CN116667703A - 温差发电结构及家用电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温差发电结构及家用电器，涉及家用电器技术领域。本发明的温差发电结构包括温差发电装置以及散热装置，所述温差发电装置的热端与所述家用电器的发热面相抵接，所述温差发电装置用于将所述家用电器的发热面上的热能转换为电能；散热装置与所述温差发电装置的冷端相抵接，以对所述温差发电装置的冷端进行散热；其中，所述温差发电结构包括温度调节装置，所述温度调节装置用于调节所述散热装置的温度，以使所述散热装置的温度小于预设温度。本申请所公开的技术方案能够解决现有温差发电芯片的冷端与热端的温差较小，导致温差发电芯片的输出功率较小的问题。

Description

温差发电结构及家用电器

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别地涉及一种温差发电结构及家用电器。

背景技术

家用电器在日常使用过程中会产生大量余热，目前越来越多的家用电器采用温差发电芯片将余热转化为电能给电池充电，利用电池储存电能并为家用电器供电，以避免余热的浪费。

但是申请人发现现有技术中至少存在以下问题：现有温差发电芯片的冷端与热端的温差较小，导致温差发电芯片的输出功率不够，无法满足家用电器用电需求的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种温差发电结构及家用电器，能够解决现有温差发电芯片的冷端与热端的温差较小，导致温差发电芯片的输出功率较小的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种温差发电结构，用于家用电器，包括：

温差发电装置，所述温差发电装置的热端与所述家用电器的发热面相抵接，所述温差发电装置用于将所述家用电器的发热面上的热能转换为电能；以及

散热装置，其与所述温差发电装置的冷端相抵接，以对所述温差发电装置的冷端进行散热；

其中，所述温差发电结构包括温度调节装置，所述温度调节装置用于调节所述散热装置的温度，以使所述散热装置的温度小于预设温度。

在一个实施方式中，所述散热装置包括；

容器，其具有出液口与进液口，所述容器内盛有冷却液；以及

冷却源，其通过输入管道与所述进液口相连；

其中，所述容器的顶面与所述温差发电装置的冷端相抵接。

在一个实施方式中，所述温度调节装置包括：

水泵，其通过输出管道与所述出液口相连；以及

温度调节电路，其与所述水泵电连接；

其中，当所述散热装置的温度大于或等于所述预设温度时，所述温度调节电路驱动所述水泵将所述容器内的冷却液抽出。

在一个实施方式中，所述温度调节电路包括直流电源端、接地端、温度感测电路以及开关电路；

所述温度感测电路电连接于所述直流电源端与所述接地端之间，所述温度感测电路感测所述散热装置的温度并产生相对应的温度感测电信号；

所述开关电路与所述水泵串联于所述直流电源端与所述接地端之间，所述开关电路与所述温度感测电路并联，所述温度感测电信号控制所述开关电路的通断；

其中，当所述散热装置的温度大于或等于预设温度时，所述温度感测电路产生的温度感测电信号触发所述开关电路导通，以使所述水泵将所述容器内的冷却液抽出。

在一个实施方式中，所述温度感测电路包括温度感测件以及分压电阻，所述温度感测件与所述分压电阻串联于所述直流电源端与所述接地端之间；

其中，所述温度感测件设置于所述容器上，所述温度感测件的电阻随温度变化。

在一个实施方式中，所述温度感测件是正温度系数热敏电阻。

在一个实施方式中，所述开关电路包括开关电阻以及晶体管，所述晶体管的基极与所述温度感测电路的信号采样点电连接，所述晶体管的集电极与所述开关电阻电连接，所述晶体管的发射极与所述接地端电连接；

其中，所述信号采样点设置于所述分压电阻与所述温度感测件之间。

在一个实施方式中，所述温差发电装置是温差发电芯片。

在一个实施方式中，所述温差发电结构包括：

储能装置，其与所述温差发电装置电连接，所述储能装置用于存储所述电能并为所述家用电器供电；以及

控制器，所述控制器分别与所述温差发电装置、所述储能装置电连接，所述控制器可调节所述电能的电压达到预设电压。

第二方面，本申请实施例提供一种家用电器，包括如前所述的温差发电结构。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：通过在温差发电装置的冷端设置散热装置，降低温差发电装置的冷端的温度，以增加温差发电装置的热端与冷端之间的温差，从而提高温差发电装置的输出功率与发电效率，以满足家用电器的用电需求；同时通过设置温度调节装置及时降低散热装置的温度，避免散热装置的温度过高，从而进一步保证散热装置对温差发电装置的冷端的散热效果，使温差发电装置的冷端可以维持较低的温度，从而使温差发电装置的热端与冷端之间能够维持较大的温差，保证温差发电装置能够在较快的时间内输出足够的电压。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的实施例提供的温差发电结构的结构示意图；

图2是图1中实施例提供的温差发电结构在燃气灶上的安装结构示意图；

图3是图1中实施例提供的温度调节装置的结构示意图。

附图标记：

10、燃气灶；110、外壳；1101、壳体；1102、盖板；120、炉头；130、点火针；140、脉冲点火器；150、外环火盖；160、内环火盖；20、温差发电装置；210、热端；220、冷端；30、储能装置；40、散热装置；410、容器；420、冷却源；50、温度调节装置；510、水泵；520、温度感测电路；5201、温度感测件；530、开关电路；60、控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

家用电器在日常使用过程中会产生大量余热，例如燃气灶在对锅具进行加热时会产生大量余热，所以越来越多的家用电器将温差发电芯片的热端与家用电器的发热面相抵接，使温差发电芯片的热端与冷端之间形成温差，以将余热转化为电能给电池充电，利用电池储存能量且为家用电器供电，以避免余热的浪费。

但是申请人发现现有技术中至少存在以下问题：现有温差发电芯片的冷端与热端的温差较小，导致温差发电芯片的输出功率不够，无法满足家用电器用电需求的问题。

为了解决上述技术问题，本申请至少一实施例提供一种温差发电结构，用于家用电器，包括温差发电装置20、散热装置40以及温度调节装置50；温差发电装置20的热端210与家用电器的发热面相抵接，温差发电装置20用于将家用电器的发热面上的热能转换为电能；散热装置40与温差发电装置20的冷端220相抵接，以对温差发电装置20的冷端220进行散热；其中，温差发电结构包括温度调节装置50，温度调节装置50用于调节散热装置40的温度，以使散热装置40的温度小于预设温度。

由上可见，通过在温差发电装置20的冷端220设置散热装置40，降低温差发电装置20的冷端220的温度，以增加温差发电装置20的热端210与冷端220之间的温差，从而提高温差发电装置20的输出功率与发电效率，以满足家用电器的用电需求；通过设置温度调节装置50及时降低散热装置40的温度，避免散热装置40的温度过高，从而进一步保证温差发电装置20的冷端220的散热效果，使温差发电装置20的冷端220可以维持较低的温度，从而使温差发电装置20的热端210与冷端220之间能够维持较大的温差，保证温差发电装置20能够在较快的时间内输出足够的电压。

如图1、图2所示，温差发电结构用于家用电器，温差发电结构包括温差发电装置20、散热装置40以及温度调节装置50；温差发电装置20的热端210与家用电器的发热面相抵接，温差发电装置20用于将家用电器的发热面上的热能转换为电能。

需要说明的是，家用电器包括但不限于是燃气灶。例如，如图2所示，当家用电器是燃气灶时，燃气灶10包括外壳110以及设置于外壳110上的燃烧器；外壳110包括壳体1101以及与壳体1101相连的盖板1102，壳体1101与盖板1102共同形成腔体，燃烧器的炉头120的顶部伸出盖板1102，温差发电装置20、储能装置30均设置于腔体内。可将燃烧器的炉头120作为发热面，使温差发电装置20的热端210与炉头120的底面相抵接，燃烧器点燃燃气后，炉头120的温度升高，炉头120的热量传导到温差发电装置20的热端210，使温差发电装置20的热端210和冷端220之间形成温差，温差发电装置20将温差转换为电能。

散热装置40与温差发电装置20的冷端220相抵接，以对温差发电装置20的冷端220进行散热。需要说明的是，散热装置40可以设置在腔体内，也可以设置在腔体外；如图2所示，当散热装置40设置腔体外时，外壳110的底部具有供温差发电装置20的冷端220穿出的槽体，以使温差发电装置20的冷端220与散热装置40的顶面相抵接。

通过设置散热装置40对温差发电装置20的冷端220进行散热，以加速对冷端220的冷却降温，提高散热效果，避免因温差发电装置20的冷端220温度高，造成温差发电装置20的热端210与冷端220温差较小而影响供电。

其中，温差发电结构包括温度调节装置50，温度调节装置50用于调节散热装置40的温度，以使散热装置40的温度小于预设温度。需要说明的是，预设温度根据实际需要进行设置，当然，预设温度可以设置较低的温度，以保证散热装置40的散热效果。

通过设置温度调节装置50及时降低散热装置40的温度，避免散热装置40因吸收热量后温度超过预设温度，影响散热效果，从而使散热装置40始终保持较低的温度，快速对温差发电装置20的冷端220进行冷却散热，减少热能的浪费，同时实现持续稳定发电，满足家用电器的耗电需求。

如图1、图2所示，在一些实施例中，散热装置40包括容器410以及冷却源420；容器410具有出液口与进液口，容器410内盛有冷却液；冷却源420通过输入管道与进液口相连；其中，容器410的顶面与温差发电装置20的冷端220相抵接。

需要说明的是，冷却液是冷水，冷却源420可以是水龙头，水的比热容大能更好地为温差发电装置20的冷端220散热。还需要说明的是，散热装置40可通过人工手动控制冷却源420为容器410内注入冷却液，当然，也可根据容器410内的液面高度控制冷却源420自动为容器410内注入冷却液；例如，散热装置40包括设置在输入管道上的阀门以及设置于容器410内的液位计，阀门、液位计分别与控制器60电连接，水泵510抽出容器410中的冷却液后，容器410内的液面高度下降，当液面高度小于预设液面高度时，液位计产生液面感测信号并传输至控制器60，控制器60根据液面感测信号控制阀门打开，为容器410内注入冷却液。

通过设置冷却液作为冷源对冷端220进行散热降温，以形成传导散热，在空气不流通的腔体内依然能保证散热效果，加快温差发电装置20的冷端220的散热降温速度，使温差发电装置20的冷端220与热端210能够在快速获得足够大的温差使之输出足够的电压。

如图1、图2所示，在一些实施例中，温度调节装置50包括水泵510以及温度调节电路；水泵510通过输出管道与出液口相连；温度调节电路与水泵510电连接；其中，当散热装置40的温度大于或等于预设温度时，温度调节电路驱动水泵510将容器410内的冷却液抽出。

需要说明的是，温度调节装置50包括回收箱，水泵510的排液口与回收箱相连，以存储水泵510抽出的冷却液。

还需要说明的是，在另一实施例中，温度调节装置50包括风扇以及与风扇电连接的温度调节电路；其中，当散热装置40的温度大于或等于预设温度时，温度调节电路驱动风扇工作。通过风扇对散热装置40进行风冷，降低散热装置40的温度，使散热装置40始终保持低温。

通过设置水泵510将吸收热量后的高温冷却液抽出，以带走散热装置40的热量，同时水泵510可与冷却源420相配合，为容器410低温冷却源420，从而对冷却源420进行更换，实现对散热装置40的温度调节，使散热装置40始终保持低温；通过散热装置40的温度不小于预设温度作为水泵510抽出冷却液的触发条件，既能将温度升高后的冷却液及时排出，也能避免将未吸收充足热量的低温冷却液排出造成浪费。通过温度调节电路根据散热装置40的温度来控制水泵510工作，实现自动化，提高用户的使用体验。

如图3所示，在一些实施例中，温度调节电路包括直流电源端、接地端、温度感测电路520以及开关电路530。需要说明的是，直流电源端的电压是5V。

温度感测电路520电连接于直流电源端与接地端之间，温度感测电路520感测散热装置40的温度并产生相对应的温度感测电信号；开关电路530与水泵510串联于直流电源端与接地端之间，开关电路530与温度感测电路520并联，温度感测电信号控制开关电路530的通断；其中，当散热装置40的温度大于或等于预设温度时，温度感测电路520产生的温度感测电信号触发开关电路530导通，以使水泵510将容器410内的冷却液抽出。

通过散热装置40的温度来控制开关电路530的通断，以控制水泵510的接通的断开，从而实现对散热装置40的温度调节。

在一些实施例中，温度感测电路520包括温度感测件5201以及分压电阻，温度感测件5201与分压电阻串联于直流电源端与接地端之间；其中，温度感测件5201设置于容器410上，温度感测件5201的电阻随温度变化。

通过设置电阻阻值可随温度变化的温度感测件5201，使串联的温度感测件5201、分压电阻从直流电源端分到的电压随温度产生变化，从而将温度感测件5201的电压作为温度感测电信号，使温度感测电信号与散热装置40的温度直接相关联，电路结构简单可靠。

示例性地，在一些实施例中，温度感测件5201是正温度系数热敏电阻。需要说明的是，正温度系数热敏电阻是具有温度敏感性的半导体电阻，正温度系数热敏电阻的电阻率随温度升高而增大，正温度系数热敏电阻的灵敏度高、工作温度范围宽、体积小以及稳定性好。

在一些实施例中，开关电路530包括开关电阻以及晶体管，晶体管的基极与温度感测电路520的信号采样点电连接，晶体管的集电极与开关电阻电连接，晶体管的发射极与接地端电连接；其中，信号采样点设置于分压电阻与温度感测件5201之间。

通过在分压电阻与温度感测件5201之间设置信号采样点，可直接采集温度感测件5201的电压作为温度感测电信号，温度感测电信号可使晶体管在截止状态与饱和状态进行切换，以实现晶体管的开关功能，从而使开关电路530断开或导通，以断开或接通水泵510。

示例性地，在一些实施例中，晶体管是三极管或MOSFET。例如，如图3所示，晶体管是三极管Q1，三极管Q1基极处的输入电压可控制三极管Q1的开启与关闭，三极管Q1基极处的输入电压与温度感测件5201分到的电压相等；当三极管Q1基极处的输入电压为低电压时，基极没有电流，集电极也无电流，从而无电流流过连接于集电极与直流电源端之间的开关电阻R1、水泵CN1，此时三极管Q1为关闭状态；当三极管Q1基极处的输入电压为高电压时，基极有电流流动，因此有更大的放大电流流过集电极，从而有电流流过开关电阻R1、水泵CN1，此时三极管为开启状态。

还需要说明的是，信号采样点采集的是温度感测件5201的电压值，当散热装置40的温度升高时，正温度系数热敏电阻的阻值增大，正温度系数热敏电阻分到的电压增大，从而信号采样点采集到的电压值增加。

例如，如图3所示，容器410内的冷却液温度升高时，散热装置40的温度升高，正温度系数热敏电阻R3的电阻值增加，正温度系数热敏电阻R3上分到的电压增加，分压电阻R2上分到的电压减少；当容器410内的冷却液温度升高到预设温度，正温度系数热敏电阻R3分到的电压达到0.7V时，三极管Q1开启，开关电路530导通，水泵CN1接通，水泵CN1将容器410内的冷却液抽出，为更换冷却液做好准备，保证散热装置40始终处于较低的温度。

在一些实施例中，温差发电装置20是温差发电芯片。需要说明的是，温差发电芯片是根据贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成，温差发电芯片的生产工艺结合了微电子薄膜和类似MEMS的晶片技术，在1mm²区域内的温度变化可产生0.5-5V的直流电压，从而实现自我持续的供电，电压跟温差大小有关。

通过家用电器工作过程中产生的余热加热温差发电芯片的热端210，温差发电芯片利用温差将余热转化为电能，实现给电池持续充电，满足家用电器的耗电要求。

如图1所示，在一些实施例中，温差发电结构包括控制器60以及储能装置30，储能装置30与温差发电装置20电连接，储能装置30用于存储电能并为家用电器供电。需要说明的是，储能装置30是可充电电源，例如，储能装置30是可充电的电池。通过储能装置30对电能进行存储，可使家用电器在工作过程中实现电能的自给自足。

控制器60分别与温差发电装置20、储能装置30电连接，控制器60可调节电能的电压达到预设电压。需要说明的是，预设电压是可以满足储能装置30的安全电压。还需要说明的是，控制器60可包括升压模块，利用升压模块将温差发电装置20产生的电能的电压升高到一个较高的电压，直至其达到预设电压时再为储能装置30充电。还需要说明的是，储能装置30可为控制器60供电。

需要说明的是，当家用电器是燃气灶10时，燃气灶10包括脉冲点火器140与点火针130，脉冲点火器140分别与储能装置30、点火针130电连接，点火针130设置在燃烧器内，储能装置30可为脉冲点火器140、点火针130供电，脉冲点火器140通过脉冲的原理产生连续性瞬间电火花，从而点燃燃气使其燃烧，燃烧产生的热量传导到炉头120。

本申请至少一实施例还提供一种家用电器，包括本申请任一实施例的温差发电结构，进而具有上述实施例的技术方案所带来的所有技术效果。

需要说明的是，家用电器包括但不限于燃气灶10，如图2所示，燃气灶10包括外环火盖150、内环火盖160、分气座，分气座设置于炉头120的顶部，外环火盖150、内环火盖160设置于分气座的顶部，外环火盖150、内环火盖160用于供燃气输出并进行分气；当燃烧器工作时，燃气经炉头120进入分气座，一部分进入外环火盖150并由外环火盖150上的外火孔喷出，另一部分进入内环火盖160并由内环火盖160上的内火孔喷出，从而形成双层火焰，使燃气灶10上的锅具受热均匀。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种温差发电结构，用于家用电器，其特征在于，包括：

温差发电装置，所述温差发电装置的热端与所述家用电器的发热面相抵接，所述温差发电装置用于将所述家用电器的发热面上的热能转换为电能；以及

散热装置，其与所述温差发电装置的冷端相抵接，以对所述温差发电装置的冷端进行散热；

其中，所述温差发电结构包括温度调节装置，所述温度调节装置用于调节所述散热装置的温度，以使所述散热装置的温度小于预设温度。

2.根据权利要求1所述的温差发电结构，其特征在于，所述散热装置包括；

容器，其具有出液口与进液口，所述容器内盛有冷却液；以及

冷却源，其通过输入管道与所述进液口相连；

其中，所述容器的顶面与所述温差发电装置的冷端相抵接。

3.根据权利要求2所述的温差发电结构，其特征在于，所述温度调节装置包括：

水泵，其通过输出管道与所述出液口相连；以及

温度调节电路，其与所述水泵电连接；

其中，当所述散热装置的温度大于或等于所述预设温度时，所述温度调节电路驱动所述水泵将所述容器内的冷却液抽出。

4.根据权利要求3所述的温差发电结构，其特征在于，所述温度调节电路包括直流电源端、接地端、温度感测电路以及开关电路；

所述温度感测电路电连接于所述直流电源端与所述接地端之间，所述温度感测电路感测所述散热装置的温度并产生相对应的温度感测电信号；

所述开关电路与所述水泵串联于所述直流电源端与所述接地端之间，所述开关电路与所述温度感测电路并联，所述温度感测电信号控制所述开关电路的通断；

其中，当所述散热装置的温度大于或等于预设温度时，所述温度感测电路产生的温度感测电信号触发所述开关电路导通，以使所述水泵将所述容器内的冷却液抽出。

5.根据权利要求4所述的温差发电结构，其特征在于，所述温度感测电路包括温度感测件以及分压电阻，所述温度感测件与所述分压电阻串联于所述直流电源端与所述接地端之间；

其中，所述温度感测件设置于所述容器上，所述温度感测件的电阻随温度变化。

6.根据权利要求5所述的温差发电结构，其特征在于，所述温度感测件是正温度系数热敏电阻。

7.根据权利要求5所述的温差发电结构，其特征在于，所述开关电路包括开关电阻以及晶体管，所述晶体管的基极与所述温度感测电路的信号采样点电连接，所述晶体管的集电极与所述开关电阻电连接，所述晶体管的发射极与所述接地端电连接；

其中，所述信号采样点设置于所述分压电阻与所述温度感测件之间。

8.根据权利要求1所述的温差发电结构，其特征在于，所述温差发电装置是温差发电芯片。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的温差发电结构，其特征在于，所述温差发电结构包括：

储能装置，其与所述温差发电装置电连接，所述储能装置用于存储所述电能并为所述家用电器供电；以及

控制器，所述控制器分别与所述温差发电装置、所述储能装置电连接，所述控制器可调节所述电能的电压达到预设电压。

10.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的温差发电结构。