太陽能溫差發電移動冰箱的製作方法
2023-05-26 04:29:41 2
本發明涉及一種製冷裝置，尤其是一種採用太陽能發電板進行光伏發電，同時利用熱源進行溫差發電的可移動冰箱。
背景技術：
冰箱作為人們日常生活中常用的電器，目前主要是通過市電進行供能工作，採用壓縮機結構進行製冷。該結構雖然簡單，技術成熟，但是卻存在諸多問題，例如冷凝器為製冷系統的部件，把蒸汽轉變成液體，將管子中的熱量，以很快的方式，傳導到管子附近的空氣中，從而導致冷凝器產生的多餘熱能白白浪費。另一方面，在戶外或沒有市電的情況下，如何利用太陽能進行光電和熱發電也顯得十分重要，將給使用帶來較大的便利性。
在現有技術中，已公開了一種用於製冷設備的製冷裝置，如在公告號為CN204535262U的一種多用冰箱，包括長方體型箱體，其特徵在於還包括溫度調節結構和太陽能機構，所述太陽能機構包括蓄電池、逆變器及太陽能板；所述溫度調節機構包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、溫度調節器及微控制器；所述箱體由導熱板分為保溫機構和冷凍機構，所述保溫機構包括保溫室、散熱鰭片及散熱風扇，保溫室的底板為導熱材質，側壁為絕熱材質，保溫室底板與導熱板之間貼設有若干串聯的製冷片，且製冷片冷端與導熱板接觸，熱端與保溫室底部留有間隙；所述保溫室的兩側設置有若干散熱器片，散熱器片上方設置有散熱風扇，所述箱體上與散熱風扇對應的地方設有通風孔；所述冷凍機構由絕熱板分為容納室和冷凍室，所述微控制器、蓄電池及逆變器設置於容納室中，所述第一傳感器設置於冷凍室中，第二傳感器設置在保溫室中，太陽能板設置在箱體外壁；保溫室和冷凍室設置有櫃門，且保溫室的櫃門上設置有顯示屏；所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、溫度調節器、顯示屏及散熱風扇與微控制器電連接，所述溫度調節器與製冷片電連接；所述箱體側壁設置有推桿，底部設置有萬向輪。
通過分析，該專利設置了太陽能機構，當陽光充足時可以直接使用太陽能供電，進一步節約電能，且便於攜帶。通過在保溫室和冷凍室分別設置溫度傳感器，可以在顯示屏上實時顯示其溫度，並可以通過溫度調節器改變製冷片的電流，以調節製冷溫度等優點。
但是，該專利對於半導體製冷片熱端產生的熱量，不僅無法進行熱量的回收利用，還需要進行散熱，不僅使製冷裝置的結構更加複雜，而且也在一定程度上造成了成本的上升。同樣的，對於太陽能的利用也僅限於利用太陽能板進行發電，無法進一步對太陽能發電板上的熱量進一步利用發電。
技術實現要素：
本發明針對上述不足，提供一種利用太陽能光電發電，同時利用太陽能發電板、熱交換器、半導體製冷片熱端等熱源的多餘熱量進行溫差發電的可移動冰箱。為了實現上述目的，本發明採用太陽能發電、熱量回收發電、製冷效果良好、的移動冰箱技術方案是：
一種太陽能溫差發電移動冰箱，包括有箱體，所述箱體表面設置有太陽能溫差發電裝置，在箱體內部設置有製冷裝置，所述太陽能溫差發電裝置和/或製冷裝置中的熱源表面直接或間接的固定有半導體溫差發電片。
所述的太陽能溫差發電裝置，包括有太陽能發電板和溫差發電片，所述太陽能發電板背面固定有溫差發電片的熱端，溫差發電片通過太陽能發電板受太陽光照後的熱量進行溫差發電。
所述的製冷裝置包括蒸發器或者半導體製冷片。
所述半導體製冷片冷端固定有導冷板，並貼合於內膽，或者固定有風冷結構，包括有外殼、散冷器和風扇，所述外殼內固定有散冷器和風扇，散冷器與蒸發器或半導體製冷片冷端表面固定，外殼上端設置有出風口，外殼下端設置有進風口。
所述半導體製冷片的熱端、或熱交換器、或太陽能發電板為熱源。
所述的太陽能發電板上方固定有聚光透鏡或聚光杯。
所述熱源表面的溫差發電片為多層結構，或與均溫板交錯固定形成多層結構，最外側的溫差發電片或均溫板的表面固定有散熱器或冷交換器。
所述的溫差發電片和/或均溫板上設置有絕緣層，絕緣層上設置包括有可焊接部位和電氣連接分布線路層。
所述的均溫板為多片，從熱源開始到散熱器，數量逐漸減少。
所述的溫差發電片連接有儲能裝置，儲能裝置連接於箱體表面的驅動電源和/或顯示屏。
本發明的有益效果：太陽能溫差發電模塊，在利用太陽能光電發電的同時，進一步利用溫差進行發電，提高了太陽能的利用效率。在冷凝器或半導體製冷片的熱端固定溫差發電晶片，從而實現多餘熱量的回收發電。
採用均溫板，可以快速的將熱源熱量均勻的傳遞到溫差發電晶片的熱端，而且可以擴大熱傳導面積增加發電片溫差，使更多的溫差發電晶片同時均勻發電，從而提高發電效率。
通過溫差發電片的多層疊加結構，或是與均溫板組成的均溫發電層的多層疊加結構設置，對熱量進行充分利用發電，從而進一步提高發電效率。
在蒸發管或半導體製冷片的冷端固定導冷板或風冷結構，一方面可以快速的將冷量傳導到冰箱內部四周，而且製冷位置或冷風出風處可以較好調節而不會影響製冷效率。
通過表面設置的顯示屏，一方面可以對於冰箱參數信息有較好的顯示，便於人員操作，另一方面還具有顯示廣告、播放媒體等多種可拓展功能。
本發明不僅適合於半導體製冷片的冰箱，同樣適用於傳統壓縮機結構的冰箱，尤其可以採用小型化結構，更加便於移動和攜帶，可以應用於汽車、戶外等，應用範圍廣泛。
附圖說明
圖1為本發明的第一優選實施例的立體示意圖；
圖2為本發明的第一優選實施例的後視示意圖；
圖3為本發明的第一優選實施例A-A方向的剖面示意圖；
圖4為本發明的第一優選實施例局部D1的剖面放大示意圖；
圖5為本發明的第一優選實施例局部D2的剖面放大示意圖；
圖6為本發明的第一優選實施例B-B方向的剖面示意圖；
圖7為本發明的第二優選實施例A-A方向的剖面示意圖；
圖8為本發明的第二優選實施例局部D3的剖面放大示意圖；
圖9為本發明的第三優選實施例A-A方向的剖面示意圖；
圖10為本發明的第三優選實施例局部D4的剖面放大示意圖；
圖11為本發明的第三優選實施例製冷裝置Q的剖面示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，為本發明第一優選實施例的外觀示意圖。本實施例外觀為一長方體的結構，主要是由箱體1的形狀決定，箱體1一般為方形或類似方形結構，優選採用長方體的形狀。在箱體1的上表面安裝有太陽能溫差發電模塊M，其作用主要是將太陽光通過光電效益和溫差發電轉化為電能，從而為冰箱進行供能。在箱體1的前端固定有箱門2，箱門2上設置有把手21，用於箱門2的開關，把手21為長方形的內凹結構，但不限於此結構。在箱體1的兩側設置有提手11，為橢圓形的內凹結構，或可以採用長方形的內凹結構。在箱體1的側面與上表面交匯處設置有顯示屏3，顯示屏3的固定位置角度可調，從而能夠滿足不同角度的觀看視角。在箱體1的下端分別設置有腳墊4，用於支撐冰箱的擺放。
在箱體1的背面分別安裝有儲能裝置5、驅動電源6和電源接口7等部件。其中，儲能裝置5主要是用於儲存電能，尤其是儲存太陽能發電和溫差發電產生的電能。驅動電源6主要是將市電轉化為冰箱製冷工作需要的電壓電流，帶有漏電和短路保護功能。電源接口7則是市電輸入的接口，一般採用國標的通用接口標準。
箱體1一般採用金屬材料製作，如常用的鋁合金材質，由於鋁合金材質較輕，高導熱係數較高，在230W/mK左右，而且金屬穩定性較好，成本較低，通過鋁擠壓等工藝便於成型，表面可以進行氧化、電鍍、噴漆等工藝進行外觀處理。
圖3為本發明第一優選實施例的A-A方向的剖面示意圖。本實施例主要包括有箱體1、太陽能溫差發電裝置M、製冷裝置N，內膽16、保溫材料9、導冷板10、調製器8、顯示屏3等部件。其中，箱體1的上表面設置有太陽能溫差發電裝置M，在箱體1上表面設置有凹槽，太陽能溫差發電裝置M固定在所述的凹槽內，太陽能溫差發電裝置M與箱體1的外側突出部分表面齊平。在箱體1內部設置有製冷裝置N，位於箱體1側壁和內膽16的組成空間內。
在內膽16和箱體1之間的間隙中填充有保溫材料9，保溫材料9主要是起到溫度隔離作用，防止箱體1內外的溫度交換，一般優選採用保溫的發泡材料製作。
在內膽16的表面安裝有調製器8，調製器8作為冰箱製冷功率、溫度等參數控制器，能夠根據冰箱內部的溫度設定和反饋情況，決定製冷裝置N是否進行工作。如溫度低於設定溫度，則製冷裝置N停止工作，高於設定溫度，則製冷裝置開始工作。
從圖4的本優選實施例局部D1剖面放大示意圖中，可以看出製冷裝置N主要由半導體製冷片N1、散熱器N3、風扇N2等組成，製冷裝置N貫穿並固定於內膽16和箱體1上，其中半導體製冷片N1冷端表面固定有有導冷板10，並貼合於內膽16，半導體製冷片N1冷端產生的冷經過導冷板10快速傳導到內膽16組成的空間內，使導冷板10周圍的空氣溫度下降，從而實現製冷。
在半導體製冷片N1的熱端固定有散熱器N3，散熱器N3的散熱鰭片一端固定有風扇N2，半導體製冷片N1熱端產生通過散熱器N3的傳導，由風扇N2通過箱體1外壁的開孔17與外界空氣進行對流。
製冷裝置N為模塊化結構，可以根據不同的箱體大小，選擇安裝不同的數量或規格。其中，半導體製冷片N1為一片或者多片結構，按照不同位置排列設計。
在圖5的本優選實施例局部D2剖面放大示意圖中，可以看出太陽能溫差發電裝置M，包括有第一溫差發電片M1、第二溫差發電片M2、第一均溫板M3、散熱底座M4、菲涅爾透鏡M5和太陽能發電板M6等部件。其中，在散熱底座M4的上端固定有聚光透鏡或聚光杯，如菲涅爾透鏡M5，其位於太陽能發電板M6的上方，陽光照射通過菲涅爾透鏡M5後，將陽光聚焦到太陽能電池板M6上，從而實現太陽能發電板M6的發電。同時，太陽能發電板M6受到太陽光照射受熱後，作為熱源，在其下表面直接或間接的固定有溫差發電晶片，優選的固定方式為：先在太陽能發電板M6的熱端固定有第一溫差發電晶片M2，再在第一溫差發電晶片M2的另一端固定有第一均溫板M3、在第一均溫板M3的另一端固定第二溫差發電晶片M1，第二溫差發電晶片M1的另一端(冷端)固定於散熱底座M4的底部表面凹槽內，通過散熱底座M4表面的散熱鰭片進行冷熱交換。
第一溫差發電晶片M2和第二溫差發電晶片M1之間固定有第一均溫板M3，通過溫差發電片和均溫板之間交錯疊加固定，一方面可以將太陽能發電板M6熱端產生的熱量分布均勻，從而提高溫差發電晶片在均溫板上的分布，另一方面均溫板可以改變熱量的傳遞方向，延伸出更多不同方向和面積的安裝面，從而改變空間和位置的分布。例如，第一均溫板形M3狀可以為長方體、稜錐體、「L」字型、「U」字型結構等，可以改變90度方向的空間空間分布，從而實現溫差發電晶片、均溫板等不同的空間和位置分布。
在實際的應用過程中，根據太陽能發電板M6產生熱量的大小，選擇多片的均溫板進行交錯固定形成多層結構，或是取消均溫板，直接採用溫差發電晶片進行疊加或多層疊加，最外側的溫差發電片或均溫板的表面固定有散熱器或冷交換器，在本實施例中散熱底座M4除具有散熱器的散熱功能外，還作為太陽能溫差發電裝置M的部件安裝平臺。
散熱底座M4一般採用導熱係數高、熱阻小，受熱後能夠快速將熱量傳導和均勻分布的物體或裝置，常用的為銅、熱管、鋁合金、相變材料、碳纖維、石墨烯等中的一種金屬、非金屬或裝置。在本實施列中，散熱底座M4優選採用自然散熱，鋁合金材質製作，由於鋁合金材料具有較高導熱係數，在230W/mK左右，而且金屬穩定性較好，成本較低，通過鋁擠壓等工藝便於成型。
均溫板，是指導熱係數高、熱阻小，受熱後能夠快速將熱量傳導和均勻分布的物體或裝置，常用為包括有銅、熱管、鋁合金、相變材料、碳纖維、石墨烯等中的一種金屬、非金屬或裝置。在本實施例中，以第一均溫板M3為例，均溫板內部設置有眾多的熱管，熱管內壁設置有凹凸面或是填充有網狀織物，熱管內部填充有相變材料，通過相變材料氣液態的改變，實現熱量的快速傳導。
在圖6本優選實施例B-B方向的剖面示意圖中，使導冷板10為將半導體製冷片N1冷端的冷傳導到內膽16內部，從而實現製冷。在本實施中，導冷板10，直接固定在半導體製冷片N1的冷端，並貼合於內膽16。導冷板10一般為平面的板狀結構，其結構類似於均溫板，內部設置有眾多的熱管。但是考慮到內膽16的大小和形狀，可以採用管狀或是管狀與平板結合的方式貼合固定在內膽13的表面。
在實際應用中，導冷板10與半導體製冷片N1的冷端表面之間也可以固定有均溫板，從而實現導冷板10與半導體製冷片N1之間的位置空間分布轉換。
圖7、圖8分別為本發明的第二優選實施例A-A方向的剖面和局部放大示意圖，其與第一實施例的主要區別在於半導體製冷片N1冷端固定有風冷結構，風冷結構包括有外殼13、散冷器14和風扇12，其中外殼13內固定有散冷器14和風扇13，散冷器14與半導體製冷片N1的冷端表面固定，外殼13上端設置有出風口15，外殼下端設置有進風口14。半導體製冷片N1產生的冷量，傳導到散冷器14後，散冷器14使其周圍空氣溫度降低，通過風扇13送出冷風，冷風從出風口15吹入到內膽16內部，而內膽16內部的空氣被吸入進風口14，進入外殼13內部，從而完成一個製冷循環。
本實施例中的風冷結構，通過冷風的形式進行製冷，相對於採用導冷板10的結構，具有製冷效率高、不易結冰的優點。
散冷器14與半導體製冷片N1的冷端表面之間也可以固定有均溫板，實現散冷器14與半導體製冷片N1之間的位置空間分布轉換。散冷器14與傳統的熱管散熱器或金屬散熱結構相同，但是其功能不同，主要是將冷量散發出去。
圖9本發明的第三優選實施例A-A方向的剖面示意圖。本實施例與第一、第二實施例的主要區別在溫差發電裝置M與製冷裝置Q，在內膽16的內部固定有多條毛細管Q6，毛細管Q6的周圍填充有保溫材料9，製冷裝置Q工作後，使其中的毛細管Q6製冷，使內膽16內部空氣溫度下降，從而實現製冷。
在圖10的本發明第三優選實施例局部D4的剖面放大示意圖中，與第一優選實施例的主要區別在於太陽能溫差發電裝置M中，散熱底座M4的上端固定有聚光透鏡或聚光杯，為凸透鏡M7，其位於太陽能發電板M6的上方，陽光照射通過凸透鏡M7後，將陽光聚焦到太陽能電池板M6上，不容易受到太陽運行方向的影響，其聚焦的光斑能較好的聚集在太陽能發電板M6上，有利於太陽能電池板M6的發電。太陽能發電板M6下表面直接或間接的固定有溫差發電晶片，其結構與第一實施例相同。
圖11為本發明的第三優選實施例製冷裝置Q的剖面示意圖。本實施例主要由壓縮機Q1、冷凝器Q2、乾燥過濾器Q3、蒸發器Q4、分流器Q5、毛細管Q6、熱交換器Q7、冷交換器Q8、第五溫差發電晶片Q9、第四均溫板Q10、第四溫差發電晶片Q11、第三均溫板Q12、第二均溫板Q13、第三溫差發電晶片Q14等主要部件和連接管路組成。其中，壓縮機Q1、冷凝器Q2、乾燥過濾器Q3、蒸發器Q4、分流器Q5、毛細管Q6、熱交換器Q7、冷交換器Q8等部件是傳統冰箱製冷的主要元器件，其結構與工作原理相同，但不同之處在於：熱交換器Q7作為熱源，其表面固定有第三溫差發電晶片Q14，在第三溫差發電晶片Q14的另一端固定有第二均溫板Q13、在第二均溫板的另一端固定有第三均溫板Q12，在第三均溫板Q12的另一端固定有第四溫差發電晶片Q11，在第四溫差發電晶片Q11的另一端固定有第四均溫板Q10，在第四均溫板Q10的另一端表面固定有第五溫差發電晶片Q9，第五溫差發電晶片Q9的另一端與冷交換器Q8固定，即最外側的第五溫差發電晶片Q9的表面固定有冷交換器Q8。同樣的，上述溫差發電晶片與均溫板的溫差發電結構，可以安裝在熱交換器Q7的各個表面，如熱交換器Q7為四方體結構，則可以最多固定四個上述的溫差發電結構。
熱交換器，是水箱的一種，一般空調行業技術人員的常用叫法，是指內部流通有導熱介質的箱體，其內部導熱介質流通後均勻分布的裝置。熱交換器的形狀可以為類似半圓形或稜柱形的結構。
上述溫差發電結構，主要由溫差發電片直接疊加或溫差發電片與均溫板規則或非規則的相互疊加，例如：溫差發電片與均溫板交錯疊加，或者是直接疊加在均溫板表面等。在疊加層數上，可以根據壓縮機的功率大小，溫差發電效率，以及安裝空間的分布，結合價格、生產等因素，進行綜合選擇考慮，一般為2層及以上。
在實際應用中，如果對於熱量回收要求較低，或是隨著溫差發電晶片效率的提升，也可以直接或間接的在冷凝器或熱交換器表面固定溫差發電片進行熱回收利用。
均溫板從熱源開始到散熱器，數量逐漸減少。即從熱交換器Q7到冷交換器Q8，第二均溫板Q14和第三均溫板Q13的兩片疊加，減少到第四均溫板Q10的一片，第二均溫板Q14和第三均溫板Q13的疊加是由於熱交換器Q7的熱量集中，為了能夠更好的擴大熱容，提高熱傳導效率，從而採用二片疊加方式，隨著熱量傳遞過程中的減少，應此均溫板的數量也隨之減少。
上述各個實施例中，溫差發電片和或均溫板等表面設置有絕緣層，採用搪瓷或陽極氧化方式製作。絕緣層上設置有線路層，採用印刷、電鍍、複合或噴塗方式製作。線路層至少包括有可焊接部位和電氣連接分布，溫差發電晶片分別固定在可焊接部位，各個溫差發電晶片之間的電氣連接為串聯和/或並聯，使每個均溫板上的多個溫差發電晶片形成電氣連接為整體，根據需要，每個均溫板上的溫差發電晶片整體作為單元再進行彼此的電氣連接，統一輸出電壓和電流。
在線路層上除至少包括有可焊接部位和電氣連接分布外，還可以設置有靜電保護電路，整流、限壓、電流控制等電路中的一種或多種，以滿足不同的功能需要。
所述的固定方式為焊接或固化粘結，固化粘結如使用高導熱水泥進行粘結。根據需要會優先考慮進行焊接，如表面由於材料難以焊接，可以在表面通過電鍍、複合、噴塗等方式塗覆一金屬層後再進行焊接。通過焊接的方式，其接觸熱阻可以大幅度的減少，有助於提高熱傳導效率，另一面該生產製作工藝簡單，適合於批量化的大規模生產，有助於提高生產效率，減少生產成本。
在實施中，半導體製冷片的熱端、或熱交換器、或太陽能發電板為熱源，或全部為熱源，或部分為熱源，與之連接有溫差發電晶片進行發電，溫差發電晶片連接有儲能裝置5，儲能裝置5連接於箱體表面的驅動電源6和/或顯示屏3。