CN214746570U - 复合储能型光伏热电冷暖箱 - Google Patents
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Abstract
复合储能型光伏热电冷暖箱，包括箱体和箱盖，所述箱盖盖设于箱体上；所述箱体内设置保温舱和制冷舱，所述保温舱和制冷舱之间通过保温材料包裹，所述保温舱和制冷舱之间设置TE半导体；其特征为：还包括温度控制装置和供‑储能装置；所述温度控制装置包括热敏元件，所述热敏元件与TE半导体电连接；所述供‑储能装置包括控制器、PV光伏薄膜、储能元件，所述控制器分别与PV光伏薄膜、TE半导体、储能元件电连接。本实用新型实现储热储冷同时进行的效果、实现利用热敏元件控温的效果以及实现利用光伏供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电，能量储存以及热量传递等领域。
背景技术
太阳能利用主要分为光伏和光热两个方面。光伏效应由贝克雷尔发现，1954 年诞生了首个单晶硅太阳电池。截止 2011 年底，全世界光伏安装量达到65 GW。光伏电池的工作效率和价格严重制约了其发展。由于单晶硅电池的工艺已近成熟，提高其光电转换效率主要靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。因而太阳电池最高效率从 22%提高到23.3%，再到 25%，各用了十年左右的时间。可以说目前我国的光伏发电技术已经发展到了一个比较完善的水平。
半导体热电材料指具有较大热电效应的半导体材料，亦称温差电材料。它能直接把热能转换成电能，或直接由电能产生致冷作用。
冰箱和恒温箱是现在日常生活中必不可少的常用电器，其分类方式多种多样。比如根据使用场合不同分为家用、车载等；根据放置方式分为立式、台式、卧式等等。但各种冰箱工作原理不外乎以下几种；压缩式、吸收式、半导体制冷等等。这些我们常用的形式在一些特定场景中会存在不便携，不节能等问题。由此，我们提出PV与TE技术联合使用。采用TE半导体制作保温制冷箱一体化，可以充分利用TE半导体在工作过程中散发的热量，摆脱了以往采用TE半导体制冷过程中热量散发的能源损失。
热电半导体发生珀尔帖效应时在半导体两端发生吸热、放热作用。其制冷效应得到了广泛利用，但散失热量未得到有效利用。故在思考利用其散失热量的基础上，提出了下述复合储能型光伏热电冷暖箱。
中国专利CN201652978U，公开了一种便携式小型双向制冷制热机，利用半导体双向制冷制热。但是该制冷制热机存在电源功率需求高，循环连续使用困难以及能源消耗较大等问题。
中国专利申请CN107940799A，公开了一种高效能散热制冷器，该制冷器包括制冷箱本体和贴合在制冷箱本体上端面的TE半导体贴片。该发明利用TE半导体工作原理，通过半导体的冷热模块利用其冷面和热面的原理发挥作用，冷面为物体提供一个低温环境。本实用新型发热端热量用于保温舱的温度提高，吸热端热量用于制冷舱温度降低，与此相比，该专利未充分利用TE半导体工作过程中发热端热量，并非TE半导体的散热制冷两用。
中国专利申请CN110027654A，公开了一种具有半导体制冷系统的糕点配送车，该高点配送车包括车体、锂电池组、半导体制冷器和冷气导管，满足了一些需要冷藏保鲜的私房美食的需求。但该配送车仅利用了TE半导体工作过程中的吸热功能，散热段安装散热系统。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够实现储热储冷同时进行的问题，利用TE半导体将热量从制冷舱传递到保温舱，并在此过程中控制TE半导体的工作温度防止其自身结构损坏。
针对上述背景技术，本实用新型提供了一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其技术方案如下：
一种复合储能型光伏热电冷暖箱，包括箱体和箱盖，所述箱盖位于箱体上方，所述箱体包括外部结构和内部结构，所述外部结构包括支撑材料和后盖，支撑材料为箱体以及箱盖整体构架，所述后盖位于箱体后方；所述内部结构包括保温舱、制冷舱和内部电路，其中保温舱、制冷舱位于箱体内部，由支撑材料以及TE半导体所隔开，所述内部电路主要位于后盖中；其特征在于：所述箱体内部通过导线依次设置的核心工作装置、温度控制装置和供-储能装置，其中核心工作装置位于两舱室中间，温度控制装置位于保温舱、后盖以及支撑材料内部，供-储能装置位于箱盖上方以及后盖内部；所述核心工作装置包括TE半导体；所述温度控制装置包括热敏元件和保温材料；所述供-储能装置包括光伏薄膜以及储能元件。
优选为：所述箱盖上方附着有PV光伏薄膜，所述箱盖内部填充有保温材料。
优选为：所述保温舱以及制冷舱内部均填充有保温材料。
优选为：所述保温材料在整个箱体的内壁内填充。
优选为：所述保温舱与制冷舱之间安装有TE半导体。
优选为：所述TE半导体表面覆盖有匀温板。
优选为：所述箱体后方安装有后盖，与两舱后侧支撑材料相连接。
优选为：所述后盖内侧设置有通过导线连接的储能元件、电源、热敏元件、以及控制器。
优选为：还包括另一热敏元件，该另一热敏元件设置在保温舱内，与后盖中的控制器连接。
有益效果
1. 实现储热储冷同时进行的效果；本实用新型采用TE半导体，结合保温材料，可以在保温舱储热的同时在制冷舱储冷，提高了能量的利用效率。本实用新型充分利用吸热端和散热端热量，使TE半导体工作效率最大化。
2. 实现利用热敏元件控温的效果；本实用新型采用热敏元件，利用其对温度敏感的性质控制TE半导体工作温度和电源工作温度，保证二者在工作时的温度被控制在合理范围内，防止由于温度过高导致的TE半导体自身内部结构损坏。
3. 实现利用光伏供电。本实用新型的表面置有光伏薄膜，在户外阳光较为充足的地方可以实现太阳能的吸收、转化和利用，然后通过储能元件将电能储存起来提供使用，充分利用了太阳能这一清洁能源，拓宽了能量来源，增强了装置实用性。
附图说明
图1为复合储能型光伏热电冷暖箱外形结构示意图；
图2为复合储能型光伏热电冷暖箱箱体后盖拆卸剖视图；
图3为复合储能型光伏热电冷暖箱侧视剖视图；
图4为复合储能型光伏热电冷暖箱俯视剖视图；
图4（a）为复合储能型光伏热电冷暖箱未启用热敏元件时热量传递示意图；
图4（b）为复合储能型光伏热电冷暖箱启用热敏元件时热量传递示意图；
图5为复合储能型光伏热电冷暖箱实施例1内部电路结构示意图；
图6为复合储能型光伏热电冷暖箱实施例2带有电热丝的内部电路结构示意图。
图中各标号部分对应名称：
1-储能元件，2-电源，3-热敏元件，4-控制器，5-后盖，6-支撑材料
7-TE半导体，8-保温材料，9-箱盖，10-PV光伏薄膜。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种复合储能型光伏热电冷暖箱，包括箱体和箱盖，所述箱盖位于箱体上方，所述箱体包括外部结构和内部结构，所述外部结构包括支撑材料和后盖，支撑材料为箱体以及箱盖整体构架，所述后盖位于箱体后方；所述内部结构包括保温舱、制冷舱和内部电路，其中保温舱、制冷舱位于箱体内部，由支撑材料以及TE半导体所隔开，所述内部电路主要位于后盖中；其特征在于：所述箱体内部通过导线依次设置的核心工作装置、温度控制装置和供-储能装置，其中核心工作装置位于两舱室中间，温度控制装置位于保温舱、后盖以及支撑材料内部，供-储能装置位于箱盖上方以及后盖内部；所述核心工作装置包括TE半导体；所述温度控制装置包括热敏元件和保温材料；所述供-储能装置包括光伏薄膜以及储能元件。
如图1所示，即为该箱体外形结构示意图。为了更加直观的看出箱体内部结构，图2为本实用新型提出的一种光伏热电冷暖箱箱体后盖拆卸剖视图。图3为本实用新型提出的一种光伏热电冷暖箱侧视剖视图。图4为本实用新型提出的一种光伏热电冷暖箱俯视剖视图。
下面我们详细阐述本实用新型复合储能型光伏热电冷暖箱的结构、构造及其工作原理。
本实用新型提供了一种复合储能型光伏热电冷暖箱，包括箱体和箱盖，所述箱体包括外部结构和内部结构；所述外部结构包括支撑材料6和后盖5，支撑材料6和后盖5通过焊接构成一个整体；所述内部结构包括两个舱室和内部电路装置；所述两个舱室分别为保温舱和制冷舱；所述内部电路装置包括核心工作装置、温度控制装置和供-储能装置；所述核心工作装置包括TE半导体7，其位于两舱室之间；所述温度控制装置包括热敏元件3和保温材料8，其中热敏元件3和TE半导体7通过电路相互连接并位于保温舱内，对保温舱起到温度控制的作用。同时，另一热敏元件3与电源2通过电路相连接，位于后盖中，并固定在后盖内壁，对电源2工作温度起到控制作用。另外，为了保障散热效果达到预期并提高TE半导体7的工作效率，在TE半导体7表面设置匀温板与TE半导体7紧密接触，而保温材料8填充在整个箱壁内侧与舱室外壁之间，并且紧密粘合在箱盖底部；所述供-储能装置包括PV光伏薄膜10、控制器4、储能元件1和电源2，其中储能元件1、电源2与控制器4通过位于后盖的引出电路与贴合在箱盖上侧的PV光伏薄膜10连接。
以上结构，所设置的温度控制装置包括热敏元件3、TE半导体7和保温材料8。TE半导体7利用供-储能装置提供的电能，在制冷舱一端表现出吸热效果，在保温舱一端则表现出散热效果。热敏元件3能够感知舱室以及后盖内温度的变化调节自身电阻从而控制供给工作的电流，进而控制两舱室内以及后盖电源工作温度处于所需要的温度范围；保温材料8填充于整个箱壁内部，即整个箱壁内侧与舱室外壁之间和箱盖底部，其目的在于减少箱体内部与外部环境的热量交换，使舱内达到恒温的效果。所设置的供-储能装置包括PV光伏薄膜10、控制器4、储能元件1和电源2。另外，储能元件1和PV光伏薄膜10串联之后和热敏元件3，TE半导体7并联，可以使储能元件PV光伏薄膜10供电过程独立于电源2供电，减小两条线路即两种供电方式的相互影响。在阳光充足时，PV光伏薄膜10将太阳能转化为电能，这部分电能通过连接电路输送到控制器4，一部分用于为装置供能，多余部分被传输到储能元件1进行存储；在阳光不足时，控制器4则根据装置工作需要，通过内部电路控制储能元件1和电源2为装置供能。
如图4（a），图4（b）所示，当温度在所需合理温度范围之内时，热敏元件未被启用，保温舱和制冷舱与外界有热量交换，而TE半导体7的工作机制使得制冷舱的热量源源不断向保温舱传递，从而制冷舱温度不断降低，保温舱温度不断升高。而当保温舱温度不断升高，热敏元件3随即改变自身阻值，从而调节TE半导体7工作电流，进而改变TE半导体7工作效率，这时除两舱与外界的热量交换之外，TE半导体7的工作使两舱之间的热量交换达到平衡状态。
图5为本实用新型实施例一。本实施例中包括箱体和箱盖，所述箱体包括外部结构和内部结构；所述外部结构包括支撑材料6和后盖5，支撑材料6和后盖5通过焊接构成一个整体；所述内部结构包括两个舱室和内部电路装置；所述两个舱室分别为保温舱和制冷舱；所述内部电路装置包括核心工作装置、温度控制装置和供-储能装置；所述核心工作装置包括TE半导体7以及电热丝，其中TE半导体7位于两舱室之间，电热丝位于保温舱内；所述温度控制装置包括热敏元件3和保温材料8，其中热敏元件3和TE半导体7通过电路相互连接并位于保温舱内，对保温舱起到温度控制的作用。同时，另一热敏元件3与电源2通过电路相连接，位于后盖中，并固定在后盖内壁，对电源2工作温度起到控制作用。另外，为了保障散热效果达到预期并提高TE半导体7的工作效率，在TE半导体7表面设置匀温板与TE半导体7紧密接触，而保温材料8填充在整个箱壁内侧与舱室外壁之间，并且紧密粘合在箱盖底部；所述供-储能装置包括PV光伏薄膜10、控制器4、储能元件1和电源2，其中储能元件1、电源2与控制器4通过位于后盖的引出电路与贴合在箱盖上侧的PV光伏薄膜10连接。
当箱体工作时，电源2为电路提供电能以供TE半导体7工作，即在保温舱一侧放热，制冷舱一侧吸热。而保温材料8对整个箱体以及两个舱室之间隔绝热量的交换。与此同时，热敏元件3在保温舱和电源处的温度进行调节，对装置起到保护的作用。当装置处于阳光充足之处时，位于箱盖上方的PV光伏薄膜10将太阳能转换为电能一部分储存于储能元件1，一部分供给TE半导体7正常工作。
如图6，为本实用新型实施例二。为防止保温舱升高到预期温度，本实施例二中在保温舱一侧安装电热丝，即本实施例中包括包括箱体和箱盖，所述箱体包括外部结构和内部结构；所述外部结构包括支撑材料6和后盖5，支撑材料6和后盖5通过焊接构成一个整体；所述内部结构包括两个舱室和内部电路装置；所述两个舱室分别为保温舱以及制冷舱；
所述内部电路装置包括核心工作装置、温度控制装置和供-储能装置；所述核心工作装置包括TE半导体7以及电热丝，其中TE半导体7位于两舱室之间，电热丝位于保温舱内，与TE半导体串联于电路中；所述温度控制装置包括热敏元件3和保温材料8，其中热敏元件3和TE半导体7通过电路相互连接并位于保温舱内，对保温舱起到温度控制的作用。同时，另一热敏元件3与电源2通过电路相连接，位于后盖中，并固定在后盖内壁，对电源2工作温度起到控制作用。另外，为了保障散热效果达到预期并提高TE半导体7的工作效率，在TE半导体7表面设置匀温板与TE半导体7紧密接触，而保温材料8填充在整个箱壁内侧与舱室外壁之间，并且紧密粘合在箱盖底部；所述供-储能装置包括PV光伏薄膜10、控制器4、储能元件1和电源2，其中储能元件1、电源2与控制器4通过位于后盖的引出电路与贴合在箱盖上侧的PV光伏薄膜10连接。
当箱体工作时，电源2为电路提供电能以供TE半导体7工作，即在保温舱一侧放热，制冷舱一侧吸热。于保温舱一侧，和TE半导体串联的电热丝同时工作，为保温舱一侧放热，为其提高温度。而保温材料8对整个箱体以及两个舱室之间隔绝热量的交换。与此同时，热敏元件3在保温舱和电源处的温度进行调节，对装置起到保护的作用。当装置处于阳光充足之处时，位于箱盖上方的PV光伏薄膜10将太阳能转换为电能一部分储存于储能元件1，一部分供给TE半导体7正常工作。本实用新型实施例二为在保温舱温度升高机制中添加电热丝元件，防止在仅TE半导体7工作下保温舱温度无法达到预期温度的问题。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，应当指出，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复合储能型光伏热电冷暖箱，包括箱体和箱盖，所述箱盖位于箱体上方，所述箱体包括外部结构和内部结构，所述外部结构包括支撑材料和后盖，支撑材料为箱体以及箱盖整体构架，所述后盖位于箱体后方；所述内部结构包括保温舱、制冷舱和内部电路，其中保温舱、制冷舱位于箱体内部，由支撑材料以及TE半导体所隔开，所述内部电路主要位于后盖中；其特征在于：所述箱体内部通过导线依次设置的核心工作装置、温度控制装置和供-储能装置，其中核心工作装置位于两舱室中间，温度控制装置位于保温舱、后盖以及支撑材料内部，供-储能装置位于箱盖上方以及后盖内部；所述核心工作装置包括TE半导体；所述温度控制装置包括热敏元件和保温材料；所述供-储能装置包括光伏薄膜以及储能元件。
2.根据权利要求1所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于：所述箱盖上方附着有PV光伏薄膜，所述箱盖内部填充有保温材料。
3.根据权利要求1所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于：所述保温舱以及制冷舱内部均填充有保温材料。
4.根据权利要求1所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于：所述保温舱与制冷舱之间安装有TE半导体。
5.根据权利要求1所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于：所述TE半导体表面覆盖有匀温板。
6.根据权利要求3所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于，所述箱体后方安装有后盖，与两舱后侧支撑材料相连接。
7.根据权利要求6所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于，所述后盖内侧设置有通过导线连接的储能元件、电源、热敏元件、以及控制器。
8.根据权利要求7所述的一种复合储能型光伏热电冷暖箱，其特征在于，还包括另一热敏元件，该另一热敏元件设置在保温舱内，与后盖中的控制器连接。
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