专利名称：太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制冷设备，特别涉及一种太阳能光伏及温差发电驱动型直流 冰箱。
背景技术：
随着石油、煤、天然气等不可再生能源的消耗及资源的衰竭，人们希望通过对太阳 能等新能源的开发利用来解决由于不可再生能源资源枯竭所导致的日益严重的能源危机。 而家用冰箱是家庭用电最多的电器，家庭中总用电的33%是冰箱消耗的。我国有很过偏远 地区和游牧民族至今没有供电网络，他们无法使用冰箱保存食品，这些都将为太阳能冰箱 的开发提供了潜在的市场。伴随着工业化的高速发展，全球性的环境恶化和能源危机正威胁着人类的长期稳 定发展，各国政府对绿色环保技术的研究与利用给予了前所未有的关注和支持。当前燃料 电池在实际应用中遇到困难，而半导体工艺及材料技术的进步使得较高转换效率的热电材 料成为可能；同时半导体温差发电是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质， 在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等 优点，从而其后期维护成本几乎是零。以上因素使得民用领域的温差电技术成为热门的研 究方向。实验研究表明，太阳能电池效率随着温度的升高而降低。太阳能制冷具有很好的 季节匹配性即天气越热太阳辐射越好系统制冷量越大，但是随着温度的升高，电池板发电 效率将会降低，严重影响正常的工作。如果能够有效的给光伏电池降温，同时能够有效地利 用好吸收的这部分能量，把热能直接转化为电能，真正实现节能，绿色环保而且提高制冷效率。
发明内容本实用新型针对现在冰箱耗电大的问题，提出了一种太阳能光伏及温差发电驱动 型直流冰箱，采用蓄电池存储能量，采用变频调速永磁无刷直流电动压缩机，使得整个系统 具有运行可靠、制冷系数高、耗电量小等优点。本实用新型的技术方案为一种太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱，包括太 阳能光伏发电系统、温差发电系统、蓄热水箱系统、直流压缩机调速系统、半导体温差电源 控制电路系统，温差发电系统包含多级温差发电模块，太阳能光伏发电系统包含太阳能电 池板和电源控制器，蓄热水箱系统包含了热水进水管、热水出水管、冷水进水管、冷水出水 管，其中热水进水管和冷水出水管均与太阳能电池板相连接，进水管置于太阳能光伏发电 系统中电池板底部、出水管置于电池板上部，半导体温差发电模块置于蓄热水箱内部，温差 发电系统将蓄热水箱系统中温差转换为电能，通过半导体温差电源控制电路系统将能量送 入直流压缩机调速系统。所述太阳能电池板背部有粘结剂，将标准太阳能电池组件与蛇形铜管粘成一体，内部布置一块钢板作为支撑，其下部有保温层。所述蓄热水箱采用玻璃钢材料，温差发电系统的热端处用导热块，温差发电系统 的冷端设置肋片，导热块采用导热性能良好的紫铜块，并在其上涂上导热性能良好的硅脂， 与半导体温差发电模块良好的热接触。所述半导体温差电源控制电路系统包含升压模块、蓄电池的充放电保护电路及稳 压模块，输出放电端有一肖特基二极管。本实用新型的有益效果在于本实用新型太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰 箱，充分的利用了太阳能，绿色节能、经济环保；利用温差发电技术，有效利用电池板产生的 热量，并且与季节温度相匹配；采用温度分层式蓄热水箱，节省水量，制冷效率高。
图1为本实用新型系统太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱原理框图；图2为本实用新型系统太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱半导体温差发电 框图；图3为本实用新型系统太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱太阳能电池板改 造图；图4为本实用新型系统太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱蓄热水箱构造图；图5为本实用新型系统太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱温差发电原理图。
具体实施方式
系统太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱如图1所示原理框图，包括太阳能光 伏发电系统、温差发电系统、蓄热水箱系统、直流压缩机调速系统、半导体温差电源控制电 路系统。太阳能光伏发电系统作为能源，通过管路在蓄热水箱中产生温差，半导体温差发电 模块4置于蓄热水箱内部，温差发电系统将冷热源温差转换为电能，通过半导体温差电源 控制电路系统将能量送入直流压缩机调速系统。图中所示为太阳能电池板1、热水出2、冷 水出口 3、温差发电模块4、冷水进口 5、蓄热水箱6、热水进口 7、电源控制器8、标准电阻一 9、标准电阻二 10、蓄电池11、永磁无刷直流电动压缩机12、冰箱13、循环水泵14。半导体温差发电模块4利用赛贝克效应，将P型半导体和N型半导体的热端相连， 则在冷端可得到一个电压，这样一个PN结就可以利用高温热源与低温热源之间的温差将 热能直接转换成电能，将很多个这样的PN结串联起来，就可以得到足够高的电压，成为一 个温差发电机，这样的温差发电机完全没有转动部分，因此非常可靠。根据以上原理，制作 出半导体温差发电模块，该模块是一种利用温差直接将热能转化为电能的全固态能量转化 发电装置。它无需化学反应且无机械移动部分，因而具有无噪音、无污染、无磨损、重量轻、 寿命长等优点。本实用新型主要充分的利用光伏电池在运行中产生的热量，既能提高光伏 电池的发电效率也能利用温差发电模块进行发电，从而也就提高了制冷效率。光伏发电系统包含太阳能电池板1、电源控制器8、开关。光伏发电系统通过电源 控制器8与温度控制器、循环水泵14、直流压缩机调速系统相连接。我们根据冰箱的热负荷 及其耗功在推算出冰箱13的输入功率。本直流系统工作电压为12V，有这些基本参数可以 计算出太阳能电池串并联数目，并且选出合适的电源控制器8。太阳能电池板1背部有粘胶 剂17，将标准太阳能电池组件16与蛇形铜管15粘成一体。蛇形铜管15作为流体的通道，流体选择为水。内部布置一块钢板作为支撑，其下部有保温层18，防止热量的散失，如图3 所示。半导体温差电源控制电路系统包括蓄电池11的充放电保护电路、升压模块及稳 压模块。在电路中为了防止产生的电压低于蓄电池的电压时，蓄电池11向半导体温差模块 4充电，造成不必要的能量损耗及模块的损坏，需要接一肖特基二极管在蓄电池充电保护电 路中；在蓄电池放电保护电路中，当蓄电池电压较低时，为了防止负载对蓄电池产生影响， 在蓄电池与负载之间也接了一肖特基二极管，如图2所示。蓄热水箱系统包含了热水进水管7、热水出水管2、冷水进水管5、冷水出水管3。其 中热水进水管7和冷水出水管3均与太阳能电池板相连接。进水管置于电池板底部、出水 管置于电池板上部，这将更加有利于换热。蓄水水箱装置具体见图4。蓄热水箱系统采用玻 璃钢作为基本材料，在温度较高段，用导热块代替玻璃钢。在蓄热水箱内部，在热水进水管 7的底部钻出6个孔，冷水进水管5长度大于热水进水管7，冷水进水管5、冷水出水管3的 上部下部均钻8个孔。在蓄热水箱内部再布置一管道，上下部均钻6个孔，热水出水管2的 左右钻6个孔。蓄热水箱6外部有保温层。温差发电模块4包含多级温差发电模块、蓄热水箱。我们利用冷水循环对太阳能 电池板器进行降温，此时的太阳能电池板的温度将会控制在30°C左右，这将大大的提高了 太阳能电池的发电效率。冷水流经电池板后温度升高，进入蓄热水箱。蓄热水箱采用玻璃 钢材料，在作为温差发电系统的热端处用导热块21代替玻璃钢。温差发电系统的冷端设置 肋片19，加快散热，基本与室外温度相同。导热块21采用导热性能良好的紫铜块，并在其上 涂上导热性能良好的硅脂，以保证半导体温差发电模块4和导热铜块21能良好的热接触。 温差发电模块与电源控制器相连接。温差发电装置详见图5。直流压缩机调速系统包含太阳能电池电能功率传感器、电源控制器和变频调速永 磁无刷直流电动压缩机.变频调速三相异步电动压缩机由于三相异步电动压缩机需要励 磁而消耗一部分电能导致电机效率下降，为进一步提高冰箱的节能效果，引人了变频调速 永磁无刷直流电动压缩机.永磁无刷直流电动压缩机的电机采用永磁无刷直流电动机，其 转子材料采用永磁体而不是鼠笼转子，省却了无功励磁电流，因而其效率要比同规格感应 电动机高2% — 8%。永磁无刷直流电动压缩机还特别适合在采用太阳能光伏电池的太阳 能光伏冰箱上使用，这是因为太阳能光伏电池输出的是直流电，可以直接通过开关电路来 驱动永磁无刷直流电动压缩机制冷而无须像交流电那样还要先整流滤波，这样总的效率又 会有所提高。
权利要求一种太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱，包括太阳能光伏发电系统、温差发电系统、蓄热水箱系统、直流压缩机调速系统、半导体温差电源控制电路系统，其特征在于，温差发电系统包含多级温差发电模块，太阳能光伏发电系统包含太阳能电池板和电源控制器，蓄热水箱系统包含了热水进水管、热水出水管、冷水进水管、冷水出水管，其中热水进水管和冷水出水管均与太阳能电池板相连接，进水管置于太阳能光伏发电系统中电池板底部、出水管置于电池板上部，半导体温差发电模块置于蓄热水箱内部，温差发电系统将蓄热水箱系统中温差转换为电能，通过半导体温差电源控制电路系统将能量送入直流压缩机调速系统。
2.根据权利要求1所述太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱，其特征在于，所述太 阳能电池板背部有粘结剂，将标准太阳能电池组件与蛇形铜管粘成一体，内部布置一块钢 板作为支撑，其下部有保温层。
3.根据权利要求1所述太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱，其特征在于，所述蓄 热水箱采用玻璃钢材料，温差发电系统的热端处用导热块，温差发电系统的冷端设置肋片， 导热块采用导热性能良好的紫铜块，并在其上涂上导热性能良好的硅脂，与半导体温差发 电模块良好的热接触。
4.根据权利要求1所述太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱，其特征在于，所述半 导体温差电源控制电路系统包含升压模块、蓄电池的充放电保护电路及稳压模块，输出放 电端有一肖特基二极管。
专利摘要本实用新型涉及一种太阳能光伏及温差发电驱动型直流冰箱，太阳能光伏发电系统作为主要能源，半导体温差发电作为辅助能源，利用蓄热水箱中高温水温度与环境温度的温差，通过半导体温差发电模块将冷热源温差转换为电能，经过半导体温差电源控制电路系统将能量送入直流压缩机调速系统。充分的利用了太阳能，绿色节能、经济环保；利用温差发电技术，有效利用电池板产生的热量，并且与季节温度相匹配；采用温度分层式蓄热水箱，节省水量，制冷效率高。
文档编号F25B27/00GK201656818SQ20102003278
公开日2010年11月24日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者刘永生, 谷民安 申请人:上海电力学院