基于塞贝克效应发电的保温杯

摘要

本申请涉及一种基于塞贝克效应发电的保温杯，涉及保温杯的技术领域，其包括杯体和位于杯体上的杯盖，所述杯盖包括有封装体、发电系统和透明盖，所述封装体与杯体之间可拆卸连接，所述发电系统位于封装体内，所述透明盖设置在封装体远离杯体方向的一端；所述发电系统包括温差发电元件、冷却体、蓄电池、升压元件和温度显示屏，所述温差发电元件设置在封装体的底壁上，所述冷却体设置在温差发电元件上，所述蓄电池、升压元件和温度显示屏均设置在冷却体上；所述温差发电元件的输出端口与蓄电池的充电端口电连接，所述温度显示屏与蓄电池之间通过升压元件电连接。本申请具有合理利用保温杯内热水的余热，达到节能环保的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及保温杯的技术领域，尤其是涉及一种基于塞贝克效应发电的保温杯。

背景技术

目前，保温杯是指由陶瓷或不锈钢加上真空层做成的盛水容器，保温杯能够对热水起到良好的保温效果，同时市面上的一些保温杯还能够对水杯内热水的温度进行检测。

相关技术中设计有授权公告号为CN211022035U的中国专利提供了一种智能保温杯，包括保温杯体以及保温杯体上的保温杯盖，保温杯体前端设有温度检测机构，温度检测机构延伸入保温杯体内部，通过温度检测机构便于直观获知水温，以免发生水温过高饮用烫伤的情况。

在实现本申请过程中，发现该技术中至少存在如下问题：长时间使用保温杯，保温杯内部热水的热量会在与外部环境的对流换热中流失，传统保温杯中无法利用这部分余热，造成了热资源浪费，因此有待改善。

实用新型内容

为了合理利用保温杯内热水的余热，达到节能环保的效果，本申请提供一种基于塞贝克效应发电的保温杯。

本申请提供的基于塞贝克效应发电的保温杯采用如下的技术方案：

基于塞贝克效应发电的保温杯，包括杯体和位于杯体上的杯盖，所述杯盖包括有封装体、发电系统和透明盖，所述封装体与杯体之间可拆卸连接，所述发电系统位于封装体内，所述透明盖设置在封装体远离杯体方向的一端；所述发电系统包括温差发电元件、冷却体、蓄电池、升压元件和温度显示屏，所述温差发电元件设置在封装体的底壁上，所述冷却体设置在温差发电元件上，所述蓄电池、升压元件和温度显示屏均设置在冷却体上；所述温差发电元件的输出端口与蓄电池的充电端口电连接，所述温度显示屏与蓄电池之间通过升压元件电连接。

通过采用上述技术方案，保温杯在正常使用时，杯体中热水的热量传递至封装体的底部，封装体吸收杯体中热水的热量，而温差发电元件的热端与封装体相互接触，同时冷却体在温差发电元件的冷端快速散热，增强了对温差发电元件冷端的散热效果，使温差发电元件的冷端温度更低，提高了温差发电元件的能量密度；温差发电元件产生较大的温度差产生电量，并将电量储存于蓄电池中，供给温度显示屏显示温度，通过温度显示屏让人们感知保温杯内温度变化；通过升压元件，提高了电路中的电压，满足了温度显示屏的电压需求，将剩下的热量通过温差发电元件转变为电能后继续储存至蓄电池中，提高了对热水的余热回收利用率，从而达到节能环保的效果。

作为优选，所述冷却体内采用低沸点液体或低熔点固体的材质进行填充。

通过采用上述技术方案，增强冷却体的导热系数和散热效果。

作为优选，所述冷却体内设置有导热肋。

通过采用上述技术方案，冷却体的内部设置导热肋，导热肋的材质可以为铝、铜、铁等，其具体形状和材质需根据温差发电元件的具体尺寸而定，借以来提高导热系数，增强散热效果。

作为优选，所述封装体包括握持外壳和缸体，所述发电系统设置在缸体内；所述缸体的外侧壁上开设有隔热环槽，所述握持外壳固定套设在隔热环槽内，所述握持外壳与杯体之间螺纹连接；所述握持外壳与缸体之间设置有隔热层。

通过采用上述技术方案，通过握持外壳与杯体之间螺纹连接，需要拆装杯盖时，使用者可以通过转动握持外壳，由于缸体和握持外壳之间相互固定，进而带动封装体转动，实现杯盖与杯体之间的拆装；发电系统在使用时，缸体会吸收杯体内的热量以传递给温差发电元件，而由于握持外壳与缸体之间设置有隔热层，隔热层可以减少缸体传递给握持外壳的热量，因此在转动握持外壳时，使用者不易烫伤，起到隔热保护的作用。

作为优选，所述透明盖设置在缸体上，所述透明盖的表面固定设置有若干个卡块，所述卡块可插设至缸体内，所述缸体的内壁上开设有若干个供卡块插设并且相抵的卡槽。

通过采用上述技术方案，卡块与卡槽之间相互配合，在将发电系统安装好在缸体内后，然后将卡块插设至缸体内，卡块受到缸体的压力会发生形变，待卡块与卡槽相互齐平时，卡块恢复形变，卡块自动插设至卡槽内，卡块与卡槽的内壁相抵，从而实现透明盖与缸体之间的连接固定，操作方便快捷，方便对发电系统进行维修更换。

作为优选，所述缸体内的底壁上开设有导热槽，所述导热槽内填充有导热板，所述温差发电元件的热端与导热板之间相互贴合；所述导热槽的底壁上贯穿设置有导热孔，所述导热孔内贯穿设置有导热杆，所述导热杆的一端与导热板相互连接，所述导热杆的另一端伸入杯体内。

通过采用上述技术方案，杯体内的热水在饮用后，热水会逐渐变少，缸体距离杯体内的热水的距离也会越来越远，此时温差发电元件难以高效的吸收杯体内热水的余热；通过将导热杆伸入杯体内，热水的热量可以传递给导热杆，而导热杆再将热量传递给导热板，导热板与温差发电元件的热端紧密贴合，从而在杯体内热水量不断减少的情况下，温差发电元件的热端也能够感应到较高的热量，提高了温差发电元件的能量密度，进而提高了发电系统的发电效率。

作为优选，所述导热杆包括连接杆和搅拌杆，所述连接杆贯穿导热孔与导热板相互连接，所述搅拌杆的端壁上开设有供连接杆插设的连接槽，所述连接杆的外壁与连接槽的内壁相互贴合；所述搅拌杆与连接杆之间转动连接，所述搅拌杆的外壁上设置有搅拌叶，所述杯盖上设置有旋转组件，所述旋转组件用于驱动搅拌杆与连接杆之间转动。

通过采用上述技术方案，保温杯在使用时，通过旋转组件带动搅拌杆与连接杆之间转动，搅拌杆带动搅拌杆的外壁上的搅拌叶转动，搅拌叶可以对杯体内的液体进行搅拌，有利于对杯体内的液体进行溶解；而搅拌杆在转动时，连接杆与连接槽之间转动，连接杆的外壁与连接槽的内壁相互贴合，连接槽增大了搅拌杆与连接杆之间的接触面积，确保搅拌杆与连接杆之间具有良好的热传递效果。

作为优选，所述旋转组件包括旋转环、齿条、驱动杆、电机和齿轮，所述握持外壳内壁上开设有旋转槽，所述旋转环转动设置在旋转槽内，所述电机设置在握持外壳内，所述电机的驱动轴与齿轮相互连接，所述齿条设置在旋转环的外壁上，所述齿轮与齿条相互啮合，所述驱动杆的一端与旋转环相互连接，所述驱动杆的另一端与搅拌杆相互连接。

通过采用上述技术方案，需要利用搅拌叶对杯体内的液体进行搅拌时，通过电机带动齿轮转动，齿轮与齿条相抵，进而带动旋转环在旋转槽内转动，旋转环转动的同时驱动杆带动搅拌杆转动，进而带动搅拌叶转动，将电机设置在握持外壳内，一方面能够对电机进行保护，延长电机的使用寿命，另一方面，确保温差发电元件能够对杯体内的余热高效利用，合理利用了保温杯的空间。

作为优选，所述电机与蓄电池之间通过升压元件电连接。

通过采用上述技术方案，通过蓄电池为电机的工作进行供电，进一步达到了节能环保的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置温差发电元件、冷却体、蓄电池、升压元件和温度显示屏，温差发电元件的热端与封装体相互接触，同时冷却体在温差发电元件的冷端快速散热，增强了对温差发电元件冷端的散热效果，使温差发电元件的冷端温度更低，提高了温差发电元件的能量密度，通过升压元件，提高了电路中的电压，满足了温度显示屏的电压需求，将剩下的热量通过温差发电元件转变为电能后继续储存至蓄电池中，提高了对热水的余热回收利用率，从而达到节能环保的效果；

2.通过设置握持外壳、缸体、隔热环槽和隔热层，发电系统在使用时，缸体会吸收杯体内的热量以传递给温差发电元件，而由于握持外壳与缸体之间设置有隔热层，隔热层可以减少缸体传递给握持外壳的热量，因此在转动握持外壳时，使用者不易烫伤，起到隔热保护的作用；

3.通过设置旋转环、齿条、驱动杆、电机、齿轮、连接杆、搅拌杆和搅拌叶，保温杯在使用时，通过电机带动齿轮转动，齿轮与齿条相抵，进而带动旋转环在旋转槽内转动，旋转环转动的同时驱动杆带动搅拌杆转动，进而带动搅拌杆与连接杆之间转动，从而搅拌杆外壁上的搅拌叶转动，搅拌叶可以对杯体内的液体进行搅拌，有利于对杯体内的液体进行溶解。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种基于塞贝克效应发电的保温杯的剖面示意图。

图2是用于体现图1中A部分的放大图。

图3是用于体现图1中B部分的放大图。

附图标记说明：1、杯体；2、杯盖；21、封装体；22、发电系统；23、透明盖；31、温差发电元件；32、冷却体；321、导热肋；33、蓄电池；34、升压元件；35、温度显示屏；41、握持外壳；411、旋转槽；42、缸体；421、隔热环槽；43、隔热层；5、卡块；51、卡槽；6、导热槽；61、导热板；62、导热孔；7、导热杆；71、连接杆；72、搅拌杆；721、连接槽；722、搅拌叶；8、旋转组件；81、旋转环；82、齿条；83、驱动杆；84、电机；85、齿轮。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于塞贝克效应发电的保温杯。参照图1和图2，包括杯体1和位于杯体1上的杯盖2，杯体1具有一定的保温功能。杯盖2包括有封装体21、发电系统22和透明盖23，封装体21与杯体1之间可拆卸连接，发电系统22位于封装体21内，而透明盖23安装在封装体21远离杯体1方向的一端，透明盖23采用透明塑料材质。

参照图1和图2，发电系统22包括温差发电元件31、冷却体32、蓄电池33、升压元件34和温度显示屏35，温差发电元件31通过螺钉设置在封装体21内的底壁上，温差发电元件31为半导体温差发电片或半导体发电堆，或半导体制冷片或半导体制冷电堆，或PN结与印刷电路的集成品，温差发电元件31的热端与封装体21内的底壁相互贴合。冷却体32通过粘接固定设置在温差发电元件31上，冷却体32与温差发电元件31的冷端相互接触，冷却体32的端壁与封装体21的内壁相互贴合，一方面有利于对封装体21的侧壁进行降温，另一方面减少来自温差发电元件31的热量通过冷却体32的现象。冷却体32的内部填充物可以为低沸点的液体，包括纯净水、乙醇、甲醇等，冷却体32的内部填充物也可以为低熔点的固体，包括石蜡、无水醋酸钠等，因这些填充物的导热系数远远大于空气，借此来为温差发电元件31冷端降温，提高温差发电元件31的能量密度

参照图1和图2，蓄电池33、升压元件34和温度显示屏35均设置在冷却体32的上方，冷却体32可以对蓄电池33、升压元件34和温度显示屏35工作时产生的温度进行降温。温差发电元件31的输出端口与蓄电池33的充电端口通过电线有线连接，温度显示屏35与蓄电池33之间通过升压元件34有线连接。保温杯在正常使用时，杯体1中热水的热量传递至封装体21的底部，封装体21将热量传递给温差发电元件31的热端，同时冷却体32在温差发电元件31的冷端快速散热，冷却体32增强了对温差发电元件31冷端的散热效果，使温差发电元件31的冷端温度更低，提高了温差发电元件31的能量密度。此时温差发电元件31产生较大的温度差产生电量，将剩下的热量通过温差发电元件31转变为电能后继续储存至蓄电池33中，并可以通过升压元件34，升压元件34为升压电路，以提高了电路中的电压，供给温度显示屏35显示温度，通过温度显示屏35让人们感知保温杯内温度变化。满足了温度显示屏35的电压需求，提高了对热水的余热回收利用率，从而达到节能环保的效果。

为了增强冷却体32的散热效果，参照图2，冷却体32的内部设置导热肋321，导热肋321的长度方向沿冷却体32的径向方向设置，冷却体32的材质可以为铝、铜、铁等，冷却体32的具体形状和材质需根据温差发电元件31的具体尺寸而定，借以来提高导热系数，增强散热效果。

参照图1和图3，封装体21包括握持外壳41和缸体42，发电系统22设置在缸体42内，缸体42的外侧壁上开设有隔热环槽421，隔热环槽421沿缸体42的圆周设置，握持外壳41通过粘接固定套设在隔热环槽421内，握持外壳41呈环形。握持外壳41与杯体1之间螺纹连接，握持外壳41与缸体42之间设置有隔热层43，隔热层43的材质为铝箔。需要饮水时，通过转动持外壳，进而带动封装体21转动，实现杯盖2与杯体1之间的拆装。发电系统22在使用时，缸体42会吸收杯体1内的热量，由于握持外壳41与缸体42之间设置有隔热层43，可以减少握持外壳41吸收的热量，使用者不易被握持外壳41烫伤。

为了方便安装，参照图1和图3，透明盖23设置在缸体42上，透明盖23的下表面一体成型固定设置有若干个卡块5，卡块5可插设至缸体42内。缸体42的内壁上开设有若干个供卡块5插设并且相抵的卡槽51。在安装时，将发电系统22安装在缸体42内后，将卡块5插设至缸体42内，卡块5先受到缸体42的压力会形变。待块与卡槽51相互齐平时，卡块5恢复形变，卡块5自动插设至卡槽51内，卡块5与卡槽51的内壁相抵，从而快速实现杯盖2的组装。

为了提高热量利用效率，参照图1和图2，缸体42内的底壁上开设有导热槽6，导热槽6内填充有导热板61，导热板61的外壁和导热槽6的内壁相互贴合，温差发电元件31的热端与导热板61之间相互贴合。导热槽6的底壁上贯穿设置有导热孔62，导热孔62内贯穿设置有导热杆7，导热杆7的一端与导热板61之间一体成型，导热杆7的另一端伸入杯体1内。导热杆7的外壁与导热孔62的内壁紧密贴合，以提高导热孔62的密封性。导热板61和导热杆7均采用铝合金材质，当杯体1内的热水量逐渐减少时，缸体42距离杯体1内的热水的距离也会越来越远，由于导热杆7伸入热水中，热水的热量可以传递给导热杆7，而导热杆7再将热量传递给导热板61。从而在杯体1内热水量不断减少的情况下，温差发电元件31的热端也能够感应到较高的热量，提高了温差发电元件31的能量密度，进而提高了发电系统22的发电效率。

为了提高保温杯的功能，参照图1和图2，导热杆7包括连接杆71和搅拌杆72，连接杆71贯穿导热孔62与导热板61之间一体成型，搅拌杆72的端壁上开设有供连接杆71插设的连接槽721，连接槽721的长度方向沿搅拌杆72的长度方向设置，连接杆71的外壁与连接槽721的内壁相互贴合。搅拌杆72与连接杆71之间转动连接，搅拌杆72的外壁上固定设置有搅拌叶722，杯盖2上设置有旋转组件8。通过旋转组件8带动搅拌杆72与连接杆71之间转动，进而带动搅拌叶722转动，搅拌叶722可以对杯体1内的液体进行搅拌，有利于对杯体1内的液体进行溶解。同时搅拌杆72在转动时，连接杆71在连接槽721内转动，连接槽721增大了搅拌杆72与连接杆71之间的接触面积，确保搅拌杆72与连接杆71之间具有良好的热传递效果。

参照图2和图3，旋转组件8包括旋转环81、齿条82、驱动杆83、电机84和齿轮85，握持外壳41的内侧壁上开设有旋转槽411，旋转槽411的长度方向沿握持外壳41的圆周方向设置，旋转环81转动设置在旋转槽411内，旋转环81沿旋转槽411的长度方向设置，同时旋转环81与旋转槽411之间通过密封圈进行密封。电机84与蓄电池33之间通过升压元件34有线连接，电机84通过螺栓固定安装在握持外壳41内，电机84的驱动轴与齿轮85相互连接，齿条82一体设置在旋转环81的外侧壁上，齿轮85与齿条82相互啮合。驱动杆83的一端与旋转环81的内侧壁相互固定，驱动杆83的另一端与搅拌杆72相互固定。需要对杯体1内的液体进行搅拌时，通过电机84带动齿轮85转动，齿轮85与齿条82相抵，进而带动旋转环81在旋转槽411内转动，旋转环81转动的同时驱动杆83带动搅拌杆72转动，进而带动搅拌叶722转动。将电机84设置在握持外壳41内，一方面能够对电机84进行保护，延长电机84的使用寿命，另一方面，确保温差发电元件31能够对杯体1内的余热高效利用，合理利用了保温杯的空间，达到节能环保的效果。

本申请实施例基于塞贝克效应发电的保温杯的实施原理为：

保温杯在正常使用时，杯体1中热水的热量通过导热杆7向导热板61传递，而温差发电元件31的热端与导热板61的表面相互接触，同时冷却体32在温差发电元件31的冷端快速散热，温差发电元件31产生较大的温度差产生电量，并将电量储存于蓄电池33中，供给温度显示屏35和电机84，将剩下的热量通过温差发电元件31转变为电能后继续储存至蓄电池33中，提高了对热水的余热回收利用率，从而达到节能环保的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。