一種便攜可穿戴的溫差發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種溫差發(fā)電在可穿戴、便攜式生活用品中新應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方案，屬于溫差發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，它對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出。目前，我國(guó)有七千萬(wàn)無(wú)電人口遠(yuǎn)離電網(wǎng)電力系統(tǒng)。當(dāng)今全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟?lèi)的能源結(jié)構(gòu)、提供可持續(xù)發(fā)展的能源、也可解決分布式發(fā)電的下鄉(xiāng)問(wèn)題。
[0003]發(fā)電技術(shù)的演變歷史包括傳統(tǒng)的水輪驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)電機(jī)，蒸汽驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電發(fā)動(dòng)機(jī)，及天然氣驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)電機(jī)，燒煤的渦輪發(fā)電機(jī)，和原子能驅(qū)動(dòng)的蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。所有上述這些都會(huì)導(dǎo)致巨大的環(huán)境破壞諸如:洪水泛濫、空氣或水污染。就此環(huán)保問(wèn)題，我們必須做地球的減法節(jié)能減排，使其滿(mǎn)足宏觀(guān)環(huán)境環(huán)保的能源要求。在野外及遠(yuǎn)海作業(yè)、科考、探險(xiǎn)、救援等活動(dòng)經(jīng)常需要便攜式電源供應(yīng)，目前常用的便攜式電源如蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)或折疊光伏板等在使用上有一定的局限性。比如，蓄電池的容量有限、供電不能持續(xù)；柴油發(fā)電機(jī)攜帶不便、需要消耗燃料。折疊式光伏板無(wú)法在夜間使用。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)方案中，有采用太陽(yáng)能熱發(fā)電的方式。平板集熱器將太陽(yáng)能中指定波段的熱能進(jìn)行收集，之后通過(guò)導(dǎo)熱裝置將熱能傳輸給熱電芯片的熱端，熱電芯片冷端的散熱器多采用循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)。這樣的方式，受限于平板集熱器的面積和散熱器的位置的限制。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在:
I)所用設(shè)備比較昂貴，一次性投入成本高；或者設(shè)備比較特殊，部分屬于專(zhuān)門(mén)為某種微型熱電模塊制作工藝而設(shè)計(jì)的設(shè)備，不易實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
[0006]2)制作工藝不是以市場(chǎng)上可以低價(jià)買(mǎi)到的熱電塊體材料為原料，而是以粉體或元素單質(zhì)為原料，利用冷凝、粉體燒結(jié)、薄膜等制備技術(shù)進(jìn)行合成，這就加大了技術(shù)難度和產(chǎn)品的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]3)工藝步驟較多，有的工藝跨越材料合成、精密機(jī)械加工和微電子等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)品質(zhì)量管理不易進(jìn)行。
[0008]4)部分工藝對(duì)操作人員的技術(shù)水平和熟練程度要求較高，運(yùn)營(yíng)成本高。
[0009]5)現(xiàn)有的微電子工藝制作在微型熱電模塊應(yīng)用上普遍存在有效傳熱面積低的問(wèn)題，導(dǎo)致功率密度一般較低。
[0010]近20年來(lái)，熱電模塊的微型化技術(shù)因其獨(dú)特的應(yīng)用背景受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。美、德、日等國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了多種熱電模塊微型化的技術(shù)方案，并將其應(yīng)用于便攜式電源、海底探測(cè)器、氣體傳感器和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。過(guò)去的解決方案是在邊遠(yuǎn)地區(qū)攜帶很多電池；然而現(xiàn)在給邊遠(yuǎn)地區(qū)有方便得多的解決方案。即使沒(méi)有電網(wǎng)電力系統(tǒng)，人們現(xiàn)在可利用各種熱源發(fā)電諸如用地?zé)?、工業(yè)廢熱、垃圾焚燒、礦山廢熱、原子能廢熱、及火熱等。另外，在火星、月球探索等航天器正在使用溫差發(fā)電設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提出一種便攜可穿戴的溫差發(fā)電裝置，提供廢熱利用、溫差發(fā)電在可穿戴、便攜式生活用品領(lǐng)域的全面技術(shù)解決方案。
[0012]本發(fā)明的上述目的，將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):一種便攜可穿戴的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:所述溫差發(fā)電裝置由集熱器、熱電模塊及散熱器組成且總厚度小于10mm，其中所述熱電模塊運(yùn)作于溫差范圍10°C ~60°C，所述集熱器包括集熱的底部熱板和直接接觸設(shè)于底部熱板與熱電模塊熱端面之間的導(dǎo)熱基座，所述底部熱板為絲網(wǎng)狀的良熱導(dǎo)體；所述散熱器包括散熱面和直接接觸設(shè)于熱電模塊冷端面散熱基座；所述熱電模塊為集成有穩(wěn)壓模塊的芯片且芯片中設(shè)有間隔式密集陣列型的熱電偶對(duì)，所述穩(wěn)壓模塊外聯(lián)儲(chǔ)能單元、LED指示燈及USB插座。
[0013]進(jìn)一步地，所述底部熱板為絲網(wǎng)狀的良導(dǎo)熱體，且朝向?qū)峄O(shè)為多孔散熱的聚酯布。
[0014]進(jìn)一步地，所述溫差發(fā)電裝置應(yīng)用于可穿戴服裝或可穿戴配飾，且所述集熱器、熱電模塊及散熱器為柔性彎曲型。
[0015]進(jìn)一步地，所述溫差發(fā)電裝置應(yīng)用于便攜式充電寶，且所述底部熱板浸沒(méi)于高溫的氣體、液體中或火苗上。
[0016]進(jìn)一步地，所述熱電模塊中間隔式密集陣列型的熱電偶對(duì)之間設(shè)有絕熱層。
[0017]進(jìn)一步地，所述溫差發(fā)電裝置中的集熱器、熱電模塊和散熱器呈水平式擺設(shè)。
[0018]進(jìn)一步地，所述溫差發(fā)電裝置中的集熱器、熱電模塊和散熱器呈豎直式擺設(shè)，且基于散熱器并聯(lián)、集熱器并聯(lián)，所述溫差發(fā)電裝置由兩層以上散熱器、集熱器和熱電模塊疊設(shè)構(gòu)成，各熱電模塊級(jí)聯(lián)輸出至穩(wěn)壓模塊。
[0019]進(jìn)一步地，所述散熱器為翅片式的空冷散熱器、雙相的氣液冷卻器或循環(huán)水冷散熱器。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案應(yīng)用實(shí)施后的顯著效果為:通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的熱管理系統(tǒng)，使得溫差發(fā)電能夠在超薄型可穿戴或充電寶上，做到利用任何熱能發(fā)電，無(wú)噪聲、無(wú)消耗、體積小、夾層薄、方便攜帶、保存及組裝，填補(bǔ)了可穿戴電子能源領(lǐng)域的一項(xiàng)空白，該產(chǎn)品綠色環(huán)保，適用范圍廣，工作壽命長(zhǎng)，適于野外單獨(dú)使用或與坎具集成使用。
[0021]以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明溫差發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明溫差發(fā)電裝置水平擺設(shè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明溫差發(fā)電裝置豎直擺設(shè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明溫差發(fā)電裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種溫差發(fā)電裝置，包括集熱器、散熱器以及夾設(shè)在散熱器和集熱器之間的多個(gè)熱電模塊且總厚度小于15mm，其中熱電模塊2運(yùn)作于溫差范圍10C ~60°C，該集熱器包括集熱的底部熱板11和直接接觸設(shè)于底部熱板與熱電模塊熱端面之間的導(dǎo)熱基座12，該底部熱板為絲網(wǎng)狀的良熱導(dǎo)體；該散熱器包括散熱面41和直接接觸設(shè)于熱電模塊冷端面散熱基座42 ;該熱電模塊2為集成有穩(wěn)壓模塊的芯片且芯片中設(shè)有間隔式密集陣列型的熱電偶對(duì)，該穩(wěn)壓模塊外聯(lián)儲(chǔ)能單元、LED指示燈及USB插座。熱電模塊兩端存在溫差即可發(fā)電，最后將熱電模塊發(fā)出的電通過(guò)串并聯(lián)集中起來(lái)，便可以供給人們?nèi)粘Ｊ褂谩?br>[0028]該裝置可以綠色生產(chǎn)、使用、滿(mǎn)足環(huán)保嚴(yán)格的要求?；旧献龅揭岳萌魏螣崮馨l(fā)電。無(wú)噪聲，無(wú)消耗，體積小，夾層薄，方便攜帶、保存及組裝?？稍趥鹘y(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用，或進(jìn)入新的客戶(hù)及應(yīng)用。該裝置能填補(bǔ)可穿戴電子技術(shù)能源的一些空白。使用范圍廣、工作壽命長(zhǎng)，可與坎具集成，適于在野外單獨(dú)使用或者作為便攜式電源系統(tǒng)的充電裝置使用。這樣，利用常見(jiàn)的熱源提供可穿戴電子設(shè)備的電能。溫差發(fā)電技術(shù)的推廣將對(duì)節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境有著十分重要的意義。一方面它實(shí)現(xiàn)了對(duì)可持續(xù)能源的利用，另一方面又能滿(mǎn)足偏遠(yuǎn)地區(qū)對(duì)電的需求。
[0029]最近理論研宄表明，在利用溫差發(fā)電進(jìn)行熱電余熱回收時(shí)，僅靠減小熱電模塊的特征尺寸就可以在不改變轉(zhuǎn)化效率和功率的前提下有效減少材料的使用量，從而降低成本和環(huán)境代價(jià)。因此適合于大規(guī)模生產(chǎn)的低成本微型熱電模塊制造技術(shù)將在未來(lái)顯現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)前景?？梢詫?shí)現(xiàn)微型熱電模塊批量化生產(chǎn)的技術(shù)列舉如下:美國(guó)專(zhuān)利US6440212B1、美國(guó)專(zhuān)利US00