[实用新型]一种无线电控井盖的温差电能转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及温差电能转换，具体涉及无线电控井盖的温差电能转换装置。

背景技术

电力、通信、供水、供气、有线电视地下隧道的出入井口窨井盖是进入地下隧道进行检修、维护的重要通道的关键装置，这些出入口成为了保障这些系统正常运行的关键节点。由于出入口环境复杂、条件恶劣、对成本敏感，实施监测管理的技术难度高、研究开发费用投入大、见效慢，这些因素的存在，使得地下隧道出入口的监测长期以来一直没有实质性的进展。

随着科学技术的不断进步，将远程监控运用于地下隧道入口的应用开始出现。

由于受成本敏感 、使用环境恶劣的限制，窨井盖的远程监控仅仅在一些重要的电力隧道出入口采用。地下隧道出入口窨井盖的远程监控之所以不能在大范围普及推广，另一个更重要的原因是大量的窨井盖无法实现现场供电。除了电力地下隧道可采用感应供电的方式就近取电外，绝大多数的非电力地下隧道出入口窨井盖没有电力线可供取电。

对于具有闭锁机构的无线电控井盖系统而言，锁具的开启将产生较大功耗，如何做到在窨井盖现场无法获取电源的条件下，使电控井盖的电池能够在长达数年的时间保证井盖的正常工作，就成为电子井盖能否在除电力隧道以外的更大范围普及推广的核心问题。

解决办法之一是中国专利CN201220125619实用新型的电控井盖，该实用新型的井盖与传统窨井盖不同之处在于为窨井盖增加了电子锁。要开启或闭锁井盖前，需为井盖控制器现场充电，冲完电之后，若输入密码正确，或者远程控制中心发出许可开锁指令后，即可实现现场或远程开锁、闭锁。开锁或闭锁之后，电子控制器的电源就消耗殆尽。因此，需要打开井盖必须要持有充电和发送开锁密码的手持充电控制仪。该实用新型有效地解决了电力隧道出入井口窨井盖的控制管理，但不适于需要进行实时远程监控管理的应用。

如何让没有现场供电条件的地下管道出入口窨井盖的监测管理成为可能，已经成为无线电控井盖大范围应用推广首先要解决的主要问题。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种无线电控井盖温差电能转换的装置。

温差电技术研究始于20世纪40年代，于20世纪60年代达到高峰，并成功地在航天器上实现了长时发电。当时美国能源部的空间与防御动力系统办公室给出鉴定称，“温差发电已被证明为性能可靠，维修少，可在极端恶劣环境下长时间工作的动力技术”。近几年来，温差发电机不仅在军事和高科技方面，而且在民用方面也表现出了良好的应用前景。

温差电能转换装置的基本原理源于塞贝克（Seeback）效应，又称作第一热电效应，它是指由于温差而产生的热电现象。

将两种半导体结合，并使其一端处于高温状态(热源)，而另一端开路并且处于低温状态(冷源)，则在冷源端会产生开路电压△U，称为温差电动势，也称为赛贝克电动势，赛贝克电压△U与热冷两端温度差△T成正比：

△U = s△T

式中，s称为塞贝克系数，其单位是V／K或μV／K。塞贝克系数由材料本身的电子能带结构决定。

从上式可以看出，两种半导体两端的输出电压大小正比于两种半导体热端和冷端的温度差，只要温度差足够大，就可以产生足够的电压并，引出半导体的两个输出端，即成为温差电池。

从上式中，我们还可以看出，与输出电压密切相关的一个因数是塞贝克系数，该系数的数值由材料本身的电子能带结构决定。具有较高塞贝克系数数值的材料为热电材料。热电材料是一种能够将热能和电能相互转换的功能材料，用多晶硅材料制作热电偶，其相对于10μm波长的光源可显示出90％以上的高吸收率，塞贝克系数值高达110uV/K，金属铝的塞贝克系数值为-3 uV/K，可见，多晶硅是性能较为优异的热电材料。

作为能源转换器，不仅要求要有较高的电压输出特性，还要有较高的电流输出特性。为此，在特定温度条件下，需要将多个温差电池串联以获得所需的电压，将其并联以获得所需的电流。

基于塞贝克效应的温差电池在我国已大量生产，制造成本越来越低，为广泛应用温差电池打下了良好的基础。

绝大部分窨井盖处于公路和露天无遮挡的环境。夏天，经太阳暴晒后，窨井盖表面的温度可高达40℃—60℃，而窨井盖背面的温度远低于窨井盖表面。这使温差电池应用于窨井盖成为了可能。

本实用新型所采用的技术方案是：