溫差發電恒溫水杯的制作方法

本實用新型涉及日常用水杯，具體為一種溫差發電恒溫水杯。

背景技術：

溫差發電又叫熱電發電，是一種綠色環保的發電方式。溫差發電技術具有結構簡單，堅固耐用，無運動部件，無噪聲，使用壽命長等優點。可以合理利用太陽能、地熱能、工業余熱廢熱等低品位能源轉化成電能。溫差發電技術的研究最早開始于20世紀40年代。由于其顯著的優點，溫差發電在航空、軍事等領域得到了廣泛的應用，美國、前蘇聯先后研發了數千個放射性同位素或核反應堆溫差發電器用作空間、海洋裝置的電源。隨著化石能源的日趨枯竭，美國、日本、歐盟等發達國家更加重視溫差發電技術在民用領域的研究，并取得了長足的進展。國內溫差發電方面的研究，主要集中在發電器理論和熱電材料制備方面的研究，旨在為溫差發電器的優化提供理論指導和制備性能優良的熱電材料。

現在市面上的水杯種類繁復，但總結起來主要有兩種。一種是保溫杯，另一種是非保溫杯，以塑料杯為主。但是這兩種水杯都有顯著的弊端。保溫杯水溫有可能太高不能直接飲用，非保溫杯水又會很快變涼，尤其是冬天，不論用哪一種杯子，都難以將水溫保持在適宜的水平。利用水杯控制水溫最早出現的是利用電能驅動的恒溫水杯，其通過控制制冷和發熱裝置交替運行來達到恒溫的目的，恒溫效果好，但是其耗電量不容小覷。

技術實現要素：

本實用新型為了解決恒溫水杯能耗高的問題，提供了一種溫差發電恒溫水杯。

本實用新型是采用如下技術方案實現的：溫差發電恒溫水杯，包括杯體金屬外殼，金屬外殼內設有內膽，杯體頂部設有太陽能杯蓋，杯體底部設有蓄電池和加熱電阻，內膽結構包括真空腔體，真空腔體內側和外側設有半導體層，真空腔體內側的半導體層內側壁通過導熱硅膠粘固有薄金屬內膽層，真空腔體外側的半導體層粘固在金屬外殼內壁，真空腔體內另設有智能控溫模塊，智能控溫模塊包括連接到薄金屬內膽層的溫度傳感器以及溫度檢測控制電路，半導體層的電路連接到蓄電池的充電電路，太陽能杯蓋的電路連接到蓄電池的充電電路，蓄電池的放電電路連接到加熱電阻。

工作時，半導體層為溫差發電的主要部件，當杯內接水后與周圍環境溫度存在溫差時工作，利用塞貝克效應將產生的電能儲存在蓄電池中，智能控溫模塊根據溫度傳感器檢測水杯內水的溫度，杯中水溫降到小于預設溫度時，智能控溫模塊控制加熱電阻開始工作，使水溫上升；當水溫高于預設溫度時，智能控溫模塊控制加熱電阻停止工作。太陽能杯蓋在水杯放置在太陽光下時工作，用于給蓄電池充電。金屬外殼和薄金屬內膽層導熱性能保證半導體層的溫度感應正常。真空腔體的作用包括隔離保溫，同時可以作為存放智能控溫模塊以及相應電路的空間。蓄電池還整合了穩壓穩流電路。

本實用新型的有益效果如下：利用溫差發電和太陽能蓄電的設計，實現了水杯的恒溫控制功能。利用溫差發電技術，在水杯剛接水水溫較高時可以將散熱過程中消耗的能量轉化為電能儲存在蓄電池中，同時可以將太陽能轉化為電能儲存，并在水杯水溫不足時將這部分電能利用，用于加熱水杯內的水。本實用新型結構簡單、實用方便、節能且安全。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為太陽能杯蓋的結構示意圖；

圖3為半導體層的結構及電路連接示意圖；

圖中，1-內膽，2-金屬外殼，3-真空腔體，4-蓄電池，5-加熱電阻，6-薄金屬內膽層，7-智能控溫模塊，8-太陽能杯蓋，81-太陽能板，82-轉軸，9-半導體層，91-P型半導體，92-N型半導體。

具體實施方式

溫差發電恒溫水杯，包括杯體金屬外殼2，金屬外殼2內設有內膽1，杯體頂部設有太陽能杯蓋8，杯體底部設有蓄電池4和加熱電阻5，內膽1結構包括真空腔體3，真空腔體3內側和外側設有半導體層9，真空腔體3內側的半導體層9內側壁通過導熱硅膠粘固有薄金屬內膽層6，真空腔體3外側的半導體層9粘固在金屬外殼2內壁，真空腔體3內另設有智能控溫模塊7，智能控溫模塊7包括連接到薄金屬內膽層6的溫度傳感器以及溫度檢測控制電路，半導體層9的電路連接到蓄電池4的充電電路，太陽能杯蓋8的電路連接到蓄電池4的充電電路，蓄電池4的放電電路連接到加熱電阻5。

半導體層9分內外兩層，由P型半導體91和N型半導體92組成，外層為半弧狀P型半導體91和N型半導體92，內層為交錯均布的若干塊狀P型半導體91和N型半導體92，具體為一個塊狀P型半導體91和一個N型半導體92組成一組粘固在內層連接銅片上，半導體層9的電路具體為內層塊狀P型半導體91均并聯連接到外層半弧狀P型半導體91，內層塊狀N型半導體91均并聯連接到外層半弧狀N型半導體91，外層半弧狀P型半導體91和外層半弧狀N型半導體91連出到蓄電池4的充電電路形成閉合回路。

上述結構中，外層形成冷源半導體，內層形成熱源半導體。經過計算，內層可以附著約7300個P型半導體和N型半導體組成的P-N結，這樣的設計既有效增大了散熱面積，又提高了電路的集成度，從而大大提高了溫差發電的發電效率。同時這種結構可以和真空腔體相適應，阻止熱源散失，提高了水杯的保溫效果，減緩了熱傳遞，形成穩定溫差，提高了溫差維持時間。

太陽能杯蓋8具體包括設于蓋體上部的五層太陽能板81，太陽能板81之間通過轉軸82連接。這種設計可以在使用時打開全部五層太陽能板，從而增大受光面積，不使用時可以重疊放置，節省空間。

蓄電池4的放電電路連出有充電接口，具體為usb接口或者lihgtning接口。

水杯還可以外接其他模塊，包括帶有獨立支架的折疊式太陽能電池板、無線電/GPS收發系統、較大功率照明/音響設備、大功率風扇等。作為一個大型水壺，它兼備一定的便攜性和較為穩定的結構，可以作為野外生存的能量管理站。