CN213243580U - 一种稳定输出的便携式温差发电装置 - Google Patents

Abstract

一种稳定输出的便携式温差发电装置，包括壳体、带USB口的升压稳压输出模块、升压稳压模块安装仓盖、相变蓄冷板、绝热外套、绝热填充物、相变蓄热板、温差发电片、穿线孔和温差发电片均热层。利用所述相变蓄冷板和相变蓄热板预存冷量和热量，并通过所述温差发电片均热层在温差发电片的冷端和热端之间，建立稳定的可以较长时间输出电能的温差发电条件，从而提高温差发电效率、提高输出电压的稳定性。

Description

一种稳定输出的便携式温差发电装置

技术领域

本实用新型涉及自然能源发电领域，特别涉及一种稳定输出的便携式温差发电装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，公园聚会、露营野餐、旅行探险等成为越来越多人的休闲方式。智能手机、相机、定位器、手电筒等外出必备电子产品的使用因之变得越来越普遍。另一方面，在地质勘探、考古发掘、水文观测、抢险救援、小型无人机侦察等领域，可充电电子设备也必不可少。为满足多种多样电子产品的充电需求，特别是野外使用场合可能遇到的各种应急性、保障性充电需求，人们逐渐设计出一些基于自然能源的便携式或可移动式发电充电装置。专利CN201921827202.8公开了一种多途径野外发电应急装置，可以实现温差、太阳能等多种发电途径的野外发电功能，但是其体积过大不利于便携使用，且其温差发电需用燃料燃烧产生温度，不符合节能环保的宗旨，具有明显的局限性。专利CN201922272812.2公开了一种新型温差发电充电器，可以在有热源的场合进行发电和充电，但其是利用循环水对温差发电片冷端进行冷却，装置较为复杂，且电能损耗较大，故具有明显的局限性。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种能稳定输出电能的便携式温差发电装置，可在一定程度上减轻甚至消除便携式、可移动式发电装置对天气状况、周围环境和时间段的依赖性。本实用新型具体方案如下：

一种稳定输出的便携式温差发电装置，包括壳体、带USB口的升压稳压输出模块、升压稳压模块安装仓盖、相变蓄冷板、绝热外套、绝热填充物、相变蓄热板、温差发电片、穿线孔和温差发电片均热层；

所述带USB口的升压稳压输出模块设置于升压稳压模块安装仓盖内侧，包括升压、稳压芯片、USB输出接口和充电指示灯，将所述温差发电装置输出的电能进行电压调节后通过USB输出端口为负载充电；

所述绝热外套可通过推拉移动实现与升压稳压模块安装仓盖的开闭，从而实现对壳体、相变蓄冷板、相变蓄热板和温差发电片的容纳；

所述温差发电片位于相变蓄冷板和相变蓄热板之间；其中相变蓄冷板位于温差发电片的冷端侧，相变蓄热板位于温差发电片的热端侧，在相变蓄冷板和温差发电片的冷端之间、以及在相变蓄热板和温差发电片的热端之间，分别具有一层温差发电片均热层。

其中，所述温差发电片的尺寸为长40mm、宽40mm、厚4mm。

其中，所述温差发电片的数量是1个或多个。

其中，所述温差发电片的数量是2～24个，多个温差发电片之间的连接方式为串联、并联或串联加并联。

其中，所述相变蓄冷板和相变蓄热板为方形平板。

其中，所述相变蓄冷板和相变蓄热板的长度和宽度尺寸与排布好的多个温差发电片尺寸相应，厚度为20mm，所述相变蓄冷板和相变蓄热板的数量相等。

其中，所述温差发电片均热层的长度和宽度与排布好的多个温差发电片尺寸相应，厚度为1mm。

其中，所述带USB口的升压稳压输出模块的USB输出端口数量为2个及以上，输出电压在1～24V之间。

本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置，具有以下有益的效果：

第一，能实现随时随地发电和充电，从而突破了利用太阳能、风能、水流能等自然能源发电时在时间、空间和环境方面的限制，具有节能环保、野外无限制发电等优点；

第二，所述相变蓄热板能预存太阳的辐射热能和篝火的部分热能，条件适宜时还可预存温泉、地下水中的热能；所述相变蓄冷板能预存夜间自然冷量、洞穴中的冷量、深水区的冷量，条件适宜时还可预存冰雪的冷量。预存的热能和冷量用于为温差发电提供稳定的长时间的温差条件。实现了自然冷热能量的高密度便捷储存和集中可控释放，能显著提高温差发电片的发电效率、延长温差发电片的发电时长；

第三，组件少、结构紧凑、安装方便，且发电过程安全可靠、输出稳定、无环境污染；

第四，输出电压在1～24V可调节，能满足大多数便携式电子负载的充电要求。

附图说明

图1为本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置示意图；

图2为本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置侧下方仰视示意图；

图3为本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置内部结构示意图；

图4为本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置温差发电片结构示意图。

其中，1-壳体、2-充电指示灯、3-带USB口的升压稳压输出模块、4-升压稳压模块安装仓盖、5-相变蓄冷板、6-绝热外套、7-绝热填充物、8-相变蓄热板、9-温差发电片、10-穿线孔、11-温差发电片均热层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施例。

如图1-4所示，本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置，包括壳体1、带USB口的升压稳压输出模块3、升压稳压安装仓盖4、相变蓄冷板5、绝热外套6、绝热填充物7、相变蓄热板8、温差发电片9、穿线孔10和温差发电片均热层11。

所述带USB口的升压稳压输出模块3设置于升压稳压模块安装仓盖4内侧，包括升压、稳压芯片、USB输出接口和充电指示灯2，将所述温差发电装置输出的电能进行电压调节后通过USB输出端口为负载充电，负载可以是蓄电池或直接用电的电子设备。所述壳体1、升压稳压模块安装仓盖4、绝热外套6的材质相同，优选采用塑料、如聚苯乙烯塑料。

绝热外套6包括绝热材料，绝热材料选自硬质、半硬质泡沫塑料、石棉和膨胀珍珠岩，如聚氨酯泡沫，其作用是阻止周围环境中的热量传递给相变蓄冷板5，阻止相变蓄热板8中预存的热量向周围环境散失。通过设置绝热填充物7，如可以是聚氨酯泡沫，可以阻止温差发电片9的冷端和热端的温差发电片均热层11相互接触，从而避免可能出现的相变蓄冷板5与相变蓄热板8之间的直接传热。

通过绝热外套6的保温隔热作用，以及绝热填充物7的隔绝传热的作用，使得相变蓄冷板5的升温速率和相变蓄热板8的降温速率足够小，以便延长温差发电片9的冷端和热端之间保持有效发电温差的时间，从而延长整个温差发电装置的发电持续时间。

所述温差发电片9位于相变蓄冷板5和相变蓄热板8之间，形成层叠结构；其中相变蓄冷板5位于温差发电片9的冷端侧，相变蓄热板8位于温差发电片9的热端侧，在相变蓄冷板5和温差发电片9的冷端之间、以及在相变蓄热板8和温差发电片9的热端之间，分别具有一层温差发电片均热层11。所述温差发电片9为单层双面陶瓷封装结构，封装物为硅胶，内部为半导体材料(成分为碲化铋)，焊接剂为低温焊锡(锡-铋合金)。温差发电片9为40×40的方形片，厚度为4mm。温差发电片9的数量可根据发电需要自行选择，优选一个以上，更加优选2～24个，多个温差发电片之间的连接方式可以是串联、并联或串联加并联。

温差发电片9输出导线穿过穿线孔10，进入升压稳压输出模块安装仓，连接到带USB口的升压稳压输出模块3上。带USB口的升压稳压输出模块3上带有至少两个USB输出接口及至少一个充电指示灯2。所述充电指示灯2为带USB口的升压稳压输出模块3上的组件，在壳体1上留有充电指示灯2的安装位置及USB输出插口孔。

所述绝热外套6可通过推拉移动实现与升压稳压模块安装仓盖4的开闭，从而实现对壳体1、相变蓄冷板5、相变蓄热板8和温差发电片9的容纳，具体的，相变蓄冷板5、相变蓄热板8和温差发电片9形成的层叠体位于壳体1内，绝热外套6阻止周围环境中的热量传递给相变蓄冷板5，以及阻止相变蓄热板8中预存的热量向周围环境散失。

所述相变蓄冷板5和相变蓄热板8为方形平板，可以是凝胶状定型相变材料，也可以是容器封装型相变储能模块；相变蓄冷板5的相变温度区间为0～20℃，热导率为0.27W/m·K，理论蓄冷量是同体积水在相同温度范围内蓄冷量的1.62倍，相变蓄热板8的相变温度区间为35～70℃，热导率为0.48W/m·K，理论蓄热量是同体积水在相同温度范围内蓄热量的3.53倍；单块相变蓄冷板5在0～20℃的理论蓄冷量为75kJ以上；单块相变蓄热板8在35～70℃的理论蓄热量为100kJ以上。

所述相变蓄冷板5和相变蓄热板8的尺寸与排布好的温差发电片9相应，厚度为20mm，所述相变蓄冷板5和相变蓄热板8的数量相等，具体数量决定于多个温差发电片9排列的层数。

所述温差发电片均热层11的长度和宽度与排布好的多个温差发电片9尺寸相应，厚度为1mm，材质可以为导热硅脂、导热硅胶、铝箔、铜片、石墨片等。

所述带USB口的升压稳压输出模块3的USB输出端口数量为2个及以上，输出电压在1～24V之间。

本实用新型的稳定输出的便携式温差发电装置操作方法如下：在野外，当所述稳定输出的便携式温差发电装置暂时闲置不用时，所述的相变蓄冷板5和相变蓄热板8可取出，及时捕集和储存周围环境中的自然冷量和热能。比如：将相变蓄冷板5置于溪流中、巨石背阴处、安全的洞穴中充分吸收并储存冷量，将相变蓄热板8置于太阳下或者篝火旁，充分吸收热源能量。相变蓄冷板5和相变蓄热板8储存满能量时，即可将其分别安装在温差发电片9的冷热端，进行高效率温差发电，将手机、蓄电池、手电筒、定位器等电子设备连接USB输出接口即可进行充电。

具体实施例1

温差发电片9的数量是4片，采用单层串联排列方式，排成两行两列，单个温差发电片为正方形，边长40mm，排好后发电层为正方形，边长80mm，温差发电片9的冷端和热端分别通过温差发电片均温层11与相变蓄冷板5和相变蓄热板8相接，相变蓄冷板5和相变蓄热板8采用凝胶状定型相变材料，温差发电片均温层11采用导热硅脂，开路电压与温差发电片9的冷端与热端的温差有关，当温差从47℃逐渐减小到5℃时，4个串联的温差发电片9的开路电压从约5V逐渐减小到1V。

具体实施例2

温差发电片9的数量是16片，采用每层两行两列方式排布，共4层，每层所占面积与具体实施例1相同。每层内4片为串联连接，最下面两层之间为并联连接，最上面两层为并联连接，最下面两层并联后与最上面两层并联后再串联连接。每一层的冷端和热端各通过一层温差发电片均温层11与所述相变蓄冷板5和相变蓄热板8相接。每一层相变蓄冷板5、相变蓄热板8、温差发电片均热层11的规格尺寸及材料组成与具体实施例1中的相同。开路电压与温差发电片9的冷端与热端的温差有关，当温差从45℃逐渐减小到5℃时，总的开路电压从约14V逐渐减小到2V。

具体实施例3

温差发电片9的数量是24片，采用每层两行两列方式排布，共6层，每层所占面积与具体实施例1相同。每层内4片为串联连接，层与层之间也为串联连接。每一层的冷端和热端各通过一层温差发电片均温层11与所述相变蓄冷板5和相变蓄热板8相接。每一层相变蓄冷板5、相变蓄热板8、温差发电片均热层11的规格尺寸与具体实施例1中的相同，相变蓄冷板5和相变蓄热板8采用容器封装型相变储能模块，温差发电片均热层11采用石墨片。开路电压与温差发电片9的冷端与热端的温差有关，当温差从48℃逐渐减小到5℃时，总的开路电压从24V逐渐减小到3.5V。

本实用新型的便携式温差发电装置可稳定输出电压为1～24V的直流电，一次持续发电时间超过2小时，满足在野外时智能手机、定位器等负载的应急充电需求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应当以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，包括壳体(1)、带USB口的升压稳压输出模块(3)、升压稳压模块安装仓盖(4)、相变蓄冷板(5)、绝热外套(6)、绝热填充物(7)、相变蓄热板(8)、温差发电片(9)、穿线孔(10)和温差发电片均热层(11)；

所述带USB口的升压稳压输出模块(3)设置于升压稳压模块安装仓盖(4)内侧，包括升压、稳压芯片、USB输出接口和充电指示灯(2)，将所述温差发电装置输出的电能进行电压调节后通过USB输出端口为负载充电；

所述绝热外套(6)可通过推拉移动实现与升压稳压模块安装仓盖(4)的开闭，从而实现对壳体(1)、相变蓄冷板(5)、相变蓄热板(8)和温差发电片(9)的容纳；

所述温差发电片(9)位于相变蓄冷板(5)和相变蓄热板(8)之间；其中相变蓄冷板(5)位于温差发电片(9)的冷端侧，相变蓄热板(8)位于温差发电片(9)的热端侧，在相变蓄冷板(5)和温差发电片(9)的冷端之间、以及在相变蓄热板(8)和温差发电片(9)的热端之间，分别具有一层温差发电片均热层(11)。

2.根据权利要求1所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片(9)的尺寸为长40mm、宽40mm、厚4mm。

3.根据权利要求1所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片(9)的数量是1个或多个。

4.根据权利要求3所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片(9)的数量是2～24个，多个温差发电片之间的连接方式为串联、并联或串联加并联。

5.根据权利要求1所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述相变蓄冷板(5)和相变蓄热板(8)为方形平板。

6.根据权利要求5所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述相变蓄冷板(5)和相变蓄热板(8)的长度和宽度尺寸与排布好的多个温差发电片(9)尺寸相应，厚度为20mm，所述相变蓄冷板(5)和相变蓄热板(8)的数量相等。

7.根据权利要求1所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片均热层(11)的长度和宽度与排布好的多个温差发电片(9)尺寸相应，厚度为1mm。

8.根据权利要求1所述的稳定输出的便携式温差发电装置，其特征在于，所述带USB口的升压稳压输出模块(3)的USB输出端口数量为2个及以上，输出电压在1～24V之间。

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