双金属片，散热器，热电偶电堆，柔性导热垫；上述热电偶电堆包括依次交错排列的PN结，PN结上端和下端均布置有铜电极；热电偶电堆布置有电源输出端口；电源输出端口与电器设备相连；上述柔性导热垫布置在灶具汤盘下方，热电偶电堆布置在柔性导热垫的下方，散热器布置在热电偶电堆的下方，双金属片布置在散热器的下方且通过支架与灶具面板相固定；上述散热器中部通过导热连接件与双金属片的上金属片中部连接。
所述第一种灶具间歇式温差电堆发电装置的工作方法，其特征在于包括以下过程：初始状态的热电偶电堆在双金属片的作用下通过柔性导热垫紧贴于灶具汤盘下方，与柔性导热垫相连的一端为热电偶电堆的热端，与散热器相连的一端为热电偶电堆的冷端；灶具开始工作时，由于灶具汤盘处导热最快，温度上升很快，因此在热电偶电堆的两端瞬间形成温差，从而进行温差发电；灶具继续工作一段时间后，由于热量的传递，热电偶电堆两端的温差逐渐减小，当热电偶电堆的冷端将热电偶电堆的热端传递过来的热量经导热连接件传递给双金属片，由于双金属片的上层金属的膨胀系数远远高于下层金属的膨胀系数，因此双金属片感受到一定温度时开始向膨胀系数较低的下层金属方向弯曲，带动温差电堆发电装置弹开，使得热电堆的热端与灶具汤盘保持一段距离，从而得到有效冷却；待温度恢复到一定值，双金属片开始恢复原状，带动温差电堆发电装置通过柔性导热垫继续贴于灶具汤盘下方，从而继续进行温差发电，如此反复；温差电堆发电装置通过电源输出端口给用电设备供电。
第二种灶具间歇式温差电堆发电装置，安装于灶具汤盘下方；其特征在于：该灶具间歇式温差电堆发电装置包括双金属片，散热器，热电偶电堆，柔性导热垫；上述双金属片位于热电偶电堆侧边，双金属片的一端固定于灶具汤盘下方，另一端悬置；散热器一侧通过导热连接件与双金属片的悬置端固定连接；热电偶电堆安装于散热器上方，柔性导热垫安装于热电偶电堆上方；上述热电偶电堆包括依次交错排列的PN结，PN结上端和下端均布置有铜电极；热电偶电堆布置有电源输出端口；电源输出端口与电器设备相连；
所述第二种灶具间歇式温差电堆发电装置的工作方法，其特征在于包括以下过程：初始状态的热电偶电堆在双金属片的作用下通过柔性导热垫紧贴于灶具汤盘下方，与柔性导热垫相连的一端为热电偶电堆的热端，与散热器相连的一端为热电偶电堆的冷端；灶具开始工作时，由于灶具汤盘处导热最快，温度上升很快，因此在热电偶电堆的两端瞬间形成温差，从而进行温差发电；灶具继续工作一段时间后，由于热量的传递，热电偶电堆两端的温差逐渐减小，当热电偶电堆的冷端将热电偶电堆的热端传递过来的热量经导热连接件传递给双金属片，由于双金属片的上层金属的膨胀系数远远高于下层金属的膨胀系数，因此双金属片感受到一定温度时开始向膨胀系数较低的下层金属方向弯曲，带动温差电堆发电装置弹开，使得热电堆的热端与灶具汤盘保持一段距离，从而得到有效冷却；待温度恢复到一定值，双金属片开始恢复原状，带动温差电堆发电装置通过柔性导热垫继续贴于灶具汤盘下方，从而继续进行温差发电，如此反复；温差电堆发电装置通过电源输出端口给用电设备供电。
上述第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置，其特征在于：所述热电偶电堆，其PN结的数目可调节，与散热器是一体化的温差电堆发电装置。
上述第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置，其特征在于：所述双金属片的布置形式可多样，可以是单悬臂支撑式、或双臂对称支撑式，或多点支撑式。
上述第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置，其特征在于：所述导热连接件为导热性良好的金属材质。
上述第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置的工作方法，其特征在于：利用所述双金属片实现间歇性的温差发电，与常规的自然对流散热式的温差发电装置实现始末两次充电相比，本间歇式自然对流散热式的温差发电装置可实现反复多次充电，增加了发电次数和时间，从而可提高发电效率。
上述第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置，其特征在于：上述柔性导热垫的作用在于，防止双金属片带动温差电堆发电装置贴于灶具汤盘处时因撞击对热电偶电堆结构产生破坏。
本装置在灶具一工作瞬间就能产生温差，响应快，在灶具工作短时间内也可进行温差发电以满足用户需求；另外本发明利用双金属片实现间歇式的温差发电，与常规的自然对流散热式的温差发电装置相比，增加了发电时间，提高了发电效率，同时可减少热电偶电堆的数目，从而降低了成本。
附图说明
图1是一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电装置图（双臂对称支撑式）（连接状态）；
图2是一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电装置图（双臂对称支撑式）（断开状态）；
图3是一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电装置图（单悬臂支撑式）（连接状态）；
图4是一种低成本的灶具间歇式温差电堆发电装置图（单悬臂支撑式）（断开状态）；
图5是该灶具间歇式温差电堆发电装置的发电区布置图；
图中标号名称：1双金属片，2散热器，3铜电极，4 PN结，5柔性导热垫，6 电源输出端口，7导热连接件，8支架，9灶具汤盘。
实施方式
下面结合图1至图4对第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置运行过程作详细说明。
第一种和第二种灶具间歇式温差电堆发电装置通过以下方式进行工作：初始状态的热电偶电堆在双金属片的作用下通过柔性导热垫紧贴于灶具汤盘下方，与柔性导热垫相连的一端为热电偶电堆的热端，与散热器相连的一端为热电偶电堆的冷端；灶具开始工作时，由于灶具汤盘处导热最快，温度上升很快，因此在热电偶电堆的两端瞬间形成温差，从而进行温差发电；灶具继续工作一段时间后，由于热量的传递，热电偶电堆两端的温差逐渐减小，当热电偶电堆的冷端将热电偶电堆的热端传递过来的热量经导热连接件传递给双金属片，由于双金属片的上层金属的膨胀系数远远高于下层金属的膨胀系数，因此双金属片感受到一定温度时开始向膨胀系数较低的下层金属方向弯曲，带动温差电堆发电装置弹开，使得热电堆的热端与灶具汤盘保持一段距离，从而得到有效冷却；待温度恢复到一定值，双金属片开始恢复原状，带动温差电堆发电装置通过柔性导热垫继续贴于灶具汤盘下方，从而继续进行温差发电，如此反复；温差电堆发电装置通过电源输出端口给用电设备供电。

Claims (2)

1.一种灶具间歇式温差电堆发电方法，其特征在于包括以下过程：
灶具间歇式温差电堆发电装置安装于灶具汤盘（9）下方；
该灶具间歇式温差电堆发电装置包括双金属片（1），散热器（2），热电偶电堆，柔性导热垫（5）；
上述热电偶电堆包括依次交错排列的PN结（4），PN结（4）上端和下端均布置有铜电极（3）；热电偶电堆布置有电源输出端口（6）；电源输出端口（6）与电器设备相连；
上述柔性导热垫（5）布置在灶具汤盘（9）下方，热电偶电堆布置在柔性导热垫（5）的下方，散热器（2）布置在热电偶电堆的下方，双金属片（1）布置在散热器（2）的下方且通过支架（8）与灶具面板相固定；
上述散热器（2）中部通过导热连接件（7）与双金属片（1）的上金属片中部连接；
发电方法具体包括以下过程：
初始状态的热电偶电堆在双金属片（1）的作用下通过柔性导热垫（5）紧贴于灶具汤盘（9）下方，与柔性导热垫（5）相连的一端为热电偶电堆的热端，与散热器（2）相连的一端为热电偶电堆的冷端；灶具开始工作时，由于灶具汤盘（9）处导热最快，温度上升很快，因此在热电偶电堆的两端瞬间形成温差，从而进行温差发电；灶具继续工作一段时间后，由于热量的传递，热电偶电堆两端的温差逐渐减小，当热电偶电堆的冷端将热电偶电堆的热端传递过来的热量经导热连接件（7）传递给双金属片（1），由于双金属片（1）的上层金属的膨胀系数远远高于下层金属的膨胀系数，因此双金属片（1）感受到一定温度时开始向膨胀系数较低的下层金属方向弯曲，带动温差电堆发电装置弹开，使得热电堆的热端与灶具汤盘（9）保持一段距离，从而得到有效冷却；待温度恢复到一定值，双金属片（1）开始恢复原状，带动温差电堆发电装置通过柔性导热垫（5）继续贴于灶具汤盘（9）下方，从而继续进行温差发电，如此反复；温差电堆发电装置通过电源输出端口（6）给用电设备供电。
2.一种灶具间歇式温差电堆发电方法，其特征在于包括以下过程：
灶具间歇式温差电堆发电装置安装于灶具汤盘（9）下方；
该灶具间歇式温差电堆发电装置包括双金属片（1），散热器（2），热电偶电堆，柔性导热垫（5）；
上述双金属片（1）位于热电偶电堆侧边，双金属片（1）的一端固定于灶具汤盘（9）下方，另一端悬置；
散热器（2）一侧通过导热连接件（7）与双金属片（1）的悬置端固定连接；热电偶电堆安装于散热器（2）上方，柔性导热垫（5）安装于热电偶电堆上方；
上述热电偶电堆包括依次交错排列的PN结（4），PN结（4）上端和下端均布置有铜电极（3）；热电偶电堆布置有电源输出端口（6）；电源输出端口（6）与电器设备相连；
发电方法具体包括以下过程：
初始状态的热电偶电堆在双金属片（1）的作用下通过柔性导热垫（5）紧贴于灶具汤盘（9）下方，与柔性导热垫（5）相连的一端为热电偶电堆的热端，与散热器（2）相连的一端为热电偶电堆的冷端；灶具开始工作时，由于灶具汤盘（9）处导热最快，温度上升很快，因此在热电偶电堆的两端瞬间形成温差，从而进行温差发电；灶具继续工作一段时间后，由于热量的传递，热电偶电堆两端的温差逐渐减小，当热电偶电堆的冷端将热电偶电堆的热端传递过来的热量经导热连接件（7）传递给双金属片（1），由于双金属片（1）的上层金属的膨胀系数远远高于下层金属的膨胀系数，因此双金属片（1）感受到一定温度时开始向膨胀系数较低的下层金属方向弯曲，带动温差电堆发电装置弹开，使得热电堆的热端与灶具汤盘（9）保持一段距离，从而得到有效冷却；待温度恢复到一定值，双金属片（1）开始恢复原状，带动温差电堆发电装置通过柔性导热垫（5）继续贴于灶具汤盘（9）下方，从而继续进行温差发电，如此反复；温差电堆发电装置通过电源输出端口（6）给用电设备供电。
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