用于产生电能的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于产生电能的装置，所述装置包括：振荡热管，所述振荡热管用于在热源和散热器之间传递热量；和热释电发电机，当所述振荡热管在所述热源和所述散热器之间传递热量时，所述热释电发电机用于通过所述振荡热管产生的热波动发电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生电能的装置及方法
本专利技术涉及一种用于产生电能的装置及方法，具体地涉及一种用于通过热波动产生电能的装置及方法。
技术介绍
在消费类电子设备中，需要实现电子设备的小型化和电路集成，同时提高电子设备的计算能力、自主运算以及降低重量和体积，从而满足移动性要求。这些因素最终导致对集热区域进行冷却的需求不断增长。在诸多应用中需要避免使用水冷泵或鼓风机，例如出于安全或噪音的考虑。随着对高效传热装置的需求日益增长，开发出了高性能振荡热管(OHP)(还称为脉动热管(PHP))，以用于热量管理和热量的低梯度传递。这些设备具有高效的热导率，并且几乎可以制成任何形状和尺寸。因此，这些OHP可以用于主动地将热量从一地点传递到另一地点，例如从热源(例如需要冷却的微处理器)到散热器。因此，OHP的潜在市场的范围包括对微处理器进行热量管理，该微处理器需要结构小巧的传热设备，以通过该传热设备，来传输变压器和整流器(由于大多数现代电子设备都需要直流电(DC))的热量，该潜在市场的范围还延伸到各种移动计算设备。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于产生电能的装置。该装置包括用于在热源和散热器之间传递热量的振荡热管。该装置包括当振荡热管在热源和散热器之间传递热量时，用于通过振荡热管产生的热波动发电的热释电发电机。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于产生电能的方法。该方法包括如下步骤：使用振荡热管来在热源和散热器之间传递热量，并且当振荡热管在热源和散热器之间传递热量时，使用热释电发电机来通过振荡热管产生的热波动发电。附图说明为了更好地理解本专利技术的实施例，并且为了更清楚地示出如何实施这些实施例，现以仅是示例的方式，提供如下附图，其中：图1示出了根据一实施方式的装置的实施例；图2示出了根据一实施方式的振荡热管的实施例；图3(a)和图3(b)示出了根据另一实施方式的装置的实施例；图4示出了根据一实施方式的振荡热管的实施例；图5示出了实验结果的实施例；图6示出了实验结果的实施例；图7示出了实验结果的实施例；图8示出了实验结果的实施例；图9示出了实验结果的实施例；图10示出了实验结果的实施例；图11示出了实验结果的实施例。具体实施方式如本文所述，本专利技术的实施方式提供了一种热释电振荡热管(POHP)装置，该装置用于通过主动地将热量转化为电能，同时有效地将热量从一地点传递到另一地点，来产生电能。本专利技术的实施方式将用于高性能热管理和低梯度热传递的OHP与热释电元件相结合，以便去除散热从而实现冷却，同时，无需机械运动，便可将OHP设备中的自然高温波动转化为电，在本地通过原来会被浪费的热量发电。如前所述，应当注意的是，本文涉及的任何振荡热管(OHP)都包括脉动热管(PHP)。参照图1，根据第一实施方式，提供了一种用于产生电能的装置100。装置100包括用于在热源102和散热器104之间传递热量的振荡热管103。装置100包括当振荡热管在热源和散热器之间传递热量时，用于通过振荡热管(103)产生的热波动发电的热释电发电机105。参照图2，根据一实施方式，振荡热管103包括布置在热源和散热器之间的多个通道部分113(例如，1131至113N)。例如，如图2所示，多个通道部分可以布置在热源和散热器之间的大致正交方向上，彼此基本平行，并且相互连通，以形成同一流体运送通道(流体未示出)。在一些实施例中，通道部分113包括具有圆形横截面的导管，但是应注意，还可以使用其他形状的通道部分。在图2的实施例中，多个通道部分113布置在同一平面中，并且其中，该平面中的每个外侧的通道部分(例如，1131)具有连接到外侧的通道部分的相邻通道部分(例如，1132)的相应第一端(例如，A2)的第一端(例如，A1)，以及连接到另一外侧的通道部分(例如，BN)的相应第二端(例如，BN)的第二端(例如，B1)，即，外侧的通道部分1131的第二端B1连接到外侧的通道部分113N的第二端BN。可见，根据该实施方式，该平面中的每个内侧的通道部分113(例如，通道部分1132)具有连接到第一正交方向(即，与通道部分的长度的方向所正交的方向)上的相邻通道部分的相应第一端的第一端，以及连接到第二正交方向上的相邻通道部分的相应第二端的第二端。应当注意的是，虽然上文使用了术语“第一端”和“第二端”来限定装置的结构，但是实际上，导管的起点和终点由流体的流向来限定。因此，因为流体在导管中循环流动(由于多个通道部分相互连通以形成一个导管)，所以仅每隔一个的管道具有相同流向(如下文图4所示)，一个通道部分的终点还可以被视为连接到下一个通道部分的新起点。应当注意的是，虽然本文所述实施方式示出了一种通道部分基本是直的，并且彼此基本平行地布置的装置，但是应注意，通道部分还可以布置成其他构造，或者具有不同的形状和长度，只要通道部分横跨在热源和散热器之间即可。还应当注意的是，虽然本文所述实施方式的装置中，多个通道部分相互连通，以形成一个导管，但是该装置还可以包括形成特定装置的独立的导管，其中，每个导管包括多个通道部分。在图2的实施例中，通道部分113的第一端(A)朝向振荡热管的热源侧定位，而第二端(B)朝向振荡热管的散热器侧定位。如本申请中稍后进一步详细描述的，振荡热管包括多个流体部分(或段塞)，该流体部分(或段塞)在使用时在振荡热管的通道部分113内移动，同时将热量从热源传递到散热器。热释电发电机被构造为当流体部分(或段塞)在振荡热管的通道部分内移动时，通过流体部分(或段塞)产生的温度波动发电。应当注意的是，如下文阐述的图5至图11所示，在使用装置时，通道部分113所在的平面的方向可以影响该装置的操作模式。因此，在使用装置时，可以通过配置多个通道部分113所在的平面的方向，来控制该装置的操作模式，例如，基于如何相对于重力设置该装置的方向。例如，可以通过这种构造来控制稳定状态的操作模式以及混沌状态的操作模式(后者提供的温度波动更大)。在图2的实施例中，热释电发电机包括多个热释电元件115。在该实施方式中，热释电发电机包括多个耦合到振荡热管的多个通道部分113的热释电元件115。例如，多个热释电元件115可以沿着通道部分113的长度的方向布置。在一些实施方式中，多个热释电元件可以朝向通道部分的热源侧布置。由于热源处的温度梯度较高，当流体部分(或段塞)在通道部分内移动时，装置受到的温度波动更大，因此具有优势。在一些实施例(对应于下文所述的图6和图10)中，当装置被构造为以混沌状态的操作模式运行时，每个热释电发电机按照自身的频率运行。在该实施例(即，由于受到的温度波动不同，多个热释电发电机按照不同的频率运行)中，可以对各个热释电发电机产生的电能单独进行整流。在稳定状态的操作模式中(例如，对应于下文所述的图5、图7、图8和图9)，在沿着多个通道部分的长度的方向上，多个热释电发电机可以串联电连接(例如，以提供更多电压)或并联电连接(例如，以提供更多电流)，该多个串联或并联的热释电元件的输出经过整流。然而，应当注意的是，即使在稳定状态的操作模式中，必要时，也可以对热释电元件单独整流。还应当注意的是，在一些实施例中，第一多个热释电元件可以串联耦合，而第二多个热释电元件并联耦合。通道部分113可以包括一个或多个热释本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生电能的装置，所述装置包括：振荡热管，所述振荡热管用于在热源和散热器之间传递热量；和热释电发电机，当所述振荡热管在所述热源和所述散热器之间传递热量时，所述热释电发电机用于通过所述振荡热管产生的热波动发电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 EP 16305165.9;2016.02.26 GB 1603373.01.一种用于产生电能的装置，所述装置包括：振荡热管，所述振荡热管用于在热源和散热器之间传递热量；和热释电发电机，当所述振荡热管在所述热源和所述散热器之间传递热量时，所述热释电发电机用于通过所述振荡热管产生的热波动发电。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述振荡热管包括布置在所述热源和所述散热器之间的多个通道部分。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个通道部分布置在所述热源和所述散热器之间的大致正交方向上，彼此基本平行，并且相互连通，以形成同一流体运送通道。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个通道部分布置在同一平面中，并且其中，所述平面中的每个外侧的通道部分具有连接到所述外侧的通道部分的相邻通道部分的相应第一端的第一端，以及连接到另一外侧的通道部分的相应第二端的第二端，并且其中，所述平面中的每个内侧的通道部分具有连接到第一正交方向上的相邻通道部分的相应第一端的第一端，以及连接到第二正交方向上的相邻通道部分的相应第二端的第二端。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一端朝向所述振荡热管的热源侧定位，而所述第二端朝向所述振荡热管的散热器侧定位。6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述振荡热管包括多个流体部分，所述流体部分在使用时在所述振荡热管的所述通道部分内移动，同时将热量从所述热源传递到所述散热器。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述热释电发电机被构造为当所述流体部分在所述振荡热管的所述通道部分内移动时，通过所述流体部分产生的温度波动发电。8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述热释电发电机包括多个热释电元件。9.根据权利要求2至8中任一项所述的装置，其中，所述热释电发电机包括多个热释电元件，并且其中，所述多个热释电元件耦合到所述振荡热管的所述多个通道部分。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个热释电元件沿着所述通道部分的长度的方向布置。11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述多个热释电元件朝向所述通道部分的热源侧布置。12.根据权利要求2至11中任一项所述的装置，其中，所述多个通道部分被构造成所述振荡热管的层中的凹槽。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述热释电元件布置在所述凹槽中。14.根据权利要求9至13中任一项所述的装置，其中，使用导热材料来将所述热释电元件耦合到所述振荡热管的所述通道部分。15.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述振荡热管和所述热释电发电机形成为固态或单片器件。16.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·扎贝克，克里斯托弗·R·鲍恩，文森特·阿耶尔，伊夫·贝尔坦，西里尔·罗密斯坦特，
申请(专利权)人：巴斯大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB