专利名称：热电转换的供电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电转换的供电装置，这种装置包括一个由多个串联的热电偶组成的热电转换器，该转换器有一个热电偶暴露在热源中的热面和一个热电偶温度低于热面热电偶的冷面，两个面之间的温度差决定转换器产生的电压。
人们已经提出使这种转换器与一个热源、如一个油灯的火焰配合，以便在点亮油灯时产生足以供给一台晶体管无线电接收机的电能。这使没有配电网的地区的人们可以通过无线电接收信息，而不用使用电池，电池在湿热的气候中放电特别快，并且有时不容易更换。
但是，为了做到这一点，这种转换器必须能够大批量生产，并且价格低廉，带有多个足以产生多伏输出电压，特别是给晶体管无线电接收机供电的热电偶；当转换器的热面暴露于油灯的火焰时，转换器的冷面还必须足够冷。否则，转换器的热面与冷面之间将在几分钟内迅速达到温度平衡，则转换器的输出电压将基本为零。
本发明的目的是对该问题提出一种简单有效并且低成本的解决办法。
因此，本发明提出一种热电转换供电装置，这种装置包括一个带有多个串联热电偶的转换器，转换器有一个热面和一个冷面，热面用于暴露于一个热源，冷面与排热装置配合，其特征在于，这些排热装置包括与转换器的冷面轴向分离并通过一个导热材料的杆或管子与冷面连接的散热或吸热装置。
该装置可以使与冷面连接的散热或吸热装置远离转换器，从而使它们摆脱热源的影响。因此可以保持转换器冷面的温度明显低于热面的温度，从而保证转换器输出电压的足够水平。
如果必要，上述的杆或管子可以装在保护套中，防御上述热源产生的热。
这样可以保护转换器的冷面和散热器之间的连接装置，防止其受热。
另外，为了防御辐射热和热气，上述保护套覆盖转换器的冷面，并一直延伸到散热或吸热装置。
在本发明的一个特别有意义的实施例中，为了防御辐射热和热的气体，转换器整体除热面以外都处于上述保护套中。
在这种情况下，只有转换器的热面暴露于热源，而转换器的整个剩余部分受到保护，不受该热源辐射的热和它所产生的热气的影响。因此提高了转换器的热面和冷面之间的温度差，从而增加了转换器的输出电压。
在本发明的一个优选实施例中，连接转换器的冷面与散热或吸热装置的杆或管子是一个热管。
该延伸在转换器的冷面和散热或吸热装置之间的热管可以使冷面的温度保持与散热或吸热装置基本相同。因此，转换器的冷热面之间的温度差最大，这样通过转换器产生的电能最大。
正如已经指出的，这种转换器特别适于从一个防风油灯火焰的热为一台晶体管无线电接收机供电。
它还可以用于从某个可以使转换器热面的温度足够高的热源给无线电接收机以外其它电器供电。
通过下面作为例子的描述并参照附图，可以更清楚地了解本发明的其它特征及优点，附图如下-
图1为本发明转换器的局部示意图；-图2为该转换器的俯视示意图；-图3为装有本发明转换器的油灯的示意图；-图4为图3转换器散热装置的俯视图；-图5为本发明一个实施变型中的油灯的示意图；-图6示出本发明另一个实施变型中的油灯；-图7为图6装置的散能装置的俯视示意图。
首先参照示出本发明所述热电转换器的图1、2。
转换器C主要由两个电、热绝缘材料、例如云母或云母-硅制成的钻孔盘10组成，两个盘轴向排列，并且通过一个轴向杆12互相连接，杆12的端点包括固定在盘10上的装置14。
正如在图2中看到的，每个盘10包括多个例如沿同心圆分布的小孔16，交错分布的平行线18、20的端点从小孔16中穿过，线18、20由2种传统使用的导电率不同的材料(例如镍铬合金和镍铜合金)形成，以形成热电偶。
如图1所示，线18、20在盘10的轴向排列的孔眼16中穿过，邻近的性质不同的线的端点两两成对地焊接在盘10的外表面，以形成热电偶。这些热电偶串联连接，线18的一端在盘10的一个表面通过焊接与邻近一条线20的一个端点连接，邻近的线20的另一端在另一个盘10的外表面通过焊接与另一个邻近的线18的一端连接，如此等等。
线18、20在盘10的孔眼16中的布置与线的端点的两两焊接可以用在印刷电路上安装组件的机器自动高速地完成，例如按如下的方法两个盘在撑杆12之间互相靠近，并位于线的两个定位头之间，一个头提供线18，另一个提供线20。
每个头使两个盘子10的两个轴向排列的孔眼中的线18、20前进一个预先确定的距离，例如50毫米，然后在位于两个盘10的两个头的焊接头实现邻近线端的连接后，用两个夹子将线夹住并将线切断。然后需要把盘10转动一步，并重新开始上述操作。
现有的机器至少可以在一秒钟内放置并焊接这样两条线。当使用可以在盘10的孔眼16中同时放置并焊接多条线的多头时，制造节奏可以大大加快。
图1、2所示的这种转换器可以在高度和直径均为45毫米左右的柱形体积中包括大约600个热电偶。例如用云母-硅制造的盘10可以耐800℃以上的温度。
可以根据预定的使用将盘和线18、20的焊接以及盘10之间的线18、20整体埋在耐火水泥中。可以把热的良导体、例如铜材料的垫片放在盘10的外表面，以使转换器每一端的温度均匀。
当转换器暴露于如图3所示的油灯或防风灯的火焰时，转换器在灯的玻璃内，悬挂在灯24的燃烧室22的上方，使转换器的下表面或热面28能够在灯点亮时通过燃烧火焰达到最高温度。转换器的另一个端面或冷面30通过一个管子或轴向杆32与轴向远离的散热装置连接，散热装置由一个环形散热器组成，位于灯的上部，例如在灯的上环36和侧向把手38之间。
本发明所述装置还包括一个柱形套40，轴向延伸在转换器的冷面30和散热器34之间，在杆32的周围，它的上端在环形边缘42处结束，环形边缘42封闭管子44的上部，管子44戴在玻璃26上，该环形边缘包括一些小的柱形管46，它们轴向延伸在柱形套40和散热器34的柱形内表面之间，并从支撑环形36的帽子48之下通向外部。
套44最好由热绝缘材料制成。它也可以做成一个双壁管，两个管子之间的空间可以封闭并充满空气或一种热绝缘材料(例如耐火水泥)。该套的环形边缘42具有与套相似的结构。
另外，套40的外表面可以具有反射性，它的内表面可以是黑色。
通过一个星形零件使轴向杆32的上端支撑散热器34，星形零件的中心部分50固定在杆32的上端，它的径向臂52的自由端固定在散热器34上。
该装置的运行如下当灯24点亮时，燃烧火焰朝向转换器的下表面28，温度约为600℃。转换器的上表面30通过轴向杆32(由热的良导体材料、例如铜制成)与位于灯外的散热器34连接。燃烧的热气体被导入到套40和管44之间的空间中，并通过上述小管46排出。因此，保护连接转换器的冷面30和散热器34的杆32不受火焰的辐射，并且不与燃烧气体接触。对于散热器也是一样。
这样可以使转换器冷面30的温度保持在150-200℃左右，杆32和套44以及它的环形边缘42可以使该冷面的温度降低100℃左右，这就明显提高了转换器产生的电压值。
图5的实施例与图3、4的实施例的不同之处在于，套40一直延伸到转换器C的热面28，因此热面28是转换器暴露于灯的火焰和燃烧气体的唯一部分，转换器的其它部分处于套40内。
和前面的实施例一样，转换器的冷面通过一个铜杆32与散热器34连接，并且套40包括燃烧气体排出的柱形管46形成的边缘42，燃烧气体在套40和管44之间流动。
在该实施例中，当热面的温度为600℃左右时，可以使转换器冷面30的温度保持在120℃左右，这也可以提高转换器的输出电压，并减小散热器34的尺寸。
另外，正如图5的箭头所指出的，可以在转换器的冷面30与散热器34之间的某个地方形成外部空气进入套40的入口，这些进入套中的空气用于在散热器上流动，以便在空气被排到大气环境前被冷却。散热器本身可以安装在套内，在套的上端。
空气在散热器上的流动可以通过热气的排出而被加速，使热气通往空气的出口，以便在空气在散热器上通过后有带动空气的作用。
实际应用时，带动套中的外部空气的进气口可以是一些带有热绝缘层的管子。热气的出口46可以形成一些通向空气出口的喷射器，或者相反，空气出口可以通向热气的出口46，如小箭头所示。
为了改善转换器获取的能量，转换器的热面28可以装有一个导热材料的带翼或尖刺的散热器，如虚线所示。
在图6和图7的实施例中，转换器C和前面的实施例一样位于套40内，只有它的热面28暴露于火焰和燃烧气，它的冷面30通过一个“热管”型的管子54与散热器34连接。这种管子可以使转换器冷面30的温度基本保持不变，相当于热管中所含工作流体的液-汽平衡条件，汇集在转换器冷面上的热管端点任何温度升高立即被与热管的另一端有关的散热器处的热传导所补偿。商业上具有这种类型的热管。
用热管54代替铜杆32可以在热面的温度为600℃时使转换器冷面的温度至少保持在100℃左右，这可以提高转换器产生的电压值，并减小散热器34的尺寸，因此散热器可以放在套40内，在套40的上端。
另外，可以在套40内形成外部空气的入口，以便如前面所指出的建立空气在散热器34上的流动。
与前面实施例一样，燃烧气体在套40和管44之间流动，并通过设在套40的环形边缘42上的管子46排出。
正如已经指出的，当灯24点亮时，转换器C可以给一个晶体管无线电接收机提供电能。
在其它应用中，与一个防风灯有关的转换器可用来给一个驱赶昆虫、例如蚊子的超声发射器供电。
当然，还可以使用除油灯或防风灯以外的其它热源的转换器。
权利要求
1．热电转换的供电装置，它包括一个带有多个串联热电偶组成的热电转换器(C)，该转换器有一个热面(28)和一个冷面(30)，热面用于暴露于一个热源，冷面与排热装置连接，其特征在于，排热装置包括散热或吸热装置(34)，该装置轴向离开转换器，并且通过一个导热材料的杆(32)或管子(54)与转换器的冷面连接。
2．根据权利要求1的装置，其特征在于，所述杆或管子(32,54)容纳在保护套(40)中，防御所述热源产生的热。
3．根据权利要求2的装置，其特征在于，所述套(40)覆盖转换器的冷面(30)，保护冷面不受热，并且一直延伸到散热或吸热装置(34)。
4．根据权利要求2或3的装置，其特征在于，整个转换器(C)除热面(28)以外都位于所述套(40)中，防止受热。
5．根据上述权利要求之一的装置，其特征在于，连接转换器的冷面(30)和散热或吸热装置(34)的杆或管子(32)由铜制成。
6．根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于，连接转换器的冷面(30)和散热或吸热装置(34)的管子是一个热管。
7．根据权利要求2至6之一的装置，其特征在于，所述套(40)位于管子(44)中，热源产生的热气通过该管，管的上端封闭，并带有上述热气排出的柱形管(46)。
8．根据权利要求7的装置，其特征在于，热气排出管(46)穿过散热或吸热装置(34)。
9．根据权利要求2至7之一的装置，其特征在于，散热或吸热装置包括位于所述套(40)上端之外或之内的散热器(34)。
10．根据权利要求2至9之一的装置，其特征在于，套(40)由热绝缘材料制成，或具有双壁结构。
11．根据权利要求2至10之一的装置，其特征在于，套(40)包括外部空气的入口，这些空气用于在散热或吸热装置(34)上流动。
12．根据权利要求11的装置，其特征在于，热气的出口(46)形成带动进入套(40)中的外部空气的装置。
13．根据上述权利要求之一的装置，其特征在于，转换器的热面(28)带有获取热的装置，这些装置为散热器型。
全文摘要
本发明涉及一种热电转换供电装置，包括一个带有多个串联热电偶组成的热电转换器(C)，该转换器有一个热面(28)和一个冷面(30)，热面暴露于一个热源，冷面与一个良导热材料的杆(32)连接，或通过一个热管与散热器(34)连接，套(40)保护杆(32)或热管及散热器(34)不受热和热气的影响。该装置可以从油灯或防风灯产生的热为一台晶体管无线电接收机供电。
文档编号H01L35/00GK1317156SQ99810769
公开日2001年10月10日 申请日期1999年8月3日 优先权日1998年8月5日
发明者爱德华·塞拉斯, 尼古拉斯·塞拉斯 申请人:爱德华·塞拉斯, 尼古拉斯·塞拉斯