一種太陽能熱電製冷帽的製作方法

2023-05-23 07:27:31 6

本實用新型屬於太陽能光電轉換與電熱轉換的技術領域，涉及一種採用太陽能與熱電結合起來提供冷源的太陽能涼帽。

背景技術：

能源對人類社會的持續發展至關重要。但隨著經濟的增長煤炭、石油、天然氣等傳統能源的儲量越來越少，並在使用過程中會產生大量的環境汙染，所以，一方面為了擴大能源的利用方式，另一方面為了減輕或消除人類在能源利用過程中產生的環境汙染，太陽能這種清潔能源的研究和應用越來越受到重視。太陽能是指太陽輻射到地球的能量，據統計太陽每秒輻射到地球的能量相當於約500萬噸標準煤，它的利用有光熱和光電轉換兩種方式，其中後者的應用比較廣泛。太陽能的光電利用是指通過太陽能電池將太陽光能直接轉換為電能的技術。

熱電製冷是利用在金屬兩端加載電流會產生熱量的現象而實現製冷的技術，相比於傳統的製冷方式具有噪聲小、體積小、無需製冷劑清潔、製冷制熱能快速實現等優點。熱電製冷成為要求小體積的製冷設備的主要製冷方式，如(車載、旅館等的)冷暖保溫箱、醫療設備(冷刀、白內障摘除器等)、飛彈、雷達、石油低溫測試儀等，本發明把熱電製冷引入到一種專用的涼帽中，與一般太陽能帽的優勢在於不需要安裝風扇，噪音小，同時可對人的頭部均勻製冷，而不同於一般的太陽能帽局部安裝風扇，對人頭部局部降溫。此種帽子可作為沙漠工作者(如植樹造林、探險、地質考察、開採、修路、開礦、開採石油、挖土、尋寶)的降溫設備。

20150285472.0公布了一種車載太陽能製冷系統，為了實現環保節能電源自動切換在光電轉換電路和空調之間加入了光強傳感器和比較器，用來判斷太陽光能轉換的電壓是否滿足車載空調的驅動電壓，滿足時太陽光能轉換的電能直接驅動車載空調；不滿足時，光電轉換電路與車載空調電路截止，由車載電源直接驅動空調。

20140704759.8公布了一種家用太陽能製冷裝置，利用鋰電池儲存太陽光能轉換的電能，實現了太陽能作為製冷裝置的唯一能量來源。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型提供一種太陽能熱電製冷帽，同時具有製冷與除溼(制熱)的功能。

本實用新型的方案為：

一種太陽能熱電製冷帽，包括帽簷與帽蓋，所述的帽簷材質為具有支撐力的材料，表面覆有太陽能電池板；所述的帽蓋由外到內依次為熱電層和導熱層，帽蓋內有轉換開關。太陽能電池板即光伏發電方陣，功能是把接受的太陽光能轉換為電能；熱電層內有製冷晶片；導熱層使製冷晶片產生的冷量或熱量快速均勻地傳遞給人體頭部；另外電流轉換開關的作用是通過調節電流的方向，進而實現製冷晶片的熱端和冷端的轉換。

優選的，所述的熱電層為若干個製冷晶片。

其中，所述的帽簷為環形或鴨舌形，可變換多種造型，滿足不同用戶的需求。

其中，所述的帽蓋內有多個散熱通道，散熱通道貫通熱電層與導熱層，散熱通道為小直徑圓孔，保證了帽子的透氣性，使穿戴更為舒適。

優選的，所述的帽蓋表面有太陽能電池板或防水層，可根據需要進行選擇，使用太陽能板能提高製冷/除溼(制熱)效率，使用防水層能使帽子在雨雪天氣使用。

其中，所述的帽簷下方有照明裝置，提高本實用新型的應用範圍。

本實用新型原理：製冷模式時，電流轉換開關開啟，太陽能電池板通過光伏效應將太陽能轉化為電能，產生的直流電驅動電熱層工作。電熱層靠近外環境側產熱，熱量通過散熱通道及時排至大氣中，減小熱電製冷元件冷熱端溫差；熱電製冷元件靠近人頭側製冷，冷量通過頭側導熱層傳遞至人體頭部，為頭部降溫。

除溼(制熱)模式時，電流轉換開關關閉，太陽能電池板通過光伏效應將太陽能轉化為電能，產生的直流電驅動電熱層工作。電熱層靠近外環境側製冷，同時可以吸收散熱通道內太陽能電池板基板熱能，達到減小電熱層冷熱端溫差並降低太陽能電池板溫度的目的，使電熱層和太陽能電池板均保持更好的性能；電熱層靠近人頭側除溼，熱量通過人頭側導熱層傳遞至人體頭部。

本實用新型結構簡單，可以帶來以下有益效果：同時具備製冷與除溼(制熱)功能，根據使用環境隨時轉換，提高了適用性。使用太陽能作為能源清潔環保，而且沒有後期成本。除了製冷/除溼(制熱)功能外，本實用新型還具備防水與照明功能，進一步完善了功能。

附圖說明

圖1是浮動閥門填料結構示意圖；

圖中：1-太陽能電池板，2-熱電層，3-導熱層，4-電流轉換開關，5-散熱通道，6-防水層，7-照明裝置。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式做進一步詳細描述。

實施例1

如圖1所示，一種太陽能熱電製冷帽，包括帽簷與帽蓋，帽簷使用硬質材料，覆蓋太陽能電池板1，形狀為環形全簷或鴨舌形；帽蓋包括熱電,2與導熱層3，導熱層3位於貼近人體一側，熱電層2位於另一側，帽蓋內有電流轉換開關4，電流轉換開關4可控制熱電層2的正負極轉換。帽蓋內有散熱通道5，散熱通道5為細小通孔，貫穿熱電層2與導熱層3。帽蓋最外層有防水層6。帽簷下方有照明裝置7，照明裝置7與太能能電池板1及電流轉換開關4連接。

太陽光照射在帽簷的太陽能電池板1上，太陽能電池板1把吸收太陽光能轉換為電能，得到的電能到達熱電層2，熱電層2由多個製冷晶片構成，電能驅動製冷晶片工作，如果打開電流轉換開關4，製冷晶片靠近外環境側是熱端，製冷晶片靠近人頭側是冷端，實現製冷效果，產生的冷量通過頭側導熱層3傳遞至人體頭部，為頭部降溫；如果光閉電流轉換開關4，製冷晶片靠近外環境側是冷端，製冷晶片靠近人頭側是熱端，實現除溼(制熱)效果，產生的熱量通過頭側導熱層3傳遞至人體頭部。

在本實施例中，所述電流轉換開關4用於：改變太陽能電池板1轉換得到的電流的流動方向來實現製冷與除溼(制熱)的轉換，同時電流轉換開關4還用於控制照明裝置7。

實施例2

在實施例1的基礎上，將防水層6替換為附加太陽能電池板，使接受光照的面積增大，提高製冷或除溼(制熱)時的效率。

在本使用新型中，所述的防水層與製冷晶片的熱端做為一體，且防水層放在製冷晶片熱端的外側，可做成防水薄膜或防水塗料粘附在製冷晶片的熱端。此種材料選取原則是：防水、無汙染、散熱好、抗熱脹冷縮性好、耐老化、耐腐蝕，如高彈防水塗料、防腐防水材料、聚氨酯防水、複合防水塗料、丙凝防水材料、透氣膜、深滲透結晶型、膨潤土防水材料等。

所述的光伏發電方陣可以是單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電池。

所述的散熱層選擇導熱性能比較好的材料，比如環氧化物、PCM(相變材料)、膏和凝膠、軟矽膠導熱絕緣墊等。

所述的熱電層是由多個熱電偶組成的製冷晶片，單級製冷晶片、串聯二級製冷晶片、並聯二級製冷晶片、串並聯三級製冷晶片等均可，熱電材料為：非氧化物型，如(Bi,Sb)2(Tc,Sc)3、類固溶體；氧化物型，如Na-Co-O系和Ca-Co-O系；低維度型，即材料的線度小於或等於電子平均自由程，不同於傳統的三維宏觀塊體材料，維數比三小，如量子阱(二維)、量子線/管(一維)、量子點(零維)等；超晶格熱電材料，由兩種及以上不同的薄層材料周期性交替生長而成。