半导体温差发电/制冷杯的制作方法

本发明属于一种半导体温差发电/制冷装置，尤其是一种利用半导体温差发电/制冷的装置。

背景技术：

水杯，尤其是保温杯，一般由陶瓷或不锈钢加上真空层做成盛水的容器。它顶部或底部有盖，密封严实，真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热，以达到保温的目的。人们习惯使用热水盛装在水杯里，但如果在夏季使用热水降温时，杯中的热量比较难以散去。如果在水杯尤其是底部增加半导体温差发电/制冷装置供水杯半导体温差发电/制冷，即可以实现半导体温差发电/制冷的目的。

在现有的技术中，己公开有用半导体制冷杯装置，如公告号为cn201945137u的一种半导体制冷杯装置中，该半导体制冷杯在半导体制冷片的散热端加装了一个热管散热器，该热管由散热翅片、太阳花散热器或锯齿形散热器组成，散热风扇所产生的风再将热量快速地带走，从而使散热性能大大提高。但是，在该技术中的半导体制冷杯的制冷装置是在杯盖杯体内部的，没有与外部空间直接接触，完全靠风扇送风，这就限制了散热器的使用方式。

本发明通过创新散热器的机械结构方式，把散热器在内部的密封空间延伸到外部空间，使散热器与外部空气直接接触，极大地拓展了散热器的散热空间，同时配合风扇吹送风，这就加快了散热器的降温效果。散热器在风扇不工作的情况下也可以快速降温，效率可提高约15％。

半导体制冷芯片工作时，其冷端产生冷量使杯体水温快速下降，其热端产生的热量传导于与之紧帖的均温板,均温板与半导体制冷芯片热端紧帖，半导体发电芯片热端与散热器上的环境温度存在一定的温差，温差发电芯片利用这个温差进行发电。这样将会产生较大的经济和社会效益。随着半导体温差发电芯片技术效能的不断提升，使得本发明的实际应用成为现实，在这种背景下，本发明应运而生。

技术实现要素：

本发明目的是通过增加温差发电/制冷芯片装置供水改变温度，即可以实现制冷的目的，同时提供一种利用热水与环境温度温差进行回收发电，供usb接口连接外部充电与照明的水杯。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种半导体温差发电/制冷杯，包括有杯盖与杯体，所述杯盖包括有顶盖、散热器、蓄电池、螺纹内盖，散热器与螺纹内盖之间固定有温差发电模块与制冷模块，所述螺纹内盖有螺钉固定孔，所述螺纹内盖竖放固定于散热器并通过散热器孔与顶盖连接；顶盖上固定有风扇、电路板、led灯和usb接口。

所述散热器贴合于半导体温差发电/制冷芯片热端，散热器有散热出风口，散热器外部直接与外部空气接触，散热器通过孔位固定连接螺纹内盖和顶盖。

所述半导体温差发电/制冷芯片为单层或多层叠加结构，其热端紧帖并固定于散热器，与风扇并串联连接；半导体温差发电/制冷芯片周边有保温材料；半导体制冷芯片冷端紧帖导冷块并共同固定于螺纹内盖与散热器中间。

所述螺纹内盖固定于散热器并穿过散热器孔与顶盖连接并相互固定；螺纹内盖通过螺纹旋紧连接固定杯体。

所述导冷块上端紧帖于半导体温差发电/制冷芯片冷端，下端伸入内胆空间，导冷块里面可包含有蓄热材料或蓄冷材料。

所述顶盖放置于散热器并与螺纹内盖连接相互固定，顶盖上有散热进出风口并固定有风扇、电路板、led灯、usb接口。

所述风扇固定于顶盖上，在散热器上端，风扇风向吹往散热器或往反向送风。

所述蓄电池放置于散热器上，中间有绝热材料；半导体温差发电芯片所产生的电源蓄存于蓄电池上，蓄电池连接led灯和usb接口。

所述led灯和usb接口集成固定或电气连接于电路板，usb接口供外部电器连接。

本发明中，把电源入口、led灯和usb接口、电池开关、电路板、风扇等零件放置在顶盖上形成整体；把散热器、温差发电/制冷芯片、均温板、保温材料、导冷块、蓄冷/热材料、蓄电池、绝热材料、散热器密封圈等零件设置在螺纹内盖上，形成整体装配模块，进而固定在顶盖上。这样便于生产自动化，提高装配效率，也便于售后维护。

本发明的有益效果：

本发明通过外部电源的输入，使半导体制冷芯片改变水杯的温度，起到制冷的效果。通过收集水杯热量与外部环境温度的温差，利用温差发电芯片进行发电，所发电源储蓄于电池上，供led灯照明使用，同时可通usb接口供充电使用。

本发明作为一种半导体温差发电/制冷与温差发电装置，具有结构新颖，高效发电、高效半导体温差发电/制冷、成本低、无噪声、可靠性高、操作维护简单等优点，容易实现规模化生产，用户直接使用或将电能存储起来可以作为备用电源。因此本发明的应用领域较广泛，市场应用前景良好。

附图说明

图1为发明一种优选实施例半导体温差发电/制冷杯总体示意图；

图2为发明一种优选实施例半导体制冷方案截面c-c的总体示意图；

图3为发明一种优选实施例半导体制冷方案截面a-a的总体示意图；

图4为发明一种优选实施例半导体温差发电方案截面c-c总体示意图；

图5为发明一种优选实施例半导体温差发电方案截面a-a总体示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1-图5所示，一种半导体温差发电/制冷杯，包括有杯盖200与杯体100，所述杯盖200有顶盖210、散热器220、螺纹内盖230等零件，所顶盖210有螺钉固定孔221与卡槽扣位，把电源入口212、usb接口213、电池开关214、电路板215、风扇216等零件放置在顶盖210上的螺钉固定孔221与卡槽扣位形成顶盖210组件模块；所述螺纹内盖230有螺钉固定孔221，把散热器220、温差发电/制冷芯片231/232、保温材料233、导冷块234、蓄冷/热材料236、蓄电池237、绝热材料238、散热器密封圈221等零件设置在螺纹内盖230上，形成温差发电/制冷组件模块240。螺纹内盖230是螺钉柱位插入散热器孔位222与顶盖螺钉柱位211连接，顶盖固定螺丝211从顶部往下紧固连接，从而固定使螺纹内盖230、散热器和顶盖210相互固定。在此实施例中，零组件之间可以用螺钉柱的方式，也可以使用卡扣或其它方式，这里不再详述。

杯体内液体温度或者是半导体温差发电/制冷芯片231/232超过所设定的环境温度时，可接入电源入口212通电工作，半导体温差发电/制冷芯片231/232即时启动。半导体制冷芯片232工作就会产生冷量，半导体制冷芯片232的冷端与导冷块234紧帖并传导冷量。导冷块234下端伸入内胆空间，使杯体里面的液体实现降温。导冷块234是金属材料，如不锈钢、铜、铝等；导冷块里面可包含有蓄冷材料，如共晶盐、氯化钾、冰晶等。使用图4/5方案，当往杯体倒入热水时，其产生的热量经导热块235和半导体制冷芯片232传给均温板223，散热器220与外部环境温度相同，此时均温板223与散热器220就会形成高低温的差别，放置在中间的温差发电芯片231利用这个温差进行发电。所发的电源储蓄在蓄电池237，蓄电池237作为电源供电路板215工作。均温板223为金属材料，如不锈钢、铜或铝等。蓄电池237与散热器220之间有绝热材料238，可以防止蓄电池237与金属产生物理化学反应，从而对电池起到保护作用，电路板215通过程序来控制蓄电池237工作。电路板215上设置有led灯217与usb接口213,led灯217可供照明使用，usb213可供外部连接充电或传输数据信息使用，电路板215上有电量显示218，可以显示蓄电池237当前的电量。上盖有电池开关214与灯开关219，分别控制电池与led灯217工作。半导体温差发电芯片231与导热块235紧帖，导热块235下端伸入内胆空间，使内胆里面的液体实现保温。导热块235是金属材料，如不锈钢、铜、铝等；导热块里面可包含有蓄热材料，内部密封装置相变材料，通过相变材料气液态的改变，实现热量的快速传导，如结晶水合盐、脂肪烃等。上盖顶部有脚垫240，可以使水杯倒立放置。

制冷模块240与发电模块上放置有散热器220，散热器220把它的热量进行传导到外部。可以采用带有散热器片的热管、水冷、铝合金散热器、翅片散热器等里面的一种或多种组合，以满足不同环境和散热强度要求。散热器220为铜、铁、铝、不锈钢或其它散热材料。散热器220内部也可以装金属管，起到辅助散热的效果，金属管为铜、铁、铝、不锈钢或其它金属材料。散热器220上固定有风扇216，风扇216串联或并联在半导体温差发电/制冷转换开关上，当开启制冷开关时，风扇216同步工作。风扇216电气部份为封闭方式，防止与水接触时时造成的电气短路或腐蚀现象。风扇216风向为从上至下，通过散热孔向外排出热量，加快散热器220的散热。

半导体温差发电/制冷芯片231/232的周围有保温材料233，可以对半导体温差发电/制冷芯片231/232进行保温，也可以固定半导体温差发电/制冷芯片231/232的位置。

半导体制冷芯片232、均温板223与温差发电芯片231三个零件紧帖，或者半导体制冷芯片232与散热器220紧帖，其中间可涂上硅脂使两个零件紧密接触，以便更好地散热。同时，散热器220与螺纹内盖230、顶盖210、散热器密封圈221紧密地连接，起到密封作用，阻挡水蒸汽，防止水蒸汽与蓄电池237、电路板215等带电部件接解，使其不会发生短路或腐蚀，保护蓄电池237与电路板215的正常使用。螺纹内盖230为塑料件，固定于顶盖210，两个零件通过螺丝扭合。温差发电芯片231表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层，采用搪瓷或阳极氧化方式制作。在线路层上除至少包括有可焊接部位和电气连接分布外，还可以设置有静电保护电路，整流、限压、电流控制等电路中的一种或多种，以满足不同的功能需要，线路板包括所有元件可采用防水材料进行密封，以防止水汽的进入，同时也可起到防尘、绝缘作用。线路层采用印刷、焊接、电镀、复合或喷涂方式制作。一般来说，采用传统印刷的方式能够较好适用，尤其是在表面强度和耐久度，适合于批量化生产。

绝热材料238在散热器220与蓄电池237之间，可以阻挡散热器220的温度，也保护蓄电池237和电路板215使它较少地受水温的影响，绝热材料238为玻璃纤维、硅酸钙等。蓄电池237与温差发电芯片231连接，温差发电芯片231所发的电源储存在蓄电池237。电路板215固定在顶盖210上。

在上述的实施例中，温差发电装置结构可以通过各零件之间进行互换与结构上的调整达到发电或半导体温差发电/制冷的目的。

本发明较优选的具体实施方式，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在技术方案范围内进行的通常变化和替换都应该包括在本发明的保护范围内。