CN108836057A - 一种可调设式保温杯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调设式保温杯，包括了杯体，在杯体的侧壁上开设有两个安装孔，其中一个安装孔中固定着第一调节板，另一个安装孔中固定着第二调节板，第一调节板包括了第一高温部和第一低温部，在所述第一高温部和第一低温部之间形成温度差，在第一高温部和所述第一低温部之间形成有真空的空隙，在空隙中设置有温差发电装置；第二调节板包括了第二高温部和第二低温部，所述第二高温部朝向杯体内部设置，且所述第二高温部与杯体内部的热水直接接触，所述第二低温部则朝向所述杯体的外部设置，且所述第二低温部与外部的空气直接接触，在所述第二高温部与所述第二低温部之间也形成有真空的空隙，在所述空隙中也设置了温差发电装置。

Description

一种可调设式保温杯
技术领域
本发明主要涉及保温杯技术领域，特别是涉及一种可调设式保温杯。
背景技术
保温杯是日常生活中的一种常用品，在科学技术快速发展的时代，人们对保温杯人性化功能的需求也越发强烈。目前，市场上的水杯大多都只为实现盛水、单纯保温而设计，并不能进行能源的再利用，另外，移动手机户外充电问题是一大难题，充电宝的容量有限，在长时间的户外工作过程中，人们是不大可能携带大量的充电设备，如果能有效利用自然能源则将是一项非常有意义的举措。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种能为各类移动设备提供电源的可调设式保温杯。
为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
一种可调设式保温杯，包括了圆筒状的杯体，在所述杯体的侧壁上开设有两个方形的安装孔，所述的两个安装孔对称分布在所述杯体上，在其中一个安装孔中固定着第一调节板，在另一个安装孔中固定着第二调节板，所述第一调节板用于吸收外部的太阳能并转化成电能，它包括了第一高温部和第一低温部，所述第一高温部朝向所述杯体的外侧，所述第一低温部朝向所述杯体的内部，第一高温部用于吸收太阳辐射，并由太阳光提升第一高温部的温度，所述第一低温部通过杯体中的冷水进行冷却，使其保持在水温状态，由此在所述第一高温部和第一低温部之间形成温度差，在所述第一高温部和所述第一低温部之间形成有真空的空隙，在所述空隙中设置有温差发电装置；
所述第二调节板用于将杯体内部的热水所具有的高温转化成电能，所述第二调节板包括了第二高温部和第二低温部，所述第二高温部朝向杯体内部设置，且所述第二高温部与杯体内部的热水直接接触，所述第二低温部则朝向所述杯体的外部设置，且所述第二低温部与外部的空气直接接触，在所述第二高温部与所述第二低温部之间也形成有真空的空隙，在所述空隙中也设置了温差发电装置。
作为本发明的改进，所述温差发电装置包括了两个冷源接触片、N型半导体、P型半导体和导热金属片，所述导热金属片贴靠第一高温部或第二高温部上，所述冷源接触片则贴靠在第一低温部或第二低温部上，所述N型半导体和P型半导体均为柱状，分部连接在一个冷源接触片和导热金属片之间。
作为本发明的进一步改进，在所述冷源接触片通过导线与蓄电池相连，所述蓄电池也位于所述真空空隙中。
作为本发明的优选，在所述第一高温部表面覆盖有菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜用于将散射的太阳光聚集到第一高温部上。
作为本发明的进一步优选，在所述第一高温部的表面涂抹有黑度为0.8-0.9的吸热材料，所述吸热材料能提高太阳光的吸收率。
作为本发明的改进，所述杯体采用导热系数很小的保温材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述杯体采用不锈钢制成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：多形式能温差发电可调设式保温杯可以实现诸多人性化的功能，能给人们提供更好的服务。随着今后技术难题不断被攻克和制造业水平的不断提升，未来水杯的发展将会实现更多人性化的功能。多种形式能温差发电可调设式保温杯在今后将有很好的发展前景，可以满足未来市场多样式的人性化的需求。
附图说明
图1为本发明实施例中可调设式保温杯的结构示意图；
图2为第一调节板的原理图；
图3为第二调节板的原理图；
图4为温差发电装置的原理图；
图5为温差发电装置的安装结构示意图；
图6为菲涅尔透镜的结构示意图。
具体实施方式
参照附图对本发明中可调设式保温杯的实施例做进一步说明。
如附图所示，本实施例为一种可调设式保温杯，包括了圆筒状的杯体1，杯体采用导热系数很小的保温材料制成如不锈钢制成，在杯体的侧壁上开设有两个方形(这里所述的方形是指安装孔的横截面呈方形)的安装孔2，两个安装孔对称分布在杯体的两侧侧壁上，在其中一个安装孔中固定着第一调节板3，在另一个安装孔中固定着第二调节板4，第一调节板是用于在夏天或者阳光充裕的室外环境中吸收外部的太阳能并转化成电能，第二调节板则是用于在寒冷的天气中通过保温杯内部的开水与外部寒冷空气之间的温度差来转换成电能。
具体的，如图2所示，第一调节板包括了第一高温部31和第一低温部32，第一高温部朝向杯体的外侧设置，第一低温部则朝向杯体的内部设置，第一调节板主要适用于光照时间长、强的时段(夏天)，当身处环境没有充电电源时，可采用太阳能温差发电，为自己的移动设备充电或者用于其他功能。第一高温部的外表面上涂抹着黑度达到0.8～0.9的吸热材料，而第一高温部自身采用导热金属制成，吸热材料可以很大限度地提升第一高温部对太阳辐射的吸收能力，并用吸收的太阳能来提升第一高温部的温度。在我国大部分地区的夏天，露天水泥地的温度都可以达到60℃以上，而第一高温部由于黑度较高，反射的能量比较少，吸收的能量更多。因此将吸收的能量用来提升或维持第一高温部的温度。与此同时，在第一高温部的外壁上加上一块菲涅尔透镜，菲涅尔透镜可以将散射的太阳光聚集在一定的工作区域，因此，即使微弱的光也可以被曲形镜聚集在工作区域，用于提高第一高温部的温度，而第一低温部则依靠保温杯杯体内部的冷水来进行降温，由于水的比热容比较大，依靠半导体导热，水温上升是非常缓慢的，在装满一杯冷水时，可近似认为水温为常温。因此，低温端始终被冷水冷却，可以保持低温端的温度值为水温温度(大概在30℃左右)，而第一高温部在太阳照射后其温度可达到100℃左右，故在第一高温部和第一低温部之间形成了70℃左右的温度差，随后通过安装在第一高温部和第二高温部之间形成有真空的空隙，在真空空隙中设置了温差发电装置进行发电，并将电能储存到蓄电池中备用。
而当使用者处于冬天或者温度较低的室内环境中时，则采用第二调节板进行发电操作。具体的，第二调节板的结构如图3所示，第二调节板包括了第二高温部41和第二低温部42，与第一调节板相反，第二高温部朝向杯体内部设置，且第二高温部与杯体内部的热水直接接触，100℃的开水直接给第二高温部加热，使第二高温部的温度在很短的时间内就可以达到接近100℃，第二低温部则朝向杯体的外部设置，且第二低温部与外部的空气直接接触，以空气(冬天温度一般为10℃，某些地区可达零下几十摄氏度)对流的形式对第二低温部进行冷却，使低温端的温度保持为室温，在第二高温部与所述第二低温部之间也形成有真空的空隙，在空隙中也设置了温差发电装置进行发电，并将电能储存到蓄电池中备用。
温差发电装置的结构如图4所示，包括了两个冷源接触片5、N型半导体6、P型半导体7和导热金属片8。
N型半导体，是指以电子为多数载流子的半导材料，N为英语中negative(负)之意。N型半导体是通过引入施主型杂质而形成的。在纯半导体材料中掺入杂质，使禁带中出现杂质能级，若杂质原子能给出电子的，其能级为施主能级，该半导体为n型半导体。如将V族元素砷杂质加入到IV族半导体硅中。它能改变半导体的导电率和导电类型。对n型半导体，电子激发进入导带成为主要载流子。
P型半导体，也称为空穴型半导体，“p”表示正电的意思。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。是在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼)，使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。掺入的杂质越多，多子(空穴)的浓度就越高，导电性能就越强。
将上述两种半导体的一端结合在一起并使之处于高温状态(热端)，而另一端开路且处于低温状态(冷端)，则在冷端(T1)存在开路电压ΔV。这个效应称“塞贝克(Seebeck)效应”，又称作“第一热电效应”(指在两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点温度不同时，回路中产生的电势使热能转变为电能的一种现象)。在本实施例中，热端为导热金属片8，冷端为冷源接触片5，导热金属片贴靠第一高温部或第二高温部上，冷源接触片则贴靠在第一低温部或第二低温部上，所述N型半导体和P型半导体均为柱状，分部连接在一个冷源接触片和导热金属片之间。塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差。该电势差取决于金属的电子逸出功和有效电子密度这2个基本因素。在其他条件都相同的条件下，半导体材料产生的ΔV比一般导体材料产生的ΔV更大，因此，半导体材料常被作为温差发电器的理想材料。温差发电电动势ΔV的大小除去材料自身物性的影响因素外，起决定性的影响因素主要是ΔT的大小。换言之，当高温端、低温端的ΔT越大，发电电压也就越大。塞贝克效应电势差的计算公式为：
ΔV＝asΔT＝asΔ(T 2－T 1)
式中：as为材料的赛贝克系数，单位是V/K或μV/K；T2为高温端温度；T1为低温端温度。要想获得较大的温差电动势，就需加大高、低温端的温差或者提高赛贝克系数，由于后者跟材料物性有关，因此只能加大温差，以达到目的。
冷源接触片通过导线与蓄电池相连，蓄电池也位于所述真空空隙中。蓄电池采用的为市购的普通蓄电池，在杯体的侧壁上形成有USB接口或其他电源接口，接口一端与蓄电池连接，另一端可以插接USB接头或者插针式接头，从而由蓄电池向外接的移动设备提供电源。
以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可调设式保温杯，其特征在于：包括了圆筒状的杯体，在所述杯体的侧壁上开设有两个方形的安装孔，所述的两个安装孔对称分布在所述杯体上，在其中一个安装孔中固定着第一调节板，在另一个安装孔中固定着第二调节板，所述第一调节板用于吸收外部的太阳能并转化成电能，它包括了第一高温部和第一低温部，所述第一高温部朝向所述杯体的外侧，所述第一低温部朝向所述杯体的内部，第一高温部用于吸收太阳辐射，并由太阳光提升第一高温部的温度，所述第一低温部通过杯体中的冷水进行冷却，使其保持在水温状态，由此在所述第一高温部和第一低温部之间形成温度差，在所述第一高温部和所述第一低温部之间形成有真空的空隙，在所述空隙中设置有温差发电装置；
所述第二调节板用于将杯体内部的热水所具有的高温转化成电能，所述第二调节板包括了第二高温部和第二低温部，所述第二高温部朝向杯体内部设置，且所述第二高温部与杯体内部的热水直接接触，所述第二低温部则朝向所述杯体的外部设置，且所述第二低温部与外部的空气直接接触，在所述第二高温部与所述第二低温部之间也形成有真空的空隙，在所述空隙中也设置了温差发电装置。
2.根据权利要求1所述的可调设式保温杯，其特征在于：所述温差发电装置包括了两个冷源接触片、N型半导体、P型半导体和导热金属片，所述导热金属片贴靠第一高温部或第二高温部上，所述冷源接触片则贴靠在第一低温部或第二低温部上，所述N型半导体和P型半导体均为柱状，分部连接在一个冷源接触片和导热金属片之间。
3.根据权利要求2所述的可调设式保温杯，其特征在于：在所述冷源接触片通过导线与蓄电池相连，所述蓄电池也位于所述真空空隙中。
4.根据权利要求1所述的可调设式保温杯，其特征在于：在所述第一高温部表面覆盖有菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜用于将散射的太阳光聚集到第一高温部上。
5.根据权利要求4所述的可调设式保温杯，其特征在于：在所述第一高温部的表面涂抹有黑度为0.8-0.9的吸热材料，所述吸热材料能提高太阳光的吸收率。
6.根据权利要求1所述的可调设式保温杯，其特征在于：所述杯体采用导热系数很小的保温材料制成。
7.根据权利要求6所述的可调设式保温杯，其特征在于：所述杯体采用不锈钢制成。
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